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特開2019-220504インダクタ内蔵基板およびその製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2019-220504(P2019-220504A)
(43)【公開日】2019年12月26日
(54)【発明の名称】インダクタ内蔵基板およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
   H05K 3/46 20060101AFI20191129BHJP
   H01F 17/00 20060101ALI20191129BHJP
   H01F 41/04 20060101ALI20191129BHJP
   H05K 1/16 20060101ALI20191129BHJP
【FI】
   H05K3/46 Q
   H05K3/46 N
   H01F17/00 C
   H01F41/04 C
   H05K1/16 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】OL
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2018-114387(P2018-114387)
(22)【出願日】2018年6月15日
(71)【出願人】
【識別番号】000000158
【氏名又は名称】イビデン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100095795
【弁理士】
【氏名又は名称】田下 明人
(72)【発明者】
【氏名】児玉 博明
(72)【発明者】
【氏名】石田 敦
(72)【発明者】
【氏名】西脇 千朗
【テーマコード(参考)】
4E351
5E062
5E070
5E316
【Fターム(参考)】
4E351BB11
4E351BB30
4E351BB33
4E351BB49
4E351CC06
4E351DD04
4E351GG06
5E062DD04
5E070AA01
5E070AB02
5E070BA11
5E070BB03
5E070CB02
5E070CB12
5E070CB17
5E316AA02
5E316AA41
5E316AA42
5E316CC01
5E316CC32
5E316DD12
5E316DD25
5E316EE31
5E316FF04
5E316FF15
5E316GG15
5E316GG17
5E316HH01
5E316JJ14
(57)【要約】      (修正有)
【課題】インダクタンスの大きなインダクタ内蔵基板の提供
【解決手段】インダクタ内蔵基板には、コア基板20の表面に第1導体層58Fと第2導体層58Sとが形成される。第1導体層58Fと第2導体層58Sとを接続する第2スルーホール導体36Bは、磁性体樹脂18に形成された第2貫通孔18bに直接形成されている。このため、インダクタ内蔵基板中の磁性体の割合が大きくなり、インダクタンスを大きくすることができる。
【選択図】図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
開口が形成されたコア基板と、
前記開口内に充填され、貫通孔を有する磁性体樹脂と、
前記貫通孔に形成されためっき膜と、を有するインダクタ内蔵基板であって、
前記めっき膜のうち、貫通孔に接触するのは電解めっき膜である。
【請求項2】
請求項1のインダクタ内蔵基板であって、
前記コア基板の両面には銅箔が形成され、
前記めっき膜は、前記磁性体樹脂上、前記銅箔上に形成され、
前記めっき膜は、前記銅箔上の厚みが、前記磁性体樹脂上の厚みよりも厚い。
【請求項3】
請求項2のインダクタ内蔵基板であって、
前記めっき膜は、磁性体樹脂上と前記銅箔上との境界部に段差を有する。
【請求項4】
請求項1〜請求項3のいずれか1のインダクタ内蔵基板であって、
前記磁性体樹脂は鉄フィラーを有する。
【請求項5】
開口と第1貫通孔が形成されたコア基板と、
前記開口内に充填され、第2貫通孔を有する磁性体樹脂と、
前記第1貫通孔に形成された複数の金属膜から成る第1めっき膜と、
前記第2貫通孔に形成された複数の金属膜から成る第2めっき膜と、を有するインダクタ内蔵基板であって、
前記第2めっき膜のうち、前記第2貫通孔に接触するのは電解めっき膜である。
【請求項6】
請求項5のインダクタ内蔵基板であって、
前記第1めっき膜のうち、前記第1貫通孔に接触するのは無電解めっき膜である。
【請求項7】
請求項5のインダクタ内蔵基板であって、
前記第2めっき膜は、最内層の電解めっき膜と、無電解めっき膜と、電解めっき膜とを含む。
【請求項8】
請求項5のインダクタ内蔵基板であって、
前記第1めっき膜は、最内層の無電解めっき膜と、電解めっき膜とを含む。
【請求項9】
請求項5〜請求項8のいずれか1のインダクタ内蔵基板であって、
前記磁性体樹脂は鉄フィラーを有する。
【請求項10】
請求項5又は請求項6のインダクタ内蔵基板であって、
前記コア基板の両面には銅箔が形成され、
前記電解めっき膜は、前記磁性体樹脂上、前記銅箔上に形成され、
前記電解めっき膜は、前記銅箔上の厚みが、前記磁性体樹脂上の厚みよりも厚い。
【請求項11】
請求項10のインダクタ内蔵基板であって、
前記電解めっき膜は、磁性体樹脂上と前記銅箔上との境界部に段差を有する。
【請求項12】
銅張り積層板から成るコア基板に開口を形成することと、
前記開口内に磁性体樹脂を充填することと、
磁性体樹脂に第2貫通孔を形成することと、
前記コア基板の表面、前記磁性体樹脂の表面及び第2貫通孔内に第1電解めっき膜を形成することと、
前記コア基板に第1貫通孔を形成することと、
前記第1電解めっき膜上、及び、第1貫通孔内に第1無電解めっき膜を形成することと、
前記第1無電解めっき膜上に第2電解めっき膜を形成することと、を有するインダクタ内蔵基板の製造方法。
【請求項13】
請求項12のインダクタ内蔵基板の製造方法であって、
更に、前記第1貫通孔、前記第2貫通孔内に充填剤を充填すること、
前記コア基板上に第2無電解めっき膜、第3電解めっき膜を形成することと、
前記コア基板上の不要部分の前記第1電解めっき膜、前記第1無電解めっき膜、前記第2電解めっき膜、前記第2無電解めっき膜、前記第3電解めっき膜を除去し、回路パターンを形成することと、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インダクタを内蔵するインダクタ内蔵基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1は、配線基板に内蔵されるインダクタ部品の製造方法を開示している。特許文献1では、樹脂層内に磁性体を収容し、樹脂層内にスルーホール導体を設け、スルーホール導体と磁性体とが接触しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2016−197624
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1では、樹脂層にスルーホール導体を配置するため、インダクタ部品の大きさに対して磁性体の割合が低くなり、インダクタンスを大きくすることが難しいと考えられる。
【0005】
本発明の目的は、小型でインダクタンスの大きなインダクタ内蔵基板、及び、その製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係るインダクタ内蔵基板は、開口が形成されたコア基板と、前記開口内に充填され、貫通孔を有する磁性体樹脂と、前記貫通孔に形成されためっき膜と、を有する。そして、前記めっき膜のうち、貫通孔に接触するのは電解めっき膜である。
【0007】
本発明に係るインダクタ内蔵基板は、開口と第1貫通孔が形成されたコア基板と、前記開口内に充填され、第2貫通孔を有する磁性体樹脂と、前記第1貫通孔に形成された複数の金属膜から成る第1めっき膜と、前記第2貫通孔に形成された複数の金属膜から成る第2めっき膜と、を有する。そして、前記第2めっき膜のうち、前記第2貫通孔に接触するのは電解めっき膜である。
【0008】
本発明に係るインダクタ内蔵基板の製造方法は、銅張り積層板から成るコア基板に開口を形成することと、前記開口内に磁性体樹脂を充填することと、磁性体樹脂に第2貫通孔を形成することと、前記コア基板の表面、前記磁性体樹脂の表面及び第2貫通孔内に第1電解めっき膜を形成することと、前記コア基板に第1貫通孔を形成することと、前記第1電解めっき膜上、及び、第1貫通孔内に第1無電解めっき膜を形成することと、前記第1無電解めっき膜上に第2電解めっき膜を形成することと、を有する。
【発明の効果】
【0009】
本発明のインダクタ内蔵基板は、磁性体樹脂の貫通孔に直接めっき膜を形成するため、インダクタ部品の磁性体樹脂の体積を大きくし、インダクタンスを大きくすることができる。磁性体樹脂の貫通孔に接触するのは電解めっき膜であるため、貫通孔の開口付近と中間部の膜厚を均一にし易い。
【0010】
本発明のインダクタ内蔵基板の製造方法では、磁性体樹脂の第2貫通孔に直接第1電解めっき膜を形成するため、インダクタ部品の磁性体樹脂の体積を大きくし、インダクタンスを大きくすることができる。磁性体樹脂の第2貫通孔に接触するのは第1電解めっき膜であるため、貫通孔の開口付近と中間部の膜厚を均一にし易い。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1図1(A)は第1実施形態のインダクタ内蔵基板の断面図であり、図1(B)はインダクタ内蔵基板の拡大図。
図2】第1実施形態に係るインダクタ内蔵基板の製造方法を示す工程図。
図3】第1実施形態に係るインダクタ内蔵基板の製造方法を示す工程図。
図4】第1実施形態に係るインダクタ内蔵基板の製造方法を示す工程図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
[第1実施形態]
図1(A)は、第1実施形態のインダクタを内蔵するインダクタ内蔵基板10の断面図を示す。インダクタ内蔵基板10は、第1面Fと第1面Fと反対側の第2面Sを有する絶縁性基材20と、絶縁性基材の第1面F上の第1導体層58Fと、絶縁性基材の第2面S上の第2導体層58Sと、第1導体層58Fと第2導体層58Sを接続している第1スルーホール導体36とで形成されているコア基板30を有する。コア基板30は第1面Fと第1面Fと反対側の第2面Sを有する。コア基板30の第1面Fと絶縁性基材20の第1面Fは同じ面であり、コア基板の第2面Sと絶縁性基材の第2面Sは同じ面である。
【0013】
インダクタ内蔵基板10は、さらに、コア基板30の第1面F上に上側のビルドアップ層450Fを有する。上側のビルドアップ層450Fはコア基板30の第1面F上に形成されている絶縁層450Aと絶縁層450A上の導体層458Aと絶縁層450Aを貫通し第1導体層58F、スルーホール導体36と導体層458Aを接続しているビア導体460Aとを有する。上側のビルドアップ層450Fはさらに絶縁層450Aと導体層458A上の絶縁層450Cと絶縁層450C上の導体層458Cと絶縁層450Cを貫通し導体層458Aやビア導体460Aと導体層458Cとを接続するビア導体460Cを有する。
【0014】
インダクタ内蔵基板10は、さらに、コア基板30の第2面S上に下側のビルドアップ層450Sを有する。下側のビルドアップ層450Sはコア基板30の第2面S上に形成されている絶縁層450Bと絶縁層450B上の導体層458Bと絶縁層450Bを貫通し第2導体層58Sやスルーホール導体36と導体層458Bを接続しているビア導体460Bとを有する。下側のビルドアップ層450Sはさらに絶縁層450Bと導体層458B上の絶縁層450Dと絶縁層450D上の導体層458Dと絶縁層450Dを貫通し導体層458Bやビア導体460Bと導体層458Dとを接続するビア導体460Dを有する。
【0015】
第1実施形態のインダクタ内蔵基板は、さらに、上側のビルドアップ層450F上に開口471Fを有するソルダーレジスト層470Fと下側のビルドアップ層450S上に開口471Sを有するソルダーレジスト層470Sを有する。
【0016】
ソルダーレジスト層470F、470Sの開口471F、471Sにより露出している導体層458C、458Dやビア導体460C、460Dの上面はパッドとして機能する。パッド上に、Ni/AuやNi/Pd/Au、Pd/Au、OSPから成る金属膜(保護膜)472が形成されている。その保護膜上に半田バンプ476F、476Sが形成されている。上側のビルドアップ層450F上に形成されている半田バンプ476Fを介して図示しないICチップがインダクタ内蔵基板10に搭載される。下側のビルドアップ層450S上に形成されている半田バンプ476Sを介してインダクタ内蔵基板10はマザーボードに搭載される。
【0017】
図4(C)は図1(A)中のコア基板30の一部を拡大して示す。コア基板30では、第1導体パターン58Fと第2導体パターン58Sとを接続するスルーホール導体36は、コア基板30を貫通する第1貫通孔20aに形成された第1スルーホール導体36Aと、コア基板30の開口20b内に充填された磁性体樹脂18の第2貫通孔18bに形成された第2スルーホール導体36Bとを備える。第1スルーホール導体36A、第2スルーホール導体36B内には樹脂充填剤16が充填され、スルーホールランド58FR、58SRは蓋めっきから成る。磁性体樹脂18は、鉄フィラー(磁性粒子)とエポキシ等の樹脂を含む。磁性粒子として、酸化鉄(III)やコバルト酸化鉄、鉄、珪素鉄、磁性合金、フェライト等の鉄フィラーが挙げられる。
【0018】
コア基板30を貫通する第1貫通孔20aに形成された第1スルーホール導体36Aは、第1貫通孔20aに接触する。第1スルーホール導体36Aは、最内層の第1無電解めっき膜34と、該第1無電解めっき膜34上の第2電解めっき膜35とから成る。第1スルーホール導体36Aの第1面側スルーホールランド58FRA及び第2面側スルーホールランド58SRA、第1導体パターン58F及び第2導体パターン58Sは、最下層の銅箔22と、該銅箔22上の第1電解めっき膜32と、該第1電解めっき膜32上の第1無電解めっき膜34と、該第1無電解めっき膜34上の第2電解めっき膜35と、該第2電解めっき膜35上の第2無電解めっき膜37と、該第2無電解めっき膜37上の第3電解めっき膜40から成る。
【0019】
磁性体樹脂18を貫通する第2貫通孔18bに形成された第2スルーホール導体36Bは、第2貫通孔18bに接触する。第2スルーホール導体36Bは、最内層の第1電解めっき膜32と、該第1電解めっき膜32上の第1無電解めっき膜34と、該第1無電解めっき膜34上の第2電解めっき膜35とから成る。第2スルーホール導体36Bの第1面側スルーホールランド58FRB及び第2面側スルーホールランド58SRBは、最下層の第1電解めっき膜32と、該第1電解めっき膜32上の第1無電解めっき膜34と、該第1無電解めっき膜34上の第2電解めっき膜35と、該第2電解めっき膜35上の第2無電解めっき膜37と、該第2無電解めっき膜37上の第3電解めっき膜40から成る。
【0020】
第1実施形態のコア基板30は、図1(A)中に示される磁性体樹脂18に形成された第2スルーホール導体36Bを介して接続される第1導体パターン58F(接続パターン58FL)、第2導体パターン58S(接続パターン58SL)とは、ヘリカル状(コア基板の表裏面に対して平行方向の軸線上に沿って螺旋状)に配置され、第2スルーホール導体36Bと共にインダクタ59を形成する。
【0021】
第1実施形態のインダクタ内蔵基板10は、コア基板30の表面に第1導体パターン58Fと第2導体パターン58Sとが形成され、第1導体パターン58Fと第2導体パターン58Sとを接続する第2スルーホール導体36Bは、磁性体樹脂18を貫通する第2貫通孔18bに直接形成されている。このため、インダクタ内蔵基板10中の磁性体の割合が大きくなり、インダクタンスを大きくすることができる。また、磁性体樹脂18を貫通する第2貫通孔18bに接触するのは第1電解めっき膜32であるため、信頼性が低下し難い。即ち、鉄フィラーを含む磁性体樹脂18は、無電解めっきの前処理で用いられるパラジウム触媒に曝されると組成が変化し、無電解めっき膜との接続信頼性が低下する。実施形態では、磁性体樹脂に直接第1電解めっき膜32が形成されているため、信頼性が低下し難い。
【0022】
[第1実施形態のインダクタ内蔵基板の製造方法]
図2図4に第1実施形態のインダクタ内蔵基板の製造方法が示される。
絶縁性基材20の両面に銅箔22の積層された銅張り積層板から成る基板20zが準備される(図2(A))。絶縁性基材20に磁性体樹脂充填用の開口20bが形成される(図2(B))。開口20b内に90重量%の鉄フィラー(磁性粒子)とエポキシ樹脂からなる樹脂ペーストが真空印刷される。樹脂ペーストが、樹脂ペーストの粘度が常温の2倍以下となる温度で仮硬化され仮硬化磁性体樹脂18βが形成される(図2(C))。仮硬化磁性体樹脂18βに機械ドリル、レーザ加工で第2貫通孔18bが形成される。この実施形態では、90重量%の鉄フィラーを含むため、硬化後の孔開けは容易ではないが、硬化前に形成するため、貫通孔を容易に形成することができる。
【0023】
仮硬化状態の仮硬化磁性基材の磁性材層を加熱して含まれる樹脂を架橋させ、硬化状態にして磁性体樹脂18を形成する(図2(D))。ここでは、150゜C〜190゜Cで1時間加熱する。高圧水洗により、孔開け時の加工スミアが取り除かれる。通常、デスミアはアルカリ性薬剤で行われるが、アルカリ性薬剤は樹脂を膨潤・剥離する過程で磁性材に含まれる鉄フィラーを脱落させる恐れがあるため、ここでは高圧水洗が行われる。絶縁性基材20の表面の銅箔22上、及び、第2貫通孔18bの内壁に電解めっきにより第1電解めっき膜32が形成され、中間体120が完成する(図2(E))。
【0024】
図1(B)は、図2(E)中の中間体120の円C内を拡大して示す。
第1電解めっき膜32は、絶縁性基材20の銅箔22上、及び、磁性体樹脂18の表面に形成される。銅箔22上の第1電解めっき膜32の厚みt1は、磁性体樹脂18の表面上の厚みt2よりも厚い。そして、第1電解めっき膜32は、磁性体樹脂18上と銅箔22上との境界部に段差32dを有する。
【0025】
絶縁性基材20に機械ドリル、レーザ加工で第1貫通孔20aが形成される(図3(A))。第1電解めっき膜32の表面、第1貫通孔20a内に無電解めっきにより第1無電解めっき膜34が形成される(図3(B))。第1無電解めっき膜34上に電解めっきにより第2電解めっき膜35が形成され、第1貫通孔20aの表面に第1スルーホール導体36Aが、第2貫通孔18bの表面に第2スルーホール導体36Bが形成される(図3(C))。第1貫通孔20aに形成された第1スルーホール導体36Aは、第1貫通孔20aに接触する。即ち、第1スルーホール導体36Aは、最内層の第1無電解めっき膜34と、該第1無電解めっき膜34上の第2電解めっき膜35とから成る。第2貫通孔18bに形成された第2スルーホール導体36Bは、第2貫通孔18bに接触する。即ち、第2スルーホール導体36Bは、最内層の第1電解めっき膜32と、該第1電解めっき膜32上の第1無電解めっき膜34と、該第1無電解めっき膜34上の第2電解めっき膜35とから成る。
【0026】
第1貫通孔20aに形成された第1スルーホール導体36A内、第2貫通孔18bに形成された第2スルーホール導体36B内に樹脂充填剤16が充填され、コア基板30の表面が研磨される(図3(D))。第2電解めっき膜35上、及び、樹脂充填剤16の露出面に無電解めっきにより第2無電解めっき膜37が形成され、第2無電解めっき膜37上に第3電解めっき膜40が形成される(図4(A))。第3電解めっき膜40上に所定パターンのエッチングレジスト54が形成される(図4(B))。
【0027】
エッチングレジスト54から露出する第3電解めっき膜40、第2無電解めっき膜37、第2電解めっき膜35、第1無電解めっき膜34、第1電解めっき膜32、銅箔22が除去された後、エッチングレジストが除去され、第1導体パターン58F、第2導体パターン58Sが形成され、コア基板30が完成する(図4(C))。第1導体パターン58F、第2導体パターン58Sに含まれる第1スルーホール導体36Aの第1面側スルーホールランド58FRA及び第2面側スルーホールランド58SRA、接続パターン58FL、接続パターン58SLは、最下層の銅箔22と、該銅箔22上の第1電解めっき膜32と、該第1電解めっき膜32上の第1無電解めっき膜34と、該第1無電解めっき膜34上の第2電解めっき膜35と、該第2電解めっき膜35上の第2無電解めっき膜37と、該第2無電解めっき膜37上の第3電解めっき膜40から成る。第1導体パターン58F、第2導体パターン58Sに含まれる第2スルーホール導体36Bの第1面側スルーホールランド58FRB及び第2面側スルーホールランド58SRBは、最下層の第1電解めっき膜32と、該第1電解めっき膜32上の第1無電解めっき膜34と、該第1無電解めっき膜34上の第2電解めっき膜35と、該第2電解めっき膜35上の第2無電解めっき膜37と、該第2無電解めっき膜37上の第3電解めっき膜40から成る。
【0028】
コア基板30上に公知の製造方法により、上側のビルドアップ層450F、下側のビルドアップ層450S、ソルダーレジスト層470F、470S、半田バンプ476F、476Sが形成される(図1(A))。
【0029】
第1実施形態のインダクタ内蔵基板の製造方法では、磁性体樹脂18の第2貫通孔18bに直接第1電解めっき膜32を形成するため、インダクタ内蔵基板10の磁性体樹脂18の体積を大きくし、インダクタンスを大きくすることができる。磁性体樹脂18の第2貫通孔18bに接触するのは第1電解めっき膜32であるため、信頼性が低下し難い。更に、無電解めっき膜を形成してから第1電解めっき膜32を形成せず、直接、第1電解めっき膜32を形成するため、製造時間を短縮できる。
【符号の説明】
【0030】
10 インダクタ内蔵基板
18 磁性体樹脂
18b 第1貫通孔
20 コア基板
20a 第2貫通孔
20a 開口
22 銅箔
30 コア基板
32 第1電解めっき膜
34 第1無電解めっき膜
35 第2電解めっき膜
36A 第1スルーホール導体
36B 第2スルーホール導体
37 第2無電解めっき膜
40 第3電解めっき膜
図1
図2
図3
図4