(57)【要約】【課題】  必要な容量のコンデンサが内蔵された信頼性の高いコンデンサ内蔵基板を提供する。【解決手段】  複数の内部電極層を有する基板に内蔵されたコンデンサであって、そのコンデンサを構成する２つの対向電極のうちの少なくとも一方の対向電極は、第１内部電極層に配線領域を挟んで分離されるように形成された２つの第１電極と、第２内部電極層に配線領域に対向するように形成された第２電極とを含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の層を有する基板に内蔵されたコンデンサであって、
上記コンデンサを構成する２つの対向電極のうちの少なくとも一方の対向電極は、
上記複数の層のうちの任意の一つの層であるＡ層に配線領域を挟んで分離されるように形成された一対の第１電極と、上記複数の層のうちの上記Ａ層以外の任意の一つの層であるＢ層に上記配線領域に対向するように形成された第２電極とを含んでなることを特徴とする基板内蔵コンデンサ。
【請求項２】
上記一対の第１電極はそれぞれその一部で上記第２電極に対向しており、その対向する部分でそれぞれ上記第２電極とビアホールを用いて接続されている請求項１記載の基板内蔵コンデンサ。
【請求項３】
上記２つの対向電極のうちの他方の対向電極は、上記一対の第１電極にそれぞれ対向するように上記Ａ層と上記Ｂ層以外の任意の一つの層であるＣ層に配線領域を挟んで分離されるように形成された一対の第３電極と、上記第２電極と対向するように上記Ａ層、上記Ｂ層及び上記Ｃ層以外の任意の一つの層であるＤ層に形成された第４電極とを含んでなる請求項１又は２記載の基板内蔵コンデンサ。
【請求項４】
上記一対の第３電極はそれぞれその一部で上記第４電極に対向しており、その対向する部分でそれぞれ上記第４電極とビアホールを用いて接続されている請求項３記載の基板内蔵コンデンサ。
【請求項５】
上記Ｂ層は上記Ａ層と上記Ｃ層の間に位置し、上記Ｃ層は上記Ｂ層と上記Ｄ層の間に位置する請求項３又は４記載の基板内蔵コンデンサ。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の基板内蔵コンデンサを複数個含む基板。
【請求項７】
上記配線領域に上記コンデンサと電気的に分離された配線を形成した請求項６記載の基板。
【請求項８】
上記対向電極が上記基板表面の外部接続用端子に接続された請求項６又は７記載の基板。
【請求項９】
上記一方の対向電極は、上記一対の電極とは別にさらに、それぞれ配線領域を挟んで分離されている一対又は二対以上の電極を含む請求項１又は３に記載の基板内蔵コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ内蔵基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリント基板にＩＣ等の電子部品を実装する際に、プリント基板からの伝送・放射ノイズを抑制するために、バイパスコンデンサが用いられている。
図１は従来のバイパスコンデンサの実装方法の一例を示す図である。図１の従来例では、電源パターン１０１とＧＮＤパターン１０２が形成されたプリント基板１００上にボールグリッドアレイ（以下、ＢＧＡと略す）タイプのＩＣ１０４が設けられている。そして、バイパスコンデンサ１０３が電源パターン１０１とＧＮＤパターン１０２間に接続されている。バイパスコンデンサ１０３はインダクタンス成分を減らすために、ＩＣ１０４の近くに配置される。
【０００３】
しかし、バイパスコンデンサをＩＣの近くに配置しても、ＩＣ等の電源端子とバイパスコンデンサ１０３には、例えば、実装上の制約により、最小限の間隔をあける必要があり、その距離に比例して、電源パターン配線によるインダクタンス成分が生じる。この配線長によるインダクタンス成分が無視できる周波数では、バイパスコンデンサとして作用するが、無視できない高周波数帯域では、伝送・放射ノイズの抑制が不十分となる。この問題を解決するためのバイパスコンデンサの接続方法と形成方法が、例えば、特開平９−１０２６６３に示されているが、その方法では、ＢＧＡタイプのパッケージを用いたＩＣには適用できない。
【０００４】
また、特開平９−８２５５７には、ＢＧＡ内にコンデンサを形成することによりインダクタンス成分をなくし、伝送・放射ノイズを抑制できる構造が示されているが、ＢＧＡの製造に手間がかかるという問題がある。そこで、インダクタンス成分をなくして伝送・放射ノイズを抑制できる基板内蔵型コンデンサ形成方法が、特開平８−２０４３４１に示されている。
【特許文献１】特開平９−１０２６６３号公報
【特許文献２】特開平９−８２５５７号公報
【特許文献３】特開平８−２０４３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の基板内蔵型コンデンサ形成方法では、図４に模式的に示すように、例えば、６層のベース基板内の第３層２０２と第４層２０３を使ってコンデンサを作成した場合、ＩＣベアチップ５４から引き出した配線１５６を第４層２０３に接続する場合には必ず第１のコンデンサ電極１０６を大きく迂回しなければならず、ＩＣとしての信頼性にかけてしまうといった課題があった。
また、４層のベース基板内でコンデンサを形成するならば、配線の引き回しのために第１のコンデンサ電極１０６や第２のコンデンサ電極１０７に穴を開けなければならず、コンデンサの容量を確保することが難しくなるという問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明は、必要な容量のコンデンサが内蔵された信頼性の高いコンデンサ内蔵基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の目的を達成するために、本発明に係る基板内蔵コンデンサは、複数の層を有する基板に内蔵されたコンデンサであって、上記コンデンサを構成する２つの対向電極のうちの少なくとも一方の対向電極は、上記複数の層のうちの任意の一つの層であるＡ層に配線領域を挟んで分離されるように形成された一対の第１電極と、上記Ａ層以外の任意の一つの層であるＢ層に上記配線領域に対向するように形成された第２電極とを含んでなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように構成された本発明に係る基板内蔵コンデンサは、例えば、ＩＣのパッケージに内蔵することができ、短い配線で外部端子に接続することが可能であり、配線の伝送損失の増大や放射ノイズを抑制することができるので信頼性の高いパッケージを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施の形態の基板内蔵コンデンサについて説明する。
本実施の形態の基板内蔵コンデンサは、例えば、ＢＧＡパッケージを構成するためのベース基板５に内蔵される容量素子であり、その構成要素である対向電極がそれぞれ複数の層に渡って形成されていることを特徴とするものである。
尚、図２及び図３は、ベース基板５を用いて構成した集積回路の断面図であり、それぞれ以下のように構成される。
【００１０】
図２に示す集積回路では、ベース基板５上にＩＣベアチップがいわゆるフェイスアップボンディングされており、ＩＣベアチップ５４の端子はボンディングワイヤ５１によってベース基板５上の電極に接続されて樹脂５０で封止されている。ＩＣベアチップの入出力端子は、ベース基板５内の内部配線によりＩＣ端子５２に接続される。
図３に示す集積回路では、ベース基板５上にＩＣベアチップがいわゆるフェイスダウンで接続されており、ＩＣベアチップ５４はバンプ５３によりベース基板５上の電極に接続され、ベース基板５内の内部配線によりＩＣ端子５２に接続される。ＩＣベアチップ５４は、バンプ５３とともに樹脂５０により封止される。
【００１１】
本実施の形態の基板内蔵コンデンサは、係る集積回路において、例えば、ＩＣベアチップ５４の電源端子に接続されて高周波ノイズを除去するバイパスコンデンサとして形成されるものであり、好ましくは、ベース基板５において実装されるＩＣベアチップ５４の直下の位置に形成される。
【００１２】
以下、本実施の形態の基板内蔵コンデンサについて、図５に示すＢＧＡ用の８層からなるベース基板の内部に形成された例により詳細に説明する。ここでは、ＩＣベアチップ５４がベース基板の上面にフェースダウン（フリップチップ）実装されたものとして図示している。
【００１３】
本実施の形態では、ベース基板において、基板内蔵コンデンサを構成する２つの対向電極のうちの一方の対向電極は、基板内部の第３層２０２（Ａ層）に形成された第１のコンデンサ電極６と第４層２０３（Ｂ層）に形成された第２のコンデンサ電極７とからなり、他方の対向電極は、基板内部の第５層２０４（Ｃ層）に形成された第３のコンデンサ電極８と第６層２０５（Ｄ層）に形成された第４のコンデンサ電極９とからなっている。
【００１４】
また、Ａ層において、第１のコンデンサ電極６は配線領域（第１配線領域）を挟んで２つに分離されて一対の電極となっており、Ｂ層において、第２のコンデンサ電極７は配線領域（第２配線領域）を挟んで２つに分離されて一対の電極となっている。そして、分離された第１のコンデンサ電極６の１つはＢ層の第２配線領域に対向し、分離された第２のコンデンサ電極７の１つはＡ層における第１配線領域に対向している。そして、第１のコンデンサ電極６と第２のコンデンサ電極７は互いに一部で対向して重なるように形成されて、その重なった部分でビアホールを用いて接続されることにより一方の対向電極が構成される。
【００１５】
さらに、Ｃ層に形成された他方の対向電極の一部を構成する第３のコンデンサ電極８は、２つに分離されてそれぞれ第１のコンデンサ電極６に対向するように形成され、Ｄ層に形成された第４のコンデンサ電極９は２つに分離されてそれぞれ第２のコンデンサ電極７に対向するように形成される。すなわち、Ｃ層において、第３のコンデンサ電極８は配線領域（第３配線領域）を挟んで２つに分離されており、Ｄ層において、第４のコンデンサ電極９は配線領域（第４配線領域）を挟んで２つに分離されている。そして、第３のコンデンサ電極８と第４のコンデンサ電極９は互いに一部で対向して重なるように形成されて、その重なった部分でビアホールを用いて接続されることにより他方の対向電極が構成される。
【００１６】
尚、第１のコンデンサ電極６と第２のコンデンサ電極７からなる一方の対向電極と、第３のコンデンサ電極８と第４のコンデンサ電極９からなる他方の対向電極の間には、いうまでもなく基板を構成する絶縁体からなる誘電体が挟まれており、その誘電体の誘電率と２つの対向電極の対向面積とによって基板内蔵コンデンサの静電容量が決定される。
【００１７】
このように構成された基板内蔵コンデンサにおいて、例えば、一方の対向電極は、図５に示すように、第２のコンデンサ電極７のある端部から引き出され、第４層２０３、第５層２０４、第６層２０５、第７層２０６を貫通するビアホールを用いて形成された配線５７を介して第８層２０７のコンデンサ端子１０に接続される。
また、他方の対向電極は、例えば、図５に示すように、第４のコンデンサ電極９のある端部から引き出され、第６層２０５及び第７層２０６を貫通するビアホールを用いて形成された配線５８を介して第８層２０７のコンデンサ端子１１に接続される。
【００１８】
以上のように、内部に基板内蔵コンデンサを構成する対向電極が形成された多層基板においては、ＩＣベアチップ５４の端子のうち、外側に位置する端子は第１層２００の配線５５により外側に引き出され、第２から第７層を貫通するビアホールを介して第８層２０７に形成された所定の端子に接続される。
【００１９】
また、ＩＣベアチップ５４の端子のうち内側に位置する端子（例えば、図５に示すＩＣベアチップ５４の端子６０）は、５６の符号を付して示す配線のように、第２層２０１を貫通するビアホールにより端子６０の直下の位置で第１配線領域に形成された配線に接続されて第２コンデンサ電極７及び第４コンデンサ電極９を迂回するように引き出されて第３層２０２、第４層２０３、第５層２０４及び第６層２０５を貫通するビアホールにより第７層２０６に形成された配線に接続され、その配線と第７層２０６を貫通するビアホールを介して第８層２０７の端子６１に接続される。
【００２０】
以上のように構成された本実施の形態の基板内蔵コンデンサは、その容量を構成するための対向電極をそれぞれ複数の層に渡って形成しているので、必要な容量を確保するために必要な対向面積を確保しつつ、その対向電極に制約されることなく、比較的短い配線長でかつ容易にＩＣベアチップ５４の端子と基板の端子とを接続できる。
従って、従来例のように比較的大きな面積のコンデンサ電極を迂回して配線を長く引き回す必要がないので、配線長が長くなることに起因して生じる伝送損失の増加及び放射ノイズの発生を抑制することができる。
【００２１】
また、本実施の形態では、ＩＣベアチップ５４の端子と基板内蔵コンデンサ間を基板内部で接続することなく、それぞれ基板の外部端子に接続しているので、ＩＣベアチップ５４のどの端子を基板内蔵コンデンサに接続するか、外部で選択できる。
これによって、ベース基板５を用いて構成された集積回路を実装するプリント基板の配線によりプリント基板上において基板内蔵コンデンサの接続を選択又は変更することが可能になる。
【００２２】
尚、本実施の形態では、ＩＣベアチップをフェイスダウンで接続された例で説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ＩＣベアチップをフェイスアップで実装した場合であっても同様に適用できる。
また、ベース基板が８層の場合を例にとって説明したが、８層に限定されるものではない。
また、本実施の形態では、２つの対向電極をそれぞれ相隣り合う層に形成するようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、２つの対向電極を任意の層に形成してもよい。
【００２３】
またさらに、本実施の形態では、２つの対向電極をそれぞれ複数の層に渡って形成するようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、いずれか一方の対向電極を複数層に渡って形成するようにしてもよい。
【００２４】
また、本実施の形態では、一方の対向電極をＡ層に形成した一対の第１のコンデンサ電極６とＢ層に形成した一対の第２のコンデンサ電極７によって構成した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、一方の対向電極が、Ａ層及び／又はＢ層に、一対の第１のコンデンサ電極６及び／又は一対の第２のコンデンサ電極７に加えてさらに、それぞれ配線領域を挟んで分離されてなる一対又は二対以上の電極を含んでいてもよい。尚、他方の対向電極についても同様である。
【００２５】
また、本実施の形態では、ベース基板に１つの基板内蔵コンデンサを形成した例により説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ベース基板に上述のように構成された基板内蔵コンデンサを複数個形成することができ、その複数の基板内蔵コンデンサをプリント基板側の配線により組み合わせることにより、コンデンサの容量を変更することも可能になる。
【００２６】
また、本実施の形態では、２端子の基板内蔵コンデンサの例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、３端子コンデンサを構成することもでき、より効果的に伝送損失を抑え、放射ノイズをさらに抑制することも可能である。
【００２７】
また、本発明では、ベース基板を構成する絶縁体として、種々の材料を使用することができ、例えば、ガラスエポキシ、ガラス熱硬化ＰＰＯ樹脂などの高誘電率材料を用いることにより、より小さい面積又は体積でより静電容量の高い基板内蔵コンデンサを構成することが可能であり、より伝送特性を良好にし、放射ノイズを抑制することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上説明したように、本発明による基板内蔵コンデンサは、ＩＣパッケージ内にコンデンサを形成することが可能になり、効率よく伝送・放射ノイズを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来例の基板上にＩＣとバイパスコンデンサを実装した従来例の斜視図である。
【図２】ＩＣベアチップがフェイスアップ実装されたＢＧＡパッケージタイプの集積回路の断面図である。
【図３】ＩＣベアチップがフェイスダウン実装されたＢＧＡタイプの集積回路の断面図である。
【図４】従来の基板内蔵コンデンサの構成を示す分解斜視図である。
【図５】本発明に係る実施の形態の基板内蔵コンデンサの構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
５  ベース基板、６  第１のコンデンサ電極、７  第２のコンデンサ電極、８  第３のコンデンサ電極、９  第４のコンデンサ電極、１０  コンデンサ端子、１２  ビアホール、５０  樹脂、５１  ワイヤボンディング、５２  ＩＣ端子、５３  バンプ、５４  ＩＣベアチップ、５５，５６，５７，５８  配線、２００  第１層、２０１  第２層、２０２  第３層、２０３  第４層、２０４  第５層、２０５  第６層、２０６  第７層、２０７  第８層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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