JP5672091B2

JP5672091B2 - 多層基板

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Publication number: JP5672091B2
Application number: JP2011058691A
Authority: JP
Inventors: 喜人大坪
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2031-03-17
Also published as: JP2012195468A

Description

本発明は、電子部品を内蔵し、樹脂で封止することにより可撓性を有する多層基板に関する。

特許文献１に開示してある多層基板（銅張積層板）は、一面に回路パターン形成用の金属箔（導体層）を張り付け、他面に電気シールド用の金属層（シールド層）を形成した絶縁性ベース材（絶縁層）を用い、回路基材の少なくとも一方の面に金属層（シールド層）が対向するように複数の絶縁性ベース材（絶縁層）を張り合わせて形成された多層基板が開示されている。多層基板の一方の面の全面に金属層（シールド層）が形成されているので、内蔵されている電子部品を確実にシールドすることができる。

図１は、従来の多層基板の構成を示す透視平面図であり、図２は、従来の多層基板の構成を示す、図１のＡ−Ａ断面図である。図１及び図２に示すように、従来の多層基板は、電子部品１２、１３を内蔵しており、導電性樹脂で充填されたビア導体１５を設けてある。樹脂フィルムを複数積層した絶縁性ベース材（絶縁層）１７を形成し、一の絶縁性ベース材（絶縁層）１７の一面にシールド電極１６を設けてある。シールド電極１６は一の絶縁層１７の表面にのみ設けてあり、電子部品１２、１３の積層方向に全面を覆うように形成してある。

特開２００３−１６８８６２号公報

しかし、特許文献１に開示されている多層基板では、全面にシールド電極１６が形成されているので配線することが可能な配線領域が少なく、設計上の自由度を確保することができないという問題点があった。また、シールド電極１６として金属箔、例えば銅箔を設ける場合、接着力が弱い絶縁性ベース材（絶縁層）１７と銅箔（シールド電極１６）とが全面にわたって接触しているので、シールド電極（銅箔）１６が絶縁性ベース材（絶縁層）１７から剥離するおそれがあるという問題点もあった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、シールド性能を維持しつつ、絶縁層とシールド電極との間で生じる剥離を抑制することが可能な多層基板を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１発明に係る多層基板は、可撓性を有する絶縁層と導体層とを含む積層体中に、電子部品を内蔵してある多層基板において、内蔵された電子部品をシールドするシールド電極が複数の層に分散されて配置されており、前記シールド電極は、前記電子部品に近接する位置に配置されている第一のシールド電極と、積層方向において前記第一のシールド電極よりも前記電子部品から離れた位置に配置されている第二のシールド電極とを含み、前記第一のシールド電極及び前記第二のシールド電極は、それぞれ、同一層において複数に分散されて配置されていることを特徴とする。

第１発明では、内蔵された電子部品をシールドするシールド電極が複数の層に分散されて配置されているので、全面にわたってシールド電極を配置するよりもシールド電極を小さくすることができ、シールド電極を絶縁層と絶縁層とで挟み込むように接着することができるので、剥離が生じる可能性が低くなる。また、全面にわたってシールド電極を配置することがないので、配線領域を確保することができ、設計上の自由度を確保することも可能となる。

また、第２発明に係る多層基板は、第１発明において、前記電子部品は、前記積層体の積層方向に主面を有し、前記シールド電極により積層方向から見て前記電子部品の主面全体を覆うようにしてあることを特徴とする。

第２発明では、シールド電極により積層方向から見て電子部品の主面全体を覆うので、シールド性能を高めることが可能となる。

また、第３発明に係る多層基板は、第１又は第２発明において、前記第一のシールド電極は、積層方向から見て前記電子部品が配置されている位置に配置されており、前記第二のシールド電極は、前記第一のシールド電極で覆われている領域以外の領域を覆うように配置されていることを特徴とする。

第３発明では、第一のシールド電極は、積層方向から見て電子部品が配置されている位置に配置されており、第二のシールド電極は、第一のシールド電極で覆われている領域以外の領域を覆うように配置されている。これにより、シールド電極を複数の層に分散して形成する場合であっても、全面にわたってシールド電極を配置した場合と同等のシールド性能を維持することができる。また、全面にわたってシールド電極を配置することがないので、配線領域を確保することができ、設計上の自由度を確保することも可能となる。

また、第４発明に係る多層基板は、第３発明において、前記第一のシールド電極は、積層方向から見て前記電子部品の主面全体を覆うようにしてあることを特徴とする。

第４発明では、第一のシールド電極は、積層方向から見て電子部品の主面全体を覆うので、よりシールド性能を高めることが可能となる。

また、第５発明に係る多層基板は、第１又は第２発明において、積層方向から見て前記電子部品が配置されている位置にのみ前記シールド電極を配置してあることを特徴とする。

第５発明では、積層方向から見て電子部品が配置されている位置にのみシールド電極を配置してあるので、電子部品に対するシールド性能を維持することができ、しかも絶縁層とシールド電極との間で剥離が生じる可能性が低くなる。また、全面にわたってシールド電極を配置することがないので、配線領域を確保することができ、設計上の自由度を確保することも可能となる。さらに、積層方向から見て電子部品が配置されている位置にのみシールド電極を配置してあるので、曲げ荷重が直接電子部品にかかりにくく、内蔵する電子部品の破損を回避することも可能となる。

また、第６発明に係る多層基板は、第１乃至第５発明のいずれか１つにおいて、前記電子部品に近接する位置に配置されている前記シールド電極ほど厚さが厚く、前記電子部品から離れるに従って漸次、前記シールド電極の厚さが薄くなるようにしてあることを特徴とする。

第６発明では、電子部品に近接する位置に配置されているシールド電極ほど厚さが厚く、電子部品から離れるに従って漸次、シールド電極の厚さが薄くなるので、シールド性能を高めることができるとともに、電子部品の近傍ほど多層基板が曲がりにくくなることから曲げ荷重が直接電子部品にかかりにくく、内蔵する電子部品の破損を回避することも可能となる。

また、第７発明に係る多層基板は、第１乃至第６発明のいずれか１つにおいて、前記シールド電極は、外部と接続する外部接続電極を配置してある位置とは前記電子部品を挟んで反対側の位置に配置されていることを特徴とする。

第７発明では、シールド電極は、外部と接続する外部接続電極を配置してある位置とは電子部品を挟んで反対側の位置に配置されているので、例えば外部接続電極を配置してある位置の反対側である電子部品の上方から侵入しやすい電磁波から電子部品を確実にシールドすることが可能となる。

上記構成によれば、内蔵されている電子部品をシールドするシールド電極が複数の層に分散されて配置されているので、全面にわたってシールド電極を配置するよりもシールド電極を小さくすることができ、シールド電極を絶縁層と絶縁層とで挟み込むように接着することができるので、剥離が生じる可能性が低くなる。また、全面にわたってシールド電極を配置することがないので、配線領域を確保することができ、設計上の自由度を確保することも可能となる。

従来の多層基板の構成を示す透視平面図である。従来の多層基板の構成を示す、図１のＡ−Ａ断面図である。本発明の実施の形態１に係る多層基板の構成を示す透視平面図である。本発明の実施の形態１に係る多層基板の構成を示す、図３のＡ−Ａ断面図である。本発明の実施の形態１に係る多層基板の製造方法を示す模式断面図である。本発明の実施の形態１に係る多層基板の製造方法を示す模式断面図である。本発明の実施の形態２に係る多層基板の構成を示す透視平面図である。本発明の実施の形態２に係る多層基板の構成を示す、図７のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施の形態１）
図３は、本発明の実施の形態１に係る多層基板の構成を示す透視平面図であり、図４は、本発明の実施の形態１に係る多層基板の構成を示す、図３のＡ−Ａ断面図である。図３及び図４に示すように、多層基板１０は、熱可塑性樹脂で構成された樹脂フィルム１７を積層し相互に接着することにより複数の絶縁層（樹脂層）１７ａ〜１７ｆを形成してある。

多層基板１０の両端側には、ビアに導電性材料を充填したビア導体１５を設けてあり、電子部品１２、１３は、絶縁層１７ｄに形成した穴部２０内に配置するようにしてある。そして、シールド電極１６として銅箔１６ａ、１６ｂを、絶縁層１７ａ〜１７ｃの層間に設けてある。

本実施の形態１では、銅箔１６ａは、積層方向から見て電子部品１２、１３が配置されている領域を覆うように設けてある。銅箔１６ｂは、銅箔１６ａで覆われている領域以外の領域を覆うように設けてある。図４では、銅箔１６ａは絶縁層１７ｂと１７ｃとの層間に、銅箔１６ｂは絶縁層１７ａと１７ｂとの層間に、それぞれ設けている。

つまり、本実施の形態１では、従来のようにシールド電極１６を１つの層の全面にわたって配置するのではなく、銅箔１６ａ、１６ｂを、複数の層に分散して配置してあり、しかも電磁波が侵入しやすい電子部品１２、１３の上方、すなわち積層方向から見て電子部品１２、１３の主面については、シールド電極１６が配置されていない領域が存在しないように銅箔１６ａ、１６ｂを配置してある。銅箔１６ａ、１６ｂを複数の層に分散して配置することにより、全面にわたってシールド電極１６を配置するよりもシールド電極１６を小さくすることができ、シールド電極１６として配置してある銅箔１６ａは絶縁層１７ｂと絶縁層１７ｃとで、銅箔１６ｂは絶縁層１７ａと絶縁層１７ｂとで、それぞれ挟み込むように接着することができるので、剥離が生じる可能性が低くなる。また、全面にわたってシールド電極１６を配置することがないので、配線領域を確保することができ、設計上の自由度を確保することも可能となる。

また、シールド電極１６のうち、電子部品１２、１３に近接する位置に配置してあるシールド電極（第一のシールド電極）１６ａは、積層方向から見て電子部品１２、１３が配置されている位置に配置してあり、シールド電極１６ａより電子部品１２、１３から離れた位置に配置してあるシールド電極（第二のシールド電極）１６ｂは、シールド電極１６ａで覆われている領域以外の領域を覆うように配置してあるので、シールド電極１６を複数の層に分散させて配置する場合であっても、全面にわたってシールド電極１６を配置した場合と同様、電子部品１２、１３の上方から電磁波が侵入するおそれがなく、全面にわたってシールド電極１６を配置した場合と同等のシールド性能を維持することができる。

図５及び図６は、本発明の実施の形態１に係る多層基板１０の製造方法を示す模式断面図である。まず、図５（ａ）に示すように、熱可塑性樹脂である液晶ポリマーで構成された樹脂フィルム１７の一方の面に金属箔（導体層）５１を張り付ける。熱可塑性樹脂である樹脂フィルム１７の構成材料としては、液晶ポリマーの他に、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）／ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）混合物等を用いる。金属箔５１としては、高い導電率と強度とを兼ね備えた銅箔が好ましい。

次に、図５（ｂ）に示すように、レーザ加工により、樹脂フィルム１７に貫通孔であるビア５２を形成する。そして、図５（ｃ）に示すように、レジスト５３を印刷して回路パターンを形成して、図５（ｄ）に示すようにエッチングすることにより、回路パターンに対応した金属箔５１をレジスト５３とともに残す。

その後、図５（ｅ）に示すように、レジスト５３を除去して回路パターンに対応した金属箔５１のみを残し、図５（ｆ）に示すように、ビア５２に導電性樹脂をスクリーン印刷法等を用いて充填してビア導体１５を形成する。なお、ビア５２に充填する導電性樹脂は、例えばＡｇフィラ、Ｎｉフィラ等を含有するエポキシ樹脂又はフェノール樹脂からなる導電性樹脂（Ａｇペースト等）である。

電子部品１２、１３を配置する層に該当する絶縁層には、図５（ｇ）に示すように、パンチ加工等の機械加工又はレーザ加工により、樹脂フィルム１７に貫通孔である穴部２０を形成しておく。

絶縁層１７ａ〜１７ｆが準備できた段階で、図６（ａ）に示すように絶縁層１７ｄ、１７ｅ、１７ｆを重ね合わせて、ヒータが埋設された一対の熱プレス板の間に挿入して、高い圧力と温度で積層体を両面から加圧しつつ加熱する。印加する圧力は、１ＭＰａ程度が好ましい。また、樹脂フィルム１７が熱可塑性樹脂である液晶ポリマーからなる場合、１７０〜１７５℃で１０分間程度、加熱することが好ましい。加熱加圧することにより、樹脂フィルム１７が軟化し、各絶縁層１７ｄ〜１７ｆが相互に接着されて、多層基板１０の略半分が形成される。

なお、絶縁層１７ｆの金属箔５１は外部と接続するための外部接続電極となり、多層基板１０を外部と容易に接続することができる。

そして、図６（ｂ）に示すように、形成してある穴部２０内に、電子部品１２、１３をそれぞれ配置して、内部接続電極６１と電気的に接合する。内部接続電極６１は、金属箔５１、ビア導体１５等により構成される。そして、絶縁層１７ｃを積層した後、電子部品１２、１３の積層方向であって、電子部品１２、１３が配置されている位置にシールド電極１６として銅箔１６ａを設けた絶縁層１７ｂを積層する。

絶縁層１７ｂを積層した後、電子部品１２、１３の積層方向であって、電子部品１２、１３が配置されていない位置にシールド電極１６として銅箔１６ｂを設けた絶縁層１７ａを積層する（図６（ｃ））。図６（ｃ）に示す状態で、ヒータが埋設された一対の熱プレス板の間に挿入して、高い圧力と温度で積層体を両面から加圧しつつ加熱する。印加する圧力は、７ＭＰａ程度が好ましい。また、樹脂フィルム１７が熱可塑性樹脂である液晶ポリマーからなる場合、２８０℃前後で３０分間、加熱することが好ましい。加熱加圧することにより、樹脂フィルム１７が軟化し、各絶縁層１７ａ〜１７ｆが相互に接着されて多層基板１０が形成される。

このように、シールド電極１６は、外部と接続する外部接続電極を配置してある位置とは電子部品１２、１３を挟んで反対側の位置に配置してあるので、外部接続電極を配置してある位置の反対側である電子部品１２、１３の上方から侵入しやすい電磁波を確実にシールドすることが可能となる。

以上のように本実施の形態１によれば、シールド電極１６として銅箔１６ａ、１６ｂを複数の層に分散して配置してあり、しかも電磁波が侵入しやすい電子部品１２、１３の上方については、シールド電極１６が配置されていない領域が存在しないので、シールド性能を低下させることなく、全面にわたってシールド電極１６を配置するよりもシールド電極１６を小さくすることができ、銅箔１６ａは絶縁層１７ｂと絶縁層１７ｃとで、銅箔１６ｂは絶縁層１７ａと絶縁層１７ｂとで、それぞれ挟み込むように接着することができるので、剥離が生じる可能性が低くなる。また、全面にわたってシールド電極１６を配置することがないので、配線領域を確保することができ、設計上の自由度を確保することも可能となる。

なお、電子部品１２、１３に近接する位置に配置してあるシールド電極１６ほど厚さを厚く、電子部品１２、１３から離れる位置に配置してあるシールド電極１６ほど厚さを薄くすることが好ましい。シールド性能を高めることができるとともに、電子部品１２、１３の近傍ほど多層基板１０が曲がりにくくなることから曲げ荷重が直接電子部品１２、１３にかかりにくく、内蔵する電子部品１２、１３の破損を回避することも可能となる。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る多層基板の構成を示す透視平面図であり、図８は、本発明の実施の形態２に係る多層基板の構成を示す、図７のＡ−Ａ断面図である。図７及び図８に示すように、多層基板１０は、熱可塑性樹脂で構成された樹脂フィルム１７を積層し相互に接着することにより複数の絶縁層（樹脂層）１７ａ〜１７ｆを形成してある。

本実施の形態２では、銅箔１６ａ、１６ｂは、積層方向から見て電子部品１２、１３が配置されている領域を覆うように設けてある。銅箔１６ｂは、銅箔１６ａで覆われている領域を含む、より広い領域を覆うように設けてある。図８では、銅箔１６ａは絶縁層１７ｂと１７ｃとの層間に、銅箔１６ｂは絶縁層１７ａと１７ｂとの層間に、それぞれ設けている。

つまり、本実施の形態２では、従来のように、シールド電極１６を１つの層の全面にわたって配置するのではなく、銅箔１６ａ、１６ｂを複数の層に分散して配置してあり、しかも電磁波が侵入しやすい電子部品１２、１３の上方、すなわち積層方向から見て電子部品１２、１３の主面のみを覆うように銅箔１６ａ、１６ｂを配置してある。銅箔１６ａ、１６ｂを複数の層に分散して配置することにより、全面にわたってシールド電極１６を配置するよりもシールド電極１６を小さくすることができ、シールド電極１６として配置してある銅箔１６ａは絶縁層１７ｂと絶縁層１７ｃとで、銅箔１６ｂは絶縁層１７ａと絶縁層１７ｂとで、それぞれ挟み込むように接着することができるので、剥離が生じる可能性が低くなる。また、全面にわたってシールド電極１６を配置することがないので、配線領域を確保することができ、設計上の自由度を確保することも可能となる。

また、シールド電極１６のうち、電子部品１２、１３に近接する位置に配置してあるシールド電極（第一のシールド電極）１６ａよりも、シールド電極１６ａより電子部品１２、１３から離れた位置に配置してあるシールド電極（第二のシールド電極）１６ｂの方が、シールドする面積が大きい。したがって、多層基板１０がシールド電極１６の存在により曲がりにくく、絶縁層とシールド電極１６との間で剥離が生じる可能性が低くなる。また、内蔵する電子部品１２、１３の周りは配線の引き回しによって、シールド電極１６を自由に配置することが困難であるが、内蔵する電子部品１２、１３から離れた位置であれば比較的自由に配線することができ、効果的な位置にシールド電極１６を配置することが可能となる。さらに、電子部品１２、１３の下方を除く全方位からの電磁波に対し電子部品１２、１３から離れたシールド電極１６ほど面積を大きく、近くのシールド電極１６ほど面積を小さくした方が、より効果的にシールドすることが可能となる。

以上のように本実施の形態２によれば、積層方向から見て電子部品１２、１３が配置されている位置にのみシールド電極１６として銅箔１６ａ、１６ｂを設けてあるので、電子部品１２、１３に対するシールド性能を維持することができる。また、全面にわたってシールド電極１６を配置することがないので、配線領域を確保することができ、設計上の自由度を確保することも可能となる。さらに、積層方向から見て電子部品１２、１３が配置されている位置にのみシールド電極１６として銅箔１６ａ、１６ｂを配置してあるので、曲げ荷重が直接電子部品１２、１３にかかりにくく、内蔵する電子部品１２、１３の破損を回避することも可能となる。

なお、本実施の形態１及び２においては、６枚の樹脂フィルム１７を積層する例を開示しているが、積層する層数は電子部品１２、１３の高さに合わせて適宜設定すれば良い。また、電子部品１２、１３を配置する前と後の２回、高い圧力と温度で積層体を両面から加圧しつつ加熱しているが、電子部品１２、１３を配置して全ての絶縁層を積層した時点で１回だけ、高い圧力と温度で積層体を両面から加圧しつつ加熱しても良い。

１０多層基板
１２、１３電子部品
１５ビア導体
１６シールド電極
１６ａ銅箔（シールド電極、第一のシールド電極）
１６ｂ銅箔（シールド電極、第二のシールド電極）
１７樹脂フィルム
１７ａ〜１７ｆ絶縁層
２０穴部
５１金属箔（導体層）
６１内部接続電極

Claims

可撓性を有する絶縁層と導体層とを含む積層体中に、電子部品を内蔵してある多層基板において、
内蔵された電子部品をシールドするシールド電極が複数の層に分散されて配置されており、
前記シールド電極は、前記電子部品に近接する位置に配置されている第一のシールド電極と、積層方向において前記第一のシールド電極よりも前記電子部品から離れた位置に配置されている第二のシールド電極とを含み、
前記第一のシールド電極及び前記第二のシールド電極は、それぞれ、同一層において複数に分散されて配置されていることを特徴とする多層基板。
前記電子部品は、前記積層体の積層方向に主面を有し、前記シールド電極により積層方向から見て前記電子部品の主面全体を覆うようにしてあることを特徴とする請求項１に記載の多層基板。
前記第一のシールド電極は、積層方向から見て前記電子部品が配置されている位置に配置されており、前記第二のシールド電極は、前記第一のシールド電極で覆われている領域以外の領域を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の多層基板。
前記第一のシールド電極は、積層方向から見て前記電子部品の主面全体を覆うようにしてあることを特徴とする請求項３に記載の多層基板。
積層方向から見て前記電子部品が配置されている位置にのみ前記シールド電極を配置してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の多層基板。
前記電子部品に近接する位置に配置されている前記シールド電極ほど厚さが厚く、前記電子部品から離れるに従って漸次、前記シールド電極の厚さが薄くなるようにしてあることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の多層基板。
前記シールド電極は、外部と接続する外部接続電極を配置してある位置とは前記電子部品を挟んで反対側の位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の多層基板。