部品内蔵配線基板及びその製造方法
【課題】内蔵部品をビア導体を介して電気的に接続する際の接続信頼性を高めることが可能な部品内蔵配線基板を提供する。
【解決手段】本発明の部品内蔵配線基板１０は、コア基板１１に内蔵された板状の部品７０と、絶縁層と導体層とが交互に積層されたビルドアップ層１２（１３）を備えている。部品７０は、その両端部に側面部及び主面部を有する端子電極が形成され、主面部の側の絶縁層２０（２１）には、端子電極の側面部及び主面部と接続されるビア導体６０（６１）が形成されている。ビア導体６０は、下方の端子電極に近接するほどビア径が小さくなるテーパ状に形成され、端子電極の表面部との接続箇所におけるビア径が端子電極の主面部の長さよりも大きい。これにより、ビア導体６０と部品７０の端子電極との接続面積を拡大し、かつ位置ずれに対する許容度を高めることで、接続信頼性が向上する。
【解決手段】本発明の部品内蔵配線基板１０は、コア基板１１に内蔵された板状の部品７０と、絶縁層と導体層とが交互に積層されたビルドアップ層１２（１３）を備えている。部品７０は、その両端部に側面部及び主面部を有する端子電極が形成され、主面部の側の絶縁層２０（２１）には、端子電極の側面部及び主面部と接続されるビア導体６０（６１）が形成されている。ビア導体６０は、下方の端子電極に近接するほどビア径が小さくなるテーパ状に形成され、端子電極の表面部との接続箇所におけるビア径が端子電極の主面部の長さよりも大きい。これにより、ビア導体６０と部品７０の端子電極との接続面積を拡大し、かつ位置ずれに対する許容度を高めることで、接続信頼性が向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状の部品を内蔵した部品内蔵配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コア基板の両側にビルドアップ層を形成して配線基板を構成し、配線基板上にＩＣチップ等を搭載したパッケージが知られている。近年、ＩＣチップの高速化及び端子数の増加により、外部基板から配線基板を経由してＩＣチップに電源を供給する場合、電源電圧の不安定化やノイズの影響によるＩＣチップの誤動作が問題となる。そのため、配線基板に、電源電圧の安定化やノイズ除去の役割を担うコンデンサを等の部品を内蔵する構造が採用されている。例えば、特許文献１には、基材の開口部に電子回路部品を内蔵し、電子回路部品の端子を配線層の電極パッドに半田で接合した構造を有する配線基板が開示されている。このような手法で、例えば、電子回路部品としてチップコンデンサを内蔵し、それを電源電圧の配線に接続した構造を有する配線基板を実現することができる。また、上述したように、コア基板の両側にビルドアップ層を形成した配線基板を用いる場合は、コア基板に形成した収容穴部にチップコンデンサを収容した上で、ビルドアップ層のうちコア基板側の絶縁層の所定位置にビア導体を形成し、チップコンデンサの端子電極の表面と上層の導体層とを電気的に接続することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８９７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、配線基板に内蔵されるチップコンデンサ等の板状の部品は、その長手方向の両端に１対の端子電極を有し、各々の端子電極が部品の側面から表面及び裏面にかけて形成されている。そのため、部品の端子電極に接続される上述のビア導体は、端子電極と積層方向に対向する絶縁層の位置に形成され、ビア導体の下端が端子電極の表面に接する構造となる。しかしながら、部品の小型化の要請から、部品の端子電極は非常に小さいサイズに形成される。一方、ビア導体を高密度な導体パターンに対応させるには小さいビア径で形成する必要があるので、小さいサイズの端子電極に対して小さいビア径のビア導体が接続される構造になる。このような構造を前提とすると、配線基板の製造時に、収容穴部における部品の位置決めに際して僅かな位置ずれが生じたとしても、部品の端子電極とビア導体との間の電気的接続が保てなくなる恐れがある。また、上記の構造によれば、部品の端子電極との十分な接続面積を確保することは困難であり、部品を電源配線に接続する際の直流抵抗が増加する恐れがある。以上のように、上記従来の部品内蔵配線基板では、内蔵される部品にビア導体との間の十分な接続信頼性を確保できないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、内蔵された板状の部品をビア導体を介して接続するに際して十分な接続信頼性を確保し得る部品内蔵配線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】
上記課題を解決するために、本発明の部品内蔵配線基板は、板状の部品が内蔵されてなる部品内蔵配線基板において、前記部品には、平面視で側面部及び少なくとも一方の主面部を有する端子電極が第１の方向の端部に形成され、前記部品の前記主面部の側には絶縁層と導体層とが交互に積層され、前記部品の前記主面部の側の前記絶縁層には、前記端子電極の前記側面部及び前記主面部と接続される第１のビア導体が形成され、前記第１のビア導体は、積層方向において前記端子電極に近接するほどビア径が小さくなるテーパ状に形成されるとともに、前記第１の方向において前記主面部との接続箇所における前記ビア径が前記主面部の長さよりも大きいことを特徴としている。
【０００７】
本発明の部品内蔵配線基板によれば、内蔵される板状の部品には、第１の方向の端部に端子電極が形成され、その主面部の側の絶縁層を貫くテーパ状の第１のビア導体が形成され、端子電極と電気的に接続されている。この場合、第１のビア導体は、端子電極の主面部の第１の方向における長さに比べ、同じ高さで見たビア径が大きくなっている。よって、ビア導体の形成する位置を適切に設定すれば、端子電極の主面部のみならず、側面部にもビア導体を接続することができるので、接続面積を十分に拡大して直流抵抗の減少を図ることができる。また、部品内蔵配線基板の製造工程において、部品の位置ずれに対する許容度が大きくなり、接続信頼性の向上が可能となる。
【０００８】
本発明の第１のビア導体は、端子電極の側面部及び主面部に接続される限り自在に配置することができるが、例えば、第１のビア導体の中心軸が平面視で端子電極の側面部の直上領域に位置するように配置してもよい。これにより、第１の方向において第１の部品の相対的な位置ずれが生じたとき、ビア導体と端子電極との間の接続面積の減少を比較的小さく抑えることができる。
【０００９】
本発明の部品の構造は特に制約されないが、例えば、第１の方向の両側の端部に１対の端子電極を形成した構造を採用することができる。これにより、１対の端子電極に対応して１対の第１のビア導体を容易に設けることができる。このような構造を有する部品としては、例えば、チップコンデンサを用いることができる。
【００１０】
本発明の部品の端子電極の主面部は、第１の主面部と、この第１の主面部と積層方向に対向する第２の主面部を含んでいてもよい。この場合、第１及び第２の主面部の両側の絶縁層には、２つの第１のビア導体を積層方向で対称的な配置で形成し、それぞれの第１のビア導体を端子電極の側面部及びそれぞれの主面部に接続することが望ましい。
【００１１】
本発明の第１のビア導体の形状と個数は自在に設定できる。例えば、各々の端子電極に対し、第１の方向と異なる第２の方向に並ぶ複数の第１のビア導体を接続することができる。かかる構造の一例として、例えば、第１の方向に直交する方向に並ぶ２個の第１のビア導体を接続することができる。
【００１２】
本発明の配線基板の構造は、本発明の特徴を奏する限り特に制約されることはない。例えば、配線基板の絶縁層に、前記部品の前記端子電極と接続されない一又は複数の第２のビア導体を形成し、第１のビア導体のビア径が第２のビア導体のビア径よりも大きくなるように設定してもよい。また例えば、本発明の部品をコア基板に開口された収容穴部に収容する構造を採用することが望ましいが、本発明の部品を樹脂絶縁層に埋め込む構造を採用してもよい。
【００１３】
一方、上記課題を解決するために、本発明の部品内蔵配線基板の製造方法は、板状の部品が内蔵されてなる部品内蔵配線基板の製造方法であって、端部に側面部及び主面部を有する端子電極が形成された部品を用意し、基板内に前記部品を配置する部品配置工程と、前記部品の前記主面部の側に絶縁層を形成し、当該絶縁層の所定位置に前記端子電極の前記側面部及び前記主面部と接続される第１のビア導体を、積層方向において前記端子電極に近接するほどビア径が小さくなるテーパ状の断面形状で形成するビア導体形成工程と、を含み、前記第１のビア導体は、平面視で第１の方向において、前記主面部との接続箇所における前記ビア径が前記主面部の長さよりも大きいことを特徴としている。
【００１４】
本発明の製造方法のうち部品配置工程では、コア基板を用意し、前記コア基板に収容穴部を形成し、前記部品を前記収容穴部に収容するようにしてもよい。これにより、それ以降の工程で、コア基板の両側に絶縁層と導体層とを交互に積層することで、容易にビルドアップ層を形成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、部品内蔵配線基板に内蔵される板状の部品に対し、端子電極に対してビア径の大きい第１のビア導体を形成し、第１のビア導体をテーパ状に形成して端子電極の側面部及び主面部の両方に接続される構造としたので、端子電極の側面部及び主面部を含む広い接続面積を確保することができる。従って、第１のビア導体と端子電極の直流抵抗を低減し、かつ部品の位置ずれに対して大きな許容度を確保し、総合的に接続信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の配線基板１０の概略の断面構造図である。
【図２】図１の配線基板１０の構造のうちコンデンサ７０と１対のビア導体６０の部分を拡大した斜視図の一例を示す図である。
【図３】本実施形態において、コンデンサ７０及びビア導体６０、６１を含む部分の構造を上方から見た平面構造の例を示す図である。
【図４】図３との対比のため、ビア導体６０、６１をビア径が小さいビア導体４０、４１で置き換えた場合の平面構造を比較例として示す図である。
【図５】本実施形態において、図２のコンデンサ７０と下方のビア導体６１を含む部分の断面構造を模式的に示した図である。
【図６】図２のビア導体６１に代え、下方のパッド６３及び側面の半田６４を用いて電気的接続を行う場合の断面構造を比較例として示す図である。
【図７】図３とはビア導体６０と形状が異なるビア導体６５を用いた第１の変形例を示す図である。
【図８】図３のビア導体６０（６１）を各端子電極Ｔに２個ずつ設けた第２の変形例を示す図である。
【図９】本実施形態のコンデンサ７０に代わって４端子の部品７１を収容穴部１１ａに収容した第３の変形例を示す図である。
【図１０】本実施形態の配線基板の製造方法を説明する第１の断面構造図である。
【図１１】本実施形態の配線基板の製造方法を説明する第２の断面構造図である。
【図１２】本実施形態の配線基板の製造方法を説明する第３の断面構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下に述べる実施形態は本発明の技術思想を適用した形態の一例であって、本発明が本実施形態の内容により限定されることはない。
【００１８】
まず、本発明を具体化した部品内蔵配線基板の構造について説明する。図１は、本実施形態の部品内蔵配線基板１０（以下、単に配線基板１０と呼ぶ）の概略の断面構造図を示している。図１に示すように、本実施形態の配線基板１０は、例えばガラス繊維を含んだエポキシ樹脂からなるコア基板１１と、コア基板１１の上面側のビルドアップ層１２と、コア基板１１の下面側のビルドアップ層１３とを含む構造を有している。本実施形態の配線基板１０は、その内部に板状の部品であるコンデンサ７０が内蔵されるとともに、上部に半導体素子である半導体チップ１００が載置されている。コンデンサ７０は、両端に１対の端子電極Ｔを備えており、例えば、半導体チップ１００に供給される電源電圧のデカップリング用のチップコンデンサである。この場合、電源電圧を一方の端子電極Ｔを介してコンデンサ７０の正極に接続し、グランド電位を他方の端子電極Ｔを介してコンデンサ７０の負極に接続すればよい。なお、コンデンサ７０の具体的な構造については後述する。
【００１９】
コア基板１１には、中央領域を平面視で矩形状に貫通する収容穴部１１ａが形成され、この収容穴部１１ａにチップ状のコンデンサ７０が埋め込まれた状態で収容されている。コア基板１１には、外周領域を積層方向に貫通する複数のスルーホール導体１４が形成され、スルーホール導体１４の内部が例えばガラスエポキシ等からなる閉塞体１５で埋められている。また、収容穴部１１ａとコンデンサ７０との間隙部には樹脂充填材１６が充填されている。樹脂充填材１６は、例えば熱硬化性樹脂からなり、コア基板１１に対するコンデンサ７０の変形を吸収するように作用する。
【００２０】
一方のビルドアップ層１２は、コア基板１１の上部の樹脂絶縁層２０と、樹脂絶縁層２０の上部の樹脂絶縁層２２と、樹脂絶縁層２２の上部のソルダーレジスト層２４とが積層形成されてなる。樹脂絶縁層２０の上面には導体層３０が形成され、樹脂絶縁層２２の上面には複数の端子パッド３２が形成されている。樹脂絶縁層２０の外周領域には、スルーホール導体１４の上端電極と導体層３０との間を積層方向に接続導通する複数のビア導体４０が設けられている。また、樹脂絶縁層２０のうち収容穴部１１ａと対向する領域には、コンデンサ７０の各端子電極Ｔと導体層３０との間を積層方向に接続導通し、ビア導体４０よりもビア径が大きい１対のビア導体６０（本発明の第１のビア導体）が設けられている。なお、ビア導体６０の役割及び構造については後述する。さらに、樹脂絶縁層２２の所定箇所には、導体層３０と複数の端子パッド３２との間を積層方向に接続導通する複数のビア導体４２が設けられている。ソルダーレジスト層２４は、複数箇所が開口されて複数の端子パッド３２が露出し、そこに複数の半田バンプ５０が形成されている。各々の半田バンプ５０は、配線基板１０に載置される半導体チップ１００の各パッド１０１に接続される。
【００２１】
また、他方のビルドアップ層１３は、コア基板１１の下部の樹脂絶縁層２１と、樹脂絶縁層２１の下部の樹脂絶縁層２３と、樹脂絶縁層２３の下部のソルダーレジスト層２５とが積層形成されてなる。樹脂絶縁層２１の下面には導体層３１が形成され、樹脂絶縁層２３の下面には複数のＢＧＡ用パッド３３が形成されている。樹脂絶縁層２１の外周領域には、スルーホール導体１４の下端電極と導体層３１との間を積層方向に接続導通する複数のビア導体４１が設けられている。また、樹脂絶縁層２１のうち収容穴部１１ａと対向する領域には、コンデンサ７０の各端子電極Ｔと導体層３１との間を積層方向に接続導通し、ビア導体４１よりもビア径が大きい１対のビア導体６１（本発明の第１のビア導体）が設けられている。これらのビア導体４１、６１は、上述のビルドアップ層１２のビア導体４０、６０にそれぞれ対応する位置に形成されている。さらに、樹脂絶縁層２３の所定箇所には、導体層３１と複数のＢＧＡ用パッド３３との間を積層方向に接続導通する複数のビア導体４３が設けられている。ソルダーレジスト層２５は、複数箇所が開口されて複数のＢＧＡ用パッド３３が露出し、そこに複数の半田ボール５１が形成されている。これらの半田ボール５１は、外部基材（不図示）と電気的に接続可能な構造を有する。
【００２２】
ここで、図２には、図１の配線基板１０の構造のうち、コンデンサ７０と１対のビア導体６０の部分を拡大した斜視図の一例を示している。図２では、理解の容易のため、コンデンサ７０の上方の１対のビア導体６０を示すものとし、コンデンサ７０の下方の１対のビア導体６１については図示を省略している。図２に示すように、コンデンサ７０は平面視で長方形の長手方向の両端に１対の端子電極Ｔが設けられ、各々の端子電極Ｔは、表面部Ｔｔ（本発明の第１の主面部）と側面部Ｔｓと裏面部Ｔｂ（本発明の第２の主面部）とを含んでいる。
【００２３】
各々のビア導体６０はテーパ状に形成され、上端側の導体層３０の位置の上端面６０ａで最大のビア径を有し、下方に行くほどビア径が小さくなる。そして、ビア導体６０は、端子電極Ｔの表面部Ｔｔに加えて、側面部Ｔｓと電気的に接続されている。図２の例では、ビア導体６０の中心軸が端子電極Ｔの側面部Ｔｓの中央部と重なるように配置されている。この場合、ビア導体６０と端子電極Ｔとの接続部分は、表面部Ｔｔの半円状の領域と側面部Ｔｓの三角形の領域とを含み、トータルの接続面積を十分に広く確保できる。なお、１対の端子電極Ｔ及び１対のビア導体６０は、コンデンサ７０の長手方向に対して互いに対称的な構造となっている。
【００２４】
また、図示されない下方の１対のビア導体６１は、上方の１対のビア導体６０と積層方向に対して対称的な構造となっている。つまり、ビア導体６１は、端子電極Ｔの裏面部Ｔｂ及び側面部Ｔｓと電気的に接続されている。ただし、本発明は、上下のビア導体６０、６１の両方を設ける場合に加えて、上下のビア導体６０、６１の一方を設ける場合であっても適用することができる。例えば、上方に１対のビア導体６０を設けるとともに、下方には１対の端子電極Ｔの直下に１対のパッドを設け、半田により各端子電極Ｔを各パッドに接合してもよい。
【００２５】
以下、図２のビア導体６０、６１の寸法条件と本実施形態の構造に基づく効果について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、コンデンサ７０及びビア導体６０、６１を含む部分の構造を上方から見た平面構造の例を示している。また、図４は、図３との対比のため、ビア導体６０、６１をビア径が小さいビア導体４０、４１で置き換えた場合の平面構造を比較例として示している。図３及び図４には、便宜上、互いに直交するＸ方向及びＹ方向の座標軸を示している。Ｘ方向（本発明の第１の方向）は図１の紙面横方向に対応し、Ｙ方向は図１の紙面奥行き方向に対応する。
【００２６】
まず、本実施形態においては、図３に示すように、平面視で板状のコンデンサ７０が長手方向であるＸ方向の長さＬ、かつＹ方向の幅Ｗに形成される。コンデンサ７０は、例えば、Ｌ＝１．０ｍｍ、Ｗ＝０．５ｍｍのサイズを有する。また、コンデンサ７０のＸ方向の両端の各端子電極Ｔは、Ｘ方向の長さＬｔ、Ｙ方向の幅Ｗに形成される。なお、図３では、端子電極Ｔのうちの表面部Ｔｔが示されている。また、既に述べたようにビア導体６０は積層方向にテーパ状に形成され、下方に行くほど円形断面の直径が小さくなる円錐形状を有する。よって、ビア導体６０は、上端面６０ａが最大のビア径Ｒ０（直径）を有し、端子電極Ｔの表面部Ｔｔと同じ高さの部分の断面６０ｂがビア径Ｒ０よりも小さいビア径Ｒ１（直径）を有する。すなわち、Ｒ０＞Ｒ１の関係を満たす。ここで、図３の例では、図２と同様、端子電極Ｔに接続されるビア導体６０の中心軸Ｃ０の位置は、端子電極Ｔの端部（側面部Ｔｓの位置）に重なり、かつ幅Ｗの中心に合致している。
【００２７】
図３の構造において、ビア導体６０の断面６０ｂにおけるビア径Ｒ１は、端子電極Ｔの表面部Ｔｔの長さＬｔよりも若干大きく設定されている。本実施形態では、ビア導体６０と端子電極Ｔとの間の十分な接続面積を確保すべく、Ｒ１＞Ｌｔの関係を満たすような寸法条件を特徴としている。このような寸法条件を満たすようにビア導体６０のサイズを拡大することにより、ビア導体６０と端子電極Ｔとの間で、端子電極Ｔの表面部Ｔｔ及び側面部Ｔｓの両方に対して十分な接続面積を確保することができる。なお、下方のビア導体６１については、端子電極Ｔの表面部Ｔｔを裏面部Ｔｂに置き代えて同様の寸法条件を設定すればよい。なお、Ｒ１＞Ｌｔの関係を満たしたとしても、ビア径Ｒ１が極端に大きくなり過ぎると、１対のビア導体６０が電気的にショートする可能性や、あるいは収容部１１ａのサイズが大きくなる不利益を招くので、ビア径Ｒ１の上限を適切に設定する必要がある。
【００２８】
これに対し、図４においては、ビア導体４０が積層方向にテーパ状に形成される点は図３と同様であるが、図３のビア導体６０に比べて半分程度のサイズを有している。また、ビア導体４０の中心軸Ｃ１の位置は、端子電極Ｔの中央部（長さＬｔ及び幅Ｗのそれぞれの中心）にある。そして、ビア導体４０の上端面４０ａが最大のビア径Ｒ２（直径）を有し、端子電極Ｔの表面部Ｔｔと同じ高さの部分の断面４０ｂはビア径Ｒ２よりも小さいビア径Ｒ３（直径）を有する（Ｒ２＞Ｒ３）。この場合、図４においては、図３とは異なり、ビア径Ｒ３が端子電極Ｔの表面部Ｔｔの長さＬｔより小さいため、ビア導体４０と表面部Ｔｔとの接続面積が小さい。さらには、ビア導体４０が端子電極Ｔの側面部Ｔｓとは全く接続されない構造であるため、トータルの接続面積はさらに小さくなることがわかる。
【００２９】
また、図３及び図４において、コンデンサ７０の搭載時にビア導体６０、４０に対してＸ方向に相対的な位置ずれが生じた状況を考える。このようなＸ方向の位置ずれに対し、図４の構造では、ビア導体４０と端子電極Ｔの接続面積は急激に減少するのに対し、図３の構造では、ビア導体６０と端子電極Ｔの接続面積は比較的緩やかな減少にとどまる。これは、上述したようにビア導体６０のビア径が大きいことと、ビア導体６０が表面部Ｔｔと側面部Ｔｓの両方に接続されることの効果である。以上のように、図３の構造を採用することにより、ビア導体６０と端子電極Ｔの接続面積を増加させて直流抵抗を減少させる効果と、コンデンサ７０の位置ずれに対する許容度を高める効果を得ることができる。
【００３０】
一方、本実施形態の構造に基づく他の効果について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、図２のコンデンサ７０と下方のビア導体６１を含む部分の断面構造を模式的に示した図であり、図６との対比のため、上方のビア導体６０は図示を省略している。図６は、図５のビア導体６１に代え、下方のパッド６３及び側面の半田６４を用いて電気的接続を行う場合の断面構造を比較例として示した図である。図５及び図６には、便宜上、互いに直交するＸ方向（図３及び図４と同様）及びＺ方向（積層方向）の座標軸を示している。
【００３１】
まず、本実施形態においては、既に述べたように、コンデンサ７０の端子電極Ｔに対し、下方に行くほどビア径が大きくなるビア導体６１が接続されている。よって、端子電極の側面部Ｔｓを覆うビア導体６１は、断面が平坦な側面部６１ｓを有する。これに対し、図６の比較例においては、端子電極Ｔの直下にパッド６３が配置され、パッド６３の外縁部と端子電極Ｔの側面部Ｔｓが半田６４により接合される。よって、半田６４はフィレット形状であり、断面が内側に凹状の側面部６４ｓを有する。すなわち、図５において、平坦な側面部６１ｓを有するビア導体６１に比べ、図６の半田６４の側面部６４ｓは上方に行くほど厚みが小さくなる点では同様であるが相対的に薄くなる。その結果、配線基板１０の収容穴部１１ａの付近に加わる曲げ応力に対し、図６に比べて本実施形態の図５の構造の方が有利になり、接続信頼性のさらなる向上が可能となる。
【００３２】
以上のように、本発明の特徴的な構造を示したが、上述の構造はいずれも一例であって、次に挙げる変形例に対して本発明を適用することができる。図７は、ビア導体６０（６１）と端子電極Ｔの接続面積を増加させる観点から、図３のビア導体６０とは形状が異なるビア導体６５を用いた第１の変形例を示している。第１の変形例においては、ビア導体６５（及び下方のビア導体６６）の断面形状が図３のような円形ではなく、端子電極Ｔの長さＬｔの方向に対しては図３と同様のサイズであるが、端子電極Ｔの幅Ｗの方向に対して拡張された形状を有している。すなわち、図７のビア導体６５は、図３のような円形断面ではなく、平面視で円弧と直線を組み合わせた形状の断面を有する（上端面６５ａ、表面部Ｔｔと同じ高さの断面６５ｂ）。なお、図７のビア導体６５は楕円の断面で形成してもよい。このように、第１の変形例は、図３と比べると、ビア導体６５と端子電極Ｔとの接続面積を一層拡大することができる。
【００３３】
また、図８は、ビア導体６０（６１）と端子電極Ｔの接続面積を増加させる観点から、図３のビア導体６０（６１）を各端子電極Ｔに２個ずつ設けた第２の変形例を示している。第２の変形例においては、各々の端子電極Ｔに対し、幅Ｗ（図３）の方向の一端に１個のビア導体６０（及び１個のビア導体６１）が配置され、幅Ｗの方向の他端に１個のビア導体６０（及び１個のビア導体６１）が配置されている。これら２個のビア導体６０の断面形状とサイズは図３と同様であり、その中心軸Ｃ０（図３）が、図３と同様、側面部Ｔｓの位置に重なる。このように、第２の変形例では、１個の端子電極Ｔの上下方向を考慮すると、全部で４個のビア導体６０、６１を接続することができるので、図３と比べると、接続面積を２倍に拡大することができる。
【００３４】
さらに、図９は、本実施形態のコンデンサ７０に代わって４端子の部品７１を収容穴部１１ａに収容した第３の変形例を示している。図９の部品７１は、平面視で正方形であり、その四辺に４個の端子電極Ｔが設けられている。図９では、各々の端子電極Ｔは、半円状の表面部Ｔｔのみが示されているが、下方には図示されない矩形状の側面部Ｔｓ及び半円状の裏面部Ｔｂを含んでいる。ビア導体６０（６１）の断面形状とサイズは図３と同様であり、その中心軸Ｃ０（図３）が、図３と同様、各辺の中心における側面部Ｔｓの位置に重なる。なお、第３の変形例において、４端子の部品７１は、コンデンサであってもよいが、例えば、フェライトビーズ等の他の部品であってもよい。このように、本発明の配線基板１０においては、ビア導体６０（６１）の構造的な特徴を有する限り、収容穴部１１ａに内蔵される部品の種類及び端子数は限定されない。
【００３５】
次に、本実施形態の配線基板１０の製造方法の概略を説明する。まず、図１０に示すように、コア基材１１を準備し、その中央領域にルータを用いた穴あけ加工を施すことにより、収容穴部１１ａとなる貫通孔を予め形成しておく。そして、収容穴部１１ａの内部にコンデンサ７０を収容して周知の手法で仮固定した後、収容穴部１１ａとコンデンサ７０との間隙部に、熱硬化性樹脂からなる樹脂充填材１６を充填する。そして、樹脂充填材１６を加熱硬化させることで、収容穴部１１ａの内部でコンデンサ７０が固定される。一方、ドリル機を用いた穴あけ加工により、コア基板１１の所定位置に貫通孔を形成し、この貫通孔に対して銅めっき施すことによりスルーホール導体１４を形成した後、ペーストを印刷充填して硬化することにより閉塞体１５を形成する。
【００３６】
続いて、図１１に示すように、コア基板１１上下の各面に、それぞれエポキシ樹脂を主成分とするフィルム状絶縁樹脂材料を積層する。そして、真空下にて加圧加熱することにより絶縁樹脂材料を硬化させ、上面側の樹脂絶縁層２０と下面側の樹脂絶縁層２１とを形成する。そして、樹脂絶縁層２０、２１の各表面のうちスルーホール導体１４に対向する箇所にレーザ加工を施し、複数のビアホールＶ１を形成する。一方、コンデンサ７０の両端の各端子電極Ｔに対向する箇所にレーザ加工を施し、２個のビアホールＶ２を形成する。このとき、レーザの強度分布に従い、各ビアホールＶ１、Ｖ２はテーパ状になる。また、上述したように、ビアホールＶ２はビアホールＶ１より大きい径（例えば、２倍）を有するともに、ビアホールＶ２は端子電極Ｔの近傍の樹脂充填材１６を貫いて形成される。この場合、一般にビアホールの径はレーザ照射時のショット数に依存して定まるので、ビアホールＶ２のレーザ加工時には、ビアホールＶ１のレーザ加工時に比べ、２倍程度のショット数に調整する必要がある。
【００３７】
続いて、図１２に示すように、ビアホールＶ１、Ｖ２の中のスミアを除去するデスミア処理を施した後、ビアホールＶ１内に銅めっきを施してビア導体４０、４１を形成するとともに、ビアホールＶ２内に銅めっきを施してビア導体６０、６１を形成する。その後、樹脂絶縁層２０、２１の表面にパターニングを施し、銅で構成される導体層３０、３１をそれぞれ形成する。次いで、樹脂絶縁層２０の上面と樹脂絶縁層２１の下面に、それぞれ上述のフィルム状絶縁樹脂材料を積層し、真空下にて加圧加熱することにより絶縁樹脂材料を硬化させ、樹脂絶縁層２２、２３を形成する。
【００３８】
続いて、図１に戻って、樹脂絶縁層２２、２３に、上述のビア導体４０、４１と同様の手法で、ビア導体４２、４３を形成する。その後、樹脂絶縁層２２の上部に複数の端子パッド３２を形成し、樹脂絶縁層２３の下部に複数のＢＧＡ用パッド３３を形成する。次いで、樹脂絶縁層２２の上面と樹脂絶縁層２３の下面に、それぞれ感光性エポキシ樹脂を塗布して硬化させることにより、ソルダーレジスト層２４、２５を形成する。その後、ソルダーレジスト層２４に開口部をパターニングし、複数の端子パッド３２に接続される複数の半田バンプ５０を形成する。また、ソルダーレジスト層２５に開口部をパターニングし、複数のＢＧＡ用パッド３３に接続される複数の半田ボール５１を形成する。以上の手順により本実施形態の配線基板１０が完成する。
【００３９】
本実施形態で開示した配線基板１０においては、ビア導体４０〜４３、６０、６１の内部が導体で埋められたフィルドビアを用いることを前提として説明したが、ビア導体４０〜４３、６０、６１の内壁にめっきを施したコンフォーマルビアを用いる場合であっても本発明を適用することができる。
【００４０】
また、本実施形態で開示した配線基板１０においては、ビア径が小さいビア導体４０〜４３と、ビア径が大きいビア導体６０、６１の両方を用いる場合を説明したが、ビア導体４０〜４３を接続する箇所におけるパターン配置の密度の要求を満たす限り、全てのビア導体４０〜４３、６０、６１について、ビア径を大きくしてもよい。さらに、実施形態で開示した配線基板１０においては、コア基板１１に形成した収容穴部１１ａに部品を収容する形態を説明したが、例えば、樹脂絶縁層の空きスペースに収容した部品に対して本発明の構造を適用してもよい。
【００４１】
以上、本実施形態に基づき本発明の内容を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で多様な変更を施すことができる。例えば、本実施形態では、半導体チップ１００を載置した配線基板１０に対して本発明を適用する場合を説明したが、本発明の構造上の特徴を有する限り、半導体チップ１００以外の部品を載置した配線基板１０に対して本発明を適用することができる。その他の点についても上記実施形態により本発明の内容が限定されるものではなく、本発明の作用効果を得られる限り、上記実施形態に開示した内容には限定されることなく適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…部品内蔵配線基板
１１…コア基板
１１ａ…収容穴部
１２、１３…ビルドアップ層
１４…スルーホール導体
１５…閉塞体
１６…樹脂充填材
２０、２１、２２、２３…樹脂絶縁層
２４、２５…ソルダーレジスト層
３０、３１…導体層
３２…端子パッド
３３…ＢＧＡ用パッド
４０、４１、４２、４３、６０、６１、６５、６６…ビア導体
５０…半田バンプ
５１…半田ボール
６４…半田
７０…コンデンサ
７１…部品
１００…半導体チップ
Ｔ…端子電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状の部品を内蔵した部品内蔵配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コア基板の両側にビルドアップ層を形成して配線基板を構成し、配線基板上にＩＣチップ等を搭載したパッケージが知られている。近年、ＩＣチップの高速化及び端子数の増加により、外部基板から配線基板を経由してＩＣチップに電源を供給する場合、電源電圧の不安定化やノイズの影響によるＩＣチップの誤動作が問題となる。そのため、配線基板に、電源電圧の安定化やノイズ除去の役割を担うコンデンサを等の部品を内蔵する構造が採用されている。例えば、特許文献１には、基材の開口部に電子回路部品を内蔵し、電子回路部品の端子を配線層の電極パッドに半田で接合した構造を有する配線基板が開示されている。このような手法で、例えば、電子回路部品としてチップコンデンサを内蔵し、それを電源電圧の配線に接続した構造を有する配線基板を実現することができる。また、上述したように、コア基板の両側にビルドアップ層を形成した配線基板を用いる場合は、コア基板に形成した収容穴部にチップコンデンサを収容した上で、ビルドアップ層のうちコア基板側の絶縁層の所定位置にビア導体を形成し、チップコンデンサの端子電極の表面と上層の導体層とを電気的に接続することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８９７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、配線基板に内蔵されるチップコンデンサ等の板状の部品は、その長手方向の両端に１対の端子電極を有し、各々の端子電極が部品の側面から表面及び裏面にかけて形成されている。そのため、部品の端子電極に接続される上述のビア導体は、端子電極と積層方向に対向する絶縁層の位置に形成され、ビア導体の下端が端子電極の表面に接する構造となる。しかしながら、部品の小型化の要請から、部品の端子電極は非常に小さいサイズに形成される。一方、ビア導体を高密度な導体パターンに対応させるには小さいビア径で形成する必要があるので、小さいサイズの端子電極に対して小さいビア径のビア導体が接続される構造になる。このような構造を前提とすると、配線基板の製造時に、収容穴部における部品の位置決めに際して僅かな位置ずれが生じたとしても、部品の端子電極とビア導体との間の電気的接続が保てなくなる恐れがある。また、上記の構造によれば、部品の端子電極との十分な接続面積を確保することは困難であり、部品を電源配線に接続する際の直流抵抗が増加する恐れがある。以上のように、上記従来の部品内蔵配線基板では、内蔵される部品にビア導体との間の十分な接続信頼性を確保できないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、内蔵された板状の部品をビア導体を介して接続するに際して十分な接続信頼性を確保し得る部品内蔵配線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】
上記課題を解決するために、本発明の部品内蔵配線基板は、板状の部品が内蔵されてなる部品内蔵配線基板において、前記部品には、平面視で側面部及び少なくとも一方の主面部を有する端子電極が第１の方向の端部に形成され、前記部品の前記主面部の側には絶縁層と導体層とが交互に積層され、前記部品の前記主面部の側の前記絶縁層には、前記端子電極の前記側面部及び前記主面部と接続される第１のビア導体が形成され、前記第１のビア導体は、積層方向において前記端子電極に近接するほどビア径が小さくなるテーパ状に形成されるとともに、前記第１の方向において前記主面部との接続箇所における前記ビア径が前記主面部の長さよりも大きいことを特徴としている。
【０００７】
本発明の部品内蔵配線基板によれば、内蔵される板状の部品には、第１の方向の端部に端子電極が形成され、その主面部の側の絶縁層を貫くテーパ状の第１のビア導体が形成され、端子電極と電気的に接続されている。この場合、第１のビア導体は、端子電極の主面部の第１の方向における長さに比べ、同じ高さで見たビア径が大きくなっている。よって、ビア導体の形成する位置を適切に設定すれば、端子電極の主面部のみならず、側面部にもビア導体を接続することができるので、接続面積を十分に拡大して直流抵抗の減少を図ることができる。また、部品内蔵配線基板の製造工程において、部品の位置ずれに対する許容度が大きくなり、接続信頼性の向上が可能となる。
【０００８】
本発明の第１のビア導体は、端子電極の側面部及び主面部に接続される限り自在に配置することができるが、例えば、第１のビア導体の中心軸が平面視で端子電極の側面部の直上領域に位置するように配置してもよい。これにより、第１の方向において第１の部品の相対的な位置ずれが生じたとき、ビア導体と端子電極との間の接続面積の減少を比較的小さく抑えることができる。
【０００９】
本発明の部品の構造は特に制約されないが、例えば、第１の方向の両側の端部に１対の端子電極を形成した構造を採用することができる。これにより、１対の端子電極に対応して１対の第１のビア導体を容易に設けることができる。このような構造を有する部品としては、例えば、チップコンデンサを用いることができる。
【００１０】
本発明の部品の端子電極の主面部は、第１の主面部と、この第１の主面部と積層方向に対向する第２の主面部を含んでいてもよい。この場合、第１及び第２の主面部の両側の絶縁層には、２つの第１のビア導体を積層方向で対称的な配置で形成し、それぞれの第１のビア導体を端子電極の側面部及びそれぞれの主面部に接続することが望ましい。
【００１１】
本発明の第１のビア導体の形状と個数は自在に設定できる。例えば、各々の端子電極に対し、第１の方向と異なる第２の方向に並ぶ複数の第１のビア導体を接続することができる。かかる構造の一例として、例えば、第１の方向に直交する方向に並ぶ２個の第１のビア導体を接続することができる。
【００１２】
本発明の配線基板の構造は、本発明の特徴を奏する限り特に制約されることはない。例えば、配線基板の絶縁層に、前記部品の前記端子電極と接続されない一又は複数の第２のビア導体を形成し、第１のビア導体のビア径が第２のビア導体のビア径よりも大きくなるように設定してもよい。また例えば、本発明の部品をコア基板に開口された収容穴部に収容する構造を採用することが望ましいが、本発明の部品を樹脂絶縁層に埋め込む構造を採用してもよい。
【００１３】
一方、上記課題を解決するために、本発明の部品内蔵配線基板の製造方法は、板状の部品が内蔵されてなる部品内蔵配線基板の製造方法であって、端部に側面部及び主面部を有する端子電極が形成された部品を用意し、基板内に前記部品を配置する部品配置工程と、前記部品の前記主面部の側に絶縁層を形成し、当該絶縁層の所定位置に前記端子電極の前記側面部及び前記主面部と接続される第１のビア導体を、積層方向において前記端子電極に近接するほどビア径が小さくなるテーパ状の断面形状で形成するビア導体形成工程と、を含み、前記第１のビア導体は、平面視で第１の方向において、前記主面部との接続箇所における前記ビア径が前記主面部の長さよりも大きいことを特徴としている。
【００１４】
本発明の製造方法のうち部品配置工程では、コア基板を用意し、前記コア基板に収容穴部を形成し、前記部品を前記収容穴部に収容するようにしてもよい。これにより、それ以降の工程で、コア基板の両側に絶縁層と導体層とを交互に積層することで、容易にビルドアップ層を形成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、部品内蔵配線基板に内蔵される板状の部品に対し、端子電極に対してビア径の大きい第１のビア導体を形成し、第１のビア導体をテーパ状に形成して端子電極の側面部及び主面部の両方に接続される構造としたので、端子電極の側面部及び主面部を含む広い接続面積を確保することができる。従って、第１のビア導体と端子電極の直流抵抗を低減し、かつ部品の位置ずれに対して大きな許容度を確保し、総合的に接続信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の配線基板１０の概略の断面構造図である。
【図２】図１の配線基板１０の構造のうちコンデンサ７０と１対のビア導体６０の部分を拡大した斜視図の一例を示す図である。
【図３】本実施形態において、コンデンサ７０及びビア導体６０、６１を含む部分の構造を上方から見た平面構造の例を示す図である。
【図４】図３との対比のため、ビア導体６０、６１をビア径が小さいビア導体４０、４１で置き換えた場合の平面構造を比較例として示す図である。
【図５】本実施形態において、図２のコンデンサ７０と下方のビア導体６１を含む部分の断面構造を模式的に示した図である。
【図６】図２のビア導体６１に代え、下方のパッド６３及び側面の半田６４を用いて電気的接続を行う場合の断面構造を比較例として示す図である。
【図７】図３とはビア導体６０と形状が異なるビア導体６５を用いた第１の変形例を示す図である。
【図８】図３のビア導体６０（６１）を各端子電極Ｔに２個ずつ設けた第２の変形例を示す図である。
【図９】本実施形態のコンデンサ７０に代わって４端子の部品７１を収容穴部１１ａに収容した第３の変形例を示す図である。
【図１０】本実施形態の配線基板の製造方法を説明する第１の断面構造図である。
【図１１】本実施形態の配線基板の製造方法を説明する第２の断面構造図である。
【図１２】本実施形態の配線基板の製造方法を説明する第３の断面構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下に述べる実施形態は本発明の技術思想を適用した形態の一例であって、本発明が本実施形態の内容により限定されることはない。
【００１８】
まず、本発明を具体化した部品内蔵配線基板の構造について説明する。図１は、本実施形態の部品内蔵配線基板１０（以下、単に配線基板１０と呼ぶ）の概略の断面構造図を示している。図１に示すように、本実施形態の配線基板１０は、例えばガラス繊維を含んだエポキシ樹脂からなるコア基板１１と、コア基板１１の上面側のビルドアップ層１２と、コア基板１１の下面側のビルドアップ層１３とを含む構造を有している。本実施形態の配線基板１０は、その内部に板状の部品であるコンデンサ７０が内蔵されるとともに、上部に半導体素子である半導体チップ１００が載置されている。コンデンサ７０は、両端に１対の端子電極Ｔを備えており、例えば、半導体チップ１００に供給される電源電圧のデカップリング用のチップコンデンサである。この場合、電源電圧を一方の端子電極Ｔを介してコンデンサ７０の正極に接続し、グランド電位を他方の端子電極Ｔを介してコンデンサ７０の負極に接続すればよい。なお、コンデンサ７０の具体的な構造については後述する。
【００１９】
コア基板１１には、中央領域を平面視で矩形状に貫通する収容穴部１１ａが形成され、この収容穴部１１ａにチップ状のコンデンサ７０が埋め込まれた状態で収容されている。コア基板１１には、外周領域を積層方向に貫通する複数のスルーホール導体１４が形成され、スルーホール導体１４の内部が例えばガラスエポキシ等からなる閉塞体１５で埋められている。また、収容穴部１１ａとコンデンサ７０との間隙部には樹脂充填材１６が充填されている。樹脂充填材１６は、例えば熱硬化性樹脂からなり、コア基板１１に対するコンデンサ７０の変形を吸収するように作用する。
【００２０】
一方のビルドアップ層１２は、コア基板１１の上部の樹脂絶縁層２０と、樹脂絶縁層２０の上部の樹脂絶縁層２２と、樹脂絶縁層２２の上部のソルダーレジスト層２４とが積層形成されてなる。樹脂絶縁層２０の上面には導体層３０が形成され、樹脂絶縁層２２の上面には複数の端子パッド３２が形成されている。樹脂絶縁層２０の外周領域には、スルーホール導体１４の上端電極と導体層３０との間を積層方向に接続導通する複数のビア導体４０が設けられている。また、樹脂絶縁層２０のうち収容穴部１１ａと対向する領域には、コンデンサ７０の各端子電極Ｔと導体層３０との間を積層方向に接続導通し、ビア導体４０よりもビア径が大きい１対のビア導体６０（本発明の第１のビア導体）が設けられている。なお、ビア導体６０の役割及び構造については後述する。さらに、樹脂絶縁層２２の所定箇所には、導体層３０と複数の端子パッド３２との間を積層方向に接続導通する複数のビア導体４２が設けられている。ソルダーレジスト層２４は、複数箇所が開口されて複数の端子パッド３２が露出し、そこに複数の半田バンプ５０が形成されている。各々の半田バンプ５０は、配線基板１０に載置される半導体チップ１００の各パッド１０１に接続される。
【００２１】
また、他方のビルドアップ層１３は、コア基板１１の下部の樹脂絶縁層２１と、樹脂絶縁層２１の下部の樹脂絶縁層２３と、樹脂絶縁層２３の下部のソルダーレジスト層２５とが積層形成されてなる。樹脂絶縁層２１の下面には導体層３１が形成され、樹脂絶縁層２３の下面には複数のＢＧＡ用パッド３３が形成されている。樹脂絶縁層２１の外周領域には、スルーホール導体１４の下端電極と導体層３１との間を積層方向に接続導通する複数のビア導体４１が設けられている。また、樹脂絶縁層２１のうち収容穴部１１ａと対向する領域には、コンデンサ７０の各端子電極Ｔと導体層３１との間を積層方向に接続導通し、ビア導体４１よりもビア径が大きい１対のビア導体６１（本発明の第１のビア導体）が設けられている。これらのビア導体４１、６１は、上述のビルドアップ層１２のビア導体４０、６０にそれぞれ対応する位置に形成されている。さらに、樹脂絶縁層２３の所定箇所には、導体層３１と複数のＢＧＡ用パッド３３との間を積層方向に接続導通する複数のビア導体４３が設けられている。ソルダーレジスト層２５は、複数箇所が開口されて複数のＢＧＡ用パッド３３が露出し、そこに複数の半田ボール５１が形成されている。これらの半田ボール５１は、外部基材（不図示）と電気的に接続可能な構造を有する。
【００２２】
ここで、図２には、図１の配線基板１０の構造のうち、コンデンサ７０と１対のビア導体６０の部分を拡大した斜視図の一例を示している。図２では、理解の容易のため、コンデンサ７０の上方の１対のビア導体６０を示すものとし、コンデンサ７０の下方の１対のビア導体６１については図示を省略している。図２に示すように、コンデンサ７０は平面視で長方形の長手方向の両端に１対の端子電極Ｔが設けられ、各々の端子電極Ｔは、表面部Ｔｔ（本発明の第１の主面部）と側面部Ｔｓと裏面部Ｔｂ（本発明の第２の主面部）とを含んでいる。
【００２３】
各々のビア導体６０はテーパ状に形成され、上端側の導体層３０の位置の上端面６０ａで最大のビア径を有し、下方に行くほどビア径が小さくなる。そして、ビア導体６０は、端子電極Ｔの表面部Ｔｔに加えて、側面部Ｔｓと電気的に接続されている。図２の例では、ビア導体６０の中心軸が端子電極Ｔの側面部Ｔｓの中央部と重なるように配置されている。この場合、ビア導体６０と端子電極Ｔとの接続部分は、表面部Ｔｔの半円状の領域と側面部Ｔｓの三角形の領域とを含み、トータルの接続面積を十分に広く確保できる。なお、１対の端子電極Ｔ及び１対のビア導体６０は、コンデンサ７０の長手方向に対して互いに対称的な構造となっている。
【００２４】
また、図示されない下方の１対のビア導体６１は、上方の１対のビア導体６０と積層方向に対して対称的な構造となっている。つまり、ビア導体６１は、端子電極Ｔの裏面部Ｔｂ及び側面部Ｔｓと電気的に接続されている。ただし、本発明は、上下のビア導体６０、６１の両方を設ける場合に加えて、上下のビア導体６０、６１の一方を設ける場合であっても適用することができる。例えば、上方に１対のビア導体６０を設けるとともに、下方には１対の端子電極Ｔの直下に１対のパッドを設け、半田により各端子電極Ｔを各パッドに接合してもよい。
【００２５】
以下、図２のビア導体６０、６１の寸法条件と本実施形態の構造に基づく効果について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、コンデンサ７０及びビア導体６０、６１を含む部分の構造を上方から見た平面構造の例を示している。また、図４は、図３との対比のため、ビア導体６０、６１をビア径が小さいビア導体４０、４１で置き換えた場合の平面構造を比較例として示している。図３及び図４には、便宜上、互いに直交するＸ方向及びＹ方向の座標軸を示している。Ｘ方向（本発明の第１の方向）は図１の紙面横方向に対応し、Ｙ方向は図１の紙面奥行き方向に対応する。
【００２６】
まず、本実施形態においては、図３に示すように、平面視で板状のコンデンサ７０が長手方向であるＸ方向の長さＬ、かつＹ方向の幅Ｗに形成される。コンデンサ７０は、例えば、Ｌ＝１．０ｍｍ、Ｗ＝０．５ｍｍのサイズを有する。また、コンデンサ７０のＸ方向の両端の各端子電極Ｔは、Ｘ方向の長さＬｔ、Ｙ方向の幅Ｗに形成される。なお、図３では、端子電極Ｔのうちの表面部Ｔｔが示されている。また、既に述べたようにビア導体６０は積層方向にテーパ状に形成され、下方に行くほど円形断面の直径が小さくなる円錐形状を有する。よって、ビア導体６０は、上端面６０ａが最大のビア径Ｒ０（直径）を有し、端子電極Ｔの表面部Ｔｔと同じ高さの部分の断面６０ｂがビア径Ｒ０よりも小さいビア径Ｒ１（直径）を有する。すなわち、Ｒ０＞Ｒ１の関係を満たす。ここで、図３の例では、図２と同様、端子電極Ｔに接続されるビア導体６０の中心軸Ｃ０の位置は、端子電極Ｔの端部（側面部Ｔｓの位置）に重なり、かつ幅Ｗの中心に合致している。
【００２７】
図３の構造において、ビア導体６０の断面６０ｂにおけるビア径Ｒ１は、端子電極Ｔの表面部Ｔｔの長さＬｔよりも若干大きく設定されている。本実施形態では、ビア導体６０と端子電極Ｔとの間の十分な接続面積を確保すべく、Ｒ１＞Ｌｔの関係を満たすような寸法条件を特徴としている。このような寸法条件を満たすようにビア導体６０のサイズを拡大することにより、ビア導体６０と端子電極Ｔとの間で、端子電極Ｔの表面部Ｔｔ及び側面部Ｔｓの両方に対して十分な接続面積を確保することができる。なお、下方のビア導体６１については、端子電極Ｔの表面部Ｔｔを裏面部Ｔｂに置き代えて同様の寸法条件を設定すればよい。なお、Ｒ１＞Ｌｔの関係を満たしたとしても、ビア径Ｒ１が極端に大きくなり過ぎると、１対のビア導体６０が電気的にショートする可能性や、あるいは収容部１１ａのサイズが大きくなる不利益を招くので、ビア径Ｒ１の上限を適切に設定する必要がある。
【００２８】
これに対し、図４においては、ビア導体４０が積層方向にテーパ状に形成される点は図３と同様であるが、図３のビア導体６０に比べて半分程度のサイズを有している。また、ビア導体４０の中心軸Ｃ１の位置は、端子電極Ｔの中央部（長さＬｔ及び幅Ｗのそれぞれの中心）にある。そして、ビア導体４０の上端面４０ａが最大のビア径Ｒ２（直径）を有し、端子電極Ｔの表面部Ｔｔと同じ高さの部分の断面４０ｂはビア径Ｒ２よりも小さいビア径Ｒ３（直径）を有する（Ｒ２＞Ｒ３）。この場合、図４においては、図３とは異なり、ビア径Ｒ３が端子電極Ｔの表面部Ｔｔの長さＬｔより小さいため、ビア導体４０と表面部Ｔｔとの接続面積が小さい。さらには、ビア導体４０が端子電極Ｔの側面部Ｔｓとは全く接続されない構造であるため、トータルの接続面積はさらに小さくなることがわかる。
【００２９】
また、図３及び図４において、コンデンサ７０の搭載時にビア導体６０、４０に対してＸ方向に相対的な位置ずれが生じた状況を考える。このようなＸ方向の位置ずれに対し、図４の構造では、ビア導体４０と端子電極Ｔの接続面積は急激に減少するのに対し、図３の構造では、ビア導体６０と端子電極Ｔの接続面積は比較的緩やかな減少にとどまる。これは、上述したようにビア導体６０のビア径が大きいことと、ビア導体６０が表面部Ｔｔと側面部Ｔｓの両方に接続されることの効果である。以上のように、図３の構造を採用することにより、ビア導体６０と端子電極Ｔの接続面積を増加させて直流抵抗を減少させる効果と、コンデンサ７０の位置ずれに対する許容度を高める効果を得ることができる。
【００３０】
一方、本実施形態の構造に基づく他の効果について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、図２のコンデンサ７０と下方のビア導体６１を含む部分の断面構造を模式的に示した図であり、図６との対比のため、上方のビア導体６０は図示を省略している。図６は、図５のビア導体６１に代え、下方のパッド６３及び側面の半田６４を用いて電気的接続を行う場合の断面構造を比較例として示した図である。図５及び図６には、便宜上、互いに直交するＸ方向（図３及び図４と同様）及びＺ方向（積層方向）の座標軸を示している。
【００３１】
まず、本実施形態においては、既に述べたように、コンデンサ７０の端子電極Ｔに対し、下方に行くほどビア径が大きくなるビア導体６１が接続されている。よって、端子電極の側面部Ｔｓを覆うビア導体６１は、断面が平坦な側面部６１ｓを有する。これに対し、図６の比較例においては、端子電極Ｔの直下にパッド６３が配置され、パッド６３の外縁部と端子電極Ｔの側面部Ｔｓが半田６４により接合される。よって、半田６４はフィレット形状であり、断面が内側に凹状の側面部６４ｓを有する。すなわち、図５において、平坦な側面部６１ｓを有するビア導体６１に比べ、図６の半田６４の側面部６４ｓは上方に行くほど厚みが小さくなる点では同様であるが相対的に薄くなる。その結果、配線基板１０の収容穴部１１ａの付近に加わる曲げ応力に対し、図６に比べて本実施形態の図５の構造の方が有利になり、接続信頼性のさらなる向上が可能となる。
【００３２】
以上のように、本発明の特徴的な構造を示したが、上述の構造はいずれも一例であって、次に挙げる変形例に対して本発明を適用することができる。図７は、ビア導体６０（６１）と端子電極Ｔの接続面積を増加させる観点から、図３のビア導体６０とは形状が異なるビア導体６５を用いた第１の変形例を示している。第１の変形例においては、ビア導体６５（及び下方のビア導体６６）の断面形状が図３のような円形ではなく、端子電極Ｔの長さＬｔの方向に対しては図３と同様のサイズであるが、端子電極Ｔの幅Ｗの方向に対して拡張された形状を有している。すなわち、図７のビア導体６５は、図３のような円形断面ではなく、平面視で円弧と直線を組み合わせた形状の断面を有する（上端面６５ａ、表面部Ｔｔと同じ高さの断面６５ｂ）。なお、図７のビア導体６５は楕円の断面で形成してもよい。このように、第１の変形例は、図３と比べると、ビア導体６５と端子電極Ｔとの接続面積を一層拡大することができる。
【００３３】
また、図８は、ビア導体６０（６１）と端子電極Ｔの接続面積を増加させる観点から、図３のビア導体６０（６１）を各端子電極Ｔに２個ずつ設けた第２の変形例を示している。第２の変形例においては、各々の端子電極Ｔに対し、幅Ｗ（図３）の方向の一端に１個のビア導体６０（及び１個のビア導体６１）が配置され、幅Ｗの方向の他端に１個のビア導体６０（及び１個のビア導体６１）が配置されている。これら２個のビア導体６０の断面形状とサイズは図３と同様であり、その中心軸Ｃ０（図３）が、図３と同様、側面部Ｔｓの位置に重なる。このように、第２の変形例では、１個の端子電極Ｔの上下方向を考慮すると、全部で４個のビア導体６０、６１を接続することができるので、図３と比べると、接続面積を２倍に拡大することができる。
【００３４】
さらに、図９は、本実施形態のコンデンサ７０に代わって４端子の部品７１を収容穴部１１ａに収容した第３の変形例を示している。図９の部品７１は、平面視で正方形であり、その四辺に４個の端子電極Ｔが設けられている。図９では、各々の端子電極Ｔは、半円状の表面部Ｔｔのみが示されているが、下方には図示されない矩形状の側面部Ｔｓ及び半円状の裏面部Ｔｂを含んでいる。ビア導体６０（６１）の断面形状とサイズは図３と同様であり、その中心軸Ｃ０（図３）が、図３と同様、各辺の中心における側面部Ｔｓの位置に重なる。なお、第３の変形例において、４端子の部品７１は、コンデンサであってもよいが、例えば、フェライトビーズ等の他の部品であってもよい。このように、本発明の配線基板１０においては、ビア導体６０（６１）の構造的な特徴を有する限り、収容穴部１１ａに内蔵される部品の種類及び端子数は限定されない。
【００３５】
次に、本実施形態の配線基板１０の製造方法の概略を説明する。まず、図１０に示すように、コア基材１１を準備し、その中央領域にルータを用いた穴あけ加工を施すことにより、収容穴部１１ａとなる貫通孔を予め形成しておく。そして、収容穴部１１ａの内部にコンデンサ７０を収容して周知の手法で仮固定した後、収容穴部１１ａとコンデンサ７０との間隙部に、熱硬化性樹脂からなる樹脂充填材１６を充填する。そして、樹脂充填材１６を加熱硬化させることで、収容穴部１１ａの内部でコンデンサ７０が固定される。一方、ドリル機を用いた穴あけ加工により、コア基板１１の所定位置に貫通孔を形成し、この貫通孔に対して銅めっき施すことによりスルーホール導体１４を形成した後、ペーストを印刷充填して硬化することにより閉塞体１５を形成する。
【００３６】
続いて、図１１に示すように、コア基板１１上下の各面に、それぞれエポキシ樹脂を主成分とするフィルム状絶縁樹脂材料を積層する。そして、真空下にて加圧加熱することにより絶縁樹脂材料を硬化させ、上面側の樹脂絶縁層２０と下面側の樹脂絶縁層２１とを形成する。そして、樹脂絶縁層２０、２１の各表面のうちスルーホール導体１４に対向する箇所にレーザ加工を施し、複数のビアホールＶ１を形成する。一方、コンデンサ７０の両端の各端子電極Ｔに対向する箇所にレーザ加工を施し、２個のビアホールＶ２を形成する。このとき、レーザの強度分布に従い、各ビアホールＶ１、Ｖ２はテーパ状になる。また、上述したように、ビアホールＶ２はビアホールＶ１より大きい径（例えば、２倍）を有するともに、ビアホールＶ２は端子電極Ｔの近傍の樹脂充填材１６を貫いて形成される。この場合、一般にビアホールの径はレーザ照射時のショット数に依存して定まるので、ビアホールＶ２のレーザ加工時には、ビアホールＶ１のレーザ加工時に比べ、２倍程度のショット数に調整する必要がある。
【００３７】
続いて、図１２に示すように、ビアホールＶ１、Ｖ２の中のスミアを除去するデスミア処理を施した後、ビアホールＶ１内に銅めっきを施してビア導体４０、４１を形成するとともに、ビアホールＶ２内に銅めっきを施してビア導体６０、６１を形成する。その後、樹脂絶縁層２０、２１の表面にパターニングを施し、銅で構成される導体層３０、３１をそれぞれ形成する。次いで、樹脂絶縁層２０の上面と樹脂絶縁層２１の下面に、それぞれ上述のフィルム状絶縁樹脂材料を積層し、真空下にて加圧加熱することにより絶縁樹脂材料を硬化させ、樹脂絶縁層２２、２３を形成する。
【００３８】
続いて、図１に戻って、樹脂絶縁層２２、２３に、上述のビア導体４０、４１と同様の手法で、ビア導体４２、４３を形成する。その後、樹脂絶縁層２２の上部に複数の端子パッド３２を形成し、樹脂絶縁層２３の下部に複数のＢＧＡ用パッド３３を形成する。次いで、樹脂絶縁層２２の上面と樹脂絶縁層２３の下面に、それぞれ感光性エポキシ樹脂を塗布して硬化させることにより、ソルダーレジスト層２４、２５を形成する。その後、ソルダーレジスト層２４に開口部をパターニングし、複数の端子パッド３２に接続される複数の半田バンプ５０を形成する。また、ソルダーレジスト層２５に開口部をパターニングし、複数のＢＧＡ用パッド３３に接続される複数の半田ボール５１を形成する。以上の手順により本実施形態の配線基板１０が完成する。
【００３９】
本実施形態で開示した配線基板１０においては、ビア導体４０〜４３、６０、６１の内部が導体で埋められたフィルドビアを用いることを前提として説明したが、ビア導体４０〜４３、６０、６１の内壁にめっきを施したコンフォーマルビアを用いる場合であっても本発明を適用することができる。
【００４０】
また、本実施形態で開示した配線基板１０においては、ビア径が小さいビア導体４０〜４３と、ビア径が大きいビア導体６０、６１の両方を用いる場合を説明したが、ビア導体４０〜４３を接続する箇所におけるパターン配置の密度の要求を満たす限り、全てのビア導体４０〜４３、６０、６１について、ビア径を大きくしてもよい。さらに、実施形態で開示した配線基板１０においては、コア基板１１に形成した収容穴部１１ａに部品を収容する形態を説明したが、例えば、樹脂絶縁層の空きスペースに収容した部品に対して本発明の構造を適用してもよい。
【００４１】
以上、本実施形態に基づき本発明の内容を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で多様な変更を施すことができる。例えば、本実施形態では、半導体チップ１００を載置した配線基板１０に対して本発明を適用する場合を説明したが、本発明の構造上の特徴を有する限り、半導体チップ１００以外の部品を載置した配線基板１０に対して本発明を適用することができる。その他の点についても上記実施形態により本発明の内容が限定されるものではなく、本発明の作用効果を得られる限り、上記実施形態に開示した内容には限定されることなく適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…部品内蔵配線基板
１１…コア基板
１１ａ…収容穴部
１２、１３…ビルドアップ層
１４…スルーホール導体
１５…閉塞体
１６…樹脂充填材
２０、２１、２２、２３…樹脂絶縁層
２４、２５…ソルダーレジスト層
３０、３１…導体層
３２…端子パッド
３３…ＢＧＡ用パッド
４０、４１、４２、４３、６０、６１、６５、６６…ビア導体
５０…半田バンプ
５１…半田ボール
６４…半田
７０…コンデンサ
７１…部品
１００…半導体チップ
Ｔ…端子電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の部品が内蔵されてなる部品内蔵配線基板において、
前記部品には、平面視で側面部及び少なくとも一方の主面部を有する端子電極が第１の方向の端部に形成され、
前記部品の前記主面部の側には絶縁層と導体層とが交互に積層され、
前記部品の前記主面部の側の前記絶縁層には、前記端子電極の前記側面部及び前記主面部と接続される第１のビア導体が形成され、
前記第１のビア導体は、積層方向において前記端子電極に近接するほどビア径が小さくなるテーパ状に形成されるとともに、前記第１の方向において前記主面部との接続箇所における前記ビア径が前記主面部の長さよりも大きいことを特徴とする部品内蔵配線基板。
【請求項２】
前記第１のビア導体の中心軸は、平面視で前記端子電極の前記側面部の直上領域に位置することを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵配線基板。
【請求項３】
前記部品には、前記第１の方向の両側の端部に１対の前記端子電極が形成され、
前記絶縁層には、前記１対の前記端子電極のそれぞれの前記側面部及び前記主面部と接続される１対の前記第１のビア導体が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の部品内蔵配線基板。
【請求項４】
前記部品は、コンデンサであることを特徴とする請求項３に記載の部品内蔵配線基板。
【請求項５】
前記端子電極の前記主面部は、第１の主面部と、前記第１の主面部と積層方向に対向する第２の主面部とを含み、
前記部品の前記第１の主面部の側及び前記第２の主面部の側に、前記絶縁層と前記導体層とが交互に積層され、
前記部品の前記第１の主面部の側の前記絶縁層に形成された一方の前記第１のビア導体と、前記部品の前記第２の主面部の側の前記絶縁層に形成された他方の前記第１のビア導体とが、互いに積層方向で対称的な配置で形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の部品内蔵配線基板。
【請求項６】
前記端子電極に対し、前記第１の方向と異なる第２の方向に並ぶ複数の前記第１のビア導体が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の部品内蔵配線基板。
【請求項７】
前記絶縁層には、前記部品の前記端子電極と接続されない一又は複数の第２のビア導体が形成され、前記第１のビア導体の前記ビア径は前記第２のビア導体のビア径よりも大きいことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の部品内蔵配線基板。
【請求項８】
前記部品は、コア基板に開口された収容穴部に収容されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の部品内蔵配線基板。
【請求項９】
板状の部品が内蔵されてなる部品内蔵配線基板の製造方法であって、
端部に側面部及び主面部を有する端子電極が形成された部品を用意し、基板内に前記部品を配置する部品配置工程と、
前記部品の前記主面部の側に絶縁層を形成し、当該絶縁層の所定位置に前記端子電極の前記側面部及び前記主面部と接続される第１のビア導体を、積層方向において前記端子電極に近接するほどビア径が小さくなるテーパ状の断面形状で形成するビア導体形成工程と、
を含み、前記第１のビア導体は、平面視で第１の方向において、前記主面部との接続箇所における前記ビア径が前記主面部の長さよりも大きいことを特徴とする部品内蔵配線基板の製造方法。
【請求項１０】
前記部品配置工程では、コア基板を用意し、前記コア基板に収容穴部を形成し、前記部品を前記収容穴部に収容することを特徴とする請求項９に記載の部品内蔵配線基板の製造方法。
【請求項１】
板状の部品が内蔵されてなる部品内蔵配線基板において、
前記部品には、平面視で側面部及び少なくとも一方の主面部を有する端子電極が第１の方向の端部に形成され、
前記部品の前記主面部の側には絶縁層と導体層とが交互に積層され、
前記部品の前記主面部の側の前記絶縁層には、前記端子電極の前記側面部及び前記主面部と接続される第１のビア導体が形成され、
前記第１のビア導体は、積層方向において前記端子電極に近接するほどビア径が小さくなるテーパ状に形成されるとともに、前記第１の方向において前記主面部との接続箇所における前記ビア径が前記主面部の長さよりも大きいことを特徴とする部品内蔵配線基板。
【請求項２】
前記第１のビア導体の中心軸は、平面視で前記端子電極の前記側面部の直上領域に位置することを特徴とする請求項１に記載の部品内蔵配線基板。
【請求項３】
前記部品には、前記第１の方向の両側の端部に１対の前記端子電極が形成され、
前記絶縁層には、前記１対の前記端子電極のそれぞれの前記側面部及び前記主面部と接続される１対の前記第１のビア導体が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の部品内蔵配線基板。
【請求項４】
前記部品は、コンデンサであることを特徴とする請求項３に記載の部品内蔵配線基板。
【請求項５】
前記端子電極の前記主面部は、第１の主面部と、前記第１の主面部と積層方向に対向する第２の主面部とを含み、
前記部品の前記第１の主面部の側及び前記第２の主面部の側に、前記絶縁層と前記導体層とが交互に積層され、
前記部品の前記第１の主面部の側の前記絶縁層に形成された一方の前記第１のビア導体と、前記部品の前記第２の主面部の側の前記絶縁層に形成された他方の前記第１のビア導体とが、互いに積層方向で対称的な配置で形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の部品内蔵配線基板。
【請求項６】
前記端子電極に対し、前記第１の方向と異なる第２の方向に並ぶ複数の前記第１のビア導体が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の部品内蔵配線基板。
【請求項７】
前記絶縁層には、前記部品の前記端子電極と接続されない一又は複数の第２のビア導体が形成され、前記第１のビア導体の前記ビア径は前記第２のビア導体のビア径よりも大きいことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の部品内蔵配線基板。
【請求項８】
前記部品は、コア基板に開口された収容穴部に収容されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の部品内蔵配線基板。
【請求項９】
板状の部品が内蔵されてなる部品内蔵配線基板の製造方法であって、
端部に側面部及び主面部を有する端子電極が形成された部品を用意し、基板内に前記部品を配置する部品配置工程と、
前記部品の前記主面部の側に絶縁層を形成し、当該絶縁層の所定位置に前記端子電極の前記側面部及び前記主面部と接続される第１のビア導体を、積層方向において前記端子電極に近接するほどビア径が小さくなるテーパ状の断面形状で形成するビア導体形成工程と、
を含み、前記第１のビア導体は、平面視で第１の方向において、前記主面部との接続箇所における前記ビア径が前記主面部の長さよりも大きいことを特徴とする部品内蔵配線基板の製造方法。
【請求項１０】
前記部品配置工程では、コア基板を用意し、前記コア基板に収容穴部を形成し、前記部品を前記収容穴部に収容することを特徴とする請求項９に記載の部品内蔵配線基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−５１３３６（Ｐ２０１３−５１３３６Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８９１６９（Ｐ２０１１−１８９１６９）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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