JP6791784B2 - 指紋センサー用配線基板 - Google Patents

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７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１１ｂの上下面にビルドアップ絶縁層１１ａ，１１ｃが積層されて成る。コア絶縁層１１ｂ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１１ｂの厚みは３０〜４００μｍ程度である。コア絶縁層１１ｂ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１１ａ，１１ｃ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１１ａ，１１ｃの厚みは１０〜２０μｍ程度である。ビルドアップ絶縁層１１ａ，１１ｃ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１１ｂ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１１ａ，１１ｃ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８に示すように、端部にランド１６ａ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９に示すように、端部にランド１７ａ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１０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１１ａ，１１ｃ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の製造方法について説明する。まず、図１１（ａ）に示すように、コア絶縁層１１ｂ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１１（ｂ）に示すように、配線導体１２が形成されたコア絶縁層１１ｂの上下面にビルドアップ絶縁層１１ａ，１１ｃを積層する。ビルドアップ絶縁層１１ａ，１１ｃには、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、図１１（ｃ）に示すように、上下のビルドアップ絶縁層１１ａ，１１ｃの表面に表層帯状電極１６および突起電極１８を含む配線導体１２を形成する。この配線導体１２の形成は、周知のセミアディティブ法を用いて行う。

最後に、図１１（ｄ）に示すように、ビルドアップ絶縁層１１ａ，１１ｃおよびその表面の配線導体１２上にソルダーレジスト層１３を被着することにより、指紋センサー用配線基板２０が完成する。

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の狭い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をセミアディティブ法により形成する際に用いられるめっきレジスト層にこの狭い間隔の部分で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、最上層の前記絶縁層ならびに前記表層帯状電極および前記突起電極を覆うソルダーレジスト層とを具備して成る指紋センサー用配線基板であって、前記表層帯状電極は、最上層の前記絶縁層の上面に埋入されているとともに、前記突起電極は、最上層の前記絶縁層を上下に貫通するビアホール内に充填された導体のみにより形成さ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、表層帯状電極が最上層の絶縁層の上面に埋入されているとともに、突起電極が最上層の絶縁層を上下に貫通するビアホール内に充填された導体のみにより形成されていることから、突起電極と表層帯状電極との間の電気的な絶縁が良好に確保されるとともに、最上層の絶縁層ならびに表層帯状電極および突起電極を覆うソルダーレジスト層の表面を平坦なものとすることができる。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５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を説明するための断面模式図である。 図６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を説明するための断面模式図である。 図７は、従来の指紋センサー用配線基板を示す断面模式図である。 図８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９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１０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１１は、従来の指紋センサー用配線基板の製造方法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、３層の絶縁層１ａ〜１ｂを積層して成る。この例では、絶縁層１ａ，１ｃは、ガラスクロスなしの熱硬化性樹脂から成る。絶縁層１ｂは、ガラスクロス入りの熱硬化性樹脂から成る。絶縁層１ａ，１ｃの厚みは、１０〜２０μｍである。絶縁層１ｂの厚みは、３０〜４００μｍである。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。絶縁層１ａ〜１ｃには、それぞれ複数のビアホール４が形成されている。ビアホール４の直径は、２０〜１００μｍ程度である。なお、絶縁層１ａ，１ｃは、ガラスクロス入りの熱硬化性樹脂により形成されていてもよい。

配線導体２は、絶縁層１ａ〜１ｃの上下面およびビアホール４内に配設されている。配線導体２は、銅めっきから成る。配線導体２の厚みは、５〜５０μｍである。

最上層の絶縁層１ａの上面に配設された配線導体２の一部は、指紋読み取り用の表層帯状電極５を形成している。表層帯状電極５は、図２に示すように、端部にランド５ａ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５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。

絶縁層１ａと１ｂとの間に配設された配線導体２の一部は、指紋読み取り用の内層帯状電極６を形成している。内層帯状電極６は、図３に示すように、端部にランド６ａを有するとともに上面に複数の突起電極７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６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７は、表層帯状電極５同士の間に対応する位置に形成されている。突起電極７は、長径が２０〜５０μｍ程度である。

表層帯状電極５と内層帯状電極６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７の上端は、表層帯状電極５の上面と同じ高さである。

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８を形成している。外部接続パッド８は、直径が２００〜５００μｍの円形である。外部接続パッド８と表層帯状電極５および内層帯状電極６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。

ソルダーレジスト層３は、絶縁層１ａ，１ｃ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。ソルダーレジスト層３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３の厚みは、配線導体２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３は、表層帯状電極５および突起電極７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８を露出させる開口部を有している。

ところで、本例の指紋センサー用配線基板１０においては、表層帯状電極５が最上層の絶縁層１ａの上面に埋入されているとともに、突起電極７が絶縁層１ａを上下に貫通するビアホール４ａ内に充填された導体のみにより形成されている。このように、表層帯状電極５が最上層の絶縁層１ａの上面に埋入されているとともに、突起電極７が最上層の絶縁層１ａを上下に貫通するビアホール４ａ内に充填された導体のみにより形成されていることから、突起電極７と表層帯状電極５との間の電気的な絶縁が良好に確保される。

さらに、表層帯状電極５および突起電極７の上面は、好ましくは最上層の絶縁層１ａの上面よりも０．１〜３μｍ低いものとなっている。表層帯状電極５および突起電極７の上面が最上層の絶縁層１ａの上面よりも０．１〜３μｍ低いものであると、表層帯状電極５および突起電極７を覆うソルダーレジスト層３の厚みが例えば６μｍ以下の薄いものであったとしても、ソルダーレジスト層３の表面の凹凸を２μｍ以下の平坦なものにすることができる。このように、表層帯状電極５および突起電極７を被覆するソルダーレジスト層３の厚みが６μｍ以下と薄いとともにその表面の凹凸が２μｍ以下の平坦なものであることにより、指紋の検出感度および検出精度を良好なものとすることができる。したがって、本例によれば、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１０を提供することができる。

このような指紋センサー用配線基板１０の製造方法を図５および図６を参照して説明する。なお、図５，図６では、図１に示した指紋センサー用配線基板１０が上下逆さまの状態で製造される様子を示している。

先ず、図５（ａ）に示すように、平坦な支持基板２１の上面にキャリア付き銅箔２４を積層したものを準備する。支持基板２１は、例えばガラスクロス入りのエポキシ樹脂板である。キャリア付き銅箔２４は、キャリア銅箔２２と銅箔２３とが互いに剥離可能に積層されたものである。

次に、図５（ｂ）に示すように、銅箔２３の表面に最上層の配線導体２を形成する。この配線導体２は、表層帯状電極５を含んでおり、突起電極７を含んでいない。配線導体２は、周知のセミアディティブ法により形成する。最上層の配線導体２は、突起電極７を含んでいないことから、セミアディティブ法によりこの配線導体２を形成する際に表層帯状電極５と突起電極７との電気的な絶縁信頼性が損なわれることはない。

次に、図５（ｃ）に示すように、銅箔２３および最上層の配線導体２の表面に最上層の絶縁層１ａを積層する。最上層の絶縁層１ａには、ビアホール４ａを含む複数のビアホール４をレーザ加工により形成する。

次に、図５（ｄ）に示すように、最上層の絶縁層１ａの表面およびビアホール５内に次層の配線導体２を形成する。ビアホール４ａ内に形成された導体は、突起電極７を形成する。

次に、図５（ｅ）に示すように、配線導体２が形成された絶縁層１ａの表面に絶縁層１ｂおよび次層の配線導体２を積層する。

次に、図６（ｆ）に示すように、配線導体２が形成された絶縁層１ｂの表面に最下層の絶縁層１ｃおよび最下層の配線導体２を形成する。

次に、図６（ｇ）に示すように、配線導体２が形成された最下層の絶縁層１ｃの表面に下面側のソルダーレジスト層３を形成する。

次に、図６（ｈ）に示すように、キャリア銅箔２２と銅箔２３との間を剥離して支持基板２１をキャリア銅箔２２ともに除去する。

次に、図６（ｉ）に示すように、銅箔２３をエッチング除去して表層帯状電極５および突起電極７を露出させる。このとき、エッチングにより表層帯状電極５および突起電極７の表面も若干エッチングされて、表層帯状電極５および突起電極７の露出表面が最上層の絶縁層１ａの表面よりも０．１〜３μｍ凹んだものとなる。

最後に、図６（ｊ）に示すように、最上層の絶縁層１ａおよび最上層の配線導体２の表面に上面側のソルダーレジスト層３を被着することにより、指紋センサー用配線基板１０が完成する。

１・・・・・・・絶縁基板
１ａ〜１ｃ・・・絶縁層
３・・・・・・・ソルダーレジスト層
５・・・・・・・表層帯状電極
６・・・・・・・内層帯状電極
７・・・・・・・突起電極
１０・・・・・・・指紋センサー用配線基板

Claims (2)

1. 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、最上層の前記絶縁層ならびに前記表層帯状電極および前記突起電極を覆うソルダーレジスト層とを具備して成る指紋センサー用配線基板であって、前記表層帯状電極は、最上層の前記絶縁層の上面に埋入されているとともに、前記突起電極は、最上層の前記絶縁層を上下に貫通するビアホール内に充填された導体のみにより形成されていることを特徴とする指紋センサー用配線基板。
2. 前記表層帯状電極および前記突起電極は、その上面が最上層の前記絶縁層の上面よりも０．１〜３μｍ低くなるように形成されているとともに、該表層帯状電極および突起電極の上面を覆う前記ソルダーレジスト層の厚みが６μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の指紋センサー用配線基板。