JP6304376B2

JP6304376B2 - 部品内蔵多層基板

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Publication number: JP6304376B2
Application number: JP2016529226A
Authority: JP
Inventors: 耕輔西野; 邦明用水
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2035-06-03
Also published as: CN206602721U; JPWO2015194373A1; US20170042033A1; WO2015194373A1; US10091886B2

Description

本発明は、基材層が積層されてなる多層基板に部品が内蔵されている部品内蔵多層基板に関する。

部品内蔵多層基板として、例えば、特許文献１に記載の部品内蔵配線基板がある。この部品内蔵配線基板では、内蔵されるＩＣチップがコア基板に形成された収容穴部に収容されている。収容穴部の壁面とＩＣチップとの間の隙間は、ＩＣチップをコア基板に固定する樹脂充填剤によって埋められている。コア基板の両主面には、ビルトアップ層が形成されている。

特開２００９−２６０３１８号公報

特許文献１の記載の部品内蔵配線基板では、コア基板にＩＣチップを収容するために、コア基板に収容穴部を形成する必要がある。すなわち、部品内蔵配線基板の製造工程は、部品を内蔵しない場合に比べて煩雑となる。

本発明の目的は、キャビティを形成する工程を行うことなく製造することが可能な部品内蔵多層基板を提供することにある。

本発明の部品内蔵多層基板では、熱可塑性樹脂から形成される複数の基材層が積層されてなる多層基板に部品が内蔵されている。多層基板において、積層方向から見て部品に重なる部分と、積層方向から見て部品の周辺部分とでは、基材層の積層数が等しい。積層方向から見て部品の周辺で部品を囲むように、基材層の主面に、多層基板の厚みを調整する厚み調整部材が形成されている。

この構成では、多層基板において、積層方向から見て部品に重なる部分と、積層方向から見て部品の周辺部分とでは、基材層の積層数が等しい。すなわち、部品内蔵多層基板の製造工程において部品を収納するためのキャビティが形成されない。このため、部品内蔵多層基板は、積層方向から見て部品が位置する部分において、キャビティが形成される場合より厚くなる。一方、部品の周辺部分に厚み調整部材が形成されるので、部品内蔵多層基板は、部品の周辺部分においても、厚み調整部材が形成されない場合に比べて厚くなる。すなわち、部品を収納するためのキャビティを設けなくても、厚み調整部材により、積層方向から見て多層基板の部品に重なる部分と部品の周辺部分との厚みの差を小さくすることができる。このため、部品を挟んで積層された熱可塑性樹脂基材を加熱プレスして部品内蔵多層基板を製造することが容易となる。この結果、キャビティを形成する工程を行うことなく、部品内蔵多層基板を得ることができる。

また、部品の周辺部分に厚み調整部材が形成されているので、積層された熱可塑性樹脂基材を加熱プレスする際、部品の周辺部分で、厚み調整部材により樹脂が拘束されて樹脂の流動が生じにくくなる。このため、部品の位置精度を高くすることができる。

本発明の部品内蔵多層基板では、厚み調整部材は複数の基材層の主面に形成されていることが好ましい。この構成では、積層方向に沿って複数の厚み調整部材が形成されるので、本発明の効果が顕著となる。

本発明の部品内蔵多層基板では、積層方向において、厚み調整部材の厚みの合計値は部品の厚みにほぼ等しいことが好ましい。この構成では、部品を挟んで積層された熱可塑性樹脂基材において、積層方向から見て部品に重なる部分の厚みと、積層方向から見たときの部品の周辺部分の厚みとは、ほぼ等しくなる。このため、部品を挟んで積層された熱可塑性樹脂基材を加熱プレスして部品内蔵多層基板を製造することがさらに容易となる。

本発明の部品内蔵多層基板では、多層基板の両主面が平坦であることが好ましい。本発明では、上記からわかるように、キャビティを形成する工程を行わなくても、両主面が平坦な部品内蔵多層基板を得ることができる。

本発明の部品内蔵多層基板では、厚み調整部材は導体パターンであることが好ましい。この構成では、熱可塑性樹脂基材に貼り合わされた金属箔をパターニングすることで、厚み調整部材を形成することができる。

本発明の部品内蔵多層基板では、厚み調整部材は回路を形成する配線パターンの少なくとも一部を構成していることが好ましい。この構成では、配線パターンを厚み調整部材としても利用するので、別途厚み調整部材を形成する必要がない。

本発明の部品内蔵多層基板では、厚み調整部材はコイルパターンであることが好ましい。この構成では、別途厚み調整部材を形成する必要がなく、部品を囲むような厚み調整部材を得ることができる。

本発明の部品内蔵多層基板では、厚み調整部材は積層方向において部品の配置範囲内に形成されていることが好ましい。この構成では、厚み調整部材が部品の側面付近に形成されるので、加熱プレスする際、部品の周辺部分で樹脂の流動がさらに生じにくくなる。このため、部品の位置精度をさらに高くすることができる。

本発明の部品内蔵多層基板では、積層方向から見て部品の周辺部分で部品の積層方向の一方側に位置する基材層から部品の積層方向の他方側に位置する基材層までの其々の基材層に、厚み調整部材が形成されていることが好ましい。この構成では、加熱プレスする際、部品の周辺部分で樹脂の流動がさらに生じにくくなるので、部品の位置精度をさらに高くすることができる。

本発明によれば、キャビティを形成する工程を行うことなく部品内蔵多層基板を製造することができる。

第１の実施形態に係るＬＣ複合部品の等価回路図である。図２（Ａ）は、第１の実施形態に係るＬＣ複合部品の外観斜視図である。図２（Ｂ）は、第１の実施形態に係るＬＣ複合部品の分解斜視図である。第１の実施形態に係るＬＣ複合部品の分解平面図である。第１の実施形態に係るＬＣ複合部品の断面図である。第１の実施形態に係るＬＣ複合部品の製造方法を示す断面図である。第２の実施形態に係る部品内蔵多層基板の一部を示す断面図である。第２の実施形態の変形例に係る基材層の平面図である。

《第１の実施形態》
本発明の第１の実施形態に係るＬＣ複合部品１０について説明する。ＬＣ複合部品１０は本発明の部品内蔵多層基板の一例である。図１はＬＣ複合部品１０の等価回路図である。ＬＣ複合部品１０は、インダクタＬ１、キャパシタＣ１および端子Ｐ１〜端子Ｐ３を備える。端子Ｐ２はインダクタＬ１を介して端子Ｐ３に接続されている。インダクタＬ１と端子Ｐ３との接続点はキャパシタＣ１を介して端子Ｐ１に接続されている。端子Ｐ１をグランド接続端子として用い、端子Ｐ２および端子Ｐ３を入出力端子として用いることで、ＬＣ複合部品１０はローパスフィルタとして機能する。

図２（Ａ）はＬＣ複合部品１０の外観斜視図である。図２（Ｂ）はＬＣ複合部品１０の分解斜視図である。図３はＬＣ複合部品１０の分解平面図である。なお、図３では、チップコンデンサ２２の図示を省略している。ＬＣ複合部品１０では、複数の熱可塑性樹脂から形成される基材層１１Ａ〜基材層１１Ｅが積層されてなる多層基板２１に、熱可塑性樹脂を圧着させる温度（たとえば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）を用いる場合、ＬＣＰの塑化温度程度（２４０度以上３００度以下））で流動しない材料（たとえば、金属やセラミック等）で構成されたチップコンデンサ２２が内蔵されている。チップコンデンサ２２は本発明の部品の一例である。

多層基板２１は、平面視で矩形状の基材層１１Ａ〜基材層１１Ｅが上からこの順に積層されてなる。チップコンデンサ２２は、基材層１１Ｄの上面に配置され、キャパシタＣ１を実現している。基材層１１Ｂおよび基材層１１Ｃの上面には、インダクタＬ１に対応するループ状の配線パターン１２Ａおよび配線パターン１２Ｂが形成されている。基材層１１Ｅの下面には、端子Ｐ１〜端子Ｐ３に対応する配線パターン１３Ａ〜配線パターン１３Ｃが形成されている。チップコンデンサ２２、配線パターン１２Ａ、配線パターン１２Ｂおよび端子Ｐ１〜端子Ｐ３が後述のように接続されることにより、ＬＣ複合部品１０にローパスフィルタが形成される。

多層基板２１において、積層方向から見てチップコンデンサ２２に重なる部分と、積層方向から見てチップコンデンサ２２の周辺部分とでは、基材層の積層数が等しい。言い換えると、基材層１１Ａ〜基材層１１Ｅには、チップコンデンサ２２を収納するための開口部は形成されていない。積層方向から見てチップコンデンサ２２の周辺でチップコンデンサ２２を囲むように、基材層１１Ｂおよび基材層１１Ｃの主面に、多層基板の厚みを調整する配線パターン１２Ａおよび配線パターン１２Ｂが形成されている。配線パターン１２Ａおよび配線パターン１２Ｂは、上述のようにインダクタＬ１として機能するとともに、後述のように多層基板２１の厚みを調整する。本発明の厚み調整部材の一例である配線パターン１２Ａおよび配線パターン１２Ｂは、複数の基材層の主面に形成されており、回路を形成する配線パターンの少なくとも一部を構成し、導体パターンであるとともに、コイルパターンである。各基材層の主面に形成された配線パターンは、熱可塑性樹脂を圧着させる温度で流動しない。

チップコンデンサ２２は、矩形平板状であり、平面視で基材層１１Ｄの中央部に、その主面が積層方向を向くように配置されている。チップコンデンサ２２の長手方向の両端部には、外部電極１５Ａおよび外部電極１５Ｂが形成されている。配線パターン１２Ａは、基材層１１Ｂの縁を一周するように形成されている。配線パターン１２Ａの第１端部および第２端部は、基材層１１Ｂの角に形成され、互いに近接している。配線パターン１２Ａの第１端部は基材層１１Ｂの縁から内側に延伸している。

配線パターン１２Ｂは、基材層１１Ｃの縁を一周するように形成されている。配線パターン１２Ｂの第１端部および第２端部は、基材層１１Ｃの角に形成され、互いに近接している。配線パターン１２Ｂの第１端部付近では、配線パターン１２Ｂから配線パターン１２Ｃが延出している。配線パターン１２Ｃは、平面視でチップコンデンサ２２の外部電極１５Ｂに重なるように延伸している。配線パターン１２Ａの第２端部と配線パターン１２Ｂの第２端部とは、基材層１１Ｂを積層方向に貫通する層間接続導体１４Ａを介して接続されている。

配線パターン１３Ａは基材層１１Ｅの縁に形成されている。配線パターン１３Ｂおよび配線パターン１３Ｃは、配線パターン１３Ａが形成された縁に対して反対側の縁に沿って並んで形成されている。基材層１１Ｄの下面には、配線パターン１２Ｄ〜配線パターン１２Ｆが形成されている。配線パターン１２Ｄは、平面視でチップコンデンサ２２の外部電極１５Ａおよび配線パターン１３Ａに重なるように延伸している。配線パターン１２Ｅは、平面視でチップコンデンサ２２の外部電極１５Ｂおよび配線パターン１３Ｃに重なるように延伸している。配線パターン１２Ｆは、平面視で、配線パターン１２Ａの第１端部および配線パターン１３Ｂに重なるように延伸している。

チップコンデンサ２２の外部電極１５Ａは、基材層１１Ｄを貫通する層間接続導体１４Ｄ、配線パターン１２Ｄ、および基材層１１Ｅを貫通する層間接続導体１４Ｆを介して配線パターン１３Ａに接続されている。配線パターン１２Ａの第１端部は、基材層１１Ｂ〜基材層１１Ｄを貫通する層間接続導体１４Ｂ、配線パターン１２Ｆおよび基材層１１Ｅを貫通する層間接続導体１４Ｇを介して配線パターン１３Ｂに接続されている。

チップコンデンサ２２の外部電極１５Ｂは、基材層１１Ｃを貫通する層間接続導体１４Ｃを介して配線パターン１２Ｃに接続されている。さらに、チップコンデンサ２２の外部電極１５Ｂは、基材層１１Ｄを貫通する層間接続導体１４Ｅ、配線パターン１２Ｅ、および基材層１１Ｅを貫通する層間接続導体１４Ｈを介して配線パターン１３Ｃに接続されている。

基材層１１Ａ〜基材層１１Ｅは、上述のように、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の熱可塑性樹脂を材料とする。配線パターン１２Ａ〜配線パターン１２Ｆおよび配線パターン１３Ａ〜配線パターン１３Ｃは銅箔等からなる。層間接続導体１４Ａ〜層間接続導体１４Ｈは、ビアホールに充填された導電ペーストが硬化することで形成される。チップコンデンサ２２は、上述のように、基材層１１Ａ〜基材層１１Ｅの熱可塑性樹脂を熱圧着させる温度では流動しない材料で構成されている。

図４はＬＣ複合部品１０の断面図である。基材層１１Ｂおよび基材層１１Ｃは、平面視してチップコンデンサ２２に重なる部分で他の部分より上方向に変位している。基材層１１Ａ〜基材層１１Ｃは、平面視してチップコンデンサ２２に重なる部分で薄くなっている。チップコンデンサ２２は、基材層１１Ｂおよび基材層１１Ｃが上方向に変位することおよび基材層１１Ａ〜基材層１１Ｃが薄くなることにより生じた空間に配置されている。

ＬＣ複合部品１０は、平面視したときのチップコンデンサ２２の周辺部分で、配線パターン１２Ａおよび配線パターン１２Ｂの厚みにより、配線パターン１２Ａおよび配線パターン１２Ｂが形成されていない場合に比べて厚くなっている。配線パターン１２Ａおよび配線パターン１２Ｂはチップコンデンサ２２の側面付近に形成されている。チップコンデンサ２２と配線パターン１２Ｂとは、互いの側面（端面）が対向するように配置されている。すなわち、配線パターン１２Ｂは、積層方向においてチップコンデンサ２２の配置範囲内に形成されている。ＬＣ複合部品１０の両主面、すなわち、多層基板２１の両主面は平坦となっている。

図５は、ＬＣ複合部品１０の製造方法を示す断面図である。なお、図５に示されていないＬＣ複合部品１０の構造については、図５に示された工程と並行して、図５に示された工程と同様の工程により形成する。まず、図５（Ａ）に示すように、片面全面に金属箔が貼られた基材２５Ｄを用意し、エッチング等により金属箔をパターニングすることで配線パターン１２Ｄおよび配線パターン１２Ｅを形成する。基材２５Ｄは、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等からなる熱可塑性樹脂基材である。

次に、図５（Ｂ）に示すように、レーザ加工等により、層間接続導体１４Ｄ（図２参照）を形成する位置に、基材２５Ｄを貫通するが、配線パターン１２Ｄを貫通しないビアホールを形成する。層間接続導体１４Ｅを形成する位置に、基材２５Ｄを貫通するが、配線パターン１２Ｅを貫通しないビアホールを形成する。そして、これらのビアホールに導電ペースト２６を充填する。

次に、図５（Ｃ）に示すように、基材２５Ｄの上面に、平面視で外部電極１５Ａおよび外部電極１５Ｂと導電ペースト２６とが重なるように、チップコンデンサ２２を配置する。そして、チップコンデンサ２２が配置された基材２５Ｄを加熱しながら同時に加圧する（加熱プレス）ことにより、基材２５Ｄにチップコンデンサ２２を熱圧着させる。

次に、図５（Ｄ）に示すように、基材２５Ａ〜基材２５Ｅを上からこの順に積層する。この際、基材２５Ｂおよび基材２５Ｃの主面のうち配線パターンが形成された側を上に向け、基材２５Ｄおよび基材２５Ｅの主面のうち配線パターンが形成された側を下に向ける。基材２５Ｂ〜基材２５Ｅには、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す工程と同様の工程により、配線パターンと、導電ペーストが充填されたビアホールとが所定の配置で形成されている。なお、基材２５Ｂおよび基材２５Ｃには、チップコンデンサ２２を収納するための開口部は形成されていない。

次に、図５（Ｅ）に示すように、積層された基材２５Ａ〜基材２５Ｅを加熱しながら同時に加圧することにより、基材２５Ａ〜基材２５Ｅを熱圧着させる。これにより、多層基板２１にチップコンデンサ２２が内蔵されたＬＣ複合部品１０が完成する。なお、多層基板２１には、基材に形成される開口部が連接してなるキャビティが形成されていない。

第１の実施形態では、上述のように、ＬＣ複合部品１０の製造工程においてチップコンデンサ２２を収納するためのキャビティを形成しない。このため、ＬＣ複合部品１０は、平面視でチップコンデンサ２２が位置する部分において、キャビティを形成する場合より厚くなる。一方、平面視したときのチップコンデンサ２２の周辺部分には、配線パターン１２Ａおよび配線パターン１２Ｂを形成する。これにより、ＬＣ複合部品１０は、平面視したときのチップコンデンサ２２の周辺部分においても、配線パターン１２Ａおよび配線パターン１２Ｂが形成されない場合に比べて厚くなる。

すなわち、チップコンデンサ２２を収納するためのキャビティを設けなくても、配線パターン１２Ａおよび配線パターン１２Ｂにより、平面視で多層基板２１のチップコンデンサ２２に重なる部分とチップコンデンサ２２の周辺部分との厚みの差を小さくすることができる。この結果、ＬＣ複合部品の両主面が平坦になるように、積層された基材２５Ａ〜基材２５Ｅを加熱プレスすることが容易となる。従って、キャビティを形成する工程を行うことなく、両主面が平坦なＬＣ複合部品１０を形成することができる。

また、チップコンデンサ２２の側面付近に配線パターン１２Ａおよび配線パターン１２Ｂが形成されているので、加熱プレスの際、チップコンデンサ２２の側面付近で、樹脂が拘束されて樹脂の流動が生じにくくなる。このため、チップコンデンサ２２の位置精度を高くすることができる。

《第２の実施形態》
本発明の第２の実施形態に係る部品内蔵多層基板３０について説明する。図６（Ａ）は、部品内蔵多層基板３０の一部を示す断面図である。図６（Ｂ）は、部品内蔵多層基板３０の一部を示す分解断面図である。図６（Ｃ）は、基材層３１Ｄの一部を示す平面図である。

部品内蔵多層基板３０では、熱可塑性樹脂から形成される複数の基材層３１Ａ〜３１Ｆが積層されてなる多層基板３２に、熱可塑性樹脂を圧着させる温度で流動しない材料で構成された部品５１が内蔵されている。多層基板３２において、積層方向から見て部品に重なる部分と、積層方向から見て部品の周辺部分とでは、基材層の積層数が等しい。積層方向から見て部品５１の周辺で部品５１を囲むように、基材層３１Ａ〜基材層３１Ｆの主面に、多層基板の厚みを調整する調整パターン４１が形成されている。

部品内蔵多層基板３０では、基材層３１Ａ〜基材層３１Ｆが上からこの順に積層されている。部品５１は基材層３１Ｃと基材層３１Ｄとの間に配置されている。調整パターン４１は、基材層３１Ａ〜基材層３１Ｃの下面および基材層３１Ｄ〜基材層３１Ｆの上面に形成されている。調整パターン４１は、枠状であり、銅箔からなる。基材層３１Ａに形成された調整パターン４１は部品５１の上面より上方に位置している。基材層３１Ｆに形成された調整パターン４１は部品５１の下面より下方に位置している。すなわち、積層方向から見て部品５１の周辺部分で部品５１の積層方向の一方側に位置する基材層３１Ａから部品５１の積層方向の他方側に位置する基材層３１Ｆまでのそれぞれの基材層３１Ａ〜基材層３１Ｆに、調整パターン４１が形成されている。積層方向において、調整パターン４１の厚みの合計値は部品５１の厚みにほぼ等しい。

第２の実施形態では、上述のように、調整パターン４１の厚みの合計値は部品５１の厚みにほぼ等しい。このため、部品５１を挟んで積層された基材において、積層方向から見て部品５１に重なる部分の厚みと、積層方向から見たときの部品５１の周辺部分の厚みとは、ほぼ等しくなる。このため、部品内蔵多層基板３０の両主面が平坦になるように、積層された基材を加熱プレスすることがさらに容易となる。

図７は、第２の実施形態の変形例に係る基材層３１Ｄの平面図である。以下では、第２の実施形態の変形例において部品内蔵多層基板３０と異なる点について説明する。第１の変形例では、図７（Ａ）に示すように、基材層３１Ｄの主面に、平面視で部品５１を囲むように、樹脂等の非導体からなる枠状の調整パターン４２が形成されている。なお、他の基材層にも、基材層３１Ｄに形成された調整パターンと同様のものが形成される。このことは第２の実施形態の他の変形例でも同様である。

第２の変形例では、図７（Ｂ）に示すように、基材層３１Ｄの主面にセラミックフェライトコア５２が配置されている。セラミックフェライトコア５２は本発明の部品の一例である。基材層３１Ｄの主面に、平面視でセラミックフェライトコア５２を囲むように、銅箔からなる調整パターン４３が形成されている。調整パターン４３はコイルパターンである。

第３の変形例では、図７（Ｃ）に示すように、基材層３１Ｄの主面に４つの調整パターン４４が形成されている。調整パターン４４は、その側面が部品５１の側面のうち角になる部分に対向するように形成されている。言い換えると、調整パターン４４は、枠状の調整パターンから各直線部分の長手方向の中央部分が取り除かれた形状を有する。

第４の変形例では、図７（Ｄ）に示すように、基材層３１Ｄの主面に４つの調整パターン４５が形成されている。調整パターン４５は、その側面が部品５１の各側面に対向するように形成されている。言い換えると、調整パターン４５は、枠状の調整パターンから角部分が取り除かれた形状を有する。

なお、本発明の多層基板に内蔵される部品は、上述の実施形態に限定されず、多層基板の熱可塑性樹脂を熱圧着させる温度で流動しない材料からなる部材、例えば、磁石（フェライト焼結体）等を含む。

Ｃ１…キャパシタ
Ｌ１…インダクタ
Ｐ１〜Ｐ３…端子
１０…ＬＣ複合部品
１１Ａ〜１１Ｅ，３１Ａ〜３１Ｆ…基材層
１２Ａ，１２Ｂ…配線パターン（厚み調整部材）
１２Ｃ〜１２Ｆ，１３Ａ〜１３Ｃ…配線パターン
１４Ａ〜１４Ｈ…層間接続導体
１５Ａ，１５Ｂ…外部電極
２１，３２…多層基板
２２…チップコンデンサ（部品）
２５Ａ〜２５Ｅ…基材
２６…導電ペースト
３０…部品内蔵多層基板
４１〜４５…調整パターン
５１…部品
５２…セラミックフェライトコア

Claims

熱可塑性樹脂から形成される複数の基材層が積層されてなる多層基板に部品が内蔵されている部品内蔵多層基板であって、
前記多層基板において、積層方向から見て前記部品に重なる部分と、積層方向から見て前記部品の周辺部分とでは、前記基材層の積層数が等しく、
積層方向から見て前記部品の周辺で前記部品を囲むように、前記基材層の主面に、前記多層基板の厚みを調整する厚み調整部材が形成されている、部品内蔵多層基板。
前記厚み調整部材は複数の前記基材層の主面に形成されている、請求項１に記載の部品内蔵多層基板。
積層方向において、前記厚み調整部材の厚みの合計値は前記部品の厚みにほぼ等しい、請求項２に記載の部品内蔵多層基板。
前記多層基板の両主面が平坦である、請求項１ないし３のいずれかに記載の部品内蔵多層基板。
前記厚み調整部材は導体パターンである、請求項１ないし４のいずれかに記載の部品内蔵多層基板。
前記厚み調整部材は回路を形成する配線パターンの少なくとも一部を構成している、請求項５に記載の部品内蔵多層基板。
前記厚み調整部材はコイルパターンである、請求項６に記載の部品内蔵多層基板。
前記厚み調整部材は積層方向において前記部品の配置範囲内に形成されている、請求項１ないし７のいずれかに記載の部品内蔵多層基板。
積層方向から見て前記部品の周辺部分で前記部品の積層方向の一方側に位置する前記基材層から前記部品の積層方向の他方側に位置する前記基材層までの其々の前記基材層に、前記厚み調整部材が形成されている、請求項１ないし８のいずれかに記載の部品内蔵多層基板。