特許 7601709 電子部品内蔵基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】電子部品内蔵基板

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20241210BHJP

【ＦＩ】

H05K3/46 Q

H05K3/46 B

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021085147

(22)【出願日】2021-05-20

(65)【公開番号】P2022178380

(43)【公開日】2022-12-02

【審査請求日】2024-03-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115738

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲頭 光宏

(74)【代理人】

【識別番号】100121681

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 和文

(72)【発明者】

【氏名】露谷 和俊

(72)【発明者】

【氏名】大川 博茂

【審査官】沼生 泰伸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１１２６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１３５９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／１４７９３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００１－３４５５５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／４６

Ｈ０５Ｋ １／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

芯材を有する第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層に埋め込まれた電子部品と、
前記第１の絶縁層の一方の表面に設けられ、第１の信号配線を含む第１の導体層と、を備え、
前記第１の信号配線の一端は、前記電子部品の第１の信号端子と重なる位置において前記第１の信号端子に接続され、
前記第１の信号配線の他端は、前記電子部品と重ならない位置まで引き出され、
前記第１の絶縁層は、前記電子部品の周囲、並びに、平面視で前記第１の信号配線と重なる位置において前記芯材の存在しない無芯材領域を形成し、
前記無芯材領域は、前記電子部品の周囲、並びに、平面視で前記第１の信号配線と重なる位置に沿って形成されており、これにより前記無芯材領域の端部は、前記電子部品の周囲、並びに、平面視で前記第１の信号配線の周囲に沿って延在することを特徴とする電子部品内蔵基板。

【請求項2】

前記第１の導体層は、一端が前記電子部品の第２の信号端子に接続された第２の信号配線をさらに含み、
前記第２の信号配線の一部は、平面視で前記芯材と重なることを特徴とする請求項１に記載の電子部品内蔵基板。

【請求項3】

前記第１の導体層を埋め込むよう、前記第１の絶縁層の前記一方の表面に設けられた第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層の表面に設けられた第２の導体層と、をさらに備え、
前記第２の絶縁層は、芯材を含まない樹脂材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品内蔵基板。

【請求項4】

前記第１の絶縁層の他方の表面に設けられた第３の導体層と、
前記第３の導体層を埋め込むよう、前記第１の絶縁層の前記他方の表面に設けられた第３の絶縁層と、
前記第３の絶縁層の表面に設けられた第４の導体層と、をさらに備え、
前記第３の絶縁層は、芯材を含まない樹脂材料からなることを特徴とする請求項３に記載の電子部品内蔵基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電子部品内蔵基板に関し、特に、多層配線構造を有する電子部品内蔵基板に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には多層配線構造を有する電子部品内蔵基板が開示されている。特許文献１に開示された電子部品内蔵基板は、電子部品が埋め込まれた絶縁層と、電子部品が埋め込まれた絶縁層の一方の表面側に設けられた２層の配線層と、電子部品が埋め込まれた絶縁層の他方の表面側に設けられた２層の配線層とを有している。そして、上記２層の配線層間に位置する絶縁層は、ガラスクロスなどの芯材に樹脂材料を含浸させたコア材料が用いられており、これにより基板全体の機械的強度を確保している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－３３９４２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、芯材に樹脂材料を含浸させたコア材料は、厚みを薄くすることが困難であることから、電子部品が埋め込まれた絶縁層の両面にコア材料を設けると、全体の厚さが厚くなるという問題があった。しかも、コア材料の表面に信号配線を形成すると、コア材料に含まれる芯材の影響によって高周波特性にばらつきが生じるという問題もあった。

【0005】

したがって、本発明は、全体の厚さを薄くすることができるとともに、高周波特性にばらつきが生じにくい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】

本発明による電子部品内蔵基板は、芯材を有する第１の絶縁層と、第１の絶縁層に埋め込まれた電子部品と、第１の絶縁層の一方の表面に設けられ、第１の信号配線を含む第１の導体層とを備え、第１の信号配線の一端は、電子部品の第１の信号端子と重なる位置において第１の信号端子に接続され、第１の信号配線の他端は、電子部品と重ならない位置まで引き出され、第１の絶縁層は、電子部品の周囲、並びに、平面視で第１の信号配線と重なる位置において前記芯材の存在しない無芯材領域を形成することを特徴とする。

【0007】

本発明によれば、電子部品が埋め込まれた第１の絶縁層に芯材を設けていることから、全体の厚さを薄くすることが可能となる。また、電子部品の周囲が無芯材領域であることから、芯材と電子部品が干渉することもない。しかも、平面視で第１の信号配線と重なる位置も無芯材領域であることから、第１の信号配線を流れる高周波信号の高周波特性にばらつきが生じにくくなる。

【0008】

本発明において、無芯材領域は、電子部品の周囲、並びに、平面視で第１の信号配線と重なる位置に沿って形成されており、これにより無芯材領域の端部は、電子部品の周囲、並びに、平面視で第１の信号配線の周囲に沿って延在するものであっても構わない。これによれば、無芯材領域の面積が抑えられることから、全体の機械的強度を十分に確保することが可能となる。

【0009】

本発明において、第１の導体層は、一端が電子部品の第２の信号端子に接続された第２の信号配線をさらに含み、第２の信号配線の一部は、平面視で芯材と重なっても構わない。これによれば、無芯材領域の面積が抑えられることから、全体の機械的強度を十分に確保することが可能となる。

【0010】

本発明による電子部品内蔵基板は、第１の導体層を埋め込むよう、第１の絶縁層の一方の表面に設けられた第２の絶縁層と、第２の絶縁層の表面に設けられた第２の導体層とをさらに備え、第２の絶縁層は、芯材を含まない樹脂材料からなるものであっても構わない。これによれば、第２の絶縁層の厚さを十分に薄くすることが可能となる。また、本発明による電子部品内蔵基板は、第１の絶縁層の他方の表面に設けられた第３の導体層と、第３の導体層を埋め込むよう、第１の絶縁層の他方の表面に設けられた第３の絶縁層と、第３の絶縁層の表面に設けられた第４の導体層とをさらに備え、第３の絶縁層は、芯材を含まない樹脂材料からなるものであっても構わない。これによれば、第３の絶縁層の厚さを十分に薄くすることが可能となる。

【発明の効果】

【0011】

このように、本発明によれば、芯材による基板としての強度を備え、全体の厚さを薄くすることができるとともに、高周波特性にばらつきが生じにくい電子部品内蔵基板を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の一実施形態による電子部品内蔵基板１の構造を説明するための模式的な断面図である。

【図2】図２は、導体層Ｌ１～Ｌ３の一部を拡大した模式的な平面図である。

【図3】図３は、電子部品内蔵基板１の製造方法を説明するための工程図である。

【図4】図４は、電子部品内蔵基板１の製造方法を説明するための工程図である。

【図5】図５は、電子部品内蔵基板１の製造方法を説明するための工程図である。

【図6】図６は、電子部品内蔵基板１の製造方法を説明するための工程図である。

【図7】図７は、電子部品内蔵基板１の製造方法を説明するための工程図である。

【図8】図８は、電子部品内蔵基板１の製造方法を説明するための工程図である。

【図9】図９は、電子部品内蔵基板１の製造方法を説明するための工程図である。

【図10】図１０は、電子部品内蔵基板１の製造方法を説明するための工程図である。

【図11】図１１は、電子部品内蔵基板１の製造方法を説明するための工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

【0014】

図１は、本発明の一実施形態による電子部品内蔵基板１の構造を説明するための模式的な断面図である。

【0015】

図１に示すように、本実施形態による電子部品内蔵基板１は、６層の導体層Ｌ１～Ｌ６と、積層方向に隣接する２つの導体層間にそれぞれ位置する絶縁層１１～１５とを備えている。ここで、絶縁層１１は導体層Ｌ１，Ｌ２間に位置し、絶縁層１２は導体層Ｌ２，Ｌ３間に位置し、絶縁層１３は導体層Ｌ３，Ｌ４間に位置し、絶縁層１４は導体層Ｌ４，Ｌ５間に位置し、絶縁層１５は導体層Ｌ５，Ｌ６間に位置する。絶縁層１１～１５はいずれも表裏に導体層が存在する層間膜であり、その意味においてソルダーレジスト２１，２２は絶縁層に該当しない。

【0016】

導体層Ｌ１は最上層に位置し、その一部はソルダーレジスト２１で覆われている。ソルダーレジスト２１で覆われていない導体層Ｌ１の露出部分は、電子部品内蔵基板１の一方の表面１ａ側に位置する端子電極Ｅ１を構成する。導体層Ｌ６は最下層に位置し、その一部はソルダーレジスト２２で覆われている。ソルダーレジスト２２で覆われていない導体層Ｌ６の露出部分は、電子部品内蔵基板１の他方の表面１ｂ側に位置する端子電極Ｅ２を構成する。電子部品内蔵基板１の表面１ａには、図示しない半導体ＩＣや受動部品などの電子部品が搭載される。電子部品内蔵基板１の表面１ｂは、図示しない別の回路基板に対する実装面として用いられ、或いは、図示しない半導体ＩＣや受動部品などの電子部品が搭載される。

【0017】

絶縁層１１～１５のうち、絶縁層１３は、ガラスクロスなどからなる芯材Ｃにエポキシなどの樹脂材料を含浸させたコア材料からなる。コア材料は強度が高いことから、電子部品内蔵基板１の機械的強度は主に絶縁層１３によって確保される。これに対し、絶縁層１１，１２，１４，１５は、ガラスクロスなどの芯材を含まない樹脂材料からなる。ガラスクロスなどの芯材を含まない樹脂材料は、コア材料と比べて加工性に優れており、小径のビアホールを狭ピッチで形成することが可能である。また、絶縁層１１，１２，１４，１５は、ガラスクロスなどの芯材を含まないことから、その厚さを十分に薄くすることが可能である。

【0018】

絶縁層１３は２層の絶縁層１３ａ，１３ｂからなり、両者の界面に芯材Ｃが設けられている。絶縁層１３は、他の絶縁層１１，１２，１４，１５よりも厚さが厚く、このため、芯材Ｃについても、電子部品内蔵基板１全体の機械的強度を十分に確保できるよう、十分な厚さに設定することが可能である。芯材Ｃは、絶縁層１３ａ，１３ｂの界面全体に設けられているのではなく、部分的に除去されている。芯材Ｃが除去された領域は無芯材領域Ａであり、無芯材領域Ａに半導体ＩＣなどの電子部品４０が埋め込まれている。このように、電子部品４０と重なる位置及びその周囲には芯材Ｃが存在しないことから、電子部品４０と芯材Ｃが干渉することがない。電子部品４０は、電極パッドが設けられた主面４１が表面１ａ側を向くよう、フェイスアップ方式で絶縁層１３ａの表面に搭載されている。電子部品４０が半導体ＩＣである場合、チップの厚みは２００μｍ以下、例えば５０～１００μｍ程度に薄型化されていても構わない。

【0019】

図１に示すように、積層方向に隣接する２つの導体層は、ビア導体によって相互に接続される。例えば、導体層Ｌ１，Ｌ２は絶縁層１１を貫通して設けられたビア導体３１を介して接続され、導体層Ｌ２，Ｌ３は絶縁層１２を貫通して設けられたビア導体３２を介して接続され、導体層Ｌ３，Ｌ４は絶縁層１３を貫通して設けられたビア導体３３を介して接続され、導体層Ｌ４，Ｌ５は絶縁層１４を貫通して設けられたビア導体３４を介して接続され、導体層Ｌ５，Ｌ６は絶縁層１５を貫通して設けられたビア導体３５を介して接続される。さらに、導体層Ｌ３と電子部品４０は、絶縁層１３ｂを貫通して設けられたビア導体３６を介して接続される。

【0020】

ここで、コア材料からなる絶縁層１３と、ガラスクロスなどの芯材を含まない樹脂材料からなる絶縁層１１，１２，１４，１５は、加工性が大きく異なる。つまり、樹脂材料からなる絶縁層１１，１２，１４，１５は加工性に優れるため、小径のビアホールを容易に形成することができる一方、コア材料からなる絶縁層１３は、ガラスクロスなどの芯材Ｃが存在することから、絶縁層１３を貫通する小径のビアホールを形成することは困難である。しかしながら、導体層Ｌ３と電子部品４０を接続するビア導体３６は、無芯材領域Ａに設けられており、芯材Ｃを貫通する必要がないことから、ビア導体３６についても狭ピッチで形成することが可能である。

【0021】

図２は、導体層Ｌ１～Ｌ３の一部を拡大した模式的な平面図である。

【0022】

図２に示す例では、電子部品４０の主面４１に信号端子５１，５２及びグランド端子５３を含む６つの電極パッドが設けられている。信号端子５１，５２は高周波信号を入出力するための電極パッドであり、グランド端子５３は電子部品４０にグランド電位を供給するための電極パッドである。

【0023】

図２に示すように、導体層Ｌ３には、信号配線Ｓ１，Ｓ２とグランド配線Ｇ１が含まれている。信号配線Ｓ１，Ｓ２の一端は、それぞれ電子部品４０の信号端子５１，５２と重なる位置において、ビア導体３６を介して信号端子５１，５２に接続される。グランド配線Ｇ１の一端はグランド端子５３に接続される。そして、絶縁層１３に含まれる芯材Ｃは、電子部品４０の周囲、並びに、平面視で信号配線Ｓ１と重なる位置において除去されている。具体的には、電子部品４０の周囲、並びに、平面視で信号配線Ｓ１と重なる位置に沿って芯材Ｃが除去されており、これにより無芯材領域Ａの端部Ｂは、電子部品４０の周囲、並びに、平面視で信号配線Ｓ１の周囲に沿って延在する。無芯材領域Ａは、平面視で外部と繋がらない閉じた領域であり、したがって、無芯材領域Ａの端部Ｂは芯材Ｃの外周とは繋がらない。このように、無芯材領域Ａの面積が最小限に抑えられていることから、無芯材領域Ａによる機械的強度の低下が最小限に抑えられる。

【0024】

信号配線Ｓ１は、平面視で全体が芯材Ｃと重ならないことから、信号配線Ｓ１を流れる高周波信号の高周波特性にばらつきが生じにくくなる。一方、信号配線Ｓ２については、一部が平面視で芯材Ｃと重なりを有している。このように、全ての信号配線と重なる位置において芯材Ｃを除去する必要はなく、芯材Ｃの影響を特に受けやすい信号配線Ｓ１と重なる位置において芯材Ｃを除去しても構わない。一例として、信号配線Ｓ１を流れる信号は周波数の高いアンテナ信号であり、信号配線Ｓ２を流れる信号は制御信号である。

【0025】

図２に示すように、信号配線Ｓ１の他端は、電子部品と重ならない位置まで引き出され、ビア導体３２を介して導体層Ｌ２に含まれる信号配線Ｓ３に接続される。信号配線Ｓ３は、ビア導体３１を介して導体層Ｌ１に含まれる端子電極Ｅ１の一つである信号端子ＥＳに接続される。一方、グランド配線Ｇ１の他端は、ビア導体３２を介して導体層Ｌ２に含まれるグランドパターンＧ２に接続される。グランドパターンＧ２は導体層Ｌ２の大部分を占めるベタパターンであり、信号配線Ｓ２の周囲は、グランドパターンＧ２によって囲まれる。グランドパターンＧ２は、ビア導体３１を介して導体層Ｌ１に含まれる端子電極Ｅ１の一つであるグランド端子ＥＧに接続される。

【0026】

以上説明したように、本実施形態による電子部品内蔵基板１は、厚み方向において中央に位置し、電子部品４０が埋め込まれた絶縁層１３に芯材Ｃが設けられ、絶縁層１３の上下に位置する他の絶縁層１１，１２，１４，１５には芯材Ｃが設けられていないことから、機械的強度を確保しつつ、全体の厚さを薄くすることが可能となる。しかも、電子部品４０と重なる部分のみならず、平面視で信号配線Ｓ１と重なる位置においても芯材Ｃが除去されていることから、信号配線Ｓ１を流れる高周波信号の高周波特性にばらつきが生じにくくなる。また、絶縁層１１，１２，１４，１５が芯材Ｃを含まない樹脂材料によって構成されていることから、ビア導体３１，３２，３４，３５を狭ピッチで形成することができる。このため、表面１ａ又は１ｂに端子ピッチの狭い電子部品を搭載する場合であっても、レイアウト設計が容易となる。

【0027】

次に、本実施形態による電子部品内蔵基板１の製造方法について説明する。

【0028】

図３～図１１は、本実施形態による電子部品内蔵基板１の製造方法を説明するための工程図である。

【0029】

まず、図３に示すように、芯材Ｃを含まない樹脂材料からなる絶縁層１４の両面にＣｕ箔等からなる導体層Ｌ４，Ｌ５が形成された基材を用意し、これを支持体５０に固定する。次に、図４に示すように、フォトリソグラフィー法など公知の手法を用いて導体層Ｌ４をパターニングすることによって、所望のパターン形状を有する導体層Ｌ４を完成させる。次に、図５に示すように、パターニングされた導体層Ｌ４を埋め込むよう、絶縁層１４の表面に例えば未硬化（Ｂステージ状態）の樹脂シート等を真空圧着等によって積層することにより、絶縁層１３ａを形成する。次に、絶縁層１３ａの表面上に電子部品４０を載置する。電子部品４０は、電極パッドが露出する主面４１が上側を向くよう、フェイスアップ方式で搭載する。

【0030】

次に、図６に示すように、電子部品４０を覆うように芯材Ｃを含む絶縁層１３ｂ及び導体層Ｌ３を形成する。絶縁層１３ｂの形成は、例えば、未硬化又は半硬化状態の熱硬化性樹脂を塗布した後、未硬化樹脂の場合それを加熱して半硬化させ、さらに、プレス手段を用いて導体層Ｌ３とともに硬化成形することが好ましい。芯材Ｃには、電子部品４０と重なる位置においてあらかじめ無芯材領域Ａが形成されている。絶縁層１３ｂに用いる樹脂材料は、絶縁層１３ａと同じであっても構わない。また、あらかじめ樹脂等に含浸されたＣＣＬ材料を用意し、ＣＣＬ材料の表面に形成された導体層の一部もしくは全部を除去し、ドリルやレーザー、金型プレスによる打ち抜き加工等を行うことによって無芯材領域Ａを有する芯材Ｃを形成し、芯材Ｃを電子部品４０と同様に絶縁層１３ｂで埋めこんでも構わない。

【0031】

次に、図７に示すように、絶縁層１３にビアホールを形成した後、ビアホールを埋めるビア導体３３，３６を形成し、さらに、フォトリソグラフィー法など公知の手法を用いて導体層Ｌ３をパターニングすることによって、所望のパターン形状を有する導体層Ｌ３を完成させる。これにより、導体層Ｌ３の一部はビア導体３３を介して導体層Ｌ４に接続され、導体層Ｌ３の別の一部はビア導体３６を介して電子部品４０に接続される。

【0032】

次に、図８に示すように、導体層Ｌ３を埋め込むよう、芯材Ｃを含まない樹脂材料からなる絶縁層１２と導体層Ｌ２が積層されたシートを真空熱プレスする。絶縁層１２に用いる材料及び厚みは、絶縁層１４と同じであっても構わない。その後、図９に示すように支持体５０を剥離する。

【0033】

次に、図１０に示すように、絶縁層１２，１４にビアホールを形成した後、ビアホールを埋めるビア導体３２，３４を形成し、さらに、フォトリソグラフィー法など公知の手法を用いて導体層Ｌ２，Ｌ５をパターニングすることによって、所望のパターン形状を有する導体層Ｌ２，Ｌ５を完成させる。これにより、導体層Ｌ２の一部はビア導体３２を介して導体層Ｌ３に接続され、導体層Ｌ５の一部はビア導体３４を介して導体層Ｌ４に接続される。以上により、４層の導体層Ｌ２～Ｌ５を有する電子部品内蔵基板の前駆体が完成する。

【0034】

次に、図１１に示すように、芯材Ｃを含まない樹脂材料からなる絶縁層１１と導体層Ｌ１が積層されたシートと、芯材Ｃを含まない樹脂材料からなる絶縁層１５と導体層Ｌ６が積層されたシートを用意し、これらによって導体層Ｌ２～Ｌ５を有する前駆体を挟み込み、真空熱プレスする。そして、絶縁層１１，１５にビアホールを形成した後、ビアホールを埋めるビア導体３１，３５を形成し、さらに、フォトリソグラフィー法など公知の手法を用いて導体層Ｌ１，Ｌ６をパターニングし、ソルダーレジスト２１，２２を形成すれば、図１に示す電子部品内蔵基板１が完成する。

【0035】

ここで、絶縁層１１，１２，１４，１５にはガラスクロスなどの芯材Ｃが含まれていないことから、絶縁層１１，１２，１４，１５にビアホールを形成する工程においては、レーザー加工やブラスト加工によって小径のビアホールを狭ピッチで形成することができる。

【0036】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

【0037】

例えば、上記実施形態による電子部品内蔵基板１は、６層の導体層Ｌ１～Ｌ６を有しているが、本発明において導体層の数がこれに限定されるものではない。一例として、導体層Ｌ１，Ｌ６を省略することによって、導体層の数を４層としても構わない。

【符号の説明】

【0038】

１ 電子部品内蔵基板
１ａ，１ｂ 電子部品内蔵基板の表面
１１～１５，１３ａ，１３ｂ 絶縁層
２１，２２ ソルダーレジスト
３１～３６ ビア導体
４０ 電子部品
４１ 電子部品の主面
５０ 支持体
５１，５２ 信号端子
５３ グランド端子
Ａ 無芯材領域
Ｂ 無芯材領域の端部
Ｃ 芯材
Ｅ１，Ｅ２ 端子電極
ＥＧ グランド端子
ＥＳ 信号端子
Ｇ１ グランド配線
Ｇ２ グランドパターン
Ｌ１～Ｌ６ 導体層
Ｓ１～Ｓ３ 信号配線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】