JP6813387B2 - 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８に、従来の指紋センサー用配線基板２００を示す。従来の指紋センサー用配線基板２００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９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。

さらに、上面側の最表層の配線導体１２の一部は、表層帯状電極１６同士の間に複数のパッド電極１７を有している。パッド電極１７は、第１の方向に沿う寸法が４０〜６５μｍ程度、これに直交する第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。このパッド電極１７は、後述する内層帯状電極１８上に位置している。そして、直径が２０〜４０μｍの円形のビアホール１５ａ内に充填されたビア導体１９を介して内層帯状電極１８に接続されている。

図８に戻って、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１８を形成している。内層帯状電極１８は、図１０に示すように、端部にランド１８ａ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１８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。

これらの表層帯状電極１６と内層帯状電極１８とは、図１１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。

図８に戻って、下面側の最表層の配線導体１２の一部は、外部接続パッド２０を形成している。外部接続パッド２０と表層帯状電極１６および内層帯状電極１８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２０を露出させる開口部を有している。

そして、この指紋センサー用配線基板２００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２００においては、パッド電極１７が表層帯状電極１６の間に配置されていることで、表層帯状電極１６と内層帯状電極１８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。なお、このような高感度の要求は、さらに高まっている。

特開２００１−４６３５９号公報

本発明が解決しようとする課題は、表層帯状電極の間に内層帯状電極とビア導体を介して接続されたパッド電極を有する指紋センサー用配線基板において、指紋の読み取りの感度を、さらに高めることが可能な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、最上層の前記絶縁層上に形成されており、前記内層帯状電極上で、かつ前記表層帯状電極同士の間に配置されたパッド電極と、該パッド電極と前記内層帯状電極との間の最表層の前記絶縁層を貫通して形成されており、前記パッド電極と前記内層帯状電極とを電気的に接続するビア導体と、を具備して成る指紋センサー用配線基板であって、前記ビア導体は、上面視で前記第１の方向に長い長円形状であ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、表層帯状電極同士の間に配置されたパッド電極と内層帯状電極とを電気的に接続するビア導体は、上面視で表層帯状電極に沿う第１の方向に長い長円形状であることから、このビア導体と表層帯状電極との対向面積が大きなものとなる。その結果、表層帯状電極と内層帯状電極との間の静電結合がさらに強まり、それにより指紋の読み取りの感度を、さらに高めることが可能な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およびパッド電極を示す上面図である。 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上面図である。 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およびパッド電極と内層帯状電極とが上下に重なった状態を示す上面図である。 図５は、本発明の指紋センサー用配線基板の実施形態の他の例を示す断面模式図である。 図６は、図５に示す指紋センサー用配線基板の製造方法を説明するための工程毎の断面模式図である。 図７は、図５に示す指紋センサー用配線基板の製造方法を説明するための工程毎の断面模式図である。 図８は、従来の指紋センサー用配線基板を示す断面模式図である。 図９は、従来の指紋センサー用配線基板の表層帯状電極およびパッド電極を示す上面図である。 図１０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上面図である。 図１１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およびパッド電極と内層帯状電極とが上下に重なった状態を示す上面図である。

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１００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２０〜７０μｍ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。

さらに、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、表層帯状電極６同士の間に複数のパッド電極７を有している。パッド電極７は、第１の方向に沿う寸法が４０〜６５μｍ程度、これに直交する第２の方向に沿う寸法が３０〜４５μｍ程度であり、表層帯状電極６との間隔が１０〜２０μｍである。このパッド電極７は、後述する内層帯状電極８上に位置している。そして、短径が２０〜４０μｍ、長径が３０〜６０μｍであり、第１の方向に長い長円形のビアホール５ａ内に充填されたビア導体９を介して内層帯状電極８に接続されている。

図１に戻って、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８を形成している。内層帯状電極８は、図３に示すように、端部にランド８ａ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８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。

表層帯状電極６と内層帯状電極８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。パッド電極７は、表層帯状電極６との水平間隔が５〜２０μｍである。

図１に戻って、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１０を形成している。外部接続パッド１０は、直径が２００〜５００μｍの円形である。外部接続パッド１０と表層帯状電極６および内層帯状電極８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、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。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、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１０を露出させる開口部を有している。

そして、この指紋センサー用配線基板１００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。

なお、この指紋センサー用配線基板１００においては、内層帯状電極８にビア導体９を介して電気的に接続されたパッド電極７が表層帯状電極６の間に配置されていることで、表層帯状電極６と内層帯状電極８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。さらに、パッド電極７と内層帯状電極８とを接続するビア導体９は、上面視で表層帯状電極６に沿う第１の方向に長い長円形状であることから、従来の円形のビア導体と比較して、ビア導体９と表層帯状電極６との対向面積が大きなものとなる。その結果、表層帯状電極６と内層帯状電極８との間の静電結合がさらに強まり、それにより指紋の読み取りの感度を、さらに高めることが可能な指紋センサー用配線基板１００を提供することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更は可能である。図５に、本発明の指紋センサー用配線基板の実施形態の別の例を示す。なお、図５に示す指紋センサー用配線基板１００’おいて、上述の実施形態の一例と同様の箇所には、同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

この例では、表層帯状電極６およびパッド電極７が最上層の絶縁層１ｂの上面に埋入されている点で上述の実施形態の一例とは異なっている。埋入された表層帯状電極６およびパッド電極７の上面は、好ましくは最上層の絶縁層１ｂ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６およびパッド電極７の上面が最上層の絶縁層１ｂの上面よりも０．１〜３μｍ低いものとなるように最上層の絶縁層１ｂの上面に埋入されていると、表層帯状電極６およびパッド電極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６およびパッド電極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。

このような指紋センサー用配線基板１００’の製造方法を図６および図７を参照して説明する。なお、図６，図７では、図５に示した指紋センサー用配線基板１００’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６（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６（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６およびパッド電極７を含んでいる。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。

次に、図６（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１ｂを積層する。最上層の絶縁層１ｂには、ビアホール５ａを含む複数のビアホール５をレーザ加工により形成する。

次に、図６（ｄ）に示すように、最上層の絶縁層１ｂ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。

次に、図６（ｅ）に示すように、配線導体２が形成された絶縁層１ｂの表面に絶縁層１ａおよび次層の配線導体２を積層する。

次に、図７（ｆ）に示すように、配線導体２が形成された絶縁層１ａの表面に最下層の絶縁層１ｂおよび最下層の配線導体２を形成する。

次に、図７（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１ｂ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７（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７（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６およびパッド電極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６およびパッド電極７の表面も若干エッチングされて、表層帯状電極６およびパッド電極７の露出表面が最上層の絶縁層１ｂの表面よりも０．１〜３μｍ凹んだものとなる。

最後に、図７（ｊ）に示すように、最上層の絶縁層１ｂ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１００’が完成する。

１・・・・・・・絶縁基板
１ａ，１ｂ・・・絶縁層
３・・・・・・・ソルダーレジスト層
６・・・・・・・表層帯状電極
７・・・・・・・パッド電極
８・・・・・・・内層帯状電極
９・・・・・・・ビア導体
１００・・・・・指紋センサー用配線基板

Claims (3)

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、最上層の前記絶縁層上に形成されており、前記内層帯状電極上で、かつ前記表層帯状電極同士の間に配置されたパッド電極と、該パッド電極と前記内層帯状電極との間の最表層の前記絶縁層を貫通して形成されており、前記パッド電極と前記内層帯状電極とを電気的に接続するビア導体と、を具備して成る指紋センサー用配線基板であって、前記ビア導体は、上面視で前記第１の方向に長い長円形状であ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パッド電極は、最上層の前記絶縁層の上面に埋入されているとともに、該絶縁層ならびに前記表層帯状電極および前記パッド電極が平坦な表面を有するソルダーレジスト層で覆われてい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。
3. 前記表層帯状電極および前記パッド電極は、その上面が最上層の前記絶縁層の上面よりも０．１〜３μｍ低くなるように最上層の前記絶縁層の上面に埋入されているとともに、該表層帯状電極およびパッド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２記載の指紋センサー用配線基板。