JP7455516B2 - 素子内蔵基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、たとえばキャパシタやインダクタなどの素子が内蔵してある素子内蔵基板およびその製造方法に関する。

キャパシタなどの受動素子が内蔵してある基板としては、たとえば下記の特許文献１に示す素子内蔵基板が知られている。この特許文献１にも示すように、従来の素子内蔵基板は、基板の内部に、キャパシタなどの素子を埋め込むための凹部または空間を作り、その内部に、素子を埋め込むことにより、基板を製造している。

しかしながら、このような従来の素子内蔵基板では、キャパシタなどの素子を別に製造する必要があり、さらに、別に製造した素子を、基板の内部に埋め込むための作業を必要としている。また、別に製造した素子を基板の内部に埋め込むために、基板の薄型化が困難である。

また、近年のプリント配線基板に対する信号周波数の高周波化より、従来のエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を使用した樹脂配線基板からより高周波特性の高い熱可塑性樹脂を使用したプリント配線基板の需要が高まっている。しかしながら、より高い成型温度が必要な熱可塑性樹脂での配線基板においては、受動素子の内蔵化は、内蔵する素子などの耐熱性の観点からも、より困難となっている。

特開２０１４－１３１０３９号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、製造が容易で薄型化が可能な素子内蔵基板およびその製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る素子内蔵基板は、
基板本体と、
前記基板本体の内部または表面に形成してある導体配線層と、
前記導体配線層の一部に接触するように、前記基板本体の内部に形成される素子形成層と、を有する素子内蔵基板であって、
前記素子形成層が、素子を形成するための機能性フィラーが内部に分散してある絶縁領域で構成してある。

本発明に係る素子内蔵基板では、たとえばキャパシタの一部あるいはインダクタの一部となる素子形成層が、絶縁層と共に形成される絶縁領域で構成してある。そのため、たとえば基板を製造する過程で、素子形成層も同時に形成することが可能となり、たとえばキャパシタあるいはインダクタなどの受動素子を、基板とは別に製造する必要がなくなる。したがって、基板の中に素子を埋め込む作業も必要ではなくなる。さらに、基板の製造過程で、素子を基板の中に作り込むため、基板の薄型化が可能になる。

好ましくは、前記絶縁領域を構成する樹脂は、熱可塑性の樹脂であって、前記基板本体を構成する樹脂の融点と実質的に同一の融点を有する樹脂で構成してある。このような樹脂で構成することにより、基板本体の成形と同時に、絶縁領域も同時に成形することが容易である。そのため、基板の成形と同時に、基板の中に、キャパシタやインダクタなどの受動素子の成形も同時に行うことができる。

前記機能性フィラーとしては、特に限定されないが、たとえば磁性体フィラーまたは誘電体フィラーであってもよい。磁性体フィラーを用いることで、インダクタを基板の内部に容易に製造することができ、素子内蔵基板の薄型化が容易である。誘電体フィラーを用いることで、キャパシタを基板の内部に容易に製造することができ、素子内蔵基板の薄型化が容易である。

前記基板本体は、少なくとも一つの絶縁層を有していればよい。単一絶縁層の素子内蔵基板として用いてもよいし、複数の絶縁層が積層してあるマルチ積層基板型の素子内蔵基板として用いてもよい。

好ましくは、前記基板本体の内部には、前記絶縁層を貫通するスルーホール電極を有する。素子内蔵基板がスルーホール電極を有することで、素子と回路を接続する立体的な回路接続が可能になる。

好ましくは、前記絶縁層および前記絶縁領域は、絶縁粉体を熱プレスすることで同時に形成される。同時に形成されることで、素子内蔵基板の製造が容易になる。また、好ましくは、前記基板本体を形成する樹脂は、液晶ポリマーである。

本発明の第１の観点に係る素子内蔵基板の製造方法は、
支持基板の表面に、所定パターンの導体膜を形成する工程と、
一部の前記導体膜の上に、機能性フィラーと混合用樹脂粉とを塗布して原料粉を配置する工程と、
前記原料粉が配置された前記導体膜の上に、絶縁層を形成するための絶縁層用樹脂粉を塗布する工程と、
前記絶縁層用樹脂粉を、前記混合用樹脂粉と共に熱プレスして、基板ユニットを形成する工程と、を有する。

なお、機能性フィラーと混合用樹脂粉とは、別々に塗布しても良いが、好ましくは、これらは予め混合してあり、混合粉（原料粉）として塗布されることが好ましい。その方が、分散性やシート形状維持性(濡れ性・浸透性)がよい。たとえば機能性フィラーのみ塗布して、絶縁用樹脂粉を上から塗布しても作成は可能である。

本発明の第１の観点に係る素子内蔵基板の製造方法によれば、単一層の絶縁層を持つ素子内蔵基板でも、容易に製造することができる。

本発明の第２の観点に係る素子内蔵基板の製造方法は、
第１支持基板の表面に、第１所定パターンの第１導体膜を形成する工程と、
一部の前記第１導体膜の上に、第１スルーホール電極となる第１導体ポストを形成する工程と、
他の一部の前記第１導体膜の上に、機能性フィラーと混合用樹脂粉とを塗布して原料粉を配置する工程と、
前記原料粉が配置された前記第１導体膜の上に、第１絶縁層を形成するための第１絶縁層用樹脂粉を塗布する工程と、
前記第１絶縁層用樹脂粉を、前記混合用樹脂粉と共に第１熱プレスして、第１基板ユニットを形成する工程と、
第２支持基板の表面に、第２所定パターンの第２導体膜を形成する工程と、
一部の前記第２導体膜の上に、第２スルーホール電極となる第２導体ポストを形成する工程と、
前記第２導体ポストが形成された前記第２導体膜の上に、第２絶縁層を形成するための第２絶縁層用樹脂粉を塗布する工程と、
前記第２絶縁層用樹脂粉を第２熱プレスして、第２基板ユニットを形成する工程と、
少なくとも前記第１基板ユニットと前記第２基板ユニットとを含む積層体を一括積層熱プレスして接合する工程と、を有する。

本発明の第２の観点に係る素子内蔵基板の製造方法によれば、マルチの絶縁層を持つ素子内蔵基板でも、容易に製造することができる。

好ましくは、本発明の第２の観点に係る素子内蔵基板の製造方法は、
前記第１導体ポストおよび／または前記第２導体ポストの頂面に、導体接続膜を形成する工程をさらに有し、
前記第１基板ユニットと前記第２基板ユニットとを含む積層体を熱プレスして接合する際に、前記第１基板ユニットおよび／または前記第２基板ユニットの上に積層される別の基板ユニットの下面に形成してある導体膜に、前記導体接続膜が同時に接続される。

このように構成することで、基板ユニットを構成する樹脂同士の接合と、積層方向に隣り合う基板ユニットの導体膜同士の接続を同時に行うことが可能になり、素子内蔵基板の製造が容易になる。

好ましくは、前記第１絶縁層用樹脂粉と、前記第２絶縁層用樹脂粉と、前記混合用樹脂粉とが、実質的に同一の樹脂融点を有し、
前記導体接続膜の接続膜融点が、前記導体膜の導体膜融点よりも低く、
前記一括積層熱プレス時の温度が、前記樹脂融点以下の温度であり、前記接続膜融点よりも高い。

このように構成することで、基板ユニットを構成する樹脂同士の接合と、積層方向に隣り合う基板ユニットの導体膜同士の接続を同時に行うことが可能になり、素子内蔵基板の製造が容易になる。

好ましくは、前記第１熱プレス時の温度が、前記第１絶縁層用樹脂粉の融点より高く熱分解温度よりも低いと共に、前記混合用樹脂粉の融点よりも高く熱分解温度よりも低く、
前記第２熱プレス時の温度が、前記第２絶縁層用樹脂粉の融点より高く熱分解温度よりも低い。

このように構成することで、キャパシタやインダクタなどの素子を形成すると共に、絶縁層の形成も同時に行うことができる。

好ましくは、前記絶縁層用樹脂粉が液晶ポリマーである。また、好ましくは、前記絶縁層用樹脂粉の塗布と、前記機能性フィラーおよび前記混合用樹脂粉の塗布は、静電印刷法にて行われる。

本発明の素子内蔵基板は、上記のいずれかに記載の素子内蔵基板の製造方法により製造されることがてきる。

図１Ａは本発明の一実施形態に係る素子内蔵基板の概略断面図である。 図１Ｂは図１Ａに示すキャパシタ領域の要部拡大概略断面図である。 図１Ｃは図１Ａに示すインダクタ領域の要部拡大概略断面図である。 図１Ｄは本発明の他の実施形態に係る素子内蔵基板の概略断面図である。 図２は図１Ａに示す素子内蔵基板の製造過程を示す概略断面図である。 図３は図２の続きの工程を示す概略断面図である。 図４は図３の続きの工程を示す概略断面図である。 図５は図４の続きの工程を示す概略断面図である。 図６は図５の続きの工程を示す概略断面図である。 図７は図６の続きの工程を示す概略断面図である。 図８は図７の続きの工程を示す概略断面図である。 図９は図８の続きの工程を示す概略断面図である。 図１０は図９の続きの工程を示す概略断面図である。 図１１は図１０の続きの工程を示す概略断面図である。 図１２は図１１の続きの工程を示す概略断面図である。 図１３Ａは図１２の続きの工程を示す概略断面図である。 図１３Ｂは図１３Ａの続きの工程を示す概略断面図である。 図１４Ａは図１Ｄに示す素子内蔵基板の製造過程を示し、図１２の続きの工程を示す概略断面図である。 図１４Ｂは図１４Ａの続きの工程を示す概略断面図である。 図１４Ｃは図１４Ｂの続きの工程を示す概略断面図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

第１実施形態
図１Ａに示すように、本発明の一実施形態に係る素子内蔵基板２は、基板本体４を有する。基板本体４は、Ｚ軸方向に積層してある複数の絶縁層６を有する。積層方向に隣り合う絶縁層６と絶縁層６との間には、導体配線層としての中間配線層８ｂが、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に所定のパターンで形成してある。また、積層方向の最も外側に位置する絶縁層６の外表面には、導体配線層としての表面配線層８ａが、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に所定のパターンで形成してある。

なお、図面において、Ｚ軸が、絶縁層の積層方向に一致し、Ｘ軸およびＹ軸が、表面配線層８ａおよび中間配線層８ｂが延在する平面に略平行である。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に略垂直である。

図１Ａに示すように、表面配線層８ａと中間配線層８ｂとを接続（電気的に／以下、特に断りが無い限り同様）するために、あるいは、異なる層に位置する中間配線層８ｂの相互間を接続するために、各絶縁層６には、Ｚ軸方向に貫通するスルーホールが形成してあり、その内部に、スルーホール電極１０が埋め込まれている。

それぞれの絶縁層６は、熱可塑性樹脂で構成してあることが好ましく、特に限定されないが、高周波特性（誘電率、誘電正接）、低吸水率、耐熱性（耐リフロー特性）などの観点から、結晶性ポリエステルなどの液晶ポリマー（ＬＣＰ）で構成されることが好ましい。

表面配線層８ａおよび中間配線層８ｂは、導電性を有してパターン加工し易いものであれば特に限定されず、たとえばＣｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｕ、あるいはこれらの合金などで構成される。スルーホール電極１０も、表面配線層８ａまたは中間配線層８ｂと同様な金属（合金含む）で構成されるが、必ずしも同一である必要はない。表面配線層８ａおよび中間配線層８ｂに関しても、両者は、同様な金属で構成されるが、必ずしも同一である必要はない。

なお、スルーホール電極１０と中間配線層８ｂとの間、あるいは、スルーホール電極１０と表面配線層８ａとの間には、導体接続膜２８が介在してあることが好ましい。導体接続膜２８は、表面配線層８ａおよび中間配線層８ｂまたはスルーホール電極１０を構成する金属よりも低融点の金属で構成してあることが好ましい。導体接続膜２８を構成する金属の融点は、絶縁層６を熱プレスで積層方向に融着させる温度よりも低いことが好ましい。その熱プレス時に、同時に、導体接続膜２８を介して、スルーホール電極１０を中間配線層８ｂまたは表面配線層８ａに接続させることができる。

導体接続膜２８を構成する金属としては、特に限定されないが、Ｓｎ，Ａｇ，Ｓｎ－Ａｇ，Ｃｕ－Ａｇ，Ｓｎ－Ｃｕなどが例示される。導体接続膜２８を構成する金属の融点は、絶縁層６を構成する樹脂の融点（軟化温度）よりも少し低い材料で構成されることが好ましく、さらに好ましくは、絶縁層６を構成する樹脂の融点より、好ましくは１０～５０°Ｃ程度、さらに好ましくは２０～４０°Ｃ程度に融点が低いものがよい。

本実施形態では、各絶縁層６のＺ軸方向の厚みは、特に限定されないが、好ましくは、３０～１００μｍである。各絶縁層６の厚みは、各スルーホール電極１０のＺ軸方向の高さに対応する。表面配線層８ａおよび中間配線層８ｂの厚みは、特に限定されないが、好ましくは、５～２０μｍである。また、導体接続膜２８の厚みは、特に限定されないが、好ましくは、０．２～５．０μｍである。

また、各表面配線層８ａまたは中間配線層８ｂのパターン線幅は、特に限定されないが、好ましくは２０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以下、特に好ましくは７μｍ以下も可能である。スルーホール電極１０の外径も特に制限は無く、通常は、φ１００～５０μｍで５０μｍ以下でも製造は可能である。

図１Ａに示すように、本実施形態では、中間配線層８ｂの一部が、キャパシタ用電極層８ｂ１として機能すると共に、中間配線層８ｂの他の一部が、インダクタ用導体層８ｂ１として機能するようになっている。

単一または複数の絶縁層６を挟んでＺ軸方向に向き合う一対のキャパシタ用電極層８ｂ１は、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面で、略同一の面積を有し、それらの間が、絶縁領域としてのキャパシタ領域６ａとなる。一対のキャパシタ用電極層８ｂ１とキャパシタ領域６ａとがキャパシタ素子を構成する。このキャパシタ素子は、図１Ａに示す素子内蔵基板２の内部に内蔵される。なお、Ｚ軸方向に向き合う一対のキャパシタ用電極層８ｂ１は、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面で、必ずしも同一面積でなくてもよい。

それぞれのキャパシタ用電極層８ｂ１は、たとえばスルーホール電極１０を介して異なる層に位置する中間配線層８ｂに接続されたり、同じ層に位置する中間配線層８ｂに配線パターンで接続される。

図１Ｂに示すように、キャパシタ領域６ａでは、機能性フィラーとしての誘電体フィラー７ａが、キャパシタ領域６ａの内部に存在する樹脂６ａ１の内部に密に分散してある。

キャパシタ領域６ａの内部に存在する樹脂６ａ１は、絶縁層６を構成する樹脂と同一であることが好ましいが、必ずしも同一である必要はない。ただし、絶縁層６を構成する樹脂と、一対の電極層８ｂ１間に位置するキャパシタ領域６ａの内部に存在する樹脂６ａ１とは、実質的に同一の融点を有することが好ましい。実質的に同一とは、±１５°Ｃの誤差は、実質的に同一とみなす趣旨である。

キャパシタ領域６ａに存在する誘電体フィラー７ａとしては、特に限定されないが、たとえばチタン酸バリウムやチタン酸ストロンチウムなどの常誘電体および強誘電体セラミックス粉末などが例示される。具体的には、誘電体フィラー７ａとしては、一例として、Ｍｇ₂ ＳｉＯ₄ 、Ｍｇ₂ ＴｉＯ₄ 、ＭｇＴｉＯ₃ 、ＺｎＴｉＯ₃ 、Ｚｎ₂ ＴｉＯ₄ 、ＣａＴｉＯ₃ 、ＳｒＺｒＯ₃ 、ＢａＴｉ₂ Ｏ₅ 、Ｂａ₂ Ｔｉ₉ Ｏ₂₀、Ｂａ₂（Ｔｉ，Ｓｎ）₉ Ｏ₂₀、ＺｒＴｉＯ₄ 、（Ｚｒ，Ｓｎ）ＴｉＯ₄ 、ＢａＮｄ₂ Ｔｉ₅ Ｏ₁₄ 、ＢａＮｄ₂ Ｔｉ₄ Ｏ₁₂、ＢａＳｍ₂ ＴｉＯ₁₄、ＢａＯ－ＣａＯ－Ｎｄ₂ Ｏ₃ －ＴｉＯ₂ 系、ＢａＯ－ＳｒＯ－Ｎｄ₂ Ｏ₃ －ＴｉＯ₂ 系、Ｂｉ₂ Ｏ₃ －ＢａＯ－Ｎｄ₂ Ｏ₃ －ＴｉＯ₂ 系、ＰｂＯ－ＢａＯ－Ｎｄ₂ Ｏ₃ －ＴｉＯ₂ 系、（Ｂｉ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ）－ＢａＯ－Ｎｄ ₂ Ｏ ₃ －ＴｉＯ₂ 系、Ｌａ₂ Ｔｉ₂ Ｏ₇ 、Ｎｄ₂ Ｔｉ₂ Ｏ₇ 、（Ｌｉ，Ｓｍ）ＴｉＯ₃ 、Ｂａ（Ｍｇ_1/3 Ｎｄ_2/3 ）Ｏ₃ 、Ｂａ（Ｚｎ_1/3 Ｔａ_2/3 ）Ｏ₃ 、Ｂａ（Ｚｎ_1/3 Ｎｄ_2/3 ）Ｏ₃ 、Ｓｒ（Ｚｎ_1/3 Ｎｄ_2/3 ）Ｏ₃ などが例示される。

フィラーの形状としては真球状のものが望ましく、粒径は０より大きく１００μｍ以下が好ましく、平均粒径は０．１～２０μｍのものが好ましく、より好ましくは０．８～５μｍである。キャパシタ領域６ａにおける誘電体フィラー７ａの体積密度（単位体積当たりのフィラー７ａの体積）は、５～７０％であることが好ましい。なお、フィラーの平均粒径は、０．８～５μｍが最適だが、プレス後のシートの平坦性や絶縁性の観点から平均粒径は絶縁層６の厚みの半分以下が好ましい。

図１Ｃに示すように、インダクタ用導体層８ｂ２は、たとえば同じ層に位置する中間配線層８ｂに連続して接続するように形成してあり、Ｚ軸から見て螺旋コイル状にパターニングしてある。このインダクタ用導体層８ｂ２の少なくともＺ軸方向の片側周囲に位置するインダクタ領域６ｂでは、機能性フィラーとしての磁性体フィラー７ｂが、インダクタ領域６ｂの内部に存在する樹脂６ｂ１の内部に密に分散してある。

インダクタ用導体層８ｂ２とインダクタ領域６ｂとがインダクタ素子を構成する。このインダクタ素子は、図１Ａに示す素子内蔵基板２の内部に内蔵される。

インダクタ領域６ｂの内部に存在する樹脂６ｂ１は、絶縁層６を構成する樹脂と同一であることが好ましいが、必ずしも同一である必要はない。ただし、絶縁層６を構成する樹脂と、インダクタ用導体層８ｂ２の周囲に位置するインダクタ領域６ｂの内部に存在する樹脂６ｂ１とは、実質的に同一の融点を有することが好ましい。

インダクタ領域６ｂに存在する磁性体フィラー７ｂとしては、特に限定されないが、たとえば絶縁コーティングした金属磁性粉、あるいはフェライト粉などが例示される。金属磁性粉としては、たとえばカーボニル鉄、鉄－シリコン系合金、鉄－アルミ－珪素系合金、鉄－ニッケル系合金の鉄系合金などが例示され、鉄系ないしコバルト系のアモルファス合金などでもよい。また、フェライト粉としては、たとえばＭｎ－Ｚｎ系、Ｎｉ－Ｚｎ系、Ｍｎ－Ｍｇ－Ｚｎ系などが例示される。磁性体フィラー７ｂの形状、粒径、体積密度などは、誘電体フィラー７ａと同様である。

次に、図１Ａに示す多層構造の素子内蔵基板２の製造方法について詳細に説明する。

まず、図２に示すように、支持基板２０を準備する。支持基板２０としては、特に限定されないが、ＳＵＳ板などの金属板、ポリイミドフィルムなどの樹脂シート、ガラスエポキシ基板やその他などの高耐熱基板などが例示される。支持基板２０としては、ハンドリング可能で、熱可塑性樹脂から成る絶縁層のプレス温度（溶融温度）に耐えれる耐熱性を持つものであればよい。

支持基板２０の表面には、予め下地導体膜２２が形成してあることが好ましいが、支持基板２０とは別に準備した下地導体膜２２を支持基板２０の表面に貼り付けてもよい。下地導体膜２２は、後工程でのメッキ膜形成のためのシードとなる膜であり、たとえばＣｕや銅合金などの金属膜で構成される。

下地導体膜２２は、支持基板２０の表面にスパッタになどで形成してもよいが、後々支持基板と共に剥離可能な方法で形成されることが好ましい。たとえば熱可塑性のポリイミド基板を支持基板２０として、キャリア付きの極薄銅箔を貼ってハンドリング性を向上させているが、キャリア付き極薄銅箔そのものを、下地導体膜２２付き支持基板２０として使用してもよい。

次に、図３に示すように、支持基板２０の下地導体膜２２の上に、所定パターンで、レジスト膜２４を形成する。レジスト膜２４のパターンは、たとえば導体配線層を形成するためのパターン２４ａ、キャパシタ用電極層を形成するためのパターン２４ｂ、あるいはインダクタ用導体層を形成するためのパターン２４ｃなどのいずれか一つ以上を含んであってもよい。

次に、図４に示すように、所定パターンのレジスト膜２４を用いて、レジスト膜２４で覆われていない下地導体膜２２の表面に、たとえば下地導体膜２２をシードとして用いるメッキ法により、配線導体膜８を形成する。配線導体膜８は、図１Ａに示す中間配線層８ｂ、または図１Ｄに示す表面配線層８ａとなる部分であり、たとえば電解銅メッキにより形成される。

次に、図５に示すように、レジスト膜２４を残した状態で、配線導体膜８の表面に、所定パターンでレジスト膜２６を形成する。このレジスト膜２６には、図１Ａおよび図１Ｄに示すスルーホール電極１０を形成するパターンで、スルーホール２６ａが形成してある。なお、図５に示すレジスト膜２４は、除去した後に、レジスト膜２６を所定パターンで形成してもよい。

次に、図６に示すように、レジスト膜２６で覆われていない配線導体膜８の表面に、たとえば電解銅メッキ法により、導体ポスト１０ａおよび枠体１０ｂを形成する。導体ポスト１０ａは、図１Ａおよび図１Ｄにおいて、スルーホール電極１０となる部分である。

また、枠体１０ｂは、支持基板２０の外周枠に沿って形成され、後工程において、絶縁層６を形成するための原料粉を線導体層８の上に塗布する際などに、原料粉が外側にはみ出さないようにするためなどに用いられる。枠体１０ｂは、最終製品からは除去されてもよいし、残しておいてもよい。枠体１０ｂは、必ずしも図６に示す工程で、導体ポスト１０ａと同時に形成されなくてもよい。その他の工程で、導体ポスト１０ａとは関係ない工程で、支持基板２０の外周に取り付けられてもよい。

次に、図７に示すように、図６に示すレジスト膜２４および２６が除去される。その結果、下地導体膜２２の表面には、所定パターンの配線導体膜８が残される。配線導体膜８は、その一部は、図１Ａまたは図１Ｄに示す表面配線層８ａまたは中間配線層８ｂとなり、また、他の一部は、図１Ａまたは図１Ｄに示すキャパシタ用電極層８ａ１または８ｂ１となり、さらに他の一部は、図１Ａまたは図１Ｄに示すインダクタ用導体層８ａ２または８ｂ２となる。表面配線層８ａまたは中間配線層８ｂの上には、導体ポスト１０ａが接続されて残される。

なお、本実施形態では、導体ポスト１０ａの外径は、配線層８ａ，８ｂの線幅よりも小さいことが好ましい。配線層８ａ，８ｂの線幅は、前述したように、好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは７μｍ以下も可能である。導体ポスト１０ａの外径も、電気抵抗が高くなりすぎない範囲で、特に制限はない。なお、パターンの最小配線部よりは導体ポスト１０ａの外径の方が大きい場合が多い。

次に、本実施形態では、図８に示すように、インダクタ用導体層８ａ２または８ｂ２の上付近にのみ、第２原料粉７ｂ１を塗布する。第２原料粉７ｂ１は、たとえばスクリーン印刷、静電印刷、ノズル噴霧、ディスペンス法などの塗布方法により、インダクタ用導体層８ａ２または８ｂ２の上付近にのみ塗布することができる。より好ましくは、静電印刷法にて塗布することで所定の位置にのみ塗布・固定化することが可能で、後から塗布する絶縁層用樹脂粉末と混合してしまうことなく塗布可能となる。

第２原料粉７ｂ１は、機能性フィラーとしての磁性体フィラー７ｂ（図１Ｃ参照）と、インダクタ領域６ｂの樹脂６ｂ１を構成することになる樹脂粉（混合用樹脂粉）とを含み、これらが混合されている。樹脂６ｂ１を構成することになる樹脂粉は、本実施形態では、絶縁層６を形成することになる樹脂粉と同様であり、たとえばＬＣＰ粉末が用いられる。磁性体フィラー７ｂに対する樹脂粉の配合比は、第２原料粉７ｂ１の全体を１００％として、好ましくは０～５０ｗｔ％、さらに好ましくは、１０～４０ｗｔ％である。

図１Ｂに示す樹脂６ｂ１を構成することになる樹脂粉の平均粒径は、磁性体フィラー７ｂ（図１Ｃ参照）の平均粒径と同様であるが、磁性体フィラー７ｂ（図１Ｃ参照）の平均粒径に対して、異なっていてもよい。

次に、本実施形態では、図９に示すように、キャパシタ用電極層８ａ１または８ｂ１の上付近にのみ、第１原料粉７ａ１を塗布する。第１原料粉７ａ１は、第２原料粉７ｂ１と同様な塗布方法により、キャパシタ用電極層８ａ１または８ｂ１の上付近にのみ塗布することができる。

第１原料粉は、機能性フィラーとしての誘電体フィラー７ａ（図１Ｂ参照）と、キャパシタ領域６ａの樹脂６ａ１を構成することになる樹脂粉（混合用樹脂粉）とを含み、これらが混合されている。樹脂６ａ１を構成することになる樹脂粉は、本実施形態では、絶縁層６を形成することになる樹脂粉と同様であり、たとえばＬＣＰ粉末が用いられる。

第１原料粉における誘電体フィラー７ａに対する樹脂粉の配合比は、第２原料粉７ｂ１の場合と同様である。また、図１Ｂに示す樹脂６ａ１を構成することになる樹脂粉の平均粒径は、誘電体フィラー７ａ（図１Ｂ参照）の平均粒径と同様であるが、誘電体フィラー７ａ（図１Ｂ参照）の平均粒径に対して、異なっていてもよい。

なお、図９に示す第２原料粉７ｂ１の塗布と、第１原料粉７ａ１の塗布とは、その順序が逆であってもよい。塗布方法の制限はないが、特にスクリーン製版を使用する静電印刷を用いることにより、溶剤などを含まない第１原料粉７ａ１または第２原料粉７ｂ１であっても、所定の部分のみに、再飛散することなく固定した状態で、容易に塗布することができる。

次に、図１０に示すように、支持基板２０の下地導体膜２２の表面、表面配線層８ａまたは中間配線層８ｂの表面、第１原料粉７ａ１および第２原料粉の表面を覆うように、枠体１０ｂの内側に、絶縁層用樹脂粉６αを塗布する。塗布のための方法は、第１原料粉７ａ１または第２原料粉７ｂ１の塗布方法と同様であり、たとえば静電印刷法が用いられる。

絶縁層用樹脂粉６αは、図１Ａおよび図１Ｄに示す絶縁層６を形成するための樹脂粉であり、好ましくは融点が２３０～３６０℃の熱可塑性樹脂粉末、たとえば低誘電率や低誘電正接といった高周波特性や低吸水性の観点から液晶ポリマー（ＬＣＰ）の粉末が好ましい。ＬＣＰ粉末の粒径は、好ましくは、１～６０μｍの球状粉末であり、本実施形態では、樹脂粉αは、第１原料粉７ａ１および第２原料粉７ｂ１に含まれる樹脂粉と同じ材質で同じ粒径範囲の粉が用いられる。

絶縁層用樹脂粉６αには、ＬＣＰ樹脂粉以外に、必要に応じて他の成分が含まれていてもよい。

次に、枠体１０ｂよりも上に盛り上がっている絶縁層用樹脂粉６αを、Ｚ軸の上から、熱プレスして溶融させて、図１１に示すように、シート状の絶縁層６を形成する。熱プレス時の温度は、好ましくは、絶縁層用樹脂粉６αの融点以上の温度であり、樹脂粉６αの熱分解温度以下の温度であり、さらに好ましくは、絶縁層用樹脂粉６αの融点に１０～５０°Ｃ程度に高い温度である。また、熱プレス時の圧力は、特に限定されず、枠体１０ｂの内側で、樹脂粉６αから所定厚みのシート状の絶縁層６を成形できる程度の圧力であればよい。

シート状の絶縁層６を成形するための熱プレス時には、図１０に示す原料粉７ａ１および７ｂ１に含まれる樹脂粉も溶融してシート化され、図１１に示すように、キャパシタ領域６ａおよびインダクタ領域６ｂがそれぞれ形成される。

キャパシタ領域６ａでは、図１Ｂに示すように、絶縁層６と一体化されたシート状の樹脂６ａ１の内部に、誘電体粒子７ａが緻密に分散されている。また、図１１に示すインダクタ領域６ｂでは、図１Ｃに示すように、絶縁層６と一体化されたシート状の樹脂６ｂ１の内部に、磁性体粒子７ｂが緻密に分散されている。

なお、図１１に示すように、必要に応じて、絶縁層６の上面の平坦化を図るためと、導体ポスト１０ａの頂部および絶縁領域６ａの頂部に付着してある余分な絶縁層６を除去するためなどに、絶縁層６の上面の研磨処理を行ってもよい。研磨方法としては、特に限定されず、化学機械研磨（ＣＭＰ）法、砥石研磨法、フライカットなどの方法が例示される。

次に、図１２に示すように、導体ポスト１０ａの頂部に、導体接続膜２８を形成することで、基板ユニット３０ａを形成することができる。なお、枠体１０ｂの上部にも、導体接続膜２８を形成してもよいが、形成しなくてもよい。導体接続膜２８を導体ポストの頂部に形成するための方法としては、たとえば電解メッキ法、無電解メッキ法、スパッタリング法などの方法が例示される。

導体接続膜２８は、導体ポスト１０ａおよび表面配線層８ａ（または中間配線層８ｂ）を構成する金属の融点よりも低い融点を有する金属で構成してある。

上述した図２～図１２に示す製造工程と同様にして、図１１に示す基板ユニット３０ａ以外に、たとえば図１３Ａに示す基板ユニット３０ｂ～３０ｄを製造することができる。なお、各基板ユニット３０ａ～３０ｄを積層して熱プレスする際には、図１２に示す支持基板２０および下地導体膜２２は、各基板ユニット３０ａ～３０ｄから取り除かれている。

図１３Ａに示すように、基板ユニット３０ｂでは、シート状の絶縁層６の内部に、キャパシタ領域６ａは形成されずに、インダクタ領域６ｂのみが形成してあり、そのインダクタ領域６ｂの頂部は、絶縁層６の表面から露出してあり、Ｚ軸の上側に積層される絶縁層６のインダクタ用導体層８ｂ２に接触可能になっている。また、基板ユニット３０ｃおよび３０ｄでは、キャパシタ領域６ａおよびインダクタ領域６ｂは形成されずに、ポスト導体１０ａと、配線層８ａまたは８ｂと、枠体１０ｂのみが形成してある。

これらの基板ユニット３０ａ～３０ｄは、導体箔８ｃと共に、図１３Ｂに示すように、熱プレス装置４０により熱プレス（一括積層熱プレス）される。導体箔８ｃとしては、特に限定されないが、配線層８ａ，８ｂを構成する金属と同様な金属で構成され、たとえば銅箔で構成される。導体箔８ｃは、積層方向の最上部に積層され、エッチングなどでパターニングされて、図１Ａに示す表面配線層８ａとなる。

一括積層熱プレス時には、積層方向に隣り合う絶縁層６同士が熱融着すると共に、低融点の導体接続膜２８がして、導体ポスト１０ａと配線層８ｂとを接続させると共に、導体ポスト１０ａと導体箔８ｃとを接続させる。一括積層熱プレス時の温度は、絶縁層を構成する樹脂の融点以下の温度であることが好ましく、導体接続膜２８の融点よりも高いことが好ましい。

このようにして図１Ａに示す素子内蔵基板２を製造することができる。

図１Ａに示す本実施形態に係る素子内蔵基板２では、たとえばキャパシタの一部となるキャパシタ領域６ａと、インダクタの一部となるインダクタ領域６ｂが、絶縁層６と共に形成される。そのため、たとえば多層基板を製造する過程で、素子形成層となるキャパシタ領域６ａおよび／またはインダクタ領域６ｂも同時に形成することが可能となる。たとえばキャパシタあるいはインダクタなどの受動素子を、多層基板とは別に製造する必要がなくなる。したがって、多層基板の中に素子を埋め込む作業も必要ではなくなる。さらに、多層基板の製造過程で、素子を基板の中に作り込むため、多層基板の薄型化が可能になる。

さらに本実施形態では、キャパシタ領域６ａおよび／またはインダクタ領域６ｂに含まれる樹脂は、基板本体を構成する絶縁層６の樹脂の融点と実質的に同一の融点を有する。このように構成することで、基板本体４の成形と同時に、キャパシタ領域６ａおよび／またはインダクタ領域６ｂも同時に成形することが可能である。その結果、多層基板の成形と同時に、多層基板の中に、キャパシタやインダクタなどの受動素子の成形も同時に行うことができる。

また本実施形態の素子内蔵基板２では、基板本体４の内部には、絶縁層６を貫通するスルーホール電極１０を有する。素子内蔵基板２がスルーホール電極１０を有することで、キャパシタなどの素子と回路を接続する立体的な回路接続が可能になる。

さらに本実施形態では、絶縁層６およびキャパシタ領域６ａおよび／またはインダクタ領域６ｂは、熱プレスすることで同時に形成される。同時に形成されることで、素子内蔵基板２の製造が容易になる。

また、本実施形態に係る素子内蔵基板の製造方法では、図１３Ｂに示すように、基板ユニット３０ａ～３０ｄを構成する絶縁層６同士の熱融着接合と、積層方向に隣り合う基板ユニット３０ａ～３０ｄの配線膜８ａ，８ｂと導体ポスト１０ａとの接続を同時に行うことが可能になる。その結果、素子内蔵基板２の製造が容易になる。

さらに、本実施形態では、絶縁層６を形成する樹脂の融点と、キャパシタ領域６ａに含まれる樹脂の融点と、インダクタ領域６ｂに含まれる樹脂の融点とが、実質的に同一である。しかも、導体接続膜２８の融点が、配線膜８ａ，８ｂの融点よりも低く、一括積層熱プレス時の温度が、絶縁層６の樹脂の融点以下の温度であり、導体接続膜２８の融点よりも高い。

このように構成することで、基板ユニット３０ａ～３０ｄを構成する樹脂同士の接合と、積層方向に隣り合う基板ユニット３０ａ～３０ｄの配線膜８ａ，８ｂと導体ポスト１０ａとの接続を同時に行うことが容易になる。

さらに、図１１に示すシート状の絶縁層６を形成するための熱プレス時の温度は、絶縁層６を形成するための樹脂粉の融点より高く熱分解温度よりも低いと共に、領域６ａ，６ｂに含まれる樹脂の融点よりも高く熱分解温度よりも低い。このように構成することで、絶縁層６の形成と同時に、キャパシタやインダクタなどの素子を同時に形成することができる。

第２実施形態
図１Ｄに示すように、本発明の他の実施形態に係る素子内蔵基板２ａは、以下に示す以外は、第１実施形態の素子内蔵基板２と同様であり、同様な作用効果を奏する。

本実施形態の素子内蔵基板２ａは、単一層の絶縁層６を持つ基板本体４ａから成る単層基板である。絶縁層６の上下の各表面には、導体配線層としての表面配線層８ａが、それぞれＸ軸方向およびＹ軸方向に所定のパターンで形成してある。また、絶縁層６には、Ｚ軸方向に貫通するスルーホールが形成してあり、その内部に、スルーホール電極１０が埋め込まれている。

また、絶縁層６には、キャパシタ領域６ａと、インダクタ領域６ｂとが、一体化されて形成してある。本実施形態では、表面配線層８ａの一部が、キャパシタ用電極層８ａ１を兼ねてあり、表面配線層８ａの他の一部が、インダクタ用導体層８ａ２を兼ねている。

本実施形態の素子内蔵基板２ａを製造する際には、図２から図１２に示す製造工程は第１実施形態と同様である。本実施形態では、図１２に示す製造工程から、図１４Ａに示すように、単一の基板ユニット３０ａの上面に、導体箔８ｃを重ねて積層し、Ｚ軸方向から熱プレスすることで、導体箔８ｃを、基板ユニット３０ａの上面に接合する。

導体箔８ｃは、図１４Ｂおよび図１４Ｃに示すように、レジスト膜２７などを用いて所定パターンにエッチングされ、図１Ｄに示す素子内蔵基板２ａの表面配線層８ａとなる。図１４Ｃに示すレジスト膜２７、下地導体膜２２および支持基板２０は、最終製品の図１Ｄに示す素子内蔵基板２ａからは除去される。枠体１０ｂも除去されてもよい。

本実施形態に係る素子内蔵基板２ａの製造方法によれば、単一層の絶縁層６を持つ素子内蔵基板２ａでも、容易に製造することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、素子内蔵基板２，２ａの内部に形成される素子としては、キャパシタやインダクタに限らず、圧電体や抵抗体などの素子であってもよい。

２，２ａ… 素子内蔵基板
４，４ａ… 基板本体
６… 絶縁層
６α… 絶縁層用樹脂粉
６ａ… キャパシタ領域（絶縁領域／素子形成層）
６ａ１… 樹脂
６ｂ… インダクタ領域（絶縁領域／素子形成層）
６ｂ１… 樹脂
７ａ… 誘電体フィラー（機能性フィラー）
７ａ１… 第１原料粉
７ｂ… 磁性体フィラー（機能性フィラー）
７ｂ１… 第２原料粉
８… 配線導体膜
８ａ… 表面配線層（導体配線層）
８ａ１… キャパシタ用電極層
８ａ２… インダクタ用導体層
８ｂ… 中間配線層（導体配線層）
８ｂ１… キャパシタ用電極層
８ｂ２… インダクタ用導体層
８ｃ… 導体箔
１０… スルーホール電極
１０ａ… 導体ポスト
１０ｂ… 枠体
２０… 支持基板
２２… 下地導体膜
２４… レジスト膜
２６… レジスト膜
２６ａ… スルーホール
２８… 導体接続膜
３０ａ～３０ｄ… 基板ユニット
４０… 熱プレス装置

Claims (17)

1. 基板本体と、 前記基板本体の内部または表面に形成してある導体配線層と、
   前記導体配線層の一部に接触するように、前記基板本体の内部に形成される素子形成層と、を有する素子内蔵基板であって、
   前記素子形成層が、素子を形成するための機能性フィラーが内部に分散してある絶縁領域で構成してあり、
   前記基板本体が、少なくとも一つの絶縁層を有し、
   前記絶縁層の樹脂は熱可塑性樹脂で構成してあり、
   前記基板本体は、前記絶縁層を貫通するスルーホール電極を有し、
   前記スルーホール電極と前記導体配線層との間には、導体接続膜が介在してあり、
   前記絶縁層を構成する樹脂の融点よりも、前記導体接続膜の融点が低い素子内蔵基板。
2. 前記絶縁領域を構成する樹脂は、熱可塑性の樹脂であって、前記基板本体を構成する樹脂の融点と実質的に同一の融点を有する樹脂で構成してある請求項１に記載の素子内蔵基板。
3. 前記機能性フィラーが、磁性体フィラーまたは誘電体フィラーである請求項１または２に記載の素子内蔵基板。
4. 前記基板本体が、少なくとも一つの絶縁層を有する請求項１～３のいずれかに記載の素子内蔵基板。
5. 前記基板本体を形成する樹脂は液晶ポリマーである請求項１～４のいずれかに記載の素子内蔵基板。
6. 第１支持基板の表面に、第１所定パターンの第１導体膜を形成する工程と、
   一部の前記第１導体膜の上に、第１スルーホール電極となる第１導体ポストを形成する工程と、
   他の一部の前記第１導体膜の上に、機能性フィラーと混合用樹脂粉とを塗布して原料粉を配置する工程と、
   前記原料粉が配置された前記第１導体膜の上に、第１絶縁層を形成するための第１絶縁層用樹脂粉を塗布する工程と、
   前記第１絶縁層用樹脂粉を、前記混合用樹脂粉と共に第１熱プレスして、第１基板ユニットを形成する工程と、
   前記第１導体ポストの頂面に、導体接続膜を形成する工程と、
   第２支持基板の表面に、第２所定パターンの第２導体膜を形成する工程と、
   一部の前記第２導体膜の上に、第２スルーホール電極となる第２導体ポストを形成する工程と、
   前記第２導体ポストが形成された前記第２導体膜の上に、第２絶縁層を形成するための第２絶縁層用樹脂粉を塗布する工程と、
   前記第２絶縁層用樹脂粉を第２熱プレスして、第２基板ユニットを形成する工程と、
   少なくとも前記第１基板ユニットと前記第２基板ユニットとを含む積層体を一括積層熱プレスして接合する工程と、を有し、
   前記第１基板ユニットと前記第２基板ユニットとを含む積層体を熱プレスして接合する際に、前記第１基板ユニットの上に積層される別の基板ユニットの下面に形成してある導体膜に、前記導体接続膜が同時に接続され、
   前記第１絶縁層用樹脂粉および前記第２絶縁層用樹脂粉は、融点が２３０～３６０℃の熱可塑性樹脂粉末であり、
   前記一括積層熱プレス時の温度が、前記第１絶縁層用樹脂粉および前記第２絶縁層用樹脂粉の融点以下の温度であり、前記導体接続膜の融点よりも高い素子内蔵基板の製造方法。
7. 前記第１絶縁層用樹脂粉と、前記第２絶縁層用樹脂粉と、前記混合用樹脂粉とが、実質的に同一の樹脂融点を有し、
   前記導体接続膜の接続膜融点が、前記導体膜の導体膜融点よりも低い請求項６に記載の素子内蔵基板の製造方法。
8. 前記絶縁層用樹脂粉が液晶ポリマーである請求項６または７に記載の素子内蔵基板の製造方法。
9. 前記絶縁層用樹脂粉の塗布と、前記機能性フィラーおよび前記混合用樹脂粉の塗布は、静電印刷法にて行われる請求項６～８のいずれかに記載の素子内蔵基板の製造方法。
10. 前記第１熱プレス時の温度が、前記第１絶縁層用樹脂粉の融点より高く熱分解温度よりも低いと共に、前記混合用樹脂粉の融点よりも高く熱分解温度よりも低く、
    前記第２熱プレス時の温度が、前記第２絶縁層用樹脂粉の融点より高く熱分解温度よりも低い請求項７～９のいずれかに記載の素子内蔵基板の製造方法。
11. 請求項７～１０のいずれかに記載の素子内蔵基板の製造方法により製造される素子内蔵基板。
12. 第１支持基板の表面に、第１所定パターンの第１導体膜を形成する工程と、
    一部の前記第１導体膜の上に、第１スルーホール電極となる第１導体ポストを形成する工程と、
    他の一部の前記第１導体膜の上に、機能性フィラーと混合用樹脂粉とを塗布して原料粉を配置する工程と、
    前記原料粉が配置された前記第１導体膜の上に、第１絶縁層を形成するための第１絶縁層用樹脂粉を塗布する工程と、
    前記第１絶縁層用樹脂粉を、前記混合用樹脂粉と共に第１熱プレスして、第１基板ユニットを形成する工程と、
    第２支持基板の表面に、第２所定パターンの第２導体膜を形成する工程と、
    一部の前記第２導体膜の上に、第２スルーホール電極となる第２導体ポストを形成する工程と、
    前記第２導体ポストが形成された前記第２導体膜の上に、第２絶縁層を形成するための第２絶縁層用樹脂粉を塗布する工程と、
    前記第２絶縁層用樹脂粉を第２熱プレスして、第２基板ユニットを形成する工程と、
    前記第２導体ポストの頂面に、導体接続膜を形成する工程と、
    少なくとも前記第１基板ユニットと前記第２基板ユニットとを含む積層体を一括積層熱プレスして接合する工程と、を有し、
    前記第１基板ユニットと前記第２基板ユニットとを含む積層体を熱プレスして接合する際に、前記第２基板ユニットの上に積層される別の基板ユニットの下面に形成してある導体膜に、前記導体接続膜が同時に接続され、
    前記第１絶縁層用樹脂粉および前記第２絶縁層用樹脂粉は、融点が２３０～３６０℃の熱可塑性樹脂粉末であり、
    前記一括積層熱プレス時の温度が、前記第１絶縁層用樹脂粉および前記第２絶縁層用樹脂粉の融点以下の温度であり、前記導体接続膜の融点よりも高い素子内蔵基板の製造方法。
13. 前記第１絶縁層用樹脂粉と、前記第２絶縁層用樹脂粉と、前記混合用樹脂粉とが、実質的に同一の樹脂融点を有し、
    前記導体接続膜の接続膜融点が、前記導体膜の導体膜融点よりも低い請求項１２に記載の素子内蔵基板の製造方法。
14. 前記絶縁層用樹脂粉が液晶ポリマーである請求項１２または１３に記載の素子内蔵基板の製造方法。
15. 前記絶縁層用樹脂粉の塗布と、前記機能性フィラーおよび前記混合用樹脂粉の塗布は、静電印刷法にて行われる請求項１２～１４のいずれかに記載の素子内蔵基板の製造方法。
16. 前記第１熱プレス時の温度が、前記第１絶縁層用樹脂粉の融点より高く熱分解温度よりも低いと共に、前記混合用樹脂粉の融点よりも高く熱分解温度よりも低く、
    前記第２熱プレス時の温度が、前記第２絶縁層用樹脂粉の融点より高く熱分解温度よりも低い請求項１２～１５のいずれかに記載の素子内蔵基板の製造方法。
17. 請求項１２～１６のいずれかに記載の素子内蔵基板の製造方法により製造される素子内蔵基板。
    
    

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