JP4720194B2 - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はプリント配線板にＬＣＲ受動部品をあらかじめ作りこんだ受動素子内蔵のプリント配線板およびその製造方法に関するものである。

近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に伴い回路部品の高密度化、高機能化が強まっている。そのため、プリント配線板に電子部品を実装する場合においてはその実装効率を高めるためにコンデンサ（Ｃ）、抵抗（Ｒ）、インダクタ（Ｌ）等の受動素子を基板内に内蔵した構造のプリント配線板が注目されている。

このような受動素子内蔵プリント配線板の製造方法としては、例えば受動素子が抵抗である場合には、抵抗性金属をめっきしたり、あるいは抵抗性金属箔の積層後、エッチング等でパターニングする方法（例えば、特許文献１，２参照）と、配線回路（配線層）及び抵抗素子電極形成後に抵抗膜をスクリーン印刷等によって部分的に形成する方法（例えば、特許文献３参照）がある。このうち、後者の方法は、前者の方法に比べて、材料を効率的に使用でき、工程を少なくできるという利点がある。

また、受動素子がコンデンさである場合には、あらかじめ必要な静電容量の確保されているチップ部品を、絶縁基板に設けた貫通孔内に埋設する方法（例えば、特許文献４参照）、高誘電樹脂フィルムや抵抗性金属箔等により基板上に所定の容量の誘電体を形成した後、内蔵する方法（例えば、特許文献５参照）の２つが良く知られていが、より小型化・薄型化した受動素子内蔵プリント配線板を製造することが可能な点から後者が注目されている。なかでもチタン酸バリウム等の高誘電フィラーを分散した高誘電ペーストをスクリーン印刷することにより、誘電体膜を部分的に形成する方法（例えば特許文献６，７参照）は、材料を効率的に使用でき、工程も少なくできるという利点がある。

このように、受動素子が抵抗の場合も、あるいはコンデンサの場合も、素子本来の機能を担う機能膜（受動素子が抵抗の場合には抵抗膜、受動素子がコンデンサの場合には誘電体膜）をスクリーン印刷法によって形成する方法には、種々の利点がある。
特開２００３−１６８８５１号公報 特公平７−１２０５６４号公報 特公平１−２９５４８２号公報 特公昭６０−４１４８０号公報 特許第２７３８５９０号公報 特許第３０６４０２０号公報 特開平８−１２５３０２号公報

しかしながら、前述の機能膜をスクリーン印刷法で印刷・形成する場合には、その膜厚
が印刷幅や印刷面積に依存して変動するという問題がある。

図面を参照してこの点を説明すると、まず、図９Ａは、１辺が５ｍｍの正方形状にスクリーン印刷した印刷皮膜の断面形状を示す説明図である。この図から分かるように、印刷皮膜の略中央では均一な厚さを持つ平坦部が形成され、他方、その両端では、インキの表面張力を反映して山状に盛り上がっている。

また、図９Ｂは、１辺が１ｍｍの正方形状にスクリーン印刷した印刷皮膜の断面形状を示す説明図である。この図から分かるように、中央部は谷状にへこんでいる一方、両端部は、図９Ａと同様に、山状に盛り上がっている。

さらに、図９Ｃは、１辺が０．２ｍｍの正方形状にスクリーン印刷した印刷皮膜の断面形状を示す説明図である。この場合には、中央の平坦部あ谷部はなくなり、両端部の山が互いに重なりあって、単一の山状の断面を構成している。

ところで、受動素子が抵抗の場合、その抵抗の大きさは、抵抗材料の抵抗率の他に、電極間距離、印刷幅、膜厚に依存する。また、受動素子がコンデンサの場合には、その静電容量は、誘電体材料の誘電率の他に、電極の面積、電極間距離（誘電体の膜厚）に依存する。このため、図９Ａ〜Ｃのように、その印刷面積によって膜厚が異なる場合には、受動素子ごとに印刷面積を実験的に確認しなければ設計することができず、極めて煩雑であった。

そして、このような煩雑さからスクリーン印刷による機能膜の印刷・形成技術の普及拡大が妨げられているという問題があった。

そこで、本発明は、個々の受動素子ごとに実験的に確認する必要をなくして、容易かつ簡便に任意の受動素子を設計することができ、したがってスクリーン印刷法本来の利便性を十分に発揮することのできるプリント配線板とその製造方法を提供することを目的とする。

周知のように、ｎ個の抵抗素子を直列接続すれば全体の抵抗はｎ倍となり、並列接続すれば１／ｎ倍となる。また、ｎ個のコンデンサ素子を直列接続すれば全体の静電容量は１／ｎ倍となり、並列接続すればｎ倍となる。このため、個々の受動素子が一定の電気特性を有するにも拘わらず、これらを直列接続又は並列接続することにより任意の値の抵抗又はコンデンサを構成することが可能となる。

請求項１乃至４の発明は、プリント配線板の製造方法に関するものである。

請求項１の発明は、
電気絶縁性の表面上に複数の対向電極を設ける対向電極形成工程と、
これら複数の対向電極をそれぞれ被覆する複数の誘電体膜であって、互いに同一面積、同一形状を有する方形の複数の誘電体膜を、同一のペーストを用いスクリーン印刷法によって印刷・形成する誘電体膜形成工程と、
これら複数の誘電体膜にまたがる共通電極を設けて、複数の前記対向電極、複数の前記誘電体膜及び共通電極により、互いに直列接続又は並列接続されたコンデンサ素子を形成する受動素子形成工程と、
を具備することを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、単一の機能膜の厚みと電気特性を実験的に確認しておくだけで、プリント配線板上のすべてのコンデンサ素子を単一の前記機能膜から容易かつ簡便に設計して、スクリーン印刷法本来の利便性を十分に発揮することが可能となる。

また、請求項２の発明は、
基板上に配線層を設ける配線工程と、
この配線層上に絶縁層を設ける絶縁層形成工程と、
この絶縁層を貫通する複数の孔を設けると共に、この複数の貫通孔を通してそれぞれ前記配線層と導通する複数の対向電極を、前記絶縁層上に設ける対向電極形成工程と、
これら複数の対向電極をそれぞれ被覆する複数の誘電体膜であって、互いに同一面積、同一形状を有する方形の複数の誘電体膜を、同一のペーストを用いスクリーン印刷法によって印刷・形成する誘電体膜形成工程と、
これら複数の誘電体膜にまたがる共通電極を設けて、複数の前記対向電極、複数の前記誘電体膜及び共通電極により、互いに直列接続又は並列接続されたコンデンサ素子を形成する受動素子形成工程と、
を具備することを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様に、単一の機能膜の厚みと電気特性を実験的に確認しておくだけで、プリント配線板上のすべてのコンデンサ素子
を単一の前記機能膜から容易かつ簡便に設計して、スクリーン印刷法本来の利便性を十分
に発揮することが可能となる。また、対向電極と配線層との導通を絶縁層に設けられた導
通ビアによってとることができるため、この配線層と共通電極との誘電結合を防止して、
設計値とおりのコンデンサ素子を得ることが可能となる。

次に、請求項３の発明は、請求項１又は２の発明を前提とし、誘電体膜形成工程と共通電極形成工程の間に、前記誘電体膜の機械研磨を行う研磨工程を具備することを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明によれば、誘電体膜形成工程と共通電極形成工程の間に、前記誘電体膜の研磨工程を具備するため、スクリーン印刷の際の印刷ばらつきに拘わりなくその厚みを制御して、設計値とおりの電気特性を有する機能膜を精度良く設けることができる。

次に、請求項４の発明は、請求項２の発明を前提とし、前記絶縁層が、熱硬化性樹脂を主成分とし、一様な厚みの絶縁樹脂シートから構成されることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明によれば、前記絶縁層が、熱硬化製樹脂を主成分とし、一様な厚みの絶縁樹脂シートから構成されるため、安定した品質の受動部品内蔵プリント配線板を効率良く製造することが可能となる。

請求項１に係る発明によれば、単一の機能膜の厚みと電気特性を実験的に確認しておくだけで、プリント配線板上のすべてのコンデンサ素子を単一の前記機能膜から容易かつ簡便に設計して、スクリーン印刷法本来の利便性を十分に発揮することが可能となるという効果を奏する。

請求項２に記載の発明によれば、単一の機能膜の厚みと電気特性を実験的に確認しておくだけで、プリント配線板上のすべてのコンデンサ素子を単一の前記機能膜から容易かつ簡便に設計して、スクリーン印刷法本来の利便性を十分に発揮することが可能となり、また、配線層と共通電極との誘電結合を防止して、設計値とおりのコンデンサ素子を得ることが可能となるという効果を奏する。

請求項３に記載の発明によれば、スクリーン印刷の際の印刷ばらつきに拘わりなくその厚みを制御して、設計値とおりの電気特性を有する機能膜を精度良く設けることができるという効果を奏する。

請求項４に記載の発明によれば、安定した品質の受動部品内蔵プリント配線板を効率
良く製造することが可能となるという効果を奏する。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、基板１上に配線層２と２つの受動素子（抵抗素子）を設けたプリント配線板の説明用断面図である。図から分かるように、２つの抵抗素子は、同一面上に配置された共通電極３と２つの対向電極４、４、及び対向電極４，４の一方と共通電極に跨って配置された２つの機能膜（抵抗膜）５、５から構成されており、共通電極３を２つの抵抗素子の電極として共通して使用することによりこれら２つの抵抗素子を直列接続している。なお、対向電極４，４を互いに接続すれば並列接続とすることができる。

図１において、基板１は、表面が平滑で電気絶縁性の樹脂基板である。

また、配線層２は、基板１上に形成される導体回路の配線であり、例えば銅により形成されるものである。

共通電極３及び対向電極４，４は、抵抗素子の電極であり、対向電極４，４は配線層２と電気的に接続されている。これらは、例えば銅により形成することができる。あるいは、配線層２をハーフエッチングした後、銀や金などの貴金属を含むペーストで印刷して被覆することにより、抵抗膜５，５との接触抵抗を減らしても良い。

共通電極３及び対向電極４，４は、その厚みを１０μｍ以下とすることが望ましい。１０μｍより厚いと、抵抗膜５、５をスクリーン印刷する際の表面の段差が１０μｍを越えるため、印刷時にインキがだれてその分だけ電気特性が不安定となり、あるいは抵抗膜５、５にクラックが発生するおそれがある。

対向電極４，４がプリント配線板に多数存在する場合には、これら多数の対向電極は、すべて、同一形状かつ同一の大きさを有することが望ましい。プリント配線板の設計が容易となり、しかも、設計とおりの電気特性を実現できるからである。

また、同様の理由から、プリント配線板に複数の共通電極３を設ける場合には、それら共通電極は、すべて、同一形状かつ同一の大きさを有することが望ましい。

さらに、同様の理由から、電極間距離についても、プリント配線板の抵抗素子のすべての電極間距離が等しいことが望ましい。

これら対向電極の形状と大きさ、共通電極の形状と大きさ、及び電極間距離が一定であっても、抵抗素子同士の直列接続と並列接続とを組み合わせることで、全体として、任意の電気特性（抵抗値）の電気抵抗を設けることが可能である。

次に、抵抗膜５，５は、共通電極３及び対向電極４，４と電気的に接続するように、電気抵抗材料をスクリーン印刷することで設けることができる。電気抵抗材料としては、市販のカーボンペーストをそのまま用いることができる。

抵抗膜５，５は、同一面積に印刷・形成される。好ましくは、同一形状である。プリント配線板が多数の抵抗膜を有する場合には、これら抵抗膜は、すべて、同一面積、同一形状であることが好ましい。プリント配線板の設計が容易となり、しかも、設計とおりの電気特性を実現できるからである。

好ましくは、１辺が０．２〜１ｍｍの方形である。この場合には、その断面形状が凹状の平坦部のない形状となるため、この平坦部の面積の変動による抵抗値のばらつきを防止して、一定の値の抵抗素子を安定して形成することが可能となる。また、プリント配線板に内蔵するのに適した大きさであり、直列接続して全体として大きな抵抗値の抵抗を構成する場合にも、プリント配線板に容易に内蔵することが可能となる。

また、図２は、前記抵抗膜５，５を機械研磨して、その厚みを一定にしたものである。この場合には、スクリーン印刷の際の厚み変動による抵抗値の変動を防止して、精度良くその抵抗素子を形成することができる。

次に、図３Ａは、機能膜として誘電膜を使用し、基板１上に配線層２と３つの受動素子（コンデンサ）を設けたプリント配線板の説明用断面図である。図から分かるように、３つのコンデンサ素子は、共通電極３、３つの対向電極４，４，４、３つの機能膜（誘電体膜）５，５，５、及び絶縁層８とから構成されており、共通電極３を３つのコンデンサ素
子の電極として共通して使用すると共に、３つの対向電極４，４，４を配線層２により電気的に接続することにより、３つのコンデンサ素子を並列接続している。

図３Ａにおいて、基板１は、表面が平滑で電気絶縁性の樹脂基板である。

また、配線層２は、基板１上に形成される導体回路の配線であり、例えば銅により形成されるものである。

絶縁層８は、共通電極３と対向電極４，４，４を電気的に絶縁するものであり、熱硬化性樹脂を主成分とし、一様な厚みの絶縁樹脂シートを配線層２上に真空ラミネーターによって積層し、熱風炉中で硬化させることによって形成できる。

このような熱硬化性樹脂としては例えば、エポキシ樹脂、シアネート樹脂類、ビスマレイミド類とジアミンとの付加重合物、フェノール樹脂、レゾール樹脂、イソシアネート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート及びビニル基含有ポリオレフィン化合物等があげられるが、これらに限定されない。これら熱硬化性樹脂の中でも耐熱性、絶縁性等の性能とコストとのバランスからエポキシ樹脂、特に多官能エポキシ樹脂が好ましい。

エポキシ樹脂は公知のものを用いることができる。例えばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ樹脂等の芳香族環を含むエポキシ類化合物の水素添加化合物、脂環式エポキシ樹脂やシクロヘキセンオキシドの各種誘導体、テトラブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等の含ハロゲンエポキシ樹脂等があげられ、これらを単独もしくは混合して用いることができる。

また、熱硬化性樹脂に添加される硬化剤は、特に限定されるものではないが、熱硬化性樹脂の選択によってそれに対応する硬化剤を選ぶことができる。例えば熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合には、公知のエポキシ樹脂硬化剤を用いることができる。このようなエポキシ樹脂硬化剤として、例えばフェノールノボラック等の多価フェノール類、ジシアンジアミド、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等のアミン系硬化剤、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸等の酸無水物硬化剤またはこれらの混合物等が挙げられる。中でも、低吸水性の点からフェノールノボラック等の多価フェノール類の使用が特に好ましい。

エポキシ樹脂硬化剤の配合割合は、エポキシ樹脂との組み合わせで任意の割合で使用することができるが、通常はＴｇが高くなるようにその配合比が決定される。例えば、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラックを用いる場合は、エポキシ当量と水酸基当量が１：１になるように配合するのが好ましい。

所定の溶媒に溶解させた記述の絶縁樹脂を主成分とするワニスをロールコーター等で支持体に塗布した後、乾燥させて半硬化状態とすることで半硬化状態（Ｂステージ）の絶縁樹脂シートを作製することができる。この絶縁樹脂ワニスを適度な粘度に調整し、直接、配線回路上に印刷や塗布などの方法によって積層してもよいが、本発明においては、絶縁層の形成を半硬化状態の絶縁樹脂シートを積層することで行うことが好ましい。絶縁樹脂シートの支持体としては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等のポリオレフィン、ＰＥＴ等のポリエステル、ポリカーボネート、離型紙等が挙げられる。なかでも、価格・耐熱性・
寸法安定性等の点においてポリエステル系フィルムを使用することが特に好ましい。支持体の厚みとしては１０〜１５０μｍが一般的である。なお、支持体にはマット処理、エンボス加工の他、離型処理が施してあっても良い。さらに必要に応じて、絶縁樹脂シートの支持体が無い面を保護フィルムで覆い、ロール状に巻き取って保存することもできる。保護フィルムとしては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等のポリオレフィン、ＰＥＴ等のポリエステル、さらには離型紙等が挙げられる。保護フィルムの厚みとしては１０〜１００μｍが一般的である。また、保護フィルムにはマット処理、エンボス加工の他、離型処理を施してあっても良い。

絶縁樹脂シートを真空ラミネーターによりラミネートする方法としては、減圧下、バッチ式であってもロールでの連続式であってもよい。ラミネート条件は絶縁樹脂の熱時溶融粘度、樹脂厚、内層回路基板のパターン面積等により異なるが、一般的に圧着温度が７０〜２００℃、圧着圧力が１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２であって、２０Ｔｏｒｒ以下の減圧下において良好にラミネートすることができる。

絶縁層形成のために用いられる絶縁樹脂ワニスには、機械的、熱的、または電気的性質の改質を目的として公知の無機または有機フィラーを加えることができる。ファインパターンを形成するためにはこれらのフィラーの平均粒径が小さいもの程好ましく、平均粒径３μｍ以下のものが使用される。また、その配合比は熱硬化性樹脂の選択によって異なり、絶縁樹脂層全体に対して５〜４０ｗｔ％の範囲内であることが好ましい。有機フィラーとしては、エポキシ樹脂粉末、メラミン樹脂粉末、尿素樹脂粉末、グアナミン樹脂粉末、ポリエステル樹脂粉末等を、無機フィラーとしては、シリカ、アルミナ、酸化チタン等を挙げることができる。なかでも、シリカフィラーは誘電率が低いこと、線膨張率が低いこと、表面粗化処理により絶縁性樹脂中から脱離してアンカーを形成しやすいことなどからより好ましく用いることができる。

絶縁層形成のために用いられる絶縁樹脂ワニスには、熱可塑性樹脂を添加することができる。熱可塑性樹脂の添加の目的は、特に樹脂の強靱性を向上させ、絶縁層に粘り強さを持たせるためである。通常エポキシ樹脂は銅とのめっき密着性や耐熱性に優れるが、固くて脆い特性を有しており、冷熱衝撃試験での樹脂クラック等の不具合を生じることがある。これに対し、ポリエーテルスルホン、フェノキシ樹脂、ポリイミド等の熱可塑性樹脂を加えることにより、信頼性に優れた絶縁樹脂層を形成することができる。このような熱可塑性樹脂としては、上述した熱硬化性樹脂、硬化剤と同一の溶媒に溶解して混合できることが望ましい。また、熱可塑性樹脂の配合比は全樹脂固形分の１０〜４０％の範囲であることが好ましい。これは、熱可塑性樹脂の含量が全樹脂固形分の１０重量％以下では熱可塑性樹脂による靱性効果があまり得られない傾向があり、また４０重量％以上では充分なめっき密着性が得られない傾向にあるためである。

次に、ビア７は、配線層２と対向電極４，４，４とを導通させるもので、周知の方法で設けることができる。すなわち、基板１上に配線層２と絶縁層８を設けた後、例えば、ＵＶ−ＹＡＧレーザーを照射することにより、絶縁層８を貫通して配線層表面を露出する孔を設けることができる。次いで、めっきにより対向電極４，４，４を設ける工程と同一工程で、この孔内壁をめっきしてビア７を形成することが可能である。ビア７を介して対向電極４，４，４と配線層２との導通を図ることで、配線層２と共通電極３とが容量結合することを防ぎ、設計とおりのコンデンサ素子を実現することが可能となる。

次に、対向電極４，４，４は、誘電体膜５，５，５を挟んで共通電極３と対向し、これら誘電体膜５，５，５及び共通電極３と共にコンデンサ素子を構成するもので、例えば、めっき膜から形成することができる。なお、前述のように、めっきにより対向電極４，４，４を形成する工程と同一工程で孔内壁をめっきしてビア７を形成することができる。

対向電極４，４，４は、同一面積に形成される。好ましくは、同一形状である。プリント配線板が多数の対向電極を有する場合には、これら対向電極は、すべて、同一面積、同一形状であることが好ましい。プリント配線板の設計が容易となり、しかも、設計とおりの電気特性を実現できるからである。

好ましくは、１辺が０．１〜０．９ｍｍの方形である。この場合、プリント配線板に内蔵するのに適した大きさであり、並列接続して全体として大きな静電容量のコンデンサを構成する場合にも、プリント配線板に容易に内蔵することが可能となる。

また、対向電極４，４，４は、１０μｍ以下の厚みを有することが望ましい。１０μｍより厚いと、誘電体膜５，５，５をスクリーン印刷する際の表面の段差が１０μｍを越えるため、印刷時にインキがだれてその分だけ電気特性が不安定となり、あるいは誘電体膜５，５，５にクラックが発生するおそれがある。

次に、誘電体膜５，５，５は、高誘電樹脂ペーストをスクリーン印刷することで形成する。高誘電樹脂ペーストはバインダー樹脂と高誘電率フィラーを主成分として成る。バインダー樹脂としては熱硬化性樹脂に硬化剤を添加したものが使用でき、この場合には、スクリーン印刷の後、加熱硬化させる。熱硬化性樹脂及び硬化剤には絶縁樹脂で使用されているものと同様のものを使用することができる。また、高誘電率フィラーとしては、例えばチタン酸バリウム，チタン酸ストロンチウム，チタン酸カルシウム，チタン酸マグネシウム，チタン酸亜鉛，チタン酸鉛等のチタン酸塩、あるいはジルコン酸カルシウム，ジルコン酸バリウム，ジルコン酸鉛等のジルコン酸塩等を主成分とした種々の誘電体セラミック組成物を使用することができる。

また、誘電体膜５，５，５は、同一面積に印刷・形成される。好ましくは、同一形状である。プリント配線板が多数の誘電体膜を有する場合には、これら誘電体膜は、すべて、同一面積、同一形状であることが好ましい。プリント配線板の設計が容易となり、しかも、設計とおりの電気特性を実現できるからである。

好ましくは、１辺が０．２〜１ｍｍの方形である。この場合には、その断面形状が凹状の平坦部のない形状となるため、この平坦部の面積の変動による静電容量のばらつきを防止して、一定の静電容量のコンデンサ素子を安定して形成することが可能となる。また、プリント配線板に内蔵するのに適した大きさであり、並列接続して全体として大きな静電容量のコンデンサを構成する場合にも、プリント配線板に容易に内蔵することが可能となる。

次に、共通電極３は、例えば、導電ペーストをスクリーン印刷することで形成することができる。なお、プリント配線板に複数の共通電極３を設ける場合には、それら共通電極は、すべて、同一形状かつ同一の大きさを有することが望ましい。

次に、図３Ｂは、基板１上に設けた３つのコンデンサ素子を直列接続したプリント配線板の説明用断面図である。図から分かるように、共通電極５は、隣接するコンデンサ素子との間で共通に利用されており、他方、対向電極４は、配線層２を介して、隣接する対向電極と電気的に接続されており、全体として３つのコンデンサ素子を直列接続している。

次に、図４Ａは、前記誘電体膜５，５，５を機械研磨して、その厚みを一定にしたもので、その他は図３Ａと同様である。また、図４Ｂは、前記誘電体膜５，５，５を機械研磨して、その厚みを一定にしたもので、その他は図３Ｂと同様である。この場合には、スクリーン印刷の際の厚み変動による静電容量の変動を防止して、精度良くそのコンデンサ素
子を形成することができる。

また、図５は、基板として、電気配線９を内蔵したものを使用したプリント配線板の説明用断面図である。図から分かるように、基板１‘は、絶縁層１０に導電ビアａを設けて、電気配線９と配線層２とを電気的に接続して、全体として１つの電気回路を構成している。

このような基板１‘は周知の技術により製造することができる。すなわち、電気絶縁性樹脂シートに銅箔を積層し、エッチングして電気配線９を設け、次に電気絶縁性シートを積層して絶縁層１０を形成することによって基板１’を製造することが可能である。また、導電ビアａは、ＵＶ−ＹＡＧレーザーによって孔を設けた後、めっきにより配線層２を形成すると同時に孔の内壁をめっきすることにより形成することができる。

次に、図６は、共通電極３の上に、更に絶縁層１２を介して電気配線１１を設けたプリント配線板の説明用断面図であり、図７は、基板として、電気配線９を内蔵したものを使用すると共に、共通電極３の上に、更に絶縁層１２を介して電気配線１１を設けたプリント配線板の説明用断面図である。このように、本発明のプリント配線板は、その一部に受動素子を備える多層の配線板とすることもできる。

次に、図面を参照して、本発明に係るプリント配線板の製造方法について説明する。図８は、図３Ａに示されたプリント配線板の製造工程を示す説明図である。

すなわち、まず、基板１上に配線層２を形成する（配線工程、図８Ａ参照）。 次に、この配線層２を被覆して、その全面に、絶縁樹脂シートを真空ラミネーターによりラミネートし、所定の温度に設定した熱風炉中で硬化させて絶縁層８を積層する（絶縁層形成工程、図８Ｂ参照）。そして、この絶縁層８上の所定の位置にＵＶ−ＹＡＧレーザーにより孔を設け、この孔の内壁をめっきして導通ビア７を設けると共に、同時に対向電極４，４，４を形成する（対向電極形成工程、図８Ｃ）。次に、対向電極４，４，４を被覆して、熱硬化性樹脂と高誘電率フィラーよりなる高誘電樹脂ペーストを、パターン状にスクリーン印刷し、加熱硬化して誘電体膜５，５，５を形成する（誘電体膜形成工程、図８Ｄ参照）。次に、誘電体膜５，５，５表面をバフ等で機械研磨して、その膜厚を一定に整える（研磨工程、図８Ｅ）。そして、最後に、導電性ペーストをスクリーン印刷して共通電極３を形成しコンデンサ素子を形成して（受動素子形成工程）、図３Ａに示すプリント配線板を得ることができる。

以下に実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

まず、実施例で用いた絶縁樹脂シート及び、高誘電樹脂ペーストの製造例を示す。絶縁樹脂ワニス及び高誘電樹脂ペーストの組成は表１に記載の通りである。また、表１中の数値は特に示さない限り重量部である。

［絶縁樹脂シートの製造例］
熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂成分としてエピコート１００１（油化シェルエポキシ社製）９０重量部、エピコート８２８ＥＬ（油化シェルエポキシ社製）１０重量部、エポキシ樹脂硬化剤としてフェノールノボラック（日本化薬社製）２４．６重量部、熱可塑性樹脂としてフェノキシ樹脂（フェノートＹＰ−５０、東都化成社製）３７．４重量部をシクロヘキサノンとメチルエチルケトン（ＭＥＫ）の混合溶媒に溶解させた。この溶液にシリカフィラーのＡＥＲＯＳＩＬ ＲＹ２００（日本アエロジル社製）４０．５重量部、硬
化触媒の２−エチル−４−メチルイミダゾール（東京化成工業社製）０．３２重量部を加え、練り込みロールで分散させた後に攪拌及び脱泡し、絶縁樹脂ワニスを調製した。このようにして得られた絶縁樹脂ワニスを厚さ３０μｍのポリエステルフィルム支持体上に乾燥後の膜厚が５０μｍとなるようにロールコーターで塗布し、８０℃で１０分間乾燥させた。さらに、支持体の無い樹脂面に、厚さ２０μｍのポリエチレン保護フィルムを張り合わせ、絶縁樹脂面を保護した。

［高誘電樹脂ペーストの製造例］
熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂成分としてＥＰＰＮ−５０２Ｈ（日本化薬社製）９０重量部、エピコート８２８ＥＬ（油化シェルエポキシ社製）１０重量部、エポキシ樹脂硬化剤としてカヤハードＮＨＮ（日本化薬社製）９９．４重量部をシクロヘキサノンに溶解させた。この溶液にチタン酸バリウム（富士チタン工業社製）１８０１．６重量部、硬化触媒の２−エチル−４−メチルイミダゾール（東京化成工業社製）０．７８重量部を加え、練り込みロールで分散させた後に攪拌及び脱泡し、高誘電樹脂ワニスを作成した。この高誘電樹脂ワニスをポリイミドフィルム上に塗布・硬化させた後、ＬＣＲメーターで１ＭＨｚにおける比誘電率を測定したところ５１であった。

［実施例１］
コア基材（コア厚約０．８ｍｍ）上に、銅箔を積層し、常法に従ってエッチングして、配線層を形成した。

次に、絶縁樹脂シートの製造例で製造した絶縁樹脂シートを、保護フィルムを剥がし、真空ラミネーターにより温度１３０℃、圧力３ｋｇｆ／ｃｍ２でラミネートした。室温まで冷却して絶縁樹脂支持体を剥離した後、１７０℃のオーブン中で３０分間加熱して絶縁樹脂を硬化させ、絶縁層とした。この後、所定のビアホール形成部にＵＶ−ＹＡＧレーザーで穴開けを行った後、アルカリ性過マンガン酸塩による表面粗化を行い、パネル−フィルドビアめっきによりビアホールの内壁をめっきすると共に、複数の対向電極を形成した。対向電極は、いずれも電気的接続及び同一形状で複数に分割された対向電極の形成を行った。この対向電極は、すべて同一で１辺０．４１ｍｍの正方形形状であり、この対向電極１つ当たり３ｐＦの静電容量を有するコンデンサ素子を構成できるよう設計されている。なお、上記配線層は、これら対向電極を相互に接続するよう配線されており、この配線によって構成されるコンデンサは、３ｐＦ（コンデンサ素子１つ）、９ｐＦ（コンデンサ素子３つを並列接続）、３０ｐＦ（コンデンサ素子１０個を並列接続）の３種類である。また、対向電極の厚み８μｍである。

上述のように同一形状で複数に分割して形成された複数の対向電極をそれぞれ被覆して、その上に、高誘電樹脂ペーストの製造例で製造した高誘電樹脂ペーストを、厚さ２５μｍ、対向電極よりも両端が０．１ｍｍ広くなるように（１辺０．５１ｍｍの正方形状、面積約０．２６０１ｍｍ²）スクリーン印刷で形成した。なお、印刷面の凹凸は、前述の対向電極の厚みを反映して８μｍであった。スクリーン版には２００メッシュ、乳剤厚さ１５μｍのステンレス版（東京プロセスサービス社製）を用いた。この後、８０℃のオーブン中で３０分乾燥させた後、１８０℃のオーブン中で１時間加熱して誘電体を硬化させた。さらに誘電体表面を不織布バフ♯３２０，♯６００，♯１０００（角田ブラシ社製）により研磨した。このようにして形成された誘電体上に、対向電極全てを被覆してそれより広い面積となるように、導電性銀ペーストＸＡ−４３６（藤倉化成社製）を単一で印刷し、共通電極を形成するとともに、共通電極と絶縁樹脂上の導体パターンを電気的に接続した。

さらにこの基板上に再度絶縁樹脂シートの製造例で製造した絶縁樹脂シートを、保護フ
ィルムを剥がし、真空ラミネーターにより温度１３０℃、圧力３ｋｇｆ／ｃｍ２でラミネートした。室温まで冷却して絶縁樹脂支持体を剥離した後、１７０℃のオーブン中で３０分間加熱して絶縁樹脂を硬化させ、絶縁層とした。所定のビアホール形成部にＵＶ−ＹＡＧレーザーでビアホールを形成し、パネル−フィルドビアめっきによりビアを電気的に接続し、エッチングにより導体回路及び対向電極を形成した。以上の工程を２回繰り返すことによりビルドアップ２層受動素子内蔵プリント配線板を製造した。尚、表層の導体回路を形成する際には対向電極は形成しない。

［実施例２］
一片を０．４１ｍｍの正方形の対向電極を有するコンデンサ素子１つで静電容量３ｐＦのコンデンサを構成し、一片を０．３７ｍｍの正方形の対向電極を有するコンデンサ素子４つを並列接続して静電容量１０ｐＦのコンデンサを構成し、また、一片を０．４５ｍｍの正方形の対向電極を有するコンデンサ素子９つを並列接続して静電容量３３ｐＦのコンデンサを構成した他は実施例１と同様にしてビルドアップ２層受動素子内蔵プリント配線板を製造した。

各実施例におけるコンデンサ素子の対向電極の面積、コンデンサ素子が並列接続された数、コンデンサ素子が並列接続された構成されたコンデンサの電極総面積を表２に示す。

［実施例３］
対向電極の厚みを１８μｍとした他は実施例１と同様にしてビルドアップ２層受動素子内蔵プリント配線板を製造した。

［実施例４］
一片を０．４１ｍｍの正方形の対向電極を有するコンデンサ素子１つで静電容量３ｐＦのコンデンサを構成し、一片を０．７１ｍｍの正方形の対向電極を有するコンデンサ素子１つで静電容量９ｐＦのコンデンサを構成し、一片を１．３ｍｍの正方形の対向電極を有するコンデンサ素子１つで静電容量３０ｐＦのコンデンサを構成した他は、実施例１と同様にしてビルドアップ２層受動素子内蔵プリント配線板を製造した。なお、誘電体膜は、それぞれ、対向電極より両端が０．１ｍｍ広くなるようにスクリーン印刷で形成した。

＜評価＞
上述のようにして作製した資料の評価方法は下記によった。結果を表３及び表４に示す。

＜静電容量＞
実施例と同じ製造方法で作製した評価基板により、素子内蔵基板が内蔵するコンデンサの静電容量をマテリアルアナライザにより測定した。尚、静電容量の設計値は誘電体の誘電率と厚さ、電極の有効面積から計算した値である。

＜絶縁試験＞
各実施例で製造した受動素子内蔵プリント配線板を、高度加速寿命試験装置に１２１℃／８５％の条件下で投入して内蔵コンデンサに２０Ｖの電圧を１６８時間印加し、絶縁抵抗の経時測定を行った。各実施例及び比較例につきそ８サンプルを投入し、一つも絶縁不良が発生しなかった場合を「良好」、一つでも絶縁不良が発生した場合を「不良」とした。

＜考察＞
表３及び表４の結果から分かるように、大面積の対向電極１つで大容量のコンデンサを構成した実施例４の３０ｐＦでは、その静電容量が設計値から大きくずれ、また絶縁性についても劣っているのに対し、小面積の対向電極を有するコンデンサ素子を多数並列接続して大容量のコンデンサを構成した実施例１、２においては、その静電容量が設計値に近く、しかも、絶縁性にも優れている。なお、小面積の対向電極を有するコンデンサ素子を多数並列接続して大容量のコンデンサを構成した場合であっても、対向電極の厚みが大きい実施例３においては、必ずしも充分な電気特性は得られない。

本発明の実施の形態に係るプリント配線板の説明用断面図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線板の説明用断面図である。 図３Ａ及びＢは、それぞれ、本発明の実施の形態に係るプリント配線板の説明用断面図である。 図４Ａ及びＢは、それぞれ、本発明の実施の形態に係るプリント配線板の説明用断面図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線板の説明用断面図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線板の説明用断面図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線板の説明用断面図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線板の製造工程の説明用断面図である。 従来技術に係るプリント配線板の説明用断面図である。

符号の説明

１…基板
２…配線層
３…共通電極
４…対向電極
５，５‘…抵抗膜（機能膜）
６，６‘…誘電体膜（機能膜）
７…ビア
８…絶縁層

Claims (4)

1. 電気絶縁性の表面上に複数の対向電極を設ける対向電極形成工程と、
   これら複数の対向電極をそれぞれ被覆する複数の誘電体膜であって、互いに同一面積、同一形状を有する方形の複数の誘電体膜を、同一のペーストを用いスクリーン印刷法によって印刷・形成する誘電体膜形成工程と、
   これら複数の誘電体膜にまたがる共通電極を設けて、複数の前記対向電極、複数の前記誘電体膜及び共通電極により、互いに直列接続又は並列接続されたコンデンサ素子を形成する受動素子形成工程と、
   を具備することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
2. 基板上に配線層を設ける配線工程と、
   この配線層上に絶縁層を設ける絶縁層形成工程と、
   この絶縁層を貫通する複数の孔を設けると共に、この複数の貫通孔を通してそれぞれ前記配線層と導通する複数の対向電極を、前記絶縁層上に設ける対向電極形成工程と、
   これら複数の対向電極をそれぞれ被覆する複数の誘電体膜であって、互いに同一面積、同一形状を有する方形の複数の誘電体膜を、同一のペーストを用いスクリーン印刷法によって印刷・形成する誘電体膜形成工程と、
   これら複数の誘電体膜にまたがる共通電極を設けて、複数の前記対向電極、複数の前記誘電体膜及び共通電極により、互いに直列接続又は並列接続されたコンデンサ素子を形成する受動素子形成工程と、
   を具備することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
3. 誘電体膜形成工程と共通電極形成工程の間に、前記誘電体膜の機械研磨を行う研磨工程を具備することを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント配線板の製造方法。
4. 前記絶縁層が、熱硬化性樹脂を主成分とし、一様な厚みの絶縁樹脂シートから構成されることを特徴とする請求項２記載のプリント配線板の製造方法。
   
   
   

Images