WO2005055684A1 - 多層プリント配線板 - Google Patents

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WO2005055684A1 PCT/JP2004/018526 JP2004018526W WO2005055684A1 WO 2005055684 A1 WO2005055684 A1 WO 2005055684A1 JP 2004018526 W JP2004018526 W JP 2004018526W WO 2005055684 A1 WO2005055684 A1 WO 2005055684A1
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layered
wiring board
multilayer printed
printed wiring
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Takashi Kariya
Akira Mochida
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Ibiden Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a multilayer printed wiring board provided with a build-up portion formed by electrically connecting a plurality of wiring patterns stacked via an insulating layer through via holes in the insulating layer.
  • the layered capacitor portion of the above publication employs a dielectric layer made of an organic resin in which an inorganic filler such as barium titanate is blended. It is difficult to achieve a sufficient decoupling effect in situations where the on / off frequency is as high as several GHz to several tens of GHz and instantaneous potential drop is likely to occur.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and has as its object to provide a multilayer printed wiring board having a sufficient decoupling effect.
  • the present invention employs the following means in order to at least partially achieve the above object.
  • the present invention is a multilayer printed wiring board including a build-up portion configured by electrically connecting a plurality of wiring patterns stacked via an insulating layer by via holes in the insulating layer,
  • a mounting unit for mounting a semiconductor element electrically connected to the wiring pattern on a surface
  • a ceramic high dielectric layer is provided between the mounting portion and the pill-up portion, and first and second layered electrodes sandwiching the high dielectric layer, and one of the first and second layered electrodes is A layered capacitor part connected to the power line of the semiconductor element and the other to the ground line;
  • the high dielectric layer of the layered capacitor portion connected between the power supply line and the ground line is made of ceramic, it is difficult to use a conventional organic resin mixed with an inorganic filler.
  • the dielectric constant can be increased, and the capacitance of the layered capacitor can be increased. Therefore, a sufficient decoupling effect can be obtained even in a situation where the on / off frequency of the semiconductor element is as high as several GHz to several tens of GHz (e.g., 3 GHz to 20 GHz) and an instantaneous potential drop is likely to occur. .
  • the high-dielectric layer is formed by firing a high-dielectric material separately from the build-up section, and is bonded on the build-up section.
  • the build-up part is manufactured under a temperature condition of 200 or less, it is difficult to sinter the high-dielectric material into a ceramic, so that the high-dielectric material is baked separately from the build-up part.
  • Such high-dielectric layer include, but are not limited to, barium titanate (B aT I_ ⁇ 3), strontium titanate (S rT I_ ⁇ 3), tantalum oxide (Ta_ ⁇ 3, ta 2 ⁇ 5), titanium emissions lead zirconate titanate (PZT), lead lanthanum zirconate titanate (PLZT), lead niobium zirconate titanate (PNZT), lead calcium zirconate titanate (PCZT), and zirconium titanate It is preferably manufactured by baking a raw material containing one or more metal oxides selected from the group consisting of lead strontium (PS ZT).
  • PZT lead zirconate titanate
  • PZT lead lanthanum zirconate titanate
  • PNZT lead niobium zirconate titanate
  • PCZT lead calcium zirconate titanate
  • zirconium titanate It is preferably manufactured by baking a raw material containing one or more metal oxides selected from the group
  • the first layered electrode is a bottom surface of the high dielectric layer having a through hole having a through hole through which a rod-shaped terminal connected to the second layered electrode is passed in a non-contact state.
  • the second layered electrode has a through hole pattern on the upper surface side of the high dielectric layer, the layered pattern having through holes through which rod-shaped terminals connected to the first layered electrode pass in a non-contact state. You may. With this configuration, the area of the first and second layered electrodes of the layered capacitor portion can be increased, and thus the capacitance of the layered capacitor portion can be increased.
  • each base pattern may be provided on a part of the upper or lower surface of the high dielectric layer, or may be provided on the entire surface.
  • the mounting portion has a plurality of pads connected to the electrodes of the semiconductor element, and the second layered electrode is electrically connected to a pad having the same potential as the first layered electrode.
  • the second layered electrode is electrically connected to a pad having the same potential as the first layered electrode.
  • the rod-shaped terminal connected to a pad having the same potential as the first layered electrode is connected to the first terminal. Since the number of through holes that pass through the two-layered electrode in a non-contact state is reduced, the area of the second-layered electrode can be increased, and the capacitance of the layered capacitor can be increased.
  • the mounting portion has a plurality of pads connected to the electrodes of the semiconductor element, and the first layered electrode is electrically connected to a pad having the same potential as the second layered electrode.
  • the number of holes through which the rod-shaped terminals connected to the pads of the same potential as the second layered electrode pass through the first layered electrode in a non-contact state is reduced, and the area of the first layered electrode is increased. Accordingly, the capacitance of the layered capacitor portion can be increased.
  • the rod-shaped terminal connected to the pad having the same potential as the second layered electrode may pass through not only the first layered electrode but also the second layered electrode in a non-contact state.
  • the above two types of rod-shaped terminals (that is, a rod-shaped terminal that is electrically connected to a pad having the same potential as the first layered electrode and passes through the second layered electrode in a non-contact state),
  • the bar-shaped terminals that are electrically connected to the pads and pass through the first layered electrode in a non-contact state) may be at least partially alternately arranged in a grid or in a staggered manner. , It is easier to prevent a momentary drop in the power supply potential.
  • the mounting portion has a first pad connected to one of a power supply electrode and a ground electrode of the semiconductor element and a second pad connected to the other.
  • a part of the first pad has a first rod-shaped terminal that passes through the second layered electrode in a non-contact state, and has one of the first layered electrode and one of an external power supply via the first rod-shaped terminal.
  • the other electrode is electrically connected to a first pad having the first rod-shaped terminal without the first rod-shaped terminal, and the rest is partially connected to the first pad having the first rod-shaped terminal.
  • 1st layered electrode in non-contact state It has a second rod-shaped terminal that passes therethrough, and is electrically connected to the second layered electrode and the other of the external electrodes through the second rod-shaped terminal, and the rest does not have the second rod-shaped terminal itself.
  • the second rod-shaped terminal may be electrically connected to the second pad.
  • electric charges can be charged to the layered capacitor with a short wiring length from an external power supply source, and power can be supplied to the semiconductor device from the layered capacitor with a short wiring length.
  • a semiconductor device of several tens of GHz for example, 3 GHz to 20 GHz
  • the mounting portion has a first pad connected to one of a power supply electrode and a ground electrode of the semiconductor element and a second pad connected to the other.
  • a part of the first / lead pad has a first rod-shaped terminal that passes through the second layer-shaped electrode in a non-contact state, and the first layer-shaped electrode and the outside are connected through the first rod-shaped terminal.
  • the other of the second pad is electrically connected to one electrode of the power supply, and the other is electrically connected to a first pad having the first rod-shaped terminal without the first rod-shaped terminal.
  • a portion has a second rod-shaped terminal that passes through both the first layered electrode and the second layered electrode in a non-contact state, and is connected to the other electrode of the external power supply via the second rod-shaped terminal.
  • the second layer-shaped electrode and the second rod-shaped end do not have the second rod-shaped terminal. It may be electrically connected to at least hand second pad having a.
  • the number of first rod-shaped terminals and second rod-shaped terminals can be limited, so that the number of holes through which these rod-shaped terminals pass through the first layered electrode and the second layered electrode decreases.
  • the area of the first and second layered electrodes can be increased, and the capacitance of the layered capacitor can be increased. it can.
  • the first and second layered electrodes can be made substantially solid patterns.
  • the layered capacitor can be charged with a short wiring length from an external power supply source, and power can be supplied to the semiconductor device from the layered capacitor with a short wiring length, the ON / OFF interval is short, several GHz to several tens of meters. It is possible to obtain a sufficient decoupling effect even with a semiconductor element of GHz (for example, 3 GHz to 20 GHz), and it is difficult to cause a power shortage.
  • At least ⁇ 15 of the first rod-shaped terminals and the second rod-shaped terminals may be alternately arranged in a lattice or staggered pattern. . This makes it easier to prevent a momentary drop in the power supply potential because the loop inductance is reduced.
  • the distance between the first and second layered electrodes of the layered capacitor portion may be set to 10 x m or less, and a distance that does not substantially cause a short circuit. In this case, since the distance between the electrodes of the layered capacitor portion is sufficiently small, the capacitance of the layered capacitor portion can be increased.
  • the layered capacitor portion is formed immediately below a semiconductor element mounted on the mounting portion. In this case, power can be supplied to the semiconductor element with the shortest wiring length.
  • the multilayer printed wiring board of the present invention may include a chip capacitor which is provided on the surface side on which the mounting portion is provided and connected to the first and second layered electrodes of the layered capacitor portion.
  • a chip capacitor which is provided on the surface side on which the mounting portion is provided and connected to the first and second layered electrodes of the layered capacitor portion.
  • the multilayer printed wiring board of the present invention may include a stress relaxation portion formed of an elastic material between the mounting portion and the layered capacitor portion.
  • a stress relaxation portion formed of an elastic material between the mounting portion and the layered capacitor portion.
  • a stress relaxation portion in this portion.
  • the material of such a stress relaxation portion is not particularly limited, examples thereof include a modified epoxy resin sheet, a polyphenylene ether resin sheet, a polyimide resin sheet, a cyanoester resin sheet, and an imido.
  • Organic resin sheets such as a resin sheet.
  • These organic resin sheets may contain a polyolefin resin or a polyimide resin as a thermoplastic resin, a silicone resin as a thermosetting resin, or a rubber resin such as SBR, NBR, or urethane, It may contain an inorganic fibrous material such as silica, alumina, or zirconia, a fibrous shape, or a flat shape.
  • the stress relaxation portion preferably has a Young's modulus of 10 to 100 OMPa. When the Young's modulus of the stress relaxation portion is within this range, even if a stress due to a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor element mounted on the mounting portion and the layered capacitor portion occurs, the stress can be relaxed. Because. Brief Description of Drawings
  • FIG. 1 is a plan view of a multilayer printed wiring board 10 of Example 1,
  • FIG. 2 is a vertical sectional view of the multilayer printed wiring board 10 (only the left side of the center line is shown).
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing the layered capacitor unit 40,
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the multilayer printed wiring board 10
  • FIG. 5 is an explanatory view showing a manufacturing process of the multilayer printed wiring board 10
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the multilayer printed wiring board 10.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the multilayer printed wiring board 10.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the multilayer printed wiring board 110 of Example 2,
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the multilayer printed wiring board 110.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a manufacturing process of the multilayer printed wiring board 110.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a manufacturing process of the multilayer printed wiring board 110.
  • FIG. 12 is an explanatory view of a high dielectric sheet 520 having a corner
  • FIG. 13 is a longitudinal sectional view of the multilayer printed wiring board 210 of the third embodiment
  • FIG. 14 is a perspective view schematically showing the layered capacitor section 240
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the multilayer printed wiring board 210.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the multilayer printed wiring board 210.
  • FIG. 17 is an explanatory view showing a manufacturing process of the multilayer printed wiring board 210.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating a manufacturing process of another multilayer printed wiring board 210.
  • FIG. 1 is a plan view of a multilayer printed wiring board 10 according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the multilayer printed wiring board 10 (only the left side of the center line is shown)
  • FIG. FIG. 3 is a perspective view schematically showing a part 40.
  • the multilayer printed circuit board 10 of the present embodiment is a core board 2 that electrically connects wiring patterns 22 formed on the front and back surfaces through through-hole conductors 24. And a plurality of wiring patterns 3 2, 22 laminated on the upper surface of the core substrate 20 via a resin insulating layer 36 via holes 3.
  • the core substrate 20 is made of a wiring pattern 2 2, 22 made of copper on both sides of a core substrate body 21 made of BT (bismaleimide-triazine) resin or a glass epoxy substrate, and a front and back surface of the core substrate body 21. And a through-hole conductor 24 made of copper formed on the inner peripheral surface of the through-hole penetrating through the wiring pattern. Both wiring patterns 22 and 22 are electrically connected through the through-hole conductor 24. ing.
  • the build-up portion 30 is formed by alternately laminating a resin insulation layer 36 and a wiring pattern 32 on both the front and back surfaces of the core substrate 20, and each wiring pattern 32 extends through the front and back of the resin insulation layer 36. Are electrically connected via via holes 34.
  • Such a build-up unit 30 is formed by a well-known subtractive method or an additive method (including a semi-additive method and a full-additive method). For example, it is formed as follows. That is, first, a resin sheet to be the resin insulating layer 36 is attached to both the front and back surfaces of the core substrate 20.
  • the Young's modulus of the resin insulating layer 36 at room temperature is 2 to 7 GPa.
  • This resin sheet is formed of a modified epoxy resin sheet, a polyphenylene ether resin sheet, a polyimide resin sheet, a cyanoester resin sheet, or the like, and has a thickness of approximately 20 to 80 m.
  • inorganic components such as silica, alumina, and zirconia may be dispersed.
  • a through hole is formed on the adhered resin sheet using a carbon dioxide gas laser, a UV laser, a YAG laser, an excimer laser, or the like to form a resin insulating layer 36.
  • the surface of the resin insulating layer 36 and the inside of the through hole are formed. Is subjected to electroless copper plating to form a conductor layer.
  • a plating resist is formed on this conductor layer, and electrolytic copper plating is applied to portions where no plating resist is formed.
  • the wiring pattern 32 is formed by removing the gap with an etching solution.
  • the conductor layer inside the through hole becomes the via hole 34.
  • the build-up section 30 is formed by repeating this procedure.
  • the layered capacitor section 40 is composed of a high dielectric layer 43 obtained by firing a ceramic high dielectric material at a high temperature, and a first layer electrode 41 and a second layer electrode 42 sandwiching the high dielectric layer 43. ing.
  • the first layered electrode 41 is a copper electrode and is electrically connected to the ground pad 61 of the mounting section 60
  • the second layered electrode 42 is a copper electrode and is a power supply pad of the mounting section 60. It is electrically connected to 62. Therefore, the first and second layered electrodes 41 and 42 are respectively connected to the ground line and the power supply line of the semiconductor element mounted on the mounting portion.
  • the first layer electrode 41 is a solid-state turn formed on the lower surface of the high-dielectric layer 43 and passes through the via hole 62 b connected to the power supply pad 62 in a non-contact state.
  • Each power supply pad 62 is connected to the second layered electrode 42 via a via hole 62a, and a via hole 62b is provided corresponding to a part of the via hole 62a. This is because each via hole 62a is connected to the second layer electrode 42, so that if there is at least one via hole 62b extending downward from the second layer electrode 42, it is connected to the ground line through the via hole 62b. Because you can.
  • the second layered electrode 42 has a through hole 42a which is a non-contact pattern formed on the upper surface of the high dielectric layer 43 and penetrates the via hole 61a connected to the ground pad 61 in a non-contact state.
  • the large separation between the first and second layered electrodes 41 and 42 is set to a distance of not more than 10 m and substantially not causing a short circuit.
  • a high dielectric material containing two or more metal oxides is formed into a thin film of 0.1 to 1 Om and then fired to form a ceramic. The detailed manufacturing of the layered capacitor 40 The steps will be described later.
  • the layered capacitor section 40 may partially overlap with the above description, but will be described in further detail.
  • the first layered electrode 41 is electrically connected to the ground pad 61 of the mounting section 60 via the via hole 61a
  • the second layered electrode 42 is mounted on the mounting section 60. Is electrically connected to the power supply pad 62 via a via hole 62a. Therefore, the first and second layered electrodes 41 and 42 are connected to the ground line and the power supply line of the semiconductor element mounted on the mounting portion 60, respectively.
  • the first layer electrode 41 has a pattern formed on the lower surface of the high dielectric layer 4 3, and the wire 62 b connected to the second layer electrode 42 is in a non-contact state.
  • the via holes 62 b may be provided corresponding to all power supply pads 62, but are provided here corresponding to some power supply pads 62. This is because the second layer electrode 42 is connected to each power supply pad 62 via each via hole 62a, so that the via layer 62b extending downward from the second layer electrode 42 is small. This is because if there is at least one, all power supply pads 62 can be connected to an external power supply line through the via hole 62b. Thus, by providing the via holes 62b corresponding to some of the power supply pads 62, the number of the through holes 41a provided in the first layered electrode 41 can be reduced.
  • the capacitance of the layered capacitor section 40 can be increased.
  • the position where the passage hole 41a is formed is determined in consideration of the capacitance of the layered capacitor # 40, the arrangement of the via hole 62a, and the like.
  • the second layer electrode 42 is a solid pattern formed on the upper surface of the high dielectric layer 43 and penetrates the via hole 61 a connected to the ground pad 61 in a non-contact state. Through holes 42a.
  • the through holes 42 a may be provided corresponding to all the ground pads 61, but here, a plurality of ground pads 61 are connected above the second layer electrode 42, and one of them is connected.
  • ground pad 6 1 Is formed so as to penetrate through the passage hole 42a of the second layer electrode 42 in a non-contact state.
  • the via holes 61 a corresponding to some of the ground pads 61, the number of the through holes 42 a provided in the second layer electrode 42 can be reduced. Since the area of the electrode 42 is increased, the capacitance of the layered capacitor section 40 can be increased. The position where the passage hole 42a is formed is determined in consideration of the capacitance of the layered capacitor portion 40, the arrangement of the via hole 62a, and the like.
  • the stress relaxation section 50 is formed of an elastic material.
  • the elastic material is not particularly limited, but examples thereof include organic resin sheets such as a modified epoxy resin sheet, a polyphenylene ether resin sheet, a polyimide resin sheet, a cyanoester resin sheet, and an imido resin sheet. Is mentioned. These organic resin sheets may contain thermoplastic resins such as polyolefin resins and polyimide resins, thermosetting resins such as silicone resins, and rubber resins such as SBR, NBR and urethane. In addition, it may contain inorganic fibrous, filler, or flat materials such as silica, alumina, and zirconia.
  • the stress relaxation portion 50 preferably has a Young's modulus as low as 10 to 100 MPa. If the Young's modulus of the stress relaxation portion 50 is within this range, even if a stress due to a difference in thermal expansion coefficient occurs between the semiconductor element mounted on the mounting portion 60 and the layered capacitor portion, the stress is relaxed. can do.
  • the mounting portion 60 is a region where the semiconductor element is mounted, and is formed on the surface of the multilayer printed wiring board 10.
  • a ground pad 61, a power supply pad 62, and a signal pad 63 are arranged in a lattice or staggered pattern (see FIG. 1).
  • the ground pads 61 and the power supply pads 62 may be arranged in a lattice or staggered pattern near the center, and the signal pads 63 may be arranged in a lattice, staggered or random pattern around the pads. It is preferable that the ground pads 61 and the power pads 62 are alternately arranged.
  • the number of terminals of the mounting section 60 is 100 0 0 to 3 0 0 0 0 0.
  • a plurality of chip capacitor arrangement areas 70 are formed around the mounting section 60.
  • each ground pad 71 is connected to the negative electrode of an external power supply via the first layer electrode 41 of the layer capacitor section 40, and each power pad 72 is connected via the second layer electrode 42. Connected to the positive electrode of the external power supply.
  • the power supply terminal and the ground terminal of the chip capacitor 73 are soldered to the ground pad 71 and the power supply pad 72 of the chip capacitor arrangement area 70, respectively.
  • a semiconductor element having a large number of solder bumps arranged on the back surface is mounted on the mounting section 60.
  • the ground terminal, the power terminal, and the signal terminal of the semiconductor element are brought into contact with the ground pad 61, the power pad 62, and the signal pad 63 of the mounting portion 60, respectively.
  • the terminals are joined by soldering by reflow.
  • the multilayer printed wiring board 10 is joined to another printed wiring board such as a motherboard. At this time, the multilayer printed wiring board
  • Solder bumps are formed on the pads formed on the back surface of the substrate 10, and are joined by reflow while being in contact with the corresponding pads on other printed wiring boards.
  • a core substrate 20 having a build-up portion 30 formed on at least one side is prepared, and an interlayer insulating layer is formed on the pill-up portion 30 using a vacuum laminator.
  • 410 was laminated under a laminating condition of a temperature of 50 to 150 ° (with a pressure of 0.5 to 1.5 MPa.
  • a sheet 420 is attached on the interlayer insulating layer 410 by using a vacuum laminator at a temperature of 50 to 150 and a pressure of 0.5 to 1.5 MPa, and then at 150 ° C. It was cured for 3 hours (see Fig. 4 (b)).
  • the high dielectric sheet 420 is produced as follows.
  • the thickness 12 m copper foil 422 (the first laminar electrode 41 after), B aT I_ ⁇ 3, S rT i O Ta_ ⁇ 3, Ta 2 ⁇ 5, PZT, PLZT, PNZT, PCZT, from PSZT
  • the unfired layer is fired in a vacuum or in a non-oxidizing atmosphere such as N 2 gas at a temperature in the range of 600 to 950 ° C. to obtain a high dielectric layer 424.
  • a metal layer such as copper, platinum, or gold is formed on the high dielectric layer 424 using a vacuum evaporation apparatus such as a sputtering apparatus, and then copper, nickel, tin, or the like is formed on the metal layer by electroplating or the like.
  • the upper metal layer 426 (which later forms a part of the second layer electrode 42) is formed by adding about 10 m of the above metal.
  • a commercially available dry film 430 is attached on the substrate in the process of laminating the high dielectric sheet 420 (see Fig. 4 (c)), and the exposure that is normally performed when forming a multilayer printed wiring board is performed.
  • the patterning of the high dielectric sheet 420 was performed by developing, developing (see FIG. 4 (d)), etching (see FIG. 4 (e)), and peeling the film (see FIG. 4 (f)).
  • etching step a cupric chloride etching solution was used.
  • the dry film 440 is pasted again on the substrate in the process of forming the pattern of the high dielectric sheet 420 (see FIG. 5 (a)), exposed and developed (see FIG. 5 (b)), and etched (see FIG. 5 (b)).
  • the pattern formation of the metal layer 426 and the high-dielectric layer 424 on the high-dielectric sheet 420 was performed by peeling the film (see FIG. 5 (c)) and peeling the film (see FIG. 5 (d)).
  • a cupric chloride etching solution was used, but the metal layer 426 and the high dielectric layer 424 were etched.
  • the copper foil 422 was treated in a short time so as to be slightly etched.
  • an interlayer filling resin 450 is filled using a squeegee on the in-process substrate on which the metal layer 426 and the high dielectric layer 424 have been patterned (see FIG. 5 (e)), and dried at 100 for 20 minutes. did.
  • the resin for interlayer filling 450 is 100 parts by weight of bisphenol F-type epoxy monomer (manufactured by Yuka Shell Co., Ltd., molecular weight: 310, trade name: YL983U), the average of which is coated with a silane coupling material on the surface. particle size 1.
  • the surface of the substrate being manufactured is polished and flattened until the surface of the upper metal layer 426 of the high dielectric sheet 420 is exposed, and then at 100 ° C. for 1 hour.
  • This resin 450 was cured by performing a heat treatment for one hour at 1501, 1501: to form a high dielectric interlayer filling layer 452 (see FIG. 5 (f)).
  • a carbon dioxide laser, a UV laser, a YAG laser, an excimer laser, or the like is applied to a predetermined position on the surface of the substrate on which the high-dielectric interlayer filling layer 452 is being formed on the surface of the wiring pattern 32 of the build-up section 30.
  • a through hole 454 was formed (see Fig. 6 (a)).
  • the substrate is immersed in an aqueous solution of electroless copper plating, and the inner wall of the through hole 454, the surface of the high dielectric sheet 420 and An electroless copper plating film 456 having a thickness of 0.6 to 3.0 m was formed on the surface of the high dielectric interlayer filling layer 452 (see FIG. 6 (b)).
  • the aqueous electroless plating solution used had the following composition.
  • Copper sulfate 0.03mo1 / L
  • EDTA 0.20 Omo1ZL
  • NaOH 0.1mo1L
  • cT-Bipyridyl 1 0 Omg / L
  • polyethylene glycol (PEG) 0.1 gZL 0.03mo1 / L
  • PEG polyethylene glycol
  • a commercially available dry film 460 is attached on the electroless copper plating film 456 (see FIG. 6 (c)), and through holes 462 are formed by exposure, development and etching (FIG. 6 (d)). Then, a 25 im-thick electrolytic copper plating film 464 was formed on the surface of the through hole 462 (see FIG. 6E).
  • the electrolytic copper plating solution used had the following composition. Sulfuric acid: 200 gZL, Copper sulfate: 80 gZL, Additive: 19.5 m1 / L (Atotech Japan Co., Capparaside GL). The electrolytic copper plating was performed under the following conditions.
  • the dry film 460 was peeled off, and the portion where the dry film 460 remained, that is, the electroless copper plating film 456 existing between the electrolytic copper plating films 464 and the upper part of the high dielectric sheet 420.
  • the exposed part of the metal layer 426 was etched with a sulfuric acid / hydrogen peroxide based etchant (see FIG. 6 (f)). Through these steps, the layered capacitor section 40 was formed on the build-up section 30.
  • the copper foil 422 is the first layer electrode 41
  • the high dielectric layer 424 is the high dielectric layer 43
  • the upper metal layer 426 is the electroless copper plating film 456, and the electrolytic copper plating film 464 are the second layer electrode 42. Is equivalent to
  • a blackening bath (oxidizing bath) and a reducing bath using an aqueous solution containing NaOH (10 g / L) and MaBH4 (6 gXL) are performed to form the electrolytic copper plating film 464.
  • a roughened surface was formed on the surface (not shown).
  • a resin insulating sheet 470 was attached on the layered capacitor section 40 under a laminating condition of a temperature of 50 to 150 t and a pressure of 0.5 to I.
  • the resin insulation sheet 470 is a modified epoxy resin sheet, a polyphenylene ether resin sheet, a polyimide resin sheet, a cyanoester resin sheet, or an imide resin sheet. It may contain polyolefin resin as resin, polyimide resin, silicone resin as thermosetting resin or rubber resin such as SBR, NBR, urethane, etc., or inorganic resin such as silica, alumina, zirconia, etc. Fibrous, filler-like, or flat-like materials may be dispersed. Further, the resin insulating sheet 470 preferably has a Young's modulus of 10 to 1000 MPa. This is because if the Young's modulus of the resin insulating sheet 470 is in this range, stress caused by a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor element and the substrate can be reduced.
  • a neutralizing solution (Circumposit ML B Neutralizer-1 manufactured by Shipley Co., Ltd.)
  • the inner wall surface (the through hole 472 of the resin insulating sheet 470 ) With palladium catalyst.
  • the substrate is immersed in an aqueous solution of electroless copper plating and treated at a liquid temperature of 34 ° C. for 40 minutes, so that the surface of the resin insulating sheet 470 and the wall surface of the through hole 472 have a thickness of 0.6 to A 3.0 m electroless copper plating film was formed (not shown).
  • the aqueous solution of electroless copper plating used had the following composition. Sulfuric acid: 0.
  • the electrolytic copper plating was performed under the following conditions. Current density lA / dm 2 , time 115 minutes, temperature 23 ⁇ 2 ° C. Subsequently, the dry film 460 was peeled off to obtain a multilayer printed wiring board 10 corresponding to FIGS. 1 and 2 (see FIG. 7 (c)). Note that the resin insulating sheet 470 corresponds to the stress relieving section 50. The copper plating film 474 filling the through hole 472 corresponds to the various terminals 61, 62, 63.
  • the soda-lime glass substrate on which the circular pattern (mask pattern) of the solder-resist opening is drawn by the chromium layer is applied.
  • the formed side is placed in close contact with the solder resist layer, exposed and developed with ultraviolet light, and then heat-treated to form a solder-resist layer pattern with the upper surfaces of various terminals 61, 62, 63 opened.
  • electroless nickel plating and further electroless gold plating may be performed to form a nickel plating layer and a gold plating layer, and solder paste may be printed and reflowed to form solder bumps.
  • the solder resist layer may or may not be formed.
  • the inorganic filler is not filled as in the conventional case.
  • the dielectric constant can be increased as compared with the case of the compounded organic resin, and the capacitance of the layered capacitor section 40 can be increased. Therefore, even when the on / off frequency of the semiconductor element is as high as several GHz to several tens of GHz (3 GHz to 20 GHz), a sufficient decoupling effect is exhibited, so that an instantaneous drop in potential is unlikely to occur.
  • the build-up section 30 is generally manufactured under a temperature condition of 200 or less, it is difficult to sinter a high-dielectric material into ceramic during the formation of the build-up section 30.
  • the high-dielectric layer 43 of the layered capacitor section 40 is formed by firing a high-dielectric material separately from the build-up section 30 to form a ceramic. It is easy to sufficiently increase the dielectric constant.
  • the first layered electrode 41 constituting the layered capacitor portion 40 was formed on the first surface of the both surfaces of the high dielectric layer 43 far from the mounting portion 60, that is, on the lower surface of the high dielectric layer 43.
  • the second layer electrode 42 is a solid pattern formed on the second surface near the mounting portion 60, that is, the upper surface of the high dielectric layer 43, and is connected to the first layer electrode 41.
  • the through-holes 42a through which the via holes 61a pass through in a non-contact state are provided, so that the area of each of the layered electrodes 41, 42 can be sufficiently increased.
  • the capacitance of the layered capacitor section 40 can be increased.
  • the via holes 61 a connected to the first layer electrode 41 and the via holes 62 a connected to the second layer electrode 42 are alternately arranged in a grid pattern. Since it becomes lower, it becomes easier to prevent an instantaneous decrease in the power supply potential.
  • the via holes 61a and the via holes 62a may be alternately arranged in a staggered manner, and the same effect can be obtained in this case.
  • the layered capacitor portion 40 is a layered capacitor.
  • the distance between the electrodes of the portion 40 is sufficiently small, and the capacitance of the layered capacitor portion 40 can be increased.
  • the chip capacitor 73 When the capacitance is insufficient with the layered capacitor section 40 alone, the shortage can be compensated for by the chip capacitor 73. That is, the chip capacitor 73 may be mounted as needed.
  • the decoupling effect decreases as the wiring between the chip capacitor 73 and the semiconductor element increases, but in this case, since the chip capacitor 73 is installed on the surface side where the mounting portion 60 is provided, the decoupling effect is reduced. Can be shortened, and a decrease in the decoupling effect can be suppressed.
  • the stress relaxation portion 50 may be formed only directly below the semiconductor element mounted on the mounting portion 60. Since the stress due to the difference in thermal expansion causes a problem mainly directly below the semiconductor element, material stress can be reduced by forming the stress relaxation portion 50 in this portion. It is to be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment at all, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes as long as it belongs to the technical scope of the present invention.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the multilayer printed wiring board 110 of Example 2 (only the left side of the center line is shown).
  • the multilayer printed wiring board 110 of the present embodiment has a core substrate 20 similar to that of the first embodiment, and is laminated on the upper surface of the core substrate 20 with a resin insulating layer 36 interposed therebetween.
  • Build-up section 30 electrically connecting wiring pattern 2 2 and wiring pattern 3 2 by via hole 34, interlayer insulating layer 120 stacked on build-up section 30, and interlayer insulating layer
  • a layered capacitor section 140 composed of a high-dielectric layer 14 3 stacked on a layer 120 and first and second layer electrodes 14 1, 14 2 sandwiching the high-dielectric layer 14 3.
  • a stress relief section 150 formed of an elastic material laminated on the layered capacitor section 140, a mounting section 160 for mounting a semiconductor element, and provided around the mounting section 160. And a chip capacitor arrangement area 170.
  • the first layered electrode 141 is a copper electrode and is electrically connected to the ground pad 161 of the mounting section 160 via the via hole 16a.
  • the second layer electrode 142 is a copper electrode and is electrically connected to the power supply pad 162 of the mounting portion 160 via the via hole 162a. For this reason, the first and second layered electrodes 14 1 and 14 2 are respectively connected to the ground line and the power supply line of the semiconductor element mounted on the mounting section 160.
  • the first layer electrode 14 1 is a solid pattern formed on the lower surface of the high dielectric layer 14 3, and is not connected to the via hole 16 2 b connected to the second layer electrode 14 2. It has a through hole 141a that penetrates in a contact state.
  • the via holes 16 2 b may be provided corresponding to all power supply pads 16 2, but are provided here corresponding to some power supply pads 16 2. The reasons are as follows.
  • Reference numeral 162 denotes another power supply pad 162 electrically connected to the second layer electrode 142 via the via hole 162a and a wiring not shown (for example, provided on the mounting section 160). All the power supply pads 16 2 are eventually connected to the second layer electrode 14 2, and the second layer electrode 14 2 If there is at least one via hole 162b extending downward, all the power supply pads 162 can be connected to an external power supply line through the via hole 162b.
  • the number of through holes 14 1 a provided in the first layer electrode 14 1 can be reduced.
  • the area of the one-layer electrode 141 is increased, and the capacitance of the layer capacitor part 140 can be increased.
  • the number of the through holes 141a and the position where the through holes 141a are formed are determined in consideration of the capacitance of the layered capacitor portion 140, the arrangement of the via holes 16a, and the like.
  • the second layered electrode 144 is a solid pattern formed on the upper surface of the high dielectric layer 144, and the via hole 161a connected to the ground pad 161 is in a non-contact state. It has a penetrating hole 144a.
  • the via holes 161a may be provided corresponding to all the ground pads 161. However, here, the via holes 161a are provided corresponding to some of the ground pads 161. The reasons are as follows. That is, since the ground pads 161 are electrically connected to each other by wiring (not shown) (for example, wiring provided in the mounting section 160), the ground pads 161 extend downward from the duland pad 161 to form a second layer. There is at least one via hole 1 6 1a that does not contact electrode 1 4 2 but contacts first layered electrode 1 4 1 For example, all ground pads 161 can be connected to external ground lines through the via holes 161a.
  • the number of the through holes 142 a provided in the second layered electrode 142 can be reduced, so that the area of the second layered electrode 142 is large.
  • the capacitance of the layered capacitor section 140 can be increased.
  • the number of the through holes 142a and the positions where the through holes 142a are formed are determined in consideration of the capacitance of the layered capacitor portion 140, the arrangement of the via holes 161a, and the like. As described above, since the capacitance of the layered capacitor section 140 can be increased, a sufficient decoupling effect can be achieved, and the transistor of the semiconductor element (ic) mounted on the mounting section 160 is unlikely to be short of power. .
  • a wiring for electrically connecting the ground pad 161 having no via hole directly below and the ground pad 161 having a via hole immediately below, or a power supply pad 162 having no via hole directly below and a power supply having a via hole immediately below may be provided in the mounting part 60, but may be provided in the surface of the core substrate 20 / the build-up part 30. It is also possible to provide an additional wiring layer between the layered capacitor section 140 and the mounting section 160, and to connect the layers.
  • the stress relaxation section 150 is formed of the same elastic material as in the first embodiment.
  • the ground pad 161, the power supply pad 162, and the signal pad 163 provided on the mounting section 160 are arranged in a lattice or staggered pattern (see FIG. 1). Note that the ground pads 161 and the power supply pads 162 may be arranged in a lattice or staggered pattern near the center, and the signal pads 163 may be arranged in a lattice, staggered or random pattern around the pads.
  • the number of terminals of the mounting section 160 is 1000 to 30000.
  • a plurality of chip capacitor arrangement areas 170 are formed around the mounting section 160.
  • the chip capacitor arrangement areas 170 include ground pads 171 and a ground pad 171 for connecting to a ground terminal and a power supply terminal of the chip capacitor 173, respectively.
  • a plurality of pairs of power supply pads 172 are formed.
  • Each ground pad 171 is connected to the negative electrode of the external power supply via the first layer electrode 141 of the layered capacitor section 140, and each power supply pad 172 is connected to the positive electrode of the external power supply via the second layer electrode 142.
  • the ground pad 161 and the power supply pad 162 correspond to the first pad and the second pad of claim 8, respectively, and the via hole 161a and the via hole 162b respectively correspond to the first rod-shaped terminal of claim 8. And the second rod-shaped terminal.
  • a substrate 500 having a core substrate 20 having a pillar-up portion 30 formed on at least one side is prepared, and an interlayer insulating film is formed on the build-up portion 30 by using vacuum laminating.
  • the layer 510 (which becomes the interlayer resin layer 120 in FIG. 8, a thermosetting insulating film; ABF-45SH, manufactured by Ajinomoto Co., Ltd.) was heated at a temperature of 50 to 150 and a pressure of 0.5 to 1.5 MPa under laminating conditions. Pasted.
  • a high dielectric sheet 520 having a structure in which the high dielectric layer 524 was sandwiched between the previously prepared copper foil 522 and copper foil 526 was applied to the interlayer insulating layer 510 by vacuum lamination.
  • the film was laminated under a laminating condition of a temperature of 50 to 150 ° C and a pressure of 0.5 to 1.5 MPa, and then dried at 150 ° C for 1 hour (see Fig. 9 (b)). It is preferable that both copper foils 522 and 526 of the high dielectric sheet 520 for laminating are both layers in which no circuit is formed.
  • the capacitance of the dielectric sheet is reduced, and when laminating the high dielectric sheet, it is necessary to align the high dielectric sheet with the build-up portion and stick it. Further, since the high dielectric sheet is thin and has no rigidity, the positional accuracy when removing a part of the copper foil is deteriorated. In addition, it is necessary to remove a part of the copper foil in consideration of the alignment accuracy. Therefore, it is necessary to remove a large amount of the copper foil, and the alignment accuracy is poor because the high dielectric sheet is thin. From the above, it is preferable that the copper foils 522 and 526 of the high dielectric sheet 520 when laminating are both a layer in which no circuit is formed.
  • the filtrate prepared in the above (2) was spin-coated on a copper foil 522 having a thickness of 12 m (which will later become the first layer electrode 141) at 1500 rpm for 1 minute.
  • the substrate on which the solution was spin-coated was placed on a hot plate held at 15 Ot: for 3 minutes and dried. Thereafter, the substrate was inserted into an electric furnace maintained at 850 ° C, and baked for 15 minutes.
  • the viscosity of the sol-gel liquid was adjusted so that the film thickness obtained by one spin-coating, Z-drying, and Z-baking was 0.03_im.
  • the first layer electrode 141 can be made of nickel, platinum, gold, silver, or the like, in addition to copper.
  • a copper layer is formed on the high dielectric layer 524 by using a vacuum deposition apparatus such as sputtering, and copper is added on the copper layer by electrolytic plating or the like by about 10 ⁇ m to obtain a copper foil. 526 (which later forms part of the second layer electrode 142) was formed. Thus, a high dielectric sheet 520 was obtained. Dielectric properties were measured using INPEDANCE / GAIN PHASE ANAL YZER (product name: 4194A, manufactured by Heurett Packard) under the conditions of frequency 1 kHz, temperature 25 t :, and OSC level 1 V. Its specific dielectric constant was 1,850.
  • a metal layer such as platinum or gold may be formed in addition to copper, and a metal layer such as nickel or tin may be formed in addition to copper for electrolytic plating.
  • the high dielectric layer was made of barium titanate, other sol-gel solutions were used to form the high dielectric layer with strontium titanate (SrTi 3 ), tantalum oxide (Ta 3 , Ta 2 5 ), Lead zirconate titanate (PZT), lead lanthanum zirconate titanate (PLZT), lead niobium zirconate titanate (PNZT), calcium lead zirconate titanate (PCZT), and lead strontium zirconate titanate (PSZT).
  • barium titanate powder (HPBT series, manufactured by Fuji Titanium Industry Co., Ltd.) was used as a solvent-based plasticizer and 5 parts by weight of polyvinyl alcohol, 50 parts by weight of pure water, based on the total weight of the barium titanate powder. Disperse in a binder solution mixed with 1 part by weight of dioctyl phthalate or dibutyl phthalate, and use a printing machine such as Roll Co., Doctor Blade, Co.
  • a thin film with a thickness of about 5 to 7 m is printed on the foil 522 (which will later become the first layered electrode 141), and is printed at 60 ° C for 1 hour, at 80 ° C for 3 hours, at 100 at 1 hour, and 120 ° C. Dry for 1 hour and 150 ⁇ for 3 hours to obtain an unfired layer.
  • the strike may be printed into a thin film having a thickness of 1 to 10 / xm using a printing machine such as a roll coater or a doctor blade, and dried to form an unfired layer. After printing, the unfired layer is fired in a temperature range of 600 to 950 to obtain a high dielectric layer 524.
  • a copper layer is formed on the high-dielectric layer 524 using a vacuum deposition apparatus such as a spatula, and then about 10 Aim of copper is added on the copper layer by electrolytic plating or the like, so that a copper foil 526 (later described) is formed.
  • a metal layer such as platinum or gold may be formed in addition to copper, and a metal layer such as nickel or tin may be formed in addition to copper for electrolytic plating.
  • a sputtering method targeting barium titanate is also possible.
  • the deep through hole 5 30 is a through hole that penetrates through the high dielectric sheet 520 and the interlayer insulating layer 510 and reaches the surface of the wiring pattern 32 of the buildup section 30.
  • the shallow through hole 531 is a through hole that penetrates through the copper foil 526 and the high dielectric layer 524 and reaches the surface of the copper foil 522.
  • the depth was adjusted by changing the number of laser shots. More specifically, through hole 531 is performed using a UV laser manufactured by Hitachi Via Mechanics Co., Ltd. under the conditions of an output of 3 to 10 W, a frequency of 30 to 60 kHz, and 4 shots. The procedure was carried out under the same conditions except for the above. After that, the through-hole 530, 531 was filled with the resin 532 for filling the through-hole described below, and dried at 80 ° C for 1 hour, at 120 at 1 hour, and at 150 ° C for 30 minutes (see Fig. 9 (d)). ). Note that the through holes 530 and 531 were not formed so as to correspond to all (3,000,000) of the power supply pad 162 and the ground pad 161 shown in FIG.
  • the resin for filling through holes was produced as follows. Mix 100 parts by weight of bisphenol F type epoxy monomer (Made by Yuka Shell, molecular weight: 310, trade name: E-807) and 6 parts by weight of imidazole curing agent (manufactured by Shikoku Chemicals, trade name: 2E4MZ-CN) further, to this mixture, a mixture of S i O 2 spherical particles 1 70 parts by weight of the average particle diameter 1. 6 ⁇ m, the viscosity of the mixture by kneading with three rolls, 23 soil 1 ° In C, the resin was adjusted to 45,000 to 49,000 cps to obtain a resin for through hole filling.
  • bisphenol F type epoxy monomer Mode by Yuka Shell, molecular weight: 310, trade name: E-807
  • imidazole curing agent manufactured by Shikoku Chemicals, trade name: 2E4MZ-CN
  • through-holes 530a and 531a are formed in the through-hole filling resin 532 filled in the previous step, immersed in a permanganic acid solution for roughening, and then dried and cured at 170 ° C for 3 hours. It was completely cured (see Fig. 9 (e)).
  • the through-hole 5 30 a is a through-hole that penetrates the through-hole filling resin 532 and reaches the surface of the wiring pattern 32 of the build-up section 30.
  • the other through-hole 531 a is a through-hole that penetrates through-hole filling resin 532, copper foil 522, and interlayer insulating layer 510 and reaches the surface of wiring pattern 32 of build-up section 30.
  • Solo hole 530 a is C_ ⁇ at 2 laser, phi 1.
  • the energy density of 2. 0 m j via a mask diameter of 4 mm, is formed on condition that two shots, through holes 531 a are UV
  • the laser was formed under the same conditions except for 52 shots (output: 3 to: L 0 w, frequency: 30 to 60 kHz).
  • a catalyst for electroless copper plating is applied to the substrate surface, and immersed in the following electroless copper plating solution to form a 0.6 to 3.0 m electroless copper plating film 540 on the substrate surface.
  • the aqueous solution of electroless copper plating used had the following composition. Copper sulfate: 0.03 mol / L, EDTA: 0.20 Omo 1 / L, HCHO: 0.1 lg / L, Na ⁇ H: 0.1 mol / L,, a'-bipyridyl: 10 OmgZL, polyethylene Glycol (PEG) 0.1 gZL.
  • electrolytic copper plating film 542 having a thickness of 25 m was formed on the non-resist forming portion (see FIG. 10 (c)).
  • the electrolytic copper plating liquid used had the following composition. Sulfuric acid: 200 g / L, copper sulfate: 80 g / L, additive: 19.5 m 1 / L (Capparaside GL, manufactured by Atotech Japan). Electrolytic copper plating was performed under the following conditions. Current density lAZdm 2 , time 115 minutes, temperature 23 ⁇ 2.
  • the plating resist 541 was peeled off, and the portion where the plating resist 541 remained, that is, the electroless copper plating film 540 existing between the electrolytic copper plating films 542 was etched with sulfuric acid and hydrogen peroxide. Etching (quick etching) was performed with the liquid to form a land 544 connected to the upper electrode 543 and the copper foil 522 (see FIG. 10 (d)).
  • the following stress relaxation sheet 550 (which becomes the stress relaxation portion 150 in FIG. 8) is attached on the upper electrode 543 and the land 544 under the laminating conditions of a temperature of 50 to 150 and a pressure of 0.5 to 1.5 MPa. And dried at 150 degrees for 1 hour (see Fig. 10 (e)).
  • the stress relaxation sheet 550 was produced as follows. That is, a naphthylene-type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: NC-7000L) 100 parts by weight, phenol-xylylene glycol condensed resin (manufactured by Mitsui Chemicals, trade name: XLC-LL) 20 parts by weight, crosslinked rubber particles with a Tg of —50 ° C, carboxylic acid-modified NBR (manufactured by JSR Corporation, trade name: XER-91) 90 parts by weight, 1-cyanoethyl 2-ethyl-4 A resin composition obtained by dissolving 4 parts by weight of methyl imidazole in 300 parts by weight of ethyl lactate was polymethylpentene (TPX) (trade name, manufactured by Mitsui Petrochemical Co., Ltd.) : Applied on 42-45 m thick film made of Opulan X-88), then dried at 80 ° C for 2 hours, at
  • the stress relaxation sheet has a Young's modulus of 50 OMPa at 30 ° C. Then, at C_ ⁇ 2 laser at a predetermined position of the stress relaxation sheet 5 5 0, phi 1. 4 through a mask diameter of mm 2. The energy density of the O mj, to form a Baiahoru 5 6 0 1 shot (FIG. See 11 (a)). Subsequently, it was subjected to a roughening treatment, and was dried and cured at 150 for 3 hours to completely cure the stress relaxation sheet 550.
  • the via holes 560 are filled with metal by performing the steps of catalyst application, chemical copper, plating resist formation, electrolytic copper plating, plating resist peeling, and quick etching, and the via holes 560 are formed on the outermost layer.
  • Pads (ground pad 16 1, power supply pad 16 2, signal pad 16 3) were formed on the upper surface to obtain a multilayer printed wiring board 110 having a mounting portion 160. Figure 11 (b)).
  • the ground pad 16 1 connected to the land 5 4 4 and the copper foil 5 4 2 is connected to the ground line, and the power supply pad 1 6 2 connected to the upper electrode 5 4 3 is connected to the power supply. Connected to line.
  • the signal pad 163 is connected to the signal line.
  • the copper foil 5 2 2 corresponds to the first layer electrode 14 1
  • the copper foil 5 2 6 and the upper electrode 5 4 3 correspond to the second layer electrode 14 2
  • the high dielectric layer 5 2 4 Correspond to the high dielectric layers 144, and these become the layered capacitor portions 140.
  • solder bumps may be formed on each terminal of the mounting portion 60 (see Embodiment 1 for the formation method).
  • the chip capacitor 173 is mounted as shown in Fig. 8, after the step of Fig. 9 (b), one terminal of the chip capacitor 173 and the first layer electrode 14 1 are connected by the conductor 5 62
  • An etching process (so-called tenting method) was performed so as to be electrically connected.
  • a cupric chloride etching solution was used, but the copper foil 526 and the high-dielectric layer 524 were removed, and the copper foil 522 was slightly etched after being sowed. It was processed in a short time to obtain.
  • a metal layer connected to the copper foil 522 was provided on the stress relaxation sheet 550, and a pad 171 was provided on the upper surface of the metal layer. Further, a pad 172 for connecting to the other terminal of the chip capacitor 173 was formed on the upper surface of the metal filled in one of the via holes 560 formed in the stress relaxation sheet 550.
  • the facing area S between the first layered electrode 14 1 and the second layered electrode 14 2 is set so that the capacitance C of the layered capacitor section 140 becomes 0.5 F immediately below the die.
  • the number and position of the through-holes 141a of the first layer electrode 141 and the number and the position of the through-holes 144a of the second layer electrode 142 were determined based on the facing area S.
  • the facing area S was calculated by substituting 0.5 F into the value. Note that ⁇ . Is the dielectric constant (constant) in vacuum.
  • FIG. 13 is a longitudinal sectional view of the multilayer printed wiring board 210 of Example 3 (only the left side of the center line is shown).
  • the multilayer printed wiring board 210 of the present embodiment has a core substrate 20 similar to that of the first embodiment, and is laminated on the upper surface of the core substrate 20 with a resin insulating layer 36 interposed therebetween.
  • a layered capacitor section 240 composed of a high dielectric layer 243 laminated on the second dielectric layer 24 and first and second layered electrodes 241, 242 sandwiching the high dielectric layer 2443;
  • a semiconductor element is mounted, and an interlayer insulating layer 245 laminated on the layered capacitor section 240, a stress relaxation section 250 formed of an elastic material laminated on the interlayer insulating layer 245, and a semiconductor element are mounted.
  • a chip capacitor arrangement area 270 provided around the mounting section 260.
  • the first layered electrode 241 is a copper electrode of a plain pattern formed on the lower surface of the high dielectric layer 243, and the ground of the mounting portion 260 is formed.
  • Pad 26 1 electrically connected to the pad.
  • pad for ground 26 1 is classified into two types, ground pad 26 1 X and ground pad 26 1 y.
  • the ground pad 26 1 X is electrically connected to the land 26 66 X via the via hole 26 la.
  • This land 266X does not have a via hole directly below.
  • the ground pad 26 1 y is connected to the land 26 6 y via the via hole 26 1 a, and the land 26 6 y is connected to the first layered electrode 24 4 via the via hole 26 1 b.
  • the land 268 connected to the via hole 261 b is electrically independent of the second layer electrode 242.
  • the land 2 66 X connected to the ground pad 26 1 X and the land 26 6 y connected to the ground pad 26 1 y are electrically connected by wiring 24 6 (see Fig. 14). Have been. As a result, all the ground pads 26 1 have the same potential. In this way, the first layered electrode 2 41 is connected to each ground pad 26 1 and connected to the ground wiring of the wiring pattern 32 of the build-up section 30.
  • the first layered electrode 2 41 has a through hole 2 41 a that penetrates a via hole 26 2 c described later in a non-contact state, but the via hole 26 2 c is formed as described later. Since it is provided corresponding to the limited power supply pad 2 62 y, the number of passage holes 2 41 a can be reduced. As a result, the area of the first layer electrode 241 increases, and the capacitance of the layer capacitor portion 240 can be increased. In addition, the number of the passage holes 241a and the positions where the passage holes 241a are formed are determined in consideration of the capacitance of the layered capacitor portion 240, and the like.
  • the second layer electrode 242 is a solid copper electrode formed on the upper surface of the high dielectric layer 243, and is electrically connected to the power supply pad 262 of the mounting part 260. It has been.
  • the power supply pads 26 2 are classified into two types, power supply pads 26 2 X and power supply pads 26 2 y. Of these, the power supply pad 262 x is connected to the land 267 x via the via hole 262 a and the land 267 x is connected to the via hole 262 x. It is electrically connected to the second layered electrode 242 via a metal layer 262b.
  • the power supply pad 262 y is connected to the land 267 y via the via hole 262 a, and the land 267 y is connected to the first and second layered power via the via hole 262 c. It is electrically connected to the power supply wiring of the wiring pattern 32 of the build-up section 30 without contacting the poles 2 4 1 and 2 4 2.
  • the land 2667X connected to the power supply pad 2662X and the land 2667y connected to the power supply pad 2662y are electrically connected by wiring 2447 (see Fig. 14). ing. As a result, all the power supply pads 26 2 have the same potential. In this way, the second layered electrode 242 is connected to each power supply pad 262 and to the power supply wiring of the wiring pattern 32 of the build-up section 30.
  • the second layer electrode 2 42 Connected to an external power line via For this reason, power is supplied to the second layer electrode 2 42 from the power supply wiring of the wiring pattern 32 of the build-up section 30 via the via hole 26 2 c, the wiring 2 47 and the via hole 26 2 b.
  • the second layered electrode 2 42 has a through hole 2 42 a penetrating the via hole 26 2 c in a non-contact state and a through hole 2 42 b for securing insulation with the land 26 68.
  • the via hole 26 2 c is provided in a part of the power supply pad 26 2 y of the power supply pad 26 2
  • the through hole 24 24 b is provided in the ground pad 26 1
  • the area of the second layered electrode 242 increases, and the capacitance of the layered capacitor portion 240 can be increased.
  • the number of the through holes 24a and 24b and the position where the through holes 24a and 24b are formed are determined in consideration of the capacitance of the layered capacitor portion 240.
  • the ground pad 2 6 1 X and the ground pad 2 6 1 y are an interlayer insulating layer 2 4 5
  • the power supply pad 26 2 X and the power supply pad 26 2 y were connected via the wiring 2 47 on the interlayer insulating layer 24 5.
  • Such wiring may be provided on any layer above the second layered electrode (or a mounting portion) or on the surface of the core substrate 20 / the build-up portion 30.
  • the via hole 26 1 It is not necessary to provide a directly below all the ground pads 26 1, or to provide via holes 26 2 a directly below all the power pads 26 2. This makes it possible to reduce the number of lands in the layer immediately below the mounting part. Therefore, the number of via holes and lands that must be provided is reduced, so that high density can be achieved.
  • the stress relaxation portion 250 is formed of the same elastic material as in the first embodiment.
  • the ground pad 261, the power pad 262, and the signal pad 263 provided on the mounting portion 260 are arranged in a lattice or staggered pattern as in the first embodiment (see FIG. 1), and these numbers are the same as in the first embodiment.
  • the signal pad 263 is not in contact with any of the first and second layer electrodes 241 and 242 of the layer capacitor portion 240.
  • the ground pads 261 and the power pads 262 are arranged in a lattice or staggered pattern near the center, and the signal pads 263 are arranged in a lattice, staggered or random pattern around the pads. You may.
  • a plurality of chip capacitor IH placement areas 270 are formed around the mounting portion 260, and the chip capacitor placement area 270 has a ground terminal and a power supply terminal of the chip capacitor 273.
  • a plurality of pairs of ground pads 271 and power pads 272 for connection are formed.
  • Each ground pad 271 is connected to the negative electrode of an external power supply via the first layer electrode 241 of the layer capacitor part 240, and each power pad 272 is connected via the second layer electrode 242. Connected to the positive electrode of the external power supply.
  • the ground pad 26 1 and the power supply pad 26 2 are respectively the first pad and the second pad of claim 9.
  • the via hole 261b and the via hole 262c correspond to the first rod-shaped terminal and the second rod-shaped terminal, respectively.
  • Each ground pad 271 is connected to the negative electrode of the external power supply via the first layer electrode 21 of the layered capacitor section 240, and each power supply pad 272 is connected to the positive electrode of the external power supply via the second layer electrode 242.
  • the ground pad 261 and the power supply pad 262 correspond to the first pad and the second pad of claim 6, respectively, and the via holes 261a and 261b and the via holes 262a and 262b are respectively defined in claim 6. This corresponds to the first rod-shaped terminal and the second rod-shaped terminal of No. 6.
  • FIGS. 13 and 14 are cross-sectional views when a portion in which the power supply pads 261 and the ground pads 262 immediately below the semiconductor element, that is, directly below the die are alternately arranged in a lattice or staggered pattern.
  • 15 to 17 are cross-sectional views when a portion where the power supply pad 261 and the ground pad 262 are not alternately arranged is cut.
  • a substrate 600 having a build-up portion 30 formed on at least one surface of a core substrate 20 is prepared, and an interlayer insulating layer 610 is formed on the build-up portion 30 by using vacuum lamination.
  • Thermosetting insulating film; ABF-45SH, manufactured by Ajinomoto Co. at a temperature of 50-150.
  • C pressure 0.5 to; L. 5MPa.
  • the previously prepared high dielectric sheet 620 (the manufacturing procedure is the same as the high dielectric sheet 520 of Example 2) is applied to the interlayer insulating layer 6 10 (which becomes the interlayer insulating layer 220 in FIG. 13).
  • the film was laminated under a laminating condition of a temperature of 50 to 150 ° C and a pressure of 0.5 to 1.5 MPa, and then dried at 150 ° C for 1 hour (Fig. 15).
  • the copper foils 622 and 626 of the high-dielectric sheet 620 were all layers where no circuit was formed. Thereafter, the high dielectric sheet 620 was etched by a tenting method. In the etching process, an etching solution of cupric chloride was used. After etching up to the high dielectric layer 624, the copper foil 622 was treated in a short time so that the copper foil 622 was slightly etched (see FIG. 15 (c)). In FIG.
  • a part of the copper foil 626 was separated by etching to form an isolated land 626a (which becomes the land 268 in FIG. 13).
  • an interlayer insulating layer (which becomes interlayer insulating layer 245 in FIG. 13, a thermosetting insulating film; ABF-45SH, manufactured by Ajinomoto Co.) 628 was laminated on high dielectric sheet 620 (FIG. 15 (d )).
  • a through hole 630 was formed at a predetermined position of the substrate in the course of the fabrication in which the interlayer insulating layer 628 was laminated by using a carbon dioxide gas laser, a UV laser, a YAG laser, an excimer laser, or the like (see FIG. 15E).
  • the through hole 630 was formed so as to penetrate the interlayer insulating layer 628, the high dielectric sheet 620, and the interlayer insulating layer 610 to reach the surface of the wiring pattern 32 of the build-up section 30.
  • the laser conditions were a UV laser manufactured by Hitachi Via Mechanics Co., Ltd., with an output of 3 to 10 kW, a frequency of 30 to 60 kHz, and 54 shots.
  • the through-hole filling resin 640 (the through-hole filling resin 532 in Example 2 was prepared) was dried in the through-hole 630 (see FIG. 16 (a)).
  • through holes 651, 652, and 653 were formed at predetermined positions on the substrate during the production by using a carbon dioxide gas laser, a UV laser, a YAG laser, an excimer laser, or the like (see FIG. 16B).
  • the through hole 651 penetrates the through hole filling resin 640 and is formed so as to reach the surface of the wiring pattern 32 of the build-up portion 30.
  • the through hole 652 penetrates the interlayer insulating layer 628 and the surface of the copper foil 626.
  • the through hole 653 passes through the interlayer insulating layer 628, the high dielectric sheet 620 (land 626a, the high dielectric layer 624 and the copper foil 622) and the interlayer insulating layer 610, and builds up. It was formed so as to reach the surface of the wiring pattern 32 of the part 30.
  • These through holes 651, 652, and 653 were formed by first forming the through hole 651, and then forming the through holes 652 and 653 in that order.
  • the depth of the through hole was adjusted by changing the laser type and the number of laser shots. For example, except Suruho Lumpur 651 C_ ⁇ at 2 laser, via a mask diameter of phi 1. 4 mm adopted energy density of 2.
  • OM j a condition that three shots, through holes 652, which was 1 shot Adopted the same conditions as above, and the same conditions as above were used except that the through hole 653 was set to 56 shots with a UV laser (output: 3 to: L 0 W, frequency: 30 to 60 kHz) ).
  • the through hole 630 is formed corresponding to a part, but not all, of the power supply pad 262 shown in FIG. 13, that is, to correspond to the power supply pad 262y.
  • the 261 is formed not for all but for the duland pad 261y.
  • Wiring 247 connecting 7X and land 267y was also formed (see Fig. 16 (c)). Via this wiring 247, the wiring pattern 32 of the build-up section 30 and the copper foil 626
  • a stress relaxation sheet 670 (which becomes the stress relaxation portion 250 in FIG. 13; see the stress relaxation sheet 550 in Example 2 for the manufacturing procedure) was laminated (see FIG. 16 (d)).
  • through holes 680 are formed at positions directly above the lands 267 y, 267 x, and 266 y of the stress relaxation sheet 670 (see FIG. 17 (a)).
  • Plating resist, electroplated copper, plating resist stripping, and quick etching to make each through hole 680 was filled with metal and a pad was formed on the top surface of the filled metal (see FIG. 17 (b)).
  • a via hole 262a and a power supply pad 262y are formed on the land 267y, and a via hole 262a and a power supply pad 262x are formed on the land 267x.
  • a via hole 261a and a ground pad 261y were formed on the land 266y.
  • via holes 261a and ground pads 261X were also formed on the lands 266X of FIGS. 13 and 14.
  • the copper foil 62 2 corresponds to the first layer electrode 24 1
  • the copper foil 62 6 corresponds to the second layer electrode 24 2
  • the high dielectric layer 62 4 corresponds to the high dielectric layer 24. 3 and these become the layered capacitor portion 240.
  • the ground pad 26 1 X is connected to the ground pad 26 1 y in any layer (for example, the mounting portion 260), the via hole 26 1 a and the land 26 6x is not required.
  • solder bumps may be formed on each terminal of the mounting portion 260 (see Embodiment 1 for the formation method).
  • the pads 271, 272 may be formed in the same manner as in the second embodiment.
  • the multilayer printed wiring board 110 of the third embodiment described in detail above the same effects as in the first embodiment can be obtained.
  • the build-up section 30 is provided with a high dielectric material from an external power supply source via the via holes 262c and 262b without bypassing the layered capacitor section 240.
  • the length of the wiring connecting the external power supply source and the second layered electrode 242, which is the power supply electrode of the layered capacitor section 240, is divided by the length of the first ground electrode. Since the wiring length connecting the layered electrode 2 4 1 is shortened, a semiconductor element (IC) that operates at high speed can be mounted on the mounting section 2. Even if it is mounted on 60, the layered capacitor section 240 is unlikely to be insufficiently charged. Further, in the present embodiment, the facing area S between the first layered electrode 241 and the second layered electrode 242 is determined so that the capacitance C of the layered capacitor section 240 is 0.5 iF immediately below the die.
  • the facing area S was calculated by substituting F. Note that ⁇ . Is the dielectric constant (constant) in vacuum.
  • the interlayer insulating layer 628 is laminated (see FIG. 15D), and a through hole 630 is formed at a predetermined position of the interlayer insulating layer 628.
  • a through hole 630 is formed at a predetermined position of the interlayer insulating layer 628.
  • FIG. 16 (c)) is formed by the tenting method.
  • An enlarged hole 632 is formed by etching the sheet 620 larger than the via hole 262c (see FIG. 18 (a)), and then an interlayer insulating layer 628 is laminated on the high dielectric sheet 620.
  • the interlayer insulating layer 628 is also filled in the enlarged hole 632 formed by etching before (FIG. 18 (b)). Then, after that, the steps after the step of forming the through holes 651, 652, and 655 of the third embodiment may be performed. This makes it possible to eliminate the step of filling the through holes 630.
  • Example 2 the through hole 530 and the through hole 531 were all Of the power supply pad and the ground pad. As a result, the capacitance of the layered capacitor became 0.4 F.
  • Example 3 the through holes 630 and the through holes 653 were formed at positions corresponding to all power supply pads and ground pads. As a result, the capacitance of the layered capacitor became 0.4 F.
  • Example 2 the number of repetitions of spin coating, Z drying, and baking in step (4) of manufacturing a high dielectric sheet (4) was changed to 20 to obtain a 0.6 xm high dielectric layer. Otherwise, it is the same as the second embodiment. As a result, the capacitance of the layered capacitor directly under the die was 1. OF.
  • Example 3 the number of repetitions of the spin coating, Z drying, and baking in the production procedure (4) of the high dielectric sheet (4) was changed to 20 to obtain a high dielectric layer of 0.6. Otherwise, it is the same as Example 3. As a result, the capacitance of the layered capacitor directly under the die was 1.0F.
  • Example 2 the number of repetitions of the spin coating / drying / firing in step (4) of forming a high dielectric sheet was changed to one to obtain a 0.03 m high dielectric layer. Otherwise, it is the same as the second embodiment. As a result, the capacitance of the layered capacitor directly under the die was 20 zF.
  • Example 3 the number of repetitions of the spin-coating, Z-drying, and Z-firing in the production procedure (4) of the high-dielectric sheet was changed to one to obtain a high-dielectric layer of 0.03. Otherwise, it is the same as Example 3. As a result, the capacitance of the layered capacitor directly under the die was 20F. [Example 10]
  • Example 2 the number of repetitions of the spin-coating, Z-drying, and Z-firing in the preparation procedure (4) of the high-dielectric sheet was changed to four to obtain a 0.12 Aim high-dielectric layer. Otherwise, it is the same as the second embodiment. As a result, the capacitance of the layered capacitor immediately below the die was 5F.
  • Example 3 the number of repetitions of the spin coating / drying / firing in the preparation procedure (4) of the high dielectric sheet was changed to four to obtain a high dielectric layer of 0.12. Otherwise, it is the same as Example 3. As a result, the capacitance of the layered capacitor directly under the die was 5.
  • Example 2 the number of repetitions of the spin coating / drying / firing in the production procedure (4) of the high dielectric sheet was changed to two to obtain a 0.06 im high dielectric layer. Otherwise, it is the same as the second embodiment. As a result, the capacitance immediately below the die was 10 / iF.
  • Example 3 the number of repetitions of the spin coating Z drying / firing in the preparation procedure (4) of the high dielectric sheet was changed to two to obtain a 0.06 m high dielectric layer. Otherwise, it is the same as Example 3. As a result, the capacitance immediately below the die became l O ⁇ F.
  • Example 8 through holes 530 and through holes 531 were formed at positions corresponding to all power supply pads and ground pads. As a result, the capacitance became 16.
  • Example 9 the through hole 630 and the through hole 653 Of the power supply pad and the ground pad. As a result, the capacitance became 16 F. -[Example 16]
  • Example 2 the number of repetitions of the spin coating, Z drying, and baking of the high dielectric sheet production procedure (4) was changed to 330 to obtain a 10 m high dielectric layer. Otherwise, it is the same as the second embodiment. As a result, the capacitance immediately below the die was 0.06 F.
  • Example 3 the number of repetitions of the spin coating / drying / firing in the preparation procedure (4) of the high dielectric sheet was changed to 330 to obtain a high dielectric layer of 10 m. Otherwise, it is the same as Example 3. As a result, the capacitance immediately below the die was 0.06 F.
  • Example 2 the number of repetitions of the spin coating Z drying and baking in the production procedure (4) of the high dielectric sheet was changed to 10 to obtain a 0.3 m high dielectric layer. Otherwise, it is the same as the second embodiment. As a result, the capacitance immediately below the die was 2.0 / i F.
  • Example 3 the number of repetitions of the spin coating / drying / firing in the production procedure (4) of the high dielectric sheet was changed to 10 to obtain a 0.3 m high dielectric layer. Otherwise, it is the same as Example 3. As a result, the capacitance immediately below the die was 2.0 ti F.
  • Example 2 the number of repetitions of the spin coating / drying Z baking in the production procedure (4) of the high dielectric sheet was changed to 25 times to obtain a 0.75 high dielectric layer. Otherwise, it is the same as Example 2. As a result, the capacitance directly below the die is 0.8 It became F.
  • Example 3 the number of repetitions of spin coating, Z drying, and baking in the production procedure (4) of the high dielectric sheet (4) was changed to 25 to obtain a 0.75 high dielectric layer. Otherwise, it is the same as Example 3. As a result, the capacitance immediately below the die was 0.1 F.
  • the copper foil 626 and a part of the high dielectric layer 624 were removed by etching the high dielectric sheet in advance. After that, the high dielectric sheet was adhered to the substrate 600 on which the build-up portion 30 was formed via an interlayer insulating layer 610. That is, the high dielectric sheet attaching step of Example 3 and the high dielectric sheet etching step were interchanged. Subsequent steps are the same as in Example 3.
  • a chip capacitor was mounted on the multilayer printed wiring board of Example 4.
  • a chip capacitor was mounted on the multilayer printed wiring board of Example 5.
  • Example 2 an interlayer insulating layer 510 (see FIG. 9A) was used instead of the stress relaxation section 150. Other than that is the same as the second embodiment.
  • Example 3 an interlayer insulating layer 610 (see FIG. 15A) was used instead of the stress relaxation portion 250. Otherwise, it is the same as the third embodiment.
  • the high dielectric sheet of the comparative example was manufactured based on another procedure for manufacturing the high dielectric sheet described in Example 2. However, an electrode was formed on the dried unfired layer without firing. Other than that is the same as the second embodiment. As a result, the capacitance immediately below the die was less than 0.001 F.
  • Evaluation Test 2 After the completion of Evaluation Test 2, apply a 3.3 V voltage between the first layered electrode and the second layered electrode to the multilayer printed wiring board, as in Evaluation Test 2, and apply an 85t x 85% environmental tester. For a total of 50 hours. During that time, the battery was discharged every two hours. After that, an IC chip with a driving frequency of 3.6 GHz and an FSB of 1066 MHz was mounted. Simultaneous switching was repeated 100 times, and the presence of malfunction was confirmed using the pulse pattern generator / error detector described above.
  • Heat cycle test conditions 100 min or 100 min at 55 ° C for 30 min, X 30 min at 125
  • evaluation test 1 a driving frequency of 5.7 GHz and FSB of 1066 MHz was mounted in place of an IC chip of driving frequency of 3.6 GHz and FSB of 1066 MHz, and the same test as evaluation test 1 was performed. As a result, no malfunction occurred on the multilayer printed wiring board whose capacitance immediately below the die was 1.0 ⁇ F or more.
  • Table 1 shows the results of evaluation tests 1 to 4. The case where no malfunction was observed was marked as “ ⁇ ”, and the case where malfunction was observed was marked as “X”. Although the capacitances under the die and the evaluation results for evaluation tests 1 to 3 in Examples 27 to 49 were not listed in Table 1, the results were the same as those in Examples 2 to 24, respectively. d
  • Example 22 in which the high-dielectric sheet was formed into a circuit before being attached to the build-up portion, the heat cycle test made it impossible to cope with an instantaneous drop in the potential of the IC chip. Although the cause is not clear, it is speculated that cracks may have developed in the pressure-concentrated area during lamination by performing a heat cycle test.
  • Embodiments 4 and 5 in which the capacitance immediately below the die is 0.4 or less it is no longer possible to cope with the instantaneous drop in the potential of the IC chip after the evaluation test 2.
  • the cause is not clear, it is speculated that the high dielectric layer was degraded by the HAST test, the relative dielectric constant was lowered, and a sufficient decoupling effect could not be achieved.
  • the capacitance directly under the die becomes 0.5 F or less, After the evaluation test 2, it is no longer possible to cope with the instantaneous drop in the potential of the IC chip, whereas the embodiments 23 and 24, which have the same capacitance immediately below the die as the embodiments 4 and 5, are defective. Did not occur.
  • the result of the evaluation test 4 * 3 is X.
  • the result of the evaluation test 4 * 3 is X. It is speculated that the dielectric constant of the high dielectric layer deteriorated due to the expansion and contraction of the dielectric in the heat cycle test, and the capacitance under the die decreased, resulting in X.
  • the first layered electrode is ground and the second layered electrode is power supply, but may be reversed.
  • the multilayer printed wiring board of the present invention mounts semiconductor elements such as IC chips It is used in, for example, the electrical and telecommunications industries.

Abstract

多層プリント配線板10は、配線パターン32等と電気的に接続される半導体素子を表面に実装する実装部60と、セラミック製の高誘電体層43と該高誘電体層43を挟む第1及び第2層状電極41,42とを有し第1及び第2層状電極41,42の一方が半導体素子の電源ラインに他方がグランドラインに接続される層状コンデンサ部40と、を備えている。この多層プリント配線板10では、電源ラインとグランドラインとの間に接続される層状コンデンサ部40の高誘電体層43がセラミック製であるため、層状コンデンサ部40の静電容量を大きくすることができる。したがって、電位の瞬時低下が起きやすい状況下であっても十分なデカップリング効果を奏する。

Description

明細書 多層プリント配線板 技術分野
本発明は、 絶縁層を介して複数積層された配線パターン同士を前記絶縁層内 のバイァホールによつて電気的に接続することにより構成されるビルドァップ 部を備えた多層プリント配線板に関する。 背景技術
従来より、 絶縁層を介して複数積層された配線パターン同士を絶縁層内のバ ィァホールによって電気的に接続することにより構成されるビルドアップ部を 備えた多層プリント配線板の構造が、 種々提案されている。 例えば、 この種の 多層プリント配線板では、 実装される半導体素子が高速にオンオフするとスィ ツチングノィズが発生して電源ラインの電位が瞬時に低下することがあるが、 このような電位の瞬時低下を抑えるために電源ラインとグランドラインとの間 にコンデンサ部を接続してデカツプリングすることが提案されている。 このよ うなコンデンサ部として、 特開 2 0 0 1— 6 8 8 5 8号公報には、 多層プリン ト配線板内に層状コンデンサ部を設けることが提案されている。 発明の開示
しかしながら、 前記公報の層状コンデンサ部では、 チタン酸バリウムなどの 無機フィラーが配合された有機樹脂からなる誘電体層を採用しているため、 静 電容量を十分大きくすることができず、 半導体素子のオンオフの周波数が数 G H z〜数十 G H zと高く電位の瞬時低下が起きやすい状況下では十分なデカツ プリング効果を発揮することが難しい。 本発明は、 このような課題に鑑みなされたものであり、 十分なデカップリン グ効果を奏する多層プリント配線板を提供することを目的とする。
本発明は、 上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採つ た。
本発明は、 絶縁層を介して複数積層された配線パターン同士を前記絶縁層内 のパイァホールによつて電気的に接続することにより構成されるビルドアップ 部を備えた多層プリント配線板であって、
前記配線パターンと電気的に接続される半導体素子を表面に実装する実装部 と、
前記実装部と前記ピルドァップ部との間にてセラミック製の高誘電体層と該 高誘電体層を挟む第 1及び第 2層状電極とを有し前記第 1及び第 2層状電極の 一方が前記半導体素子の電源ラインに他方がグランドラインに接続される層状 コンデンサ部と、
を備えたものである。
この多層プリント配線板では、 電源ラインとグランドラインとの間に接続さ れる層状コンデンサ部の高誘電体層がセラミック製であるため、 従来のように 無機フィラーが配合された有機樹脂製の場合に比べて誘電率を高くすることが でき、 層状コンデンサ部の静電容量を大きくすることができる。 したがって、 半導体素子のオンオフの周波数が数 G H z〜数十 G H z (例えば 3 G H z〜2 0 G H z ) と高く電位の瞬時低下が起きやすい状況下であっても十分なデカツ プリング効果を奏する。
本発明の多層プリント配線板において、 前記高誘電体層は、 前記ビルドアッ プ部とは別に高誘電体材料を焼成して作製したものが前記ビルドァップ部の上 に接合されていることが好ましい。 一般的にビルドアップ部は 2 0 0 以下の 温度条件で作製されるため、 高誘電体材料を焼成してセラミックにすることは 困難なことから、 ビルドァップ部とは別に高誘電体材料を焼成してセラミック にすることが好ましいのである。 このような高誘電体層としては、 特に限定さ れるものではないが、 例えば、 チタン酸バリウム (B aT i〇3) 、 チタン酸 ストロンチウム (S rT i〇3) 、 酸化タンタル (Ta〇3、 Ta25) 、 チタ ン酸ジルコン酸鉛 (PZT) 、 チタン酸ジルコン酸ランタン鉛 (PLZT) 、 チタン酸ジルコン酸ニオブ鉛 (PNZT) 、 チタン酸ジルコン酸カルシウム鉛 (PCZT) 及びチタン酸ジルコン酸ストロンチウム鉛 (PS ZT) からなる 群より選ばれた 1種又は 2種以上の金属酸化物を含んでなる原料を焼成して作 製したものが好ましい。
本発明の多層プリント配線板において、 前記第 1層状電極は、 前記第 2層状 電極と接続される棒状端子を非接触状態で通過させる通過孔を持つベ夕パター ンを前記高誘電体層の下面側に有し、 前記第 2層状電極は、 前記第 1層状電極 と接続される棒状端子を非接触状態で通過させる通過孔を持つベ夕パターンを 前記高誘電体層の上面側に有していてもよい。 こうすれば、 層状コンデンサ部 の第 1及び第 2層状電極の面積を大きくすることができるため、 この層状コン デンサ部の静電容量を大きくすることができる。 また、 外部の電源供給源から 短い配線長で層状コンデンサ部に電荷をチャージできるうえ、 層状コンデンサ 部から短い配線長で半導体素子に電源を供給できるため、 オンオフの間隔が短 い数 GHz〜数十 GHz (例えば 3 GHz〜20 GHz) の半導体素子でも十 分なデカップリング効果を得ることができ、 電源不足となりにくい。 なお、 各 ベ夕パターンは高誘電体層の上面又は下面の一部に設けられていてもよいし全 面にわたって設けられていてもよい。
本発明のプリント配線板において、 前記実装部は、 前記半導体素子の電極に 接続される複数のパッドを有し、 前記第 1層状電極と同電位のパッドに電気的 に接続され前記第 2層状電極を非接触状態で通過する棒状端子の数は、 前記第 1層状電極と同電位のパッドの数に比べて少なくなるように構成されていても よい。 こうすれば、 第 1層状電極と同電位の ッドに接続された棒状端子が第 2層状電極を非接触状態で通過する通過孔の数が少なくなるから、 第 2層状電 極の面積を大きくすることができ、 ひいては層状コンデンサ部の静電容量を大 きくすることができる。
本発明のプリント配線板において、 前記実装部は、 前記半導体素子の電極に 接続される複数のパッドを有し、 前記第 2層状電極と同電位のパッドに電気的 に接続され前記第 1層状電極を非接角虫状態で通過する棒状端子の数は、 前記第 2層状電極と同電位のパッドの数に比べて少なくなるように構成されていても よい。 こうすれば、 第 2層状電極と同電位のパッドに接続された棒状端子が第 1層状電極を非接触状態で通過する通過孔の数が少なくなるから、 第 1層状電 極の面積を大きくすることができ、 ひいては層状コンデンサ部の静電容量を大 きくすることができる。 このとき、 前記第 2層状電極と同電位のパッドに接続 される棒状端子は、 第 1層状電極だけでなく第 2層状電極も非接触状態で通過 してもよい。
なお、 前出の 2種類の棒状端子 (つまり、 第 1層状電極と同電位のパッドに 電気的に接続され第 2層状電極を非接触状態で通過する棒状端子と、 第 2層状 電極と同電位のパッドに電気的に接続され第 1層状電極を非接触状態で通過す る棒状端子) は、 少なくとも一部が格子状又は千鳥状に交互に並んでいてもよ レ^ こうすれば、 ループインダクタンスが低くなるので電源電位の瞬時低下を 防止しやすくなる。
本発明の多層プリント配線板において、 前記実装部は、 前記半導体素子の電 源電極及びグランド電極のいずれか一方に接続される第 1パッドといずれか他 方に接続される第 2パッドとを有し、 前記第 1パッドのうちの一部は前記第 2 層状電極を非接触状態で通過する第 1棒状端子を有し該第 1棒状端子を介して 前記第 1層状電極及び外部電源の一方の電極と電気的に接続され、 残りは自ら 前記第 1棒状端子を有さず該第 1棒 端子を有する第 1パッドに電気的に接続 されており、 前記第 2パッドのうちの一部は前記第 1層状電極を非接触状態で 通過する第 2棒状端子を有し該第 2棒状端子を介して前記第 2層状電極及び前 記外部電極の他方の電極と電気的に接続され、 残りは自ら前記第 2棒状端子を 有さず該第 2棒状端子を有する第 2パッドに電気的に接続されていてもよい。 こうすれば、 第 1棒状端子や第 2棒状端子の数を制限することができるため、 これらの棒状端子が第 1層状電極や第 2層状電極を通過する通過孔の数が少な くなるから、 第 1及び第 2層状電極の面積を大きくすることができ、 層状コン デンサ部の静電容量を大きくすることができる。 例えば、 第 1及び第 2層状電 極をほぼべ夕パターンにすることも可能となる。 また、 外部の電源供給源から 短い配線長で層状コンデンサ部に電荷をチャージできるうえ、 層状コンデンサ 部から短い配線長で半導体素子に電源を供給でぎるため、 オンオフの間隔が短 い数 G H z〜数十 G H z (例えば 3 G H z〜2 0 G H z ) の半導体素子でも十 分なデカツプリング効果を得ることができ、 電原不足となりにくい。
本発明の多層プリント配線板において、 前記実装部は、 前記半導体素子の電 源電極及びグランド電極のいずれか一方に接続される第 1パッドといずれか他 方に接続される第 2パッドとを有し、 前記第 1 /、°ッドのうちの一部は前記第 2 層状電極を非接触状態で通過する第 1棒状端子を有し該第 1棒状端子を介して 前記第 1層状電極及び外部電源の一方の電極と電気的に接続され、 残りは自ら 前記第 1棒状端子を有さず該第 1棒状端子を有する第 1パッドに電気的に接続 されており、 前記第 2パッドのうちの一部は前記第 1層状電極と前記第 2層状 電極の両方を非接触状態で通過する第 2棒状端子を有し該第 2棒状端子を介し て前記外部電源の他方の電極に接続され、 残り ま自ら前記第 2棒状端子を有さ ず前記第 2層状電極及び前記第 2棒状端子を有する第 2パッドの少なくとも一 方に電気的に接続されていてもよい。 この場合も、 第 1棒状端子や第 2棒状端 子の数を制限することができるため、 これらの棒状端子が第 1層状電極や第 2 層状電極を通過する通過孔の数が少なくなるから、 第 1及び第 2層状電極の面 積を大きくすることができ、 層状コンデンサ部の静電容量を大きくすることが できる。 例えば、 第 1及び第 2層状電極をほぼべタパターンにすることも可能 となる。 また、 外部の電源供給源から短い配線長で層状コンデンサ部に電荷を チャージできるうえ、 層状コンデンサ部から短い配線長で半導体素子に電源を 供給できるため、 オンオフの間隔が短い数 GH z〜数十 GH z (例えば 3 GH z〜 2 0 GH z ) の半導体素子でも十分なデカップリング効果を得ることがで き、 電源不足となりにくレ^
このように第 1棒状端子と第 2棒状端子を備えた多層プリント配線板におい て、 第 1棒状端子と第 2棒状端子の少なくともー咅 15が格子状又は千鳥状に交互 に並んでいてもよい。 こうすれば、 ループインダクタンスが低くなるので電源 電位の瞬時低下を防止しやすくなる。
本発明の多層プリント配線板において、 前記層状コンデンサ部は、 前記第 1 及び第 2層状電極の間の距離が 1 0 x m以下であって実質的に短絡しない距離 に設定されていてもよい。 こうすれば、 層状コンデンサ部の電極間距離が十分 小さいため、 この層状コンデンサ部の静電容量を大きくすることができる。 本発明の多層プリント配線板において、 前記層状コンデンサ部は、 前記実装 部に実装される半導体素子の直下に形成されていることが好ましい。 こうすれ ば、 半導体素子に最短の配線長で電源を供給することが可能となる。
本発明の多層プリント配線板は、 前記実装部が設けられた表面側に設置され 前記層状コンデンサ部の前記第 1及び第 2層状電極に接続されるチップコンデ ンサを備えていてもよい。 こうすれば、 層状コンデンサ部だけでは静電容量が 不足する場合にはチップコンデンサによりその不足分を補うことができる。 ま た、 デカップリング効果はチップコンデンサと半導体素子との配線が長いほど 低下するが、 ここでは実装部が設けられた表面側にチップコンデンサを設置し ているため半導体素子との配線を短くすることができ、 デカツプリング効果の 低下を抑制することができる。 また、 チップコンデンサと半導体素子とを層状 コンデンサ部を介して接続することになるため、 チップコンデンサから半導体 素子への電源供給の口スが小さくなる。
本発明の多層プリント配線板は、 前記実装部と前記層状コンデンサ部との間 に弾性材料で形成された応力緩和部を備えていてもよい。 こうすれば、 実装部 に実装された半導体素子と層状コンデンサ部ゃビルドアップ部との間に熱膨張 差による応力が発生したとしても応力緩和部がその応力を吸収するため接続信 頼性の低下や絶縁信頼性の低下等の不具合が発生しにくい。 また、 層状コンデ ンサ部の高誘電体層は、 薄くて脆いためクラックが入りやすいが、 応力緩和部 があるためクラックが入るのを防止できる。 このとき、 応力緩和部は、 前記実 装部に実装される半導体素子の直下にのみ形成されていてもよい。 熱膨張差に よる応力が問題となるのは主として半導体素子の直下であるため、 この部分に 応力緩和部を形成すれば材料コストを抑えることができる。 このような応力緩 和部の材料は、 特に限定されるものではないが、 例えば、 変成エポキシ系樹脂 シート、 ポリフエ二レンエーテル系樹脂シート、 ポリイミド系樹脂シート、 シ ァノエステル系樹脂シ一ト及びィミド系樹脂シ一トなどの有機系樹脂シートが 挙げられる。 これらの有機系樹脂シートは、 熱可塑性樹脂であるポリオレフィ ン系樹脂やポリイミド系樹脂、 熱硬化性樹脂であるシリコーン樹脂や S B R、 N B R、 ウレタン等のゴム系樹脂を含有していてもよいし、 シリカ、 アルミナ、 ジルコニァ等の無機系の繊維状、 フイラ一状、 扁平状のものを含有していても よい。 また、 応力緩和部は、 ヤング率が 1 0〜 1 0 0 O M P aが好ましい。 応 力緩和部のヤング率がこの範囲だと実装部に搭載される半導体素子と層状コン デンサ部との間に熱膨張係数差に起因する応力が発生したとしてもその応力を 緩和することができるからである。 図面の簡単な説明
図 1は実施例 1の多層プリント配線板 1 0の平面図、
図 2は多層プリント配線板 1 0の縦断面図 (中心線の左側のみ示す) 図 3は層状コンデンサ部 4 0を模式的に示した斜視図、
図 4は多層プリント配線板 1 0の製造工程を表す説明図、
図 5は多層プリント配線板 1 0の製造工程を表す説明図、
図 6は多層プリント配線板 1 0の製造工程を表す説明図、
図 7は多層プリント配線板 1 0の製造工程を表す説明図、
図 8は実施例 2の多層プリント配線板 1 1 0の縦断面図、
図 9は多層プリント配線板 1 1 0の製造工程を表す説明図、
図 1 0は多層プリント配線板 1 1 0の製造工程を表す説明図、
図 1 1は多層プリント配線板 1 1 0の製造工程を表す説明図、
図 1 2は角部を持つ高誘電体シ一ト 5 2 0の説明図、
図 1 3は実施例 3の多層プリント配線板 2 1 0の縦断面図、
図 1 4は層状コンデンサ部 2 4 0を模式的に示した斜¾1図、
図 1 5は多層プリント配線板 2 1 0の製造工程を表す説明図、
図 1 6は多層プリント配線板 2 1 0の製造工程を表す説明図、
図 1 7は多層プリント配線板 2 1 0の製造工程を表す説明図、
図 1 8は他の多層プリント配線板 2 1 0の製造工程を表す説明図である。 発明を実施するための最良の形態
[実施例 1 ]
次に、 本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 図 1は本発明の一実 施例である多層プリント配線板 1 0の平面図、 図 2はこの多層プリント配線板 1 0の縦断面図 (中心線の左側のみ示す) 、 図 3は層状コンデンサ部 4 0を模 式的に示した,钭視図である。 本実施例の多層プリント酉己泉板 1 0は、 図 2に示 すように、 表裏面に形成された配線パターン 2 2同士をスルーホール導体 2 4 を介して電気的に接続するコア基板 2 0と、 このコア基板 2 0の上面にて樹脂 絶縁層 3 6を介して複数積層された配線パターン 3 2 , 2 2をバイァホール 3 4によって電気的に接続することにより構成したビルドアップ部 3 0と、 高誘 電体層 4 3とこの高誘電体層 4 3を挟む第 1及び第 2層状電極 4 1 , 4 2とで 構成された層状コンデンサ部 4 0と、 弾性材料で形成された応力緩和部 5 0と、 半導体素子を実装する実装部 6 0と、 この実装音 15 6 0の周囲に設けられたチッ プコンデンサ配置領域 7 0とを備えている。
コア基板 2 0は、 B T (ビスマレイミドートリァジン) 樹脂やガラスェポキ シ基板等からなるコア基板本体 2 1の表裏両面に銅からなる配線パターン 2 2 , 2 2と、 コア基板本体 2 1の表裏を貫通するスルーホールの内周面に形成され た銅からなるスルーホール導体 2 4とを有しており、 両配線パターン 2 2, 2 2はスルーホール導体 2 4を介して電気的に接続されている。
ビルドァップ部 3 0は、 コァ基板 2 0の表裏両面に樹脂絶縁層 3 6と配線パ ターン 3 2とを交互に積層したものであり、 各配線パターン 3 2は樹脂絶縁層 3 6の表裏を貫通するバイァホール 3 4を介して電気的に接続されている。 こ のようなビルドアップ部 3 0は、 周知のサブトラクティブ法やアディティブ法 (セミアディティブ法やフルアディティブ法を含む) により形成されるが、 例 えば以下のようにして形成される。 すなわち、 まず、 コア基板 2 0の表裏両面 に樹脂絶縁層 3 6となる樹脂シートを貼り付ける。 ここで、 樹脂絶縁層 3 6の 常温でのヤング率は 2〜7 G P aである。 この澍脂シートは、 変成エポキシ系 樹脂シート、 ポリフエ二レンエーテル系樹脂シート、 ポリイミド系樹脂シート、 シァノエステル系樹脂シートなどで形成され、 その厚みは概ね 2 0〜 8 0 m である。 かかる樹脂シートは、 シリカ、 アルミナ、 ジルコニァ等の無機成分が 分散されていてもよい。 次に、 貼り付けた樹脂シートに炭酸ガスレーザや UV レーザ、 Y A Gレーザ、 エキシマレーザなどによりスル一ホールを形成して樹 脂絶縁層 3 6とし、 この樹脂絶縁層 3 6の表面とスルーホールの内部に無電解 銅めつきを施して導体層とする。 この導体層上にめっきレジストを形成し、 め つきレジスト非形成部に電解銅めつきを施した後、 レジスト下の無電解銅めつ きをエッチング液で除去することにより配線パターン 32が开成される。 なお、 スルーホール内部の導体層がバイァホール 34となる。 あと ま、 この手順を繰 り返すことによりビルドァップ部 30が形成される。
層状コンデンサ部 40は、 セラミック系の高誘電体材料を高温で焼成した高 誘電体層 43と、 この高誘電体層 43を挟む第 1層状電極 4 1及び第 2層状電 極 42とで構成されている。 この層状コンデンサ部 40のうち、 第 1層状電極 41は銅電極であり実装部 60のグランド用パッド 61に電気的に接続され、 第 2層状電極 42は銅電極であり実装部 60の電源用パッド 62に電気的に接 続される。 このため、 第 1及び第 2層状電極 41, 42はそれぞれ実装部に実 装される半導体素子のグランドライン及び電源ラインに接続される。 また、 第 1層状電極 41は、 高誘電体層 43の下面に形成されたべタノ \°ターンであって 電源用パッド 62に接続されたバイァホール 62 bを非接触な状態で貫通する 通過孔 41 aを有している。 各電源用パッド 62はそれぞれバイァホール 62 aを介して第 2層状電極 42に接続されているが、 バイァホール 62 bは一部 のバイァホール 62 aに対応して設けられている。 これは、 各バイァホール 6 2 aは第 2層状電極 42に接続されているため、 第 2層状電極 42から下方へ 延びるパイァホール 62 bが少なくとも 1つあればそのバイァホール 62 bを 通じてグランドラインへ接続できるからである。 一方、 第 2層状電極 42は、 高誘電体層 43の上面に形成されたべ夕パターンであってグランド用パッド 6 1に接続されたバイァホール 61 aを非接触な状態で貫通する通過孔 42 aを 有している。 また、 第 1及び第 2層状電極 41 , 42の間の 巨離は 10 m以 下であって実質的に短絡しない距離に設定されている。 また、 高誘電体層 43 は、 B aT i〇3、 S rT i 03、 Ta03、 Ta25、 P Z T、 PLZT、 P NZT、 PCZT、 P S ZTからなる群より選ばれた 1種又は 2種以上の金属 酸化物を含んでなる高誘電体材料を 0. 1〜1 O^mの薄膜状にしたあと焼成 してセラミックにしたものである。 なお、 層状コンデンサ 40の詳細な製造 工程については後述する。
ここで、 層状コンデンサ部 4 0について、 先ほどの説明と一部重複するとこ ろもあるが、 更に詳説する。 層状コンデンサ部 4 0のうち、 第 1層状電極 4 1 は実装部 6 0のグランド用パッド 6 1にバイァホール 6 1 aを介して電気的に 接続され、 第 2層状電極 4 2は実装部 6 0の電源用パッド 6 2にバイァホール 6 2 aを介して電気的に接続されている。 このため、 第 1及び第 2層状電極 4 1, 4 2は、 それぞれ実装部 6 0に実装される半導体素子のグランドライン及 び電源ラインに接続される。 また、 第 1層状電極 4 1は、 高誘電体層 4 3の下 面に形成されたべ夕パターンであって第 2層状電極 4 2に接続されたパイァホ —ル 6 2 bを非接触な状態で貫通する通過孔 4 1 aを有している。 なお、 バイ ァホール 6 2 bは、 すべての電源用パッド 6 2に対応して設けられていてもよ いが、 ここでは、 一部の電源用パッド 6 2に対応して設けられている。 これは、 第 2層状電極 4 2は各バイァホール 6 2 aを介して各電源用パッド 6 2に接続 されているため、 第 2層状電極 4 2から下方へ延びるバイァぉ一ル 6 2 bが少 なくとも 1つあればそのパイァホール 6 2 bを通じてすベての電源用パッド 6 2を外部の電源ラインへ接続できるからである。 このように、 一部の電源用パ ッド 6 2に対応してバイァホール 6 2 bを設けることにより第 1層状電極 4 1 に設ける通過孔 4 1 aの数が少なくて済むことから、 第 1層状電極 4 1の面積 が大きくなるため、 層状コンデンサ部 4 0の静電容量を大きくすることができ る。 なお、 通過孔 4 1 aを形成する位置は、 層状コンデンサ咅 4 0の静電容量 やバイァホール 6 2 aの配置等を考慮して決められる。 一方、 第 2層状電極 4 2は、 高誘電体層 4 3の上面に形成されたべタパタ一ンであってグランド用パ ッド 6 1に接続されたバイァホール 6 1 aを非接触な状態で貫通する通過孔 4 2 aを有している。 通過孔 4 2 aは、 すべてのグランド用パッド 6 1に対応し て設けてもよいが、 ここでは、 複数のグランド用パッド 6 1を第 2層状電極 4 2より上側で結線し、 そのうちの一部のグランド用パッド 6 1にのみバイァホ ール 6 1 aを形成して第 2層状電極 4 2の通過孔 4 2 aを非接触な状態で貫通 するようにしている。 このように、 一部のグランド用パッド 6 1に対応してバ ィァホール 6 1 aを設けることにより第 2層状電極 4 2に設ける通過孔 4 2 a の数が少なくて済むことから、 第 2層状電極 4 2の面積が大きくなるため、 層 状コンデンサ部 4 0の静電容量を大きくすることができる。 なお、 通過孔 4 2 aを形成する位置は、 層状コンデンサ部 4 0の静電容量やバイァホール 6 2 a の配置等を考慮して決められる。
応力緩和部 5 0は、 弾性材料で形成されている。 弾性材料としては特に限定 されないが、 例えば、 変成エポキシ系樹脂シート、 ポリフエ二レンエーテル系 樹脂シート、 ポリイミド系樹脂シート、 シァノエステル系樹脂シ一ト及びイミ ド系樹脂シートなどの有機系樹脂シ一卜が挙げられる。 これらの有機系樹脂シ ートは、 熱可塑性樹脂であるポリオレフイン系樹脂やポリイミド系樹脂、 熱硬 化性樹脂であるシリコーン樹脂や S B R、 N B R、 ウレタン等のゴム系樹脂を 含有していてもよいし、 シリカ、 アルミナ、 ジルコニァ等の無機系の繊維状、 フィラー状、 扁平状のものを含有していてもよい。 この応力緩和部 5 0は、 ャ ング率が 1 0〜1 0 0 0 M P aと低い値であることが好ましい。 応力緩和部 5 0のヤング率がこの範囲だと実装部 6 0に搭載される半導体素子と層状コンデ ンサ部との間に熱膨張係数差に起因する応力が発生したとしてもその応力を緩 和することができる。
実装部 6 0は、 半導体素子を実装する領域であり、 多層プリント配線板 1 0 の表面に形成されている。 この実装部 6 0には、 グランド用パッ ド 6 1、 電源 用パッド 6 2、 シグナル用パッド 6 3が格子状又は千鳥状に配列されている (図 1参照) 。 なお、 グランド用パッド 6 1と電源用パッド 6 2を中央付近に 格子状又は千鳥状に配列し、 その周りにシグナル用パッド 6 3を格子状又は千 鳥状又はランダムに配列してもよい。 グランド用パッド 6 1と電源用パッド 6 2は交互に配列するのが好ましい。 実装部 6 0の端子数は、 1 0 0 0〜 3 0 0 0 0 0である。 この実装部 6 0の周囲には、 チップコンデンサ配置領域 7 0 (図 1参照) が複数形成されている。 このチップコンデンサ配置領域 7 0には、 チップコンデンサ 7 3のグランド用端子及び電源用端子とそれぞれ接続するた めのグランド用パッド 7 1及び電源用パッド 7 2が複数対形成されている。 な お、 各グランド用パッド 7 1は層状コンデンサ部 4 0の第 1層状電極 4 1を介 して外部電源の負極に接続され、 各電源用パッド 7 2は第 2層状電極 4 2を介 して外部電源の正極に接続される。
次に、 このように構成された多層プリント配線板 1 0の使用例について説明 する。 まず、 チップコンデンサ 7 3の電源用端子とグランド用端子をそれぞれ チップコンデンサ配置領域 7 0のグランド用パッド 7 1と電源用パッド 7 2に はんだにより接合する。 次に、 裏面に多数のはんだバンプが配列された半導体 素子を実装部 6 0に載置する。 このとき、 半導体素子のグランド用端子、 電源 用端子、 シグナル用端子をそれぞれ実装部 6 0のグランド用パッド 6 1、 電源 用パッド 6 2、 シグナル用パッド 6 3と接触させる。 続いて、 リフローにより 各端子をはんだにより接合する。 その後、 多層プリント配線板 1 0をマザーボ ード等の他のプリント配線板に接合する。 このとき、 予め多層プリント配線板
1 0の裏面に形成されたパッドにはんだバンプを形成しておき、 他のプリ ント 配線板上の対応するパッドと接触させた状態でリフローにより接合する。
次に、 本実施例の多層プリント配線板 1 0の製造手順について説明する。 コ ァ基板 2 0及びビルドアツプ部 3 0の作製手順は周知であるため、 ここでは層 状コンデンサ部 4 0及び応力緩和部 5 0を作製する手順を中心に説明する。 図 4〜図 7はこの手順の説明図である。
まず、 図 4 ( a ) に示すように、 少なくとも片面にビルドアップ部 3 0 を形 成されたコア基板 2 0を用意し、 ピルドアップ部 3 0の上に真空ラミネ一夕を 用いて層間絶縁層 4 1 0を温度 5 0〜1 5 0 ° (:、 圧力 0 . 5〜1 . 5 M P aと いうラミネート条件下で貼り付けた。 続いて、 予め作製しておいた高誘電体シ ート 420を層間絶縁層 41 0の上に真空ラミネ一夕を用いて温度 50〜1 5 0 、 圧カ0. 5〜1. 5 MP aというラミネート条件下で貼り付け、 その後 150°Cで 3時間硬化させた (図 4 (b) 参照) 。 ここで、 高誘電体シート 4 20は次のようにして作製される。 即ち、 厚さ 12 m銅箔 422 (後に第 1 層状電極 41となる) に、 B aT i〇3、 S rT i O Ta〇3、 Ta25、 PZT、 PLZT、 PNZT、 PCZT、 P S Z Tからなる群より選ばれた 1 種又は 2種以上の金属酸化物を含んでなる高誘電体材料をロールコ一夕一、 ド クタ一ブレード等の印刷機を用いて、 厚さ 1〜1 0 /imの薄膜状に印刷し 未焼成層とする。 印刷後、 この未焼成層を真空中または N2ガス等の非酸化雰 囲気で 600〜950°Cの温度範囲で焼成し、 高誘電体層 424とする。 その 後、 スパッ夕等の真空蒸着装置を用いて高誘電体層 424の上に銅、 白金、 金 等の金属層を形成し更にこの金属層上に電解めつき等で銅、 ニッケル、 スズ等 の金属を 10 m程度足すことにより、 上部金属層 426 (後に第 2層状電極 42の一部をなす) を形成する。 この結果、 高誘電体シート 420が得られる。 次に、 高誘電体シート 420を積層した作製途中の基板の上に市販のドライ フィルム 430を貼り付け (図 4 (c) 参照) 、 多層プリント配線板のノ 夕一 ン形成時に通常行われる露光,現像 (図 4 (d) 参照) 、 エッチング (図 4 (e) 参照) 及びフィルム剥離 (図 4 (f ) 参照) により、 高誘電体シート 4 20のパターン形成を行った。 なお、 エッチング工程では、 塩化第二銅エッチ ング液を使用した。
次に、 高誘電体シート 420をパターン形成した作製途中の基板の上に再度 ドライフィルム 440を貼り付け (図 5 (a) 参照) 、 露光 ·現像 (図 5 (b) 参照) 、 エッチング (図 5 (c) 参照) 及びフィルム剥離 (図 5 (d) 参照) により、 高誘電体シート 420上の金属層 426及び高誘電体層 424 のパターン形成を行った。 なお、 エッチング工程では、 塩化第二銅エッチング 液を使用したが、 金属層 426及び高誘電体層 424までエッチングされたあ と銅箔 422が僅かにエッチングされた状態となるように短時間で処理した。 次に、 金属層 426及び高誘電体層 424をパターン形成した作製途中の基 板の上に層間充填用樹脂 450をスキージを用いて充填し (図 5 (e) 参照) 、 100 で 20分間乾燥した。 ここで、 層間充填用樹脂 450は、 ビスフエノ ール F型エポキシモノマ一 (油化シェル社製、 分子量 310、 商品名 YL 98 3 U) 100重量部、 表面にシラン力ップリング材がコーティングされた平均 粒径が 1. 6 xmで最大粒子径が 1 5 m以下の S i〇2球状粒子 (ァドテツ ク社製、 商品名 CRS 1 101 -CE) 72重量部及びレべリング剤 (サンノ プコ社製、 商品名ペレノール S 4) 1. 5重量部を容器に取り撹拌混合するこ とにより調製した。 このときの粘度は 23 ± 1 で 30〜60 P aZsであつ た。 なお、 硬化剤としてイミダゾール硬化剤 (四国化成社製、 商品名 2E4M Z-CN) を 6. 5重量部用いた。 さて、 この樹脂 450を充填し乾燥したあ と、 作製途中の基板の表面を高誘電体シート 420の上部金属層 426の表面 が露出するまで研磨して平坦化し、 続いて 100°Cで 1時間、 1 501:で1時 間の加熱処理を行うことにより、 この樹脂 450を硬化させて高誘電体層間充 填層 452とした (図 5 (f ) 参照) 。
次に、 高誘電体層間充填層 452を形成した作製途中の基板の表面の所定位 置に炭酸ガスレーザや UVレーザ、 Y AGレーザ、 エキシマレーザなどにより ビルドアップ部 30の配線パターン 3 2の表面に達するスルーホール 454を 形成した (図 6 (a) 参照) 。 続いて、 この作製途中の基板の表面に無電解め つき触媒を付与した後、 無電解銅めつき水溶液中にその基板を浸漬し、 スルー ホール 454の内壁、 高誘電体シー卜 420の表面及び高誘電体層間充填層 4 52の表面に厚さ 0. 6〜3. 0 mの無電解銅めつき膜 456を形成した (図 6 (b) 参照) 。 なお、 無電解めつき水溶液は以下の組成のものを使用し た。 硫酸銅: 0. 03mo 1 /L、 EDTA : 0. 20 Omo 1 ZL、 HCH 0 : 0. 1 /L, NaOH: 0. lmo 1 L, , cT ービピリジル: 1 0 Omg/L, ポリエチレングリコール (PEG) 0. 1 gZL。
次に、 無電解銅めつき膜 456の上に市販のドライフィルム 460を貼り付 け (図 6 (c) 参照) 、 露光 ·現像及びエッチングによりスルーホール 46 2 を形成し (図 6 (d) 参照) 、 このスルーホール 462の表面に厚さ 25 im の電解銅めつき膜 464を形成した (図 6 (e) 参照) 。 なお、 電解銅めつき 液は以下の組成のものを使用した。 硫酸: 200 gZL、 硫酸銅: 80 gZL、 添加剤: 19. 5 m 1 /L (アトテックジャパン社製、 カパラシド GL) 。 また、 電解銅めつきは以下の条件で行った。 電流密度 lAZdm2、 時間 1 1 5分、 温度 23±2°C。 続いて、 ドライフィルム 460を剥がし、 そのドライ フィルム 460が残っていた部分、 つまり電解銅めつき膜 464同士の間に存 在する無電解銅めつき膜 456と高誘電体シ一卜 420の上部金属層 426の うち露出している部分を硫酸一過酸化水素系のエッチング液でエッチングした (図 6 (f ) 参照) 。 このような工程を経ることで、 ビルドアップ部 30の上 に層状コンデンサ部 40が形成された。 つまり、 銅箔 422が第 1層状電極 4 1、 高誘電体層 424が高誘電体層 43、 上部金属層 426、 無電解銅めつき 膜 456及び電解銅めつき膜 464が第 2層状電極 42に相当する。
次に、 電解銅めつき膜 464を形成した作製途中の基板を NaOH (10 g /L) 、 NaC 102 (40 g/L) 、 N a3P04 (6 g/L) を含む水溶液 を黒化浴 (酸化浴) とする黒化処理、 および、 NaOH (10 g/L) 、 Ma BH4 (6 gXL) を含む水溶液を還元浴とする還元処理を行い、 電解銅めつ き膜 464の表面に粗化面を形成した (図示せず) 。 その後、 層状コンデンサ 部 40の上に樹脂絶縁シート 470を真空ラミネ一夕で温度 50〜1 50t 、 圧力 0. 5〜; I. 5MP aというラミネート条件下で貼り付け、 1 50 で 3 時間硬化した (図 7 (a) 参照) 。 この樹脂絶縁シート 470は、 変成ェポキ シ系樹脂シート、 ポリフエ二レンエーテル系樹脂シート、 ポリイミド系樹脂シ —ト、 シァノエステル系樹脂シート又はイミド系樹脂シートであり、 熱可塑性 樹脂であるポリオレフィン系樹脂ゃポリイミド系樹脂、 熱硬化性樹脂であるシ リコーン樹脂や SB R、 NBR、 ウレタン等のゴム系樹脂を含有していてもよ いし、 シリカ、 アルミナ、 ジルコニァ等の無機系の繊維状、 フィラー状、 扁平 状のものが分散していてもよい。 また、 この樹脂絶縁シート 470のヤング率 は 10〜 1000 M P aが好ましい。 樹脂絶縁シート 470のヤング率がこの 範囲だと半導体素子と基板との間の熱膨張係数差に起因する応力を緩和するこ とができるからである。
この樹脂絶縁シート 470に、 C〇2レ一ザにて、 φ 1. 4 mmのマスク径 を介して 2. Omjのエネルギー密度、 1ショットの条件で φ 65 mのスル 一ホール 472を形成した (図 7 (b) 参照) 。 その後、 60 gZLの過マン ガン酸を含む 80での溶液に 10分間浸漬し樹脂絶縁シート 470の表面を粗 化した。 次に、 粗化したあとの作製途中の基板を、 中和溶液 (シプレイ社製、 商品名サーキュポジット ML Bニュートラライザ一) に浸漬してから水洗いし た。 さらに、 基板を塩化パラジウム (PbC l 2) と塩化第一スズ (SnC l 2) とを含む触媒液中に浸漬しパラジウム金属を析出させることにより、 樹脂 絶縁シート 470の表面 (スルーホール 472の内壁を含む) にパラジウム触 媒を付与した。 次に、 無電解銅めつき水溶液中に基板を浸漬し、 34°Cの液温 度で 40分処理することにより、 樹脂絶縁シート 470の表面及びスルーホー ル 472の壁面に厚さ 0. 6〜3. 0 mの無電解銅めつき膜を形成した (図 示せず) 。 なお、 無電解銅めつき水溶液は以下の組成のものを使用した。 硫酸 ί同: 0. O Smo lZL EDTA '. O. 20 Orno 1 L, HCHO: 0. l gZL、 NaOH : 0. lmo lZL、 , a' 一ビビリジル: 10 Omg /L、 ポリエチレングリコール (PEG) 0. l gZL。 次に、 無電解銅めつ き膜上に、 ドライフィルムを形成し、 以下の条件で厚さ 25 imの電解銅めつ き膜を形成した (図示せず) 。 なお、 電解銅めつき液は以下の組成のものを使 用した。 硫酸: 200 g/L、 硫酸銅: 80 g/L、 添加剤: 19. 5 ml /L (アトテックジャパン社製、 カパラシド GL) 。 また、 電解銅めつきは以 下の条件で行った。 電流密度 lA/dm2、 時間 11 5分、 温度 23±2°C。 続いて、 ドライフィルム 460を剥がし、 図 1及び図 2に相当する多層プリン ト配線板 10を得た (図 7 (c) 参照) 。 なお、 樹脂絶縁シート 470が応力 緩和部 50に相当する。 また、 スルーホール 472を埋めた銅めつき膜 474 が各種端子 61, 62, 63に相当する。
その後、 市販のソルダ一レジスト組成物を塗布し乾燥処理を行った後、 クロ ム層によってソルダ一レジスト開口部の円パターン (マスクパターン) が描画 されたソ一ダライムガラス基板を、 クロム層が形成された側をソルダーレジス ト層に密着させて載置し、 紫外線で露光,現像したあと加熱処理し、 各種端子 61, 62, 63の上面を開口したソルダ一レジスト層のパターンを形成し、 その後無電解ニッケルめっき、 更に無電解金めつきを行い、 ニッケルめっき層 及び金メッキ層を形成し、 はんだペーストを印刷してリフローすることにより はんだバンプを形成してもよい。 なお、 ソルダーレジスト層は形成してもよい し形成しなくてもよい。
以上詳述した多層プリント配線板 10によれば、 電源ラインとグランドライ ンとの間に接続される層状コンデンサ部 40の高誘電体層 43がセラミック製 であるため、 従来のように無機フィラーが配合された有機樹脂製の場合に比べ て誘電率を高くすることができ、 層状コンデンサ部 40の静電容量を大きくす ることができる。 したがって、 半導体素子のオンオフの周波数が数 GHz〜数 十 GHz (3GHz〜20GHz) と高い状況下であっても十分なデカツプリ ング効果を奏するため、 電位の瞬時低下が起きにくい。
また、 一般的にビルドアップ部 30は通常 200 以下の温度条件で作製さ れるため、 ビルドアップ部 30の形成途中で高誘電体材料を焼成してセラミツ クにすることは困難であるが、 上述した実施例では層状コンデンサ部 40の高 誘電体層 43はビルドアップ部 30とは別に高誘電体材料を焼成してセラミツ クにしたものであるため、 誘電率を十分に高めやすい。
更に、 層状コンデンサ部 4 0を構成する第 1層状電極 4 1は、 高誘電体層 4 3の両面のうち実装部 6 0から遠い第 1面つまり高誘電体層 4 3の下面に形成 されたベ夕パターンであり、 第 2層状電極 4 2は、 実装部 6 0に近い第 2面つ まり高誘電体層 4 3の上面に形成されたべタパターンであって第 1層状電極 4 1に接続されるバイァホ一ル 6 1 aを非接触状態で通過させる通過孔 4 2 aを 有している形状であるため、 各層状電極 4 1, 4 2の面積を十分大きくするこ とができ、 この層状コンデンサ部 4 0の静電容量を大きくすることができる。 ここで、 第 1層状電極 4 1に接続されるバイァホール 6 1 aと第 2層状電極 4 2に接続されるバイァホール 6 2 aは、 格子状に交互に並んでいる ςめ、 ル一 ブインダクタンスが低くなるので電源電位の瞬時低下を防止しやすくなる。 な お、 バイァホ一ル 6 1 aとバイァホール 6 2 aは千鳥状に交互に並んでいても よく、 この場合も同様の効果が得られる。
更にまた、 層状コンデンサ部 4 0は、 第 1及び第 2層状電極 4 1 , 4 2の間 の距離が 1 0 zz m以下であって実質的に短絡しない距離に設定されているため、 層状コンデンサ部 4 0の電極間距離が十分小さく、 この層状コンデンサ部 4 0 の静電容量を大きくすることができる。
そして、 層状コンデンサ部 4 0だけでは静電容量が不足する場合にはチップ コンデンサ 7 3によりその不足分を補うことができる。 つまり、 チップコンデ ンサ 7 3は必要に応じて搭載すればよい。 また、 デカップリング効果はチップ コンデンサ 7 3と半導体素子との配線が長いほど低下するが、 ここでは実装部 6 0が設けられた表面側にチップコンデンサ 7 3を設置しているため半導体素 子との配線を短くすることができ、 デカップリング効果の低下を抑制すること ができる。
そしてまた、 実装部 6 0に実装された半導体素子と層状コンデンサ部 4 0や ビルドアップ部 3 0との間に熱膨張差による応力が発生したとしても応力緩和 部 5 0がその応力を吸収するため不具合が発生しにくい。 なお、 応力緩和部 5 0は、 実装部 6 0に実装される半導体素子の直下にのみ形成されていてもよい。 熱膨張差による応力が問題となるのは主として半導体素子の直下であるため、 この部分に応力緩和部 5 0を形成すれば材料コストを抑えることができる。 なお、 本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、 本発明の技術 的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
[実施例 2 ]
図 8は実施例 2の多層プリント配線板 1 1 0の縦断面図 (中心線の左側のみ 示す) である。 本実施例の多層プリント配線板 1 1 0は、 図 8に示すように、 実施例 1と同様のコア基板 2 0と、 このコア基板 2 0の上面に樹脂絶縁層 3 6 を介して積層され配線パターン 2 2と配線パターン 3 2をバイァホール 3 4に よって電気的に接続するビルドアップ部 3 0と、 このビルドアップ部 3 0に積 層された層間絶縁層 1 2 0と、 この層間絶縁層 1 2 0に積層され高誘電体層 1 4 3とこの高誘電体層 1 4 3を挟む第 1及び第 2層状電極 1 4 1 , 1 4 2とで 構成された層状コンデンサ部 1 4 0と、 この層状コンデンサ部 1 4 0に積層さ れ弾性材料で形成された応力緩和部 1 5 0と、 半導体素子を実装する実装部 1 6 0と、 この実装部 1 6 0の周囲に設けられたチップコンデンサ配置領域 1 7 0とを備えている。
本実施例の層状コンデンサ部 1 4 0のうち、 第 1層状電極 1 4 1は銅電極で あり実装部 1 6 0のグランド用パッド 1 6 1にバイァホール 1 6 1 aを介して 電気的に接続され、 第 2層状電極 1 4 2は銅電極であり実装部 1 6 0の電源用 パッド 1 6 2にバイァホール 1 6 2 aを介して電気的に接続されている。 この ため、 第 1及び第 2層状電極 1 4 1, 1 4 2は、 それぞれ実装部 1 6 0に実装 される半導体素子のグランドライン及び電源ラインに接続される。
また、 第 1層状電極 1 4 1は、 高誘電体層 1 4 3の下面に形成されたべタパ ターンであって第 2層状電極 1 4 2に接続されたバイァホール 1 6 2 bを非接 触な状態で貫通する通過孔 1 4 1 aを有している。 パイァホール 1 6 2 bは、 すべての電源用パッド 1 6 2に対応して設けられていてもよいが、 ここでは、 一部の電源用パッド 1 6 2に対応して設けられている。 その理由は、 以下の通 りである。 すなわち、 すべての電源用パッド 1 6 2のうち、 いくつかの電源用 パッド 1 6 2はバイァホール 1 6 2 aを介して第 2層状電極 1 4 2に電気的に 接続され、 残りの電源用パッド 1 6 2はバイァホ一ル 1 6 2 aを介して第 2層 状電極 1 4 2に電気的に接続された他の電源用パッド 1 6 2と図示しない配線 (例えば実装部 1 6 0に設けられた配線) により電気的に接続されているため、 結局すベての電源用パッド 1 6 2は第 2層状電極 1 4 2に接続されていること になり、 第 2層状電極 1 4 2から下方へ延びるバイァホール 1 6 2 bが少なく とも 1つあればそのバイァホ一ル 1 6 2 bを通じてすベての電源用パッド 1 6 2を外部の電源ラインへ接続できる。 そして、 一部の電源用パッド 1 6 2に対 応してバイァホール 1 6 2 bを設けることにより第 1層状電極 1 4 1に設ける 通過孔 1 4 1 aの数が少なくて済むことから、 第 1層状電極 1 4 1の面積が大 きくなり、 層状コンデンサ部 1 4 0の静電容量を大きくすることができる。 な お、 通過孔 1 4 1 aの数や通過孔 1 4 1 aを形成する位置は、 層状コンデンサ 部 1 4 0の静電容量やバイァホール 1 6 2 aの配置等を考慮して決められる。 一方、 第 2層状電極 1 4 2は、 高誘電体層 1 4 3の上面に形成されたべタパ ターンであってグランド用パッド 1 6 1に接続されたバイァホール 1 6 1 aを 非接触な状態で貫通する通過孔 1 4 2 aを有している。 バイァホール 1 6 1 a は、 すべてのグランド用パッド 1 6 1に対応して設けられていてもよいが、 こ こでは、 一部のグランド用パッド 1 6 1に対応して設けられている。 その理由 は、 以下の通りである。 すなわち、 グランド用パッド 1 6 1同士は図示しない 配線 (例えば実装部 1 6 0に設けられた配線) により電気的に接続されている ため、 ダランド用パッド 1 6 1から下方へ延びて第 2層状電極 1 4 2に接触せ ず第 1層状電極 1 4 1に接触するバイァホール 1 6 1 aが少なくとも 1つあれ ばそのバイァホール 161 aを通じてすベてのグランド用パッド 161を外部 のグランドラインへ接続できる。 そして、 一部のグランド用パッド 161に対 応してバイァホール 161 aを設けることにより第 2層状電極 142に設ける 通過孔 142 aの数が少なくて済むことから、 第 2層状電極 142の面積が大 きくなり、 層状コンデンサ部 140の静電容量を大きくすることができる。 な お、 通過孔 142 aの数や通過孔 142 aを形成する位置は、 層状コンデンサ 部 140の静電容量やバイァホール 161 aの配置等を考慮して決められる。 このように、 層状コンデンサ部 140の静電容量を大きくすることができる ので、 充分なデカップリング効果を奏することが可能となり、 実装部 160に 実装した半導体素子 (i c) のトランジスタが電源不足となりにくい。 なお、 直下にバイァホールを有しないグランド用パッド 161と直下にバイァホール を有するグランド用パッド 161とを電気的に繋ぐ配線や、 直下にバイァホー ルを有しない電源用パッド 162と直下にバイァホールを有する電源用パッド 162とを電気的に繋ぐ配線は、 実装部 60に設けてもよいが、 コア基板 20 の表面ゃビルドアップ部 30に設けてもよい。 層状コンデンサ部 140と実装 部 160との間にさらに配線層を設けてその層で繋ぐことも可能である。
応力緩和部 150は、 実施例 1と同様の弾性材料で形成されている。 また、 実装部 160に設けられたグランド用パッド 161、 電源用パッド 162、 シ グナル用パッド 163は、 格子状又は千鳥状に配列されている (図 1参照) 。 なお、 グランド用パッド 161と電源用パッド 162を中央付近に格子状又は 千鳥状に配列し、 その周りにシグナル用パッド 163を格子状又は千鳥状又は ランダムに配列してもよい。 実装部 160の端子数は、 1000〜 30000 0である。 この実装部 160の周囲には、 チップコンデンサ配置領域 170が 複数形成され、 このチップコンデンサ配置領域 170には、 チップコンデンサ 173のグランド用端子及び電源用端子とそれぞれ接続するためのグランド用 パッド 171及び電源用パッド 172が複数対形成されている。 各グランド用パッド 171は層状コンデンサ部 140の第 1層状電極 141 を介して外部電源の負極に接続され、 各電源用パッド 172は第 2層状電極 1 42を介して外部電源の正極に接続される。 本実施例において、 グランド用パ ッド 161及び電源用パッド 162がそれぞれ請求項 8の第 1パッド及び第 2 パッドに相当し、 バイァホール 161 a及びバイァホール 162 bがそれぞれ 請求項 8の第 1棒状端子及び第 2棒状端子に相当する。
次に、 本実施例の多層プリント配線板 1 10の製造手順について、 図 9〜図 11に基づいて説明する。
まず、 図 9 (a) に示すように、 コア基板 20に少なくとも片面にピルドア ップ部 30を形成した基板 500を用意し、 ビルドアップ部 30の上に真空ラ ミネ一夕を用いて層間絶縁層 510 (図 8の層間樹脂層 120となるもの、 熱 硬化性絶縁フィルム;味の素社製、 ABF— 45 SH) を温度 50〜 150で、 圧力 0. 5〜1. 5MP aというラミネート条件下で貼り付けた。 続いて、 予 め作製しておいた銅箔 522と銅箔 526とで高誘電体層 524をサンドイツ チした構造の高誘電体シート 520を層間絶縁層 510の上に真空ラミネ一夕 を用いて温度 50〜150°C、 圧力 0. 5〜1. 5MP aというラミネート条 件下で貼り付け、 その後 150°Cで 1時間乾燥させた (図 9 (b) 参照) 。 ラ ミネ一卜する際の高誘電体シート 520の両銅箔 522, 526は、 いずれも 回路形成されていないべ夕層であることが好ましい。 両銅箔 522, 526の 一部をエッチング等で除去すると、 U) 表裏で金属の残存率が変わったり、 除去した部分が起点となって高誘電体シー卜が曲がつたり折れたりすることが あること、 ( ) 銅箔の一部を除去すると角部 (図 12参照) が存在することと なり、 その部分にラミネート圧力が集中すること、 (iii) 高誘電体層に直接ラミ ネー夕が接触することとなること等が原因で、 高誘電体層にクラックが入りや すくなり、 そのクラック部分に後のめっき工程でめっきが充填されると両銅箔 間でショートしてしまう。 また、 ラミネート前に電極の一部を除去すると、 高 誘電体シー卜の静電容量が減少するという問題もおこるし、 その高誘電体シー トをラミネ一トする場合、 高誘電体シートとビルドァップ部を位置合わせして 貼りつける必要も生じる。 更に、 高誘電体シ一卜が薄く剛性がないので、 銅箔 の一部を除去する際の位置精度が悪くなる。 それに加え、 ァライメント精度を 考慮して銅箔の一部を除去する必要があるので、 大きめに銅箔を除去する必要 があるし、 ァライメント精度も高誘電体シートが薄いので悪い。 以上のことか ら、 ラミネ一トする際の高誘電体シート 520の両銅箔 522, 526は、 い ずれも回路形成されていないべ夕層であることが好ましいのである。
次に、 高誘電体シート 520の作製手順について説明する。
(1) 乾燥窒素中において、 濃度 1. 0モル Zリットルとなるように秤量した ルと 2—メトキシェ夕ノールとの混合溶媒 (体積比 3 : 2) に溶解し、 室温の 窒素雰囲気下で 3日間攪拌してバリウムとチタンのアルコキシド前駆体組成物 溶液を調整した。 次いで、 この前駆体組成物溶液を 0°Cに保ちながら攪拌し、 あらかじめ脱炭酸した水を 0. 5マイクロリットル Z分の速度で窒素気流中で 噴霧して加水分解した。
(2) このようにして作製されたゾル一ゲル溶液を、 0. 2ミクロンのフィル 夕一を通し、 析出物等をろ過した。
(3) 上記 (2) で作製したろ過液を厚さ 12 mの銅箔 522 (後に第 1層 状電極 141となる) 上に 1500 r pmで 1分間スピンコートした。 溶液を スピンコートした基板を 15 Ot:に保持されたホッ卜プレート上に 3分間置き 乾燥した。 その後基板を 850°Cに保持された電気炉中に挿入し、 15分間焼 成を行った。 ここで、 1回のスピンコート Z乾燥 Z焼成で得られる膜厚が 0. 03 _imとなるようゾルーゲル液の粘度を調整した。 なお、 第 1層状電極 14 1としては銅の他に、 ニッケル、 白金、 金、 銀等を用いることもできる。
(4) スピンコ一卜/乾燥/焼成を 40回繰り返し 1. 2 mの高誘電体層 5 24を得た。
(5) その後、 スパッタ等の真空蒸着装置を用いて高誘電体層 524の上に銅 層を形成し更にこの銅層上に電解めつき等で銅を 10 β m程度足すことにより、 銅箔 526 (後に第 2層状電極 142の一部をなす) を形成した。 このように して、 高誘電体シート 520を得た。 誘電特性は、 INPEDANCE/GAIN PHASE ANAL YZER (ヒユーレツトパッカ一ド社製、 品名: 4194A) を用い、 周波数 1 kH z、 温度 25t:、 OS Cレベル 1 Vという条件で測定したとことろ、 その比誘 電率は、 1, 850であった。 なお、 真空蒸着は銅以外に白金、 金等の金属層 を形成してもよいし、 電解めつきも銅以外にニッケル、 スズ等の金属層を形成 してもよい。 また、 高誘電体層をチタン酸バリウムとしたが、 他のゾルーゲル 溶液を用いることで、 高誘電体層をチタン酸ストロンチウム (S rT i〇3) 、 酸化タンタル (Ta〇3、 Ta25) 、 チタン酸ジルコン酸鉛 (PZT) 、 チ タン酸ジルコン酸ランタン鉛 (PLZT) 、 チタン酸ジルコン酸ニオブ鉛 (P NZT) 、 チタン酸ジルコン酸カルシウム鉛 (PCZT) 及びチタン酸ジルコ ン酸ストロンチウム鉛 (PSZT) のいずれかにすることも可能である。
なお、 高誘電体シート 520のその他の作製方法として、 以下の方法もある。 即ち、 チタン酸バリウム粉末 (富士チタン工業株式会社製、 HPBTシリ一 ズ) を、 チタン酸バリウム粉末の全重量に対して、 ポリビニルアルコール 5重 量部、 純水 50重量部および溶剤系可塑剤としてフタル酸ジォクチルまたはフ タル酸ジブチル 1重量部の割合で混合されたバインダ溶液に分散させ、 これを ロールコ一夕、 ドクターブレード、 aコ一夕等の印刷機を用いて、 厚さ 12 mの銅箔 522 (後に第 1層状電極 141となる) に、 厚さ 5〜 7 m程度の 薄膜状に印刷し、 60°Cで 1時間、 80°Cで 3時間、 100でで 1時間、 12 0でで 1時間、 150^で 3時間乾燥し未焼成層とする。 BaT i 03以外に S r T i Oa, Ta〇3、 Ta205、 PZT、 PLZT, PNZT、 PCZT, PS Z Tからなる群より選ばれた 1種又は 2種以上の金属酸化物を含んでなるベー ストをロールコ一夕、 ドクターブレード等の印刷機を用いて、 厚さ 1〜1 0 /xmの薄膜状に印刷、 乾燥し未焼成層としてもよい。 印刷後、 この未焼成層 を 600〜950での温度範囲で焼成し、 高誘電体層 524とする。 その後、 スパッ夕等の真空蒸着装置を用いて高誘電体層 524の上に銅層を形成し更に この銅層上に電解めつき等で銅を 10 Aim程度足すことにより、 銅箔 526 (後に第 2層状電極 142の一部をなす) を形成する。 なお、 真空蒸着は銅以 外に白金、 金等の金属層を形成してもよいし、 電解めつきも銅以外にニッケル、 スズ等の金属層を形成してもよい。 その他、 チタン酸バリウムをターゲットに したスッパタ法でも可能である。
次に、 高誘電体シート 520を積層した作製途中の基板の所定位置に炭酸ガ スレーザや UVレ一ザ、 Y AGレーザ、 エキシマレーザなどによりスルーホ一 ル 530、 531を形成した (図 9 (c) 参照) 。 深さの深いスルーホール 5 30は、 高誘電体シート 520及び層間絶縁層 510を貫通しビルドァップ部 30の配線パターン 32の表面に達するスルーホールである。 深さの浅いスル 一ホール 531は、 銅箔 526と高誘電体層 524を貫通し銅箔 522の表面 に達するスルーホールである。 ここで、 スルーホール形成は、 まず深いスルー ホール 530を形成し、 続いて浅いスルーホール 531を形成した。 深さの調 整はレーザショット数を変更することにより行った。 具体的には、 スルーホ一 ル 531は日立ビアメカニクス (株) 製の UVレーザ にて、 出力 3〜10W、 周波数30〜60 kHz、 ショット数 4という条件で行い、 スルーホール 53 0はショット数 31とした以外は同条件で行った。 その後、 スルーホール 53 0, 531内に後述するスルーホール充填用樹脂 532を充填し、 80°Cで 1 時間、 120でで 1時間、 150°Cで 30分乾燥した (図 9 (d) 参照) 。 な お、 スルーホール 530, 531は、 図 8に示した電源用パッド 162とグラ ンド用パッド 161のすベて (3000000個) に対応するようには形成し なかった。 スルーホール充填用樹脂は、 以下のようにして作製した。 ビスフエノール F 型エポキシモノマー (油化シェル製、 分子量: 31 0、 商品名: E— 807) 100重量部と、 イミダゾール硬化剤 (四国化成製、 商品名: 2E4MZ— C N) 6重量部を混合し、 さらに、 この混合物に対し、 平均粒径 1. 6 ^mの S i O 2球状粒子 1 70重量部を混合し、 3本ロールにて混練することによりその 混合物の粘度を、 23土 1°Cにおいて 45000〜49000 c p sに調整し て、 スルーホ一 ^レ充填用樹脂を得た。
次いで、 前工程で充填したスルーホール充填用樹脂 532にスルーホール 5 30 a, 53 1 aを形成し、 過マンガン酸溶液に浸漬して粗化し、 その後、 1 70°Cで 3時間乾燥硬化し完全硬化した (図 9 (e) 参照) 。 スルーホール 5 30 aは、 スルーホール充填用樹脂 532を貫通しビルドァップ部 30の配線 パターン 32の表面に達するスルーホールである。 もう一方のスルーホール 5 3 1 aは、 スル一ホール充填用樹脂 532、 銅箔 522及び層間絶縁層 510 を貫通しビルドアップ部 30の配線パターン 32の表面に達するスルーホール である。 また、 スル一ホール 530 aは、 C〇2レーザにて、 φ 1. 4 mmのマ スク径を介して 2. 0m jのエネルギー密度、 2ショットという条件で形成し、 スルーホール 531 aは UVレーザ にて 52ショットにした以外は同条件で形 成した (出力: 3〜: L 0w、 周波数: 30〜 60 kHz) 。
その後、 基板表面に無電解銅めつき用の触媒を付与し、 以下の無電解銅めつ き液に浸漬して基板表面に 0. 6~3. 0 mの無電解銅めつき膜 540を形 成した (図 1 0 (a) 参照) 。 なお、 無電解銅めつき水溶液は以下の組成のも のを使用した。 硫酸銅: 0. 03mo l/L、 EDTA: 0. 20 Omo 1 / L、 HCHO: 0. l g/L、 Na〇H : 0. lmo l/L、 , a ' ービピ リジル: 1 0 OmgZL、 ポリエチレングリコール (PEG) 0. 1 gZL。
次に、 無電解銅めつき膜 540の上に市販のドライフィルムを貼り付け、 露 光-現像によりめつきレジスト 541を形成し (図 10 (b) 参照) 、 めっき レジスト非形成部に厚さ 25 mの電解銅めつき膜 542を形成した (図 10 (c) 参照) 。 なお、 電解銅めつき液は以下の組成のものを使用した。 硫酸: 200 g/L、 硫酸銅: 80 g/L、 添加剤: 19. 5 m 1 /L (アトテツ クジャパン社製、 カパラシド GL) 。 また、 電解銅めつきは以下の条件で行つ た。 電流密度 lAZdm2、 時間 115分、 温度 23 ±2で。 続いて、 めっきレ ジスト 541を剥がし、 そのめつきレジスト 541が残っていた部分、 つまり 電解銅めつき膜 542同士の間に存在する無電解銅めつき膜 540を硫酸一過 酸化水素系のエッチング液でエッチング (クイックエッチング) し、 上部電極 543及び銅箔 522と接続しているランド 544を形成した (図 10 (d) 参照) 。
次いで、 上部電極 543、 ランド 544上に下記の応力緩和シート 550 (図 8の応力緩和部 150となるもの) を温度50〜150 、 圧力 0. 5〜 1. 5MP aというラミネート条件下で貼り付け、 150度で 1時間乾燥した (図 10 (e) 参照) 。
応力緩和シート 550は以下のようにして作製した。 すなわち、 ナフ夕レン 型のエポキシ樹脂 (日本化薬 (株) 製、 商品名: NC— 7000 L) 100重 量部、 フエノールーキシリレングリコール縮合樹脂 (三井化学製、 商品名: X LC-LL) 20重量部、 架橋ゴム粒子として Tgが— 50°Cのカルボン酸変 性 NBR (J SR (株) 製、 商品名: XER— 91) 90重量部、 1一シァノ ェチルー 2—ェチル—4—メチルイミダゾ一ル 4重量部を乳酸ェチル 300重 量部に溶解した樹脂組成物をロールコ一夕 (サーマトロニクス貿易製) を使用 して、 ポリメチルペンテン (TPX) (三井石油化学工業製、 商品名:ォピュ ラン X— 88) 製の 42〜45 m厚のフィルム上に塗布し、 その後、 80 °C で 2時間、 120でで1時間、 15 で 30分乾燥させて厚さ 40 mの応 力緩和シートとした。 なお、 この応力緩和シートは、 30°Cでヤング率が 50 OMP aである。 次いで、 応力緩和シート 5 5 0の所定位置に C〇2レーザにて、 φ 1 . 4 mm のマスク径を介して 2 . O m jのエネルギー密度、 1ショットでバイァホール 5 6 0を形成した (図 1 1 ( a ) 参照) 。 続いて、 粗化処理し、 1 5 0 で 3 時間乾燥硬化し応力緩和シート 5 5 0を完全硬化した。 その後、 触媒付与、 化 学銅、 めっきレジスト形成、 電気銅めつき、 めっきレジスト剥離、 クイックェ チングの工程を施すことにより、 バイァホール 5 6 0を金属で充填すると共に 最表層に各バイァホール 5 6 0の上面にパッド (グランド用パッド 1 6 1 , 電 源用パッド 1 6 2 , シグナル用パッド 1 6 3 ) を形成し、 実装部 1 6 0を有す る多層プリント配線板 1 1 0を得た (図 1 1 ( b ) ) 。 なお、 ランド 5 4 4及 び銅箔 5 4 2に接続されているグランド用パッド 1 6 1はグランドラインに接 続され、 上部電極 5 4 3に接続されている電源用パッド 1 6 2は電源ラインに 接続される。 また、 シグナル用パッド 1 6 3は信号ラインに接続される。 ここ で、 銅箔 5 2 2が第 1層状電極 1 4 1に相当し、 銅箔 5 2 6及び上部電極 5 4 3が第 2層状電極 1 4 2に相当し、 高誘電体層 5 2 4が高誘電体層 1 4 3に相 当し、 これらが層状コンデンサ部 1 4 0となる。
その後、 実装部 6 0の各端子上にはんだバンプを形成してもよい (形成方法 は実施例 1を参照) 。 また、 図 8のようにチップコンデンサ 1 7 3を実装する 場合、 図 9 ( b ) 工程後、 チップコンデンサ 1 7 3の一方の端子と第 1層状電 極 1 4 1とが導体 5 6 2で電気的につながるようエッチング工程 (所謂テンテ イング法) を行った。 そのエッチング工程では、 塩化第二銅エッチング液を使 用したが、 銅箔 5 2 6及び高誘電体層 5 2 4までェ、ソチングされたあと銅箔 5 2 2が僅かにエッチングされた状態となるように短時間で処理した。 そして、 最終的にはこの銅箔 5 2 2に繋がる金属層を応力緩和シート 5 5 0に設けて、 その金属層の上面にパッド 1 7 1を設けた。 また、 チップコンデンサ 1 7 3の もう一方の端子と接続するためのパッド 1 7 2は、 応力緩和シート 5 5 0に形 成したバイァホール 5 6 0の一つに充填した金属の上面に形成した。 以上詳述した実施例 2の多層プリント配線板 1 1 0によれば、 上述した実施 例 1と同様の効果が得られる。 本実施例では、 層状コンデンサ部 1 4 0の静電 容量 Cがダイ直下で 0 . 5 Fとなるように第 1層状電極 1 4 1と第 2層状電 極 1 4 2との対向面積 Sを定め、 その対向面積 Sに基づいて第 1層状電極 1 4 1の通過孔 1 4 1 aの数と位置及び第 2層状電極 1 4 2の通過孔 1 4 2 aの数 と位置を決定した。 ここで、 対向面積 Sは、 C = s。 * S r ' dZ S力、ら算出し た。 すなわち、 高誘電体層 1 4 2の比誘電率 ε rは 1 8 5 0でその厚さ dは 1 . 2 mであるからこれらの値を前出の式に代入すると共に、 静電容量 Cに 0 . 5 Fを代入して対向面積 Sを算出した。 なお、 ε。は真空時の誘電率 (定 数) である。
[実施例 3 ]
図 1 3は実施例 3の多層プリント配線板 2 1 0の縦断面図 (中心線の左側の み示す) である。 本実施例の多層プリント配線板 2 1 0は、 図 1 3に示すよう に、 実施例 1と同様のコア基板 2 0と、 このコア基板 2 0の上面に樹脂絶縁層 3 6を介して積層され配線パターン 2 2と配線パターン 3 2をバイァホール 3 4によつて電気的に接続するビルドアップ部 3 0と、 このビルドァップ部 3 0 に積層された層間絶縁層 2 2 0と、 この層間絶縁層 2 2 0に積層され高誘電体 層 2 4 3とこの高誘電体層 2 4 3を挟む第 1及び第 2層状電極 2 4 1, 2 4 2 とで構成された層状コンデンサ部 2 4 0と、 この層状コンデンサ部 2 4 0に積 層された層間絶縁層 2 4 5と、 この層間絶縁層 2 4 5に積層され弾性材料で形 成された応力緩和部 2 5 0と、 半導体素子を実装する実装部 2 6 0と、 この実 装部 2 6 0の周囲に設けられたチップコンデンサ配置領域 2 7 0とを備えてい る。
本実施例の層状コンデンサ部 2 4 0のうち、 第 1層状電極 2 4 1は高誘電体 層 2 4 3の下面に形成されたべ夕パターンの銅電極であり、 実装部 2 6 0のグ ランド用パッド 2 6 1に電気的に接続されている。 説明上、 グランド用パッド 2 6 1をグランド用パッド 2 6 1 Xとグランド用パッド 2 6 1 yの 2種類に分 類する。 このうち、 グランド用パッド 2 6 1 Xは、 バイァホ一ル 2 6 l aを介 してランド 2 6 6 Xに電気的に接続されている。 このランド 2 6 6 Xは、 直下 にバイァホールを有していない。 また、 グランド用パッド 2 6 1 yは、 バイァ ホール 2 6 1 aを介してランド 2 6 6 yに接続され該ランド 2 6 6 yがバイァ ホール 2 6 1 bを介して第 1層状電極 2 4 1及びビルドァップ部 3 0の配線パ ターン 3 2のグランド用配線に電気的に接続されている。 なお、 バイァホール 2 6 1 bに接続されたランド 2 6 8は、 第 2層状電極 2 4 2とは電気的に独立 している。 また、 グランド用パッド 2 6 1 Xに繋がるランド 2 6 6 Xとグラン ド用パッド 2 6 1 yに繋がるランド 2 6 6 yとは、 配線 2 4 6 (図 1 4参照) により電気的に接続されている。 この結果、 すべてのグランド用パッド 2 6 1 は同電位となる。 このようにして、 第 1層状電極 2 4 1は、 各グランド用パッ ド 2 6 1に接続されると共にビルドアップ部 3 0の配線パターン 3 2のグラン ド用配線に接続され、 このグランド用配線を介して外部のグランドラインに接 続されている。 また、 第 1層状電極 2 4 1は、 後述するバイァホール 2 6 2 c を非接触な状態で貫通する通過孔 2 4 1 aを有しているが、 バイァホール 2 6 2 cは、 後述するように限られた電源用パッド 2 6 2 yに対応して設けられて いるものであるから通過孔 2 4 1 aの数は少なくて済む。 この結果、 第 1層状 電極 2 4 1の面積が大きくなり、 層状コンデンサ部 2 4 0の静電容量を大きく することができる。 なお、 通過孔 2 4 1 aの数や通過孔 2 4 1 aを形成する位 置は、 層状コンデンサ部 2 4 0の静電容量などを考慮して決められる。
一方、 第 2層状電極 2 4 2は高誘電体層 2 4 3の上面に形成されたべタパ夕 —ンの銅電極であり、 実装部 2 6 0の電源用パッド 2 6 2に電気的に接続され ている。 説明上、 電源用パッド 2 6 2を電源用パッド 2 6 2 Xと電源用パッド 2 6 2 yの 2種類に分類する。 このうち、 電源用パッド 2 6 2 xは、 バイァホ ール 2 6 2 aを介してランド 2 6 7 xに接続され該ランド 2 6 7 xがバイァホ ール 2 6 2 bを介して第 2層状電極 2 4 2に電気的に接続されている。 また、 電源用パッド 2 6 2 yは、 バイァホール 2 6 2 aを介してランド 2 6 7 yに接 続され該ランド 2 6 7 yがバイァホール 2 6 2 cを介して第 1及び第 2層状電 極 2 4 1, 2 4 2に接触することなくビルドアップ部 3 0の配線パターン 3 2 のうちの電源用配線に電気的に接続されている。 また、 電源用パッド 2 6 2 X に繋がるランド 2 6 7 Xと電源用パッド 2 6 2 yに繋がるランド 2 6 7 yとは、 配線 2 4 7 (図 1 4参照) により電気的に接続されている。 この結果、 すべて の電源用パッド 2 6 2は同電位となる。 このようにして、 第 2層状電極 2 4 2 は、 各電源用パッド 2 6 2に接続されると共にビルドァップ部 3 0の配線パ夕 ーン 3 2の電源用配線に接続され、 この電源用配線を介して外部の電源ライン に接続されている。 このため、 第 2層状電極 2 4 2には、 ビルドアップ部 3 0 の配線パターン 3 2の電源用配線からバイァホール 2 6 2 c , 配線 2 4 7及び バイァホール 2 6 2 bを経て電源が供給される。 また、 第 2層状電極 2 4 2は、 バイァホール 2 6 2 cを非接触な状態で貫通する通過孔 2 4 2 aやランド 2 6 8との絶縁を確保するための通過孔 2 4 2 bを有しているが、 バイァホール 2 6 2 cは電源用パッド 2 6 2のうちの一部の電源用パッド 2 6 2 yに設けられ、 通過孔 2 4 2 bはグランド用パッド 2 6 1のうちの一部のグランド用パッド 2 6 1 yに対応して設けられているものであるから、 通過孔 2 4 2 a , 2 4 2 b の数は少なくて済む。 この結果、 第 2層状電極 2 4 2の面積が大きくなり、 層 状コンデンサ部 2 4 0の静電容量を大きくすることができる。 なお、 通過孔 2 4 2 a , 2 4 2 bの数や通過孔 2 4 2 a , 2 4 2 bを形成する位置は、 層状コ ンデンサ部 2 4 0の静電容量などを考慮して決められる。
このように、 層状コンデンサ部 2 4 0の静電容量を大きくすることができる ので、 充分なデカップリング効果を奏することが可能となり、 実装部 2 6 0に 実装した半導体素子 (I C ) のトランジスタが電源不足となりにくい。 なお、 グランド用パッド 2 6 1 Xとグランド用パッド 2 6 1 yとは層間絶縁層 2 4 5 上の配線 2 4 6を介して接続し、 電源用パッド 2 6 2 Xと電源用パッド 2 6 2 yとは層間絶縁層 2 4 5上の配線 2 4 7を介して接続したが、 このような配線 を第 2層状電極より上のいずれかの層 (実装部でもよい) やコア基板 2 0の表 面ゃビルドアップ部 3 0に設けてもよい。 また、 グランド用パッド 2 6 1 Xと グランド用パッド 2 6 1 y、 電源用パッド 2 6 2 Xと電源用パッド 2 6 2 yを いずれかの層の配線で結線することにより、 バイァホール 2 6 1 aをすベての グランド用パッド 2 6 1の直下に設けたりバイァホール 2 6 2 aをすベての電 源用パッド 2 6 2の直下に設けたりする必要がない。 それにより実装部直下の 層におけるランド数も減らすことが可能となる。 従って、 設けなければならな いバイァホール数やランド数が減るので高密度化が可能となる。
応力緩和部 2 5 0は、 実施例 1と同様の弾性材料で形成されている。 また、 実装部 2 6 0に設けられたグランド用パッド 2 6 1、 電源用パッド 2 6 2、 シ グナル用パッド 2 6 3は、 実施例 1と同様、 格子状又は千鳥状に配列され (図 1参照) 、 また、 これらの数も実施例 1と同様である。 ここで、 シグナル用パ ッド 2 6 3は、 層状コンデンサ部 2 4 0の第 1及び第 2層状電極 2 4 1 , 2 4 2のいずれとも接触していない。 なお、 グランド用パッド 2 6 1と電源用パッ ド 2 6 2を中央付近に格子状又は千鳥状に配列し、 その周りにシグナル用パッ ド 2 6 3を格子状又は千鳥状又はランダムに配列してもよい。 この実装部 2 6 0の周囲には、 チップコンデンサ IH置領域 2 7 0が複数形成され、 このチップ コンデンサ配置領域 2 7 0には、 チップコンデンサ 2 7 3のグランド用端子及 び電源用端子とそれぞれ接続するためのグランド用パッド 2 7 1及び電源用パ ッド 2 7 2が複数対形成されている。
各グランド用パッド 2 7 1は層状コンデンサ部 2 4 0の第 1層状電極 2 4 1 を介して外部電源の負極に接続され、 各電源用パッド 2 7 2は第 2層状電極 2 4 2を介して外部電源の正極に接続される。 本実施例において、 グランド用パ ッド 2 6 1及び電源用パッド 2 6 2がそれぞれ請求項 9の第 1パッド及び第 2 パッドに相当し、 バイァホール 261 b及びバイァホール 262 cがそれぞれ 請求項 9の第 1棒状端子及び第 2棒状端子に相当する。
各グランド用パッド 271は層状コンデンサ部 240の第 1層状電極 2 1 を介して外部電源の負極に接続され、 各電源用パッド 272は第 2層状電極 2 42を介して外部電源の正極に接続される。 本実施例において、 グランド用パ ッド 261及び電源用パッド 262がそれぞれ請求項 6の第 1パッド及び第 2 パッドに相当し、 バイァホール 261 a, 261 b及びバイァホール 262 a, 262 bがそれぞれ請求項 6の第 1棒状端子及び第 2棒状端子に相当する。
次に、 本実施例の多層プリント配線板 210の製造手順について、 図 15〜 図 17に基づいて説明する。 なお、 図 13及び図 14は半導体素子の直下つま りダイ直下の電源用パッド 261及びグランド用パッド 262が交互に格子状 又は千鳥状に配列された部分を切断したときの断面図であり、 図 15〜図 17 は電源用パッド 261及びグランド用パッド 262が交互に配置されていない 部分を切断したときの断面図である。
まず、 図 15 (a) に示すように、 コア基板 20の少なくとも片面にビルド アップ部 30を形成した基板 600を用意し、 ビルドアップ部 30の上に真空 ラミネ一夕を用いて層間絶縁層 610 (熱硬化性絶縁フィルム;味の素社製、 ABF— 45 SH) を温度 50〜150。C、 圧力 0. 5〜; L . 5MP aという ラミネート条件下で貼り付けた。 続いて、 予め作製しておいた高誘電体シート 620 (作製手順は実施例 2の高誘電体シ一ト 520と同様) を層間絶縁層 6 10 (図 13の層間絶縁層 220となるもの) の上に真空ラミネ一夕を用いて 温度 50〜 1 50°C、 圧力 0. 5〜1. 5 MP aというラミネート条件下で貼 り付け、 その後 150°Cで 1時間乾燥させた (図 15 (b) 参照) 。 高誘電体 シート 620の銅箔 622、 626は、 いずれも回路形成されていないべ夕層 とした。 その後、 テンティング法にて高誘電体シート 620をエッチングした。 そのエッチング工程では、 塩化第二銅エッチング液を使用したが、 銅箔 626 及び高誘電体層 624までエッチングしたあと銅箔 622が僅かにエッチング された状態となるように短時間で処理した (図 1 5 (c) 参照) 。 図 1 5 (c) では、 銅箔 626の一部をエッチングにより分離して孤立したランド 6 26 a (図 13のランド 268となるもの) を形成した。 その後、 高誘電体シ —ト 620上に層間絶縁層 (図 13の層間絶縁層 245となるもの、 熱硬化性 絶縁フィルム;味の素社製、 ABF— 45 SH) 628をラミネートした (図 15 (d) ) 。 次に、 層間絶縁層 628を積層した作製途中の基板の所定位置 に炭酸ガスレーザや UVレーザ、 Y AGレーザ、 エキシマレ一ザなどによりス ルーホール 630を形成した (図 15 (e) 参照) 。 スルーホール 630は、 層間絶縁層 628、 高誘電体シート 620及び層間絶縁層 610を貫通しビル ドアップ部 30の配線パターン 32の表面に達するように形成した。 レーザ条 件は、 日立ビアメカニクス (株) 社製の UVレーザ にて、 出力 3〜10 kW、 周波数 30〜 60 kHz、 ショット数 54とした。
スルーホール 630を形成した後、 このスル一ホール 630にスルーホール 充填用樹脂 640 (作製手順は実施例 2のスルーホール充填用樹脂 532) を 充填し乾燥した (図 16 (a) 参照) 。 次いで、 この作製途中の基板の所定位 置に炭酸ガスレーザや UVレ一ザ、 Y AGレーザ、 エキシマレ一ザなどにより スルーホール 651、 652、 653を形成した (図 16 (b) 参照) 。 スル 一ホール 651は、 スルーホール充填用樹脂 640を貫通しビルドアップ部 3 0の配線パターン 32の表面に達するように形成し、 スルーホール 652は、 層間絶縁層 628を貫通し銅箔 626の表面に達するように形成し、 スルーホ —ル 653は、 層間絶縁層 628、 高誘電体シ一ト 620 (ランド 626 a、 高誘電体層 624及び銅箔 622) 及び層間絶縁層 610を貫通しビルドアッ プ部 30の配線パターン 32の表面に達するように形成した。 これらのスルー ホール 651, 652, 653の形成は、 まずスルーホール 651を形成し、 続いてスルーホール 652, 653の順で形成した。 そのスルーホールの深さ の調整はレ一ザ種、 レーザショット数を変更して調整した。 例えば、 スルーホ ール 651は、 C〇2レーザにて、 φ 1. 4mmのマスク径を介して 2. Omj のエネルギー密度、 3ショットという条件を採用し、 スルーホール 652は、 1ショットとした以外は前記条件と同条件を採用し、 スルーホール 653は U Vレ一ザにて 56ショットとした以外は前記条件と同条件を採用した (出力: 3〜: L 0 W、 周波数: 30〜 60 kHz) 。 なお、 スル一ホール 630は、 図 13に示した電源用パッド 262のすべてではなく一部つまり電源用パッド 2 62 yに対応して形成し、 スルーホール 653は、 図 13に示したグランド用 パッド 261のすべてではなく一部つまりダランド用パッド 261 yに対応し て形成した。
その後、 170でで 3時間乾燥硬化し完全硬化した。 続いて、 基板表面に触 媒付与し、 通常のセミアディティブ法を施すことにより、 スルーホール 651,
652, 653をそれぞれ金属で充填してバイァホール 262 c, 262 b, 261 bを形成すると共にこれらのバイァホール 262 c, 262 b, 261 bの上面にランド 267 y, 267 x, 266 yを形成し、 更にはランド 26
7 Xとランド 267 yとを繋ぐ配線 247をも形成した (図 16 (c) 参照) 。 この配線 247を介してビルドアップ部 30の配線パターン 32と銅箔 626
(第 2層状電極 242となる) とが接続することとなる。 なお、 ここでは図示 を省略したが、 図 14のランド 266 Xや配線 246も同時に形成した。 次に、 応力緩和シート 670 (図 13の応力緩和部 250となるもの、 作製手順は実 施例 2の応力緩和シート 550を参照) をラミネートした (図 16 (d) 参 照) 。
続いて、 応力緩和シート 670のうち各ランド 267 y, 267 x, 266 yの直上位置にそれぞれスルーホール 680を形成し (図 17 (a) 参照) 、 粗化、 完全硬化、 触媒付与、 化学銅、 めっきレジスト、 電気銅めつき、 めっき レジスト剥離、 クイックエッチングを施すことにより、 各スルーホール 680 を金属で充填すると共に充填された金属の上面にパッドを形成した (図 1 7 ( b ) 参照) 。 これにより、 ランド 2 6 7 y上にバイァホール 2 6 2 a及び電 源用パッド 2 6 2 yを形成し、 ランド 2 6 7 x上にバイァホール 2 6 2 a及び 電源用パッド 2 6 2 Xを形成し、 ランド 2 6 6 y上にバイァホール 2 6 1 a及 びグランド用パッド 2 6 1 yを形成した。 また、 ここでは図示を省略したが、 図 1 3及び図 1 4のランド 2 6 6 X上にバイァホール 2 6 1 a及びグランド用 パッド 2 6 1 Xも形成した。 このようにして図 1 3の多層プリント配線板 2 1 0を得た。 なお、 銅箔 6 2 2が第 1層状電極 2 4 1に相当し、 銅箔 6 2 6が第 2層状電極 2 4 2に相当し、 高誘電体層 6 2 4が高誘電体層 2 4 3に相当し、 これらが層状コンデンサ部 2 4 0となる。 実施例 3において、 グランド用パッ ド 2 6 1 Xがいずれかの層 (例えば実装部 2 6 0 ) でグランド用パッド 2 6 1 yに接続されている場合、 バイァホール 2 6 1 a、 ランド 2 6 6 xは不要とな る。 同様に、 電極用パッド 2 6 2 Xがいずれかの層 (例えば実装部 2 6 0 ) で 電極用パッド 2 6 2 yに接続されている場合、 電源用パッド 2 6 2 xの直下の バイァホール 2 6 2 aやランド 2 6 7 x、 バイァホール 2 6 2 bも不要となる。 こうすることでバイァホールやランドを減らすことが可能となる。
その後、 実装部 2 6 0の各端子上にはんだバンプを形成してもよい (形成方 法は実施例 1を参照) 。 また、 図 1 3のようにチップコンデンサ 2 7 3を実装 する場合には、 実施例 2と同様にしてパッド 2 7 1 , 2 7 2を形成すればよい。 以上詳述した実施例 3の多層プリント配線板 1 1 0によれば、 上述した実施 例 1と同様の効果が得られる。 それに加えて、 本実施例では、 ビルドアップ部 3 0から、 層状コンデンサ部 2 4 0を迂回することなくバイァホール 2 6 2 c , 2 6 2 bを介して外部の電源供給源より高誘電体シー卜 6 2 0に電荷がチヤ一 ジされるため、 外部の電源供給源と層状コンデンサ部 2 4 0の電源電極である 第 2層状電極 2 4 2とを繋ぐ配線長ゃグランド電極である第 1層状電極 2 4 1 とを繋ぐ配線長が短くなるので、 高速駆動する半導体素子 (I C) を実装部 2 60に実装したとしても層状コンデンサ部 240がチャージ不足となりにくい。 また、 本実施例では、 層状コンデンサ部 240の静電容量 Cがダイ直下で 0. 5 iFとなるように第 1層状電極 241と第 2層状電極 242との対向面積 S を定め、 その対向面積 Sに基づいて第 1層状電極 241の通過孔 241 aの数 と位置及び第 2層状電極 242の通過孔 242 a, 242 bの数と位置を決定 した。 ここで、 対向面積 Sは、 〇= ε。 · ε · dZSから算出した。 すなわち、 高誘電体層 242の比誘電率 ε rは 1 850でその厚さ dは 1. 2 xmである からこれらの値を前出の式に代入すると共に、 静電容量 Cに 0. 5 Fを代入 して対向面積 Sを算出した。 なお、 ε。は真空時の誘電率 (定数) である。
なお、 上述した製造手順では、 図 1 5 (c) の工程後に層間絶縁層 628を ラミネートし (図 1 5 (d) 参照) 、 その層間絶縁層 628の所定位置にスル 一ホール 630を形成し (図 1 5 (e) 参照) 、 スルーホール 630にスルー ホール充填用樹脂 640を充填し乾燥したあと (図 16 (a) 参照) 、 そのス ルーホール充填用樹脂 640にスルーホール 651を形成した (図 16 (b) 参照) が、 その代わりに次のようにしてもよい。 すなわち、 図 1 5 (C) のェ 程後に、 基板表面に市販のドライフィルムを貼り付け、 その後、 テンティング 法にてバイァホール 262 c (図 16 (c) 参照) を形成する位置の高誘電体 シート 620をバイァホ一ル 262 cより大きくエッチング除去することによ り拡大ホール 632を形成し (図 1 8 (a) 参照) 、 その後、 高誘電体シート 620上に層間絶縁層 628をラミネートし、 先ほどエッチング除去して形成 した拡大ホール 632にも層間絶縁層 628を充填し、 その後乾燥する (図 1 8 (b) ) 。 そして、 その後は、 実施例 3のスルーホール 651、 652、 6 53を形成する工程以降の工程を施してもよい。 これにより、 スルーホール 6 30への充填工程を削除することが可能となる。
[実施例 4]
実施例 2において、 スルーホール 530およびスルーホール 53 1を、 全て の電源用パッドとグランド用パッドに対応する位置に形成した。 その結果、 層 状コンデンサ部の静電容量が 0. 4 Fとなった。
[実施例 5 ]
実施例 3において、 スルーホール 630およびスルーホール 653を、 全て の電源用パッドとグランド用パッドに対応する位置に形成した。 その結果、 層 状コンデンサ部の静電容量が 0. 4 Fとなった。
[実施例 6]
実施例 2において、 高誘電体シートの作製手順 (4) のスピンコート Z乾燥 Z焼成の繰り返し回数を 20回に変更し 0. 6 xmの高誘電体層を得た。 それ 以外は実施例 2と同様である。 その結果、 ダイ直下の層状コンデンサ部の静電 容量は、 1. O Fとなった。
[実施例 7]
実施例 3において、 高誘電体シートの作製手順 (4) のスピンコート Z乾燥 Z焼成の繰り返し回数を 20回に変更し 0. 6 の高誘電体層を得た。 それ 以外は実施例 3と同様である。 その結果、 ダイ直下の層状コンデンサ部の静電 容量は、 1. O .Fとなった。
[実施例 8]
実施例 2において、 高誘電体シートの/ f乍製手順 (4) のスピンコート/乾燥 /焼成の繰り返し回数を 1回に変更し 0. 03 mの高誘電体層を得た。 それ 以外は実施例 2と同様である。 その結果、 ダイ直下の層状コンデンサ部の静電 容量は、 20 zFとなった。
[実施例 9 ]
実施例 3において、 高誘電体シートの作製手順 (4) のスピンコート Z乾燥 Z焼成の繰り返し回数を 1回に変更し 0. 03 の高誘電体層を得た。 それ 以外は実施例 3と同様である。 その結果、 ダイ直下の層状コンデンサ部の静電 容量は、 20 Fとなった。 [実施例 10]
実施例 2において、 高誘電体シートの作製手順 (4) のスピンコート Z乾燥 Z焼成の繰り返し回数を 4回に変更し 0. 12 Aimの高誘電体層を得た。 それ 以外は実施例 2と同様である。 その結果、 ダイ直下の層状コンデンサ部の静電 容量は、 5 Fとなった。
[実施例 11 ]
実施例 3において、 高誘電体シートの作製手順 (4) のスピンコート/乾燥 /焼成の繰り返し回数を 4回に変更し 0. 12 の高誘電体層を得た。 それ 以外は実施例 3と同様である。 その結果、 ダイ直下の層状コンデンサ部の静電 容量は、 5 となった。
[実施例 12]
実施例 2において、 高誘電体シートの作製手順 (4) のスピンコート/乾燥 /焼成の繰り返し回数を 2回に変更し 0. 06 imの高誘電体層を得た。 それ 以外は実施例 2と同様である。 その結果、 ダイ直下の静電容量は、 10 /iFと なった。
[実施例 13]
実施例 3において、 高誘電体シートの作製手順 (4) のスピンコート Z乾燥 /焼成の繰り返し回数を 2回に変更し 0. 06 mの高誘電体層を得た。 それ 以外は実施例 3と同様である。 その結果、 ダイ直下の静電容量は、 l O ^Fと なった。
[実施例 14]
実施例 8において、 スルーホール 530およびスルーホール 531を、 全て の電源用パッドとグランド用パッドに対応する位置に形成した。 その結果静電 容量が 16 となった。
[実施例 15]
実施例 9において、 スルーホール 630およびスルーホール 653を、 全て の電源用パッドとグランド用パッドに対応する位置に形成した。 その結果静電 容量が 1 6 Fとなった。 - [実施例 1 6]
実施例 2において、 高誘電体シートの作製手順 (4) のスピンコート Z乾燥 Z焼成の繰り返し回数を 3 3 0回に変更し 1 0 mの高誘電体層を得た。 それ 以外は実施例 2と同様である。 その結果、 ダイ直下の静電容量は、 0. 0 6 Fとなった。
[実施例 1 7]
実施例 3において、 高誘電体シートの作製手順 (4) のスピンコート/乾燥 /焼成の繰り返し回数を 3 3 0回に変更し 1 0 mの高誘電体層を得た。 それ 以外は実施例 3と同様である。 その結果、 ダイ直下の静電容量は、 0. 0 6 Fとなった。
[実施例 1 8]
実施例 2において、 高誘電体シートの作製手順 (4) のスピンコート Z乾燥 ノ焼成の繰り返し回数を 1 0回に変更し 0. 3 mの高誘電体層を得た。 それ 以外は実施例 2と同様である。 その結果、 ダイ直下の静電容量は、 2. 0 /i F となった。
[実施例 1 9]
実施例 3において、 高誘電体シートの作製手順 (4) のスピンコート/乾燥 /焼成の繰り返し回数を 1 0回に変更し 0. 3 mの高誘電体層を得た。 それ 以外は実施例 3と同様である。 その結果、 ダイ直下の静電容量は、 2. 0 ti F となった。
[実施例 20]
実施例 2において、 高誘電体シートの作製手順 (4) のスピンコート/乾燥 Z焼成の繰り返し回数を 2 5回に変更し 0. 7 5 の高誘電体層を得た。 そ れ以外は実施例 2と同様である。 その結果、 ダイ直下の静電容量は、 0. 8 Fとなった。
[実施例 21 ]
実施例 3において、 高誘電体シートの作製手順 (4) のスピンコート Z乾燥 Z焼成の繰り返し回数を 25回に変更し 0. 75 の高誘電体層を得た。 そ れ以外は実施例 3と同様である。 その結果、 ダイ直下の静電容量は、 0. Fとなった。
[実施例 22]
実施例 3において、 高誘電体シートに予めエッチング処理を施し銅箔 626 及び高誘電体層 624の一部を除去した。 その後、 その高誘電体シ一卜を、 ビ ルドアップ部 30を形成した基板 600上に層間絶縁層 610を介して貼りつ けた。 即ち、 実施例 3の高誘電体シート貼りつけ工程と高誘電体シートのエツ チング工程を入れ替えた。 その後の工程は実施例 3と同様である。
[実施例 23]
実施例 4の多層プリント配線板にチップコンデンサを実装した。
[実施例 24]
実施例 5の多層プリント配線板にチップコンデンサを実装した。
[実施例 25]
実施例 2において、 応力緩和部 150の代わりに、 層間絶縁層 510 (図 9 (a) 参照) を使用した。 それ以外は、 実施例 2と同様である。
[実施例 26]
実施例 3において、 応力緩和部 250の代わりに、 層間絶縁層 610 (図 1 5 (a) 参照) を使用した。 それ以外は、 実施例 3と同様である。
[実施例 2 7〜 49 ]
実施例 2〜 24のそれぞれにおいて、 応力緩和部の代わりに層間絶縁 層を用い多層プリント配線板を作成し、 実施例 2 7〜49とした。
[比較例] 比較例の高誘電体シートは、 実施例 2中に記載した高誘電体シートの別形態 作製手順に基づいて作製した。 但し、 焼成することなく乾燥後の未焼成層上に 電極を形成した。 それ以外は実施例 2と同様である。 その結果、 ダイ直下の静 電容量は、 0. 001 F未満となった。
[評価試験 1 ]
実施例 2〜 49および比較例の多層プリント配線板に駆動周波数 3. 6 GH z、 FSB 1066MHzの I Cチップを実装し、 同時スイッチングを 100 回繰り返して、 パルス ·パターン ·ジェネレータ/エラー ·ディテクタ (アド バンテスト社製、 商品名: D3186Z3286) を用いて誤動作の有無を確 認した。
[評価試験 2 ; HAST試験]
実施例 2〜 49の多層プリント配線板において、 第 1層状電極と第 2層状電 極との間に 3. 3Vの電圧を掛けながら 85^X 85%の環境試験機にト一タ ルで 50時間投入した。 その間 2時間おきにディスチャージした。 その後、 駆 動周波数 3. 6 GHz, F S B 1066MHzの I Cチップを実装し、 同時ス ィツチングを 100回繰り返して、 前出のパルス ·パターン ·ジェネレータ/ エラー ·ディテクタを用いて誤動作の有無を確認した。
[評価試験 3 ; HAST試験]
評価試験 2の終了後の多層プリント配線板に、 評価試験 2と同様に第 1層状 電極と第 2層状電極との間に 3. 3 Vの電圧を掛けながら 85t x 85%の環 境試験機にトータルで 50時間投入した。 その間 2時間おきにディスチャージ した。 その後、 駆動周波数 3. 6 GHz, F S B 1066MHzの I Cチップ を搭載し、 同時スイッチングを 100回繰り返して、 前出のパルス ·パターン •ジェネレータ/エラー ·ディテクタを用いて誤動作の有無を確認した。
[評価試験 4 ;ヒー卜サイクル試験]
実施例 2〜 26の多層プリント配線板において以下のヒートサイクル試験を 行った。
ヒ一トサイクル試験条件:— 55°CX 30分、 125で X 30分を 100回 又は 500回
その後、 駆動周波数 3. 6GHz、 F S B 1066MHzの I Cチップを実装 し、 同時スイッチングを 100回繰り返して、 前出のパルス 'パターン 'ジェ ネレー夕 zエラ一 ·ディテクタを用いて誤動作の有無を確認した。
[評価試験 5]
評価試験 1において、 駆動周波数 3. 6 GHz, FSB 1066MHzの I Cチップの代わりに駆動周波数 5. 7 GHz, FSB 1066MHzの I Cチ ップを実装し、 評価試験 1と同様な試験を行った。 その結果、 ダイ直下の静電 容量が 1. 0 ^ F以上の多層プリント配線板では誤動作が発生しなかった。
[評価結果]
表 1に、 評価試験 1〜4の結果を示す。 誤動作が観察されなかった場合を〇、 誤動作が観察された場合を Xとした。 なお、 実施例 27〜49のダイ直下の静 電容量や評価試験 1〜3に関する評価結果は、 表 1には掲載しなかったが、 そ れぞれ実施例 2〜 24と同じ結果であつた d
1
Figure imgf000047_0001
«1 czc =チップコンデンサ
100サイクル後 ※3 500サイクル後 評価試験 1の結果より、 高誘電体層として、 ビルドアップ部とは別に高誘電 体材料を焼成してセラミックにしたものを用いることで、 誘電率を十分に高め ることが可能となり、 その結果、 電位の瞬時低下を抑えることが可能となるこ とがわかる。
また、 評価試験 4の結果から、 比較例では、 1 0 0サイクル後にて I Cチッ プの電位の瞬時低下に対応できなくなつている。 この原因については、 明らか ではないが、 高誘電体'粒子間の接合が弱いため、 そこからクラックが進展し、 コンデンサの機能を喪失したのではないかと推察している。
また、 ビルドァップ部に貼り付ける前に高誘電体シートを回路形成した実施 例 2 2では、 ヒートサイクル試験を施すと、 I Cチップの電位の瞬時低下に対 応できなくなつている。 この原因については、 明らかではないが、 ラミネート 時の圧力集中部がヒートサイクル試験を行うことでクラックに進展したのでは ないかと推察している。
更に、 応力緩和部を有しない実施例 2 5 , 2 6においてもヒートサイクル試 験を施すと、 I Cチップの電位の瞬時低下に対応できなくなつている。 この原 因については、 明らかではないが、 応力緩和部がないため、 I Cチップと多層 プリント配線板との間の熱膨張係数差に起因する応力により高誘電体層にクラ ックまたはクラックの起点が入つたのではないかと推察している。 ヒートサイ クル試験によりクラックの起点が生じると、 同時スィッチング試験時において、 高誘電体層がチャージとデイスチャージを繰り返すので、 その際の粒子の変位 によりクラックの発生に繋がると考えられる。
更にまた、 ダイ直下の静電容量が 0 . 4 以下の実施形態 4, 5では、 評 価試験 2後には、 I Cチップの電位の瞬時低下に対応できなくなつている。 こ の原因については明らかではないが、 HA S T試験により高誘電体層が劣化し、 その比誘電率が下がり、 十分なデカップリング効果を奏し得なかったのではな いかと推察している。 また、 ダイ直下の静電容量が 0 . 5 F以下になると、 評価試験 2の後には、 I Cチップの電位の瞬時低下に対応できなくなつている のに対して、 実施例 4 , 5と同じダイ直下の静電容量を有する実施例 2 3, 2 4は不具合が発生しなかった。 この原因については明らかではないが、 チップ コンデンサからの電源供給が加わるため I Cチップの電位の瞬時低下に対応で きているものと推察している。 更に、 静電容量が大きい実施形態 1 4 , 1 5で も評価試験 2の後には、 I Cチップの電位の瞬時低下に対応できなくなつてい る。 この原因については明らかではないが、 静電容量が大きいため、 より HA S T試験の影響を受けやすくなり、 高誘電体層が絶縁劣化又は絶縁破壌したも のと推察している。
静電容量が大きい実施例 1 2〜 1 5は、 評価試験 4 * 3の結果が Xとなってい る。 誘電体は、 チヤ一ジとデイスチヤ一ジを繰り返すと結晶が変位するため、 その変位による応力にヒートサイクル時に蓄積された応力が加わって、 高誘電 体層の比誘電率が劣化し Xとなったのではないかと推察している。 また、 静電 容量が比較的小さい実施例 2〜 5、 1 6 , 1 7も評価試験 4 * 3の結果が Xとな つている。 これは、 ヒートサイクル試験で誘電体が伸縮するため高誘電体層の 比誘電率が劣化し、 ダイ直下の静電容量が減少したため Xとなったのではない かと推察している。
表 1の結果から、 ダイ直下の静電容量が 0 . 8〜5 x Fであると、 環境試験 後であっても I Cのトランジスタの瞬時の電圧降下に対応でき、 さらに HA S T試験やヒートサイクル試験を施したあとでも問題が発生しないことから、 絶 縁信頼性や接続信頼性が極めて高いといえる。
なお、 すべての実施例において、 第 1層状電極をグランド、 第 2層状電極を 電源としたが、 逆にしても構わない。 産業上の利用の可能性
本発明の多層プリント配線板は、 I Cチップなどの半導体素子を搭載 するために用いられるものであり、 例えば電気関連産業や通信関連産業 などに利用される。

Claims

請求の範囲
1. 絶縁層を介して複数積層された配線パターン同士を前記絶縁層内のバイァ ホールによつて電気的に接続することにより構成されるビルドァップ部を備え た多層プリント配線板であって、
前記配線パターンと電気的に接続される半導体素子を表面に実装する実装部 と、
前記実装部と前記ビルドァップ部との間にてセラミック製の高誘電体層と該 高誘電体層を挟む第 1及び第 2層状電極とを有し前記第 1及び第 2層状電極の 一方が前記半導体素子の電源ラインに他方がグランドラインに接続される層状 コンデンサ部と、
を備えた多層プリント配線板。
2. 前記高誘電体層は、 前記ビルドアップ部とは別に高誘電体材料を焼成して 作製したものが前記ビルドァップ部の上に接合されている、 請求項 1記載の多 層プリント配線板。
3. 前記高誘電体層は、 チタン酸バリウム (B aT i Os) 、 チタン酸スト口 ンチウム (S rT i〇3) 、 酸化タンタル (Ta〇3、 Ta25) 、 チタン酸ジ ルコン酸鉛 (PZT) 、 チタン酸ジルコン酸ランタン鉛 (PLZT) 、 チタン 酸ジルコン酸ニオブ鉛 (PNZT) 、 チタン酸ジルコン酸カルシウム鉛 (PC ZT) 及びチタン酸ジルコン酸ストロンチウム鉛 (P SZT) からなる群より 選ばれた 1種又は 2種以上の金属酸化物を含んでなる原料を焼成して作製した ものである、 請求項 2記載の多層プリント配線板。
4. 前記実装部は、 前記半導体素子の電極に接続される複数のパッドを有し、 前記第 1層状電極と同電位のパッドに電気的に接続され前記第 2層状電極を非 接触状態で通過する棒状端子の数は、 前記第 1層状電極と同電位のパッドの数 に比べて少ない、 請求項 1〜 3のいずれかに記載の多層プリント配線板。
5 . 前記実装部は、 前記半導体素子の電極に接続される複数のパッドを有し、 前記第 2層状電極と同電位のパッドに電気的に接続され前記第 1層状電極を非 接触状態で通過する棒状端子の数は、 前記第 2層状電極と同電位のパッドの数 に比べて少ない、 請求項 1〜 4のいずれかに記載の多層プリント配線板。
6 . 前記第 2層状電極と同電位のパッドに電気的に接続される棒状端子は、 第 1層状電極だけでなく第 2層状電極も非接触状態で通過する、 請求項 5に記載 の多層プリン卜配線板。
7 . 前記第 1層状電極は、 前記第 2層状電極と接続される棒状端子を非接触状 態で通過させる通過孔を持つベ夕パターンを前記高誘電体層の下面側に有し、 前記第 2層状電極は、 前記第 1層状電極と接続される棒状端子を非接触状態で 通過させる通過孔を持つベ夕パターンを前記高誘電体層の上面側に有する、 請 求項 1〜 3のいずれか記載の多層プリント配線板。
8 . 前記実装部は、 前記半導体素子の電源電極及びグランド電極のいずれか一 方に接続される第 1パッドといずれか他方に接続される第 2パッドとを有し、 前記第 1パッドのうちの一部は前記第 2層状電極を非接触状態で通過する第 1棒状端子を有し該第 1棒状端子を介して前記第 1層状電極及び外部電源の一 方の電極と電気的に接続され、 残りは自ら前記第 1棒状端子を有さず該第 1棒 状端子を有する第 1パッドに電気的に接続されており、
前記第 2パッドのうちの一部は前記第 1層状電極を非接触状態で通過する第 2棒状端子を有し該第 2棒状端子を介して前記第 2層状電極及び前記外部電極 の他方の電極と電気的に接続され、 残りは自ら前記第 2棒状端子を有さず該第 2棒状端子を有する第 2パッドに電気的に接続されている、
請求項 1〜 3のいずれかに記載の多層プリント配線板。
9 . 前記実装部は、 前記半導体素子の電源電極及びグランド電極のいずれか一 方に接続される第 1パッドといずれか他方に接続される第 2パッドとを有し、 前記第 1パッドのうちの一部は前記第 2層状電極を非接触状態で通過する第 1棒状端子を有し該第 1棒状端子を介して前記第 1層状電極及び外部電源の一 方の電極と電気的に接続され、 残りは自ら前記第 1棒状端子を有さず該第 1棒 状端子を有する第 1パッドに電気的に接続されており、
前記第 2パッドのうちの一部は前記第 1層状電極と前記第 2層状電極の両方 を非接触状態で通過する第 2棒状端子を有し該第 2棒状端子を介して前記外部 電源の他方の電極に接続され、 残りは自ら前記第 2棒状端子を有さず前記第 2 層状電極及び前記第 2棒状端子を有する第 2パッドの少なくとも一方に電気的 に接続されている、
請求項 1〜 3のいずれかに記載の多層プリント配線板。
1 0 . 前記第 1棒状端子と前記第 2棒状端子は、 少なくとも一部が格子状又は 千鳥状に交互に並んでいる、 請求項 7〜 9のいずれかに記載の多層プリント配 線板。
1 1 . 前記層状コンデンサ部は、 前記第 1及び第 2層状電極の間の距離が 1 0 m以下であって実質的に短絡しない距離に設定されている、 請求項 1〜1 0 のいずれか記載の多層プリント配線板。
1 2 . 前記層状コンデンサ部は、 前記実装部に実装される半導体素子の直下に 形成されている、 請求項 1〜 1 1のいずれかに記載の多層プリント配線板。
1 3 . 請求項 1〜 1 2のいずれか記載の多層プリント配線板であって、
前記実装部が設けられた表面側に設置され前記層状コンデンサ部の前記第 1 及び第 2層状電極に接続されるチップコンデンサ、 を備えた多層プリント配線 板。
1 . 請求項 1〜 1 3のいずれか記載の多層プリント配線板であって、
前記実装部と前記層状コンデンサ部との間に弾性材料で形成された応力緩和 部、 を備えた多層プリント配線板。
1 5 . 前記応力緩和部は、 前記実装部に実装される半導体素子の直下にのみ形 成されている、 請求項 1 4記載の多層プリント配線板。
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