JP2012089568A

JP2012089568A - 有機多層基板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2012089568A
Application number: JP2010232670A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kubota; 憲二窪田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2012-05-10

Abstract

【課題】有機多層基板において、内蔵された積層型電子部品と前記基板の配線導体との電気的、機械的接続が、前記電子部品の外部電極の側面電極部だけで取られていた。このため、その接続信頼性は十分とはいえなかった。また、上述の両者の接続面が狭い、該接続面から前記電子部品の内部電極までの距離が長いことから、この部分に寄生の抵抗分やインダクタンス分が生じ、この基板を使った電子機器のレスポンスを劣化させるという問題があった。
【解決手段】前記電子部品と前記基板の配線導体との電気的、機械的接続を、前記電子部品の外部電極の側面電極部に加えて、端面電極部でも取る構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、デバイスや回路が内蔵された有機多層基板に関する。

従来の有機多層基板としては、例えば、特許文献１に記載の図６に示すような有機多層基板１００が知られている。この有機多層基板１００は、基板本体９９中に電気素子９１が配置され、該電気素子９１の外部電極９２は、ビアホール９４を介して、前記基板本体に配置された配線導体と電気的に接続されている。前記基板本体は、複数の熱可塑性樹脂シートを積層し、上下両面から加圧・加熱することにより相互に接着して構成されている。

ここで、前記電気素子９１の外部電極９２は、該電気素子の側面に形成された側面電極部と、該電気素子の端面に形成された端面電極部から成る。図６の有機多層基板に内蔵された電気素子９１はその側面電極部で、前記基板本体のビアホール９４と電気的に接続されており、その端面電極部は接続に供していない。

特開２００３−８６９４９号報

このような特許文献１に記載の有機多層基板９０では、電気素子９１と該基板本体に内蔵された回路との電気的接続は、外部電極９２の側面電極部とビアホール９４との間で取られているだけで、その端面電極部は接続に寄与していない。このため、製造時の電気素子９１とビアホール９４の間の位置ずれによる接続不良、前記外部電極９２のエッジ部９２１での電極喰われ、実使用時のストレスによる断線等の不具合が生じやすい。

また、例えば、前記電気素子９１が積層型電子部品である場合、その外部電極と前記ビアホール９４との接続面から該積層型電子部品の内部電極までの信号経路が、上記の構成では細く、長くなる。このために、この経路に入る寄生の抵抗分やインダクタンス分が大きくなる。これら寄生分の増大は、前記有機多層基板が用いられる各種通信機器の応答速度が高速化する場合、そのレスポンスを劣化させる足かせとして顕在化するようになってきた。

本発明は、かかる実情に鑑み、前述の接続不良、断線を防ぐこと、寄生の抵抗分やインダクタンス分を抑え、高周波特性の劣化を抑えることのできる有機多層基板とその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために、以下のように構成した有機多層基板及びその製造方法を提供する。

本発明による有機多層基板は、基板本体中に電気素子が配置され、該電気素子は前記基板内部のビアホールを介して、前記基板に配置された配線導体と電気的に接続されてなる有機多層基板であって、前記基板は、熱可塑性樹脂からなる複数の樹脂シートを積層し、加熱・圧着して構成され、前記電気素子は、直方体状の素体と、該素体に形成された1組の外部電極とを備えており、該外部電極は、前記素体の端面に形成された端面電極部と、該端面電極部から延びる側面電極とで構成されており、前記電気素子は、前記外部電極の端面電極部と側面電極部で、前記ビアホールと電気的に接続されていることを特徴とする。

上記構成によれば、前記電気素子の電気的、機械的接続は、前記外部電極の側面電極部に加え、端面電極部でも取られることから、製造時の電気素子とビアホールの間の位置ずれによる接続不良や前記外部電極のエッジ部での電極喰われ、実使用時のストレスによる断線を低減することができる。

また、前記外部電極と前記ビアホールの接続面が広くなることから、この信号経路に入り込む寄生の抵抗分やインダクタンス分を低減でき、前記基板が用いられる各種通信機器のレスポンスの劣化を抑えることが可能となる。

本発明による有機多層基板の製造方法は、熱可塑性樹脂からなる複数枚の樹脂シートは、ビアホールを有し、前記電子部品を挿入するための貫通孔が形成された第１の樹脂シートと、ビアホールを有し、前記貫通孔が形成されていない第２の樹脂シートとを準備する工程、前記第１の樹脂シートと前記第２の樹脂シートを積層し、前記貫通孔で形成されるキャビティ部に前記電子部品を配置して積層体を作る工程、前記積層された積層体を加熱、圧着する工程を備える製造方法であって、前記積層体を作る工程において、前記電子部品の側面電極部面と前記樹脂シートのビアホール天面は、平面視したとき、前記側面電極部面から前記電子部品の端面側へはみ出るように位置決めされることを特徴とする。

上記製法によれば、前記電気素子の電気的、機械的接続は、前記外部電極の側面電極部に加え、端面電極部でも取られることから、製造時の電気素子とビアホールの間の位置ずれによる接続不良や実使用時のストレスによる断線を低減することができる。

本発明によれば、有機多層基板において、この基板に内蔵された電子部品とこの基板の配線導体との接続部分における、接続信頼性を向上するとともに、寄生の抵抗分やインダクタンス分を低減することができる。

本発明の実施形態に係る有機多層基板の断面図である。本発明の実施形態による有機多層基板の製造工程を示す説明図である。図２に示す製造工程に続く製造工程を示す説明図である。図３に示す製造工程に続く製造工程を示す説明図である。図４に示す製造工程に続く製造工程を示す説明図である。特許文献１の有機多層基板の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施形態の有機多層基板１０は、例えば図１（ａ）に示すように、複数の樹脂シート層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが積層された積層体１１を備える。この基板１０は、積層体１１内の上下の樹脂シート層の界面に設けられた面内導体１５ａ、１５ｂ、・・・と、樹脂シート層を貫通し、導体が充填された円柱状のビアホール１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、・・・を有する。この基板１０は、面内導体やビアホールと電気的に接続された積層型電子部品１２ａ、１２ｂを備えて構成されている。この基板１０は、積層体１１の上下両面にはそれぞれ表面電極が形成され、表面実装部品が搭載されている。

また、図１（ｂ）は、積層型電子部品１２ａとビアホールとが接続されている図１（ａ）の○で囲んだ箇所Ｘの要部を拡大した断面図（樹脂シートは図示せず）である。積層型電子部品１２ａの外部電極１３は、側面電極部１３ａと端面電極部１３ｂを備えている。

積層型電子部品は、図１（ａ）に示すように、樹脂シート層の界面に配置され、その外部端子電極がビアホールの上下の端面のうち、少なくともいずれか一方の端面に接続されている。

積層型電子部品１２ａの左右一対の外部電極１３は、その下面に接触する樹脂シート層１１ａに形成されたビアホール１４ａ、１４ｂに接続されている。ビアホール１４ａ、１４ｂの上端面には、外部電極１３の側面電極部１３ａと端面電極部１３ｂが密着して接続されている。

以上のように構成された多層配線基板１０では、積層型電子部品の各外部電極は、その端面電極部及び側面電極部の二面でビアホールに接続されている。この結果、製造時の電気素子とビアホールの間の位置ずれによる接続不良や実使用時のストレスによる断線を低減することができる。

また、積層型電子部品１２ａの外部電極１３とビアホール１４ａ、１４ｂの接続面は、図１（ｂ）に示すように、広く、かつ内部電極Ｙに近くなり、前記接続面から前記内部電極までの信号経路は太く、かつ短くなる。よって、電気素子と基板の配線導体の間に入り込む寄生の抵抗分やインダクタンス分は低減され、本有機多層基板が用いられる各種通信機器のレスポンスの劣化を抑えることが可能となる。

次いで、本実施形態の有機多層基板１０の製造方法について図２〜図５を参照して説明する。なお、樹脂シートやビアの寸法、配置など細部において図１のものとは異なるが、これは例えを示すものであり、発明の本質部分が異なるわけではない。

まず、熱可塑性樹脂からなる複数枚の樹脂シート５１ａを準備する工程について説明する。樹脂シート５１ａの構成材料としては、熱可塑性樹脂であるＬＣＰ（液晶ポリマー）をはじめ、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＰＳ（ポニフェニレンスルファイド）、ＰＩ（ポリイミド）等が用いられる。

図２（ａ）に示すように、この樹脂シート５１ａは片面にＣｕからなる厚さ１８μｍの導体箔５４を有している。なお、導体箔５４の材料はＣｕ以外にＡｇ、Ａｌ、ＳＵＳ、Ｎｉ、Ａｕやその合金でもよい。また、この実施形態では１８μｍの厚さの導体箔を用いたが、導体箔５４の厚みは３〜４０μｍ程度で回路形成が可能な厚さであればよい。

次に、図２（ｂ）に示すように、樹脂シート５１ａの樹脂シート側に炭酸ガスレーザーを照射してビア用の孔５５ａを形成する。その後、ビア用の孔５５ａのスミアを除去する。

次に、図２（ｃ）に示すように、樹脂シート５１ａの導体箔５４の上に回路パターンに対応するレジスト５６を形成する。

次に、図２（ｄ）に示すように、導体箔５４のうち前記レジスト５６で被覆されていない部分をエッチングする。その後、レジスト５６を除去して配線導体５７を形成する。

次に、図３（ｅ）に示すように、前記ビア用の孔５５ａに、スクリーン印刷等により導電性ペーストを充填し、ビア５５を形成する。充填する導電性ペーストはＣｕを主成分とする。この導電性ペーストは、熱圧着する温度で配線導体５７の導体金属と合金層を形成するような金属粉を適量入れるとよい。この導電性ペーストには導体金属としてＣｕを用いているので、前記金属粉として、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉのうち少なくとも１種類と、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｚｎのうち少なくとも１種類を入れるとよい。

次に、図３（ｆ）に示すように、パンチ加工により後述の電子部品５９と同じか、もしくはそれより大きい面積の貫通孔５８ａを形成する。これにより樹脂シート５１ａは第１の樹脂シート５１となる。

次に、第２の樹脂シートを準備する。具体的には、図３（ｇ）に示すように、前述の第１の樹脂シート５１の製造工程に対し、図３（ｆ）に示す貫通孔５８ａの形成が省略された樹脂シート５２１や、さらに例えば、この樹脂シート５２１とはビア５５の数や配置が異なる図３（ｈ）に示すような樹脂シート５２２がある。

次に、樹脂シートを積層し、形成されるキャビティ部に積層型電子部品を配置して積層体を作る工程について説明する。

図４（ｉ）に示すように、第１の樹脂シート５１及び前記第２の樹脂シート５２２を所定枚数積層する。まず、樹脂シート５２２を配線導体５７が下側を向くように配置する。これにより配線導体５７は外部電極６０となる。次に、第２の樹脂シート５２２の上に、第１の樹脂シート５１を、１層目は基板の下面に配線導体５７が配置されるように、もう１層は基板の上面に配線導体５７が配置されるように、併せて、第１の樹脂シート５１に形成された貫通孔５８ａが連なって後述の電子部品が挿入されるための凹部が形成されるように配置する。

その後、後述の熱圧着温度より低い温度（１５０〜２００℃）で仮圧着する。これにより、第１の樹脂シート５１の貫通孔５８ａが連なりキャビティ５８が形成される。

次に、図４（ｊ）に示すように、電子部品５９を前記キャビティ５８に挿入する。このとき、電子部品５９の外部電極の側面電極部面５９１と第２の樹脂シート５２２のビアホール５５の天面は、平面視したとき、図４（ｋ）に示すように、側面電極部面５９１から電子部品５９の端面側へ、その一部がはみ出るように位置決めする。

次に、図５（ｌ）に示すように、上層の前記第１の樹脂シート５１及び電子部品５９の上に、別の第２の樹脂シート５２１を基板の上面に配線導体５７が来るように配置する。基板の上面に位置する第２の樹脂シート５２１に形成された配線導体５７は、他の電子部品等を実装するための外部電極６０となる。

次に、前記第１の樹脂シート５１、第２の樹脂シート５２２を２５０℃〜３００℃で熱圧着する。図５（ｍ）に示すように、熱圧着することにより、隣接し合った樹脂シートは相互に接着されて絶縁基材５０１が形成される。熱圧着の際、キャビティ５８に面する樹脂シートやビアホール５５の導電性ペーストは、キャビティ５８内のクリアランスを埋めるように流動し、前記導電性ペーストは、電気素子の外部電極５９１の端面電極部を這い上がるように拡がる。その結果、図５（ｍ）に示すように、ビアホール５５の導電ペーストと電子部品５９の外部電極５９１との接続は、その側面電極部と端面電極部の双方で取られることとなる。

キャビティ５８内の前記クリアランスは、電子部品５９の入力側と出力側の両方にほぼ均等に配分されていることが望ましいが、一方に極端に偏った場合でも、前記樹脂シート及び前記導電性ペーストが流動状態にあるときの調心作用により、ビアホール５５と外部電極５９１の接続は、上記した通りの格好となる。

熱圧着後、部品内蔵基板の上面及び下面に形成された外部電極６０の表面に、ＮｉやＡｕでめっき処理を施す。

１０有機多層基板
１１積層体
１２ａ積層型電子部品
１３ａ側面電極部
１３ｂ端面電極部
１４ａ、１４ｂビアホール
Ｙ積層型電子部品の内部電極
５１第１の樹脂シート
５２１、５２２第２の樹脂シート
５４導体箔
５５ビアホール
５５ａビアホール用の孔
５８キャビティ
５９電子部品
５９１電子部品の外部電極

Claims

基板本体中に電気素子が配置され、該電気素子は前記基板内部のビアホールを介して、前記基板に配置された配線導体と電気的に接続された有機多層基板であって、
前記基板は、熱可塑性樹脂からなる複数の樹脂シートを積層し、加熱・圧着して構成され、
前記電気素子は、直方体状の素体と、該素体に形成された1組の外部電極とを備えており、該外部電極は、前記素体の端面に形成された端面電極部と、該端面電極部から延びる側面電極とで構成されており、
前記電気素子は、前記外部電極の端面電極部と側面電極部で、前記ビアホールと電気的に接続されていることを特徴とする有機多層基板。
ビアホールを有し、前記電子部品を挿入するための貫通孔が形成された熱可塑性樹脂からなる第１の樹脂シートと、ビアホールを有し、前記貫通孔が形成されていない熱可塑性樹脂からなる第２の樹脂シートとを準備する工程、
前記第１の樹脂シートと前記第２の樹脂シートを積層し、前記貫通孔で形成されるキャビティ部に前記電子部品を配置して積層体を作る工程、
前記積層された積層体を加熱、圧着する工程を備える製造方法であって、
前記積層体を作る工程において、前記電子部品は前記樹脂シートのビアホール天面が、平面視したとき、前記電子部品の側面電極部面から前記電子部品の端面側へはみ出るように位置決めされることを特徴とする有機多層基板の製造方法。