JP4983219B2 - Component built-in board - Google Patents
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Description
本発明は、部品内蔵基板に関し、更に詳しくは、部品内蔵基板の側面でのシールド効果を高めることができると共に電子部品の実装面積を有効に利用することができる部品内蔵基板に関するものである。 The present invention relates to a component-embedded substrate, and more particularly to a component-embedded substrate that can enhance the shielding effect on the side surface of the component-embedded substrate and can effectively use the mounting area of an electronic component.
従来のこの種の部品内蔵基板は、例えば図4の(a)、(b)に示すように、絶縁層1と、絶縁層1の下面に所定のパターンで形成された配線層2に実装された複数の電子部品3と、絶縁層1の上面全面に形成されたグランド電極4と、グランド電極4に上端が電気的に接続され且つ下端が配線層2の電気的に接続されたビアホール導体5と、を備えている。複数の電子部品3は、能動素子及び/または受動素子からなり、絶縁層1内に埋設されている。これらの電子部品3は、絶縁層1上面のグランド電極4によって外部の電磁波からシールドされている。しかし、絶縁層1の側面にはシールド対策が施されていないため、複数の電子部品3は絶縁層1の側面から電磁波の侵入を受け、あるいは電磁波を放射する問題がある。
A conventional component-embedded substrate of this type is mounted on an
そこで、絶縁層1の側面からの電磁波の侵入、あるいは電子部品3からの電磁波の放射を防止する対策として、図5の(a)、(b)に示すように絶縁層1の外周縁部に複数の第2のビアホール導体7を配列する方法が考えられる。この場合には、絶縁層1の下面に第2のグランド電極8が周縁部に沿って矩形状に形成され、絶縁層1の上面のグランド電極4とその下面の第2のグランド電極8とが第2のビアホール導体7によって電気的に接続されている。この対策によって部品内蔵基板の側面における外部の電磁波に対するシールド効果を得ることができる。以下では、必要に応じて側面におけるシールド効果を側面シールド効果として説明する。
Therefore, as a countermeasure for preventing the intrusion of electromagnetic waves from the side surface of the
図5の(a)、(b)に示した部品内蔵基板の一例として、例えば特許文献1に記載の多層回路基板がある。この多層回路基板の場合には、回路パターンが形成された内層基材が複数積層して形成されている。各内層基材の外周には接地用導電パターンがそれぞれ形成されている。そして、上下の内層基材の接地用導電パターンは、接地用導電パターン全周に渡って配列された複数のスルーホールを介して互いに電気的に接続されている。これらの接地用導電パターン及びスルーホールによって側面シールド効果が奏し得られる。
As an example of the component-embedded substrate shown in FIGS. 5A and 5B, there is a multilayer circuit substrate described in
また、特許文献2には特許文献1に記載のスルーホールと同種のビアホール導体が配列された電子部品収納用パッケージが記載されている。この電子部品収納用パッケージの場合には、セラミック基板上に載置する電子部品を取り囲むように枠体が接合され、この枠体にはメタライズ層及びこれに接続されたビアが形成されている。これらのメタライズ層及ビアによって側面シールド効果が奏し得られる。
しかしながら、図5の(a)、(b)に示す部品内蔵基板や特許文献1、2の技術の場合には、スルーホールまたはビアホールを設けるために基板内に固有のスペースが必要になり、そのスペース分だけ電子部品の実装面積が減少して実装面積の利用効率が低下し、あるいは所定の実装面積を確保するためには固有のスペース分だけ基板が大型化する。また、スルーホールまたはビアホールの内面をメタライズする場合には、アスペクト比(ホールの深さ/ホールの直径)を略2以下に抑える必要があり、アスペクト比が2を超えると内周面全面にメタライズすることが難しくなる。ホール内周面全面にメタライズする場合にはホールの直径を大きくするか、ホールをテーパー状に形成する必要がある。このようにするとスルーホールまたはビアホールの占有面積が大きくなり電子部品の実装面積の利用効率が低下し、基板が大型化する。
However, in the case of the component-embedded substrate shown in FIGS. 5A and 5B and the techniques of
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、側面シールド効果を向上させることができ、また電子部品の実装面積を効率良く利用して基板の小型化を促進することができる部品内蔵基板を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can improve the side shield effect, and can efficiently reduce the size of the board by efficiently using the mounting area of the electronic component. The object is to provide a substrate.
本発明の請求項1に記載の部品内蔵基板は、絶縁層を含む配線基板と、上記絶縁層に内蔵された少なくとも一つの電子部品と、上記配線基板に設けられたグランド電極と、を備えた部品内蔵基板において、上記グランド電極に基端部が電気的に接続され且つ上記絶縁層内に上記絶縁層を貫通しないように配置された複数の非貫通ビアホール導体からなる、すだれ状のシールド電極を備え、上記シールド電極は、上記絶縁層の少なくとも一つの側面に沿って設けられていることを特徴とするものである。
A component-embedded substrate according to
また、本発明の請求項2に記載の部品内蔵基板は、絶縁層を含む配線基板と、上記絶縁層に内蔵された少なくとも一つの電子部品と、上記配線基板に設けられたグランド電極と、を備えた部品内蔵基板において、上記グランド電極に基端部が電気的に接続され且つ上記絶縁層内に上記絶縁層を貫通しないように非貫通状態で配置されてなる、カーテン状のシールド電極を備え、上記シールド電極は、上記絶縁層の少なくとも一つの側面に沿って設けられていることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a component-embedded substrate comprising: a wiring substrate including an insulating layer; at least one electronic component embedded in the insulating layer; and a ground electrode provided on the wiring substrate. The component-embedded substrate includes a curtain-shaped shield electrode, the base end of which is electrically connected to the ground electrode, and is disposed in the insulating layer so as not to penetrate the insulating layer. The shield electrode is provided along at least one side surface of the insulating layer .
また、本発明の請求項3に記載の部品内蔵基板は、請求項1または請求項2に記載の発明において、上記シールド電極は、上記絶縁層の全ての側面に沿って設けられていることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the component-embedded substrate according to the first or second aspect, the shield electrode is provided along all side surfaces of the insulating layer. It is a feature.
また、本発明の請求項4に記載の部品内蔵基板は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発明において、上記シールド電極の先端が対向する位置に、配線層が形成されていることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the component built-in substrate according to any one of the first to third aspects, wherein a wiring layer is formed at a position where the tip of the shield electrode faces. It is characterized by that.
また、本発明の請求項5に記載の部品内蔵基板は、請求項4に記載の発明において、上記配線層の一部がグランド電極として形成されていることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the component built-in substrate according to the fourth aspect , wherein a part of the wiring layer is formed as a ground electrode.
本発明によれば、側面シールド効果を向上させることができ、しかも電子部品の実装面積を効率良く利用して基板の小型化を促進することができる部品内蔵基板を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the side shield effect can be improved and the component built-in board | substrate which can utilize the mounting area of an electronic component efficiently, and can accelerate | stimulate size reduction of a board | substrate can be provided.
以下、図1〜図4に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
第1の実施形態
本実施形態の部品内蔵基板10は、例えば図1に示すように、配線基板11と、配線基板11に内蔵された複数の電子部品12と、を備えている。配線基板11は、上下方向に積層された第1、第2の絶縁層13、14と、これらの絶縁層13、14の界面に所定のパターンで形成された第1の配線層15と、第1の絶縁層13の上面に形成された第1のグランド電極16と、第2の絶縁層14の下面に所定のパターンで形成された第2の配線層17と、を備えている。複数の電子部品12は、第1の絶縁層13に内蔵され、第1の配線層15に電気的に接続されている。第1のグランド電極16は、絶縁層13の上面全面を被覆し、電磁波のシールド電極として機能し、外部の電磁波の侵入を防止すると共に内部の電子部品12からの外部への電磁波の放射を防止している。
Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiment shown in FIGS.
First Embodiment A component built-in
第1の絶縁層13の四隅には、図1に示すように第1のビアホール導体18がそれぞれ配置され、これらのビアホール導体18はいずれも第1の絶縁層13を貫通している。従って、以下では第1のビアホール導体18を貫通ビアホール導体18として説明する。この貫通ビアホール導体18は、上端が第1のグランド電極16に電気的に接続され、下端が第1の配線層15の一部を構成する第2のグランド電極15Aに電気的に接続されている。貫通ビアホール導体18が接続された第2のグランド電極15Aにはビアホール19が形成され、ビアホール19を介して第2の配線層17に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, first via-
更に本実施形態では、図1の(a)、(b)に示すように第1の絶縁層13の全側面に沿って所定の間隔を空けて第2のビアホール導体20が複数配列されている。各側面の複数の第2のビアホール導体20の両端には所定の間隔を空けて第1のビアホール導体18がそれぞれ配置されている。第2のビアホール導体20は、上端が第1のグランド電極16に接続され、下端が第1の絶縁層13の中ほどまで垂下し、第1の絶縁層13を貫通しない非貫通ビアホール導体として形成されている。各側面に配列された複数の半貫通ビアホール導体20は、第1の絶縁層13の各側面において第1のグランド電極16から垂下するすだれ状のシールド電極として第1の絶縁層13の周囲を取り囲むように形成されている。すだれ状のシールド電極は、第1の絶縁層13の側面を電磁的にシールドして絶縁層13内に埋設された複数の電子部品12を外部の電磁波から保護すると共に電子部品12から外部へ電磁波が漏れないようにしている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, a plurality of second via-
貫通ビアホール導体18は、第1の絶縁層13の該当箇所に例えばCO2レーザー等によって貫通孔を形成し、その貫通孔内に導電性ペーストを充填することによって形成される。非貫通ビアホール導体20は、第1の絶縁層13の上面の該当箇所にCO2レーザー等によって非貫通孔を形成し、その非貫通孔内に導電性ペーストを充填、または無電解メッキすることによって形成される。
The through via-
また、図1の(b)に示すようにすだれ状のシールド電極の先端と第1の配線層15との間に隙間ができるため、図1の(a)に示すようにすだれ状のシールド電極の真下の領域まで第1の配線層15が延長され、そこに必要に応じて電子部品12を配置することによって実装面積を有効に利用することができ、部品内蔵基板10の小型化を促進することができる。また、すだれ状のシールド電極の真下の領域にグランド電極を形成することにより、すだれ状のシールド電極による側面シールド効果を更に高めることができる。
Further, since a gap is formed between the tip of the interdigital shield electrode and the
ところで、すだれ状のシールド電極を構成する各非貫通ビアホール導体20は、スタブとなってシールド効果とは逆に部品内蔵基板10の内部に信号が入り込みやすくなることも考えられる。一般的な高周波モジュールのサイズを考慮して、第1の絶縁層13の厚さを例えば1mm程度に設定すると、非貫通ビアホール導体20の高さを0.5mm程度に設定することができる。これらの非貫通ビアホール導体20がスタブとなって、その内部に信号が入り込みやすくなるスタブの高さが1/4λであるとすれば、1/4λ=0.5mmに相当する周波数は150GHzになる。しかしながら、RFモジュールで取り扱う周波数は通常3GHz程度であることから、通常のRFモジュールでは非貫通ビアホール導体20からなるすだれ状のシールド電極に十分な側面シールド効果を期待することができる。
By the way, it is conceivable that each non-penetrating via-
而して、第1、第2の絶縁層13、14の材料は、絶縁性材料であれば特に制限されないが、例えば樹脂単独または樹脂と無機フィラーとの混合樹脂組成物が好ましい。本実施形態の絶縁層13、14に用いられる樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、変性ポリイミド樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂が好ましい。また、混合樹脂組成物に含まれる無機フィラーとしては、例えばガラスクロスやアルミナ、シリカ等が好ましい。本実施形態では樹脂層として混合樹脂組成物(プリプレグ)を用いている。第1の絶縁層13と第2の絶縁層14は、同一の絶縁性材料であっても、互いに異なる絶縁性材料であっても良い。
Thus, the material of the first and second insulating
第1、第2の配線層15、17及び第1のグランド電極16の材料は、それぞれ導電性金属であれば特に制限されないが、例えばCu、Ni、Sn、Pb等の配線材料として用いられる金属が好ましい。本実施形態では、配線層12は銅によって形成されている。第1、第2の配線層15、17及び第1のグランド電極16はそれぞれ例えば無電解メッキ銅や電解メッキ銅、あるいは銅箔によってそれぞれ形成されている。また、貫通ビアホール導体18及び非貫通ビアホール導体20は、いずれも導電性ペーストを硬化させた導電性樹脂、または無電解メッキによって形成されている。導電性ペーストは、例えば金属粒子と熱硬化性樹脂とを含む導電性樹脂組成物である。金属粒子としては、例えばAu、Ag、Cu、Ni等の金属を用いることができ、熱硬化性樹脂としては、絶縁層と同様に、例えばエポキシ樹脂、変性ポリイミド樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。第1、第2の配線層15、17は、エッチング等の公知の手法により所定の形状にパターニングすることができる。
The materials of the first and second wiring layers 15 and 17 and the
以上説明したように本実施形態によれば、第1の絶縁層13を含む配線基板11と、第1の絶縁層13に内蔵された複数の電子部品12と、配線基板11の上面、即ち第1の絶縁層13の上面に設けられた第1のグランド電極16と、を備え、第1のグランド電極16に基端部が電気的に接続され且つ第1の絶縁層13内に第1の絶縁層13を貫通しないように配置された複数の非貫通ビアホール導体20からなる、すだれ状のシールド電極を備えているため、第1のグランド電極16によって部品内蔵基板10の上面において電磁波をシールドすると共にすだれ状のシールド電極によって部品内蔵基板10の側面において電磁波をシールドすることができる。即ち、本実施形態では、すだれ状のシールド電極により部品内蔵基板10の側面シールド効果を向上させることができる。また、すだれ状のシールド電極と第1の配線層15の間に隙間があるため、すだれ状のシールド電極の真下の領域まで第1の配線層15を延長することができ、その領域を実装面積として有効に利用することができる。また、非貫通ビアホール導体20は、貫通ビアホール導体18と比較して穴径を小さくできるため、部品内蔵基板10の上面に配線パターンを形成する場合にも、部品の実装面積を大きくとることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、すだれ状のシールド電極の先端が対向する位置に、第1の配線層15が形成されているため、電子部品12の実装面積を拡張することができ、実装面積を効率良く利用して基板の小型化を促進することができる。また、すだれ状のシールド電極の真下の第1の配線層15の一部をグランド電極として形成することにより、すだれ状のシールド電極による側面シールド効果を更に向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, since the
第2の実施形態
本実施形態の部品内蔵基板10Aは、例えば図2の(a)〜(c)に示すように構成されている。本実施形態では、第1の実施形態と同一または相当部分には同一符号を付して本実施形態について説明する。図2において、(a)はその水平方向の断面図、(b)は(a)のB−B線に沿う断面図、(c)は(a)のC−C線に沿う断面図である。
Second Embodiment A component-embedded
本実施形態の部品内蔵基板10Aは、図2の(a)〜(c)に示すように、第1の絶縁層13内の複数の電子部品12の間にもすだれ状のシールド電極が設けられていること以外は、第1の実施形態に準じて構成されている。本実施形態では第1の絶縁層13の外周縁部に沿って形成された第1の非貫通ビアホール導体20からなるすだれ状のシールド電極を第1のすだれ状の電極とし、第1の絶縁層13の中央部に設けられたものを第2のすだれ状のシールド電極として説明する。
As shown in FIGS. 2A to 2C, the component-embedded
第2のすだれ状のシールド電極は、図2の(a)に示すように第1の絶縁層13の横方向の略中央を横切るように複数の第2の非貫通ビアホール導体20Aが配列されている。第2の非貫通ビアホール導体20Aは、同図の(b)、(c)に示すように、その上端が第1のグランド電極16に電気的に接続され、第1のグランド電極16から垂下し、第1の非貫通ビアホール導体20と同様に形成されている。そして、同図の(c)に示すように第2の非貫通ビアホール導体20Aの下端と第1の配線層15との間に隙間が形成されている。第2のすだれ状のシールド電極は、異種の電子部品12間で電磁的に干渉する虞がある部位に配置されている。これにより、隣接する異種の電子部品12、12間の電磁干渉を防止し、ノイズの発生を防止することができる。
As shown in FIG. 2A, the second interdigital shield electrode has a plurality of second non-through via-
本実施形態によれば、第1の絶縁層13内で第2のすだれ状のシールド電極によって区画された隣接する電子部品12、12の電磁的干渉を防止して、各電子部品12のノイズの発生を防止することができる他、第1の実施形態と同様に作用効果を期することができる。
According to the present embodiment, the electromagnetic interference between the adjacent
第3の実施形態
本実施形態の部品内蔵基板10Bは、例えば図3の(a)、(b)に示すように構成されている。本実施形態では、第1の実施形態と同一または相当部分には同一符号を付して本実施形態について説明する。図3において、(a)はその水平方向の断面図、(b)は(a)のB−B線に沿う断面図である。
Third Embodiment A component-embedded substrate 10B according to the present embodiment is configured, for example, as shown in FIGS. In the present embodiment, the same or corresponding portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the present embodiment will be described. 3A is a cross-sectional view in the horizontal direction, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
本実施形態の部品内蔵基板10Bは、図3の(a)、(b)に示すように、すだれ状のシールド電極に代えてカーテン状のシールド電極を設けられていること以外は、第1の実施形態に準じて構成されている。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the component-embedded substrate 10B of the present embodiment is the first except that a curtain-like shield electrode is provided instead of the interdigital shield electrode. It is comprised according to embodiment.
カーテン状のシールド電極21は、図2の(a)に示すように第1の絶縁層13の四隅に配置された貫通ビアホール導体18の間で第1の絶縁層13の各側面に沿って配置されている。カーテン状のシールド電極21の両端と貫通ビアホール導体18との間には僅かな隙間が形成されている。カーテン状のシールド電極21は、同図の(b)に示すように、その上端が第1のグランド電極16に電気的に接続され、第1のグランド電極16から垂下し、カーテン状に形成されている。そして、カーテン状のシールド電極21の下端と第1の配線層15との間に隙間が形成され、その下端の真下の領域まで第1の配線層15を延長し、電子部品12を配置することができるようになっている。また、カーテン状のシールド電極21の先端と対向する位置に第2のグランド電極を設けることによって、カーテン状のシールド電極21の側面シールド効果を更に高めることができる。このカーテン状のシールド電極21は、第1の絶縁層13の上面の該当箇所に例えばCO2レーザー等によって溝を形成し、その溝に導電性ペーストを充填、または無電解メッキすることによって形成される。
The curtain-shaped
本実施形態によれば、第1の絶縁層13の各側面にカーテン状のシールド電極21を設けたため、すだれ状のシールド電極のような隙間がなく、側面シールド効果を更に向上させることができる。
According to the present embodiment, since the curtain-
尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではない。すだれ状のシールド電極またはカーテン状のシールド電極を絶縁層の全側面に設けた場合について説明したが、必要に応じて適宜の側面を選択してすだれ状のシールド電極またはカーテン状のシールド電極設けることもできる。また、絶縁層内の電子部品の配置状態に応じて絶縁層の内部にすだれ状のシールド電極またはカーテン状のシールド電極を適宜設けることができる。貫通ビアホール導体及び非貫通ビアホール導体の断面形状は、円形状に限らず楕円形状等、必要に応じて適宜の形状を採用することができる。 The present invention is not limited to the above embodiments. We have explained the case where the interdigital shield electrode or curtain-shaped shield electrode is provided on all sides of the insulating layer. However, the interdigital shield electrode or curtain-shaped shield electrode should be provided by selecting an appropriate side as necessary. You can also. In addition, an interdigital shield electrode or a curtain-shaped shield electrode can be appropriately provided inside the insulating layer in accordance with the arrangement state of the electronic components in the insulating layer. The cross-sectional shape of the through via hole conductor and the non-through via hole conductor is not limited to a circular shape, and an appropriate shape such as an elliptical shape can be adopted as necessary.
本発明は、例えば携帯電話等の移動体通信装置や電子機器に用いられる部品内蔵基板に好適に用いることができる。 The present invention can be suitably used for a component-embedded substrate used in, for example, a mobile communication device such as a mobile phone or an electronic device.
10、10A、10B 部品内蔵基板
11 配線基板
12 電子部品
13 第1の絶縁層
14 第2の絶縁層
15 第1の配線層
16 グランド電極
20 非貫通ビアホール導体(すだれ状のシールド電極)
21 カーテン状のシールド電極
DESCRIPTION OF
21 Curtain-shaped shield electrode
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