JP5202878B2 - 配線基板 - Google Patents

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本発明は、コア基板の表面に配線積層部を形成した構造であって、内部にコンデンサが収容されている配線基に関するものである。
コンピュータのマイクロプロセッサ等として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、コンデンサ(「キャパシタ」とも言う)を設けることが提案されている。その一例として、高分子材料製のコア基板内にチップ状のコンデンサを埋め込んでコア部を構成し、そのコア部の表面及び裏面にビルドアップ層を形成した配線基板が従来提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。
ところで、上記の配線基板に収容するコンデンサとしては、誘電体層を介して内部電極層(電源用内部電極層、グランド用内部電極層)が積層配置された構造を有し、内部電極層同士を導通させる複数のビア導体(電源用ビア導体、グランド用ビア導体)と、各ビア導体の端部に接続される表層電極(電源用電極、グランド用電極)とが設けられ、各ビア導体が全体としてアレイ状に配置されたビアアレイタイプのコンデンサなどがある。
特開2005−39217号公報(図3など) 特開2005−39243号公報(図4など)
ところが、コンデンサを配線基板のコア基板内に収容すると、コア基板に形成されるスルーホール導体を通過する配線(シグナル配線)と、コンデンサとが互いに接近して配置(例えば1.5mm程度の間隔で配置)される。この場合、シグナル配線から発生する電磁波がノイズとしてコンデンサの導体(内部電極層、ビア導体、表層電極)に取り込まれ、ノイズ障害が発生する可能性がある。その結果、適切な電源供給の妨げとなることが懸念される。また、コンデンサの導体から発生する電磁波がノイズとしてシグナル配線に取り込まれることにより、ノイズ障害が発生する可能性もある。
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、ノイズ障害となる不具合を低減できるコンデンが内蔵された好適な配線基板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、コンデンサ主面、コンデンサ裏面及びコンデンサ側面を有するとともに、誘電体層を介して電源用内部電極層とグランド用内部電極層とが交互に積層配置された構造を有するコンデンサ本体と、前記電源用内部電極層同士を導通させる複数の電源用ビア導体と、前記グランド用内部電極層同士を導通させる複数のグランド用ビア導体と、前記複数の電源用ビア導体における少なくとも前記コンデンサ主面側の端部に接続する電源用電極と、前記複数のグランド用ビア導体における少なくとも前記コンデンサ主面側の端部に接続するグランド用電極とを備え、前記複数の電源用ビア導体及び前記複数のグランド用ビア導体が全体としてアレイ状に配置されたコンデンサであって、前記コンデンサ側面上に、前記コンデンサ側面の略全体を覆うシールド導体層を備えることを特徴とするコンデンサがある。
従って、手段1のコンデンサによると、ノイズを発生するノイズ源がコンデンサに接近していたとしても、シールド導体層を配置することにより、ノイズ源からの電磁波を遮蔽できる。また、コンデンサからの電磁波がコンデンサの外部に影響を与えることも防止できる。ゆえに、ノイズ障害となる不具合を低減できる。また、シールド導体層がコンデンサ側面の略全体を覆うため、電磁波をより確実に遮蔽できる。なお、前記シールド導体層は、コンデンサ側面だけでなく、前記コンデンサ主面及び前記コンデンサ裏面の外周部も覆っていることが好ましい。このようにすれば、電磁波をよりいっそう確実に遮蔽できる。
ここで、上記コンデンサは、コンデンサ主面、コンデンサ裏面及びコンデンサ側面を有するとともに、誘電体層を介して電源用内部電極層とグランド用内部電極層とが交互に積層配置された構造を有している。ここで、「コンデンサ側面」とは、コンデンサの外表面においてコンデンサ主面及びコンデンサ裏面以外の面をいう。コンデンサ側面は、通常、コンデンサ主面及びコンデンサ裏面に対して直交している。なお、上記コンデンサは、ビアアレイタイプのコンデンサである。即ち、コンデンサは、前記電源用内部電極層同士を導通させる複数の電源用ビア導体と、前記グランド用内部電極層同士を導通させる複数のグランド用ビア導体と、前記複数の電源用ビア導体における少なくとも前記コンデンサ主面側の端部に接続する電源用電極と、前記複数のグランド用ビア導体における少なくとも前記コンデンサ主面側の端部に接続するグランド用電極とを備え、前記複数の電源用ビア導体及び前記複数のグランド用ビア導体が全体としてアレイ状に配置されている。このような構造であれば、コンデンサのインダクタンスの低減化が図られ、ノイズ吸収や電源変動平滑化のための高速電源供給が可能となる。
前記誘電体層としては、セラミック誘電体層、樹脂誘電体層、セラミック−樹脂複合材料からなる誘電体層などが挙げられる。前記セラミック誘電体層としては、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、静電容量の大きなコンデンサを実現しやすくなる。また、前記樹脂誘電体層としては、エポキシ樹脂、接着剤を含んだ四フッ化エチレン樹脂(PTFE)などの樹脂が好適に使用される。さらに、前記セラミック−樹脂複合材料からなる誘電体層としては、セラミックとして、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が好適に使用され、樹脂材料として、エポキシ樹脂、フェノール、ウレタン、シリコン、ポリイミド、不飽和ポリエステルなどの熱硬化性樹脂、ポリカーボネート、アクリル、ポリアセタール、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂、及び、ニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴムなどのラテックスが好適に使用される。
前記電源用内部電極層、前記グランド用内部電極層、前記電源用ビア導体、前記グランド用ビア導体、前記電源用電極、前記グランド用電極としては特に限定されないが、例えば誘電体層がセラミック誘電体層である場合にはメタライズ導体であることが好ましい。なお、メタライズ導体は、金属粉末を含む導体ペーストを従来周知の手法、例えばメタライズ印刷法で塗布した後に焼成することにより、形成される。同時焼成法によってメタライズ導体及びセラミック誘電体層を形成する場合、メタライズ導体中の金属粉末は、セラミック誘電体層の焼成温度よりも高融点である必要がある。例えば、セラミック誘電体層がいわゆる高温焼成セラミック(例えばアルミナ等)からなる場合には、メタライズ導体中の金属粉末として、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガン(Mn)等やそれらの合金が選択可能である。セラミック誘電体層がいわゆる低温焼成セラミック(例えばガラスセラミック等)からなる場合には、メタライズ導体中の金属粉末として、銅(Cu)または銀(Ag)等やそれらの合金が選択可能である。
また、前記シールド導体層は、前記コンデンサ側面の略全体を覆っている。コンデンサ側面が複数存在する場合、「コンデンサの側面の略全体を覆う」とは、1つのコンデンサ側面の略全体を覆うことをいうのではなく、全てのコンデンサ側面の略全体を覆うことをいう。なお、シールド導体層の一部または全部の層は、導電性の金属材料などによって形成することが可能である。シールド導体層を構成する金属材料としては、例えば銅、銀、鉄、コバルト、ニッケルなどが挙げられる。特に、シールド導体層を構成する金属材料としては、できれば銅や銀などの良導体を用いることが好ましい。また、前記シールド導体層も、例えば誘電体層がセラミック誘電体層である場合にはメタライズ導体であることが好ましい。
なお、シールド導体層は、前記電源用電極及び前記グランド用電極と同じ金属材料によって形成されていることが好ましい。このようにすれば、シールド導体層を形成する際に電源用電極及び前記グランド用電極の材料とは別の材料を準備しなくても済む。また、シールド導体層を電源用電極及び前記グランド用電極と同じ工程で同時に形成することが可能となるため、工数が減る。従って、コンデンサを容易にかつ低コストで形成できる。
シールド導体層の厚さは特に限定されないが、例えば2μm以上50μm以下に設定されることがよい。即ち、この厚さが2μm未満であると、シールド導体層を配置したとしても上記の電磁波を十分に遮蔽することができない。また、この厚さが50μmを超えるような場合には、シールド導体層を形成しにくくなるおそれがある。さらに、前記シールド導体層の表面は粗化されていることがよく、結果として得られるシールド導体層の表面の算術平均粗さは、例えば0.2μm以上1.0μm以下であることが好ましい。このようにすれば、シールド導体層の表面に凹凸が形成されて表面積が大きくなるため、コンデンサを配線基板に内蔵した際に、シールド導体層と、配線基板を構成する絶縁樹脂との接触面積が増大し、コンデンサと配線基板との密着性が向上する。
なお、本明細書で述べられている「算術平均粗さ」とは、JIS B0601で定義されている算術平均粗さRaである。なお、算術平均粗さRaの測定方法はJIS B0651に準じるものとする。
また、シールド導体層の表面が粗化されている場合、前記シールド導体層は、前記コンデンサ裏面の全体を覆っていることが好ましい。このようにすれば、粗化面であるシールド導体層の表面積がさらに大きくなるため、コンデンサを配線基板に内蔵した際に、シールド導体層と上記の絶縁樹脂との接触面積がさらに増大し、コンデンサと配線基板との密着性がよりいっそう向上する。しかも、シールド導体層によって電磁波をよりいっそう確実に遮蔽できる。
なお、シールド導体層が例えば金属材料からなる場合、シールド導体層の形成方法としては、コンデンサ本体のコンデンサ側面上に金属ペーストを印刷してシールド導体層を形成する方法などが挙げられる。しかし、上記の方法以外にも、シールド導体層と同じ大きさの金属箔を貼付してシールド導体層を形成する方法や、シールド導体層よりも大きい金属箔を貼付した後、金属箔に対するエッチングを行ってシールド導体層を形成する方法や、めっきによってシールド導体層を形成するなどの方法を採用することも可能である。さらに、シールド導体層の形成方法としては、シールド導体層の焼成を、前記誘電体層やコンデンサの導体(前記電源用内部電極層、前記グランド用内部電極層、前記電源用ビア導体、前記グランド用ビア導体、前記電源用電極、前記グランド用電極)の焼成と同時に行う同時焼成法などが挙げられる。また、誘電体層や上記のコンデンサの導体の焼成を行った後で、シールド導体層の焼成を行う後焼成法などを採用することもできる。同時焼成法によってシールド導体層を形成すれば、コンデンサの製造に必要な工数が減るため、コンデンサを容易にかつ低コストで形成できる。一方、後焼成法によってシールド導体層を形成すれば、シールド導体層の機能を電磁波を遮蔽する機能に特化できるとともに、上記のコンデンサの導体の機能を電流を流す機能に特化できるため、コンデンサの高性能化を図ることができる。また、焼成によって硬化した誘電体層にシールド導体層を形成するため、シールド導体層の形成が容易になる。
さらに、シールド導体層は、電流が流れるようになってもよいし、そうでなくてもよい。特に、シールド導体層に電流が流れる場合、前記シールド導体層は、前記複数のグランド用ビア導体及び前記グランド用電極の少なくとも一方に接続されていてもよい。このようにしても、シールド導体層によって上記の電磁波を遮蔽でき、ノイズ障害となる不具合を低減できる。さらに、前記シールド導体層は外表面にて前記グランド用電極に接続されていることが好ましい。このようにすれば、コンデンサ本体内にあるグランド用ビア導体にシールド導体層を接続する場合に比べて、接続が容易となる。また、シールド導体層とグランド用ビア導体との接続部分が電源用内部電極層及びグランド用内部電極層の邪魔にならない。さらに、コンデンサ本体の外表面にあるグランド用の導体部(シールド導体層及びグランド用電極からなる導体部)の面積が大きくなって低抵抗化が図られる。従って、シールド導体層をグランド用電極と同時に形成できる。ゆえに、シールド導体層をグランド用電極と別々に形成しなくても済むため、コンデンサを容易に形成できる。
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するコア基板と、層間絶縁層及び導体層を前記コア主面の上にて積層した構造を有する配線積層部とを備え、コンデンサ主面、コンデンサ裏面及びコンデンサ側面を有するとともに、誘電体層を介して電源用内部電極層とグランド用内部電極層とが交互に積層配置された構造を有するコンデンサ本体と、前記電源用内部電極層同士を導通させる複数の電源用ビア導体と、前記グランド用内部電極層同士を導通させる複数のグランド用ビア導体と、前記複数の電源用ビア導体における少なくとも前記コンデンサ主面側の端部に接続する電源用電極と、前記複数のグランド用ビア導体における少なくとも前記コンデンサ主面側の端部に接続するグランド用電極とを備え、前記複数の電源用ビア導体及び前記複数のグランド用ビア導体が全体としてアレイ状に配置されたコンデンサが内蔵される配線基板であって、前記コア基板に、シグナル配線が前記コア主面及び前記コア裏面を貫通するように形成され、前記コンデンサが、前記コア主面と前記コンデンサ主面とを同じ側に向けた状態で前記コア基板内に収容され、前記シグナル配線と前記コンデンサの導体との間に位置する前記コンデンサ側面上に、前記コンデンサ側面の略全体を覆うシールド導体層が配置され、前記コンデンサ本体の外周部分は、前記誘電体層と内層ダミー電極とを交互に積層配置した構造を有し、前記シールド導体層は、前記コンデンサ側面において前記内層ダミー電極の端部に接続されていることを特徴とする配線基板がある。
従って、手段2の配線基板によると、上記手段1に記載のコンデンサが内蔵された好適な配線基板を提供することができる。なお、シールド導体層は、配線基板側グランド接続用導体に電気的に接続されていることが好ましい。このようにすれば、シールド導体層配線基板側グランド用導体に接続されて一定のグランド電位に保持さるため、上記のノイズ源の電位の変動や上記のコンデンサの導体の電位の変動を吸収できる。
また、手段2の配線基板は、コア主面及びコア裏面を有するコア基板と、層間絶縁層及び導体層を前記コア主面の上にて積層した構造を有する配線積層部とを備え、前記コンデンサが、前記コア主面と前記コンデンサ主面とを同じ側に向けた状態で前記コア基板内に収容されているものである。このようにすれば、配線積層部においてコンデンサに邪魔されることなく電気回路を形成できるため、配線基板の機能を維持することができる。また、コア基板にコア主面及びコア裏面を貫通するスルーホール導体が設けられている場合、スルーホール導体を通過する配線から電磁波が発生するが、シールド導体層によって上記配線からの電磁波や上記コンデンサの導体からの電磁波を遮蔽できる。これにより、ノイズ障害となる不具合を低減できる。また、スルーホール導体を通過する配線とコンデンサとを互いに接近させて配置できるため、配線基板内の配線を密集させて配線基板の小型化を図ることができる。この場合、コンデンサは、コア基板内に収容された状態で、例えば高分子材料製の樹脂充填部により固定される。
また、本発明の課題を解決するためのさらに別の手段(手段3)としては、コア主面及びコア裏面を有するコア基板と、層間絶縁層及び導体層を前記コア主面の上にて積層した構造を有する配線積層部とを備え、コンデンサ主面、コンデンサ裏面及びコンデンサ側面を有するとともに、誘電体層を介して電源用内部電極層とグランド用内部電極層とが交互に積層配置された構造を有するコンデンサ本体と、前記電源用内部電極層同士を導通させる複数の電源用ビア導体と、前記グランド用内部電極層同士を導通させる複数のグランド用ビア導体と、前記複数の電源用ビア導体における少なくとも前記コンデンサ主面側の端部に接続する電源用電極と、前記複数のグランド用ビア導体における少なくとも前記コンデンサ主面側の端部に接続するグランド用電極とを備え、前記複数の電源用ビア導体及び前記複数のグランド用ビア導体が全体としてアレイ状に配置されたコンデンサが内蔵される配線基板であって、前記コア基板に、シグナル配線が前記コア主面及び前記コア裏面を貫通するように形成され、前記コンデンサが、前記配線積層部内に収容され、前記シグナル配線と前記コンデンサとの間に位置する前記コンデンサ側面上に、前記コンデンサ側面の略全体を覆うシールド導体層を備え、前記コンデンサ本体の外周部分は、前記誘電体層と内層ダミー電極とを交互に積層配置した構造を有し、前記シールド導体層は、前記コンデンサ側面において前記内層ダミー電極の端部に接続されていることを特徴とする配線基板がある。
従って、手段3の配線基板によると、上記手段1に記載のコンデンサが内蔵された好適な配線基板を提供することができる。なお、シールド導体層は、配線基板側グランド接続用導体に電気的に接続されていることが好ましい。このようにすれば、シールド導体層が配線基板側グランド用導体に接続されて一定のグランド電位に保持されるため、上記のノイズ源の電位の変動や上記のコンデンサの導体の電位の変動を吸収できる。
また、手段3の配線基板は、コア主面及びコア裏面を有するコア基板と、層間絶縁層及び導体層を前記コア主面の上にて積層した構造を有する配線積層部とを備え、前記コンデンサが、前記配線積層部内に収容されているものである。このようにすれば、配線積層部上に半導体集積回路素子を搭載した場合に半導体集積回路素子とコンデンサとをつなぐ配線が短くなる。これにより、配線のインダクタンス成分の増加が防止されるため、コンデンサによる半導体集積回路素子のスイッチングノイズを確実に低減できるとともに、電源電圧の確実な安定化を図ることができる。
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。前記コンデンサが前記コア基板内に収容されている場合、かかるコア基板は、コンデンサを収容するための収容穴部を1つまたは2つ以上有していてもよい。この収容穴部は、コア主面のみにて開口する非貫通穴であってもよく、あるいはコア主面及びコア裏面の両方にて開口する貫通穴であってもよい。また、コンデンサは、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。
上記配線基板を構成する配線積層部は、高分子材料を主体とする層間絶縁層及び導体層を積層した構造を有している。配線積層部はコア主面の上にのみ形成されるが、さらにコア裏面の上にも配線積層部と同じ構造の積層部が形成されていてもよい。このように構成すれば、コア主面の上に形成された配線積層部のみではなく、コア裏面の上に形成された積層部にも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。
[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ビルドアップ層31(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ビルドアップ層32とからなる。
コア基板11のコア主面12上に形成された第1ビルドアップ層31は、エポキシ樹脂からなる層間絶縁層(樹脂絶縁層33,35)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。第2層の樹脂絶縁層35の表面上における複数箇所には、端子パッド44がアレイ状に形成されている。また、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コンデンサ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。また、樹脂絶縁層33,35内には、それぞれビア導体43,47が設けられている。これらのビア導体43,47のほとんどは同軸上に配置されるとともに、それらを介して導体層42及び端子パッド44が相互に電気的に接続されている。
図1に示されるように、コア基板11のコア裏面13上に形成された第2ビルドアップ層32は、上述した第1ビルドアップ層31とほぼ同じ構造を有している。即ち、第2ビルドアップ層32は、エポキシ樹脂からなる層間絶縁層(樹脂絶縁層34,36)と、導体層42とを交互に積層した構造を有している。第2層の樹脂絶縁層36の下面上における複数箇所には、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。また、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、図1に示される配線基板10は図示しないマザーボード上に実装される。
また、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、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、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に示される収容穴部90内には、図2,図3等に示すセラミックコンデンサ101が、埋め込まれた状態で収容されている。なお、セラミックコンデンサ101は、コンデンサ主面102をコア基板11のコア主面12と同じ側に向けた状態で収容されている。本実施形態のセラミックコンデンサ101は、縦10.0mm×横10.0mm×厚さ0.8mmの平面視略矩形板状である。セラミックコンデンサ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、セラミックコンデンサ101のコンデンサ主面102の面積よりも小さくなるように設定されている。セラミックコンデンサ101の厚さ方向から見た場合、ICチップ搭載領域23は、セラミックコンデンサ101のコンデンサ主面102内に位置している。
図1等に示されるように、収容穴部90の内面とセラミックコンデンサ101の側面との隙間は、高分子材料(本実施形態ではエポキシ等の熱硬化性樹脂)からなる樹脂充填部92によって埋められている。この樹脂充填部92は、セラミックコンデンサ101をコア基板11に固定するとともに、セラミックコンデンサ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、セラミックコンデンサ101は、平面視略正方形状をなしており、四隅に面取り寸法0.55mm以上(本実施形態では面取り寸法0.6mm)の面取り部を有している。これにより、温度変化に伴う樹脂充填部92の変形時において、セラミックコンデンサ101の角部への応力集中を緩和できるため、樹脂充填部92のクラックの発生を防止できる。
図1〜図3等に示されるように、本実施形態のセラミックコンデンサ101は、いわゆるビアアレイタイプのコンデンサである。セラミックコンデンサ101を構成するセラミック焼結体104(コンデンサ本体)は、コンデンサ主面102(図1では上面)、コンデンサ裏面103(図1では下面)及びコンデンサ側面106(図1では左面、右面)を有する板状物である。なお、セラミック焼結体104のコンデンサ主面102上には前記樹脂絶縁層33が形成され、セラミック焼結体104のコンデンサ裏面103上には前記樹脂絶縁層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を介して電源用内部電極層141とグランド用内部電極層142とを交互に積層配置した構造を有している。また、セラミック焼結体104の外周部分は、セラミック誘電体層105と内層ダミー電極163とを交互に積層配置した構造を有している。このため、コンデンサ主面102の外周部分及びコンデンサ裏面103の外周部分が凹みにくくなる。その結果、コンデンサ主面102に対する樹脂絶縁層33の追従性の低下が防止されるため、セラミックコンデンサ101と前記第1ビルドアップ層31との間の密着強度の低下を防止できる。また、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、電源用内部電極層141及びグランド用内部電極層142間の誘電体として機能する。電源用内部電極層141及びグランド用内部電極層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。内層ダミー電極163は、ニッケルを主成分として形成された層であって、電源用内部電極層141及びグランド用内部電極層142とは独立している。
図1〜図3に示されるように、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、全面にわたってアレイ状(例えば格子状)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のコンデンサ主面102及びコンデンサ裏面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。各電源用ビア導体131は、各電源用内部電極層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、各グランド用内部電極層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。本実施形態では、説明の便宜上、ビア導体131,132を7列×7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3等に示されるように、セラミック焼結体104のコンデンサ主面102上には、複数の上面側電源用電極111(電源用電極)と、上面側グランド用電極112(グランド用電極)とが突設されている。上面側電源用電極111は、複数の電源用ビア導体131におけるコンデンサ主面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におけるコンデンサ主面102側の端面に対して直接接続されている。また、セラミック焼結体104のコンデンサ裏面103上には、複数の裏面側電源用電極121(電源用電極)と、裏面側グランド用電極122(グランド用電極)とが突設されている。裏面側電源用電極121は、複数の電源用ビア導体131におけるコンデンサ裏面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におけるコンデンサ裏面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及び電源用内部電極層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及びグランド用内部電極層142に導通している。
なお図3に示されるように、上面側グランド用電極112は、コンデンサ主面102の略全体を覆うプレーン状導体であり、上面側電源用電極111を避けるための孔を複数有している。各上面側電源用電極111は、コンデンサ主面102において互いに平行に配置された帯状パターンである。同様に、裏面側グランド用電極122は、コンデンサ裏面103の略全体を覆うプレーン状導体であり、裏面側電源用電極121を避けるための孔を有している。また、各裏面側電源用電極121は、コンデンサ裏面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。
そして図1に示されるように、コンデンサ主面102側にある電極111,112は、ビア導体47、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、コンデンサ裏面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。
図2等に示されるように、電極111,112,121,122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被覆されている。これら電極111,112,121,122及びビア導体131,132は、ICチップ21の略中心部の直下に配置されている。
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、電源用内部電極層141−グランド用内部電極層142間に電圧を加えると、電源用内部電極層141に例えばプラスの電荷が蓄積し、グランド用内部電極層142に例えばマイナスの電荷が蓄積する。その結果、セラミックコンデンサ101がコンデンサとして機能する。また、セラミック焼結体104では、電源用ビア導体131及びグランド用ビア導体132がそれぞれ隣接して配置されている。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2,図3等に示されるように、セラミック焼結体104の4つのコンデンサ側面106(図3参照)上には、各コンデンサ側面106の全体を覆うシールド導体層161が配置されている。即ち、シールド導体層161は、セラミック焼結体104を包囲するように形成された導体層である(図3参照)。シールド導体層161は、前記電極111,112,121,122と同じニッケルを主成分として形成された層であり、表面が図示しない銅めっき層によって被覆されている。また、シールド導体層161の厚さは、2μm以上50μm以下に設定されており、電極111,112,121,122の厚さと等しくなっている。
さらに、シールド導体層161は、コンデンサ主面102及びコンデンサ裏面103の外周部も覆っている。詳述すると、シールド導体層161の上端部がコンデンサ主面102の外周部を覆うとともに、シールド導体層161の下端部がコンデンサ裏面103の外周部を覆っている。即ち、シールド導体層161は断面略コ字状をなしている(図2参照)。なお本実施形態のように、コンデンサ側面106とコンデンサ主面102との接続部分、及び、コンデンサ側面106とコンデンサ裏面103との接続部分は、半径0.1mm程度のアールを有していてもよい。これにより、温度変化に伴うシールド導体層161の変形時において、上記各接続部分への応力集中を緩和できるため、シールド導体層161のクラックの発生を防止する効果が期待できる。そして、シールド導体層161の上端部は、外表面であるコンデンサ主面102上(図3の一点鎖線参照)において上面側グランド用電極112に接続されており、シールド導体層161の下端部は、外表面であるコンデンサ裏面103上において裏面側グランド用電極122に接続されている。これにより、シールド導体層161はグランド用導体層としても機能する。また、シールド導体層161は、コンデンサ側面106において前記内層ダミー電極163の端部に接続されている。その結果、シールド導体層161とセラミック焼結体104との密着強度が向上するため、シールド導体層161の剥れを防止できる。さらに、シールド導体層161は、裏面側グランド用電極122を介して、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からなる配線基板側グランド接続用導体162(図1参照)に電気的に接続される。
ところで本実施形態では、スルーホール導体16を通過する配線(シグナル配線)と、セラミックコンデンサ101とが互いに接近して配置(例えば、1.5mm程度の間隔)されている。この場合、シグナル配線から発生する電磁波がノイズとしてセラミックコンデンサ101の導体(内部電極層141,142、ビア導体131,132、電極111,112,121,122)に取り込まれやすくなるため、ノイズ障害が発生して適切な電源供給の妨げとなる可能性がある。しかし本実施形態では、スルーホール導体16とセラミックコンデンサ101の導体との間に位置するコンデンサ側面106上にシールド導体層161を配置することにより、上記のノイズの遮断が図られている。なお、シールド導体層161は、上面側グランド用電極112及び裏面側グランド用電極122に接続されて一定のグランド電位に保持されている。このため、スルーホール導体16を通過するシグナル配線の電位の変動を吸収することができる。また、上面側電源用電極111、電源用ビア導体131及び裏面側電源用電極121を流れる電流の電位の変動や、上面側グランド用電極112、グランド用ビア導体132及び裏面側グランド用電極122を流れる電流の電位の変動を吸収できる。
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とセラミックコンデンサ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の両面に銅箔202が貼付された銅張積層板(図4参照)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5参照)。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6参照)。
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7参照)。なお、収容穴部90となる貫通孔は、縦12.0mm×横12.0mmで、四隅に半径0.1mm以上2.0mm以下(本実施形態では半径1.5mm)のアールまたはテーパを有する断面略正方形状の孔である。
また、セラミックコンデンサ101は以下のように作製される。まず、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム等の長尺状のキャリアフィルム(図示略)上にチタン酸バリウム等からなるセラミックスラリーを均一に薄く塗布して乾燥させる。これにより、キャリアフィルム上にセラミックのグリーンシートが形成される。この後、グリーンシートを一定形状で切り出す作業が行われる。
次に、グリーンシートに図示しないメッシュマスクを配置して、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とにより、後に電源用内部電極層141及び内層ダミー電極163となる第1内部電極部と、グランド用内部電極層142及び内層ダミー電極163となる第2内部電極部とを形成する。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配置する。そして、従来周知のラミネート装置を用いて、所定温度条件下で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た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、上面を上側に向けた状態でグリーンシート積層体を配置し、グリーンシート積層体の上面上にペーストを印刷する。これにより、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が形成される。また、下面を上側に向けた状態でグリーンシート積層体を配置し、グリーンシート積層体の下面上にペーストを印刷する。これにより、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が形成される。
次に、グリーンシート積層体にブレーク用の溝を格子状に入れた後、前記溝に沿ってグリーンシート積層体をブレークし、複数の積層体を得る。そして、複数の積層体を重ね合わせ、いずれか1つの側面を上側に向けた状態で各積層体を配置し、上側に向いている積層体の側面上、上面の外周部上及び下面の外周部上にペーストを印刷する。なお、他の側面へのペーストの印刷も、同様にして行われる。これにより、4つの側面全てについてシールド導体層161が形成される。この後、重ね合わせた積層体を再び個片化して積層体の乾燥を行い、各電極111,112,121,122及びシールド導体層161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及びシールド導体層161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の上やシールド導体層161の上に銅めっき層が形成され、セラミックコンデンサ101が完成する。そして、各電極111,112,121,122やシールド導体層161の銅めっき層を粗化しておく。なお本実施形態では、積層体の焼成前にシールド導体層161を形成したが、グリーンシート積層体の焼成、電極111,112,121,122に対するめっき、焼成したグリーンシート積層体のブレークを順番に行った後に、シールド導体層161を形成するようにしてもよい。
続く固定工程では、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内にセラミックコンデンサ101を収容する(図8参照)。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、セラミックコンデンサ101が貼り付けられて仮固定されている。
そして、この状態において、収容穴部90の内面とセラミックコンデンサ101のシールド導体層161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充填部92(株式会社ナミックス製)を充填する。その後、加熱処理を行うと、樹脂充填部92が硬化して、セラミックコンデンサ101が収容穴部90内に固定される(図9参照)。そして、この時点で、粘着テープ210を剥離する。
その後、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コア主面12及びコンデンサ主面102の上に第1ビルドアップ層31を形成するとともに、コア裏面13及びコンデンサ裏面103の上に第2ビルドアップ層32を形成する。具体的には、コア主面12及びコンデンサ主面102に感光性エポキシ樹脂を被着するとともに、コア裏面13及びコンデンサ裏面103に感光性エポキシ樹脂を被着し、第1層の樹脂絶縁層33,34を形成する(図10参照)。
さらに、YAGレーザーまたは炭酸ガスレーザー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11参照)。併せて、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、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。そして、樹脂絶縁層33,34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、樹脂絶縁層33上及び樹脂絶縁層34上に導体層42がパターン形成される(図12参照)。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。
次に、第1層の樹脂絶縁層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を有する第2層の樹脂絶縁層35,36を形成する(図13参照)。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、第2層の樹脂絶縁層35上に端子パッド44を形成し、第2層の樹脂絶縁層36上にBGA用パッド48を形成する。
次に、第2層の樹脂絶縁層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によれば、電磁波を発生するスルーホール導体16がセラミックコンデンサ101に接近していたとしても、セラミックコンデンサ101にシールド導体層161を配置することにより、スルーホール導体16からの電磁波を遮蔽できる。ゆえに、ノイズ障害となる不具合を防止できる。従って、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。また、セラミックコンデンサ101の導体から発生する電磁波がスルーホール導体16に取り込まれることに起因したノイズ障害も防止できる。
(2)本実施形態のシールド導体層161は、セラミック焼結体104の4つのコンデンサ側面106の全体を覆う導体である。さらに、シールド導体層161は、コンデンサ側面106だけでなく、コンデンサ主面102及びコンデンサ裏面103の外周部も覆っている。これにより、スルーホール導体16とセラミックコンデンサ101との間がより確実にシールドされるため、スルーホール導体16からの電磁波をより確実に遮蔽できる。即ち、コンデンサ主面102やコンデンサ裏面103からの電磁波の回り込みが防止される。また、コンデンサ主面102やコンデンサ裏面103からの樹脂充填部92の回り込みも防止される。
また、シールド導体層161がコンデンサ主面102及びコンデンサ裏面103の外周部を覆っているため、コンデンサ主面102やコンデンサ裏面103に凹凸が生じにくくなる。その結果、セラミックコンデンサ101と樹脂絶縁層33,34との密着強度が向上するため、熱膨張などに起因した樹脂絶縁層33,34の浮きやデラミネーションの発生を防止できる。
(3)本実施形態の配線基板10では、スルーホール導体16とセラミックコンデンサ101の導体との間で作用するノイズがシールド導体層161によって遮断されるため、スルーホール導体16を通過するシグナル配線と、セラミックコンデンサ101とを、互いに接近させて配置することができる。これにより、配線基板10内の配線が密集するため、配線基板10の小型化を図ることができる。
(4)ところで、セラミックコンデンサ101にシールド導体層161を形成する代わりに、収容穴部90の内面にシールド導体層161を形成することが考えられる。この場合、セラミックコンデンサ101のセラミック部分(セラミック誘電体層105)が樹脂充填部92に接触するため、両者の密着強度は低い。そこで本実施形態では、セラミックコンデンサ101のコンデンサ側面106にシールド導体層161を形成し、さらにシールド導体層161の銅めっき層を粗化している。これにより、セラミックコンデンサ101と樹脂充填部92との密着強度が高くなるため、接続不良が防止され、高い信頼性を得ることができる。
また、シールド導体層161をセラミックコンデンサ101に形成することで、セラミックコンデンサ101の外表面における金属部分の面積が大きくなるため、セラミックコンデンサ101の放熱性を向上させることができる。
(5)本実施形態のシールド導体層161は、上面側グランド用電極112及び裏面側グランド用電極122の両方に接続されている。その結果、グランド用ビア導体132を通過する経路だけがグランド用の経路となるのではなく、シールド導体層161を通過する経路もグランド用の経路となるため、グランド用の経路の数が増えて低抵抗化が図られる。
(6)本実施形態のICチップ21はセラミックコンデンサ101の真上に配置される。これにより、ICチップ21とセラミックコンデンサ101とを電気的に接続する導通経路が最短となる。ゆえに、ICチップ21に対する電源供給をスムーズに行うことができる。また、ICチップ21とセラミックコンデンサ101との間で侵入するノイズを極めて小さく抑えることができるため、誤動作等の不具合を生じることもなく高い信頼性を得ることができる。
また本実施形態では、セラミックコンデンサ101がコア基板11の収容穴部90内に収容され、ICチップ搭載領域23の真下の領域内に位置しているため、ICチップ搭載領域23に搭載されるICチップ21は高剛性で熱膨張率が小さいセラミックコンデンサ101によって支持される。よって、上記ICチップ搭載領域23においては、第1ビルドアップ層31が変形しにくくなるため、ICチップ搭載領域23に搭載されるICチップ21をより安定的に支持できる。従って、大きな熱応力に起因するICチップ21のクラックや接続不良を防止することができる。ゆえに、ICチップ21として、熱膨張差による応力(歪)が大きくなり熱応力の影響が大きく、かつ発熱量が大きく使用時の熱衝撃が厳しい10mm角以上の大型のICチップや、脆いとされるLow−k(低誘電率)のICチップを用いることができる。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態の配線基板401を図面に基づいて詳細に説明する。ここでは第1実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付す代わりに説明を省略する。
図14に示されるように、この配線基板401では、セラミックコンデンサ402に設けられたシールド導体層403が、各コンデンサ側面106の全体に加えて、コンデンサ裏面103の全体も覆っている点が、前記第1実施形態と異なっている。また、シールド導体層403がコンデンサ主面102の外周部を覆っていない点も、前記第1実施形態と異なっている。シールド導体層403は、ペーストの印刷によって形成され、シールド導体層403の表面を被覆する銅めっき層は粗化されている。ここで、シールド導体層403の表面(銅めっき層の表面)の算術平均粗さRaは、0.5μmに設定されている。
なお、コンデンサ主面102には、全てのビア導体131,132におけるコンデンサ主面102側の端面が露出しているが、コンデンサ裏面103には、グランド用ビア導体132のコンデンサ裏面103側の端面のみが露出しており、電源用ビア導体131のコンデンサ裏面103側の端面は露出していない。よって、コンデンサ裏面103を覆うシールド導体層403は、各グランド用ビア導体132におけるコンデンサ裏面103側の端面に対して直接接続される一方、各電源用ビア導体131におけるコンデンサ裏面103側の端面には接続されていない。また、シールド導体層403は、グランド接続用ビア導体404を介して、導体層42、ビア導体43、BGA用パッド48及びはんだバンプ49からなる配線基板側グランド接続用導体162に電気的に接続される。これにより、シールド導体層403はグランド用導体層としても機能する。
従って、本実施形態によれば、シールド導体層403の銅めっき層が粗化されているため、シールド導体層403の表面に凹凸が形成されて表面積が大きくなり、セラミックコンデンサ402と絶縁樹脂との密着性が向上する。また、シールド導体層403と、配線基板401を構成する絶縁樹脂(樹脂絶縁層34及び樹脂充填部92)との接触面積が前記第1実施形態よりも増大するため、セラミックコンデンサ402と絶縁樹脂との密着性がよりいっそう向上する。
[第3実施形態]
次に、第3実施形態の配線基板411を図面に基づいて詳細に説明する。ここでは第1実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付す代わりに説明を省略する。
図15に示されるように、この配線基板411は、前記第2実施形態の配線基板401とほぼ同一の構造を有している。即ち、セラミックコンデンサ412に設けられたシールド導体層413も、各コンデンサ側面106の全体に加えて、コンデンサ裏面103の全体も覆っている。
また、セラミックコンデンサ412の厚さは、コア基板11の厚さ(1.0mm)よりも小さく、本実施形態では0.5mmに設定されている。そして、セラミックコンデンサ412は、コンデンサ主面102上に形成された各電極111,112の表面をコア主面12と面一にした状態で収容穴部90内に収容されている。よって、本実施形態のグランド接続用ビア導体414の高さは、前記第2実施形態のグランド接続用ビア導体404の高さよりも高くなっている。また、収容穴部90の内面と、コンデンサ裏面103を覆うシールド導体層413の表面(図15では下面)とによって構成される空間は、コア裏面13に接する樹脂絶縁層34の一部によって埋められている。なお、上記の空間を、収容穴部90の内面とコンデンサ側面106との隙間に充填された樹脂充填部92によって埋めてもよい。
従って、本実施形態においても、シールド導体層413と、配線基板411を構成する絶縁樹脂(樹脂絶縁層34及び樹脂充填部92)との接触面積が前記第1実施形態よりも増大し、セラミックコンデンサ412と絶縁樹脂との密着性が向上する。しかも、肉薄のセラミックコンデンサ412であっても、シールド導体層413によって収容穴部90内に確実に固定されるため、セラミックコンデンサ412の破損を確実に防止できる。
[第4実施形態]
次に、第4実施形態の配線基板421を図面に基づいて詳細に説明する。ここでは第1実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付す代わりに説明を省略する。
図16に示されるように、この配線基板421は、前記第2実施形態及び前記第3実施形態の配線基板401,411とほぼ同一の構造を有している。即ち、セラミックコンデンサ422に設けられたシールド導体層423も、各コンデンサ側面106の全体に加えて、コンデンサ裏面103の全体も覆っている。
なお、コンデンサ主面102には、全てのビア導体131,132におけるコンデンサ主面102側の端面が露出しているが、コンデンサ裏面103に、全てのビア導体131,132のコンデンサ裏面103側の端面は露出していない。よって、コンデンサ裏面103を覆うシールド導体層423は、各ビア導体131,132のコンデンサ裏面103側の端面に接続されていないため、電源用導体層やグランド用導体層として機能することはない。
従って、本実施形態においても、シールド導体層423と、配線基板421を構成する絶縁樹脂(樹脂絶縁層34及び樹脂充填部92)との接触面積が前記第1実施形態よりも増大し、セラミックコンデンサ422と絶縁樹脂との密着性が向上する。しかも、シールド導体層423を他の導体(導体層42やビア導体43など)に接続する構造が不要であるため、配線基板421の製造が容易になる。
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記第1実施形態のシールド導体層161は、上面側グランド用電極112及び裏面側グランド用電極122の両方に接続されていたが、上面側グランド用電極112及び裏面側グランド用電極122のいずれか一方のみに接続されていてもよい。また、上記実施形態のシールド導体層161は、セラミック焼結体104の外表面に露出するグランド用電極112,122ではなく、セラミック焼結体104の内部にあるグランド用ビア導体132に接続されていてもよい。なお、シールド導体層161は、グランド用電極112,122とは電気的に独立していてもよい。この場合、シールド導体層161は、配線基板側グランド接続用導体162に直接接続されていてもよい。
・上記第4実施形態の配線基板421を製造するにあたり、コンデンサ裏面103を覆うシールド導体層423を、めっきやペーストの印刷等によってあらかじめ厚く形成しておいてもよい。この場合、配線基板421は以下のようにして製造することが好ましい。即ち、コア裏面13とコンデンサ裏面103とを同じ側(図17では上側)に向け、収容穴部90のコア主面12側開口を粘着テープ210でシールした状態で、収容穴部90内にセラミックコンデンサ422を収容する収容工程を行う(図17参照)。次に、シールド導体層423において収容穴部90のコア裏面13側開口から突出している部分を、研磨するなどしてコア裏面13と同じ高さに合わせる高さ合わせ工程を行う。
・上記各実施形態のセラミックコンデンサ101,402,412,422はコア基板11内に収容されていた。しかし、上記第1実施形態のセラミックコンデンサ101などよりも薄いセラミックコンデンサ303を形成し、そのセラミックコンデンサ303を第1ビルドアップ層310内(例えば図18参照)に収容してもよい。このようにすれば、セラミックコンデンサ101がコア基板11内に収容される場合に比べて、ICチップ21とセラミックコンデンサとを電気的に接続する導通経路(コンデンサ接続配線)が短くなる。これにより、配線のインダクタンス成分の増加が防止されるため、セラミックコンデンサ101によりICチップ21のスイッチングノイズを確実に低減できるとともに、電源電圧の確実な安定化を図ることができる。また、ICチップ21とセラミックコンデンサとの間で侵入するノイズを極めて小さく抑えることができるため、誤動作等の不具合を生じることもなく高い信頼性を得ることができる。なお、薄くしたセラミックコンデンサ303を用いたとしてもセラミックコンデンサ303自体は厚いため、図18では、ビルドアップ層を、上記各実施形態よりも肉厚の樹脂絶縁層(樹脂絶縁層30)からなる第1ビルドアップ層310に具体化している。なお、上記実施形態のセラミックコンデンサ101を、上記実施形態と同じ第1ビルドアップ層31内に収容してもよい。
・上記第1実施形態の内層ダミー電極163は、電源用内部電極層141及びグランド用内部電極層142とは独立していた。しかし、グランド用内部電極層142と同じ層にある内層ダミー電極163をグランド用内部電極層142に接続してもよい。この場合、電源用内部電極層141と同じ層にある内層ダミー電極163は省略されていてもよい。また、内層ダミー電極163自体が設けられていなくてもよい。
・上記各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。しかし、図19に示す配線基板20のコア基板41のように、収容穴部は、コア基板41のコア主面12のみにて開口する有底の凹部91(非貫通穴部)であってもよい。
次に、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)コンデンサ主面、コンデンサ裏面及びコンデンサ側面を有するとともに、セラミック誘電体層を介して電源用内部電極層とグランド用内部電極層とが交互に積層配置された構造を有するコンデンサ本体と、前記電源用内部電極層同士を導通させる複数の電源用ビア導体と、前記グランド用内部電極層同士を導通させる複数のグランド用ビア導体と、前記複数の電源用ビア導体における少なくとも前記コンデンサ主面側の端部に接続する電源用電極と、前記複数のグランド用ビア導体における少なくとも前記コンデンサ主面側の端部に接続するグランド用電極とを備え、前記複数の電源用ビア導体及び前記複数のグランド用ビア導体が全体としてアレイ状に配置されたコンデンサであって、前記コンデンサ側面上に、前記コンデンサ側面の略全体を覆うシールド導体層を備え、前記電源用内部電極層、前記グランド用内部電極層、前記電源用ビア導体、前記グランド用ビア導体、前記電源用電極、前記グランド用電極及び前記シールド導体層はメタライズ導体であることを特徴とするコンデンサ。
(2)コンデンサ主面、コンデンサ裏面及びコンデンサ側面を有するとともに、誘電体層を介して電源用内部電極層とグランド用内部電極層とが交互に積層配置された構造を有するコンデンサ本体と、前記電源用内部電極層同士を導通させる複数の電源用ビア導体と、前記グランド用内部電極層同士を導通させる複数のグランド用ビア導体と、前記複数の電源用ビア導体における少なくとも前記コンデンサ主面側の端部に接続する電源用電極と、前記複数のグランド用ビア導体における少なくとも前記コンデンサ主面側の端部に接続するグランド用電極とを備え、前記複数の電源用ビア導体及び前記複数のグランド用ビア導体が全体としてアレイ状に配置されたコンデンサであって、前記コンデンサ側面上に、前記コンデンサ側面の略全体を覆うシールド導体層を備え、前記シールド導体層の一部または全部の層は、銅または銀によって形成されることを特徴とするコンデンサ。
(3)1つのコンデンサ主面、1つのコンデンサ裏面及び4つのコンデンサ側面を有するとともに、誘電体層を介して電源用内部電極層とグランド用内部電極層とが交互に積層配置された構造を有する平面視で略矩形状のコンデンサ本体と、前記電源用内部電極層同士を導通させる複数の電源用ビア導体と、前記グランド用内部電極層同士を導通させる複数のグランド用ビア導体と、前記複数の電源用ビア導体における前記コンデンサ主面側の端部に接続する上面側電源用電極と、前記複数の電源用ビア導体における前記コンデンサ裏面側の端部に接続する裏面側電源用電極と、前記複数のグランド用ビア導体における前記コンデンサ主面側の端部に接続する上面側グランド用電極と、前記複数のグランド用ビア導体における前記コンデンサ裏面側の端部に接続する裏面側グランド用電極とを備え、前記複数の電源用ビア導体及び前記複数のグランド用ビア導体が全体としてアレイ状に配置されたコンデンサであって、前記4つのコンデンサ側面上に、前記4つのコンデンサ側面の略全体を覆うシールド導体層を備え、前記シールド導体層の上端部が、前記コンデンサ主面の外周部を覆うとともに前記上面側グランド用電極に接続され、前記シール導体層の下端部が、前記コンデンサ裏面の外周部を覆うとともに前記下面側グランド用電極に接続されることを特徴とするコンデンサ。
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。 セラミックコンデンサを示す概略断面図。 セラミックコンデンサの上面を示す概略平面図。 配線基板の製造方法の説明図。 配線基板の製造方法の説明図。 配線基板の製造方法の説明図。 配線基板の製造方法の説明図。 配線基板の製造方法の説明図。 配線基板の製造方法の説明図。 配線基板の製造方法の説明図。 配線基板の製造方法の説明図。 配線基板の製造方法の説明図。 配線基板の製造方法の説明図。 第2実施形態の配線基板を示す概略断面図。 第3実施形態の配線基板を示す概略断面図。 第4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。
符号の説明
10,20,401,411,421…配線基板
11,41…コア基板
12…コア主面
13…コア裏面
31,310…配線積層部としての第1ビルドアップ層
33,35…層間絶縁層としての樹脂絶縁層
42…導体層
101,303,402,412,422…コンデンサとしてのセラミックコンデンサ
102…コンデンサ主面
103…コンデンサ裏面
104…コンデンサ本体としてのセラミック焼結体
105…誘電体層としてのセラミック誘電体層
106…コンデンサ側面
111…電源用電極としての上面側電源用電極
112…グランド用電極としての上面側グランド用電極
121…電源用電極としての裏面側電源用電極
122…グランド用電極としての裏面側グランド用電極
131…電源用ビア導体
132…グランド用ビア導体
141…電源用内部電極層
142…グランド用内部電極層
161,403,413…シールド導体層
162…配線基板側グランド接続用導体

Claims (8)

  1. コア主面及びコア裏面を有するコア基板と、
    層間絶縁層及び導体層を前記コア主面の上にて積層した構造を有する配線積層部と
    を備え、
    コンデンサ主面、コンデンサ裏面及びコンデンサ側面を有するとともに、誘電体層を介して電源用内部電極層とグランド用内部電極層とが交互に積層配置された構造を有するコンデンサ本体と、前記電源用内部電極層同士を導通させる複数の電源用ビア導体と、前記グランド用内部電極層同士を導通させる複数のグランド用ビア導体と、前記複数の電源用ビア導体における少なくとも前記コンデンサ主面側の端部に接続する電源用電極と、前記複数のグランド用ビア導体における少なくとも前記コンデンサ主面側の端部に接続するグランド用電極とを備え、前記複数の電源用ビア導体及び前記複数のグランド用ビア導体が全体としてアレイ状に配置されたコンデンサが内蔵される配線基板であって、
    前記コア基板に、シグナル配線が前記コア主面及び前記コア裏面を貫通するように形成され、
    前記コンデンサが、前記コア主面と前記コンデンサ主面とを同じ側に向けた状態で前記コア基板内に収容され、
    前記シグナル配線と前記コンデンサの導体との間に位置する前記コンデンサ側面上に、前記コンデンサ側面の略全体を覆うシールド導体層が配置され
    前記コンデンサ本体の外周部分は、前記誘電体層と内層ダミー電極とを交互に積層配置した構造を有し、
    前記シールド導体層は、前記コンデンサ側面において前記内層ダミー電極の端部に接続されている
    ことを特徴とする配線基板。
  2. コア主面及びコア裏面を有するコア基板と、
    層間絶縁層及び導体層を前記コア主面の上にて積層した構造を有する配線積層部と
    を備え、
    コンデンサ主面、コンデンサ裏面及びコンデンサ側面を有するとともに、誘電体層を介して電源用内部電極層とグランド用内部電極層とが交互に積層配置された構造を有するコンデンサ本体と、前記電源用内部電極層同士を導通させる複数の電源用ビア導体と、前記グランド用内部電極層同士を導通させる複数のグランド用ビア導体と、前記複数の電源用ビア導体における少なくとも前記コンデンサ主面側の端部に接続する電源用電極と、前記複数のグランド用ビア導体における少なくとも前記コンデンサ主面側の端部に接続するグランド用電極とを備え、前記複数の電源用ビア導体及び前記複数のグランド用ビア導体が全体としてアレイ状に配置されたコンデンサが内蔵される配線基板であって、
    前記コア基板に、シグナル配線が前記コア主面及び前記コア裏面を貫通するように形成され、
    前記コンデンサが、前記配線積層部内に収容され、
    前記シグナル配線と前記コンデンサとの間に位置する前記コンデンサ側面上に、前記コンデンサ側面の略全体を覆うシールド導体層を備え
    前記コンデンサ本体の外周部分は、前記誘電体層と内層ダミー電極とを交互に積層配置した構造を有し、
    前記シールド導体層は、前記コンデンサ側面において前記内層ダミー電極の端部に接続されている
    ことを特徴とする配線基板。
  3. 前記シールド導体層が、配線基板側グランド接続用導体に電気的に接続されてい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。
  4. 前記シールド導体層は、前記複数のグランド用ビア導体及び前記グランド用電極の少なくとも一方に接続されてい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。
  5. 前記シールド導体層は外表面にて前記グランド用電極に接続されてい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。
  6. 前記シールド導体層は、前記コンデンサ主面及び前記コンデンサ裏面の外周部も覆ってい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。
  7. 前記シールド導体層は、前記コンデンサ裏面の全体を覆っている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。
  8. 前記シールド導体層の表面が粗化されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の配線基板。
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