(57)【要約】【課題】本発明は、チップ部品を基板に内蔵するにあたって実装面積が小さく、部品内蔵層厚が薄くできる素子内蔵基板用キャパシター素子、及び回路基板に微細な配線パターンを形成しつつ、配線パターンとの接続を形成しながらＬＣＲ等のチップ受動部品を正確に実装、内蔵する素子内蔵基板の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】本発明の素子内蔵基板は、１層以上の絶縁層を有するプリント配線板であって、絶縁層内にキャパシター素子を内蔵し、当該キャパシター素子は複数の電極と誘電体層を交互に積層した構成であることを特徴とする。さらに前記キャパシター素子の誘電体層を、少なくとも熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂と、誘電体フィラーを含むものとすれば、適度な可撓性のある素子内蔵基板を得ることができる。【選択図】図９
2004119483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１層以上の絶縁層を有するプリント配線板であって、前記絶縁層内にキャパシター素子を内蔵し、当該キャパシター素子は複数の電極と誘電体層を交互に積層した構成であることを特徴とする素子内蔵基板。
【請求項２】
前記キャパシター素子を内蔵した絶縁層の厚みが５０〜３００μｍの範囲であることを特徴とする素子内蔵基板。
【請求項３】
前記誘電体層の一層の厚みが１００μｍ以下であり、かつ前記キャパシター素子全体の厚みが２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の素子内蔵基板。
【請求項４】
前記キャパシター素子の誘電体層が、少なくとも熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂と、誘電体フィラーを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の素子内蔵基板。
【請求項５】
前記キャパシター素子の誘電体層として積層セラミックキャパシター用のグリーンシートを用いたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の素子内蔵基板。
【請求項６】
前記キャパシター素子は、異なる形状の複数の電極と、誘電体層を交互に積層した構成であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の素子内蔵基板。
【請求項７】
前記キャパシター素子を構成する複数の電極の導通を、一部とらない構成としたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の素子内蔵基板。
【請求項８】
前記キャパシター素子の端子電極が、当該キャパシター素子の同じ面上にあることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の素子内蔵基板。
【請求項９】
前記誘電体層に含まれる誘電体フィラーが、
ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｍｇ２ＴｉＯ３、ＺｎＴｉＯ３、Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７、Ｎｄ２Ｔｉ２Ｏ７、ＰｂＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＢａＺｒＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＢａＴｉ１−ｘＺｒｘＯ３、ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３（０≦ｘ≦１）
から選ばれる、１種あるいは２種類以上であることを特徴とする請求項４に記載の素子内蔵基板。
【請求項１０】
絶縁基板上に請求項１から９のいずれかに記載のキャパシター素子が配設された素子内蔵基板において、当該絶縁基板と前記キャパシター素子との界面に接着性樹脂が存在することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の素子内蔵基板。
【請求項１１】
絶縁基板上に請求項１から１０のいずれかに記載のキャパシター素子を、当該絶縁基板上の配線パターンと重ならない位置に配設したことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の素子内蔵基板。
【請求項１２】
同じ絶縁層内に複数のキャパシター素子を内蔵することを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の素子内蔵基板。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載のキャパシター素子を被覆した絶縁材料上に、配線パターンを設けたことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の素子内蔵基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受動素子が電気絶縁性基板の内部に配置されるキャパシター素子等の受動素子内蔵モジュールおよび受動素子内蔵基板とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の高性能化、小型化、高周波化の要求に伴い、半導体のさらなる高密度、高機能化が要請されている。このため、前記半導体の他にコンデンサ（Ｃ）、インダクタ（Ｌ）、抵抗（Ｒ）等の受動部品自体も小型化しており、さらにこれら特性が保証されたチップ受動部品を実装するための回路基板も、さらに小型高密度なものが必要とされている。
【０００３】
これらの要求に対し、例えば、ＬＳＩ間や実装部品間の電気配線を、最短距離で接続できる基板層間の電気接続方式であるインナービアホール（以下、ＩＶＨとする。）接続法が、最も回路の高密度配線化が可能であることから、各方面で開発が進められている。一般に、このようなＩＶＨ構成の配線基板としては、例えば、多層セラミック配線基板、ビルドアップ法による多層プリント配線基板、樹脂と無機フィラーとの混合物からなる多層コンポジット配線基板等があげられる。
【０００４】
前記多層セラミック配線基板は、例えば、以下に示すようにして作製できる。まず、アルミナ等のセラミック粉末、有機バインダおよび可塑剤からなるグリーンシートを複数枚準備し、前記各グリーンシートにビアホールを設け、前記ビアホールに導電性ペーストを充填した後、このグリーンシートに配線パターン印刷を行い、前記各グリーンシートを積層する。そして、この積層体を、脱バインダおよび焼成することにより、前記多層セラミック配線基板を作製できる。このような多層セラミック配線基板は、ＩＶＨ構造を有するため、極めて高密度な配線パターンを形成でき、電子機器の小型化等に最適である。
【０００５】
また、この多層セラミック配線基板の構造を模した、前記ビルドアップ法によるプリント配線基板も各方面で開発されている。例えば、特開平９−１１６２６７号公報、特開平９−５１１６８号公報等には、一般的なビルドアップ法として、従来から使用されているガラス−エポキシ基板をコアとし、この基板表面に感光性絶縁層を形成した後、フォトリソグラフィー法でビアホールを設け、さらにこの全面に銅メッキを施し、前記銅メッキを化学エッチングして配線パターンを形成する方法が開示されている。
【０００６】
また、特開平９−３２６５６２号公報には、前記ビルドアップ法と同様に、前記フォトリソグラフィー法により加工したビアホールに、導電性ペーストを充填する方法が開示され、特開平９−３６５５１号公報、特開平１０−５１１３９号公報等には、絶縁性硬質基材の一表面に導体回路を、他方表面に接着剤層をそれぞれ形成し、これに貫通孔を設けて、導電性ペーストを充填した後、複数の基材を重ねて積層する多層化方法が開示されている。
【０００７】
また、特許第２６０１１２８号、特許第２６０３０５３号、特許第２５８７５９６号は、アラミド−エポキシプリプレグにレーザ加工により貫通孔を設け、ここに導電性ペーストを充填した後、銅箔を積層してパターニングを行い、この基板をコアとして、導電性ペーストを充填したプリプレグでさらに挟み多層化する方法である。
【０００８】
以上のように、例えば、樹脂系プリント配線基板をＩＶＨ接続させれば、前記多層セラミック配線基板と同様に、必要な各層間のみの電気的接続が可能であり、さらに、配線基板の最上層に貫通孔がないため、より実装性にも優れる。
【０００９】
しかしながら上記のように、高密度配線化された多層配線基板においても、コンデンサ、抵抗器など配線基板の表面に実装される電子部品の占める割合は依然として高く、電子機器の小型化に対して、大きな課題となっている。このような課題の解決策として配線基板内に電子部品を埋設して高密度実装化を図ろうとする提案が開示されている。
【００１０】
例えば、プリント基板に設けた透孔内にリードレス部品を埋設した構成が特開昭５４−３８５６１号公報、絶縁基板に設けた貫通孔内にセラミックコンデンサ等の受動素子を埋設した構成が特公昭６０−４１４８０号公報、半導体素子のバイパスコンデンサをプリント配線基板の孔に埋設した構成が特開平４−７３９９２号公報および特許文献１等に開示されている。
【００１１】
また、セラミック配線基板に設けたビアホール（ＩＶＨ）内に導電性物質と誘電性物質を充填して同時焼成した特許文献２、有機系絶縁基板に設けた貫通孔に電子部品形成材料を埋め込んだ後、固化させてコンデンサや抵抗器を形成した構成が特許文献３等に開示されている。
【００１２】
上記従来の開示技術はいずれも二つの方式に大別できる。すなわちその一つは配線基板に設けられた貫通孔にチップ抵抗器またはチップコンデンサ等の既に完成されたリードレス部品を埋設した後、このリードレス部品の電極と配線基板上の配線パターンとを導電性ペイントまたは半田付けによって接続するものである。また、他の一つは有機系配線基板の場合、配線基板に設けた貫通孔にコンデンサ等の電子部品形成材料を埋め込み、固化させることによって所望のコンデンサとした後、その上下の端面にメッキを施して電極を形成して電子部品内蔵配線基板を形成させ、また無機系配線基板の場合は、セラミックグリーンシートに設けられたビアホール（ＩＶＨ）内に誘電体ペーストや導電性ペーストを充填した後、高温で焼成することにより、所望のコンデンサを内蔵した配線基板を形成したものである。
なお、ここで貫通孔とは、プリント配線板を構成する層のいずれかを貫通する穴をいう。
【００１３】
しかしながら、これらの貫通孔を利用して焼成あるいは固化したコンデンサで大容量を得ることは困難である。一方、あらかじめ、大容量が確保されているチップコンデンサ等を貫通孔を利用して埋設、実装する場合は、現行、最小サイズの０６０３チップを用いた場合でも０．６ｍｍの層厚みが必ず伴い、薄い多層基板を実現することが困難となる。
【００１４】
また、チップ部品単体でみた場合、市場には、１００５，０６０３に代表される側面に電極が構成されたチップ部品が代表的であり、それらを基板に内蔵した例は、特許文献４（米国特許第６，０３８，１３３号明細書）などに既に提案されているが、内蔵用に特性、形状を考慮して構造を対応させたもの、またそれを基板に内蔵させた形態は、まだ提案されていない。さらに、チップ部品単体でみた場合、上下面に電極を有する素子としては、単層チップコンデンサや薄膜積層コンデンサがあるが、これらはいずれも表面実装する事しか想定されておらず、電極間をワイヤーボンドで接続したり、リボンリードで接続したりすることが一般的に用いられている。従って、これらチップ部品を基板に内蔵することや、及び内蔵させたときに配線パターンと精度良く接続させる有効な製造方法は未だ提案されていなかった。
【００１５】
一方で両面を銅箔で挟んだ誘電体層シートを用いて、多層プリント配線板の内層の一層全面に誘電体層を設けた構造のもの（特許文献５、特許文献６、特許文献７）も提案されている。本構造のものは単層であるためチップ部品と比べると単位面積あたりの静電容量が極めて低いが、電極面積を大きくすることにより必要な容量が得られる。また、上述したチップ部品の埋め込みタイプと違い、多層プリント基板製造の積層工程を用いることができることから、製造上有利である。欠点としては大面積で基板に内蔵する関係上、焼成したセラミック系の誘電体材料を用いることができない。すなわち誘電体フィラーを樹脂に混練したものを使用せざるを得なく、材料の誘電率は無機材料と比較して２桁以上低くなり、単位容量あたりのコンデンサー一個面積が莫大になり基板を小さくできないこと、一層に複数個のキャパシターを埋め込み難いことが問題となっていた。
【００１６】
【特許文献１】
特開平５−２１８６１５号公報（第２頁、段落７）
【特許文献２】
特開平８−２２２６５６号公報（第３頁、段落１１―１４）
【特許文献３】
特開平１０−５６２５１号公報（第３頁、段落７―８）
【特許文献４】
特開平１１−２２０２６２号公報（第７―８頁、段落４２―５４）
【特許文献５】
米国特許第５０７９０６９号
【特許文献６】
米国特許第５１５５６５５号
【特許文献７】
米国特許第５１６１０８６号
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑み発明されたものでチップ部品を基板に内蔵するにあたって実装面積が小さく、部品内蔵層厚が薄くできる素子内蔵基板用キャパシター素子、及び回路基板に微細な配線パターンを形成しつつ、配線パターンとの接続を形成しながらＬＣＲ等のチップ受動部品を正確に実装、内蔵する素子内蔵基板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の課題を解決するためになされたものであり、請求項１に係る第１の発明は、１層以上の絶縁層を有するプリント配線板であって、前記絶縁層内にキャパシター素子を内蔵し、当該キャパシター素子は複数の電極と誘電体層を交互に積層した構成であることを特徴とする素子内蔵基板である。
【００１９】
請求項２に係る第２の発明は、前記キャパシター素子を内蔵した絶縁層の厚みが５０〜３００μｍの範囲であることを特徴とする素子内蔵基板である。
【００２０】
請求項３に係る第３の発明は、前記誘電体層の一層の厚みが１００μｍ以下であり、かつ前記キャパシター素子全体の厚みが２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の素子内蔵基板である。
【００２１】
請求項４に係る第４の発明は、前記キャパシター素子の誘電体層が、少なくとも熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂と、誘電体フィラーを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の素子内蔵基板である。
【００２２】
請求項５に係る第５の発明は、前記キャパシター素子の誘電体層として積層セラミックキャパシター用のグリーンシートを用いたことを特徴とする請求項１か３のいずれかに記載の素子内蔵基板である。
【００２３】
請求項６に係る第６の発明は、前記キャパシター素子は、異なる形状の複数の電極と、誘電体層を交互に積層した構成であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の素子内蔵基板である。
【００２４】
請求項７に係る第７の発明は、前記キャパシター素子を構成する複数の電極の導通を、一部とらない構成としたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の素子内蔵基板である。
【００２５】
請求項８に係る第８の発明は、前記キャパシター素子の端子電極が、当該キャパシター素子の同じ面上にあることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の素子内蔵基板である。
【００２６】
請求項９に係る第９の発明は、前記誘電体層に含まれる誘電体フィラーが、
ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｍｇ２ＴｉＯ３、ＺｎＴｉＯ３、Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７、Ｎｄ２Ｔｉ２Ｏ７、ＰｂＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＢａＺｒＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＢａＴｉ１−ｘＺｒｘＯ３、ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３（０≦ｘ≦１）
から選ばれる、１種あるいは２種類以上であることを特徴とする請求項４に記載の素子内蔵基板である。
【００２７】
請求項１０に係る第１０の発明は、絶縁基板上に請求項１から９のいずれかに記載のキャパシター素子が配設された素子内蔵基板において、当該絶縁基板と前記キャパシター素子との界面に接着性樹脂が存在することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の素子内蔵基板である。
【００２８】
請求項１１に係る第１１の発明は、絶縁基板上に請求項１から１０のいずれかに記載のキャパシター素子を、当該絶縁基板上の配線パターンと重ならない位置に配設したことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の素子内蔵基板である。
【００２９】
請求項１２に係る第１２に発明は、同じ絶縁層内に複数のキャパシター素子を内蔵することを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の素子内蔵基板である。
【００３０】
請求項１３に係る際１３の発明は、請求項１から１２のいずれかに記載のキャパシター素子を被覆した絶縁材料上に、配線パターンを設けたことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の素子内蔵基板である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明は１層以上の絶縁層を有するプリント配線板であって、絶縁層内にキャパシター素子を内蔵し、当該キャパシター素子は２層以上の誘電体層を有するものであることを特徴とする素子内蔵基板である。またキャパシター素子の誘電体層が、少なくとも熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂と、誘電体フィラーを混練してなり、前記誘電体層の一層の厚みが１００μｍ以下であり、かつキャパシター素子全体の厚みが２００μｍ以下であることを特徴とするキャパシター素子を用いて製造された素子内蔵基板である。
【００３２】
図１に従来のプレーナータイプのキャパシター素子内蔵基板の模式構成部分断面図を示す。従来の誘電体フィラーをバインダー樹脂に練り込んだ誘電体層１０５を基板全面に設け上下に電極パターンを設けたいわゆるプレーナータイプキャパシターは素子の静電容量が小さいことが問題になっていた。また、表面実装で用いられる積層セラミックチップキャパシターは基板に内蔵することを目的として製造されていないため、小型ではあるものの厚さが不適であり、キャパシター素子の端子電極形状も内蔵には不向きであった。
【００３３】
本発明は素子内蔵基板に用いるための必要な静電容量を確保し、多層プリント配線板の製造工程を考慮した最適構造を有するキャパシター素子を提供し、埋め込み信頼性に優れた素子内蔵基板を提供するものである。
すなわち、単層で達成できなかった素子の静電容量を電極面積を広げることと多層化することによって確保し、さらに多層プリント配線板への内蔵に適するよう樹脂材料を用いて行うものである。
【００３４】
本発明で述べるキャパシター素子は誘電体層と電極とを順次積層して形成される。製造工程の一例を図２〜図９に示す。誘電体層２０１は熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂、またはそれらを混合したものに誘電フィラーを混練したものが望ましい（図２（ａ））。この理由としてはたとえばシート状に焼成させたセラミックを用いると誘電率が高く静電容量を稼げる一方で、薄くすると割れやすく多層プリント配線板の製造工程でクラックなどを生じ機能しなくなる恐れがあるためである。これに対して樹脂材料は誘電率は低いがある程度の可とう性を有することから素子内蔵基板に適している。
【００３５】
本発明では熱可塑性樹脂としてポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどを用いることができる。
また、本発明では熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂などの三次元硬化物を用いることができる。
【００３６】
本発明では上述した熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂、あるいはそれらの混合物に誘電フィラーを混練して誘電体層として用いる。この際、必要に応じて溶剤、分散剤、カップリング剤などの添加剤を用いても良い。また、熱硬化性樹脂が成分として入っている場合は誘電体層形成後、加熱により熱硬化させて用いる。
本発明では誘電フィラーとしてＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｍｇ２ＴｉＯ３、ＺｎＴｉＯ３、Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７、Ｎｄ２Ｔｉ２Ｏ７、ＰｂＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＢａＺｒＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＢａＴｉ１−ｘＺｒｘＯ３、ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３（０≦ｘ≦１）などを用いることができ、単独で用いても、必要に応じてそれらを混合して用いても良い。
本発明で述べる誘電体層の樹脂と誘電フィラーの割合は必要とするキャパシター素子の容量に応じてその比率を変えることが出来る。よって特に限定されるものではないが、高容量を得るためには通常は５０ｗｔ％以上の誘電フィラーを入れることが望ましい。
【００３７】
本発明で述べるキャパシター素子に用いる電極２０４は導電性であれば特に限定されるものではなく、金属箔、もしくはカーボンや金属微粒子等の導電性微粒子を樹脂に混練した導電性ペーストで形成されたものが利用できる（図２（ｂ））。
【００３８】
本発明で述べるキャパシター素子を作製する方法としては、あらかじめ誘電フィラーを混練した樹脂からなる誘電体シート２０３を用意し、電極で挟む、あるいは誘電体シートに導電性ペーストで電極を印刷したのち、次の誘電体層を順次積層して形成する。この際に各誘電体層、電極との密着性を増すために必要に応じて加熱、加圧下でプレスすることが望ましい。また、未硬化の熱硬化性樹脂が成分として含まれる場合は、積層過程で加熱硬化させるか、もしくはプリント基板に内蔵後一括して熱硬化させて使用する（図３）。
【００３９】
本発明で述べるキャパシター素子の厚さは２００μｍ以下であることが特に好ましい。この理由は素子をプリント基板に内蔵する際、これより厚いとキャパシター素子が絶縁層一層に収まりきらなくなるため、この段差を絶縁材料２１３で埋めることが困難となり、キャパシター層の平滑性を確保しにくくなるためである。
【００４０】
本発明のキャパシターは少なくとも２層以上の誘電体層２０１を有し、従って誘電体層を挟む電極２０４は３枚以上有するものとする。好ましくは３層以上の誘電体層を有することが望まれる。この理由は樹脂系の誘電体層は誘電率が低いため、１層のみでは必要とするキャパシター素子の容量を得るためには大面積にならざるを得ず、埋め込める容量、および個数に制約を受けるためである。多層にすることでキャパシター容量を大きくすることができる。また、本発明のキャパシター素子の誘電体層２０１の厚みは一層あたり１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがさらに望ましい。この理由はキャパシター素子２０７自体の厚さが薄くなるほど、プリント配線板に埋め込みやすいことと、静電容量は電極間距離に反比例するため薄いほど大きな静電容量を得ることが出来るためである。
【００４１】
本発明のキャパシター素子２０７の端子電極２０６は、当該キャパシター素子の同じ面上にあることが望ましい（図４）。この理由としてはキャパシター素子の異なる面に端子電極が有るとき、例えば上下に別れて電極がある場合は、キャパシター素子の上面端子電極は絶縁層２１４を介して上層パターンと接続することになり、上下配線層の中間位置にビアホールを形成して導通を図らねばならず技術的に困難なためである。
【００４２】
本発明のキャパシター素子の各層の電極２０４は所定位置に貫通孔２０５をあけたのち、導電性樹脂ペーストを埋め込む、あるいは孔内を金属でメッキすることなどにより上下間の導通を得る（図４）。貫通孔２０５を開ける方法としてはドリル法、パンチ法、ピン挿入法、レーザー加工などによって行うことが出来る。
【００４３】
また電極２０４の形状は貫通孔２０５を開ける位置によって任意の電極と接続できるよう各層ごとの重なりを考えた形状とすることが望ましい。例えば図１７及び図２０（ａ）から（ｄ）に示すように各層におけるコンデンサ電極２０４の形状と、貫通孔形成位置２１９の組合せの例を示す。これを積層しておき、例えば図１８や図２０（ｅ）に示すように貫通孔２０５を形成する位置を選択することで、任意の電極のみについて導通をとることができ、結果、同じ積層体（例えば図３や図１０に示されるように、誘電体層と電極を交互に積層した状態のもの）から、異なる静電容量を有するキャパシター素子を製造することができる。このため、回路設計上も生産効率的にも非常に有利になる。
また、本発明のキャパシター素子は、貫通孔の形成位置だけではなく、貫通孔の深さを変えることで導通を取るコンデンサ電極の数を任意とすることができ、これによっても静電容量を調節することができる（図１９）。貫通孔の形成位置と深さを組み合わせ、任意の容量のキャパシター素子を得ることもできる。
【００４４】
本発明のキャパシター素子２０７を基板に内蔵しやすくするために、キャパシター素子と直接絶縁基板との界面の一部もしくは全面に接着性樹脂が存在することが好ましい（図５）。この接着性樹脂の層（接着性樹脂層２０８）はキャパシター素子２０７と絶縁基板２１０を接着させるためのものであり（図６）、各種接着剤や、加熱によって軟化し接着性を示す各種熱可塑性樹脂をキャパシター素子または絶縁基板の必要な部分にコーティングして用いられる。あらかじめキャパシター素子の片面に接着性樹脂層２０８を設けておけば、加熱等の簡便な操作により絶縁基板２１０へキャパシター素子２０７を配設することができ、プリント配線板への素子の内蔵を容易にすることが出来る。
【００４５】
また、本発明のキャパシター素子を特に簡便に得る方法としては、積層セラミックコンデンサーの製造に用いるグリーンシートをキャパシター素子の誘電体層として利用することもできる。製造工程の一例を図１０〜図１６に示す。グリーンシートとは誘電フィラーが樹脂に混練された焼成前のシートを示し、通常チタン酸バリウムのような誘電フィラーがポリビニルブチラールやポリエチレンなどに練り込まれたシートに導電性ペーストなどで電極が印刷された後、多層に積層されている。チップキャパシターとしても用いるためにはこれを３００℃〜５００℃に加熱して樹脂成分を加熱分解除去（脱バインダー工程）した後、さらに９００℃〜１４００℃の温度で焼成させチップ部品とする。脱バインダー工程を経ると誘電フィラーのみと電極剤のみとなり、焼成させないと形状が保持できない。また、焼成すると割れやすくなるので大きな面積では用いることができない。そこで、本発明のキャパシター素子として用いる場合は焼成前のグリーンシートの状態で使用するのが望ましい。この場合、グリーンシートに用いられる樹脂の軟化点が低いため、出来るだけキャパシター素子の設けられた絶縁層２１４（図１４）を素子内蔵基板の内層に配置すること、および製品となる素子内蔵基板の使用時の温度に対して注意が必要である。特に耐熱性が要求される用途では耐熱性の樹脂で構成される誘電体層を用いることが好ましい。
【００４６】
本発明で述べるキャパシター素子を絶縁基板上に設ける方法としては、接続配線パッド上にキャパシターを直接実装せず、かつ配線パターン２０９がない箇所に、すなわち絶縁基板２１０上にキャパシター素子２０７を設けることが望ましい（図６）。たとえば、表面実装と同様にキャパシター端子の両端を接続パッド（すなわち絶縁基板２１０の配線パターン２０９）上に直接実装した場合、パッドとパッド間にわずかな隙間が生じる可能性があり、上層を形成して内蔵部品となったときに信頼性の点で問題を生じる恐れがある。本発明では接続パッドや配線パターン２０９がない絶縁基板２１０上にキャパシター素子２０７を設けることにより、キャパシター素子２０７と絶縁基板２１０面に隙間を空けることなく、信頼性に優れた接合が実現できると共に、配線パターン２０９上にキャパシター素子２０７を設けた場合は、絶縁層２１４の最小層厚がキャパシター素子２０７の厚みに配線パターン２０９である導体層の厚みを加えたものになるのに対して、本発明の方法ではキャパシター２０７の厚みのみが絶縁層２１４の最小厚みとなり、キャパシター素子を配設した絶縁層２１４を薄くできる点で有利である。
【００４７】
本発明ではキャパシター素子の端子電極２０６と配線パターン２０９の接続パッドとの導通は導電性ペースト２１２を用いたり（図７）、上層をめっき後にエッチングして配線パターン及び導通電極を形成するなどして行うことが出来る。
【００４８】
本発明の素子内蔵基板は、絶縁基板２１０上にキャパシター素子２０７を配設後、絶縁材料２１３で被覆して絶縁層２１４を形成し、導電性ペースト２１２等で行った配線の絶縁およびキャパシター素子被覆面の平滑化を行うことが望ましい。ここで用いる絶縁材料２１３としては導体回路やキャパシター素子による絶縁層表面の段差が小さくなるよう、加熱加圧によりレベリング性を示すものであればよく、例えばプリント配線板の積層に用いるプリプレグ、ビルトアップ層形成に用いる樹脂絶縁シートなどがあげられ、また樹脂ワニスなどを用いてもよい。
【００４９】
本発明のキャパシター素子は非常に薄型でコンパクトであるため、同じプリント配線板内に複数個内蔵することはもちろん、プリント配線板の同じ絶縁基板上に複数個配置することも可能である。
本発明の素子内蔵基板はキャパシター素子の他に抵抗素子やインダクター素子を同時に、あるいは別の層に埋め込んで用いても良い。
本発明の素子内蔵基板は通常のプリント配線板と同様に基板上にチップコンデンサー、抵抗、ＩＣなどの各種表面実装部品を設けて使用することが出来る。
【００５０】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例１を図面を用いて説明する。誘電体シート２０３の製造方法を図２で示す。熱可塑性のバインダー樹脂としてポリエーテルスルホン（住友化学工業社製：商品名スミカエクセル５００３Ｐ）２０重量部、高誘電フィラーとしてチタン酸バリウム（堺化学工業社製：商品名ＢＴ０５）８０重量部とをγ−ブチロラクトンとＮ−メチルピロリドンの混合溶剤を用いて十分に分散させたのち、支持体２０２としてポリイミドシート上にコーターを用いて塗布後、乾燥して溶剤を除去し、約２５μｍの厚さの誘電体層２０１を設けた誘電体シート２０３を得た（図２（ａ））。次にこの誘電体層２０１上に導電性ペーストでコンデンサ電極部分が１ｃｍ２となるように作製したパターンを用いて、スクリーン印刷により電極２０４を形成した（図２（ｂ））。
【００５１】
次に誘電体シート２０３から支持体２０２であるポリイミドシートを剥がし、電極２０４が１ｃｍ２の重なりをもって交互にずれるように誘電体層を６枚重ねたのち、約２８０℃で熱プレスした（図３）。上下の電極が一つおきに接続される位置にドリルを用いて形成した０．２ｍｍφの貫通孔２０５に導電性ペーストを充填するとともに上部に端子電極２０６を形成しキャパシター素子２０７を作製した（図４）。
【００５２】
図５のようにキャパシター素子２０７下部にエポキシ系接着樹脂層２０８を設け、図６のように配線パターン２０９を避けた絶縁基板２１０上に配設した。
図７のようにキャパシター素子の端子電極２０６と配線パターン２０９を導電性ペースト２１２によって接続した。
次にキャパシター素子が設けられた絶縁基板２１０面上に層間絶縁材料２１３（太陽インキ製造社製：ＨＢＩ−２００）をダイコーターにて約１５０μｍの厚さで塗工した。
プリント配線板の必要箇所にビアホール２１１を形成、ホールめっき、穴埋め、パネルメッキ後、配線パターン２０９及び導通電極２１５をエッチングにより形成して図９の素子内蔵基板を製造した。
端子Ａ−Ｂ間の静電容量をＬＣＲメーターにて測定したところ、６．６９ｎＦであった。
【００５３】
（実施例２）
誘電体シート２０３の製造方法を示す（図２）。熱可塑性のバインダー樹脂として可溶性ポリイミド樹脂溶液（新日本理化社製：商品名リカコートＰＮ２０）に高誘電フィラーとしてチタン酸バリウムジルコネート（堺化学工業社製：商品名ＢＴＺ−０５−８０２０）を樹脂との固形分比で８０ｗｔ％になるように十分に分散させたのち、支持体２０２としてポリイミドシート上にコーターを用いて塗布後、乾燥して溶剤を除去し、約２５μｍの厚さの誘電体層２０１を設けた誘電体シート２０３を得た（図２（ａ））。次にこの誘電体層２０１上に導電性ペーストでコンデンサ電極部分が１ｃｍ２になるように作製したパターンを用いて、スクリーン印刷により電極２０４を形成した（図２（ｂ））。
【００５４】
次に誘電体シート２０３から支持体２０２であるポリイミドシートを剥がし、電極が１ｃｍ２の重なりをもって交互にずれるように誘電体層を４枚重ねたのち、約３００℃で熱プレスした（図３）。上下の電極が一つおきに接続される位置にドリルを用いて形成した０．２ｍｍφの貫通孔２０５に導電性ペーストを充填するとともに上部に端子電極２０６を形成しキャパシター素子２０７を作製した（図４）。
【００５５】
図５のようにキャパシター素子２０７下部にエポキシ系接着樹脂層２０８を設け、図６のように配線パターン２０９を避けた絶縁基板２１０上に配設した。
図７のようにキャパシター素子の端子電極２０６と配線パターン２０９を導電性ペースト２１２によって接続した。
次にキャパシター素子が設けられた絶縁基板２１０面上に層間絶縁材料２１３（太陽インキ製造社製：商品名ＨＢＩ−２００）をダイコーターにて約１００μｍの厚さで塗工した。
プリント配線板の必要箇所にビアホール２１１を形成、ホールめっき、穴埋め、パネルメッキ後、配線パターン２０９及び導通電極２１５をエッチングにより形成して図９の素子内蔵基板を製造した。
端子Ａ−Ｂ間の静電容量をＬＣＲメーターにて測定したところ、３．７５ｎＦであった。
【００５６】
（実施例３）
誘電体シート２０３の製造方法を示す（図２）。熱硬化性のバインダー樹脂としてエポキシ樹脂Ａ（日本化薬社製：商品名ＥＰＰＮ５０２Ｈ）８０重量部、エポキシ樹脂Ｂ（昭和高分子社製：商品名エピコート８０２）２０重量部、硬化剤（荒川化学工業社製：商品名タマノル）６２重量部を溶剤（ダイセル化学工業社製：商品名メトアセ）に溶解させ、高誘電フィラーとしてチタン酸バリウム（堺化学工業社製：商品名ＢＴ−０５）を樹脂分（含硬化剤）との固形分比で８０ｗｔ％になるように十分に分散させたのち、支持体２０２としてポリイミドシート上にコーターを用いて塗布後、８０℃３０分で乾燥して溶剤を除去しＢステージ状態の約２０μｍの厚さの誘電体層２０１を設けた誘電体シート２０３を得た（図２（ａ））。次にこの誘電体層２０１上に導電性ペーストでコンデンサ電極部分が１ｃｍ２になるように作製したパターンを用いて、スクリーン印刷により電極２０４を形成した（図２（ｂ））。
【００５７】
次に誘電体シート２０３から支持体２０２であるポリイミドシートを剥がし、電極が１ｃｍ２の重なりをもって交互にずれるように誘電体層を４枚重ねたのち、約１２０℃で熱プレスした（図３）。上下の電極が一つおきに接続される位置にＣＯ２レーザーを用いて形成した０．１５ｍｍφの貫通孔２０５に導電性ペーストを充填するとともに上部に端子電極２０６を形成しキャパシター素子２０７を作製した（図４）。
【００５８】
図５のようにキャパシター素子２０７下部にエポキシ系接着樹脂層２０８を設けて図６のように配線パターン２０９を避けて絶縁基板２１０上に配設した。
図７のようにキャパシター素子の端子電極２０６と配線パターン２０９を導電性ペースト２１２によって接続した。
次にキャパシター素子が設けられた絶縁基板２１０面上に層間絶縁材料２１３（太陽インキ製造社製：ＨＢＩ−２００）をダイコーターにて約１００μｍの厚さで塗工した（図８）。
多層プリント基板の必要箇所にビアホール２１１を形成、パネルメッキ後、配線パターン２０９及び導通電極２１５をエッチングにより形成して図９の素子内蔵基板を製造した。
端子Ａ−Ｂ間の静電容量をＬＣＲメーターにて測定したところ、５．４８ｎＦであった。
【００５９】
（実施例４）
誘電体シートとして誘電フィラー含有ポリエチレン樹脂のグリーンシート（帝人ディーエスエム・ソルティック社製：商品名ソルフィル）膜厚約３０μｍを用いた。
コンデンサ電極２０４として厚さ約３μｍのＮｉ箔をグリーンシート２１７（誘電体層）と交互に電極間の重なりが９０ｍｍ２になるように配置し、電極６層、グリーンシート５層を１６０℃で熱プレスしてキャパシター素子を得た（図１０）。このときの厚さは約８５μｍになった。
上下の電極が一つ置きに接続されるようドリルを用いてを用いて形成した０．２ｍｍφの貫通孔２０５に導電性ペーストを充填するとともに上部に端子電極２０６を形成しキャパシター素子２０７を作製した（図１１）。
図１２のようにキャパシター素子２０７下部にエポキシ系接着樹脂層２０８を設けて図１３のように配線パターン２０９を避けた絶縁基板２１０上に配設し、導電性ペースト２１２によって一方の端子電極２０６と配線パターン２０９とを接続した。
次に厚みが約５０μｍである層間絶縁材料シート２１８（味の素テクノファイン社：商品名ＡＢＦ−ＳＨ）を加熱真空プレス機により２度貼りした（図１４）。
図１５のようにキャパシター素子２０７の上部の絶縁層２１４に導通を取るためにＵＶレーザーを用いて約５０μｍのビア２１６を設けた。
絶縁層２１４上にフィルドビア法にてパネルメッキを行いエッチングし、図１６のように導通電極２１５を形成し素子内蔵基板を完成させた。
端子Ａ−Ｂ間の静電容量をＬＣＲメーターにて測定したところ、６．４０ｎＦであった。
【００６０】
（実施例５）
誘電体シート２０３の製造方法を示す。熱可塑性のバインダー樹脂としてポリエーテルスルホン（住友化学工業社製：商品名スミカエクセル５００３Ｐ）２０重量部、高誘電フィラーとしてチタン酸バリウム（堺化学工業社製：商品名ＢＴ０５）８０重量部とをγ−ブチロラクトンとメチルピロリドンの混合溶剤を用いて十分に分散させたのち、支持体２０２としてポリイミドシート上にコーターを用いて塗布後、乾燥して溶剤を除去し、約２５μｍの厚さの誘電体層２０１を設けた誘電体シート２０３を得た。次にこの誘電体層２０１上に電極２０４として導電性ペーストであらかじめ重なりが１ｃｍ２になるように作製したパターンを用いてスクリーン印刷により形成した（図２）。このときの電極２０４の構造を図１７（ａ）から（ｆ）のように第１層から第６層までパターン形状を変えてそれぞれ作製した。
次に誘電体シート２０１から支持体２０２であるポリイミドシートを剥がし、電極が１ｃｍ２の重なりをもって交互にずれるように誘電体層を６枚重ねたのち、約２８０℃で熱プレスした。各層の電極を接続するために図１８（ａ）に示したイとニの位置にドリルを用いて形成した０．２ｍｍφの貫通孔２０５に導電性ペーストを充填するとともに上部に端子電極２０６を形成してキャパシター素子２０７を作製し、キャパシタ素子２０７下部にエポキシ系接着樹脂層２０８を設けた（図１６）。
その後、実施例１と同様に素子内蔵基板を完成させた。さらに貫通孔２０５の位置をロ−ニ、ロ−ホ、ハ−ホ、ハ−ヘと変えて形成したキャパシター素子（図１８）を実施例１と同様に絶縁層に内蔵した素子内蔵基板も同様に作製した。この素子内蔵基板の構造は、キャパシター素子の容量を除いては図９と同じである。端子Ａ−Ｂ間の静電容量をＬＣＲメーターにて測定した。その結果、貫通孔の位置がイ−ニのものは１．３４ｎＦ、ロ−ニのものは２．６８ｎＦ、ロ−ホのものは４．０１ｎＦ、ハ−ホのものは５．３５ｎＦ、ハ−ヘのものは６．６６ｎＦであった。
【００６１】
（実施例６）
実施例５と同様に誘電体シートを得た。次にこの上に電極２０４として導電性ペーストであらかじめ重なりが１ｃｍ２になるように作製したパターンを用いてスクリーン印刷により形成した（図２）。このときの電極２０４の構造を図２０（ａ）から（ｄ）のように第１層から第４層までパターン形状を変えてそれぞれ作製した。
次に誘電体シート２０１から支持体２０２であるポリイミドシートを剥がし、電極が１ｃｍ２の重なりをもって交互にずれるように誘電体層を４枚重ねたのち、約２８０℃で熱プレスした。各層の電極を接続するために図２０に示したリとヌの位置にドリルを用いて形成した０．２ｍｍφの貫通孔２０５に導電性ペーストを充填するとともに上部に端子電極２０６を形成してキャパシター素子２０７を作製し、キャパシタ素子２０７下部にエポキシ系接着樹脂層２０８を設けた（図２０（ｅ））。
その後、実施例１と同様に素子内蔵基板を完成させた。さらに貫通孔２０５の位置をリ−チ、リ−ルと変えて形成したキャパシター素子を実施例１と同様に絶縁層に内蔵した素子内蔵基板も同様に作製した。この素子内蔵基板の構造は、キャパシター素子の容量を除いては図９と同じである。端子Ａ−Ｂ間の静電容量をＬＣＲメーターにて測定した。その結果、貫通孔の位置がリ−ヌのものは１．３３ｎＦ、リ−チのものは０．６７ｎＦ、リ−ルのものは０．３３ｎＦであった。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように本発明の素子内蔵基板およびその製造方法によれば、プリント配線板内に静電容量の大きなキャパシター素子を通常のビルトアップ工法を用いて簡便に内蔵することができ、種々の多層プリント配線板やモジュール基板の特性を向上させることが出来る。
【００６３】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のプレーナータイプのキャパシター素子内蔵基板の模式構成部断面図である。
【図２】本発明の素子内蔵基板に内蔵するキャパシター素子の製造工程の一例を示す説明図である。
【図３】本発明の素子内蔵基板に内蔵するキャパシター素子の製造工程の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の素子内蔵基板に内蔵するキャパシター素子の製造工程の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の素子内蔵基板に内蔵するキャパシター素子の製造工程の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の素子内蔵基板の製造工程の一例を示す説明図である。
【図７】本発明の素子内蔵基板の製造工程の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の素子内蔵基板の製造工程の一例を示す説明図である。
【図９】本発明の素子内蔵基板の製造工程の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の素子内蔵基板に内蔵するキャパシター素子の製造工程の他の例を示す説明図である。
【図１１】本発明の素子内蔵基板に内蔵するキャパシター素子の製造工程の他の例を示す説明図である。
【図１２】本発明の素子内蔵基板に内蔵するキャパシター素子の製造工程の他の例を示す説明図である。
【図１３】本発明の素子内蔵基板の製造工程の他の例を示す説明図である。
【図１４】本発明の素子内蔵基板の製造工程の他の例を示す説明図である。
【図１５】本発明の素子内蔵基板の製造工程の他の例を示す説明図である。
【図１６】本発明の素子内蔵基板の製造工程の他の例を示す説明図である。
【図１７】本発明の素子内蔵基板に内蔵するキャパシター素子の電極形状と貫通孔形成位置の一例を示した説明図である。
【図１８】本発明の素子内蔵基板に内蔵するキャパシター素子の貫通孔形成位置と電極の導通状態を示した説明図である。
【図１９】本発明の素子内蔵基板に内蔵するキャパシター素子の電極の導通状態を示した断面図である。
【図２０】本発明の素子内蔵基板に内蔵するキャパシター素子の電極形状と貫通孔形成位置の一例を示した説明図である。
【符号の説明】
１０１…キャパシター素子
１０２…配線パターン
１０３…ビアホール（ＩＶＨ）
１０４…絶縁層
１０５…誘電体層
２０１…誘電体層
２０２…支持体
２０３…誘電体シート
２０４…導体層（電極）
２０５…貫通孔
２０６…端子電極
２０７…キャパシター素子
２０８…接着樹脂層
２０９…配線パターン
２１０…絶縁基板
２１１…ビアホール（ＩＶＨ）
２１２…導電性ペースト
２１３…絶縁材料
２１４…絶縁層
２１５…導通電極
２１６…ビア
２１７…グリーンシート
２１８…層間絶縁材料シート
２１９…貫通孔形成位置
【図１】
2004119483.tif 000003
【図２】
2004119483.tif 000004
【図３】
2004119483.tif 000005
【図４】
2004119483.tif 000006
【図５】
2004119483.tif 000007
【図６】
2004119483.tif 000008
【図７】
2004119483.tif 000009
【図８】
2004119483.tif 000010
【図９】
2004119483.tif 000011
【図１０】
2004119483.tif 000012
【図１１】
2004119483.tif 000013
【図１２】
2004119483.tif 000014
【図１３】
2004119483.tif 000015
【図１４】
2004119483.tif 000016
【図１５】
2004119483.tif 000017
【図１６】
2004119483.tif 000018
【図１７】
2004119483.tif 000019
【図１８】
2004119483.tif 000020
【図１９】
2004119483.tif 000021
【図２０】
2004119483.tif 000022