JP4685978B2

JP4685978B2 - 配線基板

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Publication number: JP4685978B2
Application number: JP2001010860A
Authority: JP
Inventors: 照久林; 育丈堀田; 幸樹小川
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2021-01-18
Also published as: JP2002217544A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板本体の貫通孔などに樹脂を介して電子部品を内蔵する配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年における配線基板の小型化および配線基板内における配線の高密度化に対応するため、配線基板の第１主面上にＩＣチップなどの電子部品を搭載するだけでなく、基板本体の内部に電子部品を内蔵する配線基板が提案されている。
例えば図７(Ａ)に示す配線基板１５０は、絶縁性の基板本体(コア基板)１５１の表・裏面１５２，１５３間を貫通する貫通孔１５４内に埋込樹脂１５５を介して複数のチップ状の電子部品１５６を内蔵している。かかる電子部品１５６は、図７(Ａ)に示すように、一対の側辺から上・下に突出する電極１５７，１５８をそれぞれ対称に複数個有している。電極１５７，１５８は、基板本体１５１の表・裏面１５２，１５３に形成される図示しない配線層と個別に接続される。尚、上記埋込樹脂１５５は、貫通孔１５４に充填され且つ複数の電子部品１５６を埋設した状態で、脱泡処理された後に更に加熱する硬化処理を施される。
【０００３】
ところで、図７(Ｂ)に示すように、貫通孔１５４の側壁１５４ａの表面粗さが小さい場合、硬化処理後において基板本体１５１と埋込樹脂１５５との密着性が低くなるため、両者の間に隙間(剥がれ)Ｓが生じることがある。また、かかる隙間Ｓに起因して埋込樹脂１５５や基板本体１５１の上下に形成されるビルドアップ層にクラックを形成されてしまう、という問題があった。
一方、図７(Ｃ)に示すように、貫通孔１５４の側壁１５４ｂの表面粗さが大きい場合、基板本体１５１と埋込樹脂１５５との間に泡Ｖが付着し易くなる。これにより、脱泡工程の後でも泡Ｖが除去されずに残り、硬化処理後において泡Ｖを噛んだままの状態となる。このため、基板本体１５１と埋込樹脂１５５との密着性が低下し、上記と同様にクラックを生じ易くなる、という問題があった。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】
本発明は、以上に説明した従来の技術における問題点を解決し、電子部品を内蔵する埋込樹脂と基板本体との密着性を向上且つ安定させ、電子部品の機能を十分に発揮させ得る配線基板を提供する、ことを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、電子部品を内蔵する埋込樹脂が充填される基板本体の貫通孔などの側壁における表面粗さを適正化する、ことに着目して成されたものである。
即ち、本発明の配線基板（請求項１）は、表面および裏面を有する基板本体と、この基板本体における表面と裏面との間を貫通する貫通孔、あるいは基板本体において表面または裏面に開口する凹部と、上記貫通孔または凹部に充填した埋込樹脂の中に埋設されることで前記貫通孔または凹部に内蔵される電子部品と、上記基板本体の表面および裏面に形成され、複数の絶縁層および配線層を有するビルドアップ層と、を含み、上記埋込樹脂は、無機フィラを含有し、上記貫通孔の側壁または上記凹部は、平面視でほぼ矩形状であり、かかる側壁間のコーナにアール面または面取りが形成され、かかる側壁および底面における表面粗さが、中心線平均粗さＲａで０.５〜５.０μｍの範囲にあると共に、上記電子部品は、チタン酸バリウムを主成分とする誘電層と内部電極となるＮｉ層とを交互に積層したセラミックスコンデンサである、ことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の配線基板（請求項２）は、表面および裏面を有する基板本体と、この基板本体における表面と裏面との間を貫通する貫通孔、あるいは基板本体において表面または裏面に開口する凹部と、上記貫通孔または凹部に充填した埋込樹脂の中に埋設されることで前記貫通孔または凹部に内蔵される電子部品と、上記基板本体の表面および裏面に形成され、複数の絶縁層および配線層を有するビルドアップ層と、を含み、上記埋込樹脂は、無機フィラを含有し、上記貫通孔の側壁または上記凹部は、平面視でほぼ矩形状であり、かかる側壁間のコーナにアール面または面取りが形成され、かかる側壁および底面における表面粗さが、十点平均粗さＲｚで５.０〜３０.０μｍの範囲にあると共に、上記電子部品は、チタン酸バリウムを主成分とする誘電層と内部電極となるＮｉ層とを交互に積層したセラミックスコンデンサである、ことをも特徴とする。
これらによれば、電子部品を内蔵し且つ無機フィラを含有する埋込樹脂と基板本体との密着性が向上するため、従来のように両者間に隙間や泡が介在しなくなる。このため、内蔵した電子部品と基板内部の配線層との間において、安定した導通が得られる。従って、内蔵した電子部品の機能を十分に発揮させ得る配線基板とすることができる。
しかも、前記貫通孔または凹部における側壁間のコーナにアール面または面取りが形成されているので、前記表面粗さと相まって、貫通孔または凹部の側壁同士間や側壁と底面との間のコーナ部における基板本体と埋設樹脂との密着性も向上し且つ安定させることができる。従って、かかるコーナ付近における隙間やクラックの発生を確実に防止することもできる。尚、凹部における側壁と底面との間にも、アール面や面取りを形成しても良い。
【０００７】
更に、本発明には、前記貫通孔または凹部の側壁および底面における表面粗さは、Ｒａで２．０〜５．０μｍの範囲にあり、あるいはＲｚで５．０〜１０．０の範囲にある、配線基板（請求項３）も含まれる。
尚、上記貫通孔または凹部の側壁および底面における表面粗さが、中心線平均粗さＲａで０．５μｍ未満や十点平均粗さＲｚで５．０μｍ未満に小さくなると、硬化処理後において基板本体と埋込樹脂との密着性が低くなり、両者の間に隙間が生じるおそれがある。一方、表面粗さが、中心線平均粗さＲａで５．０μｍを越えたり、十点平均粗さＲｚで３０．０μｍを越えて大きくなると、基板本体と埋込樹脂との間に泡が付着し易くなり、脱泡工程の後でもかかる泡が除去されずに残り、硬化処理後でも泡を噛んだ状態となる。この結果、基板本体と埋込樹脂との密着性が低下し、同様にクラックを生じ易くなる。これらを防ぐため、表面粗さを前記範囲としたものである。
尚また、埋込樹脂の体積熱膨張係数は、４０ｐｐｍ／℃以下、好ましくは３０ｐｐｍ／℃以下、より好ましくは１５ｐｐｍ／℃以下であるのが良い。このため、埋込樹脂には、例えばエポキシ樹脂に前記無機フィラ(シリカ、アルミナ、窒化ケイ素など)を添加したものが用いられる。
【０００８】
尚更に、前記セラミックスコンデンサは、基板本体の表面または裏面の一方にのみ電極を有する形態も含まれる。
より好ましい本発明の配線基板は、表面および裏面を有する基板本体と、この基板本体における表面と裏面との間を貫通する貫通孔、あるいは基板本体において表面または裏面に開口する凹部と、上記貫通孔または凹部に埋込樹脂を介して内臓される電子部品と、含み、上記貫通孔の側壁または上記凹部の側壁および底面における表面粗さが、中心線平均粗さＲａで０．５〜５．０μｍの範囲にあり、且つ十点平均粗さＲｚで５．０〜３０．０μｍの範囲にある、ものである。これにより、密着性が確実に良好となり且つ泡かみも確実に防止される。
【０００９】
加えて、本発明には、前記貫通孔の側壁または凹部の側壁および底面には、予め有機化合物（カップリング剤）が塗布されている、配線基板（請求項４）も含まれる。
【００１０】
これによれば、前記表面粗さによる物理的作用に化学的作用が加わって、基板本体と埋設樹脂との密着性をより一層向上させることができる。尚、有機化合物（カップリング剤）には、チタン系、アルミニウム系、シラン系の何れかからなる有機系化合物、またはこれら有機系化合物の混合物が含まれる。これらにより、基板本体と埋込樹脂との界面における両者の密着性と水分不透過性とを一層確実にすることができる。上記混合物には、チタン系とアルミニウム系、チタン系とシラン系、アルミニウム系とシラン系、チタン系とアルミニウム系とシラン系、チタン系と別のチタン系、アルミニウム系と別のアルミニウム系、シラン系と別のシラン系、あるいはこれらの３種以上の組合せによる種類などが含まれる。
【００１１】
付言すれば、前記基板本体は、絶縁層と配線層とを交互に積層した多層基板である、配線基板とすることも可能である。これによる場合、コア基板を含む絶縁層と配線層とを交互に積層した多層基板の基板本体にも、前記表面粗さの貫通孔または凹部を形成することにより、各種サイズの電子部品を配線基板内の任意の層間に密着性をもって内蔵した配線基板とすることが可能となる。また、同一の厚みの配線基板で、単一の絶縁層の基板本体を有する配線基板と比べ、上記のような多層基板を基板本体とすることにより、内蔵する電子部品と配線基板の表面に実装するＩＣチップ（半導体素子）との距離を短くできる。このため、かかる導通経路におけるループインダクタンスを減少させ、スイッチングノイズやクロストークノイズを低減できるなど、電気的特性を高めることが可能となる。
【００１２】
尚、貫通孔は、単一の絶縁層の基板本体または多層基板の基板本体に対しレーザ加工やドリル加工することにより形成される。一方、凹部は、単一の絶縁層からなる基板本体ではエンドミルを用いるルータ加工により形成され、多層基板の基板本体では上記ルータ加工に加え、予めレーザ加工などした絶縁層を別の絶縁層や導体層と積層することによっても形成することができる。尚また、単一の絶縁層からなる基板本体(コア基板)は、ガラス布またはガラス繊維を含むエポキシ樹脂から形成され、その面積熱膨張係数は、１５ｐｐｍ／℃以下が推奨される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下において本発明の実施に好適な形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の一形態の配線基板１における主要部の断面を示す。
配線基板１は、図１に示すように、単一の絶縁層からなる基板本体(コア基板)２と、その表面４上および裏面５下に形成した配線層１６，２２，２８，１７，２３，２９と、絶縁層１４，２０，２６，１５，２１，２７とからなるビルドアップ層とを有する多層基板である。上記配線層１６などの厚さは約１５μｍ程度であり、絶縁層１４などの厚さは約３０μｍ程度である。
基板本体２は、平面視がほぼ正方形で厚さ約０．８ｍｍのガラス布入りのエポキシ樹脂からなり、その面積熱膨張係数は、１５ｐｐｍ／℃以下である。
また、基板本体２の中央部をドリル加工やレーザ加工することにより、図２(Ａ)に示すように、平面視がほぼ正方形で一辺が１２ｍｍであり、本発明の前提となる参考形態の貫通孔６が穿孔されている。
【００１４】
貫通孔６における四周の側壁６ａの表面粗さは、中心線平均粗さＲａで０．５〜５．０μｍの範囲であって、十点平均粗さＲｚで５．０〜３０．０μｍの範囲に入るように設定される。このため、ドリル加工などの後、側壁６ａに対し必要に応じて過マンガン酸カリウムやクロム酸による化学的粗化処理が施される。
尚、側壁６ａに対して、更に有機化合物(カップリング剤：チタン系、アルミニウム系、シラン系の何れかからなる有機系化合物、またはこれら有機系化合物の混合物)を塗布しても良い。
【００１５】
また、基板本体２の貫通孔６内には、シリカフィラなどの無機フィラを含むエポキシ系の埋込樹脂１３を介して、複数のチップコンデンサ(電子部品)１０が内蔵されている。かかる埋込樹脂１３の体積熱膨張係数は、４０ｐｐｍ／℃以下、好ましくは３０ｐｐｍ／℃以下、より好ましくは１５ｐｐｍ／℃以下であり、且つその下限値としては１０ｐｐｍ／℃以上である。このようにすることで、配線基板１に埋め込まれた電子部品１０と配線基板１の表面に実装されるＩＣチップ(半導体素子)との熱膨張係数の差に起因する応力集中を少なくすることが可能となり、クラックの防止に役立つ。尚、無機フィラとしては、特に制限しないが、結晶性シリカ、溶融シリカ、アルミナ、または窒化ケイ素などが用いられる。
また、チップコンデンサ１０は、両側面において上下端に突出し且つ基板本体２の表面４または裏面５に位置する電極１１，１２を対称に複数有する。かかるチップコンデンサ１０は、チタン酸バリウムを主成分とする誘電層と内部電極となるＮｉ層とを交互に積層したセラミックスコンデンサであって、３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×０．７ｍｍのサイズを有する。
【００１６】
図１に示すように、貫通孔６の周囲には、所要のスペースを置いて基板本体２の表・裏面４，５間を貫通する複数のスルーホール７，７が穿孔され、その内部に銅メッキからなるスルーホール導体８，８およびシリカフィラを含む充填樹脂９，９がそれぞれ形成されている。尚、充填樹脂９に替え、多量の金属粉末を含む導電性樹脂、または金属粉末を含む非導電性樹脂を用いても良い。
図１に示すように、基板本体２の表面４上には、銅メッキからなる配線層１６と、シリカフィラを含むエポキシ樹脂からなる絶縁層１４とが形成されている。配線層１６は、チップコンデンサ１０の電極１１およびスルーホール導体８の上端と接続される。
また、図１に示すように、絶縁層１４内の所定の位置には、複数のフィルドビア導体１８が形成され、これらビア導体１８の上端と絶縁層１４との上には配線層２２が形成されている。同様にして、配線層２２の上には絶縁層２０が形成され、且つフィルドビア導体２４が上記ビア導体１８のほぼ真上の位置にスタックドビア(積み上げビア)として形成されると共に、フィルドビア導体２４の上端と絶縁層２０の上には配線層２８が形成されている。
【００１７】
配線層２８の上には、ソルダーレジスト層(絶縁層)２６と、これを貫通し且つ第１主面３０よりも高く突出する複数のハンダバンプ(ＩＣ接続端子(Ｐｂ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｚｎ系など))３２とが形成される。かかるハンダバンプ３２は、第１主面３０上に追って搭載される図示しないＩＣチップ(半導体素子)の底面に突設された接続端子と個別に接続される。尚、ＩＣチップの接続端子およびハンダバンプ３２の周囲には、これらを埋設するようにＩＣチップと第１主面３０との間に図示しないアンダーフィル材が充填される。
【００１８】
図１に示すように、基板本体２の裏面５下にも、銅メッキからなる配線層１７とシリカフィラ入りのエポキシ樹脂からなる絶縁層１５とが形成されている。配線層１７は、チップコンデンサ１０の電極１２およびスルーホール導体８の下端と接続されている。また、絶縁層１５の所定の位置には、複数のフィルドビア導体１９が形成され、かかるビア導体１９の下端と絶縁層１５の下には配線層２３が形成されている。
同様にして配線層２３の下には絶縁層２１およびフィルドビア導体２５が形成されると共に、当該ビア導体２５の下端と絶縁層２１の下には配線層２９が形成される。この配線層２９の下には、ソルダーレジスト層(絶縁層)２７が形成され、第２主面３５側に開口する開口部３１内に露出する配線層２９内の配線３３は、その表面にＮｉおよびＡｕメッキが被覆され、当該配線基板１自体を搭載する図示しないプリント基板などのマザーボードとの接続端子となる。尚、基板本体２を挟んだ上下の配線層１６，１７は、スルーホール導体８を介して導通する共に、各チップコンデンサ１０の電極１１，１２を介しても導通している。
【００１９】
図２(Ｂ)，(Ｃ)に示すように、本発明の貫通孔６のコーナには、面取り６ｂまたはアール面６ｃが形成されている。これにより、チップコンデンサ１０を埋設した埋込樹脂１３を脱泡処理後に加熱しても、貫通孔６のコーナに応力集中が発生しにくくなり、かかる面取り６ｂまたはアール面６ｃを含む各側壁６ａの前記表面粗さと相まって、基板本体２と埋込樹脂１３との密着性を更に高められる。
また、貫通孔６の面取り６ｂやアール面６ｃを含む各側壁６ａには、予め有機化合物（カップリング剤）を塗布しても良い。
【００２０】
上記有機化合物には、チタン系、アルミニウム系、シラン系の何れかからなる有機系化合物、またはこれら有機系化合物の混合物が含まれる。更に、かかる有機化合物の厚みは、約０．５μｍ以下(但し０は含まず)にして被覆するのが望ましい。厚さを０．５μｍ以下としたのは、これよりも厚くなると、表面にゼリー状の固まりが生じ、有機系化合物による密着性や防水作用が低下するためである。更に望ましくは、有機系化合物は、厚さ約０．２μｍ以下(但し０は含まず)の皮膜にして被覆するのが望ましい。これにより、表面にゼリー状の固まりが生じにくくなり、より一層の密着性が得られるためである。かかる有機系化合物は、貫通孔６または凹部の側壁６ａなどや基板本体２の表・裏面４，５と共に、内蔵されるチップコンデンサ１０（電子部品）の表面にも被覆されていても良い。
【００２１】
以上のような配線基板１によれば、貫通孔６の各側壁６ａが前記範囲の表面粗さとされているため、チップ（セラミックス）コンデンサ１０を埋設し且つ無機フィラを含有する埋込樹脂１３と基板本体２とが確実に密着する。このため、従来のように埋込樹脂１３と基板本体２との間に隙間や泡かみが生じにくくなり、これらに起因するクラックの発生を確実に防ぐことができる。しかも、貫通孔６の側壁６ａ，６ａ間のコーナにアール面６ｂまたは面取り６ｃが形成されているので、前記表面粗さと相まって、貫通孔６の側壁６ａ同士間のコーナ部における基板本体２と埋設樹脂１３との密着性も向上し且つ安定させられる。従って、チップコンデンサ(電子部品)１０および配線層１６，１７の間は基より、チップコンデンサ１０と第１主面３０上に搭載するＩＣチップとの間や第２主面３５側に接続するマザーボードとの導通も確実に取れるので、当該チップコンデンサ１０の機能を十分に発揮させることが可能となる。
【００２２】
図３および図４に基づいて、前記配線基板１の主要な製造工程を説明する。
図３(Ａ)に示すように、表・裏面４，５を有する厚さ０．８ｍｍのガラスーエポキシ樹脂からなる基板本体２を用意する。次に、図３(Ｂ)に示すように、基板本体２の中央部をドリル加工して、縦１２ｍｍ×横１２ｍｍの貫通孔６を穿設する。この際、貫通孔６のコーナに前記面取り６ｂまたはアール面６ｃを同時に形成しても良い。また、貫通孔６の各側壁６ａに対し、必要に応じて化学的粗化処理を施すことにより、その表面粗さが中心線平均粗さＲａで０．５〜５．０μｍの範囲で、且つ十点平均粗さＲｚで５．０〜３０．０μｍの範囲に入るようにされる。より望ましくはＲａで２．０〜５．０μｍで且つＲｚで５．０〜１０．０μｍの範囲である。更に、各側壁６ａに対し有機化合物(カップリング剤)を塗布しても良い。
【００２３】
次いで、図３(Ｃ)に示すように、貫通孔６の裏面５側に当該基板本体２を含む多数個取り用のパネルにおける複数の製品単位(配線基板１)に渉ってテープ３を貼り付ける。かかるテープ３の粘着面は、貫通孔６側に向けられている。
更に、図３(Ｄ)に示すように、複数のチップコンデンサ１０を図示しないチップマウンタを用いて貫通孔６内に挿入すると共に、各チップコンデンサ１０の電極１２をテープ３の粘着面上における所定の位置に接着する。図示のように、各チップコンデンサ１０における電極１１，１２の端面は、基板本体２の表・裏面４，５と同じ位置に位置している。
かかる状態で、図４(Ａ)に示すように、基板本体２の表面４側から貫通孔６内に、エポキシ樹脂を主成分とする溶けた埋込樹脂１３を充填した後、脱泡処理および約１００℃に加熱して約６０分保持する硬化処理を施す。次いで、埋込樹脂１３の盛り上がった表面１３ａを、例えばバフ研磨などにより平坦に整面する。
【００２４】
この結果、図４(Ｂ)に示すように、各チップコンデンサ１０の電極１１が露出する平坦な表面１３ｂが形成される。この表面１３ｂは、基板本体２の表面４と同一平面にある。また、図４(Ｂ)に示すように、テープ３を剥離すると、埋込樹脂１３の裏面１３ｃには各チップコンデンサ１０の電極１２がそれぞれ露出する。尚、裏面１３ｃも上記同様に整面すると各電極１２を確実に露出させ得る。かかる裏面１３ｃは、基板本体２の離面５と同一平面にある。
更に、図４(Ｃ)に示すように、基板本体２における所定の位置にドリルまたはレーザを用いて、表・裏面４，５間を貫通する直径約０．３ｍｍのスルーホール７，７を穿孔する。尚、スルーホール７は、貫通孔６の周囲に沿って、平面視でほぼ正方形を形成する位置に形成される。
【００２５】
次に、基板本体２の表・裏面４，５、埋込樹脂１３の表・裏面１３ｂ，１３ｃ、およびスルーホール７，７内に、予めＰｄなどのメッキ用触媒を付着し無電解銅メッキを施した後、更に電解銅メッキを施し、銅メッキ層を形成する。その後、所定パターンの図示しないエッチングレジストを表・裏面４，５の銅メッキ層上に形成して、紫外線などで露光し且つ現像を施す。
この結果、図４(Ｄ)に示すように、基板本体２の表面４上には、各チップコンデンサ１０の電極１１と接続される所要パターンの配線層１６が形成される。また、基板本体２の裏面４下には、各チップコンデンサ１０の電極１２と接続される所要パターンの配線層１７が形成される。また、図４(Ｄ)に示すように、スルーホール７内に円筒形で且つ基板本体２の表・裏面４，５の配線層１６，１７に延びるスルーホール導体８が形成される。かかる導体８の内側には、上記メッキ工程の後、充填樹脂９が充填される。
【００２６】
これ以降は、配線層２２，２８，２３，２９、絶縁層１４，２０，２６，１５，２１，２７、および、ビア導体１８，２４，１９，２５を、公知のビルドアップ工程(セミアディティブ法、フルアディティブ法、サブトラクティブ法、フィルム状樹脂材料のラミネートによる絶縁層の形成、フォトリソグラフィ技術、レーザ加工によるビアホールの穿孔など)により形成する。これにより、前記図１および図２(Ａ)に示した配線基板１を得ることができる。
【００２７】
【実施例】
ここで本発明の具体的な実施例を比較例と共に説明する。まず厚さ０．８ｍｍのガラス布入りのエポキシ樹脂からなる基板本体２を５個用意した。
１つの基板本体２に対し、炭酸ガスレーザにより縦・横１２ｍｍずつの貫通孔６を形成し、この貫通孔６の側壁６ａを過マンガン酸カリウムで処理して粗化した。その表面粗さ(Ｒａ，Ｒｚ)を測定した後、貫通孔６内に前記埋込樹脂１３と同様のシリカフィラを含むエポキシ系の樹脂を充填したものを実施例１とした。別の基板本体２の表面４側から、エンドミルを用いてルータ加工を行って縦・横１２ｍｍずつで深さ０．５ｍｍの凹部を形成し且つその側壁を上記同様の粗化処理した。かかる凹部の側壁の表面粗さ(Ｒａ，Ｒｚ)を測定した後、凹部内に上記と同じ樹脂を充填したものを実施例２とした。更に別の基板本体２に対し、ドリル加工により縦・横１２ｍｍずつの貫通孔６を形成し且つその側壁を上記同様の粗化処理した。かかる貫通孔６の側壁６ａの表面粗さ(Ｒａ，Ｒｚ)を測定した後、貫通孔６内に上記と同じ樹脂を充填したものを実施例３とした。
【００２８】
また、別個の基板本体２に対し実施例２と同様のルータ加工を行って前記と同じ凹部を形成し、この凹部の底面を過マンガン酸カリウムで処理して粗化した。その表面粗さ(Ｒａ，Ｒｚ)を測定した後、凹部内に前記と同じ樹脂を充填したものを実施例４とした。一方、別の基板本体２に対し実施例１と同様のレーザ加工を行って、縦・横１２ｍｍずつの貫通孔６を形成し、この貫通孔６の側壁６ａを前記同様に粗化処理した。その表面４の表面粗さ(Ｒａ，Ｒｚ)を測定した後、かかる表面４上に前記と同じ樹脂を被覆したものを比較例１とした。以上の各例の表面粗さ(Ｒａ，Ｒｚ)を表１に示した。
また、各例について、固着した樹脂の接着面を含む位置で切断し、かかる切断面を観察することにより、密着性(剥がれやクラックの有無と程度)および泡かみの有無を測定した。その結果も表１に示した。
【００２９】
【表１】

【００３０】
表１によれば、実施例１〜４は密着性および泡かみの点で許容可能な状態にあり、特に実施例２は密着性と泡かみとの双方において十分であった。
これに対し、比較例１は粗化処理が不十分で表面粗さ(Ｒａ，Ｒｚ)が小さ過ぎたため、固着した樹脂との間に剥がれが生じおり、密着性が不足していた。
実施例１〜４の結果から、貫通孔６や凹部の表面粗さを、中心線平均粗さＲａで０．５〜５．０μｍの範囲とし、十点平均粗さＲｚで５．０〜３０．０μｍの範囲とする本発明の効果が裏付けられた。また、より好ましくはＲａで２．０〜５．０μｍで且つＲｚで５．０〜１０．０μｍの範囲である。
【００３１】
図５は、異なる形態の配線基板４０における主要部の断面を示す。
図５に示すように、配線基板４０の基板本体４２には、その表面４４側に開口し且つ平面視が略正方形で一辺が１２ｍｍの凹部４６がエンドミルを用いたルータ加工により形成されている。かかる凹部４６の各側壁と底面は、その表面粗さが中心線平均粗さＲａで０．５〜５．０μｍの範囲であって、十点平均粗さＲｚで５．０〜３０．０μｍの範囲に入るようにされる。尚、凹部４６の側壁同士間のコーナおよび側壁と底面とのコーナには、前記同様のアール面または面取りが形成され、該側壁と底面とに化学的粗化処理をしたり、有機化合物(カップリング剤)を塗布しても良い。
また、凹部４６には、上端側の電極５１のみを有する複数のチップコンデンサ５０が挿入され、且つ前記同様の無機フィラを含むエポキシ系の埋込樹脂５３中に埋設されることにより、基板本体４２に内蔵されている。
【００３２】
図５に示すように、凹部４６の周囲には、基板本体４２の表・裏面４４，４５間を貫通するスルーホール４７が穿孔され、その内部にスルーホール導体４８および充填樹脂４９がそれぞれ形成されている。
図示のように、基板本体４２の表面４４上には、前記同様に配線層５６，６２，６８、フィルドビア導体５８，６４、および、絶縁層５４，６０，６６が形成されている。配線層６８の上には、第１主面７０よりも高く突出するハンダバンプ７２が形成され、これらは第１主面７０上に搭載される図示しないＩＣチップの接続端子と個別に接続される。
【００３３】
図５に示すように、基板４２の裏面４５下にも、前記同様に配線層５７，６３，６９、フィルドビア導体５９，６５、および絶縁層５５，６１が形成されている。配線層６９の下には、ソルダーレジスト層(絶縁層)６７が形成され、その第２主面７５側に開口した開口部７１内に露出する上記配線層６９内の配線７３は、表面にＮｉおよびＡｕメッキが被覆された接続端子である。
尚、基板本体４２を挟んだ上下の配線層５６，５７は、スルーホール導体４８を介して導通され、チップコンデンサ５０の電極５１も配線層５６およびスルーホール導体４８を介して裏面４５側の配線層５７などと導通される。
【００３４】
以上の配線基板４０にても、チップコンデンサ５０を埋設する埋込樹脂５３と基板本体４２とが確実に密着するため、従来のように両者間に隙間や泡噛みが生じにくくなり、これらに起因するクラックの発生を確実に防ぐことができる。従って、チップコンデンサ(電子部品)５０および配線層５６，５７の間は基より、チップコンデンサ５０と第１主面７０上に搭載するＩＣチップや第２主面７５側に接続するマザーボードとの導通も確実に取れるので、チップコンデンサ５０の誤動作が生じにくくなり、所定の動作を正確に行わせることができる。
【００３５】
図６(Ａ)は、前記配線基板１の応用形態である配線基板８０の主要部の断面を示す。配線基板８０は、図６(Ａ)に示すように、多層基板の基板本体８１と、その表面８４ａ上と裏面８５ａ下とに形成した配線層９６，１０２，９７，１０３と、絶縁層９８，１０４，９９，１０５とを有する。
基板本体８１は、ガラス−エポキシ樹脂からなる絶縁層８２と、エポキシ樹脂からなる絶縁層８４，８５と、これらの間に形成した配線層９４，９５とからなる多層基板である。かかる基板本体８１を貫通するスルーホール８７には、スルーホール導体８８およびその内側の充填樹脂８９が形成されている。
尚、スルーホール導体８８の中間と配線層９４，９５とが接続されると共に、スルーホール導体８８の上下端と配線層９６，９７とが接続されている。
【００３６】
また、基板本体８１の表・裏面８４ａ，８５ａ間には貫通孔８６が形成され、その側壁の表面粗さは、前記同様の方法で中心線平均粗さＲａで０．５〜５．０μｍの範囲で、且つ十点平均粗さＲｚで５．０〜３０．０μｍの範囲に入るようにされている。尚、貫通孔８６の各側壁同士間のコーナには、前記同様のアール面または面取りが形成され、該側壁に対し有機化合物(カップリング剤)を塗布しても良い。かかる貫通孔８６には、チップコンデンサ(電子部品)９０が無機フィラを含む埋込樹脂９３を介して内蔵され、かかるコンデンサ９０の上下端の電極９１，９２は埋込樹脂９３の表・裏面に露出して、配線層９６，９７と接続されている。
図６(Ａ)に示すように、絶縁層９８,９９には、配線層９６,１０２間または配線層９７,１０３間を接続するフィルドビア導体１００,１０１が配置され、配線層１０２の上には、絶縁層(ソルダーレジスト)１０４を貫通し、第１主面１０６よりも高く突出するハンダバンプ１０８が形成されている。配線層１０３のうち、絶縁層(ソルダーレジスト)１０５に設けた開口部１０７から第２主面１０５ａ側に露出する配線１０９には、ＮｉおよびＡｕメッキが被覆されている。
【００３７】
図６(Ｂ)は、前記配線基板４０の応用形態たる配線基板１１０の主要部の断面を示す。配線基板１１０は、図６(Ｂ)に示すように、多層基板の基板本体１１１と、その表面１１４ａ上および裏面１１５ａ下に形成した配線層１２８，１３４，１２９，１３５と、絶縁層１３０，１３６，１３１，１３７とを有する。
上記基板本体１１１も、ガラス−エポキシ樹脂からなる絶縁層１１２，１１４，１１５と、これらの間に形成した配線層１２４，１２５とからなる多層基板である。かかる基板本体１１１を貫通するスルーホール１１７には、スルーホール導体１１８およびその内側の充填樹脂１１９が形成されている。また、スルーホール導体１１８の中間と配線層１２４，１２５とが接続されると共に、かかるスルーホール導体１１８の上下端と配線層１２８，１２９とが接続されている。
【００３８】
また、図６(Ｂ)に示すように、基板本体１１１には、その表面１１４ａ側に開口する凹部１１６がルータ加工により形成され、その側壁および底面の表面粗さは、前記同様の方法にて中心線平均粗さＲａで０．５〜５．０μｍの範囲であり、十点平均粗さＲｚで５．０〜３０．０μｍの範囲に入るように設定されている。かかる凹部１１６は、基板本体１１１のうち、絶縁層１１２，１１４をルータ加工するか、または予めこれらに貫通孔を穿孔して積層することにより形成される。
尚、凹部１１６の側壁同士間のコーナおよび側壁と底面とのコーナには、前記同様のアール面または面取りが形成され、上記側壁および底面に対して、有機化合物(カップリング剤)を更に塗布しても良い。
【００３９】
図６(Ｂ)に示すように、凹部１１６には、複数のチップコンデンサ(電子部品)１２０が無機フィラを含む埋込樹脂１２３を介して内蔵され、かかるコンデンサ１２０の上端の電極１２１は埋込樹脂１２３の表面に露出して、配線層１２８と接続されている。また、チップコンデンサ１２０の下端の電極１２２は、凹部１１６の底面と基板本体１１１の裏面１１５ａとの間を貫通するスルーホール導体１２６の上端と予め接続され、且つこれを介して配線層１２９と導通している。尚、スルーホール導体１２６の内側には、充填樹脂１２７が形成されている。
【００４０】
図６(Ｂ)に示すように、絶縁層１３０，１３１には、配線層１２８，１３４間または配線層１２９，１３５間を接続するフィルドビア導体１３２，１３３が配置され、配線層１３４の上には、絶縁層(ソルダーレジスト)１３６を貫通し、第１主面１３８よりも高く突出するハンダバンプ１４０が形成されている。また、配線層１３５のうち、絶縁層(ソルダーレジスト)１３７に設けた開口部１３９から第２主面１４３側に露出する配線１４１には、その表面にＮｉおよびＡｕメッキが被覆されている。尚、チップコンデンサ１２０に替え、前記チップコンデンサ５０と同様の上端のみに電極１２１を有するチップコンデンサにしても良い。この場合には、凹部１１６の底面と基板本体１１１の裏面との間を貫通するスルーホール導体１２６が省略される。
【００４１】
本発明は、以上に説明した各形態や実施例に限定されるものではない。
前記基板本体２，４２などの材質は、前記ガラス−エポキシ樹脂系の複合材料の他、ビスマレイミド・トリアジン(ＢＴ)樹脂、エポキシ樹脂、同様の耐熱性、機械強度、可撓性、加工容易性などを有するガラス織布や、ガラス織布などのガラス繊維とエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、またはＢＴ樹脂などの樹脂との複合材料であるガラス繊維−樹脂系の複合材料を用いても良い。あるいは、ポリイミド繊維などの有機繊維と樹脂との複合材料や、連続気孔を有するＰＴＦＥなど３次元網目構造のフッ素系樹脂にエポキシ樹脂などの樹脂を含浸させた樹脂−樹脂系の複合材料などを用いることも可能である。
【００４２】
また、前記貫通孔６や凹部４６に内蔵する電子部品は、１つのみでも良い。逆に、多数の基板本体２を含む多数個取りの基板(パネル)内における製品単位１個内に、複数の貫通孔６や凹部４６を形成しても良い。更に、複数のチップ状電子部品を互いの側面間で予め接着したユニットとし、これを前記貫通孔６または凹部４６内に挿入し内蔵することもできる。
【００４３】
更に、絶縁層１４，１５などの材質は、前記エポキシ樹脂を主成分とするもののほか、同様の耐熱性、パターン成形性等を有するポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂、ＰＰＥ樹脂、あるいは、連続気孔を有するＰＴＦＥなど３次元網目構造のフッ素系樹脂にエポキシ樹脂などの樹脂を含浸させた樹脂−樹脂系の複合材料などを用いることもできる。尚、絶縁層の形成には、絶縁性の樹脂フィルムを熱圧着する方法のほか、液状の樹脂をロールコータにより塗布する方法を用いることもできる。尚また、絶縁層に混入するガラス布またはガラスフィラの組成は、Ｅガラス、Ｄガラス、Ｑガラス、Ｓガラスの何れか、またはこれらのうちの２種類以上を併用したものとしても良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上において説明した本発明の配線基板によれば、電子部品を内臓する埋込樹脂と基板本体との密着性が向上するので、従来のように両者間に隙間や泡が介在しなくなり、内臓した電子部品と基板内部の配線層との間において、安定した導通が得られる。従って、内臓した電子部品の機能を十分に発揮させ得る配線基板とすることができる。しかも、貫通孔または凹部の側壁間のアール面または面取りにより、前記表面粗さと相まって、貫通孔または凹部の側壁同士間や側壁と底面との間のコーナ部における基板本体と埋設樹脂との密着性も向上し、かかるコーナ付近における隙間やクラックの発生をも確実に防止することができる。
更に、請求項４の配線基板によれば、前記表面粗さによる物理的作用に化学的作用が加わるため、基板本体と埋設樹脂との密着性をより一層向上させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板における主要部を示す断面図。
【図２】(Ａ)は図１中のＡ−Ａ線に沿った視角における参考形態の貫通孔を含む断面図、(Ｂ)，(Ｃ)は(Ａ)と同様な本発明の貫通孔におけるコーナ付近を示す部分断面図。
【図３】(Ａ)〜(Ｄ)は図１，２の配線基板を得るための製造方法における主要な工程を示す概略図。
【図４】(Ａ)〜(Ｄ)は図２(Ｄ)に続く前記製造方法における工程を示す概略図。
【図５】本発明の異なる形態の配線基板における主要部を示す断面図。
【図６】(Ａ)は図１の配線基板の応用形態を示す部分断面図、(Ｂ)は図５の配線基板の応用形態を示す部分断面図。
【図７】 (Ａ)は従来の配線基板における主要部を示す断面図、(Ｂ)，(Ｃ)は(Ａ)中の一点鎖線部分Ｂ，Ｃを拡大して示す異なる状態の断面図。
【符号の説明】
１，４０，８０，１１０……………………配線基板
２，４２，８１，１１１……………………基板本体
４，４４，８４ａ，１１４ａ………………表面
５，４５，８５ａ，１１５ａ………………裏面
６，８６………………………………………貫通孔
６ａ……………………………………………側壁
６ｂ……………………………………………面取り
６ｃ……………………………………………アール面
１０，５０，９０，１２０…………………チップコンデンサ(電子部品)
１３，５３，９３，１２３…………………埋込樹脂
４６，１１６…………………………………凹部

Claims

表面および裏面を有する基板本体と、
上記基板本体における表面と裏面との間を貫通する貫通孔、あるいは基板本体において表面または裏面に開口する凹部と、
上記貫通孔または凹部に充填した埋込樹脂の中に埋設されることで前記貫通孔または凹部に内蔵される電子部品と、
上記基板本体の表面および裏面に形成され、複数の絶縁層および配線層を有するビルドアップ層と、を含み、
上記埋込樹脂は、無機フィラを含有し、
上記貫通孔の側壁または上記凹部は、平面視でほぼ矩形状であり、かかる側壁間のコーナにアール面または面取りが形成され、かかる側壁および底面における表面粗さが、中心線平均粗さＲａで０.５〜５.０μｍの範囲にあると共に、
上記電子部品は、チタン酸バリウムを主成分とする誘電層と内部電極となるＮｉ層とを交互に積層したセラミックスコンデンサである、
ことを特徴とする配線基板。
表面および裏面を有する基板本体と、
上記基板本体における表面と裏面との間を貫通する貫通孔、あるいは基板本体において表面または裏面に開口する凹部と、
上記貫通孔または凹部に充填した埋込樹脂の中に埋設されることで前記貫通孔または凹部に内蔵される電子部品と、
上記基板本体の表面および裏面に形成され、複数の絶縁層および配線層を有するビルドアップ層と、を含み、
上記埋込樹脂は、無機フィラを含有し、
上記貫通孔の側壁または上記凹部は、平面視でほぼ矩形状であり、かかる側壁間のコーナにアール面または面取りが形成され、かかる側壁および底面における表面粗さが、十点平均粗さＲｚで５.０〜３０.０μｍの範囲にあると共に、
上記電子部品は、チタン酸バリウムを主成分とする誘電層と内部電極となるＮｉ層とを交互に積層したセラミックスコンデンサである、
ことを特徴とする配線基板。
前記貫通孔または凹部の側壁および底面における表面粗さは、Ｒａで２．０〜５．０μｍの範囲にあり、あるいはＲｚで５．０〜１０．０の範囲にある、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
前記貫通孔の側壁または凹部の側壁および底面には、予め有機化合物が塗布されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の配線基板。