JP2020092138A - 高周波回路用プリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波回路が安定して動作するガラス基板モジュールを得る。【解決手段】高周波回路用プリント配線板が、ガラス基板とそのガラス基板の少なくとも片面上に形成されてインダクタを持つ高周波回路を構成する導体層とを有する基部配線板と、前記基部配線板の少なくとも片面上に積層されるとともに各々樹脂絶縁層と導体層とを有する１または複数層のビルドアップ層と、前記基部配線板と前記ビルドアップ層との間に位置して少なくとも前記インダクタを覆う低誘電率膜と、を具える。【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス基板を用いた高周波回路用プリント配線板およびその製造方法に関する。

近年のプリント配線板の用途として、絶縁基板上に導体回路層でコイル（インダクタ）を形成し、ＧＨｚレベルの高周波回路を構成することが試みられている（例えば特許文献１参照）。

ところで、ガラスは、平坦性、電気絶縁性、光に対する透明性などを有しているため、高性能化を求める電子基板材料として注目されている（例えば特許文献２参照）。特に、ガラスは比誘電率が低いため高いＱ値が得られるので、プリント配線板の絶縁基板としてのガラス基板の使用は、高周波回路の構成に適している。

この場合、従来技術に従うプリント配線板では、例えば図２に示されるように、ガラス基板１の片面上に導体層２を形成し、その導体層２によってコイル（インダクタ）３ａを持つ高周波回路３を構成し、それらガラス基板１と導体層２とで基部配線板４を形成するとともに、その基部配線板４上に直接、樹脂絶縁層５とその上の導体層６とを持つ通常のビルドアップ層７を１または複数層積層し、ガラス基板１の反対の面上に形成したバンプ８と導体層２および導体層６とを、ガラス基板１を貫通するスルーホール導体９を介して電気的に接続することになる。

特開２００８−１３５９５１号公報 特開２０１１−２２７２４７号公報

しかしながら上記のように、ガラス基板１上に形成した導体層２が高周波回路３を構成する基部配線板４上に、樹脂絶縁層５と導体層６とを持つビルドアップ層７を直接積層すると、コイル（インダクタ）３ａがその樹脂絶縁層５の高い誘電率の影響を受け、高周波回路３の安定した動作が妨げられる可能性がある。

この発明の高周波回路用プリント配線板は、
ガラス基板とそのガラス基板の少なくとも片面上に形成されてインダクタを持つ高周波回路を構成する導体層とを有する基部配線板と、
前記基部配線板の少なくとも片面上に積層されるとともに各々樹脂絶縁層と導体層とを有する１または複数層のビルドアップ層と、
前記基部配線板と前記ビルドアップ層との間に位置して少なくとも前記インダクタを覆う低誘電率膜と、
を具える。

この発明の高周波回路用プリント配線板の製造方法は、
ガラス基板とそのガラス基板の少なくとも片面上に形成されてインダクタを持つ高周波回路を構成する導体層とを有する基部配線板を準備することと、
前記基部配線板上に少なくとも前記インダクタを覆うように低誘電率膜を形成することと、
前記低誘電率膜を形成した前記基部配線板の少なくとも片面上に各々樹脂絶縁層と導体層とを持つビルドアップ層を１または複数層積層することと、
を含む。

本発明の実施形態によれば、基部配線板の高いＱ値が得られるガラス基板の少なくとも片面上にインダクタが形成されて高周波回路が構成され、その高周波回路の少なくともインダクタを低誘電率膜が覆い、その低誘電率膜を形成した基部配線板の少なくとも片面上に、樹脂絶縁層と導体層とを持つビルドアップ層が１または複数層積層されて高周波回路用プリント配線板が構成されるので、高周波回路のインダクタがビルドアップ層の樹脂絶縁層の高い誘電率の影響を受けず、高周波回路が安定して動作する。

本発明の一実施形態の高周波回路用プリント配線板を示す断面図である。 従来技術に従う高周波回路用プリント配線板の一例を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明に係る高周波回路用プリント配線板およびその製造方法の実施形態について説明する。図面の説明において、図２におけると同様の要素には同一符号を付す。

図２は、本発明の一実施形態に係る高周波回路用プリント配線板を示す断面図であり、この実施形態の高周波回路用プリント配線板は、図１に示される従来技術に従う高周波回路用プリント配線板と同様、ガラス基板１と、図示例ではそのガラス基板１の片面（上面）上に形成されて、インダクタとしてのコイル３ａを持つ高周波回路３を構成する導体層２と、を有する基部配線板４と、図示例ではその基部配線板４の片面（上面）上に積層されるとともに各々樹脂絶縁層５と導体層６とを有する、図示例では２層のビルドアップ層７と、を具えている。

また、この実施形態の高周波回路用プリント配線板は、図示例ではガラス基板１の反対の面（下面）上に導体パッドを介して形成された例えばハンダ製のバンプ８と、ガラス基板１を貫通するように形成されたスルーホール内に充填されたスルーホール導体９と、を具えており、バンプ８と導体層２とは、スルーホール導体９により電気的に接続されて導通し、導体層６と導体層２とは、樹脂絶縁層５を貫通するバイアホール導体６ａにより電気的に接続されている。

ガラス基板１を形成するガラス材料には、例えば石英ガラスや無アルカリガラス、硼珪酸ガラス等を用いることができる。導体層２および導体層６並びに導体パッドを形成する導体材料には、例えば銅を用いることができる。

樹脂絶縁層５を形成する樹脂材料には、例えばシリカやアルミナ等の無機フィラーを含有するエポキシ樹脂やＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等の樹脂組成物を用いることができ、その樹脂材料は、好ましくはガラスクロス等の補強材を含んでいる。

ガラス基板１の上面上への導体層２の形成およびガラス基板１の下面上への導体パッドの形成は、例えば先ず、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、無電解めっき法などによって例えば銅やニッケルの電極皮膜を形成し、その電極皮膜上に電解めっきで必要厚さの銅を付着させることで行うことができる。

この実施形態の高周波回路用プリント配線板はさらに、基部配線板４とビルドアップ層７との間に位置して、図示例ではコイル３ａを含む高周波回路３および他の導体回路を有する導体層２の全体を覆う低誘電率膜１０を具えている。

低誘電率膜１０を形成する材料には、例えばＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、ＳｉＣ（炭化珪素）、アルミナ、窒化アルミニウム、ポリシラザン系等の無機膜を用いることができる。特に、ＤＬＣ、ＳｉＣおよびポリシラザン系が好ましい。低誘電率膜１０の膜厚は、１０ｎｍ〜１０μｍとすることが好ましい。

この実施形態の高周波回路用プリント配線板を製造する際には、先ず、例えば０．０５ｍｍ以上で１ｍｍ以下、好ましくは２０μｍ〜３０μｍの厚みを持ち、例えばレーザ等によって貫通孔としてのスルーホールが形成されているガラス基板１を準備する。次いで、そのガラス基板１の上下面全体およびスルーホールの内周面に、例えばＴｉ（チタン）のスパッタリングおよびＣｕ（銅）あるいはニッケル（Ｎｉ）の無電解めっきによって電極皮膜を形成する。

次いで、例えばセミアディティブ法により、先ずガラス基板１の上下面全体およびスルーホールの内周面に、上記電極皮膜を電極として電解めっき銅を析出させて、ガラス基板１の上面に導体層２を形成するとともにガラス基板１の下面およびスルーホールの内周面にも同様の導体層を形成し、スルーホール内をその導体層で充填してスルーホール導体９を形成する。

次いで、例えばマスキングおよびエッチングにより、ガラス基板１の上面の導体層２でコイル３ａを含む高周波回路３および他の導体回路を構成するとともに、ガラス基板１の下面の導体層で導体パッドを構成し、それにより基部配線板４を形成する。

次いで、基部配線板４の上面上に例えばＰＶＤによって、例えばＤＬＣからなる低誘電率膜１０を形成する。ＤＬＣの代りにＳｉＣまたはポリシラザン系の材料からなる皮膜を形成してもよい。ＰＶＤを用いることによって、Ｃ−ｒｉｃｈ、Ｓｉ−ｒｉｃｈ等に皮膜の性質をコントロールすることができる。

低誘電率膜１０は、図示例ではガラス基板１の上面全体を覆うように形成しているが、例えばコイル３ａを含む高周波回路３だけ、あるいはコイル３ａだけを覆うようにそれらの直上に形成してもよい。

次いで、基部配線板４の上面上に、先ず、例えばＰＥＴフィルムからなるプリプレグの貼り付けおよび加熱により樹脂絶縁層５を形成して、その樹脂絶縁層５に例えばレーザにより貫通孔であるバイアホールを形成し、次に、例えばセミアディティブ法により、その樹脂絶縁層５上に導体層６を形成するとともに樹脂絶縁層５のバイアホール内にバイアホール導体６ａを形成して、その導体層６で導体回路を構成し、それら樹脂絶縁層５と導体層６とからビルドアップ層７を形成するという工程を繰り返して、図示例では２層のビルドアップ層７を積層する。

１層目のビルドアップ層７の樹脂絶縁層５はその下の低誘電率膜１０および導体層２を覆い、これにより低誘電率膜１０は、基部配線板４と１層目のビルドアップ層７との間に位置する。２層目のビルドアップ層７の樹脂絶縁層５はその下の１層目のビルドアップ層７の導体層６を覆う。バイアホール導体６ａは、１層目と２層目のビルドアップ層７の導体層６間および、１層目のビルドアップ層７の導体層６と基部配線板４の導体層２との間を電気的に接続する。

次いで、基部配線板４の下面の導体パッド上にフラックス等を塗布してハンダボールを付着させ、このハンダボールを加熱によりリフローさせて導体パッド上にバンプ８を形成することで、上記実施形態の高周波回路用プリント配線板が製造される。

この実施形態の高周波回路用プリント配線板およびその製造方法によれば、基部配線板４の、高いＱ値が得られるガラス基板１の片面上にコイル３ａが形成されて高周波回路３が構成され、そのコイル３ａを含む高周波回路３を低誘電率膜１０が覆い、その低誘電率膜１０を形成した基部配線板４の片面上に、樹脂絶縁層５と導体層６とを持つビルドアップ層７が２層積層されて高周波回路用プリント配線板が構成されるので、高周波回路３のインダクタであるコイル３ａがビルドアップ層７の樹脂絶縁層５の高い誘電率の影響を受けず、高周波回路３が安定して動作するガラス基板モジュールが構成される。

以上、図示の実施形態に基づき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、請求の範囲の記載から逸脱しない範囲で種々の変更、修正が可能である。例えば、ビルドアップ層７は基部配線板４の片面上に３層以上積層されてもよく、基部配線板４の両面上に積層されてもよい。また、コイル３ａを含む高周波回路３およびそれらを覆う低誘電率膜１０も基部配線板４の両面上に設けられてもよい。

１ ガラス基板
２ 導体層
３ 高周波回路
３ａ コイル（インダクタ）
４ 基部配線板
５ 樹脂絶縁層
６ 導体層
７ ビルドアップ層
８ バンプ
９ スルーホール導体
１０ 低誘電率膜

Claims (4)

1. 高周波回路用プリント配線板において、
   ガラス基板とそのガラス基板の少なくとも片面上に形成されてインダクタを持つ高周波回路を構成する導体層とを有する基部配線板と、
   前記基部配線板の少なくとも片面上に積層されるとともに各々樹脂絶縁層と導体層とを有する１または複数層のビルドアップ層と、
   前記基部配線板と前記ビルドアップ層との間に位置して少なくとも前記インダクタを覆う低誘電率膜と、
   を具える。
2. 請求項１記載の高周波回路用プリント配線板において、
   低誘電率膜はＤＬＣからなる。
3. 高周波回路用プリント配線板の製造方法において、
   ガラス基板とそのガラス基板の少なくとも片面上に形成されてインダクタを持つ高周波回路を構成する導体層とを有する基部配線板を準備することと、
   前記基部配線板上に少なくとも前記インダクタを覆って低誘電率膜を形成することと、
   前記低誘電率膜を形成した前記基部配線板の少なくとも片面上に各々樹脂絶縁層と導体層とを持つビルドアップ層を１または複数層積層することと、
   を含む。
4. 請求項３記載の高周波回路用プリント配線板の製造方法において、
   低誘電率膜をＰＶＤにより形成する。

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