(57)【要約】【課題】  基板の内部に容量素子が形成された多層配線基板であって、低コストで、且つ、高湿下での容量素子の特性の変動が抑制された多層配線基板を提供する。【解決手段】  多層配線基板１０は、第１の絶縁層１２と、第１の絶縁層１２上に形成された第１の配線パターン１４と、第１の配線パターン１４を覆う第２の絶縁層１３と、第２の絶縁層１３上に形成された第２の配線パターン１４とを備える。また、第１の配線パターン１４の一部として形成された下部電極２１、並びに、下部電極２１上に順次に形成された容量絶縁膜２２及び上部電極２３を有する容量素子２０と、容量絶縁膜２２及び上部電極２３と下部電極２１の一部とを覆い、且つ、第２の絶縁層１３によって覆われる保護膜２４とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の絶縁層と、該第１の絶縁層上に形成された第１の配線パターンと、該第１の配線パターンを覆う第２の絶縁層と、該第２の絶縁層上に形成された第２の配線パターンとを少なくとも備える多層配線基板において、
前記第１の配線パターンの一部として形成された下部電極、並びに、該下部電極上に順次に形成された容量絶縁膜及び上部電極を有する容量素子と、前記容量絶縁膜及び上部電極と前記下部電極の一部とを覆い、且つ、前記第２の絶縁層によって覆われる保護膜とを備えることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
前記保護膜が繊維材料を含まないエポキシ樹脂で形成されている、請求項１に記載の多層配線基板。
【請求項３】
前記下部電極、容量絶縁膜及び上部電極の厚みの合計が５０μｍ以下である、請求項１又は２に記載の多層配線基板。
【請求項４】
前記第２の絶縁層を貫通して、前記上部電極及び下部電極と前記第２の配線パターンとをそれぞれ接続するビアホールが形成されている、請求項１〜３の何れか一に記載の多層配線基板。
【請求項５】
容量素子を内部に有する多層配線基板の製造方法において、
第１の絶縁層上に、第１の導電層、第２の絶縁層及び第２の導電層を順次に堆積する工程と、
第１のエッチングマスクを用いて、前記第２の絶縁層及び第２の導電層をパターニングする工程と、
前記パターニングされた第２の絶縁層及び第２の導電層を覆う第２のエッチングマスクを用いて、前記第１の導電層をパターニングする工程であって、前記パターニングされた第１の導電層の部分パターン上に前記第２の絶縁層及び第２の導電層を残す工程と、
前記第１の導電層の部分パターンと、前記パターニングされた第２の絶縁層及び第２の導電層とを覆う保護層を形成する工程と、
前記第１の絶縁層、前記パターニングされた第１の導電層、及び、前記保護層を覆って第３の絶縁層を形成する工程とを有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記第２の絶縁層及び第２の導電層をパターニングする工程は、前記第１の導電層をエッチング停止層として用いる、請求項５に記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記第３の絶縁層を貫通し、前記第１の導電層の部分パターン及び第２の導電層にそれぞれ導通するビアホールを形成する工程を更に有する、請求項５又は６に記載の多層配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層配線基板及びその製造方法に関し、更に詳細には、容量素子を内蔵する多層配線基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層プリント基板は、絶縁層を介して複数の配線層を積層し、異なる配線層の間をビアやスルーホール内に形成しためっき層等で接続したプリント基板である。多層プリント基板では、近年、電子機器の高機能化に伴って、基板上に搭載される部品点数が益々増加し、基板が大面積化することが問題となっている。多層プリント基板の大面積化は、電子機器の大型化を招き、電子機器の小型化の要請に反する。大面積化を抑える多層プリント基板として、特許文献１は、コンデンサが多層プリント基板の内部に形成された多層プリント基板を記載している。
【０００３】
特許文献１では、多層プリント基板において、絶縁層を介して隣接する２つの配線層（導体層）の間に中間導体層を配設する。２つの配線層の何れか一方、及び、中間導体層を電極とし、これら電極の間に高誘電率の容量絶縁層を配設してコンデンサを構成している。
【特許文献１】特開２００１−１５９２８号公報（図３等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本発明者が、特許文献１と同様の多層プリント基板を製造し、コンデンサの特性を調べたころ、特に高温高湿の条件下で、多層プリント基板の絶縁層に水分が侵入することによって、コンデンサの容量が大きく変化する問題があることが判った。本発明者は、絶縁層に水分が侵入することを防止するために、絶縁層に高い耐湿性を有する材料を用いることを検討した。しかし、基板に要求される硬度や絶縁性等の特性と、高い耐湿性とを両立させることは容易でなく、材料のコストが上昇することによって、製造される多層プリント基板のコストが上昇する。
【０００５】
本発明は、上記に鑑み、基板の内部に容量素子が形成された多層配線基板であって、低コストで、且つ、高湿下での容量素子の特性の変動が抑制された多層配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る多層配線基板は、第１の絶縁層と、該第１の絶縁層上に形成された第１の配線パターンと、該第１の配線パターンを覆う第２の絶縁層と、該第２の絶縁層上に形成された第２の配線パターンとを少なくとも備える多層配線基板において、
前記第１の配線パターンの一部として形成された下部電極、並びに、該下部電極上に順次に形成された容量絶縁膜及び上部電極を有する容量素子と、前記容量絶縁膜及び上部電極と前記下部電極の一部とを覆い、且つ、前記第２の絶縁層によって覆われる保護膜とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の係る多層配線基板の製造方法は、容量素子を内部に有する多層配線基板の製造方法において、
第１の絶縁層上に、第１の導電層、第２の絶縁層及び第２の導電層を順次に堆積する工程と、
第１のエッチングマスクを用いて、前記第２の絶縁層及び第２の導電層をパターニングする工程と、
前記パターニングされた第２の絶縁層及び第２の導電層を覆う第２のエッチングマスクを用いて、前記第１の導電層をパターニングする工程であって、前記パターニングされた第１の導電層の部分パターン上に前記第２の絶縁層及び第２の導電層を残す工程と、
前記第１の導電層の部分パターンと、前記パターニングされた第２の絶縁層及び第２の導電層とを覆う保護層を形成する工程と、
前記第１の絶縁層、前記パターニングされた第１の導電層、及び、前記保護層を覆って第３の絶縁層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の多層配線基板、及び、本発明の多層配線基板の製造方法によって製造された多層配線基板によれば、保護膜に高い耐湿性を有する材料を用いることによって、容量素子への水分の侵入を抑制することが出来る。従って、高湿下での容量素子の特性の変動を抑制し、高い設計精度が要求される回路に、多層配線基板を適用することが出来る。また、第２の絶縁層に高い硬度や絶縁性を有する材料を用いることができ、多層配線基板の性能を維持することが出来る。
【０００９】
本発明の多層配線基板の好適な実施態様では、前記保護膜が繊維材料を含まないエポキシ樹脂で形成されている。繊維材料とエポキシ樹脂との界面等を介して水分が浸入することを抑制し、高い耐湿性を得ることが出来る。
【００１０】
本発明の多層配線基板の好適な実施態様では、前記下部電極、容量絶縁膜及び上部電極の厚みの合計が５０μｍ以下である。第２の絶縁層の厚みや強度等の特性への影響を抑制することが出来る。
【００１１】
本発明の多層配線基板では、前記第２の絶縁層を貫通して、前記第１の導電層の部分パターン及び第２の導電層と前記第２の配線パターンとをそれぞれ接続するビアホールが形成されていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照し、本発明に係る実施形態に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る多層プリント基板の構成を示す断面図である。多層プリント基板１０は、順次に積層された第１〜第３の絶縁層１１，１２，１３を備える。第１〜第３の絶縁層１１，１２，１３は、ガラス繊維中にエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ材料で構成される。第２の絶縁層１２は、例えば日立化成工業株式会社の型名ＭＣＬ−Ｅ−６７で、第１の絶縁層１１及び第３の絶縁層１３は、例えば日立化成工業株式会社の型名ＧＥＡ−６７Ｎでそれぞれ構成する。第２の絶縁層１２の厚みは、例えば４００μｍで、第１の絶縁層１１及び第３の絶縁層１３の厚みは、例えば８０μｍである。
【００１３】
第２の絶縁層の双方の面１２ａ，１２ｂ、第１の絶縁層の下面１１ａ、及び、第３の絶縁層の上面１３ｂには、パターニングされた銅箔から成る配線層１４が形成されている。第２の絶縁層１２には、層を貫通するスルーホール１５が形成され、スルーホール１５の壁面には、銅めっき層１６が形成されている。銅めっき層１６は、第２の絶縁層の双方の面１２ａ，１２ｂに形成された配線層１４にそれぞれ接続されている。スルーホール１５の内部には、銅めっき層１６を介して、樹脂１７が充填されている。
【００１４】
第１の絶縁層１１及び第３の絶縁層１３には、層を貫通するスルーホール１８を充填して銅プラグから成るビア１９が形成されている。第１の絶縁層１１に形成されたビア１９は、第１の絶縁層の双方の面１１ａ，１１ｂに配設された配線層１４にそれぞれ接続されている。第３の絶縁層１３に形成されたビア１９は、第３の絶縁層の双方の面１３ａ，１３ｂに配設された配線層１４にそれぞれ接続されている。
【００１５】
第３の絶縁層１３の内部には、第２の絶縁層の上面１２ｂに接してコンデンサ２０が形成されている。コンデンサ２０は、第２の絶縁層の上面１２ｂ上に順次に成膜された下部電極２１、容量絶縁層２２、及び上部電極２３から構成されている。下部電極２１は、第２の絶縁層の上面１２ｂに形成された配線層１４に連続して形成されている。
【００１６】
下部電極２１及び上部電極２３は銅箔から成る。容量絶縁層２２は、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、ジルコン酸バリウム、又はジルコン酸鉛などの高誘電率材料と、エポキシ又はポリイミドなどの樹脂材料とを混合した絶縁材料で構成されることが好ましい。本実施形態では、チタン酸バリウムとエポキシ系樹脂とを混合した材料で構成し、ハンツマン・アドバンスド・マテリアルズ株式会社の型名Proelec81を用いる。また、本実施形態では、下部電極２１、容量絶縁層２２、及び上部電極２３の厚みは、例えば１５μｍ、５μｍ、及び１０μｍであり、コンデンサ２０の合計の厚みは、３０μｍ程度である。
【００１７】
コンデンサ２０の全体を覆って、第２の絶縁層の上面１２ｂに、高い耐湿性を有する保護膜２４が形成されている。本実施形態では、保護膜２４は、エポキシ系樹脂で構成し、サンユレック株式会社製の型名ＮＰＲ−１００シリーズを用いる。第３の絶縁層の上面１３ｂから上部電極２３に達するスルーホール２５が形成され、スルーホール２５の内部を埋め込んでビア２６が形成されている。
【００１８】
本実施形態の多層プリント基板によれば、コンデンサ２０が、高い耐湿性を有する保護膜２４によって覆われるため、高湿下でのコンデンサ２０の特性の変動を抑制することが出来る。これにより、高い設計精度が要求される回路に、多層プリント基板を適用することが出来る。また、外部から機械的な負荷が加わった際に、コンデンサ２０が保護膜２４によって保護されるため、コンデンサ２０の機械的強度を高めることが出来る。
【００１９】
なお、下部電極２１、容量絶縁層２２、及び上部電極２３の厚みはそれぞれ、２５μｍ以下、１０μｍ以下、及び１５μｍ以下であることが望ましい。これらの厚み範囲に設定することによって、コンデンサの合計の厚みを５０μｍ以下とし、第３の絶縁層１３の厚みや強度等の特性への影響を抑え、多層プリント基板の性能を維持できる。また、容量絶縁層２２の厚みは１μｍ以上であることによって、十分な絶縁耐性を得ることが出来る。
【００２０】
図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ｄ）〜（ｆ）に、図１の多層プリント基板１０を製造する各製造段階をそれぞれ順次に示す。先ず、第２の絶縁層の双方の面１２ａ，１２ｂに銅箔３１が積層されている銅張り積層板に、ドリル等を用いて穴あけ加工を行うことによって、銅張り積層板にスルーホール１５を形成する。更に、スルーホール１５の内壁を含む銅張り積層板の全面に触媒を吸着させ、無電解めっき法により、銅めっき層１６を形成する。銅めっき層１６の形成は、電気めっき法で行うことも出来る。引き続き、壁面に銅めっき層１６が形成されたスルーホール１５の内部に樹脂１７を充填する（図２（ａ））。この工程では、樹脂１７に代えて、導電性ペーストを充填しても良い。
【００２１】
次いで、スクリーン印刷により、第２の絶縁層の上面１２ｂに感光性を有する液状の誘電体材料３２を塗布し、３０〜６０分程度乾燥する。引き続き、誘電体材料３２上に銅箔３３を形成する（図２（ｂ））。
【００２２】
銅箔３３上に、感光性を有するドライフィルム（図示なし）を貼付した後、露光及び現像を行うことによって、ドライフィルムから成るマスクを形成する。引き続き、このマスクを介して銅箔３３をエッチングすることによって、上部電極２３を形成する。更に、マスクを介して誘電体材料３２の露光及び現像を行うことによって、マスクから露出する誘電体材料３２を除去し、容量絶縁層２２を形成する（図２（ｃ））。
【００２３】
容量絶縁層２２及び上部電極２３を覆って銅箔３１上に、感光性を有するドライフィルム（図示なし）を貼付し、上記同様に銅箔３１をパターングすることによって、配線層１４、及び、配線層１４から連続する下部電極２１を形成する。これによって、下部電極２１、容量絶縁層２２、及び上部電極２３から構成されるコンデンサ２０を形成する。第２の絶縁層の下面１２ａ上の銅箔３１についても、同様のパターニングを行い、配線層１４を形成する（図３（ｄ））。
【００２４】
次いで、図３（ｅ）に示すように、コンデンサ２０の全体を覆って液状の保護膜２４を塗布し、硬化させる。引き続き、第２の絶縁層の上面１２ｂに、配線層１４及び保護膜２４を覆って絶縁基板を積層し、絶縁基板上から加熱プレスを行うことによって、第３の絶縁層１３を形成する。絶縁基板は、ガラス繊維中にエポキシ樹脂を含浸させた、８０μｍ程度の厚みを有する基板であって、上記加熱プレスの際に、保護膜２４が絶縁基板中に入り込むことによって、第３の絶縁層１３を一定の厚みに形成することが出来る。
【００２５】
第３の絶縁層１３の形成に後続して、第３の絶縁層の上面１３ｂに銅箔３４を形成する。また、第２の絶縁層の下面１２ａに、上記同様の絶縁基板を用いて、配線層１４を覆う第１の絶縁層１１を形成する。更に、第１の絶縁層の下面１１ａ上に銅箔３４を形成する（図３（ｆ））。
【００２６】
次いで、レーザ加工等の技術を用いて、第１の絶縁層１１及び第３の絶縁層１３にスルーホール１８，２５をそれぞれ形成する。スルーホール１８，２５は、第２の絶縁層の双方の面１２ａ，１２ｂに形成された配線層１４の一部、及びコンデンサの上部配線２３の一部を露出するように形成する。なお、レーザ加工の技術を用いてスルーホール１８，２５を形成する際には、露出した配線層１４や上部電極２３が貫通することを防ぐために、配線層１４や上部電極２３の厚みを３μｍ以上に形成することが望ましい。
【００２７】
引き続き、めっき法により、スルーホール１８の内部を埋め込んで銅を堆積することによって、配線層１４に到達するビア１９、及び上部配線２３に到達するビア２６をそれぞれ形成する。なお、スルーホール１８の内部に導電性樹脂を埋め込むことによって、ビア１９，２６を形成することも出来る。次いで、第１の絶縁層の下面１１ａ及び第３の絶縁層の上面１３ｂに形成された銅箔３４を、感光性のドライフィルムを用いてパターニングすることによって、配線層１４を形成する。これによって、図１に示した多層プリント基板１０を完成する。
【００２８】
なお、コンデンサ２０及び保護膜２４は、第２の絶縁層の下面１２ａに形成することも出来る。多層プリント基板１０では、第１の絶縁層の下面１１ａ又は第３の絶縁層の上面１３ｂに、ビアを収容する絶縁層及び配線を更に積層することが可能で、この場合、それらの絶縁層の内部にコンデンサを形成することも出来る。
【００２９】
実施形態の製造方法に従って多層プリント基板を製造し、実施例の多層プリント基板とした。また、実施形態の製造方法において、保護膜２４を形成せずに多層プリント基板を製造し、比較例の多層プリント基板とした。実施例及び比較例の多層プリント基板について、通常環境条件下と、温度が８５℃で湿度が８５ＲＨ％の条件下で長時間放置した高温高湿条件下で、静電容量をそれぞれ測定する実験を行った。
【００３０】
実験の結果、比較例の多層プリント基板では、コンデンサの容量が、高温高湿条件下で通常環境条件下より１０％程度上昇したが、実験例の多層プリント基板では、コンデンサの容量は、通常環境条件下と高温高湿条件下との間で殆ど変化がなかった。この実験により、本実施形態の多層プリント基板で、高い耐湿性を有する保護膜２４によって、コンデンサ２０に水分が到達することを抑制し、高温高湿下でのコンデンサの容量の変化を十分に抑制できることが確認された。
【００３１】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明に係る多層配線基板及びその製造方法は、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施した多層配線基板及びその製造方法も、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る多層プリント基板の構成を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、図１の多層プリント基板を製造する各製造段階をそれぞれ順次に示す断面図である。
【図３】図３（ｄ）〜（ｆ）は、図１の多層プリント基板を製造する、図２に後続する各製造段階をそれぞれ順次に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０：多層プリント基板（多層配線基板）
１１：第１の絶縁層
１１ａ：第１の絶縁層の下面
１１ｂ：第１の絶縁層の上面
１２：第２の絶縁層
１２ａ：第２の絶縁層の下面
１２ｂ：第２の絶縁層の上面
１３：第３の絶縁層
１３ａ：第３の絶縁層の下面
１３ｂ：第３の絶縁層の上面
１４：配線層
１５：スルーホール
１６：銅めっき層
１７：樹脂
１８，２５：スルーホール
１９，２６：ビア
２０：コンデンサ
２１：下部電極
２２：容量絶縁層
２３：上部電極
２４：保護膜
３１，３３，３４：銅箔
３２：誘電体材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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