JP2009295843A - 回路基板およびその製造方法並びに電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高容量で、漏れ電流が低く、且つ容量の温度依存性・バイアス電圧依存性が小さいコンデンサ内臓回路基板を提供する。
【解決手段】ベース基板または絶縁層上にチタンまたはチタン合金からなる金属層を形成し、過酸化水素を含む温度３℃以下の電解液中で陽極酸化して金属層表面をアモルファス二酸化チタン層に化成し、該アモルファス二酸化チタン層上に金属層を形成することによって、回路基板中または回路基板上に第一電極層と誘電体膜と第二電極層とからなるコンデンサを組み込んだ回路基板を得た。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンデンサが回路基板上または回路基板中に組み込まれた回路基板およびその製造方法、並びに該回路基板に電子部品が実装された電子装置に関する。

パーソナルコンピュータや、携帯電話や、モバイル機器等の電子機器は、小型化・高性能化が急速に進んでいる。このような電子機器の小型化のために、回路基板中または回路基板上にコンデンサ、レジスタ、インダクタ、アンテナ、フィルタなどの受動素子を組み込むことによって実装電子部品の高密度化・高集積化が図られている。

ＧＨｚオーダーの高周波電流が使用される電子機器では、コンデンサにおける漏れ電流の増大が問題となっている。
回路基板中または回路基板上に組み込まれるコンデンサとして、特許文献１に、シリコンウエハ（ベース基板）上に、クロムのスパッタリングに形成された下部電極と、テトラエトキシシランをプラズマＣＶＤして形成されたＳｉＯ₂層と、スパッタリングによって形成されたＴｉＮの上部電極とからなるものが記載されている。

特許文献２には、第一電極層と、エアロゾルデポジション法によって形成された誘電体膜と、第二電極層とからなるコンデンサを組み込んだ回路基板が記載されている。該誘電体膜に用いられる微粒子材料としてＡｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂などの酸化物セラミックス、ペロブスカイト構造を有する酸化物セラミックスが開示されている。さらにアルミニウム系化合物、鉛系化合物を上記微粒子に添加または被覆することが提案されている。
また、特許文献３には、誘電体層にＳｒＴｉＯ₃、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、（Ｐｂ、Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃、ＰｂＴｉＯ₃、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃等のペロブスカイト構造複合酸化物を用い、導電体層にクロム、チタン、ニッケル、タングステン、タンタル、モリブデンなどの高融点金属を用いたコンデンサを組み込んだ回路基板が記載されている。

特開２００７−２２１０３６号公報 特開２００４−３４２８３１号公報 特開２００１−２５０８８５号公報

しかしながら、上記特許文献に記載のコンデンサ内臓回路基板では、コンデンサの耐電圧が低く、漏れ電流が未だ高い。
本発明の目的は、高容量密度で、漏れ電流が低く、且つ容量の温度依存性・バイアス電圧依存性が小さいコンデンサ内臓回路基板を提供することである。

本発明者は、上記目的を達成するために検討した結果、ベース基板または絶縁層上にチタンまたはチタン合金からなる金属層を形成し、過酸化水素を含む温度３℃以下の電解液中で陽極酸化して金属層表面をアモルファス二酸化チタン層に化成し、該アモルファス二酸化チタン層上に金属層を形成することによって、回路基板中または回路基板上に第一電極層と誘電体膜と第二電極層とからなるコンデンサを組み込んだ回路基板を製造したところ、該回路基板は容量が高く、漏れ電流が低く、且つ容量の温度依存性・バイアス電圧依存性が小さくなることを見出した。本発明は、この知見に基づきさらに検討した結果、完成するに至ったものである。

すなわち、本発明は、以下のものである。
（１）ベース基板と絶縁層とが積層された構造を有する回路基板であって、該回路基板中または回路基板上に第一電極層とアモルファス二酸化チタン層を有する誘電体膜と第二電極層とからなるコンデンサが組み込まれた回路基板。
（２）誘電体膜がさらにペロブスカイト構造の複合酸化物層を有するものである前記（１）に記載の回路基板。
（３）ペロブスカイト構造の複合酸化物が、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選択される少なくとも一種の金属とＴｉとの複合酸化物である前記（２）に記載の回路基板。
（４）コンデンサが、第一電極層と第二電極層とを誘電体膜を挟んで複数交互に積層させたものである前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の回路基板。
（５）ベース基板が樹脂材料からなる前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の回路基板。
（６）ベース基板が、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系共重合体及びファイバガラスからなる群から選ばれる少なくとも一つの材料からなる前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の回路基板。

（７）前記（１）〜（６）のうちいずれか１項に記載の回路基板と電子部品とを備えた電子装置。
（８）チタンまたはチタン合金からなる金属層を形成する工程、
過酸化水素を含む温度３℃以下の電解液中で陽極酸化して金属層表面をアモルファス二酸化チタン層に化成する工程、および
アモルファス二酸化チタン層上に金属層を形成する工程を含む、前記（１）〜（６）に記載の回路基板の製造方法。
（９）チタンまたはチタン合金からなる金属層を形成する工程、
過酸化水素を含む温度３℃以下の電解液中で陽極酸化して金属層表面をアモルファス二酸化チタン層に化成する工程、
アモルファス二酸化チタン層上にペロブスカイト構造の複合酸化物層を形成する工程、および
ペロブスカイト構造の複合酸化物層の上に金属層を形成する工程を含む、前記（１）〜（６）に記載の回路基板の製造方法。
（１０）アモルファス二酸化チタン層またはペロブスカイト構造の複合酸化物層の上に金属層を形成する工程において、金属層がチタンまたはチタン合金からなるものである前記（８）または（９）に記載の回路基板の製造方法。

本発明の回路基板は、容量密度が高く、漏れ電流が低く、且つ容量の温度依存性・バイアス電圧依存性が低く、可撓性にも優れるので、ＧＨｚオーダーの高周波電流が使用されるパーソナルコンピュータや、携帯電話や、モバイル機器等の電子機器に好適である。本発明の回路基板によれば、回路基板中または回路基板上にコンデンサ、レジスタ、インダクタ、アンテナ、フィルタなどの受動素子を組み込み、実装電子部品の高密度化・高集積化を図ることができる。

本発明の回路基板の製法は、基板を高温にさらすことなくコンデンサを多数形成することができ、多層化が容易である。表面に形成するコンデンサを低減することができ、他の素子を近接して配置することができるので高集積化・小型化を図ることができる。
また、アモルファス二酸化チタン層に更にチタン酸バリウムなどのペロブスカイト構造の複合酸化物層を積層することにより、ほとんど容量を低下させずに耐電圧を高くすることができる。

本発明によれば、回路基板表面にＬＳＩ等の電子部品を高集積化して搭載することができる。その結果、電子部品間の距離が短くなるので伝送時間を短縮することができ、高速動作が可能となる。

次に本発明を図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る回路基板の要部断面図である。
本発明に係る回路基板１０は、ベース基板１１と絶縁層１６とが積層されてなるものである。図１では絶縁層１６の上に絶縁層１７が積層されているが、所望に応じて、絶縁層１７が無くてもよいし、また絶縁層１７の上にさら別の絶縁層（図示せず）が１以上積層されていてもよい。また、ベース基板１１の下側に絶縁層があってもよい。

ベース基板１１は、従来の回路基板用のベース基板として公知のものである。ベース基板には、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、フッ素系共重合体など樹脂材料、ファイバガラスなどの無機繊維や有機繊維に熱硬化性樹脂を含浸させてなるプリプレグなどが用いられる。もちろん、ベース基板１１と第一電極層１２との間に絶縁層を設けることにより、ベース基板１１にはＦｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属単体またはそれらを含む合金よりなる金属材料を用いることができる。また、ベース基板として半導体基板を用いると本発明の回路基板は半導体パッケージとして用いることができる。

絶縁層は、電気絶縁性材料で構成される層であれば特に制限されず、例えば、エポキシ樹脂系絶縁層、ポリイミド樹脂系絶縁層、ポリベンゾオキサゾール系絶縁層等を用いることができる。

図１に示す回路基板１０にはコンデンサ１５が組み込まれている。コンデンサ１５は、第一電極層１２と誘電体膜１３と第二電極層１４とから構成され、第一電極層１２と第二電極層１４によって誘電体膜１３が挟さまれている。図１では、コンデンサをベース基板１１と絶縁層１６の間に設けているが、所望に応じて、コンデンサを絶縁層１６と絶縁層１７の間や回路基板の最外層に設けることができる。また、ベース基板を挟んで両面にそれぞれコンデンサを設けることができる。

第一電極層および第二電極層は、導電性材料で構成される層であれば特に制限されない。導電性材料としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕなどの金属単体またはそれらを含む合金などが挙げられる。これらのうち、後述する誘電体膜を形成しやすいという観点から、チタンまたはチタン合金が好ましい。第一電極層および第二電極層の厚さは、０．１μｍ〜１００μｍであることが好ましく、０．５μｍ〜５０μｍであることがより好ましく、１μｍ〜３０μｍであることが特に好ましい。

本発明の回路基板に用いられる誘電体膜は、アモルファス二酸化チタン層を有するものである。二酸化チタンは、通常、ルチル型またはアナターゼ型の結晶構造をなしているが、本発明ではアモルファス二酸化チタンを用いる。アモルファス二酸化チタン層は透過型電子顕微鏡による観察で確認することができる。アモルファス二酸化チタン層の６３２．８ｎｍの光に対する屈折率は、通常１．９０〜２．３５である。また、アモルファス二酸化チタン層の比誘電率は、通常３０以上である。

アモルファス二酸化チタン層は、チタンまたはチタン合金を陽極酸化することによって得られる。
前記の陽極酸化では、第一電極層の最表面がチタンまたはチタン合金で形成されていることが必要である。第一電極層をチタンおよびチタン合金以外の金属、例えば銅で形成した場合には、該金属表面にスパッタ法などを用いてチタンまたはチタン合金膜を形成すればよい。第一電極層をチタンまたはチタン合金で形成した場合は、そのまま次の工程を行うことができる。なお、チタン合金はチタンを７０質量％以上含むものが好ましい。好ましいチタン合金として、β−チタンが挙げられる。チタンまたはチタン合金の表面に自然酸化物膜や汚れや傷などがある場合は、それらを陽極酸化の前にエッチング処理等によって除去しておくことが好ましい。陽極酸化の前処理に用いられるエッチング法としては、フッ酸などを用いた化学エッチング法や、電解エッチング法が挙げられる。また、陽極酸化を望まない部位はマスキング材で覆うことができる。マスキング材としては、耐熱性樹脂またはその前駆体、無機微粒子とセルロースからなる組成物（例えば、特開平１１−８０５９６号公報参照）などが挙げられる。

次に、陽極酸化を行う。陽極酸化によって、チタンまたはチタン合金がアモルファス二酸化チタンに化成する。本発明では、過酸化水素を含む温度３℃以下の電解液中で陽極酸化することが好ましい。電解液中の過酸化水素の濃度は、０．１質量％以上５０質量％未満が好ましく、０．１質量％以上４０質量％以下がより好ましく、０．２質量％以上２０質量％以下が特に好ましい。電解液中に含まれる電解質としては、リン酸、硫酸、シュウ酸、ホウ酸、アジピン酸などの酸およびそれらの塩が挙げられる。これらのうち、生成するアモルファス二酸化チタン層の抵抗がより高くなるので、リン酸またはその塩を含む水溶液からなる電解液が好ましい。電解液には、さらに凍結防止剤が少量含まれていても良い。凍結防止剤としてはエチレングリコール、イソプロパノール、エタノール、ジエチレングリコールなどが挙げられる。

陽極酸化時の電解液の温度は、好ましくは３℃以下、より好ましくは０℃以下である。３℃以下とすることによって安定してアモルファス二酸化チタン層が得られやすくなる。電解液温度の下限は電解液の凍結の観点から好ましくは−３０℃である。
陽極酸化における電流密度は好ましくは０．１〜１０００ｍＡ／ｃｍ²、より好ましくは０．１〜１００ｍＡ／ｃｍ²である。また電圧は好ましくは２〜４００Ｖ、より好ましくは５〜９０Ｖである。陽極酸化時間は適宜選択できるが、好ましくは１ミリ秒間〜４００分間、より好ましくは１秒間〜３００分間である。

本発明の回路基板に用いられる誘電体膜は、耐電圧の向上および漏れ電流の低減の観点から、さらにペロブスカイト構造の複合酸化物層を有するものであることが好ましい。ペロブスカイト構造の複合酸化物としては、ＳｒＴｉＯ₃、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、（Ｐｂ、Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃、ＰｂＴｉＯ₃、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃等が挙げられる。これらのうち、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選択される少なくとも一種の金属とＴｉとの複合酸化物が好ましい。Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選択される少なくとも一種の金属とＴｉとの複合酸化物層は、例えば、上記二酸化チタン層にＣａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選択される少なくとも一種の金属元素を含むｐＨ１１以上の水溶液を８０℃〜沸点の範囲で反応させることによって得られる。

本発明の回路基板に用いられる誘電体膜は、耐電圧や容量密度などの観点から、厚さが１ｎｍ〜３００ｎｍであることが好ましい。誘電体膜の厚さは陽極酸化条件などを調整することによって制御できる。

本発明の回路基板は、前記のコンデンサ以外に、レジスタ、インダクタ、アンテナ、フィルタ、電池、水晶発振子、バリスタ、圧電素子などの受動素子が組み込まれていてもよい。本発明の回路基板の製造方法によれば、基板を高温にさらすことなくコンデンサを多数形成することができるので、他の受動素子を近接して配置することができ、高集積化・小型化を容易に図ることができる。また、回路基板上に、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ、ＵＬＳＩ、ＧＳＩのごとき集積回路や発光ダイオードなどの能動素子、または前記のような受動素子を実装することによって、電子装置を構成することができる。

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
［第一実施例］
図３は、第一実施例に係る回路基板を備えた電子装置の概略構成を示す断面図である。回路基板５０Ａは、スルーホール５２Ａ及び導電体層５２Ｂが形成された両面銅張り板ＦＲ−４基板よりなるベース基板５１と、ベース基板５１の一方の主面上に形成された絶縁層５３−１〜５３−４と、絶縁層５３−１〜５３−４間に配置された誘電体膜５４−１〜５４−３を下側電極層５６−１〜５６−３と上側電極層５８−１〜５８−３により挟んで形成されたコンデンサ５７−１〜５７−３と、ベース基板５１の他方の主面上に形成された、第一電極層６６／誘電体膜６４／第二電極層６８／誘電体膜６４が交互に繰り返されて形成されたコンデンサ６７と、回路基板５０Ａの表面に形成された抵抗体膜６１を有する抵抗素子６２などから構成され、電子装置５０は回路基板５０Ａと、回路基板５０Ａの表面に搭載されたＬＳＩ７０とから構成されている。

本実施例に係る回路基板を備えた電子装置５０では誘電体膜５４−１〜５４−３がアモルファス二酸化チタン層である。
図２Ａ〜図２Ｈは、本実施例にかかる回路基板の製造工程を示す図である。まず、ベース基板５１として両面銅張り板ＦＲ−４基板を用意した（図２Ａ）。ベース基板５１には表裏面の通電を可能にするスルーホール５２Ａが設けられ、両面に配線となる導電体層５２Ｂが設けられている。

次に、ベース基板５１の両面に、絶縁層５３−１および６３−１としてのエポキシ樹脂シート（味の素社製ＡＢＦ−ＳＨ−９Ｋ（厚さ５０μｍ））を接着した（図２Ｂ）。

絶縁層５３−１の表面に、膜厚４０μｍのデスミア保護膜（ニチゴー・モートン社製ＮＩＴ２１５）を、密着ロール温度１０５℃、線圧４ｋｇ／ｃｍにてラミネートした。ラミネートされたデスミア保護膜を介して絶縁層５３−１表面にＵＶ−ＹＡＧレーザを３ｍＷのエネルギーで照射し、直径約５０μｍの穴を穿った。酸素プラズマ装置を用いて、酸素圧力０．１５ｍＰａ、５００Ｗの出力で５分間処理した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）５％溶液に浸漬しデスミア保護膜を剥離し、水洗乾燥してビアホール７３を得た。
さらに、ビアホール７３が形成された絶縁層５３−１の表面に、無電解めっき法よりなるＣｕを鍍金し、めっきシード層７４を形成した。めっきシード層７４表面に膜厚４０μｍのドライフィルムレジスト（ニチゴー・モートン社製ＮＩＴ２１５）を、密着ロール温度１０５℃、線圧４ｋｇ／ｃｍにてラミネートした。次いで配線パターンを全波長使用の平行光紫外線を用いて露光し、炭酸ナトリウム１質量％水溶液を用いてスプレー法により現像し、配線パターンが形成されたレジスト膜７５を得た（図２Ｃ）。

電解めっき法により金属層を積層した。次いで、レジスト膜７５を剥離して、レジスト膜７５で覆われていた部分のめっきシード層をパネルエッチングにより除去した。エッチング液としては過酸化水素水と硫酸の混合液を用いた。これにより配線パターニングされた金属層５６−１’が形成された（図２Ｄ）。

金属層５６−１’のパターンに合わせてマスキングをし、チタンをスパッタ法で金属層５６−１’に５００ｎｍ積層して、下側電極層（チタン層）５６−１を形成させた（図２Ｅ）。

３質量％過酸化水素、０．１質量％リン酸、及び２５体積％エチレングリコールを含む水溶液を電解液として用い、下側電極層５６−１の表面を−１０℃、６０Ｖで陽極酸化して誘電体膜５４−１を形成した。誘電体膜５４−１は、厚さ約１４０ｎｍのアモルファス二酸化チタン層であった（図２Ｆ）。

なお、チタンを積層後、できるだけ速やかに陽極酸化をすることが望ましい。これは、チタン表面の酸化膜は非晶質の陽極酸化膜だけであることが望ましいため、チタン表面で結晶性の自然酸化膜が成長することをできるだけ避けるためである。結晶性の酸化膜はコンデンサを形成したときに漏れ電流を増加させる。通常、チタン表面が空気中にさらされる時間が５分間程度以内であれば、作成されるコンデンサの性能にほとんど影響ない。

誘電体膜５４−１のパターンに合わせたマスクを用い、銅を誘電体膜５４−１上に蒸着し、さらに電解めっき法により上側電極層５８−１を５μｍ積層した（図２Ｇ）。下側電極層５６−１、誘電体膜５４−１および上側電極層５８−１によってコンデンサが形成された。

次いで、構造体の表面に絶縁層５３−２としてのエポキシ樹脂シート（味の素社製ＡＢＦ−ＳＨ−９Ｋ（厚さ５０μｍ））を接着した（図２Ｈ）。

上記の操作を繰り返すことによって、図３に示すような、絶縁層５３−１〜５３−４と誘電体膜５４−１１〜５４−３とがそれぞれ交互に積層された多層構造を形成させた。なお、各下側電極層５６及び上側電極層５８間にはビアなどの配線５９が形成されている。

ベース基板５１の他方の主面上に形成された絶縁層６３−１上に、無電解めっき法によるめっきシード層（図示せず）と電解メッキ法による第一電極層６６を形成した。次いで第一電極層６６上に、上記誘電体膜５４−１と同様に誘電体膜６４を形成した。次いで第一電極層と同様にして第二電極層６８を形成し、さらに誘電体膜６４を形成した。さらに第一電極層６６／誘電体膜５４−１／第二電極層６８／誘電体膜５４−１／第一電極層６６を形成し、第一電極層６６同士、または第二電極層６８同士を接続するビア６９Ａおよび６９Ｂを形成し大容量のコンデンサ６７を形成した。

さらに、回路基板５０Ａの表面には電極７９を形成した。次いで真空積層プレスにより回路基板５０Ａの構造体全体を一体化・貼り合わせた。具体的には６０Ｔｏｒｒ以下の圧力で、温度１８０℃の状態で７０分間に亘り線圧３０ｋｇ／ｃｍの条件を用いた。これを断面観察により確認したところ良好な多層からなる回路基板を得た。さらに、表面のオーバーコート層をスクリーン印刷とフォトリソ法を併用して形成した。次いで、回路基板５０Ａの表面にＬＳＩ７０等の電子部品を半田付けした。以上により、図３に示す第一実施例に係る回路基板及び電子装置が形成された。

本実施例によれば、コンデンサ５７−１〜５７−３および６７を絶縁層間に形成することにより多層化が容易であり、また、大容量のコンデンサを形成することができる。したがって、回路基板５０Ａの表面に実装されるコンデンサの数を低減し、ＬＳＩ７０等の能動素子の実装可能な数を増加すると共に回路基板を小型化することができる。ひいては、能動素子間を近接することにより電子装置の動作速度の高速化することができる。

［第二実施例］
第二実施例は、第一実施例の誘電体膜５４−１〜５４−３および６４として、アモルファス二酸化チタン層とチタン酸バリウム層とが積層されたものを用いた以外は第一実施例と同じである。
アモルファス二酸化チタン層とチタン酸バリウム層とが積層された誘電体膜は以下の方法で得た。
まず、２０％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液１Ｌに水酸化バリウム八水和物１０ｇを溶解して処理液を得た。
第一実施例と同様にして誘電体膜（アモルファス二酸化チタン層）を形成し、次いで、該二酸化チタン層表面を前記処理液に４時間接触させた。次に０．１Ｎ硝酸で付着している炭酸バリウムを溶解除去し、さらに水洗した。水洗後、乾燥した。アモルファス二酸化チタン層の表面から平均して約２０ｎｍの深さの部分までがチタン酸バリウムに化成された。

［第三実施例］
第三実施例は、第一実施例で行ったチタンの陽極酸化を５Ｖで行い、誘電体膜５４−１〜５４−３の厚さを１２ｎｍにした以外は第一実施例と同じである。

［第四実施例］
第四実施例は、第一実施例で行ったチタンの陽極酸化を９０Ｖで行い、誘電体膜５４−１〜５４−３の厚さを２１０ｎｍにした以外は第一実施例と同じである。

［第五実施例］
図４は、第五実施例に係る回路基板を備えた電子装置８０の概略構成を示す断面図である。回路基板８０Ａは、絶縁層８１−１〜８１−４とプリプレグ８５−１〜８５−４が交互に積層され、且つスルーホール８６が設けられたベース基板８０Ｂと、ベース基板８０Ｂ上に形成された絶縁層５３−１〜５３−４と、回路基板８０Ａ表面に形成された抵抗素子９２などから構成されている。さらに電子装置８０は回路基板８０Ａと、回路基板８０Ａの表面に搭載されたＬＳＩ７０とから構成されている。

コンデンサ８７は、絶縁層８１−１〜８１−４上に選択的に形成された下側電極層８２−１〜８２−４と、絶縁層８１−１〜８１−４及び下側電極層８２−１〜８２−４を覆う誘電体膜８３−１〜８３−４と、誘電体膜８３−１〜８３−４上に下側電極層８２−１〜８２−４に対向して形成された上側電極層８４−１〜８４−４とから構成されている。下側電極層８２−１〜８２−４および上側電極層８４−１〜８４−４はスルーホール８６によってそれぞれが並列に接続されている。誘電体膜８３−１〜８３−４はアモルファス二酸化チタンで形成されている。

回路基板８０Ａは以下の方法で製造した。まず、絶縁層８１及び下側電極層８２用の導電層が形成された片面銅張り板ＦＲ−４基板を用意し、基板表面の銅膜をエッチングして下側電極層８２を形成した。次いで、第一実施例と同様に、下側電極層８２上にチタンを積層し、陽極酸化により誘電体膜８３を形成した。誘電体膜８３上に第一実施例において説明した方法と同様の方法で下側電極層８２に対向する上側電極層８４を形成した。以上によりコンデンサ８７が形成された。
コンデンサ８７が形成された絶縁層８１を４枚用意し、絶縁層８１間にプレプリグ８５を配置し、加熱温度８０℃、線圧４ｋｇ／ｃｍにてラミネートして密着させた。ドリル穿孔および電気めっき法によりスルーホールを形成した。コンデンサ８７を並列接続させて内蔵するビルドアップ基板用のベース基板が形成された。

次いで、ベース基板の両側に絶縁層５３−１〜５３−４としてのエポキシ樹脂シート（味の素社製ＡＢＦ−ＳＨ−９Ｋ（厚さ５０μｍ））を接着し、配線８９〜９１及び回路基板８０Ａ表面に電極７９を形成した。次いで、回路基板８０Ａの表面にＬＳＩ７０等の電子部品を半田付けした。以上により、図４に示す本実施例に係る回路基板８０Ａを備えた電子装置８０が形成された。

本実施例によれば、ベース基板８０Ａ中に大容量のコンデンサを形成することができる。また、ベース基板８０Ａ上にもコンデンサを形成することができるので、第一〜第四実施例と比較して、回路基板の単位面積当たりの静電容量、いわゆる静電容量密度を増加することができる。さらに、第一〜第四実施例と比較して、ベース基板８０Ａ上に形成される配線の自由度を高めることができる。

［第六実施例］
第六実施例に係る回路基板は、ポリイミド樹脂からなる絶縁層が積層されたフレキシブル基板に係るものであり、絶縁層間に形成されたコンデンサがアモルファス二酸化チタン層を有する誘電体膜を有するものである。
図５は、第六実施例に係る回路基板を備えた電子装置１００の概略構成を示す断面図である。回路基板１００Ａは、ポリイミド樹脂よりなる絶縁層１０１−１〜１０１−４間あるいは絶縁層１１１−１〜１１１−２間に形成されたコンデンサ１０５、１１５と、回路基板１００Ａ表面に形成された抵抗素子１０８などから構成されている。電子装置１００は回路基板１００Ａと、回路基板１００Ａの表面に搭載されたＬＳＩ７０などから構成されている。

コンデンサ１０５は、絶縁層１０１−１〜１０１−３を覆うようにまたは選択的に形成された下側電極層１０２−１〜１０２−３と、絶縁層１０１−１〜１０１−３及び下側電極層１０２−１〜１０２−３を覆う誘電体膜１０３−１〜１０３−３と、誘電体膜上に選択的に形成された上側電極層１０４−１〜１０４−３より構成され、ビア１０６により電気的に接続されている。

また、コンデンサ１１５は、絶縁層１１１−１を覆うようにまたは選択的に形成された下側電極層１１２と、絶縁層１１１及び下側電極層１１２を覆う誘電体膜１１３と、誘電体膜１１３上に選択的に形成された上側電極層１１４より構成され、ビア１１６等により他の配線に電気的に接続されている。
本実施例に係る回路基板１００Ａを備えた電子装置１００は、絶縁層がポリイミド樹脂により形成され、誘電体膜１０３−１〜１０３−３、１１３がアモルファス二酸化チタンにより形成されている。

回路基板１００Ａは以下の方法で製造した。図６（Ａ）〜（Ｃ）は第六実施例に係る回路基板の製造工程の一部を示す図である。
まず、パイレックス（登録商標）ガラスのプロセス用基板ＰＳの表面に、非感光性のポリイミド樹脂膜１１１−１をスピンコート法により約１０μｍの厚さで形成した。なお、塗布方法としては、スピンコート法の替わりにスクリーン印刷法，スプレー法，カーテンコート法，ロールコート法，ディップ法を用いてもよい。
プロセス用基板上に形成されたポリイミド樹脂膜を温度８０℃で３０分間の乾燥、そして３５０℃で３０分間の加熱を行って硬化させ絶縁層１１１−１を形成した。次いで、ＣＭＰ（化学機械研磨）法によりこの絶縁層１１１−１を研磨・平坦化した。
絶縁層１１１−１表面にスパッタ法により厚さ１μｍのチタン層１１２を形成し、下側電極層１０２とした。
チタン層形成後速やかに、下側電極層１１２の表面を、１質量％過酸化水素、０．３質量％アジピン酸、及び２５体積％エチレングリコールを含む水溶液を電解液として用い、−１０℃、６０Ｖで陽極酸化し、厚さ約１４０ｎｍのアモルファス二酸化チタン層１１３を形成させた（図６（Ａ））。

次に、誘電体膜１１３上にスパッタ法でＣｒ／Ｃｕよりなる積層導電体（図示せず）を成膜し、その上に電解めっき法により厚さ約５μｍのＣｕ膜（上側電極層）１１４を形成した。さらに、上側電極層１１４の表面に厚さ約１０μｍのレジスト膜１１８を塗布し、ガラスマスクを重ねて水銀ランプにて４００ＭｍＪ／ｃｍ²の露光を行い、アルカリを含む現像液にて露光部分を溶解除去した（図６（Ｂ））。

レジスト膜１１８をマスクとして、上側電極層１１４のエッチングを行ない、パターン化された上側電極層１１４を形成した。以上により下側電極層１１２と上側電極層１１４とそれらに挟まれた誘電体膜１１３とからなるコンデンサ１１５が形成された。次いで絶縁層１１１−２を形成した（図６（Ｃ））。さらに、同様の方法により、誘電体膜１０３−１〜１０３−３を有するコンデンサ１０５を同様にして形成した。

誘電体膜１０３中のビア１０７は、誘電体膜１０３上にレジスト膜を形成し、レジスト膜をパターニングして、フッ化水素酸等により誘電体膜１０３をエッチングしてビアホール（図示せず）を形成し、さらに、上述した無電解めっき法によるメッキシード層を形成し、次いで電解メッキ法によりメッキシード層上にめっき膜を成長させて形成した。なお、誘電体膜１０３上に上側電極層１０４および絶縁層１０１を形成後に、これらの層を貫通して誘電体膜を露出させるビアホールを予め形成し、次いで誘電体膜１０４をエッチングしてもよい。以上により形成された回路基板をパイレックス（登録商標）ガラスから剥離してフィルム化した。

本実施例によれば、従来のようにプロセス基板ＰＳの直上にコンデンサ１１５を形成できるだけでなく、ポリイミド樹脂からなる積層された絶縁層１０１−１〜１０１−４間にコンデンサ１０５を形成することが可能である。したがって、従来と比較して大容量のコンデンサを形成することができる。また、本実施例の回路基板を曲率半径１ｍｍで１８０度に曲げてもコンデンサの性能に影響は無かった。これは、誘電体のアモルファス二酸化チタンが可撓性に優れているからであると考えられる。

［第七実施例］
第七実施例に係る回路基板は、電子装置の筐体をベース基板としたものである。本実施例では、エポキシ系樹脂コートマグネシウムよりなる筐体を用いた。
図７は、第七実施例に係る回路基板を備えた電子装置の概略構成を示す断面図である。
回路基板１４０Ａは、電子装置の筐体であるベース基板１４１と、ベース基板１４１上に形成されたコンデンサ１４７と、ベース基板１４１及びコンデンサ１４７を覆う絶縁層１４５と、回路基板１４０Ａ表面に形成された抵抗素子１４８などから構成されている。電子装置１４０は、回路基板１４０Ａと、回路基板１４０Ａ表面に搭載されたＬＳＩ７０などから構成されている。

回路基板１４０Ａは以下の方法で製造した。まず、ベース基板上にパターニングしたメタルマスクを設置し、スパッタ法を用いて厚さ１．２μｍのチタン膜を形成して下側電極層１４２とした。
その後速やかに、下側電極層１４２の表面を、１質量％過酸化水素、０．１質量％リン酸、及び２５体積％エチレングリコールを含む水溶液を電解液として用い、−１０℃、６０Ｖで陽極酸化し、厚さ約１４０ｎｍのアモルファス二酸化チタンからなる誘電体膜１４３を形成した。
誘電体膜１４３上にスパッタ法でＣｒ／Ｃｕよりなる積層導電体（図示せず）を成膜し、その上に電解めっき法により厚さ約５μｍのＣｕ膜（上側電極層）１４４を形成した。さらにその上に、絶縁層１４５としてエポキシ樹脂シート（味の素社製ＡＢＦ−ＳＨ−９Ｋ（厚さ５０μｍ））を接着した。

アモルファス二酸化チタンを誘電体膜１４３とするコンデンサは、高容量密度で漏れ電流が少なく、電子装置の筐体であるベース基板１４１を損傷させることなく、かつ高い付着強度を有するので、信頼性の高い回路を形成することができる。さらに、筐体上に回路基板１４０Ａ及び電子部品を備えた電子装置１４０を形成することが可能であるので、一層の電子装置の小型化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る回路基板の要部断面図である。 （Ａ）〜（Ｈ）は第一実施例に係る回路基板の製造工程を示す図である。 本発明の第一実施例に係る回路基板を備えた電子装置の要部断面図である。 本発明の第五四実施例に係る回路基板を備えた電子装置の要部断面図である。 本発明の第六実施例に係る回路基板を備えた電子装置の要部断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は第六実施例に係る回路基板の製造工程の一部を示す図である。 本発明の第七実施例に係る回路基板を備えた電子装置の要部断面図である。

符号の説明

１０、５０Ａ、８０Ａ、１００Ａ、１４０Ａ：回路基板
１１：ベース基板
１２：第一電極層
１３：誘電体膜
１４：第二電極層
１５：コンデンサ
１６：絶縁層
５０、８０、１００、１４０：電子装置

Claims (10)

1. ベース基板と絶縁層とが積層された構造を有する回路基板であって、該回路基板中または回路基板上に第一電極層とアモルファス二酸化チタン層を有する誘電体膜と第二電極層とからなるコンデンサが組み込まれた回路基板。
2. 誘電体膜がさらにペロブスカイト構造の複合酸化物層を有するものである請求項１に記載の回路基板。
3. ペロブスカイト構造の複合酸化物が、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選択される少なくとも一種の金属とＴｉとの複合酸化物である請求項２に記載の回路基板。
4. コンデンサが、第一電極層と第二電極層とを誘電体膜を挟んで複数交互に積層させたものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路基板。
5. ベース基板が樹脂材料からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路基板。
6. ベース基板が、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系共重合体及びファイバガラスからなる群から選ばれる少なくとも一つの材料からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路基板。
7. 請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の回路基板と電子部品とを備えた電子装置。
8. チタンまたはチタン合金からなる金属層を形成する工程、
   過酸化水素を含む温度３℃以下の電解液中で陽極酸化して金属層表面をアモルファス二酸化チタン層に化成する工程、および
   アモルファス二酸化チタン層上に金属層を形成する工程 を含む、請求項１〜６に記載の回路基板の製造方法。
9. チタンまたはチタン合金からなる金属層を形成する工程、
   過酸化水素を含む温度３℃以下の電解液中で陽極酸化して金属層表面をアモルファス二酸化チタン層に化成する工程、
   アモルファス二酸化チタン層上にペロブスカイト構造の複合酸化物層を形成する工程、および
   ペロブスカイト構造の複合酸化物層の上に金属層を形成する工程を含む、請求項１〜６に記載の回路基板の製造方法。
10. アモルファス二酸化チタン層またはペロブスカイト構造の複合酸化物層の上に金属層を形成する工程において、金属層がチタンまたはチタン合金からなるものである請求項８または９に記載の回路基板の製造方法。

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