JP2009147177A - Capacitor incorporated in wiring board, and wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線基板に内蔵された状態で使用される配線基板内蔵用コンデンサ及びそのコンデンサを内蔵した配線基板に関するものである。 The present invention relates to a wiring board built-in capacitor used in a state of being built in a wiring board and a wiring board having the capacitor built therein.
コンピュータのマイクロプロセッサ等として使用される半導体集積回路素子(ICチップ)は、近年ますます高速化、高機能化しており、これに付随して端子数が増え、端子間ピッチも狭くなる傾向にある。一般的にICチップの底面には多数の端子が密集してアレイ状に配置されており、このような端子群はマザーボード側の端子群に対してフリップチップの形態で接続される。ただし、ICチップ側の端子群とマザーボード側の端子群とでは端子間ピッチに大きな差があることから、ICチップをマザーボード上に直接的に接続することは困難である。そのため、通常はICチップをICチップ搭載用配線基板上に搭載してなるパッケージを作製し、そのパッケージをマザーボード上に搭載するという手法が採用される。この種のパッケージを構成するICチップ搭載用配線基板においては、ICチップのスイッチングノイズの低減や電源電圧の安定化を図るために、コンデンサ(「キャパシタ」とも言う)を設けることが提案されている。例えば、樹脂コア基板内にコンデンサを埋め込んだ配線基板(例えば特許文献1参照)や、樹脂コア基板の表面や裏面に形成されたビルドアップ層内にコンデンサを埋め込んだ配線基板が従来提案されている。 In recent years, semiconductor integrated circuit elements (IC chips) used as computer microprocessors and the like have become increasingly faster and more functional, with an accompanying increase in the number of terminals and a tendency to narrow the pitch between terminals. . In general, a large number of terminals are densely arranged on the bottom surface of an IC chip, and such a terminal group is connected to a terminal group on the motherboard side in the form of a flip chip. However, it is difficult to connect the IC chip directly on the mother board because there is a large difference in the pitch between the terminals on the IC chip side terminal group and the mother board side terminal group. For this reason, a method is generally employed in which a package is prepared by mounting an IC chip on an IC chip mounting wiring board, and the package is mounted on a motherboard. In a wiring board for mounting an IC chip constituting this type of package, it has been proposed to provide a capacitor (also referred to as a “capacitor”) in order to reduce switching noise of the IC chip and stabilize the power supply voltage. . For example, a wiring substrate in which a capacitor is embedded in a resin core substrate (see, for example, Patent Document 1) and a wiring substrate in which a capacitor is embedded in a buildup layer formed on the front surface or the back surface of the resin core substrate have been proposed. .
上記コンデンサを樹脂コア基板やビルドアップ層に内蔵する場合、コンデンサの表面及び裏面には薄いプレーン状の外部電極が存在するのみであって凹凸が少ないため、コンデンサが平面方向に位置ずれする可能性がある。また、コンデンサと、コンデンサの表面や裏面に接する絶縁樹脂層(例えば、ビルドアップ層を構成する樹脂層間絶縁層など)との密着性に問題が生じる場合がある。その結果、コンデンサと絶縁樹脂層との間にデラミネーションが発生して製造される配線基板が不良品となるため、配線基板の信頼性が低下するおそれがある。 When the above capacitor is built in a resin core substrate or build-up layer, there is only a thin plain external electrode on the front and back surfaces of the capacitor and there are few irregularities, so the capacitor may be displaced in the plane direction. There is. In addition, there may be a problem in the adhesion between the capacitor and an insulating resin layer (for example, a resin interlayer insulating layer constituting a buildup layer) in contact with the front and back surfaces of the capacitor. As a result, the wiring board manufactured by causing delamination between the capacitor and the insulating resin layer becomes a defective product, which may reduce the reliability of the wiring board.
この対策として、外部電極上に突起状導体を突設した配線基板内蔵用コンデンサが開発されている。外部電極上に突起状導体を突設することにより、配線基板への内蔵時に、突起状導体が配線基板を構成する絶縁樹脂層に噛み込むようになる。従って、内蔵時における配線基板内蔵用コンデンサの位置ずれが防止される。しかも、突起状導体を形成することで、配線基板内蔵用コンデンサと絶縁樹脂層との接触面積が大きくなるため、両者の密着性が向上する。 As a countermeasure against this, a wiring board built-in capacitor having a protruding conductor projecting on an external electrode has been developed. By projecting the projecting conductors on the external electrodes, the projecting conductors bite into the insulating resin layer constituting the circuit board when incorporated in the circuit board. Therefore, the positional deviation of the wiring board built-in capacitor during built-in can be prevented. Moreover, since the contact area between the wiring board built-in capacitor and the insulating resin layer is increased by forming the protruding conductor, the adhesion between the two is improved.
この配線基板内蔵用コンデンサの突起状導体は、例えば、コンタクト露光法を用いて円柱状に形成される。具体的には、コンデンサを構成するセラミック基板上にドライフィルムを貼着するとともに、そのドライフィルム上にガラスマスクを密着させ、この状態で露光処理を行う。続いて現像処理を行って不要部分を溶解除去することで、外部電極上に開口部を有する所定パターンのめっきレジストを形成する。この状態で無電解銅めっき層を共通電極として電解銅めっきを施した後、前記めっきレジストを溶解除去し、さらに不要な無電解銅めっき層をエッチングで除去する。その結果、コンデンサの外部電極上に突設された突起状導体を得ることができる。 The protruding conductor of the wiring board built-in capacitor is formed in a cylindrical shape by using, for example, a contact exposure method. Specifically, a dry film is stuck on a ceramic substrate constituting the capacitor, and a glass mask is adhered to the dry film, and exposure processing is performed in this state. Subsequently, development processing is performed to dissolve and remove unnecessary portions, thereby forming a predetermined pattern of plating resist having openings on the external electrodes. In this state, electrolytic copper plating is performed using the electroless copper plating layer as a common electrode, and then the plating resist is dissolved and removed, and unnecessary electroless copper plating layer is removed by etching. As a result, it is possible to obtain a protruding conductor protruding on the external electrode of the capacitor.
また、特許文献2には、セラミックコンデンサにおいてコンデンサ内ビア導体をコンデンサ主面及びコンデンサ裏面から突出させ、そのコンデンサを配線基板に内蔵する技術が提案されている。この配線基板では、コンデンサ主面及びコンデンサ裏面から突出したコンデンサ内ビア導体が絶縁樹脂層に噛み込むことによってコンデンサの位置ずれが防止される。
ところが、セラミック基板は、その焼成時に寸法バラツキが発生する。この寸法バラツキが大きくなると、外部電極からずれた位置に突起状導体が形成されてしまうことがある。そして、その突起状導体の位置ズレ不良によってセラミックコンデンサの製品歩留まりが悪化してしまう。また一般に、上記セラミック基板は、コンデンサとなるべき製品領域を平面方向に沿って縦横に複数配列した構造の多数個取り用基板として製造され、この多数個取り用基板を分割することによって複数個のコンデンサが効率よく製造される。この多数個取り用基板によって得られるコンデンサの数(取り数)が多くなり、多数個取り用基板が大判となる場合、寸法バラツキが発生しやすくなるため、外部電極に対する突起状導体の位置精度が悪くなる。 However, dimensional variation occurs during firing of the ceramic substrate. When this dimensional variation increases, a protruding conductor may be formed at a position shifted from the external electrode. And the product yield of a ceramic capacitor will deteriorate by the position shift defect of the protruding conductor. In general, the ceramic substrate is manufactured as a multi-cavity substrate having a structure in which a plurality of product regions to be capacitors are arranged vertically and horizontally along a plane direction. Capacitors are efficiently manufactured. If the number of capacitors obtained by this multi-chip substrate increases (number of capacitors) and the multi-chip substrate becomes large, dimensional variations are likely to occur. Therefore, the positional accuracy of the protruding conductor with respect to the external electrode is increased. Deteriorate.
また、特許文献2のコンデンサは、コンデンサ内ビア導体をコンデンサ主面及びコンデンサ裏面から突出させたものである。このコンデンサ内ビア導体は、一般的に表面粗化が困難なニッケルからなり、さらに、大きさや形に制約を受けるため、コンデンサと樹脂絶縁層との密着性を十分に高めることができない。 In addition, the capacitor disclosed in Patent Document 2 has a via conductor in a capacitor protruding from the capacitor main surface and the capacitor back surface. The internal via conductor of the capacitor is generally made of nickel, which is difficult to roughen the surface, and is further restricted in size and shape, so that the adhesion between the capacitor and the resin insulating layer cannot be sufficiently improved.
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、外部電極上に突起状導体を正確に形成することができ、配線基板を構成する絶縁樹脂層との密着性を十分に確保することができる配線基板内蔵用コンデンサを提供することにある。また本発明の別の目的は、上記の配線基板内蔵用コンデンサを内蔵した好適な配線基板を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object thereof is to accurately form a protruding conductor on an external electrode and sufficiently adhere to an insulating resin layer constituting a wiring board. The object is to provide a wiring board built-in capacitor that can be secured. Another object of the present invention is to provide a suitable wiring board having the wiring board built-in capacitor.
そして上記課題を解決するための手段(手段1)としては、配線基板に内蔵される配線基板内蔵用コンデンサであって、基板主面及び基板裏面を有し、複数の内部電極がセラミック誘電体層を介して積層配置されたセラミック基板と、前記複数の内部電極に接続される複数のコンデンサ内ビア導体と、前記基板主面及び前記基板裏面の少なくとも一方の上に配置され、前記複数のコンデンサ内ビア導体における前記基板主面側及び前記基板裏面側の少なくとも一方の端部に接続される外部電極と、前記外部電極上に突設された頂部と底部とを有する突起状導体とを備え、前記突起状導体は、頂部から底部に行くに従って細くなっていることを特徴とする配線基板内蔵用コンデンサがある。 A means (means 1) for solving the above problems is a wiring board built-in capacitor built in the wiring board, which has a substrate main surface and a substrate back surface, and the plurality of internal electrodes are ceramic dielectric layers. A ceramic substrate disposed via the plurality of internal electrodes, a plurality of via conductors in the capacitor connected to the plurality of internal electrodes, and disposed on at least one of the main surface of the substrate and the back surface of the substrate, and in the plurality of capacitors An external electrode connected to at least one end of the substrate main surface side and the substrate back surface side of the via conductor, and a protruding conductor having a top and a bottom protruding from the external electrode, There is a wiring board built-in capacitor characterized in that the protruding conductors become thinner from the top to the bottom.
従って、手段1の配線基板内蔵用コンデンサによると、外部電極上に突起状導体が突設されており、その突起状導体は頂部から底部に行くに従って細くなるよう形成されている。このため、配線基板への内蔵時に、突起状導体が配線基板を構成する絶縁樹脂層に確実に嵌合して密着性を向上できるため、配線基板の信頼性が高められる。また、突起状導体の底部の径が小さいため、外部電極に対する突起状電極のクリアランスが大きくなる。その結果、外部電極上からはみだすことなく正確な位置に突起状導体を設けることができる。また、突起状導体の頂部は大きいため、配線基板における導体層との接続を確実に行うことができる。 Therefore, according to the capacitor for wiring board built-in means 1, the protruding conductor is provided on the external electrode, and the protruding conductor is formed so as to become thinner from the top to the bottom. For this reason, when incorporated in the wiring board, the protruding conductor can be surely fitted into the insulating resin layer constituting the wiring board and the adhesion can be improved, so that the reliability of the wiring board is improved. Further, since the diameter of the bottom of the protruding conductor is small, the clearance of the protruding electrode with respect to the external electrode is increased. As a result, the protruding conductor can be provided at an accurate position without protruding from the external electrode. Moreover, since the top part of the protruding conductor is large, the connection with the conductor layer in the wiring board can be reliably performed.
前記突起状導体の頂部の径は、前記突起状導体の底部の径の1倍よりも大きく5倍よりも小さいことが好ましく、前記突起状導体の底部の径の1倍よりも大きく2倍よりも小さいことがより好ましい。また、前記突起状導体の頂部の径は、前記突起状導体の高さよりも大きく、前記突起状導体の底部の径は、前記突起状導体の高さ以下の大きさであることが好ましい。さらに、前記突起状導体の頂部の径は、前記外部電極の最大幅よりも小さいことが好ましい。この理由は、突起状導体の底部の径が小さすぎると、外部電極との接続強度が不十分となり、突起状導体の底部の径が大きすぎると、外部電極から突起状導体がはみ出して位置ズレ不良となる可能性が高まるからである。また、突起状導体の頂部が小さすぎると、わずかな位置ズレにより配線基板の導体層との接続が困難となり、突起状導体の頂部が大きすぎると、配線基板における導体層の微細なパターンとの誤接続が問題となるためである。さらに、突起状導体の頂部の径が底部の径の5倍よりも大きくなる場合、めっきによる突起状導体の形成後にて、めっきレジストの剥離が困難となるといった問題が生じてしまう。 The diameter of the top of the projecting conductor is preferably greater than 1 and less than 5 times the diameter of the bottom of the projecting conductor, more than 1 and more than 2 times the diameter of the bottom of the projecting conductor. Is preferably smaller. Moreover, it is preferable that the diameter of the top part of the said projecting conductor is larger than the height of the said projecting conductor, and the diameter of the bottom part of the said projecting conductor is below the height of the said projecting conductor. Furthermore, it is preferable that the diameter of the top portion of the protruding conductor is smaller than the maximum width of the external electrode. The reason for this is that if the diameter of the bottom of the protruding conductor is too small, the connection strength with the external electrode will be insufficient, and if the diameter of the bottom of the protruding conductor is too large, the protruding conductor will protrude from the external electrode. This is because the possibility of failure increases. Also, if the top of the protruding conductor is too small, it is difficult to connect to the conductor layer of the wiring board due to a slight misalignment, and if the top of the protruding conductor is too large, the fine pattern of the conductor layer on the wiring board This is because incorrect connection becomes a problem. Furthermore, when the diameter of the top of the protruding conductor is larger than five times the diameter of the bottom, there arises a problem that it is difficult to remove the plating resist after the formation of the protruding conductor by plating.
また、前記配線基板内蔵用コンデンサとしては、前記複数のコンデンサ内ビア導体が全体としてアレイ状に配置されたビアアレイタイプのセラミックコンデンサであることが好ましい。このような構造であれば、コンデンサのインダクタンスの低減化が図られ、ノイズ吸収や電圧安定化が可能となる。 The wiring board built-in capacitor is preferably a via array type ceramic capacitor in which the plurality of via conductors in the capacitor are arranged in an array as a whole. With such a structure, the inductance of the capacitor can be reduced, and noise absorption and voltage stabilization can be achieved.
前記セラミック誘電体層としては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ほう素、炭化珪素、窒化珪素などといった高温焼成セラミックの焼結体が好適に使用されるほか、ホウケイ酸系ガラスやホウケイ酸鉛系ガラスにアルミナ等の無機セラミックフィラーを添加したガラスセラミックのような低温焼成セラミックの焼結体が好適に使用される。この場合、用途に応じて、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウムなどの誘電体セラミックの焼結体を使用することも好ましい。誘電体セラミックの焼結体を使用した場合、静電容量の大きなコンデンサを実現しやすくなる。 As the ceramic dielectric layer, a sintered body of a high-temperature fired ceramic such as alumina, aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride, or the like is preferably used, and for borosilicate glass or lead borosilicate glass. A sintered body of low-temperature fired ceramic such as glass ceramic to which an inorganic ceramic filler such as alumina is added is preferably used. In this case, it is also preferable to use a sintered body of a dielectric ceramic such as barium titanate, lead titanate, or strontium titanate depending on the application. When a dielectric ceramic sintered body is used, a capacitor having a large capacitance can be easily realized.
前記内部電極及び前記コンデンサ内ビア導体としては特に限定されないが、メタライズ導体であることが好ましい。なお、メタライズ導体は、金属粉末を含む導体ペーストを従来周知の手法、例えばメタライズ印刷法で塗布した後に焼成することにより、形成される。同時焼成法によってメタライズ導体及びセラミック誘電体層を形成する場合、メタライズ導体中の金属粉末は、セラミック誘電体層の焼成温度よりも高融点である必要がある。例えば、セラミック誘電体層がいわゆる高温焼成セラミック(例えばアルミナ等)からなる場合には、メタライズ導体中の金属粉末として、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガン(Mn)等やそれらの合金が選択可能である。セラミック誘電体層がいわゆる低温焼成セラミック(例えばガラスセラミック等)からなる場合には、メタライズ導体中の金属粉末として、銅(Cu)または銀(Ag)等やそれらの合金が選択可能である。 Although it does not specifically limit as said internal electrode and said via conductor in a capacitor | condenser, It is preferable that it is a metallized conductor. The metallized conductor is formed by applying a conductive paste containing metal powder by a conventionally well-known method, for example, a metallized printing method, followed by baking. When the metallized conductor and the ceramic dielectric layer are formed by the co-firing method, the metal powder in the metallized conductor needs to have a melting point higher than the firing temperature of the ceramic dielectric layer. For example, when the ceramic dielectric layer is made of a so-called high-temperature fired ceramic (for example, alumina or the like), nickel (Ni), tungsten (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn), or the like is used as the metal powder in the metallized conductor. And their alloys can be selected. When the ceramic dielectric layer is made of a so-called low-temperature fired ceramic (for example, glass ceramic), copper (Cu) or silver (Ag) or an alloy thereof can be selected as the metal powder in the metallized conductor.
前記外部電極は、第1の金属材料からなる第1の金属層、及び、前記第1の金属材料よりも導電性の高い第2の金属材料からなり前記第1の金属層の表面を覆う第2の金属層を有することが好ましい。前記第1の金属層としては特に限定されないが、前記メタライズ導体層であることが好ましい。なお、セラミック誘電体層がいわゆる高温焼成セラミック(例えばアルミナ等)からなる場合には、第1の金属層を構成する第1の金属材料(メタライズ導体層中の金属粉末)として、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガン(Mn)等やそれらの合金が選択可能である。セラミック誘電体層がいわゆる低温焼成セラミック(例えばガラスセラミック等)からなる場合には、第1の金属材料として、銅(Cu)または銀(Ag)等やそれらの合金が選択可能である。一方、第2の金属層を構成する第2の金属材料としては、例えば銅、銀、鉄、コバルト、ニッケルなどが挙げられる。なお、第1の金属材料が例えばニッケルである場合、第2の金属材料としては、ニッケルよりも導電性の高い銅などが挙げられる。なお、前記第2の金属層の表面は粗化されていることが好ましい。このようにすれば、第2の金属層と配線基板を構成する絶縁樹脂層との接触面積が大きくなるため、配線基板内蔵用コンデンサと絶縁樹脂層との密着性がよりいっそう向上する。 The external electrode includes a first metal layer made of a first metal material and a second metal material made of a second metal material having higher conductivity than the first metal material and covering a surface of the first metal layer. It is preferable to have two metal layers. Although it does not specifically limit as said 1st metal layer, It is preferable that it is the said metallized conductor layer. When the ceramic dielectric layer is made of a so-called high-temperature fired ceramic (for example, alumina), nickel (Ni) is used as the first metal material (metal powder in the metallized conductor layer) constituting the first metal layer. , Tungsten (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn), etc., and alloys thereof can be selected. When the ceramic dielectric layer is made of a so-called low-temperature fired ceramic (for example, glass ceramic), copper (Cu), silver (Ag), or the like, or an alloy thereof can be selected as the first metal material. On the other hand, examples of the second metal material constituting the second metal layer include copper, silver, iron, cobalt, and nickel. Note that when the first metal material is, for example, nickel, examples of the second metal material include copper having higher conductivity than nickel. The surface of the second metal layer is preferably roughened. In this way, the contact area between the second metal layer and the insulating resin layer constituting the wiring board is increased, so that the adhesion between the wiring board built-in capacitor and the insulating resin layer is further improved.
前記突起状導体は、その表面が粗化されていることが好ましい。このようにすれば、突起状導体と配線基板を構成する絶縁樹脂層との接触面積が大きくなるため、配線基板内蔵用コンデンサと絶縁樹脂層との密着性がよりいっそう向上する。 It is preferable that the surface of the protruding conductor is roughened. In this way, the contact area between the protruding conductor and the insulating resin layer constituting the wiring board is increased, so that the adhesion between the wiring board built-in capacitor and the insulating resin layer is further improved.
前記突起状導体は、前記第2の金属材料と同じ金属材料を主体として形成される。突起状導体を構成する金属材料としては、例えば銅、銀、鉄、コバルト、ニッケルなどが挙げられるが、特に、前記突起状導体は、銅を主体として形成されていることが好ましい。このようにすれば、突起状導体を他の材料を主体として形成する場合よりも、突起状導体の低抵抗化が図られるとともに、突起状導体の導電性が向上する。しかも、突起状導体が比較的柔らかい銅を主体として形成されるため、突起状導体の粗化が容易になる。 The protruding conductor is formed mainly of the same metal material as the second metal material. Examples of the metal material constituting the protruding conductor include copper, silver, iron, cobalt, nickel, etc. In particular, the protruding conductor is preferably formed mainly of copper. In this way, the resistance of the protruding conductor can be reduced and the conductivity of the protruding conductor can be improved as compared with the case where the protruding conductor is mainly formed of another material. In addition, since the protruding conductor is formed mainly of relatively soft copper, it is easy to roughen the protruding conductor.
さらに、突起状導体は、めっきによって形成される。なお、突起状導体が銅を主体として形成される場合、前記突起状導体は、銅めっきによって形成されていることが好ましい。このようにすれば、突起状導体を例えば導電性ペーストなどによって形成する場合に比べて、突起状導体の導電性が向上する。 Furthermore, the protruding conductor is formed by plating. In addition, when the protruding conductor is formed mainly of copper, the protruding conductor is preferably formed by copper plating. In this way, the conductivity of the protruding conductor is improved as compared with the case where the protruding conductor is formed of, for example, a conductive paste.
また、本発明の課題を解決するための別の手段(手段2)としては、前記配線基板内蔵用コンデンサが、コア主面及びコア裏面を有する樹脂コア基板内、または、樹脂層間絶縁層及び導体層を積層した構造を有する配線積層部内に収容されていることを特徴とする配線基板がある。 Further, as another means (means 2) for solving the problem of the present invention, the wiring board built-in capacitor is in a resin core substrate having a core main surface and a core back surface, or a resin interlayer insulating layer and a conductor. There is a wiring board characterized in that it is housed in a wiring laminated portion having a structure in which layers are laminated.
従って、手段2の配線基板によると、外部電極上に設けられた突起状導体が樹脂層間絶縁層などに確実に噛み込むようになるため、配線基板内蔵用コンデンサの位置ずれを防止できる。しかも、突起状導体を形成することで、配線基板内蔵用コンデンサと樹脂層間絶縁層との接触面積が大きくなるため、両者の密着性が向上する。従って、配線基板内蔵用コンデンサと樹脂層間絶縁層との間でのデラミネーションの発生を防止でき、配線基板の信頼性が高くなる。 Therefore, according to the wiring board of the means 2, the protruding conductor provided on the external electrode surely bites into the resin interlayer insulating layer or the like, so that the positional deviation of the wiring board built-in capacitor can be prevented. In addition, since the projecting conductor is formed, the contact area between the wiring board built-in capacitor and the resin interlayer insulating layer is increased, so that the adhesion between the two is improved. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of delamination between the wiring board built-in capacitor and the resin interlayer insulating layer, and the reliability of the wiring board is improved.
前記樹脂コア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。 Specific examples of the resin core substrate include an EP resin (epoxy resin) substrate, a PI resin (polyimide resin) substrate, a BT resin (bismaleimide / triazine resin) substrate, and a PPE resin (polyphenylene ether resin) substrate. In addition, a substrate made of a composite material of these resins and organic fibers such as glass fibers (glass woven fabric or glass nonwoven fabric) or polyamide fibers may be used. Alternatively, a substrate made of a resin-resin composite material obtained by impregnating a thermosetting resin such as an epoxy resin with a three-dimensional network fluorine-based resin base material such as continuous porous PTFE may be used.
上記配線基板を構成する配線積層部は、高分子材料を主体とする樹脂層間絶縁層及び導体層を積層した構造を有している。なお、配線積層部は、前記コア主面上及び前記コア裏面上のいずれか一方にのみ形成されていてもよいし、前記コア主面上及び前記コア裏面上の両方に形成されていてもよいが、前記コア主面上及び前記コア裏面上の両方に形成されることが好ましい。このように構成すれば、コア主面上に形成された配線積層部とコア裏面上に形成された配線積層部との両方に電気回路を形成できるため、配線基板のよりいっそうの高機能化を図ることができる。 The wiring laminated portion constituting the wiring board has a structure in which a resin interlayer insulating layer mainly composed of a polymer material and a conductor layer are laminated. In addition, the wiring lamination | stacking part may be formed only in any one on the said core main surface and the said core back surface, and may be formed in both on the said core main surface and the said core back surface. Is preferably formed on both the core main surface and the core back surface. With this configuration, an electric circuit can be formed in both the wiring laminated portion formed on the core main surface and the wiring laminated portion formed on the back surface of the core, thereby further enhancing the functionality of the wiring board. Can be planned.
前記樹脂層間絶縁層は、絶縁性、耐熱性、耐湿性等を考慮して適宜選択することができる。樹脂層間絶縁層の形成材料の好適例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリプロピレン樹脂などの熱可塑性樹脂等が挙げられる。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、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−樹脂複合材料等を使用してもよい。 The resin interlayer insulation layer can be appropriately selected in consideration of insulation, heat resistance, moisture resistance and the like. Preferred examples of the material for forming the resin interlayer insulating layer include thermosetting resins such as epoxy resins, phenol resins, urethane resins, silicone resins, and polyimide resins, and thermoplastic resins such as polycarbonate resins, acrylic resins, polyacetal resins, and polypropylene resins. Etc. In addition, composite materials of these resins and organic fibers such as glass fibers (glass woven fabrics and glass nonwoven fabrics) and polyamide fibers, or three-dimensional network fluorine-based resin base materials such as continuous porous PTFE, epoxy resins, etc. A resin-resin composite material impregnated with a thermosetting resin may be used.
以下、本発明を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。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a wiring board will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示されるように、本実施の形態の配線基板10は、ICチップ搭載用の配線基板である。配線基板10は、略矩形板状の樹脂コア基板11と、樹脂コア基板11のコア主面12(図1では上面)上に形成される第1ビルドアップ層31(配線積層部)と、樹脂コア基板11のコア裏面13(図1では下面)上に形成される第2ビルドアップ層32(配線積層部)とからなる。
As shown in FIG. 1, the
樹脂コア基板11のコア主面12上に形成された第1ビルドアップ層31は、熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂)からなる2層の樹脂層間絶縁層33,35と、銅からなる導体層42とを交互に積層した構造を有している。第2層の樹脂層間絶縁層35の表面上における複数箇所には、端子パッド44がアレイ状に形成されている。さらに、樹脂層間絶縁層35の表面は、ソルダーレジスト37によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト37の所定箇所には、端子パッド44を露出させる開口部46が形成されている。端子パッド44の表面上には、複数のはんだバンプ45が配設されている。各はんだバンプ45は、矩形平板状をなすICチップ21の面接続端子22に電気的に接続されている。なお、各端子パッド44及び各はんだバンプ45からなる領域は、ICチップ21を搭載可能なICチップ搭載領域23である。ICチップ搭載領域23は、第1ビルドアップ層31の表面39に設定されている。また、第2層の樹脂層間絶縁層35内における複数箇所にはビア導体43が形成されている。各ビア導体43の下端となる箇所は、樹脂層間絶縁層33の表面上に形成された導体層42に接続されており、各ビア導体43の上端となる箇所は、樹脂層間絶縁層35の表面上に形成された端子パッド44に接続されている。このビア導体43は、導体層42及び端子パッド44を相互に電気的に接続している。
The
樹脂コア基板11のコア裏面13上に形成された第2ビルドアップ層32は、上述した第1ビルドアップ層31とほぼ同じ構造を有している。即ち、第2ビルドアップ層32は、熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂)からなる2層の樹脂層間絶縁層34,36と、導体層42とを交互に積層した構造を有している。第1層の樹脂層間絶縁層34内における複数箇所にはビア導体47が形成されている。各ビア導体47の下端となる箇所は、樹脂層間絶縁層34の表面上に形成された導体層42に接続されている。第2層の樹脂層間絶縁層36内における複数箇所にはビア導体43が形成されており、樹脂層間絶縁層36の下面上において各ビア導体43の下端となる箇所には、ビア導体43を介して導体層42に電気的に接続されるBGA用パッド48が格子状に形成されている。また、樹脂層間絶縁層36の下面は、ソルダーレジスト38によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト38の所定箇所には、BGA用パッド48を露出させる開口部40が形成されている。BGA用パッド48の表面上には、図示しないマザーボードに対して電気的に接続可能な複数のはんだバンプ49が配設されている。そして、各はんだバンプ49により、図1に示される配線基板10は図示しないマザーボード上に実装される。
The
本実施の形態の樹脂コア基板11は、縦25mm×横25mm×厚さ0.90mmの平面視略矩形板状である。樹脂コア基板11は、ガラスエポキシからなる基材161と、基材161の上面及び下面に形成され、シリカフィラーなどの無機フィラーを添加したエポキシ樹脂からなるサブ基材164と、同じく基材161の上面及び下面に形成され、銅からなる導体層163とによって構成されている。また、樹脂コア基板11には、複数のスルーホール導体16がコア主面12、コア裏面13及び導体層163を貫通するように形成されている。かかるスルーホール導体16は、樹脂コア基板11のコア主面12側とコア裏面13側とを接続導通するとともに、導体層163に電気的に接続している。なお、スルーホール導体16の内部は、例えばエポキシ樹脂などの閉塞体17で埋められている。スルーホール導体16の上端は、樹脂層間絶縁層33の表面上にある導体層42の一部に電気的に接続されており、スルーホール導体16の下端は、樹脂層間絶縁層34の下面上にある導体層42の一部に電気的に接続されている。また、樹脂コア基板11のコア主面12及びコア裏面13には、銅からなる導体層41がパターン形成されており、各導体層41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、樹脂コア基板11は、コア主面12の中央部及びコア裏面13の中央部にて開口する平面視で矩形状の収容穴部90を1つ有している。即ち、収容穴部90は貫通穴である。なお、収容穴部90は、四隅に面取り寸法0.1mm以上2.0mm以下の面取り部を有している。
The
そして、収容穴部90内には、図2,図3等に示すセラミックコンデンサ101(配線基板内蔵用コンデンサ)が、埋め込まれた状態で収容されている。なお、セラミックコンデンサ101は、コンデンサ主面102をコア主面12と同じ側に向け、かつ、コンデンサ裏面103をコア裏面13と同じ側に向けた状態で収容されている。本実施の形態のセラミックコンデンサ101は、縦12.0mm×横12.0mm×厚さ1.00mmの平面視略矩形板状である。セラミックコンデンサ101は、樹脂コア基板11において前記ICチップ搭載領域23の真下の領域に配置されている。なお、ICチップ搭載領域23の面積(ICチップ21において面接続端子22が形成される面の面積)は、セラミックコンデンサ101のコンデンサ主面102の面積よりも小さくなるように設定されている。セラミックコンデンサ101の厚さ方向から見た場合、ICチップ搭載領域23は、セラミックコンデンサ101のコンデンサ主面102内に位置している。
In the
図1等に示されるように、収容穴部90の内面と、セラミックコンデンサ101のコンデンサ側面106との隙間は、高分子材料(本実施の形態ではエポキシ等の熱硬化性樹脂)からなる樹脂充填部92によって埋められている。この樹脂充填部92は、セラミックコンデンサ101を樹脂コア基板11に固定する機能を有している。なお、セラミックコンデンサ101は、平面視略正方形状をなしており、四隅に面取り寸法0.55mm以上(本実施の形態では面取り寸法0.6mm)の面取り部を有している。これにより、セラミックコンデンサ101を配線基板10に内蔵するときや、温度変化に伴う樹脂充填部92の変形時において、セラミックコンデンサ101の角部への応力集中を緩和できるため、樹脂充填部92のクラックの発生を防止できる。
As shown in FIG. 1 and the like, the gap between the inner surface of the
図1〜図3等に示されるように、本実施の形態のセラミックコンデンサ101は、いわゆるビアアレイタイプのセラミックコンデンサである。セラミックコンデンサ101を構成するセラミック焼結体104(セラミック基板)は、基板主面である1つのコンデンサ主面102(図1では上面)、基板裏面である1つのコンデンサ裏面103(図1では下面)、及び、4つのコンデンサ側面106(図1では左面、右面)を有する板状物である。
As shown in FIGS. 1 to 3 and the like, the
図2に示されるように、セラミック焼結体104は、セラミック誘電体層105を介して電源用内部電極層141(内部電極)とグランド用内部電極層142(内部電極)とを交互に積層配置した構造を有している。また、セラミック誘電体層105は、高誘電率セラミックの一種であるチタン酸バリウムの焼結体からなり、電源用内部電極層141及びグランド用内部電極層142間の誘電体(絶縁体)として機能する。電源用内部電極層141及びグランド用内部電極層142は、いずれもニッケルを主成分として形成された層であって、セラミック焼結体104の内部において一層おきに配置されている。
As shown in FIG. 2, the ceramic
図1,図2等に示されるように、セラミック焼結体104には、多数のビアホール130が形成されている。これらのビアホール130は、セラミック焼結体104をその厚さ方向に貫通するとともに、セラミック焼結体104の全面にわたって格子状(アレイ状)に配置されている。各ビアホール130内には、セラミック焼結体104のコンデンサ主面102及びコンデンサ裏面103間を連通する複数のコンデンサ内ビア導体131,132が、ニッケルを主材料として形成されている。なお本実施の形態において、ビアホール130の直径は約100μmに設定されているため、コンデンサ内ビア導体131,132の直径も約100μmに設定されている。各電源用コンデンサ内ビア導体131は、各電源用内部電極層141を貫通しており、それら同士を互いに電気的に接続している。各グランド用コンデンサ内ビア導体132は、各グランド用内部電極層142を貫通しており、それら同士を互いに電気的に接続している。各電源用コンデンサ内ビア導体131及び各グランド用コンデンサ内ビア導体132は、全体としてアレイ状に配置されている。
As shown in FIGS. 1, 2, etc., a large number of via holes 130 are formed in the ceramic
そして図2,図3等に示されるように、セラミック焼結体104のコンデンサ主面102上には、複数の主面側電源用プレーン状電極111(外部電極)と複数の主面側グランド用プレーン状電極112(外部電極)とが設けられている。各プレーン状電極111,112は、コンデンサ主面102において互いに平行に配置されており、幅300μm×厚さ25μmの平面視略矩形状をなす帯状パターンである(図3参照)。主面側電源用プレーン状電極111は、複数の電源用コンデンサ内ビア導体131におけるコンデンサ主面102側の端面に対して直接接続されており、主面側グランド用プレーン状電極112は、複数のグランド用コンデンサ内ビア導体132におけるコンデンサ主面102側の端面に対して直接接続されている。
As shown in FIG. 2, FIG. 3, etc., on the capacitor
また、図2等に示されるように、セラミック焼結体104のコンデンサ裏面103上には、複数の裏面側電源用プレーン状電極121(外部電極)と複数の裏面側グランド用プレーン状電極122(外部電極)とが設けられている。各プレーン状電極121,122は、コンデンサ裏面103において互いに平行に配置されており、幅300μm×厚さ25μmの平面視略矩形状をなす帯状パターンである。裏面側電源用プレーン状電極121は、複数の電源用コンデンサ内ビア導体131におけるコンデンサ裏面103側の端面に対して直接接続されており、裏面側グランド用プレーン状電極122は、複数のグランド用コンデンサ内ビア導体132におけるコンデンサ裏面103側の端面に対して直接接続されている。よって、電源用プレーン状電極111,121は電源用コンデンサ内ビア導体131及び電源用内部電極層141に導通しており、グランド用プレーン状電極112,122はグランド用コンデンサ内ビア導体132及びグランド用内部電極層142に導通している。
Further, as shown in FIG. 2 and the like, on the capacitor back
図4に示されるように、プレーン状電極111,112,121,122は、第1の金属層であるメタライズ導体層151と、第2の金属層であるめっき層152とからなっている。メタライズ導体層151は、前記コンデンサ主面102及びコンデンサ裏面103の上に配置されるとともに、ニッケル(第1の金属材料)を主材料として形成されている。めっき層152は、ニッケルよりも導電性の高い銅(第2の金属材料)からなり、メタライズ導体層151の表面を全体的に被覆している。さらに、めっき層152の表面は粗化されており、めっき層152の表面の算術平均粗さRaは0.4μmに設定されている。なお、「算術平均粗さRa」とは、JIS B0601で定義されている算術平均粗さRaである。算術平均粗さRaの測定方法はJIS B0651に準じるものとする。
As shown in FIG. 4, the
図1〜図4に示されるように、各プレーン状電極111,112,121,122上には、それぞれ突起状導体50が突設されている。各突起状導体50は、1つのプレーン状電極に対して複数箇所ずつ配置されている。そして、突起状導体50の数は、前記コンデンサ内ビア導体131,132の数と等しくなっており、本実施の形態では50個以上となっている。各突起状導体50は、銅めっきによって形成された導体(銅ポスト)である。即ち、突起状導体50は、めっき層152と同じ金属材料である銅を主体として形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 4, protruding
各突起状導体50は、断面円形状であって、頂部51から底部52に行くに従って細くなっている。詳述すると、各突起状導体50の底部52は、プレーン状電極111,112,121,122と接続される基端部であって、その直径は約200μmに設定されている。また、各突起状導体50の頂部51(先端部)の表面は、円形状をなしており、その直径は約250μmに設定されている。さらに、突起状導体50の高さは、150μm〜200μmに設定されている。つまり、本実施の形態の突起状導体50は、頂部51及び底部52の直径が前記コンデンサ内ビア導体131,132の直径(約100μm)よりも大きく、かつ頂部51の径が底部52の径の1.25倍の大きさとなるよう形成されている。また、突起状導体50の頂部51の径は、突起状導体50の高さよりも大きく、プレーン状電極111,112,121,122の幅(約300μm)よりも小さくなっている。
Each protrusion-
各突起状導体50の高さ(厚さ)は、前記樹脂層間絶縁層33の厚さとほぼ等しくなっており、プレーン状電極111,112上に突設された突起状導体50の頂部51の表面は、樹脂層間絶縁層33の表面と同じ位置にある。さらに、各突起状導体50の表面は粗化されている。突起状導体50の表面の算術平均粗さRaは、前記めっき層152の表面の算術平均粗さRaと等しく、具体的には0.4μmに設定されている。そして、プレーン状電極111,112上に突設された突起状導体50は、樹脂層間絶縁層33の表面上に形成された導体層42に接続される。一方、プレーン状電極121,122上に突設された突起状導体50は、前記樹脂層間絶縁層34内における複数箇所に形成されたビア導体47に接続される。
The height (thickness) of each protruding
図1に示されるように、コンデンサ主面102側にあるプレーン状電極111,112は、突起状導体50、導体層42、ビア導体43、端子パッド44、はんだバンプ45及びICチップ21の面接続端子22を介して、ICチップ21に電気的に接続される。一方、コンデンサ裏面103側にあるプレーン状電極121,122は、突起状導体50、ビア導体47、導体層42、ビア導体43、BGA用パッド48及びはんだバンプ49を介して、図示しないマザーボードが有する電極に対して電気的に接続される。
As shown in FIG. 1, the
例えば、マザーボード側からプレーン状電極121,122を介して通電を行い、電源用内部電極層141−グランド用内部電極層142間に電圧を加えると、電源用内部電極層141に例えばプラスの電荷が蓄積し、グランド用内部電極層142に例えばマイナスの電荷が蓄積する。その結果、セラミックコンデンサ101がコンデンサとして機能する。また、セラミックコンデンサ101では、電源用コンデンサ内ビア導体131及びグランド用コンデンサ内ビア導体132がそれぞれ交互に隣接して配置され、かつ、電源用コンデンサ内ビア導体131及びグランド用コンデンサ内ビア導体132を流れる電流の方向が互いに逆向きになるように設定されている。これにより、インダクタンス成分の低減化が図られている。
For example, when energization is performed from the mother board side through the
次に、本実施の形態のセラミックコンデンサ101の製造方法について述べる。
Next, a method for manufacturing the
先ず、チタン酸バリウムを主成分とする誘電体材料のグリーンシートを形成し、このグリーンシートに内部電極層用ニッケルペーストをスクリーン印刷して乾燥させる。これにより、後に電源用内部電極層141となる電源用内部電極部と、グランド用内部電極層142となるグランド用内部電極部とが形成される。次に、電源用内部電極部が形成されたグリーンシートとグランド用内部電極部が形成されたグリーンシートとを交互に積層し、シート積層方向に押圧力を付与することにより、各グリーンシートを一体化してグリーンシート積層体を形成する。
First, a green sheet of dielectric material mainly composed of barium titanate is formed, and nickel paste for internal electrode layers is screen-printed on the green sheet and dried. As a result, a power internal electrode portion that will later become the power
さらに、レーザ加工機を用いてグリーンシート積層体にビアホール130を多数個貫通形成し、図示しないペースト圧入充填装置を用いて、ビア導体用ニッケルペーストを各ビアホール130内に充填する。次に、グリーンシート積層体の上面上に電極用ニッケルペーストを印刷し、グリーンシート積層体の上面側にて各導体部の上端面を覆うようにプレーン状電極111,112のメタライズ導体層151を形成する。また、グリーンシート積層体の下面上に電極用ニッケルペーストを印刷し、グリーンシート積層体の下面側にて各導体部の下端面を覆うようにプレーン状電極121,122のメタライズ導体層151を形成する。
Further, a number of via holes 130 are formed through the green sheet laminate using a laser processing machine, and a via conductor nickel paste is filled into each via hole 130 using a paste press-fitting and filling device (not shown). Next, a nickel paste for an electrode is printed on the upper surface of the green sheet laminate, and the metallized conductor layers 151 of the
この後、グリーンシート積層体の乾燥を行い、各メタライズ導体層151をある程度固化させる。次に、グリーンシート積層体を脱脂し、さらに所定温度で所定時間焼成を行う。その結果、チタン酸バリウム及びペースト中のニッケルが同時焼結し、セラミック焼結体104となる。なお、このセラミック焼結体104は、コンデンサとなるべき製品領域155が平面方向に沿って縦横に複数配列され、それら製品領域155を分割するためのブレイク溝156が形成された多数個取り用セラミック基板である(図5参照)。
Thereafter, the green sheet laminate is dried to solidify each metallized
次に、得られたセラミック焼結体104が有する各メタライズ導体層151に対して無電解銅めっき(厚さ15μm)を行う。その結果、各メタライズ導体層151の上にめっき層152が形成されることで、各プレーン状電極111,112,121,122が形成される。
Next, electroless copper plating (thickness: 15 μm) is performed on each metallized
次に、図6に示されるように、セラミック焼結体104のコンデンサ主面102上及びコンデンサ裏面103上に、感光性を有する厚さ200μmのネガ型フォトレジストフィルム180をラミネートする。その後、YAGレーザまたは炭酸ガスレーザーを用いてそのフォトレジストフィルム180にレーザ加工を行い、図7に示されるように、プレーン状電極111,112を露出させる開口部182を有するめっきレジスト181を形成する。なお、この開口部182は、めっきレジスト181の表面側(図7では上面側)の径が250μmであり、めっきレジスト181の裏面側(図7では下面側)の径が200μmである。なお、このレーザ加工時において、開口部182の底面に樹脂残りが懸念される場合、レーザ加工後にプラズマ処理やUVクリーニング処理を実施して、その底面の樹脂を除去する。
Next, as shown in FIG. 6, a
また、セラミック焼結体104のコンデンサ裏面103に対しても同様に、YAGレーザまたは炭酸ガスレーザーを用いてフォトレジストフィルム180にレーザ加工を行い、プレーン状電極121,122を露出させる開口部182を有するめっきレジスト181を形成する。
Similarly, the capacitor back
そして、図8に示されるように、めっきレジスト181を介してプレーン状電極111,112,121,122上に対する電解銅めっきを行う。さらに、めっきレジスト181を除去する。その結果、図9に示されるように、プレーン状電極111,112,121,122上に、突起状導体50が形成される。さらに、セラミック焼結体104のブレイク溝156で各製品領域155を分割することにより、複数個のセラミックコンデンサ101が完成する。
Then, as shown in FIG. 8, electrolytic copper plating is performed on the
次に、本実施の形態の配線基板10の製造方法について述べる。
Next, a method for manufacturing the
先ず、コア基板準備工程では、樹脂コア基板11の中間製品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。
First, in the core substrate preparation step, an intermediate product of the
樹脂コア基板11の中間製品は以下のように作製される。まず、縦400mm×横400mm×厚さ0.65mmの基材161の両面に銅箔が貼付された銅張積層板(図示略)を準備する。次に、銅張積層板の両面の銅箔のエッチングを行って導体層163を例えばサブトラクティブ法によってパターニングする。具体的には、無電解銅めっきの後、この無電解銅めっき層を共通電極として電解銅めっきを施す。さらにドライフィルムをラミネートし、同ドライフィルムに対して露光及び現像を行うことにより、ドライフィルムを所定パターンに形成する。この状態で、不要な電解銅めっき層、無電解銅めっき層及び銅箔をエッチングで除去する。その後、ドライフィルムを剥離する。次に、基材161の上面及び下面と導体層163とを粗化した後、基材161の上面及び下面に、無機フィラーが添加されたエポキシ樹脂フィルム(厚さ80μm)を熱圧着により貼付し、サブ基材164を形成する。
The intermediate product of the
次に、上側のサブ基材164の上面及び下側のサブ基材164の下面に導体層41(厚さ50μm)をパターン形成する。具体的には、上側のサブ基材164の上面及び下側のサブ基材164の下面に対する無電解銅めっきを行った後にエッチングレジストを形成し、次いで電解銅めっきを行う。さらに、エッチングレジストを除去してソフトエッチングを行う。次に、基材161及びサブ基材164からなる積層体に対してルータを用いて孔あけ加工を行い、収容穴部90となる貫通孔を所定位置に形成し、樹脂コア基板11の中間製品を得る(図10参照)。なお、樹脂コア基板11の中間製品とは、樹脂コア基板11となるべき領域を平面方向に沿って縦横に複数配列した構造の多数個取り用コア基板である。
Next, a conductor layer 41 (thickness: 50 μm) is patterned on the upper surface of the upper
続く収容工程では、マウント装置(ヤマハ発動機株式会社製)を用いて、コア主面12とコンデンサ主面102と同じ側に向け、かつ、コア裏面13とコンデンサ裏面103とを同じ側に向けた状態で収容穴部90内にセラミックコンデンサ101を収容する(図11参照)。この状態において、コンデンサ主面102側の突起状導体50の頂部51の表面は、導体層41の表面よりも上方に位置している。なお、収容穴部90のコア裏面13側開口は、剥離可能な粘着テープ171でシールされている。この粘着テープ171は、支持台(図示略)によって支持されている。かかる粘着テープ171の粘着面には、セラミックコンデンサ101が貼り付けられて仮固定されている。
In the subsequent housing process, using the mounting device (manufactured by Yamaha Motor Co., Ltd.), the core
そして、この状態において、収容穴部90の内面とセラミックコンデンサ101のコンデンサ側面106との隙間に、ディスペンサ装置(Asymtek社製)を用いて、熱硬化性樹脂製の樹脂充填部92(株式会社ナミックス製)を充填する。その後、加熱処理を行うと、樹脂充填部92が硬化して、セラミックコンデンサ101が収容穴部90内に固定される(図12参照)。そして、この時点で、粘着テープ171を剥離する。
In this state, a resin filling portion 92 (NAMICS Co., Ltd.) made of a thermosetting resin is used in the gap between the inner surface of the
その後、プレーン状電極111,112,121,122を構成するめっき層152の表面と、突起状導体50の表面とを粗化する(図4参照)。なお、めっき層152の表面と突起状導体50の表面とが同時に粗化されるため、めっき層152の表面の一部(突起状導体50との接続部分)が粗化されることはない。
Thereafter, the surface of the
次に、従来周知の手法に基づいてコア主面12の上に第1ビルドアップ層31を形成するとともに、コア裏面13の上に第2ビルドアップ層32を形成する。具体的に言うと、まず、コア主面12及びコンデンサ主面102上に感光性エポキシ樹脂を被着して露光及び現像を行うことにより、樹脂層間絶縁層33を形成する(図13参照)。このとき、セラミックコンデンサ101の各突起状導体50が樹脂層間絶縁層33に噛み込むことにより、セラミックコンデンサ101の位置決めが図られる。また、コア裏面13及びコンデンサ裏面103に感光性エポキシ樹脂を被着し、露光及び現像を行うことにより、樹脂層間絶縁層34を形成する。なお、感光性エポキシ樹脂を被着する代わりに、絶縁樹脂や液晶ポリマー(LCP:Liquid Crystalline Polymer)を被着してもよい。
Next, the
さらに、YAGレーザまたは炭酸ガスレーザーを用いてレーザ孔あけ加工を行い、ビア導体47が形成されるべき位置にビア孔を形成する。具体的には、樹脂層間絶縁層34を貫通するビア孔を形成し、プレーン状電極121,122上に突設された突起状導体50の頂部51の表面を露出させる。
Further, laser drilling is performed using a YAG laser or a carbon dioxide laser to form a via hole at a position where the via
さらに、ドリル機を用いて孔あけ加工を行い、樹脂コア基板11及び樹脂層間絶縁層33,34を貫通する貫通孔(図示略)を所定位置にあらかじめ形成しておく。そして、樹脂層間絶縁層33,34の表面上、ビア孔の内面、及び、貫通孔の内面に対する無電解銅めっきを行った後にエッチングレジストを形成し、次いで電解銅めっきを行う。さらに、エッチングレジストを除去してソフトエッチングを行う。これにより、樹脂層間絶縁層33上に導体層42が形成されるとともに、樹脂層間絶縁層34上に導体層42がパターン形成される。これと同時に、貫通孔内にスルーホール導体16が形成されるとともに、各ビア孔の内部にビア導体47が形成される。その後、スルーホール導体16の空洞部を絶縁樹脂材料(エポキシ樹脂)で穴埋めし、閉塞体17を形成する。
Further, drilling is performed using a drill machine, and through holes (not shown) penetrating the
次に、樹脂層間絶縁層33,34上に感光性エポキシ樹脂を被着し、露光及び現像を行うことにより、ビア導体43が形成されるべき位置にビア孔(図示略)を有する樹脂層間絶縁層35,36を形成する。なお、感光性エポキシ樹脂を被着する代わりに、絶縁樹脂や液晶ポリマーを被着してもよい。この場合、レーザ加工機などにより、ビア導体43が形成されるべき位置にビア孔が形成される。次に、従来公知の手法に従って電解銅めっきを行い、前記ビア孔の内部にビア導体43を形成するとともに、樹脂層間絶縁層35上に端子パッド44を形成し、樹脂層間絶縁層36上にBGA用パッド48を形成する。
Next, a photosensitive epoxy resin is deposited on the resin interlayer insulation layers 33 and 34, and exposure and development are performed, whereby a resin interlayer insulation having via holes (not shown) at positions where the via
次に、樹脂層間絶縁層35,36上に感光性エポキシ樹脂を塗布して硬化させることにより、ソルダーレジスト37,38を形成する。次に、所定のマスクを配置した状態で露光及び現像を行い、ソルダーレジスト37,38に開口部40,46をパターニングする。さらに、端子パッド44上にはんだバンプ45を形成し、かつ、BGA用パッド48上にはんだバンプ49を形成する。なお、この状態のものは、配線基板10となるべき製品領域を平面方向に沿って縦横に複数配列した多数個取り用配線基板であると把握することができる。さらに、多数個取り用配線基板を分割すると、個々の製品である配線基板10が多数個同時に得られる。
Next, solder resists 37 and 38 are formed by applying and curing a photosensitive epoxy resin on the resin interlayer insulation layers 35 and 36. Next, exposure and development are performed with a predetermined mask placed, and the
上記の方法で製造した配線基板10について、熱サイクル試験や熱衝撃試験等の信頼性評価を行った。その結果、配線基板10は製品としての十分な信頼性が確保されていることが確認された。
The
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。 Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1)本実施の形態のセラミックコンデンサ101によると、プレーン状電極111,112,121,122上に突起状導体50が突設されており、その突起状導体50は頂部51から底部52に行くに従って細くなるよう形成されている。このため、配線基板10への内蔵時に、突起状導体50が配線基板10を構成する樹脂層間絶縁層33に確実に嵌合して密着性を向上できるため、配線基板10の信頼性が高められる。また、突起状導体50の底部52の径が小さいため、プレーン状電極111,112,121,122に対する突起状導体50のクリアランスが大きくなる。その結果、プレーン状電極111,112,121,122上からはみだすことなく正確な位置に突起状導体50を設けることができる。また、突起状導体50の頂部51は底部52よりも大きいため、配線基板10における導体層42やビア導体47との接続を確実に行うことができる。
(1) According to the
因みに、本発明者は、頂部及び底部の直径が等しい円柱状導体(具体的には直径が250μm)をプレーン状電極111,112,121,122上に形成した従来のセラミックコンデンサを比較例として作製し、その位置ズレ不良率を確認した。この比較例の位置ズレ不良率は50%であった。これに対して、本実施の形態のセラミックコンデンサ101では、突起状導体50の底部52の径を200μmとし、頂部51の径(250μm)よりも小さくしたので、突起状導体50の位置ズレ不良率を10%未満に抑えることができた。
Incidentally, the present inventor manufactured a conventional ceramic capacitor in which a cylindrical conductor (specifically, a diameter of 250 μm) having the same top and bottom diameters was formed on the
(2)本実施の形態のセラミックコンデンサ101では、突起状導体50は、表面粗化に適した銅からなるため、粗化を行うことにより、セラミックコンデンサ101と樹脂層間絶縁層33との密着性を向上させることができる。しかも、各プレーン状電極111,112は、複数の突起状導体50が突設されているために比較的面積が大きく、その表面が粗化されている。従って、セラミックコンデンサ101と樹脂層間絶縁層33との密着性がよりいっそう向上する。
(2) In the
(3)本実施の形態の配線基板10では、セラミック部品としてビアアレイタイプのセラミックコンデンサ101が収容穴部90に収納されている。このセラミックコンデンサ101では、複数のビア導体131,132が全体としてアレイ状に配置されているので、セラミックコンデンサ101のインダクタンスの低減化が図られ、ノイズ吸収や電源変動平滑化のための高速電源供給が可能となる。また、セラミックコンデンサ101全体の小型化が図りやすくなり、ひいては配線基板全体の小型化も図りやすくなる。しかも、小さい割りに高静電容量が達成しやすく、ICチップ21に対してより安定した電源供給が可能となる。
(3) In
(4)本実施の形態の配線基板10では、セラミックコンデンサ101がICチップ搭載領域23に搭載されたICチップ21の直下に配置されるため、セラミックコンデンサ101とICチップ21とをつなぐ配線が短くなり、配線のインダクタンス成分の増加が防止される。従って、セラミックコンデンサ101によるICチップ21のスイッチングノイズを確実に低減できるとともに、電源電圧の確実な安定化を図ることができる。また、ICチップ21とセラミックコンデンサ101との間で侵入するノイズを極めて小さく抑えることができるため、誤動作等の不具合を生じることもなく高い信頼性を得ることができる。
(4) In the
(5)本実施の形態の配線基板10では、ICチップ搭載領域23がセラミックコンデンサ101の真上の領域内に位置しているため、ICチップ搭載領域23に搭載されるICチップ21は高剛性で熱膨張率が小さいセラミックコンデンサ101によって支持される。よって、上記ICチップ搭載領域23においては、第1ビルドアップ層31が変形しにくくなるため、ICチップ搭載領域23に搭載されるICチップ21をより安定的に支持できる。従って、大きな熱応力に起因するICチップ21のクラックや接続不良を防止することができる。ゆえに、ICチップ21として、熱膨張差による応力(歪)が大きくなり熱応力の影響が大きく、かつ発熱量が大きく使用時の熱衝撃が厳しい10mm角以上の大型のICチップや、脆いとされるLow−k(低誘電率)のICチップを用いることができる。
(5) In the
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。 In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
・上記実施の形態において、突起状導体50を形成するためのめっきレジスト181の開口部182をレーザ加工により形成していたが、ガラスマスクを用いたコンタクト露光法によってその開口部を形成してもよい。具体的には、図14に示されるように、セラミック焼結体104のコンデンサ主面102上及びコンデンサ裏面103上に、感光性を有する厚さ200μmのネガ型フォトレジストフィルム190をラミネートする。ネガ型フォトレジストフィルム190は、感光性の異なる2層のフィルム191,192を張り合わせてなり、上層に感光性の低いフィルム191が配置されるとともに下層に感光性の高いフィルム192が配置されている。そして、図15に示されるように、このフォトレジストフィルム190上にガラスマスク193を密着させ、この状態でフォトレジストフィルム190を露光する。その後、露光されたフォトレジストフィルム190を現像する。その結果、図16に示されるように、プレーン状電極111,112,121,122を露出させる開口部195を有するめっきレジスト196が形成される。このめっきレジスト196の開口部195も上記実施の形態と同様に、表面側の径が250μmであり、裏面側の径が200μmである。さらに、めっきレジスト196を介してプレーン状電極111,112,121,122上に対する電解銅めっきを行った後、めっきレジスト196を除去する。これにより、プレーン状電極111,112,121,122上に、突起状導体50が形成される。
In the above embodiment, the
なお、図14のネガ型フォトレジストフィルム190に代えてポジ型フォトレジストフィルムをコンデンサ主面102上及びコンデンサ裏面103上にラミネートし、ガラスマスクを使用したコンタクト露光法によってめっきレジストの開口部を形成してもよい。
A positive photoresist film is laminated on the capacitor
・上記実施の形態のセラミックコンデンサ101は樹脂コア基板11内に収容されていた。しかし、上記実施の形態のセラミックコンデンサ101などよりも薄いセラミックコンデンサ303(厚さ0.08mm)を形成し、そのセラミックコンデンサ303を第1ビルドアップ層310内(例えば図17参照)に収容してもよい。この場合、樹脂コア基板11のコア主面12上に樹脂シート(未硬化状態の樹脂層間絶縁層30)をラミネートし、樹脂シートが硬化する前に、マウント装置(ヤマハ発動機株式会社製)を用いて、突起状導体50を形成したセラミックコンデンサ303を樹脂シート上に配置する。このとき、加圧しながらセラミックコンデンサ303の一部(コンデンサ裏面103側のプレーン状電極121,122及び突起状導体50)を樹脂シート内に潜り込ませるようにする。これにより、突起状導体50が樹脂シートに噛み込むため、セラミックコンデンサ303が位置決めされる。その後、樹脂シートを硬化させて樹脂層間絶縁層30とする。さらに、樹脂層間絶縁層30及び導体層42を交互に形成すれば、第1ビルドアップ層310が完成する。
The
このようにすれば、セラミックコンデンサ101が樹脂コア基板11内に収容される場合に比べて、ICチップ21とセラミックコンデンサ303とを電気的に接続する導通経路(コンデンサ接続配線)が短くなる。これにより、配線のインダクタンス成分の増加が防止されるため、セラミックコンデンサ303によりICチップ21のスイッチングノイズを確実に低減できるとともに、電源電圧の確実な安定化を図ることができる。また、ICチップ21とセラミックコンデンサ303との間で侵入するノイズを極めて小さく抑えることができるため、誤動作等の不具合を生じることもなく高い信頼性を得ることができる。なお、薄くしたセラミックコンデンサ303を用いたとしてもセラミックコンデンサ303自体は厚いため、図17では、ビルドアップ層を、上記実施の形態よりも肉厚の樹脂層間絶縁層30からなる第1ビルドアップ層310に具体化している。なお、上記実施の形態のセラミックコンデンサ101を、上記実施の形態と同じ第1ビルドアップ層31内に収容してもよい。
In this way, the conduction path (capacitor connection wiring) for electrically connecting the
・上記実施の形態では、セラミック焼結体104のコンデンサ主面102上に配置されたプレーン状電極111,112上、及び、セラミック焼結体104のコンデンサ裏面103上に配置されたプレーン状電極121,122上に、それぞれ突起状導体50が突設されていた。しかし、プレーン状電極111,112上及びプレーン状電極121,122上のいずれか一方のみに突起状導体50が突設されていてもよい。この場合、ICチップ21が搭載されるために高い精度が要求される第1ビルドアップ層31側のプレーン状電極111,112上のみに、突起状導体50が突設されることが好ましい。このような構成であれば、突起状導体50の数が減るため、配線基板10の製造コスト低減を図ることができる。しかし、より高い信頼性を得るためには、プレーン状電極111,112上及びプレーン状電極121,122上の両方に突起状導体50を突設することが好ましい。
In the above embodiment, the
・上記実施の形態では、プレーン状電極111,112,121,122上に突起状導体50を突設した後で、プレーン状電極111,112,121,122を構成するめっき層152の表面と、突起状導体50の表面とを同時に粗化していた。しかし、プレーン状電極111,112,121,122を形成した時点で一度粗化した後、突起状導体50を形成した時点で再度粗化するようにしてもよい。このようにすれば、めっき層152と突起状導体50との接続部分も粗化されるため、両者の密着性が向上する(図18参照)。
In the above embodiment, after the protruding
・上記実施の形態において、外部電極としてのプレーン状電極111,112,121,122は、等幅の帯状に形成されるものであったが、これに限定されるものではない。例えば、図19に示されるプレーン状電極211,212のように、コンデンサ内ビア導体131,132に接続される部分の幅を広くし、それ以外の部分を細く形成してもよい。そして、プレーン状電極211,212における幅広の部分に、突起状導体50を設けている。なお、このプレーン状電極211,212において突起状導体50の形成部における幅(最大幅)は300μmである。そして、突起状導体50の頂部51の径(250μm)は、そのプレーン状電極211,212の最大幅よりも小さくなるよう設定されている。
In the above embodiment, the
また図20に示されるように、コンデンサ主面102上に主面側電源用電極213と複数の主面側グランド用電極214とを設けるとともに、コンデンサ裏面103上に複数の裏面側電源用電極(図示略)と裏面側グランド用電極(図示略)とを設けてもよい。詳述すると、主面側電源用電極213は、コンデンサ主面102の略全体を覆うプレーン状電極であり、主面側グランド用電極214を避けるための孔を複数有している。同様に、裏面側グランド用電極は、コンデンサ裏面103の略全体を覆うプレーン状電極であり、裏面側電源用電極を避けるための孔を複数有している。また、主面側グランド用電極214及び裏面側電源用電極は、直径350μm×厚さ25μmの平面視円形状をなす浮島状のパターンである。
As shown in FIG. 20, a main surface side
次に、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)配線基板に内蔵される配線基板内蔵用コンデンサであって、基板主面及び基板裏面を有し、複数の内部電極がセラミック誘電体層を介して積層配置されたセラミック基板と、前記複数の内部電極に接続される複数のコンデンサ内ビア導体と、前記基板主面及び前記基板裏面の少なくとも一方の上に配置され、前記複数のコンデンサ内ビア導体における前記基板主面側及び前記基板裏面側の少なくとも一方の端部に接続される外部電極と、前記外部電極上に突設された頂部と底部とを有する突起状導体とを備え、前記突起状導体は頂部から底部に行くに従って細くなっており、前記外部電極は、第1の金属材料からなる第1の金属層とその第1の金属層を覆う金属層であって前記第1の金属材料よりも導電性が高い第2の金属材料からなる第2の金属層とを有することを特徴とする配線基板内蔵用コンデンサ。
Next, the technical ideas grasped by the embodiment described above are listed below.
(1) A wiring board built-in capacitor built in a wiring board, having a substrate main surface and a substrate back surface, wherein a plurality of internal electrodes are laminated and disposed via a ceramic dielectric layer; A plurality of via conductors in the capacitor connected to the internal electrodes of the substrate, and disposed on at least one of the substrate main surface and the substrate back surface, the substrate main surface side and the substrate back surface side in the plurality of capacitor via conductors An external electrode connected to at least one end of the external electrode, and a projecting conductor having a top and a bottom projecting on the external electrode, the projecting conductor becoming thinner from the top to the bottom And the external electrode is a first metal layer made of a first metal material and a metal layer covering the first metal layer, the second metal material having higher conductivity than the first metal material. Kara Wiring board built capacitor, characterized in that a second metal layer.
(2)技術的思想(1)において、第1の金属材料はニッケルであり、前記第2の金属材料は銅であることを特徴とする配線基板内蔵用コンデンサ。 (2) The wiring board built-in capacitor according to the technical idea (1), wherein the first metal material is nickel and the second metal material is copper.
10…配線基板
11…樹脂コア基板
12…コア主面
13…コア裏面
31…配線積層部としての第1ビルドアップ層
32…配線積層部としての第2ビルドアップ層
33,34,35,36…樹脂層間絶縁層
42…導体層
50…突起状導体
51…頂部
52…底部
101…配線基板内蔵用コンデンサとしてのセラミックコンデンサ
102…基板主面としてのコンデンサ主面
103…基板裏面としてのコンデンサ裏面
104…セラミック基板としてのセラミック焼結体
105…セラミック誘電体層
111…外部電極としての主面側電源用プレーン状電極
112…外部電極としての主面側グランド用プレーン状電極
121…外部電極としての裏面側電源用プレーン状電極
122…外部電極としての裏面側グランド用プレーン状電極
131…コンデンサ内ビア導体としての電源用コンデンサ内ビア導体
132…コンデンサ内ビア導体としてのグランド用コンデンサ内ビア導体
141…内部電極としての電源用内部電極層
142…内部電極としてのグランド用内部電極層
211,212…外部電極としてのプレーン状電極
DESCRIPTION OF
Claims (8)
基板主面及び基板裏面を有し、複数の内部電極がセラミック誘電体層を介して積層配置されたセラミック基板と、
前記複数の内部電極に接続される複数のコンデンサ内ビア導体と、
前記基板主面及び前記基板裏面の少なくとも一方の上に配置され、前記複数のコンデンサ内ビア導体における前記基板主面側及び前記基板裏面側の少なくとも一方の端部に接続される外部電極と、
前記外部電極上に突設された頂部と底部とを有する突起状導体と
を備え、
前記突起状導体は、頂部から底部に行くに従って細くなっていることを特徴とする配線基板内蔵用コンデンサ。 A wiring board built-in capacitor built in the wiring board,
A ceramic substrate having a substrate main surface and a substrate back surface, wherein a plurality of internal electrodes are laminated and disposed via a ceramic dielectric layer;
A plurality of via conductors in the capacitor connected to the plurality of internal electrodes;
An external electrode disposed on at least one of the substrate main surface and the substrate back surface and connected to at least one end of the substrate main surface side and the substrate back surface side in the plurality of via conductors in the capacitor;
Protruding conductor having a top and a bottom projecting on the external electrode,
The capacitor with a built-in wiring board, wherein the protruding conductor is thinned from the top to the bottom.
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