JP2003110214A - プリント配線基板構造及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
容量精度も高いプリント配線基板構造を提供する。 【解決手段】 プリント配線基板構造の製造方法におい
て、基板2上に、コンデンサ素子16を形成すべき部分
に下部電極4aをパターン形成する工程と、前記下部電
極に対応する位置に高誘電率ペースト材料よりなるコン
デンサ絶縁層6を選択的に形成する工程と、前記コンデ
ンサ絶縁層も含めて前記基板の表面全体に低誘電率の層
間絶縁膜8を形成する工程と、前記層間絶縁膜の表面を
平坦に研磨して前記コンデンサ絶縁層を露出させる工程
と、前記コンデンサ絶縁層の表面に上部電極をパターン
形成することによりコンデンサ素子を形成する工程とを
備えたことを特徴とするプリント配線基板構造の製造方
法である。これにより、機械的強度が高くて、しかも安
価で信頼性、容量精度も高くする。
Description
のプリント配線基板構造及びその製造方法に係り、特
に、電気的特性、高密度化に優れたプリント配線基板構
造及びその製造方法に関するものである。
い、プリント配線基板構造への要求は高密度化対応、高
周波数対応が益々高まっている。プリント配線基板構造
の高密度化を図る上で部品の小型化が進んでいるが、実
装歩留りを考えると現在の水準以上の小型化は限界に近
い。また、IC端子の近傍に実装すべきバイパスコンデ
ンサ等の配置条件により、プリント配線基板構造の実装
設計が非常に困難になってきている。従来、コンデンサ
や抵抗といった受動電子部品は、はんだ付実装によって
プリント基板と接続されていたが、上述のような点に鑑
みて、近年、高誘電率材料をプリント基板の層間絶縁膜
に用いた層間コンデンサや局所的に高誘電率材料を充填
し、層間コンデンサとして用いる方法が提案され始めて
きた(例えば特開2001−15928号公報や特開平
9−116247号公報)。
層間に用いている絶縁層の誘電率が一定なため、異なっ
たコンデンサ値が必要な場合には、面積で調整する必要
があり、設計の自由度や高密度化には不利な工法であ
り、このため一般的には大面積で精度をあまり要しない
ノイズ低減用のコンデンサとして用いられているにすぎ
ない。後者のプロセスでは、上記2つの公報に開示され
ているように、低誘電率材料よりなる層にCO2 レーザ
やフォトで必要容量の面積を開口部を形成し、その開口
部に高誘電率材料を充填して局所的なコンデンサを形成
する。
料の硬化時の硬化収縮や熱膨張率の違いから低誘電体材
料と高誘電体材料の界面に間隙が生じ、この間隙に導電
体が潜り込んで下部電極と上部電極とが短絡してコンデ
ンサとして機能しない、といった問題や信頼性に乏しい
といった課題がある。この場合、低誘電体層と高誘電体
層との界面の密着力を図る方法としてドライ工法(スパ
ッタ等)を用いて誘電体層を形成する方法もあるが、生
産性やコストの面で不利である。本発明は、以上のよう
な問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案された
ものであり、その目的は機械的強度が高くて、しかも安
価で信頼性、容量精度も高いプリント配線基板構造及び
その製造方法を提供することにある。
は、プリント配線基板構造の製造方法において、基板上
に、コンデンサ素子を形成すべき部分に下部電極をパタ
ーン形成する工程と、前記下部電極に対応する位置に高
誘電率ペースト材料よりなるコンデンサ絶縁層を選択的
に形成する工程と、前記コンデンサ絶縁層も含めて前記
基板の表面全体に低誘電率の層間絶縁膜を形成する工程
と、前記層間絶縁膜の表面を平坦に研磨して前記コンデ
ンサ絶縁層を露出させる工程と、前記コンデンサ絶縁層
の表面に上部電極をパターン形成することによりコンデ
ンサ素子を形成する工程とを備えたことを特徴とするプ
リント配線基板構造の製造方法である。これにより、機
械的強度が高くて、しかも安価で信頼性、容量精度も高
くすることができる。
に、前記下部電極の周囲には、これを囲むようにして前
記高誘電率ペースト材料よりなるコンデンサ絶縁層の流
出を阻止するためのダムパターンが形成されているよう
にしてもよい。これによれば、ダムパターンによりコン
デンサ絶縁層の流出を阻止できるので、特に容量精度を
一層向上させることが可能となる。また、例えば請求項
3に規定するように、前記上部電極を形成する際に、前
記基板の表面全体にNi合金−銅によって下地膜をパタ
ーン形成し、薄膜抵抗を形成すべき部分の下地膜を残し
た状態で前記上部電極をパターン形成し、その後、薄膜
抵抗を形成すべき部分の下地膜の銅のみを選択的にエッ
チングすることによりNi合金よりなる薄膜抵抗を形成
するようにしてもよい。請求項4の発明は、上記方法発
明によって製造されたプリント配線基板構造である。
基板構造及びその製造方法の一実施例を添付図面に基づ
いて詳述する。図1は本発明のプリント配線基板構造の
製造方法を示す工程図、図2は下部電極とダムパターン
の位置関係を示す平面図、図3はダムパターンの作用を
説明する断面図である。まず、本発明は、プリント配線
基板構造の製造方法において、基板上に、コンデンサ素
子を形成すべき部分に下部電極をパターン形成する工程
と、前記下部電極に対応する位置に高誘電率ペースト材
料よりなるコンデンサ絶縁層を選択的に形成する工程
と、前記コンデンサ絶縁層も含めて前記基板の表面全体
に低誘電率の層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶
縁膜の表面を平坦に研磨して前記コンデンサ絶縁層を露
出させる工程と、前記コンデンサ絶縁層の表面に上部電
極をパターン形成することによりコンデンサ素子を形成
する工程とを備えるようにしたものである。
ペースト材料よりなるコンデンサ絶縁層との密着力不
足、間隙については、高誘電率ペースト材料を印刷し、
その後、高誘電率材料を覆うように低誘電率絶縁膜を積
層することで、今まで課題であった密着力を改善でき
る。高誘電率ペースト材料上に低誘電率の層間絶縁膜を
積層することにより発生するうねりや凹凸に対しては、
圧力や温度、多段プレス等の積層(またはラミネート)
条件で極力平坦にしておくことが望ましい。また、レベ
リング性に優れたバフを用いて、高誘電率のペースト材
料が露出し、且つ、必要な容量値になるまで、低誘電率
の層間絶縁膜と高誘電率のコンデンサ絶縁層とを一緒に
研磨し、厚みをコントロールすることで容量値のばらつ
きを低減できる。
であれば、上記で用いたバフの表面粗さを応用してそれ
にあわせたシート抵抗を得ることができる。また、下部
電極より大きく高誘電率ペース材料を印刷することで、
印刷ダレによる周囲の厚みが薄くなるので、容量値のば
らつきを抑えることができる。また、内層パターン形成
時に下部電極の周囲に高誘電率ペースト材料の流出を防
ぐためのダムパターンを形成しておけば、ペースト材料
の厚みをコントロールすることができる。更に、ペース
ト材料を円形に印刷することで印刷形状が均一で、且
つ、角形状と比較して応力集中による研磨時のペースト
材料欠けや間隙に対しても有利である。以上により、安
価で信頼性、容量精度に優れたコンデンサ素子内蔵のプ
リント配線基板構造を提供できる。
造方法について説明する。まず、図1(A)においてプ
リント配線基板2は、例えばガラスエポキシ樹脂よりな
る積層板、或いは単なる絶縁性板よりなり、この表面に
例えば銅膜よりなる所定の内層パターン4が、パターン
エッチングにより形成されている。そして、上面側に
は、コンデンサ素子を形成すべき部分に内層パターンと
して図2にも示すように円形状に下部電極4aが形成さ
れ、この下部電極4aの周囲を囲むようにしてリング状
のダムパターン4bが形成されている。図1において
は、プリント配線基板の両面側に内層パターン4を形成
する場合について説明するが、これをいずれか一方の面
のみに形成するようにしてもよい。これらの各内層パタ
ーン4の表面には、後工程で積層される樹脂との密着強
度を向上させるために、例えばメック社製のCZ−81
00(商品名)等を用いてマイクロエッチングが施され
て、表面粗化が行われる。
電極4aに対応する位置に高誘電率ペースト材料よりな
るコンデンサ絶縁層6を選択的に形成する。この形成方
法は、例えば#180メッシュスクリーンを用いてチタ
ン酸バリウム等の誘電率の高いフィラーを含有する高誘
電率ペースト材料を30μmの厚みに印刷し、完全に硬
化させることにより形成できる。この時のコンデンサ絶
縁層6の形状は円形であり、その直径は例えば0.3〜
0.5mm程度である。また、ここで流出防止用のダム
パターン4bを設けているので、図3に拡大して示すよ
うに、低粘度(低チクソ性)のペースト材料を用いるこ
ともできるので、ディスペンサーによってペースト材料
を供給することもできる。尚、このダムパターン4b
は、ペースト材料の流出の恐れがない場合には、設けな
くてもよいのは勿論である。
デンサ絶縁層6も含めてこのプリント配線基板2の表面
全面に低誘電率の層間絶縁膜8を形成する。ここでは基
板2の下面側にも層間絶縁膜8を形成している。この層
間絶縁膜8としては、低誘電率絶縁材、例えばエポキシ
樹脂やポリオレフィン樹脂等を厚さが例えば40μm程
度になるように、全面に積層する。この時2段階プレス
で平坦化するなどしてもよい。次に、図1(D)に示す
ように、上記層間絶縁膜8の表面を平坦に研磨して上記
コンデンサ絶縁層6を露出させる。この場合、研磨に
は、不織布バフ(例:ジャブロ社のサーフェイス800
M)10を用い、層間絶縁膜8及び露出後のコンデンサ
絶縁層6も同時に研磨して必要な容量の厚みに設定す
る。尚、基板2の下面側の層間絶縁膜8も必要に応じて
研磨する。
ーン4の必要な箇所に対応させて、CO2 レーザやドリ
ル等を用いて層間接続用のブラインドヴァイアホール1
2を形成する。また、必要な場合には、貫通スルーホー
ルを形成する。次に、図1(F)に示すように、層間絶
縁膜8の表面及びコンデンサ絶縁層6の表面を活性化及
びマイクロエッチングするためにアルゴンや酸素等でプ
ラズマエッチングする。この場合、樹脂材料によっては
過マンガン酸カリウムなどのウェットプロセスにより表
面粗化を行ってもよい。次に、図1(G)に示すよう
に、上記表面が活性化或いは粗化された層間絶縁膜8の
表面及びコンデンサ絶縁層6の表面に、無電解めっき、
またはスパッタ法でニッケルまたはニッケル合金の導電
体を形成し、更にこの上に電気銅めっきを施して、下地
膜13を全表面に形成する。
電極4aを含む内層パターン4に対応させて、外層パタ
ーン14をパターン形成する。この外層パターン14に
は上部電極14aも含まれる。これによりコンデンサ素
子16が形成されることになる。この時、上記下地膜1
3も一緒にパターン化する。この外層及び下地膜13の
パターン化には、ドライフィルムレジストやEDレジス
トを用いて塩化第3銅溶液でパターン形成をすることが
できる。そして、その後、必要に応じ、はんだ付けラン
ド用のソルダーレジストやシルク印刷、表面処理(金メ
ッキや耐熱フラックス等)を行う。上記実施例では、コ
ンデンサ素子16のみを形成する場合を例にとって説明
したが、これに加えて薄膜抵抗を同時に形成するように
してもよい。図4はコンデンサ素子と薄膜抵抗とを同時
に形成する時の工程図を示している。
行い、図1(H)に代えて図4に示す工程を行う。すな
わち、図1(G)に示すように、Ni合金−銅よりなる
下地膜13を形成したならば、薄膜抵抗を形成すべき部
分の下地膜を残した状態で上部電極14aを含む外層パ
ターン14を形成する。そして、部分レジストを用いた
部分エッチングにより、上記薄膜抵抗を形成すべき部分
の下地膜13の銅のみをエッチングにより除去し、これ
によりNi合金よりなる薄膜抵抗18を形成することが
できる。尚、図示例ではコンデンサ素子16及び薄膜抵
抗18をそれぞれ片面側に形成した場合を例にとって説
明したが、これらをそれぞれ両面側に形成してもよいの
は勿論である。
配線基板構造及びその製造方法によれば、次のように優
れた作用効果を発揮することができる。本発明によれ
ば、機械的強度が高くて、しかも安価で信頼性、容量精
度も高くすることができる。また、ダムパターンを形成
すれば、このダムパターンによりコンデンサ絶縁層の流
出を阻止できるので、特に容量精度を一層向上させるこ
とが可能となる。
す工程図である。
図である。
時の工程を示す工程図である。
電極、4b…ダムパターン、6…コンデンサ絶縁層、8
…層間絶縁膜、10…バフ、14…外層パターン、14
a…上部電極、16…コンデンサ素子、18…薄膜抵
抗。
Claims (4)
- 【請求項1】 プリント配線基板構造の製造方法におい
て、 基板上に、コンデンサ素子を形成すべき部分に下部電極
をパターン形成する工程と、 前記下部電極に対応する位置に高誘電率ペースト材料よ
りなるコンデンサ絶縁層を選択的に形成する工程と、 前記コンデンサ絶縁層も含めて前記基板の表面全体に低
誘電率の層間絶縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜の表面を平坦に研磨して前記コンデンサ
絶縁層を露出させる工程と、 前記コンデンサ絶縁層の表面に上部電極をパターン形成
することによりコンデンサ素子を形成する工程とを備え
たことを特徴とするプリント配線基板構造の製造方法。 - 【請求項2】 前記下部電極の周囲には、これを囲むよ
うにして前記高誘電率ペースト材料よりなるコンデンサ
絶縁層の流出を阻止するためのダムパターンが形成され
ていることを特徴とする請求項1記載のプリント配線基
板構造の製造方法。 - 【請求項3】 前記上部電極を形成する際に、前記基板
の表面全体にNi合金−銅によって下地膜をパターン形
成し、薄膜抵抗を形成すべき部分の下地膜を残した状態
で前記上部電極をパターン形成し、その後、薄膜抵抗を
形成すべき部分の下地膜の銅のみを選択的にエッチング
することによりNi合金よりなる薄膜抵抗を形成するよ
うにしたことを特徴とする請求項1または2記載のプリ
ント配線基板構造の製造方法。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載する方
法によって形成されたプリント配線基板構造。
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