JP2015056628A - 配線基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化を図ったコイルを含む配線基板等を提供すること。【解決手段】本配線基板は、第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に形成されたコイルと、を有し、前記コイルは、前記第１絶縁層上にめっき膜で形成された第１磁性体層と、前記第１磁性体層上に形成されたコイル部と、前記第１磁性体層及び前記コイル部を覆うように前記第１絶縁層上に形成された第２絶縁層と、前記第２絶縁層上にめっき膜で形成された第２磁性体層と、を含む。【選択図】図１
Description
本発明は、配線基板及びその製造方法に関する。
従来より、ビルドアップ多層基板内にコイル用パターンを形成し、ビルドアップバイアによりコイル用パターンを接続して、全体として螺旋状のコイルを形成したプリント基板のパターンコイルがあった。
しかしながら、従来のパターンコイルは、部品としてのサイズが大きいため、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）のような演算処理装置のパッケージに搭載することが困難であった。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、小型化を図ったコイルを含む配線基板等を提供することを課題とする。
本配線基板は、第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に形成されたコイルと、を有し、前記コイルは、前記第１絶縁層上にめっき膜で形成された第１磁性体層と、前記第１磁性体層上に形成されたコイル部と、前記第１磁性体層及び前記コイル部を覆うように前記第１絶縁層上に形成された第２絶縁層と、前記第２絶縁層上にめっき膜で形成された第２磁性体層と、を含むことを要件とする。
開示の技術によれば、小型化を図ったコイルを含む配線基板等を提供できる。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
〈第１の実施の形態〉
［第１の実施の形態に係る配線基板の構造］
まず、第１の実施の形態に係る配線基板の構造について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る配線基板を例示する図である。なお、図１（ｂ）は平面図であり、図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。但し、図１（ｂ）では、絶縁層４４より上側の層の図示は省略されている。
［第１の実施の形態に係る配線基板の構造］
まず、第１の実施の形態に係る配線基板の構造について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る配線基板を例示する図である。なお、図１（ｂ）は平面図であり、図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。但し、図１（ｂ）では、絶縁層４４より上側の層の図示は省略されている。
図１を参照するに、配線基板１は、コア基板１０と、配線層２０と、絶縁層３０と、コイル（インダクタ）４０と、絶縁層５０と、配線層６０と、配線層７０と、貫通電極８０と、絶縁層９０と、絶縁層１００と、配線層１１０とを有する。
なお、本実施の形態では、便宜上、絶縁層５０側を上側又は一方の側、絶縁層１００側を下側又は他方の側とする。又、各部位の絶縁層５０側の面を上面又は一方の面、絶縁層１００側の面を下面又は他方の面とする。但し、配線基板１は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、本実施の形態では、平面視とは対象物をコア基板１０の一方の面の法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物をコア基板１０の一方の面の法線方向から視た形状を指すものとする。
コア基板１０は、例えば、ガラス布基材をエポキシ樹脂に含浸させた基板である。コア基板１０の厚さは、例えば、０．２〜１．６ｍｍ程度とすることができる。コア基板１０の一方の面には配線層２０が形成され、他方の面には配線層７０が形成されている。配線層２０と配線層７０とは、コア基板１０を貫通する貫通電極８０を介して、電気的に接続されている。配線層２０、配線層７０、及び貫通電極８０の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）等を用いることができる。配線層２０及び７０の厚さは、例えば、１０〜２０μｍ程度とすることができる。
絶縁層３０は、コア基板１０の一方の面に、配線層２０を覆うように形成されている。絶縁層３０の材料としては、例えば、熱硬化性のエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等の絶縁性樹脂を主成分とする材料（例えば、樹脂フィルム）を用いることができる。絶縁層３０は、シリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーを含有しても構わない。絶縁層３０の厚さは、例えば１５〜３５μｍ程度とすることができる。なお、絶縁層３０は、本発明に係る第１絶縁層の代表的な一例である。
絶縁層３０の上面にはコイル４０が形成されている。言い換えれば、配線基板１には、絶縁層３０と絶縁層５０との間に挟まれるように、コイル４０が内蔵されている。コイル４０は、第１磁性体層４１、絶縁膜４２、コイル部４３、絶縁層４４、絶縁膜４５、第２磁性体層４６、及び絶縁膜４７を有する。
第１磁性体層４１は、絶縁層３０の上面に形成されている。第１磁性体層４１は、平面視において、図１（ｂ）に示すように略矩形状にパターニングされている。第１磁性体層４１は、絶縁層３０よりも平面視で小さく、コイル部４３よりも平面視で大きく、かつ、平面視でコイル部４３を内包するように配置されている。第１磁性体層４１の大きさは、例えば、膜厚約１０μｍ、平面視で約０．８５ｍｍ（縦方向：図１（ｂ）の上下方向）×約２ｍｍ（横方向：図１（ｂ）の左右方向）とすることができる。
第１磁性体層４１の材料としては、例えば、亜鉛とフェライトの合金（Ｚｎ−Ｆｅ）を用いることができる。この場合、第１磁性体層４１は、例えば、亜鉛とフェライトの合金めっき膜で形成することができる。めっき処理によって形成される亜鉛とフェライトの合金（Ｚｎ−Ｆｅ）は、比較的高抵抗（１００Ω程度）であるため、上側にコイル部４３を形成するのに適している。第１磁性体層４１の厚さは、例えば、５〜１０μｍ程度とすることができる。
絶縁膜４２は、絶縁層３０の上面外縁部、第１磁性体層４１の上面及び側面を連続的に被覆するように形成されている。絶縁膜４２の材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を用いることができる。絶縁膜４２の厚さは、例えば、３〜１０μｍ程度とすることができる。
コイル部４３は、第１磁性体層４１上に絶縁膜４２を介して形成されている。コイル部４３は、平面視で矩形渦状に巻回された平面状のコイル（平面コイル）であり、一端４３Ａ及び他端４３Ｂを有する。コイル部４３は、スパイラル型のコイル（インダクタ）と称することもできる。コイル部４３の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）等を用いることができる。この場合、コイル部４３は、例えば、銅めっき膜で形成することができる。コイル部４３の厚さは、例えば、１０〜２０μｍ程度とすることができる。コイル部４３は、例えば、ライン／スペース＝１２０μｍ／２０μｍとすることができる。
本実施の形態では、コイル部４３は、一端４３Ａから時計回りに矩形状に２回巻回されて他端４３Ｂに至っている。このように、本実施の形態では、巻数が２．５巻のコイル部４３を示すが、コイル部４３の巻数は、用途によって必要になるインダクタンスに合わせて決定すればよい。コイル部４３の巻数は、例えば、１００巻程度であってもよく、更に多くてもよい。
絶縁層４４は、絶縁層３０上に第１磁性体層４１、絶縁膜４２、及びコイル部４３を覆うように形成されている。絶縁層４４は、第１磁性体層４１、絶縁膜４２、及びコイル部４３の形成する凹凸を吸収し、上面が平坦面とされている。なお、ここでいう平坦面とは、絶縁膜４２のコイル部４３が形成されている面を基準としたときに、絶縁層４４の上面の最も高い（厚い）部分と最も低い（薄い）部分との差が１μｍ以下の面を指すものとする。
絶縁層４４の材料は、例えば、絶縁層３０と同様とすることができる。絶縁層４４の厚さは、例えば、４０〜５５μｍ程度とすることができる。絶縁層４４は、シリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーを含有しても構わない。絶縁層４４に磁性体のフィラー（例えば、フェライト系のフィラー等）を含有させると、コイル４０のインダクタンスを向上させることができ好適である。なお、絶縁層４４は、本発明に係る第２絶縁層の代表的な一例である。
絶縁膜４５は、絶縁層４４の上面に形成されている。絶縁膜４５の材料や厚さは、例えば、絶縁膜４２と同様とすることができる。絶縁膜４５の上面も平坦面である。なお、絶縁層４４の上面に直接第２磁性体層４６を形成すると、絶縁層４４の表面粗さの関係から、第２磁性体層４６に安定的な結晶方向が得られない場合がある。又、第２磁性体層４６の厚さに平面的な分布が生じて厚さの制御が困難になるような場合がある。そこで、第２磁性体層４６の安定的な結晶方向を得るためや、第２磁性体層４６の膜厚を均一化するために、絶縁層４４より表面粗度の小さな絶縁膜４５を設けている。
第２磁性体層４６は、絶縁層４４よりも上層であって、コイル部４３上に形成されている。より詳しくは、第２磁性体層４６は、略矩形状にパターニングされて絶縁膜４５の上面に形成されており、平面視で第１磁性体層４１と略重複する位置に形成されている。つまり、コイル部４３は、第１磁性体層４１及び第２磁性体層４６によって上下から挟まれている。但し、第１磁性体層４１とは異なり、第２磁性体層４６には、開口部４６ｘ及び４６ｙが形成されている。開口部４６ｘは、平面視でコイル部４３の一端４３Ａと略重複する位置に形成されており、開口部４６ｙは、平面視でコイル部４３の他端４３Ｂと略重複する位置に形成されている。開口部４６ｘ及び４６ｙの平面形状は、例えば、矩形状や円形状等とすることができる。第２磁性体層４６の材料や厚さ、形成方法は、例えば、第１磁性体層４１と同様とすることができる。
なお、コイル部４３の一端４３Ａ及び他端４３Ｂを除く部分のコイル部４３は、全て第２磁性体層４６に覆われている。本実施の形態では、コイル部４３の他端４３Ｂの一部も第２磁性体層４６に覆われているが、この部分は必ずしも第２磁性体層４６に覆われていなくてもよい。
第２磁性体層４６の大きさ（開口部４６ｘ及び４６ｙも含む）は、例えば、膜厚約１０μｍ、平面視で約０．８５ｍｍ（縦方向：図１（ｂ）の上下方向）×約２ｍｍ（横方向：図１（ｂ）の左右方向）とすることができる。なお、コイル部４３をライン／スペース＝１２０μｍ／２０μｍで巻数２．５とし、第１磁性体層４１及び第２磁性体層４６を上記寸法例のようにすると、コイル４０のインダクタンスを７ｎＨ程度とすることができる。
絶縁膜４７は、絶縁膜４５の上面外縁部、開口部４６ｘ及び４６ｙの内壁を含む第２磁性体層４６の上面及び側面を連続的に被覆するように形成されている。絶縁膜４７の材料や厚さは、例えば、絶縁膜４２と同様とすることができる。なお、絶縁膜４７の表面には微少な凹凸が形成されるため、第２磁性体層４６と絶縁層５０との密着性を向上できる。
絶縁層５０は、コイル４０上に形成されている。具体的には、絶縁層５０は、コイル４０を構成する絶縁膜４７上に形成されている。絶縁層５０の材料や厚さは、例えば、絶縁層３０と同様とすることができる。絶縁層５０は、シリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーを含有しても構わない。なお、絶縁層５０は、第２磁性体層４６及び絶縁膜４７の形成する凹凸を吸収し、上面が平坦面とされている。
配線層６０は、配線６１、６２、及び６３を有する。配線６１は、絶縁層３０、絶縁膜４２、絶縁層４４、絶縁膜４５、絶縁膜４７、及び絶縁層５０を連続的に貫通し、配線層２０の上面を露出するビアホール６０ｘ内に充填されたビア配線、及び絶縁層５０の上面に形成された配線パターンを含んでいる。配線６１は、ビアホール６０ｘの底部に露出した配線層２０と電気的に接続されている。ビアホール６０ｘは、絶縁層５０側に開口されている開口部の径が配線層２０の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大となる逆円錐台状の凹部とされている。
配線６２は、絶縁層４４、絶縁膜４５、絶縁膜４７、及び絶縁層５０を連続的に貫通し、コイル部４３の一端４３Ａの上面を露出するビアホール６０ｙ内に充填されたビア配線、及び絶縁層５０の上面に形成された配線パターンを含んでいる。配線６２は、ビアホール６０ｙの底部に露出したコイル部４３の一端４３Ａと電気的に接続されている。つまり、配線６２の配線パターンの部分は、コイル部４３の一端４３Ａに接続される端子として機能する。ビアホール６０ｙは、絶縁層５０側に開口されている開口部の径がコイル部４３の一端４３Ａの上面によって形成された開口部の底面の径よりも大となる逆円錐台状の凹部とされている。
配線６３は、絶縁層４４、絶縁膜４５、絶縁膜４７、及び絶縁層５０を連続的に貫通し、コイル部４３の他端４３Ｂの上面を露出するビアホール６０ｚ内に充填されたビア配線、及び絶縁層５０の上面に形成された配線パターンを含んでいる。配線６３は、ビアホール６０ｚの底部に露出したコイル部４３の他端４３Ｂと電気的に接続されている。つまり、配線６３の配線パターンの部分は、コイル部４３の他端４３Ｂに接続される端子として機能する。ビアホール６０ｚは、絶縁層５０側に開口されている開口部の径がコイル部４３の他端４３Ｂの上面によって形成された開口部の底面の径よりも大となる逆円錐台状の凹部とされている。
配線層６０の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）等を用いることができる。配線層６０を構成する配線６１、６２、及び６３の夫々の配線パターンの厚さは、例えば１０〜２０μｍ程度とすることができる。
絶縁層９０は、コア基板１０の他方の面に、配線層７０を覆うように形成されている。絶縁層９０の材料や厚さは、例えば、絶縁層３０と同様とすることができる。絶縁層１００は、絶縁層９０の下面に形成されている。絶縁層１００の材料や厚さは、例えば、絶縁層４４と同様とすることができる。絶縁層１００は、シリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーを含有しても構わない。
配線層１１０は、絶縁層９０及び１００を連続的に貫通し、配線層７０の下面を露出するビアホール１００ｘ内に充填されたビア配線、及び絶縁層１００の下面に形成された配線パターンを含んでいる。配線層１１０は、ビアホール１００ｘの底部に露出した配線層７０と電気的に接続されている。ビアホール１００ｘは、絶縁層１００側に開口されている開口部の径が配線層７０の下面によって形成された開口部の底面の径よりも大となる円錐台状の凹部とされている。
配線基板１は、例えば、絶縁層５０上にＣＰＵ及びキャパシタを実装することができる。この場合、配線基板１のコイル４０は、ＣＰＵに内蔵されるＩＣ及びスイッチング素子並びにキャパシタと電気的に接続され、電源供給回路を構築できる。このようにして、ＣＰＵの直近に電源供給回路を配置することができ、電源供給の効率を改善できる。
［第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法］
次に、第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明する。図２〜図５は、第１の実施の形態に係る配線基板の製造工程を例示する図である。
次に、第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明する。図２〜図５は、第１の実施の形態に係る配線基板の製造工程を例示する図である。
まず、図２（ａ）に示す工程では、一方の面に配線層２０が形成され、他方の面に配線層７０が形成され、配線層２０と配線層７０とが貫通電極８０を介して電気的に接続されたコア基板１０を準備する。そして、コア基板１０の一方の面に配線層２０を覆うように絶縁層３０を積層し、コア基板１０の他方の面に配線層７０を覆うように絶縁層９０を積層する。絶縁層３０及び９０は、例えば、真空ラミネータで半硬化状態の樹脂フィルムを加熱及び加圧することで、コア基板１０の一方の面及び他方の面に積層することができる。樹脂フィルムとしては、例えば、エポキシ系又はポリイミド系等の樹脂製のフィルムを用いることができる。
次に、図２（ｂ）に示す工程では、絶縁層３０の上面の外縁部に、例えば、額縁状にマスク３００を形成する。マスク３００は、例えば、絶縁層３０の上面に感光性レジスト材料を塗布し、塗布した感光性レジスト材料をフォトリソグラフィー工程で硬化させることにより形成できる。
次に、図２（ｃ）に示す工程では、絶縁層３０の上面のマスク３００が形成されていない部分に、第１磁性体層４１を形成する。第１磁性体層４１は、例えば、スプレーめっき処理によって形成することができる。このスプレーめっき処理は、例えば、Ｚｎ−Ｆｅめっき液を用いて行うことができる。第１磁性体層４１の大きさは、例えば、膜厚約１０μｍ、平面視で約０．８５ｍｍ（縦方向：図２（ｃ）を貫通する方向）×約２ｍｍ（横方向：図２（ｃ）の左右方向）とすることができる。
第１磁性体層４１として用いることのできるＺｎ−Ｆｅ合金の組成は、例えば、Ｚｎ０．３６−Ｆｅ２．５４Ｏ４である。第１磁性体層４１として、Ｚｎ−Ｆｅ合金の代わりに、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、及びマンガン（Ｍｎ）等とフェライト（Ｆｅ）との合金を用いてもよい。
次に、図２（ｄ）に示す工程では、図２（ｃ）に示すマスク３００を除去した後、絶縁層３０の上面外縁部、第１磁性体層４１の上面及び側面を連続的に被覆する絶縁膜４２を形成する。マスク３００の除去は、例えば、剥離液を用いたエッチング処理によって行うことができる。絶縁膜４２の形成は、例えば、ワニス状のポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂をスピンコート法で塗布することによって行うことができる。絶縁膜４２の厚さは、例えば、３〜１０μｍ程度とすることができる。なお、絶縁膜４２の表面には微少な凹凸が形成されるため、第１磁性体層４１とコイル部４３との密着性を向上できる。
次に、図３（ａ）に示す工程では、絶縁膜４２の上面に、シード層３１０を形成する。シード層３１０は、後に上面に電解めっき処理が行われることにより、コイル部４３になる種（シード）の部分である。シード層３１０は、例えば、銅をスパッタリングすることにより形成できる。シード層３１０は、無電解めっき処理によって銅製の薄膜を形成することによって作製してもよい。シード層３１０の膜厚は、例えば、０．５〜０．８μｍ程度とすることができる。
次に、図３（ｂ）に示す工程では、感光性レジスト材料を用いて、シード層３１０の上面にマスク３２０を形成する。マスク３２０は、例えば、シード層３１０の上面に感光性レジスト材料を塗布し、塗布した感光性レジスト材料をフォトリソグラフィー工程で硬化させることにより形成できる。マスク３２０は、後に電解めっき処理によってコイル部４３を形成する際に用いられる。このため、マスク３２０は、コイル部４３（図１（ｂ）参照）を形成できるようにパターニングすればよい。
次に、図３（ｃ）に示す工程では、電解めっき処理により、例えば銅製のコイル部４３を形成する。電解めっき処理は、シード層３１０に給電しながら行うことができる。コイル部４３の厚さは、例えば、１０〜２０μｍ程度とすることができる。例えば、最終製品の配線基板１として残さない部分(後に除去する部分)にもシード層３１０を形成し、この部分を給電用のパターンとして用いてもよい。
次に、図３（ｄ）に示す工程では、図３（ｃ）に示すマスク３２０を除去し、更にコイル部４３から露出した部分のシード層３１０を除去し、コイル部４３を露出させる。マスク３２０は、例えば、剥離液を用いたエッチング処理によって除去することができる。シード層３１０の除去は、例えば、逆スパッタリング法によって行うことができる。なお、この逆スパッタリング法では、シード層３１０のうち、コイル部４３と絶縁膜４２との間に形成された部分は、コイル部４３と一体になっているため、除去されずに残存する。なお、図３（ｄ）以降では、コイル部４３と一体になっている部分のシード層３１０の図示を省略している。
このようにして得られるコイル部４３は、例えば、ライン／スペース＝１２０μｍ／２０μｍであり、巻数２．５である。なお、シード層３１０の除去は、逆スパッタリング法の代わりに、ウェットエッチング法によって行ってもよい。
次に、図４（ａ）に示す工程では、絶縁膜４２上に、コイル部４３を覆うように絶縁層４４を形成する。絶縁層４４は、例えば、真空ラミネータを用いて形成できる。具体的には、例えば、真空雰囲気中でコイル部４３を覆うように半硬化状態の樹脂フィルムを配置し、半硬化状態の樹脂フィルムを加熱しながら絶縁層３０側に加圧して硬化させる。これにより、コイル部４３の巻線同士の間に形成される隙間部分を埋めて上面が平坦面である絶縁層４４が形成される。つまり、絶縁層４４の上面は、第１磁性体層４１、絶縁膜４２、及びコイル部４３の形成する凹凸を吸収して平坦面とすることができる。
樹脂フィルムとしては、例えば、エポキシ系又はポリイミド系等の樹脂製のフィルムを用いることができる。絶縁層４４の厚さは、例えば、４０〜５５μｍ程度とすることができる。絶縁層４４は、シリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーを含有しても構わない。なお、絶縁層４４に磁性体のフィラー（例えば、フェライト系のフィラー等）を含有させると、コイル４０のインダクタンスを向上させることができる。
次に、図４（ｂ）に示す工程では、絶縁層４４の上面を被覆するように絶縁膜４５を形成する。絶縁膜４５は、絶縁膜４２と同様に、例えば、ワニス状のポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂をスピンコート法で塗布することによって行うことができる。絶縁膜４５の厚さは、例えば、３〜１０μｍ程度とすることができる。
次に、図４（ｃ）に示す工程では、絶縁膜４５の上面の平面視で第１磁性体層４１と略重複する位置に、開口部４６ｘ及び４６ｙを有する第２磁性体層４６を形成する。なお、開口部４６ｘは、平面視でコイル部４３の一端４３Ａと略重複する位置に形成し、開口部４６ｙは、平面視でコイル部４３の他端４３Ｂと略重複する位置に形成する。第２磁性体層４６を形成するには、まず、図２（ｂ）に示す工程と同様にして、絶縁膜４５の上面に所定形状のマスクを形成する。そして、図２（ｃ）に示す工程と同様にして、絶縁膜４５の上面のマスクが形成されていない部分に、例えば、スプレーめっき処理によって第２磁性体層４６を形成する。その後、マスクを除去する。
次に、図５（ａ）に示す工程では、図２（ｄ）に示す工程と同様にして、絶縁膜４５の上面外縁部、開口部４６ｘ及び４６ｙの内壁を含む第２磁性体層４６の上面及び側面を連続的に被覆する絶縁膜４７を形成する。絶縁膜４７は、絶縁膜４２と同様に、例えば、ワニス状のポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂をスピンコート法で塗布することによって行うことができる。絶縁膜４７の厚さは、例えば、３〜１０μｍ程度とすることができる。図５（ａ）に示す工程により、絶縁層３０の上面にコイル４０が形成される。
次に、図５（ｂ）に示す工程では、絶縁膜４７の上面に絶縁層５０を形成する。又、絶縁層９０の下面に絶縁層１００を形成する。絶縁層５０及び１００の形成方法、材料や厚さは、例えば、絶縁層４４と同様とすることができる。
次に、図５（ｃ）に示す工程では、絶縁層３０、絶縁膜４２、絶縁層４４、絶縁膜４５、絶縁膜４７、及び絶縁層５０を連続的に貫通し、配線層２０の上面を露出するビアホール６０ｘを形成する。又、絶縁層４４、絶縁膜４５、絶縁膜４７、及び絶縁層５０を連続的に貫通し、コイル部４３の一端４３Ａの上面を露出するビアホール６０ｙを形成する。又、絶縁層４４、絶縁膜４５、絶縁膜４７、及び絶縁層５０を連続的に貫通し、コイル部４３の他端４３Ｂの上面を露出するビアホール６０ｚを形成する。又、絶縁層９０及び１００を連続的に貫通し、配線層７０の下面を露出するビアホール１００ｘを形成する。
ビアホール６０ｘ、６０ｙ、６０ｚ、及び１００ｘは、例えばＣＯ２レーザ等を用いたレーザ加工法により形成できる。レーザ加工法により形成した６０ｘ、６０ｙ、及び６０ｚは、絶縁層５０側に開口されている開口部の径が配線層２０等の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大となる逆円錐台状の凹部となる。又、レーザ加工法により形成したビアホール１００ｘは、絶縁層１００側に開口されている開口部の径が配線層７０の下面によって形成された開口部の底面の径よりも大となる円錐台状の凹部となる。
図５（ｃ）に示す工程の後、配線６１、６２、及び６３を有する配線層６０、並びに、配線層１１０を形成することで図１に示す配線基板１が完成する。配線層６０を形成するには、まず、無電解めっき法又はスパッタ法により、ビアホール６０ｘ、６０ｙ、及び６０ｚの内壁面及び底面、絶縁層５０の上面を連続的に被覆する銅（Ｃｕ）等からなるシード層（図示せず）を形成する。更に、シード層上に配線層６０に対応する開口部を備えたレジスト層（図示せず）を形成する。そして、シード層を給電層に利用した電解めっき法により、レジスト層の開口部に銅（Ｃｕ）等からなる導電層（図示せず）を形成する。続いて、レジスト層を除去した後に、導電層をマスクにして、導電層に覆われていない部分のシード層をエッチングにより除去する。これにより、シード層及び導電層を含む配線層６０が形成される（セミアディティブ法）。配線層１１０も同様の方法により形成できる。
ここで、比較例を示しながら、配線基板１が奏する特有の効果について説明する。図６は、比較例に係るコイルを例示する部分断面図である。なお、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢを拡大して例示する図である。
図６を参照するに、比較例に係るコイル４０Ｘは、第１の実施の形態に係るコイル４０とは異なり、絶縁層４４及び絶縁膜４５を有していない。コイル４０Ｘにおいて、コイル部４３の巻線同士の間に形成される隙間部分は絶縁樹脂４８で埋められ、コイル部４３及び絶縁樹脂４８を覆うように第２磁性体層４６及び絶縁膜４７が形成されている。コイル部４３の巻線同士の間に形成される隙間部分に第２磁性体層４６が入り込むと、コイル４０Ｘのインダクタンスが低下してしまう。このような不具合が生じることを抑制するため、コイル部４３の巻線同士の間に形成される隙間部分は絶縁樹脂４８で穴埋めされている。
しかしながら、絶縁樹脂４８は、巻線同士の間に形成される隙間部分を含むコイル部４３上に、液状又はペースト状の樹脂を塗布後硬化させて形成する。そのため、図６（ｂ）に示すように、絶縁樹脂４８はコイル部４３の上面の一部にも形成され、又、巻線同士の間に形成される隙間部分を埋める絶縁樹脂４８には凹部が形成される。すなわち、絶縁樹脂４８の上面（第２磁性体層４６側の面）は平坦面とはならず凹凸面となる。絶縁膜４２のコイル部４３が形成されている面を基準としたときに、絶縁樹脂４８の上面の最も高い（厚い）部分と最も低い（薄い）部分との差は、例えば、５〜１０μｍ程度となる。
これにより、絶縁樹脂４８上に形成される第２磁性体層４６も凹凸形状となるが、この凹凸形状は第２磁性体層４６を構成する亜鉛とフェライトの合金（Ｚｎ−Ｆｅ）等の結晶性に悪影響を与え（結晶の方向が不均一となる）、透磁率等の磁性特性を悪化させる。
一方、第１の実施の形態に係る配線基板１に内蔵されるコイル４０では、比較例に係るコイル４０Ｘとは異なり、コイル部４３の巻線同士の間に形成される隙間部分を埋めるために液状又はペースト状の絶縁樹脂を用いていない。コイル４０では、コイル部４３の巻線同士の間に形成される隙間部分を埋めると共に、第１磁性体層４１及びコイル部４３の全体を覆うように絶縁層４４を形成し、絶縁層４４上に第２磁性体層４６を形成している。
絶縁層４４は、コイル部４３を覆うように半硬化状態の樹脂フィルムを配置し、半硬化状態の樹脂フィルムを加熱しながら絶縁層３０側に加圧して形成する。そのため、樹脂フィルムがコイル部４３の巻線同士の間に形成される隙間部分を埋めて上面が平坦面である絶縁層４４が形成される。その結果、絶縁層４４に形成される第２磁性体層４６は凹凸形状とならないため、第２磁性体層４６を構成する亜鉛とフェライトの合金（Ｚｎ−Ｆｅ）等の結晶性に悪影響を与えず（結晶の方向が均一となる）、透磁率等の磁性特性を良好な値とすることができる。
又、第１の実施の形態に係る配線基板１は、以下のような効果も奏する。すなわち、配線基板１は、第１磁性体層４１、コイル部４３、及び第２磁性体層４６を有するコイル４０を含む。コイル４０の第１磁性体層４１、コイル部４３、及び第２磁性体層４６は、めっき処理で形成できるため、配線基板１の内部に容易に形成することができる。
又、コイル部４３は、一端４３Ａ及び他端４３Ｂ以外の部分が第１磁性体層４１及び第２磁性体層４６によって覆われているため、コイル４０を小型化しつつコイル４０のインダクタンスを向上できる。
又、第１磁性体層４１及び第２磁性体層４６で高インダクタンスを実現したコイル４０を配線基板１の内部に、通常の配線基板を作製する場合と同様の工程で作製できるので、配線基板の製造コストを低減できる。
又、コイル４０のコイル部４３は、第１磁性体層４１及び第２磁性体層４６によって挟まれていてノイズ耐性が高いため、周囲の配線等に与える影響が極めて低く、周辺回路の設計における自由度を向上できる。
〈第１の実施の形態の変形例〉
第１の実施の形態の変形例では、配線基板１に更に絶縁膜を追加する例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。
第１の実施の形態の変形例では、配線基板１に更に絶縁膜を追加する例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。
図７は、第１の実施の形態の変形例に係る配線基板を例示する断面図であり、図１（ａ）に対応する断面を示している。なお、平面図は図１（ｂ）と同様であるため、図示を省略する。
図７を参照するに、配線基板１Ａは、コイル４０がコイル４０Ａに置換されている点が配線基板１（図１参照）と相違する。コイル４０Ａは、コイル４０に絶縁膜４９を追加したものである。絶縁膜４９は、絶縁層３０の上面に形成されている。又、絶縁膜４９の上面には、第１磁性体層４１及び絶縁膜４２が形成されている。言い換えれば、絶縁膜４９は、絶縁層３０と第１磁性体層４１及び絶縁膜４２との間に形成されている。絶縁膜４９の形成方法、材料や厚さは、例えば、絶縁膜４２と同様とすることができる。
このように、絶縁層３０と第１磁性体層４１との間に絶縁膜４９を形成してもよい。例えば、配線基板１のように絶縁層３０上に直接第１磁性体層４１を形成すると、絶縁層３０の表面粗さの関係から、第１磁性体層４１に安定的な結晶方向が得られない場合がある。又、第１磁性体層４１の厚さに平面的な分布が生じて厚さの制御が困難になるような場合がある。このような場合に、絶縁層３０より表面粗度の小さな絶縁膜４９を形成すると好適である。
以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、配線基板１がビルドアップ基板である形態について説明したが、配線基板１はビルドアップ基板には限定されない。すなわち、絶縁層と配線層とを積層した基板であれば、配線基板１はどのような基板であってもよい。
又、上記実施の形態及びその変形例では、配線基板１が所謂コア基板付きのビルドアップ基板である形態について説明したが、配線基板１は、コア基板を含まない所謂コアレスのビルドアップ基板であってもよい。
又、上記実施の形態及びその変形例では、コイル４０の一端４３Ａ及び他端４３Ｂが配線基板１の上方向にある配線６２及び６３に接続される形態について説明した。しかしながら、一端４３Ａ及び他端４３Ｂは、必ずしも配線基板１の上方向にある配線に接続されなくてもよい。例えば、一端４３Ａ又は他端４３Ｂの少なくとも一方を配線層を介して、配線基板１の横方向に引き出してもよい。
又、上記実施の形態及びその変形例では、コイル４０のコイル部４３の下面側に平面視でコイル部４３よりも大きな第１磁性体層４１があり、コイル部４３の上面側に一端４３Ａ及び他端４３Ｂ以外を被覆する第２磁性体層４６を設ける形態について説明した。しかしながら、第２磁性体層４６は、一端４３Ａ及び他端４３Ｂ以外の部分を露出してもよく、第１磁性体層４１は、コイル部４３の下面の一部を露出してもよい。例えば、他の配線等との関係で、第１磁性体層４１又は４６を形成するスペースを十分に確保できない場合は、コイル部４３の一部を露出するようにしてもよい。
１、１Ａ 配線基板
１０ コア基板
２０、６０、７０、１１０ 配線層
３０、４４、５０、９０、１００ 絶縁層
４０、４０Ａ コイル
４１ 第１磁性体層
４２、４５、４７、４９ 絶縁膜
４３ コイル部
４３Ａ コイル部の一端
４３Ｂ コイル部の他端
４６ 第２磁性体層
６０ｘ、６０ｙ、６０ｚ、１００ｘ ビアホール
６１、６２、６３ 配線
８０ 貫通電極
１０ コア基板
２０、６０、７０、１１０ 配線層
３０、４４、５０、９０、１００ 絶縁層
４０、４０Ａ コイル
４１ 第１磁性体層
４２、４５、４７、４９ 絶縁膜
４３ コイル部
４３Ａ コイル部の一端
４３Ｂ コイル部の他端
４６ 第２磁性体層
６０ｘ、６０ｙ、６０ｚ、１００ｘ ビアホール
６１、６２、６３ 配線
８０ 貫通電極
Claims (10)
- 第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に形成されたコイルと、を有し、
前記コイルは、
前記第１絶縁層上にめっき膜で形成された第１磁性体層と、
前記第１磁性体層上に形成されたコイル部と、
前記第１磁性体層及び前記コイル部を覆うように前記第１絶縁層上に形成された第２絶縁層と、
前記第２絶縁層上にめっき膜で形成された第２磁性体層と、を含む配線基板。 - 前記第２絶縁層の上面は平坦面である請求項１記載の配線基板。
- 前記第２磁性体層は、絶縁膜を介して、前記第２絶縁層の上面に形成されている請求項２記載の配線基板。
- 前記第２絶縁層は、樹脂から形成されている請求項１乃至３の何れか一項記載の配線基板。
- 前記樹脂は磁性体のフィラーを含有する請求項４記載の配線基板。
- 前記コイル部はめっき膜で形成されている請求項１乃至５の何れか一項記載の配線基板。
- 前記コイルは、
前記第１絶縁層と前記第１磁性体層との間に形成された絶縁膜を含む請求項１乃至６の何れか一項記載の配線基板。 - 第１絶縁層上にコイルを形成する工程を有し、
前記コイルを形成する工程は、
前記第１絶縁層上にめっき処理で第１磁性体層を形成する工程と、
前記第１磁性体層上にコイル部を形成する工程と、
前記コイル部を覆うように前記第１絶縁層上に第２絶縁層を形成する工程と、
前記第２絶縁層上にめっき処理で第２磁性体層を形成する工程と、を含む、配線基板の製造方法。 - 前記第２絶縁層を形成する工程では、
前記コイル部を覆うように半硬化状態の樹脂フィルムを配置し、
前記半硬化状態の樹脂フィルムを加熱しながら前記第１絶縁層側に加圧し、前記コイル部の巻線同士の間に形成される隙間部分を埋めて上面が平坦面である前記第２絶縁層を形成する請求項８記載の配線基板の製造方法。 - 前記コイル部を形成する工程では、めっき処理で前記コイルを形成する請求項８又は９記載の配線基板の製造方法。
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