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WO2006030562A1 - チップ型電子部品内蔵型多層基板及びその製造方法 - Google Patents

チップ型電子部品内蔵型多層基板及びその製造方法 Download PDF

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WO2006030562A1
WO2006030562A1 PCT/JP2005/009853 JP2005009853W WO2006030562A1 WO 2006030562 A1 WO2006030562 A1 WO 2006030562A1 JP 2005009853 W JP2005009853 W JP 2005009853W WO 2006030562 A1 WO2006030562 A1 WO 2006030562A1
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WO
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chip
electronic component
type electronic
built
multilayer substrate
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/009853
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ryuichiro Wada
Tetsuya Ikeda
Original Assignee
Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co., Ltd. filed Critical Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority to JP2006535038A priority Critical patent/JP3928665B2/ja
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Definitions

  • Chip-type electronic component built-in multilayer substrate and method for manufacturing the same are Chip-type electronic component built-in multilayer substrate and method for manufacturing the same
  • the present invention relates to a chip-type electronic component built-in multilayer substrate and a method for manufacturing the same, and more specifically, the reliability of a connection structure between a wiring conductor in the multilayer substrate and a chip-type electronic component built in the multilayer substrate.
  • the present invention relates to a chip-type electronic component built-in multilayer substrate that can improve the performance and a method for manufacturing the same.
  • Conventional techniques of this type include a multilayer ceramic substrate with built-in electronic components described in Patent Document 1, a multilayer ceramic substrate described in Patent Document 2, and a method for manufacturing the same.
  • a multilayer ceramic substrate with a built-in electronic component described in Patent Document 1 includes a multilayer ceramic substrate, a chip-type electronic component housed in a space in which a recess or through-hole force is formed in the multilayer ceramic substrate, and a multilayer
  • the chip-type electronic component is provided between a ceramic substrate and a space, and is provided with a conductor. Since the chip-type electronic component is accommodated in the space in the multilayer ceramic substrate in this way, a multilayer ceramic substrate having a desired shape can be obtained without deteriorating the flatness.
  • a capacitor element, an inductor element, a resistor element, etc. with a plate-like sintered body plate obtained by firing a ceramic functional element in advance
  • These functional elements are prepared, and these functional elements are incorporated in the unsintered composite laminate.
  • the unsintered composite laminate includes a green layer for a substrate, a constraining layer containing a hard-to-sinter material, and a wiring conductor. Shrinkage in the main surface direction is suppressed. Therefore, the unsintered composite laminate can be fired without any problem in a state in which the functional element is incorporated, and no mutual diffusion of components occurs between the functional element and the green layer for the substrate. It is maintained after firing.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 06-32378
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-84067 Disclosure of the invention
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and reliably prevents disconnection between the internal wiring pattern and the built-in chip type electronic component due to misalignment during stacking or shrinkage during firing.
  • An object of the present invention is to provide a chip-type electronic component built-in multilayer substrate that can improve the reliability of the connection structure between the chip-type electronic component and the wiring conductor of the multilayer substrate, and a manufacturing method thereof.
  • the multilayer chip board with built-in chip-type electronic component according to claim 1 of the present invention is provided at the interface between a multilayer board having a plurality of dielectric layers laminated and having an internal conductor pattern, and upper and lower dielectric layers.
  • the terminal electrode of the chip-type electronic component has a first connection conductor extending along the chip-type electronic component in one direction from the interface, and a direction opposite to the first connection conductor from the interface to the chip-type electronic component. It is characterized in that it is connected to an internal conductor pattern provided at the interface through a second connection conductor extending along the line.
  • the chip-type electronic component built-in multilayer substrate according to claim 2 of the present invention in the invention according to claim 1, a plating layer is formed on the terminal electrode of the chip type electronic component. It is a feature that is! [0011]
  • the chip-type electronic component built-in multilayer substrate according to claim 3 of the present invention is an interface between a multilayer substrate in which a plurality of dielectric layers are stacked and having an internal conductor pattern, and upper and lower dielectric layers.
  • a chip-type electronic component built-in multilayer substrate including an internal electrode having a terminal electrode at a portion exposed to an end surface, wherein the terminal electrode of the chip-type electronic component is Via a first connection conductor extending along the chip-type electronic component in one direction from the interface and a second connection conductor extending along the chip-type electronic component in the direction opposite to the first connection conductor from the interface. And connected to an internal conductor pattern provided at the interface.
  • the chip-type electronic component built-in multilayer substrate according to claim 4 of the present invention is based on the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein The connection conductor that continuously covers the upper surface end, the side surface, and the lower surface end of the chip-type electronic component is formed by the one connection conductor and the second connection conductor. .
  • the chip-type electronic component built-in multilayer substrate according to claim 5 of the present invention is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the chip-type electronic component is the above-mentioned A plurality of dielectric layers are arranged at the interface of the dielectric layer.
  • the chip-type electronic component built-in multilayer substrate according to claim 6 of the present invention is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the chip-type electronic component is A plurality of dielectric layers are arranged in the stacking direction of the dielectric layers.
  • the multilayer electronic board with built-in chip-type electronic component according to claim 7 of the present invention is the dielectric layer according to any one of claims 1 to 6. Is a low-temperature sintered ceramic layer, and the element body of the chip-type electronic component is a ceramic sintered body.
  • the manufacturing method of the chip-type electronic component built-in multilayer substrate according to claim 8 of the present invention includes a step of providing a first connection conductor material layer on the first dielectric material layer, and a terminal electrode. Mounting a chip-type electronic component on the first dielectric material layer such that the terminal electrode is in contact with the first connection conductor material layer; and a second connection conductor material layer having a second connection conductor material layer Superimposing the dielectric layer material layer on the first dielectric material layer so that a part of the second connection conductor material layer is in contact with a part of the first connection conductor material layer. Special It is a sign.
  • a plating layer is formed on the terminal electrode of the chip-type electronic component. It is characterized by that.
  • the manufacturing method of the chip-type electronic component built-in multilayer substrate according to claim 10 of the present invention is the invention according to claim 8 or 9, wherein the chip-type electronic component is exposed on an end surface.
  • a chip-type electronic component having an internal electrode whose portion to be the terminal electrode is used.
  • the manufacturing method of the chip-type electronic component built-in multilayer substrate according to claim 11 of the present invention is the method according to any one of claims 8 to 10, wherein the first and first
  • a low-temperature sintered ceramic green sheet is used as the dielectric material layer 2
  • a ceramic sintered body is used as the element body of the chip-type electronic component.
  • FIG. 1] (a) to (c) are views showing one embodiment of a multilayer substrate with built-in chip-type electronic components of the present invention, respectively (a) is a sectional view showing the whole, (b) ) Is an enlarged cross-sectional view showing a part of (a), and (c) is an enlarged cross-sectional view showing a part of the chip-type electronic component shown in (b).
  • FIG. 2 (a) and (b) are process charts showing the main part of the manufacturing process of the chip-type electronic component built-in multilayer substrate shown in FIG.
  • FIG. 3 is a process diagram showing the main part of the manufacturing process of the multilayer substrate with a built-in chip-type electronic component shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 (a) and (b) are views showing another embodiment of the multilayer electronic substrate with built-in chip-type electronic component of the present invention, (a) is a cross-sectional view showing the main part thereof, and (b) Show the main part of the manufacturing process It is sectional drawing.
  • FIG. 1 ⁇ 5]
  • (a) and (b) are diagrams showing still another embodiment of the multilayer electronic board with built-in chip-type electronic component according to the present invention, respectively, corresponding to (a) and (b) of FIG. is there.
  • FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views showing the ceramic sintered body shown in FIG.
  • FIG. 8 (a) and (b) respectively correspond to (a) and (b) of FIG. 2 showing the main part of the manufacturing process of the chip-type electronic component built-in multilayer substrate of still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a pressure firing step in another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a sectional view showing a chip-type electronic component built-in substrate obtained in still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 A sectional view showing a chip-type electronic component built-in substrate obtained in still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 (a) to (e) are cross-sectional views showing steps of still another embodiment of the present invention. Explanation of symbols
  • a multilayer electronic substrate 10 with a built-in chip type electronic component includes a multilayer substrate 11 in which a plurality of dielectric layers 11A are stacked and an internal conductor pattern 12 is provided.
  • Chip type electronic component 13 provided at the interface of the dielectric layer 11A and having external terminal electrodes 13A at both ends.
  • the external terminal electrode 13A of the chip-type electronic component 13 is connected to the internal conductor pattern 12 provided at the interface of the upper and lower dielectric layers 11A via the first and second connection conductors 14A and 14B as described later. It has been.
  • a plurality of surface mount components 20 are mounted on the upper surface of the multilayer substrate 11.
  • active elements such as semiconductor elements, gallium arsenide semiconductor elements, passive elements such as inductors and resistors are connected via solder or conductive grease, or Au, Al, Cu, etc. It is electrically connected to the surface electrode 15 on the upper surface of the multilayer substrate 11 through the bonding wire.
  • the chip-type electronic component 13 and the surface mount component 20 are electrically connected to each other via the surface electrode 15 and the internal conductor pattern 12.
  • the material of the dielectric layer 11A constituting the multilayer substrate 11 is not particularly limited! However, for example, a curable resin such as a ceramic material or a thermosetting resin or a photocurable resin can be used. It can be formed by a fat material. In order to increase the density of the internal conductor pattern 12, a ceramic material can be preferably used as the material of the multilayer substrate 11.
  • a low temperature co-fired ceramic (LTCC) material can be used as the ceramic material.
  • the low-temperature sintered ceramic material is a ceramic material that can be sintered at a temperature of 1050 ° C. or lower and can be co-fired with silver, copper, or the like having a small specific resistance.
  • low-temperature sintered ceramics are glass composite LTCC materials made by mixing borosilicate glass with ceramic powder such as alumina forsterite. , ZnO-MgO-Al O SiO-crystallized glass-based LTCC material using SiO-based crystallized glass
  • Non-glass type LTCC materials using ceramic powder.
  • a metal having a low resistance and a low melting point such as Ag or Cu can be used for the inner conductor pattern 12 and the surface electrode.
  • the internal conductor pattern 12 can be co-fired at a low temperature of 1050 ° C or lower.
  • a high temperature sintered ceramic (HTCC) material can be used as the ceramic material.
  • the high-temperature sintered ceramic material include alumina, aluminum nitride, mullite, and other materials that are sintered at 1100 ° C. or higher with a sintering aid such as glass.
  • a metal selected from molybdenum, platinum, palladium, tungsten, nickel and alloys thereof is used as the internal conductor pattern 12 and the surface electrode.
  • the multilayer substrate 11 has an internal conductor pattern 12 formed therein, and surface electrodes 15 formed on both upper and lower surfaces thereof.
  • the inner conductor pattern 12 is formed by arranging the in-plane conductor 12A formed in a predetermined pattern along the interface between the upper and lower dielectric layers 11A and the upper and lower in-plane conductors 12A in a predetermined pattern. And formed via conductor 12B.
  • the chip-type electronic component 13 is disposed at the interface between the upper and lower dielectric layers 11A and 11A, and the external terminal electrode 13A is connected to the connection conductor 14. It is connected to the internal conductor pattern 12 provided at the interface between the upper and lower dielectric layers 11A.
  • the chip-type electronic component 13 is not particularly limited, but for example, a ceramic sintered body fired at 1200 ° C. or higher, such as barium titanate or ferrite, for example, a capacitor, an inductor, a filter, a nolan Chip-type electronic components such as couplers and resonators can be used, and one or more of these chip-type electronic components can be appropriately selected and used depending on the purpose.
  • connection conductor 14 is formed by first and second connection conductors 14A and 14B as shown in FIGS. 1B and 1C. As shown in the figure, the first connection conductor 14A is located below the in-plane conductor 12A provided at the interface between the upper and lower dielectric layers 11A and 11A on which the chip-type electronic component 13 is disposed. The dielectric layer 11A on the side and the end surface of the external terminal electrode 13A extend downward along the interface, reach the lower surface of the external terminal electrode 13A, and the cross-sectional shape of the side surface is L-shaped.
  • the second connecting conductor 14B is formed from the in-plane conductor 12A provided on the interface between the upper and lower dielectric layers 11A and 11A on which the chip-type electronic component 13 is disposed, and the upper dielectric layer. It extends upward along the interface between 11A and the end face of the external terminal electrode 13A, reaches the top surface of the external terminal electrode 13A, and the cross-sectional shape of the side surface is formed in an inverted L shape.
  • the first and second connection conductors 14A and 14B are preferably formed to have a width corresponding to at least the width of the chip-type electronic component 13.
  • the first and second connection conductors 14A and 14B continuously cover the upper surface end portion, the end surface and the lower surface end portion of the chip-type electronic component 13, and hold the external terminal electrode 13A from both the upper and lower surfaces. It is formed as a connecting conductor 14 having a C-shape with a square cross section (hereinafter simply referred to as “C-shape”), and is connected to three sides of the external terminal electrode 13A, preferably five sides including both sides. Connected electrically.
  • first and second connection conductors 14A and 14B are formed wider than the line width of the in-plane conductor 12A, respectively, even if there is a misalignment in the width direction of the in-plane conductor 12A with the in-plane conductor 12A.
  • the in-plane conductor 12A is securely connected, and the in-plane conductor 12A and the external terminal electrode 13A are securely connected.
  • the external terminal electrode 13A and the first and second connection conductors 14 are formed by sintering and integrally forming the respective metal particles at the stage of firing the multilayer substrate 11 as described later. Connected. Therefore, unlike the case of surface mounting, the external terminal electrode 13A of the chip-type electronic component 13 in this embodiment does not require a plating film such as Ni or Sn for improving the connection reliability with the solder. On the contrary, when such a plating film is formed, the metal component of the plating film diffuses into the dielectric layer 11A during firing, and tends to decrease the reliability.
  • the chip-type electronic component 13 has the above-described connection structure, and is disposed at any location on the interface between the upper and lower dielectric layers 11A and 11A as necessary. Can do.
  • the chip-type electronic component 13 has a single or a plurality of chip-type electronic components 13 on the same interface of the upper and lower dielectric layers 11A and 11A. You may arrange
  • Each of the plurality of chip-type electronic components 13 can be In-plane conductor 12A and C-shaped cross-section connecting conductor 14 are connected in series and Z or in parallel to each other to improve the functionality and performance of built-in chip multilayer board 10 with a highly reliable connection structure. Can be realized.
  • the surface-mounted component 20 is used in appropriate combination with the chip-type electronic component 13 as shown in FIG.
  • the chip-type electronic component 13 and the surface mount component 20 are connected to each other via the surface electrode 15, the inner conductor pattern 12, and the connection conductor 14.
  • a capacitor is connected as a chip-type electronic component 13 near the power supply terminal and grounding terminal of the surface-mounted component 20 Without being restricted by the terminal arrangement of surface-mounted components 20 such as integrated circuits, and without having to mount chip-type electronic components (capacitors) on a separate motherboard, stable supply voltage and prevention of output oscillation, etc. Noise can be removed with high efficiency.
  • the non-shrink method is a method in which when a ceramic material is used as the multilayer substrate 11, the dimension in the plane direction of the multilayer substrate does not substantially change before and after firing the multilayer substrate.
  • a predetermined number of ceramic green sheets 111A shown in FIGS. 2A and 2B and FIG. 3 are produced using, for example, a slurry containing a low-temperature sintered ceramic material.
  • via holes are formed in a predetermined pattern in the ceramic green sheet 111A for forming the uppermost dielectric layer.
  • the via conductor portion 112B is formed by filling the via hole with a conductive paste mainly composed of Ag, Cu, Au, or the like. Further, the same type of conductive paste is applied in a predetermined pattern on the ceramic green sheet 111A using a screen printing method to form the surface electrode 115, and the surface electrode 115 and the via conductor 112B are appropriately connected. To do.
  • the in-plane conductor 112A and the via conductor are respectively patterned in the same manner as described above.
  • a portion 112B is formed (see FIG. 3).
  • the ceramic green sheet 111A on which the chip-type electronic component 13 is placed is integrated with the first connecting conductor 114A at the same time by the screen printing method when the in-plane conductor 112A is formed as shown in FIG.
  • a second connection conductor 114B that forms a pair with the first connection conductor 114A is formed on the lower surface of the ceramic green sheets 111, A laminated thereon by screen printing.
  • the second connection conductor portion 114B may include an in-plane conductor portion 112A. Further, an in-plane conductor portion 112A and a via conductor portion 112B are formed on the ceramic liner sheet 111A that does not incorporate the chip-type electronic component 13.
  • an organic adhesive is applied or sprayed on the side of the in-plane conductor portion 112A and the first connecting conductor 114A using a spray or the like to form an organic
  • the external terminal electrode portions 113A and 113A of the ceramic sintered body 113 to be the chip-type electronic component 13 prepared in advance are A chip-type electronic component having a ceramic sintered body 113 as an element body is mounted on the ceramic green sheet 111A in alignment with the first connection conductor 114A of the ceramic green sheet 111A, and the organic adhesive layer is interposed therebetween.
  • the first connecting conductor 114A and the external terminal electrode 113A of the ceramic sintered body 113 are joined and fixed.
  • the ceramic green sheet 111'A in which the in-plane conductor 112A and the second connecting conductor 114B are formed as a whole is aligned with the ceramic green sheet 111A.
  • the ceramic sintered body 113 is built in the interface between the upper and lower ceramic green sheets 111A, 111, A as shown in FIG.
  • the organic adhesive synthetic rubber or a mixture of a synthetic resin and a plasticizer can be used.
  • the thickness of the organic adhesive layer is preferably 3 m or less for coating and 1 ⁇ m or less for spraying.
  • the upper and lower halves of the ceramic sintered body 113 are embedded in the upper and lower ceramic drain sheets 111A and 111'A, and the first connecting conductor portion 114A of the lower ceramic green sheet 11 1 A and The upper ceramic green sheet 111 and the second connection conductor part 114B of A are dragged into the upper and lower ceramic green sheets 1 11A and lll'A together with the external terminal electrode 113A, respectively, and the C-shaped connection conductor part 114 is formed.
  • the lower ceramic green sheet is indicated by 111A
  • the upper ceramic green sheet is indicated by 111′A.
  • the ceramic green sheet 111A having the in-plane conductor portion 112A and the via conductor portion 112B and the two-layered ceramic drain sheets 111A and 111A containing the ceramic sintered body 113 are arranged in a predetermined order.
  • the green laminate 111 is obtained by laminating the ceramic green sheets 111A having the uppermost surface electrode portion 115.
  • constraining layers 116 are disposed on both the upper and lower surfaces of the raw stack body 111, and the raw laminate 111 is thermocompression bonded at a predetermined temperature and pressure through the upper and lower constraining layers 116, and the crimping shown in FIG. Gain body 110.
  • a sintering powder that does not sinter at the sintering temperature of the raw laminate 111 for example, a ceramic powder having a high sintering temperature such as A1 O), specifically, Al O is used.
  • a ceramic powder having a high sintering temperature such as A1 O specifically, Al O is used.
  • the pressure-bonded body 110 is fired at, for example, 870 ° C in an air atmosphere to obtain a chip-type electronic component built-in multilayer substrate 10 shown in Fig. 1 (a).
  • the multilayer body 11 in which the raw laminate 111 is sintered and the chip-type electronic component 13 is embedded is obtained between the upper and lower constraining layers 116.
  • the in-plane conductor 12A, the first and second connection conductors 14A and 14B in the multilayer substrate 11 and the external terminal electrode 13A of the chip-type electronic component 13 are integrated by reliably growing the respective metal particles. Connected.
  • the firing temperature is preferably a temperature at which the low-temperature sintered ceramic material is sintered, for example, in the range of 800 to 1050 ° C. If the firing temperature is less than 800 ° C, the ceramic component of the raw laminate 111 may not sinter sufficiently, and if it exceeds 1050 ° C, the metal particles of the internal conductor pattern 12 and the connecting conductor 14 will melt and enter the ceramic layer. There is a risk of spreading.
  • the upper and lower constraining layers 116 are removed by blasting or ultrasonic cleaning to obtain the chip-type electronic component built-in multilayer substrate 10. Then, as shown in FIG. 1A, a final product can be obtained by mounting a predetermined surface mount component 20 on the surface electrode 15 of the chip type electronic component built-in multilayer substrate 10 by a method such as a soldering method. it can.
  • the external terminal electrode 113 A of the ceramic sintered body 113 to be the chip-type electronic component 13 is made of a conductive paste. It may be one that has been applied and baked, or one that has been applied with a conductive paste, dried and baked.
  • first and second connection conductors 14A and 14B that connect the in-plane conductor 12A and the external terminal electrode 13A are vertically symmetrical as shown in FIGS. 1 to 3, and both of them are 14A and 14B.
  • first and second connecting conductors 14A and 14B may be formed asymmetrically as shown in FIGS. 4 and 5.
  • the first connecting conductor 14A on the left side and the second connecting conductor 14B on the right side are respectively the first and second of the embodiment shown in FIGS.
  • the configuration is the same as that of the connection conductor, the second connection conductor 14B on the left side and the first connection conductor 14A on the right side are formed shorter than in the above embodiment.
  • the left and right first and second connection conductors 14A and 14B are in a point-symmetric relationship with respect to the longitudinal section of the chip-type electronic component 13.
  • the lower ceramic green sheet 111A has an external terminal electrode of the ceramic sintered body 113 corresponding to the right end force of the first connecting end 114A on the left side.
  • the left and right second connection conductor portions 114B and 114B are formed on the upper ceramic green sheet 111A so as to have a reverse relationship to the left and right first connection conductor portions 114A and 114A. Then, in the same manner as in the above-described embodiment, the ceramic sintered sheet 113 is interposed between the upper and lower ceramic green sheets 111A and 111A, and is bonded and fired to obtain the connection structure shown in FIG.
  • the first and second connection conductors 14A and 14B are vertically asymmetric, but the first and second connection conductors 14A and 14B are symmetrical.
  • the first connection conductor 14A is configured in the same manner as that of the above-described embodiment shown in FIGS. 1 to 3, but the second connection conductor 14B is external. It covers only the end face of the terminal electrode 13A and does not reach the top face.
  • the first connection end 114A is formed on the lower ceramic green sheet 111A in the same manner as in the above embodiment shown in FIGS. To do. As shown in FIG.
  • the left and right second connection conductor portions 114B and 114B are positioned so that their inner ends are located outside the corresponding external terminal electrodes 113A on the left and right. It is formed. Then, in the same manner as in the above embodiments, a ceramic sintered body 113 is interposed between the upper and lower ceramic green sheets 111A and 111A, and bonded and fired to obtain a connection structure shown in FIG.
  • the external terminal electrode 13A of the chip-type electronic component 13 is not of the type in which both ends are covered over the entire area as in the above embodiments, as shown in FIG. 6 (a). It may be partially exposed on both the upper and lower surfaces. Also, as shown in (b) of the same figure, it is partially exposed on one or both surfaces of the upper and lower ends. Even so!
  • a multilayer substrate 11 having a plurality of dielectric layers 11A laminated and having an inner conductor pattern 12 is provided at the interface between the upper and lower dielectric layers 11A, 11A.
  • Chip-type electronic component 13 having external terminal electrodes 13A and 13A at both ends, and external terminal electrodes 13A and 13A of chip-type electronic component 13 are directed downward from the interfaces of upper and lower dielectric layers 11A and 11A.
  • the internal conductor pattern 12 provided at the interface is connected to the in-plane conductor 12A, specifically, the in-plane conductor 12A due to misalignment when the ceramic green sheet 111A is laminated or shrinkage during firing. It is possible to reliably prevent disconnection between the external terminal electrodes 13A. Come, it is possible to enhance the reliability of the connection structure between the inner conductor butter over down 12 of the chip-type electronic component 13 and the multilayer substrate 11.
  • a plurality of chip-type electronic components 13 are arranged at the interface between the upper and lower dielectric layers 11 A, 11 A! Since a plurality of chips are arranged over the upper and lower interfaces, the chip-type electronic components 13 can be embedded at a high density in accordance with the intended function and performance, and high performance and high performance can be promoted.
  • the dielectric layer 11A is a low-temperature sintered ceramic layer
  • the element body of the chip-type electronic component 13 is the ceramic sintered body 113. It is possible to incorporate the chip-type electronic component 13 without impairing the performance of the ceramic sintered body 113 by preventing mutual diffusion of the ceramic material between the ceramic sintered body 113.
  • the first connection conductor portion 11 is formed on the ceramic green sheet 111A.
  • a step of providing 4A a step of mounting the ceramic sintered body 113 having the external terminal electrode 113A on the ceramic liner sheet 111A so that the external terminal electrode 113A is in contact with the first connection conductor portion 114A, and Superimposing the ceramic drain sheet 111A having the second connection conductor part 114B with the ceramic green sheet 111A so that a part of the second connection conductor part 114B is in contact with a part of the first connection conductor part 114A; Therefore, the in-plane conductor 12A of the multilayer substrate 11 of the present embodiment and the external terminal electrode 13A of the chip-type electronic component 13 are securely connected via the connection conductor 14.
  • a mold multilayer substrate 10 can be manufactured.
  • the chip-type electronic component built-in multilayer substrate of this embodiment is characterized in that chip-type electronic components without external terminal electrodes are built in the multilayer substrate, and the others are substantially the same as in the first embodiment. It is configured. Therefore, in the present embodiment, the same or corresponding parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals.
  • the chip-type electronic component 13 used in the present embodiment for example, as shown in FIG. 7 (a), a ceramic sintered body having no external terminal electrode is used.
  • the ceramic sintered body since the ceramic sintered body is used as the chip-type electronic component 13 as it is, the ceramic sintered body will be described as the chip-type electronic component 13.
  • the chip-type electronic component 13 includes a laminate formed by laminating a plurality of ceramic layers 13B, and a plurality of first and second internal electrodes 13C interposed between the upper and lower ceramic layers 13B, respectively. 13D, and is configured as a laminated capacitor.
  • the first internal electrode 13C has one end exposed at the left end face of the laminate and the other end extended to the vicinity of the right end face, and the end face exposed at the left end face is formed as a terminal electrode.
  • the second internal electrode 13D has one end exposed at the right end face of the laminate and the other end extended to the vicinity of the left end face, and the end face exposed at the right end face is formed as a terminal electrode.
  • the chip-type electronic component 13 may be an inductor, a filter, a balun, a coupler, a resonator, or the like, in addition to the capacitor, as in the above embodiment.
  • the chip-type electronic component 13 is the same as that shown in FIG.
  • the exposed portions from the end surfaces of the first and second internal electrodes 13C, 13D serve as terminal electrodes and are connected to the connection conductor 14, so that the chip-type electronic component 13
  • the first and second internal electrodes 13C and 13D have their exposed portions (terminal electrodes) securely connected to the internal conductor pattern 12 formed in the multilayer substrate 11 via the connection conductors 14, so that the ceramic
  • the same effect as the above embodiment can be expected.
  • the constraining layers are arranged on both the upper and lower surfaces of the raw laminate 111 to produce the chip-type electronic component built-in multilayer substrate 10.
  • FIG. As shown in an enlarged view, the constraining layer 116A is disposed between the upper and lower ceramic green sheets 111A and 111A, and the ceramic green sheet 111A is thin and the constraining layers 116A are alternately disposed to form a raw laminate 111. Even in this case, a chip-type electronic component built-in type multilayer substrate can be manufactured as in the above embodiments.
  • the thickness of the ceramic green sheet 111A is preferably set in a range larger than the thickness of the constraining layer 116A, for example, 5 to 20 times the thickness of the constraining layer 116A.
  • the hard-sintering powder that forms the constraining layer 16A remains in a plurality of stages between the dielectric layers 11A of the multilayer substrate 11 111.
  • the glass component contained in the ceramic green sheet 111A melts and diffuses into the hardly sinterable powder, and the constraining layer 16A is solidified and integrated with the dielectric layer 11.
  • the constraining layer 116A may be provided on the upper ceramic green sheet 111A.
  • the constraining layer 116A is interposed between the upper and lower ceramic green sheets 111A of the raw laminate 111, lateral shrinkage and dimensional fluctuation due to firing are suppressed for each ceramic green sheet 111A. Therefore, the chip-type electronic component built-in multilayer substrate 10 having excellent dimensional accuracy and no warpage can be obtained. Therefore, the warpage that the dimensional accuracy becomes better as the size of the chip-type electronic component built-in multilayer substrate 10 becomes larger. A suppressed chip mounting substrate can be manufactured.
  • chip-type electronic components embedded in various arrangement patterns in the chip-type electronic component-embedded multilayer substrate 10 shown in FIG. 1 (a) are incorporated into the chip-type electronic components for each pattern.
  • the substrate was fabricated by a non-shrinkage method, and the connection state between the external terminal electrode of each chip-type electronic component and the in-plane conductor via the connection conductor was verified.
  • a chip-type electronic component built-in substrate 10A in which one chip-type electronic component 13 is built in the interface between the upper and lower dielectric layers 11A and 11A is manufactured.
  • the connection structure between the in-plane conductor 12A in the component-embedded substrate 10A and the external terminal electrode 13A of the chip-type electronic component 13 through the connection conductor 14 was confirmed.
  • a slurry containing a low-temperature sintered ceramic material (A1 o as a filler and borosilicate glass as a sintering aid) is used as a carrier fill.
  • a plurality of ceramic green sheets were prepared by coating on a film.
  • a conductive paste composed mainly of Ag powder is formed on a carrier film while a via hole is formed by laser processing on a single ceramic liner sheet, and this ceramic green sheet is in close contact with a smooth support base.
  • a side force squeegee was used to push the ceramic green sheet into the via hole, and at the same time, the excess conductive paste was scraped off to form a via conductor.
  • the same conductive paste is screen printed on the ceramic green sheet to form the in-plane conductor portion and the first connecting conductor portion simultaneously with a predetermined pattern, and then a predetermined pressure is applied to the ceramic drain sheet.
  • the first layer is laminated on the constraining layer mainly composed of AlO.
  • a laminate was produced.
  • the pressure at this time is preferably 1 to 150 MPa.
  • the ceramic green sheet constituting the first laminate is referred to as a first ceramic green sheet.
  • an organic adhesive is applied on the first ceramic green sheet using a spray to form a 1 ⁇ m-thick organic adhesive layer, and then mounted on the first connection conductor using a mounter.
  • a multilayer capacitor was mounted as a chip-type electronic component, and it was fixed by being connected to the first connection conductor.
  • Multilayer capacitors are ceramic sintered bodies (size: 1.) fired at 1300 ° C. Omm X O. 5mm X O. 2mm, internal electrode capacity: 80pF), and an external terminal electrode is formed by applying conductive paste containing Ag as the main component to both ends. The external terminal electrode is not treated.
  • the multilayer capacitor is mainly composed of BaTiO,
  • a dielectric ceramic material to which Sr, W, Ca, and K are added as subcomponents is used as a ceramic raw material, and a mixture of Ag and Pd is used as an internal electrode material.
  • the second ceramic green sheet is produced by screen printing the in-plane conductor portion and the second connection conductor portion with a predetermined pattern on another ceramic green sheet, and the in-plane conductor portion and the second connection are formed. Ceramic green paper is placed on the constrained layer with Al O as the main component, with the conductor part on top.
  • a second laminate was produced by laminating a layer.
  • the ceramic green sheet of the second laminate is opposed to the ceramic green sheet of the first laminate, and the second connection conductor between the chip-type electronic component on the first laminate and the second laminate is provided. Alignment with the body part was performed, and the first and second laminated bodies were temporarily pressed through the first and second ceramic green sheets to obtain a raw laminated body containing chip-type electronic components. .
  • the pressure during temporary pressing is preferably 20 MPa or more. If this pressure is less than 20 MPa, the pressure bonding between the upper and lower ceramic green sheets is insufficient, and delamination may occur.
  • a predetermined pressure was applied to the raw laminate to perform main pressure bonding to produce a pressure bonded body.
  • the pressure during this crimping is preferably 98 MPa or more and 196 MPa or less. If the pressure during the main bonding is less than 98 MPa, the bonding may be insufficient, causing delamination during firing, and if it exceeds 196 MPa, the built-in chip electronic components may be damaged or the conductor may be disconnected.
  • the constraining layer was removed to obtain a chip-type electronic component built-in substrate 10A shown in FIG. The thickness of this chip type electronic component built-in substrate 10A was 0.4 mm.
  • the external terminal electrode 13A is a chip-shaped connection conductor 14 having a C-shaped cross section consisting of the first and second connection conductors 14A and 14B. It was found that the external terminal electrode 13A of the component 13 was grasped and connected together. Also, as a result of measuring the capacitance value of the built-in chip-type electronic component 13, A capacity value equivalent to that of the previous ceramic sintered body was obtained. From this, it was found that the chip-type electronic component 13 can be built in the multilayer substrate 11.
  • the aspect ratio between the thickness of the chip-type electronic component 13 and the thickness of the upper and lower dielectric layers 11A and 11A after firing is preferably 4 or more (1: 4 or more).
  • the aspect ratio is 4 or less, the thickness of the chip-type electronic component 13 is reflected on the surfaces of the dielectric layers 11A and 11A, and the flatness as a substrate may be impaired.
  • the thickness of the ceramic sintered body incorporated as the chip-type electronic component 13 is changed from 0.2 mm to 0.1 mm, the in-plane conductor 12A, the first and second connection conductors 14A and 14B, and the external terminal electrode It was confirmed that there was almost no air gap between 13A and dielectric layer 11A.
  • a flatter substrate surface can be obtained, and at the same time, the effect of the non-shrinking process can be sufficiently obtained, and voids are formed around the chip-type electronic component and the conductor. It has been found that a more reliable chip-embedded substrate can be obtained.
  • first and second laminates were produced in the same manner as in Example 1, and a raw laminate was produced by laminating the first and second laminates.
  • the porous ceramic setter 100 When firing the raw laminate, the porous ceramic setter 100 is placed above and below the raw laminate 110A as shown in FIG. A pressure was applied, and the raw laminate was subjected to pressure firing at 870 ° C. in the same manner as in Example 1 to obtain a chip-type electronic component built-in substrate.
  • the pressure for pressure firing is preferably 0. IMPa or more.
  • planarization of the chip-type electronic component built-in substrate can be promoted by applying pressure during firing, and the thickness ratio between the built-in chip electronic component and the dielectric layer after firing is increased. Even if it is 4 or less, the flatness of the substrate surface is not impaired. Further, in the present embodiment, the case where the raw laminated body is burned only by one stage has been described. The same raw laminated body may be laminated in a plurality of stages.
  • three chips are formed at the interface between the upper and lower dielectric layers 11A and 11A.
  • a chip-type electronic component built-in substrate 10B is manufactured in the same manner as in Example 1, except that the chip-type electronic component 13 is arranged and incorporated, and the in-plane conductor 12A and the chip-type The connection structure of the child component 13 with the external terminal electrode 13A via the connection conductor 14 was confirmed.
  • the three chip-type electronic components 13 can promote higher functionality by constituting a circuit connected in series or in parallel as shown in FIG.
  • a chip-type electronic component built-in substrate 10C was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the chip-type electronic component 13 was built in three stages, upper and lower, and Example 1
  • the connection structure between the in-plane conductor 12A and the external terminal electrode 13A of the chip-type electronic component 13 via the connection conductor 14 was confirmed in the same manner as above.
  • the three chip-type electronic components 13 can promote higher functionality by constituting a circuit connected in series or in parallel as shown in FIG.
  • the chip type electronic component built-in substrate 10D is manufactured by incorporating the chip type electronic component 13 in the interface between the upper and lower dielectric layers 11A and 11A as shown in FIG. 13 in the same manner as in the first example.
  • Surface electrodes 15 and 15 were formed on the upper and lower surfaces of this chip-type electronic component built-in substrate 10D.
  • the surface-mounted component 20 was mounted on the surface electrode 15 on the upper surface of the chip-type electronic component built-in substrate 10D via the bonding wire 21.
  • the surface-mounted component 20 is electrically connected to the chip-type electronic component 13 through the surface electrode 15, the internal conductor pattern 12, and the connection conductor 14 on the upper surface of the substrate, and further connected to the surface electrode 15 on the lower surface of the substrate.
  • a pair of surface electrodes 15 and 15 on the upper surface of the board connected to the external electrode terminals of the surface-mounted component 20 function as a power supply terminal and a ground terminal for the surface-mounted component 20 respectively, and the surface electrodes 15 and 15 on the lower surface of the board respectively Functions as the power supply terminal electrode and grounding terminal electrode of the surface mount component 20 on the power supply terminal and grounding terminal on the product side.
  • a capacitor is disposed as the built-in chip-type electronic component 13, and the capacitor is located immediately below the connection terminal of the integrated circuit element.
  • Power supply that is not subject to restrictions on the layout of the external terminal electrodes of the integrated circuit elements and that is not separately mounted on the motherboard.
  • Highly efficient noise removal such as stable voltage supply and prevention of output oscillation
  • a chip-type electronic component built-in type substrate having the same structure as Example 1 was performed in the same manner as in Example 1 except that a concave portion was provided in the ceramic green sheet and a chip-type electronic component was incorporated in the concave portion. Produced.
  • the in-plane conductor 112A and the first connecting conductor 114A are formed on the ceramic green sheet 111A by screen printing in the same manner as in the first embodiment.
  • the mold 200 is brought into contact with a predetermined position as shown in (b) of the figure, and then the mold 200 is pushed in with a predetermined pressure as shown in (c) of the figure.
  • a recess 111B having a predetermined depth was formed in the liner sheet 111A.
  • the in-plane conductor 112A and the second The ceramic green sheets 111A on which the connecting conductor portions 114B are formed are aligned and pressed onto the ceramic green sheets 111A with a predetermined pressure, and the upper and lower ceramic drain sheets 111A, as shown in FIG.
  • the ceramic sintered body 113 was built in the interface of 111A. Thereafter, firing was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a chip type electronic component built-in type substrate.
  • the concave portion 111B may be formed by other methods such as a force laser processing using the mold 200 to form the concave portion 111B.

Landscapes

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Abstract

 従来の多層セラミック基板の場合には、内蔵される各電子部品と予め多層基板に形成されている配線導体とが、製造段階で電子部品の上部または下部のいずれか片側で接続されるため、積層時の積みズレや焼成時の収縮挙動の差異により接続信頼性の低下を生じる。  本発明のチップ型電子部品内蔵型多層基板10は、複数の誘電体層11Aが積層され且つ内部導体パターン12を有する多層基板11と、上下の誘電体層11Aの界面に設けられ且つ外部端子電極13Aを有するチップ型電子部品13と、を含み、外部端子電極13Aは、上下の誘電体層11Aの界面から下方向へチップ型電子部品13に沿って延びる第1接続導体14Aと、上下の誘電体層11Aの界面から上方へチップ型電子部品13に沿って延びる第2接続導体14Bとを介して、界面に設けられた面内導体12Aに接続されている。

Description

明 細 書
チップ型電子部品内蔵型多層基板及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、チップ型電子部品内蔵型多層基板及びその製造方法に関し、更に詳し くは、多層基板内の配線導体と多層基板に内蔵されたチップ型電子部品との接続構 造の信頼性を高めることができるチップ型電子部品内蔵型多層基板及びその製造 方法に関するものである。
背景技術
[0002] 従来のこの種の技術としては特許文献 1に記載の電子部品内蔵多層セラミック基板 や、特許文献 2に記載の多層セラミック基板およびその製造方法がある。
[0003] 特許文献 1に記載された電子部品内蔵多層セラミック基板は、多層セラミック基板と 、多層セラミック基板内に凹部または貫通孔力 形成される空間内に収容されたチッ プ型電子部品と、多層セラミック基板の層間または空間内に設けられて 、る上記チッ プ型電子部品を配線して 、る導体と備えて 、る。このように多層セラミック基板内の空 間内にチップ型電子部品を収容するため、平面性を悪化させることなぐ所望形状の 多層セラミック基板が得られる。
[0004] 特許文献 2に記載された多層セラミック基板の製造方法の場合には、セラミック機能 素子を予め焼成して得られたプレート状の焼結体プレートをもって、コンデンサ素子 、インダクタ素子及び抵抗素子等の機能素子を作製しておき、これらの機能素子を 未焼結複合積層体内に内蔵させる。未焼結複合積層体は、基体用グリーン層と、難 焼結性材料を含む拘束層と、配線導体とを備えており、これを焼成したとき、拘束層 の作用により、基体用グリーン層は主面方向での収縮が抑制される。そのため、機能 素子を内蔵した状態で未焼結複合積層体を問題なく焼成することができると共に、機 能素子と基体用グリーン層との間で成分の相互拡散が生じず、機能素子の特性が焼 成後も維持される。
[0005] 特許文献 1:特公平 06 - 32378号公報
特許文献 2 :特開 2002— 84067号公報 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] し力しながら、特許文献 1及び特許文献 2に記載の多層セラミック基板の場合には、 内蔵される電子部品と多層基板の配線導体との電気的接続構造は、内蔵される各 電子部品と予め多層基板に形成されている配線導体とが、製造段階で電子部品の 上部または下部の 、ずれか片側で接続されるため、積層時のシートの積みズレある いは焼成時のわずかな収縮挙動の差異により電子部品と配線導体との間の断線に よる初期不良及び接続信頼性の低下を生じるという課題があった。
[0007] また、特許文献 2に記載のように、焼結体プレートを収納する場合には、基板全体と して無収縮プロセスで形成されるものの、焼結体プレートと配線導体間での導通が十 分ではな!/ヽと!、う課題があった。
[0008] 本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、積層時の位置ずれや焼成 時の収縮による内部配線パターンと内蔵チップ型電子部品との間の断線を確実に防 止することができ、チップ型電子部品と多層基板の配線導体との接続構造の信頼性 を高めることができるチップ型電子部品内蔵型多層基板及びその製造方法を提供す ることを目的としている。
課題を解決するための手段
[0009] 本発明の請求項 1に記載のチップ型電子部品内蔵型多層基板は、複数の誘電体 層が積層され且つ内部導体パターンを有する多層基板と、上下の誘電体層の界面 に設けられ且つ端子電極を有するチップ型電子部品と、を含むチップ型電子部品内 蔵型多層基板であって、
上記チップ型電子部品の端子電極は、上記界面から一方向へ上記チップ型電子 部品に沿って延びる第 1接続導体と、上記界面から上記第 1接続導体とは反対方向 へ上記チップ型電子部品に沿って延びる第 2接続導体とを介して、上記界面に設け られた内部導体パターンに接続されていることを特徴とするものである。
[0010] また、本発明の請求項 2に記載のチップ型電子部品内蔵型多層基板は、請求項 1 に記載の発明にお 、て、上記チップ型電子部品の端子電極にはメツキ層が形成され て!ヽな 、ことを特徴とするものである。 [0011] また、本発明の請求項 3に記載のチップ型電子部品内蔵型多層基板は、複数の誘 電体層が積層され且つ内部導体パターンを有する多層基板と、上下の誘電体層の 界面に設けられ且つ端面に露呈する部分を端子電極とする内部電極を有するチッ プ型電子部品と、を含むチップ型電子部品内蔵型多層基板であって、上記チップ型 電子部品の端子電極は、上記界面から一方向へ上記チップ型電子部品に沿って延 びる第 1接続導体と、上記界面から上記第 1接続導体とは反対方向へ上記チップ型 電子部品に沿って延びる第 2接続導体とを介して、上記界面に設けられた内部導体 パターンに接続されて 、ることを特徴とするものである。
[0012] また、本発明の請求項 4に記載のチップ型電子部品内蔵型多層基板は、請求項 1 〜請求項 3の 、ずれか 1項に記載の発明にお!/、て、上記第 1接続導体と上記第 2接 続導体とで、上記チップ型電子部品の上面端部、側面及び下面端部を連続して被 覆する接続導体が形成されていることを特徴とするものである。
[0013] また、本発明の請求項 5に記載のチップ型電子部品内蔵型多層基板は、請求項 1 〜請求項 4のいずれか 1項に記載の発明において、上記チップ型電子部品は、上記 誘電体層の界面に複数配置されていることを特徴とするものである。
[0014] また、本発明の請求項 6に記載のチップ型電子部品内蔵型多層基板は、請求項 1 〜請求項 5のいずれか 1項に記載の発明において、上記チップ型電子部品は、上記 誘電体層の積層方向に複数配置されて ヽること特徴とするものである。
[0015] また、本発明の請求項 7に記載のチップ型電子部品内蔵型多層基板は、請求項 1 〜請求項 6の 、ずれか 1項に記載の発明にお 、て、上記誘電体層は低温焼結セラミ ック層であり、上記チップ型電子部品の素体はセラミック焼結体であることを特徴とす るものである。
[0016] また、本発明の請求項 8に記載のチップ型電子部品内蔵型多層基板の製造方法 は、第 1の誘電体材料層上に第 1接続導体材料層を設ける工程と、端子電極を有す るチップ型電子部品を、その端子電極が上記第 1接続導体材料層に接するように、 上記第 1の誘電体材料層上に搭載する工程と、第 2接続導体材料層を有する第 2の 誘電体層材料層を、第 2接続導体材料層の一部が上記第 1接続導体材料層の一部 に接するように、上記第 1の誘電体材料層と重ね合わせる工程と、を有することを特 徴とするちのである。
[0017] また、本発明の請求項 9に記載のチップ型電子部品内蔵型多層基板の製造方法 は、請求項 8に記載の発明において、上記チップ型電子部品の端子電極にはメツキ 層が形成されて 、な 、ことを特徴とするものである。
[0018] また、本発明の請求項 10に記載のチップ型電子部品内蔵型多層基板の製造方法 は、請求項 8または請求項 9に記載の発明において、上記チップ型電子部品として、 端面に露呈する部分が上記端子電極となる内部電極を有するチップ型電子部品を 用いることを特徴とするものである。
[0019] また、本発明の請求項 11に記載のチップ型電子部品内蔵型多層基板の製造方法 は、請求項 8〜請求項 10のいずれ力 1項に記載の発明において、上記第 1、第 2の 誘電体材料層として低温焼結セラミックグリーンシートを用いると共に、上記チップ型 電子部品の素体としてセラミック焼結体を用いること特徴とするものである。
発明の効果
[0020] 本発明の請求項 1〜請求項 11に記載の発明によれば、積層時の位置ずれや焼成 時の収縮による内部配線パターンと内蔵チップ型電子部品との間の断線を確実に防 止することができ、チップ型電子部品と多層基板の配線導体との接続構造の信頼性 を高めることができるチップ型電子部品内蔵型多層基板及びその製造方法を提供す ることがでさる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1] (a)〜 (c)はそれぞれ本発明のチップ型電子部品内蔵型多層基板の一実施形 態を示す図で、(a)はその全体を示す断面図、(b)は (a)の一部を拡大して示す断面 図、(c)は (b)に示すチップ型電子部品の一部を示す拡大して示す断面図である。
[図 2] (a)、 (b)はそれぞれ図 1の示すチップ型電子部品内蔵型多層基板の製造工程 の要部を示す工程図である。
[図 3]図 1の示すチップ型電子部品内蔵型多層基板の製造工程の要部を示す工程 図である。
[図 4] (a)、 (b)はそれぞれ本発明のチップ型電子部品内蔵型多層基板の他の実施 形態を示す図で、(a)はその要部を示す断面図、(b)はその製造工程の要部を示す 断面図である。
圆 5] (a)、 (b)はそれぞれ本発明のチップ型電子部品内蔵型多層基板の更に他の 実施形態を示す図で、それぞれ図 4の(a)、 (b)に相当する図である。
圆 6] (a)、 (b)はそれぞれ本発明のチップ型電子部品内蔵型多層基板の更に他の 実施形態の要部を示す断面図である。
圆 7] (a)、 (b)は本発明のチップ型電子部品内蔵型多層基板の更に他の実施形態 を示す図で、(a)はセラミック焼結体を内蔵した多層基板を示す断面図、(b)に (a)に 示すセラミック焼結体を示す断面図である。
圆 8] (a)、 (b)はそれぞれ本発明の更に他の実施形態のチップ型電子部品内蔵型 多層基板の製造工程の要部を示す図 2の(a)、 (b)に相当する図である。
圆 9]本発明の一実施例で得られたチップ型電子部品内蔵型基板を示す断面図で ある。
圆 10]本発明の他の実施例における加圧焼成工程を示す断面図である。
圆 11]本発明の更に他の実施例で得られたチップ型電子部品内蔵型基板を示す断 面図である。
圆 12]本発明の更に他の実施例で得られたチップ型電子部品内蔵型基板を示す断 面図である。
圆 13]本発明の更に他の実施例で得られたチップ型電子部品内蔵型基板を示す断 面図である。
[図 14] (a)〜 (e)はそれぞれ本発明の更に他の実施例の工程を示す断面図である。 符号の説明
10 チップ内蔵型多層基板
11 多層基板
11A 誘電体層
12 内部導体パターン
12A 面内導体
13 チップ型電子部品
13A 外部端子電極 (端子電極) 14 接続導体
14A 第 1接続導体
14B 第 2接続導体
15 表面電極
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、図 1〜図 14に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
[0024] 第 1の実施形態
本実施形態のチップ型電子部品内蔵型多層基板 10は、例えば図 1の(a)に示すよ うに、複数の誘電体層 11 Aが積層され且つ内部導体パターン 12を有する多層基板 11と、上下の誘電体層 11 Aの界面に設けられ且つ両端部に外部端子電極 13Aを 有するチップ型電子部品 13と、を含んで構成されている。チップ型電子部品 13の外 部端子電極 13Aは、後述のように第 1、第 2接続導体 14A、 14Bを介して上下の誘 電体層 11 Aの界面に設けられた内部導体パターン 12に接続されて 、る。
[0025] また、多層基板 11の上面には複数の表面実装部品 20が搭載されている。複数の 表面実装部品 20としては、半導体素子、ガリウム砒素半導体素子等の能動素子ゃコ ンデンサ、インダクタ、抵抗等の受動素子等が半田や導電性榭脂を介して、あるいは Au、 Al、 Cu等のボンディングワイヤーを介して多層基板 11上面の表面電極 15に電 気的に接続されている。チップ型電子部品 13と表面実装部品 20は、表面電極 15及 び内部導体パターン 12を介して互いに電気的に接続されている。
[0026] 而して、多層基板 11を構成する誘電体層 11Aの材料は、特に制限されな!ヽが、例 えばセラミック材料または熱硬化性榭脂ゃ光硬化性榭脂等の硬化性榭脂材料によつ て形成することができる。内部導体パターン 12を高密度化するには、多層基板 11の 材料としてはセラミック材料を好ましく用いることができる。
[0027] セラミック材料としては、例えば低温焼結セラミック(LTCC : Low Temperature Co -fired Ceramic)材料を使用することができる。低温焼結セラミック材料とは、 1050°C 以下の温度で焼結可能であって、比抵抗の小さな銀や銅等と同時焼成が可能なセ ラミック材料である。低温焼結セラミックとしては、具体的には、アルミナゃフオルステ ライト等のセラミック粉末にホウ珪酸系ガラスを混合してなるガラス複合系 LTCC材料 、 ZnO-MgO-Al O SiO系の結晶化ガラスを用いた結晶化ガラス系 LTCC材
2 3 2
料、 BaO— Al O -SiO系セラミック粉末や Al O— CaO— SiO— MgO— B O系
2 3 2 2 3 2 2 3 セラミック粉末等を用いた非ガラス系 LTCC材料等が挙げられる。多層基板 11の材 料として低温焼結セラミック材料を用いることによって、内部導体パターン 12及び表 面電極に Agまたは Cu等の低抵抗で低融点をもつ金属を用いることができ、多層基 板 11と内部導体パターン 12とを 1050°C以下の低温で同時焼成することができる。
[0028] また、セラミック材料として、高温焼結セラミック(HTCC : High Temperature Co-fir ed Ceramic)材料を使用することができる。高温焼結セラミック材料としては、例えば 、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト、その他の材料にガラスなどの焼結助剤をカロえ 、 1100°C以上で焼結されたものが用いられる。このとき、内部導体パターン 12及び 表面電極としては、モリブデン、白金、パラジウム、タングステン、ニッケル及びこれら の合金から選択される金属を使用する。
[0029] 多層基板 11は、図 1の(a)に示すように、その内部に形成された内部導体パターン 12と、その上下両面に形成された表面電極 15とを有している。内部導体パターン 12 は、上下の誘電体層 11Aの界面に沿って所定のパターンで形成された面内導体 12 Aと、上下の面内導体 12Aを接続するように所定のパターンで配置して形成されたビ ァ導体 12Bとから形成されている。
[0030] チップ型電子部品 13は、図 1の(a)、 (b)に示すように、上下の誘電体層 11A、 11 Aの界面に配置され、その外部端子電極 13Aは接続導体 14を介して上下の誘電体 層 11 Aの界面に設けられた内部導体パターン 12に接続されて ヽる。チップ型電子 部品 13としては、特に制限されないが、例えばチタン酸バリウムやフェライト等の 120 0°C以上で焼成されたセラミック焼結体を素体としたもの、例えばコンデンサ、インダク タ、フィルタ、ノラン、カップラ、共振器等のチップ型電子部品を用いることができ、こ れらのチップ型電子部品を目的に応じて単数あるいは複数適宜選択して用いること ができる。
[0031] 接続導体 14は、図 1の(b)、 (c)に示すように第 1、第 2接続導体 14A、 14Bによつ て形成されている。第 1接続導体 14Aは、同図に示すように、チップ型電子部品 13 が配置された上下の誘電体層 11A、 11 Aの界面に設けられた面内導体 12Aから下 側の誘電体層 11Aと外部端子電極 13Aの端面との界面に沿って下方に延び、外部 端子電極 13Aの下面まで達して、側面の断面形状が L字状に形成されている。第 2 接続導体 14Bは、同図に示すように、チップ型電子部品 13が配置された上下の誘 電体層 11 A、 11 Aの界面に設けられた面内導体 12Aから上側の誘電体層 11Aと外 部端子電極 13Aの端面との界面に沿って上方に延び、外部端子電極 13Aの上面ま で達して、側面の断面形状が倒 L字状に形成されている。第 1、第 2接続導体 14A、 14Bの幅は、少なくともチップ型電子部品 13の幅に相当する寸法に形成されている ことが好ましい。
[0032] 従って、第 1、第 2接続導体 14A、 14Bは、チップ型電子部品 13の上面端部、端面 及び下面端部を連続して被覆し、その外部端子電極 13Aを上下両面から掴むように 断面が角張った C字形状 (以下、単に「C字形状」と称す。)を呈する接続導体 14とし て形成され、外部端子電極 13Aの三面、好ましくは両側面を含めた五面に対して電 気的に接続されている。第 1、第 2接続導体 14A、 14Bは、それぞれ面内導体 12A の線幅より広く形成されているため、面内導体 12Aとの間で面内導体 12Aの幅方向 の位置ズレがあっても面内導体 12Aと確実に接続され、面内導体 12Aと外部端子電 極 13Aとを確実に接続するようになって 、る。
[0033] また、外部端子電極 13Aと第 1、第 2接続導体 14は、後述のように多層基板 11を 焼成する段階で、それぞれの金属粒子が粒成長して焼結し一体ィ匕して接続される。 そのため、本実施形態におけるチップ型電子部品 13の外部端子電極 13Aは、表面 実装する場合のものとは異なり、半田との接続信頼性を向上させるための Niや Sn等 のメツキ膜が不要であり、むしろこのようなメツキ膜が形成されていると、焼成中にメッ キ膜の金属成分が誘電体層 11A内へ拡散し、却って信頼性を低下させる傾向があ る。
[0034] チップ型電子部品 13は、図 1の(a)に示すように、上述の接続構造で、必要に応じ て上下の誘電体層 11A、 11Aの界面のいずれの場所にも配置することができる。即 ち、チップ型電子部品 13は、同図に示すように上下の誘電体層 11 A、 11Aの同一 の界面に単数、または複数配置しても良ぐ上下の異なる複数の界面に渡って複数 積層して配置しても良い。それぞれの複数のチップ型電子部品 13は、目的に応じて 、面内導体 12A及び断面 C字形状の接続導体 14を介して互いに直列及び Zまたは 並列に接続して、信頼性の高い接続構造でチップ内蔵型多層基板 10の高機能化、 高性能化を実現することができる。
[0035] また、表面実装部品 20は、図 1の(a)に示すようにチップ型電子部品 13と適宜^み 合わせて用いられる。チップ型電子部品 13と表面実装部品 20とは表面電極 15、内 部導体パターン 12及び接続導体 14を介して互いに接続されている。表面実装部品 20が集積回路等の電源ノイズの影響を受けやすい部品である場合には、表面実装 部品 20の電源端子及び接地端子の直下近傍でコンデンサをチップ型電子部品 13 として接続することにより、集積回路等の表面実装部品 20の端子配置の制約を受け ることなく、また、別途マザ一ボードにチップ型電子部品(コンデンサ)を実装すること なぐ電源電圧の安定供給及び出力の発振防止など、高効率でノイズ除去を行うこと ができる。
[0036] 次いで、図 2、図 3を参照しながらチップ型電子部品内蔵型多層基板 10の製造方 法について説明する。
本実施形態では無収縮工法を用いてチップ型電子部品内蔵型多層基板 10を作 製する場合について説明する。無収縮工法とは、多層基板 11としてセラミック材料を 用いた場合に多層基板の焼成前後で多層基板の平面方向の寸法が実質的に変化 しない工法のことを云う。
[0037] 本実施形態ではまず、例えば低温焼結セラミック材料を含むスラリーを用いて、図 2 の(a)、 (b)及び図 3に示すセラミックグリーンシート 111Aを所定枚数作製する。また 、最上層の誘電体層を形成するためのセラミックグリーンシート 111Aには所定のパ ターンでビアホールを形成する。これらのビアホール内に例えば Ag、 Cuあるいは Au 等を主成分とする導電性ペーストを充填してビア導体部 112Bを形成する。更に、ス クリーン印刷法を用いて同種の導電性ペーストをセラミックグリーンシート 111A上に 所定のパターンで塗布して、表面電極部 115を形成し、表面電極部 115とビア導体 部 112Bとを適宜接続する。
[0038] また、チップ型電子部品 13を内蔵するセラミックグリーンシート 111Aについては、 上述の手法と同様の手法でそれぞれのパターンで面内導体部 112A及びビア導体 部 112Bを形成する(図 3参照)。チップ型電子部品 13を配置するセラミックグリーン シート 111Aには、図 2の(a)に示すように面内導体部 112Aを形成する際に第 1接 続導体部 114Aも同時にスクリーン印刷法で一体に形成する一方、この上に積層さ れるセラミックグリーンシート 111, Aの下面には第 1接続導体部 114Aと対を成す第 2 接続導体部 114Bをスクリーン印刷法で形成する。第 2接続導体部 114Bには面内 導体部 112Aを含めても良い。また、チップ型電子部品 13を内蔵しないセラミックダリ ーンシート 111 Aには面内導体部 112A及びビア導体部 112Bを形成する。
[0039] チップ型電子部品 13を配置するセラミックグリーンシート 111Aの上面には、スプレ 一等を用いて面内導体部 112A及び第 1接続導体 114A側に有機系接着剤を塗布 または噴霧して有機系接着剤層(図示せず)を形成した後、図 2の (a)に示すように、 予め作製されたチップ型電子部品 13となるセラミック焼結体 113の外部端子電極部 113A、 113Aをセラミックグリーンシート 111 Aの第 1接続導体部 114Aに位置合わ せし、セラミック焼結体 113を素体としてなるチップ型電子部品をセラミックグリーンシ ート 111A上に搭載し、有機接着剤層を介して第 1接続導体部 114Aとセラミック焼結 体 113の外部端子電極 113Aとを接合、固定する。次いで、このセラミックグリーンシ ート 111Aに対して、図 2の(a)に示すように面内導体 112A及び第 2接続導体 114B がー体的に形成されたセラミックグリーンシート 111 ' Aを位置合わせし、所定の圧力 で仮圧着して、同図の(b)に示すように上下のセラミックグリーンシート 111A、 111, A間の界面にセラミック焼結体 113を内蔵させる。尚、有機接着剤としては、合成ゴム や合成樹脂と可塑剤を加えた混合物などを使用することができる。また、有機接着剤 層の厚みは、塗布の場合には 3 m以下、噴霧の場合には 1 μ m以下が好ましい。
[0040] この仮圧着によってセラミック焼結体 113の上下半分ずつが上下のセラミックダリー ンシート 111A、 111 'A内に埋め込まれると共に、下側のセラミックグリーンシート 11 1 Aの第 1接続導体部 114Aと上側のセラミックグリーンシート 111, Aの第 2接続導体 部 114Bとがそれぞれ外部端子電極 113Aと一緒に上下のセラミックグリーンシート 1 11A、 l l l 'A内に引きずり込まれて、 C字形状の接続導体部 114を形成する。尚、 図 2の(a)、 (b)では、説明の便宜上、下側のセラミックグリーンシートを 111Aで示し 、上側のセラミックグリーンシートを 111 ' Aで示した力 上下のセラミックグリーンシー ト 111Aにセラミック焼結体 113を連続して設ける場合には、下側のセラミックグリーン シートが上側のセラミックグリーンシートにもなるため、複数段に渡ってセラミック焼結 体 113が設けられて!/ヽる場合には、 111, Aを 111 Aとして示す。
[0041] その後、図 3に示すように面内導体部 112A及びビア導体部 112Bを有するセラミツ クグリーンシート 111Aとセラミック焼結体 113を内蔵する二枚重ねのセラミックダリー ンシート 111A、 111Aとを所定の順序で積層し、最上層の表面電極部 115を有する セラミックグリーンシート 111Aを積層して生の積層体 111を得る。そして、この生の積 層体 111の上下両面に拘束層 116を配置し、上下の拘束層 116を介して生の積層 体 111を所定の温度及び圧力で熱圧着して、図 3に示す圧着体 110を得る。拘束層 116としては、生の積層体 111の焼結温度では焼結しな 、難焼結性粉末 (例えば A1 O等のように焼結温度の高いセラミック粉末)、具体的には Al Oを主成分として含
2 3 2 3
むと共に、有機バインダを副成分として含むスラリーから同図に示すようにシート状に 形成されたものを用いる。
[0042] 然る後、上記圧着体 110を例えば空気雰囲気中 870°Cで焼成して、図 1の(a)に示 すチップ型電子部品内蔵型多層基板 10を得る。この焼成によって、生の積層体 111 が焼結してチップ型電子部品 13を内蔵する多層基板 11が上下の拘束層 116間で 得られる。そして、多層基板 11内の面内導体 12A、第 1、第 2接続導体 14A、 14B及 びチップ型電子部品 13の外部端子電極 13Aは、それぞれの金属粒子が粒成長して 一体化し、確実に接続される。焼成温度としては、低温焼結セラミック材料が焼結す る温度、例えば 800〜1050°Cの範囲が好ましい。焼成温度が 800°C未満では生の 積層体 111のセラミック成分が十分に焼結しない虞があり、 1050°Cを超えると内部 導体パターン 12や接続導体 14の金属粒子が溶融してセラミック層へ拡散する虞が ある。
[0043] 焼成後には、ブラスト処理や超音波洗浄処理によって上下の拘束層 116を除去し て、チップ型電子部品内蔵型多層基板 10を得る。そして、図 1の(a)に示すようにチ ップ型電子部品内蔵型多層基板 10の表面電極 15に所定の表面実装部品 20を半 田等の手法で実装して最終製品を得ることができる。尚、本実施形態ではチップ型 電子部品 13となるセラミック焼結体 113の外部端子電極 113 Aは、導電性ペーストを 塗布して焼き付けたものであっても、導電性ペーストを塗布して乾燥させて焼き付け る前のものであっても良い。
[0044] 本実施形態では、面内導体 12Aと外部端子電極 13Aを接続する第 1、第 2接続導 体 14A、 14Bは、図 1〜図 3に示すように上下対称で、両者 14A、 14Bで断面略 C字 形状を形成しているが、第 1、第 2接続導体 14A、 14Bは、図 4、図 5に示すように上 下非対称に形成したものであっても良い。
[0045] 図 4の(a)に示す場合には、左側の第 1接続導体 14A及び右側の第 2接続導体 14 Bは、それぞれ図 1〜図 3に示す上記実施形態の第 1、第 2接続導体と同様に構成さ れているが、左側の第 2接続導体 14B及び右側の第 1接続導体 14Aは、上記実施 形態の場合より短く形成されている。そして、左右の第 1、第 2接続導体 14A、 14Bは 、チップ型電子部品 13の長手方向の断面を基準にすれば、互いに点対称の関係に なっている。この接続構造を得る場合は、同図に (b)に示すように、下側のセラミック グリーンシート 111Aには左側の第 1接続端部 114Aの右端力 対応するセラミック焼 結体 113の外部端子電極 113Aの内端に位置し、右側の第 1接続端部 114Aの左 端が、対応する外部端子電極 113Aの内端の途中に位置するように形成する。左右 の第 2接続導体部 114B、 114Bは、左右の第 1接続導体部 114A、 114Aとは逆の 関係になるように上側のセラミックグリーンシート 111Aに形成される。そして、上記実 施形態と同様に上下のセラミックグリーンシート 111A、 111A間にセラミック焼結体 1 13を介在させて圧着し、焼成することによって図 4の(a)に示す接続構造が得られる
[0046] 図 5の (a)に示す場合には、第 1、第 2接続導体 14A、 14Bは上下非対称であるが 、第 1、第 2接続導体 14A、 14Bは左右対称になっている。そして、図 5の(a)に示す ように、第 1接続導体 14Aは、図 1〜図 3に示す上記実施形態のものと同様に構成さ れているが、第 2接続導体 14Bは、外部端子電極 13Aの端面のみを覆い、その上面 には達していない。この接続構造を得る場合は、同図に (b)に示すように、下側のセ ラミックグリーンシート 111Aには図 1〜図 3に示す上記実施形態と同様に第 1接続端 部 114Aを形成する。左右の第 2接続導体部 114B、 114Bは、図 5の (b)に示すよう にそれぞれの内端が左右の対応する外部端子電極 113Aの外側に位置するように 形成される。そして、上記各実施形態と同様に上下のセラミックグリーンシート 111A 、 111A間にセラミック焼結体 113を介在させて圧着し、焼成することによって図 5の( a)に示す接続構造が得られる。
[0047] また、チップ型電子部品 13の外部端子電極 13Aは、上記各実施形態のように両端 部を全域に渡って被覆するタイプのものではなぐ図 6の(a)に示すように両端部の 上下両面に部分的に露出しているものであっても良ぐまた、同図の(b)に示すように 両端部の上下 、ずれか一方の面に部分的に露出して 、るものであっても良!、。
[0048] 以上説明したように本実施形態によれば、複数の誘電体層 11Aが積層され且つ内 部導体パターン 12を有する多層基板 11と、上下の誘電体層 11A、 11Aの界面に設 けられ且つ両端部に外部端子電極 13A、 13Aを有するチップ型電子部品 13と、を 含み、チップ型電子部品 13の外部端子電極 13A、 13Aは、上下の誘電体層 11A、 11Aの界面から下方向へチップ型電子部品 13に沿って延びる第 1接続導体 14Aと 、界面から第 1接続導体 14Aとは反対方向(上方)へチップ型電子部品 13に沿って 延びる第 2接続導体 14Bとを介して、界面に設けられた内部導体パターン 12、具体 的には面内導体 12Aに接続されて 、るため、セラミックグリーンシート 111 Aを積層 する時の位置ずれや焼成時の収縮による面内導体 12Aと外部端子電極 13A間の断 線を確実に防止することができ、チップ型電子部品 13と多層基板 11の内部導体バタ ーン 12との接続構造の信頼性を高めることができる。
[0049] また、本実施形態によれば、チップ型電子部品 13は上下の誘電体層 11 A、 11 Aの 界面に複数配置されて!、るため、あるいはチップ型電子部品 13は積層方向の上下 の界面に渡って複数配置されているため、目的とする機能及び性能に応じてチップ 型電子部品 13を高密度に内蔵させることができ、高機能、高性能化を促進すること ができる。
[0050] また、本実施形態によれば、誘電体層 11 Aは低温焼結セラミック層であり、チップ 型電子部品 13の素体はセラミック焼結体 113であるため、焼成時に誘電体層 11Aと セラミック焼結体 113間でのセラミック材料の相互拡散を防止してセラミック焼結体 11 3の性能を損なうことなくチップ型電子部品 13を内蔵させることができる。
[0051] また、本実施形態によれば、セラミックグリーンシート 111A上に第 1接続導体部 11 4Aを設ける工程と、外部端子電極 113Aを有するセラミック焼結体 113を素体として 、その外部端子電極 113Aが第 1接続導体部 114Aに接するように、セラミックダリー ンシート 111A上に搭載する工程と、第 2接続導体部 114Bを有するセラミックダリー ンシート 111 Aを、第 2接続導体部 114Bの一部が第 1接続導体部 114Aの一部に接 するように、セラミックグリーンシート 111Aと重ね合わせる工程と、を有するため、本 実施形態の多層基板 11の面内導体 12Aとチップ型電子部品 13の外部端子電極 1 3Aとが接続導体 14を介して確実に接続した接続構造を有するチップ型電子部品内 蔵型多層基板 10を製造することができる。
[0052] 第 2の実施形態
本実施形態のチップ型電子部品内蔵型多層基板は、外部端子電極の無いチップ 型電子部品が多層基板に内蔵されている点に特徴があり、その他は第 1の実施形態 と実質的に同様に構成されている。そこで、本実施形態においても第 1の実施形態と 同一または相当部分には同一符号を付して説明する。
[0053] 本実施形態において用いられるチップ型電子部品 13としては、例えば図 7の(a)に 示すように、外部端子電極の無いセラミック焼結体が用いられる。本実施形態ではセ ラミック焼結体がそのままチップ型電子部品 13として用いられるため、セラミック焼結 体をチップ型電子部品 13として説明する。このチップ型電子部品 13は、同図に示す ように、複数のセラミック層 13Bが積層されてなる積層体と、上下のセラミック層 13B 間にそれぞれ介在する複数の第 1、第 2内部電極 13C、 13Dと、を有する積層コンデ ンサとして構成されている。第 1内部電極 13Cは、一端が積層体の左側端面におい て露呈していると共に他端が右側端面の近傍まで延設され、左側端面において露呈 した端面が端子電極として形成されている。第 2内部電極 13Dは、一端が積層体の 右側端面において露呈していると共に他端が左側端面の近傍まで延設され、右側端 面において露呈した端面が端子電極として形成されている。尚、チップ型電子部品 1 3は、コンデンサの他、上記実施形態と同様にインダクタ、フィルタ、バラン、カップラ、 共振器等であっても良い。
[0054] 上記チップ型電子部品 13はチップ型電子部品内蔵型多層基板 10内では、図 7の
(b)に示すように、上下の誘電体層 11A、 11Aの界面に配置され、且つ第 1、第 2内 部電極 13C、 13Dの端面が端子電極となって接続導体 14の第 1、第 2接続導体 14 A、 14Bに接続され、延いては上下の誘電体層 11Aの界面に設けられた内部導体 パターン 12に接続されている。
[0055] 従って、本実施形態によれば、第 1、第 2内部電極 13C、 13Dの端面からの露呈部 分が端子電極となって接続導体 14に接続されるため、チップ型電子部品 13の第 1、 第 2内部電極 13C、 13Dは露呈部分 (端子電極)が接続導体 14を介して多層基板 1 1内に形成された内部導体パターン 12に対して確実に接続されることになり、セラミツ ク焼結体 113の厚膜の外部端子電極を省略することができる他、上記実施形態と同 様の作用効果を期することができる。
[0056] 第 3の実施形態
上記各実施形態では拘束層を生の積層体 111の上下両面に配置してチップ型電 子部品内蔵型多層基板 10を作製したが、例えば図 8の(a)に生の積層体 111の一 部を拡大して示すように拘束層 116Aを上下のセラミックグリーンシート 111A、 111 A間に配置し、セラミックグリーンシート 111Aと薄!、拘束層 116Aを交互に配置して 生の積層体 111を形成するようにしても、上記各実施形態と同様にチップ型電子部 品内蔵型多層基板を作製することができる。本実施形態ではセラミックグリーンシート 111Aの厚さは、拘束層 116Aの厚さよりも大きぐ例えば拘束層 116Aの厚さの 5〜 20倍の厚さの範囲に設定することが好ましい。この場合には同図に (b)に示すように 拘束層 16Aを形成する難焼結性粉末が多層基板 11の各誘電体層 11Aの間に複数 段に渡って残る力 生の積層体 111の焼成段階でセラミックグリーンシート 111Aに 含まれるガラス成分が溶融して難焼結性粉末内に拡散して拘束層 16Aが固化し誘 電体層 11と一体化する。尚、拘束層 116Aは上側のセラミックグリーンシート 111Aに 設けても良い。
[0057] 本実施形態では、生の積層体 111の上下のセラミックグリーンシート 111A間に拘 束層 116Aがそれぞれ介在するため、焼成による横収縮や寸法のノ ツキを、セラミ ックグリーンシート 111A毎に抑制することができるため、更に寸法精度に優れ、しか も反りのないチップ型電子部品内蔵型多層基板 10を得ることができる。従って、チッ プ型電子部品内蔵型多層基板 10が大型になるほど寸法精度が良ぐ反りを格段に 抑制したチップ実装基板を作製することができる。
実施例
[0058] 次いで、具体的な実施例について以下説明する。本実施例では、図 1の(a)に示 すチップ型電子部品内蔵型多層基板 10内に種々の配列パターンで内蔵されたチッ プ型電子部品を、それぞれのパターン毎にチップ型電子部品内蔵基板として無収縮 工法によって作製し、それぞれのチップ型電子部品の外部端子電極と接続導体を介 しての面内導体との接続状態につ 、て検証した。
[0059] 実施例 1
本実施例では図 9に示すように上下の誘電体層 11 A、 11 A間の界面に一つのチッ プ型電子部品 13を内蔵させたチップ型電子部品内蔵基板 10Aを作製し、チップ型 電子部品内蔵基板 10A内の面内導体 12Aと接続導体 14を介してのチップ型電子 部品 13の外部端子電極 13Aとの接続構造を確認した。
[0060] チップ型電子部品内蔵基板 10Aを作製するには、まず低温焼結セラミック材料 (A1 oをフイラ一とし、ホウ珪酸ガラスを焼結助剤とする)を含むスラリーをキャリアフィル
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ム上に塗布して、複数のセラミックグリーンシートを作製した。一枚のセラミックダリー ンシートに対してレーザー加工によりビアホールを形成し、このセラミックグリーンシー トを平滑な支持台の上に密着させた状態で、 Ag粉末を主成分とする導電性ペースト を、キャリアフィルム側力 スキージを用いてセラミックグリーンシートのビアホール内 に押し込むと同時に、余分な導電性ペーストを搔き取ってビア導体部を形成した。こ のセラミックグリーンシート上に同一の導電性ペーストをスクリーン印刷して所定のパ ターンで面内導体部及び第 1接続導体部を同時に形成した後、このセラミックダリー ンシートに所定の圧力を印加して、 Al Oを主成分とする拘束層上に積層して第 1の
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積層体を作製した。この時の圧力は l〜150MPaが好ましい。第 1の積層体を構成 するセラミックグリーンシートを以下では第 1のセラミックグリーンシートと称する。
[0061] 次いで、第 1のセラミックグリーンシート上にスプレーを用いて有機系接着剤を塗布 して 1 μ m厚の有機系接着剤層を形成した後、マウンターを用いて第 1接続導体部 に合わせてチップ型電子部品として積層コンデンサを搭載し、第 1接続導体部に接 合、固定した。積層コンデンサは、 1300°Cで焼成されたセラミック焼結体 (サイズ: 1. Omm X O. 5mm X O. 2mm、内部電極の容量: 80pF)からなり、その両端に Agを主 成分とする導電性ペーストを塗布して外部端子電極が形成されて!ヽる。外部端子電 極にはメツキ処理が施されていない。尚、積層コンデンサは、 BaTiOを主成分とし、
3
副成分として Sr、 W、 Ca、 Kを添加してなる誘電体セラミック材料をセラミック原料とし て用い、 Agと Pdの混合物を内部電極材料として用いたものである。
[0062] また、別のセラミックグリーンシートに面内導体部及び第 2接続導体部を所定のバタ ーンでスクリーン印刷して第 2のセラミックグリーンシートを作製し、面内導体部及び 第 2接続導体部を上面にして、 Al Oを主成分とする拘束層上にセラミックグリーンシ
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一トを積層して第 2の積層体を作製した。
[0063] その後、第 2の積層体のセラミックグリーンシートを第 1の積層体のセラミックグリーン シートと対向させ、第 1の積層体上のチップ型電子部品と第 2の積層体の第 2接続導 体部との位置合わせを行い、第 1、第 2の積層体をそれぞれの第 1、第 2のセラミック グリーンシートを介して仮圧着し、チップ型電子部品を内蔵する生の積層体を得た。 仮圧着時の圧力は 20MPa以上が好ましい。この圧力が 20MPa未満では上下のセ ラミックグリーンシート間の圧着が不十分で層間剥離を生じる虞がある。
[0064] 更に、生の積層体に所定の圧力を印加して本圧着を行って圧着体を作製した。本 圧着時の圧力は 98MPa以上、 196MPa以下が好ましい。本圧着時の圧力が 98M Pa未満では圧着が不十分となり、焼成時に層剥離を生じる虞があり、また、 196MPa を超えると内蔵チップ型電子部品の破損や導体の断線を生じる虞がある。次いで、 8 70°Cの空気雰囲気中で圧着体の焼成を行った後、拘束層を除去して図 9に示すチ ップ型電子部品内蔵型基板 10Aを得た。このチップ型電子部品内蔵型基板 10Aの 厚さは 0. 4mmであった。
[0065] 本実施例のチップ型電子部品内蔵型基板 10Aを切断し、 SEM写真による観察を 行ったところ、面内導体 12A、第 1、第 2接続導体 14A、 14B及びチップ型電子部品 13の外部端子電極 13Aは、それぞれの金属粒子が粒成長して金属間の結合により 一体化し、しかも第 1、第 2接続導体 14A、 14Bからなる、断面 C字形状の接続導体 1 4でチップ型電子部品 13の外部端子電極 13Aを掴んで一体ィ匕して接続されている ことが判った。また、内蔵されたチップ型電子部品 13の容量値を測定した結果、焼成 前のセラミック焼結体と同等の容量値が得られた。このことから、多層基板 11内にチ ップ型電子部品 13を内蔵できることが判った。
[0066] また、チップ型電子部品 13の厚みと焼成後の上下の誘電体層 11A、 11Aの厚みと のアスペクト比は 4以上(1 :4以上)であることが好ましい。ここで、このアスペクト比が 4以下であると、誘電体層 11A、 11Aの表面にチップ型電子部品 13の厚みが反映さ れ、基板としての平坦性が損なわれる虞がある。
[0067] また、チップ型電子部品 13として内蔵させるセラミック焼結体の厚みを 0. 2mmから 0. 1mmにしたところ、面内導体 12A、第 1、第 2接続導体 14A、 14B及び外部端子 電極 13Aと誘電体層 11 Aの間に空隙は殆ど生じて 、な 、ことが確認された。これに より、チップ型電子部品 13の厚みを薄くすることで、より平坦な基板表面を得られると 同時に、無収縮プロセスの効果が十分に得られ、チップ型電子部品や導体の周囲に 空隙のない、より信頼性の高いチップ内蔵型基板が得られることが判った。
[0068] 実施例 2
本実施例では実施例 1と同一要領で第 1、第 2の積層体を作製し、第 1、第 2の積層 体を積層して生の積層体を作製した。そして、生の積層体を焼成する時に、図 10〖こ 示すように生の積層体 110Aの上下に多孔質性のセラミックセッター 100を配置して これら三者を重ね、セラミックセッターの上から IMPaの圧力を印加し、実施例 1と同 様に 870°Cで生の積層体の加圧焼成を行ってチップ型電子部品内蔵型基板を得た 。加圧焼成を行う場合の圧力は 0. IMPa以上であることが好ましい。セラミックセッタ 一 100として多孔質性のものを使用することによって焼成時における脱脂を確実に行 うことができる。
[0069] 本実施例では、焼成時に加圧することによってチップ型電子部品内蔵型基板の平坦 化を促進することができ、内蔵されるチップ型電子部品と焼成後の誘電体層の厚み の比が 4以下であっても基板表面の平坦性が損なわれない。また、本実施例では生 の積層体を一段だけ焼成する場合について説明した、同様の生の積層体を複数段 に渡って積層しても良い。
[0070] 実施例 3
本実施例では図 11に示すように上下の誘電体層 11A、 11A間の界面に 3個のチ ップ型電子部品 13を配列して内蔵させた以外には、実施例 1と同一要領でチップ型 電子部品内蔵基板 10Bを作製し、実施例 1と同一要領で面内導体 12Aとチップ型電 子部品 13の外部端子電極 13Aとの接続導体 14を介しての接続構造を確認した。 3 個のチップ型電子部品 13は、同図に示すように直列または並列に接続された回路を 構成することによって高機能化を促進することができる。
[0071] 実施例 4
本実施例では図 12に示すように上下三段に渡ってチップ型電子部品 13を内蔵さ せた以外は、実施例 1と同一要領でチップ型電子部品内蔵基板 10Cを作製し、実施 例 1と同一要領で面内導体 12Aと接続導体 14を介してのチップ型電子部品 13の外 部端子電極 13Aとの接続構造を確認した。 3個のチップ型電子部品 13は、同図に示 すように直列または並列に接続された回路を構成することによって高機能化を促進 することができる。
[0072] 実施例 5
本実施例では、実施例 1と同一要領で図 13に示すようにチップ型電子部品 13を上 下の誘電体層 11A、 11Aの界面に内蔵させてチップ型電子部品内蔵型基板 10Dを 作製し、このチップ型電子部品内蔵型基板 10Dの上下両面に表面電極 15、 15を形 成した。そして、表面実装部品 20をチップ型電子部品内蔵型基板 10Dの上面の表 面電極 15にボンディングワイヤー 21を介して実装した。表面実装部品 20は、基板上 面の表面電極 15及び内部導体パターン 12及び接続導体 14を介してチップ型電子 部品 13に電気的に接続され、更に基板下面の表面電極 15に接続されている。表面 実装部品 20の外部電極端子に接続された基板上面の一対の表面電極 15、 15は、 それぞれ表面実装部品 20の電源端子及び接地端子として機能し、基板下面の表面 電極 15、 15は、それぞれ製品側の電源端子及び接地端子に表面実装部品 20の電 源端子電極及び接地端子電極として機能する。
[0073] 表面実装部品 20として集積回路素子など電源ノイズの影響を受けやすい部品を実 装する際、内蔵チップ型電子部品 13としてコンデンサを配置し、コンデンサが集積回 路素子の接続端子の直下近傍に配置されているため、集積回路素子の外部端子電 極の配置の制約を受けることなぐまた、別途マザ一ボードに実装することなぐ電源 電圧の安定供給および出力の発振防止など、高効率のノイズ除去を行うことができる
。この際、内蔵チップ型電子部品 13の外部端子電極 13Aとビア導体 12Bと間の距 離を 500 m以内とすることにより、上述のノイズ除去効果を十分に発揮することがで きる。
[0074] 実施例 6
本実施例ではセラミックグリーンシートに凹部を設け、この凹部内にチップ型電子部 品を内蔵させた以外は、実施例 1に同一要領で実施例 1と同一構造のチップ型電子 部品内蔵型基板を作製した。
[0075] 即ち、本実施例では、まず図 14の(a)に示すように実施例 1と同様にスクリーン印刷 によってセラミックグリーンシート 111A上に面内導体部 112A及び第 1接続導体部 1 14Aを同時に形成した後、同図の(b)に示すように金型 200を所定の位置に接触さ せた後、同図の(c)に示すように金型 200を所定の圧力で押し込んでセラミックダリー ンシート 111Aの所定の深さの凹部 111Bを形成した。次いで、同図の(d)に示すよう にチップ型電子部品 13となるセラミック焼結体 113をセラミックグリーンシート 111A の凹部 111 B内に嵌め込んだ後、下面に面内導体部 112A及び第 2接続導体部 11 4Bが形成されたセラミックグリーンシート 111Aを位置合わせしてセラミックグリーンシ ート 111A上に所定の圧力で圧着して同図の(e)に示すように上下のセラミックダリー ンシート 111A、 111Aの界面にセラミック焼結体 113を内蔵させた。後は、実施例 1 同一要領で焼成してチップ型電子部品内蔵型基板を得た。尚、本実施例では金型 2 00を用いて凹部 111Bを形成した力 レーザー加工等の他の手法で凹部 111Bを形 成しても良い。
[0076] 尚、本発明は、上記各実施形態に何等制限されるものではなぐ本発明の趣旨に 反しない限り、本発明に含まれる。

Claims

請求の範囲
[1] 複数の誘電体層が積層され且つ内部導体パターンを有する多層基板と、上下の誘 電体層の界面に設けられ且つ端子電極を有するチップ型電子部品と、を含むチップ 型電子部品内蔵型多層基板であって、
上記チップ型電子部品の端子電極は、上記界面から一方向へ上記チップ型電子 部品に沿って延びる第 1接続導体と、上記界面から上記第 1接続導体とは反対方向 へ上記チップ型電子部品に沿って延びる第 2接続導体とを介して、上記界面に設け られた内部導体パターンに接続されていることを特徴とするチップ型電子部品内蔵 型多層基板。
[2] 上記チップ型電子部品の端子電極にはメツキ層が形成されていないことを特徴とす る請求項 1に記載のチップ型電子部品内蔵型多層基板。
[3] 複数の誘電体層が積層され且つ内部導体パターンを有する多層基板と、上下の誘 電体層の界面に設けられ且つ端面に露呈する部分を端子電極とする内部電極を有 するチップ型電子部品と、を含むチップ型電子部品内蔵型多層基板であって、 上記チップ型電子部品の端子電極は、上記界面から一方向へ上記チップ型電子 部品に沿って延びる第 1接続導体と、上記界面から上記第 1接続導体とは反対方向 へ上記チップ型電子部品に沿って延びる第 2接続導体とを介して、上記界面に設け られた内部導体パターンに接続されていることを特徴とするチップ型電子部品内蔵 型多層基板。
[4] 上記第 1接続導体と上記第 2接続導体とで、上記チップ型電子部品の上面端部、 側面及び下面端部を連続して被覆する接続導体が形成されていることを特徴とする 請求項 1〜請求項 3のいずれか 1項に記載のチップ型電子部品内蔵型多層基板。
[5] 上記チップ型電子部品は、上記誘電体層の界面に複数配置されていることを特徴 とする請求項 1〜請求項 4のいずれ力 1項に記載のチップ型電子部品内蔵型多層基 板。
[6] 上記チップ型電子部品は、上記誘電体層の積層方向に複数配置されていること特 徴とする請求項 1〜請求項 5のいずれ力 1項に記載のチップ型電子部品内蔵型多層 基板。
[7] 上記誘電体層は低温焼結セラミック層であり、上記チップ型電子部品の素体はセラ ミック焼結体であることを特徴とする請求項 1〜請求項 6のいずれ力 1項に記載のチッ プ型電子部品内蔵型多層基板。
[8] 第 1の誘電体材料層上に第 1接続導体材料層を設ける工程と、
端子電極を有するチップ型電子部品を、その端子電極が上記第 1接続導体材料層 に接するように、上記第 1の誘電体材料層上に搭載する工程と、
第 2接続導体材料層を有する第 2の誘電体層材料層を、第 2接続導体材料層の一 部が上記第 1接続導体材料層の一部に接するように、上記第 1の誘電体材料層と重 ね合わせる工程と、
を有することを特徴とするチップ型電子部品内蔵型多層基板の製造方法。
[9] 上記チップ型電子部品の端子電極にはメツキ層が形成されていないことを特徴とす る請求項 8に記載のチップ型電子部品内蔵型多層基板の製造方法。
[10] 上記チップ型電子部品として、端面に露呈する部分が上記端子電極となる内部電 極を有するチップ型電子部品を用いることを特徴とする請求項 8または請求項 9に記 載のチップ型電子部品内蔵型多層基板の製造方法。
[11] 上記第 1、第 2の誘電体材料層として低温焼結セラミックグリーンシートを用いると共 に、上記チップ型電子部品の素体としてセラミック焼結体を用いること特徴とする請求 項 8〜請求項 10のいずれか 1項に記載のチップ型電子部品内蔵型多層基板の製造 方法。
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