JP4758235B2 - 誘電体積層構造体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、誘電体積層構造体の製造方法に関する。より詳しくは配線基板に内蔵されるコンデンサの製造方法に関する。

近年、電子機器における高機能化並びに軽薄短小化の要求により、ＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）等の電子部品では高密度集積化が急速に進んでおり、それら電子部品の動作がますます高速化してきている。これに伴い、電子部品を搭載する配線基板には、従来にも増して高密度配線化及び多端子化が求められている。

ところで、高速動作するＩＣにおいては、多数の素子が同時に高速でスイッチングすると、必要な高周波電流はすべて電源から供給されることになるので、この電源とＩＣとの間にあるインダクタンス分の影響でＩＣの高速動作の妨げとなってしまう。そこで、動作に必要な電荷を安定してＩＣに供給するために、配線基板にコンデンサを設けることが行われており、ＩＣ近傍に局所的な電源を持たせることで電源からこのコンデンサに一旦直流的に電荷が蓄積され、ＩＣはこのコンデンサから動作に必要な電荷が安定して供給されるようにしている。

そこで、ＩＣ近傍として、配線基板にコンデンサを内蔵させる技術が提案されている。ここで、この技術におけるコンデンサの配置場所としては、コンデンサをＩＣに極力近づけた方が配線抵抗やインダクタンス分をより低減させることができるため、基板コア上に形成するビルドアップ層の絶縁樹脂層の内部に配置することが考えられている。

ビルドアップ層の絶縁樹脂層は薄く形成されるため、その絶縁樹脂層の内部に配置されるコンデンサも当然薄くすることが考えられるが、薄すぎると剛性を確保できず、反りや割れ等が発生して配線基板への内蔵プロセスが難しくなるなどの問題がある。例えば、特許文献１には、金属箔の上に第１厚膜誘電体と第１電極とを設け同時焼成したものが開示されている。これによれば、誘電体と第１電極とを同時焼成した場合に、熱膨張係数の差によって引き起こされるひび割れや誘電体と第１電極との分離を回避することができるものである。
特開２００４−１３４８０６号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術は、厚膜誘電体を用いたものであり、配線基板に内蔵するために薄く形成した場合に、ビルドアップ層の絶縁樹脂層との熱膨張係数の差等に起因して発生するコンデンサ自体の反り等により起こるひび割れや分離は回避することができない。また、厚膜誘電体を用いることは軽薄短小化の要求に逆行している。

また、上記コンデンサをビルドアップ層の絶縁樹脂層に内蔵（実装）する際に、ベタの構造であると絶縁樹脂材料とコンデンサとの界面で剥離が生じることがあった。さらに、実装時にコンデンサと絶縁樹脂材料との界面に気泡が入り込むことがあった。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、特に薄いコンデンサを使用していても反り難く、かつビルドアップ層の絶縁樹脂層への内蔵プロセスが容易なコンデンサを提供することを課題とする。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために、本発明の誘電体積層構造体の製造方法は、
金属箔と誘電体層と導体層と厚さ方向導電体と絶縁樹脂層と電極層とを備える誘電体積層構造体の製造方法において、
前記金属箔に厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記金属箔の両面に焼結前の誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、
前記誘電体層の上層に焼結前の導体層を形成する導体層形成工程と、
前記誘電体層と前記導体層との２層に跨って厚さ方向に貫通するビアを形成するビア形成工程と、
前記ビア形成工程において、一方の面側から前記金属箔の貫通孔に連通する位置に前記誘電体層と前記導体層とを厚さ方向に貫通するビアを該貫通孔の径よりも大きな径で形成し、他方の面側から前記金属箔の貫通孔に連通する位置に前記誘電体層と前記導体層とを厚さ方向に貫通するビアを該貫通孔の径よりも大きな径で形成し、
さらに、前記導体層を厚さ方向に貫通するビアの径は、前記誘電体層を厚さ方向に貫通するビアの径よりも大きくすることを含み、
前記誘電体層と前記導体層とを同時焼成する焼成工程と、
前記焼成して得られた焼成品を配線基板上にマウントする焼成品マウント工程と、
該焼成品上に絶縁樹脂層を形成する絶縁樹脂層形成工程と、
前記絶縁樹脂層を厚さ方向に穿孔し、その内側に厚さ方向導電体を形成する導電体形成工程と、
前記絶縁樹脂層の上層に前記電極層を形成する電極層形成工程と、
を備えることを特徴とする。

上記本発明によれば、金属箔に誘電体層と導体層とを積層して誘電体積層構造体を形成しているので、比較的高い剛性の金属箔により誘電体積層構造体が高い剛性となり、厚さを薄く形成することができる。また、高い剛性が確保されるため、該誘電体積層構造体の反りやひび割れなどを抑制することができる。ひいては、特に誘電体層を薄く形成することができるので、十分な静電容量を確保することができる。さらには、誘電体層と導体層との２層に跨って厚さ方向に貫通するビアが形成されているので、ビアを介して配線長さを短縮することができる。ひいては、配線長さを短縮することができるので、高密度実装が可能となる。

また、本発明の誘電体積層構造体の製造方法は、
予め金属箔に貫通孔が形成されているので、誘電体層と導体層とにビアを形成するだけで誘電体積層構造体を貫通するビアとなり、ビアを介して配線長さを短縮することができる。また、誘電体層と導体層とのビア径が金属箔の貫通孔より大きいので、短絡する惧れがない。

また、本発明の誘電体積層構造体の製造方法は、
金属箔の両面に誘電体層と導体層とを形成しているので、焼結時におきる誘電体層の焼結収縮による金属箔への影響が干渉され、誘電体積層構造体の反りや変形が抑制される。また、両方の面から誘電体層と導体層とを貫通するビアを形成しているので、金属箔を挟んで対称的な貫通孔となり、短絡の惧れのない導体層を両面に形成することができる。

また、本発明の誘電体積層構造体の製造方法は、
金属箔と誘電体層と導体層と厚さ方向導電体と絶縁樹脂層と電極層とを備える誘電体積層構造体の製造方法において、
金属箔に厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
金属箔の両面に焼結前の誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、
該誘電体層の上層に焼結前の導体層を形成する導体層形成工程と、
前記誘電体層と前記導体層との２層に跨って厚さ方向に貫通するビアを形成するビア形成工程と、
ビア形成工程において、一方の面側から金属箔の貫通孔に連通する位置に誘電体層と導体層とを厚さ方向に貫通するビアを該貫通孔の径よりも大きな径で形成し、他方の面側から金属箔の貫通孔に連通する位置に誘電体層と導体層とを厚さ方向に貫通するビアを該貫通孔の径よりも大きな径で形成し、
さらに、前記導体層を厚さ方向に貫通するビアの径は、前記誘電体層を厚さ方向に貫通するビアの径よりも大きくすることを含み、
前記誘電体層と前記導体層とを同時焼成する焼成工程と
該焼成品の両面側に絶縁樹脂層を形成する絶縁樹脂層形成工程と、
前記一方の面側の前記絶縁樹脂層を厚さ方向に穿孔し、その内側に厚さ方向導電体を形成する導電体形成工程と、
前記一方の面側の前記絶縁樹脂層の上層に前記電極層を形成して積層体とする積層体形成工程と、
前記一方の面側を下側に位置させた該積層体を配線基板上にマウントする積層体マウント工程と、
前記他方の面側の前記絶縁樹脂層を厚さ方向に穿孔し、その内側に厚さ方向導電体を形成する導電体形成工程と、
前記他方の面側の前記絶縁樹脂層の上層に前記電極層を形成とする電極層形成工程と、
を備えることができる。本発明の如く、金属箔に誘電体層と導体層とを積層して焼成することで、誘電体積層構造体が高い剛性の焼成品となるため、配線基板へのマウントを容易に行うことができる。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明に係る誘電体積層構造体１の斜視図、図２は、本発明に係る誘電体積層構造体１の断面図、図３は、本発明に係るコンデンサ１０の断面図を模式的に示すものである。なお、本実施形態において、板状部材の第１主表面は、図中にて上側に表れている面とし、第２主表面は、図中で見て下側に表れている面とする。

図１及び図２に示すように、誘電体積層構造体１は、ニッケル等の金属でなる金属箔（内部電極層）２と、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３：以下、適宜、ＢＴと略記する）のような高誘電率セラミック等でなる第１及び第２誘電体層３，３と、ニッケル等の金属でなる第１及び第２導体層（内部電極層）４，４とを備え、金属箔２の表裏両面に第１及び第２誘電体層３，３及び第１及び第２導体層４，４がこの順で積層され、金属箔２と第１及び第２導体層４，４とが電気的に絶縁された状態で形成されている。誘電体積層構造体１は平面視が正方形状または長方形状である板状形態で形成されている。また、誘電体積層構造体１には、平面視円形形状で厚さ方向に連通された連通孔５が所定パターンで複数設けられ、いくつかの異なる径を有し形成されている。各連通孔５は、金属箔２から第１及び第２誘電体層３，３、第１及び第２導体層４，４へ向かうほど段階的に径が大きく形成されており、連通孔５を含み第１及び第２誘電体層３，３と第１及び第２導体層４，４とが金属箔２を挟んで対称に形成されている。なお、第１及び第２誘電体層３，３並びに第１及び第２導体層４，４は、金属箔２の一面にのみ形成してもよいが、金属箔２の表裏両面に対称的に形成することで、例えば同時焼成時に金属箔２と第１及び第２誘電体層３，３との熱膨張係数の差によって起こり易い反りを抑制することができる。

次に、図３に示すように、コンデンサ１０は、誘電体積層構造体１を中核に備え、その誘電体積層構造体１を被覆する絶縁樹脂層１６と、コンデンサ１０の第１主表面１０ａに形成された第１外部電極層６と、コンデンサ１０の第２主表面１０ｂに形成された第２外部電極層７と、コンデンサ１０を厚さ方向に貫通し第１及び第２外部電極層６，７を互いに導通させるビア導体８（８ａ，８ｂ，８ｃ）と、第１主表面１０ａから第１導体層４にかけて貫通し第１外部電極層６と第１導体層４とを互いに導通させるビア導体９とを備えている。（以下、上側の誘電体層を第１誘電体層といい、下側の誘電体層を第２誘電体層という。同様に第１導体層、および第２導体層という。）なお、図３には図示しないが、コンデンサ１０は、第１導体層４とビア導体９が導通していない誘電体積層構造体（ダミーコンデンサ）も形成されている。このようにすれば、後述するが配線基板１００（図４参照）へのマウント時において密着性が向上し配線基板１００からの剥離を防止及び抑制することができる。

第１及び第２外部電極層６，７は、例えば電源供給用電極、接地接続用電極或いは信号伝送用電極として使用されるものであり、ビア導体８を介して互いに電気的に接続されている。

ビア導体８は、連通孔５を挿通して形成されており、金属箔２で構成される内部電極層と電気的に接続されているビア導体８ａと、金属箔２と電気的に絶縁され第１外部電極層６を介して第１導体層４で構成される内部電極層と電気的に接続されているビア導体８ｂとを備えている。さらに、金属箔２並びに第１及び第２導体層４，４と電気的に絶縁された信号伝送用のビア導体８ｃを設けることもできる。また、ビア導体８ａ，８ｂ，８ｃは、同一の径で形成されており、具体的には、上述したように、連通孔５がいくつかの異なるビア径で形成されているので、金属箔２の貫通孔２ａの径に対応した径で形成されている。これにより、ビア導体８ａ，８ｂ，８ｃを連通孔５に挿通して形成するだけで、金属箔２と電気的に接続するビア導体８ａと、金属箔２と電気的に絶縁するビア導体８ｂ，８ｃとを形成することができる。なお、連通孔５は、金属箔２から第１及び第２導体層４，４に向かうほど拡径しているので（換言すれば、金属箔２の貫通孔２ａの径より第１及び第２導体層４，４の貫通孔４ａ，４ａの径が大きく形成されているので）、ビア導体８ａを形成した際に、第１及び第２導体層４，４とは電気的に絶縁した状態で設けることができる。

ビア導体９は、第１導体層４に対して複数設けられ、アレイ型配置で形成されている。

次に、上記構造を有するコンデンサ１０を内蔵した配線基板１００について説明する。図４は、配線基板１００の断面構造を模式的に示すものである。配線基板１００は、耐熱性樹脂板（たとえばビスマレイミド−トリアジン樹脂板）や、繊維強化樹脂板（たとえばガラス繊維強化エポキシ樹脂）等で構成された基板コア１２の第１及び第２主表面ＭＰ１，ＭＰ２に、所定のパターンに配線金属層をなす第１及び第２コア導体層Ｍ１，Ｍ１１がそれぞれ形成される。これら第１及び第２コア導体層Ｍ１，Ｍ１１は基板コア１２の第１及び第２主表面ＭＰ１，ＭＰ２を被覆する面導体パターンとして形成され、電源層または接地層として用いられるものである。他方、基板コア１２には、ドリル等によりスルーホールが穿孔され、そのスルーホールには第１及び第２コア導体層Ｍ１，Ｍ１１を互いに導通させるスルーホール導体３０が形成されている。

また、第１及び第２コア導体層Ｍ１，Ｍ１１の表層には、熱硬化性樹脂組成物等にて構成された複数の絶縁樹脂層１６（Ｖ１〜Ｖ３），２６（Ｖ１１〜Ｖ１３）がそれぞれ形成されている。さらに、その絶縁樹脂層１６（Ｖ１〜Ｖ３），２６（Ｖ１１〜Ｖ１３）間にはそれぞれ金属配線を有する導体層Ｍ２〜Ｍ４，Ｍ１２〜Ｍ１４がＣｕメッキ等により形成されている。なお、第１及び第２コア導体層Ｍ１，Ｍ１１と導体層Ｍ２，Ｍ１２とは、それぞれビア導体３４，３５により層間接続がなされている。同様に、各導体層Ｍ２〜Ｍ４及び導体層Ｍ１２〜Ｍ１４とは、それぞれビア導体３４，３５により層間接続がなされている。なお、最表層に位置する絶縁樹脂層１６（Ｖ３），２６（Ｖ１３）の表面に形成される導体層Ｍ４，Ｍ１４は金属端子パッド２５，２７を有している。ビア導体３４，３５は、絶縁樹脂層１６（Ｖ３），２６（Ｖ１３）に穿孔されたビアホールにＣｕメッキ等が充填されて形成された、所謂フィルドビアである。ビア導体３４，３５は、底面側にビア導体３４，３５と導通するように設けられたビアパッドと、ビアパッドと反対側にてビア導体３４，３５の開口周縁から外向きに張り出すビアランドとを有する、所謂コンフォーマルビア等であってもよい。

配線基板１００は、基板コア１２上に形成された絶縁樹脂層１６（Ｖ２）の中央部分にコンデンサ１０を内蔵している。コンデンサ１０が絶縁樹脂層１６（Ｖ２）の厚み内に配置されており、第１及び第２外部電極層６，７並びに第１及び第２主表面１０ａ，１０ｂが重なり合う絶縁樹脂層１６と密着して形成されている。なお、導体層Ｍ２，Ｍ３はコンデンサ１０における第１及び第２外部電極層６，７を含み形成することができ、配線基板１００における絶縁樹脂層１６（Ｖ２）は、コンデンサ１０における絶縁樹脂層１６を含み形成することができる。これにより、ビルドアップ層とコンデンサ１０とが一体的に形成されるので、コンデンサ１０の上面を平坦化することが容易となり、安定したビルドアップ層を形成することができる。

基板コア１２の第１主表面ＭＰ１においては、コア導体層Ｍ１、導体層Ｍ２〜Ｍ４、および絶縁樹脂層１６（Ｖ１〜Ｖ３）が第１配線積層部Ｌ１を形成している。また、基板コア１２の第２主表面ＭＰ２においては、コア導体層Ｍ１１、導体層Ｍ１２〜Ｍ１４、および絶縁樹脂層２６（Ｖ１１〜Ｖ１３）が第２配線積層部Ｌ２を形成している。いずれも、第１及び第２主表面ＣＰ１，ＣＰ２が絶縁樹脂層１６にて形成されるように、絶縁樹脂層と導体層とが交互に積層されたものであり、該第１及び第２主表面ＣＰ１，ＣＰ２上には、複数の金属端子パッド２５，２７がそれぞれ形成されている。第１配線積層部Ｌ１側の金属端子パッド２５は、集積回路チップなどをフリップチップ接続するための半田ランドを構成する。また、第２配線積層部Ｌ２側の金属端子パッド２７は、配線基板１００自体をマザーボード等にピングリッドアレイ（ＰＧＡ）あるいはボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）により接続するための裏面ランド（ＰＧＡパッド、ＢＧＡパッド）として利用されるものである。

半田ランドを構成する金属端子パッド２５は配線基板１００の第１主表面ＣＰ１の中央部分に格子点状（アレイ状）に配列され、各々その上に形成された半田バンプ２１とともにチップ搭載部を形成している。また、裏面ランドを構成する金属端子パッド２７も、第２主表面ＣＰ２に格子点状（アレイ状）に配列形成されている。そして、各最表層の導体層Ｍ４，Ｍ１４上には、それぞれ、感光性または熱硬化性樹脂組成物よりなるソルダーレジスト層１８，２８（ＳＲ１，ＳＲ１１）が形成されている。いずれも半田ランドを構成する金属端子パッド２５あるいは裏面ランドを構成する金属端子パッド２７を露出させるために、各金属端子パッド２５，２７に一対一に対応する形で露出孔１８ａ，２８ａが形成されている。第１配線積層部Ｌ１側に形成されたソルダーレジスト層１８の半田バンプ２１は、たとえばＳｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｓｂなどの実質的にＰｂを含有しない半田にて作成することができる。他方、第２配線積層部Ｌ２側の金属端子パッド２７は、ソルダーレジスト層２８の露出孔２８ａ内に露出するように作成されている。なお、配線基板１００において信号伝送経路は、基板コア１２の第１主表面ＭＰ１側（第１配線積層部Ｌ１側）に形成された金属端子パッド２５から、第２主表面ＭＰ２側（第２配線積層部Ｌ２側）に形成された金属端子パッド２７に至る形で形成される。

以上のように説明した配線基板１００は、公知のビルドアップ法等により、基板コア１２の第１及び第２主表面ＭＰ１，ＭＰ２に、第１及び第２配線積層部Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ形成することにより製造することができる。なお、第１及び第２配線積層部Ｌ１，Ｌ２を形成するビルドアップ工程を行う前に、基板コア１２に予めスルーホールを設け、そのスルーホール内にスルーホール導体３０をＣｕメッキ等により形成する。以下、コンデンサ１０の製造工程とともに具体的に説明する。

図５ないし図７は、コンデンサ１０の製造工程説明図である。まず、図５（５−１）に示すように、例えば１５０ｍｍ角の厚さ１０μｍ以上４０μｍ以下で形成されたニッケル等の金属箔２を用意し、エッチング等により貫通孔２ａを所定パターンで形成する。このとき、貫通孔２ａは最小ビアピッチが１５０μｍ以上３５０μｍ以下の範囲を満たし、後述する１００μｍ以上３００μｍ以下の範囲で異なる径をなして第１及び第２誘電体層３，３に設けられる貫通孔３ａ，３ａに対応して形成される。

続いて、貫通孔２ａを備えた金属箔２の表裏両面に、１５０ｍｍ角の厚さ０．３μｍ以上５μｍ以下で形成された、焼成後に第１及び第２誘電体層３，３となる焼成前のチタン酸バリウムグリーンシートを積層し、所定の条件で圧着する。チタン酸バリウムグリーンシートは、公知のドクターブレード法によりポリエステル等のキャリアシート３ｓ，３ｓ上にチタン酸バリウムのスラリーの薄膜を形成し、その薄膜を乾燥することで得られる。チタン酸バリウムグリーンシートを金属箔２の表裏両面に積層後、所定の条件で圧着してキャリアシート３ｓ，３ｓを剥離する。

さらに、図５（５−２）に示すように、第１及び第２誘電体層３，３の上に１５０ｍｍ角の厚さ０．３μｍ以上１０μｍ以下で形成された、焼成後に第１及び第２導体層４，４となる焼成前のニッケルグリーンシートを積層する。ニッケルグリーンシートは、公知のドクターブレード法によりポリエステル等のキャリアシート４ｓ，４ｓ上にニッケルのスラリーの薄膜を形成し、その薄膜を乾燥することで得られる。チタン酸バリウムグリーンシートの表面にニッケルグリーンシートを積層後、所定の条件で圧着してキャリアシート４ｓ，４ｓを剥離する（図５（５−３）参照）。なお、ニッケルグリーンシートを形成するスラリーの中に第１及び第２誘電体層３，３に含まれるチタン酸バリウム等のセラミック粉末を５０ｖｏｌ％以下混入してもよい。第１及び第２導体層４，４に第１及び第２誘電体層３，３と同じ成分を混入することで、第１及び第２誘電体層３，３と第１及び第２導体層４，４とを同時焼成したときに、より密着性を向上させることができる。５０ｖｏｌ％より多くセラミック粉末を混入した場合、焼成後に抵抗増大といった導電性低下や、柔軟性の低下などが生じる惧れがある。ここで、第１及び第２誘電体層３，３並びに第１及び第２導体層４，４は、これらを積層後に所定の条件で圧着して積層することもできる。

次に、図５（５−４）に示すように、第１及び第２誘電体層３，３並びに第１及び第２導体層４，４に金属箔２の貫通孔２ａと対応する位置にレーザー等の方法で厚さ方向に貫通する貫通孔３ａ，３ａ及び貫通孔４ａ，４ａを両面から穿孔する。このとき、貫通孔３ａ，３ａは、ビア径が１００μｍ以上３００μｍ以下の範囲で貫通孔２ａとは異なるビア径をなして形成され、貫通孔４ａ，４ａは、貫通孔３ａ，３ａのビア径よりも５μｍ以上３０μｍ以下引き下がって形成する。これにより、第１及び第２導体層４，４を第１及び第２誘電体層３，３よりも引き下がって形成することで確実に金属箔２と第１及び第２導体層４，４とを電気的に絶縁することができる。

その後、得られた積層体を、図６（６−１，２）に示すように、図示しない切断機により例えば１５ｍｍ角に切断し、所定の条件で脱脂及び焼成を施して所定パターンで形成された連通孔５を備える誘電体積層構造体１を作製する。

次に、図６（６−３）に示すように、得られた誘電体積層構造体１を、公知のビルドアップ法等により形成した配線基板１００の第１配線積層部Ｌ１内の所定位置に設置（マウント）する。

具体的には、図７（７−１）に示すように、公知のビルドアップ法により配線基板１００において絶縁樹脂層１６（Ｖ１）、ビア導体３４及び導体層Ｍ２を形成する。このとき、導体層Ｍ２は、誘電体積層構造体１を設置した際にコンデンサ１０の第２外部電極層７となるように所定パターンで形成する。そして、絶縁樹脂層１６（Ｖ１）及び導体層Ｍ２の上に熱硬化性樹脂組成物等からなる絶縁樹脂層１６（Ｖ２ａ）を形成する。次に、図示しないマウント装置で誘電体積層構造体１を絶縁樹脂層１６（Ｖ２ａ）上に設置する。このとき、絶縁樹脂層１６（Ｖ２ａ）が硬化していない状態もしくは半硬化した状態で誘電体積層構造体１を設置するため、平坦な絶縁樹脂層１６（Ｖ２ａ）にそのまま圧接して設置することができ、絶縁樹脂層１６（Ｖ２ａ）の一部が連通孔５内に相対的に押し上がり（流動し）、連通孔５の下側（第２誘電体層３の貫通孔３ａ及び第２導体層４の貫通孔４ａ）が嵌着される。なお、絶縁樹脂層１６（Ｖ２ａ）を硬化させ、別に接着剤等を塗布して、その上に誘電体積層構造体１を設置することもできる。一方、誘電体積層構造体１を絶縁樹脂層１６（Ｖ２ａ）上に設置する際には、誘電体積層構造体１は樹脂絶縁層１６（Ｖ２ａ）上に押圧されながらマウントされるが、誘電体積層構造体１には高い剛性を有する金属箔２が備えられているので、反りやひび割れ等が発生する惧れがない。また、誘電体積層構造体１には厚さ方向に連通する連通孔５が複数設けられているので、それらの間に位置する空気等が連通孔５を介して誘電体積層構造体１の上方に誘導され、気泡の入りこみ（アワかみ）を防止して容易に設置することができる。さらには、連通孔５が形成されているので、絶縁樹脂層１６（Ｖ２ａ）との接触面積が大きくなり、密着性が向上し剥離などの不具合を防止することができる。

続いて、図７（７−２）に示すように、誘電体積層構造体１を被覆するように熱硬化性樹脂組成物等からなる絶縁樹脂層１６（Ｖ２ｂ）を形成する。

そして、図７（７−３）に示すように、絶縁樹脂層１６（Ｖ２ａ），１６（Ｖ２ｂ）の所定の位置をレーザーにより穿孔してビアホール８ｈ，９ｈを形成する。

次に、図７（７−４）に示すように、形成したビアホール８ｈ，９ｈ内をＣｕメッキ等で充填して、ビア導体８，９を形成するとともに、第１外部電極層６となる導体層Ｍ３を所定パターンで形成する。具体的には、ビアホール８ｈ，９ｈ内及び絶縁樹脂層１６（Ｖ２ｂ）上にまず無電解Ｃｕメッキを施し、その後電解Ｃｕメッキをする。そして、Ｃｕメッキ層上に所定パターンのエッチングレジスト層を形成し、このエッチングレジスト層から露出するＣｕメッキ層をエッチング除去することにより、ビア導体８，９及び第１外部電極層６を含む導体層Ｍ３を形成する。この工程により、第１及び第２外部電極層６，７、金属箔２並びに第１及び第２導体層４，４がそれぞれ電気的に接続されコンデンサ１０が形成される。また、絶縁樹脂層１６（Ｖ２ｂ）上の第１外部電極層６となる導体層Ｍ３は、無電解Ｃｕメッキを施し、所定パターンのメッキレジスト層を形成し、電解Ｃｕメッキをし、メッキレジスト層を剥離した後、メッキレジスト層を剥離した部分の無電解Ｃｕメッキをエッチングするセミアディティブ法で形成してもよい。

その後、公知のビルドアップ法により、絶縁樹脂層１６及び導体層からなる第１配線積層部Ｌ１及びソルダーレジスト層１８等を積層していくことができ、配線基板１００を製造することができる（図４参照）。

例えば、次の手順により、コンデンサ１０は、第１配線積層部Ｌ１の内部に配置することが可能である。まず、基板コア１２上に形成された絶縁樹脂層１６（Ｖ２ａ）上に、誘電体積層構造体１を配置する。その後、誘電体積層構造体１上に絶縁樹脂層１６（Ｖ２ｂ）を配置し、これらを加熱しながら加圧する。これにより、誘電体積層構造体１の絶縁樹脂層１６（Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ）が誘電体積層構造体１の側方に流動して、絶縁樹脂層１６の厚み内に誘電体積層構造体１が配置される。その後、導体層Ｍ３の直上に、絶縁樹脂層１６（Ｖ３）、誘電体積層構造体１、第１外部電極層６を貫通するようにビアホールを形成し、このビアホール８ｈ内の導体層に接続されたビア導体３４を形成して、コンデンサ１０を完成させる。この場合のビア導体３４は、例えば、熱硬化後にビア導体３４となるビアペースト、もしくはメッキを用いることにより形成することができる。さらにその後、コンデンサ１０上に絶縁樹脂層１６（Ｖ３）を形成する。

次に、本発明の別の実施形態について添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下の構成において、前述した実施形態と同一の機能を有する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図８は本発明に係る別の例のコンデンサ５０の断面図を模式的に示すものである。図８に示すように、コンデンサ５０は、誘電体積層構造体１を中核に備え、その誘電体積層構造体１を被覆する絶縁樹脂層１６及び絶縁樹脂層１７と、コンデンサ５０の第１主表面５０ａに形成された第１外部電極層６と、コンデンサ５０の第２主表面５０ｂに形成された第２外部電極層７と、コンデンサ５０を厚さ方向に貫通し第１及び第２外部電極層６，７を互いに導通させるビア導体８ａ，８ｂ，８ｃと、第１主表面５０ａから第１導体層４にかけて貫通し、第１外部電極層６と第１導体層４とを互いに導通させるビア導体９と、誘電体積層構造体１の下側の絶縁樹脂層１７と絶縁樹脂層１６との間に形成された下部電極層２０と、下部電極層２０と第２導体層４とを互いに導通させるビア導体１９とを備えている。なお、第２導体層４は、下部電極層２０及びビア導体１９を介してビア導体８ｂに電気的に接続されている。

コンデンサ５０は、金属箔２と、金属箔２の表裏両面に形成された第１及び第２誘電体層３，３と第１及び第２導体層４，４とで構成されるため、十分な静電容量を確保することができる。また、ビア導体１９は、第２導体層４に対して複数設けられアレイ型配置で形成している。なお、コンデンサ５０は、前述したコンデンサ１０と同様に、配線基板１００の第１配線積層部Ｌ１に内蔵することができる。以下、コンデンサ５０の製造工程を説明する。

図９ないし図１１は、本発明に係る別の例のコンデンサ５０の製造工程説明図である。まず、図９（９−１）に示すように、誘電体積層構造体１を作製し、シート状の熱硬化性樹脂組成物等で誘電体積層構造体１をラミネートし絶縁樹脂層１６を形成する（図９（９−２）参照）。その後、所定条件で絶縁樹脂層１６を半硬化状態にした後、図９（９−３）に示すように、下側の絶縁樹脂層１６の所定位置（ここでは、第２導体層４に対してアレイ型配置となるように）をレーザーによりビアホール１９ｈを穿孔する。

次に、図９（９−４）に示すように、形成したビアホール１９ｈ内をＣｕメッキ等で充填して、ビア導体１９を形成するとともに、下部電極層２０を所定パターンで形成する（図１０（１０−１）参照）。具体的には、ビアホール１９ｈ内及び絶縁樹脂層１６の表面上にまず無電解Ｃｕメッキを施し、その後電解Ｃｕメッキをする。そして、Ｃｕメッキ層上に所定パターンのエッチングレジスト層を形成し、このエッチングレジスト層から露出するＣｕメッキをエッチング除去することによりビア導体１９及び下部電極層２０を形成する。この工程により第２導体層４と下部電極層２０とがビア導体１９により電気的に接続される。

続いて、図１０（１０−２）に示すように、得られた下部電極層２０を備える積層体５１を公知のビルドアップ法等により形成した配線基板１００の第１配線積層部Ｌ１の所定位置に設置する。具体的には、公知のビルドアップ法により配線基板１００において絶縁樹脂層１６（Ｖ１）、ビア導体３４及び導体層Ｍ２を形成する。このとき導体層Ｍ２は、誘電体積層構造体１を設置した際にコンデンサ５０の第２外部電極層７となるように所定パターンで形成する。そして、絶縁樹脂層１６（Ｖ１）及び導体層Ｍ２の上に熱硬化性樹脂組成物等からなる絶縁樹脂層１６（Ｖ２ａ）を形成する。次に、図１０（１０−３）に示すように、図示しないマウント装置で積層体５１を絶縁樹脂層１６（Ｖ２ａ）上に設置し、必要に応じ積層体５１上もしくは、その周りに絶縁樹脂層１６等を形成して適宜高さを調整する。

続いて、図１１（１１−１）に示すように、絶縁樹脂層１６，１７の所定位置にレーザーにより穿孔して厚さ方向に貫通するビアホール８ｈ，９ｈを形成する。

次に、図１１（１１−２）に示すように、形成したビアホール８ｈ，９ｈ内をＣｕメッキ等で充填して、ビア導体８，９を形成するとともに、第１外部電極層６となる導体層Ｍ３を所定パターンで形成する。具体的には、ビアホール８ｈ，９ｈ内及び絶縁樹脂層１６（Ｖ２ｂ）上にまず無電解Ｃｕメッキを施し、その後電解Ｃｕメッキをする。そして、Ｃｕメッキ層上に所定パターンのエッチングレジスト層を形成し、このエッチングレジスト層から露出するＣｕメッキ層をエッチング除去することによりビア導体８，９及び第１外部電極層６を含む導体層Ｍ３を形成する。この工程により、第１及び第２外部電極層６，７、金属箔２並びに第１及び第２導体層４，４がそれぞれ電気的に接続され、コンデンサ１０が作製される。

その後、公知のビルドアップ法により、絶縁樹脂層及び導体層からなる第１配線積層部Ｌ１及びソルダーレジスト層１８等を積層していくことができ、配線基板１００（図４参照）を製造することができる。なお、図４における配線基板１００に内蔵されたコンデンサ１０は、先に述べた実施形態における片面のみをコンデンサ成分として使用した誘電体積層構造体１であり、若干構造がことなるが、同様の手順により配線基板１００にコンデンサ５０を内蔵することができる。

本発明の効果を確認するために、以下の実験を行った。

（１） チタン酸バリウム（ＢＴ）グリーンシートの作製
まず、平均粒径０．７μｍのＢＴ粉末に、所定の分散剤、可塑剤を加えてエタノールとトルエンの混合溶剤中で湿式混合し、十分に混合後、バインダを添加して混合した。次に、得られたスラリーから、ドクターブレード法などの汎用の方法により厚さ７μｍのＢＴグリーンシートを作製した。

（２） ニッケルグリーンシートの作製
（１）と同様の方法により、平均粒径０．４μｍのニッケル粉末をチタン酸バリウム粉末との体積割合が７：３となるように混合し、厚さ７μｍのニッケルグリーンシートを作製した。

（３） 積層体の作製
厚さ３０μｍのニッケル箔をエッチングにより、１５０ｍｍ角の大きさに形成するとともに、貫通孔も形成した。また、ＢＴグリーンシートおよびニッケルグリーンシートも１５０ｍｍ角の大きさに切断した。次に、ニッケル箔の両面にＢＴグリーンシートを積層後、８０°Ｃ、５００ｋｇｆ／ｃｍ^２の条件で圧着した。ＢＴグリーンシートのＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）でなるキャリアシートを剥離後、その両面にニッケルグリーンシートを積層し、８０°Ｃ、７５０ｋｇｆ／ｃｍ^２の条件で本圧着した。ニッケルグリーンシートのＰＥＴでなるキャリアシートは付着したまま、ニッケル箔に形成された貫通孔と同位置にレーザーでＢＴグリーンシートおよびニッケルグリーンシートをニッケル箔の貫通孔の径よりも大きくなるように両面ともに穿孔した。その後、汎用の切断機により２５ｍｍ角に切断し、キャリアシートを剥離し、積層体を得た。あるいは、ニッケル箔とニッケルグリーンシートの積層後、８０°Ｃ、５００ｋｇｆ／ｃｍ^２の条件で圧着してもよい。

（４） 脱脂・焼成
前述した工程で得られた積層体を大気中２５０°Ｃで１０時間脱脂後、還元雰囲気中１３００°Ｃで焼成を行った。焼成後のＢＴでなる誘電体層及びニッケルでなる導体層の厚みはそれぞれ４μｍであった。

（５） 配線基板へのマウント
公知のプロセスで作製した配線基板上に絶縁樹脂フィルムをラミネートした。マウンターを用いて積層体を絶縁樹脂フィルム上の所定の位置に設置し、その絶縁樹脂の仮硬化（粗化）を行った。

（６） コンデンサ内蔵基板の作製
積層体の上から絶縁樹脂フィルムをラミネートし、所定の箇所にレーザーで穿孔し、ビアを形成し、Ｃｕメッキによってアレイ構造キャパシタを形成し、その後も公知のビルドアッププロセスによりコンデンサ内蔵基板を作製した。

（７） 信頼性評価
作製したコンデンサ内蔵基板を−５０°Ｃの液槽と＋１２５°Ｃとの液槽に１０００サイクル交互に漬けて熱衝撃試験を行い、試験前後の容量値を測定した。試験前後での容量値の変化はなかった。

（８） 引き剥がしテスト
配線基板上に絶縁樹脂フィルムをラミネートした後、マウンターを用いて積層体を所定の位置に設置した後、加熱により樹脂の硬化を行った。その後、積層体の引き剥がしテストを行ったが、引き剥がすのに大きな力が必要となり、容易に引き剥がすことができないことが判明した。また、引き剥がした後を観察したが、気泡の跡は観察できなかった。

（９） 曲げテスト
続いて、得られた各サンプルの強度を測定するために、さまざまな半径の曲面で形成された押圧面を有する治具を、数種作製し、各サンプルの面が押圧面に沿った状態となるまで押し当て、面方向における直線長さに対し厚さ方向における曲げ距離を測定した。なお、可能曲げ距離は、その後の破壊しているか否かで判断した。

次に、試験結果として実施例では、直線方向２０ｍｍに対し厚さ方向が８ｍｍまで曲げることができた。治具を押し当てても破壊することがなく剛性を有するコンデンサを得ることができた。また、熱衝撃試験においても、容量値の低下は見られなかった。

なお、比較例として厚さ１００μｍのニッケル箔、厚さ３０μｍのＢＴグリーンシートを用いて同様に積層体を作成した。比較例では、厚みがあるため、治具を押し当てるとひび割れなどの破壊が生じていた。さらには、熱衝撃試験を行うと容量値の低下が見られた。

なお、本発明において、上記実施例に限定されるものではなく、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることもできる。

本発明に係る誘電体積層構造体の一例を示す斜視図 本発明に係る誘電体積層構造体の一例を示す断面図 本発明に係る誘電体積層構造体の一例を示す断面図 本発明に係る配線基板の一例を示す断面図 本発明に係る誘電体積層構造体の製造工程説明図 図５に続く誘電体積層構造体の製造工程説明図 図６に続く誘電体積層構造体の製造工程説明図 本発明に係る誘電体積層構造体の別の例を示す断面図 別の例に係る誘電体積層構造体の製造工程説明図 図９に続く誘電体積層構造体の製造工程説明図 図１０に続く誘電体積層構造体の製造工程説明図

符号の説明

１ 誘電体積層構造体
２ 金属箔（内部電極層）
２ａ 貫通孔
３ 誘電体層
３ａ 貫通孔（ビア）
４ 導体層（内部電極層）
４ａ 貫通孔（ビア）
５ 連通孔
６，７ 外部電極層
８，８ａ，８ｂ，８ｃ，９ ビア導体（ビア，厚さ方向導電体）
１０，５０ コンデンサ
１６，１７ 絶縁樹脂層
１００ 配線基板

Claims (2)

1. 金属箔と誘電体層と導体層と厚さ方向導電体と絶縁樹脂層と電極層とを備える誘電体積層構造体の製造方法において、
   前記金属箔に厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
   前記金属箔の両面に焼結前の誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、
   前記誘電体層の上層に焼結前の導体層を形成する導体層形成工程と、
   前記誘電体層と前記導体層との２層に跨って厚さ方向に貫通するビアを形成するビア形成工程と、
   前記ビア形成工程において、一方の面側から前記金属箔の貫通孔と連通する位置に前記誘電体層と前記導体層とを厚さ方向に貫通するビアを該貫通孔の径よりも大きな径で形成し、他方の面側から前記金属箔の貫通孔と連通する位置に前記誘電体層と前記導体層とを厚さ方向に貫通するビアを該貫通孔の径よりも大きな径で形成し、
   さらに、前記導体層を厚さ方向に貫通するビアの径は、前記誘電体層を厚さ方向に貫通するビアの径よりも大きくすることを含み、
   前記誘電体層と前記導体層とを同時焼成する焼成工程と、
   前記焼成して得られた焼成品を配線基板上にマウントする焼成品マウント工程と、
   該焼成品上に絶縁樹脂層を形成する絶縁樹脂層形成工程と、
   前記絶縁樹脂層を厚さ方向に穿孔し、その内側に厚さ方向導電体を形成する導電体形成工程と、
   前記絶縁樹脂層の上層に前記電極層を形成する電極層形成工程と、
   を備えることを特徴とする誘電体積層構造体の製造方法。
2. 金属箔と誘電体層と導体層と厚さ方向導電体と絶縁樹脂層と電極層とを備える誘電体積層構造体の製造方法において、
   前記金属箔に厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
   前記金属箔の両面に焼結前の誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、
   前記誘電体層の上層に焼結前の導体層を形成する導体層形成工程と、
   前記誘電体層と前記導体層との２層に跨って厚さ方向に貫通するビアを形成するビア形成工程と、
   前記ビア形成工程において、一方の面側から前記金属箔の貫通孔に連通する位置に前記誘電体層と前記導体層とを厚さ方向に貫通するビアを該貫通孔の径よりも大きな径で形成し、他方の面側から前記金属箔の貫通孔に連通する位置に前記誘電体層と前記導体層とを厚さ方向に貫通するビアを該貫通孔の径よりも大きな径で形成し、
   さらに、前記導体層を厚さ方向に貫通するビアの径は、前記誘電体層を厚さ方向に貫通するビアの径よりも大きくすることを含み、
   前記誘電体層と前記導体層とを同時焼成する焼成工程と、
   該焼成品の両面側に絶縁樹脂層を形成する絶縁樹脂層形成工程と、
   前記一方の面側の前記絶縁樹脂層を厚さ方向に穿孔し、その内側に厚さ方向導電体を形成する導電体形成工程と、
   前記一方の面側の前記絶縁樹脂層の上層に前記電極層を形成して積層体とする積層体形成工程と、
   前記一方の面側を下側に位置させた該積層体を配線基板上にマウントする積層体マウント工程と、
   前記他方の面側の前記絶縁樹脂層を厚さ方向に穿孔し、その内側に厚さ方向導電体を形成する導電体形成工程と、
   前記他方の面側の前記絶縁樹脂層の上層に前記電極層を形成とする電極層形成工程と、
   を備えることを特徴とする誘電体積層構造体の製造方法。

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