JP2009081183A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造コストを削減できる配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】 積層チップコンデンサの外部電極同士を接続して一体化したコンデンサユニット１０を基板本体に埋め込み、ビアホール４１によって配線４３と接続する。積層チップコンデンサの外部電極の表面の少なくとも一部を溶融させることによって複数の積層チップコンデンサを一体化したり、積層チップコンデンサの外部電極同士を導電性接合材を介して接合することによって一体化するようにしてもよい。

【選択図】 図５

Description

本発明は、配線基板の製造方法に関し、より詳しくはコンデンサを内蔵した配線基板の製造方法に関する。

集積回路素子を搭載する配線基板には、デカップリング用のコンデンサを内蔵したものがある。例えば特許文献１には、セラミックキャパシタとして機能するセラミックチップを内蔵した配線基板が開示されている。より具体的には、基板コアと、基板コアの収容穴部に収容されたセラミックチップと、ビルドアップ層とを備えており、セラミックチップの主面上に存在する複数の端子電極の占有面積が、チップの主面の面積の４５％以上９０％以下である配線基板が記載されている。
特開２００７−６７３６９号公報

特許文献１において具体的に記載されているセラミックチップは、ビアアレイタイプのセラミックキャパシタである。このセラミックキャパシタにおいては、セラミック誘電体層を介して第１内部電極層と第２内部電極層とが交互に配置され、セラミック焼結体を厚さ方向に貫通するビアホールが内部電極層を電気的に接続している（特許文献１の〔００４０〕〜〔００４１〕段落を参照）。また、セラミックチップの寸法の一例として、縦１２．０ｍｍ×横１２．０ｍｍ×厚さ０．２ｍｍの矩形平板状であることが記載されている（特許文献１の〔００３９〕段落参照）。

ビアアレイタイプのセラミックキャパシタは、内部電極層を接続するビアホールを形成するためのプロセスコストが高いという問題がある。これは、特許文献１の〔００５１〕段落に記載されているように、レーザ加工機を使用する必要があるためである。近年、電子機器において低価格化の要請が強く、電子機器に組み込まれる回路基板においてもより一層の低価格化が求められているが、装置価格が高くランニングコストも高いレーザ加工機を使用することで、低価格化の妨げとなっているという問題がある。

さらに、セラミックキャパシタにおいては内部のいずれかの箇所に欠陥が生じると素子全体として不良品となってしまい、素子全体の破棄を免れないが、上記のようなセラミックキャパシタは１２．０ｍｍ角と大型であるため、内部のいずれかの箇所に不良が発生する確率が高くなり、歩留まりが低下しやすいという問題があった。歩留まりの低下はコスト削減の障害となる。

さらに、容量を変更するためにはセラミックキャパシタの設計自体を変更する必要があり、要求される容量に対応してそれぞれ異なる種類のセラミックキャパシタを準備する必要があった。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、製造コストを削減できる配線基板の製造方法を提供することである。

上記問題点を解決するために本発明に係る配線基板の製造方法は、誘電体セラミック層と内部電極層とが交互に積層されてなるチップ本体と、該チップ本体の端面に形成され前記内部電極層と電気的に接続している外部電極とを備える複数の積層チップコンデンサを準備する積層チップコンデンサ準備工程と、前記複数の積層チップコンデンサの外部電極同士を電気的に接続するとともに前記複数の積層チップコンデンサが一体化されたコンデンサユニットを形成するコンデンサユニット形成工程と、配線を有する基板本体に前記コンデンサユニットを埋め込む埋め込み工程と、前記基板本体の配線と前記コンデンサユニットを構成する積層チップコンデンサの外部電極とを電気的に接続する接続工程と、を有する。

前記コンデンサユニット形成工程では、前記積層チップコンデンサの外部電極の表面の少なくとも一部を溶融させることによって複数の積層チップコンデンサを一体化することが好ましい。

前記コンデンサユニット形成工程では、複数の前記積層チップコンデンサの外部電極同士を導電性接合材を介して接合することによって一体化するようにしてもよい。

前記接続工程では、前記基板本体の厚み方向に略平行にビアホールを形成することによって前記配線と前記外部電極とを接続することができる。

このとき、前記ビアホールのピッチが前記積層チップコンデンサの前記外部電極のピッチと略等しいことが好ましい。

本発明によれば、複数の積層チップコンデンサの外部電極同士を電気的に接続するとともに前記複数の積層チップコンデンサが一体化されたコンデンサユニットを形成し、該コンデンサユニットを基板に埋め込むようにしているので、ビアアレイタイプのコンデンサを用意する必要がない。そのため、製造コストが低減される。

また、小サイズの積層チップコンデンサを電気的に接続して大面積のコンデンサと同様に機能させるので、大面積のコンデンサを用意する必要がなく、製造歩留まりが向上する。

また、接続する積層チップコンデンサの数を変更することにより、異なる容量を有するコンデンサユニットを容易に作製することができる。

また、積層チップコンデンサを一体化してから基板に埋め込むため、個々の積層チップコンデンサを個別に基板に埋め込むよりも埋め込みが簡単であり、製造コストを低減できる。

なお、コンデンサユニットに使用する積層チップコンデンサは、同種のものを複数用いてもよいし、異なる種類のものを接続して一体化するようにしてもよい。例えば、温度特性の異なる複数の種類の積層チップコンデンサを接続すれば、コンデンサユニット全体としての温度特性を平坦化することができる。

また、本発明によれば、積層チップコンデンサの外部電極の表面の少なくとも一部を溶融させることによって複数の積層チップコンデンサを一体化することにより、簡便にコンデンサユニットを用意することができ、製造コストが低減される。

また、本発明によれば、複数の積層チップコンデンサの外部電極同士を導電性接合材を介して接合することによって一体化するようにすれば、積層チップコンデンサの外部電極材料の選択に制約を受けることがなく、設計の自由度が高まる。

また、本発明によれば、基板本体の厚み方向に略平行にビアホールを形成することによって配線と外部電極とを接続する場合において、ビアホールのピッチが積層チップコンデンサの前記外部電極のピッチと略等しくなるようにすることにより、換言すれば、所望のビアピッチにあわせた外部電極ピッチを有する積層チップコンデンサを選択することによって、配線と外部電極を容易に接続することができる。

以下において本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

（１）積層チップコンデンサ準備工程
図１は積層チップコンデンサ１１を示す縦断斜視図である。まず、図１に示すような積層チップコンデンサ１１を準備する。積層チップコンデンサ１１は、チップ本体１２と、チップ本体１２の端面に形成された一対の外部電極１３ａ，１３ｂを備える。チップ本体１２は、チタン酸バリウムなどの誘電体セラミックスからなる誘電体セラミック層１４と、Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉなどの金属を主成分とし誘電体セラミック層を介して対向するように配設された内部電極層１５ａ，１５ｂと、からなる。内部電極層１５ａ，１５ｂはそれぞれチップ本体１２の端面まで引き出され、それぞれ外部電極１３ａ，１３ｂと接続している。

外部電極１３ａ，１３ｂは通常、下地となる層の上にめっき層を形成してなる。表面にＳｎや半田などの低融点金属がめっきされていることが好ましい。

このような積層チップコンデンサ１１は周知の方法で製造すればよい。図１から明らかなように、このような積層チップコンデンサ１１では内部電極層１５ａ，１５ｂ同士はそれぞれ外部電極１３ａ，１３ｂによって接続され、かつ外部回路に対する接続も外部電極１３ａ，１３ｂによってなされる。よって、形成にレーザ加工を用いなければならないビアホールを形成する必要がなく、比較的安価に製造することができる。

積層チップコンデンサ１１は配線基板用に特別に準備してもよいが、市販の汎用品を利用すれば安価である。

（２）コンデンサユニット形成工程
次に、準備した積層チップコンデンサ１１を一体化し、コンデンサユニットを形成する。まず、図２に示すようにキャビティ２１を有する金型２０を用意し、キャビティ２１内に所定の数の積層チップコンデンサ１１を収納する。このとき、隣接する積層チップコンデンサ１１の外部電極１３同士が近接あるいは接触するようにしておく。

この状態で、外部電極１３の表面にある低融点金属の層が溶融する温度まで加熱すると、図３（ａ）に示すように、隣接している外部電極１３同士が接着され、複数の積層チップコンデンサ１１が一体化したコンデンサユニット１０が形成される。

図３（ａ）に示したコンデンサユニット１０のｂ−ｂ線断面図を図３（ｂ）に示す。隣接する外部電極１３同士が一体化して電気的に接続されているため、複数の積層チップコンデンサ１１が電気的に一つのコンデンサとして機能する。すなわち、複数の積層チップコンデンサ１１が部材として一体化するとともに、電気的にも相互に接続されることによって、コンデンサユニット１０を構成している。本実施形態では、６個の積層チップコンデンサ１１が、３つの端子を有する一つのコンデンサとして機能する。

図４に、コンデンサユニット形成工程の変形例を示す。図４のコンデンサユニット１０では、外部電極１３の表面を溶融させて接着するのではなく、外部電極１３同士を導電性接合材１６によって接着している。導電性接合材１６としては、樹脂中に導電性粒子を分散させた導電性接着剤や半田を用いることができる。導電性接合材１６を用いることにより、外部電極１３の表面に低融点金属の層が設けられていない場合であってもコンデンサユニット１０を形成することができる。

（３）埋め込み工程および接続工程
まず図５（ａ）に示すように、キャビティ３１を有するコア基板３０を用意する。キャビティ３１はコア基板３０の両主面に開口を有するが、コア基板３０の一方の主面に貼付された粘着シート３２によって、キャビティ３１の底面が形成されている。このキャビティの中にコンデンサユニット１０を収納し、熱硬化性樹脂からなる充填材３３をキャビティ３１に充填する（図５（ｂ））。充填材３３を加熱硬化させたのち、粘着シート３２を剥離する。

次いで、図５（ｂ）に示すように、コア基板３０の両面にビルドアップ用の樹脂層３４をラミネート形成し、加熱して硬化させる。そして、レーザ加工によって孔を形成し、孔にめっきなどの手法によって導電部材を充填してビアホール４１，４２を形成する。

ビアホール４１はコンデンサユニット１０の外部電極１３と接続している。また、ビアホール４１のピッチは外部電極１３のピッチとほぼ等しくされている。本実施形態では外部電極１３に接続していないビアホール４２も形成されているが、ビアホール４２はなくてもかまわない。

さらに、図５（ｅ）に示すようにビルドアップ用の樹脂層３４を必要に応じて形成する。ビアホール４１，４２は樹脂層３４の内部や表面に形成されている配線４３と接続している。コンデンサユニットの外部電極はビアホール４１を介して配線４３と電気的に接続している。

以上の工程により、コア基板３０、充填材３３、樹脂層３４および配線４３を備える基板本体にコンデンサユニット１０が埋め込まれるとともに、外部電極１３がビアホール４１を介して配線４３に接続される。このようにして本発明に係る配線基板が完成する。

上記の実施形態は本発明の一例であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では二つの外部電極を有する積層チップコンデンサを用いたが、三つ以上の外部電極を有する積層チップコンデンサを用いてもよい。また、上記実施形態では隣接する外部電極のすべてを接続させてコンデンサユニットを形成したが、特定の電極同士のみを電気的に接続するようにしてもよい。さらに上記実施形態では基板本体へのコンデンサユニットの埋め込みを行いつつ、ビルドアップ工法によって配線を形成しているが、あらかじめ配線が形成されている基板本体にコンデンサユニットを埋め込むようにしてもよい。

積層チップコンデンサを示す縦断斜視図である。 コンデンサユニット形成工程を示す平面図である。 コンデンサユニットを示す平面図および断面図である。 コンデンサユニットの変形例を示す平面図である。 埋め込み工程および接続工程を示す部分断面図である。

符号の説明

１０ コンデンサユニット
１１ 積層チップコンデンサ
１２ チップ本体
１３ 外部電極
１４ 誘電体セラミック層
１５ 内部電極層
３０ コア基板
３３ 充填材
３４ 樹脂層
４１，４２ ビアホール
４３ 配線

Claims (5)

1. 誘電体セラミック層と内部電極層とが交互に積層されてなるチップ本体と、該チップ本体の端面に形成され前記内部電極層と電気的に接続している外部電極とを備える複数の積層チップコンデンサを準備する積層チップコンデンサ準備工程と、
   前記複数の積層チップコンデンサの外部電極同士を電気的に接続するとともに前記複数の積層チップコンデンサが一体化されたコンデンサユニットを形成するコンデンサユニット形成工程と、
   配線を有する基板本体に前記コンデンサユニットを埋め込む埋め込み工程と、
   前記基板本体の配線と前記コンデンサユニットを構成する積層チップコンデンサの外部電極とを電気的に接続する接続工程と、
   を有する配線基板の製造方法。
2. 前記コンデンサユニット形成工程では、前記積層チップコンデンサの外部電極の表面の少なくとも一部を溶融させることによって複数の積層チップコンデンサを一体化する請求項１に記載の配線基板の製造方法。
3. 前記コンデンサユニット形成工程では、複数の前記積層チップコンデンサの外部電極同士を導電性接合材を介して接合することによって一体化する請求項１に記載の配線基板の製造方法。
4. 前記接続工程では、前記基板本体の厚み方向に略平行にビアホールを形成することによって前記配線と前記外部電極とを接続する請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
5. 前記ビアホールのピッチが前記積層チップコンデンサの前記外部電極のピッチと略等しい請求項４に記載の配線基板の製造方法。