JP4863564B2 - Printed wiring board and printed wiring board manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
ICチップなどの電子部品を載置するプリント基板に関し、特にコンデンサを内蔵するプリント配線板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
現在、パッケージ基板用のプリント配線板では、ICチップへの電源供給を容易ならしめるため、チップコンデンサを表面実装することがある。
【0003】
チップコンデンサとICチップとの間のリアクタンス分は周波数に依存するため、ICチップの駆動周波数の増加に伴い、チップコンデンサを表面実装させても、十分な動作を行い得なくなった。本出願人は上述した課題を解決するために、特願平11−248311号にて、プリント配線板にコンデンサを内蔵させる技術を提案した。また、コンデンサを基板に埋め込む技術としては、特開平6−326472号、特開平7−263619号、特開平10−256429号、特開平11−45955号、特開平11−126978号、特開平11−312868号等がある。
【0004】
特開平6−326472号には、ガラスエポキシからなる樹脂基板に、コンデンサを埋め込む技術が開示されている。この構成により、電源ノイズを低減し、かつ、チップコンデンサを実装するスペースが不要になり、絶縁性基板を小型化できる。また、特開平7−263619号には、セラミック、アルミナなどの基板にコンデンサを埋め込む技術が開示されている。この構成により、電源層及び接地層の間に接続することで、配線長を短くし、配線のインダクタンスを低減している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開平6−326472号、特開平7−263619号は、ICチップからコンデンサの距離をあまり短くできず、ICチップの更なる高周波数領域においては、現在必要とされるようにインダクタンスを低減することができなかった。特に、樹脂製の多層ビルドアップ配線板においては、セラミックから成るコンデンサと、樹脂からなるコア基板及び層間樹脂絶縁層の熱膨張率の違いから、チップコンデンサの端子と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。
【0006】
また、特願平11−248311号の発明では、一個のコンデンサごとに凹部を形成しているため、ザグリ加工の精度が低い場合では、正確に凹部の形成ができず、コンデンサが正確な位置で凹部に入らないことがあった。また、凹部の深さがコンデンサの高さよりも小さくなって、コンデンサが凹部からはみ出してしまうことがあった。そのため、コア基板を平滑にすることができず、コア基板の上に層間樹脂絶縁層および配線を形成してプリント配線板を製造しても、断線が生じ易く不良品発生率が高くなることが判明した。更に、コンデンサの実装密度を高めることが困難であった。
【0007】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、コンデンサを高い密度で内蔵し、不良品発生率が低いプリント配線板およびプリント配線板の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上述した問題を達成するため、請求項1の発明では、コア基板に樹脂絶縁層と導体回路とを積層してなるプリント配線板であって、
前記コア基板内に、凹部を形成し、前記凹部の中に複数個のコンデンサを収容させており、
前記コンデンサのメタライズからなる電極の表面には、導電性樹脂ペーストが塗布され、
該導電性樹脂ペースト上に銅めっき膜が設けられ、
前記コンデンサの電極へめっきから成るバイアホールにより接続され、
前記凹部内の複数個のコンデンサ間に、無機フィラーを含む前記コア基板及び樹脂絶縁層よりも熱膨張率が低い樹脂を充填したことを技術的特徴とする。
【0009】
請求項1では、コア基板に広く凹部を形成し、複数個のコンデンサを凹部に収容する。そのため、確実に複数個のコンデンサを、コア基板内へ配設することが可能となる。凹部内に密集させてコンデンサを配置できるため、コンデンサの実装密度を高めることができる。また、凹部内に複数個のコンデンサを載置するため、複数個のコンデンサの高さが揃うので、コア基板上に形成する樹脂層を均一の厚みにでき、バイアホールの形成が安定する。また、凹部が広く形成されているため、コンデンサの位置決めが正確にできる。よって、コア基板の上に層間樹脂絶縁層および導体回路を適切に形成することができるので、プリント配線板の不良品発生率を低下させることができる。
【0010】
凹部内には、樹脂を充填させることが望ましい。コンデンサ、コア基板間の空隙をなくすことによって、内蔵されたコンデンサが、挙動することが小さくなるし、コンデンサを起点とする応力が発生したとしても、該充填された樹脂により緩和することができる。また、該樹脂には、コンデンサとコア基板との接着やマイグレーションの低下させるという効果も有する。
【0011】
また、コンデンサのメタライズからなる電極の表面に導電性ペーストが塗布されているため、表面が完全にフラットになる。このため、樹脂層にレーザで開口を穿設した際に、電極の表面に樹脂が残ることが無くなり、該電極とめっきによるバイアホールとの接続信頼性を高めることができる。
【0012】
請求項1では、コンデンサの電極の導電性ペースト上に銅めっき膜を設けてあるため、電極でのマイグレーションの発生を防止することができ、また、接続抵抗を更に低減することができる。
【0013】
請求項2では、コンデンサの表面に、粗化処理を施す。これにより、セラミックからなるチップコンデンサと樹脂からなる接続層、層間樹脂絶縁層との密着性が高くなり、ヒートサイクル試験を実施しても界面での接続層、層間樹脂絶縁層の剥離が発生することがない。
【0014】
請求項3では、コンデンサの表面に、シランカップリング、樹脂被膜の塗布等の濡れ性改善処理を施す。これにより、セラミックからなるチップコンデンサと接続層、層間樹脂絶縁層との密着性が高くなり、ヒートサイクル試験を実施しても界面での接続層、層間樹脂絶縁層の剥離が発生することがない。
【0015】
請求項1の発明では、凹部内のコンデンサ間に、樹脂を充填するため、コンデンサを凹部内で位置決めして固定することが可能となる。樹脂の熱膨張率を、コア基板よりも小さく、即ち、セラミックからなるコンデンサに近いように設定してある。このため、ヒートサイクル試験において、コア基板とコンデンサとの間に熱膨張率差から内応力が発生しても、コア基板にクラック、剥離等が生じ難く、高い信頼性を達成できる。また、マイグレーションを発生しなくなるため、コンデンサとの接続が安定する。
【0016】
請求項4の発明では、コンデンサ間の樹脂層にスルーホールを形成するため、コンデンサを信号線が通過しないので、高誘電体によるインピーダンス不連続による反射及び高誘電体通過による伝搬遅延が発生しない。
【0017】
また、スルーホールによって表裏の電気的接続を取ることができ、コンデンサの下部にも、ビルドアップ層を介して配線を配設することができ、コンデンサのピンやBGAを配設させることができる。
【0018】
請求項5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。
【0019】
請求項6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。
【0020】
請求項7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。
【0021】
請求項8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。
【0022】
請求項9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。
【0023】
請求項10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。
【0024】
請求項11の発明では、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プリント配線板の製造方法にある:
(a)コア基板に、凹部を形成する工程;
(b)前記凹部の中に複数個のメタライズ電極の上に導電性樹脂ペーストを塗布し導電性樹脂ペースト上に銅めっき膜を設けたコンデンサを載置する工程;
(c)前記複数個のコンデンサ間に、前記コア基板及び絶縁層よりも熱膨張率の低い樹脂を充填する工程;
(d)前記コンデンサ上に樹脂層を形成し、前記コンデンサの電極に至るバイアホールをめっきで形成する工程。
【0025】
請求項11では、コア基板に広く凹部を形成するため、複数個のコンデンサを確実に、コア基板内へ配設することが可能となる。さらに、凹部内に複数個のコンデンサを載置するため、複数個のコンデンサの高さが揃うので、コア基板を平滑にすることができる。また、凹部が広く形成されているため、コンデンサの位置決めが正確にできる。よって、コア基板の平滑性が損なわれず、コア基板の上に層間樹脂絶縁層および導体回路を適切に形成することができるので、プリント配線板の不良品発生率を低下させることができる。また、コンデンサ間に樹脂を充填するため、コンデンサを凹部内で位置決めして固定することが可能となる。
【0026】
また、コンデンサの電極の表面に導電性ペーストを塗布してあるため、表面が完全にフラットになる。このため、樹脂層にレーザで開口を穿設した際に、電極の表面に樹脂が残ることが無くなり、該電極とめっきによるバイアホールとの接続信頼性を高めることができる。
【0027】
請求項12の発明では、凹部内の複数個のコンデンサの上面に圧力を加える、もしくは叩くことによりコンデンサの上面の高さを揃えている。それにより、凹部内にコンデンサを配設した際に、複数個のコンデンサの大きさに、ばらつきがあっても高さを揃えることができ、コア基板を平滑にすることができる。よって、コア基板の平滑性が損なわれず、上層の層間樹脂絶縁層および導体回路を適切に形成することができるので、プリント配線板の不良品発生率を低下させることができる。
【0028】
請求項13の発明では、コンデンサ間の樹脂層にスルーホールを形成するため、コンデンサを信号線が通過しないので、高誘電体によるインピーダンス不連続による反射及び高誘電体通過による伝搬遅延が発生しない。また、スルーホールによって表裏の電気的接続を取ることができ、コンデンサの下部にも、ビルドアップ層を介して配線を配設することができ、コンデンサのピンやBGAを配設させることができる。
【0029】
請求項14の発明では、少なくとも以下(a)〜(e)の工程を備えることを技術的特徴とするプリント配線板の製造方法にある:
(a)心材となる樹脂を含有させてなる樹脂材料に通孔を形成する工程;
(b)前記通孔を形成した樹脂材料に、樹脂材料を貼り付けて、凹部を有するコア基板を形成する工程;
(c)前記コア基板の凹部に複数個のメタライズ電極の上に導電性樹脂ペーストを塗布し導電性樹脂ペースト上に銅めっき膜を設けたコンデンサを載置する工程;
(d)前記複数個のコンデンサ間に、前記コア基板及び絶縁層よりも熱膨張率の低い樹脂を充填する工程;
(e)前記コンデンサ上に樹脂層を形成し、前記コンデンサの電極に至るバイアホールをめっきで形成する工程。
【0030】
請求項14では、コア基板に広く凹部を形成するため、複数個のコンデンサを確実にコア基板内へ配設することが可能となる。さらに、凹部内に複数個のコンデンサを載置するため、複数個のコンデンサの高さが揃うので、コア基板を平滑にすることができる。また、凹部が広く形成されているため、コンデンサの位置決めが正確にできる。よって、コア基板の上に層間樹脂絶縁層および導体回路を適切に形成することができるので、プリント配線板の不良品発生率を低下させることができる。また、コンデンサ間に樹脂を充填するため、コンデンサを凹部内で位置決めして固定することが可能となる。
【0031】
また、コンデンサの電極の表面に導電性ペーストを塗布してあるため、表面が完全にフラットになる。このため、樹脂層にレーザで開口を穿設した際に、電極の表面に樹脂が残ることが無くなり、該電極とめっきによるバイアホールとの接続信頼性を高めることができる。
【0032】
請求項15の発明では、凹部内の複数個のコンデンサの上面を上から押す、もしくは叩くことによりコンデンサの上面の高さを揃えている。それにより、凹部内にコンデンサを配設した際に、複数個のコンデンサの大きさに、ばらつきがあっても高さを揃えることができる。よって、平滑性が損なわれず、コア基板の上に層間樹脂絶縁層および導体回路を適切に形成することができるので、プリント配線板の不良品発生率を低下させることができる。
【0033】
請求項16の発明では、コンデンサ間の樹脂層にスルーホールを形成するため、コンデンサを信号線が通過しないので、高誘電体によるインピーダンス不連続による反射及び高誘電体通過による伝搬遅延が発生しない。また、スルーホールによって表裏の電気的接続を取ることができ、コンデンサの下部にも、ビルドアップ層を介して配線を配設することができ、コンデンサのピンやBGAを配役させることができる。
【0034】
本発明のにおいて層間樹脂絶縁層、接続層とし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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。
先ず、本発明の第1実施形態に係るプリント配線板の構成について、図7、図8を参照して説明する。図7は、プリント配線板10の断面を示し、図8は、図7に示すプリント配線板10にICチップ90を搭載し、ドータボード94側へ取り付けた状態を示している。
【0054】
図7に示すように、プリント配線板10は、複数個のチップコンデンサ20を収容するコア基板30と、ビルドアップ配線層80A、80Bとからなる。ビルドアップ配線層80A、ビルドアップ配線層80Bは、層間樹脂絶縁層50、150からなる。層間樹脂絶縁層50には、バイアホール160及び導体回路158が形成され、層間樹脂絶縁層150には、バイアホール260及び導体回路258が形成されている。層間樹脂絶縁層150の上には、ソルダーレジスト層70が配設されている。
【0055】
チップコンデンサ20は、図9(A)に示すように第1電極21と第2電極22と、第1、第2電極に挟まれた誘電体23とから成り、誘電体23には、第1電極21側に接続された第1導電膜24と、第2電極22側に接続された第2導電膜25とが複数枚対向配置されている。第1電極21と第2電極22の表面には、導電性ペースト26を被覆させてある。
【0056】
ここで、第1電極21及び第2電極22は、Ni、Pb、又はAg金属のメタライズからなる。導電性ペースト26は、Cu、Ni又はAg等の金属粒子を含むペーストからなる。ここで、金属粒子の粒径は、0.1〜10μmが望ましく、特に、1〜5μmが最適である。導電性ペーストとしては、金属粒子に、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂を加えた有機系導電性ペーストが望ましい。この導電性ペースト26の厚みは、1〜30μmが望ましい。1μm未満では、電極表面の凹凸を無くすことができず、一方、30μmを越えても、特に効果が向上しないからである。ここで、5〜20μmの厚みが最も望ましい。なお、2種類以上の径の異なる粒子を配合したペーストを用いることもでき、更に、2種類以上の径の異なる金属ペーストを被覆することも可能である。
【0057】
チップコンデンサの電極21,22は、メタライズからなり表面に凹凸がある。このため、金属層を剥き出した状態で用いると、樹脂絶縁層40にレーザでバイアホール用開口48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60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バイアホール用開口48を穿設した際に、樹脂残さが残らず、バイアホール60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。
【0058】
更に、チップコンデンサ20のセラミックから成る誘電体23の表面には粗化層23aが設けられている。このため、セラミックから成るチップコンデンサ20と樹脂からなる接着材料34及び樹脂絶縁層40との密着性が高く、ヒートサイクル試験を実施しても界面での樹脂からなる接着材料34及び樹脂絶縁層40の剥離が発生することがない。この粗化層23aは、焼成後に、チップコンデンサ20の表面を研磨することにより、また、焼成前に、粗化処理を施すことにより形成できる。
【0059】
図8に示すように上側のビルドアップ配線層80Aのバイアホール260には、ICチップ90のパッド92へ接続するための半田バンプ76Uが形成されている。一方、下側のビルドアップ配線層80Bのバイアホール260には、ドータボード94のパッド95へ接続するための半田バンプ76Dが形成されている。また、コア基板30には、スルーホール46が形成されている。
【0060】
本実施形態のプリント配線板10では、広く凹部32を形成してあるため、ザグリ加工の精度が低くても確実に、複数個のチップコンデンサ20を、基板に配設することが可能となる。凹部32内に密集させてチップコンデンサ20を配置できるため、コンデンサの実装密度を高めることができる。また、凹部32内の複数個のチップコンデンサ20の高さが揃っているので、後述するようにコア基板上に形成する樹脂層を均一の厚みにでき、バイアホールの形成が安定する。よって、コア基板30上に層間樹脂絶縁層50、150および導体回路158、258を適切に形成することができるので、プリント配線板10の不良品発生率を低下させることができる。
【0061】
コア基板としては、樹脂からなるものを用いた。例えば、ガラスエポキシ樹脂含浸基材、フェノール樹脂含浸基材などの一般的なプリント配線板で用いられる樹脂材料を用いることができる。しかし、コア基板にセラミック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。
【0062】
更に、チップコンデンサ20間に樹脂充填剤36を充填するため、凹部32内の正確な位置に配置されたチップコンデンサ20を位置決め固定することができる。また、コンデンサとバイアホールとの接続部におけるマイグレーションを防止できる。
ここで、樹脂充填剤36及びチップコンデンサ20下部の接着材料34の熱膨張率を、コア基板30及び樹脂絶縁層40よりも小さく、即ち、セラミックからなるチップコンデンサ20に近いように設定してある。このため、ヒートサイクル試験において、コア基板30及び樹脂絶縁層40とチップコンデンサ20との間に熱膨張率差から内応力が発生しても、コア基板30及び樹脂絶縁層40にクラック、剥離等が生じ難く、高い信頼性を達成できる。
【0063】
また、チップコンデンサ20間の樹脂層36に、スルーホール46を形成してあるため、セラミックから成るチップコンデンサ20を信号線が通過しないので、高誘電体によるインピーダンス不連続による反射及び高誘電体通過による伝搬遅延が発生しない。コンデンサの下部にも配線を施せるので、配線、ピンなどの外部端子の自由度も増し、高密度化、小型化される。
【0064】
引き続き、図7を参照して上述したプリント配線板の製造方法について、図1〜図7を参照して説明する。
【0065】
(1)先ず、絶縁樹脂基板からなるコア基板30を出発材料とする(図1(A)参照)。次に、コア基板30の片面に、ザグリ加工でコンデンサ配設用の凹部32を形成する(図1(B)参照)。このとき、凹部32は複数個のコンデンサを配設できるエリアよりも、広く大きく形成する。これにより、複数個のコンデンサをコア基板30に、確実に配設することができる。
【0066】
(2)その後、凹部32に、印刷機を用いて接着材料34を塗布する(図1(C)参照)。このとき、塗布以外にも、ポッティングなどをしてもよい。接着材料34は、熱膨張率がコア基板30及び樹脂絶縁層40よりも小さなものを用いる。次に、凹部32に複数個のセラミックから成るチップコンデンサ20(図9参照)を接着材料34上に載置する(図1(D)参照)。ここで、後述するように底部が平滑な凹部32に複数個のチップコンデンサ20を配設することにより、複数個のチップコンデンサ20の高さが揃うため、コア基板30を平滑にすることができる。また、凹部32は広く形成されているため、チップコンデンサ20の位置決めが正確にでき、また、高密度で配置することができる。
【0067】
(3)そして、複数個のチップコンデンサ20の上面が同じ高さになるように、チップコンデンサ20の上面を押す、もしくは叩いて高さを揃える(図2(A)参照)。この工程により、凹部32内に複数個のチップコンデンサ20を配設した際に、複数個のチップコンデンサ20の大きさにばらつきがあっても、高さを完全に揃えることができ、コア基板30を平滑にすることができる。
【0068】
(4)その後、凹部32内のチップコンデンサ20間に、熱硬化性樹脂を充填し、加熱硬化して樹脂層36を形成する(図2(B)参照)。このとき、熱硬化性樹脂としては、エポキシ、フェノール、ポリイミド、トリアジンが好ましい。これにより、凹部32内のチップコンデンサ20を固定することができる。樹脂層36は、熱膨張率がコア基板30及び樹脂絶縁層40よりも小さなものを用いる。
【0069】
それ以外にも熱可塑性樹脂などの樹脂を用いてもよい。また、樹脂中に熱膨脹率を整合させるために、フィラーを含浸させてもよい。そのフィラーの例としては、無機フィラー、セラミックフィラー、金属フィラーなどがある。
【0070】
(5)さらに、その上から後述するエポキシ系樹脂からなる樹脂を印刷機を用いて塗布し樹脂絶縁層40を形成する(図2(C)参照)。なお、樹脂を塗布する代わりに、樹脂フィルムを貼り付けてもよい。
【0071】
それ以外には、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、感光性樹脂熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の複合体、感光性樹脂と熱可塑性樹脂の複合体などの樹脂を1種以上用いることができる。それらを2層構成にしてもよい。
【0072】
(6)次に、レーザにより樹脂絶縁層40にバイアホール用開口48を形成する(図2(D)参照)。この際に、導電性ペースト26によりチップコンデンサ20の電極21,22の表面が平滑であるため、樹脂が電極上に残ることがない。その後、デスミヤ処理を行う。レーザの代わりに露光・現像処理を用いることもできる。そして、樹脂層36にドリルまたはレーザにより、スルーホール用の通孔46aを形成し、加熱硬化する(図3(A)参照)。過マンガン酸などの薬液やプラズマ処理によるデスミヤ処理を行ってもよい。
【0073】
(7)その後、無電解銅めっきにより、銅めっき膜52を樹脂絶縁層40の表面に形成する(図3(B)参照)。無電解めっきの代わりに、Ni−Cu合金をターゲットにしたスパッタリングを行い、Ni−Cu合金層を設けることもでき、場合によってはスパッタで形成した後に、無電解めっき膜を形成させてもよい。この際に、チップコンデンサ20の電極21,22の表面に樹脂が残っていないため、電極21,22に適正に銅めっき膜52を形成することができる。
【0074】
(8)次に、銅めっき膜52の表面に感光性ドライフィルムを貼り付け、マスクを載置して、露光・現像処理し、所定パターンのめっきレジスト54を形成する。そして、電解めっき液にコア基板30を浸漬し、銅めっき膜52を介して電流を流し電解めっき膜56を析出させる(図3(C)参照)。
【0075】
(9)ついで、めっきレジスト54を5%NaOHで剥離除去した後、そのめっきレジスト54下の銅めっき膜52を硫酸と過酸化水素の混合液でエッチング処理して溶解除去し、銅めっき膜52と電解銅めっき膜56からなる導体回路58(バイアホール60を含む)及びスルーホール46を形成する。ここで、スルーホール46を形成することにより、チップコンデンサ20を信号線が通過しないので、高誘電体によるインピーダンス不連続による反射及び高誘電体通過による伝搬遅延が発生しなくなる。
次に、基板の両面にエッチング液をスプレイで吹きつけ、導体回路58の表面とスルーホール46のランド表面とをエッチングすることにより、導体回路58の全表面に粗化面58αを形成する(図3(D)参照)。
【0076】
(10)その後、スルーホール46内にエポキシ系樹脂を主成分とする樹脂充填剤62を充填して、乾燥する(図4(A)参照)。熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外硬化性樹脂などを用いることができる。その中でも熱硬化性樹脂を用いることが望ましい。スルーホール内の充填する際、取り扱い易いからである。
【0077】
(11)上記工程を経た基板の両面に、厚さ50μmの熱硬化型樹脂フィルムを温度50〜150℃まで昇温しながら圧力5kg/cm2で真空圧着ラミネートし、層間樹脂絶縁層50を設ける(図4(B)参照)。真空圧着時の真空度は、10mmHgである。層間樹脂絶縁層50には、エポキシ系樹脂、オレフィン系樹脂を用いることもできる。
【0078】
(12)次に、波長10.4μmのCO2ガスレーザにて、ビーム径5mm、トップハットモード、パルス幅5.0μ秒、マスクの穴径0.5mm、3ショットの条件で、層間樹脂絶縁層50に直径80μmのバイアホール用開口148を設ける(図4(C)参照)。この後、酸素プラズマを用いてデスミア処理を行う。
【0079】
(13)次に、日本真空技術株式会社製のSV―4540を用いてプラズマ処理を行い、層間樹脂絶縁層50の表面を粗化し、粗化面50αを形成する(図4(D)参照)。この際、不活性ガスとしてはアルゴンガスを使用し、電力200W、ガス圧0.6Pa、温度70℃の条件で、2分間プラズマ処理を実施する。酸あるいは酸化剤によって粗化処理を施してもよい。また、粗化層は、0.1〜5μmが望ましい。
【0080】
(14)次に、同じ装置を用い、内部のアルゴンガスを交換した後、Ni−Cu合金をターゲットにしたスパッタリングを、気圧0.6Pa、温度80℃、電力200W、時間5分間の条件で行い、Ni−Cu合金152を層間樹脂絶縁層50の表面に形成する。このとき、形成されたNi−Cu合金層152の厚さは0.2μmである(図5(A)参照)。
【0081】
(15)上記処理を終えた基板30の両面に、市販の感光性ドライフィルムを貼り付け、フォトマスクフィルムを載置して、100mJ/cm2で露光した後、0.8%炭酸ナトリウムで現像処理し、厚さ15μmのめっきレジスト154を設ける。次に、以下の条件で電解めっきを施して、厚さ15μmの電解めっき膜156を形成する(図5(B)参照)。なお、この電解めっき膜156により、後述する工程で導体回路158となる部分の厚付けおよびバイアホール160となる部分のめっき充填等が行われたことになる。なお、電解めっき水溶液中の添加剤は、アトテックジャパン社製のカパラシドHLである。
【0082】
〔電解めっき水溶液〕
硫酸 2.24 mol/l
硫酸銅 0.26 mol/l
添加剤(アトテックジャパン製、カパラシドHL)19.5 ml/l
〔電解めっき条件〕
電流密度 1A/dm2
時間 65分
温度 22±2℃
【0083】
(16)めっきレジスト154を5%NaOHで剥離除去した後、そのめっきレジスト下のNi−Cu合金層152を硝酸および硫酸と過酸化水素の混合液を用いるエッチングにて溶解除去し、Ni−Cu合金層152と電解めっき膜156からなる厚さ16μmの導体回路158及びバイアホール160を形成する(図5(C)参照)。
【0084】
(17)次いで、上記(11)〜(16)の工程を、繰り返すことにより、さらに上層の層間樹脂絶縁層150及び導体回路258(バイアホール260を含む)を形成する(図5(D)参照)。
【0085】
(18)次に、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)に60重量%の濃度になるように溶解させた、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬社製)のエポキシ基50%をアクリル化した感光性付与のオリゴマー(分子量4000)46.67重量部、メチルエチルケトンに溶解させた80重量%のビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェル社製、商品名:エピコート1001)15重量部、イミダゾール硬化剤(四国化成社製、商品名:2E4MZ−CN)1.6重量部、感光性モノマーである多官能アクリルモノマー(共栄化学社製、商品名:R604)3重量部、同じく多価アクリルモノマー(共栄化学社製、商品名:DPE6A)1.5重量部、分散系消泡剤(サンノプコ社製、商品名:S−65)0.71重量部を容器にとり、攪拌、混合して混合組成物を調整し、この混合組成物に対して光重量開始剤としてベンゾフェノン(関東化学社製)2.0重量部、光増感剤としてのミヒラーケトン(関東化学社製)0.2重量部を加えて、粘度を25℃で2.0Pa・sに調整したソルダーレジスト組成物(有機樹脂絶縁材料)を得る。
なお、粘度測定は、B型粘度計(東京計器社製、DVL−B型)で60rpmの場合はローターNo.4、6rpmの場合はローターNo.3によった。
【0086】
(19)次に、基板30の両面に、上記ソルダーレジスト組成物を20μmの厚さで塗布し、70℃で20分間、70℃で30分間の条件で乾燥処理を行った後、ソルダーレジスト開口部のパターンが描画された厚さ5mmのフォトマスクをソルダーレジスト層70に密着させて1000mJ/cm2の紫外線で露光し、DMTG溶液で現像処理し、200μmの直径の開口71U、71Dを形成する(図6(A)参照)。また、LPSRなどの市販のソルダーレジストを用いてもよい。
【0087】
(20)次に、ソルダーレジスト層(有機樹脂絶縁層)70を形成した基板を、塩化ニッケル(2.3×10-1mol/l)、次亞リン酸ナトリウム(2.8×10-1mol/l)、クエン酸ナトリウム(1.6×10-1mol/l)を含むpH=4.5の無電解ニッケルめっき液に20分間浸漬して、開口部71U、71Dに厚さ5μmのニッケルめっき層72を形成する。さらに、その基板を、シアン化金カリウム(7.6×10-3mol/l)、塩化アンモニウム(1.9×10-1mol/l)、クエン酸ナトリウム(1.2×10-1mol/l)、次亜リン酸ナトリウム(1.7×10-1mol/l)を含む無電解めっき液に80℃の条件で7.5分間浸漬して、ニッケルめっき層72上に厚さ0.03μmの金めっき層74を形成することで、バイアホール260及び導体回路258に半田パッド75を形成する(図6(B)参照)。
【0088】
(21)この後、ソルダーレジスト層70の開口部71U、71Dに、はんだペーストを印刷して、200℃でリフローすることにより、はんだバンプ(半田体)76U、76Dを形成する。これにより、半田バンプ76U、76Dを有するプリント配線板10を得ることができる(図7参照)。
【0089】
次に、上述した工程で完成したプリント配線板10へのICチップの載置および、ドータボードへの取り付けについて、図8を参照して説明する。完成したプリント配線板10の半田バンプ76UにICチップ90の半田パッド92が対応するように、ICチップ90を載置し、リフローを行うことでICチップ90の取り付けを行う。同様に、プリント配線板10の半田バンプ76Dにドータボード94のパッド95が対応するように、リフローすることで、ドータボード94へプリント配線板10を取り付ける。
【0090】
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10を参照して説明する。上述した第1実施形態では、コア基板に収容されるチップコンデンサ20のみを備えていたが、改変例では、表面及び裏面に大容量のチップコンデンサ98が実装されている。
【0091】
図9(B)に第1実施形態の第1改変例に係るチップコンデンサ20の断面を示す。第1実施形態では、コンデンサの表面に粗化処理を施し、樹脂との密着性を高めたが、第1改変例では、この代わりに、ポリイミド膜23bを形成しておくことで、表面濡れ性を改善してある。ポリイミド膜の代わりに、コンデンサの表面にシランカップリング処理を施すことも可能である。
【0092】
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。
【0093】
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、バイアホール60との密着性を高め、接続抵抗を下げることができる。
【0094】
ICチップは、瞬時的に大電力を消費して複雑な演算処理を行う。ここで、ICチップ側に大電力を供給するために、改変例では、プリント配線板に電源用のチップコンデンサ20及びチップコンデンサ98を備えてある。このチップコンデンサによる効果について、図11を参照して説明する。
【0095】
図11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8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10を参照して上述したコア基板内のチップコンデンサ20を、また表面に大容量のチップコンデンサ98を実装する改変例のプリント配線板の電圧変動を示している。ICチップの近傍にチップコンデンサ20を、また、大容量(及び相対的に大きなインダクタンス)のチップコンデンサ20を、また、大容量(及び相対的に大きなインダクタンス)のチップコンデンサ98を備えることで、電圧変動を最小に押さえている。
【0096】
引き続き、本発明の第2実施形態に係るプリント配線板110について、図18を参照して説明する。上述した第1実施形態では、BGAを配設した場合で説明した。第2実施形態では、第1実施形態とほぼ同様であるが、図18に示すように導電性ピン96を介して接続を取るPGA方式に構成されている。なお、電極には、第1実施形態と同様に導電性ペースト、あるいは、第1実施形態の第1改変例と同様に導電性ペースト及び複合金属層が形成されている。
【0097】
引き続き、図18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12〜図18を参照して説明する。
【0098】
(1)先ず、エポキシ樹脂を含浸させたプリプレク33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37aを形成する。また、その一方で、プリプレク33を2枚積層してなる積層板31βを用意する(図12(A)参照)。ここで、プリプレク33としては、エポキシ以外にも、BT、フェノール樹脂、あるいはガラスクロスなどの強化材を含有したものを用い得る。
チップコンデンサ収容用の通孔37aを広く形成することにより、後述する工程で、複数個のチップコンデンサ20を確実に凹部37に収容することが可能となる。
【0099】
(2)次に、積層板31αと積層板31βとを圧着し、加熱して硬化させることで、複数個のチップコンデンサ20を収容可能な凹部37を備えた、コア基板31を形成する(図12(B)参照)。
【0100】
(3)そして、凹部37のコンデンサ配設位置に印刷機を用いて接着材料34を塗布する。その後、凹部37内に複数個のセラミックから成るチップコンデンサ20を接着材料34を介して収容する(図12(C)参照)。ここで、複数個のチップコンデンサ20を凹部37内に配設することにより、複数個のチップコンデンサ20の高さが揃うので、コア基板31を平滑にすることが可能となる。また、凹部37は広く形成されているため、チップコンデンサ20の位置決めが正確にでき、また高密度で配置できる。よって、コア基板上に樹脂層を均一の厚みに形成でき、後述するようにコア基板31の上にバイアホールを適切に形成することができるので、プリント配線板の不良品発生率を低下させることが可能となる。
【0101】
(4)そして、複数個のチップコンデンサ20の上面が同じ高さになるように、チップコンデンサ20の上面を押すもしくは叩いて高さを揃える。(図12(D)参照)。この工程により、複数個のチップコンデンサ20を凹部37内に配設した際に、複数個のチップコンデンサ20の大きさにばらつきがあっても、高さを揃えることができ、コア31基板を平滑にすることができる。
【0102】
(5)その後、凹部37内のチップコンデンサ20間に、熱硬化性樹脂を充填し、加熱硬化して樹脂層36を形成する(図13(A)参照)。このとき、熱硬化性樹脂としては、エポキシ、フェノール、ポリイミド、トリアジンが好ましい。これにより、凹部37内のチップコンデンサ20を固定することができる。
【0103】
(6)さらに、その上から前述したエポキシ系樹脂もしくはポリオレフィン系樹脂を印刷機を用いて塗布し樹脂絶縁層40を形成する(図13(B)参照)。なお、樹脂を塗布する代わりに、樹脂フィルムを貼り付けてもよい。
【0104】
(7)次に、露光・現像処理又はレーザにより樹脂絶縁層40にバイアホール用開口48を形成する(図13(C)参照)。そして、樹脂層36にドリルまたはレーザにより、スルーホール用の通孔46aを形成し、加熱硬化する(図13(D)参照)。
【0105】
(8)そして、基板31にパラジウム触媒を付与してから、無電解めっき液にコア基板を浸漬し、均一に無電解めっき膜53を析出させる(図14(A)参照)。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してもよい。また、場合によってはスパッタで形成した後に、無電解めっき膜を形成させてもよい。
【0106】
(9)その後、無電解めっき膜53の表面に感光性ドライフィルムを貼り付け、マスクを載置して、露光・現像処理し、所定パターンのレジスト54を形成する。そして、電解めっき液にコア基板31を浸漬し、無電解めっき膜53を介して電流を流し電解めっき膜56を析出させる(図14(B)参照)。
【0107】
(10)上記工程の後、レジスト54を5%のNaOHで剥離した後、レジスト54下の無電解めっき膜53を硫酸と過酸化水素混合液でエッチングをして除去し、無電解めっき膜53と電解銅めっき膜56からなる導体回路58(バイアホール60を含む)及びスルーホール46を形成する。ここで、スルーホール46を形成することにより、チップコンデンサ20を信号線が通過しないので、高誘電体によるインピーダンス不連続による反射及び高誘電体通過による伝搬遅延が発生しなくなる。
【0108】
(11)そして、基板31を水洗、酸性脱脂した後、ソフトエッチングし、次いで、エッチング液を基板31の両面にスプレイで吹きつけて、導体回路58の表面とスルーホール46のランド表面と内壁とをエッチングして、導体回路58の全表面に粗化面58αを形成する(図14(C)参照)。エッチング液としては、イミダゾール銅(II)錯体10重量部、グリコール酸7重量部、塩化カリウム5重量部からなるエッチング液(メック社製、メックエッチボンド)を使用する。
【0109】
(12)次に、ビスフェノールF型エポキシモノマー(油化シェル社製、分子量:310、YL983U)100重量部、表面にシランカップリング剤がコーティングされた平均粒径が1.6μmで、最大粒子の直径が15μm以下のSiO2 球状粒子(アドテック社製、CRS 1101−CE)170重量部およびレベリング剤(サンノプコ社製 ペレノールS4)1.5重量部を容器にとり、攪拌混合することにより、その粘度が23±1℃で45〜49Pa・sの樹脂充填剤62を調製する。なお、硬化剤として、イミダゾール硬化剤(四国化成社製、2E4MZ−CN)6.5重量部を用いた。
その後、スルーホール46内に樹脂充填剤62を充填して、乾燥する(図14(D)参照)。
【0110】
(13)次に、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量469,油化シェルエポキシ社製エピコート1001)30重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量215,大日本インキ化学工業社製 エピクロンN−673)40重量部、トリアジン構造含有フェノールノボラック樹脂(フェノール性水酸基当量120,大日本インキ化学工業社製 フェノライトKA−7052)30重量部をエチルジグリコールアセテート20重量部、ソルベントナフサ20重量部に攪拌しながら加熱溶解させ、そこへ末端エポキシ化ポリブタジエンゴム(ナガセ化成工業社製 デナレックスR−45EPT)15重量部と2−フェニル−4、5−ビス(ヒドロキシメチル)イミダゾール粉砕品1.5重量部、微粉砕シリカ2重量部、シリコン系消泡剤0.5重量部を添加しエポキシ樹脂組成物を調製する。
得られたエポキシ樹脂組成物を厚さ38μmのPETフィルム上に乾燥後の厚さが50μmとなるようにロールコーターを用いて塗布した後、80〜120℃で10分間乾燥させることにより、層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを作製する。
【0111】
(14)基板の両面に、(13)で作製した基板31より少し大きめの層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを基板31上に載置し、圧力4kgf/cm2 、温度80℃、圧着時間10秒の条件で仮圧着して裁断した後、さらに、以下の方法により真空ラミネーター装置を用いて貼り付けることにより層間樹脂絶縁層50を形成する(図15(A)参照)。すなわち、層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを基板31上に、真空度0.5Torr、圧力4kgf/cm2 、温度80℃、圧着時間60秒の条件で本圧着し、その後、170℃で30分間熱硬化させる。
【0112】
(15)次に、層間樹脂絶縁層50上に、厚さ1.2mmの貫通孔47aが形成されたマスク47を介して、波長10.4μmのCO2 ガスレーザにて、ビーム径4.0mm、トップハットモード、パルス幅8.0μ秒、マスクの貫通孔の径1.0mm、1ショットの条件で層間樹脂絶縁層50に、直径80μmのバイアホール用開口148を形成する(図15(B)参照)。
【0113】
(16)バイアホール用開口148を形成した基板31を、60g/lの過マンガン酸を含む80℃の溶液に10分間浸漬し、層間樹脂絶縁層50の表面に存在するエポキシ樹脂粒子を溶解除去することにより、バイアホール用開口148の内壁を含む層間樹脂絶縁層50の表面を粗化面50αとする(図15(C)参照)。酸あるいは酸化剤によって粗化処理を施してもよい。また、粗化層は、0.1〜5μmが望ましい。
【0114】
(17)次に、上記処理を終えた基板31を、中和溶液(シプレイ社製)に浸漬してから水洗いする。さらに、粗面化処理(粗化深さ3μm)した該基板31の表面に、パラジウム触媒を付与することにより、層間樹脂絶縁層50の表面およびバイアホール用開口148の内壁面に触媒核を付着させる。
【0115】
(18)次に、以下の組成の無電解銅めっき水溶液中に基板を浸漬して、粗化面50α全体に厚さ0.6〜3.0μmの無電解銅めっき膜153を形成する(図15(D)参照)。
〔無電解めっき水溶液〕
NiSO4 0.003 mol/l
酒石酸 0.200 mol/l
硫酸銅 0.030 mol/l
HCHO 0.050 mol/l
NaOH 0.100 mol/l
α、α′−ビピリジル 40 mg/l
ポリエチレングリコール(PEG) 0.10 g/l
〔無電解めっき条件〕
35℃の液温度で40分
【0116】
(19)市販の感光性ドライフィルムを無電解銅めっき膜153に貼り付け、マスクを載置して、100mJ/cm2 で露光し、0.8%炭酸ナトリウム水溶液で現像処理することにより、厚さ30μmのめっきレジスト154を設ける。(図16(A)参照)。
【0117】
(20)次いで、基板31を50℃の水で洗浄して脱脂し、25℃の水で水洗後、さらに硫酸で洗浄してから、以下の条件で電解銅めっきを施し、厚さ20μmの電解銅めっき膜156を形成する(図16(B)参照)。
〔電解めっき水溶液〕
硫酸 2.24 mol/l
硫酸銅 0.26 mol/l
添加剤 19.5 ml/l
(アトテックジャパン社製、カパラシドHL)
〔電解めっき条件〕
電流密度 1 A/dm2
時間 65 分
温度 22±2 ℃
【0118】
(21)めっきレジスト154を5%NaOHで剥離除去した後、そのめっきレジスト154下の無電解めっき膜153を硫酸と過酸化水素の混合液でエッチング処理して溶解除去し、無電解銅めっき膜153と電解銅めっき膜156からなる厚さ18μmの導体回路158(バイアホール160を含む)を形成する。その後、(11)と同様の処理を行い、第二銅錯体と有機酸とを含有するエッチング液によって、粗化面158αを形成する(図16(C)参照)。
【0119】
(22)続いて、上記(14)〜(21)の工程を繰り返すことにより、さらに上層の層間樹脂絶縁層150及び導体回路258(バイアホール260を含む)を形成する(図16(D)参照)。
【0120】
(23)次に、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)に60重量%の濃度になるように溶解させた、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬社製)のエポキシ基50%をアクリル化した感光性付与のオリゴマー(分子量4000)46.67重量部、メチルエチルケトンに溶解させた80重量%のビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェル社製、商品名:エピコート1001)15重量部、イミダゾール硬化剤(四国化成社製、商品名:2E4MZ−CN)1.6重量部、感光性モノマーである2官能アクリルモノマー(共栄化学社製、商品名:R604)4.5重量部、同じく多価アクリルモノマー(共栄化学社製、商品名:DPE6A)1.5重量部、分散系消泡剤(サンノプコ社製、商品名:S−65)0.71重量部を容器にとり、攪拌、混合して混合組成物を調整し、この混合組成物に対して光重量開始剤としてベンゾフェノン(関東化学社製)2.0重量部、光増感剤としてのミヒラーケトン(関東化学社製)0.2重量部を加えて、粘度を25℃で2.0Pa・sに調整したソルダーレジスト組成物(有機樹脂絶縁材料)を得る。
なお、粘度測定は、B型粘度計(東京計器社製、DVL−B型)で60rpmの場合はローターNo.4、6rpmの場合はローターNo.3によった。
【0121】
(24)次に、基板30の両面に、(23)で調製したソルダーレジスト組成物を20μmの厚さで塗布する。その後、70℃で20分間、70℃で30分間の条件で乾燥処理を行った後、ソルダーレジスト開口部のパターンが描画された厚さ5mmのフォトマスクをソルダーレジスト組成物に密着させて1000mJ/cm2の紫外線で露光し、DMTG溶液で現像処理し、200μmの直径の開口71U、71Dを形成する。
そして、さらに、80℃で1時間、100℃で1時間、120℃で1時間、150℃で3時間の条件でそれぞれ加熱処理を行ってソルダーレジスト組成物を硬化させ、開口71U、71Dを有する、厚さ20μmのソルダーレジスト層70を形成する(図17(A)参照)。上記ソルダーレジスト組成物としては、市販のソルダーレジスト組成物を使用することもできる。
【0122】
(25)次に、ソルダーレジスト層70を形成した基板を、塩化ニッケル(2.3×10-1mol/l)、次亞リン酸ナトリウム(2.8×10-1mol/l)、クエン酸ナトリウム(1.6×10-1mol/l)を含むpH=4.5の無電解ニッケルめっき液に20分間浸漬して、開口部71U、71Dに厚さ5μmのニッケルめっき層72を形成する。さらに、その基板をシアン化金カリウム(7.6×10-3mol/l)、塩化アンモニウム(1.9×10-1mol/l)、クエン酸ナトリウム(1.2×10-1mol/l)、次亜リン酸ナトリウム(1.7×10-1mol/l)を含む無電解金めっき液に80℃の条件で7.5分間浸漬して、ニッケルめっき層72上に厚さ0.03μmの金めっき層74を形成する(図17(B)参照)。
【0123】
(26)この後、基板のICチップを載置する面のソルダーレジスト層70の開口71Uにスズ−鉛を含有する半田ペーストを印刷する。さらに、他方の面の開口部71D内に導電性接着剤97として半田ペーストを印刷する。次に、導電性接続ピン96を適当なピン保持装置に取り付けて支持し、導電性接続ピン96の固定部98を開口部71D内の導電性接着剤97に当接させる。そしてリフローを行い、導電性接続ピン96を導電性接着剤97に固定する。また、導電性接続ピン96の取り付け方法としては、導電性接着剤97をボール状等に形成したものを開口部71D内に入れる、あるいは、固定部98に導電性接着剤97を接合させて導電性接続ピン96を取り付け、その後にリフローさせてもよい。
【0124】
その後、プリント配線板110の開口71U側の半田バンプ76にICチップ90の半田パッド92が対応するように、ICチップ90を載置し、リフローを行うことでICチップ90の取り付けを行う(図18参照)。
【0125】
引き続き、第2実施形態のプリント配線板の改変例に係る製造方法について、図19を参照して説明する。なお、電極には、第1実施形態と同様に導電性ペースト、あるいは、第1実施形態の第1改変例と同様に導電性ペースト及び複合金属層が形成されている。
(1)先ず、エポキシ樹脂を含浸させたプリプレク33を4枚積層して硬化させた積層板31αに、チップコンデンサ収容用の通孔37aを形成する。一方で、未硬化のプリプレグ33からなるシート31γと、プリプレク33を硬化してなる板31βとを用意する(図19(A)参照)。
【0126】
(2)次に、積層板31αと板31βとをシート31γにより圧着し、凹部37を備えた基板31を形成する(図19(B)参照)。
【0127】
(3)そして、複数個のセラミックから成るチップコンデンサ20を未硬化のプリプレグ33からなるシート31γ上に収容する(図19(C)参照)。
【0128】
(4)そして、複数個のチップコンデンサ20の上面が同じ高さになるように、チップコンデンサ20の上面を押す、もしくは叩いて高さを揃える(図2(A)参照)。その後、加熱して未硬化のプリプレグ33を硬化させるコア基板31を形成する。以下の工程は、図12〜図18を参照して上述した第2実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【0129】
引き続き、本発明の第3実施形態に係るプリント配線板の構成について図20を参照して説明する。
この第3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20は、チップコンデンサの平面図を示している。図20(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20(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20(C)は、第3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3実施形態のプリント配線板では、図20(D)に平面図を示すようにチップコンデンサの側縁の内側に第1電極21及び第2電極22を配設してある。なお、電極には、第1実施形態と同様に導電性ペースト、あるいは、第1実施形態の第1改変例と同様に導電性ペースト及び複合金属層が形成されている。
【0130】
この第3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。
【0131】
引き続き、第3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21を参照して説明する。
図21は、第1改変例に係るプリント配線板のコア基板に収容されるチップコンデンサ20の平面図を示している。上述した第1実施形態では、複数個の小容量のチップコンデンサをコア基板に収容したが、第1改変例では、大容量の大判のチップコンデンサ20をコア基板に収容してある。ここで、チップコンデンサ20は、第1電極21と第2電極22と、誘電体23と、第1電極21へ接続された第1導電膜24と、第2電極22側に接続された第2導電膜25と、第1導電膜24及び第2導電膜25へ接続されていないチップコンデンサの上下面の接続用の電極27とから成る。この電極27を介してICチップ側とドータボード側とが接続されている。なお、電極には、第1実施形態と同様に導電性ペースト、あるいは、第1実施形態の第1改変例と同様に導電性ペースト及び複合金属層が形成されている。
【0132】
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。
【0133】
図22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22(A)は、多数個取り用の裁断前のチップコンデンサを示し、図中で一点鎖線は、通常の裁断線を示し、図22(B)は、チップコンデンサの平面図を示している。図22(B)に示すように、この第2改変例では、多数個取り用のチップコンデンサを複数個(図中の例では3枚)連結させて大判で用いている。なお、電極には、第1実施形態と同様に導電性ペースト、あるいは、第1実施形態の第1改変例と同様に導電性ペースト及び複合金属層が形成されている。
【0134】
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。
【0135】
上述した第3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。
【0136】
ここで、第1実施形態のプリント配線板について、コア基板内に埋め込んだチップコンデンサ20のインダクタンスと、プリント配線板の裏面(ドータボード側の面)に実装したチップコンデンサのインダクタンスとを測定した値を以下に示す。
コンデンサ単体の場合
埋め込み形 137pH
裏面実装形 287pH
コンデンサを8個並列に接続した場合
埋め込み形 60pH
裏面実装形 72pH
以上のように、コンデンサを単体で用いても、容量を増大させるため並列に接続した場合にも、チップコンデンサを内蔵することでインダクタンスを低減できる。
【0137】
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。
【0138】
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。
【0139】
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30及び樹脂絶縁層40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20の第1端子21、第2端子22とバイアホール60との間に断線、チップコンデンサ20と樹脂絶縁層40との間で剥離、樹脂絶縁層40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。
【0140】
【発明の効果】
本発明では上述したように、広く凹部を形成し、複数個のコンデンサを凹部に収容するため、ザグリ加工の精度が低くても確実に複数個のコンデンサを、正確に位置決めしてコア基板内に高密度で配設することが可能となる。また、凹部内に複数個のコンデンサを載置するため、複数個のコンデンサの高さが揃うので、コンデンサ上の絶縁層を均一の厚みにすることができる。よって、バイアホールおよび導体回路を適切に形成することができるので、プリント配線板の不良品発生率を低下させることができる。
【0141】
また、コンデンサの電極の表面に導電性ペーストを塗布してあるため、表面が完全にフラットになる。このため、樹脂層にレーザで開口を穿設した際に、電極の表面に樹脂が残ることが無くなり、該電極とめっきによるバイアホールとの接続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】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第1実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図2】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第1実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図3】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第1実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図4】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第1実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図5】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第1実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図6】(A)、(B)は、本発明の第1実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図7】本発明の第1実施形態に係るプリント配線板の断面図である。
【図8】本発明の第1実施形態に係るプリント配線板にICチップを搭載した状態を示す断面図である。
【図9】(A)は、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10】本発明の第1実施形態の改変例に係るプリント配線板の断面図である。
【図11】ICチップへの供給電力と時間との変化を示すグラフである。
【図12】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第2実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図13】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第2実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図14】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第2実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図15】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第2実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図16】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第2実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図17】(A)、(B)は、本発明の第2実施形態に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図18】本発明の第2実施形態に係るプリント配線板にICチップを搭載した状態を示す断面図である。
【図19】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の第2実施形態の改変例に係るプリント配線板の製造工程図である。
【図20】(A)、(B)、(C)、(D)は、第3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21】第3実施形態に係るプリント配線板のチップコンデンサの平面図である。
【図22】(A)、(B)は、第3実施形態の改変例に係るプリント配線板のチップコンデンサの平面図である。
【符号の説明】
20 チップコンデンサ
21 第1電極
22 第2電極
23 誘電体
23a 粗化面
23b ポイリミド膜
26 導電性ペースト
28a 無電解銅めっき膜
28b 電解銅めっき膜
28 複合金属膜
30 コア基板
31 コア基板
32 凹部
36 樹脂層
37 凹部
40 層間樹脂絶縁層
46 バイアホール
50 層間樹脂絶縁層
60 バイアホール
70 ソルダーレジスト層
71U、71D 開口部
72 ニッケルめっき層
74 金めっき層
76 半田バンプ
90 ICチップ
92 半田パッド(ICチップ側)
94 ドータボード
95 半田パッド(ドータボード側)
96 導電性接続ピン
97 導電性接着剤
98 固定部
150 層間樹脂絶縁層
158 導体回路
160 バイアホール
258 導体回路
260 バイアホール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a printed circuit board on which an electronic component such as an IC chip is placed, and more particularly to a printed wiring board having a capacitor built therein.
[0002]
[Prior art]
Currently, in a printed wiring board for a package substrate, a chip capacitor is sometimes surface-mounted in order to facilitate power supply to an IC chip.
[0003]
Since the reactance component between the chip capacitor and the IC chip depends on the frequency, even if the chip capacitor is surface-mounted, the operation cannot be performed sufficiently as the driving frequency of the IC chip increases. In order to solve the above-mentioned problems, the present applicant has proposed a technique for incorporating a capacitor in a printed wiring board in Japanese Patent Application No. 11-248311. Moreover, as a technique for embedding a capacitor in a substrate, JP-A-6-326472, JP-A-7-263619, JP-A-10-256429, JP-A-11-45955, JP-A-11-126978, JP-A-11- No. 31868 etc.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-326472 discloses a technique of embedding a capacitor in a resin substrate made of glass epoxy. With this configuration, it is possible to reduce power supply noise, eliminate the need for a space for mounting a chip capacitor, and reduce the size of the insulating substrate. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-263619 discloses a technique for embedding a capacitor in a substrate such as ceramic or alumina. With this configuration, by connecting between the power supply layer and the ground layer, the wiring length is shortened and the wiring inductance is reduced.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open Nos. 6-326472 and 7-263619 cannot reduce the distance from the IC chip to the capacitor so much, and in the higher frequency region of the IC chip, the inductance is required as it is currently required. Could not be reduced. In particular, in 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.
[0006]
Further, in the invention of Japanese Patent Application No. 11-248311, since a concave portion is formed for each capacitor, the concave portion cannot be formed accurately when the accuracy of counterbore processing is low, and the capacitor is located at an accurate position. Sometimes it did not enter the recess. In addition, the depth of the recess becomes smaller than the height of the capacitor, and the capacitor sometimes protrudes from the recess. Therefore, the core substrate cannot be smoothed, and even if an interlayer resin insulation layer and wiring are formed on the core substrate to produce a printed wiring board, disconnection is likely to occur and the defective product occurrence rate is increased. found. Furthermore, it has been difficult to increase the mounting density of the capacitor.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a printed wiring board having a built-in capacitor at a high density and a low defect generation rate, and a method for manufacturing the printed wiring board. There is to do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described problem, the invention of claim 1 is a printed wiring board in which a resin insulating layer and a conductor circuit are laminated on a core substrate,
A recess is formed in the core substrate, and a plurality of capacitors are accommodated in the recess.
The surface of the electrode made of metallization of the capacitor is electrically conductiveresinPaste is applied,
The conductivityresinA copper plating film is provided on the paste,
Connected to the capacitor electrode by a via hole made of plating,
Between the plurality of capacitors in the recess, the core substrate containing an inorganic filler and a resin having a lower coefficient of thermal expansion than the resin insulating layer were filled.This is a technical feature.
[0009]
According to the first aspect of the present invention, the core substrate is formed with a wide recess, and a plurality of capacitors are accommodated in the recess. Therefore, a plurality of capacitors can be reliably arranged in the core substrate. Since the capacitors can be arranged densely in the recess, the mounting density of the capacitors can be increased. In addition, since the plurality of capacitors are placed in the recess, the height of the plurality of capacitors is uniform, so that the resin layer formed on the core substrate can have a uniform thickness, and the formation of the via hole is stabilized. Further, since the concave portion is formed widely, the capacitor can be accurately positioned. Therefore, since the interlayer resin insulation layer and the conductor circuit can be appropriately formed on the core substrate, the defective product occurrence rate of the printed wiring board can be reduced.
[0010]
It is desirable to fill the recess with resin. By eliminating the gap between the capacitor and the core substrate, the built-in capacitor is less likely to behave, and even if stress originating from the capacitor is generated, it can be relaxed by the filled resin. The resin also has an effect of reducing adhesion and migration between the capacitor and the core substrate.
[0011]
Further, since the conductive paste is applied to the surface of the electrode made of metallization of the capacitor, the surface becomes completely flat. For this reason, when an opening is formed in the resin layer with a laser, the resin does not remain on the surface of the electrode, and the connection reliability between the electrode and a via hole formed by plating can be improved.
[0012]
Claim1On the capacitor electrode conductive pasteCopper plating filmTherefore, the occurrence of migration at the electrode can be prevented, and the connection resistance can be further reduced.
[0013]
Claim2Then, a roughening process is performed on the surface of the capacitor. As a result, the adhesion between the ceramic chip capacitor and the resin connection layer and the interlayer resin insulation layer is improved, and the connection layer and the interlayer resin insulation layer are peeled off at the interface even when the heat cycle test is performed. There is nothing.
[0014]
Claim3Then, a wettability improving process such as silane coupling or application of a resin film is performed on the surface of the capacitor. As a result, the adhesion between the ceramic chip capacitor and the connection layer and the interlayer resin insulation layer is improved, and even if the heat cycle test is performed, the connection layer and the interlayer resin insulation layer are not peeled off at the interface. .
[0015]
Claim1In this invention, since the resin is filled between the capacitors in the recess, the capacitor can be positioned and fixed in the recess. The thermal expansion coefficient of the resin is set to be smaller than that of the core substrate, that is, close to a capacitor made of ceramic. For this reason, in the heat cycle test, even if an internal stress occurs due to a difference in thermal expansion coefficient between the core substrate and the capacitor, cracks, peeling, and the like hardly occur in the core substrate, and high reliability can be achieved. Further, since migration does not occur, the connection with the capacitor is stabilized.
[0016]
Claim4In this invention, since the through hole is formed in the resin layer between the capacitors, the signal line does not pass through the capacitor, so that reflection due to impedance discontinuity due to the high dielectric and propagation delay due to passage through the high dielectric do not occur.
[0017]
In addition, electrical connection between the front and back sides can be established through the through-holes, and wiring can be provided below the capacitor via the build-up layer, and capacitor pins and BGA can be provided.
[0018]
Claim5Then, in addition to the capacitor accommodated in the substrate, a capacitor is provided on the surface. Since the capacitor is accommodated in the printed wiring board, the distance between the IC chip and the capacitor is shortened, the loop inductance can be reduced, and the power can be supplied instantaneously. Since the capacitor is disposed, a large-capacity capacitor can be attached, and a large amount of power can be easily supplied to the IC chip.
[0019]
Claim6Then, since the capacitance of the capacitor on the surface is equal to or greater than the capacitance of the capacitor on the inner layer, there is no shortage of power supply in the high frequency region, and the desired operation of the IC chip is ensured.
[0020]
Claim7Then, 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.
[0021]
Claim8Then, since a chip capacitor having an electrode formed inside the outer edge is used, even if conduction is made through a via hole, the external electrode can be made large, and the allowable range of alignment is widened.
[0022]
Claim9Then, 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.
[0023]
Claim10Then, 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.
[0024]
Claim11According to the present invention, there is a printed wiring board manufacturing method characterized in that it includes at least the following steps (a) to (d):
(A) forming a recess in the core substrate;
(B) Conductivity on the plurality of metallized electrodes in the recess.resinApply paste to make it conductiveresinPlacing a capacitor with a copper plating film on the paste;
(C) saidMultipleBetween capacitors,Lower thermal expansion coefficient than the core substrate and insulating layerFilling the resin;
(D) A step of forming a resin layer on the capacitor and forming via holes reaching the electrodes of the capacitor by plating.
[0025]
Claim11Then, since the concave portion is widely formed in the core substrate, a plurality of capacitors can be reliably disposed in the core substrate. Furthermore, since the plurality of capacitors are placed in the recess, the height of the plurality of capacitors is uniform, so that the core substrate can be smoothed. Further, since the concave portion is formed widely, the capacitor can be accurately positioned. Therefore, the smoothness of the core substrate is not impaired, and the interlayer resin insulation layer and the conductor circuit can be appropriately formed on the core substrate, so that the defective product occurrence rate of the printed wiring board can be reduced. Further, since the resin is filled between the capacitors, the capacitor can be positioned and fixed in the recess.
[0026]
Further, since the conductive paste is applied to the surface of the capacitor electrode, the surface becomes completely flat. For this reason, when an opening is formed in the resin layer with a laser, the resin does not remain on the surface of the electrode, and the connection reliability between the electrode and a via hole formed by plating can be improved.
[0027]
Claim12In this invention, the heights of the upper surfaces of the capacitors are made uniform by applying pressure or hitting the upper surfaces of the capacitors in the recesses. Thereby, when the capacitors are disposed in the recesses, the heights can be made uniform even if the sizes of the plurality of capacitors vary, and the core substrate can be made smooth. Therefore, the smoothness of the core substrate is not impaired, and the upper interlayer resin insulation layer and the conductor circuit can be appropriately formed, so that the defective product occurrence rate of the printed wiring board can be reduced.
[0028]
Claim13In this invention, since the through hole is formed in the resin layer between the capacitors, the signal line does not pass through the capacitor, so that reflection due to impedance discontinuity due to the high dielectric and propagation delay due to passage through the high dielectric do not occur. In addition, electrical connection between the front and back sides can be established through the through-holes, and wiring can be provided below the capacitor via the build-up layer, and capacitor pins and BGA can be provided.
[0029]
Claim14According to the present invention, at least the following steps (a) to (e) are provided.
(A) forming a through hole in a resin material containing a resin as a core material;
(B) a step of attaching a resin material to the resin material in which the through holes are formed to form a core substrate having a recess;
(C) Conductivity on the plurality of metallized electrodes in the recess of the core substrateresinApply paste to make it conductiveresinPlacing a capacitor with a copper plating film on the paste;
(D) saidMultipleBetween capacitors,Lower thermal expansion coefficient than the core substrate and insulating layerFilling the resin;
(E) A step of forming a resin layer on the capacitor and forming a via hole reaching the electrode of the capacitor by plating.
[0030]
Claim14Then, since a recessed part is widely formed in a core board | substrate, it becomes possible to arrange | position a some capacitor | condenser in a core board | substrate reliably. Furthermore, since the plurality of capacitors are placed in the recess, the height of the plurality of capacitors is uniform, so that the core substrate can be smoothed. Further, since the concave portion is formed widely, the capacitor can be accurately positioned. Therefore, since the interlayer resin insulation layer and the conductor circuit can be appropriately formed on the core substrate, the defective product occurrence rate of the printed wiring board can be reduced. Further, since the resin is filled between the capacitors, the capacitor can be positioned and fixed in the recess.
[0031]
Further, since the conductive paste is applied to the surface of the capacitor electrode, the surface becomes completely flat. For this reason, when an opening is formed in the resin layer with a laser, the resin does not remain on the surface of the electrode, and the connection reliability between the electrode and a via hole formed by plating can be improved.
[0032]
Claim15In this invention, the heights of the top surfaces of the capacitors are made uniform by pushing or hitting the top surfaces of the plurality of capacitors in the recess from above. Thereby, when the capacitors are arranged in the recesses, the heights can be made uniform even if the sizes of the plurality of capacitors vary. Therefore, the smoothness is not impaired, and the interlayer resin insulation layer and the conductor circuit can be appropriately formed on the core substrate, so that the defective product occurrence rate of the printed wiring board can be reduced.
[0033]
Claim16In this invention, since the through hole is formed in the resin layer between the capacitors, the signal line does not pass through the capacitor, so that reflection due to impedance discontinuity due to the high dielectric and propagation delay due to passage through the high dielectric do not occur. In addition, electrical connection between the front and back sides can be established through the through-hole, and wiring can be disposed under the capacitor via the build-up layer, so that the capacitor pins and BGA can be cast.
[0034]
In the present invention, the resin film used as the interlayer resin insulation layer and connection layer is a resin in which particles soluble in an acid or oxidant (hereinafter referred to as soluble particles) are hardly soluble in an acid or oxidant (hereinafter referred to as hardly soluble resin). ).
As used herein, the terms “poorly soluble” and “soluble” refer to those having a relatively fast dissolution rate as “soluble” for convenience when immersed in a solution of the same acid or oxidizing agent for the same time. A relatively slow dissolution rate is referred to as “slightly soluble” for convenience.
[0035]
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.
[0036]
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.
[0037]
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.
[0038]
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.
[0039]
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.
[0040]
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.
[0041]
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.
[0042]
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.
[0043]
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.
[0044]
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.
[0045]
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.
[0046]
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.
[0047]
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.
[0048]
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.
[0049]
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.
[0050]
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.
[0051]
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, and melaMiResin, olefin resin and the like. 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.
[0052]
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.
[0053]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, the configuration of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows a cross section of the printed
[0054]
As shown in FIG. 7, the printed
[0055]
As shown in FIG. 9A, the
[0056]
Here, the
[0057]
The
[0058]
Further, a roughened layer 23 a is provided on the surface of the dielectric 23 made of ceramic of the
[0059]
As shown in FIG. 8, solder bumps 76U for connection to the
[0060]
In the printed
[0061]
As the core substrate, one made of resin was used. For example, a resin material used in a general printed wiring board such as a glass epoxy resin-impregnated base material or a phenol resin-impregnated base material can be used. But the core substrateInCeramimiTheA substrate such as could not be used. 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.
[0062]
Further, since the
Here, the thermal expansion coefficient of the
[0063]
Further, since the through
[0064]
Next, a method for manufacturing the printed wiring board described above with reference to FIG. 7 will be described with reference to FIGS.
[0065]
(1) First, a
[0066]
(2) Thereafter, the
[0067]
(3) Then, the top surfaces of the
[0068]
(4) After that, a thermosetting resin is filled between the
[0069]
In addition, a resin such as a thermoplastic resin may be used. Further, a filler may be impregnated in order to match the thermal expansion coefficient in the resin. Examples of the filler include an inorganic filler, a ceramic filler, and a metal filler.
[0070]
(5) Further, a resin made of an epoxy resin, which will be described later, is applied from above using a printing machine to form the resin insulating layer 40 (see FIG. 2C). In addition, you may affix a resin film instead of apply | coating resin.
[0071]
In addition, one or more resins such as a thermosetting resin, a thermoplastic resin, a photosensitive resin thermosetting resin / thermoplastic resin composite, and a photosensitive resin / thermoplastic resin composite can be used. . You may make them into 2 layer structure.
[0072]
(6) Next, a via
[0073]
(7) Thereafter, a
[0074]
(8) Next, a photosensitive dry film is affixed to the surface of the
[0075]
(9) Next, after the plating resist 54 is peeled and removed with 5% NaOH, the
Next, an etching solution is sprayed on both sides of the substrate by spraying to etch the surface of the
[0076]
(10) Thereafter, the
[0077]
(11) A pressure of 5 kg / cm while heating a thermosetting resin film having a thickness of 50 μm to a temperature of 50 to 150 ° C. on both surfaces of the substrate that has undergone the above process.2Then, an interlayer
[0078]
(12) Next, CO with a wavelength of 10.4 μm2A via
[0079]
(13) Next, plasma processing is performed using SV-4540 manufactured by Nippon Vacuum Technology Co., Ltd. to roughen the surface of the interlayer
[0080]
(14) Next, using the same apparatus, after replacing the argon gas inside, sputtering using Ni—Cu alloy as a target is performed under conditions of atmospheric pressure 0.6 Pa, temperature 80 ° C., power 200 W, and time 5 minutes. The Ni—
[0081]
(15) A commercially available photosensitive dry film is pasted on both surfaces of the
[0082]
(Electrolytic plating aqueous solution)
Sulfuric acid 2.24 mol / l
Copper sulfate 0.26 mol / l
Additive (manufactured by Atotech Japan, Kaparaside HL) 19.5 ml / l
[Electrolytic plating conditions]
Current density 1A / dm2
65 minutes
[0083]
(16) After stripping and removing the plating resist 154 with 5% NaOH, the Ni—
[0084]
(17) Next, by repeating the steps (11) to (16), an upper interlayer
[0085]
(18) Next, the photosensitizing property obtained by acrylated 50% of an epoxy group of a cresol novolac type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) dissolved in diethylene glycol dimethyl ether (DMDG) to a concentration of 60% by weight. 46.67 parts by weight of oligomer (molecular weight 4000), 80 parts by weight of bisphenol A type epoxy resin dissolved in methyl ethyl ketone (manufactured by Yuka Shell, trade name: Epicoat 1001), 15 parts by weight of imidazole curing agent (manufactured by Shikoku Chemicals) , Trade name: 2E4MZ-CN) 1.6 parts by weight, polyfunctional acrylic monomer (manufactured by Kyoei Chemical Co., Ltd., trade name: R604) which is a photosensitive monomer, polyvalent acrylic monomer (manufactured by Kyoei Chemical Co., Ltd., product) Name: DPE6A) 1.5 parts by weight, dispersion antifoaming agent (manufactured by San Nopco, trade name: S-65) 0.7 A weight part is put into a container, and a mixed composition is prepared by stirring and mixing. 2.0 parts by weight of benzophenone (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) as a photoweight initiator and Michler's ketone as a photosensitizer for the mixed composition. (Kanto Chemical Co., Ltd.) 0.2 part by weight is added to obtain a solder resist composition (organic resin insulating material) having a viscosity adjusted to 2.0 Pa · s at 25 ° C.
Viscosity was measured using a B-type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd., DVL-B type) at 60 rpm for rotor No. 4 and at 6 rpm for rotor No. 3.
[0086]
(19) Next, the solder resist composition is applied to both surfaces of the
[0087]
(20) Next, the substrate on which the solder resist layer (organic resin insulating layer) 70 is formed is made of nickel chloride (2.3 × 10-1mol / l), sodium hypophosphate (2.8 × 10 6)-1mol / l), sodium citrate (1.6 × 10-1The
[0088]
(21) Thereafter, solder bumps (solder bodies) 76U and 76D are formed by printing solder paste on the
[0089]
Next, placement of the IC chip on the printed
[0090]
Next, a printed wiring board according to a modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the first embodiment described above, only the
[0091]
FIG. 9B shows a cross section of a
[0092]
In the first modified example, a
[0093]
In the first modified example, since the
[0094]
An IC chip consumes a large amount of power instantaneously and performs complicated arithmetic processing. Here, in order to supply large power to the IC chip side, in the modified example, a
[0095]
In FIG. 11, the vertical axis indicates the voltage supplied to the IC chip, and the horizontal axis indicates 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 incorporating 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
[0096]
Next, the printed
[0097]
Next, a method for manufacturing the printed wiring board described above with reference to FIG. 18 will be described with reference to FIGS.
[0098]
(1) First, a through hole 37a for accommodating a chip capacitor is formed in a laminate 31α obtained by laminating four
By forming the through holes 37a for accommodating the chip capacitors widely, it is possible to reliably accommodate the plurality of
[0099]
(2) Next, the laminated board 31α and the laminated board 31β are pressure-bonded and heated and cured to form the
[0100]
(3) Then, the
[0101]
(4) Then, the top surfaces of the
[0102]
(5) Thereafter, a thermosetting resin is filled between the
[0103]
(6) Further, the above-described epoxy resin or polyolefin resin is applied from above using a printing machine to form the resin insulating layer 40 (see FIG. 13B). In addition, you may affix a resin film instead of apply | coating resin.
[0104]
(7) Next, a via
[0105]
(8) After applying a palladium catalyst to the
[0106]
(9) After that, a photosensitive dry film is attached to the surface of the
[0107]
(10) After the above process, the resist 54 is peeled off with 5% NaOH, and then the
[0108]
(11) Then, the
[0109]
(12) Next, 100 parts by weight of a bisphenol F-type epoxy monomer (manufactured by Yuka Shell Co., Ltd., molecular weight: 310, YL983U), the average particle diameter coated with a silane coupling agent on the surface is 1.6 μm, and the largest particle SiO with a diameter of 15 μm or less2 170 parts by weight of spherical particles (manufactured by Adtech, CRS 1101-CE) and 1.5 parts by weight of a leveling agent (Perenol S4, manufactured by San Nopco) are placed in a container and mixed by stirring. A
Thereafter, the
[0110]
(13) Next, 30 parts by weight of bisphenol A type epoxy resin (epoxy equivalent 469, Epicoat 1001 manufactured by Yuka Shell Epoxy), cresol novolac type epoxy resin (epoxy equivalent 215, Epicron N-673 manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) 40 parts by weight, 30 parts by weight of triazine structure-containing phenol novolac resin (phenolic hydroxyl group equivalent 120, Phenolite KA-7052 made by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) to 20 parts by weight of ethyl diglycol acetate and 20 parts by weight of solvent naphtha Then, it was dissolved by heating, 15 parts by weight of terminal epoxidized polybutadiene rubber (Denalex R-45EPT manufactured by Nagase Kasei Kogyo Co., Ltd.) and 1.5 parts by weight of pulverized 2-phenyl-4,5-bis (hydroxymethyl) imidazole, 2 parts by weight of finely pulverized silica It was added 0.5 part by weight of silicon antifoaming agent to prepare an epoxy resin composition.
The obtained epoxy resin composition was applied on a PET film having a thickness of 38 μm using a roll coater so that the thickness after drying was 50 μm, and then dried at 80 to 120 ° C. for 10 minutes, whereby an interlayer resin was obtained. A resin film for an insulating layer is prepared.
[0111]
(14) A resin film for an interlayer resin insulation layer slightly larger than the
[0112]
(15) Next, CO 2 having a wavelength of 10.4 μm is passed through a
[0113]
(16) The
[0114]
(17) Next, the
[0115]
(18) Next, the substrate is immersed in an electroless copper plating aqueous solution having the following composition to form an electroless
[Electroless plating aqueous solution]
NiSOFour 0.003 mol / l
Tartaric acid 0.200 mol / l
Copper sulfate 0.030 mol / l
HCHO 0.050 mol / l
NaOH 0.100 mol / l
α, α'-bipyridyl 40 mg / l
Polyethylene glycol (PEG) 0.10 g / l
[Electroless plating conditions]
40 minutes at 35 ° C liquid temperature
[0116]
(19) A commercially available photosensitive dry film is attached to the electroless
[0117]
(20) Next, the
(Electrolytic plating aqueous solution)
Sulfuric acid 2.24 mol / l
Copper sulfate 0.26 mol / l
Additive 19.5 ml / l
(Manufactured by Atotech Japan, Kaparaside HL)
[Electrolytic plating conditions]
Current density 1 A / dm2
65 minutes
[0118]
(21) After stripping and removing the plating resist 154 with 5% NaOH, the
[0119]
(22) Subsequently, the steps (14) to (21) are repeated to further form an upper interlayer
[0120]
(23) Next, a photosensitizing agent obtained by acrylated 50% of an epoxy group of a cresol novolac type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) dissolved in diethylene glycol dimethyl ether (DMDG) to a concentration of 60% by weight. 46.67 parts by weight of oligomer (molecular weight 4000), 15 parts by weight of 80% by weight of bisphenol A type epoxy resin (manufactured by Yuka Shell Co., Ltd., trade name: Epicoat 1001) dissolved in methyl ethyl ketone, imidazole curing agent (manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.) , Trade name: 2E4MZ-CN) 1.6 parts by weight, bifunctional acrylic monomer as a photosensitive monomer (manufactured by Kyoei Chemical Co., Ltd., trade name: R604), 4.5 parts by weight; , Trade name: DPE6A) 1.5 parts by weight, dispersion antifoaming agent (manufactured by San Nopco, trade name: S-65) 0 71 parts by weight is placed in a container, and the mixture composition is prepared by stirring and mixing. 2.0 parts by weight of benzophenone (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) as a photoweight initiator for this mixture composition, and as a photosensitizer 0.2 parts by weight of Michler's ketone (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) is added to obtain a solder resist composition (organic resin insulating material) having a viscosity adjusted to 2.0 Pa · s at 25 ° C.
Viscosity was measured using a B-type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd., DVL-B type) at 60 rpm for rotor No. 4 and at 6 rpm for rotor No. 3.
[0121]
(24) Next, the solder resist composition prepared in (23) is applied to both surfaces of the
Further, the solder resist composition is cured by heating at 80 ° C. for 1 hour, at 100 ° C. for 1 hour, at 120 ° C. for 1 hour, and at 150 ° C. for 3 hours, and has
[0122]
(25) Next, the substrate on which the solder resist
[0123]
(26) Thereafter, a solder paste containing tin-lead is printed in the
[0124]
Thereafter, the
[0125]
Subsequently, a manufacturing method according to a modified example of the printed wiring board of the second embodiment will be described with reference to FIG. The electrode is formed with a conductive paste as in the first embodiment, or with a conductive paste and a composite metal layer as in the first modification of the first embodiment.
(1) First, through holes 37a for accommodating chip capacitors are formed in a laminated plate 31α obtained by laminating and curing four
[0126]
(2) Next, the laminated plate 31α and the plate 31β are pressure-bonded by the sheet 31γ to form the
[0127]
(3) Then, the
[0128]
(4) Then, the top surfaces of the
[0129]
The configuration of the printed wiring board according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The configuration of the printed wiring board of the third embodiment is substantially the same as that of the first embodiment described above. However, the
[0130]
In the printed wiring board of the third embodiment, since the
[0131]
Next, a printed wiring board according to a first modification of the third embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 21 is a plan view of the
[0132]
Since the large-
[0133]
A printed wiring board according to a second modification will be described with reference to FIG. FIG. 22A shows a chip capacitor before cutting for multi-piece cutting, in which a one-dot chain line shows a normal cutting line, and FIG. 22B shows a plan view of the chip capacitor. . As shown in FIG. 22B, 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. The electrode is formed with a conductive paste as in the first embodiment, or with a conductive paste and a composite metal layer as in the first modification of the first embodiment.
[0134]
In the second modified example, since a
[0135]
In the third embodiment described above, the chip capacitor is built in the printed wiring board. However, instead of the chip capacitor, it is also possible to use a plate-like capacitor in which a conductive film is provided on a ceramic plate.
[0136]
Here, with respect to the printed wiring board of the first embodiment, values obtained by measuring the inductance of the
In the case of a single capacitor
Embedded type 137pH
Back mounting type 287pH
When 8 capacitors are connected in parallel
Embedded type 60pH
Back mounting type 72pH
As described above, even when the capacitor is used alone, the inductance can be reduced by incorporating the chip capacitor even when they are connected in parallel to increase the capacitance.
[0137]
Next, the results of the reliability test will be described. Here, in the printed wiring board of the first embodiment, the change rate of the capacitance of one chip capacitor was measured.
[0138]
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.
[0139]
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, the
[0140]
【The invention's effect】
In the present invention, as described above, since the concave portions are formed widely and the plurality of capacitors are accommodated in the concave portions, the plurality of capacitors are surely positioned accurately in the core substrate even if the accuracy of counterboring is low. It becomes possible to arrange with high density. In addition, since the plurality of capacitors are placed in the recess, the height of the plurality of capacitors is uniform, so that the insulating layer on the capacitor can have a uniform thickness. Therefore, since a via hole and a conductor circuit can be formed appropriately, the defective product generation rate of a printed wiring board can be reduced.
[0141]
Further, since the conductive paste is applied to the surface of the capacitor electrode, the surface becomes completely flat. For this reason, when an opening is made in the resin layer with a laser, the resin does not remain on the surface of the electrode, and the connectivity between the electrode and a via hole formed by plating can be improved.
Further, 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]
1A, 1B, 1C and 1D are manufacturing process diagrams of a printed wiring board according to a first embodiment of the present invention.
FIGS. 2A, 2B, 2C, and 2D are manufacturing process diagrams of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention. FIGS.
FIGS. 3A, 3B, 3C and 3D are manufacturing process diagrams of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention. FIGS.
4A, 4B, 4C, and 4D are manufacturing process diagrams of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention.
5A, 5B, 5C, and 5D are manufacturing process diagrams of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention.
6A and 6B are manufacturing process diagrams of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state where an IC chip is mounted on the printed wiring board according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9A is a cross-sectional view of the chip capacitor of the first embodiment, and FIG. 9B is a cross-sectional view of the chip capacitor of the first modified example of the first embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a printed wiring board according to a modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a graph showing changes in power supplied to an IC chip and time.
12A, 12B, 12C, and 12D are manufacturing process diagrams of a printed wiring board according to a second embodiment of the present invention.
13A, 13B, 13C, and 13D are manufacturing process diagrams of the printed wiring board according to the second embodiment of the present invention.
14A, 14B, 14C, and 14D are manufacturing process diagrams of a printed wiring board according to a second embodiment of the present invention.
15A, 15B, 15C, and 15D are manufacturing process diagrams of a printed wiring board according to a second embodiment of the present invention.
16A, 16B, 16C, and 16D are manufacturing process diagrams of a printed wiring board according to the second embodiment of the present invention.
17A and 17B are manufacturing process diagrams of the printed wiring board according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a state where an IC chip is mounted on a printed wiring board according to a second embodiment of the present invention.
FIGS. 19A, 19B, 19C, and 19D are manufacturing process diagrams of a printed wiring board according to a modification of the second embodiment of the present invention. FIGS.
20A, 20B, 20C, and 20D are plan views of a chip capacitor of a printed wiring board according to a third embodiment.
FIG. 21 is a plan view of a chip capacitor of the printed wiring board according to the third embodiment.
22A and 22B are plan views of a chip capacitor of a printed wiring board according to a modification of the third embodiment.
[Explanation of symbols]
20 chip capacitors
21 First electrode
22 Second electrode
23 Dielectric
23a Roughened surface
23b Polyimide membrane
26 Conductive paste
28a Electroless copper plating film
28b Electrolytic copper plating film
28 Composite metal membrane
30 core substrate
31 Core substrate
32 recess
36 Resin layer
37 recess
40 Interlayer resin insulation layer
46 Bahia Hall
50 Interlayer resin insulation layer
60 Bahia Hall
70 Solder resist layer
71U, 71D opening
72 Nickel plating layer
74 Gold plating layer
76 Solder bump
90 IC chip
92 Solder pads (IC chip side)
94 Daughter Board
95 Solder pad (Daughter board side)
96 Conductive connection pins
97 Conductive adhesive
98 fixed part
150 Interlayer resin insulation layer
158 Conductor circuit
160 Viahole
258 conductor circuit
260 Bahia Hall
Claims (16)
前記コア基板内に、凹部を形成し、前記凹部の中に複数個のコンデンサを収容させており、
前記コンデンサのメタライズからなる電極の表面には、導電性樹脂ペーストが塗布され、
該導電性樹脂ペースト上に銅めっき膜が設けられ、
前記コンデンサの電極へめっきから成るバイアホールにより接続され、
前記凹部内の複数個のコンデンサ間に、無機フィラーを含む前記コア基板及び樹脂絶縁層よりも熱膨張率が低い樹脂を充填した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,
A recess is formed in the core substrate, and a plurality of capacitors are accommodated in the recess.
On the surface of the electrode made of metallization of the capacitor, a conductive resin paste is applied,
A copper plating film is provided on the conductive resin paste,
Connected to the capacitor electrode by a via hole made of plating ,
A printed wiring board characterized in that a resin having a lower coefficient of thermal expansion than that of the core substrate and the resin insulating layer containing an inorganic filler is filled between a plurality of capacitors in the recess .
(a)コア基板に、凹部を形成する工程;
(b)前記凹部の中に複数個のメタライズ電極の上に導電性樹脂ペーストを塗布し導電性樹脂ペースト上に銅めっき膜を設けたコンデンサを載置する工程;
(c)前記複数個のコンデンサ間に、前記コア基板及び絶縁層よりも熱膨張率の低い樹脂を充填する工程;
(d)前記コンデンサ上に樹脂層を形成し、前記コンデンサの電極に至るバイアホールをめっきで形成する工程。A method for producing a printed wiring board comprising at least the following steps (a) to (d):
(A) forming a recess in the core substrate;
(B) a step of placing a capacitor in which a copper plating film with a conductive resin paste on the applied conductive resin paste on the plurality of metallized electrode in the recess;
(C) filling the space between the plurality of capacitors with a resin having a lower coefficient of thermal expansion than the core substrate and the insulating layer ;
(D) A step of forming a resin layer on the capacitor and forming via holes reaching the electrodes of the capacitor by plating.
(a)心材となる樹脂を含有させてなる樹脂材料に通孔を形成する工程;
(b)前記通孔を形成した樹脂材料に、樹脂材料を貼り付けて、凹部を有するコア基板を形成する工程;
(c)前記コア基板の凹部に複数個のメタライズ電極の上に導電性樹脂ペーストを塗布し導電性樹脂ペースト上に銅めっき膜を設けたコンデンサを載置する工程;
(d)前記複数個のコンデンサ間に、前記コア基板及び絶縁層よりも熱膨張率の低い樹脂を充填する工程;
(e)前記コンデンサ上に樹脂層を形成し、前記コンデンサの電極に至るバイアホールをめっきで形成する工程。A method for producing a printed wiring board comprising at least the following steps (a) to (e):
(A) forming a through hole in a resin material containing a resin as a core material;
(B) a step of attaching a resin material to the resin material in which the through holes are formed to form a core substrate having a recess;
(C) a step of placing a capacitor in which a copper plating film with a conductive resin paste on the applied conductive resin paste on the plurality of metallized electrodes in the recess of the core substrate;
(D) filling a resin having a lower coefficient of thermal expansion than the core substrate and the insulating layer between the plurality of capacitors;
(E) A step of forming a resin layer on the capacitor and forming a via hole reaching the electrode of the capacitor by plating.
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