図1~図3は本発明にかかる部品内蔵モジュー ルの第1実施例を示す。図1は部品内蔵モジュ� ��ルの全体断面図、図2は絶縁樹脂層を除外し た平面図、図3はサブモジュールの拡大断面� �である。

部品内蔵モジュールAは、樹脂基板などの� �縁性基板よりなるモジュール基板1を備えて� ��る。ここでは、モジュール基板1として単層 構造の基板を示したが、多層基板を用いても よい。図1に示すように、モジュール基板1の� ��面の一部には複数の配線電極2が形成されて おり、ビア導体3を介して下面の配線電極5と� ��続されている。配線電極5の一部は部品内蔵 モジュールAの端子電極となっている。ビア� �体3は、後述するサブモジュール10が取り付� �られる領域、つまり配線電極2が形成されな� ��領域にも形成されている。モジュール基板1 の上面の配線電極2に対して、フィルタやコ� �デンサのような端子数の少ない第1の回路部� ��7が実装されている。第1の回路部品7には、� ��述する第2の回路部品15より背丈の高い部品7 aと、背丈の低い部品7bとが含まれている。

配線電極2が形成されていないモジュール� �板1の領域上に、図3に示すサブモジュール10� ��接着固定されている。サブモジュール10は� �モジュール基板1より小面積の樹脂基板など� ��りなるサブモジュール基板11と、その上面� �搭載された第2の回路部品15と、第2の回路部� ��15を包み込むようにサブモジュール基板11上 に形成された樹脂層16とで構成されている。� ��まり、この実施例のサブモジュール10は部� �内蔵基板で構成されている。樹脂層16は、例 えば熱硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂と無機フ ィラーとの混合物よりなる樹脂組成物で構成 されている。サブモジュール基板11の上面に� ��複数の配線電極12がパターン形成されてお� �、下面には複数の端子電極14が独立して形成 されている。配線電極12はビア導体13を介し� �端子電極14と接続されている。第2の回路部� �15は、集積回路素子15aや個別受動部品15bなど で構成されており、集積回路素子15aは配線電 極12に対してフリップチップ実装され、受動� ��品15bは別の配線電極12にプリコートやはん� �、導電性接着剤などにより実装されている� �ここでは、第2の回路部品15として集積回路� �子15a以外に個別受動部品15bを実装したが、� �積回路素子15aのみを実装してもよい。サブ� �ジュール基板11の内部で適切な配線接続を行 うことで、下面の端子電極14を上面の配線電� ��12のランド部の個数より少なくし、あるい� �電極間隔を広げることができる。樹脂層16の 上面には銅箔などよりなるシールド電極17が� ��成され、このシールド電極17とグランド用� �配線電極12、さらにはグランド用の端子電極 14とがビア導体18,13によって接続されている� �

モジュール基板1の上面全面には絶縁樹脂� �20が形成され、第1の回路部品7及びサブモジ� ��ール10が絶縁樹脂層20の中に埋設されている 。絶縁樹脂層20は、例えば熱硬化性樹脂又は� ��硬化性樹脂と無機フィラーとの混合物より� ��る樹脂組成物であり、モジュール基板1とサ ブモジュール10、モジュール基板1と第1の回� �部品7のそれぞれの固定強度を高める機能を� ��する。絶縁樹脂層20の上面には銅箔などよ� �なるシールド層21が形成され、このシールド 層21はモジュール基板1上のグランド用の配線 電極2及びサブモジュール10の上面のシールド 電極17とビア導体22を介して接続されている� �

上記のように、サブモジュール10の下面は� ��ジュール基板1の配線電極2が形成されてい� �い領域に接着固定されており、サブモジュ� �ル10の下面に形成された端子電極14に、モジ� ��ール基板1に形成されたビア導体3が直接接� �されている。つまり、サブモジュール10と対 向するモジュール基板1の上面には実装用の� �線電極が形成されておらず、かつサブモジ� �ール10を実装するための接合材も設けられて いない。そのため、サブモジュール10をモジ� ��ール基板1上に密着状態で固定でき、部品内 蔵モジュールAを薄型に構成できる。

サブモジュール10のサブモジュール基板11� �よび樹脂層16を構成する材料、モジュール基 板1および絶縁樹脂層20を構成する材料として 、同質材料又は熱膨張係数が近い材料を使用 してもよい。また、サブモジュール基板11お� ��び樹脂層16を構成する材料として、熱膨張� �数が集積回路素子15aと近い材料を使用し、� �ジュール基板1として、熱膨張係数がサブモ� ��ュール10と部品内蔵モジュールAを搭載すべ� ��マザーボードの熱膨張係数との中間となる� ��料を使用してもよい。この場合には、集積� ��路素子15aとマザーボードの熱膨張係数の違� ��を、モジュール基板1とサブモジュール10を� ��いて緩和することができ、温度変化に伴う� ��極(端子)の剥離といった不具合を解消でき� �。なお、絶縁樹脂層20もモジュール基板1と� �様に中間的な熱膨張係数を有する材料を使� �してもよい。

第1の回路部品7には第2の回路部品15に比べ� ��背丈の高い部品7aが含まれているので、第1� ��回路部品7の高さとサブモジュール10の高さ� ��が平均化され、全体として薄型化できる。� ��1では、第1の回路部品7の方がサブモジュー� ��10の厚みよりやや厚い例を示したが、サブ� �ジュール10の方が第1の回路部品7の厚みより� ��くてもよいし、第1の回路部品7とサブモジ� �ール10の厚みが同等でもよい。また、絶縁樹 脂層20の上面のシールド層21およびビア導体22 を省略してもよい。

上記のように、サブモジュール10に多端子� ��狭ピッチの集積回路素子15aを内蔵し、モジ� ��ール基板1に個別受動部品7を搭載した場合� �サブモジュール10はモジュール基板1に比べ� �高い配線精度が必要になる。すなわち、サ� �モジュール10としてモジュール基板1に比べ� �厳しい設計ルールに基づいて製造された基� �が必要である。そのため、サブモジュール10 の単位面積当たりの単価はモジュール基板1� �比べて高くなるが、モジュール基板1より小� ��であるため、モジュール基板1全体を配線精 度の高い基板で構成する場合に比べてコスト を低減できる。

集積回路素子15aはサブモジュール基板11上� ��フリップチップ実装されるが、外観から実� ��状態(接続状態)を確認することが困難であ� �ため、電気的に検査を行う必要がある。部� �内蔵モジュールAを完成した後で検査を行う� ��とも可能であるが、もし不良が発見された� ��合には、モジュールA全体を廃棄しなければ ならない。これに対し、この実施例では、集 積回路素子15aをサブモジュール基板11に実装� ��ているので、サブモジュール10の段階(樹脂� ��16の形成前)で集積回路素子15aの接続状態を� ��査することができる。具体的には、サブモ� ��ュール10の端子電極14を利用して電気特性を 測定すればよい。この段階で不良が発見され れば、集積回路素子15aをサブモジュール基板 11から取り外し、再度実装しなおすことも可� ��であり、歩留りを向上させることができる� ��

ここで、上記構成よりなる部品内蔵モジュ ールAの製造方法の一例を、図4を参照して説� ��する。ここでは、子基板状態における部品� ��蔵モジュールAの製造方法について説明する が、実際には子基板を複数個集合した集合基 板状態で製造され、その後で子基板に分割さ れる。

図4の(a)のように、サブモジュール10と第1� �回路部品7とを準備するとともに、支持板30� �準備する。支持板30の上面の一部には、図5� �示すように、例えば金属箔をパターニング� �ることにより配線電極2が形成され、配線電� ��2が形成されていない領域Sを取り囲むよう� �、複数のレジストパターン31が形成されてい る。サブモジュール10がこの領域Sに取り付け られる。サブモジュール10の下面、つまり端� ��電極14が形成された面には、接着シート32が 接着されている。接着シート32は、例えば厚� ��が50μm程度の薄肉な熱硬化性樹脂シートで� �る。なお、接着シート32として、サブモジュ ール10の樹脂層16やモジュール基板1の絶縁樹� ��層20と同材質のものを使用するのが望まし� �。これによって、サブモジュールを包囲す� �材料を全て同材質にすることができ、熱膨� �係数等に偏りがなく、構造及び特性が安定� �るためである。接着シート32は予め成形した シートである必要はなく、例えば支持板30の� ��面またはサブモジュール10の下面に印刷法� �どによって塗布した未硬化の接着層であっ� �もよい。

図4の(b)は、支持板30の領域S上に、サブモ� �ュール10を接着シート32を介して接着すると� ��もに、サブモジュール10に隣接して第1の回� ��部品7を配線電極2に実装した状態を示す。� �ブモジュール10を接着する際、サブモジュー ル10の外周をレジストパターン31で位置決め� �る。レジストパターン31はサブモジュール10� ��外形に合わせて形成されている。第1の回路 部品7の実装方法は、プリコート実装やリフ� �ーはんだ付け、バンプを用いたフリップチ� �プ実装でもよいし、さらには導電性接着剤� �用いた実装でもよい。

サブモジュール10を支持板30に接着する際� �支持板30を加熱した状態でサブモジュール10� ��支持板30に圧着し、接着シート32を軟化、流 動させるのがよい。これによって、接着シー ト32の厚みが例えば20~30μm程度に薄くなると� �もに、サブモジュール10の側面にも接着シー ト32を回り込ませることができる。したがっ� ��、サブモジュール10の固定強度が増す。ま� �、サブモジュール10の下面には端子電極14が� ��成されているので、僅かな凹凸が生じるが� ��加熱圧着によって接着シート32は軟化して� �凹凸によるサブモジュール10と支持板30との� ��間を確実に埋めることができる。軟化によ� ��てサブモジュール10が位置ずれする可能性� �あるが、サブモジュール10の外周を耐熱性を 持つレジストパターン31で位置決めすること� ��より、位置ずれを抑止できる。接着後、接� ��シート32を硬化させる。

図4の(c)は、支持板30の上面全面にサブモジ ュール10及び第1の回路部品7を包み込むよう� �絶縁樹脂層20を形成し、その上面にシールド 層21を形成した状態を示す。絶縁樹脂層20及� �シールド層21の形成方法としては、例えばB� �テージ(半硬化)状態の絶縁樹脂層20を、その� ��面にシールド層21となる銅箔を配して支持� �30上に圧着し、硬化させてもよいし、支持板 30上に絶縁樹脂をモールドし、硬化させた後� ��、絶縁樹脂層20の上面にシールド層21を無電 解めっき等によって形成してもよい。そのほ か、絶縁樹脂層20及びシールド層21の形成方� �は任意である。なお、ここでは絶縁樹脂層20 がサブモジュール10及び第1の回路部品7の全� �を包み込む例を示したが、サブモジュール10 又は第1の回路部品7の一部が絶縁樹脂層20か� �露出していてもよい。

図4の(d)は、絶縁樹脂層20の硬化後、絶縁樹 脂層20に支持板30の上面のグランド電極2及び� ��ブモジュール10の上面のシールド電極17に至 るビア穴を形成し、その中に導電性ペースト などの導体を充填、硬化させることで、ビア 導体22を形成し、シールド層21と接続した状� �を示す。ビア穴は、絶縁樹脂層20上面の銅箔 のビア穴を形成したい箇所を開口させ、当該 開口を通るようにレーザーを照射する等、公 知の方法によって形成できる。また、ビア穴 に導電性ペーストなどの導体を充填、硬化し た後、その露出部を覆うように蓋めっきする ことが好ましい。なお、ビア導体22は内部に� ��体を充填したものに限らず、ビア穴の内面� ��電極膜を無電解めっき等によって形成した� ��ルーホール導体でもよい。

図4の(e)は、絶縁樹脂層20の硬化後、支持板 30を剥離した状態を示す。支持板30を剥離し� �下面には、配線電極2、絶縁樹脂層20及びサ� �モジュール10の下面(硬化した接着シート32)� �露出している。

図4の(f)は、支持板30を剥離した下面に、薄 層なモジュール基板1を貼り付けた状態を示� �。貼り付け時にモジュール基板1は半硬化状� ��(Bステージ)であり、モジュール基板1を圧着 することにより、モジュール基板1と配線電� �2、絶縁樹脂層20及びサブモジュール10とが密 着する。この状態で、モジュール基板1を硬� �させる。

図4の(g)は、硬化後のモジュール基板1に、� ��面側よりビア穴3aをレーザーを用いて形成� �た状態を示す。このとき、ビア穴3aは、配線 電極2に到達する深さに形成するとともに、� �ブモジュール10の下面に接着された接着シー ト32を貫通して端子電極14に到達する深さに� �成する。

図4の(h)は、ビア穴3aに導体を埋め込むか、ビ ア穴3aの内面にめっき処理を行うことにより� ��ビア導体3又はスルーホール導体を形成した 状態を示す。ビア導体3の形成後、モジュー� �基板1の下面にビア導体3を覆うように配線電 極5をパターン形成することで、配線電極5と� ��線電極2とが接続されるとともに、配線電極 5と端子電極14とが接続される。以上のように して、部品内蔵モジュールAが完成する。
-他の製造方法-

図6は部品内蔵モジュールAの別の製造方法� ��示す。図4と同一部分には同一符号を付して 重複説明を省略する。

この方法では、図6の(a)で示すように、硬� �状態のモジュール基板1を最初から準備して� ��き、モジュール基板1の上面に配線電極2を� �成しておく。一方、配線電極2が形成されて� ��ない領域Sには、それを取り囲むようにレジ ストパターン31を形成しておく。モジュール� ��板1が薄層基板の場合、強度が低く、反りや 撓みが発生しやすい。そこで、モジュール基 板1の下面を平坦度が高く、高強度の補強板35 で支持するのがよい。この場合、耐熱テープ や温度で粘着力が変化するシートなどを用い てモジュール基板1を補強板35に貼り付けても よい。さらに、補強板35として通気穴を持つ� ��を使用し、真空引きによりモジュール基板1 を支持してもよい。

図6の(b)では、配線電極2に第1の回路部品7� �実装するとともに、領域S上に接着シート32� �介してサブモジュール10を接着固定する。こ のとき、サブモジュール10の外周をレジスト� ��ターン31で位置決めすることにより、サブ� �ジュール10の位置ずれを防止する。接着時に 接着シート32を加熱圧着することで、接着シ� ��ト32が軟化し、モジュール基板1とサブモジ� ��ール10との隙間を埋めるとともにサブモジ� �ール10を固定することができる。

図6の(c)では、モジュール基板1上に絶縁樹� ��層20を圧着、あるいはモールドし、その上� �にシールド層21を形成した状態を示す。絶縁 樹脂層20を形成することで、絶縁樹脂層20の� �に第1の回路部品7とサブモジュール10とが埋� ��される。

図6の(d)は、絶縁樹脂層20の硬化後、絶縁樹 脂層20にモジュール基板1上面のグランド電極 2及びサブモジュール10上面のシールド電極17� ��至るビア穴を形成し、その中に導体を充填� ��硬化させることで、ビア導体22を形成し、� �ールド層21と接続した状態を示す。

図6の(e)は、モジュール基板1の下面を支え� ��いる補強板35を除去した状態を示す。モジ� �ール基板1と補強板35とを耐熱テープで貼り� �けた場合には、テープ剥離を実施し、温度� �粘着力が変化するシートを用いた場合には� �粘着力が低下する温度にして補強板35を除去 する。

図6の(f)は、モジュール基板1に、下面側よ� ��ビア穴3aをレーザーを用いて形成した状態� �示す。このとき、ビア穴3aは、配線電極2お� �びサブモジュール10下面の端子電極14に到達� ��る深さに形成する。

図6の(g)は、ビア穴3aに導体を埋め込むか、 ビア穴3aの内面にめっき処理を行うことによ� ��、ビア導体3又はスルーホール導体を形成し 、さらにモジュール基板1の下面に配線電極5� ��パターン形成した状態を示す。これにより� ��配線電極5と配線電極2とが接続されるとと� �に、配線電極5と端子電極14とが接続され、� �品内蔵モジュールAが完成する。

この実施例では、硬化済みのモジュール基 板1を使用するので、図4に示す製造方法に比� ��て硬化処理工程を1回少なくすることができ る。また、図4では一般に支持板30を使い捨て するが、図6ではモジュール基板1が支持板を� ��ねるので、不要な基材が発生しない。なお� ��図6の(a)では下面に配線電極5を持たないモ� �ュール基板1を使用したが、下面に予め配線� ��極5をパターン形成したモジュール基板1を� �用してもよい。また、モジュール基板1の変� ��を抑制するため補強板35に貼り付けたが、� �工程で補強板35を容易に除去でき、絶縁樹脂 層20の形成時における温度や圧力に耐え得る� ��法であれば、どんな支持方法でも構わない� ��

図7,図8は部品内蔵モジュールの第2実施例� �示す。第1実施例との対応部分には同一符号� ��付して重複説明を省略する。

この部品内蔵モジュールBでは、サブモジ� �ール10Aとして、図8に示すような多層構造の� ��ブモジュール基板11Aを使用したものである� ��サブモジュール基板11Aの内部に内層電極19� �形成することにより、内部に容量や抵抗を� �成することができ、多機能なサブモジュー� �10Aを構成できる。この場合のサブモジュー� �基板11Aの材質としては、樹脂組成物やセラ� �ック材料などを用いることができる。サブ� �ジュール基板11Aの上面に、第2の回路部品15� �構成する集積回路素子15aと個別受動部品15b� �が実装されており、樹脂層16(図3参照)を有し ていない。第2の回路部品15は、第1の回路部� �7と同じ樹脂層20の中に埋設されている。

この部品内蔵モジュールBでは、サブモジ� �ール10Aが樹脂層16を備えていないので、その 分だけサブモジュール10Aの厚みを薄くできる 。特に、第1の回路部品7の高さが比較的低い� ��合には、第1の回路部品7とサブモジュール10 Aとの高さを揃えることができ、モジュールB� ��さらなる薄型化を図ることができる。

図9~図11は部品内蔵モジュールの第3実施例� ��示す。この実施例は、サブモジュールをモ� ��ュール基板に固定するための他の方法を示� ��ものである。第1実施例との対応部分には同 一符号を付して重複説明を省略する。

この部品内蔵モジュールCでは、サブモジ� �ール10Bの下面に図10に示すようなマトリック ス状の端子電極14が形成され、これら端子電� ��14の隙間に適数個(ここでは4個)のダミー電� �40が形成されている。ダミー電極40はサブモ� ��ュール10Bとモジュール基板1との電気的接続 に関与しないランドであり、端子電極14とは� ��立して形成されている。実装性や、サブモ� ��ュールの電気的特性に悪影響を与えなけれ� ��、ダミー電極40のサイズ、位置、数は特に� �定しない。ダミー電極40に対応するモジュー ル基板1上には、図11に示すようにサブモジュ ール固定用ランド41が形成されている。この� ��ンド41は後の工程で形成されるビア導体3と� ��続されないランドである。サブモジュール� ��定用ランド41には、第1の回路部品7(7a,7b)を� �装するための配線電極2のランド部と同様にS nめっきが施されている。サブモジュール10B� �第1の回路部品7と共に、モジュール基板1にSn プリコート実装することで、サブモジュール 10Bをモジュール基板1上に固定することがで� �る。そのため、第1実施例のような接着シー� ��を必要としない。その後の方法は、図6の(c) ~(g)と同様である。なお、サブモジュール10B� �端子電極14は図10に示したマトリックス状で� ��くてもよく、ペリフェラル(周辺配置)やラ� �ダム配置などであってもよい。

この実施例では、ダミー電極40を用いてサ� ��モジュール10Bをモジュール基板1に固定した 後、サブモジュール10B及び第1の回路部品7を� ��うように樹脂層20を形成する。図6とは異な� ��、サブモジュール10Bとモジュール基板1との 間に狭小ながらスペースが形成されるが、樹 脂層20を形成する際に、この狭小なスペース� ��も樹脂が充填されるように、樹脂を流動さ� ��る。その後、図6の(d)~(g)と同様の工程を行� �。図6の(f)ではビア穴がモジュール基板1と接 着シート32とを貫通してサブモジュールの端� ��電極に達するようにしたが、この実施例で� ��接着シート32が存在しないので、ビア穴を� �ブモジュール10Bの下側の樹脂層20を貫通し、 サブモジュール10Bの端子電極14に達するよう� ��形成する。したがって、ビア導体3は樹脂層 20を貫通して端子電極14と接続される。

この方法の場合には、第1の回路部品7と同� ��Snプリコート工法でサブモジュール10Bをモ� �ュール基板1に固定できる。つまり、第1の回 路部品7とサブモジュール10Bとを一括実装で� �ることから、工程数を削減できる。また、Sn プリコートを適用することで、サブモジュー ルをモジュール基板に対してはんだ付けによ り実装する場合と比較して、大幅にはんだ量 が少なくなり、耐はんだフラッシュ性能が高 くなる。さらに、はんだ実装を行う場合には 、サブモジュール固定用ランド41にメタルマ� ��クを施した上ではんだペーストを形成する� ��め80~100μm程度の厚みが必要となるが、Snプ� �コート実装の場合にはサブモジュール固定� �ランド41に厚み1μm程度のSnめっきを施すだけ で実装できるので、部品内蔵モジュール全体 の低背化を実現することができる。

本発明は上記実施例に限定されるものでは ない。上記実施例では、モジュール基板上に 1つのサブモジュールを搭載した例を示した� �、モジュール基板上に複数のサブモジュー� �を搭載してもよい。この場合、複数のサブ� �ジュールを間隔をあけて搭載し、その中間� �置に第1の回路部品を搭載してもよい。この� ��合には、第1の回路部品の両側にサブモジュ ールが配置されるので、モジュール基板の反 りと衝撃に対する強度とを改善することがで きる。なお、複数のサブモジュールを搭載し た場合に、全てのサブモジュールに集積回路 素子を搭載または内蔵する必要はなく、第1� �回路部品と同様な受動部品だけを搭載した� �のであってもよい。

上記実施例では、サブモジュールとして、 単層または多層構造のサブモジュール基板に 第2の回路部品を実装したもの、あるいはサ� �モジュール基板に第2の回路部品を実装した� ��、その上に樹脂層を形成したものを用いた� ��、サブモジュール基板を備えず、樹脂層だ� ��でサブモジュールを構成してもよい。その� ��合のサブモジュールの製造方法は、図4の(a) ~(e)と同様に行えばよい。上記実施例では、� �ブモジュールを部品内蔵基板で構成した例� �及びサブモジュール基板に第2の回路部品を� ��載して構成した例を示したが、サブモジュ� ��ルのサブモジュール基板を部品内蔵基板で� ��成し、さらにその上面に第2の回路部品を搭 載してもよい。