JP4726285B2 - 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配線板に関し、特にコンデンサを内蔵するプリント配線板に関するのもである。
【0002】
【従来の技術】
通常、コンピュータ内部においては、電源とICチップ間の配線距離が長く、この配線部分のループインダクタンスは非常に大きいものとなっている。このため、高速動作時のIC駆動電圧の変動も大きくなり、ICの誤動作の原因となり得る。また、電源電圧を安定化させることも困難である。このため、電源供給の補助として、コンデンサをプリント配線板の表面に実装している。
【0003】
即ち、電圧変動となるループインダクタンスは、図20(A)に示す電源からプリント配線板300内の電源線を介してICチップ270の電源端子272Pまでの配線長、及び、ICチップ270のアース端子272Eから電源からプリント配線板300内のアース線を介して電源までの配線長に依存する。また、逆方向の電流が流れる配線同志、例えば、電源線とアース線との間隔を狭くすることでループインダクタンスを低減できる。
このため、図20(B)に示すように、プリント配線板300にチップコンデンサ298を表面実装することで、ICチップ270と電源供給源となるチップコンデンサ292とを結んでいるプリント配線板300内の電源線とアース線との配線長を短くするとともに、配線間隔を狭くすることで、ループインダクタンスを低減することが行われていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、IC駆動電圧変動の原因となる電圧降下の大きさは周波数に依存する。このため、ICチップの駆動周波数の増加に伴い、図20(B)を参照して上述したようにチップコンデンサを表面に実装させてもなおループインダクタンスを低減できず、IC駆動電圧の変動を十分に抑えることが難しくなった。
【0005】
このため、本発明者は、プリント配線板内にチップコンデンサを収容するとの着想を持った。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。
【0006】
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。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した技術は、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バイアホールとの間に断線、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。
【0008】
本発明は上述した課題を解決するためなされたものであり、その目的とするところは、ループインダクタンスを低減できると共に高い信頼性を有するプリント配線板、及びその製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、請求項1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、
前記コア基板は、貫通する孔部にコンデンサを収納した収容層と、前記収容層の表面及び裏面に配設され前記孔部を覆う絶縁樹脂層よりなる接続層と、からなり、
表面側及び裏面側の前記接続層には、前記コンデンサの第1電極、第2電極へそれぞれ至るバイアホールが形成され、表面側から第1電極、第2電極へ接続すると共に、裏面側から第1電極、第2電極へ接続し、
前記接続層及び前記収容層を貫通するスルーホールが形成されていることを技術的特徴とする。
【0010】
コア基板上に層間樹脂絶縁層を設けて、該層間樹脂絶縁層にバイアホールもしくはスルーホールを施して、導電層である導体回路を形成するビルドアップ法によって形成する回路を意味している。それらには、セミアディティブ法、フルアディティブ法のいずれかを用いることができる。
【0011】
請求項1では、プリント配線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できる。また、コア基板は、少なくとも1層以上の接続層と、コンデンサを収容する収容層からなり、厚みの厚い収容層内にコンデンサを収容するため、コア基板が厚くならず、コア基板上に層間樹脂絶縁層と導体回路とを積層してもプリント配線板を厚くすることがない。
また、コア基板の両面にバイアホールを設けてあるため、ICチップと基板内に収容したコンデンサとを、また、外部接続基板に配置された電源と基板内に収容したコンデンサとを最短の距離で接続できる。このため、電源からICチップへ瞬時に電圧を補うことができ、速やかにIC駆動電圧を安定させることができる。
【0012】
空隙には、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。
【0013】
請求項2では、収容層は、心材に樹脂を含浸させた樹脂基板からなるため、コア基板に十分な強度を得ることができる。
【0014】
請求項3では、コンデンサは、収容層の通孔に絶縁性接着剤を介して固定されているため、コンデンサを適切な位置に固定することができる。
【0015】
請求項4では、プリント配線板の表面に配設されるICチップ、裏面側に配設される外部基板(ドータボード、マザーボード)とコンデンサの端子とは、接続層に設けられたバイアホールを介して接続される。即ち、コンデンサの端子とICチップ、外部基板とを直接接続するため、配線長を短縮することができる。
【0016】
請求項5では、コンデンサ間にICチップと外部基板との接続用配線を配設し、コンデンサを信号線が通過しないため、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。電源用のコンデンサを備えることで、ICチップに大電力を容易に供給することが可能となる。グランド用コンデンサを備えることで、プリント配線板の信号伝搬のノイズを低減することができる。また、接続用配線を配設することにより、コンデンサの下部にも、配線を施すことが可能となる。そのために配線の自由度が増して、高密度化、小型化をすることができる。
【0017】
請求項6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。
【0018】
請求項7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。
【0019】
請求項8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。
【0020】
請求項9、10では、金属膜を形成したチップコンデンサの電極へめっきによりなるバイアホールで電気的接続を取ってある。ここで、チップコンデンサの電極は、メタライズからなり表面に凹凸があるが、金属膜により表面が平滑になり、バイアホールを形成するため、電極上に被覆された樹脂に通孔を形成した際に、樹脂残さが残らず、バイアホールと電極との接続信頼性を高めることができる。更に、めっきの形成された電極に、めっきによりバイアホールを形成するため、電極とバイアホールとの接続性が高く、ヒートサイクル試験を実施しても、電極とバイアホール間の断線が生じることがない。
【0021】
コンデンサの電極の金属膜には、銅、ニッケル、貴金属のいずれかの金属が配設されているものが望ましい。内蔵したコンデンサにスズや亜鉛などの層は、バイアホールとの接続部におけるマイグレーションを誘発しやすいからである。故に、マイグレーションの発生を防止することもできる。
【0022】
また、チップコンデンサの表面に粗化処理を施すこともできる。これにより、セラミックから成るチップコンデンサと樹脂からなる接着層、層間樹脂絶縁層との密着性が高く、ヒートサイクル試験を実施しても界面での接着層、層間樹脂絶縁層の剥離が発生することがない。
【0023】
請求項11では、チップコンデンサの電極の被覆層から、少なくとも一部が露出してプリント配線板に収容し、被覆層から露出した電極に電気的接続を取ってある。このとき、被覆層から露出した金属は、主成分がCuであることが望ましい。接続抵抗を低減することができるからである。
【0024】
請求項12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、バイアホール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。
【0025】
請求項13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。
【0026】
請求項14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。
【0027】
請求項15では、絶縁性接着剤の熱膨張率を、収容層よりも小さく、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、コア基板を構成する収容層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。
【0028】
請求項16のプリント配線板の製造方法は、少なくとも以下(a)〜(d)の工程を備えることを技術的特徴とする:
(a)心材に樹脂を含浸させてなる第1の樹脂材料にコンデンサ収容用の貫通する孔部を形成する工程;
(b)前記第1の樹脂材料の孔部にコンデンサを収容する工程;
(c)前記第1の樹脂材料の表面側及び裏面側に第2の樹脂材料を貼り付け、コア基板を形成する工程;
(d)前記コア基板の表面側及び裏面側第2の樹脂材料に前記コンデンサの第1電極、第2電極へ至る開口をそれぞれ設けてバイアホールを形成し、表面側から第1電極、第2電極へ接続すると共に、裏面側から第1電極、第2電極へ接続する工程;
(e)前記コア基板に、貫通孔を穿設してスルーホールとする工程。
【0029】
請求項16のプリント配線板の製造方法では、コア基板内にチップコンデンサを収容することが可能となり、ループインダクタンスを低減させたプリント配線板を提供できる。
【0030】
請求項16のプリント配線板の製造方法では、コンデンサ間にICチップと外部基板とのスルーホールを配設し、コンデンサを信号線が通過しないため、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。電源用のコンデンサを備えることで、ICチップに大電力を容易に供給することが可能となる。
【0031】
請求項17のプリント配線板の製造方法では、コンデンサを収容した第1の樹脂材料と第2の樹脂材料とを、両面に圧力を加えて張り合わせコア基板を形成するため、表面が平坦化され、高い信頼性を備える層間樹脂絶縁層及び導体回路を積層することができる。
【0032】
【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6、図7を参照して説明する。図6は、プリント配線板10の断面を示し、図7は、図6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。
【0033】
図6に示すようにプリント配線板10は、チップコンデンサ20と、チップコンデンサ20を収容するコア基板30と、ビルドアップ層80A、80Bを構成する層間樹脂絶縁層60とからなる。コア基板30は、コンデンサ20を収容する収容層31と接続層40とからなる。接続層40には、バイアホール46及び導体回路48が形成され、層間樹脂絶縁層60には、バイアホール66及び導体回路68が形成されている。本実施形態では、ビルドアップ層が1層の層間樹脂絶縁層60からなるが、ビルドアップ層は、複数の層間樹脂絶縁層からなることができる。
【0034】
チップコンデンサ20は、図13に示すように第1電極21と第2電極22と、該第1、第2電極に挟まれた誘電体23とから成り、該誘電体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及び第2電極の表面には被覆26が被せてある。
【0035】
図7に示すように上側のビルドアップ層80Aのバイアホール66には、ICチップ90のパッド92S1、92S2、92P1,92P2へ接続するためのバンプ76が形成されている。一方、下側のビルドアップ層80Bのバイアホール66には、ドータボード94のパッド96S1、96S2、96P1、96P2へ接続するためのバンプ76が配設されている。コア基板30にはスルーホール36が形成されている。
【0036】
ICチップ90の信号用のパッド92S2は、バンプ76−導体回路68−バイアホール66−スルーホール36−バイアホール66−バンプ76を介して、ドータボード94の信号用のパッド96S2に接続されている。一方、ICチップ90の信号用のパッド92S1は、バンプ76−バイアホール66−スルーホール36−バイアホール66−バンプ76を介して、ドータボード94の信号用のパッド96S1に接続されている。
【0037】
ICチップ90の電源用パッド92P1は、バンプ76−バイアホール66−導体回路48−バイアホール46を介してチップコンデンサ20の第1電極21へ接続されている。一方、ドータボード94の電源用パッド96P1は、バンプ76−バイアホール66−導体回路48−バイアホール46を介してチップコンデンサ20の第1電極21へ接続されている。
【0038】
ICチップ90の電源用パッド92P2は、バンプ76−バイアホール66−導体回路48−バイアホール46を介してチップコンデンサ20の第2電極22へ接続されている。一方、ドータボード94の電源用パッド96P2は、バンプ76−バイアホール66−導体回路48−バイアホール46を介してチップコンデンサ20の第2電極22へ接続されている。
【0039】
本実施形態のプリント配線板10では、ICチップ90の直下にチップコンデンサ20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、電力を瞬時的にICチップ側へ供給することが可能になる。即ち、ループインダクタンスを決定するループ長さを短縮することができる。
【0040】
更に、チップコンデンサ20とチップコンデンサ20との間にスルーホール36を設け、チップコンデンサ20を信号線が通過しない。このため、コンデンサを通過させた際に発生する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を防ぐことができる。
【0041】
また、プリント配線板の裏面側に接続される外部基板(ドータボード)94とコンデンサ20の第1端子21,第2端子22とは、ICチップ側の接続層40に設けられたバイアホール46及びドータボード側の接続層40に設けられたバイアホール46を介して接続される。即ち、コンデンサ20の端子21,22とICチップ90、ドータボード94とを直接接続するため、配線長を短縮することができる。
【0042】
更に、本実施形態では、図6に示すようにコア基板30の通孔37の側面とチップコンデンサ20との間接着剤32を介在させてある。ここで、接着剤32の熱膨張率を、コア基板30及び接着層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、コア基板及び接着層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、コア基板及び接着層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。また、マイグレーションの発生を防止することもできる。
【0043】
ひき続き、図6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5を参照して説明する。
先ず、ガラスクロス等の心材にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグを積層してなる積層板(収容層)31αにチップコンデンサ収容用の通孔37を形成する(図1(A))。ここで、プリプレグとして、エポキシ以外でも、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ているもの等、一般的にプリント配線板で使用されるものを用い得る。なお、ガラスクロスなどの心材を有しない樹脂基板を用いることもできる。
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ためである。
【0044】
次に、収容層31αの通孔37内にチップコンデンサ20を収容させる(図1(B))。ここで、チップコンデンサ20の第1、第2電極21,22の表面の被覆26(図13参照)を剥いでおくことが、上層に形成されるバイアホール46との接続性を高めるため望ましい。また、該通孔37とチップコンデンサ20との間に接着剤32を介在させることが好適である。接着剤32は、熱膨張率がコア基板及び接着層よりも小さいものが望ましい。
【0045】
次に、樹脂フィルム40α、上記チップコンデンサ20を収容する収容層31α、更に、樹脂フィルム40αを積層させる(図1(C))。この樹脂フィルム40αとしては、エポキシ、BT、ポリイミド、オレフィン等の熱硬化性樹脂、又は、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との混合物を用いることができる。ここでは、通孔の形成が容易なように心材を備えないフィルムが望ましい。また、樹脂フィルム40αには、金属層のないものを用いて積層させているが、片面に金属層を配設した樹脂フィルム(RCC)を用いてもよい。即ち、両面板、片面板、金属膜を有しない樹脂板、樹脂フィルムを用いることができる。なお、チップコンデンサ20の上下面に樹脂充填剤32aを充填して、気密性を高めることが好適である。なお、本願に用いられる樹脂や層間樹脂絶縁層は融点が300℃以下であるため、350℃を越える温度を加えると、溶解、軟化もくしは炭化してしまう。
【0046】
そして、積層した収容層31α及び樹脂フィルム40αを両面からプレスして表面を平坦にする。その後、加熱して硬化させることで、チップコンデンサ20を収容する収容層31及び接続層40からなるコア基板30を完成する(図2(A))。本実施形態では、コンデンサ20を収容した収容層31と接続層40とを、両面に圧力を加えて張り合わせコア基板30を形成するため、表面が平坦化される。これにより、後述する工程で、高い信頼性を備えるように層間樹脂絶縁層60及び導体回路68を積層することができる。
【0047】
次に、CO2レーザ、YAGレーザ、エキシマレーザあるいはUVレーザにより上面側の接続層40にバイアホールとなる非貫通孔43を穿設する(図2(B))。場合によっては、非貫通孔の位置に対応させて通孔の穿設されたエリアマスクを載置してレーザでエリア加工を行ってもよい。更に、バイアホールの大きさや径が異なる物を形成する場合には、混合のレーザによって形成させてもよい。
【0048】
また、必要に応じて、バイアホール内のスミアを酸素、窒素などの気体プラズマ処理、コロナ処理などのドライ処理によって、あるいは、過マンガン酸などの酸化剤による浸積による処理によって行ってもよい。引き続き、接続層40、収容層31及び接続層40からなるコア基板30に対して、ドリル、又は、レーザでスルーホール用の通孔33を50〜500μmで穿設する(図2(C))。
【0049】
コア基板30の接続層40の表層、バイアホール用非貫通孔43及びスルーホール用貫通孔33内に金属膜を形成させる。このために、接続層40の表面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30を浸漬し、均一に無電解銅めっき膜44を析出させる(図3(A))。ここでは、無電解めっきを用いているが、スパッタにより、銅、ニッケル等の金属層を形成することも可能である。スパッタはコスト的には不利であるが、樹脂層との密着性を改善できる利点がある。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。樹脂によっては、触媒付与が安定しないものには有効であるし、無電解めっき膜と形成させた方が電解めっきの析出性が安定するからである。金属膜44は、0.1〜3mmの範囲で形成することが望ましい。
【0050】
その後、金属膜44の表面に感光性ドライフィルムを張り付け、マスクを載置して、露光・現像処理し、所定パターンのレジスト51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44を介して電流を流し電解銅めっき膜45を析出させる(図3(B))。レジスト50及びレジスト51を5%のKOH で剥離した後、レジスト51下の無電解めっき膜44を硫酸と過酸化水素混合液でエッチングして除去し、接続層40にバイアホール46及び導体回路48を、一方、コア基板30の通孔33にスルーホール36を形成する(図3(C))。
【0051】
導体回路48、バイアホール46及びスルーホール36の導体層の表面に粗化層を設ける。酸化(黒化)−還元処理、Cu−Ni−Pからなる合金などの無電解めっき膜、あるいは、第二銅錯体と有機酸塩からなるエッチング液などのエッチング処理によって粗化層を施す。粗化層はRa(平均粗度高さ)=0.01〜5μmである。特に望ましいのは、0.5〜3μmの範囲である。なお、ここでは粗化層を形成しているが、粗化層を形成せず後述するように直接樹脂を充填、樹脂フィルムを貼り付けることも可能である。
【0052】
引き続き、スルーホール36内に樹脂層38を充填させる。樹脂層としては、エポキシ樹脂等の樹脂を主成分として導電性のない樹脂、銅などの金属ペーストを含有させた導電性樹脂のどちらでもよい。この場合は、熱硬化性エポキシ樹脂に、シリカなどの熱膨張率を整合させるために含有させたものを樹脂充填材として充填させる。スルーホール36への樹脂38の充填後、樹脂フィルム60αを貼り付ける(図4(A))。なお、樹脂フィルムを貼り付ける代わりに、樹脂を塗布することも可能である。樹脂フィルム60αを貼り付けた後、フォト、レーザにより、絶縁層60αに開口径20〜250μmであるバイアホール63を形成してから熱硬化させる(図4(B))。その後、コア基板に触媒付与し、無電解めっきへ浸積して、層間樹脂絶縁層60の表面に均一に厚さ0.9μmの無電解めっき膜64を析出させ、その後、所定のパターンをレジスト70で形成させる(図4(C))。
【0053】
電解めっき液に浸漬し、無電解めっき膜64を介して電流を流してレジスト70の非形成部に電解銅めっき膜65を形成する(図5(A))。レジスト70を剥離除去した後、めっきレジスト下の無電解めっき膜64を溶解除去し、無電解めっき膜64及び電解銅めっき膜65からなるの導体回路68及びバイアホール66を得る(図5(B))。
【0054】
第2銅錯体と有機酸とを含有するエッチング液により、導体回路68及びバイアホール66の表面に粗化面(図示せず)を形成し、さらにその表面にSn置換を行う。
【0055】
上述したプリント配線板にはんだバンプを形成する。基板の両面に、ソルダーレジスト組成物を塗布し、乾燥処理を行った後、円パターン(マスクパターン)が描画されたフォトマスクフィルム(図示せず)を密着させて載置し、紫外線で露光し、現像処理する。そしてさらに、加熱処理し、はんだパッド部分(バイアホールとそのランド部分を含む)の開口部72aを有するソルダーレジスト層(厚み20μm)72を形成する(図5(C))。
【0056】
そして、ソルダーレジスト層72の開口部72aに、半田ペーストを充填する(図示せず)。その後、開口部72aに充填された半田を 200℃でリフローすることにより、半田バンプ(半田体)76を形成する(図6参照)。なお、耐食性を向上させるため、開口部72aにNi、Au、Ag、Pdなどの金属層をめっき、スパッタにより形成することも可能である。
【0057】
次に、該プリント配線板へのICチップの載置及び、ドータボードへの取り付けについて、図7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76にICチップ90の半田パッド92S1、92S2、92P1、92P2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76にドータボード94のパッド96S1、96S2、96P1、96P2を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。
【0058】
上述した樹脂フィルムには、難溶性樹脂、可溶性粒子、硬化剤、その他の成分が含有されている。それぞれについて以下に説明する。
【0059】
本発明の製造方法において使用する樹脂フィルムは、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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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、現像処理を用いてバイアホール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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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、樹脂フィルムにバイアホール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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
図8は、第1実施形態のプリント配線板の第1改変例を示している。図8中に示す第1改変例のようにチップコンデンサ20の第1電極21,第2電極22とバイアホール46とを接着材料34を介して接続することもできる。導電性接着材34は、半田(Sn/Pb、Sn/Sb、Sn/Ag)、導電性ペースト、あるいは樹脂に金属粒子が含浸されたもの等の導電性と接着性を兼ね備えるものを用いることができる。
【0079】
引き続き、本発明の第1実施形態の第2改変例に係るプリント配線板について、図9を参照して説明する。第2改変例のプリント配線板は、上述した第1実施形態とほぼ同様である。但し、この第2改変例のプリント配線板では、導電性ピン84が配設され、該導電性ピン84を介してドータボードとの接続を取るように形成されている。
【0080】
また、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、第1改変例では、表面及び裏面に大容量のチップコンデンサ86が実装されている。
【0081】
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、本実施形態では、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86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14を参照して説明する。
【0082】
図14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6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8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86を実装する第1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86を備えることで、電圧変動を最小に押さえている。
【0083】
本発明の第3改変例に係るプリント配線板について、図10を参照して説明する。第3改変例のプリント配線板10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改変例のプリント配線板では、チップコンデンサ20の第1電極21,第2電極22上にフィルドビア46が形成され、フィルドビア66を介してICチップ90のバンプ92と接続されている。
【0084】
本発明の第1実施形態の第4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。第4改変例のプリント配線板10は、上述した第1実施形態とほぼ同様である。但し、この改変例のプリント配線板では、チップコンデンサ20の第1電極21,第2電極22にフィルドビア46が形成され、該フィルドビア46の直上に形成されたフィルドビア66を介してICチップ90のバンプ92P1、92P2と接続されている。この第4改変例では、ICチップとチップコンデンサとの距離を最短にすることができる。
【0085】
第5改変例に係るプリント配線板について、図12を参照して説明する。第5改変例のプリント配線板10は、上述した第1実施形態とほぼ同様である。但し、この改変例のプリント配線板では、チップコンデンサ20の第1電極21,第1電極22を介して、ICチップ90側のパッドとドータボード94側のパッド96とが接続されている。即ち、ICチップとドータボードとの電源用、アース用のスルーホールが省かれている。この第5改変例では、第1実施形態と比べて配線密度を高めることができる。
【0086】
引き続き、第1実施形態の第6改変例に係るプリント配線板について、図15、図16(A)を参照して説明する。
第6改変例の構成は、図6を参照して上述した第1実施形態と同様である。但し、第6改変例のプリント配線板では、チップコンデンサ20が、図16(A)に示すように第1、第2電極21,22の被覆層26(図13参照)を完全に剥離した後、銅めっき膜29により被覆してある。そして、銅めっき膜29で被覆した第1、第2電極21,22に銅めっきよりなるバイアホール46で電気的接続を取ってある。ここで、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、接続層40に非貫通孔43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とバイアホール46との接続不良が発生することがある。これに対して、第6改変例では、銅めっき膜29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接続層40に非貫通孔43を穿設した際に、樹脂残さが残らず、バイアホール46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。
【0087】
更に、銅めっき膜29の形成された電極21、22に、めっきによりバイアホール46を形成するため、電極21、22とバイアホール46との接続性が高く、ヒートサイクル試験を実施しても、電極21、22とバイアホール46との間で断線が生じることがない。
【0088】
なお、上記銅めっき膜29は、チップコンデンサの製造段階で第1、第1電極を構成する金属層28の表面に被覆されたニッケル/スズ層(被覆層)を、プリント配線板への搭載の段階で剥離してから設ける。この代わりに、チップコンデンサ20の製造段階で、金属層28の上に直接銅めっき膜29を被覆することも可能である。即ち、第6改変例では、第1実施形態と同様に、レーザにて電極の銅めっき膜29へ至る開口を設けた後、デスミヤ処理等を行い、バイアホールを銅めっきにより形成する。従って、銅めっき膜29の表面に酸化膜が形成されていても、上記レーザ及びデスミヤ処理で酸化膜を除去できるため、適正に接続を取ることができる。
【0089】
また、図16(B)に示すようにチップコンデンサ20の第1電極21、第2電極22の被覆層26から、上部を露出させてプリント配線板に収容し、被覆層26から露出した第1電極21、第2電極22に電気的接続を取ることもできる。このとき、被覆層26から露出した金属は、主成分がCuであることが望ましい。接続抵抗を低減することができるからである。
【0090】
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接着層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。なお、第6改変例では、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、この代わりに、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。
【0091】
引き続き、本発明の第2実施形態に係るプリント配線板の構成について図17を参照して説明する。
この第2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17は、チップコンデンサの平面図を示している。図17(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17(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17(C)は、第2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2実施形態のプリント配線板では、図17(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。
【0092】
この第2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。
【0093】
引き続き、第2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18を参照して説明する。
図18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。
【0094】
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。
【0095】
図19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19(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19(B)は、チップコンデンサの平面図を示している。図19(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。
【0096】
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。
【0097】
上述した実施形態では、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。第6改変例の銅めっきを被覆する構成及びチップコンデンサの表面を粗化する構成は、第1実施形態、第1、第2、第3、第4、第5改変例、第2実施形態に適用可能であることは言うまでもない。
【0098】
ここで、第1実施形態の第6改変例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。
【0099】
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6改変例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。
【0100】
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。
【0101】
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バイアホールとの間に断線、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。
【0102】
【発明の効果】
本願発明の構造により、インダクタンスを起因とする電気特性の低下することはない。
コンデンサの下部からも接続することが可能となるので、ループインダクタンスの距離を短くし、配設する自由度を増す構造であるといえる。
また、コア基板とコンデンサの間に樹脂が充填されているので、コンデンサなどが起因する応力が発生しても緩和されるし、マイグレーションの発生がない。そのために、コンデンサの電極とバイアホールの接続部への剥離や溶解などの影響がない。
そのために、信頼性試験を実施しても所望の性能を保つことができるのである。また、コンデンサを銅によって被覆されている場合にも、マイグレーションの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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】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】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】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】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】第1実施形態に係るプリント配線板の断面図である。
【図7】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】第1実施形態の第1改変例に係るプリント配線板の断面図である。
【図9】第1実施形態の第2改変例に係るプリント配線板の断面図である。
【図10】第1実施形態の第3改変例に係るプリント配線板の断面図である。
【図11】第1実施形態の第4改変例に係るプリント配線板の断面図である。
【図12】第1実施形態の第5改変例に係るプリント配線板の断面図である。
【図13】チップコンデンサの断面図である。
【図14】ICチップへの供給電圧と時間との変化を示すグラフである。
【図15】第1実施形態の第6改変例に係るプリント配線板の断面図である。
【図16】第6改変例のチップコンデンサの断面図である。
【図17】(A)、(B)、(C)、(D)は、第2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18】第2実施形態の第1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。
【図19】第2実施形態の第2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。
【図20】(A)及び(B)は、従来技術に係るプリント配線板のループインダクタンスの説明図である。
【符号の説明】
10 プリント配線板
20 チップコンデンサ
21 第1電極
22 第2電極
29 銅めっき膜
30 コア基板
31 収容層
34 導電性接着剤
36 スルーホール
37 通孔
40 接続層
43 非貫通孔
46 バイアホール
48 導体回路
60 層間樹脂絶縁層
66 バイアホール
68 導体回路
84 導電性ピン
90 ICチップ
94 ドータボード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention also relates to a printed wiring board on which an electronic component such as an IC chip is placed, and particularly relates to a printed wiring board with a built-in capacitor.
[0002]
[Prior art]
Usually, in the computer, the wiring distance between the power source and the IC chip is long, and the loop inductance of this wiring portion is very large. For this reason, the fluctuation of the IC drive voltage at the time of high-speed operation becomes large, which may cause an IC malfunction. It is also difficult to stabilize the power supply voltage. For this reason, a capacitor is mounted on the surface of the printed wiring board as an auxiliary to power supply.
[0003]
That is, the loop inductance that causes voltage fluctuation is the wiring length from the power supply shown in FIG. 20A to the power supply terminal 272P of the
Therefore, as shown in FIG. 20B, by mounting a
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the magnitude of the voltage drop causing the IC drive voltage fluctuation depends on the frequency. For this reason, as the driving frequency of the IC chip increases, the loop inductance cannot be reduced even if the chip capacitor is mounted on the surface as described above with reference to FIG. It became difficult to keep it down.
[0005]
For this reason, this inventor had the idea of accommodating a chip capacitor in a printed wiring board. 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, and JP-A-11-31868 are disclosed. Etc.
[0006]
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.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described technology cannot reduce the distance from the IC chip to the capacitor so much, and in the further high frequency region of the IC chip, the inductance cannot be reduced as currently required. In particular, in the resin-made multilayer build-up wiring board, due to the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic capacitor and the resin core substrate and the interlayer resin insulation layer, the disconnection between the terminal of the chip capacitor and the via hole, Peeling occurred between the chip capacitor and the interlayer resin insulation layer, and cracks occurred in the interlayer resin insulation layer, and high reliability could not be achieved over a long period of time.
[0008]
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 that can reduce loop inductance and has high reliability, and a method for manufacturing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, in
The core substrate isPenetrateA housing layer containing a capacitor in the hole, and disposed on the front and back surfaces of the housing layerCover the holeA connection layer made of an insulating resin layer,
Front side and back sideThe connection layer includes the capacitor.1st electrode, 2ndTo electrodeRespectivelyVia holes are formedIn addition to connecting to the first electrode and the second electrode from the front surface side, connecting to the first electrode and the second electrode from the back surface side,
A technical feature is that a through-hole penetrating the connection layer and the containing layer is formed.
[0010]
It means a circuit formed by a build-up method in which an interlayer resin insulation layer is provided on a core substrate, and via holes or through holes are provided in the interlayer resin insulation layer to form a conductor circuit as a conductive layer. For them, either a semi-additive method or a full additive method can be used.
[0011]
According to the first aspect, since the capacitor is arranged in the printed wiring board, the distance between the IC chip and the capacitor is shortened, and the loop inductance can be reduced. In addition, the core substrate includes at least one connection layer and a storage layer that stores the capacitor. Since the capacitor is stored in the thick storage layer, the core substrate does not become thick, and an interlayer resin is formed on the core substrate. Even if the insulating layer and the conductor circuit are laminated, the printed wiring board is not thickened.
Since the via holes are provided on both sides of the core substrate, the IC chip and the capacitor accommodated in the substrate can be connected to the power supply arranged on the external connection substrate and the capacitor accommodated in the substrate at the shortest distance. Can connect. For this reason, the voltage can be instantaneously compensated from the power source to the IC chip, and the IC drive voltage can be quickly stabilized.
[0012]
It is desirable to fill the voids 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.
[0013]
According to the second aspect of the present invention, the containing layer is made of a resin substrate in which a core material is impregnated with a resin, so that a sufficient strength can be obtained for the core substrate.
[0014]
According to the third aspect of the present invention, since the capacitor is fixed to the through hole of the containing layer via an insulating adhesive, the capacitor can be fixed at an appropriate position.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, the IC chip disposed on the front surface of the printed wiring board, the external substrate (daughter board, motherboard) disposed on the back surface side, and the capacitor terminal are connected via via holes provided in the connection layer. Connected. That is, since the capacitor terminal is directly connected to the IC chip and the external substrate, the wiring length can be shortened.
[0016]
According to the fifth aspect of the present invention, the wiring for connecting the IC chip and the external substrate is disposed between the capacitors, and the signal line does not pass through the capacitor. Therefore, reflection due to impedance discontinuity due to the high dielectric and propagation due to passage through the high dielectric There is no delay. By providing a capacitor for power supply, it is possible to easily supply large power to the IC chip. By providing the grounding capacitor, it is possible to reduce noise of signal propagation of the printed wiring board. Further, by providing the connection wiring, it is possible to provide the wiring also under the capacitor. Therefore, the degree of freedom of wiring is increased, and the density and size can be reduced.
[0017]
According to the sixth aspect, in addition to the capacitor accommodated in the substrate, a capacitor is disposed 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.
[0018]
According to the seventh aspect, since the capacitance of the capacitor on the surface is equal to or larger than the capacitance of the capacitor on the inner layer, there is no shortage of power supply in the high frequency region, and a desired IC chip operation is ensured.
[0019]
According to the eighth aspect of the present invention, 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.
[0020]
According to the ninth and tenth aspects of the present invention, electrical connection is established to the electrode of the chip capacitor formed with the metal film by a via hole formed by plating. Here, the electrode of the chip capacitor is made of metallization and has an uneven surface, but the surface is smoothed by the metal film, and a via hole is formed, so when a through hole is formed in the resin coated on the electrode The resin residue does not remain, and the connection reliability between the via hole and the electrode can be improved. Furthermore, since via holes are formed by plating on the plated electrodes, the connectivity between the electrodes and via holes is high, and disconnection between the electrodes and via holes may occur even when a heat cycle test is performed. Absent.
[0021]
The metal film of the capacitor electrode is preferably provided with any one of copper, nickel, and a noble metal. This is because a layer of tin, zinc or the like in the built-in capacitor tends to induce migration at the connection portion with the via hole. Therefore, the occurrence of migration can be prevented.
[0022]
In addition, the surface of the chip capacitor can be roughened. As a result, the adhesion between the ceramic chip capacitor and the adhesive layer made of resin and the interlayer resin insulation layer is high, and even if the heat cycle test is performed, the adhesion layer and the interlayer resin insulation layer peel off at the interface. There is no.
[0023]
According to the eleventh aspect, at least a part of the chip capacitor electrode coating layer is exposed and accommodated in the printed wiring board, and the electrode exposed from the coating layer is electrically connected. At this time, it is desirable that the metal exposed from the coating layer is mainly composed of Cu. This is because the connection resistance can be reduced.
[0024]
According to the twelfth aspect, since the chip capacitor in which the electrode is formed on the inner side of the outer edge is used, the external electrode can be made large even if conduction is made through the via hole, and the allowable range of alignment is widened.
[0025]
According to the thirteenth aspect, 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.
[0026]
In the fourteenth aspect, 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.
[0027]
In the fifteenth aspect, the thermal expansion coefficient of the insulating adhesive is set to be smaller than that of the encasing layer, that is, close to a capacitor made of ceramic. For this reason, in the heat cycle test, even if internal stress is generated due to the difference in thermal expansion coefficient between the housing layer and the capacitor constituting the core substrate, cracks, peeling, etc. are hardly generated in the core substrate, and high reliability is achieved. it can.
[0028]
The method for manufacturing a printed wiring board according to claim 16 has at least the following steps (a) to (d) as technical features:
(A) A first resin material obtained by impregnating a core material with resin is used for accommodating a capacitor.Hole throughForming a step;
(B) of the first resin materialHoleContaining the capacitor in the container;
(C) the first resin materialFront side and back sideAttaching a second resin material to the substrate to form a core substrate;
(D) of the core substrateFront side and back sideThe second resin material has the capacitor1st electrode, 2ndOpening to the electrodeRespectivelyTo form via holesThe first electrode and the second electrode are connected from the front surface side, and the first electrode and the second electrode are connected from the rear surface side.The step of:
(E) On the core substrate,PenetrationThe process of making a hole to make a through hole.
[0029]
In the printed wiring board manufacturing method of the sixteenth aspect, the chip capacitor can be accommodated in the core substrate, and a printed wiring board with reduced loop inductance can be provided.
[0030]
Claim16In this printed wiring board manufacturing method, a through hole between the IC chip and the external substrate is arranged between the capacitors, and the signal line does not pass through the capacitor. Therefore, reflection due to impedance discontinuity due to the high dielectric, and high dielectric Propagation delay due to passage does not occur. By providing a capacitor for power supply, it is possible to easily supply large power to the IC chip.
[0031]
Claim17In this printed wiring board manufacturing method, the first resin material containing the capacitor and the second resin material are bonded together to form a core substrate by applying pressure to both sides, so that the surface is flattened and high reliability is achieved. An interlayer resin insulation layer and a conductor circuit can be laminated.
[0032]
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. 6 shows a cross section of the printed
[0033]
As shown in FIG. 6, the printed
[0034]
As shown in FIG. 13, the
[0035]
As shown in FIG. 7, bumps 76 for connecting to pads 92S1, 92S2, 92P1, and 92P2 of the
[0036]
The signal pad 92S2 of the
[0037]
The power supply pad 92P1 of the
[0038]
The power supply pad 92P2 of the
[0039]
In the printed
[0040]
Further, a through
[0041]
An external substrate (daughter board) 94 connected to the back side of the printed wiring board and the
[0042]
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 6, an adhesive 32 is interposed between the side surface of the through
[0043]
Next, a method for manufacturing the printed wiring board described above with reference to FIG. 6 will be described with reference to FIGS.
First, a through
However, a substrate such as ceramic or AIN cannot be used as the core substrate. This is because the substrate has poor external formability and cannot accommodate a capacitor, and even if it is filled with resin, voids are generated.
[0044]
Next, the
[0045]
Next, a resin film 40α, a housing layer 31α that houses the
[0046]
Then, the stacked accommodation layer 31α and resin film 40α are pressed from both sides to flatten the surface. Thereafter, by heating and curing, the
[0047]
Next, a
[0048]
If necessary, smear in the via hole may be performed by a gas plasma treatment using oxygen, nitrogen or the like, a dry treatment such as a corona treatment, or a treatment by immersion using an oxidizing agent such as permanganic acid. Subsequently, through-
[0049]
A metal film is formed in the surface layer of the
[0050]
Thereafter, a photosensitive dry film is attached to the surface of the
[0051]
A roughening layer is provided on the surface of the conductor layer of the
[0052]
Subsequently, the
[0053]
It is immersed in an electrolytic plating solution, and an electric current is passed through the
[0054]
A roughened surface (not shown) is formed on the surfaces of the
[0055]
Solder bumps are formed on the printed wiring board described above. After applying a solder resist composition on both sides of the substrate and performing a drying process, a photomask film (not shown) on which a circular pattern (mask pattern) is drawn is placed in close contact, and exposed to ultraviolet rays. Develop. Further, heat treatment is performed to form a solder resist layer (
[0056]
Then, a solder paste is filled in the
[0057]
Next, placement of the IC chip on the printed wiring board and attachment to the daughter board will be described with reference to FIG. The
[0058]
The resin film described above contains a hardly soluble resin, soluble particles, a curing agent, and other components. Each will be described below.
[0059]
The resin film used in the production method of the present invention is a resin film in which particles soluble in an acid or an oxidizing agent (hereinafter referred to as soluble particles) are dispersed in a resin that is hardly soluble in an acid or oxidizing agent (hereinafter referred to as a poorly soluble resin). It is.
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.
[0060]
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.
[0061]
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.
[0062]
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.
[0063]
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.
[0064]
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.
[0065]
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.
[0066]
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.
[0067]
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.
[0068]
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.
[0069]
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 hole opening can be formed in the interlayer resin insulating layer by exposure and development.
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.
[0070]
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.
[0071]
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.
[0072]
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 with unevenness of uniform roughness can be formed, and even if a via hole or a through hole is formed in a resin film, the adhesion of the metal layer of the conductor circuit formed thereon can be secured. Because it can. 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.
[0073]
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.
[0074]
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.
[0075]
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.
[0076]
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.
[0077]
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.
[0078]
FIG. 8 shows a first modification of the printed wiring board according to the first embodiment. As in the first modification shown in FIG. 8, the
[0079]
Next, a printed wiring board according to a second modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The printed wiring board of the second modification is almost the same as that of the first embodiment described above. However, in the printed wiring board of the second modified example, the
[0080]
In the first embodiment described above, only the
[0081]
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 this embodiment, the printed circuit board is provided with a
[0082]
In FIG. 14, 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
[0083]
A printed wiring board according to a third modification of the present invention will be described with reference to FIG. The printed
[0084]
A printed wiring board according to a fourth modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The printed
[0085]
A printed wiring board according to a fifth modification will be described with reference to FIG. The printed
[0086]
Next, a printed wiring board according to a sixth modification of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 15 and 16A.
The configuration of the sixth modification is the same as that of the first embodiment described above with reference to FIG. However, in the printed wiring board of the sixth modified example, after the
[0087]
Furthermore, since the via
[0088]
The
[0089]
Further, as shown in FIG. 16B, the
[0090]
Further, a roughened layer 23 a is provided on the surface of the dielectric 23 made of ceramic of the
[0091]
Subsequently, the configuration of the printed wiring board according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The configuration of the printed wiring board of the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment described above. However, the
[0092]
In the printed wiring board according to the second embodiment, since the
[0093]
Subsequently, a printed wiring board according to a first modification of the second embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 18 is a plan view of the
[0094]
Since the large-
[0095]
A printed wiring board according to a second modification will be described with reference to FIG. FIG. 19A shows a chip capacitor before cutting for multi-piece cutting. In the drawing, a one-dot chain line shows a normal cutting line, and FIG. 19B shows a plan view of the chip capacitor. . As shown in FIG. 19B, in the second modified example, a plurality of chip capacitors (three in the example in the figure) are connected and used in a large format.
[0096]
In the second modified example, since a
[0097]
In the embodiment described above, the chip capacitor is built in the printed wiring board. However, instead of the chip capacitor, a plate-like capacitor in which a conductive film is provided on a ceramic plate can be used. The configuration of covering the copper plating of the sixth modified example and the configuration of roughening the surface of the chip capacitor are the same as those of the first embodiment, the first, second, third, fourth, fifth modified example, and second embodiment. Needless to say, it is applicable.
[0098]
Here, for the printed wiring board of the sixth modification of the first embodiment, 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.
[0099]
Next, the results of the reliability test will be described. Here, in the printed wiring board of the sixth modified example, the rate of change in the capacitance of one chip capacitor was measured.
[0100]
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.
[0101]
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. Further, 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 via holes 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 crack in the interlayer resin insulation layer.
[0102]
【The invention's effect】
With the structure of the present invention, the electrical characteristics due to inductance are not deteriorated.
Since it is possible to connect from the lower part of the capacitor, it can be said that the distance of the loop inductance is shortened and the degree of freedom of arrangement is increased.
In addition, since the resin is filled between the core substrate and the capacitor, even if a stress caused by the capacitor or the like is generated, the stress is alleviated and no migration occurs. Therefore, there is no influence of peeling or dissolution on the connection portion between the capacitor electrode and the via hole.
Therefore, the desired performance can be maintained even if the reliability test is performed. Also, migration can be prevented when the capacitor is covered with copper.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a printed wiring board according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a manufacturing process diagram of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a manufacturing process diagram of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a manufacturing process diagram of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the printed wiring board according to the first embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the printed wiring board according to the first embodiment.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a printed wiring board according to a first modification of the first embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a printed wiring board according to a second modification of the first embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a printed wiring board according to a third modification of the first embodiment.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a printed wiring board according to a fourth modification of the first embodiment.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a printed wiring board according to a fifth modification of the first embodiment.
FIG. 13 is a cross-sectional view of a chip capacitor.
FIG. 14 is a graph showing changes in supply voltage to IC chip and time.
FIG. 15 is a cross-sectional view of a printed wiring board according to a sixth modification of the first embodiment.
FIG. 16 is a cross-sectional view of a chip capacitor of a sixth modified example.
FIGS. 17A, 17B, 17C are plan views of a chip capacitor of a printed wiring board according to a second embodiment. FIGS.
FIG. 18 is a plan view of a chip capacitor of a printed wiring board according to a first modification of the second embodiment.
FIG. 19 is a plan view of a chip capacitor of a printed wiring board according to a second modification of the second embodiment.
FIGS. 20A and 20B are explanatory diagrams of loop inductance of a printed wiring board according to the related art.
[Explanation of symbols]
10 Printed wiring board
20 chip capacitors
21 First electrode
22 Second electrode
29 Copper plating film
30 core substrate
31 Containment layer
34 Conductive adhesive
36 Through hole
37 through holes
40 connection layer
43 Non-through hole
46 Bahia Hall
48 conductor circuit
60 Interlayer resin insulation layer
66 Bahia Hall
68 Conductor circuit
84 Conductive pin
90 IC chip
94 Daughter Board
Claims (17)
前記コア基板は、貫通する孔部にコンデンサを収納した収容層と、前記収容層の表面及び裏面に配設され前記孔部を覆う絶縁樹脂層よりなる接続層と、からなり、
表面側及び裏面側の前記接続層には、前記コンデンサの第1電極、第2電極へそれぞれ至るバイアホールが形成され、表面側から第1電極、第2電極へ接続すると共に、裏面側から第1電極、第2電極へ接続し、
前記接続層及び前記収容層を貫通するスルーホールが形成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,
The core substrate is composed of a housing layer in which a capacitor is housed in a through-hole portion, and a connection layer made of an insulating resin layer disposed on the front surface and the back surface of the housing layer and covering the hole portion,
In the connection layer on the front surface side and the back surface side, via holes that respectively reach the first electrode and the second electrode of the capacitor are formed and connected to the first electrode and the second electrode from the front surface side. Connect to one electrode, second electrode,
A printed wiring board, wherein a through-hole penetrating the connection layer and the accommodating layer is formed.
(a)心材に樹脂を含浸させてなる第1の樹脂材料にコンデンサ収容用の貫通する孔部を形成する工程;
(b)前記第1の樹脂材料の孔部にコンデンサを収容する工程;
(c)前記第1の樹脂材料の表面側及び裏面側に第2の樹脂材料を貼り付け、コア基板を形成する工程;
(d)前記コア基板の表面側及び裏面側第2の樹脂材料に前記コンデンサの第1電極、第2電極へ至る開口をそれぞれ設けてバイアホールを形成し、表面側から第1電極、第2電極へ接続すると共に、裏面側から第1電極、第2電極へ接続する工程;
(e)前記コア基板に、貫通孔を穿設してスルーホールとする工程。A method for producing a printed wiring board comprising at least the following steps (a) to (e):
(A) forming a through hole for accommodating a capacitor in a first resin material obtained by impregnating a core material with a resin;
(B) storing the capacitor in the hole of the first resin material;
(C) a step of attaching a second resin material to the front surface side and the back surface side of the first resin material to form a core substrate;
(D) Openings reaching the first electrode and the second electrode of the capacitor are respectively formed in the second resin material on the front surface side and the back surface side of the core substrate to form via holes, and the first electrode and the second electrode are formed from the front surface side. Connecting to the electrode and connecting to the first electrode and the second electrode from the back side;
(E) A step of forming a through hole in the core substrate to form a through hole.
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