(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記絶縁部材を構成する材料の熱膨張係数は、前記絶縁層を構成する材料の熱膨張係数より小さく、前記第2端子を構成する材料の熱膨張係数より大きい、請求項1に記載の電子部品内蔵基板。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、本願発明者らは、上述のような電子部品(薄膜キャパシタ)を内蔵した電子部品内蔵基板において低ESL(等価直列インダクタンス)化を図るために、電子部品の下部電極を複数に分割することを検討している。しかしながら、下部電極を複数に分割すると電子部品の強度が低下し、ハンドリング等の際に電子部品が破損する可能性がある。
【0005】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、電子部品の破損を抑制することが可能な電子部品内蔵基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するために、本発明の一形態に係る電子部品内蔵基板は、絶縁層を含み、第1主面及び第1主面の反対側に第2主面を有する基板と、基板に内蔵され、第1主面側に設けられた複数の第1端子、第2主面側に設けられた複数の第2端子、及び複数の第1端子と複数の第2端子との間に設けられた容量部を有する電子部品と、を備え、電子部品は、少なくとも第2端子の一部が絶縁層に埋め込まれ、隣り合う第2端子の間に、当該隣り合う第2端子の両方に接するように絶縁部材が設けられ、絶縁部材と絶縁層とは、互いに異なる熱膨張係数を有する材料によって構成されている。
【0007】
この電子部品内蔵基板では、電子部品が複数の第2端子を有し、隣り合う第2端子の両方に接するように、絶縁層とは異なる熱膨張係数を有する材料によって構成された絶縁部材が設けられている。これにより、電子部品の強度が低下することを抑制することができる。したがって、電子部品の破損を抑制することが可能である。また、隣り合う第2端子の間に絶縁部材が設けることにより、第2端子同士の短絡を抑制することが可能である。
【0008】
一形態に係る電子部品内蔵基板において、絶縁部材を構成する材料の熱膨張係数は、絶縁層を構成する材料の熱膨張係数より小さく、第2端子を構成する材料の熱膨張係数より大きくてもよい。この場合、絶縁部材によって、絶縁層を構成する材料の熱膨張係数と第2端子を構成する材料の熱膨張係数との差に起因する応力を緩和することができる。したがって、電子部品内蔵基板における応力によって電子部品が破損することを抑制することが可能である。
【0009】
一形態に係る電子部品内蔵基板において、絶縁部材は、第2端子に対して第2主面側にも設けられていてもよい。この場合、電子部品の強度が低下することをより確実に抑制することができる。したがって、電子部品の破損をより確実に抑制することが可能である。
【0010】
一形態に係る電子部品内蔵基板において、基板は、絶縁層に内蔵されたコアを更に有し、コアには、第1主面側から第2主面側へ貫通する貫通孔が設けられ、電子部品は貫通孔内に配置されていてもよい。この場合、電子部品内蔵基板全体の強度向上を図ることが可能である。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、電子部品の破損を抑制することが可能な電子部品内蔵基板が提供される。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0014】
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る電子部品内蔵基板の一部を概略的に示す断面図である。
図1に示す電子部品内蔵基板1は、例えば、通信端末等に使用される基板である。
図1に示すように、電子部品内蔵基板1は、絶縁層11を含む基板10と、基板10に内蔵された電子部品20と、絶縁部材30と、を備えている。基板10は、第1主面10A及び第1主面10Aの反対側の第2主面10Bを有している。電子部品20は、第1主面10A側に設けられた複数の第1端子21、第2主面10B側に設けられた複数の第2端子22、及び第1端子21と第2端子22との間に設けられた容量部23を有している。隣り合う第2端子22の間には、絶縁部材30が設けられている。また、電子部品内蔵基板1は、電子部品20の第1端子21と電気的に接続される第1電極41と、電子部品20の第2端子22と電気的に接続される第2電極42と、を備えている。ここで、電子部品20が基板10に「内蔵されている」とは、電子部品20が基板10の第1主面10A及び第2主面10Bから露出していない状態をいう。
【0015】
基板10は、いわゆる多層回路基板である。本実施形態においては、基板10は絶縁層11のみを含んでおり、基板10の第1主面10A及び第2主面10Bは絶縁層11の主面に相当する。絶縁層11は、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、又はフェノール樹脂等の絶縁性材料によって構成される。なお、絶縁層11を構成する絶縁性材料は、例えば、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂等、特定の処理によって硬度が変化する材料であることが好ましい。基板10の全体の厚みは、例えば40μm〜1000μm程度とすることができる。また、絶縁層11の厚みは、例えば1μm〜200μm程度とすることができる。なお、基板10の全体の厚み及び絶縁層11の厚みは特に限定されない。
【0016】
電子部品20は、複数の第1端子21、複数の第2端子22、及び複数の第1端子21と複数の第2端子22との間に設けられた容量部23を有するキャパシタである。本実施形態では、電子部品20が、第1端子21及び第2端子22が金属薄膜により構成され、容量部23が誘電体膜により構成されたいわゆるTFCP(Thin Film Capacitor:薄膜キャパシタ)である場合について説明する。電子部品20は、少なくとも第2端子22の一部が絶縁層11に埋め込まれた状態となるように配置される。ここで「少なくとも第2端子22の一部が絶縁層11に埋め込まれた状態」とは、第2端子22の周囲の一部が絶縁層11により覆われた状態をいう。なお、第2端子22と絶縁層11との間に絶縁部材30が介在していてもよい。本実施形態においては、電子部品20全体が絶縁層11に埋め込まれた状態となっている。また、第1端子21は、例えば5つに分割され、第2端子22は、例えば2つに分割されている。分割された第2端子22のそれぞれは、隣り合う第2端子と互いに対向する端面22aと、第2主面10B側の端面22bとを有している。電子部品20の3層(第1端子21、第2端子22、及び容量部23)の厚みの合計は、例えば5μm〜650μm程度であり、第1端子21の厚みを0.1μm〜50μm程度とし、容量部23の厚みを0.05μm〜100μm程度とし、第2端子22の厚みを5μm〜500μm程度とすることができる。
【0017】
第1端子21及び第2端子22を構成する材料としては、主成分がニッケル(Ni)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、白金(Pt)、これらの金属を含有する合金、又は金属間化合物である材料が好適に用いられる。ただし、第1端子21及び第2端子22の材料は、導電性材料であれば特に限定されない。本実施形態では、第1端子21が銅を主成分とすると共に、第2端子22がニッケルを主成分とする場合について説明する。なお、「主成分」であるとは、当該成分の占める割合が50質量%以上であることをいう。また、第1端子21及び第2端子22の態様としては、合金や金属間化合物を形成する場合のほか、2種類以上からなる積層体構造である場合も含む。例えば、Ni薄膜上にCu薄膜を設けた2層構造として電極層を形成してもよい。また、第1端子21及び/又は第2端子22として純ニッケルを使用する場合、そのニッケルの純度は99.99%以上が好ましい。更に、ニッケルを含有する合金の場合、ニッケル以外の金属として含まれる金属は、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、レニウム(Re)、タングステン(W)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、銀(Ag)、銅(Cu)からなる群より選ばれる少なくとも一種とすれば好適である。
【0018】
容量部23は、ペロブスカイト系の誘電体材料から構成される。ここで、本実施形態におけるペロブスカイト系の誘電体材料としては、BaTiO
3(チタン酸バリウム)、(Ba
1−xSr
x)TiO
3(チタン酸バリウムストロンチウム)、(Ba
1−xCa
x)TiO
3、PbTiO
3、Pb(Zr
xTi
1−x)O
3、などのペロブスカイト構造を持った(強)誘電体材料や、Pb(Mg
1/3Nb
2/3)O
3などに代表される複合ペロブスカイトリラクサー型強誘電体材などが含まれる。ここで、上記のペロブスカイト構造、ペロブスカイトリラクサー型誘電体材料において、AサイトとBサイトとの比は、通常整数比であるが、特性向上のために意図的に整数比からずらしてもよい。なお、容量部23の特性制御のため、容量部23に適宜、副成分として添加物質が含有されていてもよい。
【0019】
絶縁部材30は、電子部品20の隣り合う第2端子22の間に設けられる。また、絶縁部材30は、隣り合う第2端子22の両方と接し、両者を接続するように設けられている。さらに、絶縁部材30は、第2端子22に対して第2主面10B側にも設けられている。より具体的には、絶縁部材30は、一方の第2端子22の端面22aと他方の第2端子22の端面22aとを繋ぐように隣り合う第2端子22の間に充填され、且つ、2つの第2端子22の端面22bを覆うように設けられている。この結果、隣り合う第2端子22の端面22a同士が絶縁部材30を介して接続されている。絶縁部材30と絶縁層11とは、互いに異なる熱膨張係数を有する材料によって構成されている。また、絶縁部材30を構成する材料の熱膨張係数は、絶縁層11を構成する材料の熱膨張係数より小さく、第2端子22を構成する材料の熱膨張係数より大きい。絶縁部材30を構成する材料には、例えばポリイミド樹脂を用いることができる。この場合、絶縁層11には例えばエポキシ樹脂が用いられ、第2端子22には例えばニッケルが用いられる。また、一例として、絶縁部材30を構成する材料の熱膨張係数を15ppm/℃以上20ppm/℃以下とし、絶縁層11を構成する材料の熱膨張係数を20ppm/℃より大きくし、第2端子22の熱膨張係数を13ppm/℃程度とすることができる。
【0020】
第1電極41は、複数の第1端子21のそれぞれに対応して設けられている。本実施形態においては、5つの第1電極41が設けられている例を示している。第1電極41のそれぞれは、基板10の第1主面10Aに対して積層されており、絶縁層11に埋め込まれたビア導体43を介して第1端子21と電気的に接続されている。電子部品20の第1端子21は、ビア導体43及び第1電極41を介して外部の電子部品又は配線等と電気的に接続可能に構成されている。第1電極41及びビア導体43は、例えば銅(Cu)等の導電性材料によって構成されている。
【0021】
第2電極42は、複数の第2端子22のそれぞれに対応して設けられている。本実施形態においては、2つの第2電極42が設けられている例を示している。第2電極42のそれぞれは、第2主面10Bにおいて露出するように絶縁層11(基板10)に埋め込まれており、ビア導体44を介して第2端子22と電気的に接続されている。ビア導体44は絶縁部材30を貫通して、第2端子22と電気的に接続されている。電子部品20の第2端子22は、ビア導体44及び第2電極42を介して外部の電子部品又は配線等と電気的に接続可能に構成されている。第2電極42は、例えば銅(Cu)等の導電性材料によって構成されている。なお、第2電極42は絶縁層11に埋め込まれず、第2主面10Bに対して積層されていてもよい。
【0022】
次に、
図2〜
図5を参照して、電子部品内蔵基板1の製造方法について説明する。
図2〜
図5は、
図1に示された電子部品内蔵基板の製造方法を説明するための図である。なお、
図2〜
図5では、一つの電子部品内蔵基板1の製造方法を示しているが、実際には複数の電子部品内蔵基板1を一枚の支持基板上で形成した後に、それぞれの電子部品内蔵基板1に個片化する。したがって、
図2〜
図5は、一枚の支持基板上の一部を拡大して示しているものである。
【0023】
まず、
図2に示すように、電子部品20を準備し、電子部品20の隣り合う第2端子22の間を接続する絶縁部材30を形成する。電子部品20の第1端子21は5つに分割され、第2端子22は2つに分割されている。絶縁部材30は、例えば未硬化の状態の樹脂材料を電子部品20の第2端子22側に塗布した後、樹脂材料を硬化させることによって形成される。これにより、隣り合う第2端子22の間に絶縁部材30が充填され、且つ、第2端子22の端面22bが絶縁部材30に覆われた状態となる。
【0024】
次に、
図3(a)に示すように、支持基板Wを準備し、支持基板W上に第2電極42を形成するための導電層42A,42Bを形成する。導電層42Bは、第2電極42に対応したパターンとなるように導電層42A上に形成される。導電層42A,42Bの形成には、例えばスパッタ等の公知のプロセスを用いることができる。また、導電層42Bのパターニングには、例えばエッチング等の公知のプロセスが用いられる。その後、
図3(b)に示すように、絶縁層11の一部となる樹脂層11Aを導電層42A,42B上に形成する。樹脂層11Aは、例えばフィルムラミネート法によって形成することができる。
【0025】
次に、
図4に示すように、樹脂層11A上に電子部品20を搭載する。このとき、電子部品20の第2端子22の位置が導電層42Bのパターンと整合するようにアライメントされる。
【0026】
次に、
図5(a)に示すように、電子部品20を覆うように樹脂をラミネートする。これにより、絶縁層11が形成され、電子部品20が絶縁層11に埋め込まれた状態となる。樹脂のラミネートは、例えば未硬化のフィルム状の樹脂を貼合わせ、加圧することによって行われる。その後、絶縁層11上に第1電極41となる導電層41Aを形成する。
【0027】
次に、
図5(b)に示すように、支持基板W及び導電層42Aを取り除く。これにより、導電層42Bが支持基板W及び導電層42Aから剥離され、絶縁層11(基板10の第2主面10B)に導電層42Bが形成された状態となる。その後、ビア導体43,44を形成するための孔43A,44Aを形成する。孔43Aは、それぞれの第1端子21に対応した箇所に形成され、導電層41Aと第1端子21との間において絶縁層11を貫通している。孔44Aは、それぞれの第2端子22に対応した箇所に形成され、導電層42Bと第2端子22との間において絶縁層11及び絶縁部材30を貫通している。孔43A,44Aは、例えばレーザーアブレーションによって形成することができる。
【0028】
最後に、メッキ又はスパッタ等によって孔43A,44A内にビア導体43,44を形成し、導電層41Aのパターニングを行う。これにより、複数の第1電極41及び複数の第2電極42が形成される。その後、ダイシング等によって個片化を行うことにより、
図1に示す電子部品内蔵基板1が得られる。
【0029】
以上説明したように、電子部品内蔵基板1では、電子部品20が複数の第2端子22を有し、隣り合う第2端子22の間には、絶縁層11とは異なる熱膨張係数を有する材料によって構成された絶縁部材30が設けられている。これにより、絶縁部材30が設けられていない場合に比べ、電子部品内蔵基板1における内部応力及び外力等による電子部品20の変形を抑制するように、絶縁部材30によって第2端子22を保持することができる。したがって、電子部品20の強度が低下することを抑制することができ、電子部品20の破損を抑制することが可能である。また、隣り合う第2端子22の間に絶縁部材30が設けることにより、第2端子22同士の短絡を抑制することが可能である。
【0030】
また、絶縁部材30が設けられていることにより、電子部品内蔵基板1の製造過程におけるハンドリング等の際に電子部品20が破損することを抑制することが可能である。
【0031】
また、絶縁部材30は、第2端子22に対して第2主面10B側(端面22b)にも設けられている。これにより、端面22aに加え、端面22bにおいても第2端子22と絶縁部材30とが接続されるので、絶縁部材30によって第2端子22がより強力に保持される。したがって、電子部品20の強度が低下することをより確実に抑制することができ、電子部品20の破損をより確実に抑制することが可能である。
【0032】
また、絶縁部材30を構成する材料の熱膨張係数は、絶縁層11を構成する材料の熱膨張係数より小さく、第2端子22を構成する材料の熱膨張係数より大きい。このように、相対的に大きい絶縁層11の熱膨張係数、及び、相対的に小さい第2端子22の熱膨張係数の中間の熱膨張係数を有する材料によって絶縁部材30を構成することにより、絶縁層11を構成する材料の熱膨張係数と第2端子22を構成する材料の熱膨張係数との差に起因する応力を緩和することができる。したがって、電子部品内蔵基板1における応力によって電子部品20が破損することを抑制することが可能である。
【0033】
(第2実施形態)
次に、
図6を参照して本発明の第2実施形態に係る電子部品内蔵基板2について説明する。
図6は、本発明の第2実施形態に係る電子部品内蔵基板の一部を概略的に示す断面図である。
図6に示すように、電子部品内蔵基板2は、電子部品内蔵基板1と同様に、絶縁層11を含む基板10と、基板10に内蔵された電子部品20と、絶縁部材30と、を備えている。電子部品内蔵基板2が電子部品内蔵基板1と相違する点は、基板10が絶縁層11に内蔵されたコア12を更に有している点である。コア12には、第1主面10A側から第2主面10B側へ貫通する貫通孔13が設けられており、電子部品20は、貫通孔13内に配置されている。また、絶縁層11は貫通孔13内に充填されており、電子部品20とコア12との間には絶縁層11が介在していて、電子部品20の第2端子22は絶縁層11に埋め込まれた状態である。なお、電子部品内蔵基板2においても、基板10の第1主面10A及び第2主面10Bは絶縁層11の主面に相当する。コア12は、例えばシリコン(Si)、ガラス(SiO
2)、又は樹脂基板等によって構成される。
【0034】
続いて、
図7〜
図9を参照して、電子部品内蔵基板2の製造方法について説明する。
図7〜
図9は、
図6に示す電子部品内蔵基板の製造方法を説明するための図である。なお、
図7〜
図9では、一つの電子部品内蔵基板2の製造方法を示しているが、実際には複数の電子部品内蔵基板2を一枚の支持基板上で形成した後に、それぞれの電子部品内蔵基板2に個片化する。したがって、
図7〜
図9は、一枚の支持基板上の一部を拡大して示しているものである。
【0035】
まず、
図7に示すように、貫通孔13が設けられたコア12を準備する。また、
図2に示す電子部品20を準備する。貫通孔13は、例えばエッチング等の公知のプロセスによって形成することができる。
【0036】
次に、
図8に示すように、支持基板Wにコア12を仮固定し、コア12の貫通孔13内に電子部品20を配置して仮固定する。支持基板Wとしては、例えば粘着性を有する搭載用仮固定材等を用いることができる。
【0037】
次に、
図9に示すように、絶縁層11を形成する。絶縁層11は、例えば、支持基板Wに仮固定されたコア12及び電子部品20に対して未硬化の状態の樹脂材料を塗布し、樹脂材料を硬化させた後に支持基板Wを取り除くことによって形成される。これにより、コア12及び電子部品20が絶縁層11に内蔵された状態となる。
【0038】
最後に、第1主面10A及び第2主面10Bのそれぞれにビア導体43,44を形成するための孔43A,44Aを形成する。その後、第1主面10A側の孔43A及び第2主面10B側の孔44Aを埋めるようにそれぞれ導電層を形成し、パターニングを行う。これにより、第1電極41、第2電極42、及びビア導体43,44が形成され、
図6に示す電子部品内蔵基板2が得られる。
【0039】
以上説明したように、電子部品内蔵基板2が電子部品内蔵基板1と相違する点は、基板10がコア12を更に有している点であるので、電子部品内蔵基板2においても電子部品内蔵基板1と同様の効果を得ることができる。すなわち、電子部品内蔵基板2においても、電子部品20が複数の第2端子22を有し、隣り合う第2端子22の間には、当該隣り合う第2端子22の両方に接し、絶縁層11とは異なる材料によって構成された絶縁部材30が設けられている。これにより、絶縁部材30が設けられていない場合に比べ、電子部品内蔵基板1における内部応力及び外力等による電子部品20の変形を抑制するように、絶縁部材30によって第2端子22を保持することができる。したがって、電子部品20の強度が低下することを抑制することができ、電子部品20の破損を抑制することが可能である。また、隣り合う第2端子22の間に絶縁部材30を設けることにより、第2端子22同士の短絡を抑制することが可能である。
【0040】
また、電子部品内蔵基板2においては、基板10は、絶縁層11に内蔵されたコア12を更に有し、コア12には、第1主面10A側から第2主面10B側へ貫通する貫通孔13が設けられ、電子部品20は貫通孔13内に配置されている。これにより、基板10が絶縁層11のみを含む場合に比べ、コア12によって基板10の強度を高めることができる。したがって、電子部品内蔵基板2全体の強度向上を図ることが可能である。
【0041】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。
【0042】
上記の実施形態において、絶縁部材30は第2端子22の端面22bの全面を覆うように構成されていたが、絶縁部材30は端面22bの全面を覆っていなくてもよい。
図10は、変形例に係る電子部品内蔵基板の一部を概略的に示す断面図である。
図10に示す電子部品内蔵基板3のように、絶縁部材30は、端面22bの一部のみを覆うように設けられていてもよい。なお、この場合、隣り合う第2端子22の間の距離をL1とし、一つの第2端子の端面22b上に設けられた絶縁部材30の長さをL2とした場合、L2/L1の値は1.1より大きいことが好ましい。この場合、第2端子22と絶縁部材30との密着性を更に向上させることができる。
【0043】
また、絶縁部材30は、少なくとも隣り合う第2端子22の端面22a同士の間に設けられていればよく、第2端子22の端面22bを覆っていなくてもよい。更に、絶縁部材30は、隣り合う第2端子22の間に充填されず、第2端子22の端面22a、及び、隣り合う第2端子22の間において露出する容量部23の表面に沿うように設けられていてもよい。
【0044】
また、電子部品内蔵基板は、熱膨張係数の違いに起因する応力を緩和することを目的として、コア12と第2端子22との間にも絶縁部材30が設けられていてもよい。
図11は、変形例に係る電子部品内蔵基板の一部を概略的に示す断面図である。
図11に示す電子部品内蔵基板4のように、絶縁部材30は、隣り合う第2端子22の間及び第2端子22の端面22bに加え、コア12に対向する第2端子22の端面にも設けられている。この場合、コア12と第2端子22との間に介在する絶縁層11の量を低減することができるので、絶縁層11を構成する材料の熱膨張係数と第2端子22を構成する材料の熱膨張係数との差に起因する応力を更に緩和することができる。
【0045】
また、第2端子22には焼結処理がなされていてもよい。これにより、焼結処理がなされていない場合に比べ、第2端子22の端面22a及び端面22bの表面粗さを大きくすることができる。したがって、アンカー効果等により第2端子22と絶縁部材30との密着性を向上させることができる。
【0046】
また、上記実施形態では、電子部品内蔵基板内の電子部品20について、第1端子21が5つに分割され、第2端子22が2つに分割されている例について説明したが、第1端子21及び第2端子22はそれぞれ複数に分割されていればよく、その数及び形状は上記実施形態に限定されず、適宜変更することができる。第2端子22が3つ以上に分割されている場合、全ての第2端子22に対して、隣り合う第2端子22の間に絶縁部材30を設けてもよいし、一部の第2端子22のみに対して、隣り合う第2端子22の間に絶縁部材30を設けてもよい。なお、一部の第2端子22のみに対して絶縁部材30を設ける場合においても、電子部品20の強度が低下することを抑制し、電子部品20の破損を抑制する効果を得ることができる。