JP2005064215A - 埋め込み部品製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】積層基板内部に埋め込み部品を形成する方法において、基板作製時に部品を内包することなく基板内部に各種部品を埋め込む。
【解決手段】積層基板の内部に埋め込み部品を形成する埋め込み部品製造方法において、積層基板に有底穴1を形成し、その有底穴1に導電性材料からなる電極2を形成した後に、部品形成材料を含む流動体を充填する。
【選択図】 図2
【解決手段】積層基板の内部に埋め込み部品を形成する埋め込み部品製造方法において、積層基板に有底穴1を形成し、その有底穴1に導電性材料からなる電極2を形成した後に、部品形成材料を含む流動体を充填する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、部品を形成する材料を含む流動体を流し込むことにより基板内に埋め込み部品を形成するようにした埋め込み部品製造方法に関する。
従来の埋め込み部品製造方法としては、例えばトランジスタやダイオード等の半導体チップ部品、SAWフィルタ、高容量コンデンサ、抵抗若しくはインダクタ等の受動素子チップ部品等の各部品と同じサイズあるいはやや大きいサイズのキャビティを形成したコア基板を積層することにより、基板内部に既存の部品を埋め込むというものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、予め穴あけ又はエッチングされ誘電材料で被覆された導体箔をプリント回路基板内で積層することによって、集積度の極めて高い減結合容量を有するプリント回路基板を作製するというものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
さらに、エッチング法などにより回路基板に形成した有底穴の底部に微小開口部を形成したうえで、スクリーン印刷により導電性ペーストを有底穴内に埋め込み、基板の両面に設けた導電層間の導通をとるというものが知られている(例えば、特許文献3参照)。
特開2002−344146号公報(第9頁、図4)
特開平10−56249号公報(第4頁、図1)
特開2003−31917号公報(第3頁、図4)
さらに、エッチング法などにより回路基板に形成した有底穴の底部に微小開口部を形成したうえで、スクリーン印刷により導電性ペーストを有底穴内に埋め込み、基板の両面に設けた導電層間の導通をとるというものが知られている(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、上記従来の埋め込み部品製造方法にあっては、基板を作製する段階で予め内部に材料(チップ部品や導体材料)を内包させる必要があり、製造工程や製造コストがかかるという未解決の課題がある。
また、上記特許文献3に記載の従来例にあっては、有底穴内に導電性ペーストを埋め込むので、形成される埋め込み部品に制限があるという未解決の課題がある。
また、上記特許文献3に記載の従来例にあっては、有底穴内に導電性ペーストを埋め込むので、形成される埋め込み部品に制限があるという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、基板作製時に予め部品を内包することなく、基板内部に各種部品を埋め込むことができる埋め込み部品製造方法を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、第1の技術手段は、積層基板に底部を有する有底穴を形成し、その有底穴に導電性材料からなる電極を形成した後に、部品形成材料を含む流動体を充填することを特徴としている。
これにより、積層基板作製後に、積層基板に形成した有底穴に部品を形成する材料を含む流動体を流し込むので、基板作成時に予め部品を内包することなく基板内部に部品を形成して、積層基板の省スペース化を実現することができると共に、充填する流動体の材料によって様々な種類の部品を形成することができるので、これらの部品を用いた所望の回路を作製することができる。また、底部が存在する有底穴に流動体を充填するので、充填材が流出することを確実に防止することができる。
これにより、積層基板作製後に、積層基板に形成した有底穴に部品を形成する材料を含む流動体を流し込むので、基板作成時に予め部品を内包することなく基板内部に部品を形成して、積層基板の省スペース化を実現することができると共に、充填する流動体の材料によって様々な種類の部品を形成することができるので、これらの部品を用いた所望の回路を作製することができる。また、底部が存在する有底穴に流動体を充填するので、充填材が流出することを確実に防止することができる。
また、第2の技術手段は、前記部品形成材料を含む流動体を充填した後に、配線形成材料を含む流動体により電極及び配線を形成することを特徴としている。
これにより、積層基板作製後に、積層基板に形成した有底穴に部品を形成する材料を含む流動体を流し込み、その後、有底穴が有する電極と対になる電極及び配線を形成するので、基板作成時に予め部品を内包することなく、基板内部に所望の部品を形成して既存の回路に接続することができる。
これにより、積層基板作製後に、積層基板に形成した有底穴に部品を形成する材料を含む流動体を流し込み、その後、有底穴が有する電極と対になる電極及び配線を形成するので、基板作成時に予め部品を内包することなく、基板内部に所望の部品を形成して既存の回路に接続することができる。
また、第3の技術手段は、誘電性材料からなる前記部品形成材料を含む流動体を充填して、コンデンサを形成することを特徴としている。
これにより、回路に電気を溜めたり、放電したりする素子を持たせることができる。
また、第4の技術手段は、半導電性材料からなる前記部品形成材料を含む流動体を充填して、抵抗器を形成することを特徴としている。
これにより、回路に電気を溜めたり、放電したりする素子を持たせることができる。
また、第4の技術手段は、半導電性材料からなる前記部品形成材料を含む流動体を充填して、抵抗器を形成することを特徴としている。
これにより、回路に電気を通しにくくする素子を持たせることができる。
また、第5の技術手段は、半導体材料からなる前記部品形成材料を含む流動体を充填して、ダイオードを形成することを特徴としている。
これにより、回路に電気を一方向にのみ通す素子を持たせることができる。
また、第6の技術手段は、半導体材料からなる前記部品形成材料を含む流動体を充填して、トランジスタを形成することを特徴としている。
また、第5の技術手段は、半導体材料からなる前記部品形成材料を含む流動体を充填して、ダイオードを形成することを特徴としている。
これにより、回路に電気を一方向にのみ通す素子を持たせることができる。
また、第6の技術手段は、半導体材料からなる前記部品形成材料を含む流動体を充填して、トランジスタを形成することを特徴としている。
これにより、回路の電気の流れを制御するスイッチの役割をする素子を持たせることができる。
また、第7の技術手段は、導電性材料からなる前記部品形成材料を含む流動体を充填して、インダクタを形成することを特徴としている。
これにより、回路の周波数が低い場合には電気を通しやすくし、周波数が高い場合には電気を通しにくくする素子を持たせることができる。
また、第7の技術手段は、導電性材料からなる前記部品形成材料を含む流動体を充填して、インダクタを形成することを特徴としている。
これにより、回路の周波数が低い場合には電気を通しやすくし、周波数が高い場合には電気を通しにくくする素子を持たせることができる。
また、第8の技術手段は、前記部品形成材料を含む流動体の充填量、誘電率の少なくとも1つを変化させて前記埋め込み部品の電気特性を変化させることを特徴としている。
これにより、部品形成材料を含む流動体に関するパラメータを変化させて、例えば、コンデンサの電気容量や抵抗器の抵抗値を変化させることができるので、所望の電気特性を持つ埋め込み部品を形成することができる。
これにより、部品形成材料を含む流動体に関するパラメータを変化させて、例えば、コンデンサの電気容量や抵抗器の抵抗値を変化させることができるので、所望の電気特性を持つ埋め込み部品を形成することができる。
また、第9の技術手段は、前記有底穴の断面積を変化させて前記埋め込み部品の電気特性を変化させることを特徴としている。
これにより、有底穴に関するパラメータを変化させて、例えば、コンデンサの電気容量や抵抗器の抵抗値を変化させることができるので、所望の電気特性を持つ埋め込み部品を形成することができる。
これにより、有底穴に関するパラメータを変化させて、例えば、コンデンサの電気容量や抵抗器の抵抗値を変化させることができるので、所望の電気特性を持つ埋め込み部品を形成することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の実施形態における部品埋め込み用の積層基板10の断面を表す図であり、この部品埋め込み用の積層基板10は、埋め込み部品を形成する箇所に有底穴1を備え、有底穴1の底部は電極2で固定されている。
この有底穴1は、積層基板の所望の箇所にエッチング法やレーザ照射法などの加工処理により形成し、メタライズ等の加工は施さないものとする。また、電極2は導電性材料により形成し、基板裏面の表層配線3に接続する。
この有底穴1は、積層基板の所望の箇所にエッチング法やレーザ照射法などの加工処理により形成し、メタライズ等の加工は施さないものとする。また、電極2は導電性材料により形成し、基板裏面の表層配線3に接続する。
このように、積層基板の所望の箇所に有底穴1を形成し、この有底穴1に埋め込み部品を形成する材料(例えば、誘電性材料、半導電性材料、半導体材料等)を含む流動体を、液滴吐出手段としてのインクジェット印刷機によりインクジェット式ヘッド4から吐出して充填し、その後、硬化処理を施して固化させた充填材の上から電極及び配線を形成する導電性材料を含む流動体によって有底穴1に蓋をして電極を形成すると共に表層配線を形成することにより、基板作製後の積層基板内部にコンデンサ、抵抗、ダイオード、トランジスタ、インダクタ等の各種部品を形成する。
インクジェット印刷機で吐出する部品形成及び配線形成用の液状材料は、それ自体が固化時に導電性、半導電性、誘電性、半導体性等の電気的特性を示すものから構成される。
例えば、半田やガリウム、Pb等の低融点の金属を融点以上に熱して流動性を与えたものや、部品形成用材料及び配線形成用材料の微粒子を高密度に含み、吐出された後に乾燥させるだけで電気的特性を示すものが挙げられる。何れの場合でも、部品形成用及び配線形成用の液状材料は、インクジェット式ヘッド4から液滴として吐出可能な流動性を呈するように溶媒等で粘度が調整される。
例えば、半田やガリウム、Pb等の低融点の金属を融点以上に熱して流動性を与えたものや、部品形成用材料及び配線形成用材料の微粒子を高密度に含み、吐出された後に乾燥させるだけで電気的特性を示すものが挙げられる。何れの場合でも、部品形成用及び配線形成用の液状材料は、インクジェット式ヘッド4から液滴として吐出可能な流動性を呈するように溶媒等で粘度が調整される。
そして、インクジェット式ヘッド4から吐出された液滴に対して一定の硬化処理を施すことにより液滴を固化して、積層基板に電極及び配線を有する埋め込み部品を形成する。硬化処理としては、例えば、焼成や熱風の吹き付け等の加熱処理、レーザ照射やランプ照射等の乾燥処理、化学物質の投与による化学変化処理等があり、これらの処理のうち吐出する液滴材料に応じた処理を施す。
図2は、本発明の第1の実施形態における、積層基板10内に埋め込み部品としてコンデンサを形成する工程を示す図である。
先ず、図2(a)に示すように、埋め込み部品を形成する箇所に有底穴1を形成し、次いで図2(b)に示すように、導電性材料からなる電極2を形成して表層配線3に接続する。
先ず、図2(a)に示すように、埋め込み部品を形成する箇所に有底穴1を形成し、次いで図2(b)に示すように、導電性材料からなる電極2を形成して表層配線3に接続する。
このようにして、図1に示す部品埋め込み用の積層基板10を準備した後、図2(c)に示すように、インクジェット印刷機により部品形成用材料11をインクジェット式ヘッド4から吐出して、有底穴1に充填する。ここで、部品形成用材料11は、誘電性材料を含む流動体である。
部品形成用材料11の誘電性材料としては、(BaSr)TiO3、SrTiO3等の常誘電体、又はPb(Zr,Ti)O3、BaTiO3、Bi4Ti3O12、(Pb,La)(Zr,Ti)O3等の強誘電体等が考えられる。溶媒としては、PGMEA、シクロヘキサン、カルビトールアセテート等が挙げられる。また、湿潤剤としてグリセリン、ジエチレングリコール、エチレングリコール等を必要に応じて加えてもよい。
部品形成用材料11の誘電性材料としては、(BaSr)TiO3、SrTiO3等の常誘電体、又はPb(Zr,Ti)O3、BaTiO3、Bi4Ti3O12、(Pb,La)(Zr,Ti)O3等の強誘電体等が考えられる。溶媒としては、PGMEA、シクロヘキサン、カルビトールアセテート等が挙げられる。また、湿潤剤としてグリセリン、ジエチレングリコール、エチレングリコール等を必要に応じて加えてもよい。
そして、図2(d)に示すように規定値まで部品形成用材料11を充填した後、硬化処理を施して固化し、図2(e)に示すように、配線形成用材料12をインクジェット式ヘッド4から吐出して、部品形成用材料11の上から塗布することにより蓋をする。これにより図2(f)に示すような電極5が形成される。さらに、積層基板10の表面に配線形成用材料12を塗布することにより、図2(g)に示すような表層配線6を形成する。ここで、配線形成用材料12は、導電性材料を含む流動体である。
配線形成用材料12の導電性材料としては、RuO2、IrO2、OsO2、MoO2、ReO2、WO2、YBa2Cu3O7-x、Pt、Au、Ag、In、In−Ga合金、Ga、半田等が考えられる。溶媒としては、ブチルカルビトールアセテート、3−ジメチル−2−イミタゾリジン、BMA等が挙げられる。また、In−Ga、In、半田等の低融点金属を加熱等で溶融させた状態で用いてもよい。
そして、この配線形成用材料12に硬化処理を施して固化し、積層基板10の内部へのコンデンサ形成を終了する。
このように、誘電性材料を含む流動体である部品形成用材料を基板の有底穴内に充填し、その上に導電性材料を含む流動体である配線形成用材料によって電極及び表層配線を形成することにより、容易に積層基板内部にコンデンサを形成することができると共に、積層基板に設置された他の部品と接続することができる。
このように、誘電性材料を含む流動体である部品形成用材料を基板の有底穴内に充填し、その上に導電性材料を含む流動体である配線形成用材料によって電極及び表層配線を形成することにより、容易に積層基板内部にコンデンサを形成することができると共に、積層基板に設置された他の部品と接続することができる。
次に、図3に基づいて、異なる形態のコンデンサ形成方法ついて説明する。
この図3に示す製造方法は、コンデンサの電気容量を決定するパラメータを変化するようにしたものであり、部品形成用材料11の充填量を変化させることにより電気容量を変化させて積層基板10内にコンデンサを形成する工程を示している。
先ず、図3(a)に示すように、図1に示す部品埋め込み用の積層基板10を準備し、インクジェット印刷機により部品形成用材料11をインクジェット式ヘッド4から吐出して、有底穴1に充填する。ここで、部品形成用材料11は、上述した誘電性材料を含む流動体である。
この図3に示す製造方法は、コンデンサの電気容量を決定するパラメータを変化するようにしたものであり、部品形成用材料11の充填量を変化させることにより電気容量を変化させて積層基板10内にコンデンサを形成する工程を示している。
先ず、図3(a)に示すように、図1に示す部品埋め込み用の積層基板10を準備し、インクジェット印刷機により部品形成用材料11をインクジェット式ヘッド4から吐出して、有底穴1に充填する。ここで、部品形成用材料11は、上述した誘電性材料を含む流動体である。
コンデンサの比例定数(電気容量)Cは、誘電率ε、厚さd、断面積Sによって決定され、次式で表される。
C=ε・S/d ………(1)
本発明の実施形態においては、誘電率εは部品形成用材料11の誘電率、厚さdは充填材料の深さ、断面積Sは有底穴の断面積となる。したがって、充填する部品形成用材料11の量を制御して厚さdを変化させることにより、所望の電気容量Cを持つコンデンサを得ることができる。
C=ε・S/d ………(1)
本発明の実施形態においては、誘電率εは部品形成用材料11の誘電率、厚さdは充填材料の深さ、断面積Sは有底穴の断面積となる。したがって、充填する部品形成用材料11の量を制御して厚さdを変化させることにより、所望の電気容量Cを持つコンデンサを得ることができる。
そこで、図3(b)に示すように、所望の深さdとなるように部品形成用材料11を充填し、固化する。次いで、図3(c)に示すように、部品形成用材料11の上から配線形成用材料12を充填し、図3(d)に示すように電極5を形成すると共に、基板表面に塗布して表層配線6を形成する。ここで、配線形成用材料12は、上述した導電性材料を含む流動体である。
そして、この配線形成用材料12に硬化処理を施して固化し、積層基板10の内部へのコンデンサ形成を終了する。
このように、コンデンサの電気容量を決定するパラメータである厚さdを変化させることで、コンデンサの電気容量を変化させることができるので、容易に所望の電気容量のコンデンサを形成することができる。
このように、コンデンサの電気容量を決定するパラメータである厚さdを変化させることで、コンデンサの電気容量を変化させることができるので、容易に所望の電気容量のコンデンサを形成することができる。
また、図4に示すように、所望の誘電率ε’を持つ部品形成用材料11を充填することにより、前記(1)式に示すコンデンサの電気容量を変化させて、所望の電気容量のコンデンサを形成することができる。
さらに、図5に示すように、積層基板10に設ける有底穴1の断面積Sを変化させることにより、前記(1)式に示すコンデンサの電気容量を変化させて、所望の電気容量のコンデンサを形成することができる。
さらに、図5に示すように、積層基板10に設ける有底穴1の断面積Sを変化させることにより、前記(1)式に示すコンデンサの電気容量を変化させて、所望の電気容量のコンデンサを形成することができる。
また、コンデンサの電気容量を決定するパラメータ(誘電率ε、厚さd、断面積S)を組み合わせて変化させることにより、形成するコンデンサの電気容量を所望の電気容量とするような微細な調整を行うことができる。
さらに、図6に示すように、予め調整が必要となる箇所に底部電極を有する有底穴を設けることで、トリミング用のコンデンサを作製することができる。例えば、図6(a)に示すように、基板上のチップ部品15とIC16との間にグランド(GND)17に対して直列容量が必要となる場合には、図6(b)に示すように、所望の容量が得られるように誘電率ε、深さd等を調整して上述した部品形成用材料11を有底穴に充填し、固化する。その後、図6(c)に示すように、上述した配線形成用材料12で蓋をして表層配線18と接続することにより、トリミング用コンデンサを作製することができる。
さらに、図6に示すように、予め調整が必要となる箇所に底部電極を有する有底穴を設けることで、トリミング用のコンデンサを作製することができる。例えば、図6(a)に示すように、基板上のチップ部品15とIC16との間にグランド(GND)17に対して直列容量が必要となる場合には、図6(b)に示すように、所望の容量が得られるように誘電率ε、深さd等を調整して上述した部品形成用材料11を有底穴に充填し、固化する。その後、図6(c)に示すように、上述した配線形成用材料12で蓋をして表層配線18と接続することにより、トリミング用コンデンサを作製することができる。
次に、図7及び図8に基づいて、異なる形態のコンデンサ形成方法ついて説明する。
この図7及び図8に示す製造方法は、積層基板内部に直列接続コンデンサを形成するようにしたものである。
図7は直列接続コンデンサ埋め込み用の積層基板20の断面を表す図であり、この積層基板20は、図1に示す積層基板10と同様に埋め込み部品を形成する箇所に有底穴1を備え、有底穴1の底部は電極2で固定されている。
この図7及び図8に示す製造方法は、積層基板内部に直列接続コンデンサを形成するようにしたものである。
図7は直列接続コンデンサ埋め込み用の積層基板20の断面を表す図であり、この積層基板20は、図1に示す積層基板10と同様に埋め込み部品を形成する箇所に有底穴1を備え、有底穴1の底部は電極2で固定されている。
有底穴1は、エッチング法やレーザ照射法などの加工処理により形成し、メタライズ等の加工は施さないものとする。また、電極2は基板裏面の表層配線3に接続し、基板内部には直列接続コンデンサ形成のための導電性材料からなる内部配線7を形成する。
図8は、積層基板20内に埋め込み部品として直列接続コンデンサを形成する工程を示す図であり、先ず、図8(a)に示すように、図7に示す直列接続コンデンサ埋め込み用の積層基板20を準備する。
図8は、積層基板20内に埋め込み部品として直列接続コンデンサを形成する工程を示す図であり、先ず、図8(a)に示すように、図7に示す直列接続コンデンサ埋め込み用の積層基板20を準備する。
次いで、インクジェット印刷機により部品形成用材料11をインクジェット式ヘッド4から吐出して、図8(b)に示すように、有底穴1に深さd1だけ充填する。ここで、部品形成用材料11は、上述した誘電性材料を含む流動体である。
この部品形成用材料11に硬化処理を施して固化した後、配線形成用材料12をインクジェット式ヘッド4から吐出し、部品形成用材料11の上から塗布することにより蓋をして、図8(c)に示すように、基板内部の内部配線7と接続する。ここで、配線形成用材料12は、上述した導電性材料を含む流動体である。
この部品形成用材料11に硬化処理を施して固化した後、配線形成用材料12をインクジェット式ヘッド4から吐出し、部品形成用材料11の上から塗布することにより蓋をして、図8(c)に示すように、基板内部の内部配線7と接続する。ここで、配線形成用材料12は、上述した導電性材料を含む流動体である。
次いで、図8(d)に示すように、内部配線の上からさらに部品形成用材料11を深さd2だけ充填して固化した後、図8(e)に示すように、配線形成用材料12を塗布することにより蓋をして電極5を形成すると共に、基板表面に塗布して表層配線6を形成する。
そして、この配線形成用材料12に硬化処理を施して固化し、積層基板20の内部への直列接続コンデンサ形成を終了する。
そして、この配線形成用材料12に硬化処理を施して固化し、積層基板20の内部への直列接続コンデンサ形成を終了する。
このように、内部配線を有する直列接続コンデンサ埋め込み用の積層基板を用いて部品形成用材料の充填及び配線形成用材料の塗布を行うので、容易に積層基板内部に直列接続コンデンサを形成することができる。
また、部品形成用材料の充填量d1及びd2、誘電率ε1及びε2を変化させることにより、所望の電気容量を持つ直列接続コンデンサを形成することができる。部品形成材料の充填量を変化させる場合には、充填量d1及びd2が、それぞれ図6に示す深さD1及びD2以下となる範囲であればよい。
また、部品形成用材料の充填量d1及びd2、誘電率ε1及びε2を変化させることにより、所望の電気容量を持つ直列接続コンデンサを形成することができる。部品形成材料の充填量を変化させる場合には、充填量d1及びd2が、それぞれ図6に示す深さD1及びD2以下となる範囲であればよい。
次に、第2の実施形態について説明する。
この第2の実施形態は、埋め込み部品として抵抗器を形成するようにしたものである。
図9は、本発明の第2の実施形態における、積層基板10内に埋め込み部品として抵抗器を形成する工程を示す図であり、先ず、図9(a)に示すように、第1の実施形態と同様に図1に示す部品埋め込み用の積層基板10を準備する。
この第2の実施形態は、埋め込み部品として抵抗器を形成するようにしたものである。
図9は、本発明の第2の実施形態における、積層基板10内に埋め込み部品として抵抗器を形成する工程を示す図であり、先ず、図9(a)に示すように、第1の実施形態と同様に図1に示す部品埋め込み用の積層基板10を準備する。
次いで、インクジェット印刷機により部品形成用材料21をインクジェット式ヘッド4から吐出して、図9(b)に示すように有底穴1に充填し、固化する。ここで、部品形成用材料21は、半導電性の抵抗材料を含む流動体である。
抵抗材料としては、導電性粉末と絶縁性粉末との混合、Ni−Cr、Cr−SiO、Cr−MgF、Au−SiO2、AuMgF、PtTa2O5、AuTa2O5Ta2、Cr3Si、TaSi2等が挙げられ、その溶媒としては、PGMEA、シクロヘキサン、カルビトールアセテート等が挙げられる。また、湿潤剤としてグリセリン、ジエチレングリコール、エチレングリコール等を必要に応じて加えてもよい。抵抗材料は、形成したい抵抗値Rに応じて決定する。
抵抗材料としては、導電性粉末と絶縁性粉末との混合、Ni−Cr、Cr−SiO、Cr−MgF、Au−SiO2、AuMgF、PtTa2O5、AuTa2O5Ta2、Cr3Si、TaSi2等が挙げられ、その溶媒としては、PGMEA、シクロヘキサン、カルビトールアセテート等が挙げられる。また、湿潤剤としてグリセリン、ジエチレングリコール、エチレングリコール等を必要に応じて加えてもよい。抵抗材料は、形成したい抵抗値Rに応じて決定する。
次に、配線形成用材料22をインクジェット式ヘッド4から吐出して、図9(c)に示すように、部品形成用材料21の上から塗布することにより蓋をして電極5を形成すると共に、基板表面に塗布して表層配線6を形成する。ここで、配線形成用材料22は、上述した導電性材料を含む流動体である。
そして、この配線形成用材料22に硬化処理を施して固化し、積層基板10の内部への抵抗形成を終了する。
そして、この配線形成用材料22に硬化処理を施して固化し、積層基板10の内部への抵抗形成を終了する。
このように、半導電性材料を含む流動体である部品形成用材料を基板の有底穴内に充填し、その上に導電性材料を含む流動体である配線形成用材料によって電極及び表層配線を形成することにより、容易に積層基板内部に抵抗器を形成することができると共に、積層基板に設置された他の部品と接続することができる。
また、抵抗値Rは、長さに比例し断面積に反比例するので、部品形成材料の充填量を制御して深さdを変化させることにより、積層基板内部に所望の抵抗値Rを持つ抵抗器を形成することができる。
また、抵抗値Rは、長さに比例し断面積に反比例するので、部品形成材料の充填量を制御して深さdを変化させることにより、積層基板内部に所望の抵抗値Rを持つ抵抗器を形成することができる。
なお、上記各実施形態においては、基板に対して厚み方向にコンデンサ又は抵抗器を形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図10(a)に示すように、伝送線路8上に有底穴1を形成し、その有底穴1の対面する側部を夫々電極2で固定した積層基板30を用いることにより、基板に対して平面方向にコンデンサ又は抵抗器を形成することもできる。
即ち、基板に対して平面方向にコンデンサを形成する場合には、図10(b)に示すように、基板の有底穴1に上述した誘電性材料を含む部品形成用材料を充填後、固化すればよく、また、基板に対して平面方向に抵抗器を形成する場合には、基板の有底穴1に上述した半導電性材料を含む部品形成用材料を充填後、固化すればよい。何れの場合においても、充填する部品形成用材料の深さdや誘電率ε等、形成する部品の電気特性を決定するパラメータを変化させることで、所望の電気特性を持つ埋め込み部品を形成することができる。
次に、第3の実施形態について説明する。
この第3の実施形態は、埋め込み部品としてダイオード又はトランジスタを形成するようにしたものである。
図11は、本発明の第3の実施形態における、積層基板10内に埋め込み部品としてダイオードを形成する工程を示す図である。
この第3の実施形態は、埋め込み部品としてダイオード又はトランジスタを形成するようにしたものである。
図11は、本発明の第3の実施形態における、積層基板10内に埋め込み部品としてダイオードを形成する工程を示す図である。
先ず、図11(a)に示すように、第1の実施形態と同様に図1に示す部品埋め込み用の積層基板10を準備し、インクジェット印刷機により電子多数キャリア層(n型半導体)となる部品形成用材料31をインクジェット式ヘッド4から吐出して有底穴1に充填し、固化する。
そして、図11(b)に示すように、n形半導体の上から正孔多数キャリア層(p型半導体)となる部品形成用材料32をインクジェット式ヘッド4から吐出して有底穴1に充填し、固化する。
そして、図11(b)に示すように、n形半導体の上から正孔多数キャリア層(p型半導体)となる部品形成用材料32をインクジェット式ヘッド4から吐出して有底穴1に充填し、固化する。
ここで、部品形成用材料31及び32は、半導体材料を含む流動体である。半導体材料としては、シリコンやゲルマニウム等の半導体材料に種々の元素をドーピングしたものを用いればよい。なお、ドーピングを後に行ってもよい。
その後、図11(c)に示すように、配線形成用材料33をインクジェット式ヘッド4から吐出して、部品形成用材料32の上から塗布することにより蓋をして電極5を形成すると共に、基板表面に表層配線6を形成する。ここで、配線形成用材料33は、上述した導電性材料を含む流動体である。
その後、図11(c)に示すように、配線形成用材料33をインクジェット式ヘッド4から吐出して、部品形成用材料32の上から塗布することにより蓋をして電極5を形成すると共に、基板表面に表層配線6を形成する。ここで、配線形成用材料33は、上述した導電性材料を含む流動体である。
そして、この配線形成用材料33に硬化処理を施して固化し、積層基板10の内部へのダイオード形成を終了する。
このように、n型半導体となる部品形成用材料とp型半導体となる部品形成用材料とを基板の有底穴内に積層し、その上から導電性材料を含む流動体である配線形成用材料を塗布して電極及び表層配線を形成することにより、容易に積層基板内部にダイオードを形成することができると共に、積層基板に設置された他の部品と接続することができる。
このように、n型半導体となる部品形成用材料とp型半導体となる部品形成用材料とを基板の有底穴内に積層し、その上から導電性材料を含む流動体である配線形成用材料を塗布して電極及び表層配線を形成することにより、容易に積層基板内部にダイオードを形成することができると共に、積層基板に設置された他の部品と接続することができる。
なお、図12(a)に示すように、導電性材料からなる内部電極9を備えた部品埋め込み用積層基板に、先ず部品形成用材料31を充填し、その上から内部電極9に接続するように部品形成用材料32を積層した後、部品形成用材料32の上から再度部品形成用材料31を積層することにより、容易に積層基板内部にnpn接合トランジスタを形成することができる。
また、図12(b)に示すように、導電性材料からなる内部電極9を備えた部品埋め込み用積層基板に、先ず部品形成用材料32を充填し、その上から内部電極9に接続するように部品形成用材料31を積層した後、部品形成用材料32を積層することにより、容易に積層基板内部にpnp接合トランジスタを形成することができる。
次に、第4の実施形態について説明する。
この第4の実施形態は、埋め込み部品としてインダクタを形成するようにしたものである。
図13は、本発明の第4の実施形態における、インダクタ埋め込み用の積層基板40の断面を表す図であり、この積層基板40は、埋め込み部品を形成する箇所に対になる有底穴1を備え、有底穴1の底部は夫々電極2で固定されている。
この第4の実施形態は、埋め込み部品としてインダクタを形成するようにしたものである。
図13は、本発明の第4の実施形態における、インダクタ埋め込み用の積層基板40の断面を表す図であり、この積層基板40は、埋め込み部品を形成する箇所に対になる有底穴1を備え、有底穴1の底部は夫々電極2で固定されている。
有底穴1は、エッチング法やレーザ照射法などの加工処理により形成し、メタライズ等の加工は施さないものとする。また、各電極2は基板裏面の表層配線3に接続する。
図14は、積層基板40内に埋め込み部品としてインダクタを形成する工程を示す図である。
先ず、図14(a)に示すように、図11に示すインダクタ埋め込み用の積層基板40を準備し、インクジェット印刷機により部品形成用材料41をインクジェット式ヘッド4から吐出して有底穴1に深さLだけ充填し、固化する。ここで、部品形成用材料41は、上述した導電性材料を含む流動体である。
図14は、積層基板40内に埋め込み部品としてインダクタを形成する工程を示す図である。
先ず、図14(a)に示すように、図11に示すインダクタ埋め込み用の積層基板40を準備し、インクジェット印刷機により部品形成用材料41をインクジェット式ヘッド4から吐出して有底穴1に深さLだけ充填し、固化する。ここで、部品形成用材料41は、上述した導電性材料を含む流動体である。
その後、図14(b)に示すように、配線形成用材料42をインクジェット式ヘッド4から吐出し、図14(c)に示すように、部品形成用材料41の上に蓋をして電極5を形成すると共に、基板表面に表層配線6を形成する。ここで、配線形成用材料42は、上述した導電性材料を含む流動体である。
そして、この配線形成用材料42に硬化処理を施して固化し、積層基板40の内部へのインダクタ形成を終了する。
そして、この配線形成用材料42に硬化処理を施して固化し、積層基板40の内部へのインダクタ形成を終了する。
このように、図13に示すような、対になる有底穴を有する積層基板を用いて部品形成用材料の充填及び配線形成用材料の塗布を行うので、容易に積層基板内部にインダクタを形成することができる。
また、部品形成材料の充填量を制御して深さLを変化させることにより、所望のインダクタンスとなるように電気特性を調整することができる。
また、部品形成材料の充填量を制御して深さLを変化させることにより、所望のインダクタンスとなるように電気特性を調整することができる。
したがって、上記各実施形態では、積層基板に形成した有底穴に部品形成材料を充填して埋め込み部品を形成するので、基板作製時に部品を内包する工程を省き、製造コストを削減することができると共に、積層基板の省スペース化を実現することができる。
また、底部が存在する有底穴に部品形成材料を充填するので、充填の際に液体が流出することを完全に防止することができると共に、有底穴にはメタライズ等の加工処理が必要ないので、製造コストを削減することができる。
また、底部が存在する有底穴に部品形成材料を充填するので、充填の際に液体が流出することを完全に防止することができると共に、有底穴にはメタライズ等の加工処理が必要ないので、製造コストを削減することができる。
さらに、有底穴に充填する部品形成材料の種類を変化させることにより、様々な種類の部品を形成することができ、部品の電気特性を決定するパラメータを変化させることにより、所望の電気特性を持つ部品を形成することができるので、これらを調整することにより所望の回路を形成することができる。
また、有底穴の底部が固定されているため、部品形成材料の充填は一方向からのみとなり、両面からの充填は必要なくなるので、充填装置の設置コストを削減することができる。
また、有底穴の底部が固定されているため、部品形成材料の充填は一方向からのみとなり、両面からの充填は必要なくなるので、充填装置の設置コストを削減することができる。
さらにまた、インクジェット方式により部品形成材料の充填及び配線形成材料の塗布が可能となるので、家庭用プリンタで使用されるインクジェットプリンタ等に準じた安価で小型な装置で、積層基板に埋め込み部品を作製することができる。
1 有底穴、2 電極、3 表層配線、4 インクジェット式ヘッド、10 埋め込み部品用積層基板、11 部品形成用材料、12 配線形成用材料、20 直列接続コンデンサ埋め込み用積層基板、30 平面方向埋め込み部品用積層基板、40 インダクタ埋め込み用積層基板
Claims (9)
- 積層基板の内部に埋め込み部品を形成する埋め込み部品製造方法において、
積層基板に底部を有する有底穴を形成し、その有底穴に導電性材料からなる電極を形成した後に、部品形成材料を含む流動体を充填することを特徴とする埋め込み部品製造方法。 - 前記部品形成材料を含む流動体を充填した後に、配線形成材料を含む流動体によって電極及び配線を形成することを特徴とする請求項1に記載の埋め込み部品製造方法。
- 誘電性材料からなる前記部品形成材料を含む流動体を充填して、コンデンサを形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の埋め込み部品製造方法。
- 半導電性材料からなる前記部品形成材料を含む流動体を充填して、抵抗器を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の埋め込み部品製造方法。
- 半導体材料からなる前記部品形成材料を含む流動体を充填して、ダイオードを形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の埋め込み部品製造方法。
- 半導体材料からなる前記部品形成材料を含む流動体を充填して、トランジスタを形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の埋め込み部品製造方法。
- 導電性材料からなる前記部品形成材料を含む流動体を充填して、インダクタを形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の埋め込み部品製造方法。
- 前記部品形成材料を含む流動体の充填量、誘電率の少なくとも1つを変化させて前記埋め込み部品の電気特性を変化させることを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載の埋め込み部品製造方法。
- 前記有底穴の断面積を変化させて前記埋め込み部品の電気特性を変化させることを特徴とする請求項1乃至8の何れかに記載の埋め込み部品製造方法。
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JP2012156412A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | 部品実装基板生産システム |
-
2003
- 2003-08-12 JP JP2003292000A patent/JP2005064215A/ja active Pending
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