JP4982961B2 - 部品内蔵配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザートリミングが可能な部品内蔵基板用コンデンサ及びそれお内蔵した受動素子内蔵配線基板に関する。

近年，電子機器の小型化，動作周波数の高速化がより一層進み，それに対応するためプリント基板においてもキャパシタや抵抗などの受動素子を基板内層に埋設し，部品実装の高密度化や，能動部品及び受動部品相互の配線距離の短縮化を実現する受動素子内蔵配線基板の開発が進められている。

受動素子内蔵配線基板における代表的な受動素子の形態を以下、図面を用いて説明する。
図６は、抵抗素子の形態のひとつを示したものであり、配線層１１ａが形成されたコア基板１０の表面に配置した配線電極１１ｂ、１１ｃ間に、スクリーン印刷法によりカーボンペーストを印刷し、加熱硬化して抵抗体５１を形成して、受動素子内蔵のプリント配線板としたものである。
図７は、抵抗素子の別の形態を示したものであり、配線層１１ａが形成されたコア基板１０の表面にめっきにより抵抗金属薄膜による抵抗体５２を形成し、その両端に配線電極１１ｂ、１１ｃを形成し、受動素子内蔵のプリント配線板としたものである。

図８は、キャパシタ素子の形態のひとつを示したものであり、配線層１１ａが形成されたコア基板１０の表面に下部電極１２を形成し、該下部電極１２上に誘電体ペーストをスクリーン印刷して誘電体層６１を形成し、さらに誘電体層６１上に導電性ペーストをスクリーン印刷して上部電極１３を形成してキャパシタ素子６０ａを形成して、受動素子内蔵のプリント配線板としたものである。

図９は、キャパシタ素子の別の形態を示したものであり、誘電体層６２の両面に銅箔等からなる導体層を形成したシート状キャパシタを、まず片面の導体層をフォトリソ法などによってパターニング処理して、下部電極1２を形成する。
配線層１１ａが形成されたコア基板１０の表面にプリプレグを積層する等の方法で接着層４２を形成する。
さらに、下部電極1２が形成されたシート状キャパシタを積層し、上部電極１３、引き出し配線層１４及びビア１５を形成し、下部電極1２が引き出し配線層１４とフィルドビア１５にて電気的に接続されたキャパシタ素子６０ｂを形成して、受動素子内蔵のプリント配線板としたものである。
この方法は図８で示した方法に比べ、フォトリソ法を使うため精度の良いキャパシタ素子形成が可能であり、樹脂製のプリント基板に形成する場合でも、予め誘電体層を高温焼成できるため電気的特性が安定するという利点がある。

上記の方法により作製された受動素子は，その抵抗や容量の精度が数％〜数十％程度となるが、より高い精度を得るためにはレーザートリミングという手法が用いられる。
レーザートリミングはレーザーにより抵抗体やキャパシタ素子の上部電極を加工し、抵抗体は高抵抗に、キャパシタ素子は低容量に調整する技術であり，この処理により±１%以下の精度に仕上げることができる。

レーザートリミングについては、これまでに様々な方法が提案されており、厚膜コンデ
ンサの容量調整に関する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
この方法によれば基板上に形成された厚膜コンデンサの上部電極の縁から中央に向かってレーザー照射を断続的に行い，切削ラインを形成することで上部電極の面積を減少させコンデンサ容量を調整することが可能である。

レーザートリミングでは一般にＹＡＧレーザーが多く用いられる。一方、加工対象となる抵抗体やキャパシタ素子の上部電極には上記したように様々な材料が用いられており、レーザーの波長によって加工できる材料は限定される。
図６で示したカーボンペースト抵抗体や図８で示した導電性ペーストによるキャパシタ素子の上部電極など樹脂を含む焼成体からなる電極に対してはＹＡＧの基本波である１０６４ｎｍの波長で加工可能である。
また、図７で示した金属薄膜による抵抗体についても膜厚が1μm以下の薄い膜であるためＹＡＧ基本波での加工が可能である。

しかし、図９で示した銅箔等の金属箔で形成した上部電極は１０６４ｎｍの波長に対する吸収率が低く、膜厚も２０μm程度と厚いため、ＹＡＧ基本波での加工には高いレーザーパワーが必要となり、誘電体層や金属箔への熱影響が大きくなるため高精度でのトリミングは不可能である。
従って、金属箔からなる上部電極のトリミングにＹＡＧレーザーを使用する場合は２次高調波（５３２ｎｍ）や3次高調波（３５５ｎｍ）を使用する必要がある。
特開平５−３４７２３０号公報

しかしながら、ＹＡＧレーザーの２次高調波や３次高調波を使用するにはレーザー装置に非線形結晶などの波長変換装置を組み込む必要があり，レーザートリミング装置のコスト増加を招くという欠点がある。
これは、上記上部電極に金属箔を使ったキャパシタ素子へのＹＡＧレーザーによるトリミングの適用を阻害する要因となっている。
本発明は、上記問題点に鑑み考案されたものであり、レーザートリミングによる精度の高い容量調整が可能な上部電極を備えた部品内蔵用コンデンサ及びそれを用いた受動素子内蔵配線基板並びにその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を達成するために、少なくとも以下の工程を具備することを特徴とする部品内蔵配線基板の製造方法としたものである。
（ａ）誘電体層の両側に金属箔が積層された積層キャパシタ材の一方の面の金属箔をパターニング処理して下部電極を形成する工程
（ｂ）前記下部電極−誘電体層−金属箔からなる積層キャパシタ材の下部電極を下にして配線基板上に積層する工程。
（ｃ）前記積層キャパシタ材の金属箔をパターニング処理して外周部電極を形成する工程。
（ｄ）前記外周部電極の内側に導電ペーストをスクリーン印刷し、加熱硬化して内部電極を形成し、外周部電極と内部電極とからなる上部電極を形成する工程。
（ｅ）前記内部電極にレーザー照射を行い，内部電極の一部を除去することで容量調整を行う工程。

本発明の部品内蔵基板用コンデンサの上部電極は、外周部電極と内部電極とから構成されており、外周部電極は金属箔、内部電極は硬化した導電性ペーストにより形成されているため、フォトリソ法による電極加工精度の高さを維持しつつ、ＹＡＧレーザー基本波によるレーザートリミングと精度の高い容量調整が可能となり、高精度の受動素子内蔵配線基板を得ることができる。
また、２次高調波や３次高調波を備えたＹＡＧレーザーを使う必要がなくなり、トリミング工程の時間短縮と併せて、レーザートリミング装置のコストアップを抑えることができる。

以下本発明の実施の形態につき説明する。
図１（ａ）は、本発明の部品内蔵基板用コンデンサ及びそれを用いた受動素子内蔵配線基板の一実施例を示す模式構成断面図である。
本発明の受動素子内蔵配線基板１００は、配線層１１ａが形成されたコア基板１０の一方の面に接着層４１を介して部品内蔵基板用コンデンサ２０が形成されたものである。
部品内蔵基板用コンデンサ２０は、誘電体層２１の一方の面に金属箔からなる下部電極３１ａと、他方の面に金属箔からなる外周部電極３３ａと硬化した導電性ペーストからなる内部電極３５とからなる上部電極３０とで構成されている。
部品内蔵基板用コンデンサ２０は、上部電極３０を構成している内部電極３５が硬化した導電性ペーストで形成されているため、ＹＡＧレーザー基本波によるレーザートリミングによる高精度の容量調整が可能となる。

以下、本発明の部品内蔵基板用コンデンサ及びそれを用いた受動素子内蔵配線基板の製造方法について説明する。
図２（ａ）〜（ｅ）及び図３（ｆ）〜（ｈ）は、本発明の部品内蔵基板用コンデンサ及びコンデンサ内蔵配線基板の製造方法の一実施例を工程順に示す模式構成部分断面図である。
まず、誘電体層２１の両面に金属箔が積層されたシート状キャパシタ材を準備する（図２（ａ）参照）。
金属箔としては、銅箔、ニッケル箔、アルミニウム箔等が使用可能であるが、銅箔が好ましい。
また、シート状キャパシタ材としては、interraHKシリーズ（Dupont製）やFaradFlex（ＯＡＫ−ＭＩＴＵＩ製）等の市販品を用いることが出来る。

次に、シート状キャパシタ材の一方の面の金属箔３１をフォトエッチング法によりパターニング処理して下部電極３１ａを形成する（図２（ｂ）参照）。
次に、配線層１１ａが形成されたコア基板１０の一方の面にプリプレグを積層する等の方法で接着層４１を形成し、上記下部電極３１ａが形成されたシート状キャパシタ材を下部
電極３１ａを下にして接着層４１に積層して（図２（ｃ）参照）、コア基板１０の一方の面に接着層４１、下部電極３１ａ、誘電体層２１及び金属箔３１を形成する（図２（ｄ）参照）。
ここでは、コア基板１０上に接着層を介して下部電極３１ａが形成されたシート状キャパシタ材を積層したが、ビルドアッププロセスを適用した下部電極、誘電体層及び上部電極を形成する方法を用いても良い。

次に、金属箔３１の所定位置をレーザー加工により孔明け加工してビア用孔２２を形成する（図２（ｅ）参照）。
さらに、ビア用孔２２のデスカム処理、触媒核付与及び無電解銅めっきを行って、めっき下地導電層（特に、図示せず）を形成し、めっき下地導電層をカソードにして電解銅めっきを行い、所定厚の導体層３２を形成し、金属箔３１と導体層３２とからなる複合導体層３３及びフィルドビア３４を形成する（図３（ｆ）参照）。

次に、複合導体層３３をフォトエッチング法にてパターニング処理して、外周部電極３３ａ及び引き出し配線層３３ｂを形成する（図３（ｇ）及び図４（ａ）参照）。
ここで、引き出し配線層３３ｂはフィルドビア３４にて下部電極３１ａと電気的に接続される。外周部電極３３ａはフォトリソ法でパターニング処理するので、精度の高い外周部電極が形成される。
また、外周部電極３３ａは、必ずしも外周を全て囲む形状でなくてもよく、図５（ｂ）〜（ｅ）に示す外周部電極３３ｃ、外周部電極３３ｄ、外周部電極３３ｅ及び外周部電極３３ｆのように一部が離れている（枠が切れている）状態であってもよい。
精度保持の観点からコンデンサ電極の外周の半分以上に電極が設けられているのが好ましい。

次に、銀ペースト、銅ペーストなどの導電性ペーストをスクリーン印刷法などにより外周部電極３３ａとオーバーラップする形で外周部電極３３ａの内側に塗膜を形成し、加熱硬化して内部電極３５を形成し、外周部電極３３ａ及び内部電極３５からなる上部電極３０をする（図３（ｈ）及び図４（ｂ）参照）。

以上の工程により、下部電極３１ａ、誘電体層２１、外周部電極３３ａ及び内部電極３５からなる上部電極３０が形成された部品内蔵基板用コンデンサ２０と、コア基板１０上に部品内蔵基板用コンデンサ２０が内蔵された受動素子内蔵配線基板１００を得ることができる。
部品内蔵基板用コンデンサ２０は、下部電極３１ａ及び上部電極３０の外周部電極３３ａが高精度に加工されているので、精度の高いコンデンサが形成されるが、さらに容量の微調整が必要な場合は、ＹＡＧレーザー基本波にて内部電極３５の一部をレーザートリミングすることによりレーザートリミングによる除去部３５ａを形成して容量調整を行う。
また、この事例では、部品内蔵基板用コンデンサを内蔵した受動素子内蔵配線基板について説明したが、抵抗素子、インダクタ素子等を内蔵した受動素子内蔵配線基板としても良い。

（ａ）は、本発明の部品内蔵基板用コンデンサ及び受動素子内蔵配線基板の一実施例を示す模式上面図である。（ｂ）は、（ａ）をＡ−Ａ’線で切断した部品内蔵基板用コンデンサ及び受動素子内蔵配線基板の模式構成断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の部品内蔵基板用コンデンサ及び受動素子内蔵配線基板の製造方法における工程の一部を模式的に示す部分断面図である。 （ｆ）〜（ｈ）は、本発明の部品内蔵基板用コンデンサ及び受動素子内蔵配線基板の製造方法における工程の一部を模式的に示す部分断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、部品内蔵基板用コンデンサの上部電極形成方法の一例を示す説明図である。 （ａ）〜（ｅ）は、上部電極の外周部電極の一例を示す説明図である。 受動素子内蔵配線基板における抵抗素子の一例を示す模式構成断面図である。 受動素子内蔵配線基板における抵抗素子の他の例を示す模式構成断面図である。 受動素子内蔵配線基板におけるキャパシタ素子の一例を示す模式構成断面図である。 受動素子内蔵配線基板におけるキャパシタ素子の他の例を示す模式構成断面図である。

符号の説明

１０……コア基板
１１ａ……配線層
１１ｂ、１１ｃ……配線電極
２０……部品内蔵基板用コンデンサ
２１、６１、６２……誘電体層
２２……ビア用孔
３０、１３……上部電極
３１……金属箔
３１ａ、１２……下部電極
３２……導体層
３３……複合導体層
３３ａ……外周部電極
３３ｂ、１４……引き出し配線層
３４、１５……フィルドビア
３５……内部電極
３５ａ……レーザートリミングによる除去部
４１、４２……接着層
５０ａ、５０ｂ……抵抗素子
５１、５２……抵抗体
６０ａ、６０ｂ……キャパシタ素子
１００……受動素子内蔵配線基板

Claims (1)

1. 少なくとも
   （ａ）誘電体層の両側に金属箔が積層された積層キャパシタ材において、一方の面の前記金属箔をパターニング処理して下部電極を形成する工程、
   （ｂ）前記下部電極−前記誘電体層−前記金属箔からなる前記積層キャパシタ材を、前記下部電極を下にして配線基板上に積層する工程、
   （ｃ）前記積層キャパシタ材の前記金属箔をパターニング処理して、外周部電極を形成する工程、
   （ｄ）前記外周部電極の内側に導電ペーストをスクリーン印刷し、加熱硬化して内部電極を形成し、前記外周部電極と前記内部電極とからなる上部電極を形成する工程、
   （ｅ）前記内部電極にレーザー照射を行い，前記内部電極の一部を除去することで容量調整を行う工程、
   を具備することを特徴とする部品内蔵配線基板の製造方法。