(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線基板構造の製造方法において、
基板上に、コンデンサ素子を形成すべき部分に下部電極をパターン形成すると共に、前記下部電極の周囲に、これを囲むようにして高誘電率ペースト材料よりなるコンデンサ絶縁層の流出を阻止するためのダムパターンを形成する工程と、
前記下部電極に対応する位置に前記高誘電率ペースト材料よりなるコンデンサ絶縁層を選択的に形成する工程と、
前記コンデンサ絶縁層も含めて前記基板の表面全体に低誘電率の層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の表面を平坦に研磨して前記コンデンサ絶縁層を露出させる工程と、
前記コンデンサ絶縁層の表面に上部電極をパターン形成することによりコンデンサ素子を形成する工程とを備えたことを特徴とするプリント配線基板構造の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載する方法によって形成されたプリント配線基板構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサ内蔵型のプリント配線基板構造及びその製造方法に係り、特に、電気的特性、高密度化に優れたプリント配線基板構造及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の高密度化、高速化に伴い、プリント配線基板構造への要求は高密度化対応、高周波数対応が益々高まっている。プリント配線基板構造の高密度化を図る上で部品の小型化が進んでいるが、実装歩留りを考えると現在の水準以上の小型化は限界に近い。また、ＩＣ端子の近傍に実装すべきバイパスコンデンサ等の配置条件により、プリント配線基板構造の実装設計が非常に困難になってきている。
従来、コンデンサや抵抗といった受動電子部品は、はんだ付実装によってプリント基板と接続されていたが、上述のような点に鑑みて、近年、高誘電率材料をプリント基板の層間絶縁膜に用いた層間コンデンサや局所的に高誘電率材料を充填し、層間コンデンサとして用いる方法が提案され始めてきた（例えば特開２００１−１５９２８号公報や特開平９−１１６２４７号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者は層間に用いている絶縁層の誘電率が一定なため、異なったコンデンサ値が必要な場合には、面積で調整する必要があり、設計の自由度や高密度化には不利な工法であり、このため一般的には大面積で精度をあまり要しないノイズ低減用のコンデンサとして用いられているにすぎない。
後者のプロセスでは、上記２つの公報に開示されているように、低誘電率材料よりなる層にＣＯ2 レーザやフォトで必要容量の面積を開口部を形成し、その開口部に高誘電率材料を充填して局所的なコンデンサを形成する。
【０００４】
しかしながら、この場合には、高誘電率材料の硬化時の硬化収縮や熱膨張率の違いから低誘電体材料と高誘電体材料の界面に間隙が生じ、この間隙に導電体が潜り込んで下部電極と上部電極とが短絡してコンデンサとして機能しない、といった問題や信頼性に乏しいといった課題がある。この場合、低誘電体層と高誘電体層との界面の密着力を図る方法としてドライ工法（スパッタ等）を用いて誘電体層を形成する方法もあるが、生産性やコストの面で不利である。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものであり、その目的は機械的強度が高くて、しかも安価で信頼性、容量精度も高いプリント配線基板構造及びその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に規定する発明は、プリント配線基板構造の製造方法において、基板上に、コンデンサ素子を形成すべき部分に下部電極をパターン形成すると共に、前記下部電極の周囲に、これを囲むようにして高誘電率ペースト材料よりなるコンデンサ絶縁層の流出を阻止するためのダムパターンを形成する工程と、前記下部電極に対応する位置に前記高誘電率ペースト材料よりなるコンデンサ絶縁層を選択的に形成する工程と、前記コンデンサ絶縁層も含めて前記基板の表面全体に低誘電率の層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜の表面を平坦に研磨して前記コンデンサ絶縁層を露出させる工程と、前記コンデンサ絶縁層の表面に上部電極をパターン形成することによりコンデンサ素子を形成する工程とを備えたことを特徴とするプリント配線基板構造の製造方法である。
これにより、機械的強度が高くて、しかも安価で信頼性、容量精度も高くすることができる。
【０００６】
この場合、例えば前記上部電極を形成する際に、前記基板の表面全体にＮｉ合金−銅によって下地膜をパターン形成し、薄膜抵抗を形成すべき部分の下地膜を残した状態で前記上部電極をパターン形成し、その後、薄膜抵抗を形成すべき部分の下地膜の銅のみを選択的にエッチングすることによりＮｉ合金よりなる薄膜抵抗を形成するようにしてもよい。
請求項２の発明は、上記方法発明によって製造されたプリント配線基板構造である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るプリント配線基板構造及びその製造方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明のプリント配線基板構造の製造方法を示す工程図、図２は下部電極とダムパターンの位置関係を示す平面図、図３はダムパターンの作用を説明する断面図である。
まず、本発明は、プリント配線基板構造の製造方法において、基板上に、コンデンサ素子を形成すべき部分に下部電極をパターン形成する工程と、前記下部電極に対応する位置に高誘電率ペースト材料よりなるコンデンサ絶縁層を選択的に形成する工程と、前記コンデンサ絶縁層も含めて前記基板の表面全体に低誘電率の層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜の表面を平坦に研磨して前記コンデンサ絶縁層を露出させる工程と、前記コンデンサ絶縁層の表面に上部電極をパターン形成することによりコンデンサ素子を形成する工程とを備えるようにしたものである。
【０００８】
ここで、低誘電率の層間絶縁膜と高誘電率ペースト材料よりなるコンデンサ絶縁層との密着力不足、間隙については、高誘電率ペースト材料を印刷し、その後、高誘電率材料を覆うように低誘電率絶縁膜を積層することで、今まで課題であった密着力を改善できる。高誘電率ペースト材料上に低誘電率の層間絶縁膜を積層することにより発生するうねりや凹凸に対しては、圧力や温度、多段プレス等の積層（またはラミネート）条件で極力平坦にしておくことが望ましい。また、レベリング性に優れたバフを用いて、高誘電率のペースト材料が露出し、且つ、必要な容量値になるまで、低誘電率の層間絶縁膜と高誘電率のコンデンサ絶縁層とを一緒に研磨し、厚みをコントロールすることで容量値のばらつきを低減できる。
【０００９】
また、薄膜抵抗を含むパターン構造のものであれば、上記で用いたバフの表面粗さを応用してそれにあわせたシート抵抗を得ることができる。
また、下部電極より大きく高誘電率ペース材料を印刷することで、印刷ダレによる周囲の厚みが薄くなるので、容量値のばらつきを抑えることができる。また、内層パターン形成時に下部電極の周囲に高誘電率ペースト材料の流出を防ぐためのダムパターンを形成しておけば、ペースト材料の厚みをコントロールすることができる。
更に、ペースト材料を円形に印刷することで印刷形状が均一で、且つ、角形状と比較して応力集中による研磨時のペースト材料欠けや間隙に対しても有利である。
以上により、安価で信頼性、容量精度に優れたコンデンサ素子内蔵のプリント配線基板構造を提供できる。
【００１０】
次に、図１乃至図３を参照して具体的な製造方法について説明する。
まず、図１（Ａ）においてプリント配線基板２は、例えばガラスエポキシ樹脂よりなる積層板、或いは単なる絶縁性板よりなり、この表面に例えば銅膜よりなる所定の内層パターン４が、パターンエッチングにより形成されている。そして、上面側には、コンデンサ素子を形成すべき部分に内層パターンとして図２にも示すように円形状に下部電極４ａが形成され、この下部電極４ａの周囲を囲むようにしてリング状のダムパターン４ｂが形成されている。
図１においては、プリント配線基板の両面側に内層パターン４を形成する場合について説明するが、これをいずれか一方の面のみに形成するようにしてもよい。
これらの各内層パターン４の表面には、後工程で積層される樹脂との密着強度を向上させるために、例えばメック社製のＣＺ−８１００（商品名）等を用いてマイクロエッチングが施されて、表面粗化が行われる。
【００１１】
次に、図１（Ｂ）に示すように、上記下部電極４ａに対応する位置に高誘電率ペースト材料よりなるコンデンサ絶縁層６を選択的に形成する。この形成方法は、例えば＃１８０メッシュスクリーンを用いてチタン酸バリウム等の誘電率の高いフィラーを含有する高誘電率ペースト材料を３０μｍの厚みに印刷し、完全に硬化させることにより形成できる。この時のコンデンサ絶縁層６の形状は円形であり、その直径は例えば０．３〜０．５ｍｍ程度である。また、ここで流出防止用のダムパターン４ｂを設けているので、図３に拡大して示すように、低粘度（低チクソ性）のペースト材料を用いることもできるので、ディスペンサーによってペースト材料を供給することもできる。尚、このダムパターン４ｂは、ペースト材料の流出の恐れがない場合には、設けなくてもよいのは勿論である。
【００１２】
次に、図１（Ｃ）に示すように、上記コンデンサ絶縁層６も含めてこのプリント配線基板２の表面全面に低誘電率の層間絶縁膜８を形成する。ここでは基板２の下面側にも層間絶縁膜８を形成している。
この層間絶縁膜８としては、低誘電率絶縁材、例えばエポキシ樹脂やポリオレフィン樹脂等を厚さが例えば４０μｍ程度になるように、全面に積層する。この時２段階プレスで平坦化するなどしてもよい。
次に、図１（Ｄ）に示すように、上記層間絶縁膜８の表面を平坦に研磨して上記コンデンサ絶縁層６を露出させる。この場合、研磨には、不織布バフ（例：ジャブロ社のサーフェイス８００Ｍ）１０を用い、層間絶縁膜８及び露出後のコンデンサ絶縁層６も同時に研磨して必要な容量の厚みに設定する。尚、基板２の下面側の層間絶縁膜８も必要に応じて研磨する。
【００１３】
次に、図１（Ｅ）に示すように、内層パターン４の必要な箇所に対応させて、ＣＯ2 レーザやドリル等を用いて層間接続用のブラインドヴァイアホール１２を形成する。また、必要な場合には、貫通スルーホールを形成する。
次に、図１（Ｆ）に示すように、層間絶縁膜８の表面及びコンデンサ絶縁層６の表面を活性化及びマイクロエッチングするためにアルゴンや酸素等でプラズマエッチングする。この場合、樹脂材料によっては過マンガン酸カリウムなどのウェットプロセスにより表面粗化を行ってもよい。
次に、図１（Ｇ）に示すように、上記表面が活性化或いは粗化された層間絶縁膜８の表面及びコンデンサ絶縁層６の表面に、無電解めっき、またはスパッタ法でニッケルまたはニッケル合金の導電体を形成し、更にこの上に電気銅めっきを施して、下地膜１３を全表面に形成する。
【００１４】
次に、図１（Ｈ）に示すように、上記下部電極４ａを含む内層パターン４に対応させて、外層パターン１４をパターン形成する。この外層パターン１４には上部電極１４ａも含まれる。これによりコンデンサ素子１６が形成されることになる。この時、上記下地膜１３も一緒にパターン化する。
この外層及び下地膜１３のパターン化には、ドライフィルムレジストやＥＤレジストを用いて塩化第３銅溶液でパターン形成をすることができる。
そして、その後、必要に応じ、はんだ付けランド用のソルダーレジストやシルク印刷、表面処理（金メッキや耐熱フラックス等）を行う。
上記実施例では、コンデンサ素子１６のみを形成する場合を例にとって説明したが、これに加えて薄膜抵抗を同時に形成するようにしてもよい。
図４はコンデンサ素子と薄膜抵抗とを同時に形成する時の工程図を示している。
【００１５】
図１（Ａ）〜図１（Ｇ）までは同じように行い、図１（Ｈ）に代えて図４に示す工程を行う。すなわち、図１（Ｇ）に示すように、Ｎｉ合金−銅よりなる下地膜１３を形成したならば、薄膜抵抗を形成すべき部分の下地膜を残した状態で上部電極１４ａを含む外層パターン１４を形成する。そして、部分レジストを用いた部分エッチングにより、上記薄膜抵抗を形成すべき部分の下地膜１３の銅のみをエッチングにより除去し、これによりＮｉ合金よりなる薄膜抵抗１８を形成することができる。
尚、図示例ではコンデンサ素子１６及び薄膜抵抗１８をそれぞれ片面側に形成した場合を例にとって説明したが、これらをそれぞれ両面側に形成してもよいのは勿論である。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプリント配線基板構造及びその製造方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
本発明によれば、機械的強度が高くて、しかも安価で信頼性、容量精度も高くすることができる。
また、ダムパターンを形成すれば、このダムパターンによりコンデンサ絶縁層の流出を阻止できるので、特に容量精度を一層向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプリント配線基板構造の製造方法を示す工程図である。
【図２】下部電極とダムパターンの位置関係を示す平面図である。
【図３】ダムパターンの作用を説明する断面図である。
【図４】コンデンサ素子と薄膜抵抗とを同時に形成する時の工程を示す工程図である。
【符号の説明】
２…プリント配線基板、４…内層パターン、４ａ…下部電極、４ｂ…ダムパターン、６…コンデンサ絶縁層、８…層間絶縁膜、１０…バフ、１４…外層パターン、１４ａ…上部電極、１６…コンデンサ素子、１８…薄膜抵抗。
【図１】
0003812392.tif 000002
【図２】
0003812392.tif 000003
【図３】
0003812392.tif 000004
【図４】
0003812392.tif 000005