CN1678169A - 印制线路板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种薄且内置有大容量的电容功能的印制线路板及其制造方法。包括以下工序，在芯基板(30)上形成内层导体电路(32A、32D)的工序；在芯基板(30)上形成凹部(31)的工序；未进行树脂模制、在共通的面上具有电极的平面状的电容元件(20)收容在凹部(31)中的工序；把其夹持在绝缘树脂(43)和导体金属(44)中进行加热加压以形成多层板的工序；形成用于将外层导体(42A)和电容元件(20)的电极(21、22)进行电连接的通路孔(41A)并在其中形成导体层(50)的工序；以及在此多层板的表面形成外层导体电路(42A、42B)的工序。

Description

印制线路板及其制造方法
技术领域
本发明涉及印制线路板及其制造方法，特别涉及内置有电容功能的多层印制线路板及其制造方法。
背景技术
随着电子设备的高性能化，印制线路板上搭载的部件数目在不断增加。另一方面，由于电子设备的小型化而期望印制线路板进一步的小型化，从而可以搭载部件的面积越来越小。
为此，在部件小型化进步的同时，因印制线路板的导体图案的细微化而导致的表面安装的高密度化不断进展。
安装部件的多端子化、窄间隔化以及伴随安装部件数目的增加而引起的印制线路板的高多层化和配线精细化的配线电阻的增加、串扰噪声所导致的信号延迟、发热及伴随它们的设备的误动作将成为问题。
为了解决这些问题就需要缩短部件的配线长度。具体而言，以下方法得以提案：使部件的搭载部位不仅仅限于印制线路板的表面并在印制线路板的内部进行埋设的方法，以及使用介电常数高的板材或涂浆(paste)材料将与部件同等的功能做入印制线路板内部的方法。作为这种技术，例如公知有在日本专利公开特开2002-100875号公报，以及特开平6-69663号公报中所披露的技术。
依据上述的现有技术，有如下提案，在印制线路板上形成凹部后内置小型化进步后的芯片部件。但是，在希望印制线路板薄型化的现状下，虽说芯片部件小型化向前进步却不能说其厚度足够薄，从而成为印制线路板的薄板化的弊病。
另外，由于芯片的小型化而使得电容的容量变小，所以就难以适应大容量的要求。
发明内容
本发明的目的是解决上述的课题，以提供一种薄且内置有大容量的电容功能的印制线路板及其制造方法。
本发明通过在芯基板上所形成的凹部埋设未树脂模制的电容来构成，就能够使大容量的电容内置于薄的印制线路板。
另外，本发明的一个技术方案提供一种印制线路板的制造方法，包括以下工序：在芯基板上形成内层导体电路的工序；在芯基板上形成凹部的工序；将未树脂模制的电容元件收容在凹部中的工序；在收容了电容元件的芯基板上形成绝缘层和导体层而形成多层板的工序；形成用于使外部导体层和电容元件的电极进行电连接的通路孔并在其中形成导体层的工序；以及在多层板的表面形成外层导体电路的工序。
优选的例子是，电容元件形成平板状，在共通侧的面上形成阳极和阴极电极。
这样一来，通过使凹部的尺寸调整得只是比未进行树脂模制的电容的尺寸稍微大一些，就可以得到高的部件位置精度，可使工序得以消减而不必在凹部中填充用于固定部件的树脂。
另外，优选的技术方案是，在所埋设的电容部件中使用未进行模制的厚度在30μm以下的未封装的电容元件的印制线路板。由于未封装的电容元件与经过模制的芯片部件相比还要薄，所以在埋设相同容量的芯片部件的情况下，就可以实现印制线路板的薄型化，若是同一厚度的印制线路板则可以内藏大容量的电容。
此外，优选的技术方案是，在所埋设的电容元件中使用对电极部分实施了厚度为10～30μm，表面粗糙最适合于与树脂粘接的镀铜或者粘附了铜箔的印制线路板。由于电极部分的厚度是10～30μm，所以在用于连接电极与上层的导体图案的通路孔形成上即便使用激光也能够进行通路孔形成而不会损伤电极。另外，由于电极表面的粗糙度最适合于与树脂粘接，所以就不需要用于增强与树脂粘结的处理，从激光加工直至电镀都可以是在一般的印制线路板制造中所进行的处理。
另外，优选的技术方案是，所埋设的电容元件的电极与上层的导体图案通过通路孔来进行连接，上层的导体图案是印制线路板的外层图案的情况下，通路孔通过电解镀铜和导电性涂浆来进行填充后表面平坦。由于表面平坦所以在与印制线路板的表面上所安装的部件的连接中所用的焊料内部就没有空隙等的发生，可进行可靠性高的连接。
另外，本发明的另一技术方案提供一种电容元件，由在平板状的金属基体的至少一侧所形成的电介质层，在该电介质层上所形成的阳极电极，以及在电介质层之上中间隔着导电性膜而形成的阴极电极构成，阳极电极和阴极电极面向共通一侧形成平面构造，且以未实施树脂模制而得以构成。这样就能够将构造比较简单、适合于薄型化的电容元件容易地收容在芯基板的凹部中，以能够实现多层板的薄型化。
根据本发明，通过在芯基板上所形成的凹部中埋设未进行树脂模制的平板状的电容元件，就可以得到更加薄型的印制线路板。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施例的印制线路板的构成的截面图。
图2是表示一个实施例的电容元件的构成截面图。
图3是表示一个实施例的印制线路板的制造工序图。
图4是表示一个实施例的印制线路板的制造工序图。
图5是表示一个实施例的印制线路板的制造工序图。
图6是表示一个实施例的印制线路板的制造工序图。
图7是表示一个实施例的印制线路板的制造工序图。
图8是表示一个实施例的印制线路板的制造工序图。
图9是表示一个实施例的印制线路板的制造工序图。
图10是表示根据其他实施例的电容元件的构成的截面图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明实施方式的印制线路板的构成。图1表示印制线路板的截面。
印制线路板由未封装的电容元件20，收容(housing)该电容元件的芯基板(core substrate)30以及加高层(积层：buildup layer)40A、40B构成。芯基板30具有收容未封装的电容元件20的凹部31，在其表面和内部具有多个导体层32A、32B、32C、32D。在加高层40A上形成有通路孔(via hole)41A和导体电路42，中心层表面的导体电路32A及未封装的电容元件20，与加高层的导体电路42A通过通路孔41A连接起来。另外，在加高层40B上还形成有通路孔41B和导体电路42B，中心层表面的导体电路32D与加高层的导体电路42B连接。
此外，虽然在本实施方式中，加高层40A、40B是由一层组成，但也能够由多个加高层构成。
如图2所示，电容元件20是未进行树脂模制(树脂模塑：resinmold)的平板状的电容，由在金属基体23上中间隔着电介质层24而形成的阳极电极(第1电极)21L、21R，以及在该电介质层24上中间隔着导电性高分子膜25而形成的阴极电极(第2电极)22所构成。
这里，金属基体23是铝、钽、铌等的金属基体，在该基体23的表面形成阀作用金属的电介质氧化皮膜层24，在此氧化皮膜层24上，依次形成阳极电极21L，21R以及导电性高分子膜25，阴极电极22。阴极电极22由石墨层和银涂浆层(silver paste layer)以及铜金属板构成，或者由石墨层和金属电镀层两层构成。另外也可以不用石墨层而只用金属电镀层来形成。
因为第1电极21和第2电极22由厚度10～30μm、表面粗糙度最适合于与树脂粘结的铜金属形成，所以如图1所示，在第1电极21、第2电极22上形成通路孔41A时的激光加工就容易，其连接性变高，且与加高层40A的连接特性也增高。
这里，第1电极21和第2电极22是平面构造的电极，如图1所示，对于这些电极21、22，可以容易的形成通路孔41A。
此外，虽然图2所示的电容元件20是在平板状的基底金属(basemetal)23的两侧(上下面)形成着第1电极21和第2电极22，但由于与通路孔41A连接的只是上侧面，所以如图10所示，也可以只在电容元件的一侧形成这些电极21、22。
虽然在图1表示的实施方式中，通路孔连接至第1电极21L、21R，但在不要求高频特性的情况下，也连接至其任意一方。
如图1所示，由于加高层40A的通路孔41A是通过电解镀铜及导电性涂浆进行填充后表面平坦，所以在表面安装的部件的连接中所用的焊料内部就没有空隙(void)的发生，表面安装部件与印制线路板的连接可靠性就变高。
接着，参照图3～图9来说明本实施方式的印制线路板的制造方法。各图分别表示各个工序的状态。
首先，在图3中，形成作为中心层的印制线路板(称之为芯基板30)。中心层的材料只要是用于印制线路板的材料则没有特别限制。
其次在图4中，在中心层30的表面形成导体电路32A以及32D。此时，对于用于收容未封装的电容元件而进行凹加工的面，在位于凹加工部的大致中央的凹加工基准面测定部上形成导体33。这样一来，就可进行精度良好的凹部的加工。此外，虽然在本实施方式中，导体电路的形成是用减去法(subtractive method)来形成，但也可以用其他周知的方法来形成。
其次在图5中，在用导体33进行了凹加工的基准面测定以后，结合未封装的电容元件的厚度和大小进行沉孔(锪孔)加工。如图5的虚线所示，在中心层30上以电容元件的外形尺寸为+200μm以下，深度为+50μm以下形成收容该电容元件30的凹部31。
其次在图6中，在凹部31中配置了电容元件20以后，在中心层的两面叠层片状的层间绝缘树脂43和铜箔44。将借助于利用挤压所产生的热而软化后的层间绝缘树脂43通过真空加压填充在凹部31中，且使经过叠层后的印制线路板的表面平坦化。虽然在本实施方式中，对层间绝缘树脂43是使用没有金属层的树脂来进行层积，但也可以使用带树脂的铜箔。
其次在图7中，利用CO2激光，在加高层40A、40B上穿设直径Φ0.08mm～Φ0.15mm的通路孔41A直至电容元件20的第1电极21L、21R和第2电极22，以及中心层表面的导体电路32A、32D。另外，利用丝锥对芯基板30和加高层40A、40B穿设穿孔用的Φ0.15～Ф1.0mm的通孔45。
之后，在图8中，实施去污处理，除去在CO2激光加工中露出的电容元件20的第1电极21L、21R和第2电极22，以及中心层表面的导体电路32A、32D上的激光加工残渣物，紧接着进行无电解镀铜和电气镀铜，形成厚度20～30μm的铜被膜50。
虽然在本实施方式中，通过在电气镀铜中使用孔洞填充(viafilling)用电镀液借助于电气镀铜使通路孔表面平坦，但在进行树脂填充的情况下，还能够在电镀后通过进行树脂填充来使通路孔表面平坦。在此情况下，由于在通路孔上露出填充树脂，所以在进行焊料连接等情况下需要在树脂填充后再次进行电气镀铜。
其次在图9中，在多层板的表面层压感光性的干膜抗蚀(dry filmresist)剂，载置光掩膜(photomask)进行曝光以后，通过进行显影、蚀刻形成外层导体电路42A、42B，同时除去不要部位的铜箔等导体。
通过以上处理，就可制造内置了电容功能的印制线路板，所以就可以防止安装部件的多端子化·窄间隔IC·伴随安装部件数目的增加而引起的精细图案化·伴随高多层化的配线电阻的增加·由串扰噪声所导致的信号延迟·发热·误动作·表面安装面积不足等。另外，因为被连接到印制线路板的表面的通路孔表面平坦，所以可以与被表面安装的部件进行可靠性高的连接。
另外，由于在所埋设的电容部件中使用未模制的厚度在300μm以下的未封装的电容元件，所以印制线路板的薄型化就成为可能。另外，因为能够内置大容量的电容，所以可以消减部件的数目。
另外，所埋设的未封装的电容元件的电极部分实施了厚度为10～30μm，表面粗糙度最适合于与树脂粘结的镀铜，阳极部分和阴极部分的厚度差在50μm以下，所以可容易且稳定地进行通路孔的形成，还可进行可靠性高的连接，所埋设的未封装的电容元件与绝缘树脂的附着性也将变高。

Claims (20)

1.一种具有芯基板和形成在该芯基板上的加高层而成的印制线路板，如下构成：
在该芯基板上所形成的凹部，埋设未进行树脂模制且在共通侧形成有阳极和阴极电极的平面状的电容元件，形成通路孔以与该电极进行电连接。
2.按照权利要求1所述的印制线路板，其特征在于：
埋设厚度小于等于300μm未进行封装的电容元件而成。
3.按照权利要求1所述的印制线路板，其特征在于：
埋设该阳极和阴极形成平面构造的电容元件而成。
4.按照权利要求1所述的印制线路板，其特征在于：
埋设在该阳极和阴极上实施厚度10～30μm的镀铜，且该阳极部分与阴极部分的厚度差小于等于50μm的电容元件而成。
5.按照权利要求1所述的印制线路板，其特征在于：
埋设在平板状的该基体两侧的面上形成有该电介质层、该阳极电极层以及使该导电性膜介于中间的该阴极电极的电容元件而成。
6.按照权利要求1所述的印制线路板，其特征在于：
在该形成为多层的印制线路板的表面具有经由该通路孔与该电极导通的导体电路图案。
7.一种多层印制线路板的制造方法，包括：
在具有导体层的芯基板的导体上形成电路图案的工序；
在该芯基板上形成凹部的工序；
将未进行树脂模制的电容元件收容在该凹部中的工序；
在收容了该电容元件的芯基板上，形成绝缘层和导体层而形成多层板的工序；
形成用于使该多层板的外部导体层与该电容元件的电极进行电连接的通路孔，并在该通路孔上形成导电层的工序；以及
在该多层板的表面上形成导体电路图案的工序。
8.按照权利要求7的多层印制线路板的制造方法，其特征在于：
该凹部中埋设形成平板状并在共通侧的面上形成有阳极和阴极电极的电容元件。
9.按照权利要求7所述的多层印制线路板的制造方法，其特征在于：
该凹部中埋设厚度小于等于300μm未进行封装的电容元件。
10.按照权利要求8所述的多层印制线路板的制造方法，其特征在于：
该凹部中埋设在该阳极和阴极的表面上实施厚度10～30μm的镀铜，且该阳极与该阴极的厚度差小于等于50μm的电容元件。
11.按照权利要求8所述的多层印制线路板的制造方法，其特征在于：
连接外层电路图案与所埋设的电容的电极的通路孔借助于镀铜，或者镀铜与导电性涂浆进行填充从而表面平坦。
12.一种多层印制线路板的制造方法，包括：
在具有导体层的芯基板上形成凹部的工序；
在该凹部中收容未进行树脂模制的平板状的电容元件，该电容元件在共通侧的面上形成有阳极和阴极电极的工序；
在收容了该电容元件的该芯基板之上形成绝缘层的工序；
在该绝缘层之上形成表面导体层的工序；
形成用于使该表面导体层与该电容元件的该电极进行电连接的通路孔的工序；以及
在该通路孔上形成导电层以与该表面导体层进行导通的工序。
13.根据权利要求12所述的多层印制线路板的制造方法，其特征在于，如下形成：
在收容了该电容元件的该芯基板之上，层叠具有层间绝缘树脂和金属膜的片状部件，
通过加热使该层间绝缘树脂软化，并通过真空加压把软化后的该绝缘树脂填充于该凹部，且使叠层后的印制线路板的表面平坦化。
14.一种由权利要求12所述的方法所制造的多层印制线路板。
15.一种电容元件，如下构成：
具有平板状的金属基体；形成在该基体之上的电介质层；形成在该电介质层之上的阳极电极；以及在该电介质层之上中间隔着导电性膜而形成的阴极电极，该阳极电极和阴极电极在共通侧的平板状的面上形成，且未实施树脂模制。
16.按照权利要求15所述的电容元件，其特征在于：
该电容元件厚度小于等于300未进行封装。
17.按照权利要求16所述的电容元件，其特征在于：
该阳极和该阴极形成平面构造。
18.按照权利要求17所述的电容元件，其特征在于：
在该阳极和该阴极上实施厚度10～30μm的镀铜。
19.按照权利要求18所述的电容元件，其特征在于：
该阳极部分和该阴极部分的厚度差小于等于50μm。
20.按照权利要求17所述的电容元件，其特征在于：
在平板状的该基体两侧的面上形成有该电介质层、该阳极电极层以及使该导电性膜介于中间的该阴极电极。
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