JP4697828B2 - Printed wiring board and printed wiring board manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
ICチップなどの電子部品を載置するプリント基板に関し、特にコンデンサを内蔵するプリント配線板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
現在、パッケージ基板用のプリント配線板では、ICチップへの電力の供給を円滑にする等の目的のため、チップコンデンサを表面実装することがある。
【0003】
チップコンデンサからICチップまでの配線のリアクタンス分は周波数に依存するため、ICチップの駆動周波数の増加に伴い、チップコンデンサを表面実装させても十分な効果を得ることができなかった。このため、本出願人は、特願平11−248311号にて、コア基板に凹部を形成し、凹部にチップコンデンサを収容させる技術を提案した。また、コンデンサを基板に埋め込む技術としては、特開平6−326472号、特開平7−263619号、特開平10−256429号、特開平11−45955号、特開平11−126978号、特開平11−312868号等がある。
【0004】
特開平6−326472号には、ガラスエポキシからなる樹脂基板に、コンデンサを埋め込む技術が開示されている。この構成により、電源ノイズを低減し、かつ、チップコンデンサを実装するスペースが不要になり、絶縁性基板を小型化できる。また、特開平7−263619号には、セラミック、アルミナなどの基板にコンデンサを埋め込む技術が開示されている。この構成により、電源層及び接地層の間に接続することで、配線長を短くし、配線のインダクタンスを低減している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開平6−326472号、特開平7−263619号は、ICチップからコンデンサの距離をあまり短くできず、ICチップの更なる高周波数領域においては、現在必要とされるようにインダクタンスを低減することができなかった。特に、樹脂製の多層ビルドアップ配線板においては、セラミックから成るコンデンサと、樹脂からなるコア基板及び層間樹脂絶縁層の熱膨張率の違いから、チップコンデンサの端子とビアとの間に断線、チップコンデンサと層間樹脂絶縁層との間で剥離、層間樹脂絶縁層にクラックが発生し、長期に渡り高い信頼性を達成することができなかった。
【0006】
一方、特願平11−248311号の発明では、コンデンサの配設位置ずれがあったとき、コンデンサの端子とビアとの接続が正確にできず、コンデンサからICチップへの電力供給ができなくなる恐れがあった。
【0007】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、コンデンサを内蔵し、接続信頼性を高めたプリント配線板及びプリント配線板の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明では、コア基板に樹脂絶縁層と導体回路とを積層してなるプリント配線板であって、
前記コア基板にコンデンサを内蔵させ、前記コンデンサの端子と接続する相対的に大きな下層ビアを形成し、
前記コア基板の上面の層間樹脂絶縁層に、1の前記下層ビアと接続された複数個の相対的に小さな上層ビアを配設し、
前記コンデンサのメタライズからなる電極の表面には、導電性ペーストが塗布されており、
前記複数個の上層ビアは、複数個の外部接続端子にそれぞれ接続されていることを技術的特徴とする。
【0009】
請求項1では、コア基板にコンデンサを内蔵させ、コンデンサ上にコンデンサの端子と接続する相対的に大きな下層ビアを形成し、コア基板の上面の層間樹脂絶縁層に、1の下層ビアと接続された複数個の相対的に小さな上層ビアを配設している。これにより、コンデンサの配設位置ずれに対応して、コンデンサの端子と下層ビアとを接続することが可能となり、コンデンサからICチップへの電力供給を確実に行うことができる。また、相対的に小さな上層ビアを複数個配設したことにより、インダクタンス分を並列接続したと同様な効果を得れるため、電源線及び接地線の高周波数特性が高まり、電力供給不足或いはアースレベルの変動によるICチップの誤動作を防止することが可能となる。さらに、配線長を短縮することができるので、ループインダクタンスを低減することが可能となる。
【0010】
凹部内には、樹脂を充填させることが望ましい。コンデンサ、コア基板間の空隙をなくすことによって、内蔵されたコンデンサが、挙動することが小さくなるし、コンデンサを起点とする応力が発生したとしても、該充填された樹脂により緩和することができる。また、該樹脂には、コンデンサとコア基板との接着やマイグレーションの低下させるという効果も有する。
【0011】
また、コンデンサのメタライズからなる電極の表面に導電性ペーストが塗布されているため、表面が完全にフラットになる。このため、樹脂層にレーザで開口を穿設した際に、電極の表面に樹脂が残ることが無くなり、該電極とめっきによるビアとの接続信頼性を高めることができる。
【0012】
請求項2では、コンデンサの電極の導電性ペースト上に金属層を設けてあるため、電極でのマイグレーションの発生を防止することができ、また、接続抵抗を更に低減することができる。
【0013】
請求項13では、表面のコンデンサのインダクタンスは、内層のコンデンサのインダクタンス以上であるため、高周波領域における電源供給の不足がなく、所望のICチップの動作が確保される。
【0014】
請求項4では、コンデンサの表面に、シランカップリング、樹脂被膜の塗布等の濡れ性改善処理を施す。これにより、セラミックからなるチップコンデンサと接続層、層間樹脂絶縁層との密着性が高くなり、ヒートサイクル試験を実施しても界面での接続層、層間樹脂絶縁層の剥離が発生することがない。
【0015】
請求項5、6では、下層ビアとして表面が平坦なフィルドビアが用いられている。これにより、1の下層ビアに複数個の上層ビアを直接接続することが可能となる。よって、下層ビアと上層ビアとの接続性を高めることができ、コンデンサからICチップへの電力供給を確実に行うことが可能となる。
【0016】
請求項7では、コア基板に形成された凹部の中に1個のコンデンサを収容している。これにより、コア基板内にコンデンサを配置するため、ICチップとコンデンサとの距離が短くなり、ループインダクタンスを低減することが可能となる。
【0017】
請求項8では、凹部に多数個のコンデンサを収容させれるため、コンデンサの高集積化が可能となる。
【0018】
請求項9では、コア基板とコンデンサとの間に、樹脂を充填し、樹脂の熱膨張率を、コア基板よりも小さく、即ち、セラミックからなるコンデンサに近いように設定してある。このため、ヒートサイクル試験において、コア基板とコンデンサとの間に熱膨張率差から内応力が発生しても、コア基板にクラック、剥離等が生じ難く、高い信頼性を達成できる。
【0019】
請求項11では、基板内に収容したコンデンサに加えて表面にコンデンサを配設してある。プリント配線板内にコンデンサが収容してあるために、ICチップとコンデンサとの距離が短くなり、ループインダクタンスを低減し、瞬時に電源を供給することができ、一方、プリント配線板の表面にもコンデンサが配設してあるので、大容量のコンデンサを取り付けることができ、ICチップに大電力を容易に供給することが可能となる。
【0020】
請求項12では、表面のコンデンサの静電容量は、内層のコンデンサの静電容量以上であるため、高周波領域における電源供給の不足がなく、所望のICチップの動作が確保される。
【0021】
請求項12では、表面のコンデンサのインダクタンスは、内層のコンデンサのインダクタンス以上であるため、高周波領域における電源供給の不足がなく、所望のICチップの動作が確保される。
【0022】
請求項14では、外縁の内側に電極の形成されたチップコンデンサを用いるため、ビアを経て導通を取っても外部電極が大きく取れ、アライメントの許容範囲が広がるために、接続不良がなくなる。
【0023】
請求項15では、マトリクス状に電極が形成されたコンデンサを用いるので、大判のチップコンデンサをコア基板に収容することが容易になる。そのため、静電容量を大きくできるので、電気的な問題を解決することができる。さらに、種々の熱履歴などを経てもプリント配線板に反りが発生し難くなる。
【0024】
請求項16では、コンデンサに多数個取り用のチップコンデンサを複数連結させてもよい。それによって、静電容量を適宜調整することができ、適切にICチップを動作させることができる。
【0025】
請求項17のプリント配線板の製造方法では、少なくとも以下(a)〜(f)の工程を備えることを技術的特徴とする:
(a)コア基板に、メタライズ電極の上に導電性ペーストを塗布したコンデンサを内臓する工程;
(b)前記コンデンサの上面に樹脂絶縁層を形成する工程;
(c)前記樹脂絶縁層に、前記コンデンサの端子と接続する相対的に大きな下層ビアを形成する工程;
(d)前記コア基板の上面に、層間樹脂絶縁層を形成する工程;
(e)前記層間樹脂絶縁層に、1の前記下層ビアと接続された複数個の相対的に小さな上層ビアを配設する工程;
(f)該複数個の上層ビアにそれぞれ接続された複数個の外部接続端子を設ける工程。
【0026】
請求項17では、コア基板にコンデンサを内蔵させ、コンデンサ上にコンデンサの端子と接続する相対的に大きな下層ビアを形成し、コア基板の上面の層間樹脂絶縁層に、1の下層ビアと接続された複数個の相対的に小さな上層ビアを配設している。これにより、コンデンサの配設位置ずれに対応して、コンデンサの端子と下層ビアとを接続することが可能となり、コンデンサからICチップへの電力供給を確実に行うことができる。また、相対的に小さな上層ビアを複数個配設したことにより、インダクタンス分を並列接続したと同様な効果を得れるため、電源線及び接地線の高周波数特性が高まり、電力供給不足或いはアースレベルの変動によるICチップの誤動作を防止することが可能となる。さらに、配線長を短縮することができるので、ループインダクタンスを低減することが可能となる。
【0027】
また、コンデンサの電極の表面に導電性ペーストを塗布してあるため、表面が完全にフラットになる。このため、樹脂層にレーザで開口を穿設した際に、電極の表面に樹脂が残ることが無くなり、該電極とめっきによるビアとの接続信頼性を高めることができる。
【0028】
請求項18では、コア基板に形成された凹部の中に1個のコンデンサを収容している。これにより、コア基板内にコンデンサを配置するため、ICチップとコンデンサとの距離が短くなり、ループインダクタンスを低減することが可能となる。
【0029】
請求項19では、凹部に多数個のコンデンサを収容させれるため、コンデンサの高集積化が可能となる。
【0030】
請求項20では、心材となる樹脂を含有させてなる樹脂材料に通孔を形成し、通孔を形成した樹脂材料に、樹脂材料を貼り付けて、凹部を有するコア基板を形成している。これにより、底部が平坦な凹部を有するコア基板を形成することができる。
【0031】
請求項21、請求項22では、下層ビアとして表面が平坦なフィルドビアが用いられている。これにより、1の下層ビアに複数個の上層ビアを直接接続することが可能となる。よって、下層ビアと上層ビアとの接続性を高めることができ、コンデンサからICチップへの電力供給を確実に行うことが可能となる。
【0032】
請求項23の発明では、凹部内の複数個のコンデンサの上面に圧力を加え、もしくは叩くことによりコンデンサの上面の高さを揃えている。それにより、凹部内にコンデンサを配設した際に、複数個のコンデンサの大きさに、ばらつきがあっても高さを揃えることができ、コア基板を平滑にすることができる。よって、コア基板の平滑性が損なわれず、上層の層間樹脂絶縁層および導体回路を適切に形成することができるので、プリント配線板の不良品発生率を低下させることができる。
【0033】
本発明の層間樹脂絶縁層、接続層において使用する熱硬化型樹脂フィルムは、酸または酸化剤に可溶性の粒子(以下、可溶性粒子という)が酸または酸化剤に難溶性の樹脂(以下、難溶性樹脂という)中に分散したものである。
なお、本発明で使用する「難溶性」「可溶性」という語は、同一の酸または酸化剤からなる溶液に同一時間浸漬した場合に、相対的に溶解速度の早いものを便宜上「可溶性」と呼び、相対的に溶解速度の遅いものを便宜上「難溶性」と呼ぶ。
【0034】
上記可溶性粒子としては、例えば、酸または酸化剤に可溶性の樹脂粒子(以下、可溶性樹脂粒子)、酸または酸化剤に可溶性の無機粒子(以下、可溶性無機粒子)、酸または酸化剤に可溶性の金属粒子(以下、可溶性金属粒子)等が挙げられる。これらの可溶性粒子は、単独で用いても良いし、2種以上併用してもよい。
【0035】
上記可溶性粒子の形状は特に限定されず、球状、破砕状等が挙げられる。また、上記可溶性粒子の形状は、一様な形状であることが望ましい。均一な粗さの凹凸を有する粗化面を形成することができるからである。
【0036】
上記可溶性粒子の平均粒径としては、0.1〜10μmが望ましい。この粒径の範囲であれば、2種類以上の異なる粒径のものを含有してもよい。すなわち、平均粒径が0.1〜0.5μmの可溶性粒子と平均粒径が1〜3μmの可溶性粒子とを含有する等である。これにより、より複雑な粗化面を形成することができ、導体回路との密着性にも優れる。なお、本発明において、可溶性粒子の粒径とは、可溶性粒子の一番長い部分の長さである。
【0037】
上記可溶性樹脂粒子としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等からなるものが挙げられ、酸あるいは酸化剤からなる溶液に浸漬した場合に、上記難溶性樹脂よりも溶解速度が速いものであれば特に限定されない。
上記可溶性樹脂粒子の具体例としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂等からなるものが挙げられ、これらの樹脂の一種からなるものであってもよいし、2種以上の樹脂の混合物からなるものであってもよい。
【0038】
また、上記可溶性樹脂粒子としては、ゴムからなる樹脂粒子を用いることもできる。上記ゴムとしては、例えば、ポリブタジエンゴム、エポキシ変性、ウレタン変性、(メタ)アクリロニトリル変性等の各種変性ポリブタジエンゴム、カルボキシル基を含有した(メタ)アクリロニトリル・ブタジエンゴム等が挙げられる。これらのゴムを使用することにより、可溶性樹脂粒子が酸あるいは酸化剤に溶解しやすくなる。つまり、酸を用いて可溶性樹脂粒子を溶解する際には、強酸以外の酸でも溶解することができ、酸化剤を用いて可溶性樹脂粒子を溶解する際には、比較的酸化力の弱い過マンガン酸塩でも溶解することができる。また、クロム酸を用いた場合でも、低濃度で溶解することができる。そのため、酸や酸化剤が樹脂表面に残留することがなく、後述するように、粗化面形成後、塩化パラジウム等の触媒を付与する際に、触媒が付与されなたかったり、触媒が酸化されたりすることがない。
【0039】
上記可溶性無機粒子としては、例えば、アルミニウム化合物、カルシウム化合物、カリウム化合物、マグネシウム化合物およびケイ素化合物からなる群より選択される少なくとも一種からなる粒子等が挙げられる。
【0040】
上記アルミニウム化合物としては、例えば、アルミナ、水酸化アルミニウム等が挙げられ、上記カルシウム化合物としては、例えば、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム等が挙げられ、上記カリウム化合物としては、炭酸カリウム等が挙げられ、上記マグネシウム化合物としては、マグネシア、ドロマイト、塩基性炭酸マグネシウム等が挙げられ、上記ケイ素化合物としては、シリカ、ゼオライト等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、2種以上併用してもよい。
【0041】
上記可溶性金属粒子としては、例えば、銅、ニッケル、鉄、亜鉛、鉛、金、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウムおよびケイ素からなる群より選択される少なくとも一種からなる粒子等が挙げられる。また、これらの可溶性金属粒子は、絶縁性を確保するために、表層が樹脂等により被覆されていてもよい。
【0042】
上記可溶性粒子を、2種以上混合して用いる場合、混合する2種の可溶性粒子の組み合わせとしては、樹脂粒子と無機粒子との組み合わせが望ましい。両者とも導電性が低くいため樹脂フィルムの絶縁性を確保することができるとともに、難溶性樹脂との間で熱膨張の調整が図りやすく、樹脂フィルムからなる層間樹脂絶縁層にクラックが発生せず、層間樹脂絶縁層と導体回路との間で剥離が発生しないからである。
【0043】
上記難溶性樹脂としては、層間樹脂絶縁層に酸または酸化剤を用いて粗化面を形成する際に、粗化面の形状を保持できるものであれば特に限定されず、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、これらの複合体等が挙げられる。また、これらの樹脂に感光性を付与した感光性樹脂であってもよい。感光性樹脂を用いることにより、層間樹脂絶縁層に露光、現像処理を用いてビア用開口を形成することできる。
これらのなかでは、熱硬化性樹脂を含有しているものが望ましい。それにより、めっき液あるいは種々の加熱処理によっても粗化面の形状を保持することができるからである。
【0044】
上記難溶性樹脂の具体例としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
さらには、1分子中に、2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂がより望ましい。前述の粗化面を形成することができるばかりでなく、耐熱性等にも優れてるため、ヒートサイクル条件下においても、金属層に応力の集中が発生せず、金属層の剥離などが起きにくいからである。
【0045】
上記エポキシ樹脂としては、例えば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノールF型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノール類とフェノール性水酸基を有する芳香族アルデヒドとの縮合物のエポキシ化物、トリグリシジルイソシアヌレート、脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。それにより、耐熱性等に優れるものとなる。
【0046】
本発明で用いる樹脂フィルムにおいて、上記可溶性粒子は、上記難溶性樹脂中にほぼ均一に分散されていることが望ましい。均一な粗さの凹凸を有する粗化面を形成することができ、樹脂フィルムにビアやスルーホールを形成しても、その上に形成する導体回路の金属層の密着性を確保することができるからである。また、粗化面を形成する表層部だけに可溶性粒子を含有する樹脂フィルムを用いてもよい。それによって、樹脂フィルムの表層部以外は酸または酸化剤にさらされることがないため、層間樹脂絶縁層を介した導体回路間の絶縁性が確実に保たれる。
【0047】
上記樹脂フィルムにおいて、難溶性樹脂中に分散している可溶性粒子の配合量は、樹脂フィルムに対して、3〜40重量%が望ましい。可溶性粒子の配合量が3重量%未満では、所望の凹凸を有する粗化面を形成することができない場合があり、40重量%を超えると、酸または酸化剤を用いて可溶性粒子を溶解した際に、樹脂フィルムの深部まで溶解してしまい、樹脂フィルムからなる層間樹脂絶縁層を介した導体回路間の絶縁性を維持できず、短絡の原因となる場合がある。
【0048】
上記樹脂フィルムは、上記可溶性粒子、上記難溶性樹脂以外に、硬化剤、その他の成分等を含有していることが望ましい。
上記硬化剤としては、例えば、イミダゾール系硬化剤、アミン系硬化剤、グアニジン系硬化剤、これらの硬化剤のエポキシアダクトやこれらの硬化剤をマイクロカプセル化したもの、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスフォニウム・テトラフェニルボレート等の有機ホスフィン系化合物等が挙げられる。
【0049】
上記硬化剤の含有量は、樹脂フィルムに対して0.05〜10重量%であることが望ましい。0.05重量%未満では、樹脂フィルムの硬化が不十分であるため、酸や酸化剤が樹脂フィルムに侵入する度合いが大きくなり、樹脂フィルムの絶縁性が損なわれることがある。一方、10重量%を超えると、過剰な硬化剤成分が樹脂の組成を変性させることがあり、信頼性の低下を招いたりしてしまうことがある。
【0050】
上記その他の成分としては、例えば、粗化面の形成に影響しない無機化合物あるいは樹脂等のフィラーが挙げられる。上記無機化合物としては、例えば、シリカ、アルミナ、ドロマイト等が挙げられ、上記樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレン樹脂、メラニン樹脂、オレフィン系樹脂等が挙げられる。これらのフィラーを含有させることによって、熱膨脹係数の整合や耐熱性、耐薬品性の向上などを図りプリント配線板の性能を向上させることができる。
【0051】
また、上記樹脂フィルムは、溶剤を含有していてもよい。上記溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテートやトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種類以上併用してもよい。
【0052】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。
先ず、本発明の第1実施形態に係るプリント配線板の構成について、図7〜図9を参照して説明する。図7は、プリント配線板10の断面を示し、図8は、図7に示すプリント配線板10にICチップ90を搭載し、ドータボード94側へ取り付けた状態を示している。図9(A)は、図7中のビア52の拡大図であり、図9(B)は、図9(A)中のビア52に複数個のビア69を配設した状態を矢印B側からた見た状態を示す模式図である。
【0053】
図7に示すようにプリント配線板10は、複数個のチップコンデンサ20を収容するコア基板30と、ビルドアップ配線層80A、80Bとからなる。コア基板30に収容された複数個のチップコンデンサ20の端子21、22には、相対的に大きなビア52が接続されている。また、ビルドアップ配線層80A、80Bは、層間樹脂絶縁層60、160からなる。層間樹脂絶縁層60には、導体回路68および相対的に小さなビア69が形成され、層間樹脂絶縁層160には、導体回路168および相対的に小さなビア169が形成されている。層間樹脂絶縁層160の上には、ソルダーレジスト層70が配設されている。
【0054】
チップコンデンサ20は、図10(A)に示すように第1電極21と第2電極22と、第1、第2電極に挟まれた誘電体23とから成り、誘電体23には、第1電極21側に接続された第1導電膜24と、第2電極22側に接続された第2導電膜25とが複数枚対向配置されている。第1電極21と第2電極22の表面には、導電性ペースト26を被覆させてある。
【0055】
ここで、第1電極21及び第2電極22は、Ni、Pb、又はAg金属のメタライズからなる。導電性ペースト26は、Cu、Ni又はAg等の金属粒子を含むペーストからなる。ここで、金属粒子の粒径は、0.1〜10μmが望ましく、特に、1〜5μmが最適である。導電性ペーストとしては、金属粒子に、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂を加えた有機系導電性ペーストが望ましい。この導電性ペースト26の厚みは、1〜30μmが望ましい。1μm未満では、電極表面の凹凸を無くすことができず、一方、30μmを越えても、特に効果が向上しないからである。ここで、5〜20μmの厚みが最も望ましい。なお、2種類以上の径の異なる粒子を配合したペーストを用いることもでき、更に、2種類以上の径の異なる金属ペーストを被覆することも可能である。
【0056】
チップコンデンサの電極21,22は、メタライズからなり表面に凹凸がある。このため、金属層を剥き出した状態で用いると、樹脂絶縁層40にレーザで開口42を穿設する工程において、該凹凸に樹脂が残ることがある。この際には、当該樹脂残さにより第1、第2電極21,22とビア52との接続不良が発生する。本実施形態においては、導電性ペースト26によって第1、第2電極21,22の表面が平滑になり、電極上に被覆された開口42を穿設した際に、樹脂残さが残らず、ビア52を形成した際の電極21,22との接続信頼性を高めることができる。
【0057】
更に、チップコンデンサ20のセラミックから成る誘電体23の表面には粗化層23aが設けられている。このため、セラミックから成るチップコンデンサ20と樹脂からなる接着材料34及び樹脂絶縁層40との密着性が高く、ヒートサイクル試験を実施しても界面での樹脂からなる接着材料34及び樹脂絶縁層40の剥離が発生することがない。この粗化層23aは、焼成後に、チップコンデンサ20の表面を研磨することにより、また、焼成前に、粗化処理を施すことにより形成できる。
【0058】
図8に示すように上側のビルドアップ配線層80Aのビア169には、ICチップ90のパッド92へ接続するための半田バンプ76U(外部接続端子)が形成されている。一方、下側のビルドアップ配線層80Bのビア169には、ドータボード94のパッド95へ接続するための半田バンプ76Dが形成されている。
【0059】
コア基板としては、樹脂からなるものを用いた。例えば、ガラスエポキシ樹脂含浸基材、フェノール樹脂含浸基材などの一般的なプリント配線板で用いられる樹脂材料を用いることができる。しかし、コア基板をセラミックやAINなどの基板を用いることはできなかった。該基板は外形加工性が悪く、コンデンサを収容することができないことがあり、樹脂で充填させても空隙が生じてしまうからである。
【0060】
また、チップコンデンサ20を、コア基板30に形成された凹部32に複数個収容するため、チップコンデンサ20を高密度に配置することができる。さらに、凹部32に複数個のチップコンデンサ20を収容するため、チップコンデンサ20の高さを揃えることができる。このため、チップコンデンサ20上の樹脂層40を均一の厚さにできるため、ビア52を適切に形成することが可能となる。その上、ICチップ90とチップコンデンサ20との距離が短くなるため、ループインダクタンスを低減することができる。
【0061】
また、図7及び、図7のビア52の拡大図である図9(A)に示すように上側のビルドアップ配線層80Aのビア69は、1のビア52に複数個接続している。図9(B)に示すよう大きなビア52は、内径125μm、ランド径165μmに、小さなビア69は、内径25μm、ランド径65μmに形成してある。一方、チップコンデンサ20は、矩形に形成されており、第1端子21及び第2端子21も一辺250μmの矩形に形成されている。このため、チップコンデンサ20の配設位置が数十μmずれていても、チップコンデンサ20の第1端子21及び第2端子22とビア52との接続を取ることが可能となり、チップコンデンサ20からICチップ90への電力供給を確実に行うことができる。また、ビア69を複数個配設したことにより、インダクタンス分を並列接続したと同様な効果を得れるため、電源線及び接地線の高周波数特性が高まり、電力供給不足或いはアースレベルの変動によるICチップの誤動作を防止することが可能となる。さらに、ICチップからチップコンデンサ20までの配線長を短縮することができるので、ループインダクタンスを低減することが可能となる。
【0062】
図7に示すように、ビア52には、めっきを充填して表面が平坦なフィルドビアとして形成されている。これにより、ビア52上に複数個のビア69を直接接続することが可能となる。よって、ビア52とビア69との接続性を高めることができ、チップコンデンサ20からICチップ90への電力供給を確実に行うことが可能となる。なお、本実施形態では、めっき充填でフィルドビアを形成したが、この代わりに、ビア52としては、内部に樹脂を充填した後、表面に金属膜が配設されたフィルドビアを用いてもよい。
【0063】
なお、樹脂充填剤36及びチップコンデンサ20下部の接着材料34の熱膨張率を、コア基板30及び樹脂絶縁層40よりも小さく、即ち、セラミックからなるチップコンデンサ20に近いように設定してある。このため、ヒートサイクル試験において、コア基板30及び樹脂絶縁層40とチップコンデンサ20との間に熱膨張率差から内応力が発生しても、コア基板30及び樹脂絶縁層40にクラック、剥離等が生じ難く、高い信頼性を達成できる。
【0064】
また、チップコンデンサ20間の樹脂層36に、スルーホール54を形成してあるため、セラミックから成るチップコンデンサ20を信号線が通過しないので、高誘電体によるインピーダンス不連続による反射及び高誘電体通過による伝搬遅延が発生しない。
【0065】
引き続き、図7を参照して上述したプリント配線板の製造方法について、図1〜図7を参照して説明する。
【0066】
(1)先ず、絶縁樹脂基板からなるコア基板30を出発材料とする(図1(A)参照)。次に、コア基板30の片面に、ザグリ加工、もしくは絶縁樹脂に通孔を設けてプレス、貼り合わせによって、コンデンサ配設用の凹部32を形成する(図1(B)参照)。このとき、凹部32は複数個のコンデンサを配設できるエリアよりも、広く大きく形成する。これにより、複数個のコンデンサをコア基板30へ確実に配設することができる。
【0067】
(2)その後、凹部32に、印刷機を用いて接着材料34を塗布する(図1(C)参照)。あるいは、ポッティング、ダイボンディング、接着シートを貼り付けるなどの方法によって凹部に接着材料を塗ることができる。接着材料34は、熱膨張率がコア基板よりも小さなものを用いる。次に、凹部32にセラミックから成る複数個のチップコンデンサ20を接着材料34を介して接着する(図1(D)参照)。ここで、底部が平滑な凹部32に複数個のチップコンデンサ20を配設することにより、複数個のチップコンデンサ20の高さが揃う。よって、後述する工程で、コア基板30の上に樹脂絶縁層40を均一の厚みに形成でき、ビア52を適切に形成することが可能となる。
【0068】
そして、複数個のチップコンデンサ20の上面が同じ高さになるように、チップコンデンサ20の上面を押す、もしくは叩いて高さを揃える(図1(E)参照)。この工程により、凹部32内に複数個のチップコンデンサ20を配設した際に、複数個のチップコンデンサ20の大きさにばらつきがあっても、高さを完全に揃えることができ、コア基板30を平滑にすることができる。
【0069】
(3)その後、凹部32内のチップコンデンサ20間に、熱硬化性樹脂を充填し、加熱硬化して樹脂層36を形成する(図2(A)参照)。このとき、熱硬化性樹脂としては、エポキシ、フェノール、ポリイミド、トリアジンが好ましい。これにより、凹部32内のチップコンデンサ20を固定することができる。樹脂層36は、熱膨張率がコア基板よりも小さなものを用いる。
【0070】
それ以外にも熱可塑性樹脂などの樹脂を用いてもよい。また、樹脂中に熱膨脹率を整合させるために、フィラーを含浸させてもよい。そのフィラーの例としては、無機フィラー、セラミックフィラー、金属フィラーなどがある。
【0071】
(4)さらに、その上から前述したエポキシ系樹脂もしくはポリオレフィン系樹脂を印刷機を用いて塗布し樹脂絶縁層40を形成する(図2(B)参照)。なお、樹脂を塗布する代わりに、樹脂フィルムを貼り付けてもよい。
【0072】
それ以外には、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、感光性樹脂熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の複合体、感光性樹脂と熱可塑性樹脂の複合体などの樹脂を1種以上用いることができる。それらを2層構成にしてもよい。
【0073】
(5)次に、レーザにより樹脂絶縁層40に相対的に大きなビア用開口42を形成する(図2(C)参照)。この際に、導電性ペースト26によりチップコンデンサ20の電極21,22の表面が平滑であるため、樹脂が電極上に残ることがない。その後、デスミヤ処理を行う。レーザの代わりに露光・現像処理を用いることもできる。そして、樹脂層36にドリルまたはレーザにより、スルーホール用の通孔44を形成し、加熱硬化する(図2(D)参照)。場合によっては、酸あるいは酸化剤もしくは薬液による粗化処理、プラズマ処理による粗化処理を施してもよい。それによって、粗化層の密着性が確保される。
【0074】
(6)その後、無電解銅めっきにより銅めっき膜46を樹脂絶縁層40の表面に形成する(図3(A)参照)。無電解めっきの代わりに、Ni及びCuをターゲットにしたスパッタリングを行い、Ni/Cu金属層を形成してもよい。また、場合によってはスパッタで形成した後に、無電解めっき膜を形成させてもよい。この際に、チップコンデンサ20の電極21,22の表面に樹脂が残っていないため、電極21,22に適正に銅めっき膜46を形成することができる。
【0075】
(7)次に、銅めっき膜46の表面に感光性ドライフィルムを貼り付け、マスクを載置して、露光・現像処理し、所定パターンのめっきレジスト48を形成する。そして、電解めっき液にコア基板30を浸漬し、銅めっき膜46を介して電流を流し、めっきレジスト48非形成部に電解めっき50を充填する(図3(B)参照)。
【0076】
(8)ついで、めっきレジスト48を5%NaOHで剥離除去した後、そのめっきレジスト48下の銅めっき膜46を硫酸と過酸化水素の混合液でエッチング処理して溶解除去し、銅めっき膜46と電解銅めっき50からなるフィルドビア構造である相対的に大きなビア52及びスルーホール54を形成する。その大きなビア径は、100〜600μmの範囲であることが望ましい。特に、125〜350μmであることが望ましい。この場合は、165μmで形成させた。スルーホールは、250μmで形成させた。そして、基板30の両面にエッチング液をスプレイで吹きつけ、ビア52の表面及びスルーホール54のランド表面とをエッチングすることにより、ビア52及びスルーホール54の全表面に粗化面52αを形成する(図3(C)参照)。
【0077】
(9)その後、スルーホール54内にエポキシ系樹脂を主成分とする樹脂充填剤56を充填して、乾燥する(図3(D)参照)。
【0078】
(10)上記工程を経た基板30の両面に、厚さ50μmの熱硬化型樹脂フィルムを温度50〜150℃まで昇温しながら圧力5kg/cm2で真空圧着ラミネートし層間樹脂絶縁層60を設ける(図4(A)参照)。真空圧着時の真空度は、10mmHgである。樹脂フィルムとして、エポキシ系樹脂、オレフィン系樹脂を用いることができる。
【0079】
(11)次に、CO2ガスレーザにて、層間樹脂絶縁層60に65μmの相対的に小さなビア用開口61を設ける(図4(B)参照)。相対的に小さなビア径は、25〜100μmの範囲であることが望ましい。この後、酸素プラズマを用いてデスミア処理を行う。
【0080】
(12)次に、日本真空技術株式会社製のSV―4540を用いてプラズマ処理を行い、層間樹脂絶縁層60の表面を粗化し、粗化面60αを形成する(図4(C)参照)。この際、不活性ガスとしてはアルゴンガスを使用し、電力200W、ガス圧0.6Pa、温度70℃の条件で、2分間プラズマ処理を実施する。酸あるいは酸化剤によって粗化処理を施してもよい。また、粗化層は、0.1〜5μmが望ましい。
【0081】
(13)次に、同じ装置を用い、内部のアルゴンガスを交換した後、Ni及びCuをターゲットにしたスパッタリングを、気圧0.6Pa、温度80℃、電力200W、時間5分間の条件で行い、Ni/Cu金属層62を層間樹脂絶縁層60の表面に形成する。このとき、形成されたNi/Cu金属層62の厚さは0.2μmである(図4(D)参照)。無電解めっきなどのめっき膜、あるいはスパッタの上にめっき膜を施してもよい。
【0082】
(14)上記処理を終えた基板30の両面に、市販の感光性ドライフィルムを貼り付け、フォトマスクフィルムを載置して、100mJ/cm2で露光した後、0.8%炭酸ナトリウムで現像処理し、厚さ15μmのめっきレジスト64を設ける。次に、以下の条件で電解めっきを施して、厚さ15μmの電解めっき膜66を形成する(図5(A)参照)。なお、電解めっき水溶液中の添加剤は、アトテックジャパン社製のカパラシドHLである。
【0083】
【0084】
(15)めっきレジスト64を5%NaOHで剥離除去した後、そのめっきレジスト下のNi/Cu金属層62を硝酸および硫酸と過酸化水素の混合液を用いるエッチングにて溶解除去し、Ni/Cu金属層62と電解めっき膜66からなる導体回路68およびビア52上に接続した複数個の相対的に小さなビア69を形成する(図5(B)参照)。本実施形態では、ビア52をフィルドビア構造にすることにより、ビア52に複数個のビア69を直接接続することが可能となる。
【0085】
(16)次に、基板を水洗いし、乾燥した後、エッチング液を基板の両面にスプレイで吹きつけて、導体回路68の表面をエッチングすることにより、導体回路68の全表面に粗化面68αを形成する(図5(C)参照)。エッチング液として、イミダゾール銅(II)錯体10重量部、グリコール酸7重量部、塩化カリウム5重量部およびイオン交換水78重量部を混合したものを使用する。
【0086】
(17)次いで、上記(10)〜(16)の工程を、繰り返すことにより、さらに上層の層間樹脂絶縁層160及び導体回路168(ビア169を含む)を形成する(図5(D)参照)。
【0087】
(18)次に、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)に60重量%の濃度になるように溶解させた、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬社製)のエポキシ基50%をアクリル化した感光性付与のオリゴマー(分子量4000)46.67重量部、メチルエチルケトンに溶解させた80重量%のビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェル社製、商品名:エピコート1001)15重量部、イミダゾール硬化剤(四国化成社製、商品名:2E4MZ−CN)1.6重量部、感光性モノマーである多官能アクリルモノマー(共栄化学社製、商品名:R604)3重量部、同じく多価アクリルモノマー(共栄化学社製、商品名:DPE6A)1.5重量部、分散系消泡剤(サンノプコ社製、商品名:S−65)0.71重量部を容器にとり、攪拌、混合して混合組成物を調整し、この混合組成物に対して光重量開始剤としてベンゾフェノン(関東化学社製)2.0重量部、光増感剤としてのミヒラーケトン(関東化学社製)0.2重量部を加えて、粘度を25℃で2.0Pa・sに調整したソルダーレジスト組成物(有機樹脂絶縁材料)を得る。
なお、粘度測定は、B型粘度計(東京計器社製、DVL−B型)で60rpmの場合はローターNo.4、6rpmの場合はローターNo.3によった。
【0088】
(19)次に、基板30の両面に、上記ソルダーレジスト組成物を20μmの厚さで塗布し、70℃で20分間、70℃で30分間の条件で乾燥処理を行った後、ソルダーレジスト開口部のパターンが描画された厚さ5mmのフォトマスクをソルダーレジスト層70に密着させて1000mJ/cm2の紫外線で露光し、DMTG溶液で現像処理し、開口71U、71Dを形成する(図6(A)参照)。また、LPSRなどの市販のソルダーレジストを用いてもよい。
【0089】
(20)次に、ソルダーレジスト層(有機樹脂絶縁層)70を形成した基板を、塩化ニッケル(2.3×10-1mol/l)、次亞リン酸ナトリウム(2.8×10-1mol/l)、クエン酸ナトリウム(1.6×10-1mol/l)を含むpH=4.5の無電解ニッケルめっき液に20分間浸漬して、開口部71U、71Dに厚さ5μmのニッケルめっき層72を形成する。さらに、その基板を、シアン化金カリウム(7.6×10-3mol/l)、塩化アンモニウム(1.9×10-1mol/l)、クエン酸ナトリウム(1.2×10-1mol/l)、次亜リン酸ナトリウム(1.7×10-1mol/l)を含む無電解めっき液に80℃の条件で7.5分間浸漬して、ニッケルめっき層72上に厚さ0.03μmの金めっき層74を形成する(図6(B)参照)。
【0090】
(21)この後、ソルダーレジスト層70の開口部71U、71Dに、はんだペーストを印刷して、200℃でリフローすることにより、はんだバンプ(半田体)76U、76Dを形成する。これにより、半田バンプ76U、76Dを有するプリント配線板10を得ることができる(図7参照)。
【0091】
次に、上述した工程で完成したプリント配線板10へのICチップの載置および、ドータボードへの取り付けについて、図8を参照して説明する。完成したプリント配線板10の半田バンプ76UにICチップ90の半田パッド92が対応するように、ICチップ90を載置し、リフローを行うことでICチップ90の取り付けを行う。同様に、プリント配線板10の半田バンプ76Dにドータボード94のパッド95が対応するように、リフローすることで、ドータボード94へプリント配線板10を取り付ける。
【0092】
引き続き、本発明の第1実施形態の改変例に係るプリント配線板について、図11を参照して説明する。上述した第1実施形態では、コア基板30に収容されるチップコンデンサ20のみを備えていたが、改変例では、表面及び裏面に大容量のチップコンデンサ98が実装されている。
【0093】
図10(B)に第1実施形態の第1改変例に係るチップコンデンサ20の断面を示す。第1実施形態では、コンデンサの表面に粗化処理を施し、樹脂との密着性を高めたが、第1改変例では、この代わりに、ポリイミド膜23bを形成しておくことで、表面濡れ性を改善してある。ポリイミド膜の代わりに、コンデンサの表面にシランカップリング処理を施すことも可能である。
【0094】
また、第1改変例では、導電性ペースト26の上に、無電解銅めっき膜28a及び電解銅めっき膜28bからなる複合金属膜28を形成されている。複合金属膜28の厚みは、0.1〜10μmが望ましく、1〜5μmが最適である。複合金属膜の代わりに、1層の金属膜を形成することも可能である。
【0095】
第1改変例では、コンデンサ20の電極21,22の導電性ペースト26上に金属層28を設けてあるため、電極21、22でのマイグレーションの発生を防止することができ、また、接続抵抗を更に低減することができる。メタライズからなる電極21、22は、表面に凹凸があるが、導電性ペースト26を塗布し、更に、金属層28を設けることで凹凸を完全に無くすことができ、ビア52との密着性を高め、接続抵抗を下げることができる。
【0096】
ICチップは、瞬時的に大電力を消費して複雑な演算処理を行う。ここで、ICチップ側に大電力を供給するために、改変例では、プリント配線板に電源用のチップコンデンサ20及びチップコンデンサ98を備えてある。このチップコンデンサによる効果について、図12を参照して説明する。
【0097】
図12は、縦軸にICチップへ供給される電圧を、横軸に時間を取ってある。ここで、二点鎖線Cは、電源用コンデンサを備えないプリント配線板の電圧変動を示している。電源用コンデンサを備えない場合には、大きく電圧が減衰する。破線Aは、表面にチップコンデンサを実装したプリント配線板の電圧変動を示している。上記二点鎖線Cと比較して電圧は大きく落ち込まないが、ループ長さが長くなるので、律速の電源供給が十分に行えていない。即ち、電力の供給開始時に電圧が降下している。また、二点鎖線Bは、図7を参照して上述したチップコンデンサを内蔵するプリント配線板の電圧降下を示している。ループ長さは短縮できているが、コア基板30に容量の大きなチップコンデンサを収容することができないため、電圧が変動している。ここで、実線Eは、図11を参照して上述したコア基板内のチップコンデンサ20を、また表面に大容量のチップコンデンサ98を実装する改変例のプリント配線板の電圧変動を示している。ICチップの近傍にチップコンデンサ20を、また、大容量(及び相対的に大きなインダクタンス)のチップコンデンサ20を、また、大容量(及び相対的に大きなインダクタンス)のチップコンデンサ98を備えることで、電圧変動を最小に押さえている。
【0098】
引き続き、本発明の第2実施形態に係るプリント配線板110について、図20を参照して説明する。上述した第1実施形態では、BGAを配設した場合で説明した。第2実施形態では、第1実施形態とほぼ同様であるが、図20に示すように導電性ピン96を介して接続を取るPGA方式に構成されている。なお、電極には、第1実施形態と同様に導電性ペースト、あるいは、第1実施形態の第1改変例と同様に導電性ペースト及び複合金属層が形成されている。
【0099】
続いて、図20を参照して上述したプリント配線板の製造方法について、図13〜図20を参照して説明する。
【0100】
(1)先ず、エポキシ樹脂を含浸させたプリプレク31を4枚積層してなる積層板30αに、チップコンデンサ収容用の通孔33aを形成する。また、その一方で、プリプレク31を2枚積層してなる積層板30βを用意する(図13(A)参照)。ここで、プリプレク31としては、エポキシ以外にも、BT、フェノール樹脂、あるいはガラスクロスなどの強化材を含有したものを用い得る。
【0101】
(2)次に、積層板30αと積層板30βとを圧着し、加熱して硬化させることで、複数個のチップコンデンサ20を収容可能な凹部33を備えた、コア基板30を形成する(図13(B)参照)。
【0102】
(3)そして、凹部33のコンデンサ配設位置にポッテング(ディスペンサー)を用いて接着材料34を塗布する(図13(C)参照)。あるいは、印刷、ダイボンディグ、接着シートを貼り付けるなどの方法によって凹部に接着材料を塗ることができる。その後、凹部33内にセラミックから成る複数個のチップコンデンサ20を接着材料34を介して収容する(図13(D)参照)。
【0103】
(4)その後、凹部33内のチップコンデンサ20間に、熱硬化性樹脂を充填し、加熱硬化して樹脂層36を形成する(図14(A)参照)。このとき、熱硬化性樹脂としては、エポキシ、フェノール、ポリイミド、トリアジンが好ましい。これにより、凹部33内のチップコンデンサ20を固定することができる。
【0104】
(5)さらに、その上から前述したエポキシ系もしくはポリオレフィン系からなる樹脂を印刷機を用いて塗布し樹脂絶縁層40を形成する(図14(B)参照)。なお、樹脂を塗布する代わりに、樹脂フィルムを貼り付けてもよい。
【0105】
(6)次に、露光・現像処理又はレーザにより樹脂絶縁層40に相対的に大きなビア用開口42を形成する(図14(C)参照)。その大きなビア径は、100〜600μmの範囲であることが望ましい。特に、125〜350μmであることが望ましい。この場合は、165μmで形成させた。そして、樹脂層36にドリルまたはレーザにより、250μm径のスルーホール用の通孔44を形成し、加熱硬化する(図14(D)参照)。
【0106】
(7)そして、基板30にパラジウム触媒を付与してから、無電解めっき液にコア基板を浸漬し、均一に無電解めっき膜45を析出させる(図15(A)参照)。その後、無電解めっき膜45を形成した開口42の内部に樹脂充填剤を充填し、乾燥する。これにより、開口42の内部に樹脂層47を形成する(図15(B)参照)。
【0107】
(8)その後、無電解めっき膜45の表面に感光性ドライフィルムを貼り付け、マスクを載置して、露光・現像処理し、所定パターンのめっきレジスト48を形成する。そして、電解めっき液にコア基板30を浸漬し、無電解めっき膜から成る蓋めっき51を形成する(図15(C)参照)。
【0108】
(9)上記工程の後、めっきレジスト48を5%のNaOHで剥離した後、めっきレジスト48下の無電解めっき膜45を硫酸と過酸化水素混合液でエッチングをして除去し、フィルドビア構造である相対的に大きなビア53及びスルーホール54を形成する(図15(D)参照)。ビア53をフィルドビア構造にすることにより、後述する工程で1のビア53に複数個のビア69を直接接続することが可能となる。
【0109】
(10)そして、基板30を水洗、酸性脱脂した後、ソフトエッチングし、次いで、エッチング液を基板30の両面にスプレイで吹きつけて、ビア53の表面とスルーホール54のランド表面と内壁とをエッチングして、ビア53及びスルーホール54の全表面に粗化面53αを形成する(図16(A)参照)。エッチング液としては、イミダゾール銅(II)錯体10重量部、グリコール酸7重量部、塩化カリウム5重量部からなるエッチング液(メック社製、メックエッチボンド)を使用する。
【0110】
(11)次に、ビスフェノールF型エポキシモノマー(油化シェル社製、分子量:310、YL983U)100重量部、表面にシランカップリング剤がコーティングされた平均粒径が1.6μmで、最大粒子の直径が15μm以下のSiO2 球状粒子(アドテック社製、CRS 1101−CE)170重量部およびレベリング剤(サンノプコ社製 ペレノールS4)1.5重量部を容器にとり、攪拌混合することにより、その粘度が23±1℃で45〜49Pa・sの樹脂充填剤56を調製する。なお、硬化剤として、イミダゾール硬化剤(四国化成社製、2E4MZ−CN)6.5重量部を用いた。
その後、スルーホール54内に樹脂充填剤56を充填して、乾燥する(図16(B)参照)。
【0111】
(12)次に、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量469,油化シェルエポキシ社製エピコート1001)30重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量215,大日本インキ化学工業社製 エピクロンN−673)40重量部、トリアジン構造含有フェノールノボラック樹脂(フェノール性水酸基当量120,大日本インキ化学工業社製 フェノライトKA−7052)30重量部をエチルジグリコールアセテート20重量部、ソルベントナフサ20重量部に攪拌しながら加熱溶解させ、そこへ末端エポキシ化ポリブタジエンゴム(ナガセ化成工業社製 デナレックスR−45EPT)15重量部と2−フェニル−4、5−ビス(ヒドロキシメチル)イミダゾール粉砕品1.5重量部、微粉砕シリカ2重量部、シリコン系消泡剤0.5重量部を添加しエポキシ樹脂組成物を調製する。
得られたエポキシ樹脂組成物を厚さ38μmのPETフィルム上に乾燥後の厚さが50μmとなるようにロールコーターを用いて塗布した後、80〜120℃で10分間乾燥させることにより、層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを作製する。
【0112】
(13)基板の両面に、(12)で作製した基板30より少し大きめの層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを基板30上に載置し、圧力4kgf/cm2 、温度80℃、圧着時間10秒の条件で仮圧着して裁断した後、さらに、以下の方法により真空ラミネーター装置を用いて貼り付けることにより層間樹脂絶縁層60を形成する(図16(C)参照)。すなわち、層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを基板30上に、真空度0.5Torr、圧力4kgf/cm2 、温度80℃、圧着時間60秒の条件で本圧着し、その後、170℃で30分間熱硬化させる。
【0113】
(14)次に、層間樹脂絶縁層60上に、厚さ1.2mmの貫通孔57aが形成されたマスク57を介して、CO2 ガスレーザで層間樹脂絶縁層60に、65μmの相対的に小さなビア用開口61を形成する(図16(D)参照)。相対的に小さなビア径は、25〜100μmの範囲であることが望ましい。
【0114】
(15)ビア用開口61を形成した基板30を、60g/lの過マンガン酸を含む80℃の溶液に10分間浸漬し、層間樹脂絶縁層60の表面に存在するエポキシ樹脂粒子を溶解除去することにより、ビア用開口61の内壁を含む層間樹脂絶縁層60の表面を粗化面60αとする(図17(A)参照)。酸あるいは酸化剤によって粗化処理を施してもよい。また、粗化層は、0.1〜5μmが望ましい。
【0115】
(16)次に、上記処理を終えた基板30を、中和溶液(シプレイ社製)に浸漬してから水洗いする。さらに、粗面化処理(粗化深さ3μm)した該基板30の表面に、パラジウム触媒を付与することにより、層間樹脂絶縁層60の表面およびビア用開口61の内壁面に触媒核を付着させる。
【0116】
(17)次に、以下の組成の無電解銅めっき水溶液中に基板30を浸漬して、粗化面60α全体に厚さ0.6〜3.0μmの無電解銅めっき膜63を形成する(図17(B)参照)。
〔無電解めっき水溶液〕
NiSO4 0.003 mol/l
酒石酸 0.200 mol/l
硫酸銅 0.030 mol/l
HCHO 0.050 mol/l
NaOH 0.100 mol/l
α、α′−ビピリジル 40 mg/l
ポリエチレングリコール(PEG) 0.10 g/l
〔無電解めっき条件〕
35℃の液温度で40分
【0117】
(18)市販の感光性ドライフィルムを無電解銅めっき膜63に貼り付け、マスクを載置して、100mJ/cm2 で露光し、0.8%炭酸ナトリウム水溶液で現像処理することにより、厚さ30μmのめっきレジスト64を設ける。次いで、基板30を50℃の水で洗浄して脱脂し、25℃の水で水洗後、さらに硫酸で洗浄してから、以下の条件で電解銅めっきを施し、厚さ20μmの電解銅めっき膜66を形成する(図17(C)参照)。
〔電解めっき水溶液〕
硫酸 2.24 mol/l
硫酸銅 0.26 mol/l
添加剤 19.5 ml/l
(アトテックジャパン社製、カパラシドHL)
〔電解めっき条件〕
電流密度 1 A/dm2
時間 65 分
温度 22±2 ℃
【0118】
(19)めっきレジスト64を5%NaOHで剥離除去した後、そのめっきレジスト64下の無電解めっき膜63を硫酸と過酸化水素の混合液でエッチング処理して溶解除去し、無電解銅めっき膜63と電解銅めっき膜66からなる厚さ18μmの導体回路68および相対的に小さなビア69を形成する(図17(D)参照)。その後、(10)と同様の処理を行い、第二銅錯体と有機酸とを含有するエッチング液によって、粗化面68αを形成する(図18(A)参照)。
【0119】
(20)続いて、上記(13)〜(19)の工程を繰り返すことにより、さらに上層の層間樹脂絶縁層160及び導体回路168およびビア169を形成する(図18(B)参照)。
【0120】
(21)次に、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)に60重量%の濃度になるように溶解させた、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬社製)のエポキシ基50%をアクリル化した感光性付与のオリゴマー(分子量4000)46.67重量部、メチルエチルケトンに溶解させた80重量%のビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェル社製、商品名:エピコート1001)15重量部、イミダゾール硬化剤(四国化成社製、商品名:2E4MZ−CN)1.6重量部、感光性モノマーである2官能アクリルモノマー(共栄化学社製、商品名:R604)4.5重量部、同じく多価アクリルモノマー(共栄化学社製、商品名:DPE6A)1.5重量部、分散系消泡剤(サンノプコ社製、商品名:S−65)0.71重量部を容器にとり、攪拌、混合して混合組成物を調整し、この混合組成物に対して光重量開始剤としてベンゾフェノン(関東化学社製)2.0重量部、光増感剤としてのミヒラーケトン(関東化学社製)0.2重量部を加えて、粘度を25℃で2.0Pa・sに調整したソルダーレジスト組成物(有機樹脂絶縁材料)を得る。
なお、粘度測定は、B型粘度計(東京計器社製、DVL−B型)で60rpmの場合はローターNo.4、6rpmの場合はローターNo.3によった。
【0121】
(22)次に、多層配線基板の両面に、(21)で調製したソルダーレジスト組成物を20μmの厚さで塗布する。その後、70℃で20分間、70℃で30分間の条件で乾燥処理を行った後、ソルダーレジスト開口部のパターンが描画された厚さ5mmのフォトマスクをソルダーレジスト組成物に密着させて1000mJ/cm2の紫外線で露光し、DMTG溶液で現像処理し、開口71U、71Dを形成する。
そして、さらに、80℃で1時間、100℃で1時間、120℃で1時間、150℃で3時間の条件でそれぞれ加熱処理を行ってソルダーレジスト組成物を硬化させ、開口71U、71Dを有する、厚さ20μmのソルダーレジスト層70を形成する(図19(A)参照)。上記ソルダーレジスト組成物としては、市販のソルダーレジスト組成物を使用することもできる。
【0122】
(23)次に、ソルダーレジスト層70を形成した基板を、塩化ニッケル(2.3×10-1mol/l)、次亞リン酸ナトリウム(2.8×10-1mol/l)、クエン酸ナトリウム(1.6×10-1mol/l)を含むpH=4.5の無電解ニッケルめっき液に20分間浸漬して、開口部71U、71Dに厚さ5μmのニッケルめっき層72を形成する。さらに、その基板をシアン化金カリウム(7.6×10-3mol/l)、塩化アンモニウム(1.9×10-1mol/l)、クエン酸ナトリウム(1.2×10-1mol/l)、次亜リン酸ナトリウム(1.7×10-1mol/l)を含む無電解金めっき液に80℃の条件で7.5分間浸漬して、ニッケルめっき層72上に厚さ0.03μmの金めっき層74を形成する(図19(B)参照)。
【0123】
(24)この後、基板のICチップを載置する面のソルダーレジスト層70の開口71Uにスズ−鉛を含有する半田ペーストを印刷する。さらに、他方の面の開口部71D内に導電性接着剤97として半田ペーストを印刷する。次に、導電性接続ピン96を適当なピン保持装置に取り付けて支持し、導電性接続ピン96の固定部98を開口部71D内の導電性接着剤97に当接させる。そしてリフローを行い、導電性接続ピン96を導電性接着剤97に固定する。また、導電性接続ピン96の取り付け方法としては、導電性接着剤97をボール状等に形成したものを開口部71D内に入れる、あるいは、固定部98に導電性接着剤97を接合させて導電性接続ピン96を取り付け、その後にリフローさせてもよい。
【0124】
その後、プリント配線板110の開口71U側の半田バンプ76にICチップ90の半田パッド92が対応するように、ICチップ90を載置し、リフローを行うことでICチップ90の取り付けを行う(図20参照)。
【0125】
引き続き、本発明の第3実施形態に係るプリント配線板について、図21を参照して説明する。第3実施形態のプリント配線板210は、上述した第1実施形態とほぼ同様である。但し、この第3実施形態のプリント配線板210では、コア基板30に形成された凹部35に一個のチップコンデンサ20が収容されている。コア基板30内にチップコンデンサ20を配置するため、ICチップ90とチップコンデンサ20との距離が短くなり、ループインダクタンスを低減することが可能となる。なお、電極には、第1実施形態と同様に導電性ペースト、あるいは、第1実施形態の第1改変例と同様に導電性ペースト及び複合金属層が形成されている。
【0126】
引き続き、本発明の第4実施形態に係るプリント配線板の構成について図22を参照して説明する。
この第4実施形態のプリント配線板の構成は、上述した第1実施形態とほぼ同様である。但し、コア基板30への収容されるチップコンデンサ20が異なる。図22は、チップコンデンサの平面図を示している。図22(A)は、多数個取り用の裁断前のチップコンデンサを示し、図中で一点鎖線は、裁断線を示している。上述した第1実施形態のプリント配線板では、図22(B)に平面図を示すようにチップコンデンサの側縁に第1電極21及び第2電極22を配設してある。図22(C)は、第4実施形態の多数個取り用の裁断前のチップコンデンサを示し、図中で一点鎖線は、裁断線を示している。第4実施形態のプリント配線板では、図22(D)に平面図を示すようにチップコンデンサの側縁の内側に第1電極21及び第2電極22を配設してある。なお、電極には、第1実施形態と同様に導電性ペースト、あるいは、第1実施形態の第1改変例と同様に導電性ペースト及び複合金属層が形成されている。
【0127】
この第4実施形態のプリント配線板では、外縁の内側に電極の形成されたチップコンデンサ20を用いるため、容量の大きなチップコンデンサを用いることができる。
【0128】
引き続き、第4実施形態の第1改変例に係るプリント配線板について図23を参照して説明する。
図23は、第1改変例に係るプリント配線板のコア基板に収容されるチップコンデンサ20の平面図を示している。上述した第1実施形態では、複数個の小容量のチップコンデンサをコア基板に収容したが、第1改変例では、大容量の大判のチップコンデンサ20をコア基板に収容してある。ここで、チップコンデンサ20は、第1電極21と第2電極22と、誘電体23と、第1電極21へ接続された第1導電膜24と、第2電極22側に接続された第2導電膜25と、第1導電膜24及び第2導電膜25へ接続されていないチップコンデンサの上下面の接続用の電極27とから成る。この電極27を介してICチップ側とドータボード側とが接続されている。なお、電極には、第1実施形態と同様に導電性ペースト、あるいは、第1実施形態の第1改変例と同様に導電性ペースト及び複合金属層が形成されている。
【0129】
この第1改変例のプリント配線板では、大判のチップコンデンサ20を用いるため、容量の大きなチップコンデンサを用いることができる。また、大判のチップコンデンサ20を用いるため、ヒートサイクルを繰り返してもプリント配線板に反りが発生することがない。
【0130】
図24を参照して第2改変例に係るプリント配線板について説明する。図24(A)は、多数個取り用の裁断前のチップコンデンサを示し、図中で一点鎖線は、通常の裁断線を示し、図24(B)は、チップコンデンサの平面図を示している。図24(B)に示すように、この第2改変例では、多数個取り用のチップコンデンサを複数個(図中の例では3枚)連結させて大判で用いている。なお、電極には、第1実施形態と同様に導電性ペースト、あるいは、第1実施形態の第1改変例と同様に導電性ペースト及び複合金属層が形成されている。
【0131】
この第2改変例では、大判のチップコンデンサ20を用いるため、容量の大きなチップコンデンサを用いることができる。また、大判のチップコンデンサ20を用いるため、ヒートサイクルを繰り返してもプリント配線板に反りが発生することがない。
【0132】
上述した第4実施形態では、チップコンデンサをプリント配線板に内蔵させたが、チップコンデンサの代わりに、セラミック板に導電体膜を設けてなる板状のコンデンサを用いることも可能である。
【0133】
ここで、第1実施形態のプリント配線板について、コア基板内に埋め込んだチップコンデンサ20のインダクタンスと、プリント配線板の裏面(ドータボード側の面)に実装したチップコンデンサのインダクタンスとを測定した値を以下に示す。
コンデンサ単体の場合
埋め込み形 137pH
裏面実装形 287pH
コンデンサを8個並列に接続した場合
埋め込み形 60pH
裏面実装形 72pH
以上のように、コンデンサを単体で用いても、容量を増大させるため並列に接続した場合にも、チップコンデンサを内蔵することでインダクタンスを低減できる。
【0134】
次に、信頼性試験を行った結果について説明する。ここでは、第1実施形態のプリント配線板において、1個のチップコンデンサの静電容量の変化率を測定した。
【0135】
Steam試験は、蒸気に当て湿度100%に保った。また、HAST試験では、相対湿度100%、印加電圧1.3V、温度121℃で100時間放置した。TS試験では、−125℃で30分、55℃で30分放置する試験を1000回線り返した。
【0136】
上記信頼性試験において、チップコンデンサを内蔵するプリント配線板においても、既存のコンデンサ表面実装形と同等の信頼性が達成できていることが分かった。また、上述したように、TS試験において、セラミックから成るコンデンサと、樹脂からなるコア基板及び層間樹脂絶縁層の熱膨張率の違いから、内部応力が発生しても、チップコンデンサの端子とビアとの間に断線、チップコンデンサと層間樹脂絶縁層との間で剥離、層間樹脂絶縁層にクラックが発生せず、長期に渡り高い信頼性を達成できることが判明した。
【0137】
【発明の効果】
本発明の構成では、導体回路とコンデンサの間に、本願発明のビアが形成されているので、電源供給不足による動作の遅延をすることがなく、所望の性能を保つことができ、信頼性試験を行っても問題を引き起こさなかった。
また、該ビアにより、層間絶縁層のビアを形成しても、位置ずれを引き起こしても、その許容範囲が広くなるために、電気接続性が確保される。
【0138】
また、コンデンサの電極の表面に導電性ペーストを塗布してあるため、表面が完全にフラットになる。このため、樹脂層にレーザで開口を穿設した際に、電極の表面に樹脂が残ることが無くなり、該電極とめっきによるビアとの接続性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)、(B)、(C)、(D)、(E)は、本発明の第1実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図2】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第1実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図3】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第1実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図4】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第1実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図5】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第1実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図6】(A)、(B)は、本発明の第1実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図7】本発明の第1実施形態に係るプリント配線板の断面図である。
【図8】本発明の第1実施形態に係るプリント配線板にICチップを搭載した状態を示す断面図である。
【図9】(A)は、図7中のビア52の拡大図であり、(B)は、(A)のB矢印図である。
【図10】(A)は、第1実施形態のチップコンデンサの断面図であり、(B)は、第1実施形態の第1改変例のチップコンデンサの断面図である。
【図11】本発明の第1実施形態の改変例に係るプリント配線板の断面図である。
【図12】ICチップへの供給電力と時間との変化を示すグラフである。
【図13】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第2実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図14】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第2実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図15】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第2実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図16】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第2実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図17】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第2実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図18】(A)、(B)は、本発明の第2実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図19】(A)、(B)は、本発明の第2実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図20】本発明の第2実施形態に係るプリント配線板にICチップを搭載した状態を示す断面図である。
【図21】本発明の第3実施形態に係るプリント配線板にICチップを搭載した状態を示す断面図である。
【図22】(A)、(B)、(C)、(D)は、第4実施形態のプリント配線板のチップコンデンサの平面図である。
【図23】第4実施形態に係るプリント配線板のチップコンデンサの平面図である。
【図24】(A)、(B)は、第4実施形態の改変例に係るプリント配線板のチップコンデンサの平面図である。
【符号の説明】
20 チップコンデンサ
21 第1電極
22 第2電極
23 誘電体
23a 粗化面
23b ポイリミド膜
26 導電性ペースト
28a 無電解銅めっき膜
28b 電解銅めっき膜
28 複合金属膜
30 コア基板
32 凹部
33 凹部
35 凹部
36 樹脂層
40 樹脂絶縁層
52 ビア
53 ビア
60 層間樹脂絶縁層
68 導体回路
69 ビア
70 ソルダーレジスト層
71U、71D 開口部
72 ニッケルめっき層
74 金めっき層
76 半田バンプ(外部接続端子)
90 ICチップ
92 半田パッド(ICチップ側)
94 ドータボード
95 半田パッド(ドータボード側)
96 導電性接続ピン
97 導電性接着剤
98 固定部
160 層間樹脂絶縁層
168 導体回路
169 ビア[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a printed circuit board on which an electronic component such as an IC chip is placed, and more particularly to a printed wiring board having a capacitor built therein.
[0002]
[Prior art]
Currently, in a printed wiring board for a package substrate, a chip capacitor is sometimes surface-mounted for the purpose of facilitating power supply to an IC chip.
[0003]
Since the reactance of the wiring from the chip capacitor to the IC chip depends on the frequency, a sufficient effect cannot be obtained even if the chip capacitor is surface-mounted as the driving frequency of the IC chip increases. For this reason, the present applicant has proposed, in Japanese Patent Application No. 11-248311, a technique of forming a recess in the core substrate and accommodating a chip capacitor in the recess. Further, as a technique for embedding a capacitor in a substrate, JP-A-6-326472, JP-A-7-263619, JP-A-10-256429, JP-A-11-45955, JP-A-11-126978, JP-A-11- No. 31868 etc.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-326472 discloses a technique of embedding a capacitor in a resin substrate made of glass epoxy. With this configuration, it is possible to reduce power supply noise, eliminate the need for a space for mounting a chip capacitor, and reduce the size of the insulating substrate. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-263619 discloses a technique for embedding a capacitor in a substrate such as ceramic or alumina. With this configuration, by connecting between the power supply layer and the ground layer, the wiring length is shortened and the wiring inductance is reduced.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open Nos. 6-326472 and 7-263619 cannot reduce the distance from the IC chip to the capacitor so much, and in the higher frequency region of the IC chip, the inductance is required as it is currently required. Could not be reduced. In particular, in multilayer build-up wiring boards made of resin, disconnection occurs between the chip capacitor terminals and vias due to the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic capacitor and the resin core substrate and interlayer resin insulation layer. Peeling occurs between the capacitor and the interlayer resin insulation layer, and cracks occur in the interlayer resin insulation layer, and high reliability cannot be achieved over a long period of time.
[0006]
On the other hand, in the invention of Japanese Patent Application No. 11-248311, when there is a displacement in the position of the capacitor, the connection between the capacitor terminal and the via cannot be made accurately, and the power supply from the capacitor to the IC chip cannot be performed. was there.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a printed wiring board having a built-in capacitor and improved connection reliability and a method for manufacturing the printed wiring board.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a printed wiring board formed by laminating a resin insulating layer and a conductor circuit on a core substrate,
Capacitor is built in the core substrate, and a relatively large lower layer via connected to the capacitor terminal is formed,
A plurality of relatively small upper vias connected to one lower via are disposed in the interlayer resin insulation layer on the upper surface of the core substrate,
A conductive paste is applied to the surface of the electrode made of metallization of the capacitor.And
The plurality of upper layer vias are respectively connected to a plurality of external connection terminals.This is a technical feature.
[0009]
According to the first aspect of the present invention, a capacitor is built in the core substrate, a relatively large lower via connected to the capacitor terminal is formed on the capacitor, and one lower via is connected to the interlayer resin insulating layer on the upper surface of the core substrate. A plurality of relatively small upper layer vias are provided. Accordingly, it is possible to connect the capacitor terminal and the lower layer via corresponding to the displacement of the capacitor arrangement, and it is possible to reliably supply power from the capacitor to the IC chip. In addition, by arranging a plurality of relatively small upper layer vias, it is possible to obtain the same effect as when the inductance components are connected in parallel, so that the high frequency characteristics of the power supply line and the ground line are enhanced, power supply is insufficient, or the ground level It is possible to prevent the malfunction of the IC chip due to the fluctuation of the. Furthermore, since the wiring length can be shortened, the loop inductance can be reduced.
[0010]
It is desirable to fill the recess with resin. By eliminating the gap between the capacitor and the core substrate, the built-in capacitor is less likely to behave, and even if stress originating from the capacitor is generated, it can be relaxed by the filled resin. The resin also has an effect of reducing adhesion and migration between the capacitor and the core substrate.
[0011]
Further, since the conductive paste is applied to the surface of the electrode made of metallization of the capacitor, the surface becomes completely flat. For this reason, when an opening is made in the resin layer with a laser, the resin does not remain on the surface of the electrode, and the connection reliability between the electrode and the via via plating can be improved.
[0012]
According to the second aspect, since the metal layer is provided on the conductive paste of the electrode of the capacitor, it is possible to prevent migration at the electrode and to further reduce the connection resistance.
[0013]
Claim13Then, since the inductance of the capacitor on the surface is equal to or higher than the inductance of the capacitor on the inner layer, there is no shortage of power supply in the high frequency region, and the desired operation of the IC chip is ensured.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, the surface of the capacitor is subjected to a wettability improving process such as silane coupling or resin coating. As a result, the adhesion between the ceramic chip capacitor and the connection layer and the interlayer resin insulation layer is improved, and even if the heat cycle test is performed, the connection layer and the interlayer resin insulation layer are not peeled off at the interface. .
[0015]
In the fifth and sixth aspects, a filled via having a flat surface is used as the lower layer via. As a result, a plurality of upper layer vias can be directly connected to one lower layer via. Therefore, the connectivity between the lower layer via and the upper layer via can be improved, and the power can be reliably supplied from the capacitor to the IC chip.
[0016]
According to a seventh aspect of the present invention, one capacitor is accommodated in the recess formed in the core substrate. Thereby, since the capacitor is arranged in the core substrate, the distance between the IC chip and the capacitor is shortened, and the loop inductance can be reduced.
[0017]
According to the eighth aspect of the present invention, since a large number of capacitors can be accommodated in the recesses, the capacitors can be highly integrated.
[0018]
According to a ninth aspect of the present invention, the resin is filled between the core substrate and the capacitor, and the thermal expansion coefficient of the resin is set smaller than that of the core substrate, that is, close to the capacitor made of ceramic. For this reason, in the heat cycle test, even if an internal stress occurs due to a difference in thermal expansion coefficient between the core substrate and the capacitor, cracks, peeling, and the like hardly occur in the core substrate, and high reliability can be achieved.
[0019]
Claim11Then, in addition to the capacitor accommodated in the substrate, a capacitor is provided on the surface. Since the capacitor is accommodated in the printed wiring board, the distance between the IC chip and the capacitor is shortened, the loop inductance can be reduced, and the power can be supplied instantaneously. Since the capacitor is disposed, a large-capacity capacitor can be attached, and a large amount of power can be easily supplied to the IC chip.
[0020]
Claim12Then, since the capacitance of the capacitor on the surface is equal to or greater than the capacitance of the capacitor on the inner layer, there is no shortage of power supply in the high frequency region, and the desired operation of the IC chip is ensured.
[0021]
According to the twelfth aspect, since the inductance of the capacitor on the surface is equal to or larger than the inductance of the capacitor on the inner layer, there is no shortage of power supply in the high frequency region, and a desired operation of the IC chip is ensured.
[0022]
Claim14Then, since a chip capacitor having an electrode formed inside the outer edge is used, even if conduction is made through a via, the external electrode can be made large and the allowable range of alignment is widened, so that connection failure is eliminated.
[0023]
Claim15Then, since a capacitor having electrodes formed in a matrix is used, a large chip capacitor can be easily accommodated in the core substrate. As a result, the capacitance can be increased, and the electrical problem can be solved. Further, even after various thermal histories, the printed wiring board is hardly warped.
[0024]
Claim16Then, a plurality of chip capacitors may be connected to the capacitor. Thereby, the capacitance can be adjusted as appropriate, and the IC chip can be operated appropriately.
[0025]
Claim17In the method for producing a printed wiring board of (a) to (f) Has the technical feature:
(A) a step of incorporating a capacitor in which a conductive paste is applied on a metallized electrode on a core substrate;
(B) forming a resin insulating layer on the upper surface of the capacitor;
(C) forming a relatively large lower via connected to the capacitor terminal in the resin insulating layer;
(D) forming an interlayer resin insulation layer on the upper surface of the core substrate;
(E) Disposing a plurality of relatively small upper layer vias connected to one lower layer via in the interlayer resin insulation layer;
(F) A step of providing a plurality of external connection terminals respectively connected to the plurality of upper layer vias..
[0026]
Claim17Then, a capacitor is built in the core substrate, a relatively large lower via connected to the capacitor terminal is formed on the capacitor, and a plurality of lower vias connected to one lower via are formed in the interlayer resin insulating layer on the upper surface of the core substrate. The relatively small upper layer via is disposed. Accordingly, it is possible to connect the capacitor terminal and the lower layer via corresponding to the displacement of the capacitor arrangement, and it is possible to reliably supply power from the capacitor to the IC chip. In addition, by arranging a plurality of relatively small upper layer vias, it is possible to obtain the same effect as when the inductance components are connected in parallel, so that the high frequency characteristics of the power supply line and the ground line are enhanced, power supply is insufficient, or the ground level It is possible to prevent the malfunction of the IC chip due to the fluctuation of the. Furthermore, since the wiring length can be shortened, the loop inductance can be reduced.
[0027]
Further, since the conductive paste is applied to the surface of the capacitor electrode, the surface becomes completely flat. For this reason, when an opening is made in the resin layer with a laser, the resin does not remain on the surface of the electrode, and the connection reliability between the electrode and the via via plating can be improved.
[0028]
Claim18Then, one capacitor is accommodated in a recess formed in the core substrate. Thereby, since the capacitor is arranged in the core substrate, the distance between the IC chip and the capacitor is shortened, and the loop inductance can be reduced.
[0029]
Claim19Then, since a large number of capacitors can be accommodated in the recesses, the capacitors can be highly integrated.
[0030]
Claim20Then, a through hole is formed in a resin material containing a resin as a core material, and the resin material is attached to the resin material in which the through hole is formed to form a core substrate having a recess. As a result, a core substrate having a concave portion with a flat bottom can be formed.
[0031]
Claim21, Claims22In this case, a filled via having a flat surface is used as the lower layer via. As a result, a plurality of upper layer vias can be directly connected to one lower layer via. Therefore, the connectivity between the lower layer via and the upper layer via can be improved, and the power can be reliably supplied from the capacitor to the IC chip.
[0032]
Claim23In this invention, the heights of the upper surfaces of the capacitors are made uniform by applying pressure to or tapping the upper surfaces of the plurality of capacitors in the recesses. Thereby, when the capacitors are disposed in the recesses, the heights can be made uniform even if the sizes of the plurality of capacitors vary, and the core substrate can be made smooth. Therefore, the smoothness of the core substrate is not impaired, and the upper interlayer resin insulation layer and the conductor circuit can be appropriately formed, so that the defective product occurrence rate of the printed wiring board can be reduced.
[0033]
The thermosetting resin film used in the interlayer resin insulation layer and the connection layer of the present invention is a resin in which particles soluble in an acid or an oxidant (hereinafter referred to as soluble particles) are hardly soluble in an acid or an oxidant (hereinafter, poorly soluble). Resin).
As used herein, the terms “poorly soluble” and “soluble” refer to those having a relatively fast dissolution rate as “soluble” for convenience when immersed in a solution of the same acid or oxidizing agent for the same time. A relatively slow dissolution rate is referred to as “slightly soluble” for convenience.
[0034]
Examples of the soluble particles include resin particles soluble in an acid or an oxidizing agent (hereinafter, soluble resin particles), inorganic particles soluble in an acid or an oxidizing agent (hereinafter, soluble inorganic particles), and a metal soluble in an acid or an oxidizing agent. Examples thereof include particles (hereinafter, soluble metal particles). These soluble particles may be used alone or in combination of two or more.
[0035]
The shape of the soluble particles is not particularly limited, and examples thereof include spherical shapes and crushed shapes. Moreover, it is desirable that the soluble particles have a uniform shape. This is because a roughened surface having unevenness with uniform roughness can be formed.
[0036]
The average particle size of the soluble particles is preferably 0.1 to 10 μm. If it is the range of this particle size, you may contain the thing of a 2 or more types of different particle size. That is, it contains soluble particles having an average particle diameter of 0.1 to 0.5 μm and soluble particles having an average particle diameter of 1 to 3 μm. Thereby, a more complicated roughened surface can be formed and it is excellent also in adhesiveness with a conductor circuit. In the present invention, the particle size of the soluble particles is the length of the longest part of the soluble particles.
[0037]
Examples of the soluble resin particles include those made of a thermosetting resin, a thermoplastic resin, and the like, as long as the dissolution rate is higher than that of the hardly soluble resin when immersed in a solution made of an acid or an oxidizing agent. There is no particular limitation.
Specific examples of the soluble resin particles include, for example, an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, a polyphenylene resin, a polyolefin resin, a fluorine resin, and the like, and may be composed of one of these resins. And it may consist of a mixture of two or more resins.
[0038]
Moreover, as the soluble resin particles, resin particles made of rubber can be used. Examples of the rubber include polybutadiene rubber, epoxy-modified, urethane-modified, (meth) acrylonitrile-modified various modified polybutadiene rubber, carboxyl group-containing (meth) acrylonitrile-butadiene rubber, and the like. By using these rubbers, the soluble resin particles are easily dissolved in an acid or an oxidizing agent. That is, when soluble resin particles are dissolved using an acid, acids other than strong acids can be dissolved. When soluble resin particles are dissolved using an oxidizing agent, permanganese having a relatively low oxidizing power is used. Even acid salts can be dissolved. Even when chromic acid is used, it can be dissolved at a low concentration. Therefore, no acid or oxidant remains on the resin surface, and as described later, when a catalyst such as palladium chloride is applied after the roughened surface is formed, the catalyst is not applied or the catalyst is oxidized. There is nothing to do.
[0039]
Examples of the soluble inorganic particles include particles composed of at least one selected from the group consisting of aluminum compounds, calcium compounds, potassium compounds, magnesium compounds, and silicon compounds.
[0040]
Examples of the aluminum compound include alumina and aluminum hydroxide. Examples of the calcium compound include calcium carbonate and calcium hydroxide. Examples of the potassium compound include potassium carbonate. Examples of the magnesium compound include magnesia, dolomite, basic magnesium carbonate and the like, and examples of the silicon compound include silica and zeolite. These may be used alone or in combination of two or more.
[0041]
Examples of the soluble metal particles include particles composed of at least one selected from the group consisting of copper, nickel, iron, zinc, lead, gold, silver, aluminum, magnesium, calcium, and silicon. Further, the surface layer of these soluble metal particles may be coated with a resin or the like in order to ensure insulation.
[0042]
When two or more kinds of the soluble particles are used in combination, the combination of the two kinds of soluble particles to be mixed is preferably a combination of resin particles and inorganic particles. Both of them have low electrical conductivity, so that the insulation of the resin film can be ensured, and the thermal expansion can be easily adjusted between the poorly soluble resin, and no crack occurs in the interlayer resin insulation layer made of the resin film. This is because no peeling occurs between the interlayer resin insulation layer and the conductor circuit.
[0043]
The poorly soluble resin is not particularly limited as long as it can maintain the shape of the roughened surface when the roughened surface is formed using an acid or an oxidizing agent in the interlayer resin insulation layer. For example, thermosetting Examples thereof include resins, thermoplastic resins, and composites thereof. Moreover, the photosensitive resin which provided photosensitivity to these resin may be sufficient. By using a photosensitive resin, a via opening can be formed in the interlayer resin insulation layer using exposure and development processes.
Among these, those containing a thermosetting resin are desirable. This is because the shape of the roughened surface can be maintained by the plating solution or various heat treatments.
[0044]
Specific examples of the hardly soluble resin include, for example, an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, a polyphenylene resin, a polyolefin resin, and a fluorine resin. These resins may be used alone or in combination of two or more.
Furthermore, an epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule is more desirable. Not only can the aforementioned roughened surface be formed, but also has excellent heat resistance, etc., so that stress concentration does not occur in the metal layer even under heat cycle conditions, and peeling of the metal layer is unlikely to occur. Because.
[0045]
Examples of the epoxy resin include cresol novolac type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, alkylphenol novolac type epoxy resin, biphenol F type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, Examples thereof include cyclopentadiene type epoxy resins, epoxidized products of condensates of phenols and aromatic aldehydes having a phenolic hydroxyl group, triglycidyl isocyanurate, and alicyclic epoxy resins. These may be used alone or in combination of two or more. Thereby, it will be excellent in heat resistance.
[0046]
In the resin film used in the present invention, it is desirable that the soluble particles are dispersed almost uniformly in the hardly soluble resin. A roughened surface having unevenness of uniform roughness can be formed, and even if a via or a through hole is formed in a resin film, adhesion of a metal layer of a conductor circuit formed thereon can be secured. Because. Moreover, you may use the resin film containing a soluble particle only in the surface layer part which forms a roughening surface. As a result, since the portion other than the surface layer portion of the resin film is not exposed to the acid or the oxidizing agent, the insulation between the conductor circuits via the interlayer resin insulation layer is reliably maintained.
[0047]
In the resin film, the blending amount of the soluble particles dispersed in the hardly soluble resin is preferably 3 to 40% by weight with respect to the resin film. When the blending amount of the soluble particles is less than 3% by weight, a roughened surface having desired irregularities may not be formed. When the blending amount exceeds 40% by weight, the soluble particles are dissolved using an acid or an oxidizing agent. In addition, the resin film is melted to the deep part of the resin film, and the insulation between the conductor circuits through the interlayer resin insulating layer made of the resin film cannot be maintained, which may cause a short circuit.
[0048]
The resin film preferably contains a curing agent, other components and the like in addition to the soluble particles and the hardly soluble resin.
Examples of the curing agent include imidazole curing agents, amine curing agents, guanidine curing agents, epoxy adducts of these curing agents, microcapsules of these curing agents, triphenylphosphine, and tetraphenylphosphorus. And organic phosphine compounds such as nium tetraphenylborate.
[0049]
The content of the curing agent is desirably 0.05 to 10% by weight with respect to the resin film. If it is less than 0.05% by weight, since the resin film is not sufficiently cured, the degree of penetration of the acid and the oxidant into the resin film increases, and the insulating properties of the resin film may be impaired. On the other hand, if it exceeds 10% by weight, an excessive curing agent component may denature the composition of the resin, which may lead to a decrease in reliability.
[0050]
Examples of the other components include fillers such as inorganic compounds or resins that do not affect the formation of the roughened surface. Examples of the inorganic compound include silica, alumina, and dolomite. Examples of the resin include polyimide resin, polyacrylic resin, polyamideimide resin, polyphenylene resin, melanin resin, and olefin resin. By containing these fillers, it is possible to improve the performance of the printed wiring board by matching the thermal expansion coefficient, improving heat resistance, and chemical resistance.
[0051]
Moreover, the said resin film may contain the solvent. Examples of the solvent include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and cyclohexanone, and aromatic hydrocarbons such as ethyl acetate, butyl acetate, cellosolve acetate, toluene, and xylene. These may be used alone or in combination of two or more.
[0052]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, the configuration of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows a cross section of the printed
[0053]
As shown in FIG. 7, the printed
[0054]
As shown in FIG. 10A, the
[0055]
Here, the
[0056]
The
[0057]
Further, a roughened layer 23 a is provided on the surface of the dielectric 23 made of ceramic of the
[0058]
As shown in FIG. 8, the solder bumps 76U for connection to the pads 92 of the
[0059]
As the core substrate, one made of resin was used. For example, a resin material used in a general printed wiring board such as a glass epoxy resin-impregnated base material or a phenol resin-impregnated base material can be used. However, a substrate such as ceramic or AIN cannot be used as the core substrate. This is because the substrate has poor outer formability and cannot accommodate a capacitor, and even if it is filled with a resin, voids are generated.
[0060]
Further, since a plurality of
[0061]
Further, as shown in FIG. 7 and FIG. 9A which is an enlarged view of the via 52 of FIG. 7, a plurality of
[0062]
As shown in FIG. 7, the via 52 is formed as a filled via filled with plating and having a flat surface. As a result, a plurality of
[0063]
The thermal expansion coefficients of the
[0064]
Further, since the through
[0065]
Next, a method for manufacturing the printed wiring board described above with reference to FIG. 7 will be described with reference to FIGS.
[0066]
(1) First, a
[0067]
(2) Thereafter, the
[0068]
Then, the top surfaces of the
[0069]
(3) Thereafter, a thermosetting resin is filled between the
[0070]
In addition, a resin such as a thermoplastic resin may be used. Further, a filler may be impregnated in order to match the thermal expansion coefficient in the resin. Examples of the filler include an inorganic filler, a ceramic filler, and a metal filler.
[0071]
(4) Further, the above-described epoxy resin or polyolefin resin is applied from above using a printing machine to form the resin insulating layer 40 (see FIG. 2B). In addition, you may affix a resin film instead of apply | coating resin.
[0072]
In addition, one or more resins such as a thermosetting resin, a thermoplastic resin, a photosensitive resin thermosetting resin / thermoplastic resin composite, and a photosensitive resin / thermoplastic resin composite can be used. . You may make them into 2 layer structure.
[0073]
(5) Next, a relatively large via
[0074]
(6) Thereafter, a
[0075]
(7) Next, a photosensitive dry film is affixed to the surface of the
[0076]
(8) Next, after the plating resist 48 is peeled and removed with 5% NaOH, the
[0077]
(9) Thereafter, the through
[0078]
(10) A pressure of 5 kg / cm while heating a thermosetting resin film having a thickness of 50 μm to a temperature of 50 to 150 ° C. on both surfaces of the
[0079]
(11) Next, CO2A relatively small via opening 61 of 65 μm is provided in the interlayer
[0080]
(12) Next, plasma processing is performed using SV-4540 manufactured by Nippon Vacuum Technology Co., Ltd. to roughen the surface of the interlayer
[0081]
(13) Next, using the same apparatus, after replacing the argon gas inside, sputtering with Ni and Cu as targets was performed under conditions of atmospheric pressure 0.6 Pa,
[0082]
(14) A commercially available photosensitive dry film is pasted on both sides of the
[0083]
[0084]
(15) After stripping and removing the plating resist 64 with 5% NaOH, the Ni /
[0085]
(16) Next, the substrate is washed with water and dried, and then the surface of the
[0086]
(17) Next, by repeating the above steps (10) to (16), an upper interlayer
[0087]
(18) Next, the photosensitizing property obtained by acrylated 50% of an epoxy group of a cresol novolac type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) dissolved in diethylene glycol dimethyl ether (DMDG) to a concentration of 60% by weight. 46.67 parts by weight of oligomer (molecular weight 4000), 80 parts by weight of bisphenol A type epoxy resin dissolved in methyl ethyl ketone (manufactured by Yuka Shell, trade name: Epicoat 1001), 15 parts by weight of imidazole curing agent (manufactured by Shikoku Chemicals) , Trade name: 2E4MZ-CN) 1.6 parts by weight, polyfunctional acrylic monomer (manufactured by Kyoei Chemical Co., Ltd., trade name: R604) which is a photosensitive monomer, polyvalent acrylic monomer (manufactured by Kyoei Chemical Co., Ltd., product) Name: DPE6A) 1.5 parts by weight, dispersion antifoaming agent (manufactured by San Nopco, trade name: S-65) 0.7 A weight part is put into a container, and a mixed composition is prepared by stirring and mixing. 2.0 parts by weight of benzophenone (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) as a photoweight initiator and Michler's ketone as a photosensitizer for the mixed composition. (Kanto Chemical Co., Ltd.) 0.2 part by weight is added to obtain a solder resist composition (organic resin insulating material) having a viscosity adjusted to 2.0 Pa · s at 25 ° C.
Viscosity was measured using a B-type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd., DVL-B type) at 60 rpm for rotor No. 4 and at 6 rpm for rotor No. 3.
[0088]
(19) Next, the solder resist composition is applied to both surfaces of the
[0089]
(20) Next, the substrate on which the solder resist layer (organic resin insulating layer) 70 is formed is made of nickel chloride (2.3 × 10-1mol / l), sodium hypophosphate (2.8 × 10 6)-1mol / l), sodium citrate (1.6 × 10-1The
[0090]
(21) Thereafter, solder bumps (solder bodies) 76U and 76D are formed by printing solder paste on the
[0091]
Next, placement of the IC chip on the printed
[0092]
Next, a printed wiring board according to a modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the first embodiment described above, only the
[0093]
FIG. 10B shows a cross section of the
[0094]
In the first modified example, a
[0095]
In the first modified example, since the
[0096]
An IC chip consumes a large amount of power instantaneously and performs complicated arithmetic processing. Here, in order to supply large power to the IC chip side, in the modified example, a
[0097]
In FIG. 12, the vertical axis represents voltage supplied to the IC chip, and the horizontal axis represents time. Here, an alternate long and two short dashes line C indicates a voltage fluctuation of a printed wiring board that does not include a power supply capacitor. When the power supply capacitor is not provided, the voltage is greatly attenuated. A broken line A indicates voltage fluctuation of a printed wiring board having a chip capacitor mounted on the surface. The voltage does not drop much as compared with the two-dot chain line C, but the loop length becomes long, so the rate-determining power supply cannot be sufficiently performed. That is, the voltage drops at the start of power supply. A two-dot chain line B indicates a voltage drop of the printed wiring board containing the chip capacitor described above with reference to FIG. Although the loop length can be shortened, the voltage fluctuates because a large-capacity chip capacitor cannot be accommodated in the
[0098]
The printed
[0099]
Then, the manufacturing method of the printed wiring board mentioned above with reference to FIG. 20 is demonstrated with reference to FIGS.
[0100]
(1) First, a through hole 33a for accommodating a chip capacitor is formed in a laminate 30α obtained by laminating four
[0101]
(2) Next, the laminated board 30α and the laminated board 30β are pressure-bonded and heated and cured to form the
[0102]
(3) Then, the
[0103]
(4) Thereafter, a thermosetting resin is filled between the
[0104]
(5) Furthermore, the resin which consists of the epoxy type or polyolefin type mentioned above is apply | coated using the printing machine from there, and the
[0105]
(6) Next, a relatively large via
[0106]
(7) Then, after a palladium catalyst is applied to the
[0107]
(8) Thereafter, a photosensitive dry film is attached to the surface of the
[0108]
(9) After the above step, the plating resist 48 is peeled off with 5% NaOH, and then the
[0109]
(10) Then, the
[0110]
(11) Next, 100 parts by weight of a bisphenol F type epoxy monomer (manufactured by Yuka Shell Co., Ltd., molecular weight: 310, YL983U), the average particle size of which the surface is coated with a silane coupling agent is 1.6 μm, SiO with a diameter of 15 μm or less2 170 parts by weight of spherical particles (manufactured by Adtech, CRS 1101-CE) and 1.5 parts by weight of a leveling agent (Perenol S4, manufactured by San Nopco) are placed in a container and mixed by stirring. A 49 Pa ·
Thereafter, the
[0111]
(12) Next, 30 parts by weight of bisphenol A type epoxy resin (epoxy equivalent 469, Epicoat 1001 manufactured by Yuka Shell Epoxy), cresol novolak type epoxy resin (epoxy equivalent 215, Epicron N-673 manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) 40 parts by weight, 30 parts by weight of triazine structure-containing phenol novolak resin (phenolic hydroxyl group equivalent 120, Phenolite KA-7052 made by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) is stirred into 20 parts by weight of ethyl diglycol acetate and 20 parts by weight of solvent naphtha. Then, it was dissolved by heating, 15 parts by weight of terminal epoxidized polybutadiene rubber (Denalex R-45EPT manufactured by Nagase Kasei Kogyo Co., Ltd.) and 1.5 parts by weight of pulverized 2-phenyl-4,5-bis (hydroxymethyl) imidazole, 2 parts by weight of finely pulverized silica It was added 0.5 part by weight of silicon antifoaming agent to prepare an epoxy resin composition.
The obtained epoxy resin composition was applied on a PET film having a thickness of 38 μm using a roll coater so that the thickness after drying was 50 μm, and then dried at 80 to 120 ° C. for 10 minutes, whereby an interlayer resin was obtained. A resin film for an insulating layer is prepared.
[0112]
(13) An interlayer resin insulation layer resin film slightly larger than the
[0113]
(14) Next, through the mask 57 in which the through-
[0114]
(15) The
[0115]
(16) Next, the
[0116]
(17) Next, the
[Electroless plating aqueous solution]
NiSOFour 0.003 mol / l
Tartaric acid 0.200 mol / l
Copper sulfate 0.030 mol / l
HCHO 0.050 mol / l
NaOH 0.100 mol / l
α, α'-bipyridyl 40 mg / l
Polyethylene glycol (PEG) 0.10 g / l
[Electroless plating conditions]
40 minutes at 35 ° C liquid temperature
[0117]
(18) A commercially available photosensitive dry film is affixed to the electroless
(Electrolytic plating aqueous solution)
Sulfuric acid 2.24 mol / l
Copper sulfate 0.26 mol / l
Additive 19.5 ml / l
(Manufactured by Atotech Japan, Kaparaside HL)
[Electrolytic plating conditions]
Current density 1 A / dm2
65 minutes
[0118]
(19) After stripping and removing the plating resist 64 with 5% NaOH, the
[0119]
(20) Subsequently, by repeating the steps (13) to (19), an upper interlayer
[0120]
(21) Next, a photosensitizing agent obtained by acrylated 50% of an epoxy group of a cresol novolac type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) dissolved in diethylene glycol dimethyl ether (DMDG) to a concentration of 60% by weight. 46.67 parts by weight of oligomer (molecular weight 4000), 80 parts by weight of bisphenol A type epoxy resin dissolved in methyl ethyl ketone (manufactured by Yuka Shell, trade name: Epicoat 1001), 15 parts by weight of imidazole curing agent (manufactured by Shikoku Chemicals) , Trade name: 2E4MZ-CN) 1.6 parts by weight, bifunctional acrylic monomer as a photosensitive monomer (manufactured by Kyoei Chemical Co., Ltd., trade name: R604), 4.5 parts by weight, also polyacrylic monomer (manufactured by Kyoei Chemical Co., Ltd.) , Trade name: DPE6A) 1.5 parts by weight, dispersion antifoaming agent (manufactured by San Nopco, trade name: S-65) 0 71 parts by weight is placed in a container, and the mixture composition is prepared by stirring and mixing. 2.0 parts by weight of benzophenone (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) as a photoweight initiator for this mixture composition, 0.2 parts by weight of Michler's ketone (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) is added to obtain a solder resist composition (organic resin insulating material) having a viscosity adjusted to 2.0 Pa · s at 25 ° C.
Viscosity was measured using a B-type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd., DVL-B type) at 60 rpm for rotor No. 4 and at 6 rpm for rotor No. 3.
[0121]
(22) Next, the solder resist composition prepared in (21) is applied to both surfaces of the multilayer wiring board to a thickness of 20 μm. Then, after drying at 70 ° C. for 20 minutes and at 70 ° C. for 30 minutes, a photomask having a thickness of 5 mm on which the pattern of the opening of the solder resist was drawn was brought into close contact with the solder resist composition and 1000 mJ / cm2Are exposed to UV light and developed with DMTG solution to form
Further, the solder resist composition is cured by heating at 80 ° C. for 1 hour, at 100 ° C. for 1 hour, at 120 ° C. for 1 hour, and at 150 ° C. for 3 hours, and has
[0122]
(23) Next, the substrate on which the solder resist
[0123]
(24) Thereafter, a solder paste containing tin-lead is printed in the
[0124]
Thereafter, the
[0125]
Next, a printed wiring board according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The printed
[0126]
Next, the configuration of the printed wiring board according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The configuration of the printed wiring board of the fourth embodiment is substantially the same as that of the first embodiment described above. However, the
[0127]
In the printed wiring board according to the fourth embodiment, since the
[0128]
Next, a printed wiring board according to a first modification of the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 23 is a plan view of the
[0129]
Since the large-
[0130]
A printed wiring board according to a second modification will be described with reference to FIG. FIG. 24A shows a chip capacitor before cutting for multi-piece cutting, in which a one-dot chain line shows a normal cutting line, and FIG. 24B shows a plan view of the chip capacitor. . As shown in FIG. 24B, in the second modified example, a plurality of chip capacitors (three in the example in the figure) are used in a large format. The electrode is formed with a conductive paste as in the first embodiment, or with a conductive paste and a composite metal layer as in the first modification of the first embodiment.
[0131]
In the second modified example, since a
[0132]
In the fourth embodiment described above, the chip capacitor is built in the printed wiring board. However, instead of the chip capacitor, it is also possible to use a plate-like capacitor in which a conductive film is provided on a ceramic plate.
[0133]
Here, with respect to the printed wiring board of the first embodiment, values obtained by measuring the inductance of the
In the case of a single capacitor
Embedded type 137pH
Back mounting type 287pH
When 8 capacitors are connected in parallel
Embedded type 60pH
Back mounting type 72pH
As described above, even when the capacitor is used alone, the inductance can be reduced by incorporating the chip capacitor even when they are connected in parallel to increase the capacitance.
[0134]
Next, the results of the reliability test will be described. Here, in the printed wiring board of the first embodiment, the change rate of the capacitance of one chip capacitor was measured.
[0135]
The steam test was kept at 100% humidity by exposure to steam. In the HAST test, the sample was left for 100 hours at a relative humidity of 100%, an applied voltage of 1.3 V, and a temperature of 121 ° C. In the TS test, a test that was allowed to stand at -125 ° C for 30 minutes and at 55 ° C for 30 minutes was repeated 1000 lines.
[0136]
In the above reliability test, it was found that a printed wiring board with a built-in chip capacitor can achieve the same reliability as the existing capacitor surface mount type. As described above, in the TS test, even if internal stress occurs due to the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic capacitor and the resin core substrate and the interlayer resin insulation layer, the chip capacitor terminals and vias It was proved that high reliability can be achieved over a long period of time without disconnection, peeling between the chip capacitor and the interlayer resin insulation layer, and no cracking in the interlayer resin insulation layer.
[0137]
【The invention's effect】
In the configuration of the present invention, since the via of the present invention is formed between the conductor circuit and the capacitor, the operation can be maintained without delay due to insufficient power supply, and the reliability test can be performed. Did not cause any problems.
In addition, even if the vias of the interlayer insulating layer are formed or misalignment is caused by the vias, the allowable range is widened, so that electrical connectivity is ensured.
[0138]
Further, since the conductive paste is applied to the surface of the capacitor electrode, the surface becomes completely flat. For this reason, when an opening is made in the resin layer with a laser, the resin does not remain on the surface of the electrode, and the connectivity between the electrode and the via via plating can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A, 1B, 1C, 1D and 1E are manufacturing process diagrams of a printed wiring board according to a first embodiment of the present invention.
FIGS. 2A, 2B, 2C, and 2D are manufacturing process diagrams of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention. FIGS.
FIGS. 3A, 3B, 3C and 3D are manufacturing process diagrams of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention. FIGS.
4A, 4B, 4C, and 4D are manufacturing process diagrams of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention.
5A, 5B, 5C, and 5D are manufacturing process diagrams of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention.
6A and 6B are manufacturing process diagrams of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state where an IC chip is mounted on the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention.
9A is an enlarged view of the via 52 in FIG. 7, and FIG. 9B is a B arrow view of FIG.
10A is a cross-sectional view of the chip capacitor of the first embodiment, and FIG. 10B is a cross-sectional view of the chip capacitor of the first modified example of the first embodiment.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a printed wiring board according to a modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a graph showing changes in power supplied to an IC chip and time.
13A, 13B, 13C, and 13D are manufacturing process diagrams of the printed wiring board according to the second embodiment of the present invention.
14A, 14B, 14C, and 14D are manufacturing process diagrams of a printed wiring board according to a second embodiment of the present invention.
15A, 15B, 15C, and 15D are manufacturing process diagrams of a printed wiring board according to a second embodiment of the present invention.
16 (A), (B), (C), and (D) are manufacturing process diagrams of a printed wiring board according to a second embodiment of the present invention.
17A, 17B, 17C, and 17D are manufacturing process diagrams of the printed wiring board according to the second embodiment of the present invention.
18A and 18B are manufacturing process diagrams of the printed wiring board according to the second embodiment of the present invention.
FIGS. 19A and 19B are manufacturing process diagrams of a printed wiring board according to a second embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a state where an IC chip is mounted on a printed wiring board according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a state where an IC chip is mounted on a printed wiring board according to a third embodiment of the present invention.
22A, 22B, 22C, and 22D are plan views of chip capacitors of a printed wiring board according to a fourth embodiment.
FIG. 23 is a plan view of a chip capacitor of the printed wiring board according to the fourth embodiment.
24A and 24B are plan views of a chip capacitor of a printed wiring board according to a modification of the fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
20 chip capacitors
21 First electrode
22 Second electrode
23 Dielectric
23a Roughened surface
23b Polyimide membrane
26 Conductive paste
28a Electroless copper plating film
28b Electrolytic copper plating film
28 Composite metal membrane
30 core substrate
32 recess
33 recess
35 recess
36 Resin layer
40 Resin insulation layer
52 Via
53 Via
60 Interlayer resin insulation layer
68 Conductor circuit
69 Via
70 Solder resist layer
71U, 71D opening
72 Nickel plating layer
74 Gold plating layer
76 Solder bump(External connection terminal)
90 IC chip
92 Solder pads (IC chip side)
94 Daughter Board
95 Solder pad (Daughter board side)
96 Conductive connection pins
97 Conductive adhesive
98 fixed part
160 Interlayer resin insulation layer
168 Conductor circuit
169 Via
Claims (23)
前記コア基板にコンデンサを内蔵させ、前記コンデンサの端子と接続する相対的に大きな下層ビアを形成し、
前記コア基板の上面の層間樹脂絶縁層に、1の前記下層ビアと接続された複数個の相対的に小さな上層ビアを配設し、
前記コンデンサのメタライズからなる電極の表面には、導電性ペーストが塗布されており、
前記複数個の上層ビアは、複数個の外部接続端子にそれぞれ接続されていることを特徴とするプリント配線板。A printed wiring board formed by laminating a resin insulating layer and a conductor circuit on a core substrate,
Capacitor is built in the core substrate, and a relatively large lower layer via connected to the capacitor terminal is formed,
A plurality of relatively small upper vias connected to one lower via are disposed in the interlayer resin insulation layer on the upper surface of the core substrate,
On the surface of the electrode made of metallization of the capacitor, a conductive paste is applied ,
The printed wiring board, wherein the plurality of upper layer vias are respectively connected to a plurality of external connection terminals .
(a)コア基板に、メタライズ電極の上に導電性ペーストを塗布したコンデンサを内臓する工程;
(b)前記コンデンサの上面に樹脂絶縁層を形成する工程;
(c)前記樹脂絶縁層に、前記コンデンサの端子と接続する相対的に大きな下層ビアを形成する工程;
(d)前記コア基板の上面に、層間樹脂絶縁層を形成する工程;
(e)前記層間樹脂絶縁層に、1の前記下層ビアと接続された複数個の相対的に小さな上層ビアを配設する工程;
(f)該複数個の上層ビアにそれぞれ接続された複数個の外部接続端子を設ける工程。A method for producing a printed wiring board, comprising at least the following steps (a) to ( f ):
(A) a step of incorporating a capacitor in which a conductive paste is applied on a metallized electrode on a core substrate;
(B) forming a resin insulating layer on the upper surface of the capacitor;
(C) forming a relatively large lower via connected to the capacitor terminal in the resin insulating layer;
(D) forming an interlayer resin insulation layer on the upper surface of the core substrate;
(E) disposing a plurality of relatively small upper vias connected to one lower via in the interlayer resin insulation layer ;
(F) A step of providing a plurality of external connection terminals respectively connected to the plurality of upper layer vias .
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