JP4378511B2 - 電子部品内蔵配線基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子や受動素子などの電子部品を内蔵した電子部品内蔵配線基板とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数のプリント配線基板を多段に積層した多層板の内部に半導体素子を埋め込んだ、いわゆる埋設型の半導体装置が知られている。図１５は代表的な埋設型半導体装置１００の垂直断面図である。図１５に示したように、この半導体装置１００では、３層のプリント配線基板１０１，１０２，１０３が積層され、合計４層の配線パターン１０４，１０５，１０６，１０７が配設され、それぞれの配線パターン１０４〜１０７はスルーホール１０８Ａ〜１０８Ｅ等の層間接続部材により層間接続されている。そして、半導体素子１２０はプリント配線基板１０１と１０２との間に配設された配線パッド１０９上にマウントされており、半導体素子１２０はプリント配線基板１０２，１０３の一部をくり抜いたスペース１１０内に埋設されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような埋設型の半導体装置１００を製造するには、プリント配線基板１０２，１０３の一部を片面側からくり抜いて半導体素子１２０を埋設するためのスペース１１０を設け、半導体素子１２０をマウントした後に半導体素子１２０の周囲の隙間にエポキシ樹脂等の絶縁性封止材料１３０を充填した後に硬化させて半導体素子１２０を埋設するのが一般的である。
【０００４】
しかし、このようにプリント配線基板１０２，１０３の一部を機械的にくり抜くと、プリント配線基板１０２，１０３の機械的強度が低下したり、プリント配線基板１０２，１０３のくり抜き時の切断面と、充填した絶縁性封止材料１３０との境界面から水分が侵入し易くなり耐湿性が低下するという問題がある。
【０００５】
更にプリント配線基板１０３のくり抜き部分に絶縁性封止材料１３０を充填した部分には配線パターンが形成できないため、この部分を利用して配線パターンを形成し、集積度を上げることができないという問題がある。
【０００６】
本発明は上記従来の問題を解消するためになされた発明である。即ち本発明は、機械的強度や耐湿性といった半導体装置としての信頼性が高く、しかも多層板表面全体に配線パターンを形成して集積度を向上させることのできる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品内蔵配線基板は、（Ａ）一方の面に複数の電極パッドを含む配線パターンが形成され、他方の面には配線パターンが形成され、各面の配線パターンが対向する面間で導体バンプにより層間接続された多層板中間体と、（Ｂ）複数の電極を前記電極パッドに接続させて多層板中間体に実装された電子部品と、（Ｃ）前記電子部品が挿通可能な開口部を備え、前記開口部に前記電子部品を挿通させて多層板中間体上に配置された第１の絶縁基板と、（Ｄ）両面に配線パターンが形成され、各面の配線パターンが厚さ方向に貫通する層間接続部材により層間接続されるとともに前記電子部品が挿通可能な開口部を備え、さらに一方の面の前記配線パターン上には導体バンプが突設されてなり、前記開口部に前記電子部品を内挿させるとともに、前記導体バンプを第１の絶縁基板に貫通させ先端を多層板中間体の前記配線パターンに当接させて、前記一方の面の配線パターンが多層板中間体の対向する配線パターンに接続されたコア基板と、（Ｅ）コア基板上に配置された第２の絶縁基板と、（Ｆ）両面に配線パターンが形成され、各面の配線パターンが対向する面間で導体バンプにより層間接続され、さらに一方の面の前記配線パターン上には導体バンプが突設されてなり、前記導体バンプを第２の絶縁基板に貫通させ先端をコア基板の前記配線パターンに当接させて、前記一方の面の配線パターンがコア基板の対向する配線パターンに接続されたバンプ付二層板とを備え、
これらが加熱加圧により一体化されてなる電子部品内蔵配線基板であって、
第１及び第２の絶縁基板は、絶縁基板前駆体の状態でそれぞれ多層板中間体上又はコア基板上に配置され、加熱加圧によって架橋されるとともに、加熱加圧の際に前記絶縁基板前駆体から滲みだした樹脂により第１の絶縁基板及びコア基板の各開口部が封止されていることを特徴とする。
【０００８】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記導体バンプの例として、導電性ペーストを印刷してなるペーストバンプを挙げることができる。
【０００９】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記導体バンプの例として、金属板をエッチング加工した金属、又はメッキ金属からなる金属バンプを挙げることができる。
【００１０】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記電子部品の例として、フェイスダウン型の半導体素子を挙げることができる。
【００１１】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記電子部品の例として、フェイスアップ型の半導体素子を挙げることができる。
【００１２】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記電子部品の例として、受動素子を挙げることができる。
【００１３】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記電子部品と前記電極パッドとが、導電性ペーストからなるペーストバンプを介して電気的に接続されていてもよい。
【００１４】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記電子部品と前記電極パッドとが、金属バンプを介して電気的に接続されていてもよい。
【００１５】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記電子部品と前記電極パッドとが、ボンディングワイヤを介して電気的に接続されていてもよい。
【００１６】
前記電子部品内蔵配線基板において、第１の絶縁基板を貫通して、コア基板の下面側（多層板中間体側）の配線パターンと前記電子部品が実装された多層板中間体の上面側（コア基板側）の配線パターンとを層間接続する導体バンプは、導電性ペーストを印刷してなるペーストバンプ又は金属バンプであり、コア基板の下面側が大径で多層板中間体側が小径となる略円錐台形であってもよい。
【００１７】
前記コア基板の両面の配線パターンを層間接続する層間接続部材は、スルーホールメッキ金属層であってもよく、導電性ペーストを印刷してなるペーストバンプであってもよい。
【００１８】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記電子部品が、半導体素子又は受動素子であってもよい。
【００１９】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記層間接続部材の例として、１０〜３０μｍの高さ、２０〜５０μｍの底面半径、及び５〜１０μｍの頭部半径を有するペーストバンプ又は金属バンプを挙げることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造について説明する。図１は本実施形態に係る半導体装置の製造方法のフローチャートであり、図２、図３及び図４は製造途中の本実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。
【００２４】
本実施形態に係る半導体装置を製造するには、まず絶縁基板の両面に配線パターンを形成した、いわゆる二層板を用意する。この二層板はガラス繊維のような補強材シートにエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグの両面に銅箔を重ね、加熱下に加圧することにより製造する。
【００２５】
この二層型配線基板１０表面の導体板１４，１６にパターニングを施す。パターニングの方法としては、例えば感光性樹脂を塗布し、マスクパターンを重ねて露光し、現像するフォトリソグラフ法などによりマスキング（図示省略）を形成する（ステップ１）。次いでこのマスキングの上からエッチング処理を施す（ステップ２）。かくして図２（ｂ）に示すように配線パターン１４ａ，１６ａが形成された二層板１０が形成される。
【００２６】
次いで二層板１０上の、スルーホールを形成する位置にドリリング等の機械加工やレーザー光線照射などの光学的方法により図２（ｃ）に示したような、絶縁基板１２に貫通孔１７の形成された二層板１０ａを得る（ステップ３）。次いで無電解メッキや電解メッキを施することにより、この二層板１０ａの表面及び貫通孔１７の内壁に金属層を析出させる（ステップ４）。かくして図２（ｄ）に示したようなスルーホール金属層１８を備えたコア基板１０ｂが形成される。
【００２７】
一方、前記二層板１０とは別に、バンプ付銅箔を形成する。このバンプ付銅箔を形成するには、まず図３（ｅ）に示したような銅箔２０表面に、孔が設けられたマスクスクリーン（図示省略）をセットする（ステップ１ａ）。次いでマスクスクリーンの上から、銀微粒子を樹脂中に分散させた銀ペーストのような導電性ペーストを印刷して（ステップ２ａ）ペーストバンプ２２を形成する。次いで、ペーストバンプ２２を乾燥して半硬化させる（ステップ３ａ）。かくして図３（ｆ）に示したようなバンプ付銅箔２０ａが得られる。
【００２８】
次に図３（ｇ）に示したように、上記のようにして形成したコア基板１０ｂの下面側にプリプレグ２４とバンプ付銅箔２０ａを重ね合わせる（ステップ５）。同様にコア基板１０ｂの上面側にもプリプレグ２５を重ね、更にその上に上記バンプ付銅箔２０ａと同様の方法で形成した、もう一枚のバンプ付銅箔２１ａを図３（ｇ）のように重ね合わせる（ステップ５）。次にこの重ね合わせた状態で加熱下に加圧する（ステップ６）。するとペーストバンプ２２，２３はプリプレグ２４，２５を貫通し、図３（ｈ）のようにコア基板１０ｂ表面の配線パターン１４ａ，１６ａに当接する。それと同時に熱でペーストバンプ２２，２３、及びプリプレグ２４，２５が完全に硬化する。かくして図３（ｈ）に示したような、銅箔２０，２１と配線パターン１４ａ，１６ａとが電気的に接続された多層板中間体３０が得られる。
【００２９】
次いでこの多層板中間体３０表面の銅箔２０，２１をパターニングする（ステップ７）。かくして図３（ｉ）に示したように表面に配線パターン２０ａ，２１ａ，２１ｂが形成された多層板中間体３０ａが得られる。次いで多層板中間体３０ａの表面配線パターンのうち、図４（ｊ）に示すように、半導体素子の電極に対応する位置に形成した電極パッド２１ｂ，２１ｂ，…上に銀ペーストバンプ２６，２６，…を形成する（ステップ８）。この銀ペーストバンプ２６，２６，…の形成方法は上記導体バンプ２０，２０，…の形成方法と実質的に同じである。
【００３０】
すなわち、バンプ形成部分に貫通孔を設けたマスクパターンをセットし（ステップ１ａ）、この貫通孔内に導電性ペースト、例えば銀などの金属微粒子をエポキシ樹脂のような液状樹脂中に分散させたペースト状組成物を充填し、マスクパターン上面からスキージ（ステップ２ａ）し、前記マスクパターンを剥離し、乾燥し加熱して半硬化する（ステップ３ａ）ことからなる方法である。
【００３１】
但し、ここで形成する銀ペーストバンプ２６，２６，…の大きさは、高さが１０〜３０μｍ、底面半径が２０〜５０μｍである。これは後述する半導体素子２８の大きさに対応させるためである。
【００３２】
次にバンプ形成後、銀ペーストバンプ２６，２６，…を硬化させる。然る後に、例えば電解メッキや無電解メッキなどのＮｉメッキ処理を施すことにより、銀ペーストバンプ２６，２６，…及びその底部の電極パッド２１ｂ表面にバリアメタル層としてのＮｉ層２７ａを形成する。次いでＮｉ層２７ａの上からＡｕメッキ処理を施すことによりＡｕ層２７ｂを形成する。こうして多層板中間体３０ｂが得られる。
【００３３】
次にこうして得られた多層板中間体３０ｂの銀ペーストバンプ２６，２６，…形成面上に図４（ｋ）に示したように、ＡＣＦ（異方性導電接着剤層）２９を形成し、電極パッド２１ｂ，２１ｂ，…に対して電極板２８ａ，２８ａ，…が対向するように半導体素子２８を位置合わせする。次いでこの状態で半導体素子２８と多層板中間体３０ｂとを押圧すると図４（ｋ）に示したように銀ペーストバンプ２６，２６，…がＡＣＦ（異方性導電接着剤層）２９を貫通し、電極板２８ａ，２８ａ，…に押圧される。このとき銀ペーストバンプ２６，２６，…の表面にはＡｕ層２７ｂ，２７ｂ，…が形成されており、電極板２８ａ，２８ａ，…はＡｌで出来ている。そのため、銀ペーストバンプ２６，２６，…と電極板２８ａ，２８ａ，…との間にはＡｌ−Ａｕ接合が形成され、電極パッド２１ｂ，２１ｂ，…と電極板２８ａ，２８ａ，…との間がＡｕ層２７ｂ，Ｎｉ層２７ａ，銀ペーストバンプ２６，ＡＣＦ（異方性導電接着剤層）２９を介して電気的に接合され実装される（ステップ９）。こうして図４（ｋ）に示したような半導体素子２８が実装された多層板中間体３０ｃが得られる。
【００３４】
次にこうして得られた多層板中間体３０ｃの上面側に穴あきプリプレグ３２とバンプ付二層板４０、下面側にプリプレグ４２とバンプ付二層板５０とを図４（ｌ）のように重ね合わせる（ステップ１０）。ここで用いる穴あきプリプレグ３２は例えばガラス繊維のような補強材にエポキシ樹脂のような絶縁性液状熱硬化性樹脂を含浸させたものの半導体素子対応部分を打ち抜いて（ステップ１ｂ）開口部３２ａを設けたものである。バンプ付二層板４０，５０は、例えば層間接続部材が貫挿された絶縁材料層の両面に配線パターンを形成し、この配線パターンの上に導体バンプを形成したものである。
【００３５】
次いで、この状態で多層板中間体３０ｃ、穴あきプリプレグ３２、プリプレグ４２、バンプ付二層板４０，５０をヒートプレスにかけて加熱下に加圧する（ステップ１１）。かくして図４（ｍ）に示したように、バンプ付二層板４０の導体バンプ３９が穴あきプリプレグ３２を貫通して多層板中間体３０ｃとバンプ付二層板４０との間を電気的に接合する。同様にバンプ付二層板５０の導体バンプ４９がプリプレグ４２を貫通して多層板中間体３０ｃとバンプ付二層板５０との間を電気的に接続する。
【００３６】
それと同時に穴あきプリプレグ３２内に含浸されたエポキシ樹脂がしみだして穴明きプリプレグ３２の開口部３２ａとこの中に収容される半導体素子２８との隙間から空気を追い出してこの隙間を封止する。更にこのヒートプレス時の熱によりエポキシ樹脂が硬化して図４（ｍ）に示したような、いわゆる８層配線型の半導体素子２８内蔵型の半導体装置５２が得られる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態に係る半導体装置５２では、コア基板３０としてスルーホール金属層１８で層間接続が形成されたコア基板を用いているので、コア基板３０の厚さを自由に調節することができる。また本実施形態に係る半導体装置５２では、半導体素子２８が多層板の内部に埋め込まれており、半導体素子２８の周囲を封止する樹脂とこの樹脂の外周を包囲する多層板との間の境界面が半導体装置１の表面に露出していないので、この境界面を伝わって水分が侵入することが防止され、その結果として耐湿性の高い半導体装置が得られる。
【００３８】
また、本実施形態に係る半導体装置５２では、実装された半導体素子が内部に埋め込まれており、半導体装置５２の表面には２層板４０，５０の表面が露出しているだけであるので、この２層板４０，５０の表面を利用して更に別の配線パターンや半導体素子などを実装することができ、半導体装置の集積度を更に向上させることができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造について説明する。図５は本実施形態に係る半導体装置の製造方法のフローチャートであり、図６、図７及び図８は製造途中の本実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。
【００４０】
本実施形態に係る半導体装置を製造するには、まず絶縁基板の両面に配線パターンを形成した、いわゆる二層板を用意する。この２層板を製造するには、最初に図６（ａ）に示したように銅箔などの導体板６０を用意する。この導体板６０の上に印刷技法を用いて導体バンプ６２，６２…を形成する。
【００４１】
この導体バンプ６２，６２，…の形成方法としては、例えば、バンプ形成部分に貫通孔を設けたマスクスクリーンを導体板６０の上にセットし（ステップ１）、このマスクスクリーンの貫通孔内に導電性ペースト、例えば銀などの金属微粒子をエポキシ樹脂のような液状樹脂中に分散させたペースト状組成物をスキージし、前記マスクスクリーンを剥離することからなる方法が挙げられる（ステップ２）。このようにして図６（ｂ）に示したような略円錐形の導体バンプ６２，６２，…を形成した後、この導体バンプ６２，６２，…を乾燥させ、半硬化する（ステップ３）。
【００４２】
次に図６（ｃ）に示したように、導体バンプ６２，６２，…の上にプリプレグ（絶縁基板前駆体）６４、すなわちガラス繊維マットのような補強材料中にエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂を含浸させたものを重ね、更にこのプリプレグ６４の上にもう１枚の銅箔などの導体板６６を重ね合わせ（ステップ４）、この状態でヒートプレス、すなわち加熱下に加圧する（ステップ５）。このヒートプレスすることにより導体バンプ６２，６２，…はプリプレグ６４を貫通して導体板６０と導体板６６との間が電気的に接続されると同時にプリプレグ６４が硬化して図６（ｄ）に示したような二層型配線基板７０が得られる。
【００４３】
次いでこの二層型配線基板７０表面の導体板６０，６６にパターニングを施す（ステップ６）。パターニングの方法としては、例えば感光性樹脂を塗布し、マスクパターンを重ねて露光し、現像するフォトリソグラフ法などによりマスキング（図示省略）を形成する。次いでこのマスキングの上からエッチング処理を施す。かくして図６（ｅ）に示すように配線パターン６０ａ，６６ａ，６６ｂが形成された二層板７０ａが形成される。
【００４４】
次いで二層板７０ａの表面配線パターンのうち、図７（ｆ）に示すように、半導体素子の電極に対応する位置に形成した電極パッド６６ｂ，６６ｂ，…上に銀ペーストバンプ６８，６８，…を形成する（ステップ７）。この銀ペーストバンプ６８，６８，…の形成方法は上記導体バンプ６２，６２，…の形成方法と実質的に同じである。
【００４５】
すなわち、バンプ形成部分に貫通孔を設けたマスクスクリーンをセットし（ステップ１）、この貫通孔内に導電性ペースト、例えば銀などの金属微粒子をエポキシ樹脂のような液状樹脂中に分散させたペースト状組成物を充填し、マスクパターン上面からスキージ（ステップ２）し、前記マスクパターンを剥離し、乾燥し加熱して半硬化する（ステップ３）ことからなる方法である。
【００４６】
但し、ここで形成する銀ペーストバンプ６８，６８，…の大きさは、高さが１０〜８０μｍ、底面半径が２０〜５０μｍである。これは後述する半導体素子７４の大きさに対応させるためである。
【００４７】
次にバンプ形成後、銀ペーストバンプ６８，６８，…を硬化させる。然る後に、例えば電解メッキや無電解メッキなどのＮｉメッキ処理を施すことにより、銀ペーストバンプ６８，６８，…及びその底部の電極パッド６６ｂ表面に図７（ｇ）に示したようなバリアメタル層としてのＮｉ層６９ａを形成する。次いでＮｉ層６９ａの上からＡｕメッキ処理を施すことによりＡｕ層６９ｂを形成する。こうして図７（ｈ）に示したような多層板中間体７０ｄが得られる。
【００４８】
次にこうして得られた多層板中間体７０ｄの銀ペーストバンプ６８，６８，…形成面上に図７（ｉ）に示したように、ＡＣＦ（異方性導電接着剤層）７２を形成し、電極パッド６６ｂ，６６ｂ，…に対して電極板７４ａ，７４ａ，…が対向するように半導体素子７４を位置合わせする。次いでこの状態で半導体素子７４と多層板中間体７０ｄとを押圧すると、図７（ｊ）に示したように銀ペーストバンプ６８，６８，…がＡＣＦ（異方性導電接着剤層）７２を貫通し、電極板７４ａ，７４ａ，…に押圧される。このとき銀ペーストバンプ６８，６８，…の表面にはＡｕ層６９ｂ，６９ｂ，…が形成されており、電極板７４ａ，７４ａ，…はＡｌで出来ているので、銀ペーストバンプ６８，６８，…と電極板７４ａ，７４ａ，…との間にはＡｌ−Ａｕ接合が形成され、電極パッド６６ｂ，６６ｂ，…と電極板７４ａ，７４ａ，…との間がＡｕ層６９ｂ，Ｎｉ層６９ａ，銀ペーストバンプ６８，ＡＣＦ（異方性導電接着剤層）７２を介して電気的に接合される。かくして半導体素子７４が実装される（ステップ１０）。このようにして図７（ｊ）に示したような半導体素子７４が実装された多層板中間体７０ｅが得られる。
【００４９】
一方、前記多層板中間体７０ｅとは別に、バンプ付二層板を形成する。このバンプ付二層板は、本実施形態のステップ１〜５と同様の操作を行って図６（ｄ）に示したような二層板を形成する（ステップ１ａ〜５ａ）。次いでステップ６ａでパターニングを行う。しかる後に二層板の配線パターン上に導体バンプ１６２を形成して図８（ｋ）の８２に示したようなバンプ付二層板８２を形成する。
【００５０】
更に、前記多層板中間体７０ｅ、バンプ付二層板８２とは別にコア基板７８を形成する。本実施形態に係るコア基板７８を形成するには、上記第１の実施形態のステップ１〜４と同様の操作を行うことにより図２（ｄ）に示したようなコア基板を形成する（ステップ１ｂ〜４ｂ）。次いでこのコア基板の表面配線パターン上に上記と同様の方法により導体バンプ１６３を形成し（ステップ５ｂ）、更にコア基板の中央付近を打ち抜いて（ステップ６ｂ）、図８（ｋ）の７８に示したような打ち抜きバンプ付きコア基板７８を形成する。
【００５１】
次にこうして得られた多層板中間体７０ｅの上面側に、穴あきプリプレグ７６、打ち抜きバンプ付きコア基板７８、プリプレグ８０、及び導体バンプ１６２が貫挿されたバンプ付二層板８２を図８（ｋ）のように重ね合わせる（ステップ１１）。ここで用いる穴あきプリプレグ７６は例えばガラス繊維のような補強材にエポキシ樹脂のような絶縁性液状熱硬化性樹脂を含浸させたものの半導体素子対応部分を打ち抜いて開口部７６ａを設けたものである。
【００５２】
次いで、この状態で多層板中間体７０ｅ、穴あきプリプレグ７６、開口部７８ａを有する打ち抜きバンプ付きコア基板７８、プリプレグ８０、及びバンプ付二層板８２をヒートプレスにかけて加熱下に加圧する（ステップ１２）。かくして図８（ｌ）に示したような多層板中間体８４が形成される。次いで更にこの多層板中間体８４の上下両面に、プリプレグ８８，９２、導体バンプ１６２，１６５が貫挿されたバンプ付二層板９０，９４を重ね合わせる（ステップ１３）。しかる後にヒートプレスする（ステップ１４）と図９（ｍ）に示したような、いわゆる１０層型の半導体装置８６が得られる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態に係る半導体装置８６では、コア基板として穴あき型のコア基板を用いているので、厚さの大きい半導体素子７４を内蔵させることができる。
【００５４】
（第３の実施形態）
本実施形態に係る半導体装置では、積層した複数の絶縁性基板の一枚の中に、半導体素子が埋設されている。図１０は本実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。本実施形態に係る半導体装置１５０では、７層に積層した絶縁性基板１２１〜１２７の中のひとつである絶縁性基板１２３の中に半導体素子２８１が埋設されている。各絶縁性基板１２１〜１２７の表面には配線パターン１４１がそれぞれ配設されている。各絶縁性基板１２１〜１２７の厚さ方向にはペーストバンプ１４１がそれぞれ貫挿されており、絶縁性基板表面の配線パターン１４１どうしを電気的に接続している。
【００５５】
本実施形態に係る半導体装置１５０を製造するには、例えば、コア基板１２１の両面に配線パターン１４１を形成したものにプリプレグとバンプ付銅箔を重ねて加熱下に加圧して多層に積層し、表面の銅箔をエッチングして配線パターン１４１を形成する方法が挙げられる。半導体素子２８１を埋設するには、絶縁性基板１２２表面の配線パターン１４１に半導体素子２８１を実装した上に、穴あきプリプレグとバンプ付銅箔を重ねて、加熱下に加圧する方法が考えられる。本実施形態によれば、スルーホールメッキ層を形成することなく半導体素子２８１内蔵型の半導体装置１５０を形成することができる。
【００５６】
（第４の実施形態）
本実施形態に係る半導体装置では、多層に積層した絶縁性基板の中心のコア基板の中に、厚手の半導体素子が埋設されている。図１１は本実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。本実施形態に係る半導体装置１５２では、７層に積層した絶縁性基板１２１〜１２７の中心に位置するコア基板１２１の中に厚手の半導体素子７４１が埋設されている。
【００５７】
本実施形態に係る半導体装置１５２を製造するには、例えば絶縁性基板１２６の両面に配線パターン１４１を形成したものにプリプレグとバンプ付銅箔を重ねて加熱下に加圧して多層に積層し、表面の銅箔をエッチングして配線パターン１４１を形成する方法が挙げられる。半導体素子７４１を埋設するには、絶縁性基板１２６表面の配線パターン１４１に半導体素子７４１を実装した上に、穴あきプリプレグと、コア基板１２１の真中付近に開口部を設け、更にペーストバンプ２２１を印刷して硬化したものを重ね、加熱下に加圧する方法が考えられる。本実施形態によれば、厚手の半導体素子７４１を多層板の中心付近に埋設した半導体装置１５２を形成することができる。
【００５８】
（第５の実施形態）
本実施形態に係る半導体装置では、多層に積層した絶縁性基板の異なる層の中に、複数個の半導体素子が埋設されている。図１２は本実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。本実施形態に係る半導体装置１５４では、７層に積層した絶縁性基板１２１〜１２７のうち、絶縁性基板１２１と１２５の中に厚手の半導体素子７４１が埋設されている。また絶縁性基板１２３の中には薄手の半導体素子２８１が埋設されている。一方最上部の絶縁性基板１２４の上面にも薄手の半導体素子２８３が実装されている。厚さ方向中央のコア基板１２１ではスルーホール層１８１を介して層間接続が形成されている。一方それ以外の絶縁性基板１２２〜１２７ではそれぞれ厚さ方向に貫挿されたペーストバンプ２２１により層間接続が形成されている。
【００５９】
本実施形態に係る半導体装置１５４を製造するには、例えば絶縁性基板１２６の両面に配線パターン１４１を形成し、ペーストバンプ２２１で層間接続したものに、プリプレグとバンプ付銅箔を重ねて加熱下に加圧して多層に積層し、表面の銅箔をエッチングして配線パターン１４１を形成する方法が挙げられる。半導体素子７４１を埋設するには、絶縁性基板１２６表面の配線パターン１４１に半導体素子７４１を実装した上に、穴あきプリプレグと、スルーホール層１８１を備えたコア基板１２１の真中付近に開口部を設け、更にペーストバンプ２２１を印刷して硬化したものを重ね、加熱下に加圧する方法が考えられる。半導体素子２８１を埋設するには上記第３の実施形態と同様にして行う。半導体素子２８３を実装するには７層の絶縁性基板１２１〜１２７を積層した後、最上部の絶縁性基板１２４上面の配線パターン１４１上にペーストバンプを形成する。その上にＮｉメッキとＡｕメッキを施した後、半導体素子２８３を加熱下に加圧して実装する。
【００６０】
本実施形態によれば、厚手の半導体素子７４１を含む複数の半導体素子７４１，２８１を絶縁性基板の中に埋設した半導体装置１５４を形成することができる。
【００６１】
また、コア基板１２１の層間接続はスルーホール層１８１を介して形成されているので、厚手のコア基板１２１を用いることができる。それに伴い、厚手の半導体素子７４１をコア基板１２１の中に埋設することができる。
【００６２】
（第６の実施形態）
本実施形態に係る半導体装置では、上記第５の実施形態に係る半導体装置１５４において、コア基板１２１の層間接続にペーストバンプ２２１を用いた。図１３は本実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。本実施形態に係る半導体装置１５６では、絶縁性基板１２１〜１２７の厚さ方向中央に位置するコア基板１２１の層間接続にスルーホール層１８１の代わりに、厚さ方向にペーストバンプ２２１を貫挿した。本実施形態に係る半導体装置１５６を製造するには、コア基板１２１としてスルーホール層１８１を形成する代わりにペーストバンプ２２１を貫挿する以外は上記第５の実施形態の製造手順に従う。本実施形態によれば、スルーホール層１８１を形成することなく、複数の半導体素子７４１，２８１を絶縁性基板の中に埋設した半導体装置１５６を形成することができる。
【００６３】
（第７の実施形態）
本実施形態に係る半導体装置では、上記第５の実施形態の複数個の半導体素子に加え、複数の受動素子が、多層に積層した絶縁性基板の中に埋設されている。図１４は本実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。本実施形態に係る半導体装置１５８では、上記第５の実施形態に係る半導体装置１５４の半導体素子実装面と同じ絶縁性基板１２５，１２２，及び１２４上面の配線パターン１４１上にコンデンサーや抵抗体などの受動素子が実装され、絶縁性基板１２５，１２１，１２３内に埋設されている。
【００６４】
本実施形態に係る半導体装置１５８を製造するには、上記第５の実施形態の製造工程において、半導体素子２８１，７４１，及び２８３をそれぞれ実装する際に、受動素子２３１，２３２，２３３をそれぞれ実装する。それ以外の製造工程は上記第５の実施形態の製造工程に準じる。本実施形態に係る半導体装置１５８によれば、複数個の半導体素子や受動素子を多段にわたって埋設した半導体装置を形成することができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、多層板中間体上に実装した電子部品を、絶縁基板前駆体、コア基板の開口部に収容し、更にその上に、他の絶縁基板前駆体を介して絶縁基板を重ねて加熱加圧によって架橋され、加熱加圧の際に前記絶縁基板前駆体から滲みだした樹脂により絶縁基板及びコア基板の各開口部が封止されるとともに完全に蓋をされているので、機械的強度や耐湿性といった半導体装置としての信頼性が高く、しかも多層板表面全体に配線パターンを形成して集積度を向上させることのできる電子部品内蔵配線基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法のフローチャートである。
【図２】第１の実施形態に係る半導体装置の製造途中の垂直断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る半導体装置の製造途中の垂直断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る半導体装置の製造途中の垂直断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法のフローチャートである。
【図６】第２の実施形態に係る半導体装置の製造途中の垂直断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る半導体装置の製造途中の垂直断面図である。
【図８】第２の実施形態に係る半導体装置の製造途中の垂直断面図である。
【図９】第２の実施形態に係る半導体装置の製造途中の垂直断面図である。
【図１０】第３の実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。
【図１１】第４の実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。
【図１２】第５の実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。
【図１３】第６の実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。
【図１４】第７の実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。
【図１５】従来の半導体装置の垂直断面図である。
【符号の説明】
１８…スルーホールメッキ層、１４ａ…第1の配線パターン、１６ａ…第2の配線パターン、２１ａ…第３の配線パターン、３８…第４の配線パターン、１２…第１の基板、２５…第2の基板、３２…第３の基板、３４…第４の基板、２２…導体バンプ、２３…導体バンプ、３７…導体バンプ、４７…導体バンプ、３９…導体バンプ、４９…導体バンプ、２７ａ…Ｎｉ層（バリアメタル層）、２７ｂ…Ａｕ層、２９…ＡＣＦ、２８…半導体素子。
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子や受動素子などの電子部品を内蔵した電子部品内蔵配線基板とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数のプリント配線基板を多段に積層した多層板の内部に半導体素子を埋め込んだ、いわゆる埋設型の半導体装置が知られている。図１５は代表的な埋設型半導体装置１００の垂直断面図である。図１５に示したように、この半導体装置１００では、３層のプリント配線基板１０１，１０２，１０３が積層され、合計４層の配線パターン１０４，１０５，１０６，１０７が配設され、それぞれの配線パターン１０４〜１０７はスルーホール１０８Ａ〜１０８Ｅ等の層間接続部材により層間接続されている。そして、半導体素子１２０はプリント配線基板１０１と１０２との間に配設された配線パッド１０９上にマウントされており、半導体素子１２０はプリント配線基板１０２，１０３の一部をくり抜いたスペース１１０内に埋設されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような埋設型の半導体装置１００を製造するには、プリント配線基板１０２，１０３の一部を片面側からくり抜いて半導体素子１２０を埋設するためのスペース１１０を設け、半導体素子１２０をマウントした後に半導体素子１２０の周囲の隙間にエポキシ樹脂等の絶縁性封止材料１３０を充填した後に硬化させて半導体素子１２０を埋設するのが一般的である。
【０００４】
しかし、このようにプリント配線基板１０２，１０３の一部を機械的にくり抜くと、プリント配線基板１０２，１０３の機械的強度が低下したり、プリント配線基板１０２，１０３のくり抜き時の切断面と、充填した絶縁性封止材料１３０との境界面から水分が侵入し易くなり耐湿性が低下するという問題がある。
【０００５】
更にプリント配線基板１０３のくり抜き部分に絶縁性封止材料１３０を充填した部分には配線パターンが形成できないため、この部分を利用して配線パターンを形成し、集積度を上げることができないという問題がある。
【０００６】
本発明は上記従来の問題を解消するためになされた発明である。即ち本発明は、機械的強度や耐湿性といった半導体装置としての信頼性が高く、しかも多層板表面全体に配線パターンを形成して集積度を向上させることのできる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品内蔵配線基板は、（Ａ）一方の面に複数の電極パッドを含む配線パターンが形成され、他方の面には配線パターンが形成され、各面の配線パターンが対向する面間で導体バンプにより層間接続された多層板中間体と、（Ｂ）複数の電極を前記電極パッドに接続させて多層板中間体に実装された電子部品と、（Ｃ）前記電子部品が挿通可能な開口部を備え、前記開口部に前記電子部品を挿通させて多層板中間体上に配置された第１の絶縁基板と、（Ｄ）両面に配線パターンが形成され、各面の配線パターンが厚さ方向に貫通する層間接続部材により層間接続されるとともに前記電子部品が挿通可能な開口部を備え、さらに一方の面の前記配線パターン上には導体バンプが突設されてなり、前記開口部に前記電子部品を内挿させるとともに、前記導体バンプを第１の絶縁基板に貫通させ先端を多層板中間体の前記配線パターンに当接させて、前記一方の面の配線パターンが多層板中間体の対向する配線パターンに接続されたコア基板と、（Ｅ）コア基板上に配置された第２の絶縁基板と、（Ｆ）両面に配線パターンが形成され、各面の配線パターンが対向する面間で導体バンプにより層間接続され、さらに一方の面の前記配線パターン上には導体バンプが突設されてなり、前記導体バンプを第２の絶縁基板に貫通させ先端をコア基板の前記配線パターンに当接させて、前記一方の面の配線パターンがコア基板の対向する配線パターンに接続されたバンプ付二層板とを備え、
これらが加熱加圧により一体化されてなる電子部品内蔵配線基板であって、
第１及び第２の絶縁基板は、絶縁基板前駆体の状態でそれぞれ多層板中間体上又はコア基板上に配置され、加熱加圧によって架橋されるとともに、加熱加圧の際に前記絶縁基板前駆体から滲みだした樹脂により第１の絶縁基板及びコア基板の各開口部が封止されていることを特徴とする。
【０００８】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記導体バンプの例として、導電性ペーストを印刷してなるペーストバンプを挙げることができる。
【０００９】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記導体バンプの例として、金属板をエッチング加工した金属、又はメッキ金属からなる金属バンプを挙げることができる。
【００１０】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記電子部品の例として、フェイスダウン型の半導体素子を挙げることができる。
【００１１】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記電子部品の例として、フェイスアップ型の半導体素子を挙げることができる。
【００１２】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記電子部品の例として、受動素子を挙げることができる。
【００１３】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記電子部品と前記電極パッドとが、導電性ペーストからなるペーストバンプを介して電気的に接続されていてもよい。
【００１４】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記電子部品と前記電極パッドとが、金属バンプを介して電気的に接続されていてもよい。
【００１５】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記電子部品と前記電極パッドとが、ボンディングワイヤを介して電気的に接続されていてもよい。
【００１６】
前記電子部品内蔵配線基板において、第１の絶縁基板を貫通して、コア基板の下面側（多層板中間体側）の配線パターンと前記電子部品が実装された多層板中間体の上面側（コア基板側）の配線パターンとを層間接続する導体バンプは、導電性ペーストを印刷してなるペーストバンプ又は金属バンプであり、コア基板の下面側が大径で多層板中間体側が小径となる略円錐台形であってもよい。
【００１７】
前記コア基板の両面の配線パターンを層間接続する層間接続部材は、スルーホールメッキ金属層であってもよく、導電性ペーストを印刷してなるペーストバンプであってもよい。
【００１８】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記電子部品が、半導体素子又は受動素子であってもよい。
【００１９】
前記電子部品内蔵配線基板において、前記層間接続部材の例として、１０〜３０μｍの高さ、２０〜５０μｍの底面半径、及び５〜１０μｍの頭部半径を有するペーストバンプ又は金属バンプを挙げることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造について説明する。図１は本実施形態に係る半導体装置の製造方法のフローチャートであり、図２、図３及び図４は製造途中の本実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。
【００２４】
本実施形態に係る半導体装置を製造するには、まず絶縁基板の両面に配線パターンを形成した、いわゆる二層板を用意する。この二層板はガラス繊維のような補強材シートにエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグの両面に銅箔を重ね、加熱下に加圧することにより製造する。
【００２５】
この二層型配線基板１０表面の導体板１４，１６にパターニングを施す。パターニングの方法としては、例えば感光性樹脂を塗布し、マスクパターンを重ねて露光し、現像するフォトリソグラフ法などによりマスキング（図示省略）を形成する（ステップ１）。次いでこのマスキングの上からエッチング処理を施す（ステップ２）。かくして図２（ｂ）に示すように配線パターン１４ａ，１６ａが形成された二層板１０が形成される。
【００２６】
次いで二層板１０上の、スルーホールを形成する位置にドリリング等の機械加工やレーザー光線照射などの光学的方法により図２（ｃ）に示したような、絶縁基板１２に貫通孔１７の形成された二層板１０ａを得る（ステップ３）。次いで無電解メッキや電解メッキを施することにより、この二層板１０ａの表面及び貫通孔１７の内壁に金属層を析出させる（ステップ４）。かくして図２（ｄ）に示したようなスルーホール金属層１８を備えたコア基板１０ｂが形成される。
【００２７】
一方、前記二層板１０とは別に、バンプ付銅箔を形成する。このバンプ付銅箔を形成するには、まず図３（ｅ）に示したような銅箔２０表面に、孔が設けられたマスクスクリーン（図示省略）をセットする（ステップ１ａ）。次いでマスクスクリーンの上から、銀微粒子を樹脂中に分散させた銀ペーストのような導電性ペーストを印刷して（ステップ２ａ）ペーストバンプ２２を形成する。次いで、ペーストバンプ２２を乾燥して半硬化させる（ステップ３ａ）。かくして図３（ｆ）に示したようなバンプ付銅箔２０ａが得られる。
【００２８】
次に図３（ｇ）に示したように、上記のようにして形成したコア基板１０ｂの下面側にプリプレグ２４とバンプ付銅箔２０ａを重ね合わせる（ステップ５）。同様にコア基板１０ｂの上面側にもプリプレグ２５を重ね、更にその上に上記バンプ付銅箔２０ａと同様の方法で形成した、もう一枚のバンプ付銅箔２１ａを図３（ｇ）のように重ね合わせる（ステップ５）。次にこの重ね合わせた状態で加熱下に加圧する（ステップ６）。するとペーストバンプ２２，２３はプリプレグ２４，２５を貫通し、図３（ｈ）のようにコア基板１０ｂ表面の配線パターン１４ａ，１６ａに当接する。それと同時に熱でペーストバンプ２２，２３、及びプリプレグ２４，２５が完全に硬化する。かくして図３（ｈ）に示したような、銅箔２０，２１と配線パターン１４ａ，１６ａとが電気的に接続された多層板中間体３０が得られる。
【００２９】
次いでこの多層板中間体３０表面の銅箔２０，２１をパターニングする（ステップ７）。かくして図３（ｉ）に示したように表面に配線パターン２０ａ，２１ａ，２１ｂが形成された多層板中間体３０ａが得られる。次いで多層板中間体３０ａの表面配線パターンのうち、図４（ｊ）に示すように、半導体素子の電極に対応する位置に形成した電極パッド２１ｂ，２１ｂ，…上に銀ペーストバンプ２６，２６，…を形成する（ステップ８）。この銀ペーストバンプ２６，２６，…の形成方法は上記導体バンプ２０，２０，…の形成方法と実質的に同じである。
【００３０】
すなわち、バンプ形成部分に貫通孔を設けたマスクパターンをセットし（ステップ１ａ）、この貫通孔内に導電性ペースト、例えば銀などの金属微粒子をエポキシ樹脂のような液状樹脂中に分散させたペースト状組成物を充填し、マスクパターン上面からスキージ（ステップ２ａ）し、前記マスクパターンを剥離し、乾燥し加熱して半硬化する（ステップ３ａ）ことからなる方法である。
【００３１】
但し、ここで形成する銀ペーストバンプ２６，２６，…の大きさは、高さが１０〜３０μｍ、底面半径が２０〜５０μｍである。これは後述する半導体素子２８の大きさに対応させるためである。
【００３２】
次にバンプ形成後、銀ペーストバンプ２６，２６，…を硬化させる。然る後に、例えば電解メッキや無電解メッキなどのＮｉメッキ処理を施すことにより、銀ペーストバンプ２６，２６，…及びその底部の電極パッド２１ｂ表面にバリアメタル層としてのＮｉ層２７ａを形成する。次いでＮｉ層２７ａの上からＡｕメッキ処理を施すことによりＡｕ層２７ｂを形成する。こうして多層板中間体３０ｂが得られる。
【００３３】
次にこうして得られた多層板中間体３０ｂの銀ペーストバンプ２６，２６，…形成面上に図４（ｋ）に示したように、ＡＣＦ（異方性導電接着剤層）２９を形成し、電極パッド２１ｂ，２１ｂ，…に対して電極板２８ａ，２８ａ，…が対向するように半導体素子２８を位置合わせする。次いでこの状態で半導体素子２８と多層板中間体３０ｂとを押圧すると図４（ｋ）に示したように銀ペーストバンプ２６，２６，…がＡＣＦ（異方性導電接着剤層）２９を貫通し、電極板２８ａ，２８ａ，…に押圧される。このとき銀ペーストバンプ２６，２６，…の表面にはＡｕ層２７ｂ，２７ｂ，…が形成されており、電極板２８ａ，２８ａ，…はＡｌで出来ている。そのため、銀ペーストバンプ２６，２６，…と電極板２８ａ，２８ａ，…との間にはＡｌ−Ａｕ接合が形成され、電極パッド２１ｂ，２１ｂ，…と電極板２８ａ，２８ａ，…との間がＡｕ層２７ｂ，Ｎｉ層２７ａ，銀ペーストバンプ２６，ＡＣＦ（異方性導電接着剤層）２９を介して電気的に接合され実装される（ステップ９）。こうして図４（ｋ）に示したような半導体素子２８が実装された多層板中間体３０ｃが得られる。
【００３４】
次にこうして得られた多層板中間体３０ｃの上面側に穴あきプリプレグ３２とバンプ付二層板４０、下面側にプリプレグ４２とバンプ付二層板５０とを図４（ｌ）のように重ね合わせる（ステップ１０）。ここで用いる穴あきプリプレグ３２は例えばガラス繊維のような補強材にエポキシ樹脂のような絶縁性液状熱硬化性樹脂を含浸させたものの半導体素子対応部分を打ち抜いて（ステップ１ｂ）開口部３２ａを設けたものである。バンプ付二層板４０，５０は、例えば層間接続部材が貫挿された絶縁材料層の両面に配線パターンを形成し、この配線パターンの上に導体バンプを形成したものである。
【００３５】
次いで、この状態で多層板中間体３０ｃ、穴あきプリプレグ３２、プリプレグ４２、バンプ付二層板４０，５０をヒートプレスにかけて加熱下に加圧する（ステップ１１）。かくして図４（ｍ）に示したように、バンプ付二層板４０の導体バンプ３９が穴あきプリプレグ３２を貫通して多層板中間体３０ｃとバンプ付二層板４０との間を電気的に接合する。同様にバンプ付二層板５０の導体バンプ４９がプリプレグ４２を貫通して多層板中間体３０ｃとバンプ付二層板５０との間を電気的に接続する。
【００３６】
それと同時に穴あきプリプレグ３２内に含浸されたエポキシ樹脂がしみだして穴明きプリプレグ３２の開口部３２ａとこの中に収容される半導体素子２８との隙間から空気を追い出してこの隙間を封止する。更にこのヒートプレス時の熱によりエポキシ樹脂が硬化して図４（ｍ）に示したような、いわゆる８層配線型の半導体素子２８内蔵型の半導体装置５２が得られる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態に係る半導体装置５２では、コア基板３０としてスルーホール金属層１８で層間接続が形成されたコア基板を用いているので、コア基板３０の厚さを自由に調節することができる。また本実施形態に係る半導体装置５２では、半導体素子２８が多層板の内部に埋め込まれており、半導体素子２８の周囲を封止する樹脂とこの樹脂の外周を包囲する多層板との間の境界面が半導体装置１の表面に露出していないので、この境界面を伝わって水分が侵入することが防止され、その結果として耐湿性の高い半導体装置が得られる。
【００３８】
また、本実施形態に係る半導体装置５２では、実装された半導体素子が内部に埋め込まれており、半導体装置５２の表面には２層板４０，５０の表面が露出しているだけであるので、この２層板４０，５０の表面を利用して更に別の配線パターンや半導体素子などを実装することができ、半導体装置の集積度を更に向上させることができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造について説明する。図５は本実施形態に係る半導体装置の製造方法のフローチャートであり、図６、図７及び図８は製造途中の本実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。
【００４０】
本実施形態に係る半導体装置を製造するには、まず絶縁基板の両面に配線パターンを形成した、いわゆる二層板を用意する。この２層板を製造するには、最初に図６（ａ）に示したように銅箔などの導体板６０を用意する。この導体板６０の上に印刷技法を用いて導体バンプ６２，６２…を形成する。
【００４１】
この導体バンプ６２，６２，…の形成方法としては、例えば、バンプ形成部分に貫通孔を設けたマスクスクリーンを導体板６０の上にセットし（ステップ１）、このマスクスクリーンの貫通孔内に導電性ペースト、例えば銀などの金属微粒子をエポキシ樹脂のような液状樹脂中に分散させたペースト状組成物をスキージし、前記マスクスクリーンを剥離することからなる方法が挙げられる（ステップ２）。このようにして図６（ｂ）に示したような略円錐形の導体バンプ６２，６２，…を形成した後、この導体バンプ６２，６２，…を乾燥させ、半硬化する（ステップ３）。
【００４２】
次に図６（ｃ）に示したように、導体バンプ６２，６２，…の上にプリプレグ（絶縁基板前駆体）６４、すなわちガラス繊維マットのような補強材料中にエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂を含浸させたものを重ね、更にこのプリプレグ６４の上にもう１枚の銅箔などの導体板６６を重ね合わせ（ステップ４）、この状態でヒートプレス、すなわち加熱下に加圧する（ステップ５）。このヒートプレスすることにより導体バンプ６２，６２，…はプリプレグ６４を貫通して導体板６０と導体板６６との間が電気的に接続されると同時にプリプレグ６４が硬化して図６（ｄ）に示したような二層型配線基板７０が得られる。
【００４３】
次いでこの二層型配線基板７０表面の導体板６０，６６にパターニングを施す（ステップ６）。パターニングの方法としては、例えば感光性樹脂を塗布し、マスクパターンを重ねて露光し、現像するフォトリソグラフ法などによりマスキング（図示省略）を形成する。次いでこのマスキングの上からエッチング処理を施す。かくして図６（ｅ）に示すように配線パターン６０ａ，６６ａ，６６ｂが形成された二層板７０ａが形成される。
【００４４】
次いで二層板７０ａの表面配線パターンのうち、図７（ｆ）に示すように、半導体素子の電極に対応する位置に形成した電極パッド６６ｂ，６６ｂ，…上に銀ペーストバンプ６８，６８，…を形成する（ステップ７）。この銀ペーストバンプ６８，６８，…の形成方法は上記導体バンプ６２，６２，…の形成方法と実質的に同じである。
【００４５】
すなわち、バンプ形成部分に貫通孔を設けたマスクスクリーンをセットし（ステップ１）、この貫通孔内に導電性ペースト、例えば銀などの金属微粒子をエポキシ樹脂のような液状樹脂中に分散させたペースト状組成物を充填し、マスクパターン上面からスキージ（ステップ２）し、前記マスクパターンを剥離し、乾燥し加熱して半硬化する（ステップ３）ことからなる方法である。
【００４６】
但し、ここで形成する銀ペーストバンプ６８，６８，…の大きさは、高さが１０〜８０μｍ、底面半径が２０〜５０μｍである。これは後述する半導体素子７４の大きさに対応させるためである。
【００４７】
次にバンプ形成後、銀ペーストバンプ６８，６８，…を硬化させる。然る後に、例えば電解メッキや無電解メッキなどのＮｉメッキ処理を施すことにより、銀ペーストバンプ６８，６８，…及びその底部の電極パッド６６ｂ表面に図７（ｇ）に示したようなバリアメタル層としてのＮｉ層６９ａを形成する。次いでＮｉ層６９ａの上からＡｕメッキ処理を施すことによりＡｕ層６９ｂを形成する。こうして図７（ｈ）に示したような多層板中間体７０ｄが得られる。
【００４８】
次にこうして得られた多層板中間体７０ｄの銀ペーストバンプ６８，６８，…形成面上に図７（ｉ）に示したように、ＡＣＦ（異方性導電接着剤層）７２を形成し、電極パッド６６ｂ，６６ｂ，…に対して電極板７４ａ，７４ａ，…が対向するように半導体素子７４を位置合わせする。次いでこの状態で半導体素子７４と多層板中間体７０ｄとを押圧すると、図７（ｊ）に示したように銀ペーストバンプ６８，６８，…がＡＣＦ（異方性導電接着剤層）７２を貫通し、電極板７４ａ，７４ａ，…に押圧される。このとき銀ペーストバンプ６８，６８，…の表面にはＡｕ層６９ｂ，６９ｂ，…が形成されており、電極板７４ａ，７４ａ，…はＡｌで出来ているので、銀ペーストバンプ６８，６８，…と電極板７４ａ，７４ａ，…との間にはＡｌ−Ａｕ接合が形成され、電極パッド６６ｂ，６６ｂ，…と電極板７４ａ，７４ａ，…との間がＡｕ層６９ｂ，Ｎｉ層６９ａ，銀ペーストバンプ６８，ＡＣＦ（異方性導電接着剤層）７２を介して電気的に接合される。かくして半導体素子７４が実装される（ステップ１０）。このようにして図７（ｊ）に示したような半導体素子７４が実装された多層板中間体７０ｅが得られる。
【００４９】
一方、前記多層板中間体７０ｅとは別に、バンプ付二層板を形成する。このバンプ付二層板は、本実施形態のステップ１〜５と同様の操作を行って図６（ｄ）に示したような二層板を形成する（ステップ１ａ〜５ａ）。次いでステップ６ａでパターニングを行う。しかる後に二層板の配線パターン上に導体バンプ１６２を形成して図８（ｋ）の８２に示したようなバンプ付二層板８２を形成する。
【００５０】
更に、前記多層板中間体７０ｅ、バンプ付二層板８２とは別にコア基板７８を形成する。本実施形態に係るコア基板７８を形成するには、上記第１の実施形態のステップ１〜４と同様の操作を行うことにより図２（ｄ）に示したようなコア基板を形成する（ステップ１ｂ〜４ｂ）。次いでこのコア基板の表面配線パターン上に上記と同様の方法により導体バンプ１６３を形成し（ステップ５ｂ）、更にコア基板の中央付近を打ち抜いて（ステップ６ｂ）、図８（ｋ）の７８に示したような打ち抜きバンプ付きコア基板７８を形成する。
【００５１】
次にこうして得られた多層板中間体７０ｅの上面側に、穴あきプリプレグ７６、打ち抜きバンプ付きコア基板７８、プリプレグ８０、及び導体バンプ１６２が貫挿されたバンプ付二層板８２を図８（ｋ）のように重ね合わせる（ステップ１１）。ここで用いる穴あきプリプレグ７６は例えばガラス繊維のような補強材にエポキシ樹脂のような絶縁性液状熱硬化性樹脂を含浸させたものの半導体素子対応部分を打ち抜いて開口部７６ａを設けたものである。
【００５２】
次いで、この状態で多層板中間体７０ｅ、穴あきプリプレグ７６、開口部７８ａを有する打ち抜きバンプ付きコア基板７８、プリプレグ８０、及びバンプ付二層板８２をヒートプレスにかけて加熱下に加圧する（ステップ１２）。かくして図８（ｌ）に示したような多層板中間体８４が形成される。次いで更にこの多層板中間体８４の上下両面に、プリプレグ８８，９２、導体バンプ１６２，１６５が貫挿されたバンプ付二層板９０，９４を重ね合わせる（ステップ１３）。しかる後にヒートプレスする（ステップ１４）と図９（ｍ）に示したような、いわゆる１０層型の半導体装置８６が得られる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態に係る半導体装置８６では、コア基板として穴あき型のコア基板を用いているので、厚さの大きい半導体素子７４を内蔵させることができる。
【００５４】
（第３の実施形態）
本実施形態に係る半導体装置では、積層した複数の絶縁性基板の一枚の中に、半導体素子が埋設されている。図１０は本実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。本実施形態に係る半導体装置１５０では、７層に積層した絶縁性基板１２１〜１２７の中のひとつである絶縁性基板１２３の中に半導体素子２８１が埋設されている。各絶縁性基板１２１〜１２７の表面には配線パターン１４１がそれぞれ配設されている。各絶縁性基板１２１〜１２７の厚さ方向にはペーストバンプ１４１がそれぞれ貫挿されており、絶縁性基板表面の配線パターン１４１どうしを電気的に接続している。
【００５５】
本実施形態に係る半導体装置１５０を製造するには、例えば、コア基板１２１の両面に配線パターン１４１を形成したものにプリプレグとバンプ付銅箔を重ねて加熱下に加圧して多層に積層し、表面の銅箔をエッチングして配線パターン１４１を形成する方法が挙げられる。半導体素子２８１を埋設するには、絶縁性基板１２２表面の配線パターン１４１に半導体素子２８１を実装した上に、穴あきプリプレグとバンプ付銅箔を重ねて、加熱下に加圧する方法が考えられる。本実施形態によれば、スルーホールメッキ層を形成することなく半導体素子２８１内蔵型の半導体装置１５０を形成することができる。
【００５６】
（第４の実施形態）
本実施形態に係る半導体装置では、多層に積層した絶縁性基板の中心のコア基板の中に、厚手の半導体素子が埋設されている。図１１は本実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。本実施形態に係る半導体装置１５２では、７層に積層した絶縁性基板１２１〜１２７の中心に位置するコア基板１２１の中に厚手の半導体素子７４１が埋設されている。
【００５７】
本実施形態に係る半導体装置１５２を製造するには、例えば絶縁性基板１２６の両面に配線パターン１４１を形成したものにプリプレグとバンプ付銅箔を重ねて加熱下に加圧して多層に積層し、表面の銅箔をエッチングして配線パターン１４１を形成する方法が挙げられる。半導体素子７４１を埋設するには、絶縁性基板１２６表面の配線パターン１４１に半導体素子７４１を実装した上に、穴あきプリプレグと、コア基板１２１の真中付近に開口部を設け、更にペーストバンプ２２１を印刷して硬化したものを重ね、加熱下に加圧する方法が考えられる。本実施形態によれば、厚手の半導体素子７４１を多層板の中心付近に埋設した半導体装置１５２を形成することができる。
【００５８】
（第５の実施形態）
本実施形態に係る半導体装置では、多層に積層した絶縁性基板の異なる層の中に、複数個の半導体素子が埋設されている。図１２は本実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。本実施形態に係る半導体装置１５４では、７層に積層した絶縁性基板１２１〜１２７のうち、絶縁性基板１２１と１２５の中に厚手の半導体素子７４１が埋設されている。また絶縁性基板１２３の中には薄手の半導体素子２８１が埋設されている。一方最上部の絶縁性基板１２４の上面にも薄手の半導体素子２８３が実装されている。厚さ方向中央のコア基板１２１ではスルーホール層１８１を介して層間接続が形成されている。一方それ以外の絶縁性基板１２２〜１２７ではそれぞれ厚さ方向に貫挿されたペーストバンプ２２１により層間接続が形成されている。
【００５９】
本実施形態に係る半導体装置１５４を製造するには、例えば絶縁性基板１２６の両面に配線パターン１４１を形成し、ペーストバンプ２２１で層間接続したものに、プリプレグとバンプ付銅箔を重ねて加熱下に加圧して多層に積層し、表面の銅箔をエッチングして配線パターン１４１を形成する方法が挙げられる。半導体素子７４１を埋設するには、絶縁性基板１２６表面の配線パターン１４１に半導体素子７４１を実装した上に、穴あきプリプレグと、スルーホール層１８１を備えたコア基板１２１の真中付近に開口部を設け、更にペーストバンプ２２１を印刷して硬化したものを重ね、加熱下に加圧する方法が考えられる。半導体素子２８１を埋設するには上記第３の実施形態と同様にして行う。半導体素子２８３を実装するには７層の絶縁性基板１２１〜１２７を積層した後、最上部の絶縁性基板１２４上面の配線パターン１４１上にペーストバンプを形成する。その上にＮｉメッキとＡｕメッキを施した後、半導体素子２８３を加熱下に加圧して実装する。
【００６０】
本実施形態によれば、厚手の半導体素子７４１を含む複数の半導体素子７４１，２８１を絶縁性基板の中に埋設した半導体装置１５４を形成することができる。
【００６１】
また、コア基板１２１の層間接続はスルーホール層１８１を介して形成されているので、厚手のコア基板１２１を用いることができる。それに伴い、厚手の半導体素子７４１をコア基板１２１の中に埋設することができる。
【００６２】
（第６の実施形態）
本実施形態に係る半導体装置では、上記第５の実施形態に係る半導体装置１５４において、コア基板１２１の層間接続にペーストバンプ２２１を用いた。図１３は本実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。本実施形態に係る半導体装置１５６では、絶縁性基板１２１〜１２７の厚さ方向中央に位置するコア基板１２１の層間接続にスルーホール層１８１の代わりに、厚さ方向にペーストバンプ２２１を貫挿した。本実施形態に係る半導体装置１５６を製造するには、コア基板１２１としてスルーホール層１８１を形成する代わりにペーストバンプ２２１を貫挿する以外は上記第５の実施形態の製造手順に従う。本実施形態によれば、スルーホール層１８１を形成することなく、複数の半導体素子７４１，２８１を絶縁性基板の中に埋設した半導体装置１５６を形成することができる。
【００６３】
（第７の実施形態）
本実施形態に係る半導体装置では、上記第５の実施形態の複数個の半導体素子に加え、複数の受動素子が、多層に積層した絶縁性基板の中に埋設されている。図１４は本実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。本実施形態に係る半導体装置１５８では、上記第５の実施形態に係る半導体装置１５４の半導体素子実装面と同じ絶縁性基板１２５，１２２，及び１２４上面の配線パターン１４１上にコンデンサーや抵抗体などの受動素子が実装され、絶縁性基板１２５，１２１，１２３内に埋設されている。
【００６４】
本実施形態に係る半導体装置１５８を製造するには、上記第５の実施形態の製造工程において、半導体素子２８１，７４１，及び２８３をそれぞれ実装する際に、受動素子２３１，２３２，２３３をそれぞれ実装する。それ以外の製造工程は上記第５の実施形態の製造工程に準じる。本実施形態に係る半導体装置１５８によれば、複数個の半導体素子や受動素子を多段にわたって埋設した半導体装置を形成することができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、多層板中間体上に実装した電子部品を、絶縁基板前駆体、コア基板の開口部に収容し、更にその上に、他の絶縁基板前駆体を介して絶縁基板を重ねて加熱加圧によって架橋され、加熱加圧の際に前記絶縁基板前駆体から滲みだした樹脂により絶縁基板及びコア基板の各開口部が封止されるとともに完全に蓋をされているので、機械的強度や耐湿性といった半導体装置としての信頼性が高く、しかも多層板表面全体に配線パターンを形成して集積度を向上させることのできる電子部品内蔵配線基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法のフローチャートである。
【図２】第１の実施形態に係る半導体装置の製造途中の垂直断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る半導体装置の製造途中の垂直断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る半導体装置の製造途中の垂直断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法のフローチャートである。
【図６】第２の実施形態に係る半導体装置の製造途中の垂直断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る半導体装置の製造途中の垂直断面図である。
【図８】第２の実施形態に係る半導体装置の製造途中の垂直断面図である。
【図９】第２の実施形態に係る半導体装置の製造途中の垂直断面図である。
【図１０】第３の実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。
【図１１】第４の実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。
【図１２】第５の実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。
【図１３】第６の実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。
【図１４】第７の実施形態に係る半導体装置の垂直断面図である。
【図１５】従来の半導体装置の垂直断面図である。
【符号の説明】
１８…スルーホールメッキ層、１４ａ…第1の配線パターン、１６ａ…第2の配線パターン、２１ａ…第３の配線パターン、３８…第４の配線パターン、１２…第１の基板、２５…第2の基板、３２…第３の基板、３４…第４の基板、２２…導体バンプ、２３…導体バンプ、３７…導体バンプ、４７…導体バンプ、３９…導体バンプ、４９…導体バンプ、２７ａ…Ｎｉ層（バリアメタル層）、２７ｂ…Ａｕ層、２９…ＡＣＦ、２８…半導体素子。
Claims (4)
- （Ａ）一方の面に複数の電極パッドを含む配線パターンが形成され、他方の面には配線パターンが形成され、各面の配線パターンが対向する面間で導体バンプにより層間接続された多層板中間体と、
（Ｂ）複数の電極を前記電極パッドに接続させて多層板中間体に実装された電子部品と、
（Ｃ）前記電子部品が挿通可能な開口部を備え、前記開口部に前記電子部品を挿通させて多層板中間体上に配置された第１の絶縁基板と、
（Ｄ）両面に配線パターンが形成され、各面の配線パターンが厚さ方向に貫通する層間接続部材により層間接続されるとともに前記電子部品が挿通可能な開口部を備え、さらに一方の面の前記配線パターン上には導体バンプが突設されてなり、前記開口部に前記電子部品を内挿させるとともに、前記導体バンプを第１の絶縁基板に貫通させ先端を多層板中間体の前記配線パターンに当接させて、前記一方の面の配線パターンが多層板中間体の対向する配線パターンに接続されたコア基板と、
（Ｅ）コア基板上に配置された第２の絶縁基板と、
（Ｆ）両面に配線パターンが形成され、各面の配線パターンが対向する面間で導体バンプにより層間接続され、さらに一方の面の前記配線パターン上には導体バンプが突設されてなり、前記導体バンプを第２の絶縁基板に貫通させ先端をコア基板の前記配線パターンに当接させて、前記一方の面の配線パターンがコア基板の対向する配線パターンに接続されたバンプ付二層板とを備え、
これらが加熱加圧により一体化されてなる電子部品内蔵配線基板であって、
第１及び第２の絶縁基板は、絶縁基板前駆体の状態でそれぞれ多層板中間体上又はコア基板上に配置され、加熱加圧によって架橋されるとともに、加熱加圧の際に前記絶縁基板前駆体から滲みだした樹脂により第１の絶縁基板及びコア基板の各開口部が封止されていることを特徴とする電子部品内蔵配線基板。 - 導体バンプが、導電性ペーストを印刷してなるペーストバンプであることを特徴とする請求項１記載の電子部品内蔵配線基板。
- 層間接続部材が、スルーホールメッキ金属層であることを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品内蔵配線基板。
- 層間接続部材が、導電性ペーストを印刷してなるペーストバンプであることを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品内蔵配線基板。
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