JP3959267B2 - 配線基板 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板に関し、特に筒状のスルーホール導体とこれに接続するビア導体とを有する配線基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の配線基板としては、図3に示す配線基板10のようなものが知られている。配線基板10は、図3に示すように、内側絶縁層17の外側(図中上方)に第1外側絶縁層18、第2外側絶縁層19、及びソルダーレジスト層20が積層されている。内側絶縁層17には、これを貫通するスルーホール12が形成され、このスルーホール12の内壁面には筒状のスルーホール導体21が形成されている。さらに、スルーホール導体21内には樹脂充填体16が形成され、さらに内側絶縁層17と第1外側絶縁層18との層間には、樹脂充填体16を覆うように蓋メッキ層22が形成されている。第1外側絶縁層18には、第1ビアホール11が形成され、このビアホール11内には蓋メッキ層22と接続する第1ビア導体13が形成されている。さらに、第1外側絶縁層18と第2外側絶縁層19との層間には、第1ビア導体13の周囲を囲んで接続する第1ビアランド14が形成されている。第2外側絶縁層19には、第2ビアホール31が形成され、この第2ビアホール31内には第1ビアランド14と接続する第2ビア導体33が形成されている。さらに、第2外側絶縁層19とソルダーレジスト層20との層間には、第2ビア導体33の周囲を囲んで接続する第2ビアランド34が形成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、樹脂の熱膨張係数は、金属の熱膨張係数よりも大きい。従って、配線基板では、内側絶縁層及び樹脂充填体の熱膨張係数が、スルーホール導体の熱膨張係数より大きい。このため、配線基板の温度が上下すると、内側絶縁層及び樹脂充填体がスルーホール導体に比べて大きく伸縮する。
ところで、図3に示すように、従来の配線基板10では、第1ビアホール11とスルーホール12とが同軸に形成されていた。上述のように、配線基板10の温度が上下すると、内側絶縁層17及び樹脂充填体16がスルーホール導体21に比べて大きく伸縮する。このために、配線基板10では、第1ビア導体13と第1ビアランド14との境界部14bに応力が集中して、図3に破断線で示すように、この境界部14bにクラックが生じることがあった。
【0004】
このため、第1ビア導体13と第1ビアランド14との間の抵抗が大きくなることがあった。従って、第1ビアランド14を介して第1ビア導体13と接続する第2ビア導体33と第1ビア導体13との間の抵抗が大きくなることがあった。特に、第1ビア導体13と第2ビア導体33とを最短距離で結ぶ経路中に位置する境界部14bにクラックが生じると、両者を結ぶ経路が長くなり、また細くなるから、両者間の抵抗が大きくなりやすい。さらに極端な場合には、環状の境界部14bを一周するクラックが生じて、第1ビア導体13と第1ビアランド14とが断線することがあった。従って、第1ビア導体13と第2ビア導体33とが断線してしまうことがあった。
【0005】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、第1ビア導体と第1ビアランドとの間の抵抗や第1ビア導体と第2ビア導体との間の抵抗が大きくなりにくく、また、断線が生じ難く信頼性の高い配線基板を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
その解決手段は、1または複数の内側絶縁層と、上記内側絶縁層を厚さ方向に貫通するスルーホールと、上記スルーホールの内壁面に形成され、内部に貫通孔を有する筒状のスルーホール導体と、上記スルーホール導体内の上記貫通孔内に充填された樹脂充填体と、上記内側絶縁層の外側に積層された第1外側絶縁層と、上記内側絶縁層と上記第1外側絶縁層との層間に形成され、上記樹脂充填体を覆うと共に、上記スルーホール導体と接続する蓋メッキ層と、上記第1外側絶縁層を厚さ方向に貫通する、上記スルーホールより小径の第1ビアホールと、上記第1ビアホール内に形成され、上記蓋メッキ層と接続する第1ビア導体と、上記第1外側絶縁層の外側面に積層された第2外側絶縁層と、上記第1外側絶縁層と上記第2外側絶縁層との層間に形成され、上記第1ビア導体と接続し、その周囲に延在する第1ビアランドと、上記第2外側絶縁層を厚さ方向に貫通する第2ビアホールと、上記第2ビアホール内に形成され、上記第1ビアランドと接続する第2ビア導体と、を備える配線基板であって、上記第1ビアホールの中心軸が上記スルーホールの中心軸と一致しないように、且つ上記第1ビアホールの中心軸が上記スルーホール内に含まれるようにされ、上記第2ビアホールの中心軸が上記第1ビアホールの中心軸を起点として上記スルーホールの中心軸側に位置し、且つ上記第2ビアホールのうち上記第1ビアランド側端部の周縁が、上記第1ビアホールのうち上記第1ビアランド側端部の周縁よりこの第1ビアホールの径方向外側に位置する配線基板である。
【0007】
本発明の配線基板では、第1ビアホールの中心軸がスルーホールの中心軸と一致しないように、且つ第1ビアホールの中心軸がスルーホール内に含まれるようにしている。つまり、第1ビアホールの中心軸をスルーホールの中心軸からずらし、しかも、これがスルーホール内に含まれるようにしている。従って、第1ビアランドと第1ビア導体との境界部のうち、第1ビアホールの中心軸よりスルーホールの中心軸側の部分は、その反対側の部分に比してスルーホールの中心軸の近くに位置するようになる。
ところで、内側絶縁層及び樹脂充填体とスルーホール導体との熱膨張係数の違いによる応力は、スルーホール導体を第1外側絶縁層側に延ばした筒状の領域内で最も高くなり、それよりもスルーホールの径方向内側及び外側にずれるにしたがって減少すると考えられる。このため、本発明の配線基板では、第1ビアランドと第1ビア導体との境界部のうち第1ビアホールの中心軸よりスルーホールの中心軸側の部分では、その反対側の部分よりも相対的に応力が低くなる。従って、少なくとも、上記境界部のうちビアホールの中心軸よりもスルーホールの中心軸側の部分では、クラックが生じにくくなる。
【0008】
しかも、本発明では、第2ビアホールの中心軸を第1ビアホールの中心軸を起点としてスルーホールの中心軸側に位置させ、且つ上記第2ビアホールのうち上記第1ビアランド側端部の周縁を、上記第1ビアホールのうち上記第1ビアランド側端部の周縁よりこの第1ビアホールの径方向外側に位置させている。ここで、第1ビアホールの中心軸を起点としてスルーホールの中心軸側とは、スルーホールの中心軸と第1ビアホールの中心軸とを含む平面と直交する平面のうち、第1ビアホールを含む平面を境界としたとき、スルーホールの中心軸が含まれる側の領域をいう。また、第1ビアホールのうち第1ビアランド側端部の周縁よりこの第1ビアホールの径方向外側とは、第1ビアホールのうち第1ビアランド側端部の周縁から第1ビアホールの径方向外側の領域のことをさす。
従って、第1ビアランドと第1ビア導体との境界部のうちクラックが生じにくい部分を通って、第1ビア導体と第2ビア導体とが最短距離で結ばれることになる。このため、たとえ上記境界部のうち反対側の部分にクラックが生じたとしても、このクラックが第1ビア導体と第2ビア導体との間の抵抗に及ぼす影響は小さい。また、クラックが境界部の全周にわたって生じ、断線となることも防止できる。
【0009】
さらに、上記配線基板であって、前記第1ビアホールの前記第1ビアランド側端部の周縁のうち、その径方向外側に前記第2ビアホールの上記第1ビアランド側端部の周縁が位置する部分と、前記スルーホールの中心軸とが交わる配線基板とすると良い。
【0010】
本発明の配線基板では、第1ビアランドと第1ビア導体との境界部のうち、第1ビアホールの径方向外側に第1ビアランドと第2ビア導体との接続部が位置する部分と、スルーホールの中心軸とが交わる。
ところで、内側絶縁層及び樹脂充填体とスルーホール導体との熱膨張係数の違いによる応力は、スルーホール導体を第1外側絶縁層側に延ばした筒状の領域よりも内側の領域では、スルーホールの中心軸上が最も低いと考えられる。このため、上述のように配置することで、第1ビアランドと第1ビア導体との境界部のうち、その径方向外側に第1ビアランドと第2ビア導体との接続部が位置する部分にかかる応力を最も低くできるので、この部分にクラックが生じる危険性を最も低くできる。従って、本発明の配線基板は、第1ビア導体と第2ビア導体との最短経路にクラックが生じる危険性を最も低くできるので、抵抗安定性が高く、断線の危険性を最も低くすることができる。
なお、本明細書において、ビアホールの径とは、ビアホールの開口径(直径)のうち最も大きな部分を差す。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図1に示す配線基板100は、コア基板110(内側絶縁層)、コア主面110b側に積層された第1樹脂絶縁層120(第1外側絶縁層)、第2樹脂絶縁層130(第2外側絶縁層)、及びソルダーレジスト層140を有する。さらに、図示しないが、コア裏面側にも同様に、第1樹脂絶縁層、第2樹脂絶縁層、及びソルダーレジスト層が積層されている。
コア基板110は、厚さ800μmのガラス−エポキシ樹脂複合材料からなり、この厚さ方向を貫通する内径100μmのスルーホール111が多数形成されている。さらに、スルーホール111内には、厚さ18mmの円筒状のスルーホール導体112が形成されている。さらに、スルーホール導体112の貫通孔112b内には樹脂充填体113が充填されている。
【0012】
コア基板110と第1樹脂絶縁層120との層間には、樹脂充填体113を覆いつつスルーホール導体112と接続する、厚さ15μmの蓋メッキ層115が形成されている。第1樹脂絶縁層120は、厚さ30μmのエポキシ樹脂からなり、多数の第1ビアホール121が形成されている。さらに、第1ビアホール121内には、蓋メッキ層115と接続する肉厚15μmの第1ビア導体122が形成されている。さらに、第1樹脂絶縁層120と第2樹脂絶縁層130との層間には、第1ビア導体122の周囲に位置し、これと接続する第1ビアランド131が形成されている。第2樹脂絶縁層130は、厚さ30μmのエポキシ樹脂からなり、多数の第2ビアホール135が形成されている。さらに、第2ビアホール135内には、第1ビアランド131と接続する肉厚15μmの第2ビア導体136が形成されている。さらに、第2樹脂絶縁層130とソルダーレジスト層140との層間には、第2ビア導体136の周囲に位置し、これと接続する第2ビアランド141が形成されている。さらに、図示してないが、ソルダーレジスト層140には貫通孔が形成されており、第2ビアランド141と接続する配線層の一部を露出させてパッドを形成している。配線基板100には、このパッドを利用して、図示しないICチップ等の電子部品が搭載される。
【0013】
さらに、本実施形態の配線基板100では、第1ビアホール121の中心軸C2がスルーホール111の中心軸C1と一致しないように、且つ第1ビアホール121の中心軸C2がスルーホール111内に含まれるようにしている。つまり、上面視した位置関係を図2に示すように、第1ビアホール121の中心軸C2をスルーホール111の中心軸C1からずらし、しかも、これがスルーホール111内に含まれるようにしている。従って、第1ビアランド131と第1ビア導体122との境界であるリング状の境界部131bのうち、第1ビアホール121の中心軸C2よりスルーホール111の中心軸C1側(図中右側)の部分である中心軸C1側境界部131fは、その反対側の部分である反対側境界部131gに比してスルーホール111の中心軸C1の近くに位置するようになる。
【0014】
ところで、配線基板100では、ガラス−エポキシ樹脂複合材料からなるコア基板110の厚さ方向の熱膨張係数、及びエポキシ樹脂からなる樹脂充填体113の熱膨張係数が約40ppm、銅からなるスルーホール導体112の熱膨張係数が約18ppmとなっている。従って、コア基板110及び樹脂充填体113の熱膨張係数がスルーホール導体112の熱膨張係数よりもおよそ2倍以上大きいために、配線基板100の温度が上下すると、コア基板110及び樹脂充填体113がスルーホール導体112に比べて大きく伸縮する。このため、コア基板110及び樹脂充填体113とスルーホール導体112との熱膨張係数の違いによる応力は、スルーホール導体112を樹脂絶縁層120側に延ばした筒状の領域で最も高くなり、それよりもスルーホール111の径方向内側及び外側にずれるにしたがって減少すると考えられる。
このため、中心軸C1側境界部131fは、反対側境界部131gよりも相対的に応力が低くなる。従って、少なくとも、中心軸C1側境界部131fでは、クラックが生じにくくなる。
【0015】
しかも、本実施形態の配線基板100では、図2に示すように、第2ビアホール135の中心軸C3を第1ビアホール121の中心軸C2を起点としてスルーホール111の中心軸C1側(図中右側)の領域に位置させ、且つ第2ビアホール135のうち第1ビアランド131側端部の周縁部135bを、第1ビアホール121のうち第1ビアランド131側端部の周縁部121fより第1ビアホール121の径方向外側の領域に位置させている。ここで、第1ビアホール121の中心軸C2を起点としてスルーホール111の中心軸C1側の領域とは、スルーホールの中心軸C1と第1ビアホールの中心軸C2とを含む平面F2と直交する平面のうち、第1ビアホールC2を含む平面F1を境界としたとき、スルーホール111の中心軸C1が含まれる側の領域のことをいう。つまり、図2において、平面F1より右側の領域を差す。
【0016】
従って、第1ビアランド131と第1ビア導体122との境界部131bのうちクラックが生じにくい中心軸C1側境界部131fを通って、第1ビア導体122と第2ビア導体136とが最短距離で結ばれることになる。このため、たとえ反対側境界部131gにクラックが生じたとしても、このクラックが第1ビア導体122と第2ビア導体136との間の抵抗に及ぼす影響は小さい。また、クラックが境界部131bの全周にわたって生じ、断線となることも防止できる。
【0017】
特に、本実施形態の配線基板100では、図2に示すように、第1ビアホール121の第1ビアランド131側端部の周縁部121fのうち、その径方向外側に第2ビアホール135の第1ビアランド131側端部の周縁部135bが位置する部分121dと、スルーホール111の中心軸C1とが交わるように、スルーホール111、第1ビアホール121、及び第2ビアホール135を配置している。ここで、第1ビアホール121の第1ビアランド131側端部の周縁部121fのうち、その径方向外側に第2ビアホール135の第1ビアランド131側端部の周縁部135bが位置する部分とは、図2において、周縁部121fのうち、太破線で示す第1ビアホール121の中心軸C2から周縁部135bに引いた接線T1とT2に挟まれた部分121dを指す。従って、第1ビアランド131と第1ビア導体122との境界部131bのうち、その径方向外側に第1ビアランド131と第2ビア導体136との接続部136bが位置する部分である接続側境界部131dと、スルーホール111の中心軸C1とが交わる。
【0018】
ところで、コア基板110及び樹脂充填体113とスルーホール導体112との熱膨張係数の違いによる応力は、スルーホール導体112を第1樹脂絶縁層120側に延ばした筒状の領域よりもスルーホール111の径方向内側の領域では、スルーホール111の中心軸C1上が最も低いと考えられる。このため、上記のように配置することで、接続側境界部131dにかかる応力を最も低くできるので、接続側境界部131dにクラックが生じる危険性を最も低くできる。従って、第1ビア導体122と第2ビア導体136との最短経路にクラックが生じる危険性を最も低くできるので、抵抗安定性が高くなり、断線の危険性を最も低くした信頼性の高い配線基板とすることができる。なお、コア裏面側にもビア導体、ビアランド、配線層等が、コア主面110b側と同様に形成されている。
【0019】
このような配線基板100は、次のようにして製造する。なお、ここではコア裏面側についての説明を省略するが、コア裏面側についてもコア主面110b側と同様に形成するものとする。
まず、ガラス−エポキシ樹脂複合材料からなり、両面に銅箔を張り付けた、厚さ約1.0mmのコア基板110を用意する。そして、コア基板100の所定の位置に、ドリルまたはレーザによって、これを貫通する多数のスルーホール111を穿孔する。その後、公知の無電解Cuメッキ、電解Cuメッキによって、スルーホール111内にスルーホール導体112を形成する。次いで、スルーホール導体112の貫通孔112b内に樹脂ペーストを印刷充填し、熱硬化させて樹脂充填体113を形成する。次に、コア主面110b上に、樹脂充填体113を覆いつつスルーホール導体112と接続するような、直径180μm、厚さ15μmの蓋メッキ層115をエッチングにより形成する。
【0020】
次いで、コア主面110b及び蓋メッキ層115上に、第1ビアホール121を有する第1樹脂絶縁層120を形成する。具体的には、未硬化感光性樹脂を貼り付け、フォトリソグラフィ技術により、露光・現像・硬化させて、第1ビアホール121を有する第1樹脂絶縁層120を形成する。なお、第1ビアホール121は、中心軸C2をスルーホール111の中心軸C1から30μmずらし、第1樹脂絶縁層120の主面120b側の内径を60μmとして、蓋メッキ層115に近づくにつれて内径が小さくなるテーパ状に形成する。このとき、図2に示すように、ビアホール121のうち第1樹脂絶縁層120の主面120b側の周縁部121fと、スルーホール111の中心軸C1とが交わる。
【0021】
その後、公知の無電解Cuメッキ、電解Cuメッキ及びエッチングによって、第1ビアホール121内に肉厚15μmの第1ビア導体122を形成し、第1樹脂絶縁層120の主面120bに第1ビアランド131を形成する。第1ビアランド131は、図2に示すような厚さ15μmの小判形状で、ビア導体122の周囲に位置してこれと接続する。次いで、第1樹脂絶縁層120と同様な形成手法で、第1樹脂絶縁層120の主面120b及び第1ビアランド131上に、第1ビアホール121と同形状の第2ビアホール135を有する第2樹脂絶縁層130を形成する。なお、図2に示すように、第2ビアホール135の中心軸C3が、スルーホール111の中心軸C1及び第1ビアホール121の中心軸C2と一直線上に並ぶように、第2ビアホール135を形成する。
【0022】
その後、公知の無電解Cuメッキ、電解Cuメッキ及びエッチングによって、第2ビアホール135内に肉厚15μmの第2ビア導体136を形成し、第2樹脂絶縁層130の主面130bに第2ビアランド141、及びこれと接続する図示しない配線層を形成する。第2ビアランド141は、外径100μm、厚さ15μmのリング形状で、第2ビア導体136の周囲に位置してこれと接続する。
次いで、ソルダーレジスト層140を積層し、露光・現像して所定の位置に図示しない貫通孔を形成すると共に、上記配線層の一部をこの貫通孔から露出させた図示しないパッドを形成する。このようにして、配線基板100が完成する。
【0023】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、内側絶縁層を1層のコア基板110として、これらを貫通するスルーホール111を形成したが、内側絶縁層を複数の絶縁層として、この複数の絶縁層を貫通するスルーホールを形成しても良い。
また、コア基板110の両面に樹脂絶縁層120、第1ビア導体122等を形成したが、コア基板110の主面110b側のみに形成しても良い。
また、第1ビア導体122としては、第1ビアホール121を充填しない非充填ビア導体としたが、第1ビアホール121を導体により完全に充填する充填ビア導体としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施形態にかかる配線基板100の要部を示す部分断面図である。
【図2】 実施形態にかかる配線基板100の要部を示す上面透視図である。
【図3】 従来の配線基板10の要部を示す部分断面図である。
【符号の説明】
10,100 配線基板
17,110 コア基板(内側絶縁層)
12,111 スルーホール
21,112 スルーホール導体
112b 貫通孔
16,113 樹脂充填体
22,115 蓋メッキ層
18,120 第1樹脂絶縁層(第1外側絶縁層)
19,130 第2樹脂絶縁層(第2外側絶縁層)
11,121 第1ビアホール
31,135 第2ビアホール
121d 第1ビアホールの第1ビアランド側端部の周縁のうち、その径方向外側に第2ビアホールの第1ビアランド側端部の周縁が位置する部分
13,122 第1ビア導体
14,131 第1ビアランド
33,136 第2ビア導体
34,141 第2ビアランド
14b,131b 境界部
136d 接続部
131d 接続側境界部
C1 スルーホール111の中心軸
C2 第1ビアホール121の中心軸
C3 第2ビアホール135の中心軸
Claims (2)
- 1または複数の内側絶縁層と、
上記内側絶縁層を厚さ方向に貫通するスルーホールと、
上記スルーホールの内壁面に形成され、内部に貫通孔を有する筒状のスルーホール導体と、
上記スルーホール導体内の上記貫通孔内に充填された樹脂充填体と、
上記内側絶縁層の外側に積層された第1外側絶縁層と、
上記内側絶縁層と上記第1外側絶縁層との層間に形成され、上記樹脂充填体を覆うと共に、上記スルーホール導体と接続する蓋メッキ層と、
上記第1外側絶縁層を厚さ方向に貫通する、上記スルーホールより小径の第1ビアホールと、
上記第1ビアホール内に形成され、上記蓋メッキ層と接続する第1ビア導体と、
上記第1外側絶縁層の外側面に積層された第2外側絶縁層と、
上記第1外側絶縁層と上記第2外側絶縁層との層間に形成され、上記第1ビア導体と接続し、その周囲に延在する第1ビアランドと、
上記第2外側絶縁層を厚さ方向に貫通する第2ビアホールと、
上記第2ビアホール内に形成され、上記第1ビアランドと接続する第2ビア導体と、
を備える配線基板であって、
上記第1ビアホールの中心軸が上記スルーホールの中心軸と一致しないように、且つ上記第1ビアホールの中心軸が上記スルーホール内に含まれるようにされ、
上記第2ビアホールの中心軸が上記第1ビアホールの中心軸を起点として上記スルーホールの中心軸側に位置し、且つ上記第2ビアホールのうち上記第1ビアランド側端部の周縁が、上記第1ビアホールのうち上記第1ビアランド側端部の周縁よりこの第1ビアホールの径方向外側に位置する
配線基板。 - 請求項1に記載の配線基板であって、
前記第1ビアホールの前記第1ビアランド側端部の周縁のうち、その径方向外側に前記第2ビアホールの上記第1ビアランド側端部の周縁が位置する部分と、前記スルーホールの中心軸とが交わる
配線基板。
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