特開 2024-109396 配線基板

(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】P2024109396

(43)【公開日】2024-08-14

(54)【発明の名称】配線基板

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20240806BHJP

【ＦＩ】

H05K3/46 Q

H05K3/46 B

H05K3/46 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023014166

(22)【出願日】2023-02-01

(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】100112472

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 弘

(74)【代理人】

【識別番号】100202223

【弁理士】

【氏名又は名称】軸見 可奈子

(72)【発明者】

【氏名】黒田 展久

(72)【発明者】

【氏名】台蔵 外茂也

【テーマコード（参考）】

5E316

【Ｆターム（参考）】

5E316AA12

5E316AA32

5E316AA38

5E316AA43

5E316BB13

5E316CC09

5E316CC32

5E316CC33

5E316CC37

5E316CC38

5E316DD23

5E316DD24

5E316EE01

5E316FF04

5E316GG15

5E316GG17

5E316GG28

5E316HH33

5E316JJ12

5E316JJ13

(57)【要約】

【課題】上下の両面に電極を有する電子部品を配線基板に内蔵し、各電極に配線基板の回路を接続するための技術を開示する。
【解決手段】本開示の配線基板は、第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上面を部分的に覆う第１導電層と、前記第１導電層を挟んで前記第１絶縁層上に積層される第２絶縁層と、前記第２絶縁層を貫通し、前記第１導電層を露出するキャビティと、前記キャビティに収容されると共に、上面に第１電極を有しかつ下面に第２電極を有する電子部品と、前記第２絶縁層上に積層され、前記キャビティを埋める第３絶縁層と、前記第３絶縁層を貫通し、前記第１電極に接続されると共にビア導体と、前記第１導電層に含まれ、前記キャビティ内で前記第２電極に接続されるパッドと、を有する配線基板であって、前記第２電極と前記パッドとの間には、それらの間を導通接続するビア導体以外の導電性の接続部が含まれる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１絶縁層と、
前記第１絶縁層の上面を部分的に覆う第１導電層と、
前記第１導電層を挟んで前記第１絶縁層上に積層される第２絶縁層と、
前記第２絶縁層を貫通し、前記第１導電層を露出するキャビティと、
前記キャビティに収容されると共に、上面に第１電極を有しかつ下面に第２電極を有する電子部品と、
前記第２絶縁層上に積層され、前記キャビティを埋める第３絶縁層と、
前記第３絶縁層を貫通し、前記第１電極に接続されるビア導体と、
前記第１導電層に含まれ、前記キャビティ内で前記第２電極に接続されるパッドと、を有する配線基板であって、
前記第２電極と前記パッドとの間には、それらの間を導通接続するビア導体以外の導電性の接続部が含まれる。

【請求項2】

請求項１に記載の配線基板であって、
前記接続部には、複数の粒体と、絶縁樹脂体とが含まれる。

【請求項3】

請求項２に記載の配線基板であって、
前記絶縁樹脂体は、前記第２電極を除く前記電子部品の下面と、前記第１絶縁層の上面との間にも備えられ、その略全体に前記複数の粒体が分散配置されている。

【請求項4】

請求項１に記載の配線基板であって、
互いに接続される前記第２電極及び前記パッドのペアが複数備えられ、
異なる前記ペアの間が絶縁樹脂体によって絶縁されている。

【請求項5】

請求項１に記載の配線基板であって、
前記接続部は異方性導電膜である。

【請求項6】

請求項１に記載の配線基板であって、
前記第１電極は前記ビア導体を介して複数の実装部品と接続される。

【請求項7】

請求項６に記載の配線基板であって、
前記電子部品は、前記複数の実装部品間を接続する配線構造体である。

【請求項8】

請求項１に記載の配線基板であって、
前記電子部品はコンデンサ、またはインダクタである。

【請求項9】

請求項１に記載の配線基板であって
前記電子部品の前記上面は、前記第２絶縁層の上面と面一になっている。

【請求項10】

請求項１に記載の配線基板であって、
前記第３絶縁層は、配線基板のうち最外の絶縁層である。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電子部品が収容されるキャビティを内部に備える配線基板に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の従来の配線基板では、電子部品のうち電極を有しない下面が接着材にてキャビティの底面に固定されている。そして、キャビティを上方から覆う絶縁層に複数のビアが形成され、それらビア内にメッキ金属で形成されるビア導体により、電子部品の上面の電極に、配線基板の電気回路と接続されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１９２７３０号公報（段落［００２７］、図１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した従来の配線基板に対し、本願では、上下の両面に電極を有する電子部品を配線基板に内蔵し、各電極に配線基板の回路を接続するための技術を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の配線基板は、第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上面を部分的に覆う第１導電層と、前記第１導電層を挟んで前記第１絶縁層上に積層される第２絶縁層と、前記第２絶縁層を貫通し、前記第１導電層を露出するキャビティと、前記キャビティに収容されると共に、上面に第１電極を有しかつ下面に第２電極を有する電子部品と、前記第２絶縁層上に積層され、前記キャビティを埋める第３絶縁層と、前記第３絶縁層を貫通し、前記第１電極に接続されるビア導体と、前記第１導電層に含まれ、前記キャビティ内で前記第２電極に接続されるパッドと、を有する配線基板であって、前記第２電極と前記パッドとの間には、それらの間を導通接続するビア導体以外の導電性の接続部が含まれる。

【発明の効果】

【0006】

本開示に係る配線基板によれば、上下の両面に電極を有する電子部品を配線基板に内蔵し、各電極に配線基板の回路を接続することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の一実施形態に係る配線基板の拡大断面図

【図2】電子部品の斜視図

【図3】電子部品とパッドとの接続部分の拡大断面図

【図4】粒体の断面図

【図5】配線基板の製造方法を示す断面図

【図6】配線基板の製造方法を示す断面図

【図7】配線基板の製造方法を示す断面図

【図8】配線基板の製造方法を示す断面図

【図9】第２実施形態に係る配線基板の拡大断面図

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図１～８を参照して本開示の一実施形態について説明する。図１に示された本実施形態の配線基板１０は、コア基板４０とその表裏の両面に積層されるビルドアップ部１２（図１には一方のビルドアップ部１２のみが示されている）とを備える。コア基板４０は、絶縁性基材４０Ｋと、その表裏の両面に積層されるコア導電層４０Ｄとを備えている。

【0009】

ビルドアップ部１２には、コア基板４０側から順番に、第１絶縁層１４Ａと、第１導電層１３Ａと、第２絶縁層１４Ｂと、第３絶縁層１４Ｃと、第２導電層１３Ｂと、ソルダーレジスト層１１とが順次積層されている。以下では、図１に示されるビルドアップ部１２のうちソルダーレジスト層１１が設けられている側を上方、コア基板４０側を下方とする。

【0010】

なお、第１及び第２，第３絶縁層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとしては、プリプレグや絶縁フィルムなどを用いることができる。第１及び第２導電層１３Ａ，１３Ｂとしてはメッキ等が用いられるが、これに限定されない。

【0011】

第２絶縁層１４Ｂには、キャビティ２０が形成されている。キャビティ２０は、開口形状が四角形になっている。キャビティ２０の内側壁２０Ａは、開口縁部から第１絶縁層１４Ａにかけて窄むように傾斜している。

【0012】

そして、キャビティ２０の内部には、内側壁２０Ａとの間に隙間２０Ｂを挟んだ状態で、電子部品１００が収容されている。電子部品１００は例えばコンデンサであって、図２に示すように、正面視四角形のチップ状になっている。電子部品１００は、本体部１００Ｃと、その上面に備えられる複数の第１電極１００Ａと、下面に備えられる複数の第２電極１００Ｂとを有している。また、第１及び第２電極１００Ａ，１００Ｂは、本体部１００Ｃから突出し、その突出方向の端部が平坦面１００Ｄになっている。また、図１に示されるように、第１電極１００Ａの平坦面１００Ｄは、第２絶縁層１４Ｂの上面と面一になっている。なお、本実施形態の電子部品１００では、左右方向の端部に設けられる第１及び第２電極１００Ａ，１００Ｂが接続している。

【0013】

また、キャビティ２０の底部には複数のパッド１５が露出している。複数のパッド１５は、第１導電層１３Ａの一部であって、第１絶縁層１４Ａから突出し、上面は平坦面１５Ｄになっている。そして、複数のパッド１５が電子部品１００の第２電極１００Ｂに接続されている。パッド１５と第２電極１００Ｂの接続構造については、後に詳説する。

【0014】

なお、電子部品１００はコンデンサに限定されず、ＩＣチップ、半導体素子、電気抵抗、インダクタなどであってもよいし、それ以外であってもよい。

【0015】

第３絶縁層１４Ｃは、第２絶縁層１４Ｂの上面と電子部品１００の上面を覆い、かつキャビティ２０の隙間２０Ｂを埋めている。また、第２導電層１３Ｂと第１導電層１３Ａとは、第１ビア導体１７Ａによって接続されている。第１ビア導体１７Ａは、第３絶縁層１４Ｃと第２絶縁層１４Ｂとに亘って貫通形成されている。

【0016】

また電子部品１００の第１電極１００Ａと第２導電層１３Ｂとは、第２ビア導体１７Ｂによって接続されている。第１及び第２ビア導体１７Ａ，１７Ｂは、テーパー状に縮径するビアホール１７Ｈの内部に、メッキ金属が充填されて形成される。

【0017】

ソルダーレジスト層１１の上面には、金属ポスト１９が形成されている。金属ポスト１９には、銅メッキ膜１９Ａと、その上面に積層されるニッケルメッキ膜（図示せず）、ニッケルメッキ膜の上面に積層される錫メッキ膜１９Ｂとが含まれている。

【0018】

また、金属ポスト１９は、ソルダーレジスト層１１に貫通形成される第３ビア導体１７Ｃによって、第２導電層１３Ｂと接続されている。なお、第３ビア導体１７Ｃは、第１及び第２ビア導体１７Ａ，１７Ｂと同様に、ビアホール１７Ｈの内部にメッキ金属が充填されたものである。

【0019】

また、金属ポスト１９には、実装部品１１０が搭載されている。実装部品１１０は、電子部品１００を介して互いに接続される。本実施形態の実装部品１１０としては、ＣＰＵやメモリなどがあげられる。

【0020】

以下、前述した第２電極１００Ｂとパッド１５との接続構造について説明する。図３に示すように、第２電極１００Ｂとパッド１５とは、上下方向で互いに重ね合わされ、これにより、電子部品１００の本体部１００Ｃの下面とキャビティ２０の底面との間には隙間が形成されている。そして、その隙間には、熱可塑性の絶縁樹脂体３２に複数の粒体３１が混合している混合体が受容されている。

【0021】

粒体３１は、例えば、図４に示されるように、外側を絶縁層３１Ｃで覆われ、その内側に導電層３１Ｂを備える。そして、上述した隙間においては、混合体の複数の粒体３１は、導体として機能せず、混合体の絶縁樹脂体３２がホットメルト接着材として機能して、隣り合う第２電極１００Ｂ同士及びパッド１５同士間を絶縁させた状態で電子部品１００の本体部１００Ｃをキャビティ２０の底面に固定する。

【0022】

混合体は、上下方向で互いに重なる第２電極１００Ｂとパッド１５との間にも備えられている。図３に示されるように、その混合体の粒体３１は、第２電極１００Ｂとパッド１５とに挟まれて絶縁層３１Ｃを破壊され、導電層３１Ｂが露出する状態で第２電極１００Ｂとパッド１５とに押し付けられている。これにより、第２電極１００Ｂとパッド１５との間においては、混合体の複数の粒体３１は、導体として機能し、第２電極１００Ｂとパッド１５とを接続する回路の一部になっている。また、絶縁樹脂体３２は、第２電極１００Ｂとパッド１５とを固定するホットメルト接着材として機能している。

【0023】

なお、絶縁樹脂体３２としては融点が１１０℃～１８０℃程度のものが好ましく、例としては、熱硬化性のエポキシ樹脂などが挙げられる。また、粒体３１の導電層３１Ｂとしては、金やニッケルなどが挙げられるが、その他の金属であってもよい。

【0024】

第２電極１００Ｂとパッド１５との接続構造についての説明は以上である。次に、本実施形態の配線基板１０の製造方法について説明する。
（１）公知の方法により形成されたコア基板４０の上面に、第１絶縁層１４Ａとしての絶縁フィルムが積層される。次いで、第１絶縁層１４Ａの所定の位置に、レーザー等でビアホール１７Ｈが形成され、ビアホール１７Ｈ内部のデスミア処理が行われる。次いで、化学メッキ処理が行われ、第１絶縁層１４Ａ上とビアホール１７Ｈ内部に化学メッキ膜（図示せず）が形成される。次いで、化学メッキ膜上に所定パターンのメッキレジスト２６が形成される（図５（Ａ））。

【0025】

（２）次いで、電解メッキ処理が施された後、メッキレジスト２６及び化学メッキ膜が除去されると、パッド１５を含む第１導電層１３Ａと、ビア導体１７が得られる（図５（Ｂ））。

【0026】

なお、第１絶縁層１４Ａとして、プリプレグが使用されてもよい。これであれば、銅箔が積層されてから絶縁フィルムの表面に無電解メッキ処理、メッキレジスト処理、電解メッキ処理が行われる。

【0027】

（３）第１導電層１３Ａ上に、第２絶縁層１４Ｂとしての絶縁フィルムが積層される。そして、図５（Ｃ）に示すように、パッド１５と対応する位置にレーザーが照射され、キャビティ２０が形成される。

【0028】

（４）キャビティ２０内部のデスミア処理が行われる。次いで、キャビティ２０の底部に、シート状の絶縁樹脂体３２に粒体３１が含まれる異方性導電膜３０が、パッド１５が覆われるようにして配置される（図５（Ｄ））。次いで、異方性導電膜３０を、剥離フィルム３０Ａが張り付いた状態で加熱圧着し、キャビティ２０の底部に固定する。なお、本実施形態の異方性導電膜３０はシート状になっているが、液状の樹脂であってもよい。

【0029】

（５）次いで、剥離フィルム３０Ａが剥がされてから、マウンタによって電子部品１００がキャビティ２０内部に収容される（図６（Ａ））。この時、パッド１５と第２電極１００Ｂとが対応するように重ねられる。次いで、ボンディングツールを用いて、第１電極１００Ａの上面と第２絶縁層１４Ｂとが同じ高さになるように、電子部品１００を加熱圧着する。

【0030】

詳細には、第２電極１００Ｂとパッド１５の間に異方性導電膜３０が挟まれて加熱プレスされると、粒体３１が平坦面１００Ｄと平坦面１５Ｄとに押しつぶされる。すると、粒体の最外の絶縁層３１Ｃが破壊されて導電層３１Ｂが露出し、その導電層３１Ｂによって平坦面１００Ｄと平坦面１５Ｄとが接続される。

【0031】

一方で、平坦面１００Ｄと平坦面１５Ｄとの間に挟み込まれなかった粒体３１は、一対になった第２電極１００Ｂとパッド１５との間に配置される。

【0032】

（６）第２絶縁層１４Ｂ、電子部品１００及びキャビティ２０の上面に、第３絶縁層１４Ｃとしての絶縁フィルムが積層される。この時、溶解した樹脂がキャビティ２０の隙間２０Ｂに流れ込む。次いで、第３絶縁層１４Ｃの所定の位置にレーザーが照射され、第３絶縁層１４Ｃと第２絶縁層１４Ｂとにわたってビアホール１７Ｈが貫通形成される（図６（Ｂ））。

【0033】

（７）デスミア処理が行われた後、化学メッキ処理が行われ、第３絶縁層１４Ｃ上及びビアホール１７Ｈの内部に化学メッキ膜（図示せず）が形成される。次いで、化学メッキ膜上に所定パターンのメッキレジスト２６が形成される（図６（Ｃ））。

【0034】

（８）次いで、電解メッキ処理が施された後、メッキレジスト及び化学メッキ膜が除去されると、第２導電層１３Ｂ及びビア導体１７が得られる（図７（Ａ））。この時、第１導電層１３Ａに接続されるビア導体１７が第１ビア導体１７Ａ、第１電極１００Ａに接続されるビア導体１７が第２ビア導体１７Ｂになる。

【0035】

（９）第２導電層１３Ｂ上に、ソルダーレジスト層１１が積層される。次いで、ソルダーレジスト層１１に、レーザー加工やフォトリソグラフィ処理等が施され、開口１１Ｈが形成される（図７（Ｂ））。

【0036】

（１０）化学メッキ処理が行われ、ソルダーレジスト層１１上及び開口１１Ｈの内部に化学メッキ膜（図示せず）が形成された後、化学メッキ膜上にメッキレジスト２６が形成される。次いで、電解メッキ処理によって、開口１１Ｈの内部に銅メッキが充填されて第３ビア導体１７Ｃが形成され、メッキレジスト２６から露出する部分には銅メッキ膜１９Ａが形成される（図７（Ｃ））。次いで、電解メッキ処理が行われ、銅メッキ膜１９Ａ上にニッケルメッキ膜（図示せず）が形成される。

【0037】

（１１）次いでニッケルメッキ膜上に、電解メッキ処理によって錫メッキ膜１９Ｂが形成された後、化学メッキ膜及びメッキレジスト２６を除去する。これにより、銅メッキ膜１９Ａ、ニッケルメッキ膜、錫メッキ膜１９Ｂからなる金属ポスト１９が得られる（図８（Ａ））。

【0038】

（１２）マウンタによって金属ポスト１９上に実装部品１１０が搭載される（図８（Ｂ））。以上により、配線基板１０が完成する。

【0039】

本実施形態の配線基板１０の構造及び製造方法の説明は以上である。次に配線基板１０の作用効果について説明する。本実施形態の配線基板１０では、電子部品１００の上面の第１電極１００Ａと第２導電層１３Ｂとが、第２ビア導体１７Ｂで接続される。また、電子部品１００の下面の第２電極１００Ｂと第１導電層１３Ａとは、それらの間に挟まれる複数の粒体３１によって接続されている。これらにより、電子部品１００の上面と下面の各電極と、配線基板１０の回路とが導通接続される。

【0040】

また、電子部品１００の上面の第１電極１００Ａの接続にはビア導体が使用され、電子部品１００の下面の第２電極１００Ｂの接続にはビア導体以外の導電性の接続部が使用されることで、キャビティ２０をコア基板４０ではなく、ビルドアップ部１２内に設けることができる。具体的には、電子部品１００の下面の第２電極１００Ｂにも、上面の第１電極１００Ａと同様にビア導体が接続されるようにするには、コア基板４０を貫通するキャビティを設ける必要があるが、本実施形態の配線基板１０の構造によれば、その必要がなくなり、上述の通りキャビティをビルドアップ部１２内に設けることができる。また、これにより、電子部品１００の下面の第２電極１００Ｂと、ビルドアップ層１２上の実装部品１１０とを接続する回路を短くすることができる。さらには、電子部品１００の上下の両面の電極にビア導体が接続されるには、ビア導体を形成するための一対の絶縁層で電子部品１００を挟む必要があるが、本実施形態の配線基板１０の構造によれば、そのようなビア導体を形成するための絶縁層は１つだけでよいので、その分、配線基板１０全体を薄くすることができる。

【0041】

なお、コア基板４０を貫通するキャビティに電子部品１００が収容されるものにおいて、電子部品１００の表裏（上下）の一方の電極の接続に、ビア導体が使用され、表裏（上下）の他方の電極の接続にビア導体以外の導電性の接続部が使用される構造にしてもよい。

【0042】

また、第２電極１００Ｂとパッド１５との接続部分には、絶縁樹脂体３２が含まれている。絶縁樹脂体３２は第２電極１００Ｂを除く電子部品１００の下面と第１導電層１３Ａの上面との間に、複数の粒体３１が分散配置された状態で配置されている。これによれば、左右方向で隣り合う第２電極１００Ｂと粒体３１のペアの間に配される粒体３１は、絶縁樹脂体３２とともに絶縁体として機能するため、第２電極１００Ｂ及びパッド１５のペア間の短絡を抑制することができる。

【0043】

また、第２電極１００Ｂとパッド１５を含む第１導電層１３Ａとの接続部分は異方性導電膜３０になっている。これによれば、電子部品１００の接着、第２電極１００Ｂとパッド１５との導通、第２電極１００Ｂ及びパッド１５のペア間の絶縁を異方性導電膜３０のみで行うことが可能になるため、作業が簡略化される。

【0044】

［第２実施形態］
本実施形態の配線基板１０Ｖは、前述の電子部品１００が図９に示されるような配線構造体２００になっている点で第１実施形態と異なる。配線構造体２００は積層構造になっていて、複数の配線層２０１と、複数の層間絶縁層２０２とを含んでいる。

【0045】

配線層２０１には複数のパッド２０４が含まれ、下側に配される下側パッド２０４Ｂはパッド１５と接続され、上側に配される上側パッド２０４Ａは第２ビア導体１７Ｂを介して第２導電層１３Ｂと接続されている。また、層間絶縁層２０２を挟んで隣り合う配線層２０１同士は、ビア導体２０３によって接続されている。配線層２０１は、実装部品１１０間を接続する配線２０４Ｃを含んでいる。そして、配線層２０４およびビア導体は、配線基板１０Ｖよりも配線幅及び配線間距離の小さい配線になっている。

【0046】

［他の実施形態］
（１）本実施形態の配線基板１０では、異方性導電膜３０に含まれる粒体３１によって第２電極１００Ｂとパッド１５とが導通接続されていたが、半田によって導通接続されていてもよい。この場合、パッド１５または第２電極１００Ｂにクリーム半田が印刷され、電子部品１００がキャビティ２０内部に収容された後、リフロー工程を経て接続される。

【0047】

なお、半田によって接続される場合は２００℃～２６０℃程度で実装されるが、本実施形態のように異方性導電膜３０を用いて接続するのであれば、１１０℃から１８０℃程度の低温で電子部品１００を実装することができる。

【0048】

（２）本実施形態の配線基板１０では、電子部品１００は正面視四角形状になっていたが、円形や他の多角形状になっていてもよい。また、キャビティ２０の開口形状も、電子部品１００の形状に合わせて変更されてもよい。

【0049】

（３）また、キャビティ２０の内側壁２０Ａは、第１絶縁層１４Ａに向かって窄むように傾斜していたが、これに限定されず、例えばキャビティ２０が立方体形状の凹部になっていてもよい。

【0050】

（４）本実施形態の配線基板１０では、コア基板４０の直上に第１絶縁層１４Ａが積層されていたが、複数の絶縁層と導電層をコア基板４０上に交互に積層した後に、第１絶縁層１４Ａが積層されていてもよい。

【0051】

（５）本実施形態の配線基板１０では、実装部品１１０が複数設けられていたが、１つだけ設けられていてもよいし、設けられていなくてもよい。

【0052】

なお、本明細書及び図面には、特許請求の範囲に含まれる技術の具体例が示されているが、特許請求の範囲に記載の技術はこれら具体例に限定されるものではなく、具体例を様々に変形、変更したものも含み、また、具体例から一部を単独で取り出したものも含まれる。

【符号の説明】

【0053】

１０ 配線基板
１３Ａ 第１導電層
１３Ｂ 第２導電層
１４Ａ 第１絶縁層
１４Ｂ 第２絶縁層
１４Ｃ 第３絶縁層
１５ パッド
１７Ｂ 第２ビア導体
２０ キャビティ
３０ 異方性導電膜
３１ 粒体
３２ 絶縁樹脂体
１００ 電子部品
１００Ａ 第１電極
１００Ｂ 第２電極
１１０ 実装部品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】