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技術 インダクタ内蔵基板の製造方法

出願人 イビデン株式会社
発明者 児玉博明西脇千朗倉信和彦宇野浩彰
出願日 2019年4月17日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-078601
公開日 2020年10月29日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-178007
状態 未査定
技術分野 コア、コイル、磁石の製造 軟質磁性材料 通信用コイル・変成器 プリント基板への印刷部品(厚膜薄膜部品)
主要キーワード 放熱バランス 磁性体樹脂 本硬化状態 磁性材層 高圧水洗 本硬化後 本硬化前 仮硬化状態
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年10月29日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

インダクタンスの大きなインダクタ内蔵基板の製造方法を提供する。

解決手段

コア基板20に開口20bが形成され、開口20b内に磁性体樹脂18が充填される。磁性体樹脂18に貫通孔18bが設けられ、貫通孔18bに第2無電解めっき膜32,第2電解めっき膜34が設けられ、第2スルーホール導体36Bが形成される。このため、インダクタ部品の磁性体樹脂の体積を大きくし、インダクタンスを大きくすることができる。

概要

背景

特許文献1は、配線基板に内蔵されるインダクタ部品の製造方法を開示している。特許文献1では、樹脂層内磁性体を収容し、樹脂層内にスルーホール導体を設け、スルーホール導体と磁性体とが接触しないようにしている。

概要

インダクタンスの大きなインダクタ内蔵基板の製造方法を提供する。コア基板20に開口20bが形成され、開口20b内に磁性体樹脂18が充填される。磁性体樹脂18に貫通孔18bが設けられ、貫通孔18bに第2無電解めっき膜32,第2電解めっき膜34が設けられ、第2スルーホール導体36Bが形成される。このため、インダクタ部品の磁性体樹脂の体積を大きくし、インダクタンスを大きくすることができる。

目的

本発明の目的は、小型でインダクタンスの大きなインダクタ内蔵基板の製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

金属箔の積層された樹脂基板からなるコア基板に開口を形成することと、前記開口内に磁性体樹脂充填することと、前記コア基板の表面及び前記開口から露出する磁性体樹脂の表面に第1めっき膜から成るシールド層を設けることと、前記コア基板に第1貫通孔を形成することと、前記第1貫通孔内のデスミア処理を行うことと、前記デスミア処理の後、前記磁性体樹脂に第2貫通孔を形成することと、前記コア基板の表面、前記磁性体樹脂の表面、前記第1貫通孔、及び前記第2貫通孔内に第2めっき膜を形成することと、を有するインダクタ内蔵基板の製造方法。

請求項2

請求項1インダクタ内蔵基板の製造方法であって、前記磁性体樹脂に前記第2貫通孔を形成した後、当該第2貫通孔内の水洗処理を行う。

請求項3

請求項1または請求項2のインダクタ内蔵基板の製造方法であって、前記磁性体樹脂が60重量%以上の酸化鉄フィラーを含有する。

請求項4

請求項1インダクタ内蔵基板の製造方法であって、前記第1めっき膜が、第1無電解めっき膜と第1電解めっき膜を含む

請求項5

請求項1インダクタ内蔵基板の製造方法であって、前記第2めっき膜が、第2無電解めっき膜と第2電解めっき膜を含む

技術分野

0001

本発明は、インダクタを内蔵するインダクタ内蔵基板の製造方法に関する。

背景技術

0002

特許文献1は、配線基板に内蔵されるインダクタ部品の製造方法を開示している。特許文献1では、樹脂層内磁性体を収容し、樹脂層内にスルーホール導体を設け、スルーホール導体と磁性体とが接触しないようにしている。

先行技術

0003

特開2016−197624

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1では、樹脂層にスルーホール導体を配置するため、インダクタ部品の大きさに対して磁性体の割合が低くなり、インダクタンスを大きくすることが難しいと考えられる。

0005

本発明の目的は、小型でインダクタンスの大きなインダクタ内蔵基板の製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0006

本発明に係るインダクタ内蔵基板の製造方法は、金属箔の積層された樹脂基板からなるコア基板に開口を形成することと、前記開口内に磁性体樹脂充填することと、前記コア基板の表面及び前記開口から露出する磁性体樹脂の表面に第1めっき膜から成るシールド層を設けることと、前記コア基板に第1貫通孔を形成することと、前記第1貫通孔内のデスミア処理を行うことと、前記デスミア処理の後、前記磁性体樹脂に第2貫通孔を形成することと、前記コア基板の表面、前記磁性体樹脂の表面、前記第1貫通孔、及び前記第2貫通孔内に第2めっき膜を形成することと、前記第2めっき膜上にレジストパターンを形成することと、前記レジストパターンから露出する前記第2めっき膜、前記第1めっき膜、及び前記金属箔を除去し、スルーホールランド、及び/又は導体回路を形成することと、
を有する。

発明の効果

0007

本発明のインダクタ内蔵基板の製造方法は、コア基板に開口が形成され、開口内に磁性体樹脂が充填される。磁性体樹脂に第2貫通孔が設けられ、第2貫通孔に第2めっき膜が設けられ、スルーホール導体が形成される。磁性体樹脂にスルーホール導体が形成されるため、インダクタ部品の磁性体樹脂の体積を大きくし、インダクタンスを大きくすることができる。磁性体樹脂は酸化鉄フィラーを含有するため、伝熱性が高く、インダクタ内蔵基板の放熱性が高まる。

図面の簡単な説明

0008

図1(A)は実施形態のインダクタ内蔵基板の断面図であり、図1(B)はスルーホールランドの平面図であり、図1(C)はインダクタ内蔵基板のコア基板の拡大図である。
実施形態に係るインダクタ内蔵基板の製造方法を示す工程図。
実施形態に係るインダクタ内蔵基板の製造方法を示す工程図。
実施形態に係るインダクタ内蔵基板の製造方法を示す工程図。

実施例

0009

図1(A)は、実施形態のインダクタを内蔵するインダクタ内蔵基板10の断面図を示す。インダクタ内蔵基板10は、第1面Fと第1面Fと反対側の第2面Sを有する絶縁性基材20と、絶縁性基材20の第1面F上の第1導体層(導体回路)58Fと、絶縁性基材20の第2面S上の第2導体層58Sと、第1導体層58Fと第2導体層58Sを接続しているスルーホール導体36とで形成されているコア基板30を有する。コア基板30は第1面Fと第1面Fと反対側の第2面Sを有する。コア基板30の第1面Fと絶縁性基材20の第1面Fは同じ面であり、コア基板30の第2面Sと絶縁性基材20の第2面Sは同じ面である。絶縁性基材20は、エポキシなどの樹脂補強用ガラスクロス等の芯材14で形成されている。絶縁性基材20は、さらに、シリカ等の無機粒子を有しても良い。

0010

インダクタ内蔵基板10は、さらに、コア基板30の第1面F上に上側のビルドアップ層450Fを有する。上側のビルドアップ層450Fはコア基板30の第1面F上に形成されている絶縁層450Aと絶縁層450A上の導体層458Aと絶縁層450Aを貫通し第1導体層58Fと導体層458Aを接続しているビア導体460Aとを有する。上側のビルドアップ層450Fはさらに絶縁層450Aと導体層458A上の絶縁層450Cと絶縁層450C上の導体層458Cと絶縁層450Cを貫通し導体層458Aと導体層458Cとを接続するビア導体460Cを有する。

0011

インダクタ内蔵基板10は、さらに、コア基板30の第2面S上に下側のビルドアップ層450Sを有する。下側のビルドアップ層450Sはコア基板30の第2面S上に形成されている絶縁層450Bと絶縁層450B上の導体層458Bと絶縁層450Bを貫通し第2導体層58Sと導体層458Bを接続しているビア導体460Bとを有する。下側のビルドアップ層450Sはさらに絶縁層450Bと導体層458B上の絶縁層450Dと絶縁層450D上の導体層458Dと絶縁層450Dを貫通し導体層458Bと導体層458Dとを接続するビア導体460Dを有する。

0012

実施形態のインダクタ内蔵基板は、さらに、上側のビルドアップ層450F上に開口471Fを有するソルダーレジスト層470Fと下側のビルドアップ層450S上に開口471Sを有するソルダーレジスト層470Sを有する。

0013

ソルダーレジスト層470F、470Sの開口471F、471Sにより露出している導体層458C、458Dやビア導体460C、460Dの上面はパッドとして機能する。パッド上に、Ni/AuやNi/Pd/Au、Pd/Au、OSP等から成る保護膜472が形成されている。その保護膜上に半田バンプ476F、476Sが形成されている。上側のビルドアップ層450F上に形成されている半田バンプ476Fを介して図示しないICチップがインダクタ内蔵基板10に搭載される。下側のビルドアップ層450S上に形成されている半田バンプ476Sを介してインダクタ内蔵基板10はマザーボードに搭載される。

0014

図1(C)は図1(A)中のコア基板30の一部を拡大して示す。コア基板30では、第1導体層58Fと第2導体層58Sとを接続するスルーホール導体36は、コア基板30を貫通する第1貫通孔20aに形成された第1スルーホール導体36Aと、コア基板30の開口20b内に充填された磁性体樹脂18の第2貫通孔18bに形成された第2スルーホール導体36Bとから成る。第1貫通孔20aの直径daと第2貫通孔18bの直径dbとはほぼ等しい。第1スルーホール導体36A、第2スルーホール導体36B内には樹脂充填剤16が充填され、スルーホールランド58FRは蓋めっきから成る。スルーホールランド58FRは、第1スルーホール導体36Aに形成された第1スルーホールランド58FRAと第2スルーホール導体36Bに形成された第2スルーホールランド58FRBとから成る。

0015

図1(B)は、第1スルーホール導体36Aに形成された第1スルーホールランド58FRAと第2スルーホール導体36Bに形成された第2スルーホールランド58FRBとの平面図である。第1スルーホールランド58FRAは、第1スルーホール導体36Aと同心円状に形成され、第2スルーホールランド58FRBは、第2スルーホール導体36Bと同心円状に形成されている。第1スルーホールランド58FRAの直径Daと第2スルーホールランド58FRBの直径Dbとはほぼ等しい。第1スルーホールランド58FRAと第2スルーホールランド58FRBとは第1導体層(回路パターン)58Fにより接続されている。第2スルーホールランド58FRBの直径Dbは、磁性体樹脂18の充填された開口20bの直径DBよりも小径に形成されている。即ち、第2スルーホールランド58FRBは、磁性体樹脂18上から絶縁性基材20まで広がることが無い。

0016

磁性体樹脂18は、酸化鉄フィラー(磁性粒子)とエポキシ等の樹脂を含む。磁性粒子として、FeO、Fe2O3、Fe3O4等の酸化鉄フィラーが挙げられる。磁性体樹脂中の酸化鉄フィラーの含有量は60重量%以上であることが好ましい。酸化鉄フィラーの粒子径は均一で無い方が、重量%を高め、透磁率及び伝熱性を高くできるため望ましい。

0017

図1(C)に示されるように、コア基板30を貫通する第1貫通孔20aに形成された第1スルーホール導体36Aは、第1貫通孔20aに接触する。第1スルーホール導体36Aは、第1貫通孔20a上の第2無電解めっき膜32と、該第2無電解めっき膜32上の第2電解めっき膜34とから成る。磁性体樹脂18を貫通する第2貫通孔18bに形成された第2スルーホール導体36Bは、第2貫通孔18bに接触する。第2スルーホール導体36Bは、第2貫通孔18b上の第2無電解めっき膜32と、該第2無電解めっき膜32上の第2電解めっき膜34とから成る。第1スルーホール導体36Aを構成する第2無電解めっき膜32と第2電解めっき膜34との厚みtaは、第2スルーホール導体36Bを構成する第2無電解めっき膜32と第2電解めっき膜34との厚みtbよりも厚い。伝熱性の低い絶縁性基材20の第1貫通孔20aに形成された第1スルーホール導体36Aの厚みtaは、熱伝導性の高い磁性体樹脂18の第2貫通孔18bに形成された第2スルーホール導体36Bの厚みtbよりも厚くされることで、第1スルーホール導体36Aと第2スルーホール導体36Bとの放熱バランスが調整されている。

0018

第1スルーホールランド58FRA及び絶縁性基材20上の第1導体層58Fは、最下層の銅箔22と、該銅箔22上の第1無電解めっき膜24mと、第1無電解めっき膜24m上の第1電解めっき膜24dと、第1電解めっき膜24d上の第2無電解めっき膜32と、第2無電解めっき膜32上の第2電解めっき膜34と、該第2電解めっき膜34上の第3無電解めっき膜35と、該第3無電解めっき膜35上の第3電解めっき膜37とから成る。第2スルーホールランド58FRB及び磁性体樹脂18上の第1導体層58Fは、最下層の第1無電解めっき膜24mと、第1無電解めっき膜24m上の第1電解めっき膜24dと、第1電解めっき膜24d上の第2無電解めっき膜32と、第2無電解めっき膜32上の第2電解めっき膜34と、該第2電解めっき膜34上の第3無電解めっき膜35と、該第3無電解めっき膜35上の第3電解めっき膜37とから成る。第1無電解めっき膜24mと第1電解めっき膜24dとはシールド層24を構成する。第1スルーホールランド58FRA及び絶縁性基材20上の第1導体層58Fの厚みtAは、第2スルーホールランド58FRB及び磁性体樹脂18上の第1導体層58Fの厚みtBよりも、銅箔22の厚み分厚い。伝熱性の低い絶縁性基材20上に形成された第1スルーホールランド58FRAの厚みtAは、熱伝導性の高い磁性体樹脂18上に形成された第2スルーホールランド58FRBの厚みtBよりも熱伝導率の高い銅箔22分厚くされることで、第1スルーホール導体36Aと第2スルーホール導体36Bとの放熱バランスが調整されている。

0019

実施形態のコア基板30は、図1(A)中に示される磁性体樹脂18に形成された第2スルーホール導体36Bを介して接続される第1導体層58F(接続パターン58FL)、第2導体層58S(接続パターン58SL)とは、ヘリカル状(コア基板の表裏面に対して平行方向の軸線上に沿って螺旋状)に配置され、第2スルーホール導体36Bと共にインダクタ59を形成する。

0020

実施形態のインダクタ内蔵基板10は、コア基板30の表面に第1導体層58Fと第2導体層58Sとが形成され、第1導体層58Fと第2導体層58Sとを接続する第2スルーホール導体36Bは、磁性体樹脂18を貫通する第2貫通孔18bに直接形成されている。このため、インダクタ内蔵基板10中の磁性体の割合が大きくなり、インダクタンスを大きくすることができる。

0021

[実施形態のインダクタ内蔵基板の製造方法]
図2図4に実施形態のインダクタ内蔵基板の製造方法が示される。
絶縁性基材20の両面に銅箔22の積層された銅張り積層板から成る基板20zが準備される(図2(A))。絶縁性基材20に磁性体樹脂充填用の開口20bが形成される(図2(B))。開口20b内に90重量%の酸化鉄フィラー(磁性粒子)とエポキシ樹脂からなる樹脂ペースト真空印刷される。樹脂ペーストが、樹脂ペーストの粘度が常温の2倍以下となる温度で仮硬化(半硬化)され仮硬化磁性体樹脂18βが形成される(図2(C))。

0022

絶縁性基材20の表面、開口20bから露出する仮硬化磁性体樹脂18βの表面に無電解めっき処理で第1無電解めっき膜24mと、電解めっき処理で第1電解めっき膜24dが形成される(図2(D))。第1無電解めっき膜24mと第1電解めっき膜24dとはシールド層24を構成する。

0023

絶縁性基材20に機械ドリルまたはレーザ加工等で第1貫通孔20aが形成される(図2(E))。この後、薬液により第1貫通孔20aがデスミア処理される。デスミア処理の際に、第1無電解めっき膜24mと第1電解めっき膜24dとから成るシールド層24で覆われた仮硬化磁性体樹脂18βは、薬液の影響を受けない。仮硬化磁性体樹脂18βの表面の酸化鉄フィラーは、デスミア処理の影響を受けない。

0024

仮硬化磁性体樹脂18βに機械ドリルまたはレーザ加工等で第2貫通孔18bが形成される。この実施形態では、90重量%の酸化鉄フィラーを含むため、本硬化後孔開けは容易ではないが、本硬化前に形成するため、貫通孔を容易に形成することができる。仮硬化状態磁性材層を加熱して含まれる樹脂を架橋させ、本硬化状態にして磁性体樹脂18が形成される(図3(A))。ここでは、150゜C〜190゜Cで1時間加熱する。高圧水洗により、孔開け時の加工スミアが取り除かれる(図3(B))。通常、デスミアアルカリ性薬剤で行われるが、アルカリ性薬剤は樹脂を膨潤剥離する過程で磁性体樹脂18に含まれる酸化鉄フィラーを脱落させる恐れがあるため、ここでは高圧水洗が行われる。絶縁性基材20、磁性体樹脂18の表面の第1電解めっき膜24d上、第1貫通孔20a、第2貫通孔18bの表面に、無電解めっき処理で第2無電解めっき膜32と、電解めっき処理で第2電解めっき膜34が形成される。第2無電解めっき膜32と第2電解めっき膜34とで、第1貫通孔20aに第1スルーホール導体36Aが、第2貫通孔18bに第2スルーホール導体36Bが形成される(図3(C))。

0025

第1貫通孔20aに形成された第1スルーホール導体36A内、第2貫通孔18bに形成された第2スルーホール導体36B内に樹脂充填剤16が充填され、コア基板30の表面が研磨される(図3(D))。第2電解めっき膜34上、及び、樹脂充填剤16の露出面に無電解めっきにより第3無電解めっき膜35が形成され、第3無電解めっき膜35上に第3電解めっき膜37が形成される(図4(A))。第3電解めっき膜37上に所定パターンエッチングレジスト54が形成される(図4(B))。

0026

エッチングレジスト54から露出する第3電解めっき膜37、第3無電解めっき膜35、第2電解めっき膜34、第2無電解めっき膜32、第1電解めっき膜24d、第1無電解めっき膜24m、銅箔22が除去された後、エッチングレジストが除去され、第1導体層58F、第2導体層58Sが形成され、コア基板30が完成する(図4(C))。絶縁性基材20上の第1導体層58F、第2導体層58S、第1スルーホール導体36Aの第1面側の第1スルーホールランド58FRA及び第2面側の第1スルーホールランド58SRAは、最下層の銅箔22と、該銅箔22上の第1無電解めっき膜24mと、第1無電解めっき膜24m上の第1電解めっき膜24dと、第1電解めっき膜24d上の第2無電解めっき膜32と、第2無電解めっき膜32上の第2電解めっき膜34と、該第2電解めっき膜34上の第3無電解めっき膜35と、該第3無電解めっき膜35上の第3電解めっき膜37とから成る。磁性体樹脂18上の第1導体層58F、第2導体層58S、第2スルーホール導体36Bの第1面側の第2スルーホールランド58FRB及び第2面側の第2スルーホールランド58SRBは、第1無電解めっき膜24mと、第1無電解めっき膜24m上の第1電解めっき膜24dと、第1電解めっき膜24d上の第2無電解めっき膜32と、第2無電解めっき膜32上の第2電解めっき膜34と、該第2電解めっき膜34上の第3無電解めっき膜35と、該第3無電解めっき膜35上の第3電解めっき膜37とから成る。

0027

コア基板30上に公知の製造方法により、上側のビルドアップ層450F、下側のビルドアップ層450S、ソルダーレジスト層470F、470S、半田バンプ476F、476Sが形成される(図1(A))。

0028

実施形態のインダクタ内蔵基板の製造方法では、磁性体樹脂18の第2貫通孔18bに第2無電解めっき膜32、第2電解めっき膜34からなる第2スルーホール導体36Bを形成するため、インダクタ内蔵基板10の磁性体樹脂18の体積を大きくし、インダクタンスを大きくすることができる。

0029

10インダクタ内蔵基板
18磁性体樹脂
18b 第1貫通孔
20コア基板
20a 第2貫通孔
20a 開口
22銅箔
30 コア基板
24m 第1無電解めっき膜
24d 第1電解めっき膜
32 第2無電解めっき膜
34 第2電解めっき膜
35 第3無電解めっき膜
36A 第1スルーホール導体
36B 第2スルーホール導体
37 第3電解めっき膜

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