JP5278608B2

JP5278608B2 - 部品内蔵基板

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Publication number: JP5278608B2
Application number: JP2012517132A
Authority: JP
Inventors: 祐樹山本
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2031-05-24
Also published as: JPWO2011148615A1; CN102907187A; WO2011148615A1; KR101383137B1; KR20120135318A; US20130058055A1

Description

本発明は、いわゆるＬＷ逆転型のコンデンサのような部品（電子部品）を樹脂層に内蔵した部品内蔵基板に関し、詳しくは、部品下の樹脂充填の改善に関する。

従来、部品内蔵基板（部品内蔵モジュールとも呼ばれる）として、部品をコア基板に実装した上で樹脂層に埋設する構造のものが知られている（例えば、特許文献１（段落［００２２］−［００２６］、図４等）参照）。

この構造の部品内蔵基板の樹脂層は、多くの場合、熱硬化性樹脂（あるいは熱可塑性樹脂）により形成される。

図９（ａ）〜（ｃ）は特許文献１に記載の部品内蔵基板の製造例を示す断面図であり、この製造例の場合、まず、図９（ａ）に示す半硬化樹脂シート１０１が用意される。半硬化樹脂シート１０１は、例えば無機フィラーを含有した熱硬化性のエポキシ樹脂シートであり、前記した樹脂層を形成するものであり、その両面に保護フィルム１０２がラミネートされている。保護フィルム１０２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）などの薄いフィルムである。さらに、半硬化樹脂シート１０１の所定個所には層間接続用のビアホール１０８が形成され、ビアホール１０８内には導電性ペースト１０９がスクリーン印刷法等により充填される。

つぎに、図９（ｂ）に示すように、保護フィルム１０２が剥離除去された後に、予め用意した回路基板１１０が、例えば半硬化樹脂シート１０１の上下に、各回路基板１１０の面上に形成されているビア接続用ランド（基板電極）１１２と、半硬化樹脂シート１０１に形成されているビアホール１０８とが位置を合わせた状態に接合される。ここで、下側の回路基板１１０がコア基板であり、このコア基板に部品１１１が実装される。

そして、上下の回路基板１１０と半硬化樹脂シート１０１が例えば１８０℃に加熱してプレスされ、このとき、半硬化樹脂シート１０１は一旦軟化し、その樹脂が図９（ｃ）の矢印線に示すように押し広がって部品１１１が半硬化樹脂シート１０１に埋設され、その後、半硬化樹脂シート１０１および導電性ペースト１０９が硬化して部品内蔵基板１００が得られる。

なお、この種の部品内蔵基板として、前記下側の回路基板１１０のようなコア基板を省いたコアレス基板構造のものも知られている。

ところで、この種の部品内蔵基板の樹脂層に内蔵される部品１１１としては、コンデンサ、コイル（インダクタ）、トランジスタ、集積回路等の種々の電子部品があるが、とくにチップコンデンサのような実装面が矩形になる直方体状のチップ部品として、実装面の二つの長辺に接するそれぞれの面に外部電極が形成されるＬＷ逆転型のものが知られている（例えば、特許文献２（段落［０００７］−［０００８］等）参照）。

図１０（ａ）、（ｂ）は通常のチップコンデンサ２００の斜視図、平面図を示し、矩形形状のチップコンデンサ２００は、実装面における本体部２０１の両端（実装面の二つの短辺に接するそれぞれの面）に外部電極２０２が形成されている。

そして、チップコンデンサ２００において、外部電極２０２が形成される実装面の短辺側の２辺の長さはＷ寸、それに直交する長辺側（長手方向）の２辺の長さはＬ寸と呼ばれ、外部電極２０２の幅はｅ寸、外部電極１０２間の本体部２０１の長さはｇ寸と呼ばれ、通常のチップ部品の場合、図１０（ａ）（ｂ）からも明らかなように、Ｌ＞Ｗである。

図１１（ａ）、（ｂ）はＬＷ逆転型のチップコンデンサ３００の斜視図、平面図を示し、チップコンデンサ３００は、実装面における本体部３０１の両端面（実装面の二つの長辺に接するそれぞれの面）に外部電極３０２が形成される。

そのため、チップコンデンサ３００においては、外部電極３０２が形成される二つの面の長さ（Ｗ寸）が、それに直交する二つの側面の長さ（Ｌ寸）より長く、図１１からも明らかなように、Ｌ＜Ｗであり、Ｌ寸とＷ寸の関係が通常のチップコンデンサ２００とは逆になり、ｇ寸も通常のチップコンデンサ２００より小さくなる。

そして、ＬＷ逆転型のチップコンデンサ３００は、ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）が小さく、高速化・低駆動電圧化が進む種々の半導体回路のＥＳＬ（等価直列インダクタンス）のデカップリング用途のコンデンサとして有用である。

特開２００４−３４２８５９号公報特開２００９−２７１４８号公報

前記のＬＷ逆転型のチップコンデンサ３００を、例えば図９の部品内蔵基板１００に部品１１１として内蔵する場合、チップコンデンサ３００は、Ｌ＜Ｗであり、しかも、ｇ寸が小さいため、コア基板（下側の回路基板１１０）に実装すると、下側（コア基板側）に外部電極３０２で挟まれた細長い隘路状の隙間が形成される。そのため、チップコンデンサ３００の基板実装後、チップコンデンサ３００を樹脂層に埋め込む過程において、未硬化（半硬化）の樹脂層の樹脂が加熱・プレスで押し広げられても樹脂が前記隙間に十分に回り込まず、充填不良が発生してその後のリフロー処理によるはんだフラッシュ等の不具合が生じる。

そして、チップコンデンサ３００だけでなく、種々のＬＷ逆転型のチップ部品において、前記した樹脂の充填不良に伴う不具合が生じる。

図１２（ａ）、（ｂ）は上記の不具合の例を示す部品内蔵基板４００の断面図、そのコア基板４０１の上面から見たチップ部品４０２の樹脂充填状態の下面図であり、例えばチップコンデンサ３００のようなＬＷ逆転型のチップ部品４０２は、外部電極４０４が、はんだ等の接合材４０５によりコア基板４０１の上面の各ランド電極４０６に接合してコア基板４０１に実装される。

コア基板４０１の上面の各ランド電極４０６は、コア基板４０１を貫通するビア導体４０７を介してコア基板４０１の下面電極４０８に接続される。

さらに、チップ部品４０２は図９の半硬化樹脂シート１０１のような樹脂層４０９に埋設されて内蔵されるが、チップ部品４０２の下側の前記２辺の外部電極４０４に挟まれた細長い隘路状の隙間αの部分には、前記した加熱・プレスによっても、図１２（ｂ）に示すように樹脂層４０９の硬化前の未硬化（半硬化）の樹脂４０９ａが完全には回り込まず、充填不良が発生して不具合が生じる。

なお、この充填不良が発生しないようにするため、部品実装時に、例えば接合材４０５としてのはんだの塗布量を多くし、その表面張力によってチップ部品４０２を押し上げて隙間αを高さ方向に広くすることが考えられる。

図１３は接合材４０５としてのはんだの塗布量を多くして形成された部品内蔵基板５００の断面図であり、この部品内蔵基板５００は、図１２（ａ）の部品内蔵基板４００との比較からも明らかなように、接合材４０５がチップ部品４０２を押し上げて隙間αが高さ方向に広くなっている。そのため、部品内蔵基板５００は、チップ部品４０２の下側に樹脂が回り込み易く、樹脂の充填不良の発生が防止される。

しかしながら、部品内蔵基板５００は部品内蔵基板４００より嵩だかになる。したがって、接合材４０５としてのはんだの塗布量を多くして、チップ部品４０２の下側の隙間αを高さ方向に広げることは低背化（小型化）の要請に応えることができず、実用的でない。

そして、上記の樹脂の充填不良に伴う不都合は、ＬＷ逆転型のチップ部品を内蔵する部品内蔵基板だけでなく、Ｌ＞Ｗの通常のチップ部品等を内蔵する部品内蔵基板においても、部品の下側の実装面積が広いときなどには生じる。

さらに、部品内蔵基板がコア基板を省いたコアレス基板構造の場合にも、上記の樹脂の充填不良に伴う不都合が生じる。

本発明は、この種の部品内蔵基板において、ＬＷ逆転型のチップ部品等の種々の部品を内蔵する際に、部品の下側の隙間を高さ方向に広げることなく、前記隙間に樹脂が確実に回り込んで充填されるようにすることを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の部品内蔵基板は、樹脂層に埋設される部品と、前記部品の外部電極が接合する部品実装用電極とを備え、前記部品実装用電極には、横断方向に、前記樹脂層の硬化前の樹脂が通流する凹溝が形成されることを特徴としている（請求項１）。

また、本発明の部品内蔵基板においては、請求項１に記載の部品内蔵基板において、前記部品実装用電極は複数の分割電極を縦列に配列して形成され、前記凹溝は前記各分割電極間の隙間により形成されることを特徴としている（請求項２）。

また、本発明の部品内蔵基板においては、請求項１に記載の部品内蔵基板において、前記部品実装用電極は長矩形状を成し、前記実装用電極の長辺に直交する方向に前記凹溝が形成されることを特徴としている（請求項３）。

また、本発明の部品内蔵基板においては、前記部品は、直方体形状であって矩形の実装面の二つの長辺に接するそれぞれの面に前記外部電極が形成された構造であることを特徴としている（請求項４）。

さらに、本発明の部品内蔵基板においては、前記部品は直方体形状のチップコンデンサであることを特徴としている（請求項５）。

請求項１の発明によれば、部品実装用電極に横断方向の凹溝が形成されるため、外部電極が部品実装用電極に接合して実装された部品を樹脂層に埋め込む際、樹脂層の硬化前の樹脂が前記凹溝を通流して部品の下側に十分に回り込み、部品の下側の隙間を高さ方向に嵩だかに広げることなくその隙間に樹脂が良好に充填される。

したがって、部品の下側の前記隙間に樹脂が確実に回り込んで充填されるようにすることができ、樹脂の充填状態を良好にしてその後のリフロー時のはんだフラッシュ等の不具合の発生を防止することができる。

請求項２の発明によれば、部品実装用電極を複数の分割電極で形成することにより、分割電極間の隙間によって前記の凹溝を容易に形成して請求項１の発明の効果を得ることができる。

請求項３の発明によれば、長矩形状の部品実装用電極の長辺に直交する方向に凹溝が形成されることにより、硬化前の樹脂が凹溝を通流して請求項１の効果を奏することができる。

請求項４の発明によれば、部品の下側の外部電極間の隙間は細長い隘路状であって、とくに樹脂が回り込みにくくなるが、前記の凹溝が形成されることにより、樹脂が前記凹溝を通流して部品の下側の隙間に十分に回り込んで充填され、請求項１の発明の効果を奏する。

請求項５の発明によれば、前記のＬＷ逆転型のチップ部品が直方体状のチップコンデンサの場合に請求項３の発明の効果が得られる。

（ａ）、（ｂ）は本発明の第１の実施形態のコア基板を有する部品内蔵基板の側面、端面の断面図である。（ａ）〜（ｃ）は図１の部品内蔵基板の樹脂の充填状態の説明図である。本発明の第２の実施形態のコアレス基板構造の部品内蔵基板の断面図である。図３の部品内蔵基板の凹溝の説明図である。（ａ）〜（ｅ）は図３の部品内蔵基板の製造工程説明用の断面図である。本発明の第３の実施形態の部品内蔵基板の一部の断面図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の凹溝の他の例の説明図である。本発明の凹溝のさらに他の例の説明図である。（ａ）〜（ｃ）は従来例の基板の製造工程説明用の断面図である。（ａ）、（ｂ）は通常のチップ部品の斜視図、平面図である。（ａ）、（ｂ）はＬＷ逆転型のチップ部品の斜視図、平面図である。（ａ）、（ｂ）は従来例の基板にＬＷ逆転型のチップ部品を内蔵した場合の断面図、その樹脂充填の説明図である。従来例の基板の隙間を嵩だかにした場合の断面図である。

本発明の部品内蔵基板の実施形態について、図１〜図８を参照して詳述する。

（第１の実施形態）
コア基板を有する第１の実施形態について、図１、図２を参照して説明する。

図１（ａ）、（ｂ）は本実施形態の部品内蔵基板１ａを示し、部品内蔵基板１ａはコア基板となる基板体２上に樹脂層３を積層して形成される。

基板体２は、例えば多層／単層の配線板の一例であるガラスエポキシ基板により形成されるベース体であり、上面には本発明の部品実装用電極としてのランド電極４が印刷等で形成され、下面には下面電極５が印刷等で形成され、ランド電極４と下面電極５は、基板体２内の貫通型のビア導体６を介して接続されている。

基板体２の上面側（実装面側）には部品７が実装されている。部品７は樹脂層３に内蔵される種々の電子部品であってよいが、本実施形態においては、直方体形状のＬＷ逆転型のチップ部品、さらに具体的には、例えば図１１（ａ）、（ｂ）に示したチップコンデンサ３００と同様のＬＷ逆転型のチップコンデンサ（例えばＬ寸：０．８ｍｍ、Ｗ寸：１．６ｍｍ、高さ０．５ｍｍ）である。

そして、部品７は矩形の実装面（下面）の二つの長辺に接する面にＷ寸の外部電極７１ａ、７１ｂそれぞれが形成され、外部電極７１ａ、７１ｂ間に本体部７２が挟まれた形状である。

外部電極７１ａ、７１ｂは、はんだ等の接合材８によりそれぞれのランド電極４に接続される。

ところで、部品７のＬＷ逆転型のチップコンデンサは、前記したようにＬ＜ＷであってＷ寸が大きく、しかもｇ寸が小さい。そのため、外部電極７１ａ、７１ｂのランド電極４が外部電極７１ａ、７１ｂそれぞれに沿った連続的な銅箔パターン等で形成されると、外部電極７１ａ、７１ｂが接合材８でそれぞれのランド電極４に接合して部品７が実装されることにより、部品７の下側に外部電極７１ａ、７１ｂに挟まれた細長い隘路状の隙間αが形成され、樹脂層３の形成時、隙間αには硬化前の未硬化（半硬化）の樹脂が十分に回り込まなくなる可能性がある。

そこで、本発明においては、複数の分割電極４１を縦列に配列して外部電極７１ａ、７１ｂそれぞれのランド電極４を形成し、各分割電極４１間の隙間β１により、樹脂が通流する横断方向の凹溝９ａを形成する。

具体的には、本実施形態の場合、図２（ａ）に示すように、ランド電極４それぞれを、例えば箔厚みが１８μｍの銅箔からなる２個の分割電極４１により形成し、外部電極７１ａ、７１ｂのそれぞれの長手方向の中央部の下に凹溝９ａを形成する。

この場合、外部電極７１ａ、７１ｂがはんだ等の接合材８によって各分割電極４１に接合して部品７が実装されると、部品７の下側には隙間αに連通して硬化前の樹脂３１が通流する凹溝９ａの隙間β１が形成される。なお、各分割電極４１は、例えばビア導体６により対向する下面電極５に接続される。

樹脂層３は、例えば無機フィラーを含有した熱硬化性のエポキシ樹脂シートを、真空環境下の熱圧着（加熱・プレス）で例えば前記したように１８０℃に加熱・プレスして形成される。この加熱・プレスによって未硬化（半硬化を含む）の樹脂３１が下方および左右方向に押し広げられることにより、樹脂３１に部品７が埋設され、この状態で樹脂３１が硬化して樹脂層３が形成される。

そして、前記の加熱・プレスによって押し広げられた硬化前の樹脂３１は、部品７の下面側から見た図２（ｂ）の樹脂充填中の状態に示すように、部品７の下部の隙間αに、外部電極７１ａ、７１ｂの端面から入り込むだけでなく、隙間β１の凹溝９ａからも入り込む。そのため、部品７の下面側から見た図２（ｃ）の充填完了後の状態に示すように隙間αには樹脂３１が確実に回り込んで充填される。

すなわち、本実施形態の場合、基板体２のランド電極４を形成する分割電極４１間の隙間β１によって横断方向の凹溝９ａを形成することにより、実装されたＬＷ逆転型のチップコンデンサの部品７を樹脂層３に埋め込む際に、隙間αを高さ方向に広げて嵩だかにすることなく、硬化前の樹脂３１が凹溝９ａを通って部品７の下側の細長い隘路状の隙間αに十分に回り込み、隙間αに樹脂が確実に充填される。したがって、リフローのはんだフラッシュ等の不具合が発生することがないコア基板構造の部品内蔵基板１ａを提供することができる。

（第２の実施形態）
基板体２を有さないコアレス基板構造の第２の実施形態について、図３〜図５を参照して説明する。

図３は本実施形態の部品内蔵基板１ｂを示し、同図において、図１、２と同一の符号は同一もしくは相当するものを示し、部品内蔵基板１ｂは、部品７の外部電極７１ａ、７１ｂの下側に、ベース体として、表面処理により表面をはんだが濡れ広がりにくいように濡れ性が悪い状態に処理した銅箔等の金属板１０が設けられる。金属板１０上には例えば銅メッキでそれぞれ本発明の部品実装用電極としてのランド電極１１が形成される。そして、ランド電極１１にはんだ等の接合材８を介して部品７の外部電極７１ａ、７１ｂそれぞれが接合して部品７が実装される。さらに、部品７を内蔵するように金属板１０上に樹脂層３が積層されてコアレス基板構造の部品内蔵基板１ｂが形成される。

そして、部品内蔵基板１ｂにおいても、部品７の下部の隙間αに硬化前の樹脂層３の樹脂が回り込むようにするため、金属板１０上のランド電極１１は、図４に示すようにそれぞれ縦列の複数（図では２個）の分割電極１２により形成され、分割電極１２間の隙間β２が横断方向の凹溝９ｂを形成する。

そのため、樹脂層３の形成時、硬化前の樹脂が凹溝９ｂを通流して外部電極７１ａ、７１ｂ間の隙間αに入り込み、隙間αに樹脂が確実に充填されて部品内蔵基板１ｂは前記第１の実施形態の部品内蔵基板１ａと同様の効果を奏する。

つぎに、部品内蔵基板１ｂの製造例について、図５（ａ）〜（ｅ）の端面の断面図を参照して説明する。

まず、図５（ａ）の表面処理工程により、はんだが濡れ広がらない表面処理が施された銅箔１３を用意する。図中の・は表面処理を示す。

つぎに、図５（ｂ）のメッキ工程により、銅箔１３の処理面上にランド電極１１を形成する縦列の分割電極１２を例えば銅メッキ（例えば１２μｍ厚み）で形成する。

さらに、図５（ｃ）の実装工程により、ＬＷ逆転型のチップコンデンサ（Ｌ寸：０．８ｍｍ、Ｗ寸：１．６ｍｍ、高さ０．５ｍｍ）を部品７として分割電極１２上にはんだ実装する。

つぎに、図５（ｄ）の樹脂層形成工程により、埋め込み用の樹脂（熱硬化性樹脂）を実装した部品７の上面に配置して真空環境下で熱圧着（加熱・プレス）する。このとき、硬化前の樹脂は分割電極１２間の凹溝９ｂからも部品７の下側の隙間αに回り込んで良好に充填され、樹脂層３が形成される。

その後、図５（ｅ）のエッチング工程により、銅箔１３を各分割電極１２よりも例えば縦、横０．１ｍｍ大きいサイズの金属板１０にエッチングして部品内蔵基板１ｂを製造する。

したがって、本実施形態の場合は、低背化に有利なコアレス基板構造の部品内蔵基板１ｂを製造する際に、分割電極１２間の凹溝９ｂにより、部品７の下部に樹脂が良好に回り込んで確実に充填され、部品７の下側に樹脂が良好に充填された部品内蔵基板１ｂを提供することができ、その後の部品内蔵基板１ｂのリフロー時のはんだフラッシュ等の不具合の発生を防止することができる。

（第３の実施形態）
つぎに、第１、第２の実施形態の変形例である第３の実施形態について、図６を参照して説明する。

本実施形態の場合、本発明の凹溝を、前記第１、第２の実施形態のように分割電極間の隙間β１、β２によって形成するのでなく、本発明の部品実装用電極をハーフエッチング等で窪ませ、その窪みによって形成する。

図６は第１の実施形態のランド電極４に適用した場合の断面図であり、ランド電極４は中央部にハーフエッチング等で窪みγが形成され、この窪みγによって凹溝９ｃを形成する。

このようにして凹溝９ｃを形成した場合も、第１、第２の実施形態の場合と同様の効果が得られる。

そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、本発明の部品実装用電極はランド電極に限るものではない。また、部品実装用電極の凹溝の個数は電極の長さ等に応じて適宜、２個、３個、…に増やしてよく、図７（ａ）、（ｂ）は例えば分割電極４１によって２個、３個それぞれの凹溝９ｄが形成された場合の説明図である。

また、凹溝９ａ〜９ｄの形状や幅はどのようであってもよく、例えば図８の凹溝９ｅに示すように、隙間α側（内側）より外側が幅広になるように形成して樹脂が隙間αに一層流入し易くすることが好ましい。

つぎに、樹脂層３は光硬化樹脂等によって形成されるものであってもよい。また、部品７は、チップコンデンサ以外の種々のＬＷ逆転型（Ｌ＜Ｗ）のチップ部品、通常（Ｌ＞Ｗ）の通常のチップ部品、チップ部品以外の電子部品であってもよく、さらに、ＣＰＵ（ＭＰＵ）等のモジュール部品等であってもよく、例えば、通常のチップ部品であっても、実装面積が広いものには本発明を適用することが好ましい。

さらに、例えば図１、図３の部品内蔵基板１ａ、１ｂを複数積層した多層の部品内蔵基板にも本発明を適用することができる。

本発明は、種々の用途の部品内蔵基板に適用することができる。

１ａ、１ｂ部品内蔵基板
３樹脂層
４、１１ランド電極
７部品
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ凹溝
３１樹脂
４１分割電極
７１ａ、７１ｂ外部電極

Claims

樹脂層に埋設される部品と、
前記部品の外部電極が接合する部品実装用電極とを備え、
前記部品実装用電極には、横断方向に、前記樹脂層の硬化前の樹脂が通流する凹溝が形成されることを特徴とする部品内蔵基板。
請求項１に記載の部品内蔵基板において、
前記部品実装用電極は複数の分割電極を縦列に配列して形成され、
前記凹溝は前記各分割電極間の隙間により形成されることを特徴とする部品内蔵基板。
請求項１に記載の部品内蔵基板において、
前記部品実装用電極は長矩形状を成し、
前記実装用電極の長辺に直交する方向に前記凹溝が形成されることを特徴とする部品内蔵基板。
請求項１ないし３のいずれかに記載の部品内蔵基板において、
前記部品は、直方体形状であって矩形の実装面の二つの長辺に接するそれぞれの面に前記外部電極が形成された構造であることを特徴とする部品内蔵基板。
請求項４に記載の部品内蔵基板において、
前記部品は直方体形状のチップコンデンサであることを特徴とする部品内蔵基板。