JP2003309374A - コンデンサ素子内蔵多層配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンデンサ素子内蔵基板において、電気的接
続不良を発生してしまうという問題点を有していた。 【解決手段】 有機材料から成る複数の絶縁層１を積層
するとともにこれら絶縁層１の表面に配線導体２を形成
し、絶縁層１を挟んで上下に位置する配線導体２間を絶
縁層１に形成された貫通導体３を介して電気的に接続し
て成り、絶縁層１の少なくとも一層に設けられた空洞部
５の内部にコンデンサ素子８を内蔵する多層配線基板11
において、この空洞部５となる貫通穴５ａが形成されて
いる絶縁層１ａは、液晶ポリマー層９の上下面にポリフ
ェニレンエーテル系有機物から成る被覆層10を形成して
成るとともに、被覆層10の厚みの合計が液晶ポリマー層
９の厚みよりも大きいものとする。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、各種ＡＶ機器や家
電機器・通信機器・コンピュータやその周辺機器等の電
子機器に使用されるコンデンサ素子を内蔵した配線基板
に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、配線基板は、アルミナ等のセラミ
ック材料から成る絶縁層あるいはガラスエポキシ樹脂等
の有機樹脂材料から成る絶縁層の内部および表面に複数
の配線導体を形成し、上下に位置する配線導体間を絶縁
層に形成した貫通導体を介して電気的に接続して成り、
この配線基板の表面に半導体素子やコンデンサ・抵抗素
子等の電子素子を搭載取着するとともにこれらの電極を
各配線導体に接続することによって電子機器に使用され
る電子装置が形成されている。 【０００３】しかしながら、近年、電子機器は、移動体
通信機器に代表されるように小型・薄型・軽量化が要求
されてきており、このような電子機器に搭載される配線
基板も小型・高密度化が要求されるようになってきてい
る。 【０００４】このような要求に対応するために、特開平
11-220262号公報には、配線基板の表面に搭載される電
子素子の数を減らして配線基板を小型化する目的で、配
線基板の内部にチップ状コンデンサ素子等の回路部品を
内蔵した回路部品内蔵モジュールが提案されている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
11-220262号公報に示された回路部品内蔵モジュール
は、銅箔上に実装した回路部品をエポキシ樹脂やシアネ
ート樹脂から成る絶縁性基板に埋設することにより製作
されており、エポキシ樹脂やシアネート樹脂は熱膨張係
数が大きいため、温度サイクル試験で回路部品を内蔵す
る絶縁性基板の膨張あるいは収縮により回路部品と配線
パターンの実装部に応力が集中し、電気的接続不良が発
生してしまうという問題点を有していた。 【０００６】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
案出されたものであり、その目的は、接続信頼性に優れ
た小型で軽量なコンデンサ素子内蔵多層配線基板を提供
することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明のコンデンサ素子
内蔵多層配線基板は、有機材料から成る複数の絶縁層を
積層するとともにこれら絶縁層の表面に配線導体を形成
し、絶縁層を挟んで上下に位置する配線導体間を絶縁層
に形成された貫通導体を介して電気的に接続して成り、
絶縁層の少なくとも一層に設けられた空洞部の内部に多
数の電極層およびセラミック誘電体層を交互に積層して
成るコンデンサ素子を内蔵したコンデンサ素子内蔵多層
配線基板であって、この空洞部となる貫通穴が形成され
ている絶縁層は、液晶ポリマー層の上下面にポリフェニ
レンエーテル系有機物から成る被覆層を形成して成ると
ともに、被覆層の厚みの合計が液晶ポリマー層の厚みよ
りも大きいことを特徴とするものである。 【０００８】本発明のコンデンサ素子内蔵多層配線基板
によれば、コンデンサ素子を内蔵するための空洞部とな
る貫通穴が形成されている絶縁層を、液晶ポリマー層の
上下面にポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆
層を形成して成るものとしたことから、液晶ポリマー層
の熱膨張係数とコンデンサ素子の熱膨張係数とがほぼ等
しく、温度サイクル試験で液晶ポリマー層が膨張あるい
は収縮したとしてもコンデンサ素子と配線導体との接続
部に応力が集中することはなく、その結果、両者間で断
線することはない。また、液晶ポリマー層は剛直である
が、液晶ポリマー層の上下面に液晶ポリマーと馴染みが
良いポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層を
形成したことから、上下の絶縁層同士を良好に密着させ
ることができる。 【０００９】また、本発明のコンデンサ素子内蔵多層配
線基板によれば、被覆層の厚みの合計を液晶ポリマー層
の厚みよりも大きくしたことから、貫通穴の側壁に露出
した粘着性を有する被覆層がコンデンサ素子の側面を貫
通穴の側面に良好に接着・固定することが可能となり、
温度サイクル試験でコンデンサ素子と配線導体との接続
部に加わる負荷を低減することが可能となり、その結
果、より接続信頼性に優れたコンデンサ素子内蔵多層配
線基板とすることができる。 【００１０】 【発明の実施の形態】次に本発明のコンデンサ素子内蔵
多層配線基板を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のコンデンサ素子内蔵多層配線基板の実
施の形態の一例を示す断面図であり、本例では、コンデ
ンサ素子を１個内蔵した場合を示している。また、図２
は、本発明のコンデンサ素子内蔵多層配線基板に内蔵さ
れるコンデンサ素子の実施の形態の一例を示す断面図で
ある。 【００１１】これらの図において、１は絶縁層、２は配
線導体、３は貫通導体、４は接続パッド、８はコンデン
サ素子で、主にこれらで本発明のコンデンサ素子内蔵多
層配線基板11が構成されている。なお、本例のコンデン
サ素子内蔵多層配線基板11は、絶縁層１を４層積層して
成るとともに、絶縁層1の少なくとも１層の絶縁層１ａ
には空洞部５が形成され、空洞部５の内部には、コンデ
ンサ素子８が埋設されている。また、コンデンサ素子８
は、引き出し電極部12により配線導体２あるいは貫通導
体３と電気的に接続されている。 【００１２】コンデンサ素子内蔵多層配線基板11に内蔵
されるコンデンサ素子８は、縦・横・高さがそれぞれ１
〜５ｍｍの直方体であり、図２に断面図で示すように、
電極層６とセラミック誘電体層７とを交互に積層するこ
とにより形成されている。 【００１３】このようなセラミック誘電体層７の材料と
しては、種々の誘電体セラミック材料を用いることがで
き、例えば、ＢａＴｉＯ₃やＬａＴｉＯ₃・ＣａＴｉＯ₃
・ＳｒＴｉＯ₃等のセラミック組成物、あるいは、Ｂａ
ＴｉＯ₃の構成元素であるＢａをＣａで、ＴｉをＺｒや
Ｓｎで部分的に置換した固溶体等のチタン酸バリウム系
材料や、鉛系ペロブスカイト型構造化合物等が挙げられ
る。 【００１４】また、電極層６を形成する材料としては、
例えばＰｄやＡｇ・Ｐｔ・Ｎｉ・Ｃｕ・Ｐｂ等の金属や
それらの合金が用いられる。 【００１５】さらに、コンデンサ素子８は、多数の電極
層６に電気的に接続した複数の引き出し電極部12を有し
ており、これらはコンデンサ素子８の電極層６とコンデ
ンサ素子内蔵多層配線基板11の配線導体２あるいは貫通
導体３とを電気的に接続する作用を成す。 【００１６】このような引き出し電極部12は、コンデン
サ素子８の端面に半田ペーストを印刷することによっ
て、あるいは電極層６とセラミック誘電体層７との積層
体に貫通孔を形成し、これに導体を埋め込むことによっ
て形成される。なお、微細化・工程の容易性・インダク
タンス低減という観点からは、引き出し電極部12は、貫
通孔を形成後、これに導体を埋め込むことによって形成
されることが好ましい。 【００１７】このようなコンデンサ素子８に形成される
貫通孔は、電極層６とセラミック誘電体層７とから成る
積層体に、パンチングによる打ち抜き加工やＵＶ−ＹＡ
Ｇレーザやエキシマレーザ・炭酸ガスレーザ等によるレ
ーザ穿設加工等の方法により形成され、特に微細な貫通
孔とするためには、レーザによる穿設加工により形成さ
れることが好ましい。また、貫通孔の径は数10μｍ〜数
ｍｍであり、コンデンサ素子８の大きさにあわせて適宜
決めればよい。 【００１８】なお、貫通孔は、内部に充填される導体と
電極層６との電気的接続を良好にするために、打ち抜き
加工やレーザ穿設加工後に超音波洗浄処理やデスミア処
理等を施しても良い。 【００１９】また、貫通孔に充填される導体としては、
ＰｄやＡｇ・Ｐｔ・Ｎｉ・Ｃｕ・Ｐｂ等の金属やそれら
の合金が用いられ、特に電極層６との電気的接続を良好
にするという観点からは、電極層６と同じ材質のものを
含有することが好ましい。 【００２０】このような貫通孔に充填される導体は、有
機溶剤に有機バインダ樹脂を溶解させた有機ビヒクル中
に金属粉末を分散させて成る導電ペーストを貫通孔にス
クリーン印刷法等の方法で充填することにより形成され
る。なお、ビヒクル中には、これらの他、各種分散剤・
活性剤・可塑剤などが必要に応じて添加されても良い。 【００２１】また、導電ペーストに用いられる有機バイ
ンダ樹脂は、金属粉末を均質に分散させるとともに貫通
孔への埋め込みに適正な粘度とレオロジーを与える役割
をもっており、例えば、アクリル樹脂やフェノール樹脂
・アルキッド樹脂・ロジンエステル・エチルセルロース
・メチルセルロース・ＰＶＡ(ポリビニルアルコール)・
ポリビニルブチラート等が挙げられる。特に、金属粉末
の分散性を良くするという観点からは、アクリル樹脂を
用いることが好ましい。 【００２２】さらに、導電ペーストに用いられる有機溶
剤は、有機バインダ樹脂を溶解して金属粉末粒子を分散
させ、このような混合系全体をペースト状にする役割を
なし、例えば、α−テルピネオールやベンジルアルコー
ル等のアルコール系や炭化水素系・エーテル系・ＢＣＡ
（ブチルカルビトールアセテート）等のエステル系・ナ
フサ等が用いられ、特に、金属粉末の分散性を良くする
という観点からは、α−テルピネオール等のアルコール
系溶剤を用いることが好ましい。 【００２３】さらにまた、導電ペーストは、埋め込み・
焼成後のコンデンサ磁器への接着強度を上げるために、
ガラスフリットやセラミックフリットを加えたペースト
とすることができる。この場合のガラスフリットやセラ
ミックフリットとしては特に限定されるものではなく、
例えば、ホウ珪酸系やホウ珪酸亜鉛系のガラスやチタニ
ア・チタン酸バリウムなどのチタン系酸化物などを適宜
用いることができる。 【００２４】このようなコンデンサ素子８は、次に述べ
る方法により製作される。まず、周知のシート成形法に
より製作したセラミック誘電体層７と成る、例えばＢａ
ＴｉＯ₃誘電体セラミックグリーンシート表面に、周知
のペースト作成法により作成したＮｉ金属ペーストをス
クリーン印刷法により所定形状と成るように印刷して電
極層６と成る未焼成電極層を形成し、続いてこれらを所
定順序に積層するとともに圧着して積層体を得る。そし
て、これを所定の大きさに切断するとともに800〜1600
℃の温度で焼成することにより製作される。 【００２５】また、コンデンサ素子８の表面は、絶縁層
１および後述する空洞部５となる貫通穴５ａが形成され
ている絶縁層１ａとコンデンサ素子８との接着性を向上
させるという観点からは、セラミック誘電体層７の表面
の算術平均粗さＲの最大値Ｒｍａｘが0.2μｍより大き
く、望ましくは0.5μｍ以上、最適には1.0μｍ以上とす
ることが好ましい。なお、セラミック誘電体層７の表面
粗さＲの最大値Ｒｍａｘが５μｍを超えると、コンデン
サ素子８に割れや欠けが発生し易くなる傾向があるた
め、表面粗さＲの最大値Ｒｍａｘを５μｍ以下としてお
くことが好ましい。 【００２６】このようなコンデンサ素子８表面のセラミ
ック誘電体層７の表面は、焼成前のグリーンシート積層
体の段階で、積層体の表面をブラシ研磨による粗化処理
やあらかじめ凹凸加工した平板を押し付けるなどの方法
で物理的に凹凸をつけた後、あるいはレーザによりグリ
ーンシート積層体表面に非貫通孔を開けることによりデ
ィンプル加工を施した後、焼成することにより所望の表
面粗さとすることができる。また、セラミック誘電体層
７に用いられるセラミック材料よりも焼成時の耐熱性が
高く平均粒子径が10μｍ以上のセラミック粉末、あるい
はセラミック誘電体層７に用いられるセラミック材料の
一部と反応性を有し平均径が10μｍ以上のセラミック粉
末を一部が埋入するようにグリーンシート積層体表面に
付着させて焼成することによって所望の表面粗さとして
も良い。さらに、グリーンシート積層体の焼成後のコン
デンサ素子８の表面をサンドブラスト等の物理的手法あ
るいはエッチング等の化学的手法により粗化しても良
い。 【００２７】次に、本発明のコンデンサ素子内蔵多層配
線基板11の製造方法を添付の図３に基づいて詳細に説明
する。図３は、図1のコンデンサ素子内蔵多層配線基板1
1を製作するための工程毎の断面図である。 【００２８】まず、図３（ａ）に断面図で示すように、
絶縁層１と成る未硬化の前駆体シートを準備し、この前
駆体シートにレーザ加工により所望の個所に直径が17〜
150μｍ程度の貫通孔13を穿設する。 【００２９】このような絶縁層１と成る未硬化の前駆体
シートは、エポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹
脂・熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂・液晶ポリマ
ー樹脂等の有機樹脂材料から成り、機械的強度を向上さ
せるためのシラン系やチタネート系等のカップリング
剤、熱安定性を改善するための酸化防止剤や耐光性を改
善するための紫外線吸収剤等の光安定剤、難燃性を改善
するためのハロゲン系もしくはリン酸系の難燃性剤、ア
ンチモン系化合物やホウ酸亜鉛・メタホウ酸バリウム・
酸化ジルコニウム等の難燃助剤、潤滑性を改善するため
の高級脂肪酸や高級脂肪酸エステル・高級脂肪酸金属塩
・フルオロカーボン系界面活性剤等の滑剤、熱膨張係数
を調整するためおよび／または機械的強度を向上させる
ための酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化チタン・酸化
バリウム・酸化ストロンチウム・酸化ジルコニウム・酸
化カルシウム・ゼオライト・窒化珪素・窒化アルミニウ
ム・炭化珪素・ホウ酸アルミニウム・スズ酸バリウム・
ジルコン酸バリウム・ジルコン酸ストロンチウム等の充
填材、あるいは繊維状ガラスを布状に織り込んだガラス
クロス等や耐熱性有機樹脂繊維から成る不織布等の基材
を含有させてもよい。 【００３０】このような前駆体シートは、例えば、絶縁
材料として熱硬化性樹脂と無機絶縁粉末との複合材料を
用いる場合、以下の方法によって製作される。まず、前
述した無機絶縁粉末に熱硬化性樹脂を無機絶縁粉末量が
17〜80体積％となるように溶媒とともに加えた混合物を
得、この混合物を混練機（ニーダ）や３本ロール等の手
段によって混合してペーストを製作する。そして、この
ペーストを圧延法や押し出し法・射出法・ドクターブレ
ード法などのシート成形法を採用してシート状に成形し
た後、熱硬化性樹脂が完全硬化しない温度に加熱して乾
燥することにより絶縁層１となる前駆体シートが製作さ
れる。 【００３１】なお、ペーストは、好適には、熱硬化性樹
脂と無機絶縁粉末の複合材料に、トルエン・酢酸ブチル
・メチルエチルケトン・メタノール・メチルセロソルブ
アセテート・イソプロピルアルコール・メチルイソブチ
ルケトン・ジメチルホルムアミド等の溶媒を添加してな
る所定の粘度を有する流動体であり、その粘度は、シー
ト成形法にもよるが100〜3000ポイズが好ましい。 【００３２】次に、図３（ｂ）に断面図で示すように、
貫通孔13内に銅・銀・金・半田等から成る導電性ペース
トを従来周知のスクリーン印刷法等を採用して充填し、
貫通導体３を形成する。 【００３３】次に、図３（ｃ）に断面図で示すように、
前駆体シートの表面と裏面とに被着する配線導体２を準
備する。そして、図３（ｄ）に断面図で示すように、配
線導体２を前駆体シートの表面および裏面に、必要な配
線導体２と貫通導体３とが電気的に接続するように重ね
合わせて転写する。 【００３４】なお、本実施例では、配線導体２の形成を
転写法によって行なっており、このような配線導体２
は、次に述べる方法により形成される。まず、離型シー
ト等の支持体14の表面にめっき法などによって製作さ
れ、銅・金・銀・アルミニウム等から選ばれる１種また
は２種以上の合金からなる厚さ１〜35μｍの電解金属箔
を接着し、その表面に所望の配線パターンの鏡像パター
ンとなるようにレジスト層を形成した後、エッチング・
レジスト除去によって所定の配線パターンの鏡像の配線
導体２を形成する。次に、配線導体２の前駆体シートの
表面および裏面への被着は、配線導体２が形成された支
持体14を前駆体シートの表面および裏面へ重ね合わせ、
しかる後、圧力が0.5〜10ＭＰａ、温度が60〜150℃の条
件で加圧加熱した後、支持体14を剥がすことにより、図
３（ｅ）に断面図に示すように配線導体２が前駆体シー
トに被着される。 【００３５】なお、支持体14としては、ポリエチレンテ
レフタレートやポリエチレンナフタレート・ポリイミド
・ポリフェニレンサルファイド・塩化ビニル・ポリプロ
ピレン等公知のものが使用できる。支持体14の厚みは10
〜100μｍが適当であり、望ましくは25〜50μｍが良
い。支持体14の厚みが10μｍ未満であると支持体14の変
形や折れ曲がりにより形成した配線導体２が断線し易く
なり、厚みが100μｍを超えると支持体14の柔軟性がな
くなって、前駆体シートからの支持体14の剥離が困難と
なる傾向がある。また、支持体14表面に電解金属箔を形
成するために、アクリル系やゴム系・シリコン系・エポ
キシ系等公知の接着剤を使用してもよい。 【００３６】次に、図３（ｆ）に断面図で示すように、
コンデンサ素子８を収納するための空洞部５となる貫通
穴５ａが形成されている絶縁層１ａを用意する。 【００３７】このような空洞部５となる貫通穴５ａが形
成されている絶縁層１ａとしては、液晶ポリマー層９の
上下面にポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆
層10を形成したものが用いられる。なお、本発明ではこ
のことが重要である。 【００３８】本発明のコンデンサ素子内蔵多層配線基板
11によれば、コンデンサ素子８を内蔵するための空洞部
５となる貫通穴５ａが形成されている絶縁層１ａを、液
晶ポリマー層９の上下面にポリフェニレンエーテル系有
機物から成る被覆層10を形成したことから、液晶ポリマ
ー層９の熱膨張係数とコンデンサ素子８の熱膨張係数と
がほぼ等しく、温度サイクル試験で液晶ポリマー層９が
膨張あるいは収縮したとしてもコンデンサ素子８と配線
導体２との接続部に応力が集中することはなく、その結
果、両者間で断線することはない。また、液晶ポリマー
層９は剛直であるが、液晶ポリマー層９の上下面に液晶
ポリマーと馴染みが良いポリフェニレンエーテル系有機
物から成る被覆層10を形成したことから、上下の絶縁層
１・１ａ同士を良好に密着させることができる。 【００３９】また、空洞部５となる貫通穴５ａが形成さ
れている絶縁層１ａにおいて、被覆層10の厚みの合計が
液晶ポリマー層９の厚みよりも大きくなっている。そし
て、本発明ではこのことが重要である。 【００４０】本発明のコンデンサ素子内蔵多層配線基板
11によれば、被覆層10の厚みの合計を液晶ポリマー層９
の厚みよりも大きくしたことから、貫通穴５ａの側壁に
露出した粘着性を有する被覆層10がコンデンサ素子８の
側面を貫通穴５ａの側面に良好に接着・固定することが
可能となり、温度サイクル試験でコンデンサ素子８と配
線導体２との接続部に加わる負荷を低減することが可能
となり、その結果、より接続信頼性に優れたコンデンサ
素子内蔵多層配線基板11とすることができる。 【００４１】なお、空洞部５となる貫通穴５ａが形成さ
れている絶縁層１ａにおいて、被覆層10の厚みの合計が
液晶ポリマー層９の厚み以下であると、空洞部５に埋設
するコンデンサ素子８と絶縁層１ａとの接着剤の効果を
有する被覆層10の接着面積が小さくなりコンデンサ素子
８を固定する接着力が小さくなってしまい、温度サイク
ル試験でコンデンサ素子８と配線導体２との接続部に負
荷が加わった際に、断線しやすくなる傾向がある。従っ
て、被覆層10の厚みの合計は液晶ポリマー層９の厚みよ
りも大きいことが重要である。なお、絶縁層１ａを積層
する際の樹脂流れによる位置合わせ精度の低下を防止す
るという観点からは、被覆層10の厚みの合計は液晶ポリ
マー層９の厚みの1.4倍以下であることが好ましい。 【００４２】なお、ここで液晶ポリマーとは、溶融時に
液晶状態あるいは光学的に複屈折する性質を有するポリ
マーを指し、一般に溶液状態で液晶性を示すリオトロピ
ック液晶ポリマーや溶融時に液晶性を示すサーモトロピ
ック液晶ポリマー、あるいは、熱変形温度で分類される
１型・２型・３型すべての液晶ポリマーを含むものであ
り、本発明に用いる液晶ポリマーとしては、温度サイク
ル信頼性・半田耐熱性・加工性の観点からは200〜400℃
の温度、特に250〜350℃の温度に融点を有するものが好
ましい。また、ポリフェニレンエーテル系有機物とは、
ポリフェニレンエーテル樹脂やポリフェニレンエーテル
に種々の官能基が結合した樹脂、あるいはこれらの誘導
体・重合体を意味するものである。 【００４３】このような液晶ポリマー層９は、層として
の物性を損なわない範囲内で、熱安定性を改善するため
の酸化防止剤や耐光性を改善するための紫外線吸収剤等
の光安定剤、難燃性を付加するためのハロゲン系もしく
はリン酸系の難燃性剤、アンチモン系化合物やホウ酸亜
鉛・メタホウ酸バリウム・酸化ジルコニウム等の難燃助
剤、潤滑性を改善するための高級脂肪酸や高級脂肪酸エ
ステル・高級脂肪酸金属塩・フルオロカーボン系界面活
性剤等の滑剤、熱膨張係数を調整するため、および／ま
たは機械的強度を向上するための酸化アルミニウム・酸
化珪素・酸化チタン・酸化バリウム・酸化ストロンチウ
ム・酸化ジルコニウム・酸化カルシウム・ゼオライト・
窒化珪素・窒化アルミニウム・炭化珪素・チタン酸カリ
ウム・チタン酸バリウム・チタン酸ストロンチウム・チ
タン酸カルシウム・ホウ酸アルミニウム・スズ酸バリウ
ム・ジルコン酸バリウム・ジルコン酸ストロンチウム等
の充填材を含有してもよい。 【００４４】なお、上記の充填材等の粒子形状は、略球
状・針状・フレーク状等があり、充填性の観点からは略
球状が好ましい。また、粒子径は、通常0.1〜15μｍ程
度であり、液晶ポリマー層９の厚みよりも小さい。 【００４５】また、被覆層10は、後述する配線導体２を
被着形成する際の接着剤の機能を有するとともに、コン
デンサ素子８を空洞部５に内蔵した際にコンデンサ素子
８と空洞部５内部に固定させる接着剤としての役割を果
たす。また、絶縁層１および空洞部５となる貫通穴５ａ
が形成された絶縁層１ａを用いてコンデンサ素子内蔵多
層配線基板11を構成する際に、絶縁層１同士・絶縁層１
ａ同士および絶縁層１と絶縁層１ａを積層する際の接着
剤の役目を果たす。 【００４６】被覆層10は、ポリフェニレンエーテル樹脂
やその誘導体、または、これらのポリマーアロイ等のポ
リフェニレンエーテル系有機物を30〜90体積％含有して
おり、とりわけ熱サイクル信頼性や配線導体２を接着す
る際の位置精度の観点からは、アリル変性ポリフェニレ
ンエーテル等の熱硬化性ポリフェニレンエーテルを含有
することが好ましい。 【００４７】なお、ポリフェニレンエーテル系有機物の
含有量が30体積％未満であると、後述する充填材との混
練性が低下する傾向があり、また、90体積％を超える
と、液晶ポリマー層９表面に被覆層10を形成する際に、
被覆層10の厚みバラツキが大きくなる傾向がある。従っ
て、ポリフェニレンエーテル系有機物の含有量は、30〜
90体積％の範囲が好ましい。 【００４８】また、被覆層10は、液晶ポリマー層９との
接着性や配線導体２・後述する貫通導体３との密着性を
良好にするという観点からは、重合反応可能な官能基を
２個以上有する多官能性モノマーあるいは多官能性重合
体等の添加剤を含有することが好ましく、例えば、トリ
アリルイソシアヌレートやトリアリルシアヌレートおよ
びこれらの重合体等を含有することが好ましい。 【００４９】さらに、被覆層10は、弾性率を調整するた
めのゴム成分や熱安定性を改善するための酸化防止剤、
耐光性を改善するための紫外線吸収剤等の光安定剤、難
燃性を付加するためのハロゲン系もしくはリン酸系の難
燃性剤、アンチモン系化合物やホウ酸亜鉛・メタホウ酸
バリウム・酸化ジルコニウム等の難燃助剤、潤滑性を改
善するための高級脂肪酸や高級脂肪酸エステルや高級脂
肪酸金属塩・フルオロカーボン系界面活性剤等の滑剤、
熱膨張係数を調整したり機械的強度を向上するための酸
化アルミニウムや酸化珪素・酸化チタン・酸化バリウム
・酸化ストロンチウム・酸化ジルコニウム・酸化カルシ
ウム・ゼオライト・窒化珪素・窒化アルミニウム・炭化
珪素・チタン酸カリウム・チタン酸バリウム・チタン酸
ストロンチウム・チタン酸カルシウム・ホウ酸アルミニ
ウム・スズ酸バリウム・ジルコン酸バリウム・ジルコン
酸ストロンチウム等の充填材、あるいは、充填材との親
和性を高めこれらの接合性向上と機械的強度を高めるた
めのシラン系カップリング剤やチタネート系カップリン
グ剤等のカップリング剤を含有してもよい。 【００５０】特に絶縁層１ａを積層・加圧してコンデン
サ素子内蔵多層配線基板11を形成する際に、被覆層10の
流動性を抑制し、貫通導体３の位置ずれや被覆層10の厚
みばらつきを防止するという観点からは、被覆層10は充
填材として10体積％以上の無機絶縁粉末を含有すること
が好ましい。また、液晶ポリマー層９との接着界面およ
び配線導体２との接着界面での半田リフロー時の剥離を
防止するという観点からは、充填材の含有量を70体積％
以下とすることが好ましい。従って、ポリフェニレンエ
ーテル系有機物から成る被覆層10に、10〜70体積％の充
填材を含有させておくことが好ましい。 【００５１】なお、上記の充填材等の形状は、略球状・
針状・フレーク状等があり、充填性の観点からは、略球
状が好ましい。また、粒子径は、0.1〜15μｍ程度であ
り、被覆層10の厚みよりも小さい。 【００５２】このような絶縁層１ａは、例えば粒径が0.
1〜15μｍ程度の酸化珪素等の無機絶縁粉末に、熱硬化
性ポリフェニレンエーテル樹脂と溶剤・可塑剤・分散剤
等を添加して得たペーストを、プラズマ処理によりトリ
アリルイソシアヌレートとの接触角が３〜50°であっ
て、かつ表面エネルギーが45〜70ｍJ／ｍ²となるように
表面処理した液晶ポリマー層９の上下表面に従来周知の
ドクタブレード法等のシート成型法を採用して被覆層10
を形成した後、あるいは上記のペースト中に液晶ポリマ
ー層９を浸漬し垂直に引き上げることによって液晶ポリ
マー層９の表面に被覆層10を形成した後、これを熱硬化
性樹脂が完全硬化しない温度に加熱して乾燥することに
より絶縁層１ａとなる前駆体シートが製作される。 【００５３】また、コンデンサ素子８を設置する空洞部
５となる貫通穴５ａは、絶縁層１ａのコンデンサ素子８
が収容される個所にレーザ法やパンチング法により穿設
することにより形成される。 【００５４】なお、空洞部５の縦・横の長さは、コンデ
ンサ素子８の縦または横の長さをＬμｍとした場合、Ｌ
＋３〜Ｌ＋30μｍであり、貫通導体３とコンデンサ素子
８との接続における位置精度の観点からはＬ＋30μｍ以
下が好ましく、コンデンサ素子８を空洞部５に挿入する
際にコンデンサ素子８を挿入し易くするという観点から
はＬ＋３μｍ以上が好ましい。 【００５５】次に、図３（ｆ）に断面図で示すように、
コンデンサ素子８の引き出し電極部12と配線導体２ある
いは貫通導体３との位置合わせを行いコンデンサ素子８
を載置するとともに前駆体シートを積層し、温度が150
〜300℃、圧力が0.5〜10ＭＰａの条件で30分〜24時間ホ
ットプレスして前駆体シートおよび導電性ペーストを完
全硬化させることによって、図３（ｇ）に断面図で示す
本発明のコンデンサ素子内蔵多層配線基板11が完成す
る。 【００５６】かくして、本発明のコンデンサ素子内蔵多
層配線基板11によれば、上記構成のコンデンサ素子内蔵
多層配線基板11の最外層に位置する配線導体２の一部か
ら成る接続パッド４に半田等の導体バンプ（図示せず）
を介して半導体素子等の電子部品（図示せず）を電気的
に接続することにより配線密度が高く接続信頼性に優れ
た混成集積回路とすることができる。 【００５７】なお、本発明のコンデンサ素子内蔵多層配
線基板11は上述の実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能
であり、例えば、上述の実施例では４層の絶縁層１を積
層することによってコンデンサ素子内蔵多層配線基板11
を製作したが、３層や５層以上の絶縁層１を積層してコ
ンデンサ内蔵多層配線基板11を製作してもよい。また、
コンデンサ素子８を埋設するための空洞部５となる貫通
穴５ａが形成された絶縁層１ａを２層としたが、１層あ
るいは３層以上としてもよい。 【００５８】 【実施例】次に本発明のコンデンサ素子内蔵多層配線基
板を、以下の試料を製作して評価した。 【００５９】（実施例）先ず、熱硬化性ポリフェニレン
エーテル樹脂に平均粒径が0.6μｍの球状溶融シリカを
その含有量が40体積％となるように加え、これに溶剤と
してトルエン、さらに有機樹脂の硬化を促進させるため
の触媒を添加し、１時間混合してワニスを調整した。次
に、厚みが50μｍの液晶ポリマー層を用意し、この表面
を、真空プラズマ装置を用いて、電圧を27ｋＶ、雰囲気
をＯ₂およびＣＦ₄（ガス流量がそれぞれ80ｃｍ³／分）
とし、片面15分×２回の条件でプラズマ処理して、トリ
アリルイソシアヌレートとの接触角が35°で、かつ表面
エネルギーが60ｍＪ／ｍ²、中心線表面粗さＲａが0.14
μｍとなるようにし、この液晶ポリマー層の上面に上記
ワニスをドクターブレード法により塗布し、熱硬化性ポ
リフェニレンエーテル被覆層を成形した。そして、この
液晶ポリマー層の下面にも同様に熱硬化性ポリフェニレ
ンエーテル被覆層を成形し絶縁層を製作した。 【００６０】次に、この絶縁層の一部に、ＵＶ−ＹＡＧ
レーザによりコンデンサ素子を内蔵するための空洞部と
なる貫通穴を形成した。 【００６１】さらに、この絶縁層に、ＵＶ−ＹＡＧレー
ザにより直径50μｍの貫通孔を形成し、この貫通孔に銅
粉末と有機バインダを含有する導体ペーストをスクリー
ン印刷により埋め込むことにより貫通導体を形成した。 【００６２】次に、厚みが12μｍで、回路状に形成した
銅箔が付いた支持体と、貫通導体が形成された絶縁層と
を位置合わせして真空積層機により３ＭＰａの圧力で30
秒加圧した後、支持体を剥離して配線導体を絶縁層上に
埋設した。 【００６３】次に、空洞部となる貫通穴と貫通導体が形
成された絶縁層を２枚重ね合わせ、この貫通穴内にセラ
ミック誘電体層と電極層とを積層して成るコンデンサ素
子を埋設した。 【００６４】最後に、貫通穴内にコンデンサ素子が埋設
された絶縁層を配線導体が形成された絶縁層で挟み重ね
合わせ、３ＭＰａの圧力下で200℃の温度で５時間加熱
処理して完全硬化させて多層配線基板を得た。 【００６５】なお、接続性の評価は、コンデンサ素子内
蔵多層配線基板を260℃の半田浴に20秒間浸漬し、これ
を数回繰り返した後、コンデンサ素子内蔵多層配線基板
の外観観察とコンデンサ素子の容量測定を行なうことに
より評価した。表１に接続性の評価結果を示す。 【００６６】 【表１】 【００６７】表１からは、被覆層の厚みの合計ｔ１が液
晶ポリマー層の厚みｔ２よりも小さいコンデンサ素子内
蔵多層配線基板（試料Ｎｏ．１〜４）では、半田浴への
浸漬を10回繰り返した時点で、コンデンサ素子の側面と
絶縁層間で剥がれを生じており、またコンデンサ素子の
容量測定においても接続部の断線が発生していたのに対
し、本発明である1＜ｔ１／ｔ２のコンデンサ素子内蔵
多層配線基板（試料Ｎｏ．５〜８）では、半田浴への浸
漬を10回繰り返してもコンデンサ素子内蔵多層配線基板
の外観に変化は無く、またコンデンサ素子の容量測定に
おいても容量の変化はなく、接続性において優れている
ことがわかった。 【００６８】 【発明の効果】本発明のコンデンサ素子内蔵多層配線基
板によれば、コンデンサ素子を内蔵するための空洞部と
なる貫通穴が形成されている絶縁層を、液晶ポリマー層
の上下面にポリフェニレンエーテル系有機物から成る被
覆層を形成して成るものとしたことから、液晶ポリマー
層の熱膨張係数とコンデンサ素子の熱膨張係数とがほぼ
等しく、温度サイクル試験で液晶ポリマー層が膨張ある
いは収縮したとしてもコンデンサ素子と配線導体との接
続部に応力が集中することはなく、その結果、両者間で
断線することはない。また、液晶ポリマー層は剛直であ
るが、液晶ポリマー層の上下面に液晶ポリマーと馴染み
が良いポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層
を形成したことから、上下の絶縁層同士を良好に密着さ
せることができる。 【００６９】また、本発明のコンデンサ素子内蔵多層配
線基板によれば、被覆層の厚みの合計を液晶ポリマー層
の厚みよりも大きくしたことから、貫通穴の側壁に露出
した粘着性を有する被覆層がコンデンサ素子の側面を貫
通穴の側面に良好に接着・固定することが可能となり、
温度サイクル試験でコンデンサ素子と配線導体との接続
部に加わる負荷を低減することが可能となり、その結
果、より接続信頼性に優れたコンデンサ素子内蔵多層配
線基板とすることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のコンデンサ素子内蔵多層配線基板の断
面図である。 【図２】本発明のコンデンサ素子内蔵多層配線基板に内
蔵されるコンデンサ素子の実施の形態の一例を示す断面
図である。 【図３】（ａ）〜（ｇ）は、それぞれ本発明のコンデン
サ素子内蔵多層配線基板の製造方法を説明するための工
程毎の断面図である。 【符号の説明】 １・・・・・・・・・絶縁層 １ａ・・・・・・・・空洞部となる貫通穴が形成されて
いる絶縁層 ２・・・・・・・・・配線導体 ３・・・・・・・・・貫通導体 ４・・・・・・・・・接続パッド ５・・・・・・・・・空洞部 ５ａ・・・・・・・・貫通穴 ６・・・・・・・・・電極層 ７・・・・・・・・・セラミック誘電体層 ８・・・・・・・・・コンデンサ素子 ９・・・・・・・・・液晶ポリマー層 10・・・・・・・・・被覆層 11・・・・・・・・・コンデンサ素子内蔵多層配線基板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 有機材料から成る複数の絶縁層を積層す
   るとともにこれら絶縁層の表面に配線導体を形成し、前
   記絶縁層を挟んで上下に位置する前記配線導体間を前記
   絶縁層に形成された貫通導体を介して電気的に接続して
   成り、前記絶縁層の少なくとも一層に設けられた空洞部
   の内部に多数の電極層およびセラミック誘電体層を交互
   に積層して成るコンデンサ素子を内蔵したコンデンサ素
   子内蔵多層配線基板であって、前記空洞部となる貫通穴
   が形成されている前記絶縁層は、液晶ポリマー層の上下
   面にポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層を
   形成して成るとともに、前記被覆層の厚みの合計が前記
   液晶ポリマー層の厚みよりも大きいことを特徴とするコ
   ンデンサ素子内蔵多層配線基板。