JP4954765B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、コア基板に電子部品を埋め込み、さらにその表面に配線積層部を形成する配線基板の製造方法に関するものである。
コンピュータのCPUなどに使用される半導体集積回路素子(ICチップ)は、近年ますます高速化、高機能化しており、これに付随して端子数が増え、端子間ピッチも狭くなる傾向にある。一般的にICチップの底面には多数の端子が密集してアレイ状に配置されており、このような端子群はマザーボード側の端子群に対してフリップチップの形態で接続される。ただし、ICチップ側の端子群とマザーボード側の端子群とでは端子間ピッチに大きな差があることから、ICチップをマザーボード上に直接的に接続することは困難である。そのため、通常はICチップをICチップ搭載用配線基板上に搭載してなるパッケージを作製し、そのパッケージをマザーボード上に搭載するという手法が採用される。この種のパッケージを構成するICチップ搭載用配線基板においては、ICチップのスイッチングノイズの低減や電源電圧の安定化を図るために、キャパシタを設けることが提案されている。なお、ICチップとキャパシタとをつなぐ配線が長くなると、配線のインダクタンス成分が増加して上記の効果が得られなくなるため、キャパシタはできるだけICチップの近傍に配置されることが好ましい。その一例として、ICチップの直下に位置するコア基板内にキャパシタを配置した配線基板が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
なお、ICチップに供給される電源電圧が不足してしまうと、ICチップの誤動作につながってしまうため、ICチップにできるだけ多くの電源を供給したいという要求がある。そこで、従来の配線基板には、ICチップに電源を供給する複数の電源経路が設けられている。電源経路としては、コア基板を厚さ方向に貫通するスルーホール導体などを通ってICチップに接続する第1電源経路や、キャパシタが有するビア導体を通ってICチップに接続する第2電源経路などがある。
上記従来のICチップ搭載用配線基板は、例えば以下のような手順で製造される。まず、コア主面及びコア裏面の両方にて開口する収容穴部を有する高分子材料製のコア基板を準備する。併せて、キャパシタ主面及びキャパシタ裏面にそれぞれ複数の電極を突設した埋め込み用キャパシタを準備する。次に、収容穴部のコア基板裏面側開口を粘着テープなどでシールし、この状態で収容穴部内に埋め込み用キャパシタを収容して、同キャパシタを仮固定する。そして、収容穴部の内面とキャパシタの側面との隙間を樹脂穴埋材で埋めた後にそれを硬化させる固定工程を行い、コア基板にキャパシタを固定する。この後、コア基板及びキャパシタからなる複合下地材の表面及び裏面に対して、高分子材料を主体とする樹脂絶縁層の形成及び導体層の形成を行う。その結果、所望の配線基板が得られる。なお、上記のキャパシタを収容穴部内において横方向に複数配置し、一部のキャパシタの電極とコア主面上の導体パターンとを接続導体で接続した配線基板も提案されているが、接続導体を外周部のキャパシタの電極にしか接続できないという問題がある。
特開2005−39243号公報(図4など参照)
ところで、上記の接続導体を有する配線基板を製造するためには、コア基板にキャパシタを固定してから樹脂絶縁層や導体層の形成を行うまでの間に、接続導体を形成する工程が必要になる。しかし、接続導体の形成には、めっき層を形成する工程、めっき層上にエッチングレジストを形成する工程、めっき層に対するエッチングを行って接続導体とする工程、エッチングレジストを剥す工程等が必須である。そのため、工程が複雑になってしまい、配線基板の製造コストが上昇してしまう。なお近年では、コスト低減のために工程を減らすことが求められているため、上記問題の解決が必須となっている。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、工程を簡略化できる配線基板の製造方法を提供することにある。
そして上記課題を解決するための手段(手段1)としては、コア主面及びコア裏面を有し、少なくとも前記コア主面側にて開口する収容穴部が形成され、前記コア主面上にコア基板主面側導体が配置されたコア基板を準備するとともに、部品主面及び部品裏面を有し、前記部品主面上に部品主面側電極が配置された電子部品を準備する準備工程と、前記収容穴部に収容された前記電子部品と前記コア基板との隙間を樹脂穴埋材で埋めて、前記電子部品を前記コア基板に固定する固定工程と、前記固定工程の後、前記コア主面、前記部品主面及び前記樹脂穴埋材の上に配線積層部の最下層をなす最下樹脂絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記最下樹脂絶縁層において前記隙間の直上位置の少なくとも一部を除去し、前記コア基板主面側導体及び前記部品主面側電極の一部を露出させる開口部を形成する開口部形成工程と、前記開口部内に主面側接続導体を形成し、前記コア基板主面側導体及び前記部品主面側電極を接続する主面側接続導体形成工程とを含む配線基板の製造方法がある。
従って、手段1の配線基板の製造方法によると、最下樹脂絶縁層に形成した開口部内に主面側接続導体を形成するため、主面側接続導体の形成を、最下樹脂絶縁層内への導体の形成と同時に行うことができる。これにより、工程が簡略化されるため、配線基板を容易に製造でき、配線基板の製造コストを低減できる。また、樹脂穴埋材が最下樹脂絶縁層と別体であるため、樹脂穴埋材の機能を電子部品を固定する機能に特化でき、樹脂穴埋材としてより固定力の強いものを用いることができる。
また、本発明の課題を解決するための別の手段(手段2)としては、コア主面及びコア裏面を有し、少なくとも前記コア主面側にて開口する収容穴部が形成され、前記コア主面上にコア基板主面側導体が配置されたコア基板を準備するとともに、部品主面及び部品裏面を有し、前記部品主面上に部品主面側電極が配置された電子部品を準備する準備工程と、前記収容穴部に前記電子部品を収容した後、前記コア主面及び前記部品主面上に、配線積層部の最下層をなす最下樹脂絶縁層を形成するとともに、併せて前記電子部品と前記コア基板との隙間を前記最下樹脂絶縁層の一部で埋めて前記電子部品を前記コア基板に固定する絶縁層形成及び固定工程と、前記最下樹脂絶縁層において前記隙間の直上位置の少なくとも一部を除去し、前記コア基板主面側導体及び前記部品主面側電極の一部を露出させる開口部を形成する開口部形成工程と、前記開口部内に主面側接続導体を形成し、前記コア基板主面側導体及び前記部品主面側電極を接続する主面側接続導体形成工程とを含む配線基板の製造方法がある。
従って、手段2の配線基板の製造方法によると、最下樹脂絶縁層に形成した開口部内に主面側接続導体を形成するため、主面側接続導体の形成を、最下樹脂絶縁層内への導体の形成と同時に行うことができる。これにより、工程が簡略化されるため、配線基板を容易に製造でき、配線基板の製造コストを低減できる。
しかも、最下樹脂絶縁層の形成と同時に電子部品の固定が行われるため、工程をよりいっそう簡略化できる。また、上記隙間を埋める材料が最下樹脂絶縁層の一部であるため、電子部品をコア基板に固定するに際して最下樹脂絶縁層とは別の材料を準備しなくても済む。よって、配線基板の製造に必要な材料が少なくなるため、配線基板の低コスト化を図ることが可能となる。
上記配線基板を構成するコア基板は、配線基板におけるコア部の一部分をなすものであって、例えばコア主面及びその反対側に位置するコア裏面を有する板状に形成される。かかるコア基板は、電子部品を収容するための収容穴部を有している。この収容穴部は、コア主面側のみにて開口する非貫通穴部であってもよく、あるいはコア主面側及びコア裏面側の両方にて開口する貫通穴部であってもよい。なお、「コア部」とは、コア基板と、配線積層部の最下層をなす最下樹脂絶縁層とからなる部分である。また、電子部品は、完全に埋設された状態で収容穴部に収容されていてもよいし、一部分が収容穴部の開口部から突出した状態で収容穴部に収容されていてもよい。
コア基板を形成する材料は特に限定されないが、好ましいコア基板は高分子材料を主体として形成される。コア基板を形成するための高分子材料の具体例としては、例えば、EP樹脂(エポキシ樹脂)、PI樹脂(ポリイミド樹脂)、BT樹脂(ビスマレイミド・トリアジン樹脂)、PPE樹脂(ポリフェニレンエーテル樹脂)などがある。そのほか、これらの樹脂とガラス繊維(ガラス織布やガラス不織布)やポリアミド繊維等の有機繊維との複合材料を使用してもよい。
なお、前記コア基板主面側導体は、前記収容穴部の開口縁を包囲するように形成されたプレーン状導体またはネット状導体であり、前記コア主面及び前記コア裏面間を貫通するように形成された複数のスルーホール導体に接続されていることが好ましい。このようにすれば、コア基板主面側導体の断面積が大きくなって低抵抗化が図られる。従って、スルーホール導体、コア基板主面側導体及び主面側接続導体を通って部品主面側電極に接続する電気経路を用いた大電流の供給が容易になる。
上記配線基板を構成する電子部品は、部品主面及び部品裏面を有している。電子部品は、前記収容穴部に収容された状態で使用される。電子部品としては、前記部品主面及び前記部品裏面の間を貫通する複数のビア導体を有し、前記複数のビア導体に接続するとともに誘電体層を介して積層配置された複数の内部電極層を有し、前記部品主面側電極が前記部品主面上にて前記複数のビア導体の端部に接続されているキャパシタなどが挙げられる。また、他の電子部品としては、部品主面及び部品裏面を備えたセラミック焼結体を有し、部品主面及び部品裏面を貫通する複数のビア導体を有し、前記部品主面側電極が前記部品主面上にて前記複数のビア導体の端部に接続されているものの、上記複数の内部電極層を有しないためにキャパシタの機能を有しないセラミックチップなどが挙げられる。なお、電子部品としてキャパシタを用いれば、電子部品全体の小型化が図りやすくなり、ひいては配線基板全体の小型化も図りやすくなる。しかも、電子部品が上記のキャパシタであれば、小さいわりに高静電容量が達成しやすく、より安定した電源供給が可能となる。
なお、電子部品の部品主面(及び部品裏面)の面積は、収容穴部の開口部分の面積よりも小さいことがよく、特には、収容穴部の開口部分の面積よりも少しだけ小さいことが好ましい。このようにすれば、前記収容穴部に収容された前記電子部品と前記コア基板との隙間が小さくなるため、配線基板内において電気的な機能を何ら有しない領域を少なくすることができ、配線基板の小型化を図ることができる。さらに、電子部品の平面視での形状は、収容穴部の平面視での形状に近似していることが好ましく、例えば、収容穴部が平面視矩形状をなす場合、電子部品も平面視矩形状をなすことが好ましい。このようにすれば、上記隙間がよりいっそう小さくなるため、配線基板内において電気的な機能を何ら有しない領域をよりいっそう少なくすることができる。
前記誘電体層としては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ほう素、炭化珪素、窒化珪素などといった高温焼成セラミックの焼結体が好適に使用されるほか、ホウケイ酸系ガラスやホウケイ酸鉛系ガラスにアルミナ等の無機セラミックフィラーを添加したガラスセラミックのような低温焼成セラミックの焼結体が好適に使用される。この場合、用途に応じて、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウムなどの誘電体セラミックの焼結体を使用することも好ましい。誘電体セラミックの焼結体を使用した場合、静電容量の大きなキャパシタを実現しやすくなる。
前記内部電極層及び前記ビア導体を形成する材料としては特に限定されないが、セラミックと同時に焼結しうる金属、例えば、ニッケル、モリブデン、タングステン、チタン等の使用が好適である。なお、低温焼成セラミックの焼結体を選択した場合、内部電極層及び前記ビア導体を形成する材料として、さらに銅や銀などの使用が可能となる。
前記配線積層部は、例えば高分子材料を主体とする層間絶縁層及び導体層を交互に接続した構造を有している。なお、配線積層部の表面に半導体集積回路素子が搭載される場合、半導体集積回路素子側の端子群と電子部品側の端子群とでは端子間ピッチに大きな差があるが、配線積層部を設けることで、両者を容易に接続できる。また、配線積層部は、前記コア主面及び前記部品主面などの上にのみ形成されるが、例えば層間絶縁層及び導体層を前記コア裏面及び前記部品裏面などの上にて交互に積層した構造を有する配線積層部がさらに形成されていてもよい。このように構成すれば、両方の配線積層部に電気回路を形成できるため、配線基板のよりいっそうの高機能化を図ることができる。
なお、前記部品主面側電極は、部品主面上の好適な箇所に配置することが可能である。しかし、前記部品主面側電極は、特に電子部品上の外周部に配置されていることが好ましい。このようにすれば、部品主面側電極と主面側接続導体との距離が短くなるため、主面側接続導体によるコア基板主面側導体と部品主面側電極との接続が容易になる。
また、前記電子部品が平面視で略矩形状である場合、前記主面側接続導体は、前記電子部品の有する各辺に少なくとも1つ配置された帯状パターンであってもよいし、前記電子部品の有する各辺に複数配置された帯状パターンであってもよい。さらに、前記主面側接続導体は、前記電子部品と前記コア基板との隙間の全域を覆うように配置された矩形枠状パターンであってもよい。主面側接続導体が帯状パターンであって、帯状パターンが各辺に少なくとも1つ配置される場合、主面側接続導体が増えて部品主面側電極に接続される電気経路の数が増えるため、低抵抗化を図ることができる。また、電子部品の各辺ごとに電位のバラツキが発生しにくくなる。一方、主面側接続導体が帯状パターンであって、帯状パターンが各辺に複数配置される場合、主面側接続導体がさらに増えて上記電気経路の数がさらに増えるため、さらなる低抵抗化を図ることができる。また、主面側接続導体が矩形枠状パターンである場合、上記電気経路の数は増えないものの、主面側接続導体の断面積は、帯状パターンである場合よりも大きくなるため、よりいっそうの低抵抗化を図ることができる。
以下、配線基板の製造方法について説明する。
準備工程では、電子部品と、それを収容固定するための収容穴部を有するコア基板とを、従来周知の手法により作成し、あらかじめ準備しておく。電子部品は例えば以下のように作製される。即ち、電子部品本体の部品主面上にペーストを印刷して部品主面側電極を形成する。さらに、所定温度で所定時間焼成を行えば、電子部品本体及びペーストが同時焼結し、電子部品が完成する。また、コア基板は例えば以下のように作製される。まず、基材の上面及び下面にサブ基材を形成し、上側のサブ基材の上面にコア基板主面側導体をパターン形成する。次に、基材及びサブ基材からなる積層体に対してルータを用いて孔あけ加工を行い、収容穴部となる貫通孔を所定位置に形成し、コア基板を得る。
準備工程後、手段1の製造方法では以下の工程を行う。即ち、固定工程を行い、コア基板の裏面側に粘着テープなどのマスキング材を貼り付けて収容穴部の裏面側開口をあらかじめシールした後、その収容穴部内に電子部品を収容する。この状態で収容穴部の内面と電子部品の側面との隙間に、高分子材料製の樹脂穴埋材が充填される。樹脂穴埋材としては熱硬化性樹脂が好適であり、これを使用した場合には充填後に加熱処理が行われる。その結果、硬化した樹脂穴埋材により電子部品が収容穴部内に固定される。前記固定工程の後、絶縁層形成工程を行い、複合下地材の主面(コア主面、部品主面、及び、樹脂穴埋材の主面側配線被形成部)の上に最下樹脂絶縁層を形成する。
ここで、上記隙間に樹脂穴埋材を充填する方法としては、上記隙間にディスペンサ装置を用いて樹脂穴埋材を充填することや、上記隙間にペースト印刷によって樹脂穴埋材を充填することなどが挙げられる。なお、前記絶縁層形成工程を行うにあたり、上記複合下地材の主面を研磨して複合下地材の主面を平坦化してもよい。
一方、手段2の製造方法では、準備工程後に以下の工程を行う。即ち、絶縁層形成及び固定工程を行い、上記手段1と同様の方法で前記収容穴部に前記電子部品を収容した後、複合下地材の主面(前記コア主面及び前記部品主面)上に最下樹脂絶縁層を形成する。それとともに、収容穴部の内面と電子部品の側面との隙間を最下樹脂絶縁層の一部で埋める。その結果、最下樹脂絶縁層の一部により電子部品が収容穴部内に固定される。
絶縁層形成工程または絶縁層形成及び固定工程の終了後、開口部形成工程を行う。具体的には、前記最下樹脂絶縁層において前記隙間の直上位置の少なくとも一部を除去し、前記コア基板主面側導体及び前記部品主面側電極の一部を露出させる開口部を形成する。開口部を形成する方法としては、ドリル機を用いた孔あけ加工、ルータ加工、レーザー加工、露光及び現像を行うフォトリソグラフィなどが挙げられるが、レーザー加工を用いれば、開口部形成工程を行うことで露出するコア基板主面側導体及び部品主面側電極が傷付きにくくなる。なお、前記開口部形成工程では、前記最下樹脂絶縁層に対するレーザー加工により、前記開口部を形成するとともに、併せて前記部品主面側電極を露出させるビア穴を形成することが好ましい。このようにすれば、開口部の形成とビア穴の形成とを別々に行わなくて済むため、工程をよりいっそう簡略化でき、配線基板の製造コストを低減できる。
さらに、主面側接続導体形成工程を行い、前記開口部内に主面側接続導体を形成し、前記コア基板主面側導体及び前記部品主面側電極を接続する。
ここで、前記主面側接続導体の例としては、めっき層、金属ペースト層、金属箔貼付層、スパッタリング層、蒸着層、イオンプレーティング層などが挙げられるが、これらの中でもめっき層(例えば銅めっき層)が好適である。めっき層は、短時間で比較的厚い層の形成が可能であり、配線基板の低コスト化に有利だからである。なお、主面側接続導体がめっき層である場合、前記主面側接続導体形成工程では、無電解めっきによって前記主面側接続導体を形成する。
さらに、前記主面側接続導体形成工程では、前記最下樹脂絶縁層上及び前記開口部の内面に対する無電解めっきを行った後にエッチングレジストを形成し、次いで電解めっきを行い、さらにエッチングレジストを除去してソフトエッチングを行うことにより、前記開口部内に前記主面側接続導体を形成するとともに、前記最下樹脂絶縁層上に配線積層部を構成する導体層をパターン形成することが好ましい。このようにすれば、主面側接続導体が無電解めっき層及び電解めっき層から構成されて厚くなるため、主面側接続導体の抵抗が小さくなり、電源供給を行う際の電圧降下が小さくなる。これにより、主面側接続導体に大電流を流すことができる。また、主面側接続導体の形成と導体層のパターン形成とが同時に行われるため、工程をよりいっそう簡略化でき、配線基板の製造コストを低減できる。
なお、前記主面側接続導体と前記コア基板主面側導体との接触面積を大きくすれば、主面側接続導体とコア基板主面側導体との接続信頼性が高くなる。両者の接触面積を大きくする手法としては、例えば、前記主面側接続導体を、前記コア基板主面側導体の側面及び上面の2面にて接合させることなどが挙げられる。同様に、前記主面側接続導体と前記部品主面側電極との接触面積を大きくすれば、主面側接続導体と部品主面側電極との接続信頼性が高くなる。両者の接触面積を大きくする手法としては、例えば、前記主面側接続導体を、前記部品主面側電極の側面及び上面の2面にて接合させることなどが挙げられる。
ところで、主面側接続導体形成工程において、主面側接続導体を、コア基板主面側導体や部品主面側電極に対して複数の面で接合させるようにすると、主面側接続導体の上面などに凹部ができる可能性がある。この場合、前記主面側接続導体形成工程の後、前記主面側接続導体の箇所にできる凹部を穴埋めする穴埋工程を行い、その上面を平坦化させることが好ましい。このようにすれば、凹部が解消されて平坦化された主面側接続導体の上面に導体層の形成が可能となり、配線積層部における配線の自由度が向上する。さらには、前記コア基板及び前記最下樹脂絶縁層を貫通するように形成された複数のスルーホール導体の空洞部を絶縁樹脂材料で穴埋めするとともに、併せて前記主面側接続導体の箇所にできる凹部を穴埋めする穴埋工程を行うことが好ましい。このようにすれば、上記空洞部の穴埋めと上記凹部の穴埋めとを別々に行わなくて済むため、工程をよりいっそう簡略化でき、配線基板の製造コストを低減できる。
[第1実施形態]
以下、本発明の配線基板を具体化した第1実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
図1に示されるように、本実施形態の配線基板10は、ICチップ搭載用の配線基板であって、略矩形板状のコア基板11と、コア基板11のコア主面12(図1では上面)上に形成される第1配線積層部と、コア基板11のコア裏面13(図1では下面)上に形成される第2配線積層部とからなる。第1配線積層部は、同第1配線積層部の最下層をなすエポキシ樹脂製の最下樹脂絶縁層33と、最下樹脂絶縁層33上に形成される第1ビルドアップ層31とによって構成されている。一方、第2配線積層部は、同第2配線積層部の最上層をなすエポキシ樹脂製の最上樹脂絶縁層34と、最上樹脂絶縁層34上に形成される第2ビルドアップ層32とによって構成されている。
第1配線積層部を構成する最下樹脂絶縁層33内における複数箇所には、ビア導体47が形成されている。また、第1配線積層部を構成する第1ビルドアップ層31は、エポキシ樹脂からなる樹脂絶縁層35(いわゆる層間絶縁層)と、銅からなる導体層42とを交互に積層した構造を有している。導体層42は、ビア導体47などに電気的に接続されている。また、樹脂絶縁層35内における複数箇所にはビア導体43が形成されており、樹脂絶縁層35の表面上において各ビア導体43の上端となる箇所には、端子パッド44がアレイ状に形成されている。さらに、樹脂絶縁層35の表面は、ソルダーレジスト37によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト37の所定箇所には、端子パッド44を露出させる開口部46が形成されている。端子パッド44の表面上には、複数のはんだバンプ45が配設されている。各はんだバンプ45は、ICチップ21(半導体集積回路素子)の面接続端子22に電気的に接続されている。ICチップ21は、矩形平板状をなし、シリコンからなっている。なお、各端子パッド44及び各はんだバンプ45は、第1ビルドアップ層31においてセラミックキャパシタ101の真上の領域内に位置しており、この領域がICチップ搭載領域23となる。ICチップ搭載領域23は、第1ビルドアップ層31の表面39上に設定されている。即ち、表面39には、ICチップ21が搭載可能となっている。
図1に示されるように、前記第2配線積層部は、上述した第1配線積層部とほぼ同じ構造を有している。即ち、第2配線積層部を構成する前記最上樹脂絶縁層34内における複数箇所には、ビア導体47が形成されている。また、第2配線積層部を構成する前記第2ビルドアップ層32は、エポキシ樹脂からなる樹脂絶縁層36(いわゆる層間絶縁層)と、導体層42とを交互に積層した構造を有している。導体層42は、ビア導体47などに電気的に接続されている。また、樹脂絶縁層36内における複数箇所にはビア導体43が形成されており、樹脂絶縁層36の下面上において各ビア導体43の下端となる箇所には、ビア導体43を介して導体層42に電気的に接続されるBGA用パッド48が格子状に形成されている。さらに、樹脂絶縁層36の下面は、ソルダーレジスト38によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト38の所定箇所には、BGA用パッド48を露出させる開口部40が形成されている。BGA用パッド48の表面上には、図示しないマザーボードとの電気的な接続を図るための複数のはんだバンプ49が配設されている。そして、各はんだバンプ49により、配線基板10は図示しないマザーボード上に実装される。即ち、第2ビルドアップ層32の表面には、マザーボードが接続可能になっている。
図1に示されるように、前記コア基板11は、ガラスエポキシからなる基材201と、基材201の上面及び下面に形成され、シリカフィラーなどの無機フィラーを添加したエポキシ樹脂からなるサブ基材204と、同じく基材201の上面及び下面に形成され、銅からなる導体層203とによって構成されている。また、コア基板11には、複数のスルーホール導体16がコア主面12、コア裏面13及び導体層203を貫通するように形成されている。かかるスルーホール導体16は、コア基板11のコア主面12側とコア裏面13側とを接続導通するとともに、導体層203に電気的に接続している。なお、スルーホール導体16の内部は、例えばエポキシ樹脂などの閉塞体17で埋められている。スルーホール導体16の上端は、最下樹脂絶縁層33の表面上にある導体層42の一部に電気的に接続されており、スルーホール導体16の下端は、最上樹脂絶縁層34の下面上にある導体層42の一部に電気的に接続されている。また、コア基板11は、コア主面12の中央部及びコア裏面13の中央部にて開口する平面視で矩形状の収容穴部90を1つ有している。即ち、収容穴部90は貫通穴部である。
図1〜図3に示されるように、コア基板11のコア主面12上には、銅からなるコア基板主面側電源パターン51(コア基板主面側導体)が配置されており、コア基板11のコア裏面13上には、同じく銅からなるコア基板裏面側グランドパターン52(コア基板裏面側導体)が配置されている。コア基板主面側電源パターン51及びコア基板裏面側グランドパターン52は、スルーホール導体16に電気的に接続されている。コア基板主面側電源パターン51及びコア基板裏面側グランドパターン52は、導体層42よりも厚く形成されている。なお本実施形態では、導体層42の厚さが25μmに設定され、コア基板主面側電源パターン51及びコア基板裏面側グランドパターン52の厚さが35μmに設定されている。また、コア基板主面側電源パターン51及びコア基板裏面側グランドパターン52は、収容穴部90の開口縁を包囲するように矩形枠状に形成されたプレーン状導体である(図2参照)。なお、コア基板主面側電源パターン51及びコア基板裏面側グランドパターン52の外周縁は、コア基板11のコア主面12及びコア裏面13の外周縁よりも内側に位置しており、コア基板主面側電源パターン51及びコア基板裏面側グランドパターン52の内周縁は、収容穴部90の開口縁よりもコア基板11の外周側に位置している。
収容穴部90内には、図4〜図6等に示すセラミックキャパシタ101が、埋め込まれた状態で収容されている。本実施形態のセラミックキャパシタ101は、縦6.0mm×横12.0mm×厚さ0.8mmの平面視略矩形板状である。なお、セラミックキャパシタ101の厚さは、0.2mm以上1.0mm以下であることが好ましい。仮に、0.2mm未満であると、ICチップ搭載領域23上にICチップ21を接合する際の応力をセラミックキャパシタ101によって低減することができず、支持体として不十分となる。一方、1.0mmよりも大きいと、配線基板10が肉厚になってしまう。より好ましくは、セラミックキャパシタ101の厚さは、0.4mm以上0.8mm以下であることがよい。セラミックキャパシタ101は、コア基板11においてICチップ搭載領域23の真下の領域に配置されている。なお、ICチップ搭載領域23の面積(ICチップ21において面接続端子22が形成される面の面積)は、セラミックキャパシタ101のキャパシタ主面102の面積よりも小さくなるように設定されている。セラミックキャパシタ101の厚さ方向から見た場合、ICチップ搭載領域23は、セラミックキャパシタ101のキャパシタ主面102内に位置している。なお、上記の面積の大小関係は限定されるものではなく、ICチップ搭載領域23の面積がキャパシタ主面102の面積よりも大きくなっていてもよい。
図1,図4〜図6等に示されるように、本実施形態のセラミックキャパシタ101(電子部品)は、いわゆるビアアレイタイプのセラミックキャパシタである。セラミックキャパシタ101を構成するセラミック焼結体104は、部品主面としてのキャパシタ主面102(図1では上面)、及び、部品裏面としてのキャパシタ裏面103(図1では下面)を有する板状物である。なお、セラミック焼結体104のキャパシタ主面102上には前記最下樹脂絶縁層33が形成され、セラミック焼結体104のキャパシタ裏面103には前記最上樹脂絶縁層34が形成されている。セラミック焼結体104は、セラミック誘電体層105を介して第1内部電極層141と第2内部電極層142とを交互に積層配置した構造を有している。セラミック誘電体層105は、高誘電率セラミックの一種であるチタン酸バリウムの焼結体からなり、第1内部電極層141及び第2内部電極層142間の誘電体(絶縁体)として機能する。第1内部電極層141及び第2内部電極層142は、いずれもニッケルを主成分として形成された層であって、セラミック焼結体104の内部において一層おきに配置されている。
セラミック焼結体104には、多数のビアホール130が形成されている。これらのビアホール130は、セラミック焼結体104をその厚さ方向に貫通するとともに、セラミック焼結体104の全面にわたって格子状(アレイ状)に配置されている。各ビアホール130内には、セラミック焼結体104のキャパシタ主面102及びキャパシタ裏面103間を連通する複数のビア導体131,132が、ニッケルを主材料として形成されている。ビア導体131,132の上側の端面はキャパシタ主面102に位置しており、ビア導体131,132の下側の端面はキャパシタ裏面103に位置している。各電源用ビア導体131は、各第1内部電極層141を貫通しており、それら同士を互いに電気的に接続している。各グランド用ビア導体132は、各第2内部電極層142を貫通しており、それら同士を互いに電気的に接続している。各電源用ビア導体131及び各グランド用ビア導体132は、全体としてアレイ状に配置されている。なお、説明の便宜上、ビア導体131,132を5列×5列で図示したが、実際にはさらに多くの列が存在している。
そして図2,図4〜図6等に示されるように、セラミック焼結体104のキャパシタ主面102上には、上面側電源用電極111(部品主面側電極)と、複数の上面側グランド用電極112(部品主面側電極)とが突設されている。また、セラミック焼結体104のキャパシタ裏面103上には、複数の裏面側電源用電極121(部品裏面側電極)と、裏面側グランド用電極122(部品裏面側電極)とが突設されている。ここで、上面側電源用電極111は、キャパシタ主面102の略全体を覆うプレーン状導体であり、各上面側グランド用電極112を避けるための孔を複数有している。同様に、裏面側電源用電極121は、キャパシタ裏面103の略全体を覆うプレーン状導体であり、各裏面側グランド用電極122を避けるための孔を複数有している。なお、上面側電源用電極111及び裏面側電源用電極121の外周縁は、セラミックキャパシタ101のキャパシタ主面102及びキャパシタ裏面103の外周縁よりも内側に位置している(図2参照)。また、各上面側グランド用電極112は、キャパシタ主面102において互いに平行に配置された帯状パターンであり、各裏面側グランド用電極122は、キャパシタ裏面103において互いに平行に配置された帯状パターンである。キャパシタ主面102側にある電極111,112は、ビア導体47、第1ビルドアップ層31(導体層42、ビア導体43)、端子パッド44、はんだバンプ45及びICチップ21の面接続端子22を介して、ICチップ21に電気的に接続される。一方、キャパシタ裏面103側にある電極121,122は、図示しないマザーボードが有する電極(接触子)に対して、ビア導体47、導体層42、ビア導体43、BGA用パッド48及びはんだバンプ49を介して電気的に接続される。また、上面側電源用電極111は、複数の電源用ビア導体131におけるキャパシタ主面102側の端面に対して直接接続されており、上面側グランド用電極112は、複数のグランド用ビア導体132におけるキャパシタ主面102側の端面に対して直接接続されている。一方、裏面側電源用電極121は、複数の電源用ビア導体131におけるキャパシタ裏面103側の端面に対して直接接続されており、裏面側グランド用電極122は、複数のグランド用ビア導体132におけるキャパシタ裏面103側の端面に対して直接接続されている。よって、電源用電極111,121は電源用ビア導体131及び第1内部電極層141に導通しており、グランド用電極112,122はグランド用ビア導体132及び第2内部電極層142に導通している。
図4等に示されるように、電極111,112は、ニッケルを主材料として形成され、表面が図示しない銅めっき層によって全体的に被覆されている。同様に、電極121,122も、ニッケルを主材料として形成され、表面が図示しない銅めっき層によって被覆されている。これら電極121,122及びビア導体131,132は、前記ICチップ21の略中心部の直下に配置されている。そして、上面側電源用電極111及び上面側グランド用電極112は、ICチップ21の略中心部の直下から前記セラミックキャパシタ101の外周方向にかけて形成されている。なお、上面側電源用電極111及び裏面側グランド用電極122は、キャパシタ外周部にも配置されている。
例えば、マザーボード側から電極121,122を介して通電を行い、第1内部電極層141−第2内部電極層142間に電圧を加えると、第1内部電極層141に例えばプラスの電荷が蓄積し、第2内部電極層142に例えばマイナスの電荷が蓄積する。その結果、セラミックキャパシタ101がキャパシタとして機能する。また、セラミックキャパシタ101では、電源用ビア導体131及びグランド用ビア導体132がそれぞれ交互に隣接して配置され、かつ、電源用ビア導体131及びグランド用ビア導体132を流れる電流の方向が互いに逆向きになるように設定されている。これにより、インダクタンス成分の低減化が図られている。
図1〜図3等に示されるように、前記収容穴部90の内面とセラミックキャパシタ101の側面との隙間は、前記最下樹脂絶縁層33の一部を構成する樹脂充填部33aによって埋められている。この樹脂充填部33aは、セラミックキャパシタ101をコア基板11に固定するとともに、セラミックキャパシタ101及びコア基板11の面方向や厚さ方向への変形を自身の弾性変形により吸収する機能を有している。なお、セラミックキャパシタ101は、平面視略正方形状をなしており、四隅にC0.6のテーパを有している。これにより、温度変化に伴う樹脂充填部33aの変形時において、セラミックキャパシタ101の角部への応力集中を緩和できるため、樹脂充填部33aのクラックの発生を防止できる。
樹脂充填部33aは、コア基板11の前記コア主面12及びセラミックキャパシタ101の前記キャパシタ主面102側に位置する主面側配線被形成部93を有している。また、樹脂充填部33aは、コア基板11の前記コア裏面13及びセラミックキャパシタ101の前記キャパシタ裏面103側に位置する裏面側配線被形成部94を有している。主面側配線被形成部93上には上面側接続パターン61(主面側接続導体)が配置されている。上面側接続パターン61は、セラミックキャパシタ101の有する各辺に1つずつ配置された帯状パターンであり(図2参照)、前記コア基板主面側電源パターン51と前記上面側電源用電極111とを接続するようになっている。詳述すると、上面側接続パターン61の一端がコア基板主面側電源パターン51の側面53(内周面)及び上面54にて接合するとともに、上面側接続パターン61の他端が上面側電源用電極111の側面(外周面)及び上面にて接合している(図3参照)。なお、本実施形態の上面側接続パターン61は、銅めっき層からなり、上面が平坦になっている。
図1,図3に示されるように、裏面側配線被形成部94上には裏面側接続パターン62(裏面側接続導体)が配置されている。裏面側接続パターン62は、上面側接続パターン61と略同様の構成を有している。即ち、裏面側接続パターン62は、セラミックキャパシタ101の有する4つの辺に1つずつ配置された帯状パターンであり、前記コア基板裏面側グランドパターン52と前記裏面側グランド用電極122とを接続するようになっている。詳述すると、裏面側接続パターン62は、コア基板裏面側グランドパターン52の側面(内周面)及び下面にて接合するとともに、裏面側グランド用電極122の側面(外周面)及び下面にて接合している。なお、本実施形態の裏面側接続パターン62は、銅めっき層からなり、下面が平坦になっている。
以上の構成により、配線基板10内には、前記ICチップ21に電源を供給するための複数の電気経路(第1電源経路や第2電源経路など)が形成される。第1電源経路は、前記スルーホール導体16、前記コア基板主面側電源パターン51及び前記上面側接続パターン61を通って前記上面側電源用電極111に接続する経路である。第2電源経路は、前記ビア導体131を通って上面側電源用電極111に接続する経路である。そして、上面側電源用電極111は、ビア導体47、第1ビルドアップ層31(導体層42、ビア導体43)、端子パッド44、はんだバンプ45及びICチップ21の面接続端子22を介して、ICチップ21に電気的に接続される。
次に、本実施形態の配線基板10の製造方法について述べる。
準備工程では、コア基板11とセラミックキャパシタ101とを、それぞれ従来周知の手法により作製し、あらかじめ準備しておく。
コア基板11は以下のように作製される。まず、縦400mm×横400mm×厚み0.8mmの基材201の両面に、厚み35μmの銅箔202が貼付された銅張積層板(図7参照)を準備する。なお、基材201の厚みは、0.2mm以上1.0mm以下であることが好ましい。次に、銅張積層板の両面の銅箔202のエッチングを行って導体層203を例えばサブトラクティブ法によってパターニングする(図8参照)。具体的には、無電解銅めっきの後、この無電解銅めっき層を共通電極として電解銅めっきを施す。さらにドライフィルムをラミネートし、同ドライフィルムに対して露光及び現像を行うことにより、ドライフィルムを所定パターンに形成する。この状態で、不要な電解銅めっき層、無電解銅めっき層及び銅箔202をエッチングで除去する。その後、ドライフィルムを剥離する。次に、基材201の上面及び下面と導体層203とを粗化した後、基材201の上面及び下面に、無機フィラーが添加されたエポキシ樹脂フィルム(厚さ600μm)を熱圧着により貼付し、サブ基材204を形成する(図9参照)。
次に、上側のサブ基材204の上面にコア基板主面側電源パターン51をパターン形成するとともに、下側のサブ基材204の下面にコア基板裏面側グランドパターン52をパターン形成する(図10参照)。具体的には、上側のサブ基材204の上面及び下側のサブ基材204の下面に対する無電解銅めっきを行った後にエッチングレジストを形成し、次いで電解銅めっきを行う。さらに、エッチングレジストを除去してソフトエッチングを行う。次に、基材201及びサブ基材204からなる積層体に対してルータを用いて孔あけ加工を行い、収容穴部90となる貫通孔を所定位置に形成し、コア基板11を得る(図11参照)。なお、収容穴部90となる貫通孔は、縦14.0mm×横30.0mmで、四隅に半径1.5mmのアールを有する断面略正方形状の孔である。
また、セラミックキャパシタ101は以下のように作製される。即ち、セラミックのグリーンシートを形成し、このグリーンシートに内部電極層用ニッケルペーストをスクリーン印刷して乾燥させる。これにより、後に第1内部電極層141となる第1内部電極部と、第2内部電極層142となる第2内部電極部とが形成される。次に、第1内部電極部が形成されたグリーンシートと第2内部電極部が形成されたグリーンシートとを交互に積層し、シート積層方向に押圧力を付与することにより、各グリーンシートを一体化してグリーンシート積層体を形成する。
さらに、レーザー加工機を用いてグリーンシート積層体にビアホール130を多数個貫通形成し、図示しないペースト圧入充填装置を用いて、ビア導体用ニッケルペーストを各ビアホール130内に充填する。次に、グリーンシート積層体の上面上にペーストを印刷し、グリーンシート積層体の上面側にて各導体部の上端面を覆うように上面側電源用電極111及び上面側グランド用電極112を形成する。また、グリーンシート積層体の下面上にペーストを印刷し、グリーンシート積層体の下面側にて各導体部の下端面を覆うように裏面側電源用電極121及び裏面側グランド用電極122を形成する。
この後、グリーンシート積層体の乾燥を行い、各電極111,112,121,122をある程度固化させる。次に、グリーンシート積層体を脱脂し、さらに所定温度で所定時間焼成を行う。その結果、チタン酸バリウム及びペースト中のニッケルが同時焼結し、セラミック焼結体104となる。
次に、得られたセラミック焼結体104が有する各電極111,112,121,122に対して無電解銅めっき(厚さ10μm程度)を行う。その結果、各電極111,112,121,122の上に銅めっき層が形成され、セラミックキャパシタ101が完成する。
続く絶縁層形成及び固定工程では、マウント装置(ヤマハ発動機株式会社製)を用いて、収容穴部90内にセラミックキャパシタ101を収容する(図12参照)。このとき、収容穴部90のコア裏面13側開口は、剥離可能な粘着テープ210でシールされている。この粘着テープ210は、支持台(図示略)によって支持されている。かかる粘着テープ210の粘着面には、セラミックキャパシタ101が貼り付けられて仮固定されている。
その後、コア主面12及びキャパシタ主面102上に感光性エポキシ樹脂を被着し、露光及び現像を行うことにより、最下樹脂絶縁層33を形成する。併せて、最下樹脂絶縁層33の一部である樹脂充填部33aにより、収容穴部90の内面とセラミックキャパシタ101の側面との隙間を埋める(図13参照)。その後、加熱処理を行うと、最下樹脂絶縁層33及び樹脂充填部33aが硬化して、セラミックキャパシタ101がコア基板11に固定される。そして、この時点で、粘着テープ210を剥離する。
次に、コア裏面13及びキャパシタ裏面103に感光性エポキシ樹脂を被着し、露光及び現像を行うことにより、最上樹脂絶縁層34を形成する(図14参照)。続く開口部形成工程では、YAGレーザーまたは炭酸ガスレーザーを用いて最下樹脂絶縁層33に対するレーザー孔あけ加工を行い、上面側接続パターン61が形成されるべき位置に主面側開口部221を形成する(図15参照)。また、最上樹脂絶縁層34に対するレーザー孔あけ加工を行い、裏面側接続パターン62が形成されるべき位置に裏面側開口部222を形成する。具体的には、最下樹脂絶縁層33において上記隙間の直上位置を全体的に除去して主面側開口部221を形成し、前記コア基板主面側電源パターン51及び前記上面側電源用電極111の一部を露出させる。なお、コア基板主面側電源パターン51及び上面側電源用電極111の高さが異なる場合、低いほうの上面よりも主面側開口部221の底面を低くして両者を露出させる。同様に、最上樹脂絶縁層34において上記隙間の直下位置を全体的に除去して裏面側開口部222を形成し、前記コア基板裏面側グランドパターン52及び前記裏面側グランド用電極122の一部を露出させる。なお、コア基板裏面側グランドパターン52及び裏面側グランド用電極122の高さが異なる場合、高いほうの下面よりも裏面側開口部222の底面を高くして両者を露出させる。併せて、最下樹脂絶縁層33においてビア導体47が形成されるべき位置に、上面側電源用電極111及び上面側グランド用電極112を露出させるビア穴223をそれぞれ形成する。また、最上樹脂絶縁層34においてビア導体47が形成されるべき位置に、裏面側電源用電極121及び裏面側グランド用電極122を露出させるビア穴224をそれぞれ形成する。
さらに、ドリル機を用いて孔あけ加工を行い、コア基板11及び樹脂絶縁層33,34を貫通する貫通孔231を所定位置にあらかじめ形成しておく(図16参照)。そして、主面側接続導体形成工程及び裏面側接続導体形成工程を実施する(図17参照)。具体的には、最下樹脂絶縁層33、最上樹脂絶縁層34、開口部221,222の内面、及び、貫通孔231の内面に対する無電解銅めっきを行った後にエッチングレジストを形成し、次いで電解銅めっきを行う。さらに、エッチングレジストを除去してソフトエッチングを行う。これにより、主面側開口部221内に上面側接続パターン61が形成されるとともに、裏面側開口部222内に裏面側接続パターン62が形成され、最下樹脂絶縁層33上及び最上樹脂絶縁層34上に導体層42がパターン形成される。これと同時に、貫通孔231内にスルーホール導体16が形成されるとともに、各ビア穴223,224の内部にビア導体47が形成される。その結果、コア基板主面側電源パターン51及び上面側電源用電極111が上面側接続パターン61によって接続され、コア基板裏面側グランドパターン52及び裏面側グランド用電極122が裏面側接続パターン62によって接続される。
主面側接続導体形成工程及び裏面側接続導体形成工程の後、穴埋工程を実施する。具体的には、スルーホール導体16の空洞部を絶縁樹脂材料(エポキシ樹脂)で穴埋めし、閉塞体17を形成する(図18参照)。
次に、ビルドアップ層形成工程を実施する。ビルドアップ層形成工程では、従来周知の手法に基づいて最下樹脂絶縁層33の上に第1ビルドアップ層31を形成するとともに、最上樹脂絶縁層34の上に第2ビルドアップ層32を形成する。具体的には、樹脂絶縁層33,34上に感光性エポキシ樹脂を被着し、露光及び現像を行うことにより、ビア導体43が形成されるべき位置に盲孔251,252を有する樹脂絶縁層35,36を形成する(図18参照)。次に、従来公知の手法に従って電解銅めっきを行い、前記盲孔251,252の内部にビア導体43を形成するとともに、樹脂絶縁層35上に端子パッド44を形成し、樹脂絶縁層36上にBGA用パッド48を形成する。
次に、樹脂絶縁層35,36上に感光性エポキシ樹脂を塗布して硬化させることにより、ソルダーレジスト37,38を形成する。次に、所定のマスクを配置した状態で露光及び現像を行い、ソルダーレジスト37,38に開口部40,46をパターニングする。さらに、端子パッド44上にはんだバンプ45を形成し、かつ、BGA用パッド48上にはんだバンプ49を形成する。その結果、コア基板11及びビルドアップ層31,32からなる配線基板10が完成する。
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
(1)本実施形態の配線基板10の製造方法によれば、最下樹脂絶縁層33に形成した主面側開口部221内に上面側接続パターン61を形成するため、上面側接続パターン61の形成を最下樹脂絶縁層33内のビア導体47の形成と同時に行うことができる。同様に、最上樹脂絶縁層34に形成した裏面側開口部222内に裏面側接続パターン62を形成するため、裏面側接続パターン62の形成を最上樹脂絶縁層34内のビア導体47の形成と同時に行うことができる。以上により、めっき層を形成するめっき層形成工程、めっき層上にエッチングレジストを形成するレジスト形成工程、めっき層に対するエッチングを行って上面側接続パターン61及び裏面側接続パターン62とするエッチング工程、エッチングレジストを剥す剥離工程等が簡略化される。このため、配線基板10を容易に製造でき、配線基板10の製造コストを低減できる。
しかも、最下樹脂絶縁層33の形成と同時にセラミックキャパシタ101の固定が行われるため、工程をよりいっそう簡略化できる。また、収容穴部90の内面とセラミックキャパシタ101の側面との隙間を埋める材料が最下樹脂絶縁層33の一部を構成する樹脂充填部33aであるため、セラミックキャパシタ101をコア基板11に固定するに際して最下樹脂絶縁層33とは別の材料を準備しなくても済む。よって、配線基板10の製造に必要な材料が少なくなるため、配線基板10の低コスト化を図ることが可能となる。
(2)ところで、コア基板11にセラミックキャパシタ101を固定してから最下樹脂絶縁層33及び最上樹脂絶縁層34の形成を行うまでの間に、上面側接続パターン61及び裏面側接続パターン62を形成することが考えられる。この場合、上面側接続パターン61及び裏面側接続パターン62は、めっき層形成工程、レジスト形成工程、エッチング工程、剥離工程等を行うことによりパターン形成される。しかし、セラミックキャパシタ101は各電極111,112,121,122が存在するために凹凸が多く、セラミック焼結体104に反りがある場合もある。ゆえに、めっき層の形成やエッチングを行って上面側接続パターン61及び裏面側接続パターン62を形成することは困難である。
一方、本実施形態では、最下樹脂絶縁層33及び最上樹脂絶縁層34を形成した後で、開口部221,222を形成して上面側接続パターン61及び裏面側接続パターン62を形成している。これにより、セラミックキャパシタ101の凹凸やセラミック焼結体104の反りに影響されることなく、上面側接続パターン61及び裏面側接続パターン62を形成することができる。
(3)ところで、セラミックキャパシタ101を固定してから樹脂絶縁層33,34を形成するまでの間に、上面側接続パターン61及び裏面側接続パターン62を形成する場合、樹脂絶縁層33,34を形成する際に生じる熱応力などにより、上面側接続パターン61及び裏面側接続パターン62が破損する可能性がある。しかし、本実施形態では、樹脂絶縁層33,34の形成後に上面側接続パターン61及び裏面側接続パターン62を形成するため、熱応力などによる上面側接続パターン61及び裏面側接続パターン62の破損が防止される。ゆえに、上面側接続パターン61及び裏面側接続パターン62の接続信頼性が向上する。
(4)従来、キャパシタを収容穴部内において横方向に複数配置し、一部のキャパシタの電極とコア主面上の導体パターンとを接続導体で接続した配線基板も提案されている。しかし、接続導体を収容穴部の外周部にあるキャパシタの電極にしか接続できないため、中央部のキャパシタ(収容穴部の中央部)に電源を供給できないという問題がある。
一方、本実施形態の製造方法によって配線基板10を製造した結果、1つのセラミックキャパシタ101が収容穴部90内に配置され、コア基板主面側電源パターン51と上面側電源用電極111とが上面側接続パターン61で接続される。ここで、上面側電源用電極111はキャパシタ主面102の略全体を覆うプレーン状導体であるため、電源をコア基板11側からセラミックキャパシタ101の中央部(収容穴部90の中央部)に供給できる。また、コア基板主面側電源パターン51と上面側電源用電極111とが上面側接続パターン61で接続されることにより、コア基板主面側電源パターン51、上面側接続パターン61、上面側電源用電極111及び第1配線積層部を通ってICチップ21に接続する電気経路(第1電源経路)が形成される。その結果、ICチップ21に接続される電気経路の数が増えるため、配線基板10内の低抵抗化が図られて電圧降下が小さくなる。ゆえに、ICチップ21に確実に電源を供給できるため、ICチップ21を十分に動作させることができ、ICチップ21の誤動作を防止できる。よって、電気的特性や信頼性等に優れた配線基板10を得ることができる。
(5)本実施形態の上面側接続パターン61は、開口部221,222内に形成されることで立体的な形状となるため、厚さを稼ぐことができる。その結果、上面側接続パターン61の抵抗が小さくなり、電源供給を行う際の電圧降下も小さくなる。これにより、上面側接続パターン61に大電流を流すことができるため、ICチップ21への十分な電源供給が可能となる。
[第2実施形態]
以下、本発明の配線基板を具体化した第2実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
図19,図20に示されるように、本実施形態の配線基板10Aは、最下樹脂絶縁層33の一部を構成する樹脂充填部33aではなく、最下樹脂絶縁層33とは別の樹脂穴埋材92を用いて、収容穴部90の内面とセラミックキャパシタ101の側面との隙間を埋めている点が前記第1実施形態と異なる。樹脂穴埋材92は、高分子材料(本実施形態ではエポキシ等の熱硬化性樹脂)からなっている。従って、本実施形態の配線基板10Aの製造方法についても、前記第1実施形態とは異なっている。
即ち、本実施形態では、セラミックキャパシタ101が仮固定された時点で、コア基板11のコア主面12及びセラミックキャパシタ101のキャパシタ主面102に最下樹脂絶縁層33を形成せずに、固定工程を行う。具体的には、収容穴部90の内面とセラミックキャパシタ101の側面との隙間に、ディスペンサ装置(Asymtek社製)を用いて、熱硬化性樹脂製の樹脂穴埋材92(株式会社ナミックス製 アンダフィル材)を充填する(図19参照)。このとき、樹脂穴埋材92は、主面側配線被形成部93がコア主面12及びキャパシタ主面102と同じ高さになるまで充填される。その後、加熱処理を行うと、樹脂穴埋材92が硬化して、セラミックキャパシタ101が収容穴部90内に固定される。
次に、絶縁層形成工程を実施し、コア主面12、キャパシタ主面102及び樹脂穴埋材92の上に最下樹脂絶縁層33を形成する(図19参照)。さらに、開口部形成工程を行う。具体的には、最下樹脂絶縁層33に対するレーザー孔あけ加工を行い、主面側開口部221及びビア穴223を形成する(図20参照)。そして、この時点で、粘着テープ210を剥離し、コア基板11のコア裏面13及びセラミックキャパシタ101のキャパシタ裏面103に最上樹脂絶縁層34を形成する。
従って、本実施形態では、上面側接続パターン61の形成を最下樹脂絶縁層33内のビア導体47の形成と同時に行うことで工程が簡略化されるため、配線基板10を容易に製造でき、配線基板10の製造コストを低減できる。また、樹脂穴埋材92が最下樹脂絶縁層33と別体であるため、樹脂穴埋材92をセラミックキャパシタ101の固定に最適な材料によって形成できる。ゆえに、セラミックキャパシタ101が強固に固定されるため、樹脂穴埋材92の上に形成される上面側接続パターン61の接続信頼性が向上する。
さらに、開口部形成工程において、最下樹脂絶縁層33に対するレーザー孔あけ加工を行って主面側開口部221を形成している。なお、最下樹脂絶縁層33の下側にある樹脂穴埋材92は、開口部形成工程の前段階で硬化されているために最下樹脂絶縁層33よりも硬い。このため、レーザーの出力を、最下樹脂絶縁層33のみを加工して樹脂穴埋材92を加工しない程度に調整しやすくなる。ゆえに、主面側開口部221の深さの制御がしやすくなる。
なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。
・上記第2実施形態では、樹脂穴埋材92の充填及び最下樹脂絶縁層33の形成が終了した後で、最下樹脂絶縁層33に主面側開口部221を形成して上面側接続パターン61を形成していた。しかし、樹脂穴埋材92の充填が終了した時点(図21参照)で、主面側配線被形成部93の上(コア基板主面側電源パターン51と上面側電源用電極111との間)に上面側接続パターン61を形成し(図22参照)、その後に最下樹脂絶縁層33を形成するようにしてもよい。この場合、上面側接続パターン61は、平板状をなし、コア基板主面側電源パターン51及び上面側電源用電極111と同じ厚さとなる。即ち、上面側接続パターン61の一端は、コア基板主面側電源パターン51の側面53のみに接合し、上面側接続パターン61の他端は、上面側電源用電極111の側面のみに接合する。
・上記実施形態の収容穴部90は、コア基板11のコア主面12側及びコア裏面13側の両方にて開口する貫通穴部であったが、図23に示す別の実施形態の配線基板10Bのように、コア主面12のみにて開口する非貫通穴部であってもよい。
・上記第1実施形態では、収容穴部90の内面とセラミックキャパシタ101の側面との隙間は、最下樹脂絶縁層33の一部を構成する樹脂充填部33aのみによって充填されていた。しかし、図24に示す別の実施形態の配線基板10Cのように、上記隙間は、最下樹脂絶縁層33の一部を構成する樹脂充填部33aと、最上樹脂絶縁層34の一部を構成する樹脂充填部33bとによって充填されていてもよい。
この場合、セラミックキャパシタ101を仮固定した状態で、コア基板11のコア主面12及びセラミックキャパシタ101のキャパシタ主面102に最下樹脂絶縁層33を形成するとともに、樹脂充填部33aにより、収容穴部90の内面とセラミックキャパシタ101の側面との隙間の上半分を埋める(図25参照)。そして、この時点で、粘着テープ210を剥離する。次に、コア基板11のコア裏面13及びセラミックキャパシタ101のキャパシタ裏面103に最上樹脂絶縁層34を形成するとともに、樹脂充填部33bによって上記隙間の下半分を埋める(図26参照)。このようにすれば、収容穴部90内に樹脂を完全に行き渡らせることが容易になるため、セラミックキャパシタ101を確実にコア基板11に固定できる。また、樹脂充填部33aのみを収容穴部90に充填する場合、最下樹脂絶縁層33を厚く形成する必要があるが、樹脂充填部33aと樹脂充填部33bとを収容穴部90に充填するようにすれば、最下樹脂絶縁層33を厚く形成しなくても済む。
・上記実施形態では、上面側接続パターン61及び裏面側接続パターン62が形成されるべき位置にそれぞれ開口部221,222を形成するにあたり、樹脂絶縁層33,34において、収容穴部90の内面とセラミックキャパシタ101の側面との隙間の直上位置及び直下位置を全体的に除去していた。しかし、開口部221,222を形成するにあたり、樹脂絶縁層33,34において上記隙間の直上位置及び直下位置を部分的に除去するようにしてもよい。即ち、直上位置及び直下位置の少なくとも一部を除去すれば、上面側接続パターン61及び裏面側接続パターン62の形成が可能となる。
・上記実施形態の穴埋工程では、複数のスルーホール導体16の空洞部を絶縁樹脂材料で穴埋めするようになっていた。そして、形成される上面側接続パターン61及び裏面側接続パターン62は、上面(または下面)が平坦になっていた。しかし、図27に示される配線基板10Dのように、上面側接続パターン61及び裏面側接続パターン62は、凹部63ができる導体であってもよい。この場合、穴埋工程において、スルーホール導体16の穴埋めに併せ、各凹部63を上記空洞部を穴埋めする絶縁樹脂材料(閉塞体17)と同じ絶縁材料で穴埋めし、その上面を平坦化してもよい。このようにすれば、上面側接続パターン61及び裏面側接続パターン62の上面に導体層64の形成が可能となり、配線積層部における配線の自由度が向上する。また、上記空洞部の穴埋めと上記凹部63の穴埋めとを別々に行う場合に比べて工程を簡略化できるため、配線基板10Dの製造コストを低減できる。
・上記実施形態の製造方法に代えて、例えば以下に示すような製造方法で配線基板10Eを製造してもよい。
まず、上記実施形態の製造方法に準じて絶縁層形成及び固定工程までの工程を実施して図13に示す状態とした後、次いでセラミックキャパシタ101から粘着テープ210を剥がす。このとき露出するコア基板裏面側グランドパターン52、グランド用電極122は、高さが等しくて段差が殆どなく、いわゆる面一の状態になっている(図28参照)。なお、コア基板11のコア裏面13、グランド用電極122及びセラミックキャパシタ101のキャパシタ裏面103についても同様の関係にある。
そして、ここではコア裏面13及びキャパシタ裏面103上への最下樹脂絶縁層34の形成を行うことなく、ドリル機を用いて孔あけ加工を行い、コア基板11及び樹脂絶縁層33を貫通するスルーホール形成用の貫通孔231を所定位置に形成する。そして、主面側接続導体形成工程及び裏面側接続導体形成工程を実施する。具体的には、無電解銅めっきを行った後に所定部位にエッチングレジストを形成し、次いで電解銅めっきを行う。さらに、エッチングレジストを除去してソフトエッチングを行い、不必要な無電解銅めっきを除去する。これにより、コア主面12側においては、主面側開口部221内に上面側接続パターン61が形成されるとともに、最下樹脂絶縁層33上に導体層42がパターン形成される。また、コア裏面13側においては、コア基板裏面側グランドパターン52とグランド用電極122とをつなぐ下面側接続パターン62が形成される。これと同時に、貫通孔231内にスルーホール導体16が形成されるとともに、各ビア穴223の内部にビア導体47が形成される(図29参照)。
そして、上記のような主面側接続導体形成工程及び裏面側接続導体形成工程の後、穴埋工程を実施し、さらにビルドアップ層形成工程を実施して、配線基板10Eを完成させる。
このようにして製造された配線基板10Eは、例えば、図28,図29における下面側をチップ搭載面側として用いることが好ましく、この場合にはビルドアップ層の表面に高い平坦性を確保することができる。よって、チップ搭載面にて露出する端子パッド44表面のコプラナリティが高くなり、結果としてICチップ21の接続信頼性を向上させることができる。また、この製造方法によると、コア裏面13側の最下樹脂絶縁層34の形成、及びそれに対する主面側開口部221やビア穴224の形成を省略できるので、上記実施形態に比較して工数を少なくすることが可能となる。また、この方法によれば、幅の広い下面側接続パターン62の形成が比較的容易になる。
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
(1)コア主面及びコア裏面を有し、少なくとも前記コア主面側にて開口する収容穴部が形成され、前記コア主面上にコア基板主面側導体が配置されたコア基板を準備するとともに、キャパシタ主面及びキャパシタ裏面を有し、前記キャパシタ主面に端部が位置する複数のビア導体を有し、前記複数のビア導体に接続するとともに誘電体層を介して複数積層配置された複数の内部電極層を有し、前記キャパシタ主面上に前記複数のビア導体の端部に接続するキャパシタ主面側電極が配置されたビアアレイタイプのキャパシタを準備する準備工程と、前記収容穴部に前記キャパシタを収容した後、前記コア主面及び前記キャパシタ主面上に、配線積層部の最下層をなす最下樹脂絶縁層を形成するとともに、併せて前記キャパシタと前記コア基板との隙間を前記最下樹脂絶縁層の一部で埋めて前記キャパシタを前記コア基板に固定する絶縁層形成及び固定工程と、前記最下樹脂絶縁層において前記隙間の直上位置の少なくとも一部を除去し、前記コア基板主面側導体及び前記キャパシタ主面側電極の一部を露出させる開口部を形成する開口部形成工程と、前記開口部内に主面側接続導体を形成し、前記コア基板主面側導体及び前記キャパシタ主面側電極を接続する主面側接続導体形成工程とを含む配線基板の製造方法。
(2)コア主面及びコア裏面を有し、少なくとも前記コア主面側にて開口する収容穴部が形成され、前記コア主面上にコア基板主面側導体が配置されたコア基板を準備するとともに、キャパシタ主面及びキャパシタ裏面を有し、前記キャパシタ主面上にキャパシタ主面側電極が配置されたセラミックキャパシタを準備する準備工程と、前記収容穴部に前記セラミックキャパシタを収容した後、前記コア主面及び前記キャパシタ主面上に、配線積層部の最下層をなす最下樹脂絶縁層を形成するとともに、併せて前記セラミックキャパシタと前記コア基板との隙間を前記最下樹脂絶縁層の一部で埋めて前記セラミックキャパシタを前記コア基板に固定する絶縁層形成及び固定工程と、前記最下樹脂絶縁層において前記隙間の直上位置の少なくとも一部を除去し、前記コア基板主面側導体及び前記キャパシタ主面側電極の一部を露出させる開口部を形成する開口部形成工程と、前記開口部内に主面側接続導体を形成し、前記コア基板主面側導体及び前記キャパシタ主面側電極を接続する主面側接続導体形成工程とを含む配線基板の製造方法。
(3)コア主面及びコア裏面を有し、前記コア主面側及び前記コア裏面側にて開口する収容穴部が形成され、前記コア主面上にコア基板主面側導体が配置され、前記コア裏面上にコア基板裏面側導体が配置されたコア基板を準備するとともに、部品主面及び部品裏面を有し、前記部品主面上に部品主面側電極が配置され、前記部品裏面上に部品裏面側電極が配置された電子部品を準備する準備工程と、前記収容穴部に前記電子部品を収容した後、前記コア主面及び前記部品主面上に、第1配線積層部の最下層をなす最下樹脂絶縁層を形成するとともに、併せて前記電子部品と前記コア基板との隙間を前記最下樹脂絶縁層の一部で埋めて前記電子部品を前記コア基板に固定する絶縁層形成及び固定工程と、前記絶縁層形成及び固定工程後、前記コア裏面及び前記部品裏面上に、第2配線積層部の最上層をなす最上樹脂絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記最下樹脂絶縁層において前記隙間の直上位置の少なくとも一部を除去し、前記コア基板主面側導体及び前記部品主面側電極の一部を露出させる主面側開口部を形成するとともに、前記最上樹脂絶縁層において前記隙間の直下位置の少なくとも一部を除去し、前記コア基板裏面側導体及び前記部品裏面側電極の一部を露出させる裏面側開口部を形成する開口部形成工程と、前記主面側開口部内に主面側接続導体を形成し、前記コア基板主面側導体及び前記部品主面側電極を接続するとともに、前記裏面側開口部内に裏面側接続導体を形成し、前記コア基板裏面側導体及び前記部品裏面側電極を接続する主面側接続導体形成工程とを含む配線基板の製造方法。
(4)コア主面及びコア裏面を有し、前記コア主面側及び前記コア裏面側にて開口する収容穴部が形成され、前記コア主面上にコア基板主面側導体が配置され、前記コア裏面上にコア基板裏面側導体が配置されたコア基板を準備するとともに、キャパシタ主面及びキャパシタ裏面を有し、前記キャパシタ主面に端部が位置する複数のビア導体を有し、前記複数のビア導体に接続するとともに誘電体層を介して複数積層配置された複数の内部電極層を有し、前記キャパシタ主面上に前記複数のビア導体の端部に接続するキャパシタ主面側電極が配置され、前記キャパシタ裏面上にキャパシタ裏面側電極が配置されたキャパシタを準備する準備工程と、前記収容穴部に前記キャパシタを収容した後、前記コア主面及び前記キャパシタ主面上に、第1配線積層部の最下層をなす最下樹脂絶縁層を形成するとともに、併せて前記キャパシタと前記コア基板との隙間を前記最下樹脂絶縁層の一部で埋めて前記キャパシタを前記コア基板に固定する絶縁層形成及び固定工程と、前記絶縁層形成及び固定工程後、前記コア裏面及び前記キャパシタ裏面上に、第2配線積層部の最上層をなす最上樹脂絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記最下樹脂絶縁層において前記隙間の直上位置の少なくとも一部を除去し、前記コア基板主面側導体及び前記キャパシタ主面側電極の一部を露出させる主面側開口部を形成するとともに、前記最上樹脂絶縁層において前記隙間の直下位置の少なくとも一部を除去し、前記コア基板裏面側導体及び前記キャパシタ裏面側電極の一部を露出させる裏面側開口部を形成する開口部形成工程と、前記主面側開口部内に主面側接続導体を形成し、前記コア基板主面側導体及び前記キャパシタ主面側電極を接続する主面側接続導体形成工程と、前記裏面側開口部内に裏面側接続導体を形成し、前記コア基板裏面側導体及び前記キャパシタ裏面側電極を接続する裏面側接続導体形成工程とを含む配線基板の製造方法であって、前記ビア導体は、複数の電源用ビア導体と複数のグランド用ビア導体とを含み、前記複数の内部電極層は、前記複数の電源用ビア導体に接続する複数の第1内部電極層と、前記複数のグランド用ビア導体に接続する複数の第2内部電極層とを含み、前記キャパシタ主面側電極は、前記キャパシタ主面上に配置され前記複数の電源用ビア導体の端部に接続する第1キャパシタ主面側電極と、前記キャパシタ主面上に配置され前記複数のグランド用ビア導体の端部に接続する第2キャパシタ主面側電極とを有し、前記キャパシタ裏面側電極は、前記キャパシタ裏面上に配置され前記複数の電源用ビア導体の端部に接続する第1キャパシタ裏面側電極と、前記キャパシタ裏面上に配置され前記複数のグランド用ビア導体の端部に接続する第2キャパシタ裏面側電極とを有し、前記主面側接続導体形成工程において、前記主面側接続導体は、前記コア基板主面側導体であるコア基板主面側電源パターンと前記第1キャパシタ主面側電極とを接続し、前記裏面側接続導体形成工程において、前記裏面側接続導体は、前記コア基板裏面側導体であるコア基板裏面側グランドパターンと前記第2キャパシタ裏面側電極とを接続することを特徴とする配線基板の製造方法。
本発明を具体化した第1実施形態の配線基板を示す概略断面図。 同じく、コア基板、セラミックキャパシタ及び上面側接続パターンなどの関係を示す概略平面図。 同じく、上面側接続パターンによる接続を説明するための要部断面図。 同じく、セラミックキャパシタを示す概略断面図。 同じく、セラミックキャパシタの上面を示す概略平面図。 同じく、セラミックキャパシタの下面を示す概略平面図。 同じく、配線基板の製造方法の説明図。 同じく、配線基板の製造方法の説明図。 同じく、配線基板の製造方法の説明図。 同じく、配線基板の製造方法の説明図。 同じく、配線基板の製造方法の説明図。 同じく、配線基板の製造方法の説明図。 同じく、配線基板の製造方法の説明図。 同じく、配線基板の製造方法の説明図。 同じく、配線基板の製造方法の説明図。 同じく、配線基板の製造方法の説明図。 同じく、配線基板の製造方法の説明図。 同じく、配線基板の製造方法の説明図。 第2実施形態における配線基板の製造方法の説明図。 同じく、配線基板の製造方法の説明図。 他の実施形態における配線基板の製造方法の説明図。 他の実施形態における配線基板の製造方法の説明図。 他の実施形態の配線基板を示す概略断面図。 他の実施形態の配線基板を示す概略断面図。 他の実施形態における配線基板の製造方法の説明図。 他の実施形態における配線基板の製造方法の説明図。 他の実施形態の配線基板を示す概略断面図。 他の実施形態における配線基板の製造方法の説明図。 他の実施形態における配線基板の製造方法の説明図。
符号の説明
10,10A,10B,10C,10D,10E…配線基板
11…コア基板
12…コア主面
13…コア裏面
16…スルーホール導体
31…配線積層部を構成する第1ビルドアップ層
33…配線積層部を構成する最下樹脂絶縁層
42…配線積層部を構成する導体層
51…コア基板主面側導体としてのコア基板主面側電源パターン
61…主面側接続導体としての上面側接続パターン
63…凹部
90…収容穴部
92…樹脂穴埋材
101…電子部品及びキャパシタとしてのセラミックキャパシタ
102…部品主面としてのキャパシタ主面
103…部品裏面としてのキャパシタ裏面
105…誘電体層としてのセラミック誘電体層
111…部品主面側電極としての上面側電源用電極
112…部品主面側電極としての上面側グランド用電極
131…ビア導体としての電源用ビア導体
132…ビア導体としてのグランド用ビア導体
141…内部電極層としての第1内部電極層
142…内部電極層としての第2内部電極層
221…開口部としての主面側開口部
223…ビア穴

Claims (7)

  1. コア主面及びコア裏面を有し、少なくとも前記コア主面側にて開口する収容穴部が形成され、前記コア主面上にコア基板主面側導体が配置されたコア基板を準備するとともに、部品主面及び部品裏面を有し、前記部品主面上に部品主面側電極が配置された電子部品を準備する準備工程と、
    前記収容穴部に収容された前記電子部品と前記コア基板との隙間を樹脂穴埋材で埋めて、前記電子部品を前記コア基板に固定する固定工程と、
    前記固定工程の後、前記コア主面、前記部品主面及び前記樹脂穴埋材の上に配線積層部の最下層をなす最下樹脂絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
    前記最下樹脂絶縁層において前記隙間の直上位置の少なくとも一部を除去し、前記コア基板主面側導体及び前記部品主面側電極の一部を露出させる開口部を形成する開口部形成工程と、
    前記開口部内に主面側接続導体を形成し、前記コア基板主面側導体及び前記部品主面側電極を接続する主面側接続導体形成工程と
    を含む配線基板の製造方法。
  2. コア主面及びコア裏面を有し、少なくとも前記コア主面側にて開口する収容穴部が形成され、前記コア主面上にコア基板主面側導体が配置されたコア基板を準備するとともに、部品主面及び部品裏面を有し、前記部品主面上に部品主面側電極が配置された電子部品を準備する準備工程と、
    前記収容穴部に前記電子部品を収容した後、前記コア主面及び前記部品主面上に、配線積層部の最下層をなす最下樹脂絶縁層を形成するとともに、併せて前記電子部品と前記コア基板との隙間を前記最下樹脂絶縁層の一部で埋めて前記電子部品を前記コア基板に固定する絶縁層形成及び固定工程と、
    前記最下樹脂絶縁層において前記隙間の直上位置の少なくとも一部を除去し、前記コア基板主面側導体及び前記部品主面側電極の一部を露出させる開口部を形成する開口部形成工程と、
    前記開口部内に主面側接続導体を形成し、前記コア基板主面側導体及び前記部品主面側電極を接続する主面側接続導体形成工程と
    を含む配線基板の製造方法。
  3. 前記電子部品は、前記部品主面及び前記部品裏面の間を貫通する複数のビア導体を有し、前記複数のビア導体に接続するとともに誘電体層を介して積層配置された複数の内部電極層を有し、前記部品主面側電極が前記部品主面上にて前記複数のビア導体の端部に接続されているキャパシタであることを特徴とする請求項1または2に記載の配線基板の製造方法。
  4. 前記開口部形成工程では、前記最下樹脂絶縁層に対するレーザー加工により、前記開口部を形成するとともに、併せて前記部品主面側電極を露出させるビア穴を形成することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の配線基板の製造方法。
  5. 前記主面側接続導体形成工程では、無電解めっきによって前記主面側接続導体を形成することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の配線基板の製造方法。
  6. 前記主面側接続導体形成工程では、前記最下樹脂絶縁層上及び前記開口部の内面に対する無電解めっきを行った後にエッチングレジストを形成し、次いで電解めっきを行い、さらにエッチングレジストを除去してソフトエッチングを行うことにより、前記開口部内に前記主面側接続導体を形成するとともに、前記最下樹脂絶縁層上に配線積層部を構成する導体層をパターン形成することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の配線基板の製造方法。
  7. 前記主面側接続導体形成工程の後、前記コア基板及び前記最下樹脂絶縁層を貫通するように形成された複数のスルーホール導体の空洞部を絶縁樹脂材料で穴埋めするとともに、併せて前記主面側接続導体の箇所にできる凹部を穴埋めする穴埋工程を行うことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の配線基板の製造方法。
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