(57)【要約】【課題】  エッチング溶液によって誘電体層が損傷することがないキャパシタおよび該キャパシタを含むプリント回路基板の製造方法の提供。【解決手段】  金属箔を提供する工程と、該金属箔の上に誘電体を形成する工程と、該誘電体の一部分の上に第１の電極を形成する工程と、該誘電体全体を含む該金属箔の一部分の上に保護被膜を形成する工程と、該金属箔をエッチングして第２の電極を形成する工程とを含むことを特徴とする、キャパシタを製造する方法。【選択図】  図１Ｊ
2006019749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔を提供する工程と；
該金属箔の上に誘電体を形成する工程と；
該誘電体の一部分の上に第１の電極を形成する工程と；
該誘電体全体を含む該金属箔の一部分の上に保護被膜を形成する工程と；
該金属箔をエッチングして第２の電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする、キャパシタを製造する方法。
【請求項２】
金属箔から形成される第１の電極と；
該第１の電極に隣接する誘電体と；
該誘電体に隣接する第２の電極と；
該誘電体の少なくとも一部および該金属箔の少なくとも一部の上に配置され、該誘電体の少なくとも一部および該金属箔の少なくとも一部に接触する保護被膜と
を含むことを特徴とする、キャパシタ。
【請求項３】
プリント回路基板を製造する方法であって、
金属箔を提供する工程と；
該金属箔の上に誘電体を形成する工程と；
該誘電体の上に第１の電極を形成する工程と；
該金属箔の無部品側の面を、少なくとも１つの誘電体材料に対してラミネートする工程と；
該誘電体の少なくとも一部の上に保護被膜を形成する工程と；
該金属箔をエッチングして第２の電極を形成する工程であって、そこで該第１の電極、該誘電体および該第２の電極がキャパシタを形成する工程と；
該金属箔の部品側の面を、少なくとも１つのさらなる誘電体材料に対してラミネートする工程と
を含むことを特徴とする、プリント回路基板を製造する方法。
【請求項４】
該保護被膜によって該誘電体全体が被覆されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
該保護被膜によって該第２の電極が少なくとも部分的に被覆されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
該誘電体が２層の誘電体であり、該方法が、
該２層の誘電体の上に第３の電極を形成する工程であって、そこで該第３の電極は該第２の電極に電気的に結合される工程
を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項７】
該金属箔の部品側の面を少なくとも１つのさらなる誘電体材料に対してラミネートする工程をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つのさらなる誘電体材料に対してラミネートする工程が、
該金属箔をエッチングした後に、前記さらなる誘電体材料を該金属箔の部品側の面に対してラミネートする工程
を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
該キャパシタに接続する１つまたは複数のビアを形成する工程
を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
該保護被膜がフォトレジストであり、該方法が、
該金属箔をエッチングした後に該フォトレジストを除去する工程
を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
保護被膜を形成する工程が、
該誘電体の上に有機封入剤を形成する工程と；
該有機封入剤を硬化させる工程と
を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項１２】
保護被膜を形成する工程が、
該誘電体の上にガラスを含む層を形成する工程と；
該ガラスの層を焼成する工程と
を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項１３】
該少なくとも１つのさらなる誘電体材料を、該保護被膜の上にラミネートすることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも１つの誘電体材料層の中に埋め込まれる少なくとも１つのキャパシタを含むプリント回路基板であって、該キャパシタが、
金属箔から形成される第１の電極と；
該第１の電極に隣接する誘電体と；
該誘電体に隣接する第２の電極と；
該誘電体の少なくとも一部の上に配置され、および該誘電体の少なくとも一部に接触する保護被膜と
を含むことを特徴とするプリント回路基板。
【請求項１５】
該保護被膜が該誘電体全体を被覆し、および有機封入剤と焼成されるガラスとの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１４に記載のプリント回路基板。
【請求項１６】
該少なくとも１つの誘電体材料層が誘電体材料の複数の層を含み、該プリント回路基板が、
該キャパシタに接続する１つまたは複数のビア
を含むことを特徴とする請求項１４に記載のプリント回路基板。
【請求項１７】
該誘電体が２層の誘電体であることを特徴とする請求項１４に記載のプリント回路基板。
【請求項１８】
該保護被膜が該誘電体全体を被覆し、および該第１の電極に接触することを特徴とする請求項１４に記載のプリント回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野は、概して、厚膜キャパシタである。より具体的には、プリント回路基板に埋め込まれるキャパシタである。さらにより具体的には、技術分野は、厚膜誘電体から製造されるプリント回路基板に埋め込まれるキャパシタを含む。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路基板（ＰＣＢ）におけるキャパシタ埋め込みの実施は、縮小された回路サイズおよび改善された回路性能を可能にする。キャパシタは、典型的には、積層されおよび相互接続回路配線により接続されるパネルに埋め込まれ、パネルのスタック（積層物）がプリント回路基板を形成する。一般に、積層されたパネルを「内層パネル」と称することができる。
【０００３】
箔上焼成（ｆｉｒｅｄ−ｏｎ−ｆｏｉｌ）の技術によって形成されるプリント回路基板に埋め込まれる受動回路部品は周知である。金属箔基板上に厚膜キャパシタ材料層を堆積させ、続いて、厚膜キャパシタ材料層の上に上部電極材料を堆積させ、および続いて銅の厚膜焼成条件下で焼成することによって、「別個に箔上焼成」されるキャパシタを形成する。厚膜キャパシタ材料は、高い誘電率の材料、ガラスおよび／またはドーパントを含んでもよく、および焼成後に高い誘電率（Ｋ）を有するべきである。
【０００４】
焼成後、得られる物品をプリプレグの誘電体層にラミネートしてもよく、および金属箔をエッチングしてキャパシタの電極および任意の関連する回路配線を形成してもよい。しかしながら、２．４規定の熱塩酸中の塩化第二鉄のような、プリント回路基板業界において一般的なエッチング溶液は、キャパシタ誘電体ガラスおよびドーパントを腐食および溶解する可能性がある。エッチング溶液は、エッチング後に多くのキャパシタが短絡している可能性があるほど、キャパシタ誘電体に損傷を与える。短絡が生じていない時であっても、特にエッチング溶液の全てがキャパシタから完全に除去されていない場合、誘電体に対する損傷は、キャパシタの長期信頼度を危うくする可能性がある。また、黒色酸化物プロセスおよびメッキのような他のプロセスのためにプリント回路基板業界で一般的に使用される他の溶液も、キャパシタ誘電体を損傷し、および同様の長期信頼度に対する影響を有する。
【０００５】
エッチングの問題に対する１つの解決策は、厚膜キャパシタ組成物中に、エッチング溶液に耐性のある高シリカ含有量のガラスを使用することである。しかしながら、高シリカガラスは、非常に低い誘電率および高い軟化点を有する。キャパシタの処方中に使用される時、高体積分率のガラスが存在しない限りは、その高い軟化点は、得られる組成物が高密度に焼結することを困難にする。しかしながら、高体積分率のガラスは、得られる誘電体に、望ましくない低い誘電率をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、キャパシタおよびプリント回路基板を製造する新規な方法を生み出すことによって、このエッチング問題に対する解決策を提供することを所望した。本発明者らは、保護被膜の使用を包含する新規な方法を開発することによって、そのような目的を成就した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の実施形態によれば、キャパシタを製造する方法は：金属箔を提供する工程と；該金属箔の上に誘電体を形成する工程と；該誘電体の一部分の上に第１の電極を形成する工程と；該誘電体全体を含む該金属箔の一部分の上に保護被膜を形成する工程と；該金属箔をエッチングして第２の電極を作る工程とを含む。
【０００８】
他の実施形態によれば、キャパシタは：金属箔から形成される第１の電極と；該第１の電極に隣接する誘電体と；該誘電体に隣接する第２の電極と；該誘電体の少なくとも一部および該金属箔の少なくとも一部の上に堆積され、および該誘電体の少なくとも一部および該金属箔の少なくとも一部と接触する保護被膜を含む。
【０００９】
さらなる実施形態によれば、プリント回路基板を製造する方法は、金属箔の上に誘電体を形成する工程と、該誘電体の上に第１の電極を形成する工程と、少なくとも１つの誘電体材料に対して該金属箔の無部品側の面（ｎｏｎ−ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｓｉｄｅ）をラミネートする工程と、該誘電体の少なくとも一部の上に保護被膜を形成する工程と、金属箔をエッチングして第２の電極を形成する工程とを含む。
【００１０】
エッチングプロセス後に除去されるフォトレジストから、保護被膜を形成することができる。代替の実施形態では、完成したプリント回路基板に残留する代替の材料から、保護被膜を形成する。
【００１１】
前述の実施形態によれば、保護被膜は、製作の間に使用されるエッチング溶液から、キャパシタの誘電体の全部または一部を保護する。さもなければ、エッチング溶液は、誘電体中に存在する誘電体ガラスおよびドーパントを腐食および溶解するであろう。キャパシタの信頼度および性能はそれによって改善され、およびキャパシタの短絡が回避される。また、本発明の実施形態に従う製作プロセスにおいては、誘電体の得られる誘電率を低下させるエッチング抵抗性ガラスを必要としない。
【００１２】
当業者は、ひとたび実施形態の以下の詳細な記述を読めば、上記利点および他の利点、および本発明の様々なさらなる実施形態の利点を理解するであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
詳細な説明は図面を参照する。一般的な慣習に従って、図面の様々な特徴部は、必ずしも定率縮尺ではない。様々な特徴部の寸法は、本発明の実施形態をより明瞭に説明するために、拡大または縮小されている可能性がある。
【００１４】
図１Ａ〜図１Ｊは、金属箔上の単層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備える多層プリント回路基板（ＰＣＢ）１０００（図１Ｊ）を製造する第１の方法を説明する。説明目的のために、図１Ａ〜図１Ｊにおいて形成されるように、４つの埋め込み型キャパシタを例示する（断面図の図１Ａ〜図１Ｇおよび図１Ｉ〜図１Ｊにおいては、２つのキャパシタのみが視認できる）。しかしながら、本明細書中に記載される方法によって、１つ、２つ、３つ、またはより多くのキャパシタを箔上に形成することができる。以下の書面による記述は、平易さのために、例示されるキャパシタの１つのみの形成を対象とする。図１Ａ〜図１Ｇおよび図１Ｉ〜図１Ｊは、正面断面図である。図１Ｇは、図１Ｈの線１Ｇ−１Ｇで切断された横断面図である。図１Ｈは、４つの埋め込まれたキャパシタ１００を示す上面図である。
【００１５】
図１Ａにおいて、金属箔１１０を提供する。金属箔１１０は、業界において一般的に入手可能な種類のものであってもよい。例えば、金属箔１１０は、銅、銅−インバール−銅、インバール、ニッケル、ニッケルで被覆された銅、または厚膜ペーストの焼成温度を超える融点を有する他の金属および合金であってもよい。適当な箔は、裏面処理された銅箔（ｒｅｖｅｒｓｅ  ｔｒｅａｔｅｄ  ｃｏｐｐｅｒ  ｆｏｉｌｓ）、両面処理された銅箔（ｄｏｕｂｌｅ−ｔｒｅａｔｅｄ  ｃｏｐｐｅｒ  ｆｏｉｌｓ）、および多層プリント回路基板業界で一般的に使用される他の銅箔のような、主として銅から構成される箔を含む。金属箔１１０の厚さは、例えば、約１〜１００ミクロンの範囲であってもよい。他の厚さの範囲は、３〜７５ミクロン、およびより具体的には１２〜３６ミクロンを含む。これらの厚さの範囲は、約１／３オンスと１オンスとの間の銅箔に相当する。
【００１６】
箔１１０にアンダープリント１１２を塗布することによって、箔１１０を前処理してもよい。アンダープリント１１２は、図１Ａにおいて表面被膜として示され、および箔１１０の部品側の表面に塗布される比較的薄い層であってもよい。アンダープリント１１２は、金属箔１１０とアンダープリント１１２の上に堆積される層とに対して良好に付着する。例えば、箔１１０に塗布されるペーストからアンダープリント１１２を形成してもよく、該ペーストは箔１１０の融点未満の温度で焼成される。アンダープリントペーストを、箔１１０の表面全体の上に非制限的な（ｏｐｅｎ）被膜として印刷してもよく、または箔１１０の選択される区域の上に印刷してもよい。一般的に、箔１１０全体の上よりも、箔１１０の選択される区域の上にアンダープリントペーストを印刷する方が、より経済的である。しかしながら、銅箔１１０と組み合わせて酸素がドープされる焼成を使用する場合には、箔１１０の表面全体を被覆することが好ましい可能性がある。なぜならば、アンダープリント中のガラス成分が、銅箔１１０の酸化的腐食を抑制するからである。
【００１７】
アンダープリントとしての使用に適当な１つの厚膜ペーストは、以下の組成を有する（質量による相対的な量）：
銅粉末                          ５８．４
ガラスＡ                          １．７
酸化第一銅粉末                    ５．８
ビヒクル                        １１．７
ＴＥＸＡＮＯＬ（登録商標）溶媒  １２．９
界面活性剤                        ０．５  
総計                            ９１．０
【００１８】
この組成中、ガラスＡは組成Ｐｂ５Ｇｅ３Ｏ１１のゲルマニウム酸鉛を含み、ビヒクルは１１％のエチルセルロースＮ２００と８９％のＴＥＸＡＮＯＬ（登録商標）とを含み、界面活性剤はＶＡＲＩＱＵＡＴ（登録商標）ＣＣ−９  ＮＳ界面活性剤を含む。
【００１９】
ＴＥＸＡＮＯＬ（登録商標）は、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．から入手可能である。ＶＡＲＩＱＵＡＴ（登録商標）ＣＣ−９  ＮＳは、Ａｓｈｌａｎｄ  Ｉｎｃ．から入手可能である。
【００２０】
前処理された箔１１０のアンダープリント１１２の上に、キャパシタ誘電体材料を堆積し、第１の誘電体材料層１２０を形成する（図１Ａ）。キャパシタ誘電体材料は、例えば、箔１１０上にスクリーン印刷される厚膜キャパシタペーストであってもよい。次いで、第１の誘電体材料層１２０を乾燥する。図１Ｂにおいて、次いで、第２の誘電体材料層１２５を塗布し、および乾燥する。代替の実施形態において、単一のスクリーン印刷工程において、キャパシタ誘電体材料の単層を、２つの層１２０、１２５の同等の厚さまで堆積してもよい。箔上焼成の実施形態における使用のために開示される１つの適当な厚膜キャパシタ材料は、以下の組成を有する（質量による相対的な量）：
チタン酸バリウム粉末            ６８．５５
フッ化リチウム                    １．０
フッ化バリウム                    １．３６
フッ化亜鉛                        ０．７４
ガラスＡ                        １０．２５
ガラスＢ                          １．０
ガラスＣ                          １．０
ビヒクル                          ５．９
ＴＥＸＡＮＯＬ（登録商標）溶媒    ８．７
酸化剤                            １．０
フォスフェート湿潤剤              ０．５    
総計                          １００．００
【００２１】
この組成中、ガラスＡは組成Ｐｂ５Ｇｅ３Ｏ１１のゲルマニウム酸鉛を含み、ガラスＢはＰｂ４ＢａＧｅ１．５Ｓｉ１．５Ｏ１１を含み、ガラスＣはＰｂ５ＧｅＳｉＴｉＯ１１を含み、ビヒクルは１１％のエチルセルロースＮ２００と８９％のＴＥＸＡＮＯＬ（登録商標）溶媒とを含み、酸化剤は８４％の硝酸バリウム粉末と１６％のビヒクルとを含む。
【００２２】
図１Ｃにおいて、第２の誘電体材料層１２５の上に導電性材料層１３０を形成し、および乾燥する。導電性材料層１３０を、例えば、第２の誘電体材料層１２５の上に厚膜金属ペーストをスクリーン印刷することによって形成することができる。また、アンダープリント１１２を形成するために使用されるペーストは、導電性材料層１３０を形成するのにも適当である。一般的に、第１および第２の誘電体層１２０、１２５の表面区域は、上面透視図にて見る時、好ましくは導電性材料層１３０の表面区域よりも大きい。
【００２３】
次いで、第１の誘電体材料層１２０、第２の誘電体材料層１２５、および導電性材料層１３０を共焼成（ｃｏ−ｆｉｒｅｄ）して、得られる構造を一緒に焼結する。焼成後の構造断面を、図１Ｄにおける正面図に示す。焼成は、誘電体層１２０および１２５から形成される単独の誘電体１２８をもたらす。なぜならば、誘電体層１２０と１２５との間の境界は、共焼成の間に事実上除去されるからである。また、上部電極１３２も、共焼成の工程からもたらされる。銅箔上で、９００℃の窒素中で、ピーク温度において１０分間にわたって焼成される時、得られる誘電体１２８は、約３０００と５０００との間の誘電率、およびおよそ２．５％の誘電正接を有する。代替の焼成条件を使用して、誘電体１２８に関して、異なる材料特性を得てもよい。
【００２４】
図１Ｅにおいて、上部電極１３２を上向きにして、箔１１０の反対の表面をラミネート材料１４０とラミネートする。得られる構造が、内層パネルである。例えば、標準的なプリント配線板プロセスにおいてＦＲ４プリプレグを使用してラミネートを行うことができる。１つの実施形態では、１０６エポキシプリプレグを使用してもよい。適当なラミネート条件は、例えば、２８水銀柱インチまで排気された真空チャンバー内で、２０８ｐｓｉｇにおいて、１８５℃、１時間である。エポキシがラミネート板に粘着するのを防止するために、シリコーンゴムのプレスパッドおよび滑らかなＰＴＦＥ充填ガラスの離型シートが箔１１０と接触していてもよい。ラミネート材料１４０は、例えば、標準的なエポキシ、高いＴｇのエポキシ、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、シアネートエステル樹脂、充填樹脂系、ＢＴエポキシ、および回路層の間に絶縁を提供する他の樹脂およびラミネートのような、任意の種類の誘電体材料であることができる。ラミネート材料１４０の反対側に箔１５０を貼って、回路配線を作り出すための表面を提供してもよい。
【００２５】
図１Ｆを参照すると、ラミネート後、保護被膜１６０を、誘電体１２８および上部電極１３２の上に塗布する。また、箔１１０の一部分を被覆してもよい。保護被膜１６０は、続くエッチング工程の間、誘電体１２８および上部電極１３２の全部または一部を被覆しおよび保護するのに役立つ。
【００２６】
本明細書中に記載される実施形態においては、誘電体１２８および上部電極１３２の全てを被覆するフォトレジストに画像を形成し、そしてそれを現像することによって、保護被膜１６０を形成する。このアプローチは、特に有利である。なぜならば、フォトレジスト１６０を、保護被膜１６０として役立たせるだけでなく、関連する回路配線を箔１１０から形成するためにも使用することができるからである。また、フォトレジストを、箔１５０に塗布し、それに画像を形成し、そしてそれを現像して、フォトレジストパターン１６２を形成する。
【００２７】
図１Ｇは、図１Ｈにおける線１Ｇ−１Ｇで切断した断面図である。図１Ｇを参照すると、箔１１０および１５０をエッチングし、および、例えば標準的なプリント配線板プロセスの条件を使用して、フォトレジスト１６０および１６２を取り去る。エッチングは、箔１１０中にトレンチ１１５を形成し、および箔の残部から分離される基部すなわちキャパシタ箔電極１１８をもたらす。キャパシタ箔電極１１８、誘電体１２８および上部電極１３２が、キャパシタ１００を形成する。また、エッチングプロセスは、箔１１０から回路配線１１７、１１９を、および箔１５０から回路配線１５２、１５４、１５６、１５８等を作成する。
【００２８】
図１Ｈは、図１Ｇに示される物品の上面図である。図１Ｈにおいて、４つのキャパシタ１００が箔１１０の一部から形成されるように示される。しかしながら、この数は例示的であり、および本明細書中に論じられる実施形態に従って、箔から任意の数のキャパシタを形成してもよい。図１Ｈは、同様の構成の４つのキャパシタ１００を説明するが、しかしながら、本実施形態は異なる寸法および／または形状を有するキャパシタの形成を可能にする。回路配線１１７、１１９は、例えば、完成したプリント配線板１０００（図１Ｊ）における層のための回路配線として働くことができる。また、同様の、または異なる構成を有する他の回路配線を、箔１５０から形成することができる。また、抵抗体のようなさらなる回路部品を、キャパシタ１００と同じ層の一部として形成することもできる。
【００２９】
前述の実施形態において、エッチングプロセスの間、エッチング溶液はキャパシタ１００のキャパシタ誘電体材料と接触しない。なぜならば、フォトレジスト保護被膜１６０がキャパシタ１００を保護するからである。したがって、キャパシタ１００の信頼度が高まる。加えて、完成したキャパシタ１００の短絡の可能性が大きく低減される。
【００３０】
図１Ｉを参照すると、図１Ｇに示される物品の両面に、さらなるラミネート１７２、１７４および銅箔１８０、１９０の対をラミネートしてもよい。
【００３１】
図１Ｊは、完成したプリント回路基板１０００を示す。図１Ｉに戻って参照すると、箔１８０および１９０に、フォトレジスト（不図示）を塗布する。フォトレジストに画像を形成しおよびそれを現像し、および箔１８０、１９０をエッチングして、プリント回路基板１０００の外層上に回路配線１８２、１８４、１８６等および１９２、１９４、１９６等を形成する。マイクロビア１０１０をレーザー穿孔およびメッキして、電極１３２を外側の回路配線１９４と電気的に接続してもよい。キャパシタ１００の電気的接続を完成させるために、ビア１０２０を穿孔およびメッキして、基部すなわち箔電極１１８を、外側の回路配線１８２、１９２に対して電気的に接続してもよい。また、さらなるビア１０３０、１０４０を形成して、図１Ｊに示される第２のキャパシタ１００に対して電気的に接続してもよい。プリント回路基板１０００の上部表面を、耐変色性金属でメッキしてもよく、および最終的にフォトレジストを取り去って、プリント回路基板１０００を完成させる。
【００３２】
図１Ｊ中の完成した回路基板１０００は、プリント回路基板１０００の外層に隣接する層の中に埋め込み型キャパシタ１００を備える４つの金属層のプリント配線板である。しかしながら、プリント配線板１０００は任意の数の層を有していてもよく、および、多層プリント回路基板中の任意の層に、本発明の実施形態に従う埋め込み型キャパシタを設置することができる。また、メッキされるスルーホールビアの代替として、マイクロビアを使用して、回路配線をキャパシタ箔電極１１８と接続してもよい。
【００３３】
図２Ａ〜図２Ｋは、誘電体の２つの層と３つの電極を有する埋め込み型キャパシタ２００を備えるプリント回路基板２０００（図２Ｋ）を製造する方法を説明する。簡単にするために、以下の記述は、１つのキャパシタ２００の形成を論じる。図２Ａ〜図２Ｆおよび図２Ｈ〜図２Ｋは、正面断面図である。図２Ｆは、図２Ｇの線２Ｆ−２Ｆで切断された断面図である。図２Ｇは、２つの埋め込み型キャパシタ２００を示す上面図である。
【００３４】
図２Ａにおいて、金属箔２１０を提供する。金属箔２１０は、業界で一般的に入手可能な種類のものであってもよく、および図１Ａにおいて説明される箔１１０と同様の材料で構成されてもよい。アンダープリント２１２を、箔２１０の表面全体の上の非制限的な被膜として箔２１０に塗布すること、または箔２１０の選択される区域の上に印刷することによって、箔２１０を前処理してもよい。前処理された箔２１０のアンダープリント２１２の上に、キャパシタ誘電体材料を堆積して、第１の誘電体材料層２２０を形成する。次いで、第１の誘電体材料層２２０を乾燥させる。図２Ｂにおいて、第２の誘電体材料層２２２を塗布し、および乾燥させる。また、図１Ａの実施形態に関して述べたように、２つの層２２０、２２２ではなく１つの厚い層を堆積させることも可能である。
【００３５】
図２Ｃにおいて、第２の誘電体材料層２２２の上に、第１の導電性材料層２３０を形成し、および乾燥させる。次いで、第１の誘電体材料層２２０、第２の誘電体材料層２２２、および第１の導電性材料層２３０を共焼成して、構造を一緒に焼結する。焼成は、誘電体層２２０および２２２から形成される単独の誘電体２２３、および電極２３２をもたらす（得られる誘電体２２３および電極２３２を図２Ｄに示す）。
【００３６】
図２Ｄを参照すると、電極２３２の上に、第３の誘電体材料層２２４を形成し、および乾燥させる。第３の誘電体材料層２２４の上に、第４の誘電体材料層２２６を形成し、および乾燥させ、および第４の誘電体材料層２２６の上に、第２の導電性材料層２４０を形成し、および乾燥させる。得られる物品を、次いで焼成する。図２Ｅは、焼成後の物品を示す。焼成は、誘電体層２２０、２２２、２２４、２２６から形成される２層誘電体２２８、および中間の電極２３２から電気的に分離されおよび箔２１０に対して電気的に接続される上部電極２４２をもたらす。図２Ｃ〜図２Ｅにおいて示される別個の焼成工程の代替として、単一の焼成工程を使用して図２Ｅにおいて示される構造を形成することができる。
【００３７】
図２Ｆを参照すると、図１Ｅに関して前述したプロセスと同様の材料を用いおよび同様の条件下で、上部電極２４２を上向にして箔２１０の反対の表面をラミネート材料２５０でラミネートする。キャパシタ構造が内層パネル構造の外側上にあるように箔２１０をラミネートしてもよい。ラミネート材料２５０に箔２５２を貼って、回路配線を作成するための表面を提供してもよい。得られる構造が、内層パネルである。
【００３８】
図２Ｇは、図２Ｆにおいて示される物品の上面図である。図２Ｇにおいて、２つのキャパシタが箔２１０の一部から形成されるものとして示される。しかしながら、この数は例示的であり、および本明細書中で論じられる実施形態に従って、箔から任意の数のキャパシタを形成してもよい。図２Ｇは、同様の構成の２つのキャパシタ２００を説明するが、しかしながら、本実施形態は、異なる寸法および／または形状のキャパシタの形成を可能にする。また、同様の、または異なる構成を有する他の回路配線および／または回路部品を、キャパシタ２００と同じ層の一部として形成することができる。
【００３９】
図２Ｈを参照すると、ラミネート後に、保護被膜２６０を箔２１０の上に塗布する。図２Ａ〜図２Ｋにおいて説明される実施形態において、フォトレジストに画像を形成しおよびそれを現像することにより、保護被膜２６０を形成する。また、フォトレジストを箔２５２の上に塗布し、それに画像を形成し、およびそれを現像して、フォトレジストパターン２６２を形成する。フォトレジストに画像を形成しおよびそれを現像した後、誘電体２２８および電極２３２、２４２は、フォトレジスト２６０によって少なくとも部分的に被覆されているままである。誘電体２２８がエッチングの化学作用によって影響されないように、図２Ｈにおいて示されるように、フォトレジスト２６０で誘電体２２８の全体を被覆することは有利である。また、箔２１０の一部分を被覆してもよい。次いで、箔２１０および２５２をエッチングし、および標準的なプリント配線板プロセスの条件を使用して、フォトレジスト２６０および２６２を取り去る。
【００４０】
図２Ｉを参照すると、エッチングは箔２１０中にトレンチ２１５を形成し、および箔の残部から分離される基部すなわちキャパシタ箔電極２１８をもたらす。キャパシタ箔電極２１８、２層誘電体２２８、中間電極２３２、および上部電極２４２がキャパシタ２００を形成する。また、エッチングプロセスは、箔２５２から回路配線２５４、２５６、２５８等を作成する。エッチングプロセスの間、エッチング溶液は、キャパシタ２００のキャパシタ誘電体材料と接触するようにならない。なぜならば、フォトレジスト２６０がキャパシタ構造２００を被覆および保護するからである。
【００４１】
図２Ｊを参照すると、図２Ｉの内層パネル構造の両側に、さらなるラミネート２７２、２７４および銅箔層２８０、２９０の対をラミネートしてもよい。
【００４２】
図２Ｋは、完成したプリント回路基板２０００を正面図にて示す。図２Ｋを参照すると、箔２８０および２９０に、フォトレジスト（不図示）を塗布する。フォトレジストに画像を形成しおよびそれを現像し、および箔２９０、２８０をエッチングして、それぞれ、回路配線２８２、２８４、２８６等、および２９２、２９４、２９６、２９８等を形成する。マイクロビア２０１０を、レーザー穿孔およびメッキして、電極２３２をプリント回路基板２０００の外層上の回路配線２９４と接続してもよい。キャパシタ２００の電気的接続を完成させるために、ビア２０２０を、穿孔およびメッキして、外側の回路配線２８２、２９２に対して基部すなわち箔電極２１８を接続してもよい。また、さらなるビア２０３０、２０４０を形成して、他のキャパシタ２００に接続してもよい。また、プリント回路基板２０００の上部表面を、耐変色性金属でメッキしてもよく、および最終的には、フォトレジストを取り去って、モジュール２０００を完成させる。
【００４３】
図２Ｋにおいて説明される完成したプリント回路基板２０００は、プリント回路基板２０００の外層に隣接する層の中に配置される埋め込み型キャパシタ２００を備える４つの金属層のプリント回路基板である。しかしながら、プリント配線板２０００は、任意の数の層を有していてもよく、および多層プリント回路基板の任意の層に、本発明の実施形態に従う埋め込み型キャパシタを設置することができる。また、メッキされたスルーホールビアの代替として、マイクロビアを使用して、回路配線をキャパシタ箔電極２１８と接続してもよい。
【００４４】
２層キャパシタ２００は、非常に高い静電容量密度を提供する。例えば、２層キャパシタは、単層キャパシタのほとんど２倍の静電容量密度を提供する。
【００４５】
前述の実施形態においては、プリント回路基板の製造の間に除去されるフォトレジストから、保護被膜を形成する。また、保護被膜を完成構造中に残存するように形成することもできる。図３は、完成した基板の一部になる保護層を有するプリント回路基板の正面断面図である。
【００４６】
図３は、完成したプリント回路基板３０００を示す。図３を参照すると、プリント回路基板３０００は、エッチング前に保護被膜３６０で被覆されたキャパシタ３００を含む。しかしながら、保護被膜３６０は、除去されず、および完成した基板３０００の一部のままである。
【００４７】
保護被膜３６０は、例えば、エッチングの化学作用によって腐食されない、任意の適当なポリマーベースの材料からなる有機封入剤であることができる。そのような封入剤は、例えば、適当な溶媒中に溶解されるエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂であってもよい。キャパシタを焼成した後に、封入剤をキャパシタ３００の層上に選択的にスクリーン印刷し、および硬化させて、保護被膜を形成してもよい。
【００４８】
また、保護被膜３６０を、例えば、ガラス封入剤から形成することができる。ガラス封入剤を、キャパシタ３００を焼成した後に、キャパシタ３００の選択される層の上に印刷してもよい。また、ガラス封入剤を印刷し、およびキャパシタ３００と共に焼成することもできる。
【００４９】
プリント配線板３０００は、図２Ｋにおいて示されるプリント配線板２０００と同様の構成を有してもよい。プリント配線板３０００は、プリント配線板３０００の外側表面上に、回路配線３８２、３８４、３８６等、および３９２、３９４、３９６、３９８等を含む。マイクロビア３０１０は、電極３３２を外側の回路配線３９４と電気的に接続する。ビア３０２０は、基部すなわち箔電極３１８を外側の回路配線３８２、３９２に対して電気的に接続して、キャパシタ３００の電気的接続を完成させる。さらなるビア３０３０、３０４０は、他のキャパシタ３００に接続する。プリント回路基板３０００の上部表面を、耐変色性金属でメッキしてもよい。
【００５０】
図２Ａ〜図２Ｋに関して前述の方法と同様の方法によって、プリント配線板３０００を形成してもよい。しかしながら、エッチングの前に保護被膜３６０を塗布し、および別個のフォトレジスト（不図示）を現像して、エッチングプロセスを実行する。次いで、フォトレジストを取り去り、および保護被膜３６０はその場に残る。
【００５１】
前述の実施形態において、キャパシタの誘電体は、製作の間、エッチング溶液から保護される。従って、誘電体は、さもなければ誘電体中の誘電体ガラスおよびドーパントを腐食および溶解するであろう酸性のエッチング溶液にさらされない。それによって、キャパシタの信頼度および性能は改善される。
【００５２】
本明細書中に使用される際に、用語「被膜」は、箔の上に形成される層を保護するのに適当な被膜、層、または封入剤を包含することを意図する。被膜は、誘電体の全てまたは一部を被覆してもよく、およびキャパシタ全体を被覆する必要はない。誘電体全体を被覆することは、エッチング溶液の悪影響を最小化または排除することができるという点で有利である。
【００５３】
前述の実施形態において、厚膜ペーストは、セラミック、ガラス、金属または他の固体の微細に分割された粒子を含んでもよい。粒子は、１ミクロン以下のオーダーのサイズを有してもよく、および分散剤と有機溶媒との混合物中に溶解されるポリマーを含む「有機ビヒクル」中に分散されてもよい。
【００５４】
厚膜誘電体材料は、焼成後に高い誘電率（Ｋ）を有してもよい。例えば、高誘電率の粉末（「機能性相」）をガラス粉末と混合し、および該混合物を厚膜スクリーン印刷ビヒクル中に分散させることによって、高Ｋの厚膜誘電体を形成してもよい。焼成の間、キャパシタ材料のガラス成分は、ピーク焼成温度が達成される前に軟化および流動し、融合し、および機能性相を封入して、焼成されたキャパシタ複合物を形成する。
【００５５】
高Ｋの機能性相は、結晶性チタン酸バリウム（ＢＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）、ニオブ酸マグネシウム鉛（ＰＭＮ）、およびチタン酸ストロンチウムバリウム（ＢＳＴ）のような、一般式ＡＢＯ３を有するペロブスカイト類を含む。チタン酸バリウムは、銅箔上焼成の用途において使用されるのに有利である。なぜならば、チタン酸バリウムは、焼成プロセスにおいて使用される還元性の条件に比較的影響されないからである。
【００５６】
典型的には、誘電体材料の厚膜ガラス成分は、高Ｋの機能性相に対して不活性であり、および、本質的には、複合材料を一体に粘着的に結合し、およびキャパシタ複合物を基板に対して結合するように作用する。好ましくは、高Ｋの機能性相の誘電定数が過度に希釈されないように、ほんの少量のガラスが使用される。ガラスは、例えば、ホウケイ酸アルミニウムカルシウム、ホウケイ酸バリウム鉛、ケイ酸アルミニウムマグネシウム、希土類ホウ酸塩または他の同様の組成物であってもよい。比較的高い誘電率を有するガラスの使用が好ましい。なぜならば、希釈効果がそれほど重要でなく、および複合材料の高い誘電率を維持することができるからである。組成Ｐｂ５Ｇｅ３Ｏ１１のゲルマニウム酸鉛ガラスは、約１５０の誘電率を有する強誘電性のガラスであり、および従って適当である。また、ゲルマン酸鉛の修正版も適当である。例えば、鉛がバリウムによって部分的に置換されていてもよく、およびゲルマニウムがシリコン、ジルコニウムおよび／またはチタンによって部分的に置換されていてもよい。
【００５７】
電極層を形成するために使用されるペーストは、銅、ニッケル、銀、銀−パラジウム組成物、またはこれらの化合物の混合物の金属粉末をベースにしてもよい。銅粉末の組成物が好ましい。
【００５８】
所望の焼成温度は、金属基板の溶融温度、電極の溶融温度、および誘電体組成物の化学的および物理的特性によって決定される。例えば、前述の実施形態における使用に適当な１組の焼成条件は、９００℃のピーク温度において１０分間の滞留時間を有する窒素焼成プロセスである。
【００５９】
本発明の前記記述は、本発明を例証しおよび説明する。さらに、本開示は、本発明の選択された好ましい実施形態のみを示しおよび説明するが、しかし、本発明は、様々な他の組み合わせ、修正、および環境における使用が可能であり、および本明細書中に表現される発明の概念、前記教示の同等物、および／または関連する技術分野の技術または知識の範囲内で、変更または修正が可能であることが理解されよう。
【００６０】
本明細書中に前記される実施形態は、本発明の実施について知られるベストモードを説明すること、および、そのような実施形態または他の実施形態おいて、および本発明の特別の適用または使用によって要求される様々な修正を伴って、当業者が本発明を利用することを可能にすることをさらに意図する。従って、本説明は、本発明を本明細書中に開示される形態に限定することを意図しない。また、添付される特許請求の範囲は、本発明を実施するための最良の形態に明確に定義されない代替の実施形態を含むように解釈されることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１Ａ】金属箔上の単層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備える多層プリント回路基板を製造する第１の方法を説明する図である。
【図１Ｂ】金属箔上の単層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備える多層プリント回路基板を製造する第１の方法を説明する図である。
【図１Ｃ】金属箔上の単層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備える多層プリント回路基板を製造する第１の方法を説明する図である。
【図１Ｄ】金属箔上の単層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備える多層プリント回路基板を製造する第１の方法を説明する図である。
【図１Ｅ】金属箔上の単層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備える多層プリント回路基板を製造する第１の方法を説明する図である。
【図１Ｆ】金属箔上の単層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備える多層プリント回路基板を製造する第１の方法を説明する図である。
【図１Ｇ】金属箔上の単層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備える多層プリント回路基板を製造する第１の方法を説明する図である。
【図１Ｈ】金属箔上の単層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備える多層プリント回路基板を製造する第１の方法を説明する図である。
【図１Ｉ】金属箔上の単層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備える多層プリント回路基板を製造する第１の方法を説明する図である。
【図１Ｊ】金属箔上の単層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備える多層プリント回路基板を製造する第１の方法を説明する図である。
【図２Ａ】金属箔上の２層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備えるプリント回路基板を製造する方法を説明する図である。
【図２Ｂ】金属箔上の２層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備えるプリント回路基板を製造する方法を説明する図である。
【図２Ｃ】金属箔上の２層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備えるプリント回路基板を製造する方法を説明する図である。
【図２Ｄ】金属箔上の２層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備えるプリント回路基板を製造する方法を説明する図である。
【図２Ｅ】金属箔上の２層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備えるプリント回路基板を製造する方法を説明する図である。
【図２Ｆ】金属箔上の２層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備えるプリント回路基板を製造する方法を説明する図である。
【図２Ｇ】金属箔上の２層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備えるプリント回路基板を製造する方法を説明する図である。
【図２Ｈ】金属箔上の２層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備えるプリント回路基板を製造する方法を説明する図である。
【図２Ｉ】金属箔上の２層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備えるプリント回路基板を製造する方法を説明する図である。
【図２Ｊ】金属箔上の２層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備えるプリント回路基板を製造する方法を説明する図である。
【図２Ｋ】金属箔上の２層キャパシタの設計を有する、埋め込み型キャパシタを備えるプリント回路基板を製造する方法を説明する図である。
【図３】完成基板中に保護被膜を有するプリント回路基板の正面断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
２２８、３２８    ２層誘電体
１１２、２１２    アンダープリント
１００、２００    キャパシタ
１１８、２１８、３１８    キャパシタ箔電極
１１５、２１５    トレンチ
１０２０、１０３０、１０４０、２０２０、２０３０、２０４０、３０２０、３０３０、３０４０    ビア
１６２、２６２    フォトレジスト
１０００、２０００、３０００    プリント回路基板（配線板）
１０１０、２０１０、３０１０    マイクロビア
１４０、１７２、１７４、２５０、２７２、２７４    ラミネート
１１７、１１９、１５２、１５４、１５６、１５８、１８２、１８４、１８６、１９２、１９４、１９６、２５４、２５６、２５８、２８２、２８４、２８６、２９２、２９４、２９６、２９８、３８２、３８４、３８６、３９２、３９４、３９６、３９８    回路配線
１１０、２１０    金属箔
１３２、２４２    上部電極
２３０    第１の導電性材料層
１２０、２２０    第１の誘電体材料層
２４０    第２の導電性材料層
１２５、２２２    第２の誘電体材料層
２２４    第３の誘電体材料層
２２６    第４の誘電体材料層
２３２、３３２    電極
１３０    導電性材料層
１８０、１９０、２８０、２９０    銅箔
１５０、２５２    箔
１６０、２６０、３６０    保護被膜
１２８、２２３    誘電体
【図１Ａ】
2006019749.tif 000003
【図１Ｂ】
2006019749.tif 000004
【図１Ｃ】
2006019749.tif 000005
【図１Ｄ】
2006019749.tif 000006
【図１Ｅ】
2006019749.tif 000007
【図１Ｆ】
2006019749.tif 000008
【図１Ｇ】
2006019749.tif 000009
【図１Ｈ】
2006019749.tif 000010
【図１Ｉ】
2006019749.tif 000011
【図１Ｊ】
2006019749.tif 000012
【図２Ａ】
2006019749.tif 000013
【図２Ｂ】
2006019749.tif 000014
【図２Ｃ】
2006019749.tif 000015
【図２Ｄ】
2006019749.tif 000016
【図２Ｅ】
2006019749.tif 000017
【図２Ｆ】
2006019749.tif 000018
【図２Ｇ】
2006019749.tif 000019
【図２Ｈ】
2006019749.tif 000020
【図２Ｉ】
2006019749.tif 000021
【図２Ｊ】
2006019749.tif 000022
【図２Ｋ】
2006019749.tif 000023
【図３】
2006019749.tif 000024