JP2007324298A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】キャパシタが内蔵されるプリント配線板の製造方法において、誘電体層の加工精度を維持しながら、加工時間を短縮する配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】絶縁基材11の一方の面に配線層21a及び配線層21bを、他方の面に導体層22を形成して途中工程の配線基板を作製する。さらに、導体層22上に誘電体層31及び導体層25を形成する。さらに、導体層25をパターニング処理してキャパシタ上部電極25aを形成する。キャパシタ上部電極25aをマスクにしてサンドブラスト加工にて、誘電体層31を粗仕上げ加工して、誘電体31aを形成する。さらに、ウェットブラスト加工にて、誘電体31aを仕上げ加工して、誘電体31bを形成する。導体層24をパターニング処理してキャパシタ下部電極24aを形成し、キャパシタ内蔵の配線基板100を得る。
【選択図】図2

Description

本発明は、各種電子機器に使用される配線基板に関し、詳しくは、キャパシタの容量精度を向上できるキャパシタ内蔵の配線基板の製造方法に関するものである。
最近の部品内蔵の製造方法について以下に説明する。
キャパシタ内蔵の配線基板の製造方法の一例を図5(a)〜(e)及び図6(f)〜(i)に示す。
まず、絶縁層111上に配線層121及び配線層122が、絶縁層112を介して銅箔等からなる導体層124が形成され、導体層124と配線層121及び配線層122とがビア123で電気的に接続されてなる途中工程の配線基板を作製する(図5(a)参照)。
次に、エポキシ系樹脂等にセラミック粉末等を分散させた誘電材を導体層124上に塗工するか、もしくはシート形態でラミネートするかのいずれかの方法で行い、所定の温度で加熱、硬化して誘電体層131を形成する。次いで、誘電体層131上に銅箔をラミネートする等の方法で導体層125を形成する(図5(b)参照)。
次いで、導体層125上にフォトレジストを塗布するか、ドライフィルムをラミネートする等の方法で感光層を形成し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行ってレジストパターン141を形成する(図5(c)参照)。
次に、レジストパターン141をマスクにして導体層125を塩化第二銅等からなるエッチング液にてエッチングし、キャパシタ上部電極125aを形成し、且つ誘電体層131表面を露出させる(図5(d)参照)。
次いで、レジストパターン141は剥離せず、キャパシタ上部電極125aをマスクとして、約6μm径のアルミナ等の微細砥粒をエアー圧0.2MPa等でノズルから水と一緒に噴出させ、対象物の表面を削るウエットブラスト法にて誘電体層131を加工し、誘電体131a形成する(図5(e)参照)。
ここで、レジストパターン141も同時にウエットブラスト加工にて除去される。
次に、導体層124、誘電体131a及びキャパシタ上部電極125a上にフォトレジストを塗布するか、ドライフィルムをラミネートする等の方法で感光層142を形成し(図6(f)参照)、パターン露光、現像等のパターニング処理を行ってレジストパターン142a及び142bを形成する(図6(g)参照)。
次に、レジストパターン142a及び142bをマスクにして導体層124を塩化第二銅等からなるエッチング液にてエッチングし、キャパシタ下部電極124a及び配線層124bを形成し、キャパシタ上部電極125aと誘電体131aとキャパシタ下部電極124aとからなるキャパシタを形成する(図6(i)参照)。
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る。
上記誘電体層のブラスト加工として、サンドブラスト法を適用した事例がある(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)
ウエットブラスト加工ではなく、サンドブラスト加工を適用しようとすると、砥粒が凝集
しないように装置を工夫すれば数十μm径の砥粒を、生産性を考えると100μm径前後の砥粒を使う必要があるため、誘電材の微細加工が不可能となり、キャパシタの容量精度が悪化する。
また、サンドブラスト法は、発熱による銅の変色等が発生し、更には、誘電体層に砥粒が食い込み、砥粒残りが発生し易いため、ウエットブラスト加工が用いられ始めている。
最近の受動素子内蔵の配線基板では、キャパシタ、抵抗素子の微細化対応が求められており、上記誘電体層131の微細加工を行うために、数μm径の砥粒を用いたウエットブラスト法が適用されている。
ウエットブラスト法を用いた誘電体層の加工の一例として、例えば、基板サイズ340×410mmで、約10μm厚の誘電体層(エポキシ系樹脂、チタン酸バリウム30体積%)の加工に有する時間は、通常約6μm径のアルミナ等の微細砥粒を濃度15体積%、エアー圧0.2MPa等のウエットブラスト条件で、加工時間は約8分となり、加工性及び生産性が低いといった問題点を有している。
特開2005−45096号公報 特開2005−72166号公報
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、キャパシタが内蔵されるプリント配線板の製造方法において、誘電体層の加工精度を維持しながら、加工時間を短縮する配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明に於いて上記課題を達成するために、まず、請求項1においては、少なくとも以下の工程を具備することを特徴とするキャパシタ内蔵の配線基板の製造方法としたものである。
(a)絶縁基材11の一方の面に配線層21a及び配線層21bを、他方の面に導体層22を形成し、配線層21a及び配線層21bと導体層22とがビア23で電気的に接続されてなる途中工程の配線基板を作製する工程。
(b)導体層22上に誘電体層31及び導体層25を形成する工程。
(c)導体層25をパターニング処理して、キャパシタ上部電極25aを形成する工程。(d)サンドブラスト加工にて、キャパシタ上部電極25aをマスクにして誘電体層31を粗仕上げ加工して、誘電体31aを形成する工程。
(e)ウエットブラスト加工にて、キャパシタ上部電極25aをマスクにして、誘電体31aを仕上げ加工して、誘電体31bを形成する工程。
(f)導体層24をパターニング処理して、キャパシタ下部電極24aを形成する工程。
また、請求項2においては、少なくとも以下の工程を具備することを特徴とするキャパシタ内蔵の配線基板の製造方法。
(a)絶縁基材11の一方の面に配線層21a及び配線層21bを、他方の面に導体層22を形成し、配線層21a及び配線層21bと導体層22とがビア23で電気的に接続されてなる途中工程の配線基板を作製する工程。
(b)導体層22上に誘電体層31及び導体層25を形成する工程。
(c)導体層25をパターニング処理して、キャパシタ上部電極25aを形成する工程。(d)中心粒径が11〜40μmの砥粒を用いたウエットブラスト加工にて、キャパシタ
上部電極25aをマスクにして、誘電体層31を粗仕上げ加工して、誘電体31aを形成する工程。
(e)中心粒径が6.0〜9.0μmの砥粒を用いたウエットブラスト加工にて、キャパシタ上部電極25aをマスクにして、誘電体31aを仕上げ加工して、誘電体31bを形成する工程。
(f)導体層24をパターニング処理して、キャパシタ下部電極24aを形成する工程。
本発明の配線基板の製造方法によると、誘電体層のブラスト加工として、まず、粗削り加工として加工速度の速いサンドブラスト加工を行った後、仕上げ加工として、径の小さな砥粒を用いたウエットブラスト加工を行うことで、加工精度を維持しながらの誘電体層の加工時間の短縮が可能となる。
また、粗削り加工として、中心粒径が11〜40μmの砥粒を用いたウエットブラスト加工を行って加工速度を速め、仕上げ加工として、中心粒径が6.0〜9.0μmの砥粒を用いたウエットブラスト加工を行うことで、誘電体層の加工精度を維持しながらの加工時間の短縮が可能となる。
以下本発明の実施の形態につき説明する。
図1(a)〜(f)及び図2(g)〜(j)は、本発明のキャパシタ内蔵の配線基板の製造方法の一実施例を示す部分模式構成断面図である。
まず、絶縁基材11の一方の面に配線層21a及び配線層21bを、他方の面に導体層22を形成し、配線層21a及び配線層21bと導体層22とがビア23で電気的に接続されてなる両面配線板20を作製する(図1(a)参照)。
次に、銅箔等からなる導体層24の片面に半硬化状態の誘電体層31を有する誘電体シート30を形成する(図1(b)参照)。
この誘電体シート30は、例えば、有機系の絶縁樹脂にセラミック系粉末を分散させた樹脂シートやグリーンシートなどの誘電材シートを銅箔等からなる導体層25にラミネートし、所望の熱処理を行う方法や、直接、銅箔等からなる導体層25上に誘電材を塗工する方法で形成する。また、銅箔等からなる導体層24の平滑面、または平滑化した面に誘電体層31を形成することで誘電層31の膜厚精度が向上し、キャパシタ容量の精度を上げることができる。
次に、両面配線板20の導体層22上に、上記誘電体シート30の半硬化状態の誘電体層31をラミネートし、加熱硬化して、両面配線板20の導体層22上に誘電体層31及び導体層24を形成する(図1(c)参照)。
ここで、導体層22表面を平滑化した後、誘電体シート30を接着することで誘電体層31の膜厚精度が向上し、キャパシタ容量の精度を向上することができる。
次に、導体層24上にフォトレジストを塗布するか、ドライフィルムをラミネートする等の方法で感光層を形成し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行ってレジストパターン41を形成する(図1(d)参照)。
次に、レジストパターン41をマスクにして導体層24を塩化第二銅等からなるエッチング液にてエッチングし、キャパシタ上部電極24aを形成し、且つ誘電体層31表面を露出させる(図1(e)参照)。
次に、レジストパターン41は剥離せずに(剥離しても良い)、キャパシタ上部電極24aをマスクにして、中心粒径が40μmの砥粒(例えば、アルミナ#320)を用いた
サンドブラスト加工、もしくは約20μm径の砥粒を用いたウエットブラスト加工にて、導体層22が露出する程度まで誘電体層131の粗削り加工を行い、端部がテーパー形状を有する誘電体31aを形成する(図1(f)及び図3(a)参照)。
ここで、ウエットブラスト加工の粗削り加工では、中心粒径が11μm以下では加工速度が確保されない。中心粒径が40μm以上では、加工速度は確保されるが加工精度が維持できない。
ウエットブラスト加工の仕上げ加工では、中心粒径が6μm以下では加工精度は維持されるが、加工速度が遅くなる。中心粒径が9μm以上では、加工速度は確保されるが加工精度が維持できない。
さらに、レジストパターン41も同時に除去される。
次に、キャパシタ上部電極24aをマスクにして、中心粒径が6.7μmの砥粒(例えば、アルミナ#2000)を用いたウエットブラスト加工にて、誘電体31aのテーパー部を仕上げ加工して、ほぼキャパシタ上部電極24aと同一サイズの誘電体31bを形成する(図2(g)及び図3(b)参照)。
次に、導体層22、キャパシタ上部電極24a上にフォトレジストを塗布するか、ドライフィルムをラミネートする等の方法で感光層42を形成し(図2(h)参照)、パターン露光、現像等のパターニング処理を行ってレジストパターン42a及び42bを形成する(図2(i)参照)。
次に、レジストパターン42a及び42bをマスクにして導体層22を塩化第二銅等からなるエッチング液にてエッチングし、レジストパターン42a及び42bを剥離処理して、キャパシタ下部電極22a及び配線層22bを形成し、キャパシタ上部電極24aと形状補正された誘電体31bとキャパシタ下部電極22aとからなるキャパシタが形成された配線基板100を作製する(図2(j)参照)。
ここでは、キャパシタ内蔵の配線基板について説明したが、配線層24bの形成と同時に、スパイラル型インダクタを形成することも可能で、さらに、抵抗素子等の受動素子を形成することもできる。
さらに、ビルドアッププロセス等で、絶縁層、配線層、ビア、キャパシタ等の一連の配線基板の製造工程を行うことで所望の層数のキャパシタ内蔵の多層配線基板を得ることができる。
尚、誘電体層31が形成される側の基板は、キャパシタ下部電極22a、配線層22b等があらかじめ形成されたものでも良く、更には、キャパシタ下部電極22aと配線層22b間に平滑化樹脂層12を設けることで、より平滑な誘電体層31を形成することができる(図4参照)。
上記したように、本発明の配線基板の製造方法は、特に、携帯機器等に使用される配線基板を小型化に有効で、特に、配線基板面内の誘電材の加工時間の短縮化を図ることにより、配線基板の生産性を向上させることが可能となる。
まず、不織ガラスにエポキシ樹脂を含浸させた片面銅張り板の銅箔をフォトエッチングプロセスにてパターン加工して絶縁基材11の一方の面に配線層21a及び配線層21bを、他方の面に無電解銅めっき及び電解銅めっきを用いたアディティブプロセスにてビア23及び導体層22を形成し、導体層22表面を平滑に研磨して、配線層21a及び配線層21bと導体層22とがビア23で電気的に接続された両面配線板20を作製した(図1(a)参照)。
次に、エポキシ系樹脂にチタン酸バリウム等を混入した誘電材を表面が平滑に研摩された銅箔からなる導体層24の表面に塗工し、所望の温度で乾燥し、半硬化状態の誘電体層31を有する誘電体シート30を作製した(図1(b)参照)。
次に、両面配線板20の導体層22上に、上記誘電体シート30の半硬化状態の誘電体層31をラミネートし、130℃、30N/cm2の条件で加熱、加圧して、さらに、200℃、1時間加熱して、両面配線板20の導体層22上に誘電体層31及び導体層24を形成した(図1(c)参照)。
次に、導体層24上に厚さ15μmの感光性ドライフィルムをラミネートして感光層を形成し、パターン露光、現像のパターニング処理を行ってレジストパターン41を形成した(図1(d)参照)。
次に、レジストパターン41をマスクにして導体層24を塩化第二銅からなるエッチング液にてエッチングし、キャパシタ上部電極24aを形成し、且つ誘電体層31表面を露出させた(図1(e)参照)。
次に、レジストパターン41は剥離せずに、キャパシタ上部電極24aをマスクとして、中心粒径が40μmの砥粒(アルミナA#320)を用いたサンドブラスト加工にて、導体層22が露出する程度まで誘電体層131の粗削り加工を行い、端部がテーパー形状を有する誘電体31aを形成した(図1(f)及び図3(a)参照)。
ここで、基板サイズ340×410mmで、約10μm厚の誘電体31(エポキシ系樹脂、チタン酸バリウム30体積%)の加工に要した粗削り加工時間は、約2分であった。
次に、キャパシタ上部電極24aをマスクにして、中心粒径が6.7μmの砥粒(アルミナA#2000)を用いたウエットブラスト加工にて、誘電体31aのテーパー部を仕上げ加工して、ほぼキャパシタ上部電極24aと同一サイズの誘電体31bを形成した(図2(g)及び図3(b)参照)。
ここで、基板サイズ340×410mmで、誘電体31aの仕上げ加工に要した時間は、約1.5分であった。
次に、導体層22、キャパシタ上部電極24a上に感光性ドライフィルムをラミネートして感光層42を形成し(図2(h)参照)、パターン露光、現像のパターニング処理を行ってレジストパターン42a及び42bを形成した(図2(i)参照)。
次に、レジストパターン42a及び42bをマスクにして導体層22を塩化第二銅からなるエッチング液にてエッチングし、レジストパターン42a及び42bを剥離処理して、キャパシタ下部電極22a及び配線層22bを形成し、キャパシタ上部電極24aと形状補正された誘電体31bとキャパシタ下部電極22aとからなるキャパシタが形成された配線基板100を作製した(図2(j)参照)。
まず、不織ガラスにエポキシ樹脂を含浸させた片面銅張り板の銅箔をフォトエッチングプロセスにてパターン加工して絶縁基材11の一方の面に配線層21a及び配線層21bを、他方の面に無電解銅めっき及び電解銅めっきを用いたアディティブプロセスにてビア23及び導体層22を形成し、導体層22表面を平滑に研磨して、配線層21a及び配線層21bと導体層22とがビア23で電気的に接続された両面配線板20を作製した(図1(a)参照)。
次に、エポキシ系樹脂にチタン酸バリウム等を混入した誘電材を表面が平滑化に研摩さ
れた銅箔からなる導体層24の表面に塗工し、所望の温度で乾燥し、半硬化状態の誘電体層31を有する誘電体シート30aを作製した(図1(b)参照)。
次に、両面配線板20の導体層22上に、上記誘電体シート30aの半硬化状態の誘電体層32をラミネートし、130℃、30N/cm2の条件で加熱、加圧して、両面配線板20の導体層22上に誘電体層32及び導体層24を形成した(図1(c)参照)。
次に、導体層24上に厚さ15μmの感光性ドライフィルムをラミネートして感光層を形成し、パターン露光、現像のパターニング処理を行ってレジストパターン41を形成した(図1(d)参照)。
次に、レジストパターン41をマスクにして導体層24を塩化第二銅からなるエッチング液にてエッチングし、キャパシタ上部電極24aを形成し、且つ誘電体層32表面を露出させた(図1(e)参照)。
次に、レジストパターン41は剥離せずに、キャパシタ上部電極24aをマスクとして、中心粒径が14μmの微細砥粒(アルミナA#800)をエアー圧0.25MPaで、ノズルから水と一緒に噴出させるウエットブラスト法により、導体層22が露出する程度まで誘電体層131の粗削り加工を行い、端部がテーパー形状を有する誘電体31aを形成した(図1(f)及び図3(a)参照)。
ここで、基板サイズ340×410mmで、約10μm厚の誘電体31(エポキシ系樹脂、チタン酸バリウム30体積%)の加工に要した粗削り加工時間は、約3分であった。
次に、キャパシタ上部電極24aをマスクにして、中心粒径が6.7μmの微細砥粒(アルミナA#2000)をエアー圧0.2MPaでノズルから水と一緒に噴出させるウエットブラスト法により、キャパシタ上部電極25aよりはみ出した誘電体層を除去し、同時にレジストパターン41を物理的に除去することで、キャパシタ上部電極24aと同じサイズの形状補正された誘電体32bを形成した(図2(g)参照)。
ここで、基板サイズ340×410mmで、誘電体31aの仕上げ加工に要した時間は、約1.5分であった。
次に、導体層22、キャパシタ上部電極24a上に感光性ドライフィルムをラミネートして感光層42を形成し(図2(h)参照)、パターン露光、現像のパターニング処理を行ってレジストパターン42a及び42bを形成した(図2(i)参照)。
次に、レジストパターン42a及び42bをマスクにして導体層22を塩化第二銅からなるエッチング液にてエッチングし、レジストパターン42a及び42bを剥離処理して、キャパシタ下部電極22a及び配線層22bを形成し、キャパシタ上部電極24aと形状補正された誘電体32bとキャパシタ下部電極22aとからなるキャパシタが形成された配線基板100aを作製した(図2(j)参照)。
(a)〜(f)は、本発明の配線基板の製造方法における製造工程の一部を示す模式構成断面図である。 (g)〜(j)は、本発明の配線基板の製造方法における製造工程の一部を示す模式構成断面図である。 (a)は、誘電体層31を荒削り加工して得られた誘電体31aの形状の一例を示す模式構成断面図である。(b)は、誘電体層31aを荒削り加工して得られた誘電体31bの形状の一例を示す模式構成断面図である。 キャパシ下部電極22aと配線層22b間に平滑化樹脂層を設けて、誘電体層31を形成する一例を示す模式構成断面図である。 (a)〜(e)は、従来の配線基板の製造方法における製造工程の一部を示す模式構成断面図である。 (f)〜(i)は、従来の配線基板の製造方法における製造工程の一部を示す模式構成断面図である。
符号の説明
11……絶縁基材
21a、21b、22b、121、122……配線層
20……両面配線版
22、124……導体層
22a、124a……キャパシタ下部電極
23、123……ビア
24、125……導体層(銅箔)
24a、125a……キャパシタ上部電極
30……誘電体シート
31、131……誘電体層
31a、131a……誘電体
31b……形状補正された誘電体
41、42a、42b、141、142a、142b……レジストパターン
42、142……感光層
100……配線基板
111、112……絶縁層

Claims (2)

  1. 少なくとも以下の工程を具備することを特徴とするキャパシタ内蔵の配線基板の製造方法。
    (a)絶縁基材(11)の一方の面に配線層(21a)及び配線層(21b)を、他方の面に導体層(22)を形成し、配線層(21a)及び配線層(21b)と導体層(22)とがビア(23)で電気的に接続されてなる途中工程の配線基板を作製する工程。
    (b)導体層(22)上に誘電体層(31)及び導体層(25)を形成する工程。
    (c)導体層(25)をパターニング処理して、キャパシタ上部電極(25a)を形成する工程。
    (d)サンドブラスト加工にて、キャパシタ上部電極(25a)をマスクにして誘電体層(31)を粗仕上げ加工して、誘電体(31a)を形成する工程。
    (e)ウエットブラスト加工にて、キャパシタ上部電極(25a)をマスクにして、誘電体(31a)を仕上げ加工して、誘電体(31b)を形成する工程。
    (f)導体層(24)をパターニング処理して、キャパシタ下部電極(24a)を形成する工程。
  2. 少なくとも以下の工程を具備することを特徴とするキャパシタ内蔵の配線基板の製造方法。
    (a)絶縁基材(11)の一方の面に配線層(21a)及び配線層(21b)を、他方の面に導体層(22)を形成し、配線層(21a)及び配線層(21b)と導体層(22)とがビア(23)で電気的に接続されてなる途中工程の配線基板を作製する工程。
    (b)導体層(22)上に誘電体層(31)及び導体層(25)を形成する工程。
    (c)導体層(25)をパターニング処理して、キャパシタ上部電極(25a)を形成する工程。
    (d)中心粒径が11〜40μmの砥粒を用いたウエットブラスト加工にて、キャパシタ上部電極(25a)をマスクにして、誘電体層(31)を粗仕上げ加工して、誘電体(31a)を形成する工程。
    (e)中心粒径が6.0〜9.0μmの砥粒を用いたウエットブラスト加工にて、キャパシタ上部電極(25a)をマスクにして、誘電体(31a)を仕上げ加工して、誘電体(31b)を形成する工程。
    (f)導体層(24)をパターニング処理して、キャパシタ下部電極(24a)を形成する工程。
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