JP2005209672A - コンデンサ内蔵基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内蔵されるコンデンサの大容量化が容易で、配線部の信号の減衰が少なく、配線上の制限も少ないコンデンサ内蔵基板の製造を可能とする。
【解決手段】絶縁基材１に開口部６を形成し、当該開口部６の内壁面全体に銅めっきを施し、当該銅めっき部の２箇所にスリットを形成することにより電気的に互いに絶縁された一対の電極３を形成し、開口部内に絶縁基材より誘電率の高い誘電体材料４を充填して形成したコンデンサを有することを特徴とする。開口部内に充填される高誘電体材料４として鉛ジルコネートチタネートを混合した樹脂を用いることにより大容量化を図ることができる。また、上記コンデンサを複数組互いに近接して平行に配列することにより、少ないスペースで一層の大容量化を図ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、配線基板、特にコンデンサを内蔵した配線基板およびその製造方法に関するものである。

コンデンサを内蔵した基板の代表的な従来例として、誘電体基板の両面に電極を形成したものが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。この従来例を図５及び図６に基づいて説明する。

図５のコンデンサ内蔵型配線基板は、誘電体粉末と樹脂とを混合して成る誘電体基材８と、この誘電体基材８の両主面に設けられた導体９、１０から成る対向電極によりコンデンサを形成している。

基板上配線の誘電体損は基材の誘電率、誘電損失で決定され、誘電損失が同じ場合、誘電率が高いほど誘電損失は高くなる。そのため、上記従来技術では、コンデンサの容量を高めるため誘電率の高い基材を用いた場合、コンデンサ部以外の配線部で、誘電損失が増加する。例えば、基材の誘電率を４倍にすると、誘電損失は２倍になる。

また図６のＥ部に示すように誘電体基材の両面の同じ位置に配線を形成した場合、基材の誘電率が高いために、この部分がコンデンサとして働いてしまうという不都合がある。これを回避しようとすると、配線に制限が加わってしまうという問題点がある。

コンデンサを内蔵した基板のもう一つの従来例として、両面に銅箔を有する樹脂フィルムの片面の銅箔及び樹脂フィルムをレーザーでエッチングして穴を開け、その穴に強誘電体を充填し、その充填された強誘電体の表面に銅めっきを施した上で、回路パターンを加工して成る配線板が知られている（例えば、下記特許文献２参照）。

この場合、コンデンサは、上記穴に充填された強誘電体とその上下両面の銅箔及び銅めっきから成る電極とによって構成されるようになっている。

コンデンサの容量は、その電極間の距離によっても定まるものであるから、上記従来例においては、穴に充填された強誘電体の厚さによってコンデンサの容量が変化することになる。即ち、特定の容量のコンデンサを得ようとすれば、穴内への強誘電体の充填量を極めて厳格に制御する必要があり、その制御に高度の技術とコストを必要とするという問題点がある。

コンデンサを内蔵した基板の更にもう一つの従来例として、複数枚の誘電体シートを積み重ね、各シートに電極を設けて複数のコンデンサを形成し、それらを並列に接続した多層型の基板が知られている（例えば、下記特許文献３参照）。

しかしながら、基板上には一般にコンデンサの他に信号や電源等の配線が形成されるため、基板を小型化、薄型化するためには、限られた領域にコンデンサを形成する必要があり、上記の多層型の構造では、コンデンサのために多くの領域が費やされ、他の回路要素の配線に制約を生じるという問題点がある。
特開平０５−００７０６３号公報 特開２００２−０４３７１４号公報 実開平０６−０６２５７０号公報

本発明は、上記の如き従来技術の各種問題点を解決するためなされたものであり、その目的とするところは、絶縁基材の一部に高誘電体材料を埋め込むことによりコンデンサを形成する方式の配線基板において、大容量のコンデンサを形成でき、誘電体の充填のためにそれ程高度の制御を必要とせず、配線部の信号の減衰が少なく、配線上の制限も少ないコンデンサ内蔵基板およびその製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。

請求項１の発明に係るコンデンサ内蔵基板は、絶縁基材に開口部を形成し、当該開口部の内壁面の対向する２ケ所に一対の電極を設け、開口部内に絶縁基材より誘電率の高い誘電体材料を充填して形成したコンデンサを有することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のコンデンサ内蔵基板において、上記誘電体材料が、鉛ジルコネートチタネートを混合した樹脂であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載のコンデンサ内蔵基板において、上記コンデンサを複数組互いに近接して平行に配列したことを特徴とする。

請求項４の発明に係るコンデンサ内蔵基板の製造方法は、両面に銅箔を有する絶縁基材に開口部を形成し、当該開口部の内壁面全体に銅めっきを施し、上記両面の銅箔を選択的に除去して配線パターンを形成し、開口部内壁面全体の銅めっき部の２箇所にスリットを形成することにより電気的に互いに絶縁された一対の電極を形成し、開口部内に絶縁基材より誘電率の高い誘電体材料を充填することにより、上記一対の電極と上記誘電体材料とから成るコンデンサを形成すること、を特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４に記載のコンデンサ内蔵基板の製造方法において、内壁面全体に銅めっきの施された開口部の両端部の絶縁基材を打ち抜くことにより、銅めっき部の２箇所にスリットを形成することを特徴とする。

請求項１に記載の発明のコンデンサ内蔵基板によれば、コンデンサに用いる誘電体樹脂を高誘電率にすることにより、コンデンサの大容量化が可能であり、絶縁基材には低誘電率材料を用いることにより、配線部の信号の減衰を抑えることが可能となる。

また、コンデンサを形成する一対の電極の間隔は、開口部の幅に等しく、誘電体樹脂の充填量によってこの幅が変化することはないから、充填量が少なすぎる場合は問題があるが、充填量が幾分多すぎて開口部から若干溢れるようなことがあっても、コンデンサの容量が変化することはない。そのため、誘電体樹脂の充填量を前記特許文献２の発明のように厳格に制御する必要がなく、低コストで製造できる。

更にまた、開口部の内壁面に電極を設けるので、大きな領域を必要とせず、他の回路要素等の配置や配線に制約を与えることが少ない。

請求項２に記載の発明によれば、高誘電率の鉛ジルコネートチタネートを混合した樹脂を充填することにより、大容量のコンデンサを形成できる。

請求項３に記載の発明によれば、狭い領域に大容量のコンデンサを形成できる効果がある。

請求項４に記載の発明の製造方法によれば、請求項１の発明のコンデンサ内蔵基板を効率よく製造できる効果がある。

請求項５に記載の発明によれば、開口部内壁面の連続したループ状の銅めっき部を分割して一対の電極を形成するためのスリットを効率よく正確に加工できる効果がある。

＜発明の要点＞
本発明においては、上記の如く、両面に銅箔を有する絶縁基板に、開口部を設け、開口部の内壁面に形成しためっき金属を電極とし、開口部に誘電体を充填することにより形成したコンデンサを内蔵する基板を提供する。

また、本発明では両面に銅箔を有する絶縁基板に、開口部を設け、開口部の内壁面にめっきし、両面の銅箔を選択的に除去して配線パターンを形成し、開口部内壁面めっきの２箇所にスリットを入れることにより２つの電極を形成し、開口部に誘電体を充填することによりコンデンサを形成するコンデンサ内蔵型の基板の製造方法を提供する。

このような構造の基板では、基材に誘電率の低い材料を使用することにより配線部の誘電損失を低く抑えることが可能であり、また、開口部に誘電率の高い材料を充填することによりコンデンサの大容量化が図れる。従って、図６のように基材の両面の同じ位置に配線を形成した場合においても、コンデンサとして働くことは無い。そのため従来技術よりも配線の自由度が増す。

本発明に係るコンデンサ内蔵基板およびその製造方法の望ましい実施形態について、図１〜図４を参照しつつ具体的に説明する。

［実施形態１］
図１は、本発明のコンデンサ内蔵基板の一実施形態の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ'線に沿った断面図である。

この実施形態は、両面に銅箔を有する絶縁基材１に開口部を形成し、開口部の内壁面全体にループ状に連続した銅めっきを施し、このループ状の銅めっきにスリットを２箇所設けて分断することにより、電気的に互いに絶縁された一対の電極３とし、開口部内に誘電体材料４を充填し、コンデンサを形成したものである。

誘電体材料４としては、鉛ジルコネートチタネートを混合した樹脂を好適に用いることができる。

上記一対の電極３は、基材１の上面の銅配線（配線パターン）２によって、他の回路要素と接続される。

［実施形態２］
図２は、本発明のコンデンサ内蔵基板のもう一つの実施形態の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ' 線に沿った断面図である。

この実施形態は、実施形態１のコンデンサを連続的に複数組設け、電極間を配線パターン２により接続することで大容量化を図ったものである。

［実施形態３］
図３、図４は、本発明の製造方法の一実施形態の説明図である。

まず、両面に銅箔５を有する絶縁基材１を用意する（図３（ａ））。

次に絶縁基材１に開口部６を設け、開口部６の内壁面全体に銅めっきを施す。

次に銅箔５の所定箇所をエッチングし、パターンニングを行なう（図３（ｂ））。

次に開口部両端の所定の位置７を打抜き、この打抜き加工によって開口部両端に形成されるスリットにより、電気的に絶縁された２つの電極３を形成する（図４（ｃ））。

次に開口部６に誘電体材料４を充填し、一対の電極３と誘電体材料４とから成るコンデンサを形成する（図４（ｄ））。

両面に１２μｍ厚の銅箔を有する１００μｍ厚の基材に、幅０．０１mm、長さ２．２mmの開口を設け、開口部の内壁面および両面の銅箔上に２５μｍ厚の銅めっきを施した。次いで、両面の銅箔を選択的に除去して、配線パターンを形成し、開口部内壁面に長さ２mmの一対の電極が形成されるように開口部の両端を打ち抜いた。最後に、開口部内に誘電率ε＝５０の樹脂（鉛ジルコネートチタネートを混合した樹脂）を充填し、図２の基板を形成することにより、電極面積０．１７４mm×２mm、電極間距離０．０５mm、容量３ｐＦのコンデンサが形成された。

以上より明らかな如く、本発明によるときは、基板上に大容量のコンデンサを形成でき、複雑高度な制御を行うことなく正確な容量設定が可能であり、配線部の信号の減衰が少なく、配線上の自由度の高いコンデンサ内蔵基板を得ることができる。

本発明のコンデンサ内蔵基板の一実施形態を示す図である。 本発明のコンデンサ内蔵基板のもう一つの実施形態を示す図である。 本発明のコンデンサ内蔵基板製造方法の一部の工程を示す図である。 本発明のコンデンサ内蔵基板製造方法の残りの工程を示す図である。 従来技術を用いたコンデンサ内蔵基板を示す図である。 従来技術を用いたコンデンサ内蔵基板を示す図である。

符号の説明

１ 絶縁基材
２ 銅配線（配線パターン）
３ 電極
４ 誘電体材料
５ 銅箔
６ 開口部
７ 打抜き部（スリット）
８ 誘電体基材
９，１０ 導体

Claims (5)

1. 絶縁基材に開口部を形成し、当該開口部の内壁面の対向する２ケ所に一対の電極を設け、開口部内に絶縁基材より誘電率の高い誘電体材料を充填して形成したコンデンサを有することを特徴とするコンデンサ内蔵基板。
2. 請求項１に記載のコンデンサ内蔵基板において、
   上記誘電体材料が、鉛ジルコネートチタネートを混合した樹脂であることを特徴とするコンデンサ内蔵基板。
3. 請求項１に記載のコンデンサ内蔵基板において、
   上記コンデンサを複数組互いに近接して平行に配列したことを特徴とするコンデンサ内蔵基板。
4. 両面に銅箔を有する絶縁基材に開口部を形成し、
   当該開口部の内壁面全体に銅めっきを施し、
   上記両面の銅箔を選択的に除去して配線パターンを形成し、
   開口部内壁面全体の銅めっき部の２箇所にスリットを形成することにより電気的に互いに絶縁された一対の電極を形成し、
   開口部内に絶縁基材より誘電率の高い誘電体材料を充填することにより、上記一対の電極と上記誘電体材料とから成るコンデンサを形成することを特徴とするコンデンサ内蔵基板の製造方法。
5. 請求項４に記載のコンデンサ内蔵基板の製造方法において、
   内壁面全体に銅めっきの施された開口部の両端部の絶縁基材を打ち抜くことにより、銅めっき部の２箇所にスリットを形成することを特徴とするコンデンサ内蔵基板の製造方法。

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