(57)【要約】【課題】搭載する受動素子が所望の回路特性を確保することが容易であり、ノイズを低減することが可能な受動素子基板を提供すること。【解決手段】本受動素子基板は、基板と、前記基板の一方の面側に形成された受動素子と、前記基板の一方の面に、前記受動素子を覆うように形成された絶縁層と、前記絶縁層の前記基板とは反対側に、前記受動素子と平面視で重複するように形成された磁性層と、前記基板の他方の面側に、前記受動素子と平面視で重複するように形成された金属層と、を有する。【選択図】図１
2015207700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一方の面側に形成された受動素子と、
前記基板の一方の面に、前記受動素子を覆うように形成された絶縁層と、
前記絶縁層の前記基板とは反対側に、前記受動素子と平面視で重複するように形成された磁性層と、
前記基板の他方の面側に、前記受動素子と平面視で重複するように形成された金属層と、を有する受動素子基板。
【請求項２】
前記金属層の前記基板とは反対側に、前記受動素子と平面視で重複するように形成された第２の磁性層を有する請求項１記載の受動素子基板。
【請求項３】
前記金属層は、ＧＮＤと電気的に接続されている請求項１又は２記載の受動素子基板。
【請求項４】
前記絶縁層の前記基板とは反対側の面は平坦面とされ、
前記平坦面に前記磁性層が形成されている請求項１乃至３の何れか一項記載の受動素子基板。
【請求項５】
前記受動素子は、前記基板の一方の面に渦巻き状の配線により形成されたインダクタを含む請求項１乃至４の何れか一項記載の受動素子基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受動素子基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
インダクタ、キャパシタ、抵抗等の受動素子がシリコン基板やセラミック基板に集積化された受動素子基板としてＩＰＤ（Integrated Passive Device）が知られている。通常、ＩＰＤには空芯構造のインダクタが形成され、又、ＩＰＤに形成されるインダクタ、キャパシタ、抵抗等の受動素子は、定数が小さな値の素子が多く、高周波信号（高速信号）を通す回路とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１０９３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＩＰＤではインダクタが空芯構造のため、ＩＰＤをＩＣ等の他のデバイスとの積層構造とする場合や、配線基板にフリップチップ実装する場合、他のデバイスや配線基板のパターンの影響を受けて、設計値通りのインダクタンス値やＱ値を得られない。
【０００５】
又、ＩＰＤに流れる高周波信号（高速信号）がノイズ源となり、他のデバイスや配線基板の配線に影響を及ぼすおそれがある。そのため、ＩＰＤを活用した実装には、ＩＰＤの特性を考慮した配置や実装方法が必要となり、又、配線基板側のデザインへの制約も必要となる。
【０００６】
このように、従来のＩＰＤは、搭載する受動素子が所望の回路特性を確保することが困難であり、又、ノイズ源となる。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、搭載する受動素子が所望の回路特性を確保することが容易であり、ノイズを低減することが可能な受動素子基板を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本受動素子基板は、基板と、前記基板の一方の面側に形成された受動素子と、前記基板の一方の面に、前記受動素子を覆うように形成された絶縁層と、前記絶縁層の前記基板とは反対側に、前記受動素子と平面視で重複するように形成された磁性層と、前記基板の他方の面側に、前記受動素子と平面視で重複するように形成された金属層と、を有することを要件とする。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、搭載する受動素子が所望の回路特性を確保することが容易であり、ノイズを低減することが可能な受動素子基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施の形態に係る受動素子基板を例示する断面図である。
【図２】第１の実施の形態の変形例１に係る受動素子基板を例示する断面図である。
【図３】第１の実施の形態の変形例２に係る受動素子基板を例示する断面図である。
【図４】第１の実施の形態の応用例に係るモジュールを例示する断面図（その１）である。
【図５】第１の実施の形態の応用例に係るモジュールを例示する断面図（その２）である。
【図６】第１の実施の形態の応用例に係るモジュールを例示する断面図（その３）である。
【図７】第１の実施の形態の応用例に係るモジュールを例示する断面図（その４）である。
【図８】第１の実施の形態の応用例に係るモジュールを例示する断面図（その５）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１２】
〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る受動素子基板を例示する断面図である。図１を参照するに、受動素子基板１は、基板１０と、受動素子２０と、配線層３０と、絶縁層４０と、磁性層５０と、絶縁層６０と、金属層７０とを有する。
【００１３】
なお、本実施の形態では、便宜上、磁性層５０側を上側又は一方の側、金属層７０側を下側又は他方の側とする。又、各部位の磁性層５０側の面を上面又は一方の面、金属層７０側の面を下面又は他方の面とする。但し、受動素子基板１は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、本実施の形態では、平面視とは対象物を基板１０の一方の面１０ａの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基板１０の一方の面１０ａの法線方向から視た形状を指すものとする。
【００１４】
基板１０は、受動素子２０等を形成する基体となる部分であり、例えば、シリコン基板、ガラス基板、セラミック基板等の無機基板を用いることができる。基板１０の厚さは、例えば、３０〜４００μｍ程度とすることができる。
【００１５】
受動素子２０は、基板１０の一方の面１０ａに形成されている。但し、受動素子２０の一部が、基板１０の内部に形成されてもよい。本実施の形態では、受動素子２０として、インダクタ２１（例えば、渦巻き状の配線により形成された平面コイル）、キャパシタ２２、及び抵抗２３が形成されている。但し、基板１０に形成する受動素子２０としては、任意の受動素子を選択することができる。形成する受動素子の数量も任意に決定することができる。
【００１６】
配線層３０は、基板１０の一方の面１０ａに形成されている。配線層３０は、配線パターン３１と、パッド３２とを有する。配線パターン３１は、各受動素子２０間や各受動素子２０とパッド３２等を適宜接続することができる。パッド３２は、絶縁層４０及び磁性層５０に形成された開口部Ｗ内に露出しており、他のデバイスや配線基板等と接続する接続端子となる。配線層３０は、例えば、銅等から形成することができる。なお、受動素子２０及び配線層３０は、基板１０の表面に形成された図示しない絶縁膜（シリコン酸化膜等）により、基板１０と絶縁されている。
【００１７】
絶縁層４０は、基板１０の一方の面１０ａに受動素子２０及び配線層３０を覆うように形成されている。絶縁層４０の材料としては、例えば、エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂を用いることができる。絶縁層４０の厚さは、例えば、数μｍ〜数１０μｍ程度とすることができる。絶縁層４０は、例えば、スピンコート法等により形成できる。
【００１８】
磁性層５０は、絶縁層４０の上面（基板１０とは反対側の面）に、受動素子２０と平面視で重複するように形成されている。磁性層５０は、絶縁層４０の上面全面に形成されてもよい。磁性層５０の材料としては、例えば、フェライト、ニッケル、コバルト等の磁性体を用いることができる。磁性層５０の厚さは、例えば、０．５〜１０μｍ程度とすることができる。磁性層５０は、例えば、スピンスプレーめっき法やスパッタ法等により形成できる。なお、磁性層５０がフェライトの場合は非導電性であるため、受動素子基板１の受動素子２０近傍に設けても、受動素子２０の回路特性に影響を与えることはない。
【００１９】
絶縁層６０は、基板１０の他方の面１０ｂに形成されている。絶縁層６０の材料や厚さ、形成方法等は、例えば、絶縁層４０と同様とすることができる。絶縁層６０は、基板１０と金属層７０との絶縁性を向上するために設けるものである。すなわち、基板１０と金属層７０との間に絶縁層６０を設けることにより、基板１０の表面に形成された図示しない絶縁膜（シリコン酸化膜等）のみの場合と比べて、基板１０と金属層７０との絶縁性を向上できる。
【００２０】
金属層７０は、絶縁層６０の下面に、受動素子２０と平面視で重複するように形成されている。金属層７０は、絶縁層６０の下面全面に形成されてもよい。金属層７０の材料としては、例えば、銅、アルミニウム、銀等を用いることができる。金属層７０の厚さは、例えば、１００ｎｍ〜２０μｍ程度とすることができる。金属層７０は、例えば、スパッタ法やめっき法、印刷法等により形成できる。なお、金属層７０に部分的にドット状等の開口を設けてもよい。又、金属層７０をメッシュ状等としてもよい。このようにすると、金属層７０と絶縁層６０との密着性が向上すると共に、受動素子基板１の反りを低減できる。
【００２１】
このように、受動素子基板１では、受動素子２０上に絶縁層４０を介して磁性層５０が形成されている。磁性層５０は、受動素子２０が動作時に発するノイズを吸収して熱に変換する機能を有する。その結果、受動素子基板１から外部に発するノイズを従来よりも低減することができる。
【００２２】
なお、基板１０の一方の面１０ａには受動素子２０や配線層３０が形成されており、平坦ではない（凹凸がある）。従って、磁性層５０を、絶縁層４０を介さずに基板１０の一方の面１０ａに直接形成すると、基板１０の一方の面１０ａの凹凸の影響により安定的な結晶方向が得られない場合がある。絶縁層４０を設けることにより、絶縁層４０が受動素子２０により形成された凹凸を吸収し、磁性層５０が形成される面（絶縁層４０の上面）を平坦面にすることができる。そのため、磁性層５０は基板１０の一方の面１０ａの凹凸の影響を受けない膜厚が均一の層となる。その結果、磁性層５０において、安定的な結晶方向が得られ、所望の特性が実現できる。
【００２３】
又、受動素子基板１では、基板１０の他方の面１０ｂに絶縁層６０を介して金属層７０が形成されている。金属層７０は、受動素子２０が動作時に発するノイズを反射する機能を有する。その結果、受動素子基板１から外部に発するノイズを従来よりも低減することができる。又、金属層７０は、外部から飛来するノイズを反射する機能を有する。その結果、受動素子基板１が受ける外部から飛来するノイズの影響を低減できる。なお、外部から飛来するノイズの影響が問題とならない場合には、絶縁層６０及び金属層７０を設けなくてもよい。
【００２４】
〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態の変形例１では、受動素子基板の裏面側にも磁性層を設ける例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例１において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００２５】
図２は、第１の実施の形態の変形例１に係る受動素子基板を例示する断面図である。図２を参照するに、受動素子基板１Ａは、磁性層８０（第２の磁性層）が追加された点が、受動素子基板１（図１参照）と相違する。
【００２６】
磁性層８０は、金属層７０の下面（基板１０とは反対側の面）に、受動素子２０と平面視で重複するように形成されている。磁性層８０は、金属層７０の下面全面に形成されてもよい。磁性層８０の材料や厚さ、形成方法等は、例えば、磁性層５０と同様とすることができる。但し、所望の特性に応じて、磁性層８０の材料や厚さ、形成方法等を磁性層５０と異なるものとしてもよい。なお、金属層７０の下面は平坦面であるため、磁性層８０は膜厚が均一の層となる。その結果、磁性層８０において、安定的な結晶方向が得られ、所望の特性が実現できる。
【００２７】
このように、受動素子基板１Ａでは、金属層７０の下面に更に磁性層８０が形成されている。磁性層８０は、外部から飛来するノイズを吸収して熱に変換する機能を有する。その結果、金属層７０が外部から飛来するノイズを反射する機能を有することとの相乗効果により、受動素子基板１Ａが受ける外部から飛来するノイズの影響を更に低減できる。
【００２８】
〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態の変形例２では、受動素子基板内で金属層をＧＮＤと電気的に接続する例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例２において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００２９】
図３は、第１の実施の形態の変形例２に係る受動素子基板を例示する断面図である。図３を参照するに、受動素子基板１Ｂは、貫通配線９０が追加された点が、受動素子基板１（図１参照）と相違する。貫通配線９０は、基板１０及び絶縁層６０を貫通し、配線パターン３１と金属層７０とを電気的に接続している。
【００３０】
貫通配線９０の材料としては、例えば、銅等を用いることができる。受動素子基板１Ｂでは、配線パターン３１は、ＧＮＤ用の配線パターンとされている。すなわち、受動素子基板１Ｂでは、金属層７０はＧＮＤと電気的に接続されている。なお、貫通配線９０は、基板１０の貫通孔の内壁面に形成された図示しない絶縁膜（シリコン酸化膜等）により、基板１０と絶縁されている。
【００３１】
このように、受動素子基板１Ｂでは、金属層７０がＧＮＤと接続されている。受動素子基板１（図１参照）や受動素子基板１Ａ（図２参照）では、金属層７０はフローティングされているため、ノイズを反射するのみである。受動素子基板１Ｂでは、金属層７０がＧＮＤと接続されているため、金属層７０に到達したノイズをＧＮＤに流すことができる。その結果、金属層７０に到達したノイズが金属層７０で反射されて他のデバイス等に影響を与えるおそれを低減できる。
【００３２】
なお、受動素子基板１Ａと同様に、金属層７０の下面に更に磁性層８０を形成してもよい。この場合には、第１の実施の形態の変形例１で説明した効果を更に得ることができる。
【００３３】
〈第１の実施の形態の応用例〉
第１の実施の形態の応用例では、第１の実施の形態に係る受動素子基板を使用したモジュールの例を示す。なお、第１の実施の形態の応用例において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。又、図４〜図８では、図面を見やすくするため、受動素子基板１等の各符号の図示を省略している（適宜図１等を参照）。
【００３４】
図４は、第１の実施の形態の応用例に係るモジュールを例示する断面図（その１）である。図４を参照するに、モジュール２００は、基板２１０上に受動素子基板１が受動素子２０を上側にして実装され、更に、受動素子基板１上に半導体チップ２２０がフェイスアップ状態で実装された構造である。基板２１０と受動素子基板１、及び受動素子基板１と半導体チップ２２０は、例えば、接着層等（図示せず）を介して固着されている。受動素子基板１と半導体チップ２２０は、モールド樹脂２７０により封止されてもよい。
【００３５】
受動素子基板１のパッド３２は、ボンディングワイヤ２３０を介して、基板２１０のパッド（図示せず）と接続されている。半導体チップ２２０のパッド（図示せず）は、ボンディングワイヤ２４０を介して、基板２１０のパッド（図示せず）と接続されている。
【００３６】
モジュール２００では、受動素子基板１の受動素子２０と半導体チップ２２０とが近接して配置されているが、受動素子２０と半導体チップ２２０との間には絶縁層４０及び磁性層５０が存在している。そのため、受動素子２０の回路特性は、半導体チップ２２０の影響を受けて変動することがない。すなわち、モジュール２００のような実装構造とした場合にも、受動素子２０のインダクタンス値等は、設計値通りの値となる。
【００３７】
図５は、第１の実施の形態の応用例に係るモジュールを例示する断面図（その２）である。図５を参照するに、モジュール２００Ａは、基板２１０上に受動素子基板１が受動素子２０を下側にしてフリップチップ実装され、更に、受動素子基板１上に半導体チップ２２０がフェイスアップ状態で実装された構造である。受動素子基板１と半導体チップ２２０は、例えば、接着層等（図示せず）を介して固着されている。受動素子基板１と半導体チップ２２０は、モールド樹脂２７０により封止されてもよい。
【００３８】
受動素子基板１のパッド３２は、バンプ２５０（例えば、はんだバンプや金バンプ等）を介して、基板２１０のパッド（図示せず）と接続されている。半導体チップ２２０のパッド（図示せず）は、ボンディングワイヤ２４０を介して、基板２１０のパッド（図示せず）と接続されている。
【００３９】
モジュール２００Ａでは、受動素子基板１の受動素子２０と基板２１０に形成された配線パターン（図示せず）とが近接して配置されているが、受動素子２０と半導体チップ２２０との間には絶縁層４０及び磁性層５０が存在している。そのため、受動素子２０の回路特性は、基板２１０に形成された配線パターンの影響を受けて変動することがない。すなわち、モジュール２００Ａのような実装構造とした場合にも、受動素子２０のインダクタンス値等は、設計値通りの値となる。
【００４０】
図６は、第１の実施の形態の応用例に係るモジュールを例示する断面図（その３）である。図６に示すモジュール２００Ｂのように、半導体チップ２２０が基板２１０上にバンプ２６０を介してフリップチップ実装された構造の場合も、図５の場合と同様の効果を奏する。基板２１０と受動素子基板１及び半導体チップ２２０との間に、アンダーフィル樹脂２８０が充填されてもよい。
【００４１】
なお、従来の受動素子基板を図４〜図６に示すような実装構造とした場合には、磁性層５０等が存在しないため、従来の受動素子基板に搭載された受動素子が、半導体チップ２２０や基板２１０に形成された配線パターンの影響を受ける。そのため、従来の受動素子基板に搭載された受動素子の回路特性が変動し、設計値通りの値とならない。この場合、実装構造を変えるたびに、設計値からのずれ量を測定して合わせこむ作業等が必要となるため、設計期間の長期化等の問題が生じる。
【００４２】
第１の実施の形態に係る受動素子基板１では、磁性層５０等の効果により、上記のような問題が生じることがない。受動素子基板１Ａ又は受動素子基板１Ｂを用いて図４〜図６のような実装構造とした場合も同様である。
【００４３】
図７は、第１の実施の形態の応用例に係るモジュールを例示する断面図（その４）である。図７を参照するに、モジュール３００Ａにおいて、受動素子基板１は、ビルドアップ基板に内蔵されている。具体的には、受動素子基板１は、絶縁層３３０上に絶縁層３２０が積層されたコア基板３１０に設けられた凹部３１０ｘ内に内蔵されている。受動素子基板１は、例えば、接着層等（図示せず）を介して、凹部３１０ｘの底面に固着することができる。
【００４４】
絶縁層３４０は、コア基板３１０を構成する絶縁層３２０上及び受動素子基板１上に連続的に形成されている。絶縁層３４０上には所定の平面形状にパターニングされた配線層３５０が設けられている。配線層３５０の一部は、ビア配線３８０を介して、受動素子基板１のパッド３２と電気的に接続されている。
【００４５】
絶縁層３５５は、絶縁層３４０の上面に配線層３５０を覆うように形成されている。絶縁層３５５には、配線層３５０を選択的に露出する開口部３５５ｘが設けられている。開口部３５５ｘ内には、例えば、受動素子基板１のパッド３２と接続された配線層３５０が露出している。開口部３５５ｘ内に露出する配線層３５０上には、バンプ２６０を介して半導体チップ２２０がフリップチップ実装されている。絶縁層３４０と半導体チップ２２０との間に、アンダーフィル樹脂２８０が充填されてもよい。なお、絶縁層３４０上に更に絶縁層や配線層を積層してもよい。
【００４６】
コア基板３１０を構成する絶縁層３３０の下面には、所定の平面形状にパターニングされた配線層３６０が設けられている。配線層３５０と配線層３６０とは、絶縁層３４０及びコア基板３１０（絶縁層３２０及び３３０）を貫通する貫通配線３９０を介して電気的に接続されている。絶縁層３７０は、絶縁層３３０の下面に配線層３６０を覆うように形成されている。絶縁層３７０には、配線層３６０を選択的に露出する開口部３７０ｘが設けられ、開口部３７０ｘ内には配線層３６０が露出している。開口部３７０ｘ内に露出する配線層３６０は、他の配線基板等と接続されるパッドとして機能する。なお、絶縁層３７０の下面に更に絶縁層や配線層を積層してもよい。
【００４７】
絶縁層３２０、３３０、３４０、３５５、及び３７０の材料としては、例えば、エポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を用いることができる。絶縁層３２０、３３０、３４０、３５５、及び３７０に、ガラスクロス等の補強部材を内蔵してもよい。又、配線層３５０及び３６０、ビア配線３８０、並びに貫通配線３９０の材料としては、例えば、銅等を用いることができる。
【００４８】
モジュール３００Ａでは、受動素子基板１の受動素子２０と配線層３５０や半導体チップ２２０とが近接して配置されているが、受動素子２０と配線層３５０や半導体チップ２２０との間には絶縁層４０及び磁性層５０が存在している。そのため、受動素子２０の回路特性は、配線層３５０や半導体チップ２２０の影響を受けて変動することがない。すなわち、モジュール３００Ａのように、コア基板３１０内に受動素子基板１を内蔵する構造とした場合にも、受動素子２０のインダクタンス値等は、設計値通りの値となる。
【００４９】
図８は、第１の実施の形態の応用例に係るモジュールを例示する断面図（その５）である。図８に示すモジュール３００Ｂのように、コア基板３１０内に受動素子基板１Ａを内蔵する構造とした場合にも、同様の効果を奏する。又、図示は省略するが、コア基板３１０内に受動素子基板１Ｂを内蔵する構造とした場合にも、同様の効果を奏する。
【００５０】
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５１】
例えば、応用例で示した実装構造は一例であり、他の実装構造とした場合にも同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００５２】
１、１Ａ、１Ｂ  受動素子基板
１０、２１０  基板
１０ａ  基板の一方の面
１０ｂ  基板の他方の面
２０  受動素子
２１  インダクタ
２２  キャパシタ
２３  抵抗
３０、３５０、３６０  配線層
３１  配線パターン
３２  パッド
４０、６０、３２０、３３０、３４０、３５５、３７０  絶縁層
５０、８０  磁性層
７０  金属層
９０  貫通配線
２００、２００Ａ、２００Ｂ、３００Ａ、３００Ｂ  モジュール
２２０  半導体チップ
２３０、２４０  ボンディングワイヤ
２５０、２６０  バンプ
２７０  モールド樹脂
２８０  アンダーフィル樹脂
３１０  コア基板
３１０ｘ  凹部
３５５ｘ、３７０ｘ、Ｗ  開口部
３８０  ビア配線
３９０  貫通配線
【図１】
2015207700.tif 000003
【図２】
2015207700.tif 000004
【図３】
2015207700.tif 000005
【図４】
2015207700.tif 000006
【図５】
2015207700.tif 000007
【図６】
2015207700.tif 000008
【図７】
2015207700.tif 000009
【図８】
2015207700.tif 000010