JP2008177554A - 多層配線基板、及び多層配線基板埋込用の給電構造体 - Google Patents

多層配線基板、及び多層配線基板埋込用の給電構造体 Download PDF

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Abstract

【課題】ICチップなどの回路素子に十分大きな電力を供給することができる多層配線基板を提供すること。
【解決手段】多層配線基板10は、コア基板11と、コア基板11の上面12に配置されるビルドアップ層31と、コア基板11の下面13に配置されるビルドアップ層32と、コア基板11及びビルドアップ層31,32を貫通する貫通孔57に埋め込まれた給電構造体51とを備える。給電構造体51は、銅を主材料とする導体金属棒52と、銅を主材料とし、導体金属棒52と同軸上に配置された導体金属筒53と、導体金属棒52及び導体金属筒53の隙間を埋める絶縁材54とを含んで構成されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、ICチップなどを搭載するための多層配線基板、及び多層配線基板埋込用の給電構造体に関するものである。
コンピュータのCPUなどに使用される半導体集積回路素子(ICチップ)は、近年ますます高速化、高機能化しており、これに付随して端子数が増え、端子間ピッチも狭くなる傾向にある。一般的にICチップの底面には多数の端子が密集してアレイ状に配置されており、このような端子群はマザーボード側の端子群に対してフリップチップの形態で接続される。ただし、ICチップ側の端子群とマザーボード側の端子群とでは端子間ピッチに大きな差があることから、ICチップをマザーボード上に直接的に接続することは困難である。そのため、通常はICチップを多層配線基板上に搭載し、その多層配線基板をマザーボード上に搭載するという手法が採用される。このICチップ搭載用の多層配線基板としては、例えば、高分子材料によりコア基板を形成し、そのコア基板の表面及び裏面にビルドアップ層を形成したものが従来提案されている。
図12は、従来のICチップ搭載用の多層配線基板100の一例を示している。
ICチップ搭載用の多層配線基板100は、ガラスエポキシからなる平板状のコア基板101と、コア基板101の上面の上に形成されるビルドアップ層102と、コア基板101の下面の上に形成されるビルドアップ層103とからなる。
ビルドアップ層102は、エポキシ樹脂からなる樹脂絶縁層(いわゆる層間絶縁層)107と銅からなる導体層108とを交互に積層した構造を有しており、そのビルドアップ層102の上にICチップ110(半導体集積回路素子)が搭載される。また、ビルドアップ層103も同様に、樹脂絶縁層111と導体層112とを交互に積層した構造を有しており、そのビルドアップ層103を介してマザーボード114に接続される。
コア基板101には、その上面及び下面を連通させるスルーホール導体116が多数形成されている。スルーホール導体116は、銅めっきを施すことにより形成され、その内部は、例えばエポキシ樹脂などの閉塞体117で埋められている。このスルーホール導体116は、ビルドアップ層102,103の導体層108,112と接続されている。それら導体層108,112やスルーホール導体116を介してマザーボード114とICチップ110との間で信号の授受や電力供給が行われる。
また、多層配線基板100において、その外周部にはコア基板101及びビルドアップ層102,103を貫通する給電用のスルーホール導体118が設けられている。スルーホール導体118は、銅めっきを施すことにより形成され、その内部は、例えばエポキシ樹脂などの閉塞体119で埋められている。
因みに、特許文献1には、内層基板と外層基板とからなり、その内層基板と外層基板とを貫通する貫通孔(スルーホール)に銅めっきを施した多層配線基板が開示されている。また、特許文献2には、コア材と銅張積層基材とからなり、そのコア材と銅張積層基材とを貫通する貫通孔(スルーホール)に導電性ペーストを充填した多層配線基板が開示されている。
特開平7−50487号公報 特開平11−17341号公報
ところで、ICチップ110の高速化、高機能化により、それを搭載するための多層配線基板100では、より多くの電力をICチップ110に供給する必要が生じている。しかしながら、従来のスルーホール導体116,118は、貫通孔に銅めっきを施すことにより形成されるものであり、貫通孔の内周面のみを電気が流れるに過ぎない。また、多層配線基板100の小型化を図るためにはスルーホール導体116,118を大径穴とすることができないため、給電容量には限界がある。さらに、特許文献1のように銅めっきを施したスルーホール内に、特許文献2のような導電性ペーストを埋めることで、給電容量を増大させることは可能であるが、導電性ペーストは比較的電気抵抗が大きいため、十分な給電容量を確保することができない。
また、ICチップ110に大電流を供給するためにスルーホール導体116,118の数を増やすことも考えられるが、その方法では信号配線用のスペースが確保できなくなる。そのため、十分な給電容量を確保するための別の方法が望まれている。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ICチップなどの回路素子に十分大きな電力を供給することができる多層配線基板、及び多層配線基板埋込用の給電構造体を提供することにある。
そして上記課題を解決するための手段(手段1)としては、主面及び裏面を有するコア基板と、前記主面上に配置され、主面側絶縁層と主面側導体層とを交互に積層してなり、素子搭載部をその表層に有する第1積層配線部と、前記裏面上に配置され、裏面側絶縁層と裏面側導体層とを交互に積層してなる第2積層配線部と、前記コア基板に形成され、前記主面側導体層と前記裏面側導体層とを導通させるスルーホール導体と、銅を主材料とする導体金属部材を構成要素として含み、前記第1積層配線部、前記コア基板及び前記第2積層配線部を貫通する貫通孔内に埋め込まれた給電構造体とを備え、前記導体金属部材が給電用の主面側導体層及び給電用の裏面側導体層にそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする多層配線基板をその要旨とする。
従って、手段1の多層配線基板によると、第1積層配線部、コア基板及び第2積層配線部を貫通する貫通孔内に給電構造体が埋め込まれている。この給電構造体は、銅を主材料とする導体金属部材を構成要素として含み、導体金属部材が給電用の主面側導体層及び給電用の裏面側導体層にそれぞれ電気的に接続されている。この導体金属部材は、導電性ペーストの硬化物と比較して低抵抗であるため、大電流を流すことができる。そのため、素子搭載部に搭載される回路素子に対して十分大きな電力を供給することができる。
前記給電構造体は、銅を主材料とする導体金属棒を構成要素として含むことが好ましい。この導体金属棒のように棒状の部材であれば、第1積層配線部、コア基板及び第2積層配線部を貫通する貫通孔内に容易に挿入することができる。また、銅を主材料とする導体金属棒の表面に、ニッケル(Ni)や金(Au)等のめっきを施すことがよい。このようにすると、導体金属棒の酸化を防止することができ、かつ電気抵抗を低減することができる。さらに、給電用の主面側導体層及び裏面側導体層に接続するためのはんだの濡れ性が向上するため、給電用の主面側導体層及び給電用の裏面側導体層との電気的な接続を確実に行うことができる。
前記給電構造体は、銅を主材料とする導体金属棒と、銅を主材料とし、前記導体金属棒と同軸上に配置された導体金属筒と、前記導体金属棒及び前記導体金属筒の隙間を埋める絶縁材とを含んで構成されていることが好ましい。このようにすると、給電構造体の導体金属棒と導体金属筒とで2つの電流経路を形成することができ、大電流の供給が可能となる。
ここで、給電構造体は少なくとも上記スルーホール導体よりも低抵抗であることが要求され、具体的には抵抗率が3μΩ/cm以下であることが好ましい。即ち、上記スルーホール導体よりも低抵抗でなければ、給電構造体を設置する意味がないからである。その点、抵抗率が3μΩ/cm以下の給電構造体を使用した場合には、大径化を回避しつつ十分大きな電力を流すことができるという利点がある。なお、上述したように給電構造体が導体金属棒と導体金属筒とを備えている場合には、導体金属棒及び導体金属筒の各々について抵抗率が3μΩ/cm以下になっていることが望ましい。
前記導体金属棒の主面側端部は、電源用の主面側導体層に電気的に接続され、前記導体金属棒の裏面側端部は、電源用の裏面側導体層に電気的に接続され、前記導体金属筒の主面側端部は、グランド用の主面側導体層に電気的に接続され、前記導体金属筒の裏面側端部は、グランド用の裏面側導体層に電気的に接続されていることが好ましい。このようにすると、電源用の導体金属棒がグランド用の導体金属筒で遮蔽される構造となるため、給電時に生じる電源ノイズを低減することができ、素子搭載部に搭載される回路素子を確実に動作させることができる。
前記導体金属筒は、前記主面側端部及び前記裏面側端部のうちの少なくともいずれかに切欠部を有し、その切欠部のある箇所には、前記電源用の主面側導体層及び前記電源用の裏面側導体層の少なくともいずれかが敷設されていることが好ましい。このようにすると、電源用の導体層がグランド用の導体金属筒に接触することがなく、その導体金属筒の内側に設けられた導体金属棒に電源用の導体層を確実に接続することができる。
前記導体金属筒は、前記主面側端部及び前記裏面側端部のうちの少なくともいずれかに、フランジ状またはタブ状のパッド部を有し、前記パッド部には、前記グランド用の主面側導体層及び前記グランド用の裏面側導体層の少なくともいずれかが電気的に接続されていることが好ましい。このようにすると、導体金属筒の端部に形成されたパッド部にグランド用の導体層を容易かつ確実に接続することができる。また、給電構造体を貫通孔に挿入したとき、導体金属筒のパッド部が貫通孔の開口部で引っ掛かるため、給電構造体を安定して保持することができ、給電構造体の接続信頼性が向上する。
前記コア基板の略中央部に前記素子搭載部が配置され、前記コア基板の外周部における複数箇所に前記給電構造体が配置されていることが好ましい。このようにすると、コア基板の略中央部に配置された素子搭載部を避けて給電構造体が配置されるので、その素子搭載部の領域を十分に確保することができる。また、複数箇所に給電構造体が設けられるので、素子搭載部に搭載される回路素子への給電をより確実に行うことができる。具体的には、例えば、素子搭載部に搭載されるICチップの形状に合わせ、その4つの角部に対応する位置に給電構造体をそれぞれ設けることが好ましい。
前記コア基板の形成材料については特に限定されず、コスト性、加工性、絶縁性、機械的強度などを考慮して適宜選択することができる。コア基板としては、例えば、樹脂基板、セラミック基板、金属基板などが挙げられる。樹脂基板の具体例としては、EP樹脂(エポキシ樹脂)基板、PI樹脂(ポリイミド樹脂)基板、BT樹脂(ビスマレイミド−トリアジン樹脂)基板、PPE樹脂(ポリフェニレンエーテル樹脂)基板などがある。そのほか、これらの樹脂とガラス繊維(ガラス織布やガラス不織布)やポリアミド繊維等の有機繊維との複合材料からなる基板を使用してもよい。あるいは、連続多孔質PTFE等の三次元網目状フッ素系樹脂基材にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂−樹脂複合材料からなる基板等を使用してもよい。前記セラミック基板の具体例としては、例えば、アルミナ基板、ベリリア基板、ガラスセラミック基板、結晶化ガラス等の低温焼成材料からなる基板などがある。前記金属基板の具体例としては、例えば、銅基板や銅合金基板、銅以外の金属単体からなる基板、銅以外の金属の合金からなる基板などがある。
また、上記コア基板は、その内部に配線層を形成した基板でもよし、チップコンデンサやチップ抵抗などの電子部品を埋め込んだ基板でもよい。
上記素子搭載部に搭載される回路素子としては、CPU、GPU、Chipsetなどの機能を有するICチップや、グラフィック用、サーバー用、ルーター用などのICチップを挙げることができる。
また、上記課題を解決するための別の手段(手段2)としては、銅を主材料とする導体金属棒と、銅を主材料とし、前記導体金属棒と同軸上に配置された導体金属筒と、前記導体金属棒及び前記導体金属筒の隙間を埋める絶縁材とを含んで構成された多層配線基板埋込用の給電構造体がある。
従って、この手段2の構成によれば、給電構造体の導体金属棒と導体金属筒とで2つの電流経路を形成することができる。そのため、多層配線基板の貫通孔内にその給電構造体を埋め込むことにより、給電構造体を介して大電流の供給が可能となる。
前記多層配線基板埋込用の給電構造体の導体金属筒は、前記主面側端部及び前記裏面側端部のうちの少なくともいずれかに切欠部を有することが好ましい。このようにすると、多層配線基板に形成された導体層が導体金属筒に接触することがなく、その導体金属筒の内側に設けられた導体金属棒に導体層を確実に接続することができる。
前記多層配線基板埋込用の給電構造体の導体金属筒は、前記主面側端部及び前記裏面側端部のうちの少なくともいずれかに、フランジ状またはタブ状のパッド部を有することが好ましい。このようにすると、導体金属筒の端部に形成されたパッド部に多層配線基板の導体層を容易かつ確実に接続することができる。また、給電構造体を貫通孔に挿入したとき、導体金属筒のパッド部が貫通孔の開口部で引っ掛かるため、給電構造体を安定して保持することができ、給電構造体の接続信頼性が向上する。
以下、多層配線基板の製造方法について説明する。
準備工程では、主面側導体層と裏面側導体層と各導体層を導通させるスルーホール導体とを有するコア基板を、従来周知の手法により作製し、あらかじめ準備しておく。また、銅を主材料とする導体金属部材を含む給電構造体を、従来周知の手法により作製し、あらかじめ準備しておく。
積層配線部形成工程では、従来周知の手法に基づいて、コア基板の主面側に主面側絶縁層と主面側導体層とを交互に積層することにより、素子搭載部をその表層に有する第1積層配線部を形成する。また、コア基板の裏面側に裏面側絶縁層と裏面側導体層とを交互に積層することにより、第2積層配線部を形成する。
その後、給電構造体の埋め込み工程では、第1積層配線部、コア基板及び第2積層配線部を貫通する貫通孔を形成して、その貫通孔に給電構造体を埋め込む。次に、給電構造体の導体金属部材に接続する導体層の形成を行い、最後に、ソルダーレジストの形成を行う。
以下、本発明を多層配線基板に具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図1には、本実施の形態の多層配線基板10の断面図を示す。
図1に示されるように、多層配線基板10は、ICチップ搭載用の配線基板であって、ガラスエポキシからなる略矩形板状のコア基板11と、コア基板11の上面12(主面)上に形成されるビルドアップ層31(第1配線積層部)と、コア基板11の下面13(裏面)上に形成されるビルドアップ層32(第2配線積層部)とからなる。コア基板11における複数箇所にはスルーホール導体16(スルーホール導体)が形成されている。かかるスルーホール導体16は、貫通孔の内周面に銅めっきを施すことで形成され、コア基板11の上面12側と下面13側とを接続導通している。なお、スルーホール導体16の内部は、例えばエポキシ樹脂などの閉塞体17で埋められている。また、コア基板11の上面12及び下面13には、銅からなる導体層18がパターン形成されており、各導体層18は、スルーホール導体16に電気的に接続されている。さらに、コア基板11の内部には、銅からなる導体層19がパターン形成されており、各導体層19は、スルーホール導体16に電気的に接続されている。
コア基板11の上面12上に形成されたビルドアップ層31は、エポキシ樹脂からなる樹脂絶縁層33(主面側絶縁層)と、銅からなる導体層34(主面側導体層)とを交互に積層した構造を有している。最上部の樹脂絶縁層33の表面上における複数箇所には、端子パッド36がアレイ状に形成されている。端子パッド36は、ビルドアップ層31に形成されたビア導体37や導体層34を介してコア基板11の上面12の導体層18に電気的に接続されている。また、樹脂絶縁層33の表面は、ソルダーレジスト38によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト38の所定箇所には、端子パッド36を露出させる開口部39が形成されている。端子パッド36は、複数のはんだバンプ20を介してICチップ21(半導体集積回路素子)に電気的に接続される。なお、各端子パッド36は、コア基板11において略中央の領域に位置しており、この領域が素子搭載部22となる。
コア基板11の下面13上に形成されたビルドアップ層32は、上述したビルドアップ層31とほぼ同じ構造を有している。即ち、ビルドアップ層32は、エポキシ樹脂からなる樹脂絶縁層41(裏面側絶縁層)と、導体層42(裏面側導体層)とを交互に積層した構造を有している。最下部の樹脂絶縁層33の下面上における複数箇所には、BGA用パッド44が格子状に形成されている。BGA用パッド44は、ビルドアップ層32に形成されたビア導体45や導体層42を介してコア基板11の下面13の導体層18に電気的に接続されている。また、樹脂絶縁層41の下面は、ソルダーレジスト38によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト38の所定箇所には、BGA用パッド44を露出させる開口部46が形成されている。BGA用パッド44の表面上には、マザーボード47との電気的な接続を図るための複数のはんだバンプ48が配設されている。そして、各はんだバンプ48により、多層配線基板10はマザーボード47上に実装される。
図1〜図3に示されるように、多層配線基板10の外周部における複数個所、具体的には、素子搭載部22における4つの角部に対応する箇所に、ICチップ21への給電を行うための給電構造体51が設けられている。図2は、図1の上方から見た多層配線基板10の平面図であり、図3は、給電構造体51の斜視図である。なお、図2においては、説明の便宜上、ソルダーレジスト38を省略した状態で示している。
本実施の形態の給電構造体51は、導体金属棒52と、導体金属棒52と同軸上に配置された導体金属筒53と、導体金属棒52及び導体金属筒53の隙間を埋める絶縁材54とを含んで構成されている。導体金属棒52及び導体金属筒53は、銅を主材料とする部材であり、導体金属棒52の表面、導体金属筒53の内部及び外部の表面の全体にはニッケル−金めっきが施されている。本実施の形態の給電構造体51は、直径が約1.5mm程度であり、コア基板11のスルーホール導体16(例えば、直径が2mm程度)よりも小径である。より詳しくは、導体金属棒52の直径は0.7mm程度であり、絶縁材54の厚さは0.2mm程度である。さらに、導体金属筒53は、外径が1.5mm程度であり、厚さが0.2mm程度である。なお、本実施形態の導体金属棒52及び導体金属筒53の抵抗率は、いずれも3μΩ/cm以下であり、少なくとも上記スルーホール導体16に比べて低抵抗である。
給電構造体51は、導体金属筒53の中心部に導体金属棒52を配置し、その導体金属棒52及び導体金属筒53の隙間に絶縁材54(例えば、絶縁性樹脂材料)を流し込んで硬化させることで形成される。給電構造体51は、コア基板11及びビルドアップ層31,32を貫通する貫通孔57に埋め込まれ、その外周面が接着剤を用いて固定されている。
給電構造体51における導体金属棒52の主面側端部は、電源用の主面側導体層34(パワー用の配線パターン)に直接接合されることで電気的に接続されている。導体金属棒52の裏面側端部は、電源用の裏面側導体層42(パワー用の配線パターン)に直接接合されることで電気的に接続されている。給電構造体51における導体金属筒53の主面側端部は、グランド用の主面側導体層34(グランド用の配線パターン)に直接接合されることで電気的に接続されている。導体金属筒53の裏面側端部は、グランド用の裏面側導体層42(グランド用の配線パターン)に直接接合されることで電気的に接続されている。主面側導体層34の配線パターンは、端子パッド36やはんだバンプ20を介してICチップ21に接続される。また、裏面側導体層42の配線パターンは、BGA用パッド44やはんだバンプ48を介してマザーボード47に接続される。
図3に示されるように、本実施の形態の導体金属筒53は、主面側端部及び裏面側端部に切欠部58を有する。切欠部58は、幅が0.7mm程度、高さが0.4m程度である。この切欠部58の幅は、配線パターン(例えば、0.3mm以下)よりも十分に広く、切欠部58のある箇所には、絶縁材54の端面(上面及び下面)に沿ってパワー用の配線パターンが敷設されている。さらに、導体金属筒53は、主面側端部及び裏面側端部における切欠部58の両側にタブ状のパッド部59を有する。パッド部59は、幅が0.4mm程度であり、配線パターンよりも幅広に形成されている。各パッド部59には、グランド用の配線パターンが電気的に接続される。
図2に示されるように、主面側導体層34において、導体金属筒53に接続されるグランド用の配線パターン341は、導体金属棒52に接続されるパワー用の配線パターン342を挟んで配置され、素子搭載部22のある領域まで引き回すよう配線されている。
以下、多層配線基板10の製造方法について説明する。
準備工程では、スルーホール導体16や導体層18,19を有するコア基板11(図4参照)を、従来周知の手法により作製し、あらかじめ準備しておく。また、導体金属棒52と導体金属筒53とからなる二重円筒状の給電構造体51(図5参照)を作製し、あらかじめ準備しておく。但し、挿入を容易に行うために、導体金属筒53における上端部側のパッド部59のみが径方向に折り曲げられており、下端部側のパッド部59は、径方向に折り曲げられておらず、軸線方向に延びた状態となっている。
その後、ビルドアップ層形成工程では、従来周知の手法に基づいてコア基板11の上面12の上に樹脂絶縁層33と導体層34とを交互に積層したビルドアップ層31を形成する。また、コア基板11の下面13の上に樹脂絶縁層41と導体層42とを交互に積層したビルドアップ層32を形成する(図6参照)。
埋め込み工程では、所定の位置にレーザ加工またはドリル加工を施すことにより、コア基板11及びビルドアップ層31,32を貫通する貫通孔57を形成する。そして、給電構造体51における導体金属筒53の外周面に接着剤を塗布した後、その給電構造体51を貫通孔57に埋め込む(図7参照)。またこのとき、貫通孔57の上部及び下部からはみ出した接着剤を拭き取る。そして、接着剤を乾燥させて給電構造体51を貫通孔57に固定した後、導体金属筒53の下端部側のパッド部59を径方向の外側に折り曲げる。
その後、導体金属棒52の端部、導体金属筒53のパッド部59等にはんだペーストや導体ペーストなどを印刷して加熱する。これにより、導体金属棒52の主面側端部及び裏面側端部とパワー用の配線パターンとを接続するとともに、導体金属筒53の主面側端部及び裏面側端部のパッド部59とグランド用の配線パターンとを接続する。
そして、ビルドアップ層31の上面及びビルドアップ層32の下面を、樹脂絶縁材料からなるソルダーレジスト38により被覆する(図8参照)。具体的には、樹脂絶縁層33,41の表面上にエポキシ樹脂を塗布した後、180℃〜200℃程度の温度に所定時間加熱してキュアする。これによりエポキシ樹脂を硬化させ、ソルダーレジスト38とする。次に、炭酸ガスレーザを用いたレーザ孔あけ加工を実施することにより、ソルダーレジスト38における所定箇所、すなわち、端子パッド36やBGA用パッド44に対応する箇所に開口部39,46を形成する(図9参照)。
その後、BGA用パッド44にはんだペーストを印刷してリフローすることにより、BGA用パッド44上にはんだバンプ48を形成する。その結果、コア基板11及びビルドアップ層31,32からなる多層配線基板10が完成する(図1参照)。
従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。
(1)本実施の形態の多層配線基板10には、ビルドアップ層31、コア基板11及びビルドアップ層32を貫通する貫通孔57に給電構造体51が埋め込まれ、この給電構造体51を介してICチップ21への給電が行われる。給電構造体51は、銅を主材料とする導体金属部材(導体金属棒52及び導体金属筒53)で構成されており、導電性ペーストと比較して低抵抗であるため、大電流を流すことができる。そのため、ICチップ21に対して十分大きな電力を供給することができる。特に、本実施の形態の給電構造体51は、スルーホール導体16よりも小径であり、銅を用いた良導体の金属部材で形成されているため、スペースをとらずに大電流を供給することができる。また、給電構造体51は、スルーホール導体16のようにビルドアップ層31,32内のビア導体37,45や導体層36,42を介してICチップ21に接続する必要がなく、接続抵抗を低減することができるため、接続信頼性を高めることができる。
(2)本実施の形態の給電構造体51は、導体金属棒52と、導体金属棒52と同軸上に配置された導体金属筒53と、導体金属棒52及び導体金属筒53の隙間を埋める絶縁材54とを含んで構成されている。このように給電構造体51を構成すれば、パワー用の経路とグランド用の経路との2つの給電用経路を形成することができ、大電流の供給が可能となる。
(3)本実施の形態の給電構造体51では、導体金属棒52にパワー用の配線パターン342が接続され、導体金属筒53にグランド用の配線パターン341が接続されている。この場合、電源用の導体金属棒52がグランド用の導体金属筒53で遮蔽される構造となるため、給電時に生じる電源ノイズを低減することができ、素子搭載部22に搭載されるICチップ21を確実に動作させることができる。さらに、主面側導体層34において、導体金属筒53に接続されるグランド用の配線パターン341は、導体金属棒52に接続されるパワー用の配線パターン342を挟んで配置され、素子搭載部22のある領域まで引き回すよう配線されている。これにより、給電時に生じる電源ノイズを確実に低減することができる。
(4)本実施の形態の給電構造体51では、導体金属筒53の主面側端部及び裏面側端部に切欠部58を有し、その切欠部58のある箇所にパワー用の主面側導体層34及びパワー用の裏面側導体層42の配線パターン342が敷設されている。このようにすると、パワー用の配線パターン342がグランド用の導体金属筒53に接触することがなく、その導体金属筒53の内側に設けられた導体金属棒52に配線パターン342を確実に接続することができる。
(5)本実施の形態の給電構造体51では、導体金属筒53の主面側端部及び裏面側端部にタブ状のパッド部59を有し、そのパッド部59にグランド用の主面側導体層34及びグランド用の裏面側導体層42の配線パターン341が接続されている。このようにすると、グランド用の配線パターン341を導体金属筒53に容易かつ確実に接続することができる。また、給電構造体51を貫通孔57に挿入したとき、導体金属筒53のパッド部59が貫通孔57の開口部で引っ掛かるため、給電構造体51を安定して保持することができ、給電構造体51の接続信頼性が向上する。
(6)本実施の形態の多層配線基板10では、コア基板11の略中央部に素子搭載部22が配置され、コア基板11の外周部における複数箇所に給電構造体51が配置されている。このように給電構造体51を複数設けることにより、ICチップ21への給電を確実に行うことができる。また、コア基板11の略中央部における素子搭載部22を避けて給電構造体51が配置されるので、その素子搭載部22の領域を十分に確保することができる。
(7)本実施の形態の多層配線基板10では、主面側導体層34及び裏面側導体層42と給電構造体51との接続部が露出することなくソルダーレジスト38で覆われるため、それら接続部が外部部品などとショートするといた問題を回避でき、信頼性を高めることができる。
(8)多層配線基板10の一方の主面側から他方の主面側に大電力を供給するためには、例えば、ジャンパー線による接続を採用することが考えられる。しかしながら、ジャンパー線は基本的に配線基板内部を通過するものではなく、配線基板外部領域を大きく迂回して引き回されるものであるため、配線経路がかなり長くなる。従って、たとえ銅線等の低抵抗材料を用いたとしても、十分に低抵抗化を達成することができない。これに対して本実施の形態のような給電構造体51は、基本的に配線基板内部に埋め込まれた状態で使用されることから、ジャンパー線方式に比べて配線経路がかなり短くて済むという利点がある。しかも、ジャンパー線とは異なり、給電構造体51は外部に露出することがないので、信頼性にも優れたものとなる。
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態の多層配線基板10では、導体金属部材としての導体金属棒52及び導体金属筒53を有する二重円筒状の給電構造体51を用いてICチップ21への給電を行うようにしたが、図10に示す多層配線基板61のように、導体金属棒62のみからなる給電構造体63を用いてICチップ21への給電を行うように構成してもよい。導体金属棒62は、銅を主材料として形成され、その表面にニッケル−金めっきが施されている。この導体金属棒62は、コア基板11のスルーホール導体16よりも小径である。また、給電構造体63は、電源用とグランド用とに区分され、電源用の給電構造体63の主面側端部及び裏面側端部はパワー用の配線パターンに接続され、グランド用の給電構造体63の主面側端部及び裏面側端部はグランド用の配線パターンに接続される。このように多層配線基板61を構成しても、ICチップ21を動作させるために十分大きな電力を供給することができる。
・上記実施の形態の給電構造体51,63は、導体金属棒52,62を有していたが、例えば板状の導体金属部材を用いてもよい。また、給電構造体51,63は、その表面全体にめっきが施されていたが、導体層34,42と接続する主面側端部及び裏面側端部のみにめっきを施すようにしてもよい。
・上記実施の形態の給電構造体51は、導体金属筒53にタブ状のパッド部59を有していたが、図11に示されるように、フランジ状のパット部64に変更してもよい。また、導体金属筒53が厚く、配線パターンとの接続面積を十分に確保できる場合には、導体金属筒53におけるパッド部59,64を省略してもよい。勿論、パッド部59,64は、導体金属筒53の主面側端部及び裏面側端部のうちのいずれか一方のみに設けてもよい。
・上記実施の形態では、給電構造体51,63はコア基板11のスルーホール導体16を避けた位置に形成していたが、そのスルーホール導体16の中を貫通するように形成してもよい。この場合、スルーホール導体16内には、比較的に軟らかい閉塞体17が埋め込まれているので、給電構造体51,63を埋め込むための貫通孔57を容易に加工することができる。また、導電性接着剤を用いてスルーホール導体16内に給電構造体51,63を固定するようにすれば、給電能力をより高めることが可能となる。
・上記実施の形態では、多層配線基板10の製造時において、接着剤を用いて給電構造体51を貫通孔57に固定した後、導体金属筒53下端のパッド部59を径方向に折り曲げるようにしていたが、これに限定されるものではない。例えば、貫通孔57の直径を大きくし、導体金属筒53のパッド部59を折り曲げた状態で給電構造体51を貫通孔57に挿入した後、接着剤等で固定してもよい。
・上記実施の形態では、ビルドアップ層31,32の導体層34,42と給電構造体51とをはんだで接続するものであったが、これに限定されるものではなく、例えば、銅めっきを施すことによって接続してもよい。さらに、給電構造体51と導体層34,42とをジャンパー線で接続するよう構成してもよい。また、導体層34,42と給電構造体51とをはんだで接続する場合には、BGA用パッド44上にはんだバンプ48を形成する工程で同時に行うようにしてもよい。さらには、ビルドアップ層31の最上部の主面側導体層34及びビルドアップ層32の最下部の裏面側導体層42の配線パターンを形成する前に給電構造体51を貫通孔57に埋め込み、その配線パターンの形成工程において、給電構造体51と接続するように配線パターンを形成してもよい。
・上記実施の形態では、給電構造体51,63は素子搭載部22における4つの角部に対応する箇所に設けられるものであったが、給電構造体51,63の形成位置や個数は限定されるものではない。但し、多層配線基板10,61において素子搭載部22を避けた外周部に設けることが好ましい。
・上記実施形態では、多層配線基板10のパッケージ形態はBGA(ボールグリッドアレイ)であるが、BGAのみに限定されず、例えばPGA(ピングリッドアレイ)やLGA(ランドグリッドアレイ)等であってもよい。
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
(1)主面及び裏面を有するコア基板と、前記主面上に配置され、主面側絶縁層と主面側導体層とを交互に積層してなり、素子搭載部をその表層に有する第1積層配線部と、前記裏面上に配置され、裏面側絶縁層と裏面側導体層とを交互に積層してなる第2積層配線部と、前記コア基板に形成され、前記主面側導体層と前記裏面側導体層とを導通させるスルーホール導体と、銅を主材料とする導体金属棒を構成要素として含み、前記第1積層配線部、前記コア基板及び前記第2積層配線部を貫通する貫通孔内に埋め込まれた給電構造体とを備え、前記導体金属部材が給電用の主面側導体層及び給電用の裏面側導体層にそれぞれ電気的に接続されており、前記導通構造体は、前記スルーホール導体よりも小径であることを特徴とする多層配線基板。
(2)上記(1)において、前記導通構造体は、前記コア基板のスルーホール導体の中を貫通するように形成されていることを特徴とする多層配線基板。
(3)上記(1)において、前記導通構造体は、前記コア基板のスルーホール導体を避けて形成されていることを特徴とする多層配線基板。
(4)上記(2)のいずれかにおいて、前記導通構造体は、導電性接着剤を用いて接着固定されることを特徴とする多層配線基板。
(5)上記(1)乃至(4)のいずれかにおいて、前記主面側導体層は、グランド用の配線パターンと電源用の配線パターンとを含み、グランド用の配線パターンが電源用の配線パターンを挟んで配置され、前記素子搭載部のある領域まで引き回すよう配線されていることを特徴とする多層配線基板。
(6)主面及び裏面を有するコア基板と、前記主面上に配置され、主面側絶縁層と主面側導体層とを交互に積層してなり、素子搭載部をその表層に有する第1積層配線部と、前記裏面上に配置され、裏面側絶縁層と裏面側導体層とを交互に積層してなる第2積層配線部と、前記コア基板に形成され、前記主面側導体層と前記裏面側導体層とを導通させるスルーホール導体と、銅を主材料とする導体金属部材を構成要素として含み、前記第1積層配線部、前記コア基板及び前記第2積層配線部を貫通する貫通孔内に埋め込まれた給電構造体とを備え、前記導体金属部材が給電用の主面側導体層及び給電用の裏面側導体層にそれぞれ電気的に接続される多層配線基板の製造方法であって、前記第1積層配線部及び第2積層配線部の形成後、貫通孔を形成し、次いで前記貫通孔に給電構造体を埋め込み、次に前記給電構造体の導体金属部材に接続する導体層の形成を行い、最後にソルダーレジストの形成を行うことを特徴とする多層配線基板の製造方法。
本発明を具体化した一実施の形態の多層配線基板を示す概略断面図。 一実施の形態の多層配線基板を示す平面図。 一実施の形態の給電構造体を示す斜視図。 一実施の形態のコア基板を示す断面図。 一実施の形態の給電構造体を示す斜視図。 一実施の形態の多層配線基板の製造方法の説明図。 一実施の形態の多層配線基板の製造方法の説明図。 一実施の形態の多層配線基板の製造方法の説明図。 一実施の形態の多層配線基板の製造方法の説明図。 別の実施の形態の多層配線基板を示す概略断面図。 別の実施の形態の給電構造体を示す断面図。 従来の多層配線基板を示す概略断面図。
符号の説明
10,61…多層配線基板
11…コア基板
12…主面としての上面
13…裏面としての下面
16…スルーホール導体
22…素子搭載部
31…第1積層配線部としてのビルドアップ層
32…第2積層配線部としてのビルドアップ層
33…主面側絶縁層としての樹脂絶縁層
34…主面側導体層としての導体層
41…裏面側絶縁層としての樹脂絶縁層
42…裏面側導体層としての導体層
51,63…給電構造体
52,62…導体金属棒
53…導体金属筒
54…絶縁材
57…貫通孔
58…切欠部
59,64…パッド部

Claims (12)

  1. 主面及び裏面を有するコア基板と、
    前記主面上に配置され、主面側絶縁層と主面側導体層とを交互に積層してなり、素子搭載部をその表層に有する第1積層配線部と、
    前記裏面上に配置され、裏面側絶縁層と裏面側導体層とを交互に積層してなる第2積層配線部と、
    前記コア基板に形成され、前記主面側導体層と前記裏面側導体層とを導通させるスルーホール導体と、
    銅を主材料とする導体金属部材を構成要素として含み、前記第1積層配線部、前記コア基板及び前記第2積層配線部を貫通する貫通孔内に埋め込まれた給電構造体と
    を備え、前記導体金属部材が給電用の主面側導体層及び給電用の裏面側導体層にそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする多層配線基板。
  2. 前記給電構造体は、銅を主材料とする導体金属棒を構成要素として含むことを特徴とする請求項1に記載の多層配線基板。
  3. 前記給電構造体は、銅を主材料とする導体金属棒と、銅を主材料とし、前記導体金属棒と同軸上に配置された導体金属筒と、前記導体金属棒及び前記導体金属筒の隙間を埋める絶縁材とを含んで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の多層配線基板。
  4. 前記導体金属棒の主面側端部は、電源用の主面側導体層に電気的に接続され、前記導体金属棒の裏面側端部は、電源用の裏面側導体層に電気的に接続され、前記導体金属筒の主面側端部は、グランド用の主面側導体層に電気的に接続され、前記導体金属筒の裏面側端部は、グランド用の裏面側導体層に電気的に接続されていることを特徴とする請求項3に記載の多層配線基板。
  5. 前記導体金属筒は、前記主面側端部及び前記裏面側端部のうちの少なくともいずれかに切欠部を有し、その切欠部のある箇所には、前記電源用の主面側導体層及び前記電源用の裏面側導体層の少なくともいずれかが敷設されていることを特徴とする請求項3または4に記載の多層配線基板。
  6. 前記導体金属筒は、前記主面側端部及び前記裏面側端部のうちの少なくともいずれかに、フランジ状またはタブ状のパッド部を有し、前記パッド部には、前記グランド用の主面側導体層及び前記グランド用の裏面側導体層の少なくともいずれかが電気的に接続されていることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の多層配線基板。
  7. 前記コア基板の略中央部に前記素子搭載部が配置され、前記コア基板の外周部における複数箇所に前記給電構造体が配置されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の多層配線基板。
  8. 前記給電構造体は、抵抗率が3μΩ/cm以下であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の多層配線基板。
  9. 銅を主材料とする導体金属棒と、銅を主材料とし、前記導体金属棒と同軸上に配置された導体金属筒と、前記導体金属棒及び前記導体金属筒の隙間を埋める絶縁材とを含んで構成された多層配線基板埋込用の給電構造体。
  10. 前記導体金属筒は、前記主面側端部及び前記裏面側端部のうちの少なくともいずれかに切欠部を有することを特徴とする請求項9に記載の多層配線基板埋込用の給電構造体。
  11. 前記導体金属筒は、前記主面側端部及び前記裏面側端部のうちの少なくともいずれかに、フランジ状またはタブ状のパッド部を有することを特徴とする請求項9または10に記載の多層配線基板埋込用の給電構造体。
  12. 抵抗率が3μΩ/cm以下であることを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項に記載の多層配線基板埋込用の給電構造体。
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