JP2002043714A - 高誘電率材料を内蔵する両面フィルム配線板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】両面フィルム配線板に高誘電率材料を埋め込む
ことにより、高いキャパシタンスを得るとともに、ファ
インパターンの形成が容易に得られる配線板を提供する
こと。 【解決手段】両面フィルム配線板に高誘電率材料を埋め
込む方法としては、両面フィルム（銅箔）２２の片面に
レジスト膜２３を一体化し、レーザー２４でレジスト膜
２３、銅箔２２、樹脂層２１をエッチングしたのち強誘
電体２７と樹脂の混合物を印刷するか、強誘電体をドラ
イプレーティングする方法などがある。その後表面に銅
めっき２８を施し、回路加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、高誘電率材料を内蔵する両面フ
ィルム配線板に関し、さらにくわしくは内蔵コンデンサ
を有するフィルム配線板、多層プリント配線板、モジュ
ール基板などに関する。さらに本発明は、高誘電率材料
を内蔵する両面フィルム配線板の製造法に関する。

【産業上の利用範囲】

【０００２】本発明の両面フィルム配線板は、携帯機
器、小型機器などの高密度実装機器の基板（マザーボー
ド）、および半導体パッケージに用いられる基板などに
用いることができる。とりわけ、コンデンサを内蔵する
ことにより超高密度の実装基板として用いることができ
る。

【従来の技術】

【０００３】いわゆるコンデンサ内蔵のプリント配線板
は、表面実装の密度を軽減する目的で多層板の内層にコ
ンデンサを内蔵する技術として提案されている。米国特
許第５，０１０，６４１号には、ガラス／エポキシ材料
をサンドイッチする銅箔で内蔵コンデンサを形成する技
術が開示されている。さらに米国特許５，１６２，９７
７では、強誘電体セラミック粉末をエポキシに混合する
ことにより、誘電率を上げ、これによって内蔵コンデン
サのキャパシタンスを大きくすることを提案している。
このような強誘電体セラミックの例として、鉛ジルコネ
ートチタネート（ＰＴＺ）、すなわち鉛ジルコネート
（ＰｂＺｒＯ_３）と鉛チタネート（ＰｂＴｉＯ_３）、あ
るいはペロフスカイトの混合物が挙げられている。さら
に、米国特許第５，４２８，４９９号では、予め高誘電
率材料を含むペレット状物を多層板に埋め込む技術が提
示されている。

【０００４】一方、従来、多層プリント配線板の製造法
としては、ガラス・エポキシなどの両面に銅箔を積層し
た積層板を回路加工したものをコア材とし、同じくガラ
ス・エポキシなどのプリプレグと交互に積層したのち、
貫通スルーホールまたは閉塞ヴィアで層間接続し、さら
に表面を回路加工することにより得られる通常の多層板
があった。

【０００５】さらに、特許公報第２６０１１２８号に開
示されているように、離型性フィルムを備えた多孔質基
材に貫通孔を設け、この貫通孔に導電性ペーストを充填
したあと離型性フィルムを剥離し、銅箔等と重ねて加熱
・加圧してコア材を得、さらに上下から多孔質基材を重
ねて同様の工程を経ることによって多層板を得る方法が
あった。ここではこの構造を「全層ヴィア多層板」と呼
ぶ。

【０００６】さらに、最近では、高密度化をはかるた
め、いわゆるビルドアップ基板が多く使われるようにな
ってきた。これは通常の両面板または多層板をコアとし
て、その両面にフィルムをラミネートし、または液状樹
脂をコーティングし、あるいは銅箔に樹脂をコーティン
グしたいわゆる樹脂つき銅箔を積層することにより、順
次穴あけ、銅めっき、回路加工を行うことにより高密度
化と回路設計の自由度を向上させるものである。ここで
使用されるフィルムまたは液状樹脂は、感光性のものと
非感光性のものとがあり、非感光性のものはレーザーで
開口される。

【発明が解決しようとする課題】

【０００７】これらの埋め込みコンデンサ多層板の各種
様態は、すべてガラス／エポキシ基板を基本とするもの
であるため、層の厚みにばらつきが生じたり、補強材を
使う場合は、樹脂と補強材の特性（誘電率、線膨張係数
など）の相違から均一性に乏しく、また十分薄くするこ
とができなかった。このため、キャパシタンスのコント
ロールが困難となり、あるいはインピーダンスコントロ
ールを必要とする高速回路では、設計値からはずれるこ
とが多くあった。

【０００８】さらに、これらの従来の多層板製造方法で
は、基本的に硬質板の製造技術を基本としており、レジ
ストとてドライフィルムを使用するため、例えば４０ミ
クロン以下のファインパターンの形成が困難であった。
一方、フィルム回路では、いわゆるＴＡＢ製造技術を適
用することにより、液状レジストを可とう性フィルムに
均一にコーティングし、投影型露光機を用いることによ
り、比較的容易に超ファインパターンが得られる。この
ように、従来の樹脂を基本とする多層板の製造技術のみ
では多くの制約があった。

【課題を解決するための手段】

【０００９】本発明は、高誘電率材料を内蔵する両面フ
ィルム配線板である。

【００１０】さらに本発明は、高誘電率材料が強誘電体
と樹脂の複合体である前記両面フィルム配線板である。

【００１１】さらに本発明は、高誘電体材料を溶射、真
空蒸着、スパッタリングなどのドライプレーティングに
より形成した前記両面フィルム配線板である。

【００１２】さらに本発明は、フィルムの第一の面と第
二の面に銅箔を一体化したフレキシブル積層板を用い、
第一の銅箔とフィルムに開口を設ける工程と、開口部に
強誘電体と樹脂の複合体を充填する工程と、充填層の上
と第一の銅箔とを同時に銅めっきする工程と、フィルム
両面にある銅層を回路形成する工程とを含むプリント配
線板の製造方法である。

【００１３】さらに本発明は、フィルムの第一の面と第
二の面に銅箔を一体化したフレキシブル積層板を用い、
第一の銅箔とフィルムに開口を設ける工程と、開口部に
おける第二の銅箔の第一の面に高誘電体材料をドライプ
レーティングする工程と、開口部を導電性物質で充填す
る工程と、該導電性物質と第一の銅箔とを電気的に接続
する工程と、フィルム両面にある銅層を回路形成する工
程とを含むプリント配線板の製造方法である。

【００１４】さらに本発明は、高誘電率材料を内蔵する
両面フィルム回路を一部に有する多層プリント配線板で
ある。

【００１５】さらに本発明は、両面フィルム回路を、コ
ア材とプリプレグを交互に積層して得られる多層板の一
部として用いた、前記多層プリント配線板である。

【００１６】さらに本発明は、両面フィルム回路を、内
部のヴィアが柱状導電性物質からなり、これにより層間
を電気的に接続する柱状ヴィア多層板の一部として用い
た、前記多層プリント配線板である。

【００１７】さらに本発明は、両面フィルム回路を、ビ
ルドアップ多層板の一部として用いた、前記多層プリン
ト配線板である。

【発明の実施の形態】

【００１８】本発明の両面フィルム配線板には高誘電率
材料をその一部に含む。

【００１９】本発明に使用する両面フィルム回路は、ポ
リイミド、ポリエステル、液晶ポリマーなどの高分子フ
ィルムの両面に銅箔など金属箔からなる回路を形成した
ものである。両面フィルム回路の原材料としてはいかな
る材料、構造のものも用いることができる。すなわち、
ポリイミドとしては例えばユーピレックス、カプトン、
アピカルなどの単体ポリイミドフィルム、あるいはエス
パネックス、ユピセルなどの銅箔と一体化したものも用
いることができる。単体ポリイミドフィルムと金属箔を
一体化するため、接着材でラミネートしたり、金属層を
スパッタリングやめっきで成長させる方法もある。

【００２０】さらに、本発明に用いる高分子フィルムに
は、充填材を含んでいてもよい。とりわけフィルム回路
の一部をコンデンサとして用いたり、インピーダンスコ
ントロール回路として用いるときは、高誘電率化、低誘
電率化、あるいは低誘電正接化をはかるため、セラミッ
クや高分子などの粒子や中空球を充填したものを用いる
ことが好ましい。

【００２１】さらに、本発明に用いる高分子フィルム
は、多層積層後における他の樹脂との密着性を向上させ
るため、表面を化学的、機械的、光学的などの各種処理
で活性化することができる。このような活性化処理の例
として、酸やアルカリによる処理、研磨処理、プラズマ
処理、紫外線処理などを挙げることができる。

【００２２】いかなる材料を用いても、フィルム層の回
路加工は、ドライフィルムまたは液状のレジストを用い
て行われる。回路形成方法はサブトラクティブ法であっ
てもセミアディティブ法またはアディティブ法であって
もよい。ＴＡＢ製造工程で用いられるような、液状レジ
ストと投影露光機を用いた回路形成法は、最も高密度の
回路形成が可能である。

【００２３】また、両面フィルム回路には必要に応じて
金属層間の接続を行うことができる。層間接続として
は、貫通、閉塞の各種ヴィアを用いることができる。ま
た、穴明け方法としては、機械加工、レーザー加工など
を用いることができる。接続方法としては、めっきや導
電性樹脂の充填などのいかなる方法も用いることができ
る。

【００２４】本発明において、両面フィルムはその一部
に高誘電率材料を含む。該両面フィルム回路は少なくと
も一部に対向するパッドを設け、パッド間に高誘電率材
料を内蔵し、これをコンデンサとして使用することが好
ましい。

【００２５】本発明に用いられる高誘電率材料として
は、高誘電率の無機粉末と樹脂との複合物であることが
できる。そのような高誘電率粉末の例としては、鉛ジル
コネートチタネート（ＰＺＴ）が挙げられる。ＰＴＺは
鉛ジルコネート（ＰｂＺｒＯ_３）と鉛チタネート（Ｐｂ
ＴｉＯ_３）の固溶体である。

【００２６】そのほか、無機粉末の例として、基板の使
用温度より高いキューリ温度をもつ、いくつかの強誘電
体を挙げることができる。すなわち、ペロフスカイト
（ＰＺＴもその一種）と呼ばれる一連の無機物で、例え
ばバリウムチタネート、およびカルシウム、ビスマス、
鉄、ランタナム、ストロンチウムを添加剤として含むＰ
ＺＴやバリウムチタネートを挙げることができる。

【００２７】さらに一連のタングステン−青銅結晶構
造、例えば鉛メタニオベート（ＰｂＮｂ_２Ｏ_３）、鉛メ
タタンタレート（ＰｂＴａ_２Ｏ_３）、ナトリウムバリウ
ムニオベート（ＮａＢａ_２Ｎｂ_５Ｏ_１５）、カリウムバ
リウムニオベート（ＫＢａ_２Ｎｂ_５Ｏ_１５）、ルビジウ
ムバリウムニオベート（ＲｂＢａ_２Ｎｂ_５Ｏ_１５）およ
びビスマス、ランタナム、ソトロンチウムなどの添加物
を含む上記５種のタンタレートまたはニオベート化合物
を挙げることができる。

【００２８】そのような高誘電率の無機粉末と樹脂との
複合物をフィルムに充填する方法として、フィルムの第
一の面と第二の面に銅箔を一体化したフレキシブル積層
板を用い、第一の銅箔とフィルムに開口を設ける工程
と、開口部に強誘電体と樹脂の複合体を充填する工程
と、充填層の上と第一の銅箔とを同時に銅めっきする工
程と、フィルム両面にある銅層を回路形成する工程を挙
げることができる。

【００２９】この工程の具体的な例を図１によって説明
すると、フィルム１１の第１の面と第２の面に密着した
銅箔１２のうち、第１の銅箔の第１の面にレジスト膜
（ドライフィルムなど）１３を付与し（ａ）、レーザー
１４を照射することにより開口部１５を得る（ｂ）。レ
ーザーは炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマ
レーザーなどから適宜選択され、またそのエネルギも第
２の銅箔を貫通しないよう設定される。次にレジスト膜
をつけたまま高誘電体と樹脂との複合物１６を印刷など
の手段で充填する（ｃ）。レジストを剥離し（ｄ）、そ
の後全面に銅めっきすることにより複合物もめっき層で
被覆する（ｅ）。さらに回路加工し、コンデンサを得る
（ｆ）。

【００３０】さらにキャパシタンスを向上させるため、
高誘電率材料と樹脂との混合物を用いず、高誘電率材料
を溶射、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティ
ングなどの物理的蒸着（ＰＶＤ）、化学的蒸着（ＣＶ
Ｄ）などのドライプレーティングによって形成させるこ
ともできる。このようなドライプレーティングを行う場
合、片面に銅箔を有するフィルムの一部を開口し、銅箔
のマット面を平滑化したのち開口部を通してドライプレ
ーティングすることができる。この場合、プレーティン
ウの不要な部分はマスキングでプレーティングを防止す
ることができる。

【００３１】そのようなプレーティングを含む本発明の
フィルムの製造法として、フィルムの第一の面と第二の
面に銅箔を一体化したフレキシブル積層板を用い、第一
の銅箔とフィルムに開口を設ける工程と、開口部におけ
る第二の銅箔の第一の面に高誘電体材料をドライプレー
ティングする工程と、開口部を導電性物質で充填する工
程と、第一の銅箔と電気的に接続する工程と、フィルム
両面にある銅層を回路形成する工程とを含むことができ
る。

【００３２】この工程の具体的な例を図２によって説明
すると、フィルム２１の第１の面と第２の面に密着した
銅箔２２のうち、第１の銅箔の第１の面にレジスト膜
（ドライフィルムなど）２３を付与し（ａ）、レーザー
２４を照射することにより開口部２５を得る（ｂ）。レ
ーザーは炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマ
レーザーなどから適宜選択され、またそのエネルギも第
２の銅箔を貫通しないよう設定される。次にレジスト膜
をつけたまま溶射、真空蒸着、スパッタリング等のドラ
イプレーティングで全面に高誘電体材料を付与２６し、
開口部の底に高誘電材料の層２７を形成する（ｄ）。次
にレジスト膜をつけたまま銅めっきまたは導電性樹脂の
印刷により開口部に導電性物質２８を充填する（ｅ）。
レジスト膜を剥離し（ｆ）銅箔の両面にさらに薄い銅め
っきを施すことにより平坦な銅層２９を形成する
（ｇ）。その後回路加工し、コンデンサを得る（ｈ）。

【００３３】本発明の両面フィルム配線板を多層板の一
部として用いることは、配線板の密度を向上させるため
さらに好ましい。そのような多層板としては、いかなる
材料、構造、製法のものを用いることができる。補強材
としてはガラス繊維、アラミド繊維などからなるあらゆ
る補強材を用いることができる。

【００３４】多層板の構造としては、通常の多層板、全
層ヴィア多層板、ビルドアップ多層板、ポスト多層板な
ど、いかなる構造も用いることができる。ビルドアップ
多層板では、フィルムあるいは液体レジストで形成した
感光性または非感光性の層に穴あけし、めっきなどで層
間を接続した構造を用いることができる。

【００３５】次に、各種多層板と両面フィルム回路の一
体化の様態について例示する。

【００３６】まず、通常の多層板では、両面フィルムは
少なくとも片面を回路加工したのち、従来「コア」材と
呼ばれていた部分の代替として、プリプレグと隣接して
多層板の表層または内層に用いられる。たとえば、４層
板（図３）では両面フィルム３２の片面を回路加工した
のち、プリプレグ３１と積層し、シールド板を得たの
ち、穴あけ、銅めっきしてスルーホール３４を得る。そ
の後表面を回路加工し、ソルダーマスク、金めっきなど
の仕上げを行う。両面フィルム回路の一部にコンデンサ
３６またはインピーダンスコントロール部３７を有して
いてもよい。

【００３７】両面フィルムが多層板の内層であってもよ
い。図４には、６層板の例を示す。この場合、２枚の両
面フィルム４２は両面とも予め回路加工され、間と上下
に３枚のプリプレグ４１を積層したのち、同様にスルー
ホール４４の形成、回路加工が行われる。フィルムが内
層にある方が、コンデンサやインピーダンスコントロー
ルが容易になる。

【００３８】本発明をビルドアップ基板に適用するに
は、ビルドアップ基板のコア材の一部に両面フィルム回
路を含むことが好ましい。例として、４層板のコア材の
上下にビルドアップ層を形成するとき（図５）、まず表
面にフィルム回路をもつコア材を形成し、その両面にビ
ルドアップ層を形成する。ビルドアップ層５６はフィル
ムをラミネートし、または液状樹脂をコーティングし、
あるいは銅箔に樹脂をコーティングしたいわゆる樹脂つ
き銅箔を積層することにより得られる。ここで使用され
るフィルムまたは液状樹脂は、感光性のものであっても
よく、非感光性のものであってもよい。非感光性のもの
はレーザーで開口される。

【００３９】さらに、全層ヴィア多層板では、フィルム
回路は図６に示すように最外層にあってもよく、図７に
示すように内層にあってもよい。

【００４０】いずれの構造であっても、フィルム回路に
はその一部にコンデンサまたはインピーダンスコントロ
ール回路を有することができる。

【発明の効果】

【００４１】本発明の多層板は、その一部に両面フィル
ム回路を含むため、従来の多層板にくらべて高密度の回
路を形成でき、フィルム回路の中にコンデンサを含むこ
とにより、埋め込みコンデンサを内蔵する配線板が可能
である。また、ガラスエポキシなどの複合材からなる多
層板の回路の一部をコンデンサとして使用したときにく
らべて、厚み精度がよく、このためコンデンサの容量の
ばらつきが軽減される。さらにフィルムは複合材にくら
べて薄くできるため、小さな面積で所望の容量を得るこ
とができる。さらに、フィルム回路の一部に並行する回
路を設けて一方を接地することにより、インピーダンス
コントロール回路を容易に形成でき、その精度も複合材
を用いた場合にくらべて優れている。

【実施例】（実施例１）

【００４２】フィルムとして両面銅箔つきポリイミドフ
ィルム（新日鉄化学株式会社製、「エスパネックス」、
ポリイミド層の厚み４０μｍ、銅箔厚み１８μｍ）を用
い、図２示すような工法でコンデンサを形成した。

【００４３】すなわち、第一の銅箔の第一の面にドライ
フィルム１４をラミネートし、このドライフィルム、第
一の銅箔、および樹脂層１１を貫通し第二の銅箔を貫通
しないようなエネルギ変化でＹＡＧレーザーを照射して
径０．５ｍｍの円形の開口１５を得た。

【００４４】この開口部に、平均粒子径０．５μｍの超
微粒子のＰＺＴ（鉛ジルコニアチタネート）を７０％含
むエポキシ樹脂ペーストを印刷し、この複合材１６で開
口部を充填後ドライフィルムをアルカリ溶液で剥離し
た。

【００４５】その後第一と第二の銅箔に銅めっき１７を
施し、さらにこれらの銅層を回路加工した。充填物を挟
むランドは径１．０ｍｍとした。このパッド間のキャパ
シタンスは２５０ｐＦであった。（実施例２）

【００４６】フィルムとして両面銅箔つきポリイミドフ
ィルム（新日鉄化学株式会社製、「エスパネックス」、
ポリイミド層の厚み４０μｍ、銅箔厚み１８μｍ）を用
い、図２示すような工法でコンデンサを形成した。

【００４７】すなわち、第一の銅箔の第一の面にドライ
フィルム２４をラミネートし、このドライフィルム、第
一の銅箔、および樹脂層２１を貫通し第二の銅箔を貫通
しないようなエネルギ変化でＹＡＧレーザーを照射して
径０．５ｍｍの円形の開口２５を得た。

【００４８】開口部の銅箔の第一の面（マット面）を平
滑化するため、過硫酸カリ水溶液で処理した。その後、
このドライフィルムと開口部に、バリウムチタネートを
スパッタリングでドライプレーティング２６し、開口部
の底にある第二の銅箔の第一の面に厚み１０μｍのバリ
ウチタネート層２７を形成した。

【００４９】その後、開口部に銅めっきを施し、めっき
で充填したのちドライフィルムを剥離し、さらに両面か
ら銅めっき層２９を形成した。このとき得られたコンデ
ンサの容量は６．７μＦであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンデンサに強誘電体混合樹脂を用いた本発明
の両面フィルム配線板

【図２】コンデンサに強誘電体ドライプレーティングを
用いた本発明の両面フィルム配線板

【図３】多層板外層への応用例

【図４】多層板内層への応用例

【図５】ビルドアップ基板への応用例

【図６】柱状構造多層板の外層への応用例

【図７】柱状構造多層板の内層への応用例

【符号の説明】

１１、２１ コア樹脂 １２、２２ 銅箔 １３、２３ ドライフィルム １４、２４ レーザー １５、２５ 開口部 １６ 充填樹脂 １７、２９ めっき層 ２６ スパッタリング ２７ スパッタリングにより形成さ
れた強誘電体層 ２８ 充填銅めっき層 ３１、４１、５１、６１、７１ 多層板のコア ３２、４２、５２、６３、７３ フィルム層 ３３、４３、５３ 回路 ３４、４４、５４ スルーホール ３５、４５、５５、６５ 導通接続部 ３６、４６、５６、６６、７６ コンデンサ部 ３７、４７、５７、６７、６７ インピーダンスコンン
トロール部 ６２、７２ ヴィアフィル導電樹脂

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高誘電率材料を内蔵する両面フィルム配線
   板。
2. 【請求項２】高誘電率材料が強誘電体と樹脂の複合体で
   ある請求項１の両面フィルム配線板。
3. 【請求項３】高誘電体材料を溶射、真空蒸着、スパッタ
   リングなどのドライプレーティングにより形成した請求
   項１の両面フィルム配線板。
4. 【請求項４】フィルムの第一の面と第二の面に銅箔を一
   体化したフレキシブル積層板を用い、第一の銅箔とフィ
   ルムに開口を設ける工程と、開口部に強誘電体と樹脂の
   複合体を充填する工程と、充填層の上と第一の銅箔とを
   同時に銅めっきする工程と、フィルム両面にある銅層を
   回路形成する工程とを含むプリント配線板の製造方法。
5. 【請求項５】フィルムの第一の面と第二の面に銅箔を一
   体化したフレキシブル積層板を用い、第一の銅箔とフィ
   ルムに開口を設ける工程と、開口部における第二の銅箔
   の第一の面に高誘電体材料をドライプレーティングする
   工程と、開口部を導電性物質で充填する工程と、該導電
   性物質と第一の銅箔とを電気的に接続する工程と、フィ
   ルム両面にある銅層を回路形成する工程とを含むプリン
   ト配線板の製造方法。
6. 【請求項６】高誘電率材料を内蔵する両面フィルム回路
   を一部に有する多層プリント配線板。
7. 【請求項７】両面フィルム回路を、コア材とプリプレグ
   を交互に積層して得られる多層板の一部として用いた、
   請求項５の多層プリント配線板。
8. 【請求項８】両面フィルム回路を、内部のヴィアが柱状
   導電性物質からなり、これにより層間を電気的に接続す
   る柱状ヴィア多層板の一部として用いた、請求項５の多
   層プリント配線板。
9. 【請求項９】両面フィルム回路を、ビルドアップ多層板
   の一部として用いた、請求項５の多層プリント配線板。