JP5491991B2 - 積層配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層配線基板及びその製造方法に関し、特に、電子部品を挟んでその両側に配置された基板に形成される導体回路同士の接続技術に関する。

近年の携帯電子機器等の多機能化に伴い、半導体デバイスにも更なる小型化が要求され、ＩＣ／ＬＳＩの高集積化要求にも増してパッケージの小型化に焦点が当てられてきている。このような状況下において、プリント配線基板の小型化及び薄型化が求められている。

例えば、積層配線基板において、２つの配線基板間に半導体素子等の能動部品やコンデンサ等の受動部品を内蔵させる技術としては、特許文献１等に開示されたプリプレグを使用したものが知られている。

この特許文献１では、半導体素子を実装した一方の配線基板に、半導体素子と対応する部位に開口部を形成したプリプレグを挟んで、他方の配線基板を重ね合わせて加熱し加圧することにより、２つの配線基板間に半導体素子を内蔵させている。また、この特許文献１では、他方の配線基板に設けたバンプをプリプレグを貫通させて一方の配線基板に形成した電極と電気的に接続させることで、両配線基板の配線回路同士を接続させている。

特開２００３−１７４１４１号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、両配線基板の配線回路同士を接続させるために、配線基板にプリプレグを貫通させて他方の配線基板の電極と接続させるためのバンプを形成する必要が有り、工数が多く工程も煩雑である。また、プリプレグが電極の上に設けられるため、このプリプレグが邪魔をして電極の位置を目視によって見ることができず、バンプを電極に接続させることは難しい。

そこで、本発明は、電子部品を絶縁性埋め込み部材で内蔵させた第１基板と第２基板の導体回路同士を単純な工程で簡単に接続させることのできる積層配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、絶縁層の一方の面に導体回路が形成され、且つ絶縁層の他方の面に該絶縁層を貫通し該導体回路の一部を露出させたビアホール内に導電物が形成されてなる第１基板及び第２基板と、前記導電物の露出面を重ね合わせ側として対向配置した前記第１基板及び前記第２基板間に配置される、電子部品、両面の配線回路がメッキスルーホールにて導通された個片化されてなる層間接続部材及びこれら電子部品と層間接続部材を埋め込む絶縁性埋め込み部材と、を備えた積層配線基板であって、前記第１基板の導体回路と前記第２基板の導体回路は、前記層間接続部材の両面に形成された各配線回路がこれと対向する前記導電物に接触して電気的に接続されたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の積層配線基板であって、前記層間接続部材に形成された前記メッキスルーホールの内壁面が、該層間接続部材の側面に露出していることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の積層配線基板であって、前記電子部品は、前記第１基板又は前記第２基板の何れか一方に形成された導電物に電極を接続させて前記導体回路と電気的に接続されたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の積層配線基板であって、前記導電物は、ニッケル、銀、銅から選択される少なくとも１種類の金属粒子と、錫、ビスマス、インジウム、鉛から選択される少なくとも１種類の金属粒子を含んでいる導電性ペーストを硬化させたものであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の積層配線基板であって、前記絶縁性埋め込み部材は、ガラス繊維或いはアラミド不織布にエポキシ樹脂を含浸させた樹脂であるプリプレグからなることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５の何れか１項に記載の積層配線基板であって、前記絶縁性埋め込み部材には、前記電子部品の高さに応じた収容凹部、収容貫通穴の両方又は何れか一方と、前記層間接続部材を貫通させる収容貫通穴とが形成されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、一方の面に導体回路が形成された絶縁層の他方の面から前記導体回路の一部を露出させたビアホールのそれぞれに導電性ペーストを充填してなる第１基板及び第２基板を形成する基板形成工程と、前記第１基板に形成された各前記導電性ペーストに、電子部品の電極を接続すると共に両面の配線回路がメッキスルーホールにて導通された個片化されてなる層間接続部材の一方の配線回路を接続することにより、前記電子部品及び前記層間接続部材を前記第１基板に仮保持させる仮保持工程と、前記電子部品及び前記層間接続部材の高さに応じた収容凹部と収容貫通穴を形成した絶縁性埋め込み部材を形成する埋め込み部材形成工程と、前記収容凹部又は前記収容貫通穴に前記電子部品を配置させると共に前記収容貫通穴に前記層間接続部材を配置させて前記絶縁性埋め込み部材を前記第１基板に貼り合わせる貼り合わせ工程と、前記絶縁性埋め込み部材を前記第１基板とで挟み込むようにして、前記層間接続部材の他方の配線回路に前記導電性ペーストを接触させて前記第２基板を積層した後、これら第１基板及び絶縁性埋め込み部材並びに第２基板を加熱圧着して接合一体化する積層工程とを備えたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の積層配線基板の製造方法であって、前記積層工程では、前記加熱圧着により前記絶縁性埋め込み部材を硬化させると同時に、前記導電性ペーストを硬化及び合金化させることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項７又は請求項８に記載の積層配線基板の製造方法であって、前記層間接続部材は、絶縁層の両面に銅箔が形成されたリジッド両面板にスルーホールを形成し、該スルーホール内部にメッキした後、両面の銅箔を所定の配線回路として得られた層間接続基板を個片化して形成したものであることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の積層配線基板の製造方法であって、前記層間接続基板を個片化する時に、前記メッキスルーホールの内壁面が、該層間接続部材の側面に露出するように個片化することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、絶縁層の一方の面に形成された導体回路に対して該絶縁層の他方の面に開口されたビアホール内に形成された導電物が電気的に接続されてなる第１基板と第２基板間に、絶縁性埋め込み部材にて電子部品と共に個片化された層間接続部材が内蔵され、その層間接続部材の両面に形成されたメッキスルーホールで接続された各配線回路が、これと対向する導電物に接触して第１基板の導体回路と第２基板の導体回路に対して電気的に接続された構造であるため、層間接続部材の各配線回路がそれぞれに対応する導電物に接続するだけで、簡単に第１基板と第２基板の導体回路同士を電気的に接続させることができる。従って、請求項１に記載の積層配線基板によれば、積層構造自体を簡略化することができ、薄型化することもできる。また、この積層配線基板によれば、個片化された層間接続部材を使用しているので、当該層間接続部材の周囲が絶縁性埋め込み部材によって隙間無く埋め込まれる。

請求項７に記載の発明によれば、一方の面に導体回路が形成された絶縁層の他方の面から該導体回路の一部を露出させたビアホールのそれぞれに導電性ペーストを充填してなる第１基板に対して、内蔵部品である電子部品と両面の配線回路がメッキスルーホールにて導通された個片化されてなる層間接続部材とを、該電子部品の電極と該層間接続部材の一方の配線回路とを前記第１基板のそれぞれに対応する導電性ペーストに接続させているため、第１基板に電子部品と層間接続部材を仮保持させることができる。

また、請求項７に記載の発明によれば、絶縁性埋め込み部材に電子部品及び層間接続部材の高さに応じた収容凹部と収容貫通穴を形成しているので、この収容凹部又は収容貫通穴に電子部品を収容させると共に収容貫通穴に層間接続部材を配置させれば、隙間無く電子部品及び層間接続部材をこの絶縁性埋め込み部材で埋め込むことができる。

また、請求項７に記載の発明によれば、第２基板の導電性ペーストを層間接続部材の他方の配線回路に接触させて前記絶縁性埋め込み部材を前記第１基板と第２基板とで挟み込むように積層して、これらを加熱圧着することで第１基板と第２基板の導体回路を電気的に接続させることができる。したがって、請求項７に記載の発明によれば、両面の配線回路がメッキスルーホールにて導通された層間接続部材を第１基板と第２基板間に電子部品と共に内蔵させるだけで、煩雑な工程を経ることなく第１基板と第２基板の導体回路同士を電気的に接続させることができる。

図１は本実施形態の積層配線基板の断面図である。 図２は本実施形態の積層配線基板の製造工程のうち基板形成工程を示す工程別断面図である。 図３は本実施形態の積層配線基板の製造工程のうちＩＣチップ形成工程を示す工程別断面図である。 図４は本実施形態の積層配線基板の製造工程のうち層間接続部材形成工程を示す工程別断面図である。 図５は本実施形態の積層配線基板の製造工程のうち仮保持工程を示す断面図である。 図６は本実施形態の積層配線基板の製造工程のうち埋め込み部材形成工程を示す工程別断面図である。 図７は本実施形態の積層配線基板の製造工程のうち貼り合わせ工程を示す断面図である。 図８は第１基板の絶縁層を利用して２つの積層配線基板を接続した例を示す積層配線基板の断面図である。 図９はメッキスルーホールの内壁面を層間接続部材の側面に露出させた層間接続部材を用いた積層配線基板の断面図である。 図１０はメッキスルーホールの内壁面を層間接続部材の側面に露出させた層間接続部材の斜視図である。 図１１はメッキスルーホールを層間接続部材の側面に露出させない構造の層間接続部材の斜視図である。 図１２はメッキスルーホールの内壁面を層間接続部材の側面に露出させた層間接続部材を用いた積層配線基板の製造工程のうち層間接続部材形成工程を示す工程別断面図である。 図１３はメッキスルーホールの内壁面を層間接続部材の側面に露出させた層間接続部材をダイシングして個片化する工程を示す図である。 図１４はメッキスルーホールの内壁面を層間接続部材の側面に露出させた層間接続部材を用いた積層配線基板の製造工程のうち仮保持工程を示す断面図である。 図１５はメッキスルーホールの内壁面を層間接続部材の側面に露出させた層間接続部材を用いた積層配線基板の製造工程のうち貼り合わせ工程を示す断面図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

「積層配線基板の構成」
先ず、本発明を適用した積層配線基板の構造を、図１を参照しながら説明する。図１は本実施形態の積層配線基板の断面図である。本実施形態の積層配線基板は、第１基板１と、第２基板２と、これら第１基板１と第２基板２間に内蔵される電子部品３（３Ａ、３Ｂ）及び層間接続部材４と、これら電子部品３及び層間接続部材４を埋め込む絶縁性埋め込み部材５と、を主たる構成としている。

第１基板１は、フレキシブルプリント配線板を構成する例えばポリイミド樹脂フィルムからなる絶縁層６を有している。この絶縁層６の一方の面６ａには、銅箔製の導体回路７が形成されている。また、絶縁層６の他方の面６ｂには、該絶縁層６を貫通して前記導体回路７（実際には導体回路７のランド部）の一部を露出させたビアホール８が形成されている。このビアホール８には、導電性ペーストを充填し加熱することで硬化且つ合金化させた導電性ペースト硬化物質である導電物９が形成されている。また、絶縁層６の他方の面６ｂには、電子部品３及び層間接続部材４を第１基板１に仮保持させるための接着層１０が形成されている。

第２基板２は、第１基板１と基本的にほぼ同一の構成とされている。第２基板２は、フレキシブルプリント配線板を構成する例えばポリイミド樹脂フィルムからなる絶縁層１１の一面１１ａに銅箔製の導体回路１２を形成し、他面１１ｂに該絶縁層１１を貫通して前記導体回路（実際には導体回路１２のランド部）１２の一部を露出させたビアホール１３に導電性ペーストを充填し加熱して硬化且つ合金化させた導電物１４を形成すると共に接着層１５を形成している。

第１基板１と第２基板２は、接着層１０、１５及び導電物９、１４を内側に向けて対向配置される。これら第１基板１と第２基板２の対向距離は、これら基板間に内蔵される層間接続部材４の高さ寸法とされる。

電子部品３は、抵抗やコンデンサ等の受動部品３Ａと、ＩＣやダイオード或いはトランジスタ等の能動部品３Ｂとからなる。ここで定義する電子部品３は、受動部品３Ａと能動部品３Ｂの両方を含む概念である。本実施形態では、受動部品３Ａとしてコンデンサを使用し、能動部品３ＢとしてＩＣを使用した。受動部品３Ａであるコンデンサは、コンデンサ本体１６の両側に設けた電極１７を第１基板１の導電物９に接続させている。また、受動部品３Ａは、第１基板１の接着層１０によって接合されている。能動部品３ＢとしてのＩＣは、ウエハ状ＩＣ１８の表面に形成された電極パッド１９と、この電極パッド１９上に形成された導体回路２０と、この導体回路２０にコンタクトホール２１を形成する絶縁層２２を有して構成されている。能動部品３ＢであるＩＣは、導体回路（実際には導体回路２０のランド部）２０を第１基板１の導電物９に接続させている。

層間接続部材４は、ガラスクロスにエポキシ樹脂が含浸されて硬化された絶縁層２３の両面に銅箔製の配線回路２４が形成され、その両面の配線回路２４、２４がメッキスルーホール２５にて導通されたものである。この層間接続部材４は、一般的な電子部品搭載機（例えば、半導体チップ用搭載機）にて取り扱うことのできる大きさに個片化されている。個片化された層間接続部材４は、例えば縦横それぞれ１ｍｍ〜２０ｍｍ程度の四角形状をなす大きさである。

絶縁性埋め込み部材５は、ガラスクロスにエポキシ樹脂が含浸された半硬化状のシートであるプリプレグを加熱することにより硬化したものである。この絶縁性埋め込み部材５は、電子部品３である受動部品３Ａと能動部品３Ｂの周囲を取り囲むようにして、これら電子部品３を第１基板１と第２基板２間に埋め込んでいる。また、絶縁性埋め込み部材５は、同様に層間接続部材４の周囲を取り囲むようにして、該層間接続部材４を第１基板１と第２基板２間に埋め込んでいる。この絶縁性埋め込み部材５には、電子部品３の高さに応じた収容凹部５Ｂと収容貫通穴５Ａと、層間接続部材４を貫通させる収容貫通穴５Ｃとが形成されている。

なお、層間接続部材４のメッキスルーホール２５内には、第１基板１及び第２基板２の接着層１０、１５が、これら積層体を加熱圧着したときに流れ込んで埋まっている。

以上のように構成された積層配線基板は、第１基板１及び第２基板２の導体回路７、１２と電気的に接続した導電性ペーストからなる導電物９、１４の先端である露出面９ａ、１４ａに、メッキスルーホール２５で接続された個片化されてなる層間接続部材４の配線回路２４を接触させることで、簡単に第１基板１と第２基板２の導体回路７、１２同士を電気的に接続させることができる。従って、本実施形態の積層配線基板によれば、積層構造自体を簡略化することができ、薄型化することができる。

また、本実施形態の積層配線基板では、第１基板１に形成された導電物９に電極１７を接続させてこの第１基板１に形成される導体回路７と電気的に電子部品３を接続させているため、メッキ等の工程を行うことなく簡単に電子部品３を第１基板１の導体回路７に接続させることができる。

また、本実施形態の積層配線基板では、第１基板１及び第２基板２に形成した導電物９、１４には、ニッケル、銀、銅から選択される少なくとも１種類の金属粒子と、錫、ビスマス、インジウム、鉛から選択される少なくとも１種類の金属粒子を含んでいる導電性ペーストを硬化させたものを使用しているので、加熱することで硬化すると同時に合金化することにより電子部品３及び層間接続部材４との電気的接続性を高めることができ、しかも取り扱い性も向上する。

また、本実施形態の積層配線基板では、絶縁性埋め込み部材５としてガラス繊維或いはアラミド不織布にエポキシ樹脂を含浸させた樹脂であるプリプレグを使用したので、第１基板１と第２基板２間に内蔵する電子部品３及び層間接続部材４を隙間無く埋め込むことができる。

また、本実施形態の積層配線基板では、電子部品３の高さに応じた収容凹部５Ｂ又は収容貫通穴５Ａと、層間接続部材４を収容させる収容貫通穴５Ｃとを絶縁性埋め込み部材５に形成しているので、それぞれの部品の高さに応じた凹部又は穴に収容（嵌合）される電子部品３及び層間接続部材４の周囲が隙間無く絶縁性埋め込み部材５で埋め込まれることになる。特に、層間接続部材４を個片化しているため、小さな部品となった層間接続部材４の周囲に絶縁性埋め込み部材５が隙間無く埋まる。従って、この積層配線基板を電子機器等に実装した場合、第１基板１と第２基板２間に隙間を有していないことから外部負荷を受けても変形し難くなる。

「積層配線基板の製造工程説明」
次に、上述した積層配線基板の製造方法について、図２〜図７を参照しながら説明する。図２は基板形成工程を示し、図３はＩＣチップ形成工程を示し、図４は層間接続部材形成工程を示し、図５は仮保持工程を示し、図６は埋め込み部材形成工程を示し、図７は貼り合わせ工程を示す。

先ず、第１基板１及び第２基板２を形成する基板形成工程を行う。先ず、図２（ａ）の工程では、フレキシブルプリント配線板を構成する例えばポリイミド樹脂フィルムからなるフレキシブルな絶縁層６の一方の面（上面）に銅箔製の配線材料層７Ａが設けられた片面銅張板（ＣＣＬ：Copper Clad Laminate）を用意する。前記絶縁層６及び配線材料層７Ａには、それぞれ厚さ２０μｍ及び１２μｍのものを使用した。

また、前記片面銅張板（ＣＣＬ）は、銅箔にポリイミドワニスを塗布してワニスを硬化させた、いわゆるキャスティング法により作製したもの、或いは、ポリイミドフィルム上にめっきシード層をスパッタし、電解銅めっきを成長させたもの、他にも圧延や電解銅箔とポリイミドフィルムとを貼り合わせたものなどを使用することができる。前記絶縁層６は、ポリイミド樹脂に代えて、液晶ポリマーなどのプラスチックフィルムを使用することもできる。

図２（ｂ）の工程では、前記配線材料層７Ａの表面にフォトリソグラフィにより所望の回路パターンに対応するエッチングレジストパターン（エッチングマスク）を形成した後、前記配線材料層７Ａに化学的選択エッチングを行うことによって、所望回路にパターニングされた導体回路７を形成する。前記エッチングには、例えば塩化第二鉄を主成分とするエッチャントを用いるが、塩化第二銅を主成分とするエッチャントを用いることもできる。

図２（ｃ）の工程では、前記絶縁層６の導体回路７とは反対側となる他方の面（下面）に接着層１０及び樹脂フィルムＦを順次重ねて加熱圧着により貼り合わせる。前記接着層１０には、素材厚さ２５μｍのエポキシ系熱硬化性樹脂フィルム接着材を使用した。また、前記樹脂フィルムＦには、厚さ２５μｍのポリイミド樹脂フィルムを使用した。前記加熱圧着は、真空ラミネータを用い、減圧下の雰囲気中にて、前記接着材の硬化温度以下の温度で、０．３ＭＰａの圧力によるプレスを行った。

前記接着層１０の素材としては、前記エポキシ系熱硬化性樹脂に代えてアクリル系樹脂などの接着材、或いは熱可塑性ポリイミドに代表される熱可塑性接着材を使用することもできる。また、前記接着層１０は、フィルム状素材に代えて例えばワニス状の樹脂接着剤を前記絶縁層６の下表面に塗布して形成することもできる。

前記樹脂フィルムＦは、ポリイミドに代えてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などのプラスチックフィルムを使用してもよく、前記接着層１０の表面にＵＶ照射によって接着や剥離が可能なフィルムを被着形成してもよい。

次に、図２（ｄ）の工程では、前記絶縁層６、接着層１０及び樹脂フィルムＦを下面側から貫通するようにＹＡＧレ−ザで穿孔することによって、直径１００μｍのビアホール８を複数（図中では６箇所）形成する。その後、穴開け加工時に発生したスミアを除去するために、ＣＦ４及びＯ２混合ガスによるプラズマデスミア処理を施す。

前記ビアホール８は、炭酸ガスレーザやエキシマレーザなどによるレーザ加工、或いはドリル加工や化学的エッチングによって形成することもできる。

また、前記プラズマデスミア処理は、使用ガスの種類として、ＣＦ４及びＯ２混合ガスに限定されず、Ａｒなどの他の不活性ガスを使用することもできるし、ドライ処理に代えてウエットデスミア処理を適用してもよい。

そして、図２（ｅ）の工程では、前記ビアホール８に、スクリーン印刷法により導電性ペースト９Ａをそれぞれの空間を埋め尽くすまで充填する。前記導電性ペースト９Ａは、ニッケル、銀、銅から選択される少なくとも１種類の低電気抵抗の金属粒子と、錫、ビスマス、インジウム、鉛から選択される少なくとも１種類の低融点金属粒子とを含み、エポキシ樹脂を主成分とするバインダ成分を混合したペーストで構成される。導電性ペースト９Ａは、接着層１０の硬化温度程度の低温で、前記金属粒子がその粒子同士で拡散接合できたり、電子部品３及び層間接続部材４と拡散接合できたりして合金化し易い金属組成を用いることにより、バルクの金属やめっきによる層間接続と同等の接続信頼性を確保できる。なお、前記導電性ペースト９Ａは、熱伝導性にも優れているので、発生熱を外部へ熱伝導並びに放散させる効果を得ることもできる。

その後、前記樹脂フィルムＦを剥離する。その結果、印刷充填した導電性ペースト９Ａの先端（下面）の部分は、剥離した樹脂フィルムＦの厚さ寸法分の高さをもって前記接着層１０の下面側に突出した状態で露出される。このように、前記樹脂フィルムＦは、その厚さを適宜選定することによって後に導電物９となる導電性ペースト９Ａの突出高さを調整する。以上の工程を経て第１基板１が形成される。

ところで、前記第２基板２は、前記第１基板１同様の工程を経て形成される。この第２基板２の製造工程は、第１基板１と同一工程であるため、その説明及びその工程図は省略する。

次に、能動部品３Ｂの製造工程を図３を参照して説明する。図３（ａ）の工程では、酸化珪素や窒化珪素製の無機絶縁膜が形成されたダイシング前のウエハ状ＩＣ１８Ａを用意する。次に、図３（ｂ）の工程で、前記ウエハ状ＩＣ１８Ａの表面にセミアディティブ法によって、ＩＣの電極パッド１９上及び無機絶縁膜上に例えば銅めっき層によるパターン化された導体回路２０を形成する。

その後、図３（ｃ）の工程で、前記ウエハ状ＩＣ１８Ａの表面全体に亘って例えば液状感光性ポリイミド前駆体をスピンコートし、フォトリソグラフィによりコンタクトホール２１を形成した後に焼成して絶縁層２２を形成する。最後に、図３（ｄ）の工程で、プロービングにより検査を行った後、ウエハ状ＩＣ１８Ａの裏面を研磨してウエハを薄型化した後、ダイシングして複数個のＩＣチップである能動部品３Ｂを得る。

なお、前記絶縁層２２の形成に際しては、他の感光性樹脂素材としてベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）やポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）などを用いることができる。また、感光性樹脂は、必ずしもスピンコートによって塗布される必要はなく、カーテンコートやスクリーン印刷、スプレーコートなどを用いてもよい。更に、感光性樹脂は、液状に限定されることはなく、フィルム状の樹脂をウエハＩＣ１８Ａ上にラミネートしてもよい。このようにして形成されたＩＣチップの回路には、通常の導電用回路の他、インダクタ、キャパシタ、抵抗等の機能を付与させることも可能である。

次に、層間接続部材４の製造工程を、図４を参照して説明する。先ず、図４（ａ）の工程では、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂が含浸されて硬化された絶縁層２３の両面に銅箔製の配線材料層２４Ａ及び２４Ｂがそれぞれ設けられた両面銅張板を用意する。次に、図４（ｂ）の工程では、例えばドリルによって前記両面銅張板を貫通するスルーホールＴＨを形成し、ＣＦ４及びＯ２混合ガスによるプラズマデスミア処理を施す。

その後、図４（ｃ）の工程で、前記両面銅張板の両表面及びスルーホールＴＨ内壁に全体的に銅めっきを成長させて配線材料層２４ＡＢを形成する。このとき、スルーホールＴＨ内壁に、メッキスルーホール２５が形成される。

そして、図４（ｄ）の工程で、前記両面銅張板の両面において、前記第１基板１の形成と同様な方法により、前記配線材料層２４ＡＢに回路パターニングを施して、配線回路２４を絶縁層２３の上下両面にそれぞれ形成する。最後に、この両面銅張板（層間接続基板）をダイシングして個片化し、複数個の層間接続部材４を得る。この時、個片化する大きさは、一般的な電子部品搭載機（例えば、半導体チップ用搭載機）にて取り扱える大きさに加工することが望ましい。具体的には、平面視での面積が１〜４００ｍｍ^２程度になるように個片化する。個片化する際の形状は、平面視で正方形や長方形になることが望ましいが、これらに限定されることはない。

次に、第１基板１に形成された各導電性ペースト９Ａに、受動部品３Ａと能動部品３Ｂと層間接続部材４を仮保持させる仮保持工程を、図５を参照して説明する。受動部品３Ａと能動部品３Ｂと層間接続部材４を、半導体チップ用搭載機で位置合わせして、前記第１基板１の各導電性ペースト９Ａに受動部品３Ａの電極１７、能動部品３Ｂの導体回路２０のランド部、層間接続部材４の配線回路２４のランド部をそれぞれ接触させることで、前記第１基板１に仮保持させる。そして、接着層１０の材料及び導電性ペースト９Ａの硬化温度以下で加熱圧着することによって、これら受動部品３Ａ、能動部品３Ｂ及び層間接続部材４は、第１基板１に仮保持されることになる。

次に、絶縁性埋め込み部材５を形成する埋め込み部材形成工程を、図６を参照して説明する。先ず、図６（ａ）の工程で、ガラスクロスにエポキシ樹脂が含浸された半硬化状態のシート、いわゆるプリプレグ５Ｄを用意する。本実施形態では、第１基板１と第２基板２間に内蔵する最も高さの高い受動部品３Ａと層間接続部材４の高さ寸法となるように、３枚のプリプレグ５Ｄを重ねて積層する。例えば、受動部品３Ａと層間接続部材４の高さが共に３００ｍｍである場合、１００ｍｍ厚のプリプレグ５Ｄを３枚重ねたものを使用する。

次に、図６（ｂ）の工程で、プリプレグ５Ｄを３枚重ね合わせた積層体に、受動部品３Ａ、能動部品３Ｂ及び層間接続部材４の高さに応じた収容凹部５Ｂと収容貫通穴５Ａ、５Ｃを形成する。能動部品３Ｂと対応する位置には、この能動部品３Ｂを収容配置（嵌合配置）させる大きさ且つ深さの収容凹部５Ｂを形成する。受動部品３Ａと対応する位置には、この受動部品３Ａを収容配置（嵌合配置）させる大きさとした収容貫通穴５Ａを形成する。層間接続部材４と対応する位置には、この層間接続部材４を収容配置（嵌合配置）させる大きさとした収容貫通穴５Ｃを形成する。

なお、絶縁性埋め込み部材５は、ガラスクロスの代わりにアラミド不織布を用いることもできるし、繊維材料を含まない材料を用いることもできる。また、前記収容凹部５Ｂと収容貫通穴５Ａ、５Ｃの加工は、レーザやドリルにて加工することができる。

次に、絶縁性埋め込み部材５を第１基板１に貼り合わせる貼り合わせ工程を、図７を参照して説明する。３枚のプリプレグ５Ｄを積層した積層体に形成した収容凹部５Ｂに能動部品３Ｂを、収容貫通穴５Ａに受動部品３Ａを、中央の収容貫通穴５Ｃに個片化された層間接続部材４を収容配置させるようにして絶縁性埋め込み部材５を第１基板１に貼り合わせる。

次に、第１基板１及び層間接続部材４並びに第２基板２を加熱圧着して接合一体化する積層工程を、図７を参照して説明する。先ず、絶縁性埋め込み部材５を前記第１基板１とで挟み込むようにして、前記層間接続部材４の他方の配線回路２４に導電性ペースト１４Ａを接触させて第２基板２を積層する。そして、第１基板１と第２基板２間に絶縁性埋め込み部材５で埋め込んだ受動部品３Ａ、能動部品３Ｂ及び層間接続部材４からなる積層体に対して、真空キュアプレス機を用いて、１ｋＰａ以下の減圧雰囲気中で積層方向に一括して加熱圧着することによって、図１に示す積層配線基板を完成させる。

前記積層体を一括して加熱圧着すると、第１基板１及び第２基板２の接着層１０、１５が塑性流動して層間接続部材４に形成されたメッキスルーホール２５内に充填される。この一方、３枚重ねられたプリプレグ５Ｄは、加熱により受動部品３Ａ、能動部品３Ｂ及び層間接続部材４の周囲に隙間無く密着すると共に互いに密着して界面が無くなり単一層の絶縁性埋め込み部材５となって硬化する。また、導電性ペースト９Ａ、１４Ａは、前記絶縁性埋め込み部材５が硬化するのと同時に硬化及び合金化されて導電物９、１４になる。以上の工程を経ることで、図１に示す積層配線基板が得られる。

なお、前記した製造工程の中で、例えば第１基板１のうちフレキシブルプリント配線板を構成する絶縁層６を、図８に示すように第２基板２に対して長く形成しておくことで、２つの積層配線基板を、その可撓性のある絶縁層６にて積層配置するようなこともできる。図８は、２つの積層配線基板を共通の絶縁層６で連結させた例としているが、３つ以上の積層配線基板を接続し、それら積層配線基板を使用形態に応じて一列に配列しても複数段に重ねるようにしてもよい。

また、本実施形態の製造方法によれば、絶縁性埋め込み部材５に受動部品３Ａ、能動部品３Ｂ及び層間接続部材４の高さに応じた収容凹部５Ｂ及び収容貫通穴５Ａ、５Ｃを形成しているので、この収容凹部５Ｂに能動部品３Ｂを収容（嵌合）させると共に収容貫通穴５Ａ、５Ｃに受動部品３Ａ、層間接続部材４を収容配置（嵌合配置）させれば、隙間無く受動部品３Ａ、能動部品３Ｂ及び層間接続部材４をこの絶縁性埋め込み部材５で埋め込むことができる。

また、本実施形態の製造方法によれば、第２基板２の導電性ペースト１４Ａを層間接続部材４の他方の配線回路２４に接触させて前記絶縁性埋め込み部材５を前記第１基板１と第２基板２とで挟み込むように積層して、これらを一括して加熱圧着することで第１基板１と第２基板２の導体回路７、１２を電気的に接続させることができる。したがって、本実施形態によれば、両面の配線回路２４、２４がメッキスルーホール２５にて導通された層間接続部材４を第１基板１と第２基板２間に電子部品３と共に内蔵させるだけで、煩雑な工程を経ることなく第１基板１と第２基板２の導体回路７、１２同士を電気的に接続させることができる。なお、この実施形態では、２つの基板の例であるが、それ以上の基板を積層して多層基板を製造する場合にも、同様に一括して加熱圧着することで各基板の導体回路を電気的に接続させることができる。

従来の工程では、受動部品３Ａや能動部品３Ｂ等の電子部品３をリジッド基板に一旦実装してから第１基板と第２基板の間に内蔵するため、事前にカウンターペーストの印刷やアンダーフィル充填等の煩雑な工程が必要である上、各種部品を内蔵した後の工程においても、ドリルによるスルーホール形成やメッキ工程、回路形成工程などが必要で、歩留まりが低下する恐れがあった。しかしながら、本実施形態では、電子部品３を内蔵した後のメッキ工程などを省略することができ、製造工程を簡略化することができ、歩留まりの向上を図ることができる。

また、本実施形態の製造方法では、第１基板１と第２基板２の導体回路７、１２を電気的に接続するための層間接続部材４を個片化して用いると共にプリプレグ５Ｄからなる絶縁性埋め込み部材５を使用しているので、電子部品３及び個片化されて小さくなった層間接続部材４の周囲が絶縁性埋め込み部材５で埋め尽くされることによって気泡等が侵入する隙間が生じない。

この一方で、層間接続部材４を個片化せずにシート状に加工し、そのシート状をなす大きな基板である層間接続部材４の一部に電子部品３（ここでは受動部品３Ａ）を埋め込むためのキャビティー２６を形成し、そのキャビティー２６内に受動部品３Ａを内蔵させて第１基板１と第２基板２を加熱圧着させて前記キャビティー２６内に接着剤を流動させた場合は、接着剤の供給量の関係から電子部品３（受動部品３Ａ）の厚みが増加する程、接着剤が電子部品３の周囲に廻り込み難くなる。

しかしながら、本実施形態では、層間接続部材４を個片化して小さな部品とし且つこの層間接続部材４を収容させる収容貫通穴５Ｃを形成したプリプレグ５Ｄからなる絶縁性埋め込み部材５を使用しているため、当該層間接続部材４の周囲に隙間が生じない。そのため、本実施形態の製造方法で製造された積層配線基板を電子機器等に組み込んだ場合に、前記気泡等の侵入による隙間が要因となって、電子機器で発する熱等により第１基板１及び第２基板２が剥がれるような不具合を無くせる。

本実施形態の製造方法では、第１基板１と第２基板２の層間接続が必要とされる極一部に個片化した層間接続部材４を配置し、それ以外の箇所には絶縁性埋め込み部材５を配置するため、加熱圧着時に流動して供給される接着剤は充分にある。また、本実施形態の製造方法では、キュアプレス後には内蔵基板を作製する工程がほぼ終了しているため、工程の累積歩留まりという概念を排除することができる。さらに、本実施形態の製造方法では、層間接続用の導電性ペースト９Ａ、１４Ａには、層間接着剤の硬化温度程度の低温で合金化するものを使用することで、ペースト内の金属粒子同士、また、銅の接続パッドとペーストの金属粒子が拡散接合し、バルクの金属やメッキによる層間接続と同等の接続信頼性を確保することができる。

「その他の実施形態」
以上、本発明を適用した具体的な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に制限されることなく種々の変更が可能である。

例えば、層間接続部材４の構造を、図９及び図１０に示すように、前記した実施形態の図１で示した構造とは異なる構造とする。図９及び図１０では、層間接続部材４に形成したメッキスルーホール２５の内壁面２５ａを、層間接続部材４の側面（具体的には層間接続部材４を構成する絶縁層２３の側面２３ａ）に露出させた構造としている。

この実施形態では、メッキスルーホール２５は、前記した図１の層間接続部材４を斜視図として表した図１１に示す絶縁層２３の側面２３ａから内側へ離れた位置に平面視円形状をなす貫通孔として形成された形状ではなく、絶縁層２３の側面２３ａの一部を半円弧状に削り取ったスルーホールの内部にメッキして形成され、そのメッキスルーホール２５の内壁面２５ａを、絶縁層２３の側面２３ａに露出させた構造としている。図１０では、絶縁層２３の３つの側面２３ａにそれぞれ１つづつメッキスルーホール２５を形成した。

このように、メッキスルーホール２５の内壁面２５ａを層間接続部材４の側面に露出させると、メッキスルーホール２５の内部へ接着剤がスムーズに流れ易くなる。また、接着剤がスムーズにメッキスルーホール２５内部に流れ込むため、メッキスルーホール２５内に気泡等が入り込むのを防止することができる。したがって、メッキスルーホール２５の内部に気泡が入り込むことにより、はんだリフロー時に気泡が膨張して積層配線基板全体が膨れ上がるのを防止することができる。

ところで、図９に示した積層配線基板を製造するには、以下のようにする。ここでは、図１の構造の積層配線基板の製造工程と異なる工程のみ説明するものとし、同一工程に関してはその説明は省略するものとする。

第１基板１及び第２基板２を形成する基板形成工程（図２参照）、能動部品３Ｂの製造工程（図３参照）は、先の実施形態と同一である。層間接続部材４の製造工程は、先の実施形態と異なる。層間接続部材４を製造するには、先ず図１２（ａ）に示すように、ガラスクロスにエポキシ樹脂が含浸されて硬化された絶縁層２３の両面に銅箔製の配線材料層２４Ａ及び２４Ｂがそれぞれ設けられた両面銅張板を用意する。次に、図１２（ｂ）の工程において、ドリルにより両面銅張板を貫通するスルーホールＴＨを形成し、ＣＦ４及びＯ２混合ガスによるプラズマデスミア処理を施す。

その後、図１２（ｃ）の工程で、前記両面銅張板の両表面及びスルーホールＴＨ内壁に全体的に銅めっきを成長させて配線材料層２４ＡＢを形成する。このとき、スルーホールＴＨ内壁に、メッキスルーホール２５が形成される。

そして、図１２（ｄ）の工程で、前記配線材料層２４ＡＢに回路パターニングを施して、配線回路２４を絶縁層２３の上下両面にそれぞれ形成する。最後に、この両面銅張板（層間接続基板）をダイシングして個片化し、複数個の層間接続部材４を得る。前記両面銅張板を個片化するには、図１３に示すように、ダイシングする分割線Ｃ上に全てのメッキスルーホール２５の中心が配置されるようにし、この分割線Ｃに沿って両面銅張板をダイシングする。その結果、図１０で示したように、各メッキスルーホール２５の内壁面２５ａが、個片化された層間接続部材４の側面２３ａに露出する。全ての層間接続部材４の側面２３ａには、各メッキスルーホール２５の内壁面２５ａが露出することになる。

次に、第１基板１に形成された各導電性ペースト９Ａに、受動部品３Ａと能動部品３Ｂと層間接続部材４を仮保持させる仮保持工程を行う。この仮保持工程は、先の実施形態と同じである。本実施形態では、層間接続部材４の構造が違うので、図１４には、第１基板１に受動部品３Ａと能動部品３Ｂと先の実施形態とは構造が異なる層間接続部材４を仮保持させた状態を示してある。

次に、絶縁性埋め込み部材５を形成する埋め込み部材形成工程を行うが、この工程は先の実施形態と同一（図６参照）であるので、その説明は省略する。次に、絶縁性埋め込み部材５を第１基板１に貼り合わせる貼り合わせ工程を行う。この貼り合わせ工程は、先の実施形態と同じである。本実施形態では、層間接続部材４の構造が違うので、図１５には、３枚のプリプレグ５Ｄを積層した積層体に形成した収容凹部５Ｂに能動部品３Ｂを、収容貫通穴５Ａに受動部品３Ａを、中央の収容貫通穴５Ｃに先の実施形態とは構造が異なる層間接続部材４を収容配置させるようにして絶縁性埋め込み部材５を第１基板１に貼り合わせる状態を示してある。

次に、第１基板１及び層間接続部材４並びに第２基板２を一括して加熱圧着して接合一体化する積層工程を行うが、この積層工程も先の実施形態と同一である。但し、層間接続部材４の構造が先の実施形態のものとは異なるので、加熱圧着した時の第１基板１及び第２基板２の接着層１０、１５の塑性流動によるメッキスルーホール２５内部への流れ方が異なる。

具体的には、加熱されて溶けた接着剤１０、１５は、図１０にしたように全てのメッキスルーホール２５の内壁面２５ａが層間接続部材４の側面（実際には層間接続部材４を構成する絶縁層２３の側面２３ａ）に露出しているため、溶け出した接着剤１０、１５がスムーズにメッキスルーホール２５内部に流れ込む。そのため、メッキスルーホール２５内への気泡の入り込みが抑制される。キュアプレス後に気泡が残留すると、はんだリフロー時に気泡が膨張して基板全体に膨れが発生する等、信頼性に影響が生じる。しかし、本実施形態では、メッキスルーホール２５の内壁面２５ａが大気に開放されていることから、接着剤１０、１５の流れによって気泡が大気に押し出されて当該メッキスルーホール２５内部に残留することはない。

前記積層体の加熱圧着により、３枚重ねられたプリプレグ５Ｄは、加熱により受動部品３Ａ、能動部品３Ｂ及び層間接続部材４の周囲に隙間無く密着すると共に互いに密着して界面が無くなり単一層の絶縁性埋め込み部材５となって硬化する。そして、導電性ペースト９Ａ、１４Ａは、前記絶縁性埋め込み部材５が硬化するのと同時に硬化及び合金化されて導電物９、１４になる。以上の工程を経ることで、図９に示す積層配線基板が得られる。

本発明は、電子部品を挟んでその両側に配置された基板に形成される導体回路同士の接続技術に利用することができる。

１…第１基板
２…第２基板
３…電子部品
３Ａ…受動部品（電子部品）
３Ｂ…能動部品（電子部品）
４…層間接続部材
５…絶縁性埋め込み部材
６…絶縁層（第１基板の絶縁層）
７…導体回路（第１基板に形成された導体回路）
８…ビアホール（第１基板に形成されたビアホール）
９…導電物（第１基板の導電物）
１０…接着層（第１基板の接着層）
１１…絶縁層（第２基板の絶縁層）
１２…導体回路（第２基板に形成された導体回路）
１３…ビアホール（第２基板に形成されたビアホール）
１４…導電物（第２基板の導電物）
１５…接着層（第２基板の接着層）
２３…絶縁層
２３ａ…絶縁層の側面（層間接続部材の側面）
２５…メッキスルーホール
２５ａ…メッキスルーホールの内壁面

Claims (10)

1. 絶縁層の一方の面に導体回路が形成され、且つ絶縁層の他方の面に該絶縁層を貫通し該導体回路の一部を露出させたビアホール内に導電物が形成されてなる第１基板及び第２基板と、
   前記導電物の露出面を重ね合わせ側として対向配置した前記第１基板及び前記第２基板間に配置される、電子部品、両面の配線回路がメッキスルーホールにて導通された個片化されてなる層間接続部材及びこれら電子部品と層間接続部材を埋め込む絶縁性埋め込み部材と、
   を備えた積層配線基板であって、
   前記第１基板の導体回路と前記第２基板の導体回路は、前記層間接続部材の両面に形成された各配線回路がこれと対向する前記導電物に接触して電気的に接続された
   ことを特徴とする積層配線基板。
2. 請求項１に記載の積層配線基板であって、
   前記層間接続部材に形成された前記メッキスルーホールの内壁面が、該層間接続部材の側面に露出している
   ことを特徴とする積層配線基板。
3. 請求項１又は請求項２に記載の積層配線基板であって、
   前記電子部品は、前記第１基板又は前記第２基板の何れか一方に形成された導電物に電極を接続させて前記導体回路と電気的に接続された
   ことを特徴とする積層配線基板。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の積層配線基板であって、
   前記導電物は、ニッケル、銀、銅から選択される少なくとも１種類の金属粒子と、錫、ビスマス、インジウム、鉛から選択される少なくとも１種類の金属粒子を含んでいる導電性ペーストを硬化させたものである
   ことを特徴とする積層配線基板。
5. 請求項１から請求項４の何れか１項に記載の積層配線基板であって、
   前記絶縁性埋め込み部材は、ガラス繊維或いはアラミド不織布にエポキシ樹脂を含浸させた樹脂であるプリプレグからなる
   ことを特徴とする積層配線基板。
6. 請求項１から請求項５の何れか１項に記載の積層配線基板であって、
   前記絶縁性埋め込み部材には、前記電子部品の高さに応じた収容凹部、収容貫通穴の両方又は何れか一方と、前記層間接続部材を貫通させる収容貫通穴とが形成されている
   ことを特徴とする積層配線基板。
7. 一方の面に導体回路が形成された絶縁層の他方の面から前記導体回路の一部を露出させたビアホールのそれぞれに導電性ペーストを充填してなる第１基板及び第２基板を形成する基板形成工程と、
   前記第１基板に形成された各前記導電性ペーストに、電子部品の電極を接続すると共に両面の配線回路がメッキスルーホールにて導通された個片化されてなる層間接続部材の一方の配線回路を接続することにより、前記電子部品及び前記層間接続部材を前記第１基板に仮保持させる仮保持工程と、
   前記電子部品及び前記層間接続部材の高さに応じた収容凹部と収容貫通穴を形成した絶縁性埋め込み部材を形成する埋め込み部材形成工程と、
   前記収容凹部又は前記収容貫通穴に前記電子部品を配置させると共に前記収容貫通穴に前記層間接続部材を配置させて前記絶縁性埋め込み部材を前記第１基板に貼り合わせる貼り合わせ工程と、
   前記絶縁性埋め込み部材を前記第１基板とで挟み込むようにして、前記層間接続部材の他方の配線回路に前記導電性ペーストを接触させて前記第２基板を積層した後、これら第１基板及び絶縁性埋め込み部材並びに第２基板を加熱圧着して接合一体化する積層工程とを備えた
   ことを特徴とする積層配線基板の製造方法。
8. 請求項７に記載の積層配線基板の製造方法であって、
   前記積層工程では、前記加熱圧着により前記絶縁性埋め込み部材を硬化させると同時に、前記導電性ペーストを硬化及び合金化させる
   ことを特徴とする積層配線基板の製造方法。
9. 請求項７又は請求項８に記載の積層配線基板の製造方法であって、
   前記絶縁層の両面に銅箔が形成されたリジッド両面板にスルーホールを形成し、該スルーホール内部にメッキした後、両面の銅箔を所定の配線回路として得られた層間接続基板を個片化して、前記層間接続部材を形成した
   ことを特徴とする積層配線基板の製造方法。
10. 請求項９に記載の積層配線基板の製造方法であって、
    前記層間接続基板を個片化する時に、前記メッキスルーホールの内壁面が、該層間接続部材の側面に露出するように個片化する
    ことを特徴とする積層配線基板の製造方法。

Images