JP4863560B2 - プリント配線板及びプリント配線板の製造方法 - 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１９（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１９（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１９（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】
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、少なくとも１層以上である絶縁樹脂層で形成された接続層と、コンデンサを収納する２層以上の樹脂層からなる収容層と、から構成され、前記接続層には、前記コンデンサと接続させるバイアホールが電解銅めっきで形成され、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、前記収容層には複数のコンデンサが収容され、前記コンデンサの電極の導電性ペースト上に金属層を設け、前記金属層は銅めっき膜で構成され、前記バイアホールは、前記金属層に接続され、該複数のコンデンサ間にＩＣチップと外部基板との接続用配線を配設した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。
【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】
また、コンデンサの電極の表面に導電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バイアホールとの接続信頼性を高めることができる。
【００１４】
また、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。
【００１５】
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出来る。
また、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。
【００１７】
請求項２では、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。
【００１８】
請求項３では、コンデンサの表面に、粗化処理を施す。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なり、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。
【００１９】
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なり、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。
【００２０】
請求項６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。
【００２２】
請求項７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。
【００２３】
請求項８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。
【００２４】
請求項９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。
【００２５】
請求項１０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。
【００２６】
請求項１１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。
【００２７】
請求項１２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。
【００２９】
請求項１３のプリント配線板の製造方法は、少なくとも以下（ａ）〜（ｆ）の工程を備え、（ｃ）工程および（ｄ）工程の後に（ｆ）工程を実行することを特徴とするプリント配線板の製造方法：
（ａ）心材に樹脂を含有させてなる第１の樹脂材料にコンデンサ収容用の通孔を形成する工程；
（ｂ）前記通孔を形成した第１の樹脂材料に、第２の樹脂材料を貼り付けて、コンデンサ収容部を有する収容層を形成する工程；
（ｃ）前記収容層に、メタライズ電極の上に導電性ペーストを塗布し、該導電性ペースト上に銅めっき膜をさらに形成した複数のコンデンサを収納する工程；
（ｄ）前記（ｃ）工程の収容層に第３の絶縁樹脂層を張り付けてコア基板を形成する工程；
（ｅ）前記第３の絶縁樹脂層に前記複数の電極へ至る開口を設けて、該電極の前記導電性ペースト上の前記銅めっき膜上に電解銅めっきでバイアホールを形成する工程；
（ｆ）前記コア基板の前記複数のコンデンサ間に前記コア基板を貫通するスルーホールを形成する工程。
【００３０】
請求項１４のプリント配線板の製造方法は、 少なくとも以下（ａ）〜（ｆ）の工程を備え、（ｃ）工程および（ｄ）工程の後に（ｆ）工程を実行することを特徴とするプリント配線板の製造方法：
（ａ）心材に樹脂を含有させてなる第１の樹脂材料にコンデンサ収容用の通孔を形成する工程；
（ｂ）第２の樹脂材料に、前記第１の樹脂材料のコンデンサ収容部に該当する位置へメタライズ電極の上に導電性ペーストを塗布し、該導電性ペースト上に銅めっき膜をさらに形成した複数のコンデンサを配設させる工程；
（ｃ）前記（ａ）工程を経た第１の樹脂材料と前記（ｂ）工程を経た第２の樹脂材料を貼り付けて前記複数のコンデンサを収納した収容層を形成する工程；
（ｄ）前記収容層に第３の絶縁樹脂層を張り付けコア基板を形成する工程；
（ｅ）前記第３の絶縁樹脂層に前記コンデンサの電極へ至る開口を設けて、該電極の前記導電性ペースト上の前記銅めっき膜上に電解銅めっきでバイアホールを形成する工程；
（ｆ）前記コア基板の前記複数のコンデンサ間に前記コア基板を貫通するスルーホールを形成する工程。
【００３１】
請求項１５のプリント配線板の製造方法は、 少なくとも以下（ａ）〜（ｇ）の工程を備え、（ｃ）工程および（ｄ）工程の後に（ｇ）工程を実行することを特徴とするプリント配線板の製造方法：
（ａ）心材に樹脂を含有させてなる第１の樹脂材料にコンデンサ収容用の通孔を形成する工程；
（ｂ）第２の樹脂材料にバイアホールとなる貫通孔を設けて、前記第１の樹脂材料のコンデンサ収容部に該当する位置へメタライズ電極の上に導電性ペーストを塗布し、該導電性ペースト上に銅めっき膜をさらに形成した複数のコンデンサを配設させる工程；
（ｃ）前記（ａ）工程を経た第１の樹脂材料と前記（ｂ）工程を経た第２の樹脂材料を貼り付けて前記複数のコンデンサを収納した収容層を形成する工程；
（ｄ）前記収容層に第３の絶縁樹脂層を張り付けコア基板を形成させる工程；
（ｅ）前記第３の絶縁樹脂層に前記コンデンサの電極へ至る開口を設ける工程；
（ｆ）前記第２の樹脂材料の貫通孔及び第３の樹脂材料の開口に電解銅めっきで導体膜を形成してバイアホールとする工程。
（ｇ）前記コア基板の前記複数のコンデンサ間に前記コア基板を貫通するスルーホールを形成する工程。
【００３２】
請求項１３、１４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。
【００３３】
また、コンデンサの電極の表面に導電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バイアホールとの接続信頼性を高めることができる。
【００３４】
請求項１５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。
【００３５】
また、コンデンサの電極の表面に導電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バイアホールとの接続信頼性を高めることができる。更に、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。
【００３６】
請求項１６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収容層と第３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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、フェノキシ樹脂、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、メラミン樹脂、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。
【００５５】
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。
【００５６】
【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。
【００５７】
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。
【００５８】
チップコンデンサ２０は、図１４（Ａ）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電極の表面には導電性ペースト２６が被せてある。
【００５９】
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、とくに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種類以上の異なる金属ペーストを被覆することも可能である。
【００６０】
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、層間樹脂絶縁層４０にレーザで非貫通孔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。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。
【００６１】
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剤３２及び層間樹脂絶縁層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接着剤３２及び層間樹脂絶縁層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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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−スルーホール３６−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。
【００６５】
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−スルーホール３６−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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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及びコア基板に形成されたスルーホール３６を介して接続される。即ち、心材を備え加工が困難な収容層３１に通孔を形成してコンデンサの端子と外部基板とを直接接続しないため、接続信頼性を高めることができる。
【００６９】
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の下面とチップコンデンサ２０との間に接着剤３２を介在させ、通孔３７の側面とチップコンデンサ２０との間に樹脂充填剤３２ａを充填してある。ここで、接着剤３２及び樹脂充填剤３２ａ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出来る。
【００７０】
第１実施形態のプリント配線板の製造工程について、図１〜図６を参照して説明する。
先ず、心材にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ３５を４枚積層してなる積層板３１αにチップコンデンサ収容用の通孔３７を形成し、一方、プリプレグ３５を２枚積層してなる積層板３１βを用意する（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たものを用い得る。次に、積層板３１αと積層板３１βとを重ね収容層３１を形成した後、通孔３７内に図１４（Ａ）を参照して上述したチップコンデンサ２０を収容させる（図１（Ｂ））。ここで、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。なお、本願で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、軟化もしくは炭化してしまう。接着剤３２は、熱膨張率がコア基板よりも小さいものが望ましい。
【００７１】
なお、コア基板としてＡｌＮなどのセラミック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。
【００７２】
次に、上記チップコンデンサ２０を収容する積層板３１α及び積層板３１βからなる収容層の両面に、樹脂フィルム（接続層）４０αを積層させる（図１（Ｃ））。そして、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と接続層４０とからなるコア基板３０を形成する（図１（Ｄ））。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。
【００７３】
なお、コア基板の通孔３７の側面に樹脂充填剤３２ａを充填して、気密性を高めることが好適である。樹脂充填剤３２ａは、熱膨張率がコア基板よりも小さいものが望ましい。また、ここでは、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。
【００７４】
次に、層間樹脂絶縁層４０，コア基板及び層間樹脂絶縁層４０に対して、ドリルでスルーホール用の３００〜５００μｍの通孔３３を穿設する（図２（Ａ））。そして、ＣＯ2レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ又はＵＶレーザにより上面側の層間樹脂絶縁層４０にチップコンデンサ２０の第１電極２１及び第２電極２２へ至る非貫通孔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。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。
【００７５】
その後、デスミヤ処理を施す。引き続き、表面のパラジウム触媒を付与した後、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２（Ｃ））。無電解銅めっき膜４４の表面に粗化層を形成することができる。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。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に適正に無電解銅めっき膜４４を形成することができる。
【００７６】
そして、無電解めっき膜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（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、ニッケル等の金属膜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、樹脂との密着性を改善できる利点がある。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））。そして、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、層間樹脂絶縁層４０の非貫通孔４３にバイアホール４６、接続層４０の表面に導体回路４８を、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））。
【００７７】
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。
【００７８】
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））。
【００７９】
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））。
【００８０】
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）を形成した。さらにその表面にSn置換を行ってもよい。
【００８１】
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））。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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８を参照して説明する。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。
【００８５】
図１４（Ｂ）に第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、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、接着剤３２及び層間樹脂絶縁層４０との密着性を高め、層間樹脂絶縁層４０の剥離を防止してある。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。
【００８６】
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。
【００８７】
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、銅めっきからなるバイアホール４６との密着性を高め、接続抵抗を下げることができる。
【００８８】
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。
【００８９】
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、第１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１５を参照して説明する。
【００９０】
図１５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。
【００９１】
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１１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、第１実施形態では、コア基板３０が収容層３１の両面に接続層４０が配設されたが、第２実施形態では、収容層３１の上面にのみ接続層４０が配設されている。なお、チップコンデンサの電極には、第１実施形態と同様に導電性ペースト、或いは、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。
【００９２】
第１実施形態の第２改変例に係るプリント配線板の製造工程について、図９及び図１０を参照して説明する。
先ず、エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ３５を４枚積層してなる積層板３１αにチップコンデンサ収容用の通孔３７を形成し、一方、プリプレグ３５を２枚積層してなる積層板３１βを用意する（図９（Ａ））。次に、積層板３１βの、積層板３１αの通孔形成位置に対応させて接着材３２を介してチップコンデンサ２０を載置する（図９（Ｂ））。そして、積層板３１αと積層板３１βとを重ねチップコンデンサ２０の収容層３１を形成する（図９（Ｃ））。
【００９３】
次に、上記チップコンデンサ２０を収容する積層板３１α及び積層板３１βからなる収容層３１の上面に、樹脂フィルム（接続層）４０αを積層させる（図９（Ｄ））。そして、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と接続層４０とからなるコア基板３０を形成する（図１０（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、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。
【００９４】
次に、層間樹脂絶縁層４０，コア基板及び層間樹脂絶縁層４０に対して、ドリルでスルーホール用の３００〜５００μｍの通孔３３を穿設する（図１０（Ｂ））。そして、ＣＯ2レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ又はＵＶレーザにより上面側の層間樹脂絶縁層４０にチップコンデンサ２０の第１電極２１及び第２電極２２へ至る非貫通孔４３を穿設する（図１０（Ｃ））。以降の工程は、図２〜図６を参照して上述した第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００９５】
引き続き、本発明の第１実施形態の第３改変例に係るプリント配線板について、図１３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実施形態の第２改変例とほぼ同様である。但し、第２改変例では、コア基板３０のＩＣチップ側にみにバイアホール４６が配設されたが、第３改変例では、ＩＣチップ側のみならず、ドータボード側にもバイアホール４６が配設されている。なお、チップコンデンサの電極には、第１実施形態と同様に導電性ペースト、或いは、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。
【００９６】
この第３改変例においては、裏面側にもバイアホール４６が配設されているため、チップコンデンサ２０とドータボードとの配線長を短くすることができる。
【００９７】
第３改変例に係るプリント配線板の製造工程について、図１２を参照して説明する。
先ず、エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ３５を４枚積層してなる積層板３１αにチップコンデンサ収容用の通孔３７を形成する。一方、プリプレグ３５を２枚積層してなる積層板３１βのチップコンデンサ搭載位置に電極へ至る通孔３９を穿設する（図１２（Ａ））。次に、積層板３１βの、積層板３１αの通孔形成位置に対応させて接着材３２を介してチップコンデンサ２０を載置する（図１２（Ｂ））。そして、積層板３１αと積層板３１βとを重ね収容層３１を形成する（図１２（Ｃ））。
【００９８】
次に、収容層３１の上面に、樹脂フィルム（接続層）４０αを積層させる（図１２（Ｄ））。そして、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と接続層４０とからなるコア基板３０を形成する（図１３参照）。以降の工程は、図２〜図６を参照して上述した第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００９９】
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１６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１６は、チップコンデンサの平面図を示している。図１６（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１６（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１６（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１６（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、チップコンデンサの電極には、第１実施形態と同様に導電性ペースト、或いは、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。
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。
【０１００】
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１７を参照して説明する。
図１７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、チップコンデンサの電極には、第１実施形態と同様に導電性ペースト、或いは、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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
図１８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１８（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１８（Ｂ）は、チップコンデンサの平面図を示している。図１８（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、チップコンデンサの電極には、第１実施形態と同様に導電性ペースト、或いは、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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
【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。
また、コンデンサの電極の表面に導電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バイアホールとの接続信頼性を高めることができる。
更に、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、コンデンサの電極を銅によって被覆している場合にも、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製造工程図である。
【図１０】第１実施形態の第２改変例に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図１１】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１２】第１実施形態の第３改変例に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図１３】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１４】（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１５】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１６】（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１７】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１８】（Ａ）、（Ｂ）は、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１９】（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
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
３１ 収容層
３６ スルーホール
３７ 通孔
３９ 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
【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１９（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１９（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１９（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】
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、少なくとも１層以上である絶縁樹脂層で形成された接続層と、コンデンサを収納する２層以上の樹脂層からなる収容層と、から構成され、前記接続層には、前記コンデンサと接続させるバイアホールが電解銅めっきで形成され、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、前記収容層には複数のコンデンサが収容され、前記コンデンサの電極の導電性ペースト上に金属層を設け、前記金属層は銅めっき膜で構成され、前記バイアホールは、前記金属層に接続され、該複数のコンデンサ間にＩＣチップと外部基板との接続用配線を配設した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。
【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】
また、コンデンサの電極の表面に導電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バイアホールとの接続信頼性を高めることができる。
【００１４】
また、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。
【００１５】
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出来る。
また、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。
【００１７】
請求項２では、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。
【００１８】
請求項３では、コンデンサの表面に、粗化処理を施す。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なり、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。
【００１９】
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なり、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。
【００２０】
請求項６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。
【００２２】
請求項７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。
【００２３】
請求項８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。
【００２４】
請求項９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。
【００２５】
請求項１０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。
【００２６】
請求項１１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。
【００２７】
請求項１２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。
【００２９】
請求項１３のプリント配線板の製造方法は、少なくとも以下（ａ）〜（ｆ）の工程を備え、（ｃ）工程および（ｄ）工程の後に（ｆ）工程を実行することを特徴とするプリント配線板の製造方法：
（ａ）心材に樹脂を含有させてなる第１の樹脂材料にコンデンサ収容用の通孔を形成する工程；
（ｂ）前記通孔を形成した第１の樹脂材料に、第２の樹脂材料を貼り付けて、コンデンサ収容部を有する収容層を形成する工程；
（ｃ）前記収容層に、メタライズ電極の上に導電性ペーストを塗布し、該導電性ペースト上に銅めっき膜をさらに形成した複数のコンデンサを収納する工程；
（ｄ）前記（ｃ）工程の収容層に第３の絶縁樹脂層を張り付けてコア基板を形成する工程；
（ｅ）前記第３の絶縁樹脂層に前記複数の電極へ至る開口を設けて、該電極の前記導電性ペースト上の前記銅めっき膜上に電解銅めっきでバイアホールを形成する工程；
（ｆ）前記コア基板の前記複数のコンデンサ間に前記コア基板を貫通するスルーホールを形成する工程。
【００３０】
請求項１４のプリント配線板の製造方法は、 少なくとも以下（ａ）〜（ｆ）の工程を備え、（ｃ）工程および（ｄ）工程の後に（ｆ）工程を実行することを特徴とするプリント配線板の製造方法：
（ａ）心材に樹脂を含有させてなる第１の樹脂材料にコンデンサ収容用の通孔を形成する工程；
（ｂ）第２の樹脂材料に、前記第１の樹脂材料のコンデンサ収容部に該当する位置へメタライズ電極の上に導電性ペーストを塗布し、該導電性ペースト上に銅めっき膜をさらに形成した複数のコンデンサを配設させる工程；
（ｃ）前記（ａ）工程を経た第１の樹脂材料と前記（ｂ）工程を経た第２の樹脂材料を貼り付けて前記複数のコンデンサを収納した収容層を形成する工程；
（ｄ）前記収容層に第３の絶縁樹脂層を張り付けコア基板を形成する工程；
（ｅ）前記第３の絶縁樹脂層に前記コンデンサの電極へ至る開口を設けて、該電極の前記導電性ペースト上の前記銅めっき膜上に電解銅めっきでバイアホールを形成する工程；
（ｆ）前記コア基板の前記複数のコンデンサ間に前記コア基板を貫通するスルーホールを形成する工程。
【００３１】
請求項１５のプリント配線板の製造方法は、 少なくとも以下（ａ）〜（ｇ）の工程を備え、（ｃ）工程および（ｄ）工程の後に（ｇ）工程を実行することを特徴とするプリント配線板の製造方法：
（ａ）心材に樹脂を含有させてなる第１の樹脂材料にコンデンサ収容用の通孔を形成する工程；
（ｂ）第２の樹脂材料にバイアホールとなる貫通孔を設けて、前記第１の樹脂材料のコンデンサ収容部に該当する位置へメタライズ電極の上に導電性ペーストを塗布し、該導電性ペースト上に銅めっき膜をさらに形成した複数のコンデンサを配設させる工程；
（ｃ）前記（ａ）工程を経た第１の樹脂材料と前記（ｂ）工程を経た第２の樹脂材料を貼り付けて前記複数のコンデンサを収納した収容層を形成する工程；
（ｄ）前記収容層に第３の絶縁樹脂層を張り付けコア基板を形成させる工程；
（ｅ）前記第３の絶縁樹脂層に前記コンデンサの電極へ至る開口を設ける工程；
（ｆ）前記第２の樹脂材料の貫通孔及び第３の樹脂材料の開口に電解銅めっきで導体膜を形成してバイアホールとする工程。
（ｇ）前記コア基板の前記複数のコンデンサ間に前記コア基板を貫通するスルーホールを形成する工程。
【００３２】
請求項１３、１４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。
【００３３】
また、コンデンサの電極の表面に導電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バイアホールとの接続信頼性を高めることができる。
【００３４】
請求項１５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。
【００３５】
また、コンデンサの電極の表面に導電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バイアホールとの接続信頼性を高めることができる。更に、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。
【００３６】
請求項１６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収容層と第３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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、フェノキシ樹脂、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、メラミン樹脂、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。
【００５５】
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。
【００５６】
【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。
【００５７】
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。
【００５８】
チップコンデンサ２０は、図１４（Ａ）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電極の表面には導電性ペースト２６が被せてある。
【００５９】
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、とくに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種類以上の異なる金属ペーストを被覆することも可能である。
【００６０】
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、層間樹脂絶縁層４０にレーザで非貫通孔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。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。
【００６１】
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剤３２及び層間樹脂絶縁層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接着剤３２及び層間樹脂絶縁層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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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−スルーホール３６−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。
【００６５】
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−スルーホール３６−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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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及びコア基板に形成されたスルーホール３６を介して接続される。即ち、心材を備え加工が困難な収容層３１に通孔を形成してコンデンサの端子と外部基板とを直接接続しないため、接続信頼性を高めることができる。
【００６９】
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の下面とチップコンデンサ２０との間に接着剤３２を介在させ、通孔３７の側面とチップコンデンサ２０との間に樹脂充填剤３２ａを充填してある。ここで、接着剤３２及び樹脂充填剤３２ａ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出来る。
【００７０】
第１実施形態のプリント配線板の製造工程について、図１〜図６を参照して説明する。
先ず、心材にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ３５を４枚積層してなる積層板３１αにチップコンデンサ収容用の通孔３７を形成し、一方、プリプレグ３５を２枚積層してなる積層板３１βを用意する（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たものを用い得る。次に、積層板３１αと積層板３１βとを重ね収容層３１を形成した後、通孔３７内に図１４（Ａ）を参照して上述したチップコンデンサ２０を収容させる（図１（Ｂ））。ここで、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。なお、本願で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、軟化もしくは炭化してしまう。接着剤３２は、熱膨張率がコア基板よりも小さいものが望ましい。
【００７１】
なお、コア基板としてＡｌＮなどのセラミック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。
【００７２】
次に、上記チップコンデンサ２０を収容する積層板３１α及び積層板３１βからなる収容層の両面に、樹脂フィルム（接続層）４０αを積層させる（図１（Ｃ））。そして、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と接続層４０とからなるコア基板３０を形成する（図１（Ｄ））。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。
【００７３】
なお、コア基板の通孔３７の側面に樹脂充填剤３２ａを充填して、気密性を高めることが好適である。樹脂充填剤３２ａは、熱膨張率がコア基板よりも小さいものが望ましい。また、ここでは、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。
【００７４】
次に、層間樹脂絶縁層４０，コア基板及び層間樹脂絶縁層４０に対して、ドリルでスルーホール用の３００〜５００μｍの通孔３３を穿設する（図２（Ａ））。そして、ＣＯ2レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ又はＵＶレーザにより上面側の層間樹脂絶縁層４０にチップコンデンサ２０の第１電極２１及び第２電極２２へ至る非貫通孔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。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。
【００７５】
その後、デスミヤ処理を施す。引き続き、表面のパラジウム触媒を付与した後、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２（Ｃ））。無電解銅めっき膜４４の表面に粗化層を形成することができる。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。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に適正に無電解銅めっき膜４４を形成することができる。
【００７６】
そして、無電解めっき膜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（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、ニッケル等の金属膜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、樹脂との密着性を改善できる利点がある。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））。そして、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、層間樹脂絶縁層４０の非貫通孔４３にバイアホール４６、接続層４０の表面に導体回路４８を、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））。
【００７７】
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。
【００７８】
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））。
【００７９】
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））。
【００８０】
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）を形成した。さらにその表面にSn置換を行ってもよい。
【００８１】
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））。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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８を参照して説明する。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。
【００８５】
図１４（Ｂ）に第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、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、接着剤３２及び層間樹脂絶縁層４０との密着性を高め、層間樹脂絶縁層４０の剥離を防止してある。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。
【００８６】
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。
【００８７】
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、銅めっきからなるバイアホール４６との密着性を高め、接続抵抗を下げることができる。
【００８８】
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。
【００８９】
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、第１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１５を参照して説明する。
【００９０】
図１５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。
【００９１】
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１１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、第１実施形態では、コア基板３０が収容層３１の両面に接続層４０が配設されたが、第２実施形態では、収容層３１の上面にのみ接続層４０が配設されている。なお、チップコンデンサの電極には、第１実施形態と同様に導電性ペースト、或いは、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。
【００９２】
第１実施形態の第２改変例に係るプリント配線板の製造工程について、図９及び図１０を参照して説明する。
先ず、エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ３５を４枚積層してなる積層板３１αにチップコンデンサ収容用の通孔３７を形成し、一方、プリプレグ３５を２枚積層してなる積層板３１βを用意する（図９（Ａ））。次に、積層板３１βの、積層板３１αの通孔形成位置に対応させて接着材３２を介してチップコンデンサ２０を載置する（図９（Ｂ））。そして、積層板３１αと積層板３１βとを重ねチップコンデンサ２０の収容層３１を形成する（図９（Ｃ））。
【００９３】
次に、上記チップコンデンサ２０を収容する積層板３１α及び積層板３１βからなる収容層３１の上面に、樹脂フィルム（接続層）４０αを積層させる（図９（Ｄ））。そして、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と接続層４０とからなるコア基板３０を形成する（図１０（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、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。
【００９４】
次に、層間樹脂絶縁層４０，コア基板及び層間樹脂絶縁層４０に対して、ドリルでスルーホール用の３００〜５００μｍの通孔３３を穿設する（図１０（Ｂ））。そして、ＣＯ2レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ又はＵＶレーザにより上面側の層間樹脂絶縁層４０にチップコンデンサ２０の第１電極２１及び第２電極２２へ至る非貫通孔４３を穿設する（図１０（Ｃ））。以降の工程は、図２〜図６を参照して上述した第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００９５】
引き続き、本発明の第１実施形態の第３改変例に係るプリント配線板について、図１３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実施形態の第２改変例とほぼ同様である。但し、第２改変例では、コア基板３０のＩＣチップ側にみにバイアホール４６が配設されたが、第３改変例では、ＩＣチップ側のみならず、ドータボード側にもバイアホール４６が配設されている。なお、チップコンデンサの電極には、第１実施形態と同様に導電性ペースト、或いは、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。
【００９６】
この第３改変例においては、裏面側にもバイアホール４６が配設されているため、チップコンデンサ２０とドータボードとの配線長を短くすることができる。
【００９７】
第３改変例に係るプリント配線板の製造工程について、図１２を参照して説明する。
先ず、エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ３５を４枚積層してなる積層板３１αにチップコンデンサ収容用の通孔３７を形成する。一方、プリプレグ３５を２枚積層してなる積層板３１βのチップコンデンサ搭載位置に電極へ至る通孔３９を穿設する（図１２（Ａ））。次に、積層板３１βの、積層板３１αの通孔形成位置に対応させて接着材３２を介してチップコンデンサ２０を載置する（図１２（Ｂ））。そして、積層板３１αと積層板３１βとを重ね収容層３１を形成する（図１２（Ｃ））。
【００９８】
次に、収容層３１の上面に、樹脂フィルム（接続層）４０αを積層させる（図１２（Ｄ））。そして、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と接続層４０とからなるコア基板３０を形成する（図１３参照）。以降の工程は、図２〜図６を参照して上述した第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００９９】
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１６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１６は、チップコンデンサの平面図を示している。図１６（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１６（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１６（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１６（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、チップコンデンサの電極には、第１実施形態と同様に導電性ペースト、或いは、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。
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。
【０１００】
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１７を参照して説明する。
図１７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、チップコンデンサの電極には、第１実施形態と同様に導電性ペースト、或いは、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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
図１８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１８（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１８（Ｂ）は、チップコンデンサの平面図を示している。図１８（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、チップコンデンサの電極には、第１実施形態と同様に導電性ペースト、或いは、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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
【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。
また、コンデンサの電極の表面に導電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バイアホールとの接続信頼性を高めることができる。
更に、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、コンデンサの電極を銅によって被覆している場合にも、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製造工程図である。
【図１０】第１実施形態の第２改変例に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図１１】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１２】第１実施形態の第３改変例に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図１３】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１４】（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１５】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１６】（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１７】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１８】（Ａ）、（Ｂ）は、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１９】（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
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
３１ 収容層
３６ スルーホール
３７ 通孔
３９ 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
Claims (16)
- 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、少なくとも１層以上である絶縁樹脂層で形成された接続層と、コンデンサを収納する２層以上の樹脂層からなる収容層と、から構成され、
前記接続層には、前記コンデンサと接続させるバイアホールが電解銅めっきで形成され、
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、
前記収容層には複数のコンデンサが収容され、
該コンデンサの電極の導電性ペースト上に金属層を設け、
該金属層は銅めっき膜で構成され、
前記バイアホールは、前記金属層に接続され、
該複数のコンデンサ間にＩＣチップと外部基板との接続用配線を配設したことを特徴とするプリント配線板。 - 前記コア基板の前記接続層は、前記収容層の前記ＩＣチップ側および前記外部基板側にそれぞれ積層され、
前記バイアホールは、前記ＩＣチップ側および前記外部基板側の接続層にそれぞれ形成され、
該ＩＣチップ側および外部基板側のバイアホールのいずれも、前記コンデンサの両極の電極にそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。 - 前記コンデンサの表面に、粗化処理を施したことを特徴とする請求項１または請求項２のプリント配線板。
- 前記コンデンサの表面に、表面の濡れ性改善処理を施したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１のプリント配線板。
- 前記収容層と前記コンデンサとは絶縁性接着剤で接合されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１に記載のプリント配線板。
- 前記絶縁性接着剤は、前記収容層よりも熱膨張率が小さいことを特徴とする請求項５に記載のプリント配線板。
- 前記プリント配線板の表面にコンデンサを実装したことを特徴とする請求項１〜請求項６の内１に記載のプリント配線板。
- 前記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ことを特徴とする請求項７に記載のプリント配線板。
- 前記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ことを特徴とする請求項８に記載のプリント配線板。
- 前記コンデンサとして、外縁の内側に電極が形成されたチップコンデンサを用いたことを特徴とする請求項１〜請求項９の内１に記載のプリント配線板。
- 前記コンデンサとして、マトリクス状に電極を形成されたチップコンデンサを用いたことを特徴とする請求項１〜請求項１０の内１に記載のプリント配線板。
- 前記コンデンサとして、多数個取り用のチップコンデンサを複数個連結させて用いたことを特徴とする請求項１〜請求項１１の内１に記載のプリント配線板。
- 少なくとも以下（ａ）〜（ｆ）の工程を備え、（ｃ）工程および（ｄ）工程の後に（ｆ）工程を実行することを特徴とするプリント配線板の製造方法：
（ａ）心材に樹脂を含有させてなる第１の樹脂材料にコンデンサ収容用の通孔を形成する工程；
（ｂ）前記通孔を形成した第１の樹脂材料に、第２の樹脂材料を貼り付けて、コンデンサ収容部を有する収容層を形成する工程；
（ｃ）前記収容層に、メタライズ電極の上に導電性ペーストを塗布し、該導電性ペースト上に銅めっき膜をさらに形成した複数のコンデンサを収納する工程；
（ｄ）前記（ｃ）工程の収容層に第３の絶縁樹脂層を張り付けてコア基板を形成する工程；
（ｅ）前記第３の絶縁樹脂層に前記複数の電極へ至る開口を設けて、該電極の前記導電性ペースト上の前記銅めっき膜上に電解銅めっきでバイアホールを形成する工程；
（ｆ）前記コア基板の前記複数のコンデンサ間に前記コア基板を貫通するスルーホールを形成する工程。 - 少なくとも以下（ａ）〜（ｆ）の工程を備え、（ｃ）工程および（ｄ）工程の後に（ｆ）工程を実行することを特徴とするプリント配線板の製造方法：
（ａ）心材に樹脂を含有させてなる第１の樹脂材料にコンデンサ収容用の通孔を形成する工程；
（ｂ）第２の樹脂材料に、前記第１の樹脂材料のコンデンサ収容部に該当する位置へメタライズ電極の上に導電性ペーストを塗布し、該導電性ペースト上に銅めっき膜をさらに形成した複数のコンデンサを配設させる工程；
（ｃ）前記（ａ）工程を経た第１の樹脂材料と前記（ｂ）工程を経た第２の樹脂材料を貼り付けて前記複数のコンデンサを収納した収容層を形成する工程；
（ｄ）前記収容層に第３の絶縁樹脂層を張り付けコア基板を形成する工程；
（ｅ）前記第３の絶縁樹脂層に前記コンデンサの電極へ至る開口を設けて、該電極の前記導電性ペースト上の前記銅めっき膜上に電解銅めっきでバイアホールを形成する工程；
（ｆ）前記コア基板の前記複数のコンデンサ間に前記コア基板を貫通するスルーホールを形成する工程。 - 少なくとも以下（ａ）〜（ｇ）の工程を備え、（ｃ）工程および（ｄ）工程の後に（ｇ）工程を実行することを特徴とするプリント配線板の製造方法：
（ａ）心材に樹脂を含有させてなる第１の樹脂材料にコンデンサ収容用の通孔を形成する工程；
（ｂ）第２の樹脂材料にバイアホールとなる貫通孔を設けて、前記第１の樹脂材料のコンデンサ収容部に該当する位置へメタライズ電極の上に導電性ペーストを塗布し、該導電性ペースト上に銅めっき膜をさらに形成した複数のコンデンサを配設させる工程；
（ｃ）前記（ａ）工程を経た第１の樹脂材料と前記（ｂ）工程を経た第２の樹脂材料を貼り付けて前記複数のコンデンサを収納した収容層を形成する工程；
（ｄ）前記収容層に第３の絶縁樹脂層を張り付けコア基板を形成させる工程；
（ｅ）前記第３の絶縁樹脂層に前記コンデンサの電極へ至る開口を設ける工程；
（ｆ）前記第２の樹脂材料の貫通孔及び第３の樹脂材料の開口に電解銅めっきで導体膜を形成してバイアホールとする工程。
（ｇ）前記コア基板の前記複数のコンデンサ間に前記コア基板を貫通するスルーホールを形成する工程。 - 前記（ｄ）工程の貼り付けの際、基板の両面から圧力をかけることを特徴とする請求項１３〜請求項１５の内１に記載のプリント配線板の製造方法。
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