(57)【要約】【課題】半導体素子が安定的に作動できることが可能な配線基板を提供することを課題とする。【解決手段】開口部７を有するコア基板２と、平面視で開口部７内の中心領域に位置している第１電子部品３と、開口部７内において、第１電子部品３の周囲に位置している第２電子部品４と、コア基板２の上面および下面のそれぞれに、開口部７を被覆する状態で位置する絶縁層５と、開口部７内において、第１電子部品３、第２電子部品４および絶縁層５同士の間隙に位置する絶縁樹脂９と、を含んでおり、第１電子部品３は、セラミックパッケージ３ａとその上部に金属キャップ３ｂとを有しているとともに、コア基板２の厚み方向における第１電子部品３の厚さが、第２電子部品４の厚さよりも大きく、金属キャップ３ｂの上面が、第２電子部品４の上面よりも上側の絶縁層５側に位置している。【選択図】図１
2020004761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有するコア基板と、
平面視で前記開口部内の中心領域に位置している第１電子部品と、
前記開口部内において、前記第１電子部品の周囲に位置している第２電子部品と、
前記コア基板の上面および下面のそれぞれに、前記開口部を被覆する状態で位置する絶縁層と、
前記開口部内において、前記第１電子部品、前記第２電子部品および前記絶縁層同士の間隙に位置する絶縁樹脂と、
を含んでおり、
前記第１電子部品は、セラミックパッケージとその上部に金属キャップとを有しているとともに、前記コア基板の厚み方向における前記第１電子部品の厚さが、前記第２電子部品の厚さよりも大きく、前記金属キャップの上面が、前記第２電子部品の上面よりも上側の前記絶縁層側に位置していることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記第１電子部品は、金属側壁を有していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記開口部内において、前記第１電子部品および前記第２電子部品の少なくともいずれかが、複数個位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記第１電子部品が水晶振動子であり、前記第２電子部品が積層セラミックチップコンデンサであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数の電子部品を内蔵する配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、積層セラミックチップコンデンサ（コンデンサ）等の複数の電子部品を内蔵する配線基板が開発されている。このような配線基板は、例えば電子部品が位置する開口部を有するコア基板と、コア基板の上面および下面に開口部を被覆する状態で位置する絶縁層を有している。配線基板の上面には、半導体素子に接続される複数のパッドが位置している。半導体素子を配線基板に実装するときは、各パッドに上部が平坦な半田を設けておき、半導体素子を半田上に載置して半田を溶融後に固結させる。半導体素子は、主電源から電荷の供給を受ける以外にコンデンサからも電荷の供給を受けることで安定した作動が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４４７３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の配線基板は、例えば携帯型の音楽プレーヤーや携帯電話等に代表される電子機器に用いられる。そして、電子機器の高機能化に対応するために、配線基板の開口部には、多くの電子部品が配置されるようになってきている。これに伴い、開口部の開口面積が大きくなる場合がある。このような場合、例えば上述した半田の上部を平坦化するときの圧力により、開口部内の電子部品が損壊してしまい、電荷の供給を安定させることが難しくなり半導体素子が安定して作動しない虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の配線基板は、開口部を有するコア基板と、平面視で開口部内の中心領域に位置している第１電子部品と、開口部内において、第１電子部品の周囲に位置している第２電子部品と、コア基板の上面および下面のそれぞれに、開口部を被覆する状態で位置する絶縁層と、開口部内において、第１電子部品、第２電子部品および絶縁層同士の間隙に位置する絶縁樹脂と、を含んでおり、第１電子部品は、セラミックパッケージとその上部に金属キャップとを有しているとともに、コア基板の厚み方向における第１電子部品の厚さが、第２電子部品の厚さよりも大きく、金属キャップの上面が、第２電子部品の上面よりも上側の絶縁層側に位置していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の配線基板によれば、電子部品の損壊を防止して半導体素子が安定的に作動することが可能な配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本開示の配線基板の実施形態例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本開示の配線基板の実施形態例の要部を示す平面図である。
【図３】図３は、本開示の配線基板の別の実施形態例を示す概略断面図である。
【図４】図４は、本開示の配線基板の別の実施形態例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、図１および図２を基にして本開示の実施形態に係る配線基板１について説明する。図１は、本開示の配線基板１の実施形態例を示す断面図である。図２は、本開示の配線基板１の要部を示す平面図である。
【０００９】
配線基板１は、コア基板２と、第１電子部品３と、第２電子部品４と、絶縁層５と、配線導体６と、を有している。配線基板１は、上面に半導体素子Ｓを搭載する半導体素子搭載領域１ａを有している。コア基板２および絶縁層５は、第１電子部品３および第２電子部品４を内蔵するとともに、半導体素子Ｓを搭載する絶縁体としての機能を有する。半導体素子Ｓと第１電子部品３および第２電子部品４とは、配線導体６により電気的に接続されている。
【００１０】
コア基板２は、例えばガラス繊維、およびエポキシ樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含んでいる。コア基板２は、配線基板１としての機械的な強度を確保する支持体としての機能を有している。
【００１１】
コア基板２は、第１電子部品３および第２電子部品４を収容するための開口部７を有している。開口部７は、平面視で例えば四角形状をしている。開口部７は、ひと続きの内壁を有している。開口部７の平面視における各辺の長さは、内壁と電子部品との間隔が３５〜５０μｍ程度になるように設定されている。間隔が３５μｍ以上であれば、電子部品を内壁との接触を抑制しながら開口部７内に収容することが容易であり、５０μｍ以下であれば、配線基板１の小型化に有利である。
【００１２】
なお、開口部７の内壁は、コア基板２の上面から下面にかけて開口部７の内側方向に傾いた形状であっても構わない。この場合、傾きの程度は、例えばコア基板２の厚みが２００μｍであれば、上面から下面にかけて１５〜２５μｍ程度内側方向に内壁が位置する程度である。
【００１３】
コア基板２は、その上面から下面にかけて貫通する複数のスルーホール８を有している。スルーホール８は、コア基板２の上面に位置する配線導体６と下面に位置する配線導体６とを電気的に接続するための経路である。スルーホール８の直径は、例えば６０〜２００μｍに設定されている。
【００１４】
コア基板２は、強化用のガラス繊維にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを複数積層した後に、加熱下でプレス加工を行うことで形成される。コア基板２の厚みは、例えば１５０〜３５０μｍ程度に設定されている。
【００１５】
開口部７は、コア基板２に、レーザー加工またはルーター加工またはブラスト加工等の処理を行うことで形成される。開口部７をレーザー加工によって形成する場合は、コア基板２の表面において、開口部７に対応する領域の周辺に導体層をレーザーマスクとして形成しておき、レーザーマスクが形成されていない領域のコア基板２を除去するとよい。
【００１６】
スルーホール８は、コア基板２に、ドリル加工、レーザー加工またはブラスト加工等の処理を行うことで形成される。
【００１７】
第１電子部品３は、例えば水晶振動子、およびＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）フィルタ等が挙げられる。水晶振動子は、水晶の有する圧電効果（電圧を加えると歪み、逆に力を加えると表面に電荷を生じて電圧を発生する性質）を利用して、その機械的共振から一定の周波数を生み出す機能を有している。
【００１８】
ＳＡＷフィルタは、高周波信号を圧電体基板の圧電効果により表面波に変換し、その表面波を圧電体基板上に伝搬させて所望の周波数をフィルタリングした後に、再び電気信号にする機能を有している。
【００１９】
第１電子部品３は、セラミックパッケージ３ａと、その上面に位置する金属キャップ３ｂ、および下面に位置する外部電極３Ｅを有している。セラミックパッケージ３ａは、例えば水晶片等の部品を収容する容器としての機能を有している。金属キャップ３ｂは、例えばセラミックパッケージ３ａの内部に位置する水晶片等を保護する機能を有しており、第１電子部品３の上部を全体的に覆っている。外部電極３Ｅは、例えば配線導体６を介して外部基板と接続される。
【００２０】
金属キャップ３ｂは、例えば鉄または鉄−ニッケル−コバルト合金等の材料を含んでいる。このため、金属キャップ３ｂは、セラミック材料に比べて靭性面において優れており、荷重に強い特性を有している。荷重に対する強さは、たとえば荷重が加わった場合の破断しにくさと言い換えることもできる。
【００２１】
外部電極３Ｅは、銅等の良導電性の金属を含んでいる。良導電性の金属を含むため、外部電極３Ｅによる接続時の電気抵抗の低減に有効である。良導電性の金属としては、銅以外に銀、アルミニウム等が挙げられる。
【００２２】
第１電子部品３は、平面視で開口部７内の中心領域に位置している。なお、平面視で開口部７が四角形状の場合には、開口部７内の中心領域は、四角形状の対角線の交点を含む領域を指す。
【００２３】
第２電子部品４は、例えば積層セラミックチップコンデンサ（以下コンデンサと略記する）等が挙げられる。コンデンサは、配線基板１に搭載される半導体素子Ｓに電荷を供給することで、半導体素子Ｓを安定して作動させる機能を有している。コンデンサは、例えば直方体形状を有しており、上面、および下面に外部電極４Ｅを有している。外部電極４Ｅは、配線導体６を介して半導体素子Ｓと接続される。なお、外部電極４Ｅは、直方体形状の長手方向における両端部に位置していても構わない。
【００２４】
図２に示すように、第２電子部品４は、開口部７内において、第１電子部品３の周囲に位置している。本例においては、１個の第１電子部品３を中心にして、周囲に６個の第２電子部品４が位置している。第２電子部品４は、例えば後述するような受動部品であり、金属キャップ等は不要である。
【００２５】
なお、第２電子部品４がコンデンサの場合には、平面視で第２電子部品４が半導体素子搭載領域１ａ内に位置していると、コンデンサと半導体素子Ｓとの間の電荷供給経路が短くなるため、半導体素子Ｓへの電荷供給が速やかになる。
【００２６】
断面視で、第１電子部品３と第２電子部品４とは、下側の同じ絶縁層５の上面に位置している。そして、コア基板２の厚み方向における第１電子部品３の厚さは、第２電子部品４の厚さよりも大きい。言い換えれば、第１電子部品３の金属キャップ３ｂの上面が、第２電子部品４の上面よりも上側の絶縁層５側に位置している。
【００２７】
なお、開口部７内において、第１電子部品３および第２電子部品４およびコア基板２の上側と下側とに位置する絶縁層５同士の間隙には、絶縁樹脂９が位置している。絶縁樹脂９は、第１電子部品３および第２電子部品４を開口部７内に固定するとともに、両者間の絶縁性を確保する機能を有している。
【００２８】
第１電子部品３および第２電子部品４は、例えばコア基板２を粘着シート上に載置しておき、開口部７内に第１電子部品３および第２電子部品４を挿入して粘着シート上に仮置きすることで開口部７内に収容される。その後、ペースト状の絶縁樹脂９を開口部７内の間隙に注入して硬化する。そして、絶縁樹脂９の開口部７から突出した部分を、コア基板２の上面と同じ高さになるように平坦に研磨する。最後に、粘着シートを除去することで開口部７に、第１電子部品３、第２電子部品４および絶縁樹脂９が位置するコア基板２を形成することができる。
【００２９】
絶縁層５は、コア基板２の上面および下面のそれぞれに、開口部７を被覆する状態で位置している。絶縁層５は、上面または下面に複数の配線導体６を設ける領域を確保する機能を有しているとともに、近接する配線導体６同士の間の絶縁性を確保する機能を有している。絶縁層５の厚さは、例えば２０〜５０μｍに設定されている。
【００３０】
絶縁層５は、第１電子部品３の外部電極３Ｅ、第２電子部品４の外部電極４Ｅまたは配線導体６をそれぞれ底面とするビアホール１０を有している。ビアホール１０は、絶縁層５を介して上下に位置する配線導体６と外部電極３Ｅ、外部電極４Ｅまたは配線導体６とを電気的に接続するための経路である。
【００３１】
ビアホール１０の直径は、例えば５０〜１００μｍに設定されている。ビアホール１０は、例えば絶縁層５に、レーザー加工処理を施すことによって形成される。なお、ビアホール１０は、レーザー加工の後に、デスミア処理を施すことで、ビアホール１０と配線導体６との間の接続強度を向上させることが可能になる。
【００３２】
絶縁層５は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の絶縁材料を含んでいる。絶縁材料は、絶縁粒子を含有している。絶縁粒子は、例えばシリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（ＡｌＯ３）等が挙げられる。
【００３３】
なお、絶縁層５は、ガラス繊維を含んでいても構わないが、微細な配線導体６の形成や、微小なビアホール１０の形成に関しては、絶縁層５の平坦性あるいは加工性の観点からガラス繊維を含まない方が有利である。
【００３４】
絶縁層５は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含む半硬化状態の絶縁層用のフィルムを、開口部７内に第１電子部品３、第２電子部品４および絶縁樹脂９が位置しているコア基板２の上面および下面に被着して、加圧下で熱硬化することで形成される。熱硬化性樹脂内には、絶縁粒子を分散させておく。
【００３５】
配線導体６は、コア基板２の上面、下面、スルーホール８内、絶縁層５の上面または下面、およびビアホール１０内に位置している。配線導体６は、配線基板１の導電経路を構成するものである。配線導体６は、例えば無電解銅めっき金属および電解銅めっき金属等の良導電性金属を含んでいる。
【００３６】
上側の絶縁層５の上面に位置する配線導体６の一部は、例えば半導体素子Ｓと接続する第１パッド１１を含んでいる。また、下側の絶縁層５の下面に位置する配線導体６の一部は、例えば外部基板と接続する第２パッド１２を含んでいる。半導体素子Ｓと第１パッド１１とは、半田を介して接続される。外部基板と第２パッド１２とは、半田を介して接続される。これにより、第１電子部品３、第２電子部品４、半導体素子Ｓおよび外部基板は、それぞれ配線導体６を介して、互いに電気的に接続される。
【００３７】
配線導体６は、セミアディティブ法またはサブトラクティブ法等のめっき技術により、
コア基板２の上面および下面、スルーホール８の内部、絶縁層５の上面または下面、およびビアホール１０内に銅めっき金属を析出させることで形成される。
【００３８】
上述のように、本開示における配線基板１は、開口部７を有するコア基板２と、平面視で開口部７内の中心に位置している第１電子部品３と、開口部７内において、第１電子部品３の周囲に位置している第２電子部品４と、を有している。そして、第１電子部品３は、セラミックパッケージ３ａとその上部に金属キャップ３ｂとを有しているとともに、コア基板２の厚み方向における第１電子部品３の厚さが、第２電子部品４の厚さよりも大きく、金属キャップ３ｂの上面が、第２電子部品４の上面よりもコア基板２の上面の絶縁層５側に位置している。
【００３９】
このように、開口部７内において、第１電子部品３が第２電子部品４よりも突出した状態で位置しているとともに、第１電子部品３の上部に靭性に優れた金属キャップ３ｂが位置している。これにより、例えば、半導体素子Ｓを実装する際に第１パッド１１上の半田を平坦化するときの荷重が開口部７内に加わった場合でも、第１電子部品３が荷重を受け止めることができる。第１電子部品３は、靭性に優れた金属キャップ３ｂを有していることから、荷重によって損壊することを抑制できる。
【００４０】
また、第１電子部品３が荷重を受けることで、第１電子部品３の周囲に位置する第２電子部品４に加わる荷重を低減することができ、第２電子部品４が損壊することも抑制することができる。
【００４１】
その結果、第１電子部品３および第２電子部品４の損壊を防止して半導体素子Ｓが安定的に作動することが可能な配線基板１を提供することができる。開口部７のうち第１電子部品３（およびその上部の金属キャップ３ｂ）が位置している範囲は、例えば平面視における開口部７の面積に対して２５％以上であれば、第２電子部品４の損壊防止に有利である。
【００４２】
なお、本開示は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【００４３】
上述の実施形態の一例においては、第１電子部品３の上部に金属キャップ３ｂが位置している場合を示した。しかし、図３に示すように、第１電子部品３が、金属キャップ３ｂと一体的に構成された金属側壁３ｃを有していても構わない。金属側壁３ｃは、金属キャップ３ｂと同じく例えば鉄または鉄−ニッケル−コバルト合金等の材料を含んでいる。このように、第１電子部品３が、上面から側面にかけて靭性に優れた金属キャップ３ｂおよび金属側壁３ｃを有している場合、さらに大きな荷重に耐えることが可能になり、各部品の損壊防止に有利である。
【００４４】
また、上述の実施形態の一例においては、開口部７内に一つの第１電子部品３が位置している場合を示したが、複数の第１電子部品３が位置していても構わない。このような場合、配線基板１の機能の向上に加えて、荷重に強い第１電子部品３が増えることで、さらに大きな荷重に耐えることが可能になり、第１電子部品３および第２電子部品４の損壊防止に有利である。
【００４５】
なお、このような場合でも、第２電子部品４は、複数の第１電子部品３を中心にして、周囲に位置している。
【００４６】
また、上述の実施形態の一例においては、コア基板２の上面および下面に、絶縁層５が１層ずつ位置している場合を示したが、図４に示すように、それぞれの面に複数の絶縁層
５が位置していても構わない。このような場合には、配線導体６を設ける領域が増えるため、多くの配線導体６を有する高密度な配線基板１の形成に有利である。
【００４７】
また、上述の実施形態の一例においては、配線基板１の最表面にソルダーレジストを有していない場合を示したが、ソルダーレジストを有していても構わない。この場合、半導体素子Ｓを実装するときの熱処理によって、配線導体６が受けるダメージを低減することが可能になる。
【００４８】
また、第２電子部品４は、積層セラミックチップコンデンサに限定されず、インダクタ、抵抗器またはトランス等であっても構わない。これらの部品でも、第１電子部品３を中心とした周囲に位置することで、外部から加わる圧力を抑制することによって第２電子部品４の損壊を低減することが可能になる。
【符号の説明】
【００４９】
１          配線基板
２          コア基板
３          第１電子部品
３ｂ        金属キャップ
３ｃ        金属側壁
４          第２電子部品
５          絶縁層
７          開口部
９          絶縁樹脂
【図１】
2020004761.tif 000003
【図２】
2020004761.tif 000004
【図３】
2020004761.tif 000005
【図４】
2020004761.tif 000006