專利名稱：元件內(nèi)置模塊及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路元件配置在電絕緣層內(nèi)部的電路元件內(nèi)置模塊及其制造方法。
背景技術(shù)：
在近年的電子儀器高性能化、小型化的潮流中，更加追求電路元件的高密度、高性能化。即使在裝載電路元件的模塊中也要求與高密度、高性能化相適應。作為高密度安裝電路元件的方法，現(xiàn)在存在布線板多層化的傾向。在以往的玻璃與環(huán)氧樹脂浸漬基板中，采用借助鉆孔形成的通孔結(jié)構(gòu)進行多層化，可靠性高，但不適合高密度安裝。為此，也使用采用內(nèi)部通路(ビア)進行連接的多層布線板作為謀求最高電路密度化的方法。通過內(nèi)部通路連接，LSI間和元件間的布線圖形可按最短距離連接，可以只進行必要的各層間的連接，在電路元件的安裝性方面也有優(yōu)勢。而且，布線圖形微細化也是高密度安裝所必要的技術(shù)，線和空間在逐年減小。此外，還開發(fā)了在基板內(nèi)部形成無源元件的3維安裝。
但是，為了在基板內(nèi)部形成無源元件，材料開發(fā)、形成精度、設備投資等方面的課題很多，開發(fā)速度也變慢。
另外，本申請人已經(jīng)提出了在基板內(nèi)部內(nèi)置無源元件的方案(特開平11(1999)-220262號公報，美國專利6038133號)。但是，按照該方案的實施例，由于在基板內(nèi)部埋入元件后形成布線，存在沒有在內(nèi)置前進行半導體等元件的安裝檢查或特性檢查的問題。而且，由于布線基板不是一體化地埋入，也存在強度不太高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述以往的問題，本發(fā)明目的在于提供在內(nèi)置前可對半導體等元件進行安裝檢查或特性檢查、提高合格率、強度高、生產(chǎn)率高、可高密度安裝的元件內(nèi)置模塊。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的元件內(nèi)置模塊包括電絕緣層，從形成在所述電絕緣層的兩個主平面的布線圖形以及布線基板的表面上的布線中選擇的至少一個導電體，和在所述導電體之間進行連接的通路，在所述電絕緣層的內(nèi)部埋入從電子元件和半導體中選擇的至少一個元件，其特征在于，所述導電體的至少一方由形成于所述布線基板的表面上的布線構(gòu)成，所述埋入電絕緣層內(nèi)部的元件在被埋入前被裝載在所述布線基板上而成一體化。
而且，本發(fā)明的元件內(nèi)置模塊的制造方法，其中元件內(nèi)置模塊包括電絕緣層，從形成在所述電絕緣層的兩個主平面的布線圖形以及布線基板的表面上的布線中選擇的至少一個導電體，和在所述導電體之間進行連接的通路，在所述電絕緣層的內(nèi)部埋入從電子元件和半導體中選擇的至少一個元件，其特征在于包括，所述導電體的至少一方由形成于所述布線基板的表面上的布線構(gòu)成，在所述布線基板上安裝從半導體和電子元件中選擇的至少一個元件，沿用半固化狀態(tài)的熱固性樹脂構(gòu)成的電絕緣層的厚度方向形成通路，在將所述布線基板放在外側(cè)的狀態(tài)下在所述電絕緣層中埋入所述元件，將所述電絕緣層固化。


圖1是本發(fā)明實施例1的元件內(nèi)置模塊的剖面圖。
圖2A-E是本發(fā)明實施例2的元件內(nèi)置模塊的制造工藝的剖面圖。
圖3是本發(fā)明實施例3的元件內(nèi)置模塊的剖面圖。
圖4是本發(fā)明實施例4的元件內(nèi)置模塊的剖面圖。
圖5是本發(fā)明實施例5的元件內(nèi)置模塊的剖面圖。
圖6是本發(fā)明實施例6的元件內(nèi)置模塊的制造工藝的剖面圖。
圖7A-C是本發(fā)明實施例7的元件內(nèi)置模塊的剖面圖。
圖8是本發(fā)明實施例8的元件內(nèi)置模塊的剖面圖。
圖9是本發(fā)明實施例9的元件內(nèi)置模塊的剖面圖。
圖10是本發(fā)明實施例10的元件內(nèi)置模塊的剖面圖。
圖11是本發(fā)明實施例11的元件內(nèi)置模塊的制造工藝的剖面圖。
圖12是本發(fā)明實施例12的元件內(nèi)置模塊的制造工藝的剖面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明是一種元件內(nèi)置模塊，包括電絕緣層，從所述電絕緣層的兩個主平面的布線圖形以及布線基板中選擇的至少一個導電體，和在所述導電體之間進行連接的通路，在所述電絕緣層的內(nèi)部埋入從電子元件和半導體中選擇的至少一個元件。所述導電體的至少一個是布線基板，在所述電絕緣層內(nèi)部埋入的元件在被埋入前被裝載在所述布線基板上而成一體化。由此，在內(nèi)置前可對半導體等元件進行安裝檢查或特性檢查。結(jié)果可提高合格率。而且，由于布線基板被一體化地埋入，可提高強度。此外，可提供生產(chǎn)率高、可高密度安裝的元件內(nèi)置模塊。
在本發(fā)明中，最好所述布線板是雙面基板或多層布線板。由此容易形成復雜的電路。
而且在本發(fā)明中，所述電絕緣層內(nèi)部的電子元件及/或半導體(以下也統(tǒng)稱為“元件”)最好安裝在所述電絕緣層的兩主平面的布線圖形及/或布線板上。通過在兩主平面上安裝元件、在電絕緣層中內(nèi)置元件，可提供元件內(nèi)置層密度更高的模塊。
而且，在本發(fā)明中，最好將所述元件在相對于所述電絕緣層的主平面的法線方向中錯開地配置。由此，能夠以比安裝機的元件安裝間隔更高的密度配置元件。而且，可降低電絕緣層的厚度，這關(guān)系到高密度化。
而且，最好在配置在所述電絕緣層內(nèi)部、安裝在所述電絕緣層的兩主平面的布線圖形及/或布線板上的元件間插入屏蔽層。由此，可降低內(nèi)置的元件間的干擾、外部對內(nèi)置元件的干擾、由內(nèi)置元件向外部的放射中的任意一種或全部，可使模塊的特性提高。
而且，最好所述屏蔽層是金屬箔布線圖形或者電磁屏蔽材料。在使用金屬箔布線圖形時，可用與形成布線圖形同樣的工藝形成屏蔽層，容易生產(chǎn)。在使用電磁屏蔽材料時，可通過只改變電絕緣層的材料而作成，無工藝上的改變，也可降低干擾。
而且，最好在所述布線圖形及/或布線板與所述電絕緣層相反一側(cè)的主平面上安裝元件。由此，可以不僅在電絕緣層上，而且在相反側(cè)的主平面上也安裝元件，謀求高密度化。
而且，所述電子元件最好是分立元件。由此，沒有必要開發(fā)內(nèi)置元件的新規(guī)格，提高模塊自身的開發(fā)速度。而且，可利用現(xiàn)有分立元件的可靠性和精度，提高模塊的特性。所述分立元件例如是所謂電感、電容、電阻等通用的片狀元件。以下也將電感、電容及電阻統(tǒng)稱為“LCR”。
而且，所述半導體最好是裸片。由此，與半導體封裝相比，可以以更小的面積作成模塊，可提供高密度的模塊。
而且，最好用倒裝芯片接合法將所述半導體裸片與所述布線圖形和/或布線板連接。由此，謀求短布線化、高密度安裝化。
而且，最好磨削和/或研磨所述半導體裸片。由此，可降低半導體的厚度，對模塊的低高度化有效。
在所述制造方法中，在固化所述電絕緣層工藝后最好包括將元件安裝在布線圖形和/或布線板上的工藝。由此，可高效率地制造本發(fā)明的元件內(nèi)置模塊。
而且，最好在安裝前在半導體晶片上磨削和/或研磨所述半導體。由此，可在晶片上一并進行半導體的薄型化，提高生產(chǎn)率。
而且，最好在安裝所述半導體后，使用布線板來固定和搬運，進行磨削和/或研磨。由此，不對薄型化的半導體進行處理，就可制造本發(fā)明的元件內(nèi)置模塊。
而且，最好同時進行將所述元件埋設到電絕緣層上的工藝，和固化所述電絕緣層的工藝。由此，可減少工藝數(shù)，制造本發(fā)明的元件內(nèi)置模塊。
而且，最好通過形成銅箔布線圖形來進行形成所述屏蔽層的工藝。由此，可高效率地制造本發(fā)明的元件內(nèi)置模塊。
而且，最好通過層疊電磁屏蔽層來進行形成所述屏蔽層的工藝。由此，可高效率地制造本發(fā)明的元件內(nèi)置模塊。
而且，在本發(fā)明中，也可以使所述電絕緣層內(nèi)部的元件相對配置。特別是在高度高的元件和低的元件混合存在的情況下，如果使高度低的元件相對配置，可高密度地填充。
而且，也可以使所述電絕緣層的厚度方向的熱膨脹系數(shù)為通路熱膨脹系數(shù)的10倍以下。如果這樣，則在元件內(nèi)置模塊的外側(cè)還裝載元件的情況下，例如即使經(jīng)過焊錫回流工藝，由于電絕緣層的厚度方向的膨脹率不會變得太大，因此不會破壞通路的導通。
實施例1以下參照圖面說明本發(fā)明的實施例。圖1是本實施例的元件內(nèi)置模塊的剖面圖。在圖1中，元件內(nèi)置模塊具有電絕緣層101，布線圖形102，通路103，元件104和焊錫105，還包括具有布線圖形106，108和內(nèi)部通路的雙面基板109。
電絕緣層101例如可使用絕緣性樹脂及填料和絕緣性樹脂的混合物等。最好電絕緣層含有樹脂和填料，填料含量在50質(zhì)量％以上，95質(zhì)量％以下。另外，玻璃織品等加強物也可以?？墒褂脽峁绦詷渲崴苄詷渲?、光固化性樹脂等作為絕緣性樹脂，通過使用耐熱性高的環(huán)氧樹脂或酚樹脂、異氰酸酯樹脂，可提高電絕緣層101的耐熱性。而且，通過使用含有介電損耗因數(shù)低的氟化乙烯樹脂例如聚四氟乙烯(PTFE樹脂)、PPO(對聚苯氧)樹脂(也稱為PPE(聚苯撐乙醚)樹脂)、液晶聚合物的樹脂或使這些樹脂變性的樹脂，提高電絕緣層的高頻特性。在使用填料和絕緣性樹脂的混合物作為電絕緣層101時，通過選擇填料和絕緣性樹脂，可容易地控制電絕緣層101的線膨脹系數(shù)、導熱度、介電常數(shù)等。例如，可使用氧化鋁、氧化鎂、氮化硼、氮化鋁、氮化硅、聚四氟乙烯及二氧化硅等作為填料。通過使用氧化鋁、氮化硼、氮化鋁，有可能制造比以往的玻璃環(huán)氧基板導熱度高的基板，可使內(nèi)置的電子元件104的發(fā)熱有效地散熱。而且，氧化鋁還有成本低廉的優(yōu)點。在使用二氧化硅時，由于獲得了介電常數(shù)低的電絕緣層101，比重也輕，最好作為攜帶電話等高頻用途。使用氮化硅和聚四氟乙烯，例如“特氟綸”(注冊商標為杜邦(デュポン)社)也可形成介電常數(shù)低的電絕緣層。而且，通過使用氮化硼可以降低線膨脹系數(shù)。而且也可以含有分散劑、著色劑、偶合劑或脫模劑。利用分散劑，可使絕緣性樹脂中的填料分散的均勻性好。利用著色劑，由于可將電絕緣層著色，利用自動識別裝置變得容易。利用偶合劑，由于可提高絕緣性樹脂和填料的接合強度，可提高電絕緣層101的絕緣性。利用脫模劑，由于可提高金屬模和混合物的脫模性，可提高生產(chǎn)率。
布線圖形102由具有導電性的物質(zhì)形成，例如可使用對金屬箔或?qū)щ娦詷渲M成物、金屬板加工所形成的引線框架。通過使用金屬箔或引線框架，容易利用腐蝕等作成微細的布線圖形。而且，在金屬箔方面，也可通過使用脫模薄膜進行復制等形成布線圖形。特別是由于銅箔既成本低廉又導電性高，所以最好。而且，通過在脫模薄膜上形成布線圖形，處理布線圖形變得容易。而且，通過使用導電性樹脂組成物，可借助絲網(wǎng)印刷等制造布線圖形。通過使用引線框架，可使用電阻低、厚的某種金屬。而且，能夠使用借助腐蝕進行的微細圖形化或沖切加工等簡單的制造方法。而且，通過在表面上進行電鍍處理，可使這些布線圖形102的耐腐蝕性和導電性提高。另外，通過使布線圖形102與電絕緣層101的接觸面粗糙化，可使之與電絕緣層101的粘接性提高。而且，也可以借助布線圖形形成耦合器或過濾器等。在布線圖形102的表面?zhèn)劝惭b半導體及/或電子元件也可以。
通路103具有在布線圖形102間進行連接的功能，例如由熱固性導電物質(zhì)構(gòu)成。例如可使用金屬粒子和熱固性樹脂混合形成的導電性樹脂組成物作為熱固性導電物質(zhì)?？墒褂媒稹y、銅或鎳等作為金屬粒子。金、銀、銅或鎳由于導電性高而優(yōu)選，銅導電性高，遷移也少，因而特別優(yōu)選。使用以銀被覆銅形成的金屬粒子，可滿足遷移少和導電性高兩方面的特性。作為熱固性樹脂，例如可使用環(huán)氧樹脂、酚樹脂或異氰酸酯樹脂。環(huán)氧樹脂由于耐熱性高而特別優(yōu)選。而且，在通路孔形成后，也可利用電鍍形成通路104。另外，通過金屬和焊錫的組合等來形成也可以。
電子元件104例如可使用電容器、電感、電阻(LCR)等的片狀元件或二極管、熱敏電阻、開關(guān)等。由于內(nèi)置分立元件，沒有必要開發(fā)新的內(nèi)置元件。而且，適合于精度或溫度特性等方面用途的元件可使用已有元件，這關(guān)系到可靠性的提高。另外，也可以形成印刷電阻和薄膜電容器、電感器等。
焊錫105用于在布線圖形102上安裝電子元件104。在使用高溫焊錫時，可防止利用回流安裝模塊時焊錫的再熔融。而且，通過使用無鉛焊錫可減輕環(huán)保負擔。盡管在本實施例中使用焊錫，但使用導電性粘接劑等也可以。
作為雙面基板109，根據(jù)不同的目的可選擇使用使玻璃織物浸漬了環(huán)氧樹脂的基板(玻璃—環(huán)氧樹脂基板)、使芳香族聚酰胺纖維無紡織物浸漬了環(huán)氧樹脂的基板(芳香族聚酰胺—環(huán)氧樹脂基板)、使紙浸漬了酚樹脂的基板(紙—酚樹脂基板)、陶瓷基板等任意的基板。
如果比較將元件裝載在使用例如玻璃—環(huán)氧樹脂基板的雙面基板上、進行檢查、之后埋入電絕緣層中的元件內(nèi)置模塊(實施例1)與不使用基板而以單體將元件埋入電絕緣層、之后在表面上形成布線圖形的模塊的強度，則即使由于基板的種類、復合的陶瓷的種類、數(shù)量、厚度等而不同，平均來看實施例1的彎曲強度也高約1.3倍左右。
(實施例2)在實施例2中說明圖1所示元件內(nèi)置模塊的制造方法的一個實施例。實施例2中使用的材料為在實施例1中所說明的材料。圖2A到圖2D是表示元件內(nèi)置模塊的制造工藝的一個實施例的剖面圖。如圖2A所示，在未固化的電絕緣層201中形成通孔207?？墒褂媒^緣性樹脂或填料和絕緣性樹脂的混合物等作為電絕緣層201。最初，通過將填料和絕緣性樹脂混合、攪拌，制作膏狀的絕緣性樹脂混合物。也可以向絕緣性樹脂混合物中添加用于調(diào)整粘度的溶劑。通過將這種絕緣性樹脂混合物成形為層狀可形成電絕緣層201。作為形成層狀的方法，例如可通過使用刮刀法等在薄膜上作成。通過在固化溫度以下使之干燥，可使電絕緣層201的粘著性降低。通過這種熱處理，由于板狀電絕緣層失去了粘著性，因而薄膜的剝離變得容易。通過使之為半固化狀態(tài)(B階段(ステ一ジ))，變得容易處理。例如可以通過激光加工或鉆孔加工，沖壓加工進行制作來形成通孔207。由于激光加工可以以微細的節(jié)距形成通路，也不發(fā)生碎屑，因而是優(yōu)選的。在激光加工時可使用二氧化碳激光器或YAG激光器、受激準分子激光器等。而且，在鉆孔加工、沖壓加工時，容易利用通用的某種已有設備形成通孔。由于使用未固化狀態(tài)的電絕緣層201，加工變得容易。
另外，準備在載體206上形成布線圖形202?？捎萌绺g、印刷這樣的方法形成布線圖形202。特別是在腐蝕的情況下，可利用光刻加工法等微細布線圖形的形成法。作為載體，除PET(聚對苯二甲酸乙二酯)或PPS(對聚苯硫)這樣的樹脂薄膜外，可使用銅箔、鋁箔這樣的金屬箔等。通過使用載體206，處理布線圖形202變得容易。而且，也可以具有剝離層，以便容易在布線圖形202和載體206之間剝下布線圖形202。
在具有在布線圖形208、210和其間進行連接的內(nèi)通路209的兩面布線基板211上的布線圖形208處利用焊錫205安裝元件204，之后，完成從安裝檢查和特性檢查中選出的至少一種檢查。也可以在布線圖形210的下側(cè)被覆保護薄膜212。
下面，在圖2A中形成的通孔207中填充導電性通路膏。導電性通路膏可使用導電性粉末和樹脂的混合物，例如金、銀、銅、鎳等金屬粉或碳粉與熱固性樹脂或光固性樹脂的混合物。使用銅的情況下，由于導電性高、遷移也少而最為理想。而且，也可以使用用銅涂附粉末的導電性粉末。作為樹脂，可使用熱固性樹脂例如環(huán)氧樹脂、酚樹脂、異氰酸酯樹脂、聚苯撐乙醚等。環(huán)氧樹脂耐熱性高，特別理想。而且，也可使用光固性樹脂。在填充通路膏時可使用印刷或注入的方法。特別是在印刷時，可進行布線圖形的形成。通過形成通路203，布線圖形202和208之間的連接成為可能。而且，也可以形成內(nèi)置于電絕緣層201中的電子元件204的空間。通過形成空間可抑制通路203的變形。
作為在具有在布線圖形208、210和其間進行連接的內(nèi)部通路209的兩面布線基板211上的布線圖形208中安裝電子元件204的方法，除利用焊錫205進行的焊錫安裝(膏焊錫的印刷或焊錫球)外，也可使用導電性粘接劑，例如將金、銀、銅、銀鈀合金等用熱固性樹脂進行混煉形成的物質(zhì)。而且，在安裝的電子元件204和兩面布線基板211之間也可以注入密封樹脂。通過密封樹脂的注入，在后續(xù)的工藝中將電子元件204埋設在電絕緣層201時可防止出現(xiàn)間隙。在密封樹脂中可使用通常在倒裝芯片接合中使用的下填樹脂。安裝后，可通過檢查安裝狀態(tài)進行修復或故障的原因分析。
將具有填充了導電性通路膏的通路203的電絕緣層201配置在中央，在上側(cè)配置在載體薄膜206上形成的布線圖形202，在下側(cè)配置安裝了電子部件204的雙面基板211，將這些部件如圖2B那樣位置對合層疊。
如圖2B的層疊后，如圖2C所示那樣通過加壓可在電絕緣層201中埋設電子元件204。在將熱固性樹脂用于絕緣性樹脂的情況下，加壓后通過加熱使電絕緣層201中的熱固性樹脂固化，可形成埋設有電子元件204的板狀電絕緣層201。加熱在熱固性樹脂的固化溫度以上的溫度進行。通過該工藝，電絕緣層201和電子元件204機械性地牢固接合。而且，在通過加熱使熱固性樹脂固化時，通過邊加熱邊以100g/mm2到2kg/mm2的壓力加壓，可使半導體器件的機械強度提高。另外，在不使用片狀電絕緣層時，也可以在加工成粉末或顆粒狀后，使之熔融流入金屬模中。而且，也可以在粉末原樣流入后使之熔融成形。作為注入絕緣性樹脂層的方法，可使用傳遞模(トランスフア一モ一ルド)或射出成形。
電絕緣層201固化后，剝離載體206，成為內(nèi)置了電子元件204的電絕緣層201，按實施例1中說明的那樣，可形成將雙面基板211一體化的半導體器件。
(實施例3)在實施例3中說明元件內(nèi)置模塊的一個實施例。以下參照圖3對本發(fā)明的實施例進行說明。關(guān)于本實施例的元件內(nèi)置模塊，除與半導體306、凸起307、3層布線板308有關(guān)的部分外，與上述實施例1相同。因此，實施例3中使用的材料只要不特別說明就與實施例1、2相同。在圖3中，元件內(nèi)置模塊包括電絕緣層301，布線圖形302，通路303，電子元件304，導電性粘結(jié)劑305，半導體306，凸點307，布線板308。
半導體306與電子元件304同樣地安裝在布線板308上。通過將半導體306內(nèi)置于電絕緣層301中，謀求模塊的高功能化。半導體306例如使用晶體管，IC，LSI等半導體元件。半導體306既可以使用封裝的，也可以使用裸片。此外，半導體306也可以使用密封樹脂對半導體306或半導體306和凸點307、布線板308的連接部的至少一部分進行密封。通過注入密封樹脂，在將半導體306埋設在電絕緣層301時可防止半導體303和布線板308之間出現(xiàn)間隙。在密封樹脂中可使用通常的在倒裝芯片接合中使用的下填樹脂。在布線板308和半導體306的連接中，例如作為倒裝芯片接合，使用導電性粘結(jié)劑、各向異性導電薄膜(ACF)、非導電性薄膜(NCF)和凸點。此外，通過使用芯片尺寸封裝(CSP)，安裝變得容易。
凸點307與半導體306和布線板308連接。例如可使用金或銅、焊錫等金屬。凸點307可通過引線鍵合或電鍍、印刷等形成。
布線板308用作為一般性布線板的玻璃環(huán)氧基板或陶瓷基板形成，為雙面基板、層疊基板或內(nèi)部通路連接的多層板等，由電絕緣層和布線圖形以及通路構(gòu)成。電絕緣層除絕緣性樹脂或填料和絕緣性樹脂的混合物、陶瓷以外，也可以加入玻璃織物等加強劑。而且，與實施例1、2同樣的材料也可以。對于布線圖形或通路也同樣。由于使用與電絕緣層301相同的材料，熱膨脹率等值相同，提高了可靠性。此外，在埋入電絕緣層前，預先檢查布線板308和半導體306以及電子元件304的安裝狀態(tài)。由此，產(chǎn)品的合格率變高，而且可進行修復或故障的原因分析。在電子元件304和半導體306兩者安裝后進行檢查的情況下，可確認半導體306的動作是有效的。借助布線板308，容易適應復雜的電路，半導體的再布線等，形成適合于復雜功能的模塊的結(jié)構(gòu)。
而且，在本實施例中，布線板的布線圖形為3層，但層數(shù)不限于此，可使用任意的層數(shù)。
如果比較將元件裝載在使用例如玻璃—環(huán)氧樹脂基板的3層基板上、進行檢查、之后埋入電絕緣層中的元件內(nèi)置模塊(實施例3)與不使用基板而以單體將元件埋入電絕緣層、之后在表面上形成布線圖形的模塊的強度，則即使由于基板的種類、復合的陶瓷的種類、數(shù)量、厚度等而不同，但平均來看實施例3的彎曲強度仍高約1.3倍以上。
(實施例4)在實施例4中說明元件內(nèi)置模塊的一個實施例。以下參照圖4對本發(fā)明的實施例進行說明。關(guān)于本實施例的元件內(nèi)置模塊，除在兩面使用3層布線板408、電子元件304和半導體306相對配置外，與上述實施例1-3相同。因此，本實施例中對于沒有特別說明的，與實施例1-3相同，相同名稱的結(jié)構(gòu)部件以及制造方法只要沒有特別說明就具有相同的功能。
與實施例3不同，通過在上下兩面配置布線板408，容易適應復雜的電路，半導體的再布線等，形成適合于復雜功能的模塊的結(jié)構(gòu)。此外，只通過在將半導體及電子元件安裝在作成通常模塊的布線板上的工藝后附加內(nèi)置半導體及電子元件的工藝，就可形成高密度的元件內(nèi)置模塊。
(實施例5)在實施例5中說明元件內(nèi)置模塊的一個實施例。以下參照圖5對本發(fā)明的實施例進行說明。關(guān)于本實施例的元件內(nèi)置模塊，除在表層安裝電子元件510、半導體506以及與元件內(nèi)置層相關(guān)的部分外，與上述實施例1-4相同。因此，對于本實施例中沒有特別說明的，與實施例1-4相同，相同名稱的結(jié)構(gòu)部件以及制造方法只要沒有特別說明就具有相同的功能。
電絕緣層501內(nèi)的電子元件504用與實施例4同樣的制成通常模塊的安裝工藝安裝，但在安裝電子元件504的安置的性能方面，無論如何都有在電子元件和電子元件間設置間隔的必要。在本實施例中，考慮到相對的布線板508中元件的安裝間隔，將電子元件504的位置錯開地配置。由此，在同一面積上可安裝的元件數(shù)增大，同時可使內(nèi)置層的厚度較薄，可適合于更高密度安裝的結(jié)構(gòu)。
表面安裝的電子元件510、半導體506可用作成通常模塊同樣的工藝進行安裝，通過增加安裝面，可以更高密度進行安裝，作成適合多功能模塊的結(jié)構(gòu)。
(實施例6)在實施例6中說明元件內(nèi)置模塊的一個實施例。以下參照圖6對本發(fā)明的實施例進行說明。關(guān)于本實施例的元件內(nèi)置模塊，除表層安裝的電子元件610、612，以及半導體611、613，以及與元件內(nèi)置層相關(guān)的部分外，與上述實施例1-5相同。因此，本實施例中對于沒有特別說明的，與實施例1-5相同，相同名稱的結(jié)構(gòu)部件以及制造方法只要沒有特別說明就具有相同的功能。
電絕緣層601內(nèi)的電子元件604、半導體606用與實施例4、5同樣的制成通常模塊的安裝工藝安裝，但由于在進行倒裝安裝時需要用于進行再布線的空間，因此無論如何都難以靠近半導體606配置電子元件。在本實施例中，通過在相對的布線板608中安裝電子元件604，可以將其配置在半導體606的附近。由此，可增大在同一面積上可安裝的元件數(shù)，作成可適合于更高密度安裝的結(jié)構(gòu)。
表面安裝的電子元件610、半導體606可用與作成通常模塊同樣的工藝進行安裝。通過在兩個表面安裝，可以更高密度進行安裝，作成適合多功能模塊的結(jié)構(gòu)。
(實施例7)在實施例7中說明圖6所示元件內(nèi)置模塊的制造方法的一個實施例。以下參照圖7A-7C對本發(fā)明的實施例進行說明。在實施例7中使用的材料，沒有特別說明的與上述實施例相同，相同名稱的結(jié)構(gòu)部件以及制造方法只要沒有特別說明就具有相同的功能。圖7A-7C是表示元件內(nèi)置模塊的制造工藝的一個實施例的剖面圖。如圖7A所示，將安裝有半導體706、電子元件704的布線板708、形成有通路703以及孔隙710的電絕緣層701位置對合地進行層疊。安裝后也可對布線板708進行安裝檢查、修復。通過使電絕緣層701中形成的孔隙710與內(nèi)置的半導體706、電子元件704的體積相同或在其以下，可防止在內(nèi)置時出現(xiàn)間隙。
接著如圖7B所示，在層疊后，通過加壓，可將半導體706、電子元件704埋設在電絕緣層701中。在埋設后進行加熱、使電絕緣層701固化。并且，利用通路703在布線圖形702間進行連接。
在固化電絕緣層701后，如圖7C所示，通過在表面安裝半導體711、713以及電子元件714、712，可提供元件內(nèi)置模塊。
(實施例8)在實施例8中說明元件內(nèi)置模塊的一個實施例。以下參照圖8對本發(fā)明的實施例進行說明。關(guān)于本實施例的元件內(nèi)置模塊，除與元件內(nèi)置層相關(guān)的部分外，與上述實施例1-7相同。因此，本實施例中對于沒有特別說明的，與實施例1-7相同，相同名稱的結(jié)構(gòu)部件以及制造方法只要沒有特別說明就具有相同的功能。
電絕緣層801內(nèi)的電子元件804和半導體806用制成通常模塊的安裝工藝安裝，通過在布線板808中進行兩面安裝，容易增加元件內(nèi)置層。即，在3層布線板808的上側(cè)通過布線圖形802連接電子元件810、半導體811，在3層布線板808的下側(cè)也連接埋設了電子元件的電絕緣層，在該電絕緣層表面連接電子元件812。
由此，可增大在同一面積上可安裝的元件數(shù)，可作成適合于更高密度安裝的結(jié)構(gòu)。
(實施例9)在實施例9中說明元件內(nèi)置模塊的一個實施例。以下參照圖9對本發(fā)明的實施例進行說明。關(guān)于本實施例的元件內(nèi)置模塊，除與半導體的薄形化相關(guān)的部分外，與上述實施例1-8相同。因此，在本實施例中沒有特別說明的與實施例1-8相同，相同名稱的結(jié)構(gòu)部件以及制造方法只要沒有特別說明就具有相同的功能。
通過使半導體906薄形化，可降低元件內(nèi)置模塊的厚度。薄型化可使用在研磨半導體晶片后進行安裝的方法，或?qū)雽w906安裝在布線板908上后進行磨削/研磨的方法。在前者的情況下，由于可以晶片為單位加工半導體906，對生產(chǎn)率有利。在后者的情況下，由于不必對薄形化的半導體906進行處理，提高了操作性。另外，半導體906不僅可表面安裝，也可以存在于內(nèi)部。
(實施例10)在實施例10中說明元件內(nèi)置模塊的一個實施例。以下參照圖10對本發(fā)明的實施例進行說明。關(guān)于本實施例的元件內(nèi)置模塊，除形成屏蔽電極這一點外，與上述實施例1-9相同。因此，在本實施例中沒有特別說明的與實施例1-9相同，相同名稱的結(jié)構(gòu)部件以及制造方法只要沒有特別說明就具有相同的功能。
屏蔽電極1010可用與布線圖形1002同樣的材料、工藝形成。通過形成屏蔽電極1010，可使內(nèi)置的半導體1006或電子元件1004間的電磁波的干擾降低。通過使屏蔽電極1010處于地電位，謀求模塊的穩(wěn)定化。此外，屏蔽電極并不限于1層。
(實施例11)
在實施例11中說明元件內(nèi)置模塊的一個實施例。以下參照圖11對本發(fā)明的實施例進行說明。關(guān)于本實施例的元件內(nèi)置模塊，除形成屏蔽電極層1110這一點外，與上述實施例1-10相同。因此，在本實施例中沒有特別說明的與實施例1-10相同，相同名稱的結(jié)構(gòu)部件以及制造方法只要沒有特別說明就具有相同的功能。
屏蔽電極層1110通過僅改變電絕緣層1101的填料就可使內(nèi)置的半導體1106或電子元件1104間的電磁波的干擾降低。作為填料，可使用導磁率的復數(shù)成分高、吸收電磁波(轉(zhuǎn)換成熱)的材料。例如可使用鐵氧體粉末等。借助與電絕緣層1101相同的工藝，可追加屏蔽功能。此外，屏蔽電極層并不限于1層。
(實施例12)在實施例12中說明元件內(nèi)置模塊的一個實施例。以下參照圖12對本發(fā)明的實施例進行說明。關(guān)于本實施例的元件內(nèi)置模塊，除與電絕緣層1201內(nèi)的電子元件1204a、b有關(guān)的一點外，與上述實施例1-11相同。因此，在本實施例中沒有特別說明的與實施例1-11相同，相同名稱的結(jié)構(gòu)部件以及制造方法只要沒有特別說明就具有相同的功能。
電絕緣層1201內(nèi)的電子元件1204a、1204b用與實施例4同樣的制成通常模塊的安裝工藝安裝，例如由于電容器的容量等，不同尺寸的電子元件很多。在本實施例中，有效利用電子元件1204a、1204b高度的不同來提高安裝密度。如圖12那樣將高度低的電子元件1204a的元件相對安裝，有效地利用通常無用的電子元件1204a的上部空間，可作成適合于更高密度安裝的結(jié)構(gòu)。
表面安裝的電子元件1204、半導體1206可用與作成通常模塊同樣的工藝進行安裝，通過增加安裝面，可以更高密度進行安裝，作成適合多功能模塊的結(jié)構(gòu)。
如以上說明的，按照本發(fā)明，通過電絕緣層、在所述電絕緣層的兩主平面上形成的布線圖形、在所述布線圖形間進行連接的通路，以及將安裝在所述布線圖形上的電子元件以及/或半導體配置在所述電絕緣層內(nèi)部的元件內(nèi)置模塊，可提供在電絕緣層中內(nèi)置電子元件及/或半導體，厚度薄、安裝密度高的元件內(nèi)置模塊。
例1在本實施例中按以下工藝制作電絕緣層。將熱固性液態(tài)環(huán)氧樹脂和SiO2作為填料，填料按質(zhì)量比為70％的比例稱量，利用攪拌混合機制作混合膏體。利用刮刀法在聚對苯二甲酸乙二酯(PET)的脫模薄膜(厚度75μm)上將制作的混合膏體加工成700μm厚的片狀。加工成片狀后，經(jīng)過105℃的干燥工藝作成未固化狀態(tài)的電絕緣層?？蓪⒅亓勘冗x擇在可保持片狀的96％以下。片的厚度最好為容易施行干燥工藝的200μm以下，但也許根據(jù)內(nèi)置模塊的高度形成厚的片，在片形成后，通過層疊可獲得所希望的厚度。
接著在對應于內(nèi)部通路的位置上用二氧化碳激光器形成通孔(直徑φ150μm)。通孔形成后，印刷填充作為銅粉(粒徑不足7μm)和熱固性環(huán)氧樹脂的混合物的通路膏體。在印刷填充時使用橡皮滾，將PET薄膜作為掩模。通孔直徑小適合于高密度安裝。實用性地可使用600μm以下的尺寸。
與上述工藝并行，在利用粘合劑在PET載體薄膜上(厚75μm)貼附的15μm厚銅箔(單面粗化)上通過層壓貼附光致抗蝕劑薄膜，通過紫外線曝光、顯影、使用氯化鐵進行腐蝕，形成布線圖形。作為布線設計規(guī)則，最小L/S(線/空間)為100/100μm。L/S也小適合高密度安裝，在安裝半導體裸片的情況下200/200μm以下較妥當。
在布線圖形上安裝電子元件及/或半導體。在電子元件的安裝中使用導電性粘合劑。用網(wǎng)版(篩眼#400/英寸)在布線圖形上涂布導電性粘合劑，配置1005尺寸的電子元件后，用干燥機(溫度150℃)進行固化。作為電子元件，按照構(gòu)成的模塊，使用LCR等片狀元件和熱敏電阻或二極管。內(nèi)置的電子元件尺寸也小適合于高密度安裝，最好在1.6mm以下(3216尺寸)。在封裝的情況下，半導體的安裝與電子元件相同，使用導電性粘合劑。此外，在裸片的情況下形成金凸點，倒裝芯片安裝。此外，在布線板上也同樣安裝電子元件和/或半導體。在布線板的情況下，在安裝電子元件時，使用焊錫安裝。
對安裝的電子元件進行外觀檢查，修復發(fā)生安裝錯誤(元件脫落或元件立起)的部位。通過電連接檢查，也對安裝的半導體進行安裝狀態(tài)的確認。之后進行電路塊的功能檢查，也確認半導體自身的特性。對特性不合格的部位進行元件替換。
按照上述工藝進行制作，以識別標記作為基準，將電絕緣層和安裝了電子元件和/或半導體的布線圖形進行位置對合，層疊，加壓(5Mpa)。通過加壓，將電絕緣層和電子元件和/或半導體埋設在電絕緣層中。埋設后，一邊以相同5973N MS/6890GC儀器上進行。選定m/z＝31(CH3O+)離子峰作為伯醇的含量，稱取C2-C14，C16和C18的伯醇與正構(gòu)烷烴C8-C16混合液作為外標。烯烴的測定采用溴價指數(shù)法，參照ASTM D2710，所有分析結(jié)果列于表1。在柴油燃料A和B中含有一定數(shù)量的直鏈伯醇，主要為C12-C18的伯醇。這些醇類的存在對于改進柴油的潤滑性大有好處。分子篩處理，如，柴油燃料E，是一種有效脫除醇類的方法之一。所有這些柴油燃料中都檢測不到羧酸和酯類等含氧化合物的存在。
表1柴油燃料A，B和分子篩處理后柴油燃料E中含氧化合物(醇類，羧酸酯類)含量

實施例9柴油燃料A-G所有樣品都采用標準潤滑性評價法(BOCLE法)參閱ASTM D 5001標準，結(jié)果匯集在表2，其數(shù)據(jù)為其與標準參照柴油樣的潤滑性的百分數(shù)，其中參照柴油樣的制備參閱ASTM D 5001。柴油燃料A和B具有較佳的潤滑性。柴油燃料E是柴油燃料B經(jīng)分子篩13X處理脫除含氧化合物后的樣品，因此，其潤滑性較差，表明直鏈的C5-C24伯醇對于提高柴油燃料B的潤滑性起著重要的作用。柴油燃料C和D分別代表柴油燃料B經(jīng)260℃餾分切割后的兩個樣品，其沸程分別為180～260℃和260～380℃。柴油燃料C中含有沸點低于260℃的C5-C11的直鏈伯量高的布線板(A基板)上。因此，在XY方向上不能伸長，Z方向的熱膨脹率增加。在將作為相同材料的B基板用于布線板的情況下，熱膨脹率不變化。在對制作的樣品進行熱循環(huán)試驗(-50℃到270℃)時檢查通路的電阻值(空隙數(shù))(表2)。
表2

實驗結(jié)果，試料No.9的樣品中發(fā)生許多空隙。這被認為是由于通路的熱膨脹率和電絕緣層的熱膨脹率的差異造成的。即使電絕緣層為相同材料，在結(jié)構(gòu)體形成時熱膨脹率的差異也對通路的可靠性造成影響，通過使熱膨脹率的比在10倍以內(nèi)可提供可靠性高的元件內(nèi)置模塊。
權(quán)利要求
1.一種元件內(nèi)置模塊，包括電絕緣層，從形成在所述電絕緣層的兩個主平面的布線圖形以及布線基板的表面上的布線中選擇的至少一個導電體，和在所述導電體之間進行連接的通路，在所述電絕緣層的內(nèi)部，埋入從電子元件和半導體中選擇的至少一個元件，其特征在于，所述導電體的至少一方由形成于所述布線基板的表面上的布線構(gòu)成，所述埋入電絕緣層內(nèi)部的元件在被埋入前被裝載在所述布線基板上而成一體化。
2.如權(quán)利要求1的元件內(nèi)置模塊，其特征在于，在所述布線板的外側(cè)主平面上安裝從電子元件和半導體中選擇的至少一個元件。
3.如權(quán)利要求1的元件內(nèi)置模塊，其特征在于，所述布線板是從雙面基板和多層布線板中選擇的至少一個基板。
4.如權(quán)利要求1的元件內(nèi)置模塊，其特征在于，在將所述元件埋入所述電絕緣層內(nèi)部前進行從安裝檢查和特性檢查中選擇的至少一個檢查。
5.如權(quán)利要求1的元件內(nèi)置模塊，其特征在于，將所述元件在所述電絕緣層的截面方向上錯開地配置。
6.如權(quán)利要求1的元件內(nèi)置模塊，其特征在于，在配置在所述電絕緣層內(nèi)部、安裝在所述電絕緣層的兩主平面的布線基板上的至少一個元件間插入屏蔽層。
7.如權(quán)利要求6的元件內(nèi)置模塊，其特征在于，所述屏蔽層是金屬箔布線圖形或者電磁屏蔽材料。
8.如權(quán)利要求1的元件內(nèi)置模塊，其特征在于，所述電子元件是分立元件。
9.如權(quán)利要求1的元件內(nèi)置模塊，其特征在于，所述半導體是半導體裸片。
10.如權(quán)利要求9的元件內(nèi)置模塊，其特征在于，用倒裝芯片接合法將所述半導體裸片與從所述布線圖形和/或布線板中選擇的至少一個連接。
11.如權(quán)利要求9的元件內(nèi)置模塊，其特征在于，磨削或研磨所述半導體裸片。
12.如權(quán)利要求1的元件內(nèi)置模塊，其特征在于，將所述元件相對配置在所述電絕緣層內(nèi)部。
13.如權(quán)利要求1的元件內(nèi)置模塊，其特征在于，所述電絕緣層厚度方向的熱膨脹系數(shù)為通路熱膨脹系數(shù)的10倍以下。
14.如權(quán)利要求1的元件內(nèi)置模塊，其特征在于，所述電絕緣層包括樹脂和填料，填料的含量在50質(zhì)量％以上并且95質(zhì)量％以下。
15.一種元件內(nèi)置模塊的制造方法，所述元件內(nèi)置模塊包括電絕緣層，從形成在所述電絕緣層的兩個主平面的布線圖形以及布線基板的表面上的布線中選擇的至少一個導電體，和在所述導電體之間進行連接的通路，在所述電絕緣層的內(nèi)部埋入從電子元件和半導體中選擇的至少一個元件，其特征在于，包括所述導電體的至少一方由形成于所述布線基板的表面上的布線構(gòu)成，在所述布線基板上安裝從半導體和電子元件中選擇的至少一個元件，沿用半固化狀態(tài)的熱固性樹脂構(gòu)成的電絕緣層的厚度方向形成通路，在使所述布線基板處于外側(cè)的狀態(tài)下在所述電絕緣層中埋入所述元件，將所述電絕緣層固化。
16.如權(quán)利要求15的元件內(nèi)置模塊的制造方法，其特征在于，在將所述元件埋入所述電絕緣層內(nèi)部前進行從安裝檢查和特性檢查中選擇的至少一個檢查。
17.如權(quán)利要求15的元件內(nèi)置模塊的制造方法，其特征在于，將布線板一體化在所述電絕緣層的兩面上。
18.如權(quán)利要求15的元件內(nèi)置模塊的制造方法，其特征在于，在所述至少一個布線板中兩面安裝所述元件。
19.如權(quán)利要求15的元件內(nèi)置模塊的制造方法，其特征在于，在所述通路形成和所述元件的埋入之間，在所述電絕緣層上形成屏蔽層。
20.如權(quán)利要求19的元件內(nèi)置模塊的制造方法，其特征在于，通過形成銅箔布線圖形進行所述屏蔽層的形成。
21.如權(quán)利要求19的元件內(nèi)置模塊的制造方法，其特征在于，通過層疊電磁屏蔽層進行所述屏蔽層的形成。
22.如權(quán)利要求15的元件內(nèi)置模塊的制造方法，其特征在于，在安裝之前在半導體晶片上磨削或研磨所述半導體。
23.如權(quán)利要求15的元件內(nèi)置模塊的制造方法，其特征在于，在安裝所述半導體之后進行所述半導體的磨削或研磨。
24.如權(quán)利要求15的元件內(nèi)置模塊的制造方法，其特征在于，在將從所述半導體和電子元件中選擇的至少一個元件埋設在所述電絕緣層中的同時，同時進行所述電絕緣層的固化。
全文摘要
元件內(nèi)置模塊包括電絕緣層(101)，從形成在所述電絕緣層(101)的兩個主平面的布線圖形(102)以及布線基板(108)的表面上的布線(106)中選擇的至少一個導電體，和在所述導電體之間進行連接的通路(103)，在所述電絕緣層(101)的內(nèi)部埋入從電子元件和半導體中選擇的至少一個元件(104)。所述導電體的至少一方由形成于所述布線基板(108)的表面上的布線(106)構(gòu)成，所述埋入電絕緣層(101)內(nèi)部的元件(104)在被埋入前被裝載在所述布線基板上而成一體化。由此，在內(nèi)置前可對半導體等元件進行安裝檢查或特性檢查。結(jié)果可提高合格率。而且由于布線基板一體化地埋入，可提高強度。
文檔編號H05K1/18GK1418048SQ0215633
公開日2003年5月14日 申請日期2002年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月18日
發(fā)明者朝日俊行, 菅谷康博, 小松慎五, 山本義之, 中谷誠一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社