JP4983219B2

JP4983219B2 - 部品内蔵基板

Info

Publication number: JP4983219B2
Application number: JP2006315782A
Authority: JP
Inventors: 賢酒井
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2026-11-22
Also published as: JP2008130915A

Description

本発明は、部品内蔵基板に関し、更に詳しくは、部品内蔵基板の側面でのシールド効果を高めることができると共に電子部品の実装面積を有効に利用することができる部品内蔵基板に関するものである。

従来のこの種の部品内蔵基板は、例えば図４の（ａ）、（ｂ）に示すように、絶縁層１と、絶縁層１の下面に所定のパターンで形成された配線層２に実装された複数の電子部品３と、絶縁層１の上面全面に形成されたグランド電極４と、グランド電極４に上端が電気的に接続され且つ下端が配線層２の電気的に接続されたビアホール導体５と、を備えている。複数の電子部品３は、能動素子及び／または受動素子からなり、絶縁層１内に埋設されている。これらの電子部品３は、絶縁層１上面のグランド電極４によって外部の電磁波からシールドされている。しかし、絶縁層１の側面にはシールド対策が施されていないため、複数の電子部品３は絶縁層１の側面から電磁波の侵入を受け、あるいは電磁波を放射する問題がある。

そこで、絶縁層１の側面からの電磁波の侵入、あるいは電子部品３からの電磁波の放射を防止する対策として、図５の（ａ）、（ｂ）に示すように絶縁層１の外周縁部に複数の第２のビアホール導体７を配列する方法が考えられる。この場合には、絶縁層１の下面に第２のグランド電極８が周縁部に沿って矩形状に形成され、絶縁層１の上面のグランド電極４とその下面の第２のグランド電極８とが第２のビアホール導体７によって電気的に接続されている。この対策によって部品内蔵基板の側面における外部の電磁波に対するシールド効果を得ることができる。以下では、必要に応じて側面におけるシールド効果を側面シールド効果として説明する。

図５の（ａ）、（ｂ）に示した部品内蔵基板の一例として、例えば特許文献１に記載の多層回路基板がある。この多層回路基板の場合には、回路パターンが形成された内層基材が複数積層して形成されている。各内層基材の外周には接地用導電パターンがそれぞれ形成されている。そして、上下の内層基材の接地用導電パターンは、接地用導電パターン全周に渡って配列された複数のスルーホールを介して互いに電気的に接続されている。これらの接地用導電パターン及びスルーホールによって側面シールド効果が奏し得られる。

また、特許文献２には特許文献１に記載のスルーホールと同種のビアホール導体が配列された電子部品収納用パッケージが記載されている。この電子部品収納用パッケージの場合には、セラミック基板上に載置する電子部品を取り囲むように枠体が接合され、この枠体にはメタライズ層及びこれに接続されたビアが形成されている。これらのメタライズ層及ビアによって側面シールド効果が奏し得られる。

特開平０３−２４１７９０特開平１０−１１２５１７

しかしながら、図５の（ａ）、（ｂ）に示す部品内蔵基板や特許文献１、２の技術の場合には、スルーホールまたはビアホールを設けるために基板内に固有のスペースが必要になり、そのスペース分だけ電子部品の実装面積が減少して実装面積の利用効率が低下し、あるいは所定の実装面積を確保するためには固有のスペース分だけ基板が大型化する。また、スルーホールまたはビアホールの内面をメタライズする場合には、アスペクト比（ホールの深さ／ホールの直径）を略２以下に抑える必要があり、アスペクト比が２を超えると内周面全面にメタライズすることが難しくなる。ホール内周面全面にメタライズする場合にはホールの直径を大きくするか、ホールをテーパー状に形成する必要がある。このようにするとスルーホールまたはビアホールの占有面積が大きくなり電子部品の実装面積の利用効率が低下し、基板が大型化する。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、側面シールド効果を向上させることができ、また電子部品の実装面積を効率良く利用して基板の小型化を促進することができる部品内蔵基板を提供することを目的としている。

本発明の請求項１に記載の部品内蔵基板は、絶縁層を含む配線基板と、上記絶縁層に内蔵された少なくとも一つの電子部品と、上記配線基板に設けられたグランド電極と、を備えた部品内蔵基板において、上記グランド電極に基端部が電気的に接続され且つ上記絶縁層内に上記絶縁層を貫通しないように配置された複数の非貫通ビアホール導体からなる、すだれ状のシールド電極を備え、上記シールド電極は、上記絶縁層の少なくとも一つの側面に沿って設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載の部品内蔵基板は、絶縁層を含む配線基板と、上記絶縁層に内蔵された少なくとも一つの電子部品と、上記配線基板に設けられたグランド電極と、を備えた部品内蔵基板において、上記グランド電極に基端部が電気的に接続され且つ上記絶縁層内に上記絶縁層を貫通しないように非貫通状態で配置されてなる、カーテン状のシールド電極を備え、上記シールド電極は、上記絶縁層の少なくとも一つの側面に沿って設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載の部品内蔵基板は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記シールド電極は、上記絶縁層の全ての側面に沿って設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載の部品内蔵基板は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記シールド電極の先端が対向する位置に、配線層が形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載の部品内蔵基板は、請求項４に記載の発明において、上記配線層の一部がグランド電極として形成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、側面シールド効果を向上させることができ、しかも電子部品の実装面積を効率良く利用して基板の小型化を促進することができる部品内蔵基板を提供することができる。

以下、図１〜図４に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
第１の実施形態
本実施形態の部品内蔵基板１０は、例えば図１に示すように、配線基板１１と、配線基板１１に内蔵された複数の電子部品１２と、を備えている。配線基板１１は、上下方向に積層された第１、第２の絶縁層１３、１４と、これらの絶縁層１３、１４の界面に所定のパターンで形成された第１の配線層１５と、第１の絶縁層１３の上面に形成された第１のグランド電極１６と、第２の絶縁層１４の下面に所定のパターンで形成された第２の配線層１７と、を備えている。複数の電子部品１２は、第１の絶縁層１３に内蔵され、第１の配線層１５に電気的に接続されている。第１のグランド電極１６は、絶縁層１３の上面全面を被覆し、電磁波のシールド電極として機能し、外部の電磁波の侵入を防止すると共に内部の電子部品１２からの外部への電磁波の放射を防止している。

第１の絶縁層１３の四隅には、図１に示すように第１のビアホール導体１８がそれぞれ配置され、これらのビアホール導体１８はいずれも第１の絶縁層１３を貫通している。従って、以下では第１のビアホール導体１８を貫通ビアホール導体１８として説明する。この貫通ビアホール導体１８は、上端が第１のグランド電極１６に電気的に接続され、下端が第１の配線層１５の一部を構成する第２のグランド電極１５Ａに電気的に接続されている。貫通ビアホール導体１８が接続された第２のグランド電極１５Ａにはビアホール１９が形成され、ビアホール１９を介して第２の配線層１７に電気的に接続されている。

更に本実施形態では、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように第１の絶縁層１３の全側面に沿って所定の間隔を空けて第２のビアホール導体２０が複数配列されている。各側面の複数の第２のビアホール導体２０の両端には所定の間隔を空けて第１のビアホール導体１８がそれぞれ配置されている。第２のビアホール導体２０は、上端が第１のグランド電極１６に接続され、下端が第１の絶縁層１３の中ほどまで垂下し、第１の絶縁層１３を貫通しない非貫通ビアホール導体として形成されている。各側面に配列された複数の半貫通ビアホール導体２０は、第１の絶縁層１３の各側面において第１のグランド電極１６から垂下するすだれ状のシールド電極として第１の絶縁層１３の周囲を取り囲むように形成されている。すだれ状のシールド電極は、第１の絶縁層１３の側面を電磁的にシールドして絶縁層１３内に埋設された複数の電子部品１２を外部の電磁波から保護すると共に電子部品１２から外部へ電磁波が漏れないようにしている。

貫通ビアホール導体１８は、第１の絶縁層１３の該当箇所に例えばＣＯ_２レーザー等によって貫通孔を形成し、その貫通孔内に導電性ペーストを充填することによって形成される。非貫通ビアホール導体２０は、第１の絶縁層１３の上面の該当箇所にＣＯ_２レーザー等によって非貫通孔を形成し、その非貫通孔内に導電性ペーストを充填、または無電解メッキすることによって形成される。

また、図１の（ｂ）に示すようにすだれ状のシールド電極の先端と第１の配線層１５との間に隙間ができるため、図１の（ａ）に示すようにすだれ状のシールド電極の真下の領域まで第１の配線層１５が延長され、そこに必要に応じて電子部品１２を配置することによって実装面積を有効に利用することができ、部品内蔵基板１０の小型化を促進することができる。また、すだれ状のシールド電極の真下の領域にグランド電極を形成することにより、すだれ状のシールド電極による側面シールド効果を更に高めることができる。

ところで、すだれ状のシールド電極を構成する各非貫通ビアホール導体２０は、スタブとなってシールド効果とは逆に部品内蔵基板１０の内部に信号が入り込みやすくなることも考えられる。一般的な高周波モジュールのサイズを考慮して、第１の絶縁層１３の厚さを例えば１ｍｍ程度に設定すると、非貫通ビアホール導体２０の高さを０．５ｍｍ程度に設定することができる。これらの非貫通ビアホール導体２０がスタブとなって、その内部に信号が入り込みやすくなるスタブの高さが１／４λであるとすれば、１／４λ＝０．５ｍｍに相当する周波数は１５０ＧＨｚになる。しかしながら、ＲＦモジュールで取り扱う周波数は通常３ＧＨｚ程度であることから、通常のＲＦモジュールでは非貫通ビアホール導体２０からなるすだれ状のシールド電極に十分な側面シールド効果を期待することができる。

而して、第１、第２の絶縁層１３、１４の材料は、絶縁性材料であれば特に制限されないが、例えば樹脂単独または樹脂と無機フィラーとの混合樹脂組成物が好ましい。本実施形態の絶縁層１３、１４に用いられる樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、変性ポリイミド樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂が好ましい。また、混合樹脂組成物に含まれる無機フィラーとしては、例えばガラスクロスやアルミナ、シリカ等が好ましい。本実施形態では樹脂層として混合樹脂組成物（プリプレグ）を用いている。第１の絶縁層１３と第２の絶縁層１４は、同一の絶縁性材料であっても、互いに異なる絶縁性材料であっても良い。

第１、第２の配線層１５、１７及び第１のグランド電極１６の材料は、それぞれ導電性金属であれば特に制限されないが、例えばＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐｂ等の配線材料として用いられる金属が好ましい。本実施形態では、配線層１２は銅によって形成されている。第１、第２の配線層１５、１７及び第１のグランド電極１６はそれぞれ例えば無電解メッキ銅や電解メッキ銅、あるいは銅箔によってそれぞれ形成されている。また、貫通ビアホール導体１８及び非貫通ビアホール導体２０は、いずれも導電性ペーストを硬化させた導電性樹脂、または無電解メッキによって形成されている。導電性ペーストは、例えば金属粒子と熱硬化性樹脂とを含む導電性樹脂組成物である。金属粒子としては、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等の金属を用いることができ、熱硬化性樹脂としては、絶縁層と同様に、例えばエポキシ樹脂、変性ポリイミド樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。第１、第２の配線層１５、１７は、エッチング等の公知の手法により所定の形状にパターニングすることができる。

以上説明したように本実施形態によれば、第１の絶縁層１３を含む配線基板１１と、第１の絶縁層１３に内蔵された複数の電子部品１２と、配線基板１１の上面、即ち第１の絶縁層１３の上面に設けられた第１のグランド電極１６と、を備え、第１のグランド電極１６に基端部が電気的に接続され且つ第１の絶縁層１３内に第１の絶縁層１３を貫通しないように配置された複数の非貫通ビアホール導体２０からなる、すだれ状のシールド電極を備えているため、第１のグランド電極１６によって部品内蔵基板１０の上面において電磁波をシールドすると共にすだれ状のシールド電極によって部品内蔵基板１０の側面において電磁波をシールドすることができる。即ち、本実施形態では、すだれ状のシールド電極により部品内蔵基板１０の側面シールド効果を向上させることができる。また、すだれ状のシールド電極と第１の配線層１５の間に隙間があるため、すだれ状のシールド電極の真下の領域まで第１の配線層１５を延長することができ、その領域を実装面積として有効に利用することができる。また、非貫通ビアホール導体２０は、貫通ビアホール導体１８と比較して穴径を小さくできるため、部品内蔵基板１０の上面に配線パターンを形成する場合にも、部品の実装面積を大きくとることができる。

また、本実施形態によれば、すだれ状のシールド電極の先端が対向する位置に、第１の配線層１５が形成されているため、電子部品１２の実装面積を拡張することができ、実装面積を効率良く利用して基板の小型化を促進することができる。また、すだれ状のシールド電極の真下の第１の配線層１５の一部をグランド電極として形成することにより、すだれ状のシールド電極による側面シールド効果を更に向上させることができる。

第２の実施形態
本実施形態の部品内蔵基板１０Ａは、例えば図２の（ａ）〜（ｃ）に示すように構成されている。本実施形態では、第１の実施形態と同一または相当部分には同一符号を付して本実施形態について説明する。図２において、（ａ）はその水平方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

本実施形態の部品内蔵基板１０Ａは、図２の（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１の絶縁層１３内の複数の電子部品１２の間にもすだれ状のシールド電極が設けられていること以外は、第１の実施形態に準じて構成されている。本実施形態では第１の絶縁層１３の外周縁部に沿って形成された第１の非貫通ビアホール導体２０からなるすだれ状のシールド電極を第１のすだれ状の電極とし、第１の絶縁層１３の中央部に設けられたものを第２のすだれ状のシールド電極として説明する。

第２のすだれ状のシールド電極は、図２の（ａ）に示すように第１の絶縁層１３の横方向の略中央を横切るように複数の第２の非貫通ビアホール導体２０Ａが配列されている。第２の非貫通ビアホール導体２０Ａは、同図の（ｂ）、（ｃ）に示すように、その上端が第１のグランド電極１６に電気的に接続され、第１のグランド電極１６から垂下し、第１の非貫通ビアホール導体２０と同様に形成されている。そして、同図の（ｃ）に示すように第２の非貫通ビアホール導体２０Ａの下端と第１の配線層１５との間に隙間が形成されている。第２のすだれ状のシールド電極は、異種の電子部品１２間で電磁的に干渉する虞がある部位に配置されている。これにより、隣接する異種の電子部品１２、１２間の電磁干渉を防止し、ノイズの発生を防止することができる。

本実施形態によれば、第１の絶縁層１３内で第２のすだれ状のシールド電極によって区画された隣接する電子部品１２、１２の電磁的干渉を防止して、各電子部品１２のノイズの発生を防止することができる他、第１の実施形態と同様に作用効果を期することができる。

第３の実施形態
本実施形態の部品内蔵基板１０Ｂは、例えば図３の（ａ）、（ｂ）に示すように構成されている。本実施形態では、第１の実施形態と同一または相当部分には同一符号を付して本実施形態について説明する。図３において、（ａ）はその水平方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

本実施形態の部品内蔵基板１０Ｂは、図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、すだれ状のシールド電極に代えてカーテン状のシールド電極を設けられていること以外は、第１の実施形態に準じて構成されている。

カーテン状のシールド電極２１は、図２の（ａ）に示すように第１の絶縁層１３の四隅に配置された貫通ビアホール導体１８の間で第１の絶縁層１３の各側面に沿って配置されている。カーテン状のシールド電極２１の両端と貫通ビアホール導体１８との間には僅かな隙間が形成されている。カーテン状のシールド電極２１は、同図の（ｂ）に示すように、その上端が第１のグランド電極１６に電気的に接続され、第１のグランド電極１６から垂下し、カーテン状に形成されている。そして、カーテン状のシールド電極２１の下端と第１の配線層１５との間に隙間が形成され、その下端の真下の領域まで第１の配線層１５を延長し、電子部品１２を配置することができるようになっている。また、カーテン状のシールド電極２１の先端と対向する位置に第２のグランド電極を設けることによって、カーテン状のシールド電極２１の側面シールド効果を更に高めることができる。このカーテン状のシールド電極２１は、第１の絶縁層１３の上面の該当箇所に例えばＣＯ_２レーザー等によって溝を形成し、その溝に導電性ペーストを充填、または無電解メッキすることによって形成される。

本実施形態によれば、第１の絶縁層１３の各側面にカーテン状のシールド電極２１を設けたため、すだれ状のシールド電極のような隙間がなく、側面シールド効果を更に向上させることができる。

尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではない。すだれ状のシールド電極またはカーテン状のシールド電極を絶縁層の全側面に設けた場合について説明したが、必要に応じて適宜の側面を選択してすだれ状のシールド電極またはカーテン状のシールド電極設けることもできる。また、絶縁層内の電子部品の配置状態に応じて絶縁層の内部にすだれ状のシールド電極またはカーテン状のシールド電極を適宜設けることができる。貫通ビアホール導体及び非貫通ビアホール導体の断面形状は、円形状に限らず楕円形状等、必要に応じて適宜の形状を採用することができる。

本発明は、例えば携帯電話等の移動体通信装置や電子機器に用いられる部品内蔵基板に好適に用いることができる。

（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の部品内蔵基板の第１の実施形態を示す図で、（ａ）はその内部を上方から見た平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う断面図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の部品内蔵基板の第２の実施形態を示す図で、（ａ）はその内部を上方から見た平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ線に沿う断面図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の部品内蔵基板の第３の実施形態を示す図で、（ａ）はその内部を上方から見た平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う断面図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の部品内蔵基板の一例を示す図で、（ａ）はその内部を上方から見た平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う断面図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の部品内蔵基板の他の例を示す図で、（ａ）はその内部を上方から見た平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂ部品内蔵基板
１１配線基板
１２電子部品
１３第１の絶縁層
１４第２の絶縁層
１５第１の配線層
１６グランド電極
２０非貫通ビアホール導体（すだれ状のシールド電極）
２１カーテン状のシールド電極

Claims

絶縁層を含む配線基板と、上記絶縁層に内蔵された少なくとも一つの電子部品と、上記配線基板に設けられたグランド電極と、を備えた部品内蔵基板において、上記グランド電極に基端部が電気的に接続され且つ上記絶縁層内に上記絶縁層を貫通しないように配置された複数の非貫通ビアホール導体からなる、すだれ状のシールド電極を備え、上記シールド電極は、上記絶縁層の少なくとも一つの側面に沿って設けられていることを特徴とする部品内蔵基板。
絶縁層を含む配線基板と、上記絶縁層に内蔵された少なくとも一つの電子部品と、上記配線基板に設けられたグランド電極と、を備えた部品内蔵基板において、上記グランド電極に基端部が電気的に接続され且つ上記絶縁層内に上記絶縁層を貫通しないように非貫通状態で配置されてなる、カーテン状のシールド電極を備え、上記シールド電極は、上記絶縁層の少なくとも一つの側面に沿って設けられていることを特徴とする部品内蔵基板。
上記シールド電極は、上記絶縁層の全ての側面に沿って設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の部品内蔵基板。
上記シールド電極の先端が対向する位置に、配線層が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の部品内蔵基板。
上記配線層の一部がグランド電極として形成されていることを特徴とする請求項４に記載の部品内蔵基板。