JP4593009B2 - Method for manufacturing printed circuit board - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はビルトアップタイプのプリント基板の製造方法に係わり、特に、特性の良好な薄膜コンデンサを形成するのに好適なプリント基板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化に対応して、機器に内蔵されるプリント基板においては、マザーボードの領域でもビルドアップタイプのプリント基板が一般的になっている。これらのプリント基板においては、一層の高密度化を実現するために、実装面積を縮小することが求められており、その結果、実装部品をプリント基板に埋め込む技術が開発され、従来実装部品の主体であったチップ抵抗器やチップコンデンサに代わり、薄膜抵抗、薄膜コンデンサが用いられるようになってきている。
【0003】
良好なキャパシタンス値を有する薄膜のコンデンサ(以下、キャパシタともいう)を形成する方法は、例えば特開2001−15928号公報等に開示されており、以下、その概略を説明する。
【0004】
図3は従来例のプリント基板の製造方法の工程の一部を示す図である。
まず,図3の(1)に示すように、絶縁樹脂からなる基板1上の銅箔を加工して、所定形状の回路パターン2を形成し、この回路パターン2を覆って、例えばスクリーン印刷法により、エポキシ樹脂からなる絶縁層3を形成する、又はエポキシ樹脂あるいはポリオレフィン樹脂を主成分とする所定厚さのシート材を真空ラミネート法により熱圧着して、絶縁層3を形成する。
【0005】
次に、図3の(2)に示すように、回路パターン2上のコンデンサを形成したい絶縁層3の位置に、例えば炭酸ガスレーザー光又はYAGレーザー光を照射することにより所定形状のビアホール4を形成する。
次に、図3の(3)に示すように、高誘電率を有する例えばチタン酸バリウムからなるフィラーをエポキシ樹脂に分散させて得られたペースト材5をスクリーン印刷法によりビアホール4に十分埋め込んで、あるいは、ディスペンサーにより所定量を十分ビアホール4に注入し、その後、150度C〜180度C程度で乾燥硬化させる。
【0006】
次に、図3の(4)に示すように、ビアホール4からはみ出たペースト材5を研磨により除去し、ペースト材5の厚さを所定の厚さにする。このとき、絶縁層5の研磨面5a及びペースト材5の研磨面3aは所定の粗さになる。
次に、図3の(5)に示すように、所定厚さ・形状の銅のメッキ層6を形成し、これにより、回路パターン2とメッキ層6に挟まれたペースト材5がコンデンサ(キャパシタ)を形成するようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように、コンデンサの容量値を正確に設定するためには、ペースト材の厚さを精密に制御する必要がある。しかし、研磨により、ペースト材の不要部分を除去するのであるが、ペースト材の周囲にある絶縁層はペースト材と同様の樹脂から構成されており、ペースト材と同様に研磨されるものであり、研磨の終点を検出する手段がないため、ぺ−スト材及び絶縁層を過剰に研磨してしまい、その結果、ペースト材の厚さの制御を精密に行うことが困難であり、コンデンサの容量値を正確に設定できないという問題があった。
【0008】
そこで本発明は、上記問題を解決し、プリント基板の製造方法において、薄膜コンデンサを構成するペースト材の厚さを容易に制御できるようにし、それにより正確な容量値を有する薄膜コンデンサを有するプリント基板を製造する製造方法を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段として、本発明は、絶縁基板(11)上に回路パターン(12a,22a)と樹脂絶縁層(13)とを交互に積層し、前記回路パターン(12a,22a)間をビアホール(17)にて接続したビルドアップ配線を形成したプリント基板の製造方法において、前記絶縁基板(11)上に第1の回路パターン(12a)を形成する工程と、前記第1の回路パターン(12a)を覆って、所定厚さの樹脂絶縁層(13)を形成する工程と、Arガスを用いたリアクティブイオンエッチング法又は逆スパッタリング法により前記樹脂絶縁層(13)の表面を活性化する活性化処理工程と、前記活性化処理工程後の前記樹脂絶縁層(13)の表面にスパッタリング法により金属層(ストッパー層)(16)を形成する工程と、前記金属層(16)と前記樹脂絶縁層(13)中に前記金属層(16)の表面から前記第1の回路パターン(12a)に達するビアホール(14)を形成し、前記ビアホール(14)に高誘電率であるフィラーを含有する樹脂からなるペースト材(15)を前記ビアホール(14)からはみ出してはみ出し部(15b)を形成するように充填する工程と、前記金属層(16)を研磨のストッパー層として、前記はみ出し部(15b)を研磨して除去する工程と、前記金属層(16)を除去した後に、前記ペースト材(15a)を覆って第2の回路パターン(22b)を形成する工程と、からなることを特徴とするプリント基板の製造方法である。なお、( )内の参照符号は、後述する発明の実施の形態の説明との対応関係を明瞭にするために付されている。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。
【0011】
<実施例>
図1は本発明の実施例に係るプリント基板の製造方法の工程の一部を示す図である。
図2は本発明の実施例に係るプリント基板の製造方法の工程の一部を示す図である。
【0012】
まず、図1の(1)に示すように、絶縁樹脂からなる基板11の両面に銅箔が形成されている、いわゆる銅張り積層板を用いて、銅箔を所定形状に加工して、基板11の上面上に回路パターン12a、12cを、下面上に回路パターン12bを形成する。必要に応じて基板11にスルーホール18を形成し、スルーホール18の内壁に銅の無電解メッキ層20と電解メッキ層20’を形成し、非導電性の充填材19をスルーホール18に充填して、例えば回路パターン12cと回路パターン12bを電気的に接続する。
【0013】
次に、図1の(2)に示すように、回路パターン12a,12cを覆って、基板11上に、スクリーン印刷法により、エポキシ樹脂を主成分とする印刷インク(例えば、太陽インキ(株)製のL1インク)からなる絶縁層13を形成し、あるいはエポキシ樹脂を主成分とするシート材(例えば、味の素(株)製のSH材シート)を真空ラミネート法により熱圧着して、絶縁層13を形成する。その後、150度C〜170度Cに設定された熱乾燥炉中に30分〜1時間保持して、絶縁層13を乾燥・硬化させる。次に、Arガスを用いたRIE(リアクティブ・イオン・エッチング)法により、又は逆スパッタリング法により、絶縁層13の表面を活性にした後、DCスパッタリング法により、0.1μm以上の厚さを有するCr又はNi膜からなるストッパー膜16を形成する。
【0014】
なお、RIEの条件は、例えば、Arガス圧力が30mTorr〜100mTorr、RFパワーが100W、平行平板距離が30mm〜50mm、処理時間が5分から10分である。また、逆スパッタの場合の条件は、例えば、Arガス圧力が30mTorr〜100mTorr、RFパワーが100W、処理時間が5分から10分である。また、DCスパッタリングの条件は、例えば、Arガス圧が20mTorr〜30mTorr、DCパワーは200W〜400W、基板−電極間距離は30mm〜50mm、成膜速度は5オングストローム/秒〜10オングストローム/秒である。
【0015】
次に、図1の(3)に示すように、キャパシターを形成すべき位置のストッパー膜16と絶縁層13を貫通して、回路パターン12aに達する所定の大きさのビアホール14を、炭酸ガスレーザあるいはYAGレーザーを用いて形成する。
次に、図1の(4)に示すように、ビアホール14に高誘電率を示すチタン酸バリウムをフィラーとして含むエポキシ樹脂からなる誘電体のペースト材15(例えば、アサヒ化研(株)製のCX−16)をスクリーン印刷法により埋め込むか、あるいは、ディスペンサーにより所定量を注入し、その後、熱乾燥炉中に入れ、150度C〜170度Cで1時間〜2時間硬化乾燥させる。
【0016】
次に、図1の(5)に示すように、ビアホール14からはみ出ているペースト材15のはみ出し部15bを#320〜#800のダイヤモンドスラリーを含浸させたナイロンバフを用いるバフ研磨により除去し、あるいはロータリ研磨により除去し、平坦な表面を有するペースト材15aを得る。このとき、樹脂を主体とするペースト材の研磨速度は、Cr又はNiからなるストッパー膜の研磨速度に比べて極めて大きいので、はみ出し部15bが研磨除去され、ストッパー膜16が露出すると、殆んど研磨されなくなるので、研磨時間によって研磨量の管理を正確に行うことができる。
【0017】
次に、図2の(1)に示すように、ストッパー膜16をウェットエッチングにより溶解除去する。エッチャントとしては、ストッパー膜16がCr膜の場合には、硝酸セリウムアンモン(例えば、和光化学(株)製のTw−20液)を、Ni膜の場合には、塩化第2銅水溶液(5wt%〜10wt%)を使用する。
次に、図2の(2)に示すように、絶縁層13の所定位置にキャパシターの電極取り出し用のビアホール17を、炭酸ガスレーザーあるいはYAGレーザーを用いて形成し、回路パターン12a(ビアホール17底)の一部を露出させる。
【0018】
次に、図3の(3)に示すように、Arガスを用いたRIE法あるいは逆スパッタリング法により、露出している絶縁層13、ペースト材15aを活性化し、及び回路パターン12a(ビアホール17底)の表面をデスミア(痕跡状のコンタミを除去)する。なお、RIEを用いる場合の条件は、例えば、Arガス圧力が30mTorr〜100mTorr、RFパワーが100W、平行平板距離が30mm〜50mm、処理時間は5分〜10分である。逆スパッタリングを用いる場合の条件は、例えば、Arガス圧力が30mTorr〜100mTorr、RFパワーが100W、処理時間が5分〜10分である。
【0019】
この活性化に続いて、Cr膜あるいはNi膜、及びCu膜を連続してDCスパッタリング法によりそれぞれ0.1μm以上の厚さに形成して、コンタクト層21を得る。なお、DCスパッタリングの条件は、例えば、Arガス圧力が20mTorr〜30mTorr,DCパワーが200W〜400W、基板−電極間距離が30mm〜50mm、成膜速度が510オングストローム/秒〜10オングストローム/秒である。
次に、図2の(4)に示すように、化学メッキ法によりCuからなる厚さ20〜25μmのメッキ層を形成する。
【0020】
次に、図2の(5)に示すように、メッキ層22及びコンタクト層21の複合層を所定形状にパターンニングして、キャパシターの電極を形成する。同図においては、回路パターン22bがコンタクト層21bを介してペースト材15aの上面に接続し、ペースト材15aの下面は回路パターン12aとコンタクト層21aとを介して回路パターン22aに接続しており、ペースト材15aがキャパシターを形成している。
【0021】
ペースト材15aは、炭酸ガスレーザーなどにより、正確に所定の形状に形成されたビアホール17に充填されており、その厚みは、はみ出し部15bの研磨の際に、ストッパー層16を設けてあるので、余分に研磨されることがなく、正確な厚みとすることができるので、これによって構成されるキャパシターの容量値は、バラツキの少ない正確なものとなる。
【0022】
また、ストッパー膜16は絶縁層13の表面及びペースト材15aの表面をRIEあるいは逆スパッタにより活性化した後、スパッタリング法により形成してあるので、付着力が大きく、研磨中に削り取られることはなく、安定な研磨を行うことができる。
以上、基板上に第1の回路パターン(導体層)、絶縁層、第2の回路パターン(導体層)を順次積層したプリント基板の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、導体層と絶縁層を複数層交互に積層し、ビルドアップ配線層を有するプリント基板の製造方法に適用できることは言うまでもない。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプリント基板の製造方法は、絶縁基板上に第1の回路パターンを形成する工程と、前記第1の回路パターンを覆って、所定厚さの樹脂絶縁層を形成する工程と、Arガスを用いたリアクティブイオンエッチング法又は逆スパッタリング法により前記樹脂絶縁層の表面を活性化する活性化処理工程と、前記活性化処理工程後の前記樹脂絶縁層の表面にスパッタリング法により金属層を形成する工程と、前記金属層と前記樹脂絶縁層中に前記金属層の表面から前記第1の回路パターンに達するビアホールを形成し、前記ビアホールに高誘電率であるフィラーを含有する樹脂からなるペースト材を前記ビアホールからはみ出してはみ出し部を形成するように充填する工程と、前記金属層を研磨のストッパー層として、前記はみ出し部を研磨して除去する工程と、前記金属層を除去した後に、前記ペースト材を覆って第2の回路パターンを形成する工程と、を有することにより、薄膜コンデンサを構成するペースト材の厚さを容易に制御できるようにし、それにより正確な容量値を有する薄膜コンデンサを有するプリント基板の製造方法を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るプリント基板の製造方法の工程の一部を示す図である。
【図2】本発明の実施例に係るプリント基板の製造方法の工程の一部を示す図である。
【図3】従来例のプリント基板の製造方法の工程の一部を示す図である。
【符号の説明】
1…基板、2…回路パターン、3…絶縁層、3a…研磨面、4…ビアホール、5…ペースト材、5a…研磨面、6…メッキ層、11…基板、12a,12b,12c…回路パターン、13…絶縁層、14…ビアホール、15,15a…ペースト材、15b…はみ出し部、16…ストッパー膜、17…ビアホール、18…ビアホール、19…充填材、20…無電解メッキ層、20’…メッキ層、21、21a,21b…コンタクト層、22,22a,22b…メッキ層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a built-up type printed circuit board, and more particularly to a method for manufacturing a printed circuit board suitable for forming a thin film capacitor having good characteristics.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in response to the miniaturization of electronic devices, built-up type printed circuit boards are generally used in the area of the mother board among the printed circuit boards built in the devices. In these printed circuit boards, it is required to reduce the mounting area in order to achieve higher density, and as a result, a technique for embedding the mounted parts in the printed circuit board has been developed. Thin film resistors and thin film capacitors have been used instead of the chip resistors and chip capacitors.
[0003]
A method of forming a thin film capacitor (hereinafter also referred to as a capacitor) having a good capacitance value is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-15928, and the outline thereof will be described below.
[0004]
FIG. 3 is a diagram showing a part of the process of the conventional printed circuit board manufacturing method.
First, as shown in FIG. 3 (1), a copper foil on a
[0005]
Next, as shown in (2) of FIG. 3, a
Next, as shown in FIG. 3 (3), the
[0006]
Next, as shown in (4) of FIG. 3, the
Next, as shown in (5) of FIG. 3, a
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, as described above, to accurately set Teisu because the capacitance value of the capacitor, it is necessary to precisely control the thickness of the paste material. However, unnecessary parts of the paste material are removed by polishing, but the insulating layer around the paste material is composed of the same resin as the paste material, and is polished in the same manner as the paste material. Since there is no means for detecting the end point of polishing, the paste material and the insulating layer are excessively polished, and as a result, it is difficult to precisely control the thickness of the paste material, and the capacitance value of the capacitor There was a problem that could not be set correctly.
[0008]
Therefore, the present invention solves the above-described problem, and in the method of manufacturing a printed circuit board, allows the thickness of the paste material constituting the thin film capacitor to be easily controlled, and thereby the printed circuit board having a thin film capacitor having an accurate capacitance value. It aims at providing the manufacturing method which manufactures.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As means for achieving the above object, the present invention includes an insulating substrate (11) a circuit pattern on a (12a, 22a) and the resin insulating layer (13) laminated alternately, the circuit pattern (12a, 22a) Forming a first circuit pattern ( 12a ) on the insulating substrate ( 11 ) in a manufacturing method of a printed circuit board in which build-up wiring is formed with via holes ( 17 ) connected therebetween; and the first circuit covering the pattern (12a), the activity forming a predetermined thickness of the resin insulating layer (13), the resin insulating layer by reactive ion etching or reverse sputtering using Ar gas the surface of (13) And a metal layer (stopper layer) ( 1) formed on the surface of the resin insulation layer ( 13 ) after the activation treatment step by sputtering. 6 ) and a via hole ( 14 ) reaching the first circuit pattern ( 12a ) from the surface of the metal layer ( 16 ) in the metal layer ( 16 ) and the resin insulating layer ( 13 ). And filling the via hole ( 14 ) with a paste material ( 15 ) made of a resin containing a filler having a high dielectric constant so as to protrude from the via hole ( 14 ) so as to form a protruding portion ( 15b ) , as a stopper layer for polishing a metal layer (16), removing by polishing the protruding portion (15b), after removing the metal layer (16), the second covering the paste material to (15a) And a step of forming a circuit pattern ( 22b ) . Reference numerals in parentheses are given for the sake of clarity of correspondence with the description of embodiments of the invention described later.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings by way of preferred examples.
[0011]
<Example>
FIG. 1 is a diagram showing a part of a process of a printed circuit board manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a part of the process of the printed circuit board manufacturing method according to the embodiment of the present invention.
[0012]
First, as shown in FIG. 1 (1), a copper foil is processed into a predetermined shape using a so-called copper-clad laminate in which copper foil is formed on both surfaces of a
[0013]
Next, as shown in (2) of FIG. 1, the printing ink (for example, Taiyo Ink Co., Ltd.) which has an epoxy resin as a main component is coated on the
[0014]
The RIE conditions are, for example, an Ar gas pressure of 30 mTorr to 100 mTorr, an RF power of 100 W, a parallel plate distance of 30 mm to 50 mm, and a processing time of 5 minutes to 10 minutes. The conditions for reverse sputtering are, for example, that the Ar gas pressure is 30 mTorr to 100 mTorr, the RF power is 100 W, and the processing time is 5 minutes to 10 minutes. The DC sputtering conditions are, for example, an Ar gas pressure of 20 mTorr to 30 mTorr, a DC power of 200 W to 400 W, a substrate-electrode distance of 30 mm to 50 mm, and a deposition rate of 5 angstrom / second to 10 angstrom / second. .
[0015]
Next, as shown in (3) of FIG. 1, a
Next, as shown in FIG. 1 (4), a dielectric paste material 15 (for example, manufactured by Asahi Kaken Co., Ltd.) made of an epoxy resin containing barium titanate having a high dielectric constant as a filler in the
[0016]
Next, as shown in FIG. 1 (5), the protruding portion 15b of the
[0017]
Next, as shown in FIG. 2A, the
Next, as shown in FIG. 2 (2), via
[0018]
Next, as shown in FIG. 3 (3), the exposed insulating
[0019]
Following this activation, a Cr film, a Ni film, and a Cu film are successively formed to a thickness of 0.1 μm or more by the DC sputtering method to obtain the contact layer 21. The DC sputtering conditions are, for example, Ar gas pressure of 20 mTorr to 30 mTorr, DC power of 200 W to 400 W, substrate-electrode distance of 30 mm to 50 mm, and film formation rate of 510 angstrom / second to 10 angstrom / second. .
Next, as shown in (4) of FIG. 2, a plating layer having a thickness of 20 to 25 μm made of Cu is formed by a chemical plating method.
[0020]
Next, as shown in FIG. 2 (5), the composite layer of the
[0021]
The
[0022]
The
The method for manufacturing the printed circuit board in which the first circuit pattern (conductor layer), the insulating layer, and the second circuit pattern (conductor layer) are sequentially laminated on the substrate has been described above, but the present invention is not limited to this. Instead, it goes without saying that the present invention can be applied to a method of manufacturing a printed circuit board having a build-up wiring layer by alternately laminating a plurality of conductor layers and insulating layers.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, the printed circuit board manufacturing method of the present invention includes a step of forming a first circuit pattern on an insulating substrate and a resin insulating layer having a predetermined thickness covering the first circuit pattern. A step of activating the surface of the resin insulating layer by a reactive ion etching method or a reverse sputtering method using Ar gas, and sputtering on the surface of the resin insulating layer after the activation processing step. Forming a metal layer by a method, and forming a via hole reaching the first circuit pattern from the surface of the metal layer in the metal layer and the resin insulating layer, and the via hole contains a filler having a high dielectric constant A step of filling the paste material made of resin to protrude from the via hole to form a protruding portion, and the metal layer as a polishing stopper layer, A step of polishing and removing the protruding portion, and a step of forming a second circuit pattern by covering the paste material after removing the metal layer. It is possible to easily control the thickness, thereby providing a method for manufacturing a printed circuit board having a thin film capacitor having an accurate capacitance value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a part of a process of a printed circuit board manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a part of a process of a printed circuit board manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a part of a process of a conventional printed circuit board manufacturing method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記絶縁基板上に第1の回路パターンを形成する工程と、
前記第1の回路パターンを覆って、所定厚さの樹脂絶縁層を形成する工程と、
Arガスを用いたリアクティブイオンエッチング法又は逆スパッタリング法により前記樹脂絶縁層の表面を活性化する活性化処理工程と、
前記活性化処理工程後の前記樹脂絶縁層の表面にスパッタリング法により金属層を形成する工程と、
前記金属層と前記樹脂絶縁層中に前記金属層の表面から前記第1の回路パターンに達するビアホールを形成し、前記ビアホールに高誘電率であるフィラーを含有する樹脂からなるペースト材を前記ビアホールからはみ出してはみ出し部を形成するように充填する工程と、
前記金属層を研磨のストッパー層として、前記はみ出し部を研磨して除去する工程と、
前記金属層を除去した後に、前記ペースト材を覆って第2の回路パターンを形成する工程と、からなることを特徴とするプリント基板の製造方法。In the manufacturing method of the printed circuit board in which the circuit pattern and the resin insulating layer are alternately laminated on the insulating substrate, and the build-up wiring in which the circuit pattern is connected by the via hole is formed,
Forming a first circuit pattern on the insulating substrate;
Covering the first circuit pattern and forming a resin insulating layer having a predetermined thickness;
An activation step of activating the surface of the resin insulating layer by reactive ion etching or reverse sputtering using Ar gas,
Forming a metal layer by sputtering on the surface of the resin insulation layer after the activation treatment step;
A via hole reaching the first circuit pattern from the surface of the metal layer is formed in the metal layer and the resin insulating layer, and a paste material made of a resin containing a filler having a high dielectric constant is formed from the via hole. A step of filling so as to form a protruding portion;
Polishing and removing the protruding portion using the metal layer as a polishing stopper layer;
And a step of forming a second circuit pattern covering the paste material after removing the metal layer.
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