CN101207971B - 电容器用粘结片和电容器内置型印刷布线板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于构成可在部件内置型多层柔性印刷布线板中应用的薄型电容器的薄片，并提供一种廉价且稳定地制造使用了该薄片的部件内置型的多层柔性印刷布线板的方法。一种电容器用粘结片及其制造方法，在用于将在电介质层的两面上粘结电极而成的电容器内置于印刷布线板中而构成的电容器用粘结片中，其特征在于，具备：电介质层(1)，其介电常数高，由在用于将上述电极粘结到上述电介质层上的按压时的压力和温度下不产生伴随实质性的厚度变化和变形的流动的材料来构成，并具有粘结性的两面；以及粘结树脂层(2、3)，在上述按压时具有能充填上述电极的周围的流动性，并配置在上述电介质层的上述两面上。

Description

电容器用粘结片和电容器内置型印刷布线板的制造方法

技术领域

本发明涉及电容器(capacitor)用粘结片(sheet)和使用了这种粘结片而制造的电容器内置型印刷布线板的制造方法，特别是，涉及也可应用于具有柔性电缆(cable)部的多层柔性印刷布线板的电容器用粘结片和使用了它的印刷布线板的制造方法。

背景技术

近年来，提高了装载于小型电子设备内的安装基板的微细化、高密度化的要求。作为其中的一环，加强了以移动电话等为中心将CSP(芯片尺寸封装)或芯片电阻器、芯片电容器等以高密度安装到布线板的表面的要求。

在装载CSP之类的部件的多层印刷布线板中，设置有去耦电容器等出于各种目的的电容器，但由于安装成本、部件成本的增加以及要应对高密度安装，所以设计出所谓部件内置布线板。

例如，出于削减表面安装部件的件数的目的，将电容器设置于布线层的层间(参照专利文献1)。即，在邻接的薄膜布线图形之间，设置含电介质填料的有机树脂的绝缘层，以形成电容器。由此，由于可减少将电容器进行表面安装的数目，故可减少安装部件的件数。

但是，在该专利文献1所述的方法中，不适合要求大电容的降低开关噪声的用途(参照专利文献2)。在该专利文献2中，也记述了通过将成为电极的金属箔形成为凹凸状以拓宽电极面积，使电容器的电容增加的方法。

然而，在这些方法中，对于安装到多层柔性印刷布线板的应用并未给予特别的关注。

与此相关联，提出了在基底绝缘材料上在形成布线图形的同时形成电极，用印刷或电解淀积等方法在其上形成电介质，进而在电介质上形成对置的电极的方法(参照专利文献3)。

但是，作为缺点，可举出用该方法难以稳定地较薄地形成电介质的膜厚，在工艺上也繁杂。此外，为了用于多层柔性印刷布线板的内层芯基板，对基板平坦度有要求，但由于用上述的方法无法确保平坦性，故难以应用到柔性印刷布线板中。

进而，在专利文献4中，记述了在含电介质粉末的绝缘树脂层的两面所设置的导电层通过刻蚀可形成图形的双面镀铜膜叠层板。通过应用该方法，可使介电常数稳定。

但是，如以50μm以下的厚度形成有机树脂层，则在上述的图形形成时，难以保持树脂层的形状，难以实现对电容器的大电容化有利的薄膜化。因此，希望有可应用于部件内置型的多层柔性印刷布线板的薄型的电容器。

图4是表示专利文献4中所述的电容器的结构的剖面图，如图4所示，是在含电介质粉末的绝缘树脂层21的两面上经粘结材料粘结成为电极的铜箔22、23的导电层的双面镀铜膜叠层板。

但是，由于绝缘树脂层21的厚度约为0.3mm，所以为了将其内置于希望薄型化的多层柔性印刷布线板内，此厚度还是过厚。另一方面，如将绝缘树脂层21形成为50μm以下的厚度，则在用刻蚀法形成图形时，含电介质粉末的绝缘树脂层10无法保持形状，难以使工序稳定地流动。

进而，作为印刷布线板，为了确保布线图形间所产生的串扰的降低和谐振频带的提高等高频特性，希望布线间的绝缘树脂层为低介电常数。

但是，还存在在绝缘树脂层21中包含用于形成电容器的电介质粉末而难以实现低介电常数化的问题。

[专利文献1]日本专利公开平10-93246号公报

[专利文献2]日本专利公开2001-177004号公报

[专利文献3]日本专利公开2001-15883号公报

[专利文献4]日本专利公开平5-7063号公报(专利第3019541号公报)

如上所述，现有的部件内置型的印刷布线板用的电容器在作为印刷布线板的层间配置的布线间绝缘性和高频特性方面存在问题。

发明内容

本发明是考虑到上述方面而进行的，其目的在于，提供一种用于构成可在部件内置型多层柔性印刷布线板中应用的薄型电容器的薄片，并提供一种廉价且稳定地制造使用了该薄片的部件内置型的多层柔性印刷布线板的方法。

为了达到上述目的，本申请提供如下的各发明。

第1发明是一种电容器用粘结片，用于将在电介质层的两面上粘结电极而成的电容器内置于印刷布线板中而构成，其特征在于，具备：

电介质层，其介电常数高，由在用于将上述电极粘结到上述电介质层上的按压(press)时的压力和温度下不产生伴随实质性的厚度变化和变形的流动的材料来构成，并具有粘结性的两面；以及

粘结树脂层，在上述按压时具有能充填上述电极的周围的流动性，并配置在上述电介质层的上述两面上。

第2发明是一种电容器内置型印刷布线板的制造方法，其中该电容器内置型印刷布线板将在电介质层的两面上粘结电极而成的电容器内置于印刷布线板中而构成，其特征在于，

准备具有电介质层和粘结树脂层的电容器用粘结片，其中，该电介质层其介电常数高，由在用于将上述电极粘结到上述电介质层上的按压中的规定压力和温度下不产生实质性的厚度变化和变形的材料来构成，并具有粘结性的两面，该粘结树脂层用于充填上述电极的周围，

准备2片在能剥离除去的金属箔或柔性树脂膜上形成有上述电极的金属基体材料，

将上述金属基体材料的上述电极一侧的面朝向上述电容器用粘结片，并以使上述电极对置的方式进行叠合(superpose)，

在通过升温和加压将对置的上述电极与上述电介质层粘结起来并使上述电极埋设在上述粘结树脂层中的状态下，在上述电介质层的表面形成对置电极，

在上述电容器形成后，剥离除去上述金属箔或上述柔性树脂膜。

第3发明是一种电容器内置型印刷布线板的制造方法，其中该电容器内置型印刷布线板将在电介质层的两面上粘结电极而成的电容器内置于印刷布线板中而构成，其特征在于，

准备具有电介质层和粘结树脂层的电容器用粘结片，其中，该电介质层其介电常数高，由在用于将上述电极粘结到上述电介质层上的按压中的规定压力和温度下不产生实质性的厚度变化和变形的材料来构成，并具有粘结性的两面，该粘结树脂层用于充填上述电极的周围，

准备2片在金属箔上形成有上述电极的金属基体材料，

将上述金属基体材料的上述电极一侧的面朝向上述电容器用粘结片，并以使上述电极对置的方式进行叠合，

通过上述按压将对置的上述电极与上述电介质层粘结起来并使上述电极埋设在上述粘结树脂层中，在上述电介质层的表面形成对置电极，

在上述电容器形成后，将上述金属箔进行布线图形加工。

第4发明是一种电容器内置型印刷布线板的制造方法，其中该电容器内置型印刷布线板将在电介质层的两面上粘结电极而成的电容器内置于印刷布线板中而构成，其特征在于，

准备具有电介质层和粘结树脂层的电容器用粘结片，其中，该电介质层其介电常数高，由在用于将上述电极粘结到上述电介质层上的按压中的规定压力和温度下不产生实质性的厚度变化和变形的材料来构成，并具有粘结性的两面，该粘结树脂层用于充填上述电极的周围，

准备2片在柔性树脂膜的一面上形成有上述电极、在另一面上层叠有上述金属箔的柔性层叠基体材料，

将上述柔性层叠基体材料的电极一侧的面朝向上述电容器用粘结片，并以使上述电极对置的方式进行叠合，

通过上述按压将对置的上述电极与上述电介质层粘结起来并使上述电极埋设在上述粘结树脂层中，在上述电介质层的表面形成对置电极，

在上述电容器形成后，将上述金属箔进行布线图形加工。

按照这些特征，本发明起到如下效果。

按照本发明的电容器用粘结片，由于是在介电常数高、流动性低的电介质层的两面上配置了流动性高的粘结树脂层的多层结构，故不必用特别的装置等即可使就单体而言较脆、难以进行印刷布线板的工序流动的电介质材料流动起来。而且，使用该电容器用粘结片所构成的电容器即使在按压时不进行高精度的厚度方向的控制，电极间距离也规定为电介质树脂层的厚度。因此，除了能得到稳定的静电电容外，比起现有技术，还可使电极间距离靠近，可使电容器小型化。

另外，按照本发明的电容器内置型印刷布线板的制造方法，由于使用了适合于构成电容器的电容器用粘结片，故可廉价且稳定地制造用现有的制造方法有困难的、具有作为印刷布线板的层间配置的布线间良好绝缘性和高频特性的电容器内置型印刷布线板。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1的概念性剖面结构图。

图2是表示本发明的实施例2的概念性剖面结构图。

图3是表示本发明的实施例3的概念性剖面结构图。

图4是内置了用现有做法得到的电容器的双面印刷布线板的制造方法的概念性剖面结构图。

具体实施方式

以下，参照图1至图3详细地说明本发明的实施例。

(实施例1)

图1是表示本发明的实施例1中的电容器用粘结片的制造方法的剖面工序图。首先，如图1(1)所示，准备在介电常数高、流动性低的电介质层1的两面上具有流动性高的粘结树脂层2、3的基底材料。电介质层1在此处是介电常数约2000的包含钛酸钡为60～85重量％左右、溶剂部分和环氧树脂为15～40重量％左右的膜状的成形物。

该膜状的成形物的相对介电常数为20～60左右。关于厚度，优选在不产生针孔等膜缺陷的范围内尽可能地薄，如为5～30μm厚的则由于有柔性，故也是适合的。但是，如用单体，则由于脆和容易引起撕裂，所以直接这样的话各种工序流动和作为基板的绝缘树脂的机械特性就不充分。

作为电介质材料，除了上述的钛酸钡以外，还可应用含钛酸、氧化铝、钛酸锶、钛酸钙、钛酸镁等的粉末的。关于树脂部分，可分散电介质材料粉末并且还必须有柔性，作为后续的按压工序中难以引起变形的材料，热固性粘结材料是合适的，除了上述的环氧树脂以外，还可应用热固化聚酰亚胺、丙烯酸树脂等、以及它们的混合物等。

粘结树脂层2、3必须有后续的工序中可充填电极部的厚度、流动性和柔性。因此，可应用环氧树脂、热塑性和热固化的聚酰亚胺、丙烯酸树脂、液晶聚合物等、还有它们的混合物等。由于必须充填电极部而又不使电介质层1变形，故粘结树脂层2、3的软化温度也必须比电介质层1的软化温度低。

为了满足这些要件，希望电介质层1为热固性，粘结树脂层2、3为热塑性。由于将电极部的厚度设定为18μm，故粘结树脂层2、3应用了厚度20μm的作为热塑性树脂的液晶聚合物。

由于粘结树脂层2、3的厚度为可充填电极部的厚度，并且也有补充含电介质材料的电介质层1的机械物理特性的作用，所以如少于10μm，则往往也变得满足不了作为多层材料的机械物理特性。因此，必须在考虑到这些方面的基础上设定厚度。

通过成为这样的多层结构，由于在介电常数高、流动性低的电介质层的两面上配置流动性高的粘结树脂层，故不必用特别的装置等即可使就单体而言较脆、难以进行印刷布线板的工序流动的电介质材料流动。

在由实际的电介质层1、2、3构成的3层材料的制造中，可采用在可脱模的金属、树脂等的载体上涂敷粘结性树脂3，在其上涂敷含电介质材料的电介质层1，进而在其上涂敷粘结性树脂2的方法等。

接着，如图1(2)所示，准备在可剥离的金属箔4上具有成为电极的金属箔5的基体材料，用光加工方法等形成电极部5a。再有，虽然未图示，但在金属箔4上形成对置的电极部5b。金属箔4可用选择刻蚀来选择可除去的镍箔等。在树脂材料中，可采用在对粘结树脂层2、3的脱模性高的聚四氟乙烯(注册商标)类的树脂上用溅射、蒸镀等和电解镀敷形成电极部的树脂材料等。

此外，通过将粘结树脂层2、3定为环氧类或丙烯酸类，用聚酰亚胺树脂代替金属箔4，从而可用选择树脂刻蚀除去聚酰亚胺树脂。在此处，假定用18μm厚的铜形成电极部，金属箔4用25μm厚的镍箔。

接着，如图1(3)所示，使金属箔4上形成有电极5a、5b的基体材料在介电常数高、流动性低的电介质层1的两面对置地定位叠合起来，通过热压层叠在具有流动性高的粘结树脂层2、3的基底材料上。

首先，利用确保了面精度的真空平板按压，升温并加压到使粘结树脂层2、3流动、电介质层1呈现粘结性的高温区。此时，保持上下热压板的平行度，进行与基体材料厚度对应的高度控制，将电极5a、5b与电介质层1粘结起来。其后，在保持上下热压板的高度的状态下，冷却至使作为热塑性树脂的粘结树脂层2、3固化的温度。

如在真空中进行这样的按压，则由于粘结剂2、3的流动性高，故可充填电极5a、5b的周围，另一方面，由于介电常数高的电介质层1其流动性低，故可在其两面上无空隙地配置电极5a和5b。由此，电极间距离被规定为电介质层1的厚度。虽然未图示，但如考虑到层叠时的错位，将对置的电极的大小预先作成不同的大小，则可用小面积的电极规定电容器的静电电容。

作为电容器的设计例，从下式(1)得到在电介质层1即电介质层的厚度为5μm且形成100mm²的电极的情况下的静电电容约为0.005μF。

C＝ε₀×ε×s/d                 (1)

式中，C：静电电容(F)，ε₀：真空的介电常数8.85×10¹²(F/m)，ε：相对介电常数(此处为60)，s：面积(m²)，d：厚度(m)。

如果是这样的尺寸，则由于可内置于装载在基板上的QFP(四方扁平封装：从IC封装的4边引出了引脚的表面安装部件)等芯片部件的正下方，以及如果是多层基板的内层则可内置在CSP的内层一侧，从而无法妨碍高密度化。

另外，通过变更电介质的厚度、面积，可任意地控制基板上的静电电容的值。例如，由于使用于移动电话等的高频用小型电容器的静电电容为0.1-1pF左右，故可制造成0402芯片(尺寸为0.4mm长×0.2mm宽×0.2高)以下的大小。例如，在电介质层1即电介质层的厚度为5μm、电极的直径为

50μm的大小下可得到0.2pF的静电电容。因而，可大大削减安装面积。

其后，如图1(4)所示，用选择刻蚀除去金属箔4的镍箔，得到电容器6。通过成为这样的结构，即使在采用了脆的电介质材料的电容器中，也可对电容器以外的树脂部在组装到设备内时赋予弯曲程度的柔性。

虽然未图示，但通过层叠多个电容器6，也可不增加基板面积地进一步增加静电电容。此外，由于粘结树脂层2、3的厚度为20μm，故也可充分地确保层间的绝缘性，比起仅用电极夹持现有的电介质材料的结构，可得到电学特性优越的电容器。

另外，为了确保位于电容器的电极以外的层间的布线图形间的高频特性，希望其间的绝缘树脂层是低介电常数，通过用例如液晶聚合物等低介电常数、低介质损耗因数的材料构成粘结树脂层2、3，从而可进行应对。

进而，虽然未图示，但对电容器6而言，可用无电解镀敷、溅射、蒸镀等方法形成金属层，采用以此为晶种(seed)层的所谓半添加方法，可构成内置电容器的微细印刷布线板。

如采取这样的结构，由于粘结树脂层1、2、3存在于布线层间，故与电介质材料单体相比，可确保高的绝缘特性。另外，通过以电容器6为内层芯基板，并在其上安装覆铜层压板，从而也可做成电容器内置型的多层印刷布线板。

(实施例2)

图2是表示本发明的实施例2中的电容器的制造方法的剖面工序图。首先，如图2(1)所示，准备与图1(1)所示同样的在介电常数高、流动性低的电介质层1的两面上具有流动性高的粘结树脂层2、3的基底材料。

接着，如图2(2)所示，准备具有铜箔4a(例如厚度为18μm)/镍箔7(例如厚度为2μm)/铜箔5(例如厚度为18μm)的3层结构的金属基体材料，利用光加工方法中的选择刻蚀形成电极部5a。

再有，虽然未图示，但在铜箔4a上形成对置的电极部5b。利用选择刻蚀除去电极部以外所露出的镍箔，进行用于提高后续工序中的铜箔与粘结材料的密接强度的粗糙化处理。

接着，如图2(3)所示，使铜箔4a上形成有电极5a、5b的一对基体材料在介电常数高、流动性低的电介质层1的两面对置地定位，通过热压层叠在具有流动性高的粘结树脂层2、3的基底材料上。具体的工序与实施例1中的工序相同。

接着，如图2(4)所示，利用光加工方法中的选择刻蚀将铜箔4a形成布线图形4b。如图示那样，通过采取用流动性高的粘结树脂层夹持脆的电介质材料的结构，就不会因在布线图形的形成工序中的搬运等而造成对基体材料的损伤。作为此时的选择刻蚀，采用与镍相比刻蚀铜的药液。

由此，可形成布线图形4b而不对电极部5a、5b造成损伤。可根据需要，利用选择刻蚀除去镍箔，得到内置了电容器的双面印刷布线板8。

通过采取这样的结构，即使在使用了脆的电介质材料的电容器中，也可对电容器以外的树脂部在组装到设备内时赋予弯曲程度的柔性。因此，可做成具有电缆部的柔性印刷布线板。此外，由于粘结树脂层2、3的厚度为20μm，故也可充分地确保层间的绝缘性，比起现有的仅用电极夹持电介质材料的结构，可得到电学上优越的电容器。

再有，关于层间连接，例如，可在图2(3)的层叠后通过NC钻孔机等在所希望的部位形成导通用孔，利用包含导电化处理的通孔的镀敷处理来进行。此外，也可在图2(4)的两面上形成了布线图形后，通过NC钻孔机等在所希望的部位形成导通用孔，进行局部镀敷。

进而，在以内置了电容器的双面印刷布线板8为芯基板，层叠了安装层后，可通过NC钻孔等在所希望的部位形成导通用孔，利用包含导电化处理的通孔的镀覆处理来进行。此时，也可从表层对电极或内层电路进行通路孔连接。

(实施例3)

图3是表示本发明的实施例3中的电容器的制造方法的剖面工序图。首先，如图3(1)所示，准备示于图1(1)的在介电常数高、流动性低的电介质层1的两面上具有流动性高的粘结树脂层2、3的基底材料。

接着，如图3(2)所示，准备在厚度为25μm的聚酰亚胺膜9的两面上具有铜箔10和11的所谓双面覆铜层压板，利用光加工方法中的选择刻蚀形成电极部10a。再有，虽然未图示，但在聚酰亚胺膜9上形成对置的电极部10b。而且，进行用于提高后续工序中的铜箔与粘结材料的密接强度的粗糙化处理。

接着，如图3(3)所示，使聚酰亚胺膜9上形成有电极10a、10b的基体材料在介电常数高、流动性低的电介质层1的两面对置地定位，通过热压层叠在具有流动性高的粘结树脂层2、3的基底材料上。具体的工序与实施例1、2中的工序相同。

接着，如图3(4)所示，利用光加工方法中的选择刻蚀将铜箔11形成布线图形11a。再有，关于层间连接，例如，可在图3(3)的层叠后通过NC钻孔机等在所希望的部位形成导通用孔，用包含导电化处理的通孔的镀敷处理来进行。

其后，可根据需要，对基板表面施加镀焊料、镀镍、镀金等表面处理，形成光致阻焊(photo solder resist)层，用银膏、膜等在电缆的外层侧形成屏蔽层，通过进行外形加工得到在外层具有电缆部12的多层印刷布线基板13。

Claims (4)

1.一种电容器用粘结片，用于将在电介质层的两面上粘结电极而成的电容器内置于印刷布线板中而构成，其特征在于，具备：

电介质层，由将从钛酸钡、钛酸、氧化铝、钛酸锶、钛酸钙、钛酸镁中选出的粉末，分散到树脂部分中的材料来构成，并具有粘结性的两面，上述树脂部分由环氧树脂、热固化聚酰亚胺、丙烯酸树脂以及它们的混合物中的任一种构成；以及

粘结树脂层，由环氧树脂、热塑性和热固化性的聚酰亚胺、丙烯酸树脂、液晶聚合物以及它们的混合物中的任一种构成，并配置在上述电介质层的上述两面上。

2.一种电容器内置型印刷布线板的制造方法，其中该电容器内置型印刷布线板将在电介质层的两面上粘结电极而成的电容器内置于印刷布线板中而构成，其特征在于，

准备具有电介质层和粘结树脂层的电容器用粘结片，其中，该电介质层由将从钛酸钡、钛酸、氧化铝、钛酸锶、钛酸钙、钛酸镁中选出的粉末，分散到树脂部分中的材料来构成，并具有粘结性的两面，上述树脂部分由环氧树脂、热固化聚酰亚胺、丙烯酸树脂以及它们的混合物中的任一种构成，该粘结树脂层由环氧树脂、热塑性和热固化性的聚酰亚胺、丙烯酸树脂、液晶聚合物以及它们的混合物中的任一种构成，并用于充填上述电极的周围，

准备2片在能剥离除去的金属箔或柔性树脂膜上形成有上述电极的金属基体材料，

将上述金属基体材料的上述电极一侧的面朝向上述电容器用粘结片，并以使上述电极对置的方式进行叠合，

在通过升温和加压将对置的上述电极与上述电介质层粘结起来并使上述电极埋设在上述粘结树脂层中的状态下，在上述电介质层的表面形成对置电极，

在上述电容器形成后，剥离除去上述金属箔或上述柔性树脂膜。

3.一种电容器内置型印刷布线板的制造方法，其中该电容器内置型印刷布线板将在电介质层的两面上粘结电极而成的电容器内置于印刷布线板中而构成，其特征在于，

准备具有电介质层和粘结树脂层的电容器用粘结片，其中，该电介质层由将从钛酸钡、钛酸、氧化铝、钛酸锶、钛酸钙、钛酸镁中选出的粉末，分散到树脂部分中的材料来构成，并具有粘结性的两面，上述树脂部分由环氧树脂、热固化聚酰亚胺、丙烯酸树脂以及它们的混合物中的任一种构成，该粘结树脂层由环氧树脂、热塑性和热固化性的聚酰亚胺、丙烯酸树脂、液晶聚合物以及它们的混合物中的任一种构成，并用于充填上述电极的周围，

准备2片在金属箔上形成有上述电极的金属基体材料，

将上述金属基体材料的上述电极一侧的面朝向上述电容器用粘结片，并以使上述电极对置的方式进行叠合，

通过加压将对置的上述电极与上述电介质层粘结起来并将上述电极埋设在上述粘结树脂层中，在上述电介质层的表面形成对置电极，

在上述电容器形成后，将上述金属箔进行布线图形加工。

4.一种电容器内置型印刷布线板的制造方法，其中该电容器内置型印刷布线板将在电介质层的两面上粘结电极而成的电容器内置于印刷布线板中而构成，其特征在于，

准备具有电介质层和粘结树脂层的电容器用粘结片，其中，该电介质层由将从钛酸钡、钛酸、氧化铝、钛酸锶、钛酸钙、钛酸镁中选出的粉末，分散到树脂部分中的材料来构成，并具有粘结性的两面，上述树脂部分由环氧树脂、热固化聚酰亚胺、丙烯酸树脂以及它们的混合物中的任一种构成，该粘结树脂层由环氧树脂、热塑性和热固化性的聚酰亚胺、丙烯酸树脂、液晶聚合物以及它们的混合物中的任一种构成，并用于充填上述电极的周围，

准备2片在柔性树脂膜的一面上形成有上述电极、在另一面上层叠有金属箔的柔性层叠基体材料，

将上述柔性层叠基体材料的电极一侧的面朝向上述电容器用粘结片，并以使上述电极对置的方式进行叠合，

通过加压将对置的上述电极与上述电介质层粘结起来并将上述电极埋设在上述粘结树脂层中，在上述电介质层的表面形成对置电极，

在上述电容器形成后，将上述金属箔进行布线图形加工。

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