JP2014067741A - 配線基板 - Google Patents

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Abstract

【課題】配線基板の不良を低減すること。
【解決手段】コア基板２１は、チップキャパシタ５０を搭載する貫通孔２２を有する。貫通孔２２には、チップキャパシタ５０の両端面と対向する内面に突起部２３，２４が形成されている。突起部２３，２４は、チップキャパシタ５０の接続端子５２，５３に向って突出するように形成されている。そして、突起部２３，２４の大きさ（先端間の距離）は、チップキャパシタ５０の長さよりも短く設定されている。チップキャパシタ５０は、貫通孔２２の内面に形成された突起部２３，２４より支持される。
【選択図】図１

Description

配線基板に関する。
従来、チップ型の容量素子（チップキャパシタ）等の電子部品を内蔵した配線基板が知られている（例えば、特許文献１参照）。電子部品は、配線基板のコア基板に形成された貫通孔内に配置されている。このような配線基板は、例えば、電子部品より大きな貫通孔が形成されたコア基板の片面に、貫通孔を塞ぐように仮止めのためのテープを貼付し、貫通孔内に電子部品を配置した後、テープを貼付していないコア基板の面に絶縁層を形成し、テープを剥離することにより得られる。
特開２００７−２５８５４１号公報
ところで、仮止めのためのテープがコア基板に貼付された状態で絶縁層を形成すると、絶縁層を形成する際の圧力によりテープが強固に接着されてしまう。このため、コア基板からテープを剥離する際に、テープを固定するための粘着材等がコア基板の面に残ってしまう、所謂糊残りが発生する場合がある。このように、コア基板の面に残る粘着材等は、配線基板の反りの発生や、粘着材が残る面に積層された絶縁層の剥離等を招き、配線基板の不良の要因となる。
本発明の一観点によれば、第１の主面と第２の主面とを貫通する貫通孔が形成されたコア基板と、前記貫通孔内に配置された電子部品と、前記電子部品の接続端子に向って前記貫通孔の内面から突出するように形成された突起部と、前記貫通孔の内面と前記電子部品との間に充填された絶縁材と、前記コア基板の第１の主面及び前記電子部品を被覆する第１の絶縁層と、前記コア基板の第２の主面及び前記電子部品を被覆する第２の絶縁層とを有し、前記電子部品は、電子部品本体と、前記電子部品本体の周囲に形成された接続端子を有し、前記電子部品の接続端子は、前記突起部によって形成され、前記電子部品の挿入方向に沿って延びる係合溝を有する。
本発明の一観点によれば、配線基板の不良を低減することができる。
（ａ）（ｂ）は配線基板の断面図、（ｃ）は貫通孔及びチップキャパシタの拡大平面図。 貫通孔の一部斜視図。 チップキャパシタの（ａ）斜視図、（ｂ）側面図。 配線基板の製造工程を示す断面図。 配線基板の製造工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）一部平面図。 配線基板の製造工程を示す（ａ）断面図、（ｂ）一部平面図。 配線基板の製造工程を示す断面図。 配線基板の製造工程を示す断面図。 （ａ）（ｂ）は別の貫通孔の一部斜視図。 （ａ）（ｂ）はチップキャパシタの側面図。 （ａ）（ｂ）は別の貫通孔及びチップキャパシタの固定状態を示す説明図。 （ａ）（ｂ）は別の配線基板の断面図。
以下、一実施形態を添付図面を参照して説明する。
なお、添付図面は、特徴を分かりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、寸法，比率などは実際と異なる場合がある。また、断面図では、各部材の断面構造を分かりやすくするために、一部のハッチングを省略している。
図１（ａ）に示すように、電子装置は半導体チップ１０と配線基板２０を有している。半導体チップ１０は、配線基板２０の第１の主面（図において上面）に搭載される。この配線基板２０は、例えば、マザーボード等の基板に実装される。この配線基板２０は、ＣＰＵ等のチップを搭載する半導体パッケージ用の配線基板として使用することもできる。
配線基板２０は、コア基板２１を有している。コア基板２１は、例えば補強材であるガラスクロス（ガラス織布）にエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性の絶縁性樹脂を含浸させ硬化させた、いわゆるガラスエポキシ基板である。補強材としてはガラスクロスに限らず、例えばガラス不織布、アラミド織布、アラミド不織布、液晶ポリマ（Liquid Crystal Polymer：ＬＣＰ）織布やＬＣＰ不織布を用いることができる。また、熱硬化性の絶縁性樹脂としてはエポキシ樹脂に限らず、例えばポリイミド樹脂やシアネート樹脂などの樹脂材を用いることができる。
コア基板２１には、上面（第１の主面）と下面（第２の主面）との間を貫通する貫通孔２２が形成されている。貫通孔２２は、図１（ｃ）に示すように、平面視略矩形状に形成されている。なお、図１（ｃ）は、貫通孔２２を形成したコア基板２１の矩形状の部分を示している。
貫通孔２２内にはチップキャパシタ５０が配置されている。チップキャパシタ５０は電子部品の一例である。チップキャパシタ５０は、直方体状に形成されたキャパシタ本体（電子部品本体）５１と、そのキャパシタ本体５１の長手方向の両端に形成された２つの接続端子５２，５３を有している。キャパシタ本体５１は、例えば、主としてセラミックと銅等の電極により形成されている。接続端子５２，５３の材質は、例えば銅である。接続端子５２，５３は、キャパシタ本体５１の長手方向端面及び側面を覆うように形成されている。接続端子５２，５３の厚さは、例えば５０μｍ（ミクロン）である。
コア基板２１には、貫通孔２２内において、チップキャパシタ５０の両端面と対向する内面に突起部２３，２４が形成されている。突起部２３，２４は、矩形状に形成された貫通孔２２の短辺を底辺とする平面視三角形状に形成されている。つまり、突起部２３，２４は、チップキャパシタ５０の接続端子５２，５３に向って突出するように形成されている。そして、突起部２３，２４の大きさ（先端間の距離）は、チップキャパシタ５０の長さよりも短く設定されている。さらに、突起部２３，２４の大きさ（先端間の距離）は、チップキャパシタ５０のキャパシタ本体５１の長さよりも長くなるように設定されている。そして、突起部２３，２４は、コア基板２１の材質、つまり硬化された樹脂により形成され、補強材（ガラスクロス）を含む。従って、突起部２３，２４の先端は、チップキャパシタ５０の接続端子５２，５３に食い込む。これにより、突起部２３，２４は、チップキャパシタ５０を貫通孔２２内に支持する。そして、突起部２３，２４は、接続端子５２，５３に係合溝５２ａ，５３ａを形成する。なお、図３（ａ）には、係合溝５２ａ，５３ａが形成される位置を一点鎖線で示している。そして、突起部２３，２４の先端は、キャパシタ本体５１まで到達しないため、キャパシタ本体５１を破損する虞はない。
さらに、図２に示すように、突起部２３は、貫通孔２２において、コア基板２１の厚み方向に沿って先端が連続するように形成されている。なお、図２は、貫通孔２２を形成したコア基板２１の矩形状の部分における斜視断面図を示している。また、図示しないが、突起部２４は、突起部２３と同様に、貫通孔２２において、コア基板２１の厚み方向に沿って先端が連続するように形成されている。したがって、突起部２３，２４は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、チップキャパシタ５０の接続端子５２，５３に直線状の係合溝５２ａ，５３ａを形成する。このため、チップキャパシタ５０の回転が抑制される。
図１（ｂ）に示すように、貫通孔２２内には、絶縁材２５が充填されている。絶縁材２５は、貫通孔２２内に充填可能な粘度を有する樹脂を、貫通孔２２内に充填後に硬化して形成されている。絶縁材２５に用いられる樹脂は、例えば、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，アクリル樹脂である。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、コア基板２１の上面側には、配線層３１と絶縁層３２と配線層３３がこの順番で形成されている。同様に、コア基板２１の下面側には、配線層４１と絶縁層４２と配線層４３がこの順番で形成されている。配線層３１，３３，４１，４３の材質は例えば銅である。絶縁層３２，４２の材質は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂，アクリル樹脂等の樹脂である。配線層３１の一部のパターンは、絶縁層３２を貫通して形成されたビア３４を介してチップキャパシタ５０の接続端子５２，５３に接続されている。また、各配線層３１，３３，４１，４３の一部のパターンは、コア基板２１及び絶縁層３２，４２を貫通して形成されたスルーホール３５を介して互いに接続されている。スルーホール３５は筒状に形成され、そのスルーホール３５の内部には絶縁材３６が充填されている。絶縁材３６は、スルーホール３５内に充填可能な粘度を有する樹脂を、スルーホール３５内に充填後に硬化することにより得られる。絶縁材３６に用いられる樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂及びアクリル樹脂である。なお、図示しないが、配線層３１と配線層３３の一部のパターンは絶縁層３２を貫通して形成されたビアを介して互いに接続され、配線層４１と配線層４３の一部のパターンは絶縁層４２を貫通して形成されたビアを介して互いに接続されている。また、コア基板２１の両面に形成された配線層３１と配線層４１を、コア基板２１に形成された貫通電極を介して電気的に接続してもよい。
絶縁層３２及び配線層３３は、レジスト膜３７により被覆されている。レジスト膜３７には、配線層３３の一部を接続用のパッド３３ａとして露出するための開口３７ａが形成されている。同様に、絶縁層４２及び配線層４３は、レジスト膜４４により被覆されている。レジスト膜４４には、配線層４３の一部を接続用のパッド４３ａとして露出するための開口４４ａが形成されている。
図１（ａ）に示すように、パッド３３ａには半導体チップ１０のバンプ１１が接続される。従って、半導体チップ１０は、バンプ１１，パッド３３ａ（配線層３３）、ビア３４を介してチップキャパシタ５０と接続される。なお、図示しないが、パッド４３ａは、バンプ（はんだボール等）を介してマザーボード等の基板に接続される。
次に、配線基板の２０の製造方法を説明する。
図４に示すように、コア基板２１両主面の金属箔をエッチング等によりパターニングして配線層３１，４１を形成する。このとき、図１（ａ）等に示す貫通孔２２に応じて配線層３１，４１に開口３１ａ，４１ａを形成する。
次に、図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、コア基板２１に貫通孔２２及び突起部２３，２４を形成する。貫通孔２２及び突起部２３，２４の形成には、例えばプレス装置やレーザ加工機を用いることができる。
そして、図６（ａ），図６（ｂ）に示すように、コア基板２１に形成した貫通孔２２内にチップキャパシタ５０を挿入する。このとき、コア基板２１を平坦な基準面を有する治具上に載置し、チップキャパシタ５０を基準面に押し当てるように貫通孔２２内に挿入する。これにより、チップキャパシタ５０が傾いて突起部２３，２４に支持されることを抑制することができる。また、コア基板２１の１つの主面２１ａ（図において下面）に対して、チップキャパシタ５０の接続端子５２，５３の主面（貫通孔２２内に配置されたチップキャパシタ５０において露出する面）が平行（略同一平面上）となるようにそのチップキャパシタ５０を配置することが可能となる。
次いで、図７に示すように、コア基板２１の両面に絶縁層３２，４２を形成する。例えば、コア基板２１及びチップキャパシタ５０の上面と下面のそれぞれを樹脂フィルムにより覆う。樹脂フィルムの材料は、熱硬化性樹脂である。また、この樹脂フィルムは、例えばＢ−ステージ状態（半硬化状態）のものである。これらの樹脂フィルムを減圧雰囲気（例えば真空中）にてプレス装置等によりコア基板２１に向って加圧することで、貫通孔２２内面とチップキャパシタ５０の間に樹脂を充填する。このとき、チップキャパシタ５０は、突起部２３，２４によって接続端子５２，５３に形成された係合溝５２ａ，５３ａと、先端がコア基板２１の厚さ方向に沿って連続するように形成された突起部２３，２４（図２参照）が互いに係合している。このため、貫通孔２２内に樹脂を供給される圧力がチップキャパシタ５０に加わっても、チップキャパシタ５０の姿勢は変化しない。つまり、チップキャパシタ５０の回転等が抑制される。そして、加熱することにより、樹脂を硬化させ、図１（ｂ）に示す絶縁材２５及び絶縁層３２，４２を形成する。
次に、図８に示すように、絶縁層３２に、チップキャパシタ５０の接続端子５２，５３の一部を露出するように開口部３２ａを形成する。尚、図８では、図７以前の工程に対して、上下を反転して示している。この開口部３２ａの形成には、例えばレーザ加工機を用いる。このとき、チップキャパシタ５０の接続端子５２，５３の主面がコア基板２１の主面２１ａと略同一平面上になっている。したがって、接続端子５２，５３を覆う絶縁層３２の厚みにおける所望の厚み（例えば設計値）に対する誤差が少ない。このため、接続端子５２，５３の主面を確実に露出することができ、次に形成するビア３４（図１（ａ）参照）を確実に接続することができる。なお、チップキャパシタ５０の接続端子５２，５３の主面を、コア基板２１に形成された配線層３１の表面と略同一となるようにしてもよく、この場合でも同様に接続端子５２，５３の主面を確実に露出することが可能となる。
なお、図示しないが、ビア３４、配線層３３，４３は、例えばセミアディティブ法、アディティブ法により形成される。また、スルーホール３５は、レーザ加工機やドリル機により形成した貫通孔に無電解銅めっき，電解銅めっきを施すことにより形成される。そして、例えば感光性樹脂のフィルムを所定の形状にパターニングしてレジスト膜３７，４４が形成される。
次に、配線基板２０の作用を説明する。
上記の配線基板２０の製造工程において、チップキャパシタ５０は、貫通孔２２内に形成された突起部２３，２４により支持される。このため、貫通孔２２内にチップキャパシタ５０を保持するために仮止め用のテープを必要としない。したがって、コア基板２１の両面に粘着材等が残らないため、粘着材等による配線基板２０の反りや絶縁層３２，４２の剥離等の発生が抑制される。
突起部２３，２４は、貫通孔２２内において、チップキャパシタ５０の接続端子５２，５３と対向する側面に形成されている。したがって、チップキャパシタ５０のキャパシタ本体５１は突起部２３，２４と係合しないため、キャパシタ本体５１において支持の際の応力等が加わらないため、キャパシタ本体５１における割れ等の損傷が抑制される。
突起部２３，２４の先端間の距離は、チップキャパシタ５０の長さよりも短く設定されている。従って、突起部２３，２４の先端はチップキャパシタ５０の接続端子５２，５３に食い込み、接続端子５２，５３に直線状の係合溝５２ａ，５３ａを形成する。係合溝５２ａ，５３ａと、先端がコア基板２１の厚さ方向に沿って連続するように形成された突起部２３，２４が互いに係合し、チップキャパシタ５０の回転を抑制する。チップキャパシタ５０の回転は、接続端子５２，５３に対応するビア３４の接続不良の要因となる。このため、チップキャパシタ５０の回転を抑制することで、接続端子５２，５３に対するビア３４の接続不良が低減する。
以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）コア基板２１は、チップキャパシタ５０を搭載する貫通孔２２を有する。チップキャパシタ５０は、貫通孔２２の内面に形成された突起部２３，２４より支持される。従って、チップキャパシタ５０を貫通孔２２内に保持するために仮止め用のテープを用いる必要が無いため、コア基板２１の両面に粘着材等が残らない。これにより、配線基板２０の反りや絶縁層３２，４２の剥離等の発生を抑制することができ、配線基板２０の不良を低減することができる。
（２）貫通孔２２内において、チップキャパシタ５０の接続端子５２，５３と対向する内面に突起部２３，２４を形成した。従って、チップキャパシタ５０のキャパシタ本体５１の破損等の発生を抑制することができ、配線基板２０の不良を低減することができる。
尚、上記各実施の形態は、以下の態様で実施してもよい。
・突起部２３，２４の形状を適宜変更してもよい。例えば、図９（ａ）に示すように、貫通孔６１をテーパ状に形成してもよい。この場合、貫通孔６１の内面に形成される突起部６２の先端間の距離が、コア基板２１の厚さ方向に沿って徐々に短くなる。これにより、貫通孔６１内にチップキャパシタ５０を挿入し易くなる。つまり、チップキャパシタ５０を貫通孔６１内に圧入するために必要な押圧力が、デーパを形成しない場合よるも小さくなる。これにより、チップキャパシタ５０のキャパシタ本体５１に加わる応力等を小さくすることで、キャパシタ本体５１の破損を抑制することができる。なお、図９（ｂ）に示すように、側面６３の一部が三角形（三角柱状）に突出する形状の突起部６４を形成してもよい。
貫通孔６１をテーパ状に形成した場合、チップキャパシタ５０には、図１０（ａ）に示すように、コア基板２１の厚み方向に沿って深さが徐々に変化する係合溝５２ｂ、５３ｂが形成される。なお、側面の傾きを適宜変更してもよい。例えば、図１０（ｂ）に示すように、接続端子５２，５３の一部に係合溝５２ｃ，５３ｃが形成されるように貫通孔を形成してもよい。このような係合溝５２ｃ，５３ｃであっても、上記の実施形態と同様に、チップキャパシタ５０の回転を抑制することができる。
なお、チップキャパシタ５０において、接続端子５２，５３の周縁部の厚さが、端面中央部よりも薄くなる場合がある。これに対し、例えばプレス装置にてテーパ状の側面を有する貫通孔を形成した場合、貫通孔６１の開口部を面取りすることで、チップキャパシタ５０のキャパシタ本体５１に突起部が接触しない。開口部の面取りは、プレス装置にて貫通孔６１を形成するときに同時に行われる。
・突起部２３，２４を三角形状に形成したが、チップキャパシタ５０を支持可能であればよく、突起部の形状を適宜変更してもよい。例えば、円弧状、台形状の突起部を形成してもよい。
・チップキャパシタ５０の端面において接続端子５２，５３と対向するように、貫通孔２２の内面に突起部２３，２４を形成したが、突起部を形成する位置を適宜変更してもよい。例えば、図１１（ａ）に示すように、チップキャパシタ５０の側部において接続端子５２，５３と対向する貫通孔７０の内面に突起部７１〜７４を形成してもよい。この場合、図１１（ｂ）に示すように、チップキャパシタ５０の側面において、接続端子５２，５３に係合溝５２ｄ，５２ｅ，５３ｄ，５３ｅを形成して、突起部７１〜７４によりチップキャパシタ５０を支持することができる。なお、図１１（ｂ）の一点鎖線は、係合溝５２ｄ，５２ｅ，５３ｄ，５３ｅの位置を示す。
・図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、貫通孔２２内に充填した絶縁材２５と絶縁層３２，４２を別の工程において形成するようにしてもよい。また、貫通孔２２内に充填した絶縁材２５と、絶縁層３２，４２を互いに異なる材質の樹脂により形成してもよい。
・配線層及び絶縁層の層数を適宜変更してもよい。
・図１（ａ）に示すスルーホール３５内に絶縁材３６を充填したが、導電材（例えば銅）を充填した、所謂フィルドビアスルーホールとしもよい。
・配線基板２０のコア基板２１に形成した貫通孔２２内にチップキャパシタ５０を収容したが、チップ抵抗、インダクタ、半導体装置（ＬＳＩ）等の電子部品を搭載するようにしてもよい。
・貫通孔２２内に、２つの接続端子５２，５３を有するチップキャパシタ５０を収容したが、３つ以上の接続端子を有するキャパシタなどの電子部品を収容してもよい。
・チップキャパシタの接続端子は、直方体状に形成されたキャパシタ本体５１の短手方向の両端に形成されてもよい。
２１ コア基板
２２ 貫通孔
２３，２４ 突起部
２５ 絶縁材
５０ チップコンデンサ（電子部品）
５１ キャパシタ本体
５２，５３ 接続端子
５２ａ，５３ａ 係合溝

Claims (6)

  1. 第１の主面と第２の主面とを貫通する貫通孔が形成されたコア基板と、
    前記貫通孔内に配置された電子部品と、
    前記電子部品の接続端子に向って前記貫通孔の内面から突出するように形成された突起部と、
    前記貫通孔の内面と前記電子部品との間に充填された絶縁材と、
    前記コア基板の第１の主面及び前記電子部品を被覆する第１の絶縁層と、
    前記コア基板の第２の主面及び前記電子部品を被覆する第２の絶縁層と
    を有し、
    前記電子部品は、電子部品本体と、前記電子部品本体の周囲に形成された接続端子を有し、
    前記電子部品の接続端子は、前記突起部によって形成され前記電子部品の挿入方向に沿って延びる係合溝を有すること、
    を特徴とする配線基板。
  2. 前記突起部は複数形成され、前記貫通孔において対向する２つの内面にそれぞれ形成された前記突起部の先端間の距離は、前記電子部品の大きさよりも小さく、前記電子部品本体の大きさよりも大きく形成されたことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
  3. 前記突起部は、前記第１の主面から前記第２の主面に向って連続するように形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板。
  4. 前記突起部は、前記突起部の先端と対向する電子部品の接続端子との間の距離が、前記第１の主面から前記第２の主面に向って徐々に変化するように形成されたことを特徴とする請求項１〜３のうちの何れか一項に記載の配線基板。
  5. 前記コア基板は、補強材を含むことを特徴とする請求項１〜４のうちの何れか一項に記載の配線基板。
  6. 前記絶縁材は前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層と同じ熱硬化性樹脂であり、前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層を加熱加圧によって形成するときに前記貫通孔の内面と前記電子部品との間に充填されたものであることを特徴とする、請求項１〜５のうちの何れか一項に記載の配線基板。
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