(57)【要約】【課題】誘電体の接合強度を向上し、回路基板に良好な特性を有する焼結コンデンサを内蔵する方法を提供する。【解決手段】第１の導体である金属箔の表面を少なくとも片面に粗面化処理する工程と、前記粗面化処理した第１の導体の粗面化面上に溶射により誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜上に、第２の導体を形成してコンデンサ部を形成する工程と、前記コンデンサを基板に内蔵する工程を有することを特徴とする多層基板のコンデンサ内蔵方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板内に印刷受動部品を内蔵する方法において、第１の導体である金属箔の表面を少なくとも片面に粗面化処理する工程と、前記粗面化処理した第１の導体の粗面化面上に溶射により誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜上に第２の導体を形成することによりコンデンサ部を形成する工程と、前記コンデンサを基板に内蔵する工程とを有する多層基板のコンデンサ内蔵方法。
【請求項２】
金属材料を溶射することにより第２の導体を形成する請求項１に記載の多層基板のコンデンサ内蔵方法。
【請求項３】
６００℃以下の硬化が可能なナノ導体ペーストを用いて、スクリーン印刷法により導体パターンを印刷・硬化して第２の導体を形成する請求項１に記載の多層基板のコンデンサ内蔵方法。
【請求項４】
金属箔の表面の粗面化処理に、めっき法を用いた請求項１に記載の多層基板のコンデンサ内蔵方法。
【請求項５】
粗面化処理した第１の導体の粗面化面上に、導体ペーストを印刷することにより導体膜を形成し、この導体膜上に誘電体膜を形成する請求項１に記載の多層基板のコンデンサ内蔵方法。
【請求項６】
形成した導体膜の表面粗度が２〜１２μｍである請求項５に記載の多層基板のコンデンサ内蔵方法。
【請求項７】
導体ペーストは、チタン酸バリウムやチタン酸ストロンチウムなどの誘電体焼結粉を含む請求項５に記載の多層基板のコンデンサ内蔵方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パソコン、携帯電話やＡＶ機器などの小型部品として使用される樹脂多層基板のコンデンサ内蔵方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、多層基板のコンデンサ内蔵工法としては、以下に記載するようなものがあった。
【０００３】
図４は従来のコンデンサ内蔵工法の工程断面図である。
【０００４】
まず、金属箔１上に導電性ペーストアンダーコートプリント２を形成し（図４（ａ））、次に、厚膜コンデンサとなる誘電体３を印刷して形成する（図４（ｂ））。その後、誘電体３上に、上部電極４を印刷して形成する（図４（ｃ））。これらの工程によって、金属箔１にコンデンサ部が形成される。上記図４（ａ）（ｂ）（ｃ）の工程において、導電性ペーストアンダーコートプリント２、誘電体３、上部電極４はそれぞれ金属箔１の軟化点よりも低い温度で焼成して形成する。
【０００５】
次に、一方の面を接着剤層５でコーティングしたプリント配線板６を形成し（図４（ｄ））、焼成した金属箔１の印刷面とプリント配線板６の接着剤層５を加熱加圧させて、コンデンサ部を内向きに積層する（図４（ｅ））。その後、金属箔１上に感光性膜７を形成し（図４（ｆ））、感光性膜７を露光後、露光されてない部分を除去する（図４（ｇ））。次に、露出している金属箔１をエッチングし（図４（ｈ））、不要な感光性膜７を除去して、所望の部品を形成する（図４（ｉ））。
【０００６】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００１−１６０６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の方法では、誘電体３を形成するために、９００℃で焼成しなければならず、それにより熱膨張の異なった金属箔１と誘電体３の熱膨張係数の差により発生する金属箔１と誘電体３の一体品のそり、または誘電体３の焼成収縮によるそりが発生していた。このため、これを防止するために、緩和層として導電性ペーストアンダーコートプリント２を金属箔１と誘電体３との間に設けなければならなかった。
【０００８】
本発明は、誘電体形成方法に溶射工法を用いることで、製造工程での熱処理温度を低温化することを可能とし、金属箔や誘電体の熱処理による負荷を軽減し、反りの少ない誘電体を金属箔上に形成することにより、焼結タイプのコンデンサを樹脂基板に内蔵する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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、基板内に印刷受動部品を内蔵する方法において、第１の導体である金属箔の表面を少なくとも片面に粗面化処理する工程と、前記粗面化処理した第１の導体の粗面化面上に溶射により誘電体膜を形成する工程と、前記誘電体膜上に、第２の導体を形成してコンデンサ部を形成する工程と、前記コンデンサを基板に内蔵する工程を有することを特徴とする多層基板のコンデンサ内蔵方法であり、金属箔上に誘電体材料を溶射で形成することにより、誘電体の金属箔接合工程の加熱温度を抑えることができ、金属箔の熱処理による伸びや金属箔と誘電体の熱膨張係数の差によるストレスを低減した状態で製造することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によれば、誘電体形成方法に溶射工法を用いることで、製造工程での熱処理温度を低温化することができ、これによって金属箔や誘電体の熱処理による負荷を軽減されるので、導電性ペーストアンダーコートプリントを形成することなく反りの少ない誘電体を金属箔上に形成することができ、誘電体の誘電率低下や誘電体損の低減効果を有する多層基板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、本発明の特に請求項１〜４の発明について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態１における多層基板のコンデンサ内蔵方法を示す工程断面図である。
【００１３】
まず、誘電体を溶射形成するための前処理として、第１の導体である金属箔１１の少なくとも片面を粗面化処理して、表面粗化処理面１２を形成する（図１（ａ））。金属箔１１の粗面化処理は、一般的にサンドブラストまたはグラインダーによって行う。金属箔１１は、銅箔、ニッケル箔、Ａｇ箔、アルミニウム箔等の耐熱温度が６００℃以上のものを使用する。厚みは１５〜２００μｍに形成するが、より良好なパターニング性を得るためには、１５〜５０μｍが望ましい。表面粗化処理の表面粗さは、十点平均粗さ（以下Ｒｚとする）が４〜２０μｍの範囲になるように処理する。
【００１４】
次に、溶射装置を用いて、金属箔１１の粗面化処理面１２に、溶射により誘電体１３を３０〜２００μｍ形成する。誘電体１３は、チタン酸バリウムやチタン酸ストロンチウム系誘電体やリラクサ系誘電体などの焼結粉を用いて形成する（図１（ｂ））。
【００１５】
誘電体１３を形成する焼成粉の粒径は、２〜１４０μｍのものを用いるが、溶射膜をより緻密に形成するには粒径が２〜１０μｍのものが望ましい。また、誘電体１３の焼成粉の形状は、角ばったものの方が球状のものよりも表面積が大きく、溶射時に溶融して、緻密な膜を形成しやすくなるので、角ばった形状のものを用いる。溶射方法は、ガス溶射、高速ガス溶射やプラズマ溶射などを用いる。
【００１６】
溶射の具体的な方法として、熱による飛散のために所望の誘電体１３の組成がずれるのを防止するために、誘電体１３の焼結粉の外周部のみを溶融し、金属箔１１との接合、焼結粉体どうしの緻密な結合および積層できる状態で行う。また、溶射において、誘電体１３は、加熱燃焼により還元状態になり易いため、誘電体１３の焼結粉は、たとえば酸化カルシウム、酸化マンガン等の還元しにくい組成が望ましい。
【００１７】
また、溶射時に、多孔質セラミックや多孔質焼結金属を用いた平坦性の優れた吸着台を用いて金属箔全体に吸着を行うことにより、噴射圧による金属箔の伸びやしわの発生を低減する。
【００１８】
次に、９００℃以下の焼結タイプＡｇ系導体ペースト、Ａｕ系導体ペースト、またはＣｕ系導体ペーストのいずれかを用いて、スクリーン印刷により、第２の導体１４を５〜２０μｍ印刷し、９００℃以下で焼成して形成する（図１（ｃ））。
【００１９】
その後、回路基板１５上にプリプレグ１６を形成したものを準備し（図１（ｄ））、プリプレグ１６の面に前記図１（ｃ）の金属箔１１上に誘電体１３と第２の導体１４を形成したものを、加熱加圧工程により、回路基板１５とを所望の電気回路に接続できるように接合一体化する（図１（ｅ））。
【００２０】
回路基板１５は、ガラスエポキシ材料、ポリイミド、アラミドなどの樹脂基材またはアルミナ印刷基板や低温焼成基板（ＬＴＣＣ）等のプリント回路基板である。プリプレグ１６はガラスエポキシ等の未硬化樹脂の状態で、本発明の内蔵受動部品であるコンデンサ部を樹脂多層基板内に内蔵するためのものである。
【００２１】
次に、金属箔１１上に感光性膜１７を形成し（図１（ｆ））、感光性膜１７をフォトリソ法によりパターンニングした後に（図１（ｇ））金属箔１１をエッチング処理して、金属箔１１を所望の回路を形成する（図１（ｈ））。その後、感光性膜１７を除去し、回路基板１５上にコンデンサ部を形成して所望の部品を形成する（図１（ｉ））。
【００２２】
本実施の形態において、誘電体膜を溶射によって形成することにより、誘電体の金属箔接合工程の加熱温度を抑えることができ、金属箔の熱処理による伸びや金属箔と誘電体の熱膨張係数の差によるストレスを低減することができるので、基板のそりを従来の２５〜５０μｍから８〜１５μｍに低減することができるようになった。
【００２３】
なお、粗面化処理方法として、安価なめっき法やウエットエッチング法を用いてもよい。めっきによる銅箔の粗面化処理として、銅箔上に銅の微細な粒子を析出させる方法が一般的である。この場合、Ｒｚが１〜２０μｍ且つ算術平均粗さ（以下Ｒａとする）が０．３〜０．５μｍになるように処理した。特にＲｚは、４〜１６μｍが良好である。
【００２４】
なお、第２の導体１４の形成方法は、メタルマスク等を用いれば、溶射装置を用いて溶射膜を形成することが可能である。また、溶射により全面に形成した場合であっても、感光剤膜を用いたフォトリソ工法によりパターンニングは可能である。
【００２５】
なお、金属箔１１や誘電体１３の熱処理によるストレスをさらに回避するために、第２の導体１４は、６００℃以下で焼成、硬化できる導体ペーストを用いるとより効果的であり、また金属のナノオーダーの粉体又は金属レジネート材料を少なくとも１種類以上を用いた導体ペースト、もしくは導体ペーストに、通常の平均粒径１〜３μｍのＡｇ、Ａｕ、Ｃｕなどを混合した低温タイプ低抵抗導体ペーストを用いて、５〜２０μｍの導体を形成するとさらなる効果が得られる。
【００２６】
また、３００℃以下の低温硬化が可能な低導体抵抗タイプのナノ導体ペーストを用いると、金属箔１１や誘電体１３の熱処理によるダメージが更に低減されるので、金属箔１１と誘電体１３の相互拡散が緩和され、誘電率の低下や誘電体損の上昇がない良好な特性を得られる。
【００２７】
以上のように、本実施の形態では、誘電体膜を溶射によって形成することにより、熱処理温度を低温化することができ、また緩和層を設けることなくそりの少ない誘電体を金属箔上に形成することが可能となる。
【００２８】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項５〜６の発明について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１と同様の構成を有するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２９】
図２は、本発明の実施の形態２における多層基板のコンデンサ内蔵方法を示す工程断面図である。
【００３０】
まず、第１の導体である金属箔１１をサンドブラストやめっき工法によって、表面を粗面化し、粗面化処理面１２を形成する（図２（ａ））。次に、金属箔１１上の粗面化処理面１２に、６００℃以下で焼成もしくは硬化できる金属のナノオーダーの粉体や金属レジネート材料からなる導体ペーストを印刷することにより、導体膜１８を８〜２０μｍ形成する（図２（ｂ））。
【００３１】
実施の形態１で説明したように、金属箔１１は５０μｍ以下の厚みが望ましいが、粗面化処理をサンドブラストで行う場合、金属箔が薄くなるとブラストのダメージにより金属箔１１の伸びが増加し、密着が低下するので、本実施の形態では、金属箔１１が５０μｍ以下であっても金属箔１１と誘電体１３との密着性を向上させるために、中間層として導体膜１８を形成する。
【００３２】
その後、誘電体１３を溶射形成して第２の導体１４を形成することにより、コンデンサ部を形成する（図２（ｃ））。以下、実施の形態１の図１（ｄ）以降と同様の工程にてコンデンサを内蔵して所望の部品を形成する。
【００３３】
本実施の形態において、形成した導体膜１８はＲｚが２〜１２μｍのとき密着性が良好であり、このときの粗面化処理面１２上のＲｚは１〜１６μｍが良好である。
【００３４】
なお、導体膜１８は、３００℃以下の低温硬化が可能で、導体抵抗値が低いナノ導体ペーストを用いて形成すると、金属箔１１の熱処理によるダメージがさらに低減される。
【００３５】
また、導体膜に６００℃焼成タイプのホウ珪酸鉛系ガラスを無機バインダーとしたＡｇ系ペーストやＣｕ系ペーストを用いてもよく、あるいは３００℃以下の低温硬化が可能なペーストを用いて、１５０〜３００℃、３〜３０分間硬化する方法を用いてもよい。
【００３６】
また、導体膜１８の膜厚を厚くするために、Ａｇ系ナノペーストやＡｇ系レジネートペーストにＡｇ粉を混合したものを用いてもよく、上記Ａｇ系材料以外にも、Ａｕ系やＣｕ系材料などを用いてもよい。
【００３７】
以上のように、本実施の形態では、導体膜１８を形成することにより、金属箔１１と誘電体１３との密着性はさらに良好になる。
【００３８】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項７の発明について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１、２と同様の構成を有するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３９】
図３は、本発明の実施の形態３における多層基板のコンデンサ内蔵方法を示す工程断面図である。
【００４０】
まず、金属箔１１をサンドブラストやめっき工法により、表面を粗面化して粗面化処理面１２を形成する（図３（ａ））。次に、金属箔１１上の粗面化処理面１２に、チタン酸バリウムまたはチタン酸ストロンチウムの誘電体焼結粉１９を５〜２０ｗｔ％含有した導体ペーストを印刷することにより、導体膜１８を８〜２０μｍ形成する（図３（ｂ））。その後、誘電体１３を溶射形成し、さらに誘電体１３上に第２の導体１４を形成して、コンデンサ部を形成する（図３（ｃ））。以下、実施の形態１の図１（ｄ）以降と同様の工程にてコンデンサを内蔵して所望の部品を形成する。
【００４１】
誘電体焼結粉１９は、粒径１〜１５μｍ、且つ平均粒径が１〜７μｍのものを使用した。また導体膜１８に使用する導体ペーストは、実施の形態２と同じものを用いた。
【００４２】
本実施の形態において、誘電体焼結粉１９の含有量が５ｗｔ％未満では金属箔１１と誘電体１３の密着性の向上効果が見られず、また２０ｗｔ％以上では、逆に密着性が劣化するため不適である。
【００４３】
以上のように、本実施の形態では、導体膜１８を形成する導体ペーストに誘電体焼結粉１９を添加することで、熱処理による金属箔１１と誘電体１３の相互拡散が緩和されるので、誘電率の低下や誘電体損の上昇がない多層基板を得ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、金属箔に誘電体膜を形成して、コンデンサを多層回路基板に内蔵する方法において、誘電体を溶射で形成する工法により、熱処理温度を３００℃以下の低温処理により形成することができ、金属箔の粗面化処理を行うことで、誘電体の接合強度を向上させ、多層回路基板に良好な特性を有する焼結コンデンサを容易に内蔵することを可能とした。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１における多層基板のコンデンサ内蔵方法を示す工程断面図
【図２】本発明の実施の形態２における多層基板のコンデンサ内蔵方法を示す工程断面図
【図３】本発明の実施の形態３における多層基板のコンデンサ内蔵方法を示す工程断面図
【図４】従来の多層基板のコンデンサ内蔵方法を示す工程断面図
【符号の説明】
【００４６】
１１  金属箔
１２  粗面化処理面
１３  誘電体
１４  第２の導体
１５  回路基板
１６  プリプレグ
１７  感光性膜
１８  導体膜
１９  誘電体焼結粉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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