JP2006310531A - 配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】誘電体１層が両面より少なくとも１層の金属層２で挟まれたシート材３より形成されるキャパシタが内蔵される配線基板において、配線基板の層数を低減させ、且つ、電気的特性を向上させ、また、印刷抵抗体１４の抵抗値バラツキの低減、および印刷抵抗体１４の小型化を可能とする配線基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】シート材３の一方の面側の金属層はキャパシタ電極部１３のみが形成され、他の面側の金属層はキャパシタ電極部９と配線部１２が形成され、誘電体１は両キャパシタ電極部の間のみ存在し、他の面側の金属層は、誘電体１と接している面とは反対側の面と、キャパシタ電極部９と配線部１２の側面とが、ビア部８を除き絶縁体６で覆われている事を特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器の配線基板及びその製造方法に係わり、さらに詳しくは内蔵されるキャパシタにおいて、配線基板の層数を低減させ、且つ、電気的特性を向上させる配線基板及びその製造方法に関するものである。

近年の配線基板及びその製造方法について以下に説明する。

図５、図６、図４は、従来法による配線基板の製造方法の一部を断面で示す説明図である。近年、キャパシタが内蔵される配線基板及びその製造方法としては、誘電体１層が両側より少なくとも１層の金属層２で挟まれたシート材３、例えば、エポキシ系樹脂にチタン酸バリウム等を混入させた誘電体を銅箔で挟んだシート材３を用い（図５（ａ））、キャパシタを作製する方法がとられている。従来は、その誘電体１が２５〜５０μｍと肉厚だったため、シート材３の両面金属層２を極力エッチングしないパターンとし、電源―グランド層として多層プリント配線板のコアに用い、電極パターンとＩＣとをスルーホール等を介して接続することにより、バイパスコンデンサとして機能させていた。

しかしながら、更なるノイズ低減等の電気特性を向上させるため、キャパシタの高容量化及び誘電体１の薄膜化が進み、現在、誘電体１の膜厚は８〜１６μｍ程度となっている。高誘電率化により、誘電体１内に混入されているチタン酸バリウム等の割合も大きくなっており、誘電体１の強度が弱く、従来の様に、シート材３の銅箔両面をエッチング加工することが工程上不可能となり、片面の金属層２、例えば銅箔４を加工し、加工した側を基板５上にプリプレグ６を介して積層する方法を取っている。詳しく述べると、図５に示す様に、誘電体１層の両側が少なくとも１層の金属層２で挟まれたシート材３、例えば、エポキシ系樹脂にチタン酸バリウム等を混入させた誘電体１を銅箔４で挟んだシート材３を用い（図５（ａ））、フォトリソ及びエッチング法により、所望のビアとなる部分７の誘電体１表面を露出させる（図５（ｂ））。次いで、炭酸ガスレーザー等により、誘電体１を除去し（図５（ｃ））、無電解及び電解めっき法により、ビア８を形成し、シート材３の両面を導通させる（図５（ｄ））。再び、フォトリソ及びエッチング法により、シート材３の片面に所望の下電極９を形成する（図５（ｅ））。次いで、シート材３の片面に所望の下電極９が形成された面と、配線基板の積層途中工程における、例えばガラスクロス入りエポキシ系樹脂等の絶縁樹脂１０上に、下層配線１１が形成された面を、プリプレグ６を介して加熱プレスする（図５（ｆ、ｇ））。

次いで、再び、フォトリソ及びエッチング法により、所望のビアとなる部分７の誘電体１表面を露出させる（図５（ｈ））。次いで、炭酸ガスレーザー等により、誘電体１およびプリプレグのビアとなる部分を除去し（図６（ｉ））、無電解及び電解めっき法により、ビア８を形成し、所望の下層配線１１との電気的接続を図る（図６（ｊ））。次いで、再び、フォトリソ及びエッチング法により、所望の配線１２及びキャパシタの上電極１３を形成し（図６（ｋ））、続いて、プリプレグ６を介して銅箔４と加熱プレスにより張り合わせる（図６（ｌ））。ここで、誘電体１が高誘電率であることから、配線と配線やビア等の相互干渉により、電気信号等の特性悪化を防ぐ為、この層には極力配線１２の形成は、避けざるを得ない。

次いで、フォトリソ及びエッチング法により、所望のビアとなる部分７の絶縁層（プリプレグ６）表面を露出させる（図６（ｍ））。次いで、炭酸ガスレーザー等により、絶縁層を除去し（図６（ｎ））、無電解及び電解めっき法により、ビア８を形成し、所望の下
層となった配線１２やキャパシタ上電極１３との電気的接続を図る（図６（ｏ））。次いで、再び、フォトリソ及びエッチング法により、所望の配線１２を形成する（図６（ｐ））。

次いで、印刷抵抗体１４を形成する場合は、温度や湿度の負荷によるポリマーと銅との接触面の腐食を避ける為に、配線と印刷抵抗体との間に、耐酸化性金属、例えば銀を含むペーストの印刷、或いは、銀のめっきを行い、次いで、カーボンペーストを印刷することで、印刷抵抗体１４を設ける（図４（ａ））。次いで、残された一連の配線基板の製造工程を行う事で配線基板を作製するといった方法であった。

また、別の方法として、シート材３の片面に所望の下電極９を形成した（図５（ｅ））後、これらのキャパシタを多種の用途に用いる為に、サンドブラストにより露出した誘電体１を除去するといった方法もある（図４（ｂ、ｃ）。

上記したような最近の配線基板及びその製造方法では、まず、前者の場合、図４（ａ）に示す様に、誘電体１が全面にあり、誘電体１が高誘電率であることから、配線と配線やビア等の相互干渉により、電気信号等の特性悪化を防ぐ為、この層には極力配線１２の形成は、避けざるを得なくなり、層数及び層厚が増加するといった問題があった。後者の場合は、図４（ｂ、ｃ）に示す様に、不要な誘電体１を完全に除去できず、キャパシタの上電極１３部以外にも誘電体１が残り、その部分に存在する誘電体１のビア８及び配線１２への電気的影響及びキャパシタの容量精度が悪化するといった問題があった。また、共通して、印刷抵抗体１４を形成する際に、配線１２に厚みがあるため、スクリーン版と印刷部とに隙間が存在し、印刷抵抗体１４の形状（印刷精度）が悪くなり、抵抗値のバラツキが大きいといった問題及び、段差があるため、印刷後のレベリングにより、ペースト厚が厚くなり、印刷抵抗体１４の薄膜化が困難となり、印刷抵抗体１４の小型化が困難といった問題があった。

以下に公知文献を示す。
特開２００２−００９４１号公報 特開２００４−２２１２３５号公報

本発明は、前記問題点を鑑みなされたものであり、その課題とするところは、誘電体１層が両面より少なくとも１層の金属層２で挟まれたシート材３より形成されるキャパシタが内蔵される配線基板において、配線基板の層数を低減させ、且つ、電気的特性を向上させ、また、印刷抵抗体１４の抵抗値バラツキの低減、および印刷抵抗体１４の小型化を可能とする配線基板及びその製造方法を提供することにある。

本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、請求項１の発明は、誘電体層が両面より少なくとも１層の金属層で挟まれたシート材より形成されるキャパシタが内蔵される配線基板において、シート材の一方の面側の金属層はキャパシタ電極部のみが形成され、他の面側の金属層はキャパシタ電極部と配線部が形成され、誘電体は両キャパシタ電極部の間のみ存在し、他の面側の金属層は、誘電体と接している面とは反対側の面と、キャパシタ電極部と配線部の側面とが、ビア部を除き絶縁体で覆われている事を特徴とする配線基板としたものである。

本発明の請求項２の発明は、他の面側の配線部の配線間に抵抗体が形成されている事を特徴とする請求項１記載の配線基板としたものである。

本発明の請求項３の発明は、誘電体層が両側より少なくとも１層の金属層で挟まれたシート材より形成されるキャパシタが内蔵される配線基板の製造方法において、
１）フォトリソ法及びウエットエッチング法を用い、シート材の片側の金属層にキャパシタ下電極及び配線を形成する工程、
２）該シート材のキャパシタ下電極及び配線形成面側と、配線基板の積層途中工程における基板、もしくは、金属箔とを、プリプレグ材を介して熱プレス加工する工程、
３）フォトリソ法及びウエットエッチング法を用い、該シート材の反対側の金属層に、キャパシタ上電極を形成する工程、
４）上電極をマスクとし、ブラスト法により、露出した誘電体を除去し、誘電体パターンを形成する工程、
を具備することを特徴とする配線基板の製造方法としたものである。

本発明の配線基板及びその製造方法によると、キャパシタの上電極１３がある側には、上電極１３以外のパターンは存在せず、それにより、キャパシタの上電極１３をマスクとして、ブラスト法、例えば、ウエットブラストにより、余分な誘電体１が全て除去される為、キャパシタ以外の部分は全て低誘電率な絶縁層（プリプレグ６）となり、その層に配線１２を自由に設計でき、また、印刷抵抗体１４も形成可能となり、層数及び層厚が増加することがない。また、配線１２と絶縁層（プリプレグ６）との段差が極小さく、フラットに近い面に印刷抵抗体１４を印刷するので、スクリーン版と印刷部とに隙間が存在せず、精度良く形成する事が可能となり、抵抗値のバラツキが小さくなり、また、印刷後のレベリングにより、ペースト厚が厚くならず、印刷抵抗体１４の薄膜化が可能となり、印刷抵抗体１４の小型化が可能となる。

以下に本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明による配線基板の例を示した説明図である。本発明による配線基板は、誘電体層１が両面より少なくとも１層の金属層で挟まれたシート材より形成されるキャパシタが内蔵される配線基板を前提とする。ここで、シート材の一方の面側の金属層はキャパシタ電極部１３（図では、上部電極１３）のみが形成され、他の面側の金属層はキャパシタ電極部９（図では、下部電極９）と配線部１２が形成されいる。誘電体１は両キャパシタ電極部の間のみ存在する。そして、他の面側の金属層は、誘電体と接している面とは反対側の面と、キャパシタ電極部９と配線部１２の側面とが、ビア部８を除き絶縁体６（図では、プリプレグ６）で覆われている。

また、本発明の配線基板は、必要であれば、他の面側の配線部１２の配線間に抵抗体１４が形成されている。そして印刷抵抗体１４は、絶縁層と配線１２との段差が極僅かな面に設けられた構造である。

図２（ａ）から（ｉ）は、本発明による配線基板の製造方法における一実施例の工程説明図である。本発明による配線基板の製造方法は、まず、１０μｍ厚程度の誘電体１層の両側が少なくとも１層の金属層２（１２μｍ厚程度）で挟まれたシート材３を用意する。例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ＬＣＰ（液晶ポリマー）樹脂に、チタン酸バリウムや酸化チタンなどを混入した誘電体１が用いられる。ここで、誘電体１の厚み精度と金属層２のエッチング精度がキャパシタの加工精度に関係するため、このシート材３の完成度がもっとも重要となる。次に、フォトレジストを用いて露光、現像を行うフォト
リソ法及びウエットエッチング法にて、シート材３の片側の金属層２にキャパシタ下電極９及び配線１２を形成する。次いで、シート材３のキャパシタ下電極９及び配線１２形成面側と、配線基板の積層途中工程における基板５とを、位置合わせを行い、プリプレグ６材を介して熱プレス加工する。次いで、基板５上の所望の下層配線１１と電気的接続を行う為に、フォトリソ及びエッチング法により、所望のビアとなる部分７の誘電体１表面を露出させ、炭酸ガスレーザー等により、誘電体１および絶縁層（プリプレグ６）を除去し、無電解及び電解めっき法により、ビア８をする。次いで、再び、フォトリソ及びエッチング法により、所望のキャパシタ上電極１３を形成する。ここでは、キャパシタ上電極のみで、配線は形成しない。次に、キャパシタの上電極１３をマスクに、ブラスト法、例えば、アルミナ等の砥粒を混合した水を拭き当てるウエットブラスト機により、表面に露出している誘電体１を除去する事により、誘電体と接している面とは反対側の面と、キャパシタ電極部９と配線部１２の側面とが、ビア部８を除き絶縁体６（図では、プリプレグ６）で覆われている構造を形成する。それに加えて必要であれば、所望の配線１２上に、銀ペーストを印刷、又は、銀めっきを施し、更に、その配線１２間に印刷抵抗体１４を設ける。次いで、残された一連の配線基板の工程を行う事で配線基板を作製する方法である。

以下、実施例１により本発明を具体的に説明する。

図２（ａ）から（ｉ）に従って実施例１を説明する。

誘電体１が２枚の銅箔４で挟まれたシート材３、具体的には、エポキシ系樹脂に酸化チタンやチタン酸バリウム等を混入させた１０μｍ厚の誘電体１を１２μｍ厚の銅箔４で挟んだシート材３を用意し（図２（ａ））、一方の片面に、フォトレジストを用いて露光現像を行うフォトリソ及び銅を腐食させるエッチング法により、所望のビアとなる部分７の誘電体１表面を露出させ、且つ、所望のキャパシタ下電極９および配線１２を形成する（図２（ｂ））。尚ここで、後工程である図２（ｅ）の所望のビアとなる部分７の誘電体１表面を同時にエッチングにより露出させても良い。プリプレグ６と非接着面側の銅箔４は、ビアとなる部分７以外が残り、十分な強度を保つ状態であるからである。次いで、シート材３の片面に所望の下電極９が形成された面と、配線基板の積層途中工程における、例えばガラスクロス入りエポキシ系樹脂等の絶縁樹脂１０上に、下層配線１１が形成された面を、プリプレグ６を介して加熱プレスした（図２（ｃ、ｄ））。

次いで、再び、フォトリソ及びエッチング法により、他方の片面側の、所望のビアとなる部分７の誘電体１表面を露出させた（図２（ｅ））。次いで、炭酸ガスレーザーにより、誘電体１及び絶縁層（プリプレグ６）を除去し（図２（ｆ））、無電解銅及び電解銅めっき法により、ビア８を形成し、所望の下層配線１１との電気的接続をした（図２（ｇ））。次いで、銅箔４上に析出された銅を再び１２μｍ厚程度になるように、硫酸アンモニウム水溶液でソフトエッチングし、再び、フォトリソ及びエッチング法により、所望のキャパシタの上電極１３を形成した（図２（ｈ））。

次に、フォトレジストは剥離せずに（工程短縮の為であり、剥離しても良い）、上電極１３をマスクとし、約５μｍ径のアルミナ等の微細砥粒をエアー圧０.２ＭＰａ等でノズルから噴出させ、対象物の表面を削るウエットブラスト法により物理的に誘電体１を除去した（図２（ｉ））。次いで、所望の配線１２上に、部分無電解銀のめっきを行い、銀薄膜を０.５μｍ厚程度設け、次いで、所望の銀薄膜が形成された配線１２間にカーボンペーストを印刷することで、印刷抵抗体１４を設けた。

次いで、残された一連の配線基板の製造工程を行う事で、本発明の配線基板を作製した。

図３（ａ）から（ｉ）に従って実施例２を説明する。

エポキシ系樹脂に酸化チタンやチタン酸バリウム等を混入させた１０μｍ厚の誘電体１の両側を１２μｍ厚の銅箔４で挟んだシート材３を用意し（図３（ａ））、一方の面側に、フォトレジストを用いて露光現像を行うフォトリソ及び銅を腐食させるエッチング法により、所望のキャパシタ下電極９および配線１２を形成した（図３（ｂ））。次いで、シート材３の片面に所望の下電極９が形成された面と、銅箔４の粗面化された面を、プリプレグ６を介して加熱プレスした（図３（ｃ、ｄ））。

次いで、再び、フォトリソ及びエッチング法により、シート材３とは反対側に、所望のビアとなる部分７の誘電体１表面を露出させる（図３（ｅ））。次いで、炭酸ガスレーザー等により、絶縁層（プリプレグ６）を除去し（図３（ｆ））、無電解銅及び電解銅めっき法により、ビア８を形成し、シート材３側の所望の配線１２との電気的接続をした（図３（ｇ））。次いで、シート材３の銅箔４上に析出された銅を再び１２μｍ厚程度になるように、硫酸アンモニウム水溶液でソフトエッチングし、再び、フォトリソ及びエッチング法により、シート材３側に所望のキャパシタの上電極１３、シート材３とは反対側に配線１２を形成した（図３（ｈ））。

次に、フォトレジストは剥離せずに（工程短縮の為であり、剥離しても良い）、キャパシタ上電極１３をマスクとし、約５μｍ径のアルミナ等の微細砥粒をエアー圧０.２ＭＰａ等でノズルから噴出させ、対象物の表面を削るウエットブラスト法により物理的に誘電体１を除去した（図３（ｉ））。次いで、所望の配線１２上に、部分無電解銀のめっきを行い、銀薄膜を０.５μｍ厚程度設け、次いで、所望の銀薄膜が形成された配線１２間にカーボンペーストを印刷することで、印刷抵抗体１４を設けた。

次いで、残された一連の配線基板の製造工程を行う事で、本発明の配線基板を作製した。

本発明の配線基板の製造方法は、特に、携帯機器等の配線基板のような、小型化させ、電気的特性を向上させるといった、受動素子を内蔵する配線基板の製造に利用でき、特に、配線基板の層数を低減させ、且つ、電気的特性を向上させ、また、印刷抵抗体の抵抗値バラツキの低減、および印刷抵抗体の小型化を可能とする。

本発明の配線基板の例を断面で示す説明図である。 本発明の配線基板の製造方法の例を示す説明図である。 本発明の配線基板の製造方法の他の例を断面で示す説明図である。 従来法の配線基板の製造方法の例の一部を断面で示す説明図である。 従来法の配線基板の製造方法の例の一部を断面で示す説明図である。 従来法の配線基板の製造方法の例の一部を断面で示す説明図である。

符号の説明

１・・・誘電体
２・・・金属箔
３・・・シート材
４・・・銅箔
５・・・基板
６・・・プリプレグ
７・・・ビアとなる部分
８・・・ビア
９・・・下電極
１０・・・絶縁樹脂 １１・・・下層配線
１２・・・配線
１３・・・上電極
１４・・・印刷抵抗体

Claims (3)

1. 誘電体層が両面より少なくとも１層の金属層で挟まれたシート材より形成されるキャパシタが内蔵される配線基板において、シート材の一方の面側の金属層はキャパシタ電極部のみが形成され、他の面側の金属層はキャパシタ電極部と配線部が形成され、誘電体は両キャパシタ電極部の間のみ存在し、他の面側の金属層は、誘電体と接している面とは反対側の面と、キャパシタ電極部と配線部の側面とが、ビア部を除き絶縁体で覆われている事を特徴とする配線基板。
2. 他の面側の配線部の配線間に抵抗体が形成されている事を特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. 誘電体層が両側より少なくとも１層の金属層で挟まれたシート材より形成されるキャパシタが内蔵される配線基板の製造方法において、
   １）フォトリソ法及びウエットエッチング法を用い、シート材の片側の金属層にキャパシタ下電極及び配線を形成する工程、
   ２）該シート材のキャパシタ下電極及び配線形成面側と、配線基板の積層途中工程における基板、もしくは、金属箔とを、プリプレグ材を介して熱プレス加工する工程、
   ３）フォトリソ法及びウエットエッチング法を用い、該シート材の反対側の金属層に、キャパシタ上電極を形成する工程、
   ４）上電極をマスクとし、ブラスト法により、露出した誘電体を除去し、誘電体パターンを形成する工程、
   を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。