特許 7514655 電子部品内蔵基板及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-03

(45)【発行日】2024-07-11

(54)【発明の名称】電子部品内蔵基板及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20240704BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20240704BHJP

【ＦＩ】

H05K3/46 Q

H01L23/12 N

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020093283

(22)【出願日】2020-05-28

(65)【公開番号】P2021190524

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2022-12-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000190688

【氏名又は名称】新光電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】西原 洋一

【審査官】ゆずりは 広行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２０４８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１５１６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１１５３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１３６８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９８４０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／４６

Ｈ０１Ｌ ２３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属箔と、
前記金属箔の一方の面に設けられた接着層と、
前記接着層により前記金属箔に接着され、可撓性を備え、キャビティが形成された基材と、
前記キャビティの内側に配置され、前記接着層により前記金属箔に接着された電子部品と、
を有し、
前記金属箔及び前記接着層に前記電子部品に達する開口が形成され、
前記金属箔の上に設けられ、前記開口を通じて前記電子部品に電気的に接続されためっき層を有し、
前記接着層の厚さは、前記基材が接着した部分と前記電子部品が接着した部分とで等しいことを特徴とする電子部品内蔵基板。

【請求項2】

前記金属箔は、Ｃｕを含有することを特徴とする請求項１に記載の電子部品内蔵基板。

【請求項3】

前記めっき層は、Ｃｕを含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品内蔵基板。

【請求項4】

前記金属箔と前記めっき層との間に設けられたシード層を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子部品内蔵基板。

【請求項5】

前記シード層は、Ｔｉ又はＣｕを含有することを特徴とする請求項４に記載の電子部品内蔵基板。

【請求項6】

前記金属箔の厚さは、１０μｍ～１００μｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子部品内蔵基板。

【請求項7】

前記キャビティ内に設けられ、前記電子部品の側面を被覆する封止樹脂を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電子部品内蔵基板。

【請求項8】

可撓性を備えた基材にキャビティを形成する工程と、
一方の面に接着層が設けられた金属箔を準備する工程と、
前記接着層により前記基材を前記金属箔に接着する工程と、
前記金属箔及び前記接着層に開口を形成する工程と、
前記キャビティの内側に電子部品を、前記開口が前記電子部品に到達するように配置し、前記接着層により前記金属箔に接着する工程と、
前記金属箔の上に前記開口を通じて前記電子部品に電気的に接続されるめっき層を形成する工程と、
を有し、
前記接着層の厚さは、前記基材が接着した部分と前記電子部品が接着した部分とで等しいことを特徴とする電子部品内蔵基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電子部品内蔵基板及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ポリイミドテープの上に半導体素子が搭載された電子装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１１－１０２９４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の電子装置では、半導体素子等の電子部品を高密度で配置することが困難である。

【0005】

本開示は、電子部品を高密度で配置することができる電子部品内蔵基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一形態によれば、金属箔と、前記金属箔の一方の面に設けられた接着層と、前記接着層により前記金属箔に接着され、可撓性を備え、キャビティが形成された基材と、前記キャビティの内側に配置され、前記接着層により前記金属箔に接着された電子部品と、を有し、前記金属箔及び前記接着層に前記電子部品に達する開口が形成され、前記金属箔の上に設けられ、前記開口を通じて前記電子部品に電気的に接続されためっき層を有し、前記接着層の厚さは、前記基材が接着した部分と前記電子部品が接着した部分とで等しい電子部品内蔵基板が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、電子部品を高密度で配置することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態に係る電子部品内蔵基板の構造を示す断面図である。

【図2】第１の実施形態に係る電子部品内蔵基板の製造方法を示す断面図（その１）である。

【図3】第１の実施形態に係る電子部品内蔵基板の製造方法を示す断面図（その２）である。

【図4】第１の実施形態に係る電子部品内蔵基板の製造方法を示す断面図（その３）である。

【図5】第１の実施形態に係る電子部品内蔵基板の製造方法を示す断面図（その４）である。

【図6】第１の実施形態に係る電子部品内蔵基板の製造方法を示す断面図（その５）である。

【図7】第２の実施形態に係る電子部品内蔵基板の構造を示す断面図である。

【図8】第２の実施形態に係る電子部品内蔵基板の製造方法を示す断面図（その１）である。

【図9】第２の実施形態に係る電子部品内蔵基板の製造方法を示す断面図（その２）である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。

【0010】

（第１の実施形態）
第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は電子部品内蔵基板に関する。

【0011】

［電子部品内蔵基板の構造］
まず、電子部品内蔵基板の構造について説明する。図１は、第１の実施形態に係る電子部品内蔵基板の構造を示す断面図である。

【0012】

第１の実施形態に係る電子部品内蔵基板１は、図１に示すように、可撓性を備えた基材１０と、第１電子部品５１と、第２電子部品５２と、配線９１とを有する。基材１０は、一方の面１０Ａと、他方の面１０Ｂとを有する。本開示においては、面１０Ａを上面、面１０Ｂを下面といい、面１０Ａ側を上側、面１０Ｂ側を下側ということがある。また、本開示において、「平面視」とは、面１０Ａに垂直な方向から視ることをいう。

【0013】

基材１０の厚さは、例えば、第１電子部品５１の厚さ以上、かつ第２電子部品５２の厚さ以上である。基材１０の厚さは、第１電子部品５１、第２電子部品５２のうちで厚い方の電子部品の厚さと同程度であってもよい。基材１０の厚さは、例えば２００μｍ～５００μｍである。基材１０は、例えばポリイミドフィルムである。基材１０が接着剤を介して積層された複数のポリイミドフィルムを含んでいてもよい。例えば、第１電子部品５１、第２電子部品５２のうちで厚い方の電子部品の厚さが３００μｍである場合、基材１０が、厚さが５０μｍの第１ポリイミドフィルムと、厚さが１２５μｍの第２ポリイミドフィルムと、厚さが１２５μｍの第３ポリイミドフィルムとが、接着剤を介してこの順で積層された積層構造を有していてもよい。接着剤は、例えばエポキシ系接着剤である。

【0014】

基材１０に、第１電子部品５１用のキャビティ１１と、第２電子部品５２用のキャビティ１２とが形成されている。キャビティ１１及び１２は、例えば、基材１０の面１０Ａから面１０Ｂに向かうに連れて開口幅（開口径）が小さくなるテーパ状に形成されている。例えば、キャビティ１１及び１２は、下側の開口端の開口径が上側の開口端の開口径よりも小さくなる逆四角錐台形状に形成されている。

【0015】

配線９１は、基材１０の上に設けられている。配線９１は、接着剤３０により、基材１０の面１０Ａに接着されている。接着剤３０は、例えば熱硬化性のエポキシ系接着剤である。接着剤３０の厚さは、例えば１０μｍ～３０μｍ程度である。配線９１は、金属箔２０と、シード層７１と、めっき層８０とを有する。接着剤３０は、金属箔２０と、基材１０、第１電子部品５１及び第２電子部品５２との間に設けられている。

【0016】

金属箔２０はＣｕを含有する。金属箔２０は、例えばＣｕ箔である。金属箔２０の厚さは、例えば１０μｍ～１００μｍ程度である。金属箔２０及び接着剤３０に、キャビティ１１に到達する複数のビアホール４１と、キャビティ１２に到達する複数のビアホール４２とが形成されている。ビアホール４１及び４２は、例えば、金属箔２０側から接着剤３０側に向かうに連れて開口幅（開口径）が小さくなるテーパ状に形成されている。例えば、ビアホール４１及び４２は、下側の開口端の開口径が上側の開口端の開口径よりも小さくなる逆円錐台形状に形成されている。ビアホール４１及び４２の上側の開口端の開口径は、例えば１５０μｍ～１０００μｍ程度である。ビアホール４１及び４２は開口の一例である。

【0017】

第１電子部品５１は、一方の面に複数の接続端子５１Ａを備え、キャビティ１１の内側に配置されている。平面視で接続端子５１Ａがビアホール４１と重なるようにして、第１電子部品５１の接続端子５１Ａが設けられた面が接着剤３０に固定されている。接続端子５１Ａはビアホール４１に露出している。例えば、接続端子５１ＡはＡｌを含む。第１電子部品５１は電子部品の一例である。

【0018】

第２電子部品５２は、一方の面に複数の接続端子５２Ａを備え、キャビティ１２の内側に配置されている。平面視で接続端子５２Ａがビアホール４２と重なるようにして、第２電子部品５２の接続端子５２Ａが設けられた面が接着剤３０に固定されている。接続端子５２Ａはビアホール４２に露出している。例えば、接続端子５２ＡはＡｌを含む。第２電子部品５２は電子部品の一例である。

【0019】

第１電子部品５１及び第２電子部品５２としては、例えば、半導体チップ、トランジスタやダイオードなどの能動部品や、チップコンデンサ、チップインダクタやチップ抵抗などの受動部品を用いることができる。第１電子部品５１及び第２電子部品５２としては、例えば、シリコン製の部品やセラミック製の部品を用いることができる。本実施形態の第１電子部品５１及び第２電子部品５２は半導体チップである。半導体チップとしては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）チップやＧＰＵ（Graphics Processing Unit）チップなどのロジックチップを用いることができる。また、半導体チップとしては、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）チップ、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）チップやフラッシュメモリチップなどのメモリチップを用いることができる。

【0020】

シード層７１はＴｉを含有する。シード層７１は、例えばＴｉ層である。シード層７１は、金属箔２０の上面と、ビアホール４１及び４２の側壁面と、接続端子５１Ａ及び５２Ａのビアホール４１及び４２に露出する面との上に形成されている。

【0021】

めっき層８０はＣｕを含有する。めっき層８０は、例えばＣｕ層である。めっき層８０は、シード層７１の上に形成されている。めっき層８０の厚さは、例えば３０μｍ～５０μｍ程度である。

【0022】

配線９１の一部は第１電子部品５１に接続され、他の一部は第２電子部品５２に接続されている。

【0023】

キャビティ１１の第１電子部品５１の周囲の隙間と、キャビティ１２の第２電子部品５２の周囲の隙間とに封止樹脂６０が充填されている。封止樹脂６０は、例えば熱硬化性のエポキシ系樹脂である。

【0024】

第１の実施形態では、第１電子部品５１及び第２電子部品５２が、それぞれ基材１０に形成されたキャビティ１１及び１２の内側に配置され、配線が基材１０の上に形成されている。このため、第１電子部品５１及び第２電子部品５２を高密度で配置することができ、小型化に好適である。また、第１電子部品５１及び第２電子部品５２が基材１０の上に設けられている場合、第１電子部品５１及び第２電子部品５２に伴う凹凸が形成されるが、第１の実施形態では、そのような凹凸を抑制し、高い平坦度が得られる。

【0025】

［電子部品内蔵基板の製造方法］
次に、電子部品内蔵基板１の製造方法について説明する。図２～図６は、第１の実施形態に係る電子部品内蔵基板の製造方法を示す断面図である。

【0026】

まず、図２（ａ）に示すように、基材１０を準備し、基材１０に、第１電子部品５１用のキャビティ１１と、第２電子部品５２用のキャビティ１２とを形成する。キャビティ１１及び１２は、例えばパンチング加工又はプレス加工等により形成することができる。キャビティ１１及び１２は、例えば、基材１０の一方の面１０Ａから他方の面１０Ｂに向かうに連れて開口幅（開口径）が小さくなるテーパ状に形成する。

【0027】

次いで、図２（ｂ）に示すように、一方の面に接着剤３０が設けられた金属箔２０を、接着剤３０が基材１０に接するようにして基材１０に貼り付ける。このとき、例えば、接着剤３０及び金属箔２０は基材１０の面１０Ａに貼り付ける。金属箔２０はＣｕを含有し、例えば金属箔２０はＣｕ箔である。接着剤３０は、例えば熱硬化性の接着剤である。

【0028】

その後、図２（ｃ）に示すように、金属箔２０及び接着剤３０に、キャビティ１１に到達する複数のビアホール４１と、キャビティ１２に到達する複数のビアホール４２とを形成する。ビアホール４１及び４２は、例えばパンチング加工又はプレス加工等により形成することができる。ビアホール４１及び４２は、例えば、金属箔２０側から接着剤３０側に向かうに連れて開口幅（開口径）が小さくなるテーパ状に形成する。

【0029】

続いて、図３（ａ）に示すように、一方の面に複数の接続端子５１Ａを備えた第１電子部品５１を、マウンタを用いて、平面視で接続端子５１Ａがビアホール４１と重なるようにして、キャビティ１１の内側に配置する。このとき、第１電子部品５１の接続端子５１Ａが設けられた面を接着剤３０に接触させる。接続端子５１Ａがビアホール４１に露出する。また、一方の面に複数の接続端子５２Ａを備えた第２電子部品５２を、マウンタを用いて、平面視で接続端子５２Ａがビアホール４２と重なるようにして、キャビティ１２の内側に配置する。このとき、第２電子部品５２の接続端子５２Ａが設けられた面を接着剤３０に接触させる。接続端子５２Ａがビアホール４２に露出する。例えば、接続端子５１Ａ及び５２ＡはＡｌを含む。

【0030】

次いで、図３（ｂ）に示すように、キャビティ１１の第１電子部品５１の周囲の隙間と、キャビティ１２の第２電子部品５２の周囲の隙間とに封止樹脂６０を充填する。封止樹脂６０は、例えば熱硬化性の樹脂である。その後、熱処理により封止樹脂６０及び接着剤３０を硬化させる。

【0031】

その後、図３（ｃ）に示すように、金属箔２０の上面と、ビアホール４１及び４２の側壁面と、接続端子５１Ａ及び５２Ａのビアホール４１及び４２に露出する面との上に、Ｔｉを含有するシード層７１を形成する。シード層７１は、例えばスパッタリングにより形成することができる。シード層７１は、例えばＴｉ層である。

【0032】

続いて、図４（ａ）に示すように、シード層７１をめっき給電経路に利用する電解めっき法により、シード層７１の上に、Ｃｕを含有するめっき層８０を形成する。めっき層８０は、例えばＣｕ層である。

【0033】

次いで、図４（ｂ）に示すように、めっき層８０の上に、開口１１０ｘを有するレジスト層１１０を形成する。例えば、開口１１０ｘは、配線９１を形成する予定の領域以外の領域に設けられる。レジスト層１１０の材料は、例えばドライフィルムレジスト又は液体レジストである。

【0034】

その後、図４（ｃ）に示すように、レジスト層１１０をマスクにしてめっき層８０をエッチングにより除去する。この結果、シード層７１の上面が露出する。

【0035】

続いて、図５（ａ）に示すように、レジスト層１１０を除去する。

【0036】

次いで、図５（ｂ）に示すように、めっき層８０をマスクにしてシード層７１をエッチングにより除去する。Ｔｉを含有するシード層７１は、例えば水酸化Ｋ（ＫＯＨ）水溶液を用いて除去することができる。

【0037】

その後、図５（ｃ）に示すように、めっき層８０の上に、開口１２０ｘを有するレジスト層１２０を形成する。例えば、開口１２０ｘは、配線９１を形成する予定の領域以外の領域に設けられる。レジスト層１２０の材料は、例えばドライフィルムレジスト又は液体レジストである。

【0038】

続いて、図６（ａ）に示すように、レジスト層１２０をマスクにして金属箔２０をエッチングにより除去する。この結果、接着剤３０の上面が露出する。

【0039】

次いで、図６（ｂ）に示すように、レジスト層１２０を除去する。

【0040】

このようにして電子部品内蔵基板１を製造することができる。

【0041】

（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、主としてシード層の材料の点で第１の実施形態と相違する。

【0042】

［電子部品内蔵基板の構造］
まず、電子部品内蔵基板の構造について説明する。図７は、第２の実施形態に係る電子部品内蔵基板の構造を示す断面図である。

【0043】

第２の実施形態に係る電子部品内蔵基板２は、図７に示すように、第１の実施形態に係る電子部品内蔵基板１における配線９１に代えて配線９２を有する。配線９２は、シード層７１に代えてシード層７２を有する。シード層７２はＣｕを含有する。シード層７２は、例えばＣｕ層である。接続端子５１Ａ及び５２Ａは、Ｃｕを含んでいてもよい。

【0044】

他の構成は第１の実施形態と同様である。

【0045】

［電子部品内蔵基板の製造方法］
次に、電子部品内蔵基板２の製造方法について説明する。図８～図９は、第２の実施形態に係る電子部品内蔵基板の製造方法を示す断面図である。

【0046】

まず、第１の実施形態と同様にして、熱処理による封止樹脂６０及び接着剤３０の硬化までの処理を行う（図３（ｂ）参照）。次いで、図８（ａ）に示すように、金属箔２０の上面と、ビアホール４１及び４２の側壁面と、接続端子５１Ａ及び５２Ａのビアホール４１及び４２に露出する面との上に、Ｃｕを含有するシード層７２を形成する。シード層７２は、例えば無電解めっき法により形成することができる。シード層７２は、例えばＣｕ層である。

【0047】

その後、図８（ｂ）に示すように、シード層７２をめっき給電経路に利用する電解めっき法により、シード層７２の上に、Ｃｕを含有するめっき層８０を形成する。

【0048】

続いて、図８（ｃ）に示すように、めっき層８０の上に、開口１１０ｘを有するレジスト層１１０を形成する。例えば、開口１１０ｘは、配線９２を形成する予定の領域以外の領域に設けられる。レジスト層１１０の材料は、例えばドライフィルムレジスト又は液体レジストである。

【0049】

次いで、図９（ａ）に示すように、レジスト層１１０をマスクにしてめっき層８０、シード層７２及び金属箔２０をエッチングにより除去する。この結果、接着剤３０の上面が露出する。

【0050】

その後、図９（ｂ）に示すように、レジスト層１１０を除去する。

【0051】

このようにして電子部品内蔵基板２を製造することができる。

【0052】

第２の実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、シード層７２がＣｕを含有するため、めっき層８０、シード層７２及び金属箔２０を一括してエッチングすることができる。従って、少ない工程数で製造することができる。

【0053】

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0054】

１、２ 電子部品内蔵基板
１１、１２ キャビティ
２０ 金属箔
３０ 接着剤
４１、４２ ビアホール
５１、５２ 電子部品
７１、７２ シード層
８０ めっき層
９１、９２ 配線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】