JP2017063157A

JP2017063157A - 指紋センサー用配線基板

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Publication number: JP2017063157A
Application number: JP2015188893A
Authority: JP
Inventors: 澄子野口; Sumiko Noguchi
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: KR20170037537A; CN106961788B; TWI613598B; CN106961788A; TW201719495A; US9886614B2; US20170091510A1; JP6502814B2

Abstract

【課題】読み取り感度が高く、指紋読み取り用の電極間における電気的絶縁信頼性の高い指紋センサー用配線基板を提供すること。【解決手段】複数の絶縁層１ａ，１ｂが積層されて成る絶縁基板１と、最上層の絶縁層１ｂ上に形成されており、第１の方向に沿って並設された指紋読み取り用の複数本の表層帯状電極６と、最上層の絶縁層１ｂに接する次層の絶縁層１ａ上に形成されており、第１の方向と直交する第２の方向に沿って並設された指紋読み取り用の複数本の内層帯状電極７と、内層帯状電極７上に形成されており、表層帯状電極７同士の間に向けて突出する突起電極８と、を具備して成る指紋センサー用配線基板１０であって、突起電極８は、表層帯状電極６との水平間隔Ｓ１が５〜２０μｍであるとともに、その上面が最上層の絶縁層１ｂにより１〜１０μｍの厚みで覆われているものである。【選択図】図１

Description

本発明は、指紋センサー用配線基板に関するものである。

図６に従来の指紋センサー用配線基板２０を示す。従来の指紋センサー用配線基板２０は、絶縁基板１１と、配線導体１２と、ソルダーレジスト層１３とから成る。

絶縁基板１１は、コア絶縁層１１ａの上下面にビルドアップ絶縁層１１ｂが積層されて成る。コア絶縁層１１ａは、ガラスクロス入りの熱硬化性樹脂から成る。コア絶縁層１１ａの厚みは３０〜４００μｍ程度である。コア絶縁層１１ａには、複数のスルーホール１４が形成されている。ビルドアップ絶縁層１１ｂは、ガラスクロスを含まない熱硬化性樹脂から成る。ビルドアップ絶縁層１１ｂの厚みは１０〜２０μｍ程度である。ビルドアップ絶縁層１１ｂには複数のビアホール１５が形成されている。

配線導体１２は、コア絶縁層１１ａの上下面およびスルーホール１４内、ならびにビルドアップ絶縁層１１ｂの表面およびビアホール１５内に被着されている。配線導体１２は、銅めっきから成る。配線導体１２の厚みは、１０〜２０μｍ程度である。

上面側の最表層の配線導体１２の一部は、指紋読み取り用の表層帯状電極１６を形成している。表層帯状電極１６は、図７に示すように、端部にランドを有する細い帯状のパターンであり、複数本が第１の方向に沿って平行に並んでいる。表層帯状電極１６における帯状パターン部の幅は５〜２０μｍ程度である。表層帯状電極１６における帯状パターン部同士の隣接間隔は、５０〜６５μｍ程度である。

上面側のビルドアップ絶縁層１１ｂを挟んで位置する上面側の最表層から２番目の配線導体１２の一部は、指紋読み取り用の内層帯状電極１７を形成している。内層帯状電極１７は、図８に示すように、端部にランドを有する細い帯状のパターンであり、第１の方向に直交する第２の方向に沿って平行に並んでいる。内層帯状電極１７における帯状パターン部の幅は３０〜６５μｍ程度である。内層帯状電極１７における帯状パターン部同士の隣接間隔は、１５〜４０μｍ程度である。さらに、内層帯状電極１７の上面には、表層帯状電極１６同士の間に突出する複数の突起電極１８が形成されている。突起電極１８は、その頂部が表層帯状電極１６同士の間に位置している。この頂部は、第１の方向に沿う寸法が３０〜６５μｍ程度、第２の方向に沿う寸法が３０〜４５μｍ程度であり、表層帯状電極１６との間隔が１０〜２０μｍである。この頂部は、直径が２０〜４０μｍのビアホール１５ａを介して内層帯状電極１７に接続されている。これらの表層帯状電極１６と内層帯状電極１７とは、図９に示すように、互いに直交する方向に交差するように上下に重なっている。

下面側の最表層の配線導体１２の一部は、外部接続パッド１９を形成している。外部接続パッド１９と表層帯状電極１６および内層帯状電極１７とは、所定のもの同士が、配線導体１２を介して互いに接続されている。

ソルダーレジスト層１３は、上面側および下面側のビルドアップ絶縁層１１ｂおよびその表面の配線導体１２を覆うように被着されている。ソルダーレジスト層１３は、熱硬化性樹脂から成る。ソルダーレジスト層１３には、フィラーとしてシリカ粉末が分散されている。ソルダーレジスト層１３の厚みは、配線導体１２の表面上で５〜２０μｍ程度である。上面側のソルダーレジスト層１３は、配線導体１２を完全に覆っている。下面側のソルダーレジスト層１３は、外部接続パッド１９を露出させる開口部を有している。

この指紋センサー用配線基板２０の上面に指を載せて表層帯状電極１６に電圧を印加すると、上面側のソルダーレジスト層１３を挟んで対向する表層帯状電極１６と指の表面との間に静電容量が形成される。この静電容量は、指紋の凸部では大きく、指紋の凹部では小さいものとなる。この静電容量の差を複数の表層帯状電極１６と複数の内層帯状電極１７とに電圧を順次印加してスキャンすることにより検出し、それを外部のプロセッサーで演算処理することにより指紋を読み取ることができる。なお、この指紋センサー用配線基板２０においては、突起電極１８が表層帯状電極１６の間に突出していることで、表層帯状電極１６と内層帯状電極１７との間の静電結合が強まり、それにより指紋の読み取りの感度を高いものとしている。

ここで、この指紋センサー用配線基板２０における表層帯状電極１６および突起電極１８を含む配線導体１２の形成方法について説明する。まず、図１０Ａに示すように、コア絶縁層１１ａの上下面およびスルーホール１４内に内層帯状電極１７を含む配線導体１２を形成する。配線導体１２の形成には、周知のサブトラクティブ法やセミアディティブ法を用いる。

次に、図１０Ｂに示すように、配線導体１２が形成されたコア絶縁層１１ａの上下面にビルドアップ絶縁層１１ｂを積層する。

次に、図１０Ｃに示すように、ビルドアップ絶縁層１１ｂにビアホール１５ａを含むビアホール１５を形成する。ビアホール１５の形成には、レーザ加工を用いる。ビアホール１５ａは、内層帯状電極１７上に形成され、直径が２０〜４０μｍである。それ以外のビアホール１５は、内層帯状電極１７以外の配線導体１２上に形成され、直径が５０〜７０μｍである。

次に、ビアホール１５内を含むビルドアップ絶縁層１１ｂの表面に厚みが０．１〜１μｍ程度の下地金属層（不図示）を無電解めっき法等を用いて被着させた後、図１０Ｄに示すように、上下のビルドアップ絶縁層１１ｂの表面にめっきレジスト層Ｒ１２を形成する。めっきレジスト層Ｒ１２は、ビルドアップ絶縁層１１ｂの表面に被着される配線導体１２の配線パターンに対応した開口パターンを有している。めっきレジスト層Ｒ１２は、ビルドアップ絶縁層１１ｂの表面に感光性の熱硬化性樹脂フィルムを貼着するとともに、所定の開口パターンを有するように露光および現像した後、熱硬化させることにより形成される。

次に、図１０Ｅに示すように、めっきレジスト層Ｒ１２の開口パターンから露出する下地金属層（不図示）上に表層帯状電極１６および突起電極１８を含む配線導体１２を形成するための電解銅めっき層を被着する。

次に、図１０Ｆに示すように、めっきレジスト層Ｒ１２を除去した後、配線導体１２を形成するための電解銅めっき層から露出する下地金属層（不図示）をエッチング除去することにより、表層帯状電極１６および突起電極１８を含む配線導体１２が形成される。

しかしながら、この従来の指紋センサー用配線基板２０においては、上述したように、表層帯状電極１６における帯状パターン部同士の隣接間隔は５０〜６５μｍであり、この間に突起電極１８の頂部が１０〜２０μｍの間隔を挟んで配置されている。そのため、これらの表層帯状電極１６および突起電極１８を形成するために用いられるめっきレジスト層Ｒ１２における表層帯状電極１６および突起電極１８に対応する開口パターン同士の壁間の厚みは、１０〜２０μｍと極めて薄いものとなる。このようにめっきレジスト層Ｒ１２における開口パターン同士の壁間厚みが１０〜２０μｍと薄いものになると、この壁間厚みが薄い部分でめっきレジスト層Ｒ１２に下地金属層からの剥がれや浮きが発生しやすい。このような剥がれや浮きが発生すると、その部分に電解銅めっき層が析出して表層帯状電極１６と突起電極１８との間に電解銅めっき層が残留する。その結果、表層帯状電極１６と内層帯状電極１７との間の電気的な絶縁信頼性が低いものとなってしまうという問題点があった。

特開２００１−４６３５９号公報

本発明が解決しようとする課題は、指紋の読み取りの感度が高いとともに、指紋読み取り用の帯状電極間における電気的な絶縁信頼性の高い指紋センサー用配線基板を提供することにある。

本発明の指紋センサー用配線基板は、複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板と、最上層の前記絶縁層上に形成されており、第１の方向に沿って並設された指紋読み取り用の複数本の表層帯状電極と、最上層の前記絶縁層に接する次層の前記絶縁層上に形成されており、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って並設された指紋読み取り用の複数本の内層帯状電極と、該内層帯状電極上に形成されており、前記表層帯状電極同士の間に向けて突出する突起電極と、を具備して成る指紋センサー用配線基板であって、前記突起電極は、前記表層帯状電極との水平間隔が５〜２０μｍであるとともに、その上面が最上層の前記絶縁層により１〜１０μｍの厚みで覆われていることを特徴とするものである。

本発明の指紋センサー用配線基板によれば、突起電極は、表層帯状電極との水平間隔が５〜２０μｍであるとともに、その上面が最上層の絶縁層により１〜１０μｍの厚みで覆われていることから、突起電極と表層帯状電極との間の距離が小さいので両者間に形成される静電容量が大きいとともに突起電極を覆う最上層の絶縁層により突起電極と表層帯状電極との電気的な絶縁が良好に確保される。したがって、指紋の読み取りの感度が高いとともに、指紋読み取り用の帯状電極間の電気的な絶縁信頼性の高い指紋センサー用配線基板を提供することができる。

図１は、本発明の指紋センサー用配線基板の実施形態の一例を示す断面模式図である。図２は、本発明の指紋センサー用配線基板の実施形態の一例における表層帯状電極を示す斜視模式図である。図３は、本発明の指紋センサー用配線基板の実施形態の一例における内層帯状電極を示す斜視模式図である。図４は、本発明の指紋センサー用配線基板の実施形態の一例における表層帯状電極と内層帯状電極とが上下に重なった状態を示す斜視模式図である。図５Ａは、本発明の指紋センサー用配線基板の実施形態の一例の製造方法の一部を説明するための斜視模式図である。図５Ｂは、本発明の指紋センサー用配線基板の実施形態の一例の製造方法の一部を説明するための斜視模式図である。図５Ｃは、本発明の指紋センサー用配線基板の実施形態の一例の製造方法の一部を説明するための斜視模式図である。図５Ｄは、本発明の指紋センサー用配線基板の実施形態の一例の製造方法の一部を説明するための斜視模式図である。図５Ｅは、本発明の指紋センサー用配線基板の実施形態の一例の製造方法の一部を説明するための斜視模式図である。図５Ｆは、本発明の指紋センサー用配線基板の実施形態の一例の製造方法の一部を説明するための斜視模式図である。図６は、従来の指紋センサー用配線基板を示す断面模式図である。図７は、従来の指紋センサー用配線基板の表層帯状電極を示す斜視模式図である。図８は、従来の指紋センサー用配線基板の内層帯状電極を示す斜視模式図である。図９は、従来の指紋センサー用配線基板における表層帯状電極と内層帯状電極とが上下に重なった状態を示す斜視模式図である。図１０Ａは、従来の指紋センサー用配線基板の製造方法の一部を説明するための断面模式図である。図１０Ｂは、従来の指紋センサー用配線基板の製造方法の一部を説明するための断面模式図である。図１０Ｃは、従来の指紋センサー用配線基板の製造方法の一部を説明するための断面模式図である。図１０Ｄは、従来の指紋センサー用配線基板の製造方法の一部を説明するための断面模式図である。図１０Ｅは、従来の指紋センサー用配線基板の製造方法の一部を説明するための断面模式図である。図１０Ｆは、従来の指紋センサー用配線基板の製造方法の一部を説明するための断面模式図である。

次に、本発明の指紋センサー用配線基板の実施形態の一例を図１〜図４を参照して説明する。図１に示すように、本例の配線基板１０は、絶縁基板１と、配線導体２とソルダーレジスト層３とから成る。

絶縁基板１は、コア絶縁層１ａの上下面にビルドアップ絶縁層１ｂを積層して成る。コア絶縁層１ａは、ガラスクロス入りの熱硬化性樹脂から成る。ビルドアップ絶縁層１ｂは、ガラスクロスなしの熱硬化性樹脂から成る。これらの絶縁層用の熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等が用いられる。熱硬化性樹脂の中には、水酸化アルミニウムやシリカ等の無機絶縁物フィラーが分散されている。コア絶縁層１ａの厚みは、３０〜４００μｍである。コア絶縁層１ａには、複数のスルーホール４が形成されている。スルーホール４の直径は、７０〜１００μｍ程度である。ビルドアップ絶縁層１ｂの厚みは、１０〜２０μｍである。ビルドアップ絶縁層１ｂには、複数のビアホール５が形成されている。ビアホール５の直径は５０〜７０μｍである。

配線導体２は、コア絶縁層１ａの上下面およびスルーホール４内、ならびにビルドアップ絶縁層１ｂの表面ならびにビアホール５内に被着されている。配線導体２は、銅めっきから成る。配線導体２の厚みは、コア絶縁層１ａの上下面に被着されたもので１０〜２０μｍ、ビルドアップ絶縁層１ｂの表面に被着されたもので５〜５０μｍである。

上面側のビルドアップ絶縁層１ｂの表面に被着された配線導体２の一部は、指紋読み取り用の表層帯状電極６を形成している。表層帯状電極６は、図２に示すように、端部にランド６ａを有する細い帯状のパターンであり、複数本が第１の方向に沿って平行に並んでいる。表層帯状電極６は、帯状パターン部の幅が５〜２０μｍ程度であり、互いに隣接する帯状パターン部同士の間隔が５０〜６５μｍ程度である。

コア絶縁層１ａの上面に被着された配線導体２の一部は、指紋読み取り用の内層帯状電極７を形成している。内層帯状電極７は、図３に示すように、端部にランド７ａを有するとともに上面に複数の突起電極８を有する細い帯状のパターンであり、第１の方向に直角な第２の方向に沿って平行に並んでいる。内層帯状電極７は、帯状パターン部の幅が３０〜６５μｍ程度であり、互いに隣接する帯状パターン同士の間隔が１５〜４０μｍ程度である。

突起電極８は、表層帯状電極１６同士の間に対応する位置に形成されている。突起電極８は、第１の方向に沿う寸法が３０〜６５μｍ、第２の方向に沿う寸法が３０〜４５μｍであり、内層帯状電極７上面からの高さが１〜１０μｍである。

表層帯状電極６と内層帯状電極７とは、図４に示すように、互いに直交する方向に交差するように上下に重なっている。突起電極８は、表層帯状電極と６の水平間隔Ｓ１が５〜２０μｍであるとともに、その上面が表層帯状電極６の下面よりも１〜１０μｍ下方に位置している。すなわち、突起電極８の上面は、表層帯状電極６に近接した状態でビルドアップ絶縁層１ｂにより１〜１０μｍの厚みで覆われている。

下面側のビルドアップ絶縁層１ｂの表面に被着された配線導体２の一部は、外部接続パッド９を形成している。外部接続パッド９は、直径が２００〜５００μｍの円形である。外部接続パッド９と表層帯状電極６および内層帯状電極７とは、所定のもの同士が配線導体２を介して電気的に接続されている。

ここで、この指紋センサー用配線基板１０における内層帯状電極７および突起電極８の形成方法について説明する。まず、図５Ａに示すように、スルーホール４が形成されたコア絶縁層１ａを準備する。なお、スルーホール４内は、銅めっきにより予め充填しておく。また、コア絶縁層１ａの上下面には、０．１〜１μｍ程度の厚みの無電解銅めっきから成る下地金属層（不図示）を被着させておく。

次に、図５Ｂに示すように、コア絶縁層１ａの上面に第１のめっきレジスト層Ｒ２ａを形成する。第１のめっきレジスト層Ｒ２ａは、コア絶縁層１ａの上面に被着される内層帯状電極７の配線パターンに対応したスリット状の開口パターンを有している。第１のめっきレジスト層Ｒ２ａは、コア絶縁層１ａの表面に感光性の熱硬化性樹脂フィルムを貼着するとともに、所定の開口パターンを有するように露光および現像した後、熱硬化させることにより形成される。なお、コア絶縁層１ａの下面にもめっきレジスト層が形成されるが、コア絶縁層１ａの下面側については煩雑を避けるため、その説明および図示を省略する。

次に、図５Ｃに示すように、第１のめっきレジスト層Ｒ２ａの開口パターンから露出する下地金属層（不図示）上に内層帯状電極７を含む配線導体２を形成する電解銅めっき層を被着する。

次に、図５Ｄに示すように、第１のめっきレジスト層Ｒ２ａの上に第２のめっきレジスト層Ｒ２ｂを形成する。第２のめっきレジスト層Ｒ２ｂは、突起電極８に対応した幅のスリット状の開口パターンを有している。第１のめっきレジスト層Ｒ２ａのスリット状の開口パターンと第２のめっきレジスト層Ｒ２ｂのスリット状の開口パターンとは、互いに直交するように交差している。第２のめっきレジスト層Ｒ２ｂの材料や形成方法は第１のめっきレジスト層Ｒ２ａと同様であるので、ここでは説明を省略する。

次に、図５Ｅに示すように、第１のめっきレジストＲ２ａの開口パターンと第２のめっきレジスト層Ｒ２ｂの開口パターンとの交差部分に露出する内層帯状電極７の上面に突起電極８を形成する電解銅めっき層を被着する。

次に、図５Ｆに示すように、第１のめっきレジスト層Ｒ２ａおよび第２のめっきレジスト層Ｒ２ｂを除去した後、内層帯状電極７を含む配線導体２を形成する電解銅めっき層から露出する下地金属層（不図示）をエッチング除去することにより、内層帯状電極７および突起電極８を含む配線導体２が形成される。

ソルダーレジスト層３は、上面側および下面側のビルドアップ絶縁層１ｂおよびその表面の配線導体２を覆うように被着されている。ソルダーレジスト層３は、熱硬化性樹脂から成る。熱硬化性樹脂としては、アクリル変性エポキシ樹脂等が用いられる。上面側のソルダーレジスト層３は、表層帯状電極６を含む配線導体２を完全に覆っている。下面側のソルダーレジスト層３は、外部接続パッド９を露出させる開口部を有している。

この指紋センサー用配線基板１０の上面に指を載せて表層帯状電極６に電圧を印加すると、上面側のソルダーレジスト層３を挟んで対向する表層帯状電極６と指の表面との間に静電容量が形成される。この静電容量は、指紋の凸部では大きく、指紋の凹部では小さいものとなる。この静電容量の差を複数の表層帯状電極６と複数の内層帯状電極７とに電圧を順次印加してスキャンすることにより検出し、それを外部のプロセッサーで演算処理することにより指紋を読み取ることができる。

ところで、本例の指紋センサー用配線基板１０においては、上述したように、突起電極８は、表層帯状電極６との水平間隔Ｓ１が５〜２０μｍであるとともに、その上面がビルドアップ絶縁層１ｂにより１〜１０μｍの厚みで覆われている。そのため、突起電極８と表層帯状電極６との間の距離が小さいものとなるので両者間に形成される静電容量が大きいとともに、突起電極８を覆うビルドアップ絶縁層１ｂにより突起電極８と表層帯状電極６との電気的な絶縁が良好に確保される。したがって、本発明の指紋センサー用配線基板によれば、指紋の読み取りの感度が高いとともに、指紋読み取り用の帯状電極間の電気的な絶縁信頼性の高い指紋センサー用配線基板を提供することができる。

なお、突起電極８と表層帯状電極６との水平間隔Ｓ１が５μｍ未満であると、突起電極８の上面がビルドアップ絶縁層１ｂにより１〜１０μｍの厚みで覆われているにも拘わらず、突起電極８と表層帯状電極６との間の電気的な絶縁信頼性が低下する危険性が大きくなる。他方、突起電極８と表層帯状電極６との水平間隔Ｓ１が２０μｍを超えると、突起電極８と表層帯状電極６との間の静電結合が弱いものとなり、指紋の読み取りの感度を高いものとすることが困難となる。したがって、突起電極８と表層帯状電極６との水平間隔Ｓ１は５〜２０μｍの範囲であることに特定される。

また、ビルドアップ絶縁層１ｂが突起電極８の上面を覆う厚みが１μｍ未満であると、突起電極８と表層帯状電極６との間の電気的な絶縁信頼性が低下する傾向にある。他方、ビルドアップ絶縁層１ｂが突起電極８の上面を覆う厚みが１０μｍを超えると、突起電極８と表層帯状電極６との間の静電結合が弱いものとなり、指紋の読み取りの感度を高いものとすることが困難となる。したがって、ビルドアップ絶縁層１ｂが突起電極８の上面を覆う厚みは、１〜１０μｍの範囲であることに特定される。

１・・・・・・・絶縁基板
１ａ，１ｂ・・・絶縁層
６・・・・・・・表層帯状電極
７・・・・・・・内層帯状電極
８・・・・・・・突起電極
１０・・・・・・・指紋センサー用配線基板
Ｓ１・・・・・・・突起電極８と表層帯状電極６との水平間隔

Claims

複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板と、最上層の前記絶縁層上に形成されており、第１の方向に沿って並設された指紋読み取り用の複数本の表層帯状電極と、最上層の前記絶縁層に接する次層の前記絶縁層上に形成されており、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って並設された指紋読み取り用の複数本の内層帯状電極と、該内層帯状電極上に形成されており、前記表層帯状電極同士の間に向けて突出する突起電極と、を具備して成る指紋センサー用配線基板であって、前記突起電極は、前記表層帯状電極との水平間隔が５〜２０μｍであるとともに、その上面が最上層の前記絶縁層により１〜１０μｍの厚みで覆われていることを特徴とする指紋センサー用配線基板。