JP2019029388A

JP2019029388A - 部品内蔵基板

Info

Publication number: JP2019029388A
Application number: JP2017144084A
Authority: JP
Inventors: 一起早野; Kazuoki Hayano
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2019-02-21

Abstract

【課題】半導体素子に対して多くの電荷を安定的に供給することを課題とする。
【解決手段】第１キャビティ８を有する第１絶縁層２と、第１キャビティ８内に在り、第１の対電極３ａ、３ｂを有する第１コンデンサ３と、第１絶縁層２上に位置しており、第１キャビティ８上に第２キャビティ９を有する第２絶縁層４と、第２キャビティ９内に在り、第２の対電極５ａ、５ｂを有する第２コンデンサ５と、を含んでおり、上面視において、第１コンデンサ３と第２コンデンサ５とは、第１の対電極３ａ、３ｂおよび第２の対電極５ａ、５ｂにおける各電極の並びが同じになる方向で、それぞれの少なくとも一部同士が重なり合う位置関係にあるとともに、上面視において、第１の対電極３ａ、３ｂと第２の対電極５ａ、５ｂとは、それぞれの少なくとも一部が重ならない状態で位置している。
【選択図】図１

Description

本開示は、複数のコンデンサを具備する部品内蔵基板に関するものである。

近年、携帯型のゲーム機や通信機器に代表される電子機器の高機能化、小型化が進む中で、それらに使用される部品内蔵基板においても高機能化、小型化が要求されている。このような部品内蔵基板には、半導体素子が搭載されることがあるが、演算処理量の増加した半導体素子に対して、限られたスペースの中で多くの電荷を安定的に供給する必要がある。

特開２００８−１９８９９９号公報

部品内蔵基板は、電荷の安定供給のために、基板の厚さ方向に複数のコンデンサが内蔵される場合がある。しかし、複数のコンデンサの対電極同士の間隔が互いに近いために、例えば製造時の配置誤差等により短絡等の不具合が生じる場合があり、半導体素子に対して電荷を安定的に供給することができない虞がある。

本開示の部品内蔵基板は、第１キャビティを有する第１絶縁層と、第１キャビティ内に在り、第１の対電極を有する第１コンデンサと、第１絶縁層上に位置しており、第１キャビティ上に第２キャビティを有する第２絶縁層と、第２キャビティ内に在り、第２の対電極を有する第２コンデンサと、を含んでおり、上面視において、第１コンデンサと第２コンデンサとは、第１の対電極および第２の対電極における各電極の並びが同じになる方向で、それぞれの少なくとも一部同士が重なり合う位置関係にあるとともに、上面視において、第１の対電極と第２の対電極とは、それぞれの少なくとも一部が重ならない状態で位置していることを特徴とするものである。

本開示の部品内蔵基板によれば、半導体素子に対して多くの電荷を安定的に供給することが可能な部品内蔵基板を提供することができる。

図１は、本開示の部品内蔵基板の実施形態例を示す概略断面図である。図２は、本開示の部品内蔵基板の要部拡大平面図である。図３は、本開示の部品内蔵基板の別の実施形態例を示す概略断面図である。

次に、図１および図２を基にして本開示の実施形態に係る部品内蔵基板１について説明する。図１は、本開示の部品内蔵基板１の実施形態例を示す概略断面図である。図２は、部品内蔵基板１のキャビティ付近を示す概略平面図である。

部品内蔵基板１は、第１絶縁層２と、第１コンデンサ３と、第２絶縁層４と、第２コンデンサ５と、配線導体６と、ソルダーレジスト７と、を有している。第１絶縁層２および第２絶縁層４は、半導体素子Ｓを搭載する絶縁基板部分を構成する主要な部分である。また、第１コンデンサ３および第２コンデンサ５を、互いの電気的な短絡を抑制して保持する機能を有している。第１コンデンサ３および第２コンデンサ５は、半導体素子Ｓに電荷を供給する機能を有している。配線導体６は、第１コンデンサ３および第２コンデンサ５を半導体素子Ｓに電気的に接続する機能を有している。

第１絶縁層２は、例えばガラス繊維にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の絶縁樹脂を含浸させた絶縁材料を含んでいる。第１絶縁層２の厚みは、例えば２００〜４００μｍに設定されている。第１絶縁層２は、第１コンデンサ３を収容する第１キャビティ８を有している。

第１絶縁層２は、例えば強化用のガラス繊維にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを複数積層して、加熱下でプレス加工を行うことで平板状に形成される。第１キャビティ８は、例えばレーザー加工により形成される。

第１コンデンサ３は、第１キャビティ８内に位置している。第１コンデンサ３は、例えばチップタイプ積層セラミックコンデンサが挙げられ、電荷の供給源になる静電容量を有している。これにより、半導体素子Ｓに電荷が安定して供給される。第１コンデンサ３は、例えば直方体形状をしている。そして、長手方向における両端に、互いに電気的に独立した第１の対電極３ａ、３ｂを有している。それぞれの電極長さＬ１は、例えば２００〜３００μｍに設定されている。なお、第１キャビティ８の長手方向の寸法は、第１コンデンサ３の長手方向の寸法よりも例えば１３０〜１５０μｍ大きく設定されている。

第２絶縁層４は、例えばガラス繊維にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の絶縁樹脂を含浸させた絶縁材料を含んでいる。第２絶縁層４の厚みは、例えば２００〜４００μｍに設定されている。第２絶縁層４は、第２コンデンサ５を収容する第２キャビティ９を有している。第２コンデンサ５は、第１コンデンサ３の上方に位置している。

第２絶縁層４は、例えば強化用のガラス繊維にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを複数積層して、加熱下でプレス加工を行うことで平板状に形成される。第２キャビティ９は、例えばレーザー加工により形成される。

第２コンデンサ５は、第２キャビティ９内に位置している。第２コンデンサ５は、例えばチップタイプ積層セラミックコンデンサが挙げられ、電荷の供給源になる静電容量を有している。これにより、半導体素子Ｓに電荷が安定して供給される。第２コンデンサ５は、例えば直方体形状をしている。そして、長手方向における両端に、互いに電気的に独立した第２の対電極５ａ、５ｂを有している。それぞれの電極長さＬ２は、例えば２００〜３００μｍに設定されている。なお、第２キャビティ９の長手方向の寸法は、第２コンデンサ５の長手方向の寸法よりも例えば１３０〜１５０μｍ大きく設定されている。なお、第１コンデンサ３と第２コンデンサ５とは、配線導体６によって電気的に接続されている場合を示しているが、互いに電気的に独立していても構わない。

第２絶縁層４は、第１絶縁層２の上に封止用の絶縁層１０を介して位置している。さらに、第１絶縁層２の下面および第２絶縁層４の上面には、別の封止用の絶縁層１０が位置している。封止用の絶縁層１０は、第１キャビティ８内および第２キャビティ９内にも位置しており、第１コンデンサ３および第２コンデンサ５をキャビティ内に固定する機能を有している。封止用の絶縁層１０は、例えば上記のプリプレグ等の絶縁体を含んでいる。

なお、上面視において、第１コンデンサ３と第２コンデンサ５とは、第１の対電極３ａ、３ｂおよび第２の対電極５ａ、５ｂにおける各電極の並びが同じになる方向で、それぞれの少なくとも一部同士が重なり合う位置関係にあるとともに、上面視において、第１の対電極３ａ、３ｂと第２の対電極５ａ、５ｂとは、それぞれの少なくとも一部が重ならない状態で位置している。本例の場合は、第１キャビティ８および第２キャビティ９自体が、互いにずれており、第１コンデンサ３と第２コンデンサ５とが、上述の位置関係にある。ずれの大きさは、例えばそれぞれの電極長さＬ１またはＬ２と同じに設定されている。第１の対電極３ａ、３ｂおよび第２の対電極５ａ、５ｂにおける各電極の並びが同じになる方向で第１コンデンサ３および第２コンデンサ５が配置されているので、上面視において各コンデンサが占有する領域の増加を抑えることができる。これにより、例えば後述するスルーホール１１等を形成する領域を確保することができる。

上側に位置する封止用の絶縁層１０の上面と、下側に位置する封止用の絶縁層１０の下面との間には、スルーホール１１が位置している。また、下側に位置する封止用の絶縁層１０には、第１の対電極３ａ、３ｂを底面とするビアホール１２が位置している。上側に位置する封止用の絶縁層１０には、第２の対電極５ａ、５ｂを底面とするビアホール１２が位置している。スルーホール１１およびビアホール１２は、後述する配線導体６が内部に位置している。スルーホール１１内の配線導体６は、上側の封止用の絶縁層１０の上面に位置する配線導体６と、下側の封止用の絶縁層１０の下面に位置する配線導体６とを電気的に接続している。ビアホール１２内の配線導体６は、例えば封止用の絶縁層１０表面の配線導体６と、対電極とを電気的に接続している。

スルーホール１１は、例えばドリル加工やブラスト加工により形成される。ビアホール１２は、例えばレーザー加工により形成される。

上側に位置する封止用の絶縁層１０の上面と、下側に位置する封止用の絶縁層１０の下面には、それぞれ積層用の絶縁層１３が位置している。積層用の絶縁層１３は、配線導体６の配置領域を確保する機能を有している。積層用の絶縁層１３には、複数のビアホール１２が位置している。積層用の絶縁層１３は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の絶縁材料を含んでおり、内部には絶縁粒子が分散されている。

積層用の絶縁層１３は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含む絶縁層用のフィルムを、真空下で配線導体６を覆うようにして封止用の絶縁層１０表面に貼着して熱硬化することで形成される。

配線導体６は、第１絶縁層２の表面、第２絶縁層４の表面、封止用の絶縁層１０の表面、積層用の絶縁層１３の表面、スルーホール１１およびビアホール１２内に位置している。配線導体６は、例えばセミアディティブ法を用いて、銅めっき等の良導電性金属により形成されている。

ソルダーレジスト７は、積層用の絶縁層１３の表面に位置している。ソルダーレジスト７は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の絶縁材料を含んでいる。ソルダーレジスト７は、主に配線導体６を外部環境から保護するためのものである。ソルダーレジスト７は、積層用の絶縁層１３の上面側において配線導体６の一部を露出する開口７Ａを有している。また、積層用の絶縁層１３の下面側において配線導体６の一部を露出する開口７Ｂを有している。開口７Ａ内に露出する配線導体６は、例えば半導体素子Ｓの電極と接続するための第１パッド１４として機能する。開口７Ｂ内に露出する配線導体６は、外部の電気基板と接続するための第２パッド１５として機能する。

上述のように、本例の部品内蔵基板１は、上面視において、第１コンデンサ３と第２コンデンサ５とは、第１の対電極３ａ、３ｂおよび第２の対電極５ａ、５ｂにおける各電極の並びが同じになる方向で、それぞれの少なくとも一部同士が重なり合う位置関係にあるとともに、上面視において、第１の対電極３ａ、３ｂと第２の対電極５ａ、５ｂとは、それぞれの少なくとも一部が重ならない状態で位置している。このため、上面視において、第１コンデンサ３および第２コンデンサ５が占有する領域の面積の増大を抑制しつつ、第１の対電極３ａ、３ｂと第２の対電極５ａ、５ｂとの間隔を離して短絡を抑制することが可能になる。これにより、小型化かつ限られたスペースの中で多くの電荷を安定的に供給することができる部品内蔵基板を提供できる。

なお、上面視において、第１の対電極３ａ、３ｂと第２の対電極５ａ、５ｂとが重ならないようにするには、例えば上面視で第１コンデンサ３と第２コンデンサ５とをずらす必要がある。このようにずらした分だけ、上面視で第１コンデンサ３および第２コンデンサ５が占有する領域の面積は増えるが、ずらす大きさは３００μｍ程度なので、上記の小型化を妨げる可能性は小さい。

図１の例では、上面視において、第１の対電極３ａ、３ｂと第２の対電極５ａ、５ｂとは、互いに重なっていない。つまり、第１の対電極３ａ、３ｂおよび第２の対電極５ａ、５ｂは、それぞれの全体が上面視において互いに離れ、全く重なっていない。この場合には、部品内蔵基板の小型化に対する効果は小さくなるものの電極間の短絡の抑制に有効である。

なお、第１の対電極３ａ、３ｂと第２の対電極５ａ、５ｂとは、互いに一部のみが重なっていない（つまり重なり合っている部分を含む）形態でも構わない。この場合には、電極間の短絡の抑制効果は小さくなる虞があるものの、部品内蔵基板の小型化に有効である。

なお、本開示は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施形態の一例においては、上面視において、第１キャビティ８および第２キャビティ９自体が、互いにずれた状態で位置している場合を示した。しかし、図３に示すように、両キャビティがずれなく重なり合う状態で位置していても構わない。この場合、例えば両キャビティの長手方向の外径寸法が、両コンデンサの長手方向の外径寸法よりも電極長さＬ１またはＬ２程度大きく設定されている。そして、上面視において、第１コンデンサ３と第２コンデンサ５とは、第１の対電極３ａ、３ｂおよび第２の対電極５ａ、５ｂにおける各電極の並びが同じになる方向で、それぞれの一部同士が重なり合う位置関係にあるとともに、上面視において、第１の対電極３ａ、３ｂと第２の対電極５ａ、５ｂとは、それぞれの少なくとも一部が重ならない状態で位置している。このような形態の場合、各キャビティの壁面と各コンデンサの側面との間隔が広くなるため、封止用の絶縁層１０が入り込みやすくなるため製造効率の向上に有利である。

また、上述の実施形態の一例においては、第１コンデンサ３および第２コンデンサ５の大きさが同じ場合を示したが、異なる大きさであっても構わない。この場合、例えば第１コンデンサ３を静電容量の大きな大型のものとし、第２コンデンサ５を内部インダクタンスの小さな小型のものとすると、豊富な電荷の供給および速やかな電荷の供給という点において有利である。第１コンデンサ３および第２コンデンサ５の大きさが上面視において互いに異なる場合の寸法差は、例えば２００〜４００μｍ程度である。第１コンデンサ３および第２コンデンサ５の大きさが上面視において互いに異なる場合には、第１の対電極３ａ、３ｂの極間距離（上面視における電極間の距離）および第２の対電極５ａ、５ｂの極間距離が互いに異なる場合がある。このときには、極間距離が大きい方の対電極内に他方の対電極を配置してもよい。

また、上述の実施形態の一例においては、第１コンデンサ３および第２コンデンサ５が一つずつ位置している場合を示したが、上記の位置関係にある第１コンデンサ３および第２コンデンサ５が、部品内蔵基板内に複数組位置していても構わない。この場合、複数の半導体素子が搭載される部品内蔵基板において、より多くの電荷を安定して供給することができる点において有利である。このような場合、複数組の第１コンデンサ３および第２コンデンサ５は、左右方向（第１絶縁層２等の上面に平行な方向）に配置される。

１部品内蔵基板
２第１絶縁層
３第１コンデンサ
３ａ、３ｂ第１の対電極
４第２絶縁層
５第２コンデンサ
５ａ、５ｂ第２の対電極
８第１キャビティ
９第２キャビティ

Claims

第１キャビティを有する第１絶縁層と、
前記第１キャビティ内に在り、第１の対電極を有する第１コンデンサと、
前記第１絶縁層上に位置しており、前記第１キャビティ上に第２キャビティを有する第２絶縁層と、
前記第２キャビティ内に在り、第２の対電極を有する第２コンデンサと、
を含んでおり、
上面視において、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとは、前記第１の対電極および前記第２の対電極における各電極の並びが同じになる方向で、それぞれの少なくとも一部同士が重なり合う位置関係にあるとともに、上面視において、前記第１の対電極と前記第２の対電極とは、それぞれの少なくとも一部が重ならない状態で位置していることを特徴とする部品内蔵基板。
上面視において、前記第１の対電極と前記第２の対電極とは、互いに重なっていないことを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵基板。
前記位置関係にある前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサを、複数組有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の部品内蔵基板。