JP5493660B2 - 機能素子内蔵基板及びその製造方法、並びに電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、機能素子内蔵基板及びその製造方法、並びに電子機器に関し、更に詳しくは一個以上の機能素子を内蔵する機能素子内蔵基板及びその製造方法、並びに機能素子内蔵基板を有する電子機器に関する。

機能素子内蔵基板は、電子機器の小型化・薄型化にとって重要な技術になっているが、機能素子より発生する熱が大きな問題となっている。そのため、以下のような技術が開示されている。

特許文献１に記載の機能素子内蔵基板では、機能素子裏面直下に放熱用の配線パターンを形成することで放熱性を高める構造が開示されている。特許文献２および３に記載の機能素子内蔵基板では、機能素子の下部に放熱材となる金属板が設ける技術が開示されている。特許文献４では、機能素子の側面の金属補強材を放熱材とし、放熱効果を一定以上維持するとともに設計自由度を確保している。特許文献５では、外部に露出する放熱面を増加させるため、放熱材を外部に突出させる構造を開示している。特許文献６では、放熱効果を高めるため、機能素子回路面に直接接続する放熱ビアを設ける構造としている。特許文献７では、放熱効果を高めるため、機能素子回路面の反対側に放熱ビアを設ける構造としている。特許文献８では、機能素子を実装した基板の機能素子とは別の部分に放熱配線と放熱ビアを通じてヒートシンクを設け、基板の配線及び設計自由度を確保する構造を開示している。

特開２００４−３３５６４１号公報 特開２００４−２８８７１１号公報 特開２００２−１８５１４５号公報 特開２００８−２６３２２０号公報 特開２００７−１１５８３７号公報 特開２００６−３３９４２１号公報 ＷＯ２００６／０４３３８８号公報 特開平１１−３３０７０８号公報

特許文献１に開示の技術は、配線設計自由度が減少すると同時に、配線のみで放熱を行うので放熱量が制限される。特許文献２、３に開示の技術は、機能素子の上側または下側に厚みのある金属板が存在するため、その部分に配線が設けられず、またその分厚みが増す。特許文献４に開示の技術は、機能素子が薄化した場合に外部に露出する放熱面積が減少する。特許文献５に開示の技術は、放熱材を放熱の目的のみで用い、たとえば補強材等を兼ねる構造としていない。特許文献６に開示の技術は、機能素子回路面側の配線が制限される。また、放熱ビアは回路面側最外層の金属層に接続されているが、該金属層を形成するプロセスにはコストがかかる。また該機能素子内蔵基板の上段に基板または機能素子等を実装する場合、放熱効果が低下する。特許文献７に開示の技術は、機能素子回路面の反対側の配線が制限される。特許文献８では、ヒートシンクを設けなければならないため、コストが増加すると共に、基板表面の実装面積が減少する。

上記従来技術の機能素子内蔵基板の問題点は以下のように整理される。即ち、第１の問題点は、機能素子内蔵基板の放熱を配線によって行う場合、設計自由度が減少することと放熱効果が十分に確保できない点である。また、第２の問題点は、機能素子の放熱を機能素子の上側または下側の金属板によって行う場合、設計自由度が減少することと基板の薄化ができない点である。第３の問題点は、機能素子の側面に金属補強材を設け、該金属補強材を放熱材として用いる場合、機能素子の薄化に伴って外部に露出する放熱材面積が減少し、放熱効果が減少する点である。また第４の問題点は、外部に露出する放熱面を増加させるため、放熱材を外部に突出させる構造とした場合、放熱材を放熱の目的のみで用い、たとえば補強材等を兼ねる構造としていないため、プロセスおよびコストが増加する点である。また第５の問題点は、放熱のためにヒートシンクを別に取り付ける場合、ヒートシンクの部品調達コスト及び実装コストがかかる点である。

本発明は、以上のような問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、機能素子内蔵基板において、薄化と設計自由度を維持しつつ、放熱効果を十分に確保できる構造およびその製造方法を提供することである。

本発明の第１の視点に係る機能素子内蔵基板は、絶縁層と、該絶縁層に埋設される１以上の機能素子と、該絶縁層内部の該機能素子の横方向周囲に配された放熱材と、機能素子の回路面側に配設され、機能素子の回路面に設けられた電極端子を通じて該機能素子と接続されている第１配線層と、機能素子内蔵基板の機能素子回路面側の反対側に配設されている第２配線層と、放熱材及び絶縁層を貫通し、第１配線層と第２配線層とを接続する層間ビアと、放熱材と第１配線層とを接続する放熱ビアと、を含む機能素子内蔵基板が提供される。放熱材が該機能素子内蔵基板の側面部に露出するとともに、少なくとも一部がさらに基板面に直交する方向、つまり側面部の高さ方向（上下方向）に亘って延在して形成されている（以下、このように形成された部分を延在部という）。延在部の側面に、凹凸構造が含まれている。

本発明の第２の視点に係る半導体装置は、上記機能素子内蔵基板の前記放熱材の前記側面延在部に接続端子が設置され、かつ信号端子同士も接続された、機能素子内蔵基板を複数含むことを特徴とする。

本発明の第３の視点に係る電子機器は、上記機能素子内蔵基板又は半導体装置を含むことを特徴とする。

本発明の第４の視点に係る機能素子内蔵基板の製造方法は、開口部に機能素子を配した放熱材の両面側に絶縁層を配する工程と、該絶縁層の周辺部の少なくとも一部を除去して放熱材用ビアホールを形成する工程と、
機能素子の回路面に設けられた電極端子を通じて該機能素子と接続される第１配線層と、機能素子内蔵基板の機能素子回路面側の反対側に配設される第２配線層とを接続するための、放熱材及び絶縁層を貫通する層間ビア用ビアホールを形成する工程と、第１配線層と放熱材とを接続するための放熱ビア用ビアホールを形成する工程と、放熱材用ビアホールに、さらに放熱部を形成することにより、機能素子内蔵基板外周部の放熱材延在部を形成する工程と、層間ビア用ビアホールに層間ビアを形成する工程と、放熱ビア用ビアホールに放熱ビアを形成する工程と、第１配線層及び第２配線層を形成する工程と、放熱材延在部に凹凸構造が含まれるようにダイシングを行う工程と、を含む。

本発明の機能素子内蔵基板によって、側面の広い範囲に亘って放熱材が設置される為、機能素子内蔵層の薄化を含む機能素子内蔵基板の薄化を実現しつつ、機能素子内蔵基板の放熱効果を十分に維持することができる。また、放熱材を機能素子の側面に配設することで、機能素子の設計自由度を維持することができる。

また、放熱材を補強材と兼ねる構造とした場合は、プロセスのコストの低減も実現することができると共に、反りの低減、基板の剛性の向上、基板の平坦性の向上等の効果が期待できる。また、ヒートシンクを別に設ける際に必要な部品調達コストや実装するコストを省くことができる。

本発明の第１の実施例に係る機能素子内蔵基板の断面図である。 本発明の第１の実施例に係る機能素子内蔵基板の機能素子内蔵層の平面図である。 本発明の第１の実施例に係る機能素子内蔵基板の機能素子回路面側配線層の平面図である。 本発明の第２の実施例に係る機能素子内蔵基板の断面図である。 本発明の第２の実施例に係る機能素子内蔵基板の機能素子内蔵層の平面図である。 本発明の第２の実施例に係る機能素子内蔵基板の機能素子回路面側配線層の平面図である。 本発明の第３の実施例に係る機能素子内蔵基板の断面図である。 本発明の第３の実施例に係る機能素子内蔵基板の機能素子内蔵層の平面図である。 本発明の第３の実施例に係る機能素子内蔵基板の機能素子回路面側配線層の平面図である。 本発明の第４の実施例に係る機能素子内蔵基板の断面図である。 本発明の第４の実施例に係る機能素子内蔵基板の機能素子内蔵層の平面図である。 本発明の第４の実施例に係る機能素子内蔵基板の機能素子回路面側配線層の平面図である。 本発明の第５の実施例に係る機能素子内蔵基板の断面図である。 本発明の第５の実施例に係る機能素子内蔵基板の機能素子内蔵層の平面図である。 本発明の第５の実施例に係る機能素子内蔵基板の機能素子回路面側配線層の平面図である。 本発明の第６の実施例に係る機能素子内蔵基板の断面図である。 本発明の第７の実施例に係る機能素子内蔵基板の断面図である。 本発明の第６の実施例に係る機能素子内蔵基板の実装例の断面図である。 本発明の第７の実施例に係る機能素子内蔵基板の実装例の断面図である。 本発明の第５の実施例に係る機能素子内蔵基板５００の第１の製造方法の製造段階を示す断面図である。 図２０に示す製造段階（ａ）の平面図である。 図２０から続く製造段階を示す断面図である。 図２２（ｇ）に示す製造段階の平面図である。 図２２（ｇ）に示す製造段階の変形例の平面図である。 図２２（ｇ）に示す製造段階の他の変形例の平面図である。 図２２から続く製造段階を示す断面図である。 図２６から続く製造段階を示す断面図である。 図２７（ｎ）に示す製造段階の平面図である。 図２４に示す変形例の場合の製造段階（ｎ）の平面図である。 図２５に示す他の変形例の場合の製造段階（ｎ）の平面図である。 図２７（ｎ）から続くダイシング工程後の断面図である。 図２８のようにダイシングした場合の平面図である。 図３０のようにダイシングした場合の平面図である。 本発明の第５の実施例に係る機能素子内蔵基板５００を第１の製造例によって製造した場合の、より詳細な断面図である。

本発明に係る機能素子内蔵基板において、放熱材は、絶縁層内部での厚さが機能素子の厚さと同じであることが好ましい。

前記放熱材は、前記基板面に直交する方向の延在部の少なくとも一部の長さが、該基板の配線層を含む厚さと同じであることが好ましい。

前記放熱材が、金属、樹脂材料、セラミック材料及びカーボンナノチューブ材料のうちの少なくとも１つかならなることが好ましい。

前記放熱材と前記機能素子が、配線及び放熱ビアのうちの少なくとも１つによって接続されていることが好ましい。

前記配線及び放熱ビアのうちの少なくとも１つが、前記機能素子のグランドを兼ねることが好ましい。

前記第１及び第２配線層に加え、さらに一層以上の配線層が配設されていることが好ましい。

前記放熱材が前記機能素子内蔵基板の側面部に延在している部分と、前記側面部に露出しているのみである部分の比率が、１対１〜１対２の割合になっていることが好ましい。

本発明に係る機能素子内蔵基板の製造方法において、前記放熱材延在部の形成にビアホール形成プロセス及びめっきプロセスを用いることが好ましい。

また、前記機能素子内蔵基板が２つ以上面取りされているワークサイズによって製造されることが好ましい。

以下に、添付図面を参照し、本発明の実施例を更に詳しく説明する。

（実施例１）
図１乃至図３は、それぞれ本発明の第１の実施例に係る機能素子内蔵基板１００の縦断面図、機能素子内蔵層の水平断面図（図１のＡ−Ａ断面）、上面配線層の平面図である。機能素子内蔵基板１００は、回路面２側に電極端子４を有する機能素子１が絶縁層３に埋設されている。絶縁層３の回路面側と回路面の反対側には、それぞれ配線層６と配線層７が形成されており、配線層６は電極端子４と接続されている。また絶縁層３の機能素子１の側方には機能素子内蔵基板全体に亘って放熱材５が配設され、かつ放熱材５は機能素子内蔵基板１００の側面でさらに基板面に直行する方向（側面部の上下方向）全体に亘って延在部４０として広がっている。

絶縁層３には、エポキシ、ポリイミド、液晶ポリマーなどをベースとしたものが好適であるが、それらに限定されない。電極端子４は、金属または導電性ペースト等が好適であるが、それらに限定されない。放熱材５は、銅、ＳＵＳ、コバール合金等の金属材料、或いはセラミック材料、または高熱伝導性樹脂等が好適であるが、これらに限定されない。配線層６及び７には、めっき法、印刷法による銅、ニッケル、金、銀、無鉛はんだなどの一種類以上の金属が好適であるが、それらに限定されない。

また、図１、図３に示されている配線層６乃至７の配線パターンは、あくまで模式的な一例であり、本発明の趣旨に沿う形で別のパターンを任意に形成することが可能である。

また、放熱材５は、機能素子内蔵基板１００の側面の必ずしも全周にわたって延在部４０を有する必要はなく、その一部に延在部４０を有しない部分があってもよい。例えば、基板１００と同じ高さの延在部４０を有する部分と、延在部４０を有さずに基板１００の側面部に放熱材５が露出しているのみである部分の比率が１対１から１対２の範囲であれば、十分な放熱効果を奏する。またその延在部４０の高さ方向の長さも、図１では基板１００の高さと同じとしており、またそれが放熱効果の点で好ましいが、必ずしも同じである必要はない。

さらに、放熱材５の絶縁層３内部での厚さは、図１では機能素子１と同じとしており、またそれが好ましいが、必ずしも同じである必要はない。これらは適宜設計条件に応じて設定できるものであり、以下の実施例においても同様である。

（実施例２）
図４乃至図６は、本発明の第２の実施例に係る機能素子内蔵基板２００の、縦断面図、機能素子内蔵層の水平断面図（図４（ａ）のＣ−Ｃ断面）、上部配線層６の平面図である。機能素子内蔵基板２００は、機能素子内蔵基板１００の放熱材５において更に露出面積を増加させるよう、上部から見て端部が凹凸の構造となっていることを特徴とする。その他の構造は機能素子内蔵基板１００と同じである。実施例２は、放熱材５の露出面積を増加させることで、より高い放熱効果を狙ったものである。尚、図４の（ａ）は、放熱材５が凸である部分の断面図（図５におけるＡ−Ａ断面図）、図４（ｂ）は、放熱材５が凹である部分の断面図（図５におけるＢ−Ｂ断面図）である。

また図５に示されている放熱材５の端部の凹凸パターン、図４または図６に示されている配線層６乃至７の配線パターンは、あくまで模式的な一例であり、本発明の趣旨に沿う形で別のパターンを自由に形成することが可能である。

（実施例３）
図７乃至図９は、それぞれ本発明の第３の実施例に係る機能素子内蔵基板３００の、縦断面図、機能素子内蔵層の水平断面図（図７のＡ−Ａ断面）、上面配線層の平面図である。機能素子内蔵基板３００は、機能素子内蔵基板１００の構造に加え、絶縁層３及び放熱材５を貫通し、配線層６と配線層７を接続する層間ビア８が設けられていることを特徴とする。配線層６と配線層７が互いに接続されていることで、設計自由度が向上している。

層間ビア８は、レーザー、ドリル等によってビアホールを設け、めっき法、印刷法による銅、ニッケル、金、銀、無鉛はんだなどの一種類以上の金属をフィルドまたはコンフォーマルビアの形状に形成することにより作製する方法が好適に用いられるが、これに限定されない。

また図７乃至８に示されている層間ビア８の数及び位置、図７または図９に示されている配線層６乃至７の配線パターンは、あくまで模式的な一例であり、電極端子４と層間ビア８を接続する配線が存在することを除いては、本発明の趣旨に沿う形で別のパターンを任意に形成することが可能である。

（実施例４）
図１０乃至図１２は、それぞれ本発明の第４の実施例に係る機能素子内蔵基板４００の、縦断面図、機能素子内蔵層の水平断面図（図１０のＡ−Ａ断面）、上面配線層の平面図である。機能素子内蔵基板４００は、機能素子内蔵基板１００の構造に加え、回路面２側の配線層６と放熱材５を接続させる放熱ビア９を設けていることを特徴とする。配線層６と放熱材５が接続されていることで、放熱効果がより高くなっている。

また図１０乃至１１に示されている放熱ビア９の位置及び数、図１０または図１２に示されている配線層６乃至７の配線パターンは、あくまで模式的な一例であり、電極端子４と放熱ビア９を接続する配線が存在することを除いては、本発明の趣旨に沿う形で別のパターンを任意に形成することが可能である。

（実施例５）
機能素子内蔵基板２００乃至４００の特徴である、放熱材５端部の凹凸パターン、層間ビア８、放熱ビア９はひとつの構造に組み合わせることが可能であって、図１３乃至図１５は、これら全ての要素を組み合わせた本発明の第５の実施例に係る機能素子内蔵基板５００の、縦断面図、機能素子内蔵層の水平断面図（図１３のＣ−Ｃ断面）、上面配線層の平面図をそれぞれ示している。機能素子内蔵基板５００では、機能素子内蔵基板２００乃至４００の特徴を備えていることにより、放熱効果と配線設計自由度が向上している。尚、図１３（ａ）は、放熱材５が凸である部分の断面図（図１４のＡ−Ａ断面）、図１３（ｂ）は、放熱材５が凹である部分の断面図（図１４のＢ−Ｂ断面）である。

また図１３乃至１４に示されている層間ビア８の位置及び数、放熱ビア９の位置及び数、図１３または図１５に示されている上部配線層６乃至７の配線パターンは、あくまで模式的な一例であり、電極端子４と層間ビア８を接続する配線及び電極端子４と放熱ビア９を接続する配線が存在することを除いては、本発明の趣旨に沿う形で別のパターンを任意に形成することが可能である。

尚、機能素子内蔵基板２００乃至４００で述べられた特徴は機能素子内蔵基板５００のように全てを一度に組み合わせる必要はなく、たとえば放熱ビアと層間ビアを組み合わせただけでも、機能素子内蔵基板３００乃至４００において述べられた効果を同時に得られる。

（実施例６）
図１６は、本発明の第６の実施例に係る機能素子内蔵基板６００の断面図である。機能素子内蔵基板６００は、機能素子内蔵基板５００に加え、配線層６側に絶縁層１０を介して配線層１４を、配線層７側に絶縁層１１を介して配線層１５を配置し、更に両面にソルダーレジスト層１６乃至１７を配置していることを特徴とする。配線層６と配線層１４は層間ビア１２で接続され、配線層７と配線層１５は層間ビア１３で接続されている。層数が増えたことで配線自由度が向上しており、またソルダーレジスト層により外部に接続する端子部分以外を被覆することで最外配線層の配線間の導通等の不具合を抑制する効果が得られる。

（実施例７）
図１７は、本発明の第７の実施例に係る機能素子内蔵基板７００の断面図である。機能素子内蔵基板７００は、機能素子内蔵基板６００を複数積み重ねた構造で、接続端子１８により各々の機能素子内蔵基板６００の配線を接続すると共に、接続端子１９により各々の放熱材５を接続している。機能素子内蔵基板６００の各々の放熱材５を接続することで、放熱効果を効率的に向上させることができる。

尚、機能素子内蔵基板６００乃至７００においては、そのコアに機能素子内蔵基板５００を用いているが、コアとして、機能素子内蔵基板１００乃至４００を用いてもよい。

（実施例８）
図１８乃至図１９は、機能素子内蔵基板６００乃至７００をマザーボード２２へ実装した場合の第８の実施例の断面図である。本実施例において、機能素子内蔵基板６００及び７００はマザーボードに接続端子２０によって配線が接続されると共に、接続端子２１により放熱材５もマザーボードに接続されている。マザーボードに放熱材が接続されることで、放熱効果が向上している。また機能素子内蔵基板６００乃至７００の各々の放熱ビア９にグランド配線を接続し、かつマザーボードのグランド配線（図示せず）に接続端子２１を接続すれば、グランド配線を別途設ける必要がなくなり、配線設計自由度が向上する。またグランド配線を別途設けている場合でも、グランドの電圧が更に安定することにより、信号品質の向上に寄与する。

図２０〜図３３は、本発明の第５実施例に係る機能素子内蔵基板５００の第一の製造方法例について、各製造段階（ａ）〜（ｎ）の縦断面図、及び、特に平面図を示す必要のある製造段階における平面図である。

図２０（ａ）の断面図（図２１のＡ−Ａ断面）に示すように、まず、層間ビア用開口部２３および機能素子用開口部２４を設けた放熱材５を用意する。層間ビア用開口部２３、機能素子用開口部２４の形成方法は、放熱材５が金属材料の場合はエッチング法が、それ以外の場合はプレス法が好適に使用されるがこれに限定されない。一方図２１に開口部２３、２４を設けた状態の放熱材５の平面図を示す。尚放熱材５が樹脂材である場合は、開口部２３、２４を設ける前に硬化させるプロセスが好適であるが、これに限定されない。

図２０（ａ）、図２１における開口部２３乃至２４の位置、数、径の大きさは、模式的な一例であって、本発明の趣旨に沿う範囲で任意に定められる。また、本製造例は機能素子内蔵基板５００を製造する方法を示しているため開口部２３乃至２４の双方が必要とされるが、機能素子内蔵基板１００乃至２００または４００を製造する場合は、層間ビア用開口部２３は必要とされない。

続く工程において、図２０（ｂ）に示すように、補強材５の一方の主面から、基材２６上にシート状に形成された未硬化絶縁材２５を、放熱材５側に向けて供給する。未硬化絶縁材２５の供給の方法は、ラミネート法が好適に使用されるがこれに限定されない。未硬化絶縁材２５には、エポキシ、ポリイミド、液晶ポリマーなどをベースとしたものが好適であるが、それらに限定されない。基材２６は、ポリエチレンテレフタラート系の樹脂またはＣｕ等の金属箔が好適に使用されるがこれに限定されない。

その後、図２０（ｃ）に示すように、機能素子１を、未硬化絶縁材２５が供給された面とは反対の側から搭載する。機能素子１には予め、回路面２上に、円柱状、もしくは一層以上の配線から成る電極端子４が設けられるが、そのほかに金のスタッドバンプも使用することが可能であり、電極端子４の形状はこれらに限定されない。電極端子４の材質も、銅、金、ニッケル等から成るがこれらに限定されない。尚、機能素子１の搭載に際して、予め放熱材５の機能素子１を搭載する側にアライメントマークを設けておけば精度よく搭載することができるが、本発明を実施する上で放熱材５にアライメントマークを設けることは必須ではない。

続いて、機能素子１を搭載した側の放熱材５の他方の主面に基材２８上にシート状に形成された未硬化絶縁材２７を、放熱材５及び機能素子１側に向けて供給する。この際、未硬化絶縁材２７により機能素子１と開口部２４の間隙、及び開口部２３は充填される。未硬化絶縁材２７の供給の方法は、ラミネート法が好適に使用されるがこれに限定されない。未硬化絶縁材２７には、エポキシ、ポリイミド、液晶ポリマーなどをベースとしたものが好適であるが、それらに限定されない。また未硬化絶縁材２７には、未硬化絶縁材２５と同種の樹脂を用いることが、二つの未硬化絶縁材の熱膨張係数・弾性率等の物理的な諸定数の差による残留応力等を回避する上で好適であるが、これに限定されない。基材２８は、ポリエチレンテレフタラート系の樹脂フィルムまたはＣｕ等の金属箔が好適に使用されるがこれに限定されない。本工程において、未硬化絶縁材２５及び未硬化絶縁材２７に同種の材料を使用していた場合は、２つの未硬化樹脂絶縁材は一体化する。

続く工程において、図２２（ｅ）に示すように、未硬化絶縁材２５及び未硬化絶縁材２７を一括して硬化し、絶縁層３とした後、基材２６および２８を除去する。未硬化絶縁材２５と未硬化絶縁材２７が別種の材料の場合でも、以後該２つの絶縁材を区別せず、絶縁層３とする。除去の方法は、基材２６または２８が樹脂の場合には直接剥離等、金属箔の場合にはエッチング等の方法が好適に使用されるがこれらに限定されない。

その後、図２２（ｆ）に示すように、研削装置やバフ研磨装置等を使用して、絶縁層３の、機能素子１の回路面２側の主面を研磨し、電極端子４を露出させる。

その後、図２２（ｇ）に断面図を、図２３に平面図を示すように、層間ビア用ビアホール２９、放熱ビア用ビアホール３０、放熱材用ビアホール３１を形成する。なお、図２３の平面図においては、わかりやすくするため、絶縁層３を示す斜線模様を省略している（以下平面図において同様）。ビアホール形成方法は、ビアホール２９、３０に関しては径の小さいビアホールも形成可能であることからレーザーが好適に使用されるがこれに限定されない。ビアホール３１に関してはレーザーまたはドリルが好適に使用されるがこれらに限定されない。

図２３の平面図において、パッケージの角となる部分の放熱材用ビアホール３１をやや大きくすれば、パッケージダイシングの際のダイシングラインの起点及び終点の位置調整等のマージンを設けることが容易になり、好適である。また、放熱材用ビアホール３１の直径は、一般の基板のダイシングの精度より十分に大きく、また放熱材用ビアホール３１の形成コストが十分に低減できる条件を満たすことが望ましく、１００μｍ〜２００μｍの間が好適であるが、これに限定されない。

また、本製造例は機能素子内蔵基板５００を製造する方法を示しているため層間ビア用ビアホール２９乃至放熱ビア用ビアホール３０の双方が必要とされるが、機能素子内蔵基板１００乃至２００または４００を製造する場合は、層間ビア用ビアホール２９は必要とされない。また機能素子内蔵基板１００乃至３００を製造する場合は、放熱ビア用ビアホール３０は必要とされない。

図２２、図２３における放熱材用ビアホール３１の位置、数、径の大きさは、模式的な一例であって、本発明の趣旨に沿う範囲で任意に定められる。例えば、技術的またはコスト的な制約から放熱材用ビアホール３１の径を大きくできない場合には、図２４のように、ジグザグに放熱材用ビアホール３１を設ければ、後に凹凸形状を設けるときにも比較的小さなビアホール径で対応できる。また、技術的またはコスト的な制約から、図２５のように、パッケージの外周部全てに放熱材用ビアホール３１を形成できない場合でも、本発明の趣旨はある程度達成できる。図２５において、放熱材用ビアホール３１の間隔は、放熱効率の著しく低下する限界を考慮すれば、放熱材用ビアホール３１の直径の１乃至２倍が好適であるが、これに限定されない。

続いて露出した電極端子４の表面部分の研磨くずである樹脂残渣及び各ビアホール２９、３０、３１内に存在するビアホール形成時の樹脂残渣などを取り除く為、希硫酸洗浄またはデスミア処理を行うが、樹脂残渣等の除去の方法はこれに限定されない。

続いて、図２２（ｈ）に示すように、銅、ニッケルなどの無電解めっき又は、チタン、タングステン、クロム、白金、金、銅、ニッケル、銀、スズ、鉛からなる一つ以上元素による一層以上の導電層をスパッタ処理により形成し、続くめっき工程のためのめっきシード層３２とする。（めっき）シード層３２の形成の方法は、無電解、スパッタ処理に限定されない。

続く工程において、図２６（ｉ）のようにめっきレジスト層（図示せず）を形成して、該レジストパターンをマスクとして電解めっきにより、配線層６、層間ビアの回路面側部分３３、放熱材の回路面側拡張部分３４を形成する。層間ビアの回路面側部分３３は、フィルドビア形状またはコンフォーマルビア形状を任意に選択できる。しかし放熱材の回路面側拡張部分３４は、本発明の趣旨から、フィルドビア形状とすることが好ましい。

その後図２６（ｊ）のようにめっきレジストを取り除き配線層以外のめっきシード層をエッチングする。尚、該めっき法より形成される部分は、銅、ニッケル、金、銀などの一種類以上の金属が好適であるが、それらに限定されない。また、配線層６、層間ビアの回路面側部分３３、放熱材の回路面側拡張部分３４の形成方法も、上記に述べた方法に限定されず、たとえば印刷法等を用いても良い。めっき法を用いない場合、必ずしもシード層３２は必要とされない。

その後、図２６（ｋ）に示すように、回路面の反対側においてもシード層３５を形成し、さらに図２７（ｌ）及び図２７（ｍ）に示すように、シード層３５を用いためっき工程によって、導体配線層７、層間ビアの回路面反対側部分３６、放熱材の回路面反対側拡張部分３７を形成する。尚、該めっき法より形成される部分は、銅、ニッケル、金、銀などの一種類以上の金属が好適であるが、それらに限定されない。また、配線層６、層間ビアの回路面反対側部分３６、放熱材の回路面反対側拡張部分３７の形成方法も、上記に述べた方法に限定されず、たとえば印刷法等を用いても良い。めっき法を用いない場合、必ずしもシード層３５は必要とされない。層間ビアの回路面反対側部分３６は、フィルドビア形状またはコンフォーマルビア形状を任意に選択できる。しかし放熱材の回路面反対側拡張部分３７は、本発明の趣旨から、フィルドビア形状とすることが好ましい。

本工程以降、放熱材５、放熱材の回路面側拡張部分３４、放熱材の回路面反対側拡張部分３７及びそれらの間に存在するシード層３２、３５の一部は一体として扱い、区別せず放熱材５とする。また、層間ビアの回路面側の部分３３、層間ビアの回路面反対側の部分３６及びそれらの間に存在するシード層３２、３５の一部も一体として扱い、区別せず層間ビア８とする。配線層６と配線層６の部分に存在するシード層３２の一部、配線層７と配線層７の部分に存在するシード層３５の一部も、同様に区別せず一体として扱い、それぞれ配線層６、配線層７とする。放熱ビア９と、放熱ビア９の部分に存在するシード層３２の一部も、区別せず一体として扱い、放熱ビア９とする。

また、本製造例は機能素子内蔵基板５００を製造する方法を示しているため、図２２（ｇ）、（ｈ）、図２６（ｉ）〜（ｋ）、図２７（ｌ）、（ｍ）の工程において、層間ビアの部分３３、３６、シード層３２、３５の一部を経て層間ビア８を形成することが必要とされるが、機能素子内蔵基板１００乃至２００または４００を製造する場合、これらは必要とされない。同様に、同じ工程において、放熱ビア９及びシード層３２の一部を経て放熱ビア９を形成することが必要とされるが、機能素子内蔵基板１００乃至３００を製造する場合、これらは必要とされない。

続いて、図２７（ｎ）に断面図、図２８にその平面図で示すように、ダイシングライン３８に沿ってダイシングを行い、図３１（断面図）及び図３２（平面図）に示すように個片化する。尚、本製造例は機能素子内蔵基板５００を製造する方法を示しているため、図２８の平面図においてダイシングライン３８は凹凸の形状をしているが、機能素子内蔵基板１００または３００乃至４００を製造する場合は、該凹凸形状は必要とされない。

また、図２９に平面図で示すように、図２４においてビアホール３１をジグザグに設けていた場合には、該ジグザグ形状に沿って凹凸形状にダイシングライン３８を設定することもできる。ダイシングライン３８は凹凸形状ではなくジグザグ形状でもよい。あるいは、本特許の趣旨に沿った上記以外の別の形状でもよい。更に、機能素子内蔵基板５００ではなく、機能素子内蔵基板１００、または３００乃至４００を製造する場合には、ダイシングライン３８を直線としてもよい。図２５においてビアホール３１を互いに離して形成した場合には、図３０に示すように、特にこの方法が好適である。

更に、本製造例は機能素子内蔵基板５００を製造する方法を示しているため、図２７（ｍ）の工程の後、図２７（ｎ）、図３１（図３２）に示すようにパッケージダイシングを行うが、機能素子内蔵基板６００を製造する場合には、図２７（ｎ）、図３１（図３２）の工程を行わず、図２７（ｍ）の工程の後、図２２（ｇ）、（ｈ）、図２６（ｉ）〜（ｋ）、図２７（ｌ）、（ｍ）に示す工程と同様にして絶縁層１０乃至１１、層間ビア１２乃至１３、配線層１４乃至１５を形成すると共に放熱材５を拡張し、更にソルダーレジスト層１６乃至１７を形成して、その後図２７（ｎ）、図３１（図３２）と同様にしてダイシングを行う。

尚、図３１において、ダイシングライン３８によって切断されたことにより形成された放熱材５の側面の実線は、放熱材５が凸である部分の断面を、破線は、放熱材５が凹である部分の断面を示す。このとき、図３２に平面図を示すように、凹凸のダイシングライン３８で切断したことにより、切り離された機能素子内蔵基板の放熱材５の端部も凹凸となる。また、図３３に示すように、図３０のようにダイシングライン３８を直線とした場合には、切り離された内蔵基板の端部も直線となる。

図３４は、本発明の第５実施例に係る機能素子内蔵基板５００について、図２０〜３３に示す第一の製造方法例に基づき製造した場合の、より詳細な断面図である。放熱材５の拡張部分及び層間ビア８、放熱ビア９の断面は、めっき法により製造した場合にはテーパー形状となっている。尚、図３４（ａ）は、放熱材５が凸である部分の断面図、図３４（ｂ）は、放熱材５が凹である部分の断面図である。

以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態の構成にのみ制限されるものでなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

１ 機能素子
２ 回路面
３ 絶縁層
４ 電極端子
５ 放熱材
６ （上部）配線層
７ 配線層
８ 層間ビア
９ 放熱ビア
１０ 絶縁層
１１ 絶縁層
１２ 層間ビア
１３ 層間ビア
１４ 配線層
１５ 配線層
１６ ソルダーレジスト層
１７ ソルダーレジスト層
１８ 接続端子
１９ 接続端子
２０ 接続端子
２１ 接続端子
２２ マザーボード
２３ 層間ビア用開口部
２４ 機能素子用開口部
２５ 未硬化絶縁材
２６ 基材
２７ 未硬化絶縁材
２８ 基材
２９ 層間ビア用ビアホール
３０ 放熱ビア用ビアホール
３１ 放熱材用ビアホール
３２ （めっき）シード層
３３ 層間ビアの回路面側の部分
３４ 放熱材の回路面側拡張部分
３５ （めっき）シード層
３６ 層間ビアの回路面反対側の部分
３７ 放熱材の回路面反対側拡張部分
３８ ダイシングライン
４０ 延在部
１００〜７００ 機能素子内蔵基板

Claims (13)

1. 絶縁層と、
   該絶縁層に埋設される１以上の機能素子と、
   該絶縁層内部の該機能素子の横方向周囲に配された放熱材と、
   前記機能素子の回路面側に配設され、前記機能素子の回路面に設けられた電極端子を通じて該機能素子と接続されている第１配線層と、
   前記機能素子内蔵基板の前記機能素子回路面側の反対側に配設されている第２配線層と、
   前記放熱材及び前記絶縁層を貫通し、前記第１配線層と前記第２配線層とを接続する層間ビアと、
   前記放熱材と前記第１配線層とを接続する放熱ビアと、を含み、
   前記放熱材が該機能素子内蔵基板の側面部に露出するとともに、少なくとも一部がさらに基板面に直交する方向に亘って延在して形成された延在部を有し、
   前記延在部の側面に、凹凸構造が含まれていることを特徴とする、機能素子内蔵基板。
2. 前記放熱材は、前記絶縁層内部での厚さが前記機能素子の厚さと同じであることを特徴とする、請求項１に記載の機能素子内蔵基板。
3. 前記放熱材は、前記基板面に直交する方向の延在部の少なくとも一部の長さが、該基板の配線層を含む厚さと同じであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の機能素子内蔵基板。
4. 前記放熱材が、金属、樹脂材料、セラミック材料及びカーボンナノチューブ材料のうちの少なくとも１つかならなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の機能素子内蔵基板。
5. 前記放熱材と前記機能素子が、配線及び放熱ビアのうちの少なくとも１つによって接続されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の機能素子内蔵基板。
6. 前記配線及び放熱ビアのうちの少なくとも１つが、前記機能素子のグランドを兼ねることを特徴とする、請求項５に記載の機能素子内蔵基板。
7. 前記第１及び第２配線層に加え、さらに一層以上の配線層が配設されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の機能素子内蔵基板。
8. 前記放熱材が前記機能素子内蔵基板の側面部に延在している部分と、前記側面部に露出しているのみである部分の比率が、１対１〜１対２の割合になっていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載の機能素子内蔵基板。
9. 前記放熱材の前記側面延在部に接続端子が設置され、かつ信号端子同士も接続された、請求項１〜８のいずれか一に記載の機能素子内蔵基板を複数含むことを特徴とする、半導体装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一に記載の機能素子内蔵基板又は半導体装置を含むことを特徴とする、電子機器。
11. 開口部に機能素子を配した放熱材の両面側に絶縁層を配する工程と、
    該絶縁層の周辺部の少なくとも一部を除去して放熱材用ビアホールを形成する工程と、
    前記機能素子の回路面に設けられた電極端子を通じて該機能素子と接続される第１配線層と、前記機能素子内蔵基板の前記機能素子回路面側の反対側に配設される第２配線層とを接続するための、前記放熱材及び前記絶縁層を貫通する層間ビア用ビアホールを形成する工程と、
    前記第１配線層と前記放熱材とを接続するための放熱ビア用ビアホールを形成する工程と、
    前記放熱材用ビアホールに、さらに放熱部を形成することにより、機能素子内蔵基板外周部の放熱材延在部を形成する工程と、
    前記層間ビア用ビアホールに層間ビアを形成する工程と、
    前記放熱ビア用ビアホールに放熱ビアを形成する工程と、
    前記第１配線層及び第２配線層を形成する工程と、
    前記放熱材延在部に凹凸構造が含まれるようにダイシングを行う工程と、
    を含むことを特徴とする、機能素子内蔵基板の製造方法。
12. 前記放熱材延在部の形成にビアホール形成プロセス及びめっきプロセスを用いることを特徴とする、請求項１１に記載の製造方法。
13. 前記機能素子内蔵基板が２つ以上面取りされているワークサイズによって製造されることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の製造方法。

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