內置電容器的印刷布線板的製造方法

2023-05-26 12:04:06

專利名稱：內置電容器的印刷布線板的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種印刷布線板的結構及製造方法，特別涉及一種內置電容器 結構的印刷布線板的製造方法。 背景駄近年來，印刷布線板要求輕型化，並且，為了搭載小型、多插針化的BGA ( 陣歹1」)或PGA (針柵陣列)、CSP (晶片尺寸封裝)等，要求布線的微細 4tlS高密度化。但是，隨著布線的高密度化的發展，由於各布線圖形彼此接近，弓胞在布 線間產生串擾噪聲、或者電源線或地線等的電位變動等的問題。特別是，在搭載要求高速的開關動作的半導體元件或電子部件等的情況下， 與頻率的上升相伴，容易產生串擾噪聲，此外，開關元件高速i艦行導M/截止 而產生開關噪聲，由此，電源線等的電位容易變動。這涉及到所搭載的半導體 元件等的動作可靠性的下降，不優選。因此，以使電源電壓穩定、並且{擠關噪聲等降低為目的，以往，在纖 有半導體元件的半導體封裝(package)中設置片式電 等電容元件，對電源 線等ia《亍'去耦(decoupling)"。作為典型的方法，存在如下方法在與半導體封裝的搭載半導體元件等的 一側相同的面或其相反側的面，利用焊接等對片式電容器進行表面安裝。除此 以外，受到信號傳輸的高速化的影響，多使用作為噪聲對策的EMI用濾波電容 器°ltM卜，要求高功能化、高速化的便攜電話等行動裝置的安裝中所允許的設 備內的空間或布線板上的面積日益變小。例如，作為面向小型化不斷發展的便 攜電話的電子部件之一，可列舉電容器。在面向便攜電話的代表性的小型電容 器中，有0402 (尺寸長度0.4mmx寬度o.2mmx高度o.2mm)、 0603 (尺寸 長度0.6mmx寬度0.3mmx高度0.3mm)等。作為現有技術的問題，可舉出如下問題由於針對上述以下的大小的小型化的部件製造以及安裝是困難的，此外，每l臺便攜電話中搭載250個左右的 電容器，所以，需要部件赫以及安裝財。因此，作為新的安裝方式，開發出如下的部件內置布線版將部件內置在 布線板中，由此，確保新的安裝區域或空間，可進行三維的安裝。截止到目前 為止，作為部件內置印刷布線板，正在進行在玻璃環氧樹脂或陶瓷等St才或者 布線板中內置電阻、電容器、電感等無源元件的駄開發，一部分已被實用化。此外，對於專利文獻l (第4頁、第0031段)或專利文獻2 (第5頁、第 0031段)中記載的電容器內置布線板來說，電介質使用電澱積的聚 胺等的 柳旨。由於聚 胺的相對介電常數約為3.3，所以，育灘高密度地製作入高頻 用小型電容器的靜電電容為O.l-lpF左右。但是，步驟繁瑣，而且，為了得到去耦電容器所需的0.005-0.1^F左右的電 容，需要大面積，所以，不適於高密度化。並且，在多層布線板中，由於需要 電澱積引線，所以，存在肖,形成電介質的場所被限定這樣的設計上的制約。財卜，對於專利文獻3 (第2頁、第0008段)中記載的電容器內置布線板 來說，由於將電介質填充在孔內，所以，電極間距離變大，為了使電容增大， 就需要大面積，所以，不適於高密度化。因此，為了解決這些課題，由本申請的申請人申請了製造同時地高密度地 內置O.l-lpF左右的高頻用小型電容器、0.005"0.lMF左右的去耦電容器以及EMI 用濾波電容器的布線板的方法(特願2006-133346號(以下，稱為在先申請。))。 但是，EMI用濾波電容器需要製作入高精度的電容，，在先申請的內容不一 定充分。圖2是恭示Jl^在先申請的電容器內置布線板的製造方法的剖面步驟，首 先，如圖2 (1)所示，準備在聚 胺等可撓性絕緣基底材料21的兩面具有銅 箔等的第1導體層22、第2導體層23的斷胃兩面覆銅親板24， 4頓利用通 常的照相化學腐蝕方法的亥l燭方法，在第1導體層22的所需位置，形綱於形 成金屬掩模的抗蝕劑層25，縱屬掩驗形成孔或槽的部位具有開口。在該步 驟中，雌禾傭層壓體等粘貼幹膜抗蝕劑等。此外，基底材料〗頓25拜厚 的聚醯亞胺。接著，如圖2 (2)所示，4頓抗蝕劑層25， 4頓禾U用通常的照相化學腐蝕 方法的刻蝕方法，形成金屬^f模27，該金屬掩模27在形成孔或槽的部位具有開□ 26。接著，如圖2 (3)所示，對由該開口26露出的可撓性絕緣基底材料21, 通過單獨或組合雷射加工方法、等離子體刻蝕方法、樹脂刻蝕方法等刻蝕除去 用於形成電容器的孔28、和用於形成通孔的孔29，形成孔28和孔29，該孔28 用於形成到達另一面的導體層23的有底的電容器，該孔29用於形成通孔。在此，同時形成各種形狀的孔，而且為了在孔的壁面上帶有45°以下的錐形， 以利用藥液處理的樹脂刻蝕方法來形成。此情況下，樹脂刻,度根據聚醯亞 胺薄膜的種類而不同，所以，作為可撓性絕緣基底材料21的種類， 均苯四甲酸二酐和芳香族二胺的縮聚而得到的聚 胺薄膜(例如，美國杜邦 公司制的聚,胺薄膜(Kapton)、鈴淵化學株式會社的APICAL)麟似於此 的結構的熱可塑性聚醯亞胺等。財卜，作為將孔的壁面加工成45。以下的錐形微的理由是因為，在下一步 驟的塗敷電介質時，使膏到達錐狀的壁面，由此，可靠地防止電容器結構部中 的短路。基底材料4頓25拜厚的聚M胺，所以，使孔的壁面成為45。以下的 錐形形狀，由此，塗敷電介質時的位置偏移允許量為±10拜，所以，利用噴墨 方法就能夠充分對應。在此，將上孔徑和下 W&^設計為40拜。接著，如圖2 (4)所示，使用噴墨方法在由孔28露出的第2導體層上塗 敷電介質30，並使其熱硬化。在此，為了防止電容器結構部中的短路，需要在 第2導體層3上無間隙地描繪電介質。因此，如圖2 (4)所示，以達到形鵬 可撓性基底材料21上的孔的壁面方式描繪電介質。此外，去耦電容 本發明的方式中需要100mm2左右的面積，所以，底 面使用絲網印刷、壁面部使用噴墨方法也是有效的。在電介質使用電澱積聚醯亞胺的情況下，必須用掩模帶等保護沒有析出聚 醯亞胺的部分。但是，如果使用高電介質膏，貝脂辦利用噴墨方法或絲網印刷 只在任意的場所進行塗敷，所以，軎,謀求步驟的簡化，並且，還肖辦通過改 變電介質的相對介電常數鵬厚以及塗敷面積來獲得任意的靜電電容。此外，噴墨用的油墨與絲網印刷用膏相比，翻腳分較多，所以，熱硬化 後的膜減少也較多。由此，即使使用相同的介電常數的油墨，與利用絲網印刷 所形成的電介質相比，由噴墨所形成的電介質變薄，肖,形成高電容的電 。在利用噴墨方法描繪電介質時，獸,以1次描繪在表面上形成1.5拜左右左右的表面的凹凸變小到0.2拜左 右。在此，為了可靠地防ihffi孔引起的短路，以5次描繪形成5Min的膜厚。此後，如圖2 (5)所示，對第1導體層22以及在由孔28露出的第2導體 層23上戶斤凃敷的電介質30、以及孔28的壁面以及由孔29露出的第2導體層 23之上和孔29的壁面進行導電化處理，形成電鍍覆蓋膜31 。然後，如圖2 (6)所示，對第1導體層22、第2導體層23以及電鍍覆蓋 膜31使用利用照相化學腐蝕方法的刻蝕方法，形成電路圖形32、 33，由此，得 到內置有電容器結構的兩面可撓性布線板34。專利文獻l特開2004-235490號公報專利文獻2特開2004-39908號公報專利文獻3特開2003-304060號公報如上所述，期望一種用於製造同時地高密度地內置O.l-lpF左右的高頻用小 型電容器、0.005-0.1mF左右的去耦電容器以及EM用濾波電容器的布線板的方 法。為了使靜電電容增大，使兩電極間的間隔變窄，艮卩，使電介質變薄是重要 的。此外，電介質的相對介電常數較大的，用較少的面積就肖嫩增大靜電電容。 而且，在現有的技術中，不能夠用相同的方法高精度地製作小電容電容器以及發明內容本發明是考慮到i^問題而進行，其目的在於提供一種倉辦利用相同的方 法形成高頻用小型電容器、去耦電容器以及EMI用濾波電容器的內置有電容器 的印刷布線板的製造方法。為了達成上述目的，本申請發明提供一種內置有電容器的印刷布線板的制 造方法，具有如下步驟第1步驟，準備在各面上分別具有第1以及第2金屬 箔的絕緣基底材料；第2步驟，^J^第1金屬箔上設置成為金屬掩模的開口； 第3步驟，4柳戰金屬掩模，以成為從，金屬掩模的周緣部朝向中央部連 續的斜面的方式，除去在，金屬掩模的開口部露出的，絕^S底材料；第4 步驟，對於形成有斜面的，絕緣基底材料，以比上述金屬掩模小的直徑，對 J^絕緣基底材料進行除去，直到上述第2金屬箔露出；第5步驟，禾胸印刷法，以如下方式形成電介質層，即，以比上述金屬掩模小且比由戰絕緣基底材料露出的J^第2金屬箔大的面積覆蓋由，絕^S底材料露出的上述第2 金屬箔；第6步驟，在上述電介質層之上形成導體層，將上述導體層作為第1 電極，將戰第2金屬箔的與Jl^電介質層接觸的面作為第2電極。 根據這些特徵，本發明起到如下效果。根據本發明，對絕緣基底材料進行除去，並利用雷射除去孔底的鵬，由 此，趟面上形成臺階差，i^f塗敷的電介質層到達 L的壁面的臺階差，由此， 能髙精度地規定電容器的電極面積，並且，育灘更加可靠地防止電容器結構部 中的短路。此外，使用噴墨方法或絲網印刷等印刷法在孔底形成電介質層，所 以，育嫩在任意的場所以小面積形成各種電容的電容器。其結果是，能夠用相同的方法MT穩定地製造高精度地內置O.l-lpF左右的 高頻用小型電容器、0.005-0.1mF左右的去耦電容器以及EMI用濾波電容器的印 刷布線板。


圖1是表示本發明的一個實施例的製造步驟圖。 圖2是表示現有方法的製造步驟圖。
具體實施方式
下面，參照圖示的實施例，進一步說明本發明。圖1是表示內置本發明的一個實施例的電容器結構的印刷布線板的製造方 法的咅靦步驟圖。在此方法中，首先，如圖l (1)所示，準備在聚醯亞胺等可 撓性絕緣基底材料1的兩面具有銅箔等第1金屬箔2、第2金屬箔3的所謂的兩 面覆銅鶴板4， 4柳禾擁通常的照相化學腐蝕製造方法的亥頓方法，在第1 金屬箔2的所需位置，形成抗蝕劑層5，該抗蝕齊喔5用於形鵬形成孔的部位 具有開口的金屬掩模。在該步驟中，雌i頓層壓體等粘貼幹膜抗蝕劑等。並且，基底材料使 用25拜厚的聚 |$。接著，如圖l (2)所示，鵬抗蝕劑層5， 4柳禾傭通常的照相化學腐蝕 製造方法的亥鵬方法，形齢屬掩模7，該金屬掩模7在形成孔的部位具有開口 6。接著，如圖l G)所示，對在由開口6露出的可撓性絕 底材料1上形成電容器用的孔8禾卩用於形成通 L的孔9，斜蟲或組合實施雷射加工方法、等離 子體亥l她方法、樹脂刻蝕方法等，由此，進行薄膜化。在此，使用利用藥液處 理的樹脂亥鵬方法。此瞎況下，柳該U鵬度因聚M胺薄膜的種類而不同，所以，作為可撓 性絕,底材料l的種類，雌魏過均苯四甲酸二酐和芳香族二胺的縮聚而 得到的聚 胺薄膜(例如，美國杜邦公司制的聚醯亞胺薄膜(K叩ton)、鍾淵 化學株式會社的APICAL)或類似於這些的結構的熱可塑性聚 胺等。對於絕緣基/i^才料的除去量來說，,是在最薄部殘留5阿左右的厚度的 狀態。使絕緣基底材料變薄的理由是因為，以在下面步驟中的雷射加工等除去 絕緣基底材料時，以較少的發射數提高除去面積的精度，和以在孔的壁面上形 成臺階差為目的，/臉屬掩模的周緣部附L的中央部形脫斜面。電容器的電容由電極面積、電極間距離以及電極間的相對介電常數決定， 但是，在此高精度地規定電極面積大大有助於電容精度的提高。因此，對於要 求EMI用的濾波電容器這樣的1 5%左右的電容公差的用途，禾,雷射加工等 來規定電極面積，對於要求高頻用小型電容器或去耦電容器等10 20%左右的 電容公差的用途，也可以僅以利用藥液處理的樹脂刻蝕方法等，除去層間絕緣 薄膜。接著，如圖1 (4)所示，利用雷射加工等除去薄膜化後的絕^S/^t才料， 形成到達另一面的金屬箔3的有底的用於形成電容器的孔8和用於形 孔的 孔9。在此，以比金屬掩淨趙徑小的80,的直徑，禾,UV-YAG雷射器除去 薄膜化後的絕緣基底材料，在孔的壁面上形成臺階差。作為以比金屬掩，im徑小的直徑除去薄膜化後的絕緣基底材料的理由是因為，在下一步驟的塗敷電介質時，使電介質到達絕緣材料的壁面的臺階差，由 此，可靠地防止電容器結構部中的短路或洩漏。以比金屬掩，趙徑小的80拜的直徑除去絕^S底材料時，確保單側40拜 的清除，即使考慮到雷射加工等的對位精度、以及噴墨方法的對位精度也能夠 充分對應。然後，如圖l (5)所示，在由孔8露出的第2金屬箔上，使用噴墨方法塗 敷電介質層10，並使其硬化。在此，為了防止電容器結構部中的短路，需要在 第2金屬箔3上無間隙地形成電介質層10。因此，如圖l (5)所示，以到達形鵬可撓性絕織底材料1上的孔的壁 面的臺階差的方式，形成電介質層10。 Itk^卜，在本發明的方式中，去耦電容器 需要100mn^左右的面積，所以，底面使用絲網印刷、壁面部使用噴墨方法也是 有效的。<OT電澱積聚醯亞胺作為電介質的情況下，需要用掩模帶等，沒有析出 聚醯3EJ按的部分，但是，如果使用高電介質膏，貝悄灘利用噴墨方法或絲網印 刷只在任意的場所進行凃敷。因此，會嫩謀求步驟的簡化，並且，肯辦通過改 變電介質的相對介電常數，厚以及塗敷面積來獲得任意的靜電電容。財卜，噴墨用的油墨與絲網印刷用膏相比，翻嘟分較多，所以，熱硬化 後的膜減少也較多。由此，艮P使4頓相同的介電常數的油墨，與禾,絲網印刷 所形成的電介質相比，利用噴墨所形成的電介質變薄，所以，能夠形成更高電 容的電容器。在利用噴墨方法描繪電介質時，以1次描繪在表面上形成1.5Mm左右的凹 凸，但是，以3次描繪的、膜厚3.5nm左右的表面的凹凸變小到0.2Mm左右。 在此，為了可靠地防止通孔的短路，以5次描繪形成5Mm的膜厚。接著，如圖l (6)所示，對第1金屬箔2以及在由孔8露出的第2金屬箔 3的上表面所塗敷的電介質10、以及孔8的壁面以及由孔9露出的第2金屬箔3 的上表面和孔9的壁面進行導電化處理，形成電鍍覆皿11 。接著，如圖l (7)所示，對第1金屬箔2、第2金屬箔3以及電鈹覆， 11， j頓禾鵬照相化學腐蝕方法的亥鵬方法，形赫線圖形12、 13,由此，得 到內置有電容器結構的兩面可撓性印刷布線板14。作為J^實施例的電容器的設計例，利用下式(1)，在第2導電層上殘留 厚度為5Mm、 100mm2的電介質膜時的靜電電容大約為0.005MF。formula see original document page 9 (1)此處，C:靜電電容(F)， eO:真空介電常數8.85xl012F/m)， er:相對介 電常數(J柳7廿匕化研生產的電介質膏"CX-16"時約為60), s:面積(m2)， d:厚度(m)。如果是該尺寸，貝脂巨夠內置在皿在布線板上的QFP (四邊引線扁平封裝: 從IC封裝的4個邊引出引線腳的表面安裝部件)等的晶片部件之下，所以，不 妨礙高密度化。財卜，ffl31改變電介質的厚度、面積，從而肖,任意地控制布線板上的靜 電電容的值。例如，由於便攜電話中使用的高頻用小型電容器的靜電電容為 O.l-lpF左右，所以，育灘製造成0402 (尺寸長度0.4mmx寬度o.2mmx高度 0.2mm)以下的尺寸。實際上，以電介質膏的厚度為5拜、(p50pm的尺寸，能 夠得到0,2pF的靜電電容。因此，肖瀕大大削減安裝面積。此外，還肖辦製作以內置本發明的電容器結構的兩面印刷布線板為芯布線 板的多層布線板。當然，也可以在加強層中形成，所以，芯布線板以及加強層 都育辦使用內置本發明的電容器結構的兩面印刷布線板。
權利要求
1.一種內置有電容器的印刷布線板的製造方法，具有如下步驟第1步驟，準備在各面上分別具有第1以及第2金屬箔的絕緣基底材料；第2步驟，在上述第1金屬箔上設置成為金屬掩模的開口；第3步驟，使用上述金屬掩模，以成為從上述金屬掩模的周緣部朝向中央部連續的斜面的方式，除去在上述金屬掩模的開口部露出的上述絕緣基底材料；第4步驟，對於形成有斜面的上述絕緣基底材料，以比上述金屬掩模小的直徑，對上述絕緣基底材料進行除去，直到上述第2金屬箔露出；第5步驟，利用印刷法，以用比上述金屬掩模小且比由上述絕緣基底材料露出的上述第2金屬箔大的面積覆蓋由上述絕緣基底材料露出的上述第2金屬箔的方式，形成電介質層；第6步驟，在上述電介質層之上形成導體層，將上述導體層作為第1電極，將上述第2金屬箔的與上述電介質層接觸的面作為第2電極。
2. 根據權利要求1的印刷布線板的製造方法，其特徵在於，戰第3步驟的絕緣基底材料的除去，j頓雷射加工、等離子體刻蝕、使 用了藥液的柳該頓中的至少一種。
3. 根據權利要求1的印刷布線板的製造方法，其特徵在於， 戰第4步驟中的絕緣基底材料的除去利用雷射加工鄉行。
4. 根據權利要求1的印刷布線板的製造方法，其特徵在於， ，第4步驟中的糹，基底材料的除去利用藥液處理 行。
全文摘要
提供一種能夠利用相同的方法高精度地形成高頻用小型電容器、去耦電容器以及EMI用濾波電容器的內置有電容器的印刷布線板的製造方法。其特徵在於準備在各面上分別具有第1以及第2金屬箔(2)、(3)的絕緣基底材料(1)；在上述第1金屬箔上設置成為金屬掩模(7)的開口；使用上述金屬掩模，以成為從上述金屬掩模的周緣部朝向中央部連續的斜面的方式，除去在上述金屬掩模的開口部露出的上述絕緣基底材料；對於形成有斜面的上述絕緣基底材料，以比上述金屬掩模小的直徑，對上述絕緣基底材料進行除去，直到上述第2金屬箔露出；利用印刷法以如下方式形成電介質層(10)，即，以比上述金屬掩模小且比由上述絕緣基底材料露出的上述第2金屬箔大的面積覆蓋由上述絕緣基底材料露出的上述第2金屬箔；在上述電介質層之上形成導體層，將上述導體層作為第1電極，將上述第2金屬箔的與上述電介質層接觸的面作為第2電極。
文檔編號H05K1/16GK101232780SQ200710303550
公開日2008年7月30日 申請日期2007年12月21日 優先權日2006年12月21日
發明者宮本雅郎 申請人:日本梅克特隆株式會社