TWI455662B - A method for manufacturing a capacitor-type printed wiring board, and a method for manufacturing the capacitor-type printed wiring board - Google Patents

Description

電容用接著薄片及使用其之內藏電容型印刷配線板的製造方法

本發明係關於電容用接著薄片及使用該薄片所製造之內藏電容型印刷配線板的製造方法，特別是關於亦可應用於具有可撓性纜線部之可撓性多層印刷配線板的電容用接著薄片及使用其之印刷配線板的製造方法。

近年來，對搭載於小型電子機器之構裝基板之微細化、高密度化的要求已逐漸提高。其中一環，以行動電話等為中心，已迫切要求將CSP(晶片尺寸封裝)、晶片電阻、以及晶片電容等以高密度構裝於配線板之表面。

裝載如CSP零件之多層印刷配線板中，雖設有解耦電容等各種目的之電容，為因應構裝成本、零件成本之增加或高密度構裝，正研究所謂內藏零件配線板。

例如，以刪減表面構裝零件之件數為目的，有將電容設於配線層之層間(參照專利文獻1)。亦即，將包含介電體填充物之有機樹脂絕緣層設於相鄰接之薄膜配線圖案之間，以形成電容。藉此，由於可降低將電容構裝於表面之數目，因此可減少構裝零件之件數。

然而，該專利文獻1所記載之方法中，並不適合於用來降低要求大容量開關之雜訊的用途(參照專利文獻2)。於該專利文獻2，亦記載有一種將構成電極之金屬箔形成為凹凸狀以擴大電極面積，藉此使電容之容量增加的方法。

然而，該等方法中，並未特別考量到應用於可撓性多層印刷配線板。

與此有關，已有提案一種方法(參照專利文獻3)，係將電極與配線圖案形成在絕緣底材上，並於其上以印刷或電積等方法形成介電體，進一步再於其上形成相對向之電極。

然而，該方法之缺點為難以穩定地形成介電體較薄之膜厚且須繁雜之製程。此外，當使用於可撓性多層印刷配線板的內層核心基板，係必須要求基板平坦度，但由於以上述方法並無法確保平坦性，因此難以應用在可撓性印刷配線板。

再者，於專利文獻4，記載有一種雙面貼銅疊層板，其係可將設於包含介電體粉末之絕緣樹脂層兩面的導體層，藉由蝕刻以形成圖案。藉由使用該方法可使介電常數穩定。

然而，若將有機樹脂層之厚度形成在50 μm以下，則形成上述圖案時，便難以保持樹脂層之形狀，故難以實現對電容之大容量化有利的薄膜化。基於此等情事，因此期待可應用於內藏零件型可撓性多層印刷配線板的薄型電容。

圖4係表示專利文獻4所記載之電容之構造的剖面圖，如圖4所示，雙面貼銅疊層板係將構成電極之銅箔22，23的導體層，透過接著材料接著於包含介電體粉末之絕緣樹脂層21的兩面。

然而，由於絕緣樹脂層21之厚度約為0.3mm，因此對內藏於期待薄型化之可撓性多層印刷配線板而言則嫌過厚。另一方面，若將絕緣樹脂層21設為50 μm以下之厚度，則在以蝕刻形成圖案時，包含介電體粉末之絕緣樹脂層10便無法保持形狀，而難以穩定地使其在製程間流動。

再者，作為印刷配線板，為降低產生於配線圖案間之串擾或為提升諧振頻率頻帶等以確保高頻特性，配線間之絕緣樹脂層最好為低介電常數。

然而，在絕緣樹脂層21亦有含有用以形成電容之介電體粉末而難以降低介電常數的問題。

[專利文獻1]日本特開平10－93246號公報[專利文獻2]日本特開2001－177004號公報[專利文獻3]日本特開2001－15883號公報[專利文獻4]日本特開平5－7063號公報(專利第3019541號公報)

如上述，習知內藏零件型印刷配線板用電容，配置於作為印刷配線板之層間，會有配線間絕緣性及高頻特性的問題。

本發明係考量上述問題點所構成，目的在於提供用以構成可應用於內藏零件型可撓性多層印刷配線板之薄型電容的薄片、及提供可廉價且穩定製造使用其之內藏零件型可撓性多層印刷配線板的方法。

為達成上述目的，本案提供以下各發明。

第1發明係一種電容用接著薄片，用以將電極接著於介電體層之兩面所構成之電容內藏於印刷配線板而構成的電容用接著薄片，其特徵為具備：介電體層，其係由介電常數較高且在用以將前述電極接著於前述介電體層之壓合時的壓力及溫度下，不會產生實質之厚度變化及因變形造成流動的材料所構成，並具有接著性之兩面；及接著樹脂層，其係具有於前述壓合時可填充前述電極周圍之流動性，並配置在前述介電體層之前述兩面。

第2發明係一種內藏電容型印刷配線板的製造方法，將使電極接著於介電體層之兩面所構成之電容內藏於印刷配線板以構成的內藏電容型印刷配線板，其特徵為：準備電容用接著薄片，其具有介電體層及接著樹脂層，該介電體層係由介電常數較高且在供將前述電極接著於前述介電體層之壓合時的所定壓力及溫度下，不會產生實質之厚度及變形之材料所構成並具有接著性之兩面，該接著樹脂層係用以填充前述電極之周圍；準備將前述電極形成於可剝離去除之金屬箔或可撓性樹脂膠片上的2片金屬基材；以使前述金屬基材之前述電極側之面朝向前述電容用接著薄片並使前述電極相對向的方式重疊；將藉由升溫及加壓使相對向之前述電極與前述介電體層加以接著，並在前述電極埋設於前述接著樹脂層之狀態下，在前述介電體層之表面形成對向電極；於形成前述電容之後，剝離去除前述金屬箔或前述可撓性樹脂膠片。

第3發明係一種內藏電容型印刷配線板的製造方法，將使電極接著於介電體層之兩面所構成之電容內藏於印刷配線板以構成的內藏電容型印刷配線板，其特徵為：準備電容用接著薄片，其具有介電體層及接著樹脂層，該介電體層係由介電常數較高且在供將前述電極接著於前述介電體層之壓合時的所定壓力及溫度下，不會產生實質之厚度及變形之材料所構成並具有接著性之兩面，該接著樹脂層係用以填充前述電極之周圍；準備將前述電極形成於金屬箔上的2片金屬基材；以使前述金屬基材之前述電極側之面朝向前述電容用接著薄片並使前述電極相對向的方式重疊；將藉由前述壓合使相對向之前述電極與前述介電體層加以接著，並將前述電極埋設於前述接著樹脂層，以在前述介電體層之表面形成對向電極；於形成前述電容之後，對前述金屬箔進行配線圖案加工。

第4發明係一種內藏電容型印刷配線板的製造方法，將使電極接著於介電體層之兩面所構成之電容內藏於印刷配線板以構成的內藏電容型印刷配線板，其特徵為：準備電容用接著薄片，其具有介電體層及接著樹脂層，該介電體層係由介電常數較高且在供將前述電極接著於前述介電體層之壓合時的所定壓力及溫度下，不會產生實質之厚度及變形之材料所構成並具有接著性之兩面，該接著樹脂層係用以填充前述電極之周圍；準備在可撓性樹脂膠片一側之面形成前述電極並在另一側之面積層金屬箔的2片可撓性積層基材；以使前述可撓性積層基材之電極側之面朝向前述電容用接著薄片並使前述電極相對向的方式重疊；將藉由前述壓合使相對向之前述電極與前述介電體層加以接著，並將前述電極埋設於前述接著樹脂層，以在前述介電體層之表面形成對向電極；於形成前述電容之後，對前述金屬箔進行配線圖案加工。

根據該等特徵，本發明可發揮以下效果。

根據本發明之電容用接著薄片，由於係將流動性較高之接著樹脂層配置於介電常數較高且流動性較低之介電體層之兩面的複層構造，因此無須使用特別之裝置即可使單體脆弱印刷配線板之製程流動困難之介電材料流動。此外，使用該電容用接著薄片所構成之電容，於壓合時無須以高精度來控制厚度方向，便可將電極間距離界定於介電樹脂層之厚度。因此，除可製得穩定之靜電電容外，相較於以往可縮短電極間距離並使能使電容小型化。

又，根據本發明之內藏電容型印刷配線板的製造方法，由於使用適合於構成電容之電容用接著薄片，因此可廉價且穩定製造以習知製造方法難以製造之配置於作為印刷配線板層間之具有良好配線間絕緣性及高頻特性的內藏電容型印刷配線板。

以下，參照圖1至圖3以詳細說明本發明之實施例。

(實施例1)

圖1係表示本發明之實施例1之電容用接著薄片之製造方法的剖面工程圖。首先，如圖1(1)所示，準備在介電常數較高且流動性較低之介電體層1的兩面，具有流動性較高之接著樹脂層2，3的基底材料。介電體層1，此處係包含介電常數約為2000之鈦酸鋇為60~85重量%左右、溶劑部分及環氧樹脂為15~40重量%左右的膠片狀成型物。

該膠片狀成型物之相對介電常數為20~60左右。在不產生針孔等膜缺陷的範圍內，厚度盡可能以較薄者為較佳，若厚度為5~30 μm者從具有可撓性來看亦合適。然而，單體由於脆弱或容易造成撕裂，因此直接在各種製程流動或作為基板之絕緣樹脂的機械特性並不足。

作為介電材料，除上述鈦酸鋇外，亦可應用包含鈦酸、氧化鋁、鈦酸鍶、鈦酸鈣、鈦酸鎂等粉末者。針對樹脂部分，熱硬化性接著材料適合作為可分散介電材料粉末且必須具可撓性並在其後之壓合步驟不易產生變形之材料，除上述環氧樹脂外，亦可應用熱硬化聚醯亞胺、丙烯酸樹脂等、以及該等之混合物。

接著樹脂層2，3，必須具有在其後之步驟可填充電極部之厚度、流動性、以及可撓性。由於此等須求，因此可應用環氧樹脂、熱可塑及熱硬化之聚醯亞胺、丙烯酸樹脂、液晶聚合物等、以及該等之混合物。由於必須使介電體層1不致變形以填充電極部，因此接著樹脂層2，3之軟化溫度亦必須低於介電體層1。

為滿足該等要件，最好介電體層1為熱硬化性且接著樹脂層2，3為熱可塑性。由於電極部之厚度已設定為18 μm，因此接著樹脂層2，3可應用厚度為20 μm之熱可塑樹脂的液晶聚合物。

由於接著樹脂層2，3之厚度，除能填充電極部之厚度外，亦有補足包含介電材料之介電體層1之機械物性的作用，因此若小於10 μm，則亦會有無法滿足作為複層材料之機械特性的情形。因此，必須考量該等問題點後再設定厚度。

藉由設成該種複層構造，由於將流動性較高之接著樹脂層配置於流動性較低之介電體層的兩面，因此無須使用特殊裝置等便可使單體脆弱而難以在印刷配線板之製程流動的介電材料流動。

在實際由介電體層1，2，3構成之3層材料的製造上，可採用將接著樹脂層3塗布於可分離之金屬、樹脂等載體上，並於其上塗布包含介電材料之介電體層1，再進一步於其上塗布接著樹脂2的方法等。

其次，如圖1(2)所示，準備在可剝離之金屬箔4上具有構成電極之金屬箔5的基材，藉由感光蝕刻加工方法等以形成電極部5a。此外，雖未圖示，但係將相對向之電極部5b形成於金屬箔4上。金屬箔4可選擇能以選擇蝕刻去除之鎳箔等。樹脂材料中，可使用以濺鍍、蒸鍍等、及電鍍將電極形成在對接著樹脂層2，3分離性高的鐵氟龍(註冊商標)系樹脂者。

其他，將接著樹脂層2，3設為環氧系或丙烯酸系並使用聚醯亞胺樹脂以取代金屬箔4，藉此以選擇樹脂蝕刻便可去除聚醯亞胺樹脂。此處，設為以18 μm厚之銅來形成電極部並將25 μm厚之鎳箔使用於金屬箔4。

接著，如圖1(3)所示，以與介電常數較高且流動性較低之介電體層1之兩側相對向的方式，將在金屬箔4上已形成電極5a，5b之基材對準並重疊，並藉由熱壓合積層於具有流動性較高之接著樹脂層2，3的基底材料。

首先，使用已確保面精度之真空平板壓機，升溫至接著樹脂層2，3產生流動且介電體層1出現接著性之高溫區域並加壓。此時，保持上下熱盤之平行度並按照基材厚度進行高度控制，以將電極5a，5b與介電體層1加以接著。之後，保持原上下熱盤之高度，冷卻至熱可塑樹脂之接著樹脂層2，3的硬化溫度。

若在真空中進行此種壓合，由於接著劑2，3流動性較高，因此即可充填電極5a，5b之周圍，另一方面，由於介電常數較高之介電體層1流動性較低，因此即能將電極5a及5b無空隙地配置於其兩面。藉此，便將電極間距離界定在介電體層1之厚度。雖未圖示，若考量積層時之位置偏移預先將相對向之電極的大小設為不同之大小，則能以較小面積之電極來界定電容的靜電容量。

作為電容之設計例，根據下式(1)介電體層1亦即介電體層之厚度為5μm並形成100mm² 之電極時之靜電電容約為0.005μF。

C=ε₀ ×ε×s/d (1)

此處，C：靜電電容(F)、ε₀ ：真空介電常數8.85×10¹² (F/m)、ε：相對介電常數(此處設為60)、s：面積(m² )、d：厚度(m)。

若為該尺寸，則不會造成內藏於裝載在基板之QFP(四面扁平封裝：從IC封裝之4邊拉出引針的表面構裝零件)等晶片零件之正下方的妨礙，或若為多層基板之內層，則不會造成可用以內藏內層於CSP內層側之高密度化的妨礙。

又，藉由變更介電體之厚度、面積即可任意控制基板上靜電電容之值。例如，由於使用於行動電話等高頻用小型電容之靜電電容為0.1-1pF左右，因此可製造成0402晶片(尺寸為0.4mm長×0.2mm寬×0.2高)以下之大小。例如，以介電體層1亦即介電體層之厚度為5μm，電極直徑為50μm之大小，即可製得0.2pF之靜電電容。因此，可大幅縮小構裝面積。

之後，如圖1(4)所示，藉由選擇蝕刻去除金屬箔4之鎳箔而製得電容6。藉由設為此種構造，即使在使用脆弱介電材料之電容，組裝於機器時亦可對電容以外之樹脂部賦予可彎曲程度的可撓性。

雖未圖示，藉由積層複數個電容6，便可無須增加基板面積來進一步增加靜電電容。此外，由於接著樹脂層2，3之厚度為20μm，因此亦可充分確保層間之絕緣性，電氣特性亦較以往僅以電極包夾介電材料之構造優異。

又，為確保位於電容之電極以外之層間之配線圖案間的高頻特性，最好其間之絕緣樹脂層為低介電常數，但亦能以例如液晶聚合物等低介電常數、低介電損耗之材料來構成接著樹脂層2，3藉此對應。

再者，雖未圖示，可藉由所謂半加成方法，亦即對電容6以化學鍍、濺鍍、以及蒸鍍等方法形成金屬層，並將此設為種子層，以構成內藏電容之微細印刷配線板。

若設為此種構造，由於接著樹脂層1，2，3存在於配線層間，因此與介電材料單體相較，可確保較高之絕緣特性。又，將電容6設為內層核心基板，並將貼銅疊層板建立於其上，藉此亦可設為內藏電容型多層印刷配線板。

(實施例2)

圖2係表示本發明之實施例2之電容製造方法的剖面工程圖。首先，如圖2(1)所示，準備與圖1(1)所示同樣之基底材料，其係於介電常數較高且流動性較低之介電體層1的兩面，具有流動性較高之接著樹脂層2，3。

其次，如圖2(2)所示，準備具有銅箔4a(例如厚度18 μm)/鎳箔7(例如厚度2 μm)/銅箔5(例如厚度18 μm)之3層構造的金屬基材，並藉由感光蝕刻加工方法之選擇蝕刻形成電極部5a。

此外，雖未圖示，將相對向之電極部5b形成在銅箔4a上。藉由選擇蝕刻去除電極部以外露出之鎳箔，並進行粗化處理，用以在之後之步驟提升銅箔與接著材料之密接強度。

接著，如圖2(3)所示，以與介電常數較高且流動性較低之介電體層1之兩面相對向的方式，將在金屬箔4a上已形成電極5a，5b之基材對準，並藉由熱壓合積層於具有流動性較高之接著樹脂層2，3的基底材料。具體步驟與實施例1中之步驟相同。

接著，如圖2(4)所示，將銅箔4a藉由感光蝕刻加工方法之選擇蝕刻形成配線圖案4b。如圖示，藉由設成以流動性較高之接著樹脂層包夾脆弱之介電材料的構造，便不會因配線圖案之形成步驟中之搬送等造成對基材的損傷。此時之選擇蝕刻係對鎳使用用以蝕刻銅之藥液。

藉此，即不會對電極部5a，5b造成損傷，以形成配線圖案4b。視須要藉由選擇蝕刻去除鎳箔而製得內藏電容之雙面印刷配線板8。

藉由設為此種構造，即使在使用脆弱介電材料之電容，組裝於機器時亦可對電容以外之樹脂部賦予彎曲程度之可撓性。因此，可設為具有纜線部之可撓性印刷配線板。此外，由於接著樹脂層2，3之厚度為20 μm，因此亦可充分確保層間之絕緣性，電氣特性亦優於以往之僅以電極包夾介電材料的構造。

此外，針對層間連接，例如可在圖2(3)之層積後以NC鑽孔機等於所欲部位形成導通用孔，並藉由包含導電化處理之貫通孔的敷鍍處理來進行。其他，在於圖2(4)之兩面形成配線圖案之後，亦可以NC鑽孔機等於所欲部位形成導通用孔，並進行部分敷鍍。

再者，可將內藏電容之雙面印刷配線板8設為核心基板，在積層增層之後，以NC鑽孔機等於所欲部位形成導通用孔，並藉由包含導電化處理之貫通孔的敷鍍處理來進行。此時，亦可從表層至電極或內層電路進行貫通孔連接。

(實施例3)

圖3係表示本發明之實施例3之電容製造方法的剖面工程圖。首先，如圖3(1)所示，準備與圖1(1)所示同樣之基底材料，其係在介電常數較高且流動性較低之介電體層1的兩面，具有流動性較高之接著樹脂層2，3。

其次，如圖3(2)所示，準備在厚度25 μm之聚醯亞胺膠片9的兩面具有銅箔10及11之所謂兩面貼銅疊層板，並藉由感光蝕刻加工方法之選擇蝕刻來形成電極部10a。此外，雖未圖示，係在聚醯亞胺膠片9上形成相對向之電極部10b。接著，進行粗化處理，用以在之後之步驟提升銅箔與接著材料之密接強度。

接著，如圖3(3)所示，以與介電常數較高且流動性較低之介電體層1之兩側相對向的方式，將在聚醯亞胺膠片9上已形成電極10a，10b之基材對準，並藉由熱壓合積層於具有流動性較高之接著樹脂層2，3的基底材料。具體步驟與實施例1，2中之步驟相同。

接著，如圖3(4)所示，將銅箔11藉由感光蝕刻加工方法之選擇蝕刻來形成配線圖案11a。此外，針對層間連接，例如可在圖3(3)之層積後以NC鑽孔機等於所欲部位形成導通用孔，並藉由包含導電化處理之貫通孔敷鍍處理來進行。

之後，視須要於基板表面實施焊料鍍、鎳鍍、以及金鍍等表面處理，以形成光敏抗焊劑層，並使用銀膏、膠片等於纜線之外層側形成屏蔽層，藉由進行外形加工製得在外層具有纜線部12的多層印刷配線基板13。

1．．．介電常數較高且流動性較低之介電體層

2，3．．．流動性較高之接著樹脂層

4．．．可剝離去除之金屬箔或可撓性樹脂膠片

5．．．構成電極部之金屬箔

5a．．．第1電極部

5b．．．第2電極部

6．．．本發明之電容

7．．．鎳箔

8．．．內藏本發明之電容的雙面印刷配線板

9．．．銅箔

10a．．．第1電極部

10b．．．第2電極部

11．．．銅箔

12．．．纜線部

13．．．具有內藏本發明之電容之纜線部的多層印刷配線板

21．．．介電材料

22，23．．．銅箔

[圖1]係表示本發明之實施例1的概念剖面構成圖。

[圖2]係表示本發明之實施例2的概念剖面構成圖。

[圖3]係表示本發明之實施例3的概念剖面構成圖。

[圖4]係內藏習知工法之電容之雙面印刷配線板製造方法的概念剖面構成圖。

1．．．介電體層

2，3．．．接著樹脂層

4．．．金屬箔

5．．．金屬箔

5a，5b．．．電極

Claims (3)

1. 一種內藏電容型印刷配線板的製造方法，係將使電極接著於介電體層之兩面所構成之電容，內藏於印刷配線板來構成之內藏電容型印刷配線板的製造方法，其特徵為：準備電容用接著薄片，該電容用接著薄片，係具有由介電常數較高且在供將前述電極接著於前述介電體層的壓合時之所定壓力及溫度下，不會產生實質變形之材料所構成並具有接著性之兩面的介電體層，與用以填充前述電極之周圍的接著樹脂層；準備兩片將前述電極形成於可剝離去除之金屬箔或可撓性樹脂膠片上的金屬基材；以使前述金屬基材的前述電極側之面朝向前述電容用接著薄片並使前述電極相對向之方式重疊對合；將藉由升溫及加壓來接著相對向之前述電極與前述介電體層，並在前述電極被埋設於前述接著樹脂層之狀態下，在前述介電體層之表面形成對向電極；於形成前述電容之後，剝離去除前述金屬箔或前述可撓性樹脂膠片；在剝離去除前述金屬箔或前述可撓性樹脂膠片之面，形成成為薄片層的金屬層，並藉由半加成製程來形成配線圖案。
2. 一種內藏電容型印刷配線板的製造方法，係將使電極接著於介電體層之兩面所構成之電容內藏於印刷配線 板以構成的內藏電容型印刷配線板，其特徵為：準備電容用接著薄片，該電容用接著薄片，係具有由介電常數較高且在供將前述電極接著於前述介電體層的壓合時之所定壓力及溫度下，不會產生實質變形之材料所構成並具有接著性之兩面的介電體層，與用以填充前述電極之周圍的接著樹脂層；同種金屬所致之第1導電層及第2導電層，以及在在兩導電層之間具有異種金屬層的金屬箔；準備兩片在前述第1導電層，藉由對於前述異種金屬層的選擇蝕刻，形成包含電容之電極的電路配線圖案的金屬基材；以使前述金屬基材的前述電極側之面朝向前述電容用接著薄片並使前述電極相對向之方式重疊對合；將藉由前述壓合來接著相對向之前述電極與前述介電體層，並將前述電極埋設於前述接著樹脂層，而在前述介電體層之表面形成對向電極；於形成前述電容之後，對前述第2導電層作選擇蝕刻來形成配線圖案。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之內藏電容型印刷配線板的製造方法，其中，用以填充前述電極之周圍的接著樹脂層，係為液晶聚合物。