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WO2010150522A1 - 部品内蔵モジュールの製造方法および部品内蔵モジュール - Google Patents

部品内蔵モジュールの製造方法および部品内蔵モジュール Download PDF

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Publication number
WO2010150522A1
WO2010150522A1 PCT/JP2010/004147 JP2010004147W WO2010150522A1 WO 2010150522 A1 WO2010150522 A1 WO 2010150522A1 JP 2010004147 W JP2010004147 W JP 2010004147W WO 2010150522 A1 WO2010150522 A1 WO 2010150522A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
component
opening
module
electrode
solder
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/004147
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
山本祐樹
西村重夫
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Publication of WO2010150522A1 publication Critical patent/WO2010150522A1/ja

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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a component built-in module in which a component such as a chip component is mounted on a metal film and sealed with resin, and more specifically to improvement of resin sealing.
  • This type of component-embedded module in which mounted components are embedded inside the resin substrate, mounts chip components etc. on a metal film, such as copper foil, which becomes the wiring layer, via a conductive bonding material such as solder. It is formed by sealing with a thermosetting resin or a photocurable resin.
  • Patent Document 1 abtract, paragraph [ 0010], [0013], [0019]-[0046], FIG.
  • FIG. 7 (a) to 7 (e) are cross-sectional views illustrating a previously proposed method for manufacturing a component built-in module.
  • an insulating layer (resist film) 112 is formed on the surface of the metal foil 111 by the process of FIG.
  • an opening 112a is formed in the insulating layer 112 so that a part of the metal foil 111 is exposed.
  • solder 113 is applied to the inside of the opening 112a by the process of FIG.
  • the mounting component 114 is arranged on the insulating layer 112 so that the solder 113 inside the opening 112a and the electrode 115 of the mounting component 114 are in contact with each other by the process of FIG.
  • the solder 113 is heated and melted.
  • the metal foil 111 and the electrode 115 are welded.
  • a sheet-like prepreg 116 containing an inorganic filler and a thermosetting resin is disposed on the metal foil 111 and aligned so as to overlap the metal foil 111 by the process of FIG. 7E, the prepreg 116 is stacked and pressure-bonded on the insulating layer 112 and the mounting component 114, and the prepreg 116 is filled and cured to form a resin layer 116a in which the mounting component 114 is embedded.
  • the metal foil 117 and the like are processed to form a wiring pattern, and via conductors and the like are formed in the resin layer 116a to manufacture a component built-in module.
  • the size (area) of the opening 112a is not particularly considered, but the opening 112a in FIG. 7 is considerably wider than the area of the electrode 115 of the mounting component 114. It is. That is, in order to securely mount the mounting component 114, the area of the opening 112a is generally set sufficiently larger than the electrode area on the mounting surface side of the electrode 115 of the mounting component 114. In this case, the solder 113 applied to the opening 112a melts and spreads very thinly in the opening 112a.
  • the mounting component 114 in which the electrode 115 is joined to the opening 112a via the solder 113 has a slight height (caliber) on the lower side due to variations in the thickness of the solder 113, a slight dimensional error of the mounting component 114 itself, and the like. A gap is created. Further, when the insulating layer (resist film) 112 is deformed so that its surface undulates when thermally contracted, a similar narrow gap is easily formed on the lower side of the mounting component 114. In addition, it is difficult to fill the prepreg 116 in such a narrow gap. In particular, when the gap is narrower than the filler particle size, the filling of the prepreg 116 becomes extremely difficult, and a narrow gap is formed below the mounting component 114. Resin filling is incomplete.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a state of resin filling on the lower surface side of the mounting component 114, and a narrow gap ⁇ is generated.
  • the present invention improves the resin-sealing characteristics of the component built-in module by preventing the resin filling failure, and prevents the short circuit failure (solder flash etc.) from occurring due to the resin filling failure. For the purpose.
  • an opening is selectively formed at a component mounting position of a metal film, and the electrode of the component is connected to the opening through a conductive bonding material.
  • the opening is formed to have a predetermined area smaller than the electrode area on the mounting surface side of the electrode of the component.
  • the conductive bonding material is applied to the opening so as to cover the opening, the electrode of the component is bonded to the conductive bonding material raised by heating and melting, and the component is mounted on the metal film,
  • a resin layer for sealing is formed by filling and curing the resin so that the component is embedded on the metal film (Claim 1).
  • the predetermined area is preferably 0.1y ⁇ x ⁇ 0.9y, where x is the area of the opening and y is the electrode area on the mounting surface side of the electrode of the component.
  • the opening is preferably formed by surface treatment of the metal film by laser irradiation (Claim 3), and is preferably formed by photoresist treatment of the metal film (Claim 4).
  • the surface of the metal film is preferably a roughened surface having poor wettability with respect to the conductive bonding material (Claim 5), and the electrode peripheral surface portion of the component is rough with poor wettability with respect to the conductive bonding material. It is also desirable that it be a conversion surface (Claim 6). It is practical that the metal film is a metal foil and the conductive bonding material is solder.
  • the component built-in module according to the present invention includes a metal film, an opening selectively formed in the metal film in a predetermined area smaller than an electrode area on the mounting surface side of the electrode of the component, and a bulge on the opening.
  • a conductive bonding material, a component in which an electrode is bonded to the conductive bonding material and mounted on the metal film, and the component is provided on the metal film so as to incorporate the component, thereby sealing the component.
  • a resin layer (claim 8). It is practical that the metal film is a metal foil and the conductive bonding material is solder. In the present invention, the “opening” means a recess having good solder wettability.
  • the opening at the component mounting position of the metal film is formed in a predetermined area smaller than the electrode area on the mounting surface side of the electrode of the component to be mounted. Then, when the conductive bonding material was heated and melted with the conductive bonding material applied to the opening and the electrode of the component placed on the opening, the molten conductive bonding material swelled due to surface tension. The component is mounted by being bonded to the conductive bonding material in a state where the component is lifted by the conductive bonding material. At this time, a gap which is larger than the conventional one and allows the resin prepreg to easily enter is formed below the component.
  • the resin is reliably filled into the lower gap of the component and hardened, and there is no gap under the component, that is, the resin layer for sealing in the absence of defective resin filling. Is formed to improve the characteristics of resin sealing.
  • the manufactured component built-in module does not cause a short circuit failure (solder flash or the like) due to a resin filling failure due to heating of a product test after manufacture or the like, and the failure rate is extremely reduced.
  • the predetermined area of the opening of the metal film is x
  • the area of the opening is x
  • the electrode area on the mounting surface side of the electrode of the component is y. It is possible to manufacture a module with a built-in component which is formed to have a preferable size of 0.1y ⁇ x ⁇ 0.9y found from experiments and the like, and has the same effect as that of the invention of claim 1.
  • the manufacturing efficiency is improved and the cost is reduced.
  • no insulating layer (resist film) is formed on the surface of the conductive bonding material, so there is no narrow void associated with thermal contraction of the insulating layer (resist film), and the resin is filled more reliably.
  • the sealing resin layer is formed in a state where there is no defect and the resin sealing characteristics are improved.
  • the conventional method in which the opening portion forms an insulating layer (resist film) on the surface of the metal film by the photoresist treatment of the conductive bonding material. Resin sealing characteristics can be improved by the same manufacturing method.
  • the periphery of the opening is a roughened surface having poor wettability with respect to the conductive bonding material. For this reason, it is possible to prevent the conductive bonding material raised by the surface tension from spreading from the opening.
  • the conductive bonding material raised by the surface tension is applied to the electrode peripheral surface of the component. It can be made not to join to a surface part.
  • the effects of the inventions of claims 1 to 6 can be achieved with a practical configuration in which the metal film is a metal foil and the conductive bonding material is solder. Can do.
  • the conductive bonding material swells in an opening having a predetermined area smaller than the electrode area on the mounting surface side of the electrode of the component selectively formed on the metal film. Since the electrode of the component is bonded to the conductive bonding material, it is possible to provide a component built-in module that can obtain the same effect as that of the first aspect of the invention.
  • the component built-in module of the present invention of claim 9 it is possible to provide a component built-in module having the effect of claim 8 with a practical configuration in which the metal film is a metal foil and the conductive bonding material is solder. it can.
  • FIG. 1 shows a configuration of a component built-in module 1 of the present embodiment, and the component built-in module 1 includes a metal foil 2 processed into a wiring pattern at the lowermost layer.
  • the metal foil 2 is an example of the metal film of the present invention, and is, for example, a copper foil.
  • the surface of the metal foil 2 is uniformly processed into a roughened surface with poor solder wettability as indicated by black circles in the figure, but is selectively positioned immediately below the electrodes 31 at both ends of the component 3, in other words, In the portion of the position where the component 3 of the metal foil 2 is mounted (component mounting position of the present invention), as indicated by the width w 1 in the drawing, the area of the portion of the electrode 31 facing the opening 4 An opening 4 having a small predetermined area and good solder wettability is formed.
  • the component 3 is, for example, a passive component such as a capacitor or a coil, or a chip component of an active element such as a transistor or an IC, and has electrodes 31 at the left and right ends. The predetermined area will be described later.
  • the solder 5 which is an example of the conductive bonding material of the present invention, is formed in a raised state, and the electrode 31 of the component 3 is bonded to the upper surface of the solder 5. At this time, the component 3 is lifted by the rise of the solder 5.
  • a resin layer 6 is provided on the metal foil 2 so as to incorporate the component 3, and the resin layer 6 seals the component 3.
  • the resin layer 6 is obtained by curing a thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, or a cyanate resin, and has a particle size of, for example, 5 to 30 ⁇ m in order to eliminate the difference in coefficient of thermal expansion from the metal foil 2 or the like.
  • Inorganic powder filler inorganic filler
  • silica powder and alumina powder such as silica powder and alumina powder.
  • the component built-in module 1 having the above-described configuration, the component 3 is lifted by the solder 5, and the height (opening) h of the gap below the component is determined by the particle size of the filler contained in the thermosetting resin. It is sufficiently large, for example, 40 ⁇ m or more. Therefore, the resin is filled without a gap, and no gap is generated in the resin layer 6. Therefore, the resin layer 6 for sealing is formed without any defective resin filling, and the characteristics of the resin sealing are improved compared to the conventional one, and a short circuit failure (solder flash etc.) occurs due to heating of the product test after manufacture. None do.
  • the wettability with respect to the conductive bonding material is reduced by roughening treatment, resist treatment, or the like other than the portion of the electrode 31 of the component 3 that faces the opening 4. Processing may be performed.
  • a sheet-like metal foil 2 is prepared by the metal foil preparation process of FIG. 2A.
  • the metal foil 2 is, for example, an electrolytic copper foil having a thickness of 18 ⁇ m, and the surface (upper surface) is a roughened surface having a large surface roughness and poor solder wettability as indicated by black circles in the figure (Claim 5).
  • the back surface is a surface with good solder wettability.
  • a carbon dioxide gas laser is formed in the opening 4 having a predetermined area smaller than the electrode area of the component 3 at the position of the electrode 31 on the upper surface of the metal foil 2 (the aforementioned component mounting position).
  • the opening 4 is smoothed by the heat, and the opening 4 is selectively processed into a wet surface with good solder wettability by hard etching of laser processing. Since the oxide film is easily formed on the surface of the opening 4, the metal foil 2 is dipped in an appropriate acid solution to be pickled and removed before moving to the next step. It is preferable.
  • the surface roughness Ra of the region other than the opening 4 is 0.5 to 1.5 ⁇ m, whereas the surface roughness Ra of the opening 4 is set to 0.1 to 0.5 ⁇ m.
  • a solder paste is applied to the upper surface of the metal foil 2 through a mask in which the opening 4 is exposed by the printing process of FIG. 2C, and the solder 5 is printed on the opening 4 to be applied to a predetermined thickness.
  • the thickness of the solder 5 is, for example, such that the amount of solder 5 used is the same as the amount used in the conventional manufacturing method.
  • the component 3 is mounted by placing the electrode 31 of the component 3 on the solder 5 by the component mounting process of FIG. 2D, and the metal foil 2 having the component 3 mounted by the reflow process of FIG. To a melting temperature of 5 (eg 250 ° C.). At this time, the melted solder 5 swells due to surface tension. As a result, the part 3 is lifted as indicated by the arrow line, and an opening (for example, 40 ⁇ m) sufficiently larger than the particle size of the inorganic filler of the resin layer 6 is formed below the part 3. The electrode 31 is joined to the solder 5 in this state, and the component 3 is mounted on the metal foil 2.
  • a melting temperature of 5 eg 250 ° C.
  • a prepreg of a thermosetting resin sheet containing an inorganic filler is prepared, and the prepreg is heated at a temperature at which the prepreg does not solidify, for example, in a vacuum environment of 120 ° C. Is pressed from above the metal foil 2. At this time, the fluid prepreg is reliably filled in the gap ⁇ . Thereafter, the heating temperature is raised to a temperature at which the prepreg is hardened (for example, 180 ° C.), and the resin layer 6 is formed by solidifying the prepreg. At this time, the resin layer 6 is filled with the resin without any gap, and no gap (space) is generated below the component 3.
  • the process proceeds to the wiring pattern forming step of FIG. 2G, and the metal foil 2 is processed by photoetching or the like according to the wiring pattern to form the component built-in module 1.
  • the predetermined area of the opening 4 is formed such that the solder 5 is sufficiently raised in the opening 4, and an appropriate gap t is secured between the metal foil 2 shown in FIG. 3A and the lower end of the component 3. Therefore, it is necessary to set so that the resin is filled below the part 3 without a gap.
  • the area of the opening 4 is x
  • the electrode area on the mounting surface side of the electrode 31 of the component 3 is y
  • the ratio x is the ratio x
  • the tombstone phenomenon is caused by the surface tension of the solder when a component such as a square chip resistor or multilayer chip capacitor is reflowed toward the component land on one side. This phenomenon is caused by the imbalance between the surface tension of the solder and the center of gravity of the component caused by a slight delay in temperature rise, and is also called the Manhattan phenomenon.
  • the area of the opening 4 is set to 10% to 90% of the electrode area of the component 3, preferably 30% of the electrode area of the component 3.
  • the resin layer 6 for sealing is formed without any defective resin filling due to the rise of the solder 5.
  • the sealing characteristics are improved as compared with the conventional one. Therefore, the component built-in module 1 does not cause a short circuit failure (solder flash or the like) due to a defective resin filling due to heating of a product test after manufacture or the like, and the failure rate is extremely reduced.
  • the opening 4 is formed in a short time by surface treatment of the metal foil by laser irradiation, the manufacturing efficiency can be improved and it can be manufactured at low cost, and an insulating layer (resist film) is formed on the surface of the metal foil. ) Is not formed, narrow gaps due to thermal contraction of the insulating layer (resist film) are not generated, and the resin layer 6 for sealing is more reliably formed in a state where there is no defective resin filling. The stopping characteristics can be improved.
  • the opening 4 is formed by surface treatment of hard etching of the metal foil by laser irradiation, and it is not necessary to form an insulating layer (resist film) on the surface of the metal foil 2, and deformation due to heat shrinkage of the insulating layer due to heating or the like. The problem does not occur.
  • FIG. 4 shows the portion of the metal foil 2 at the component mounting position with the resin layer 6 omitted.
  • the part of the metal foil 2 at the diagonally mounted part is an electrode pad (electrode land) 21 having a predetermined shape that is rectangular or circular in plan view.
  • the width of the electrode pads 21 and w 2 of which, when the width of the junction region 21a of the solder 5 and w 1, a w 1 ⁇ w 2, the electrode pads (electrode lands) 21, an opening portion 4 joined Since the roughened surface region 21b always exists around the region 21a, even if the solder 5 melts and expands, it does not flow out between the resin layer 6 and the electrode pad 21.
  • the manufacturing method of the component built-in module 1 of the present embodiment is different from the manufacturing method of the first embodiment in that the opening 4 is formed by a photoresist treatment of the metal foil 2. Subsequent steps (steps after the printing step in FIG. 2C) are the same as those in the manufacturing method of the first embodiment. Therefore, a process for forming the opening 4 will be described.
  • FIGS. 5A to 5E show a process of forming the opening 4.
  • the sheet-like metal foil 2 is prepared by the metal foil preparation process of FIG. 5A, and then, FIG. ), A photoresist film 7 is formed on the roughened surface of the metal foil 2 with a certain thickness.
  • the photoresist film 7 is patterned by the exposure / development process of FIG. 5C to remove the opening 4 of the photoresist film 7.
  • the opening 4 portion of the metal foil 2 from which the photoresist film 7 has been removed is chemically etched and processed into a surface with good solder wettability by soft etching. To do.
  • the photoresist film 7 is completely removed from the metal foil 2 to form the metal foil 2 in which the opening 4 is selectively processed into a wet surface with good solder wettability.
  • the component built-in module 1 is manufactured by performing the processes after the printing process of FIG.
  • the component built-in module 1 can be manufactured by forming the opening 4 in the metal foil 2 by the same photoresist processing as in the conventional manufacturing method.
  • a sheet-like metal foil 20 is prepared, and a plating layer 23 such as a chromium plating layer having poor solder wettability is formed on the upper surface thereof. Then, the surface-treated metal foil 22 corresponding to the metal foil 2 is formed as the metal film of the present invention. Instead of applying the plating layer 23, a layer having low solder wettability may be formed using a film resist.
  • an etching resist film is applied over the entire surface of the plating layer 23 of the metal foil 22, and then patterned by photolithography together with the opening 4 to form the etching resist film 30. Form.
  • the metal foil 22 is etched according to the resist film 30, and the plating layer 23 corresponding to the opening 4 of the metal foil 22 is removed, so that the solder wettability is improved. Process to a good surface.
  • solder paste is applied to the upper surface of the metal foil 22 by a solder application process of FIG. 6D corresponding to the printing process of FIG. Solder is printed so as to have an area larger than the area of the portion 4, and the solder 5 is applied to the opening 4 to a predetermined thickness.
  • processing after the component mounting step of FIG. 2D is executed using the metal foil 22 to form a component built-in module similar to the component built-in module 1.
  • the plating layer 23 has an effective plating thickness of about 0.5 to 5 ⁇ m, and most preferably about 0.5 to 1 ⁇ m.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the gist thereof.
  • the metal foil 2 has at least one surface.
  • various metal foils having a roughened surface may be used, and the thickness thereof may be appropriately set.
  • the metal film of this invention is not restricted to metal foil, For example, a conductive resin film, a metal paste film, a vapor deposition film, etc. may be sufficient.
  • the conductive bonding material of the present invention is not limited to solder, and may be, for example, a conductive resin paste, a metallic paste, or the like.
  • the electrode peripheral surface that is, the external electrode of the part 3 is connected to the side surface and the upper surface of the part body.
  • the portion other than the portion facing the opening 4 may be a surface having poor wettability with respect to the conductive bonding material (corresponding to claim 6). If it does in this way, it can prevent that electroconductive joining materials, such as a solder melted by heating, raise and adhere to the electrode surrounding surface of components unnecessarily.
  • the component 3 will be described as an example.
  • a solder resist film may be formed on the entire peripheral surface of the electrode 31, or the wettability may be reduced. This can be realized by applying a bad plating film or increasing the surface roughness Ra.
  • the area of the opening 4 may be set in any way as long as it is equal to or smaller than the electrode area on the mounting surface side of the electrode 31 of the component 3 and does not impair the electrical characteristics.
  • the planar shape of the opening 4 may be various shapes such as a circle and a rectangle.
  • the application amount of the solder 5 and the like may be set appropriately based on experiments and the like.
  • the resin of the resin layer 6 may not contain a filler, or may be a photocurable resin or the like.
  • the present invention can be applied to a method of manufacturing a component built-in module in which a component such as a chip component is mounted on a metal film and sealed with a resin.

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Abstract

　樹脂充填の不良が発生しないようにして部品内蔵モジュールの樹脂封止の特性を改良し、部品内蔵モジュールに樹脂充填の不良に伴う製造後の短絡不良（はんだフラッシュ等）が発生しないようにする。　金属箔２の部品実装位置の開口部４を、実装する部品３の電極の実装面側の電極面積より小さい所定の小面積に形成し、開口部４にはんだ５を塗布し、その上に部品３の電極３１を乗せた状態でリフローによるはんだ５の加熱溶融を行ない、溶融したはんだ５を表面張力で盛り上がるようにし、はんだ５により持ち上げた状態で部品３をはんだ５に接合して実装し、部品３の下側には大きな空隙を形成する。そして、部品３の実装後に樹脂を部品３の下側の隙間にも確実に充填して硬化し、部品３の下側に隙間のない状態で封止用の樹脂層６を形成し、製造した部品内蔵モジュール１の樹脂封止の特性を改良する。

Description

部品内蔵モジュールの製造方法および部品内蔵モジュール
　本発明は、金属膜にチップ部品等の部品を実装して樹脂により封止した部品内蔵モジュールの製造方法および、その部品内蔵モジュールに関し、詳しくは、樹脂封止の改良に関する。
　樹脂基板内部に実装部品が埋設されるこの種の部品内蔵モジュールは、配線層となる銅箔等の金属膜にはんだ等の導電性接合材を介してチップ部品等を実装し、実装した部品を熱硬化性の樹脂や光硬化性の樹脂により封止して形成される。
　この部品内蔵モジュールを製造する場合、はんだのリフロー等で電極を銅箔等の金属膜に接合して部品を実装する際、溶融したはんだ等が金属膜の部品実装面に広がると、短絡不良（はんだフラッシュ）が生じる可能性がある。
　そこで、本出願の出願人は、金属箔表面に開口部を有する絶縁の樹脂層を形成してはんだの広がりを防止することをすでに提案している（例えば、特許文献１（要約書、段落［００１０］、［００１３］、［００１９］－［００４６］、図１等）参照）。
　図７（ａ）～（ｅ）は既提案の部品内蔵モジュールの製造方法を説明する断面図である。この既提案の製造方法を説明すると、まず、図７（ａ）の工程により金属箔１１１の表面上に絶縁層（レジスト膜）１１２を形成する。その際、絶縁層１１２には金属箔１１１の一部が露出するように開口部１１２ａを形成する。つぎに、図７（ｂ）の工程により開口部１１２ａ内部にはんだ１１３を塗布する。つぎに、図７（ｃ）の工程により開口部１１２ａ内部のはんだ１１３と実装部品１１４の電極１１５が接触するようにして絶縁層１１２上に実装部品１１４を配置し、はんだ１１３を加熱溶融させて金属箔１１１と電極１１５とを溶接する。つぎに、図７（ｄ）の工程により無機フィラーと熱硬化性樹脂とを含有するシート状のプリプレグ１１６を金属箔１１１上に配置し、金属箔１１１と重なるように位置合わせする。つぎに図７（ｅ）の工程により絶縁層１１２および実装部品１１４の上にプリプレグ１１６を重ねて圧着し、プリプレグ１１６を充填し硬化して実装部品１１４が埋設された樹脂層１１６ａを形成する。以降、金属箔１１７等を加工して配線パターンを形成し、樹脂層１１６ａにビア導体等を形成して部品内蔵モジュールを製造する。
特開２００５－２６５７３号公報
　前記既提案方法で製造される部品内蔵モジュールの場合、開口部１１２ａの大きさ（面積）についてはとくに考慮されていないが、図７における開口部１１２ａは実装部品１１４の電極１１５の面積よりかなり幅広である。すなわち、実装部品１１４を確実に実装するため、一般的に開口部１１２ａの面積は実装部品１１４の電極１１５の実装面側の電極面積より十分に広く設定される。この場合、開口部１１２ａに塗布されたはんだ１１３は溶融して開口部１１２ａに極めて薄く広がる。そして、はんだ１１３を介して開口部１１２ａに電極１１５が接合する実装部品１１４は、はんだ１１３の厚みのばらつきや実装部品１１４自体の僅かな寸法誤差等により下側に僅かな高さ（口径）の隙間が生じる。また、絶縁層（レジスト膜）１１２が熱収縮する際にその表面がうねるように変形することによっても、実装部品１１４の下側に同様の狭い空隙ができ易い。そして、このような狭い隙間にはプリプレグ１１６は充填されにくく、とくに前記隙間がフィラー粒径より狭い場合にはプリプレグ１１６の充填は極めて困難になり、実装部品１１４の下側に狭い空隙ができて樹脂充填が不完全になる。
　図８は実装部品１１４の下面側の樹脂充填の状態を説明する断面図であり、狭い隙間αが生じている。
　そして、樹脂充填が不完全になると、プリプレグ１１６を固化して製造された部品内蔵モジュールには隙間αが残り、その後の製品試験や部品内蔵モジュールをマザーボードにリフロー実装する際の加熱によりはんだ１１３が再溶融したりすると、隙間αを通って溶融したはんだ１１３が流れ短絡不良（はんだフラッシュ等）の不良が発生する問題がある。
　本発明は、樹脂充填の不良が発生しないようにして部品内蔵モジュールの樹脂封止の特性を改良し、部品内蔵モジュールに樹脂充填の不良に伴う短絡不良（はんだフラッシュ等）が発生しないようにすることを目的とする。
　上記した目的を達成するために、本発明の部品内蔵モジュールの製造方法は、金属膜の部品実装位置に選択的に開口部を形成し、導電性接合材を介して部品の電極を前記開口部に接合し、前記部品を前記金属膜上に実装して樹脂により封止する部品内蔵モジュールの製造方法において、前記開口部を前記部品の電極の実装面側の電極面積より小さい所定面積に形成し、前記開口部に該開口部を覆うように導電性接合材を塗布し、加熱溶融により盛り上がった前記導電性接合材に前記部品の電極を接合して前記部品を前記金属膜上に実装し、前記金属膜上に前記部品が埋設されるように前記樹脂を充填し硬化して封止用の樹脂層を形成することを特徴としている（請求項１）。
　そして、前記所定面積は、前記開口部の面積をｘ、前記部品の電極の実装面側の電極面積をｙとして、０．１ｙ≦ｘ≦０．９ｙであることが好ましい（請求項２）。
　また、前記開口部は、レーザ照射による前記金属膜の表面処理により形成することが好ましく（請求項３）、前記金属膜のフォトレジスト処理により形成することも好ましい（請求項４）。
　さらに、前記金属膜は表面が前記導電性接合材に対するぬれ性が悪い粗化面であることが望ましく（請求項５）、前記部品の電極周面部が前記導電性接合材に対するぬれ性が悪い粗化面であることも望ましい（請求項６）。そして、前記金属膜は金属箔であり、前記導電性接合材ははんだであることが実用的である（請求項７）。
　つぎに、本発明の部品内蔵モジュールは、金属膜と、前記金属膜に選択的に部品の電極の実装面側の電極面積より小さい所定面積に形成された開口部と、前記開口部上に盛り上がった導電性接合材と、電極が前記導電性接合材に接合して前記金属膜上に実装された部品と、前記金属膜上に前記部品を内蔵するように設けられて前記部品を封止する樹脂層とを備えたことを特徴としている（請求項８）。そして、前記金属膜は金属箔であり、前記導電性接合材ははんだであることが実用的である（請求項９）。なお、本発明において「開口部」ははんだ濡れ性の良い凹部を意味する。
　請求項１の本発明の部品内蔵モジュールの製造方法によれば、金属膜の部品実装位置の開口部が、実装する部品の電極の実装面側の電極面積より小さい所定面積に形成される。そして、開口部に導電性接合材を塗布し、その上に部品の電極を乗せた状態で、導電性接合材の加熱溶融を行なうと、溶融した導電性接合材が表面張力で盛り上がり、盛り上がった導電性接合材により部品が持ち上げられた状態で導電性接合材に接合して実装される。このとき、部品の下側には従来より大きく、樹脂のプリプレグが容易に入り込める空隙が形成される。
　そのため、部品の実装後に樹脂が部品の下側の隙間にも確実に充填されて硬化し、部品の下側に隙間のない状態、すなわち、樹脂充填の不良のない状態で封止用の樹脂層が形成されて樹脂封止の特性が改良される。この場合、製造された部品内蔵モジュールは、製造後の製品試験の加熱等によって樹脂充填の不良に伴う短絡不良（はんだフラッシュ等）が発生することがなく、不良率が極めて減少する。
　請求項２の本発明の部品内蔵モジュールの製造方法によれば、金属膜の前記開口部の前記所定面積を、開口部の面積をｘ、部品の電極の実装面側の電極面積をｙとして、実験等から判明した０．１ｙ≦ｘ≦０．９ｙの好ましい大きさに形成し、請求項１の発明と同様の効果を奏する部品内蔵モジュールを製造することができる。
　請求項３の本発明の部品内蔵モジュールの製造方法によれば、前記開口部がレーザ照射による導電性接合材のハードエッチングの表面処理により短時間に形成されるので製造効率が向上して安価に製造することができるとともに、導電性接合材表面上に絶縁層（レジスト膜）を形成しないので、絶縁層（レジスト膜）の熱収縮に伴う狭い空隙が発生することもなく、一層確実に樹脂充填の不良のない状態で封止用の樹脂層が形成されて樹脂封止の特性が改良される利点もある。
　請求項４の本発明の部品内蔵モジュールの製造方法によれば、前記開口部が前記導電性接合材のフォトレジスト処理により、金属膜の表面上に絶縁層（レジスト膜）を形成する従来方法と同様の製造方法で樹脂封止の特性を改良することができる。
　請求項５の本発明の部品内蔵モジュールの製造方法によれば、前記金属膜の前記部品実装位置の部分において、前記開口部の周囲が前記導電性接合材に対するぬれ性が悪い粗化面であるため、表面張力で盛り上がった前記導電性接合材が前記開口部から広がらないようにすることができる。
　請求項６の本発明の部品内蔵モジュールの製造方法によれば、前記部品の電極周面部が粗化面に加工されているので、表面張力で盛り上がった前記導電性接合材が前記部品の電極周面部には接合しないようにすることができる。
　請求項７の本発明の部品内蔵モジュールの製造方法によれば、前記金属膜を金属箔、前記導電性接合材をはんだとする実用的な構成で請求項１～６の発明の効果を奏することができる。
　つぎに、請求項８の本発明の部品内蔵モジュールによれば、金属膜に選択的に形成された部品の電極の実装面側の電極面積より小さい所定面積の開口部に導電性接合材が盛り上がり、その導電性接合材に部品の電極が接合しているので、請求項１の発明と同様の効果が得られる部品内蔵モジュールを提供することができる。
　請求項９の本発明の部品内蔵モジュールによれば、前記金属膜を金属箔、前記導電性接合材をはんだとする実用的な構成で請求項８の効果を奏する部品内蔵モジュールを提供することができる。
本発明の第１の実施形態の部品内蔵モジュールの断面図である。 （ａ）～（ｇ）は図１の部品内蔵モジュールの製造工程を説明する断面図である。 （ａ）、（ｂ）は図１の開口部の面積を説明する断面図である。 図１の一部の樹脂層を省略した断面図である。 （ａ）～（ｅ）は本発明の第２の実施形態の要部の製造工程を説明する断面図である。 （ａ）～（ｄ）は本発明の第３の実施形態の要部の製造工程を説明する断面図である。 （ａ）～（ｅ）は従来例の製造工程を説明する断面図である。 従来例の隙間を説明する断面図である。
本発明の実施形態について、図１～図６を参照して詳述する。
（第１の実施形態）
　まず、請求項１～３、５、７～９に対応する第１の実施形態について、図１～図４を参照して説明する。
　［部品内蔵モジュール１の構成］
　図１は本実施形態の部品内蔵モジュール１の構成を示し、部品内蔵モジュール１は、最下層に配線パターンに加工された金属箔２を備える。金属箔２は本発明の金属膜の一例であり、例えば銅箔である。金属箔２の表面は図中に黒丸で示すようにはんだ濡れ性が悪い粗化面に一様に加工されているが、選択的に部品３の両端部の電極３１直下の位置、換言すれば、金属箔２の部品３が実装される位置（本発明の部品実装位置）の部分において、図中に幅ｗ１で示すように、電極３１のうちの開口部４に対向する部分の面積より小さい所定面積のはんだ濡れ性が良好な開口部４が形成されている。なお、部品３は、例えばコンデンサ、コイルのような受動部品または、トランジスタ、ＩＣのような能動素子のチップ部品であり、左右端部に電極３１を有する。また、前記所定面積等については後述する。
　そして、開口部４には、本発明の導電性接合材の一例である、はんだ５が盛り上がった状態に形成され、はんだ５の上面に部品３の電極３１が接合している。このとき、はんだ５の盛り上がりによって部品３は持ち上げられている。
　さらに、この状態で金属箔２上に部品３を内蔵するように樹脂層６が設けられ、樹脂層６が部品３を封止している。樹脂層６は例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂等の熱硬化性の樹脂が硬化したものであり、金属箔２等との熱膨張率の差を解消するため、例えば粒径が５～３０μｍのシリカ粉末、アルミナ粉末などの無機粉末のフィラー（無機フィラー）を含有する。
　そして、上記構成の部品内蔵モジュール１は、はんだ５によって部品３が持ち上げられ、部品の下側の隙間の高さ（開口）ｈは、熱硬化性の樹脂に含有されているフィラーの粒径より十分大きく、例えば４０μｍ以上である。そのため、前記樹脂が隙間なく充填され、樹脂層６には隙間が生じていない。そのため、樹脂充填の不良のない状態で封止用の樹脂層６が形成されて樹脂封止の特性が従来より改良され、製造後の製品試験の加熱等によって短絡不良（はんだフラッシュ等）が発生することはない。なお、高さｈを確保するため、部品３の電極３１のうち、開口部４と対向する部分以外には、粗化処理やレジスト処理等によって、導電性接合材に対する濡れ性を低くするような処理がなされていてもよい。
　［部品内蔵モジュール１の製造方法］
　図２（ａ）～（ｇ）は部品内蔵モジュール１の製造工程を示し、まず、図２（ａ）の金属箔準備工程によりシート状の金属箔２を用意する。金属箔２は例えば厚み１８μｍの電解銅箔であり、表面（上面）は図中に黒丸で示したように、表面粗さが大きい、はんだ濡れ性が悪い粗化面であり（請求項５）、裏面ははんだ濡れ性がよい面である。
　つぎに、図２（ｂ）の表面処理工程により、金属箔２の上面の電極３１の位置（前記した部品実装位置）において、部品３の電極面積より小さい所定面積の開口部４に例えば炭酸ガスレーザを照射し、その熱で開口部４を滑らかにし、レーザ加工処理のハードエッチングによって開口部４を選択的にはんだ濡れ性がよい濡れ面に加工する。なお、開口部４の表面は酸化膜が形成され易いので、つぎの工程に移行する前には、金属箔２を適当な酸の溶液に浸漬等して酸洗いを施し、酸化膜を除去することが好ましい。具体的には、開口部４以外の領域の表面粗さＲａが０．５～１．５μｍであるのに対し、開口部４の表面粗さＲａを０．１～０．５μｍにする。
　つぎに、図２（ｃ）の印刷工程により金属箔２の上面に開口部４が露出するマスクを介してはんだペーストを塗布し、開口部４にはんだ５を印刷して所定の厚みに塗布する。なお、はんだ５の厚みは、例えばはんだ５の使用量が従来の製造法での使用量と変わらない厚みである。
　つぎに、図２（ｄ）の部品搭載工程によりはんだ５上に部品３の電極３１を載せて部品３が搭載され、図２（ｅ）のリフロー工程により部品３を搭載した金属箔２がはんだ５の溶融温度（例えば２５０℃）に加熱される。このとき、溶融したはんだ５は表面張力で盛り上がり、その結果、矢印線に示すように部品３が持ち上がり、部品３の下側に樹脂層６の無機フィラーの粒径より十分に大きな開口（例えば４０μｍ程度）の隙間βが発生し、この状態で電極３１がはんだ５に接合して部品３が金属箔２に実装される。
　つぎに、図２（ｆ）の樹脂層形成工程により、例えば無機フィラーを含有した熱硬化性樹脂シートのプリプレグを用意し、このプリプレグが固まらない温度、例えば１２０℃の真空環境下において、前記プリプレグを金属箔２の上方から加圧する。このとき、流動性のある前記プリプレグは隙間βに確実に充填される。その後、加熱温度を前記プリプレグが固まる温度（例えば１８０℃）に上げ、前記プリプレグを固化して樹脂層６を形成する。このとき、樹脂層６は隙間なく樹脂を充填した状態になり、部品３の下側に隙間（空間）が生じることはない。
　つぎに、図２（ｇ）の配線パターン形成工程に移行し、金属箔２を配線パターンにしたがってフォトエッチング等して加工し、部品内蔵モジュール１を形成する。
　ここで、開口部４の前記所定面積について、図３を参照して説明する。
　開口部４の前記所定面積は、開口部４にはんだ５が十分に盛り上がった状態に形成され、図３（ａ）に示す金属箔２と部品３の下端の間に適当なギャップｔが確保されて部品３の下側に隙間なく樹脂が充填されるように設定する必要がある。
　そして、図３（ｂ）に示すように、開口部４の面積をｘ、はんだ５の塗布面積である部品３の電極３１の実装面側の電極面積（底面の面積）をｙとし、比ｘ／ｙが２～０．０５になる面積ｘ、ｙに設定して図２のプロセスで実験したところ、比ｘ／ｙに対するギャップｔ（μｍ）、樹脂充填不良率（％）、ツームストーン発生率（％）について、つぎの表１の結果が得られた。なお、ツームストーン発生率はツームストーン現象の発生率であり、ツームストーン現象は、一般に、角型チップ抵抗や積層チップコンデンサなどの部品が、リフロー時に片側の部品ランドの方に、はんだの表面張力によって立ち上がる現象であり、温度上昇のわずかな遅れから生じるはんだの表面張力と部品の重心のアンバランスが原因で発生し、マンハッタン現象とも呼ばれている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記表１にも示すように、比ｘ／ｙが０．１～０．９となる０．１ｙ≦ｘ≦０．９ｙの範囲が、樹脂充填不良率、ツームストーン発生率が共に０になる前記所定面積の好ましい範囲であり、その中でも比ｘ／ｙ＝０．３となるｘ＝０．３ｙが前記所定面積の最も好まし大きさであることが判明した。
　したがって、開口部４の前記所定面積は、開口部の面積をｘ、部品３の電極３１の実装面側の電極面積（底面の面積）をｙとして、０．１ｙ≦ｘ≦０．９ｙの範囲に設定され、好ましくは、ｘ＝０．３ｙに設定される。換言すれば、開口部４の面積は、部品３の電極面積の１０％～９０％、好ましくは、部品３の電極面積の３０％に設定される。
　開口部４の面積の上記設定に基づき、本実施形態の場合、はんだ５の盛り上がりにより樹脂充填の不良のない状態で封止用の樹脂層６が形成され、製造された部品内蔵モジュール１は樹脂封止の特性が従来より改良される。そのため、部品内蔵モジュール１は、製造後の製品試験の加熱等によって樹脂充填の不良に伴う短絡不良（はんだフラッシュ等）が発生せず、不良率が極めて減少する。
　また、開口部４がレーザ照射による金属箔のハードエッチングの表面処理により短時間に形成されるので製造効率が向上して安価に製造することができるとともに、金属箔表面上に絶縁層（レジスト膜）を形成しないので、絶縁層（レジスト膜）の熱収縮に伴う狭い空隙が発生することもなく、一層確実に樹脂充填の不良のない状態で封止用の樹脂層６を形成して樹脂封止の特性を改良することができる。
　さらに、開口部４がレーザ照射による金属箔のハードエッチングの表面処理により形成され、金属箔２の表面に絶縁層（レジスト膜）を形成しなくてよく、加熱等による絶縁層の熱収縮による変形の問題が生じこともない。
　図４は金属箔２の前記部品実装位置の部分を樹脂層６を省略して示したものである。金属箔２の斜線の前記部品実装位置の部分は、平面視が矩形や円形の所定形状の電極パッド（電極ランド）２１である。電極パッド２１の幅をｗ２とし、そのうち、はんだ５との接合領域２１ａの幅をｗ１とすると、ｗ１＜ｗ２であり、電極パッド（電極ランド）２１において、開口部４である接合領域２１ａの周囲に必ず粗化面の領域２１ｂが存在するので、たとえはんだ５が溶融、膨張しても、樹脂層６と電極パッド２１との間から流れ出てくることがない。
（第２の実施形態）
　つぎに、請求項４に対応する第２の実施形態について、図５を参照して説明する。
　本実施形態の部品内蔵モジュール１の製造方法は、開口部４を金属箔２のフォトレジスト処理により形成する点が前記第１の実施形態の製造方法と異なる。その後の工程（図２（ｃ）の印刷工程以降の工程）は第１の実施形態の製造方法と同じである。そこで、開口部４を形成する工程について説明する。
　図５（ａ）～（ｅ）は開口部４を形成する工程を示し、まず、図５（ａ）の金属箔準備工程によりシート状の金属箔２を用意し、つぎに、図５（ｂ）のレジスト膜形成工程により、金属箔２の粗化面に一定の厚みでフォトレジスト膜７を形成する。
　つぎに、図５（ｃ）の露光・現像工程により、フォトレジスト膜７をパターニングしてフォトレジスト膜７の開口部４の部分を除去する。
　つぎに、図５（ｄ）のエッチング工程により、フォトレジスト膜７が除去された金属箔２の開口部４の部分を化学的にエッチング処理し、ソフトエッチングによってはんだ濡れ性が良好な面に加工する。
　そして、図５（ｅ）のレジスト除去工程により、金属箔２からフォトレジスト膜７を完全に除去し、開口部４を選択的にはんだ濡れ性がよい濡れ面に加工した金属箔２を形成する。
　その後は、前記したように図２（ｃ）の印刷工程以降の工程の処理を行って部品内蔵モジュール１を製造する。
　したがって、本実施形態の場合は、従来の製造方法と同様のフォトレジスト処理により金属箔２に開口部４を形成して部品内蔵モジュール１を製造することができる。
　（第３の実施形態）
　つぎに、第２の実施形態の変形例である第３の実施形態について、図６（ａ）～（ｄ）を参照して説明する。
　本実形態の場合、まず、図６（ａ）に示すように、シート状の金属箔２０を用意し、その上面にはんだ濡れ性が悪い、例えばクロムめっき層のようなめっき層２３を形成して金属箔２に対応する表面処理された金属箔２２を、本発明の金属膜として形成する。なお、めっき層２３を塗布する代わりに、フィルムレジストを用いてはんだ濡れ性の低い層を形成してもよい。
　つぎに、図６（ｂ）に示すように、金属箔２２のめっき層２３上にエッチングレジスト膜を全面に塗布した後、開口部４に併せてフォトリソグラフィーによりパターニングして、エッチングレジスト膜３０を形成する。つぎに、図６（ｃ）のエッチング工程により、レジスト膜３０にしたがって金属箔２２をエッチング処理し、金属箔２２の開口部４に相当する部分のめっき層２３を除去して、はんだ濡れ性のよい面に加工する。
　そして、レジスト膜３０を除去した後、図２（ｃ）の印刷工程に対応する図６（ｄ）のはんだ塗布工程により、金属箔２２の上面にはんだペーストを塗布し、より具体的には開口部４の面積よりも大きな面積になるようはんだを印刷し、開口部４にはんだ５を所定の厚みに塗布する。
　その後、金属箔２２を用いて図２（ｄ）の部品搭載工程以降の処理を実行し、部品内蔵モジュール１と同様の部品内蔵モジュールを形成する。
　なお、はんだ濡れ性が悪いめっき層２３に用いられる金属としては、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）及びそれらを含む合金がある。また、めっき層２３のめっき厚は、０．５～５μｍ程度が有効であり、とくに０．５～１μｍ程度であることが最も望ましい。
　そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、前記金属箔２は少なくとも一面が粗化面になる種々の金属箔であってよく、その厚みは適当に設定してよいのは勿論である。そして、本発明の金属膜は金属箔に限るものではなく、例えば、導電性樹脂膜、金属性ペースト膜、蒸着膜等であってもよい。また、本発明の導電性接合材ははんだに限るものではなく、例えば、導電性の樹脂ペースト、金属性ペースト等であってもよい。
　つぎに、金属膜２、２２に搭載される前記各実施形態の部品３等の部品は、その電極周面が、すなわち、部品３の外部電極が部品素体の側面や上面にも連接している場合、開口部４に対向する部分以外は、導電性接合材に対するぬれ性が悪い面であってもよい（請求項６対応）。このようにすると、加熱溶融したはんだ等の導電性接合材が上昇して部品の電極周面に不必要に付着することを防止できる。そして、電極周面を導電性接合材に対するぬれ性が悪い面にする方法としては、部品３を例にして説明すると、その電極３１の全周面にはんだレジスト膜を形成したり、ぬれ性が悪いめっき膜を施したり、あるいは表面粗さＲａを大きくしたりすることで実現することができる。
　つぎに、開口部４の面積は部品３の電極３１の実装面側の電極面積とほぼ同等以下であって電気的な特性を損ねない面積以上であればどのように設定してもよく、その際、開口部４の平面形状は円形、矩形等の種々の形状であってよい。さらに、はんだ５の塗布量等は実験等に基づいて適当に設定すればよい。
　つぎに、樹脂層６の樹脂はフィラーを含有しないものであってもよく、光硬化性樹脂等であってもよい。
　そして、本発明は、種々の用途の部品内蔵モジュールおよびその製造方法に適用することができる。
　本発明は、金属膜にチップ部品等の部品を実装して樹脂により封止した部品内蔵モジュールの製造方法に適用することができる。
１　部品内蔵モジュール
２、２２　金属箔
３　部品
４　開口部
５　はんだ
６　樹脂層
３１　電極

Claims (9)

  1. 　金属膜の部品実装位置に選択的に開口部を形成し、導電性接合材を介して部品の電極を前記開口部に接合し、前記部品を前記金属膜上に実装して樹脂により封止する部品内蔵モジュールの製造方法において、
    　前記開口部を前記部品の電極の実装面側の電極面積より小さい所定面積に形成し、
    　前記開口部に該開口部を覆うように導電性接合材を塗布し、
    　加熱溶融により盛り上がった前記導電性接合材に前記部品の電極を接合して前記部品を前記金属膜上に実装し、
    　前記金属膜上に前記部品が埋設されるように前記樹脂を充填し硬化して封止用の樹脂層を形成することを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法。
  2. 　請求項１に記載の部品内蔵モジュールの製造方法において、
    　前記所定面積は、前記開口部の面積をｘ、前記部品の電極の実装面側の電極面積をｙとして、０．１ｙ≦ｘ≦０．９ｙであることを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法。
  3. 　請求項１または２に記載の部品内蔵モジュールの製造方法において、
    　前記開口部は、レーザ照射による前記金属膜の表面処理により形成することを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法。
  4. 　請求項１または２に記載の部品内蔵モジュールの製造方法において、
    　前記開口部は、前記金属膜のフォトレジスト処理により形成することを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法。
  5. 　請求項１ないし４のいずれかに記載の部品内蔵モジュールの製造方法において、
    　前記金属膜は表面が前記導電性接合材に対するぬれ性が悪い粗化面であることを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法。
  6. 　請求項１ないし５のいずれかに記載の部品内蔵モジュールの製造方法において、
    　前記部品の電極周面部は前記導電性接合材に対するぬれ性が悪い粗化面であることを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法。
  7. 　請求項１ないし６のいずれかに記載の部品内蔵モジュールの製造方法において、
    　前記金属膜は金属箔であり、前記導電性接合材ははんだであることを特徴とする部品内蔵モジュールの製造方法。
  8. 　金属膜と、
    　前記金属膜に選択的に部品の電極の実装面側の電極面積より小さい所定面積に形成された開口部と、
    　前記開口部上に盛り上がった導電性接合材と、
    　電極が前記導電性接合材に接合して前記金属膜上に実装された部品と、
    　前記金属膜上に前記部品を内蔵するように設けられて前記部品を封止する樹脂層とを備えたことを特徴とする部品内蔵モジュール。
  9. 　請求項８に記載の部品内蔵モジュールにおいて、
    　前記金属膜は金属箔であり、前記導電性接合材ははんだであることを特徴とする部品内蔵モジュール。
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