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JP2001244367A - Wiring board with built-in electric element - Google Patents

Wiring board with built-in electric element

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Publication number
JP2001244367A
JP2001244367A JP2000053998A JP2000053998A JP2001244367A JP 2001244367 A JP2001244367 A JP 2001244367A JP 2000053998 A JP2000053998 A JP 2000053998A JP 2000053998 A JP2000053998 A JP 2000053998A JP 2001244367 A JP2001244367 A JP 2001244367A
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JP
Japan
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electric element
built
wiring board
capacitor
conductor
Prior art date
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JP2000053998A
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Japanese (ja)
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Inventor
Yuji Iino
祐二 飯野
Hiromi Iwachi
裕美 岩地
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Priority to US09/717,541 priority patent/US6370013B1/en
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  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】絶縁基板内にコンデンサなどの電気素子を内蔵
してなり、半田リフローなどの熱処理後においても、電
気素子と配線回路層との接続信頼性に優れ、電気素子に
よる機能が変化しない信頼性に優れた電気素子内蔵配線
基板を得る。 【解決手段】少なくとも有機樹脂を含有する絶縁基板1
表面や内部に複数層の配線回路層8、9やバイアホール
内に金属成分を充填してなるバイアホール導体10、1
1が形成され、この絶縁基板1内に少なくとも一対の端
子電極6a、6bを有するコンデンサなどの電気素子3
を内蔵してなる電気素子内蔵配線基板Aであって、電気
素子3の端子電極6a、6bとバイアホール導体10、
11とを直接的に接続してなるとともに、端子電極6
a、6bとバイアホール導体10、11との接続部に、
Cu3SnやCu6Sn5などのCuとSnとの金属間化
合物を存在させる。
(57) Abstract: An electric element such as a capacitor is built in an insulating substrate. Even after heat treatment such as solder reflow, the connection reliability between the electric element and the wiring circuit layer is excellent, and the electric element is used. To obtain a wiring board with a built-in electric element which does not change its function and has excellent reliability. An insulating substrate containing at least an organic resin is provided.
Via-hole conductors 10, 1, each of which has a plurality of wiring circuit layers 8, 9 on its surface or inside and a metal component filled in the via-holes.
And an electric element 3 such as a capacitor having at least a pair of terminal electrodes 6a and 6b in the insulating substrate 1.
, A terminal board 6a, 6b of the electrical element 3 and a via-hole conductor 10,
11 and the terminal electrode 6
a, 6b and via-hole conductors 10, 11
An intermetallic compound of Cu and Sn such as Cu 3 Sn or Cu 6 Sn 5 is present.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、LSIチップなど
の電子部品を表面に実装可能であり、絶縁基板の内部に
コンデンサなどの電気素子を内蔵した電気素子内蔵配線
基板に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring board with a built-in electric element in which an electronic component such as an LSI chip can be mounted on the surface and an electric element such as a capacitor is built in an insulating substrate.

【0002】[0002]

【従来技術】近年、通信機器の普及に伴い、高速動作が
求められる電子機器が広く使用されるようになり、さら
にこれに伴って高速動作が可能なパッケージが求められ
ている。このような高速動作を行うためには、電気信号
ノイズを極力低減する必要がある。そのためには、コン
デンサ等の受動電子部品を能動電子素子の近傍に配置
し、電子回路の配線長を極力短くすることにより、配線
部のインダクタンスを低減することが必要とされてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, with the widespread use of communication devices, electronic devices that require high-speed operation have been widely used, and with this, packages capable of high-speed operation have been demanded. In order to perform such high-speed operation, it is necessary to reduce electric signal noise as much as possible. For this purpose, it is necessary to reduce the inductance of the wiring section by disposing a passive electronic component such as a capacitor near the active electronic element and reducing the wiring length of the electronic circuit as much as possible.

【0003】このような問題に対処する方法として、例
えば、特開平2−121393号には、電源層とグラン
ド層の間の絶縁層内にチップ状のコンデンサを埋め込む
方法が案出されている。また、特開平11−22026
2号でも、絶縁基板内に半導体素子やコンデンサを内蔵
した配線基板が提案されている。
As a method for addressing such a problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-121393 proposes a method in which a chip-shaped capacitor is embedded in an insulating layer between a power supply layer and a ground layer. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 2 proposes a wiring board in which a semiconductor element and a capacitor are built in an insulating substrate.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この特
開平2−121393号の構造では電源層のパターンと
グランド層のパターンとの間の絶縁層間に埋め込まれた
セラミックチップコンデンサは周囲の絶縁層に保持され
ているものの、コンデンサの端子電極と基板内部の電源
層やグランド層との接続が圧接によるものであることか
ら、その熱的な衝撃によって熱膨張差などに起因して端
子電極と配線回路層との接続性が変化し、また、特開平
11−220262号では、半導体素子の電極などと配
線回路層とを金、銀、銅、ニッケル、半田などの導体に
よって接続することも提案されているが、配線基板の表
面に半導体素子などの電子部品を搭載する場合に半田実
装する際に、配線基板を220〜300℃の温度で半田
リフローした場合に、端子電極と配線回路層との接続性
が変化してしまうという問題があった。特に、内蔵され
る素子が、コンデンサである場合には、そのコンデンサ
によるインダクタンスが大きくなってしまい、コンデン
サによるノイズ除去という機能が変化、または劣化する
という問題があった。
However, in the structure disclosed in JP-A-2-121393, the ceramic chip capacitor embedded between the power supply layer pattern and the ground layer pattern is held in the surrounding insulating layer. However, since the connection between the terminal electrode of the capacitor and the power supply layer or ground layer inside the board is by pressure welding, the terminal electrode and the wiring circuit layer are caused by thermal expansion difference due to the thermal shock. Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-220262 proposes connecting electrodes and the like of a semiconductor element and a wiring circuit layer with a conductor such as gold, silver, copper, nickel, or solder. However, when electronic components such as semiconductor elements are mounted on the surface of the wiring board by soldering, when the wiring board is reflowed at a temperature of 220 to 300 ° C. Connectivity between the terminal electrode and the wiring circuit layer has a problem that varies. In particular, when the built-in element is a capacitor, the inductance of the capacitor increases, and there is a problem that the function of removing noise by the capacitor changes or deteriorates.

【0005】従って、本発明は、絶縁基板の内部にコン
デンサなどの電気素子を内蔵してなり、表面に電子部品
を実装する際等の半田リフロー後においても、内蔵され
た電気素子と配線基板の配線回路層との接続性を維持
し、内蔵された電気素子の機能が変化することのない信
頼性に優れた電気素子内蔵配線基板を提供することを目
的とするものである。
Accordingly, the present invention has a structure in which an electric element such as a capacitor is built in an insulating substrate. Even after solder reflow when mounting an electronic component on the surface, the built-in electric element and the wiring board are connected to each other. An object of the present invention is to provide a wiring board with a built-in electric element which maintains the connectivity with a wiring circuit layer and has excellent reliability without changing the function of the built-in electric element.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
に対して検討を重ねた結果、少なくとも有機樹脂を含有
する絶縁基板と、該絶縁基板の表面および/または内部
に形成された複数層の配線回路層と、絶縁基板内部に設
けられバイアホール内に金属成分を充填してなるバイア
ホール導体と、前記絶縁基板内に少なくとも一対の端子
電極を有する電気素子を内蔵してなる電気素子内蔵配線
基板であって、前記電気素子の端子電極と前記バイアホ
ール導体と直接的に接続するとともに、その端子電極と
バイアホール導体との接続部にCuとSnとの金属間化
合物を存在せしめることによって、電気素子とバイアホ
ール導体との接続信頼性を高めることができる。
Means for Solving the Problems As a result of repeated studies on the above problems, the present inventors have found that an insulating substrate containing at least an organic resin and a plurality of insulating substrates formed on the surface and / or inside of the insulating substrate are provided. Element having a wiring circuit layer, a via-hole conductor provided inside an insulating substrate and filled with a metal component in a via-hole, and an electric element having at least a pair of terminal electrodes in the insulating substrate. A built-in wiring board, wherein a terminal electrode of the electric element is directly connected to the via-hole conductor, and an intermetallic compound of Cu and Sn is present at a connection portion between the terminal electrode and the via-hole conductor. Thereby, the connection reliability between the electric element and the via-hole conductor can be improved.

【0007】なお、かかる本発明においては、バイアホ
ール導体中の金属成分としてCuとSnとを含み、Sn
/(Cu+Sn)重量比が0.5〜0.95と成る比率
で含有されること、また、電気素子の端子電極の最表面
に少なくともSnを含む導体層が形成されていることが
望ましい。
In the present invention, Cu and Sn are contained as metal components in the via-hole conductor, and
It is desirable that the content ratio of (/ Cu + Sn) be 0.5 to 0.95 and that a conductor layer containing at least Sn be formed on the outermost surface of the terminal electrode of the electric element.

【0008】さらに、前記電気素子の端子電極の前記バ
イアホール導体との接続面の面積が、前記バイアホール
導体の断面積よりも大きくすることによって接続信頼性
をさらに高めることができる。
Further, the connection reliability can be further improved by making the area of the connection surface of the terminal electrode of the electric element with the via-hole conductor larger than the cross-sectional area of the via-hole conductor.

【0009】また、前記電気素子が、積層セラミックコ
ンデンサ、特に端子電極が、2個以上の正電極および2
個以上の負電極を有することがインダクタンスを低減す
る上で望ましい。
The electric element may be a monolithic ceramic capacitor, in particular, the terminal electrode may be composed of two or more positive electrodes and two or more positive electrodes.
It is desirable to have more than two negative electrodes in order to reduce inductance.

【0010】本発明によれば、絶縁基板の内部に、電気
素子を内蔵し、その端子電極とバイアホール導体とを接
続するにあたり、その接続部にCu−Sn金属間化合物
を生成させる、具体的には、電気素子の端子電極の最表
面にSn含有導体層を形成し、また、バイアホール導体
中にCuとSnとを含有せしめ、210℃以上の温度で
加熱することによって、バイアホール導体中に含有され
るCuとSnを主体とする金属成分とコンデンサの端子
電極のSnとが反応してバイアホール導体とコンデンサ
の端子電極との接続部に、CuやSnの他に、Cu3
nもしくはCu6Sn5等の高電気伝導性および耐熱性に
優れたCu−Snの金属間化合物が生成され、その結
果、バイアホール導体とコンデンサの端子電極との電気
的接続を向上し、半田リフローなどの外部から急激な加
熱が加わった場合においても、端子電極とバイアホール
導体との接続性が変化しないために、コンデンサ等によ
るインダクタンスの上昇を防止し常に安定した機能を発
揮することができる。
According to the present invention, an electric element is built in an insulating substrate, and when connecting the terminal electrode and the via-hole conductor, a Cu-Sn intermetallic compound is generated at the connection portion. A Sn-containing conductor layer is formed on the outermost surface of the terminal electrode of the electric element, Cu and Sn are contained in the via-hole conductor, and the via-hole conductor is heated at a temperature of 210 ° C. or more. Reacts with the metal component mainly composed of Sn and Cu and Sn of the terminal electrode of the capacitor, and at the connection between the via-hole conductor and the terminal electrode of the capacitor, in addition to Cu and Sn, Cu 3 S
n or an intermetallic compound of Cu—Sn such as Cu 6 Sn 5 having high electric conductivity and excellent heat resistance is generated. As a result, the electrical connection between the via-hole conductor and the terminal electrode of the capacitor is improved, Even if rapid heating is applied from the outside such as during reflow, the connectivity between the terminal electrode and the via-hole conductor does not change, preventing an increase in inductance due to a capacitor or the like and constantly exhibiting a stable function. .

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の電気素子内蔵配線基板の
一実施例における概略断面図を示す図1をもとに詳細に
説明する。本発明における配線基板Aは、絶縁基板1の
内部にキャビティ2が形成されており、そのキャビティ
2内に電気素子としてコンデンサ素子3が内蔵されてい
る。また、配線基板Aのコンデンサ素子3が内蔵される
直上の配線基板A表面には、半導体素子4などの電子部
品が搭載されている。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of a wiring board with a built-in electric element according to the present invention. In the wiring board A according to the present invention, a cavity 2 is formed inside an insulating substrate 1, and a capacitor element 3 is built in the cavity 2 as an electric element. Electronic components such as the semiconductor element 4 are mounted on the surface of the wiring board A directly above the wiring board A in which the capacitor element 3 is built.

【0012】図1に示す配線基板において、絶縁基板1
内に内蔵されるコンデンサ素子3は、2個以上の正電極
と2個以上の負電極を具備するものである。このような
コンデンサ素子3の一例を図2の概略斜視図に示した。
この図2のコンデンサ素子3は、BaTiO3を主成分
とするセラミック誘電体層5を積層して形成された直方
状の積層体からなる積層型セラミックコンデンサからな
るものであって、その積層体の外表面には、4つの正電
極6aと4つの負電極6bとが独立して均等に配置形成
されている。図2(a)のコンデンサ素子においては、
負電極6bは各辺の中央部に、正電極6aは、各角部に
形成されている。
In the wiring board shown in FIG.
The capacitor element 3 incorporated therein has two or more positive electrodes and two or more negative electrodes. One example of such a capacitor element 3 is shown in the schematic perspective view of FIG.
The capacitor element 3 shown in FIG. 2 is a laminated ceramic capacitor composed of a rectangular parallelepiped laminate formed by laminating ceramic dielectric layers 5 mainly composed of BaTiO 3 . On the outer surface, four positive electrodes 6a and four negative electrodes 6b are independently and evenly formed. In the capacitor element of FIG.
The negative electrode 6b is formed at the center of each side, and the positive electrode 6a is formed at each corner.

【0013】また、積層体の各セラミック誘電体層5間
には、図2(b)に示されるようなパターンの正極用内
部電極7aと図2(c)に示されるようなパターンの負
極用内部電極7bとが交互に形成されており、正極用内
部電極7aは、正電極6aと、負極用内部電極7bは負
電極6bと積層体の端面でそれぞれ電気的に接続されて
いる。
Further, between the ceramic dielectric layers 5 of the laminate, a positive electrode internal electrode 7a having a pattern as shown in FIG. 2B and a negative electrode having a pattern as shown in FIG. The internal electrodes 7b are alternately formed. The internal electrode 7a for the positive electrode is electrically connected to the positive electrode 6a, and the internal electrode 7b for the negative electrode is electrically connected to the negative electrode 6b at the end face of the laminate.

【0014】一方、内蔵された上記の構造のコンデンサ
素子3の電子部品搭載面表面との間の絶縁基板1内部に
は、第1の導体層8、および第2の導体層9が形成され
ている。そして、図3(a)のパターン図に示すよう
に、コンデンサ素子3の4つの正電極6aと第1の導体
層8とは、この正電極6aから直上に絶縁層を垂直に貫
通して形成されたバイアホール導体10によって電気的
に接続されている。
On the other hand, a first conductor layer 8 and a second conductor layer 9 are formed inside the insulating substrate 1 between the built-in capacitor element 3 having the above structure and the surface of the electronic component mounting surface. I have. Then, as shown in the pattern diagram of FIG. 3A, the four positive electrodes 6a and the first conductor layer 8 of the capacitor element 3 are formed by vertically penetrating the insulating layer directly above the positive electrodes 6a. Electrically connected by the via-hole conductor 10.

【0015】また、図3(b)のパターン図に示すよう
に、コンデンサ素子3の4つの負電極6bと第2の導体
層9とは、この負電極6bから直上に絶縁層を垂直に貫
通して形成されたバイアホール導体11によって電気的
に接続されている。
As shown in the pattern diagram of FIG. 3B, the four negative electrodes 6b and the second conductor layer 9 of the capacitor element 3 vertically penetrate the insulating layer directly above the negative electrode 6b. Are electrically connected by via-hole conductors 11 formed as described above.

【0016】なお、第1の導体層8には、負電極6bと
第2の導体層9とを接続するバイアホール導体11と接
触しないように、導体が形成された開口12が形成され
ている。
The first conductor layer 8 has an opening 12 in which a conductor is formed so as not to come into contact with the via-hole conductor 11 connecting the negative electrode 6b and the second conductor layer 9. .

【0017】そして、コンデンサ素子3の正電極6aと
接続された第1の導体層8には、さらに、電子部品搭載
面にかけてバイアホール導体13が形成されており、基
板表面に設けられた正電極用ランド14と接続されてお
り、また同様に、コンデンサ素子3の負電極6bと接続
された第2の導体層9には、さらに、電子部品搭載面に
かけてバイアホール導体15が形成されており、基板表
面に設けられた負電極用ランド16と接続されている。
In the first conductor layer 8 connected to the positive electrode 6a of the capacitor element 3, a via-hole conductor 13 is further formed over the electronic component mounting surface, and the positive electrode provided on the substrate surface is formed. Similarly, via-hole conductors 15 are formed on the second conductor layer 9 connected to the negative land 6 b of the capacitor element 3, the via-hole conductors 15 extending to the electronic component mounting surface. It is connected to a negative electrode land 16 provided on the substrate surface.

【0018】そして、絶縁基板1の表面に搭載された半
導体素子4のバンプと、前記正電極用ランド14および
負電極用ランド16と電気的に接続されている。 (金属間化合物の生成)本発明によれば、配線基板A内
におけるコンデンサ素子3の正電極6aと負電極6bと
直接的に接続されるバイアホール導体10、11との少
なくとも接続部に、CuとSnとの金属間化合物を存在
せしめることが大きな特徴である。この金属間化合物
は、耐熱性および電気伝導性が高いことから、外部から
の熱サイクルが印加された場合においても、コンデンサ
素子3の電極6a、6bとバイアホール導体10、11
との接続性を損なうことなく強固に接続することができ
る。CuとSnとの金属間化合物としては、銅(Cu)
と錫(Sn)とが3:1の比率からなるCu3Snや、
6:5の比率からなるCu6Sn5が挙げられる。
The bumps of the semiconductor element 4 mounted on the surface of the insulating substrate 1 are electrically connected to the positive electrode lands 14 and the negative electrode lands 16. (Formation of Intermetallic Compound) According to the present invention, at least a connecting portion between via-hole conductors 10 and 11 directly connected to positive electrode 6a and negative electrode 6b of capacitor element 3 in wiring board A has Cu A major feature is that an intermetallic compound of Sn and Sn is present. Since this intermetallic compound has high heat resistance and electric conductivity, even when a heat cycle is applied from the outside, the electrodes 6a and 6b of the capacitor element 3 and the via-hole conductors 10 and 11
It can be firmly connected without deteriorating the connectivity with the device. Copper (Cu) is used as an intermetallic compound of Cu and Sn.
And tin (Sn) in a ratio of 3: 1 such as Cu 3 Sn,
Cu 6 Sn 5 having a ratio of 6: 5 is exemplified.

【0019】特にCu含有量の多いCu3Snを少なく
とも存在させると、バイアホール導体の耐熱性と高電気
伝導性を付与することができる。よって、望ましくは、
金属間化合物として、Cu3Sn、またはCu3SnとC
6Sn5がともに存在することが望ましい。より具体的
には、バイアホール導体10、11のX線回折測定にお
いて、2θ=57.5°付近に存在するCu3Snのピ
ーク高さをH1、2θ=60°付近に存在するCu6
5のピーク高さをH2とした時、H1/H2が0.5
以上、特に1.0以上であることが望ましい。
In particular, when at least Cu 3 Sn having a high Cu content is present, the heat resistance and high electrical conductivity of the via-hole conductor can be imparted. Therefore, preferably,
Cu 3 Sn or Cu 3 Sn and C as intermetallic compounds
It is desirable that both u 6 Sn 5 be present. More specifically, in the X-ray diffraction measurement of the via-hole conductors 10 and 11, the peak height of Cu 3 Sn existing near 2θ = 57.5 ° is set to H1, and Cu 6 S existing near 2θ = 60 °.
When the peak height of the n 5 was H2, H1 / H2 is 0.5
More preferably, it is particularly 1.0 or more.

【0020】このような金属間化合物は、バイアホール
導体10、11とコンデンサ素子3の端子電極6a、6
bとの少なくとも接続部に存在すればよいが、特にこの
接続部を含み、バイアホール導体10、11中に上記金
属間化合物が存在することによって、バイアホール導体
10、11と端子電極6a、6bとの接続信頼性を高め
るのみならず、バイアホール導体10、11における耐
熱性および電気伝導性とも向上させることができる結
果、コンデンサ素子3の端子電極6a、6bとバイアホ
ール導体10、11を介した他の回路との電気的な接続
性をも安定させることができる。
Such an intermetallic compound includes via-hole conductors 10 and 11 and terminal electrodes 6 a and 6 of capacitor element 3.
It is sufficient that the intermetallic compound is included in the via-hole conductors 10 and 11 at least at the connection with the via-hole conductors 10 and 11 so that the via-hole conductors 10 and 11 and the terminal electrodes 6 a and 6 b As a result, not only the connection reliability with the via hole conductors 10 and 11 but also the heat resistance and the electrical conductivity of the via hole conductors 10 and 11 can be improved, so that the terminal electrodes 6 a and 6 b of the capacitor element 3 and the via hole conductors 10 and 11 are interposed. Also, the electrical connectivity with other circuits can be stabilized.

【0021】このような金属間化合物を生成させるため
には、まず、バイアホール導体10、11の少なくとも
端子電極6a、6bとの接続部における金属成分とし
て、CuとSnとを含有することが望ましく、銅(C
u)および錫(Sn)とのSn/(Cu+Sn)で表さ
れる重量比が0.5〜0.95であることが望ましい。
また、前記理由からバイアホール導体10、11全体が
上記の比率のCuおよびSnを含有することが望まし
い。さらには、Cu3Snの生成を促進させるために
は、Sn/(Cu+Sn)重量比が0.5〜0.75、
特に0.5〜0.70、さらには0.5〜0.65であ
ることが望ましい。
In order to generate such an intermetallic compound, it is desirable that Cu and Sn are first contained as metal components at least in the connection portions between the via-hole conductors 10 and 11 and the terminal electrodes 6a and 6b. , Copper (C
It is desirable that the weight ratio between u) and tin (Sn) expressed as Sn / (Cu + Sn) is 0.5 to 0.95.
For the above reasons, it is desirable that the entire via-hole conductors 10 and 11 contain Cu and Sn in the above ratio. Furthermore, in order to promote the generation of Cu 3 Sn, the weight ratio of Sn / (Cu + Sn) is 0.5 to 0.75,
In particular, it is preferably 0.5 to 0.70, more preferably 0.5 to 0.65.

【0022】これは、前記重量比率が0.5よりも小さ
いと、金属間化合物の生成量が少なくなる結果、銅含有
粉末間および銅含有粉末とコンデンサの端子電極間との
接続性が低くなるために、バイアホール導体を介した表
層に配置した半導体素子の実装部まで、あるいはマザー
ボードとの実装部までの電気伝導性が低く、しかも、リ
フロー時、例えば240〜260℃でリフローした場合
に、バイアホール導体における金属粉末間や、バイアホ
ール導体とコンデンサの端子電極層との接触状態が容易
に変化して、その間の電気伝導性が低下してしまうおそ
れがある。
If the weight ratio is less than 0.5, the amount of the intermetallic compound formed is reduced, and the connectivity between the copper-containing powder and between the copper-containing powder and the terminal electrodes of the capacitor is reduced. Therefore, to the mounting portion of the semiconductor element arranged on the surface layer via via-hole conductor, or low electrical conductivity to the mounting portion with the motherboard, and at the time of reflow, for example, when reflow at 240 to 260 ℃, The state of contact between the metal powder in the via-hole conductor and the contact state between the via-hole conductor and the terminal electrode layer of the capacitor may easily change, and the electrical conductivity therebetween may be reduced.

【0023】また、前記重量比率が0.95よりも大き
いと、銅の絶対量が少なくなるために、前記金属間化合
物の生成量が少なく、しかもCuとの金属間化合物を形
成できなかった未反応の錫がバイアホール導体内に、錫
または低融点の錫合金として残存して、同様にリフロー
(240〜260℃)時などの耐熱性が劣化しやすく、
リフロー時に未反応の錫あるいは低融点の錫合金が溶融
して、バイアホール導体内における金属粉末間や、バイ
アホール導体とコンデンサの端子電極層との接触状態が
容易に変化して電気伝導性が低下しやすくなるためであ
る。
On the other hand, if the weight ratio is larger than 0.95, the absolute amount of copper is reduced, so that the amount of the intermetallic compound formed is small and the intermetallic compound with Cu cannot be formed. The tin of the reaction remains in the via-hole conductor as tin or a tin alloy having a low melting point, and similarly, the heat resistance at the time of reflow (240 to 260 ° C.) easily deteriorates,
Unreacted tin or low-melting tin alloy melts during reflow, and the contact between the metal powder in the via-hole conductor and the contact state between the via-hole conductor and the terminal electrode layer of the capacitor easily changes, resulting in electrical conductivity. This is because it tends to decrease.

【0024】また、バイアホール中にはエポキシ樹脂、
フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性
樹脂やセルロース等の樹脂が含まれる場合もある。 (コンデンサ電極)また、上記のCuおよびSnを金属
成分として充填されたバイアホール導体10、11との
接続性を高める上で、コンデンサ素子3などの電気素子
の端子電極6a、6bの最表面に、少なくともSnを含
む導体層を有することが望ましく、特に少なくともC
u、Niのうちの少なくとも1種を含む導体層と、該導
体層の表面に少なくともSnを含む導体層とが形成され
ていることがより望ましい。
In the via hole, an epoxy resin,
A thermosetting resin such as a phenol resin or an unsaturated polyester resin or a resin such as cellulose may be included in some cases. (Capacitor electrode) In order to enhance the connectivity with the via-hole conductors 10 and 11 filled with the above-described Cu and Sn as a metal component, the outermost surfaces of the terminal electrodes 6a and 6b of the electric element such as the capacitor element 3 are provided. , It is desirable to have a conductor layer containing at least Sn.
More preferably, a conductor layer containing at least one of u and Ni and a conductor layer containing at least Sn on the surface of the conductor layer are formed.

【0025】より具体的には、コンデンサ素子3の端子
電極6a、6bは以下のようにして形成される。まず、
平均粒子径1〜5μmの電解Cu粉末とSiO2、Bi2
3、Al23、ZnO等からなる平均粒子径3〜8μ
mのフリットガラス粉末に、エチルセルロースやアクリ
ル系のバインダーを混合することによって導体ペースト
を作製し、コンデンサの端面に露出した内部電極を覆う
ように塗布し、800〜900℃の温度範囲で焼付けを
行い、3.0〜15μmの電極層を形成する。
More specifically, the terminal electrodes 6a and 6b of the capacitor element 3 are formed as follows. First,
Electrolytic Cu powder having an average particle diameter of 1 to 5 μm and SiO 2 , Bi 2
Average particle size of 3 to 8 μm composed of O 3 , Al 2 O 3 , ZnO, etc.
m frit glass powder, ethyl cellulose or an acrylic binder is mixed to prepare a conductive paste, applied so as to cover the internal electrode exposed on the end face of the capacitor, and baked in a temperature range of 800 to 900 ° C. An electrode layer of 3.0 to 15 μm is formed.

【0026】この後、電気めっき法によって上記の電極
層の表面に、1〜5μmのNi膜を、さらに0.5〜3
μmのSn膜を電気めっき法によって成膜する。
Thereafter, a Ni film of 1 to 5 μm is further formed on the surface of the electrode layer by electroplating to a thickness of 0.5 to 3 μm.
A Sn film having a thickness of μm is formed by an electroplating method.

【0027】このように端子電極6a、6bの表面にS
nを含有する導体層を形成することによって、少なくと
もCuとSnとを含有するバイアホール導体との接続部
でのCu−Sn金属間化合物の生成を促進することがで
きる。
As described above, the surface of the terminal electrodes 6a and 6b
By forming the conductor layer containing n, it is possible to promote the generation of a Cu-Sn intermetallic compound at a connection portion between the via hole conductor containing at least Cu and Sn.

【0028】本発明によれば、上記のように、バイアホ
ール導体10、11と端子電極6a、6bとの接続部に
Cu−Sn金属間化合物を生成させることによって、2
60℃で2分間保持する耐熱試験後においても、バイア
ホール導体10、11を経由したコンデンサ素子との体
積抵抗が1×10-4Ω−cm以下、特に5×10-5Ω−
cm以下の非常に優れた導電性を維持することができ
る。
According to the present invention, as described above, the Cu-Sn intermetallic compound is generated at the connection between the via-hole conductors 10 and 11 and the terminal electrodes 6a and 6b, whereby
Even after the heat resistance test at 60 ° C. for 2 minutes, the volume resistance with the capacitor element via the via-hole conductors 10 and 11 is 1 × 10 −4 Ω-cm or less, particularly 5 × 10 −5 Ω-cm.
cm or less and excellent conductivity can be maintained.

【0029】本発明の電気素子内蔵配線基板Aにおける
絶縁基板1の材質としては、上記のようなコンデンサ素
子内蔵構造が形成可能であれば、特に限定するものでは
ないが、あらかじめ形成された複数の電極を具備するコ
ンデンサ素子3を基板内部に埋設した構造を形成する上
では、焼結工程を必要としない有機樹脂を含有する絶縁
材料からなることが望ましい。
The material of the insulating substrate 1 in the wiring board A with a built-in electric element of the present invention is not particularly limited as long as the above-mentioned structure with a built-in capacitor element can be formed. In order to form a structure in which the capacitor element 3 having the electrodes is embedded inside the substrate, it is desirable that the capacitor element 3 be made of an insulating material containing an organic resin that does not require a sintering step.

【0030】そこで、以下に絶縁基板が有機樹脂を含有
する絶縁材料からなる本発明の電気素子内蔵配線基板の
製造方法について説明する。
Therefore, a method of manufacturing a wiring board with a built-in electric element according to the present invention, in which the insulating substrate is made of an insulating material containing an organic resin, will be described below.

【0031】まず、エポキシ系樹脂、ポリフェニレンエ
ーテル樹脂などの熱硬化性樹脂、または前記熱硬化性樹
脂と、シリカ、アルミナなどの無機フィラー粉末との混
合材料からなる未硬化状態の絶縁シート、もしくはガラ
ス繊維やアラミド繊維の織布または不織布にエポキシ樹
脂などの熱硬化性樹脂を含浸した、いわゆるプリプレグ
と呼ばれる絶縁シートを準備する。
First, an uncured insulating sheet made of a thermosetting resin such as an epoxy resin or a polyphenylene ether resin, or a mixed material of the thermosetting resin and an inorganic filler powder such as silica or alumina, or glass. A so-called prepreg, an insulating sheet in which a woven or non-woven fabric of fibers or aramid fibers is impregnated with a thermosetting resin such as an epoxy resin, is prepared.

【0032】そして、例えば図4の工程図に示すよう
に、上記プリプレグ20に対して、コンデンサ素子を内
蔵するキャビティ21をパンチングなどによって形成す
る(a)。一方、絶縁シート22に対してバイアホール
23を形成しそのバイアホール23にCu粉末などの導
電性粉末を含有する導電性ペーストを充填してバイアホ
ール導体24を形成する(b)。
Then, as shown in the process diagram of FIG. 4, for example, a cavity 21 containing a capacitor element is formed in the prepreg 20 by punching or the like (a). On the other hand, via holes 23 are formed in the insulating sheet 22, and the via holes 23 are filled with a conductive paste containing a conductive powder such as Cu powder to form via hole conductors 24 (b).

【0033】上記の導電性ペーストは、コンデンサ素子
との接続部にCu−Sn金属間化合物を生成させるため
に、以下のようにして調製する。まず、金属成分とし
て、銅粉末、銀粉末を被覆した銅粉末、銅−銀合金粉末
などの銅含有粉末に対して、錫粉末、あるいはSn−A
g−Cu−Biからなる合金粉末を、金属成分中の錫
(Sn)と銅(Cu)とのSn/(Cu+Sn)で表さ
れる重量比が0.5〜0.95となる割合に配合する。
そして、この金属成分100重量部に対して、樹脂分を
1〜6重量部、溶剤を1〜4重量部の割合で添加する。
The above-mentioned conductive paste is prepared as follows in order to generate a Cu-Sn intermetallic compound at a connection portion with a capacitor element. First, as a metal component, copper powder, copper powder coated with silver powder, copper-containing powder such as copper-silver alloy powder, tin powder or Sn-A
An alloy powder composed of g-Cu-Bi is blended in such a manner that the weight ratio of tin (Sn) and copper (Cu) in the metal component expressed as Sn / (Cu + Sn) is 0.5 to 0.95. I do.
Then, 1 to 6 parts by weight of a resin component and 1 to 4 parts by weight of a solvent are added to 100 parts by weight of the metal component.

【0034】使用する銅含有粉末は、導電性が優れ、分
散性がよい電解銅粉が最も望ましく、平均粒子径は0.
5〜5μmが望ましい。これは0.5μmよりも小さい
と、表面が酸化して粉末間の導電性が低下し、5μmよ
りも大きいと、バイアホール導体への粉末の充填率が低
下し、抵抗が増大するためである。
The copper-containing powder to be used is most preferably an electrolytic copper powder having excellent conductivity and good dispersibility.
5 to 5 μm is desirable. This is because if it is smaller than 0.5 μm, the surface is oxidized and the conductivity between the powders is reduced. If it is larger than 5 μm, the filling rate of the powder into the via-hole conductor is reduced and the resistance is increased. .

【0035】また、前記錫粉末もしくは錫合金粉末の平
均粒子径は1〜15μmがよい。これは、1μmよりも
小さいと表面が酸化して高抵抗化し、15μmよりも大
きいと充填率が低下するとともに、錫が局在化して耐熱
性を損ねるためである。
The average particle diameter of the tin powder or tin alloy powder is preferably 1 to 15 μm. This is because if it is smaller than 1 μm, the surface is oxidized to increase the resistance, and if it is larger than 15 μm, the filling rate is reduced, and tin is localized to impair heat resistance.

【0036】樹脂分としては、銅含有粉末や錫含有粉末
の分散性、接着性、耐熱性、保存性、耐候性などの観点
から、アミン系硬化剤や酸無水物と反応するビスフェノ
ールA、あるいはビスフェノールF、エポキシ樹脂、ト
リアリルイソシアヌレート樹脂などの熱硬化性樹脂のほ
か、ポリメタクリレートやセルロースなども使用でき
る。
As the resin component, bisphenol A which reacts with an amine-based curing agent or an acid anhydride from the viewpoints of dispersibility, adhesion, heat resistance, storage stability, weather resistance, etc. of the copper-containing powder or tin-containing powder, or In addition to thermosetting resins such as bisphenol F, epoxy resin and triallyl isocyanurate resin, polymethacrylate and cellulose can also be used.

【0037】また、溶剤としては、樹脂分や溶解可能な
溶剤であればよく、例えば、イソプロピルアルコール、
テルピネオール、2−オクタノール、ブチルカルビトー
ルアセテート等が用いられる。
The solvent may be any solvent as long as it is a resin or a solvent that can be dissolved, for example, isopropyl alcohol,
Terpineol, 2-octanol, butyl carbitol acetate and the like are used.

【0038】上記のようにして調合された組成物を攪拌
脱泡機や3本ロールなどで混練することによりペースト
を作製できる。この混練において、金属粉末と熱硬化性
樹脂が混ざり、錫を主体とした粉末の硬化時の酸化を防
ぐことが出来る。
A paste can be prepared by kneading the composition prepared as described above with a stirring deaerator or a three-roll mill. In this kneading, the metal powder and the thermosetting resin are mixed, so that oxidation of the tin-based powder during curing can be prevented.

【0039】その後、この絶縁シート22の表面に、導
体層25を形成する(c)。この導体層25は例えば、
Cu箔、Al箔などの金属箔に絶縁シートの表面に貼着
した後、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジ
スト除去の工程によって所定のパターンの導体層を形成
する方法、またはあらかじめ、樹脂フィルムの表面に前
記金属箔を貼着して上記と同様にして所定のパターンの
導体層を形成したものを前記絶縁シートの表面に転写す
る方法がある。このうち、後者の方法は、絶縁シートが
エッチング液などにさらされることがなく、絶縁シート
が劣化することがない点で後者の方が好適である。
Thereafter, a conductor layer 25 is formed on the surface of the insulating sheet 22 (c). This conductor layer 25 is, for example,
A method in which a conductor layer having a predetermined pattern is formed by a process of resist application, exposure, development, etching, and resist removal after sticking to the surface of an insulating sheet on a metal foil such as a Cu foil or an Al foil, or a resin film in advance. There is a method in which the above-mentioned metal foil is attached to the surface and a conductor layer having a predetermined pattern is formed in the same manner as described above, and transferred to the surface of the insulating sheet. Among them, the latter method is preferable in that the insulating sheet is not exposed to an etchant or the like and the insulating sheet is not deteriorated.

【0040】そして、プリプレグ20のキャビティ21
内に、最表面にSnを含有する導体層が形成された端子
電極を具備するコンデンサ素子26を設置するととも
に、このプリプレグ20の上下に、前記(b)(c)の
製造方法を応用して金属成分としてCuおよびSnを充
填して形成されたバイアホール導体27や導体層28、
半導体素子との接続用パッド29を形成した絶縁シート
30a、30b、30c、30d、30eを積層する。
The cavity 21 of the prepreg 20
A capacitor element 26 having a terminal electrode on which a conductor layer containing Sn is formed on the outermost surface is installed therein, and the above-mentioned manufacturing method (b) and (c) is applied above and below the prepreg 20. Via-hole conductors 27 and conductor layers 28 formed by filling Cu and Sn as metal components,
The insulating sheets 30a, 30b, 30c, 30d and 30e on which the pads 29 for connection to the semiconductor element are formed are laminated.

【0041】そして、この積層物を前記絶縁シートおよ
びプリプレグ中の熱硬化性樹脂が硬化するに充分な温度
で加熱することにより、図1に示したようなコンデンサ
素子を内蔵した配線基板を作製することができる。
Then, the laminate is heated at a temperature sufficient to cure the thermosetting resin in the insulating sheet and the prepreg, thereby producing a wiring board having a capacitor element as shown in FIG. be able to.

【0042】この時の熱硬化温度としては、バイアホー
ル導体中のCuあるいはSnと、コンデンサ素子3の端
子電極表面のSnとの反応によって、Cu−Sn金属間
化合物を生成させる上で、200〜250℃の温度で
0.5〜5時間、特に1〜3時間程度加熱することによ
って、Cu3SnあるいはCu6Sn5からなる金属間化
合物を生成させることができる。
The thermosetting temperature at this time is set at 200 to 200 to form a Cu-Sn intermetallic compound by the reaction between Cu or Sn in the via-hole conductor and Sn on the surface of the terminal electrode of the capacitor element 3. By heating at a temperature of 250 ° C. for 0.5 to 5 hours, particularly about 1 to 3 hours, an intermetallic compound composed of Cu 3 Sn or Cu 6 Sn 5 can be generated.

【0043】[0043]

【実施例】実施例 (1)BaTiO3系の複数のセラミック誘電体シート
の表面に、Ag−Pdの金属ペーストを用いて図2に示
したような正極用内部電極や負極用内部電極のパターン
をスクリーン印刷した。その後、それらのシートを温度
55℃、圧力150kg/cm2下で積層密着させ、グ
リーンの状態でカッターを用いて切断した後、大気雰囲
気1220℃の温度において焼成してコンデンサ素体を
作製した。
EXAMPLES (1) Patterns of a positive electrode internal electrode and a negative electrode internal electrode as shown in FIG. 2 on the surface of a plurality of BaTiO 3 -based ceramic dielectric sheets using an Ag-Pd metal paste. Was screen printed. Thereafter, the sheets were laminated and adhered at a temperature of 55 ° C. under a pressure of 150 kg / cm 2 , cut in a green state using a cutter, and fired at a temperature of 1220 ° C. in an air atmosphere to produce a capacitor body.

【0044】そして、このコンデンサ素体の外表面に、
Cu粉末にSiO2等を含むガラスフリットを添加した
導体ペーストを正電極形成部および負電極形成部に塗布
して温度850℃で焼き付けて11μmのCu導体層を
形成し、その後、0.3φの小鉄球の入った内容積5L
の電気バレルメッキ装置を用いて、3.0μmのNiめ
っき膜と、2.0μmの厚みのSnめっき膜を形成し、
4つの正極の端子電極および4つの負極の端子電極を具
備する図2で示したような8端子型の積層セラミックコ
ンデンサを作製した。なお、このコンデンサ素子は、そ
の寸法が1.6×1.6×0.3(mm3)、静電容量
が11.0nF、自己インダクタンスが80(pH)で
ある。
Then, on the outer surface of the capacitor body,
A conductor paste obtained by adding a glass frit containing SiO 2 or the like to Cu powder is applied to the positive electrode forming portion and the negative electrode forming portion and baked at a temperature of 850 ° C. to form a 11 μm Cu conductor layer. 5L internal volume with small iron ball
A Ni plating film having a thickness of 3.0 μm and a Sn plating film having a thickness of 2.0 μm using an electric barrel plating apparatus of
An eight-terminal multilayer ceramic capacitor having four positive terminal electrodes and four negative terminal electrodes as shown in FIG. 2 was produced. The dimensions of the capacitor element are 1.6 × 1.6 × 0.3 (mm 3 ), the capacitance is 11.0 nF, and the self inductance is 80 (pH).

【0045】(2)A−PPE(熱硬化型ポリフェニレ
ンエーテル)樹脂(硬化温度=200)55体積%、ガ
ラス織布45体積%のプリプレグを準備した。また、同
じくプリプレグの一部に炭酸ガスレーザーによるトレパ
ン加工により収納するコンデンサの大きさよりもわずか
に大きい縦1.7mm×横1.7mmのキャビティを形
成した。
(2) A prepreg of 55% by volume of A-PPE (thermosetting polyphenylene ether) resin (curing temperature = 200) and 45% by volume of glass woven fabric was prepared. Similarly, a 1.7 mm long × 1.7 mm wide cavity slightly larger than the size of the capacitor to be housed was formed in a part of the prepreg by trepanning using a carbon dioxide gas laser.

【0046】(3)一方、PPE(ポリフェニレンエー
テル)樹脂に対しシリカ粉末50体積%の割合となるよ
うに、ワニス状態の樹脂と粉末を混合しドクターブレー
ド法により、厚さ150μmの複数の絶縁シートを作製
し、それらの絶縁シートに、導体層と半導体素子のバン
プと接続するためのバイアホール導体、およびコンデン
サ素子と導体層とを接続するためのバイアホール導体と
して、パンチングで直径0.2mmのバイアホールを複
数個形成し、表面に銀をメッキした平均粒径が5μmの
銅粉末と、Sn合金(Sn−Ag−Cu−Bi)粉末と
を表1の比率で混合した金属成分100重量部に樹脂成
分としてトリアリルイソシアヌレートおよびそのオリゴ
マーを12重量部添加混合して導電性ペーストを調製
し、これを上記バイアホール内に充填してバイアホール
導体を形成した。
(3) On the other hand, a resin and powder in a varnish state are mixed so that the ratio of silica powder to PPE (polyphenylene ether) resin is 50% by volume, and a plurality of insulating sheets having a thickness of 150 μm are formed by a doctor blade method. And, on those insulating sheets, a via-hole conductor for connecting the conductor layer and the bump of the semiconductor element, and a via-hole conductor for connecting the capacitor element and the conductor layer, with a diameter of 0.2 mm by punching. A metal component in which a plurality of via holes are formed and silver is plated on the surface, and a copper powder having an average particle size of 5 μm and a Sn alloy (Sn—Ag—Cu—Bi) powder are mixed at a ratio shown in Table 1 to 100 parts by weight of a metal component. Then, 12 parts by weight of triallyl isocyanurate and its oligomer as a resin component were added and mixed to prepare a conductive paste. The holes were filled to form via-hole conductors.

【0047】(4)一方、ポリエチレンテレフタレート
(PET)樹脂からなる転写シートの表面に接着剤を塗
布し、厚さ12μm、表面粗さ0.8μmの銅箔を一面
に接着した。そして、フォトレジスト(ドライフィル
ム)を塗布し露光現像を行った後、これを塩化第二鉄溶
液中に浸漬して非パターン部をエッチング除去して正極
用導体層および負極用導体層を形成した。なお、作製し
た配線回路層は、線幅が20μm、配線と配線との間隔
が20μmの微細なパターンである。
(4) On the other hand, an adhesive was applied to the surface of a transfer sheet made of polyethylene terephthalate (PET) resin, and a copper foil having a thickness of 12 μm and a surface roughness of 0.8 μm was adhered to one surface. Then, after applying a photoresist (dry film) and performing exposure and development, it was immersed in a ferric chloride solution to remove the non-patterned portions by etching to form a positive electrode conductor layer and a negative electrode conductor layer. . Note that the manufactured wiring circuit layer is a fine pattern having a line width of 20 μm and an interval between wirings of 20 μm.

【0048】(5)そして、(2)で作製した絶縁シー
トの表面に、転写シートの導体層側を絶縁シートに30
kg/cm2の圧力で圧着した後、転写シートを剥がし
て、導体層を絶縁シートに転写させた。
(5) Then, the conductor layer side of the transfer sheet is placed on the surface of the insulating sheet prepared in (2).
After pressure bonding at a pressure of kg / cm 2 , the transfer sheet was peeled off, and the conductor layer was transferred to the insulating sheet.

【0049】(6)次に、(2)で作製したキャビティ
が形成されたプリプレグのキャビティ内に(1)で作製
した積層セラミックコンデンサチップを仮設置し、チッ
プの周りの隙間にエポキシ樹脂40体積%、シリカ60
体積%を充填して仮固定した。
(6) Next, the multilayer ceramic capacitor chip manufactured in (1) is temporarily installed in the cavity of the prepreg having the cavity formed in (2), and 40 volumes of epoxy resin are placed in the gap around the chip. %, Silica 60
Volume% was filled and temporarily fixed.

【0050】その表面に(3)(4)を経て作製された
導体層およびバイアホール導体を有する2枚の絶縁シー
トを積層し、さらに、更にその上に半導体素子搭載面と
なり、バイアホール導体および配線回路層が形成された
1枚の絶縁シートを仮積層しておき、その半導体素子の
実装面とは逆側の表面に、前記(1)で作製した内蔵用
コンデンサを載置し、コンデンサの表面に形成された電
極とバイアホール導体の端部の露出部が当接するように
位置合わせし、有機系接着剤によって仮固定した。
On the surface thereof, a conductor layer produced through (3) and (4) and two insulating sheets having via-hole conductors are laminated, and further, a semiconductor element mounting surface is further formed thereon. One insulating sheet on which the wiring circuit layer is formed is temporarily laminated, and the built-in capacitor manufactured in the above (1) is placed on the surface opposite to the mounting surface of the semiconductor element, and The electrode formed on the surface was positioned so that the exposed portion of the end of the via-hole conductor was in contact with the electrode, and was temporarily fixed with an organic adhesive.

【0051】(7)そして、この積層物を220℃で1
時間加熱して完全硬化させて多層配線基板を作製した。
なお、加熱による樹脂の流動で絶縁シートの空隙が収縮
して絶縁層とコンデンサチップとが密着しチップと絶縁
層との隙間はほとんどなくなっていた。こうして、1層
あたりの絶縁層厚みが0.10mmの評価基板を作製し
た。
(7) Then, the laminate is heated at 220 ° C. for 1 hour.
After heating for a period of time to complete curing, a multilayer wiring board was produced.
In addition, the gap of the insulating sheet contracted due to the flow of the resin due to the heating, and the insulating layer and the capacitor chip were brought into close contact with each other, and the gap between the chip and the insulating layer almost disappeared. Thus, an evaluation substrate having an insulating layer thickness of 0.10 mm per layer was manufactured.

【0052】作製したコンデンサ内蔵配線基板は、イン
ピーダンスアナライザを用いて、周波数1.0MHz〜
1.8MHzにおいて、インピーダンスの周波数特性を
測定し、同時に、1MHzでのコンデンサの容量値を測
定し、そして、f0=1/(2π(L・C)1/2)(式
中、f0:共振周波数(Hz)、C:静電容量(F)、
L:インダクタンス(H))に基づいて、共振周波数か
らインダクタンスを計算で求めた。
The manufactured wiring board with a built-in capacitor was processed at a frequency of 1.0 MHz to
At 1.8 MHz, the frequency characteristic of the impedance is measured, and at the same time, the capacitance value of the capacitor at 1 MHz is measured. Then, f 0 = 1 / (2π (LC) 1/2 ) (where f 0 : Resonance frequency (Hz), C: capacitance (F),
(L: inductance (H)), the inductance was calculated from the resonance frequency.

【0053】また、上記のインダクタンスを熱衝撃試験
(−55〜125℃)半田耐熱後においても同様に測定
した。より具体的には、炭酸ガスを冷媒とし、電気ヒー
タを加熱源とした圧力1atmのチャンバー内におい
て、−55〜125℃のサイクルを5分毎のサイクルに
よって100回行った後、24時間以内に室温にて電圧
0.5Vで静電容量とインピーダンスを測定した。
The inductance was measured in the same manner even after the thermal shock test (−55 to 125 ° C.) and the heat resistance of the solder. More specifically, in a chamber at a pressure of 1 atm using carbon dioxide as a refrigerant and an electric heater as a heating source, a cycle of −55 to 125 ° C. is performed 100 times at intervals of 5 minutes, and then within 24 hours. The capacitance and impedance were measured at a voltage of 0.5 V at room temperature.

【0054】また、配線基板におけるコンデンサ端子電
極とバイアホール導体との接続部におけるCu−Sn金
属間化合物の生成の確認を電子線マイクロアナライザ
(EPMA)によって行なった。またそのEPMAによ
る定量によって元素の特性X線強度を算出して、Cu3
Snの析出割合を算出した。また、接続部におけるSn
/(Cu+Sn)の重量比率をCuを用いた基準定量法
によって測定、算出した。
The generation of Cu-Sn intermetallic compound at the connection between the capacitor terminal electrode and the via-hole conductor on the wiring board was confirmed by an electron beam microanalyzer (EPMA). Further, the characteristic X-ray intensity of the element is calculated by the quantification by EPMA, and Cu 3
The precipitation ratio of Sn was calculated. In addition, Sn at the connection portion
The weight ratio of / (Cu + Sn) was measured and calculated by a standard quantitative method using Cu.

【0055】比較例1 図5(a)に示すように、コンデンサ素子31の端子電
極32と接続する部分のバイアホール導体33の端部に
銅箔からなるランド部34を転写法にて形成し、配線基
板の最終的な硬化時にコンデンサ端子電極32をこのラ
ンド部34に圧接して接続し、上記と同様にして評価を
行なった。
Comparative Example 1 As shown in FIG. 5A, a land portion 34 made of a copper foil was formed by a transfer method at an end of a via-hole conductor 33 at a portion connected to a terminal electrode 32 of a capacitor element 31. At the time of final curing of the wiring board, the capacitor terminal electrode 32 was pressed against and connected to the land portion 34, and evaluation was performed in the same manner as described above.

【0056】比較例2 図5(b)に示すように、コンデンサ素子31の端子電
極32と接続する部分のバイアホール導体33の端部に
銅箔からなるランド部34を転写法にて形成した後、こ
のコンデンサ端子電極32とランド部34とをPb−S
n半田35によって、230℃で接続固定し、上記と同
様の評価を行なった。
Comparative Example 2 As shown in FIG. 5B, a land portion 34 made of copper foil was formed by a transfer method at the end of the via-hole conductor 33 at the portion connected to the terminal electrode 32 of the capacitor element 31. Then, the capacitor terminal electrode 32 and the land 34 are connected to each other by Pb-S
The connection was fixed at 230 ° C. with n solder 35, and the same evaluation as above was performed.

【0057】[0057]

【表1】 [Table 1]

【0058】表1の結果から明らかなように、本発明に
基づき、配線基板のバイアホール導体にCuとSn成分
を所定の割合で混合した導体ペーストを用い、且つ、端
子電極の最外層にSn含有導体層を形成することによっ
て、Cu−Sn金属間化合物の生成が確認された。しか
も、この金属間化合物の生成によって、従来の圧接によ
る接続、または単なる半田による接続の場合に比較し
て、耐熱性が向上し、半田リフロー後においてもインダ
クタンスの変化が10%以下と良好な結果を示した。
As is clear from the results shown in Table 1, according to the present invention, a conductor paste in which Cu and Sn components are mixed at a predetermined ratio is used for the via-hole conductor of the wiring board, and the outermost layer of the terminal electrode is made of Sn. Formation of the Cu-Sn intermetallic compound was confirmed by forming the containing conductor layer. In addition, due to the formation of the intermetallic compound, the heat resistance is improved as compared with the conventional connection by pressure welding or the connection by simple soldering, and the change in inductance after solder reflow is as good as 10% or less. showed that.

【0059】なお、従来の圧接による比較例1(試料N
o.8)および半田による接続の比較例2(試料No.
9)、バイアホール導体をCuのみによって形成した試
料No.10、また半田によってコンデンサ素子の端子
電極をランド部に半田接続した試料No.9では、いず
れも金属間化合物の生成は認められず、インダクタンス
の変化率が10%を超えるものであった。
Incidentally, Comparative Example 1 (sample N
o. 8) and Comparative Example 2 of connection by solder (sample No. 8).
9), Sample No. 9 in which the via-hole conductor was formed only of Cu. Sample No. 10 in which the terminal electrodes of the capacitor element were soldered to the lands by soldering. In No. 9, no intermetallic compound was generated, and the rate of change in inductance exceeded 10%.

【0060】[0060]

【発明の効果】 上述した通り、本発明によれば、絶縁
基板の内部に、電気素子を内蔵し、その端子電極とバイ
アホール導体とを接続するにあたり、その接続部に高電
気伝導性と耐熱性を有するCu−Sn金属間化合物を生
成させることによって、配線基板の表面に電子部品を実
装する際等の半田リフロー処理後を行なった場合におい
ても、内蔵された電気素子と配線基板の配線回路層との
接続性を維持し、内蔵された電気素子の機能が変化する
ことのない信頼性に優れた電気素子内蔵配線基板を提供
することができる。
As described above, according to the present invention, an electric element is built in an insulating substrate, and when the terminal electrode and the via-hole conductor are connected, a high electric conductivity and heat resistance are provided at the connection portion. By generating a Cu-Sn intermetallic compound having a property, even after solder reflow processing such as mounting electronic components on the surface of the wiring board, the built-in electric element and the wiring circuit of the wiring board It is possible to provide a wiring board with a built-in electric element that maintains the connectivity with the layer and has excellent reliability without changing the function of the built-in electric element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の電気素子内蔵配線基板の概略断面図で
ある。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a wiring board with a built-in electric element of the present invention.

【図2】本発明で用いられるコンデンサ素子を説明する
ためのものであって、(a)は、概略斜視図、(b)は
正極用内部電極のパターン図、(c)は負極用内部電極
パターン図である。
2 (a) is a schematic perspective view, FIG. 2 (b) is a pattern diagram of a positive electrode internal electrode, and FIG. 2 (c) is a negative electrode internal electrode. FIG.

【図3】本発明の配線基板における(a)第1の導体層
のパターン図と、(b)第2の導体層のパターン図であ
る。
FIG. 3 is a pattern diagram of (a) a first conductor layer and (b) a pattern diagram of a second conductor layer in the wiring board of the present invention.

【図4】本発明の電気素子内蔵配線基板を製造するため
に工程図である。
FIG. 4 is a process chart for manufacturing a wiring board with a built-in electric element of the present invention.

【図5】比較例におけるコンデンサ素子の端子電極とバ
イアホール導体との接続状態を説明するための図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating a connection state between a terminal electrode of a capacitor element and a via-hole conductor in a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A 配線基板 1 絶縁基板 2 キャビティ 3 コンデンサ素子 4 半導体素子 5 セラミック誘電体層 6a 正電極 6b 負電極 7a 正極用内部電極 7b 負極用内部電極 8 第1の導体層 9 第2の導体層 10、11、17 バイアホール導体 A Wiring board 1 Insulating substrate 2 Cavity 3 Capacitor element 4 Semiconductor element 5 Ceramic dielectric layer 6a Positive electrode 6b Negative electrode 7a Positive internal electrode 7b Negative internal electrode 8 First conductor layer 9 Second conductor layer 10,11 , 17 via-hole conductor

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも有機樹脂を含有する絶縁基板
と、該絶縁基板の表面および/または内部に形成された
複数層の配線回路層と、絶縁基板内部に設けられバイア
ホール内に金属成分を充填してなるバイアホール導体
と、前記絶縁基板内に少なくとも一対の端子電極を有す
る電気素子を内蔵してなる電気素子内蔵配線基板であっ
て、 前記電気素子の端子電極と前記バイアホール導体と直接
的に接続してなるとともに、前記端子電極と前記バイア
ホール導体との接続部に、CuとSnとの金属間化合物
が存在することを特徴とする電気素子内蔵配線基板。
An insulating substrate containing at least an organic resin, a plurality of wiring circuit layers formed on the surface and / or inside the insulating substrate, and a metal component filled in a via hole provided inside the insulating substrate. A via-hole conductor, and an electric element built-in wiring board including an electric element having at least a pair of terminal electrodes in the insulating substrate, wherein the terminal electrode of the electric element and the via-hole conductor are directly connected to each other. And a connection part between the terminal electrode and the via-hole conductor, wherein an intermetallic compound of Cu and Sn is present.
【請求項2】前記バイアホール導体中の金属成分とし
て、CuおよびSnを含み、Sn/(Cu+Sn)重量
比が0.5〜0.95であることを特徴とする請求項1
記載の電気素子内蔵配線基板。
2. The method according to claim 1, wherein the metal component in the via-hole conductor contains Cu and Sn, and the weight ratio of Sn / (Cu + Sn) is 0.5 to 0.95.
The wiring board with a built-in electric element as described in the above.
【請求項3】前記電気素子が、積層セラミックコンデン
サからなることを特徴とする請求項1記載の電気素子内
蔵配線基板。
3. The wiring board with a built-in electric element according to claim 1, wherein said electric element comprises a multilayer ceramic capacitor.
【請求項4】前記電気素子が、2個以上の正電極および
2個以上の負電極を有する積層セラミックコンデンサか
らなることを特徴とする請求項1記載の電気素子内蔵配
線基板。
4. The wiring board with a built-in electric element according to claim 1, wherein said electric element comprises a multilayer ceramic capacitor having two or more positive electrodes and two or more negative electrodes.
【請求項5】前記電気素子の端子電極の最表面に少なく
ともSnを含む導体層が形成されてなることを特徴とす
る請求項1記載の電気素子内蔵配線基板。
5. The wiring board with a built-in electric element according to claim 1, wherein a conductor layer containing at least Sn is formed on the outermost surface of the terminal electrode of the electric element.
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