JPWO2013168539A1 - 樹脂多層基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

樹脂多層基板（１０１）は、第１の厚みの樹脂層（２１）を含む複数の樹脂層（２）が積層されたものであり、側面を有する第１積層体（４１）と、前記第１の厚みとは異なる第２の厚みの樹脂層（２２）を含む複数の樹脂層（２）が積層されたものであり、側面を有する第２積層体（４２）とが組み合わせられた全体積層体（４０）を含む。全体積層体（４０）は、第１積層体（４１）の内部の厚み方向に隣接する樹脂層（２）間の境界線（４６）の厚み方向位置と第２積層体（４２）の内部の厚み方向に隣接する樹脂層（２）間の境界線（４７）の厚み方向位置とが一致しないように、第１積層体（４１）と第２積層体（４２）とが側面同士で当接する部分（４８）を含む。

Description

本発明は、樹脂多層基板およびその製造方法に関するものである。

従来の多層基板の一種として、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）基板が挙げられる。ＬＴＣＣ基板は、所望の導体パターンなどを形成したセラミックグリーンシートを積層して得られる積層体を焼成することによって作製されるものである。焼成されて得られる製品の内部構造は、一定の厚みの層を繰返し積み重ねた構造から得られるものに限られ、断面で見たときの各層の厚みは同じであった。

ＬＴＣＣ基板とは異なる材質の多層基板として、樹脂多層基板が実用化されている。樹脂多層基板は、樹脂シートを積層して得られる積層体を圧着することによって作製されるものであり、ＬＴＣＣ基板の場合と同様に、積層体の内部に内蔵部品を配置することが可能である。たとえば、特開２００７−３０５６７４号公報（特許文献１）には、熱可塑性樹脂からなる多数の絶縁層を積層して構成された多層配線基板の中に内蔵部品として電子部品が配置された構成が開示されている。

特開２００７−３０５６７４号公報

特許文献１に示された構成のように、内蔵部品を備える樹脂多層基板においては、内蔵部品の近傍には、内蔵部品との接続に関わる配線が多く設けられるのに対して、内蔵部品から離れた領域では、キャパシタなど他の要素を形成するための配線が設けられる傾向にある。実装密度が高くなる場合や、樹脂層の数が多くなるような場合には、内蔵部品の近傍と内蔵部品から離れた領域とで、設計に求められる条件が異なる。しかし、従来の樹脂多層基板は、一定の厚みの樹脂シートを積層して作製されるものであったので、１つの樹脂多層基板の内部では、内蔵部品の近傍か否かを問わず設計条件を大きく異ならせることができなかった。

そこで、本発明では、１つの樹脂多層基板の内部で、部位によって設計条件を異ならせることができるような樹脂多層基板およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づく樹脂多層基板は、第１の厚みの樹脂層を含む複数の樹脂層が積層されたものであり、側面を有する第１積層体と、上記第１の厚みとは異なる第２の厚みの樹脂層を含む複数の樹脂層が積層されたものであり、側面を有する第２積層体とが組み合わせられた全体積層体を含み、上記全体積層体は、上記第１積層体の内部の厚み方向に隣接する樹脂層間の境界線の厚み方向位置と上記第２積層体の内部の厚み方向に隣接する樹脂層間の境界線の厚み方向位置とが一致しないように、上記第１積層体と上記第２積層体とが側面同士で当接する部分を含む。

本発明によれば、樹脂多層基板は、第１積層体と第２積層体とが組み合わせられた全体積層体を含んでおり、なおかつ、第１積層体と第２積層体とでは、異なる厚みの樹脂層を採用してそれぞれ作製することができるので、設計の自由度が増し、１つの樹脂多層基板の内部で、部位によって設計条件を異ならせることができるような樹脂多層基板とすることができる。

本発明に基づく実施の形態１における樹脂多層基板の断面図である。 本発明に基づく実施の形態１における樹脂多層基板に含まれる第１積層体の断面図である。 本発明に基づく実施の形態１における樹脂多層基板に含まれる第２積層体の断面図である。 本発明に基づく実施の形態１における樹脂多層基板の変形例の断面図である。 本発明に基づく実施の形態２における樹脂多層基板の断面図である。 本発明に基づく実施の形態３における樹脂多層基板の断面図である。 バウンド現象の説明図である。 本発明に基づく実施の形態４における樹脂多層基板の断面図である。 本発明に基づく実施の形態４における樹脂多層基板の第１の変形例の断面図である。 本発明に基づく実施の形態４における樹脂多層基板の第２の変形例の断面図である。 本発明に基づく実施の形態４における樹脂多層基板の第３の変形例の断面図である。 本発明に基づく実施の形態４における樹脂多層基板の第４の変形例の断面図である。 本発明に基づく実施の形態４における樹脂多層基板の製造方法のフローチャートである。

（実施の形態１）
図１〜図３を参照して、本発明に基づく実施の形態１における樹脂多層基板について説明する。図１に示すように、本実施の形態における樹脂多層基板１０１は、第１積層体４１と、第２積層体４２とが組み合わせられた全体積層体４０を含む。図１においては、第１積層体４１と第２積層体４２との境界線は太線で示されている。さらに、どの部分が第１積層体４１および第２積層体４２に該当するのかをより明瞭に示すために、図１に示した構成を分解して、第１積層体４１および第２積層体４２をそれぞれ単独で取り出したところを図２および図３に示す。

図２に示すように、第１積層体４１は、第１の厚みの樹脂層２１を含む複数の樹脂層２が積層されたものであり、側面４１ａを有する。樹脂層２は、たとえば熱可塑性樹脂であるＬＣＰ（液晶ポリマー）からなるものである。樹脂層２の材料としては、ＬＣＰの他に、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＰＳ（ポニフェニレンスルファイド）、ＰＩ（ポリイミド）などであってもよい。

図３に示すように、第２積層体４２は、前記第１の厚みとは異なる第２の厚みの樹脂層２２を含む複数の樹脂層２が積層されたものであり、側面４２ａを有する。全体積層体４０は、第１積層体４１の内部の厚み方向に隣接する樹脂層間の境界線４６の厚み方向位置と第２積層体４２の内部の厚み方向に隣接する樹脂層間の境界線４７の厚み方向位置とが一致しないように、第１積層体４１と第２積層体４２とが側面４１ａ，４２ａ同士で当接する部分４８を含む。

樹脂多層基板１０１は、内蔵部品３、ビア導体６，６ｎおよび導体パターン７を備える。ビア導体６ｎは、内蔵部品３に接続されるためのビア導体である。

なお、本実施の形態では、第１積層体４１に内蔵部品３が収められているので、第１積層体４１を「部品実装部」と呼ぶことができる。第２積層体４２は内蔵部品３から遠い領域を含むので、「周縁部」と呼ぶことができる。

図１に示した例では、第１積層体４１の下から１層目と２層目との間の境界線を境界線４６とし、第２積層体４２の下から２層目と３層目との間の境界線を境界線４７としたが、この境界線４６，４７の選び方はあくまで一例である。

本実施の形態では、第１積層体４１は第１の厚みの樹脂層２１を含むのに対して、第２積層体４２は、第２の厚みの樹脂層２２を含んでいるので、第１積層体４１と第２積層体４２とでは、少なくとも異なる厚みの樹脂層を含んでいるといえる。第１積層体４１と第２積層体４２とでは、このように異なる厚みの樹脂層を採用してそれぞれ作製することができるので、設計の自由度が増す。すなわち、本実施の形態によれば、１つの樹脂多層基板の内部で、部位によって設計条件を異ならせることができるような樹脂多層基板とすることができる。

本実施の形態では、１つの樹脂多層基板の内部で、たとえば配線の数を増やすべき箇所では、薄い樹脂層を用いて層数を増やすことができ、多くの配線を配置することができる。また、たとえば互いに離隔して対向する上下２層の導体部によってキャパシタが形成されている箇所で、そのキャパシタの容量を大きくしたい場合は、薄い樹脂層を用いてキャパシタの上下の導体部の距離を小さくすることができ、キャパシタの容量を大きくすることができる。そのようにキャパシタを構成した一例を、図１の部分４９に示す。

第１積層体４１と第２積層体４２とのそれぞれの内部に配線が配置されている場合、第１積層体４１と第２積層体４２とで各層の高さを異ならせることが可能であるので、平面的に見たときの配線同士の間隙が同じであっても、第１積層体４１と第２積層体４２との３次元的な間隙を大きくすることができる。したがって、配線同士の間で生じるノイズや特性干渉の問題を減じることができる。

配線の数を増やす必要がない箇所では、厚い樹脂層を用いて層数を減らすことができ、その結果、穴あけ加工のためのレーザ照射の回数を減らすことができるので、製造コストを低減することができる。

なお、本実施の形態では、たとえば、図４に示す樹脂多層基板１０２のように、第１積層体４１の内部の厚み方向に隣接する樹脂層間の境界線４６の厚み方向位置と第２積層体４２の内部の厚み方向に隣接する樹脂層間の境界線４７の厚み方向位置とが一致する箇所が含まれていてもよい。

（実施の形態２）
図５を参照して、本発明に基づく実施の形態２における樹脂多層基板について説明する。本実施の形態における樹脂多層基板１０３においては、断面図で見たときに、第１積層体４１が第２積層体４２に完全に周囲を取り囲まれた状態となっている。図５においては、第１積層体４１と第２積層体４２との境界線は太線で示されている。樹脂多層基板１０３においては、第２積層体４２に含まれる複数の樹脂層のうち、内蔵部品３の周囲を取り囲む部分の樹脂層は、他の部分に比べて薄い樹脂層２ｈとなっている。

本実施の形態においても、実施の形態１で説明したのと同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
図６を参照して、本発明に基づく実施の形態３における樹脂多層基板１０４について説明する。本実施の形態における樹脂多層基板１０４の基本的構成は、実施の形態１で説明した樹脂多層基板１０１と共通するが、以下の点で異なる。

内蔵部品３は、第１積層体４１の上面に表面実装するように搭載され、このように第１積層体４１に搭載された内蔵部品３の周囲を埋めるように第２積層体４２が配置されている。第１積層体４１は板状であり、複数の樹脂層を積層した状態となっている。第１積層体４１は、第２積層体４２に比べて薄い樹脂層を含んでいる。特に、第１積層体４１の内蔵部品３を実装する面の近傍には薄い樹脂層が用いられている。

従来、樹脂多層基板に形成された凹部の底面に内蔵部品を表面実装する際には、図７に示すように、底面を構成する樹脂層が丸みを以て膨らむことにより、電極の位置がずれてしまうという問題があった。この現象を「バウンド現象」と呼ぶ。底面を構成する樹脂層が膨らむのは、積層体をプレスした際に他の部分の樹脂層は圧迫されているにもかかわらず底面を構成する部分の樹脂層は直接加圧されない、または、加圧されにくいことに起因する。底面を構成する樹脂層が厚いものである場合には、膨らむ度合いが大きくなるので、バウンド現象は、底面を構成する樹脂層が厚いものである場合に特に顕著に表れる。本実施の形態では、内蔵部品３を表面実装する面は、薄い樹脂層の積み重ねによって形成されているので、バウンド現象を抑えることができる。

（実施の形態４）
図８を参照して、本発明に基づく実施の形態４における樹脂多層基板について説明する。全体積層体は、第１積層体と第２積層体とを組み合わせたものである。図８においては、全体積層体のうち第１積層体４１のみを図示し、第２積層体は本来存在するが図示省略している。本実施の形態における樹脂多層基板の基本的構成は、実施の形態１で説明した樹脂多層基板と共通するが、以下の点で異なる。

全体積層体は、内蔵部品３を内蔵しており、複数の樹脂層２はそれぞれ少なくとも一方の表面にスキン層１を有する。全体積層体のうち内蔵部品３の周囲には、他の部分よりも薄い樹脂層２ｈが設けられている。

図８では、スキン層１をドット模様で表示している。薄い樹脂層２ｈが積み重ねられた部分が内蔵部品３の周囲に位置するように配置されている。

本実施の形態においても、実施の形態１で説明したのと同様の効果を得ることができる。さらに熱伝導に関して以下のことがいえる。

一般的に、樹脂層２としてのＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）層は、微視的に見れば、配向性が高い、すなわち、結晶配向が揃っているスキン層と、配向性が低い、すなわち、結晶配向がランダムとなったコア層とからなる。コア層は結晶配向がランダムであるために熱伝導性が悪くなっているのに対して、スキン層は結晶配向が揃っているので熱伝導性が良いといえる。金属は熱伝導に有利な自由電子を有しているのに対して、樹脂は自由電子を有していない。樹脂の熱伝導はフォノン伝導が支配しているといわれている。このフォノン伝導に注目したとき、樹脂の非晶領域では分子間がファンデルワールス力によって凝集していると、フォノン散乱が起こって熱伝導率が低下する。このフォノン散乱を起こさないようにするためにナノレベルでの樹脂の構造制御として結晶ポリマーの配向性を上げることは効果的である。配向性の高いスキン層はフォノン散乱を起こさないか、または、コア層に比べて起こしにくいので、熱伝導性が向上する。

特に、本実施の形態では、内蔵部品３の周囲には、薄い樹脂層２ｈが配置されているので、体積当たりのスキン層の比率が高くなっている。スキン層の比率が高いということは熱伝導性が向上しているということであり、内蔵部品３で生じる熱が速やかに全体積層体４０の外に排出されることとなる。

なお、内蔵部品３の周囲というのは、内蔵部品３と同じ層の中での周囲を意味するだけでなく、内蔵部品３と異なる層の中であっても内蔵部品３から近い位置を含む。したがって、図８に示した樹脂多層基板１０５に限らず、図９、図１０、図１１、図１２のいずれかに示すような構成であってもよい。

実施の形態１〜３で示したように、内蔵部品３は、第１積層体４１に内蔵されており、第１積層体４１のうち内蔵部品３の周囲となる部分には、他の部分よりも薄い樹脂層２ｈが設けられていることが好ましい。図１、図４、図５に示した構成も内蔵部品３のすぐ下側のいくつかの樹脂層が薄くなっているので、この条件に該当する。この構成を採用することにより、内蔵部品から発せられる熱は速やかに第１積層体の外側に排出されることとなる。

また、内蔵部品３の少なくとも一方の主面に他の部分よりも薄い樹脂層２ｈが接していることが好ましい。図９、図１０、図１１、図１２に示した構成においても、内蔵部品３の少なくとも一方の主面に接する樹脂層が他の部分の樹脂層よりも薄くなっているので、この条件を充足している。この構成を採用することにより、内蔵部品から発せられる熱は速やかに第１積層体の外側に排出されることとなる。

実施の形態１〜３で示したように、内蔵部品３は、第２積層体４２に包みこまれるように第１積層体４１の最外層に実装されており、第２積層体４２のうち内蔵部品３の周囲となる部分には、他の部分よりも薄い樹脂層が設けられていることが好ましい。図６に示した構成は、この条件に該当する。この構成を採用することにより、内蔵部品から発せられる熱のうち第２積層体にまで到達したものは、速やかに全体積層体の外側に排出されることとなる。

（実施の形態５）
本発明に基づく実施の形態５における樹脂多層基板について説明する。本実施の形態における樹脂多層基板の製造方法のフローチャートを図１３に示す。

本実施の形態における樹脂多層基板の製造方法は、第１の厚みの樹脂層を含む複数の樹脂層を積層することによって、側面を有する第１積層体を形成する工程Ｓ１と、前記第１の厚みとは異なる第２の厚みの樹脂層を含む複数の樹脂層を積層することによって、側面を有する第２積層体を形成する工程Ｓ２と、前記第１積層体と前記第２積層体とを、前記第１積層体の内部の厚み方向に隣接する樹脂層間の境界線の厚み方向位置と前記第２積層体の内部の厚み方向に隣接する樹脂層間の境界線の厚み方向位置とが一致しないように側面同士で当接する部分が生じるように組み合わせることによって、全体積層体を形成する工程Ｓ３と、前記組み合わせる工程より後に、前記全体積層体を加熱しながら加圧することによって一体化する工程Ｓ４とを含む。

実施の形態１で説明した樹脂多層基板１０１にあてはめれば、工程Ｓ１は、図２に示した第１積層体４１を形成する工程であり、工程Ｓ２は、図３に示した第２積層体４２を形成する工程である。工程Ｓ３は、両者を組み合わせて図１に示した全体積層体４０を形成する工程である。工程Ｓ４は、全体積層体４０を圧着する工程である。

本実施の形態における樹脂多層基板の製造方法によれば、上記各実施の形態で説明したような樹脂多層基板を得ることができる。

なお、前記第１積層体を形成する工程Ｓ１より後で前記全体積層体を形成する工程Ｓ３より前に、前記第１積層体を加熱しながら加圧することによって一体化する工程を含むことが好ましい。この構成を採用することにより、第１積層体を単独で予め一体化しておけるので、工程Ｓ３の際に第１積層体が崩れるおそれはなく、第１積層体の取扱いが容易になる。

なお、前記第２積層体を形成する工程Ｓ２より後で前記全体積層体を形成する工程Ｓ３より前に、前記第２積層体を加熱しながら加圧することによって一体化する工程を含む。この構成を採用することにより、第２積層体を単独で予め一体化しておけるので、工程Ｓ３の際に第２積層体が崩れるおそれはなく、第２積層体の取扱いが容易になる。第１積層体および第２積層体をそれぞれ一体化してから両者を組み合わせることとしてもよい。

前記第１積層体を加熱しながら加圧することによって一体化する工程Ｓ１より前に、前記第１積層体に内蔵部品を内蔵させる工程を含むこととしてもよい。この構成を採用することにより、第１積層体に内蔵部品を内蔵させた構造とすることができる。内蔵部品を第１積層体に表面実装しておいてから第２積層体で内蔵部品を包むようにする場合に比べて、この場合、図１、図４に示した例のように、第１積層体の単独でも既に内蔵部品を内蔵した構造とすることができるので、これを受け入れる第２積層体の形状を単純化することができ、第１積層体と第２積層体とを組み合わせて一体化する工程Ｓ３を容易に行なうことができる。

前記第１積層体を加熱しながら加圧することによって一体化する工程Ｓ１より後で前記全体積層体を形成する工程Ｓ３より前に、前記第１積層体の最外層に内蔵部品を実装させる工程を含むこととしてもよい。この場合、第２積層体は内蔵部品を受け入れる形状を有していなければならない。この構成を採用することにより、図６に示した例のように、内蔵部品を第１積層体に表面実装しておいて第２積層体で内蔵部品を包んだ構造を得ることができる。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明は、樹脂多層基板およびその製造方法に利用することができる。

１ スキン層、２ 樹脂層、２ｈ （他の部分より薄い）樹脂層、３ 内蔵部品、６，６ｎ ビア導体、７ 導体パターン、４０ 全体積層体、２１ 第１の厚みの樹脂層、２２ 第２の厚みの樹脂層、４１ 第１積層体、４１ａ （第１積層体の）側面、４２ 第２積層体、４２ａ （第２積層体の）側面、４６，４７ 境界線、４８ 部分、４９ （キャパシタを構成する）部分、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５ 樹脂多層基板。

Claims (9)

1. 第１の厚みの樹脂層を含む複数の樹脂層が積層されたものであり、側面を有する第１積層体と、前記第１の厚みとは異なる第２の厚みの樹脂層を含む複数の樹脂層が積層されたものであり、側面を有する第２積層体とが組み合わせられた全体積層体を含み、
   前記全体積層体は、前記第１積層体の内部の厚み方向に隣接する樹脂層間の境界線の厚み方向位置と前記第２積層体の内部の厚み方向に隣接する樹脂層間の境界線の厚み方向位置とが一致しないように、前記第１積層体と前記第２積層体とが側面同士で当接する部分を含む、樹脂多層基板。
2. 前記全体積層体は、内蔵部品を内蔵しており、前記複数の樹脂層はそれぞれ少なくとも一方の表面にスキン層を有し、前記全体積層体のうち前記内蔵部品の周囲には、他の部分よりも薄い前記樹脂層が設けられている、請求項１に記載の樹脂多層基板。
3. 前記内蔵部品は、前記第１積層体に内蔵されており、前記第１積層体のうち前記内蔵部品の周囲となる部分には、他の部分よりも薄い前記樹脂層が設けられている、請求項２に記載の樹脂多層基板。
4. 前記内蔵部品は、前記第２積層体に包みこまれるように前記第１積層体の最外層に実装されており、前記第２積層体のうち前記内蔵部品の周囲となる部分には、他の部分よりも薄い前記樹脂層が設けられている、請求項２に記載の樹脂多層基板。
5. 第１の厚みの樹脂層を含む複数の樹脂層を積層することによって、側面を有する第１積層体を形成する工程と、
   前記第１の厚みとは異なる第２の厚みの樹脂層を含む複数の樹脂層を積層することによって、側面を有する第２積層体を形成する工程と、
   前記第１積層体と前記第２積層体とを、前記第１積層体の内部の厚み方向に隣接する樹脂層間の境界線の厚み方向位置と前記第２積層体の内部の厚み方向に隣接する樹脂層間の境界線の厚み方向位置とが一致しないように側面同士で当接する部分が生じるように組み合わせることによって、全体積層体を形成する工程と、
   前記組み合わせる工程より後に、前記全体積層体を加熱しながら加圧することによって一体化する工程とを含む、樹脂多層基板の製造方法。
6. 前記第１積層体を形成する工程より後で前記全体積層体を形成する工程より前に、前記第１積層体を加熱しながら加圧することによって一体化する工程を含む、請求項５に記載の樹脂多層基板の製造方法。
7. 前記第２積層体を形成する工程より後で前記全体積層体を形成する工程より前に、前記第２積層体を加熱しながら加圧することによって一体化する工程を含む、請求項５または６に記載の樹脂多層基板の製造方法。
8. 前記第１積層体を加熱しながら加圧することによって一体化する工程より前に、前記第１積層体に内蔵部品を内蔵させる工程を含む、請求項６に記載の樹脂多層基板の製造方法。
9. 前記第１積層体を加熱しながら加圧することによって一体化する工程より後で前記全体積層体を形成する工程より前に、
   前記第１積層体の最外層に内蔵部品を実装させる工程を含む、請求項６に記載の樹脂多層基板の製造方法。

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