CN1198491C - 印刷布线基板的结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供机械强度高、价格便宜、并且可靠性、电容精度高的印刷布线基板构造。在印刷布线基板构造的制造方法中，其特征在于包括：在基板(2)上，在待形成电容元件(16)的部分构图形成下部电极(4a)的工序；在与所述下部电极对应的位置有选择地形成由介电常数高的膏材料构成的电容绝缘层(6)的工序；在包含所述电容绝缘层并在所述基板的整个表面上形成介电常数低的层间绝缘膜(8)的工序；将所述层间绝缘膜的表面研磨平坦并使所述电容绝缘层露出的工序；以及通过在所述电容绝缘层的表面上构图形成上部电极来形成电容元件的工序。由此，机械强度高，价格便宜，而且还提高可靠性、电容精度。
Description
技术领域
本发明涉及电容内置式的印刷布线基板构造及其制造方法，特别涉及电气特性、高密度化良好的印刷布线基板构造及其制造方法。
背景技术
随着近年来的电子设备的高密度化、高速化，对印刷布线基板构造越来越要求与高密度化对应、与高频对应。在实现印刷布线基板构造的高密度化上不断推进部件的小型化，但如果考虑到封装成品率，则目前的水准以上的小型化接近极限。此外，根据要封装在IC端子附近的旁路电容等的配置条件，印刷布线基板构造的封装设计变得非常困难。
以往，电容和电阻这样的无源电子部件通过钎焊封装而与印刷电路板连接，但鉴于上述方面，近年来，已经提出将介电常数高的材料用于印刷电路板的层间绝缘膜的层间电容和局部填充介电常数高的材料来用作层间电容的方法(例如，(日本)特开2001-15928号公报和特开平9-116247号公报)。
但是，前者在层间使用的绝缘层的介电常数固定，所以在需要不同的电容值的情况下，需要用面积进行调整，就设计的自由度和高密度化来说，是不好的方法，因此一般只不过作为用大面积不大要求精度的用于降低噪声的电容。
在后者的处理中，如上述两个公报中所披露的那样，在由介电常数低的材料组成的层中，用CO2激光或光致(photo)来形成需要容量的面积的开口部，在该开口部中填充介电常数高的材料来形成局部的电容。
但是，在该情况下，因介电常数高的材料固化时的固化收缩和热膨胀率的不同，在介电常数低的材料和介电常数高的材料的界面上产生间隙，存在导电体潜入在该间隙中使下部电极和上部电极短路而不具有电容功能这样的问题和缺乏可靠性的课题。这种情况下，作为实现低电介质层和高电介质层的界面的粘结力的方法，还有使用干式加工法(溅射等)来形成电介质层的方法，但不利于生产率和成本。
发明内容
着眼于以上的问题点，本发明是提出有效解决这些问题的发明，其目的在于提供机械强度高、价格便宜、并且可靠性、电容量精度高的印刷布线基板构造及其制造方法。
方案1中规定的发明是一种印刷布线基板的制造方法，其特征在于包括：在基板上，在待形成电容元件的部分构图形成下部电极的工序；在与所述下部电极对应的位置形成由具有第一介电常数的膏材料构成的电容绝缘层的工序；包含所述电容绝缘层并在所述基板的整个表面上形成具有比第一介电常数低的第二介电常数的层间绝缘膜的工序；将所述层间绝缘膜的表面研磨平坦并使所述电容绝缘层露出的工序；以及通过在所述电容绝缘层的表面上构图形成上部电极来形成电容元件的工序。
由此，机械强度高、价格便宜，而且还可提高可靠性、电容精度。
这种情况下，例如在方案2中规定的那样，最好在所述下部电极的周围，以包围该下部电极来形成用于阻止由所述膏材料构成的电容绝缘层的流出的挡料圈图形。
由此，可以通过挡料圈图形阻止电容绝缘层的流出，能够进一步提高电容精度。
此外，例如在方案3中规定的那样，最好在形成所述上部电极时，在所述基板的整个表面上通过Ni合金-铜来构图形成衬底膜，在残留待形成薄膜电阻部分的衬底膜的状态下构图形成所述上部电极，然后，通过腐蚀待形成薄膜电阻部分的衬底膜的铜来形成由Ni合金构成的薄膜电阻。
方案4的发明是通过上述发明方法制造出的印刷布线基板，包括：基板；下部电极，其通过构图的方式形成在基板上待形成电容元件的部分上；电容绝缘层，它是具有第一介电常数的膏材料，形成在与所述下部电极对应的位置上；层间绝缘膜，其具有比第一介电常数低的第二介电常数，它形成在包括所述电容绝缘层在内的所述基板的整个表面上；以及，上部电极，其通过构图的方式形成在所述电容绝缘层的表面上，所述电容绝缘层的表面是通过对所述层间绝缘膜的表面进行研磨使其平坦而露出的，其中夹在所述下部电极和上部电极之间的电容绝缘层是作为电容元件形成的。
附图说明
图1是表示本发明的印刷布线基板构造的制造方法的工序图。
图2是表示下部电极和挡料圈图形的位置关系的平面图。
图3是说明挡料圈图形的作用的剖面图。
图4是表示同时形成电容元件和薄膜电阻时的工序的工序图。
具体实施方式
以下，根据附图详细说明本发明的印刷布线基板构造及其制造方法的一实施例。
图1是表示本发明的印刷布线基板构造的制造方法的工序图，图2是表示下部电极和挡料圈图形的位置关系的平面图，图3是说明挡料圈图形的作用的剖面图。
首先，本发明在印刷布线基板构造的制造方法中包括：在基板上，在待形成电容元件的部分构图形成下部电极的工序；在与下部电极对应的位置有选择地形成由介电常数高的膏材料构成的电容绝缘层的工序；包含电容绝缘层并在基板的整个表面上形成介电常数低的层间绝缘膜的工序；将层间绝缘膜的表面研磨平坦并使电容绝缘层露出的工序；以及通过在电容绝缘层的表面上构图形成上部电极来形成电容元件的工序。
这里，对于由介电常数低的层间绝缘膜和介电常数高的膏材料组成的电容绝缘层之间的粘结力不足、间隙来说，通过印刷介电常数高的材料，然后层积低介电常数绝缘膜以覆盖介电常数高的材料，可以改善成为至今课题的粘结力。通过在介电常数高的膏材料上层积介电常数低的层间绝缘膜，对于产生的弯曲和凹凸，最好在压力和温度、多级冲压等的层积(或层压)条件下尽量平坦。此外，使用调平性良好的抛光轮(buff)，使介电常数高的膏材料露出，并且在达到需要的电容值前，将介电常数低的层间绝缘膜和介电常数高的电容绝缘层一起研磨，通过控制厚度可以降低电容值的偏差。
此外，如果是包含薄膜电阻的图形构造，则应用上述使用的抛光轮的表面粗糙度，可以获得与该粗糙度一致的薄片电阻。
此外，通过印刷比下部电极大的介电常数高的膏材料，印刷塌边(角)造成的周围厚度薄，所以可以抑制电容值的偏差。此外，在内层图形形成时，如果预先形成用于防止在下部电极的周围流出介电常数高的膏材料的挡料圈图形，则可以控制膏材料的厚度。
而且，通过将膏材料印刷成圆形来使印刷形状均匀，并且与长方形状相比，对于由应力集中所造成的研磨时的膏材料欠缺或间隙也有利。
通过以上处理，可以提供价格便宜、并且可靠性、电容量精度良好的电容元件内置式的印刷布线基板构造。
下面，参照图1至图3来说明具体的制造方法。
首先，在图1(A)中，印刷布线基板2例如由玻璃环氧树脂组成的层积板、或单一的绝缘性板构成，在其表面上，通过构图腐蚀形成例如由铜膜构成的规定的内层图形4。然后，在上表面侧，在待形成电容元件的部分作为内层图形以如图2所示的圆形状来形成下部电极4a，形成环状的挡料圈图形4b来包围该下部电极4a的周围。
在图1中，说明了在印刷布线基板的两侧面上形成内层图形4的情况，但也可以仅在一个表面上形成内层图形。
在这些各内层图形4的表面上，为了提高与后工序中层积的树脂的粘结强度，例如使用メック社制的CZ-8100(商品名)等实施微腐蚀，进行表面粗糙化。
接着，如图1(B)所示，在与上述下部电极4a对应的位置上有选择地形成由介电常数高的膏材料构成的电容绝缘层6。该形成方法使用例如180目滤网，印刷30μm厚度的含有钛酸钡等的介电常数高的填料的介电常数高的膏材料，通过完全固化而形成。此时的电容绝缘层6的形状是圆形，其直径例如为0.3～0.5mm左右。此外，这里设置防止流出的挡料圈图形4b，所以如图3放大所示，也可以使用低粘度(低触变性)的膏材料，所以也可以通过分配器供给膏材料。再有，在不担心流出膏材料的情况下，当然也可以不设置该挡料圈图形4b。
接着，如图1(C)所示，在包含上述电容绝缘层6的该印刷布线基板2的整个表面上形成介电常数低的层间绝缘膜8。这里，在基板2的下表面侧也形成层间绝缘膜8。
作为该层间绝缘膜8，在整个表面上层积厚度例如40μm左右的例如环氧树脂或聚烯树脂等。此时，也可以按2步冲压进行平坦化等。
接着，如图1(D)所示，将上述层间绝缘膜8的表面研磨平坦，使上述电容绝缘层6露出。这种情况下，在研磨中使用非织布抛光轮(例：ジャブロ社的サ一フュイス800M)10，同时研磨层间绝缘膜8和露出后的电容绝缘层6，设定为所需的电容量的厚度。再有，按照需要，也可研磨基板2的下表面侧的层间绝缘膜8。
接着，如图1(E)所示，对应于内层图形4的必要的场所，使用CO2激光或钻头等来形成层间连接的暗通孔(blind via hole)12。此外，在必要的情况下，形成贯通孔。
接着，如图1(F)所示，为了对层间绝缘膜8的表面和电容绝缘层6的表面进行激活和微腐蚀，用氩和氧等进行等离子体腐蚀。这种情况下，也可以由树脂材料通过高锰酸钾等湿式处理来进行表面粗糙化。
接着，如图1(G)所示，在上述表面激活或粗糙化后的层间绝缘膜8的表面及电容绝缘层6的表面上，以无电解电镀或溅射法来形成镍或镍合金的导电体，而且在其上实施电镀铜，将衬底膜13形成在整个表面上。
接着，如图1(H)所示，对应于包含上述下部电极4a的内层图形4，构图形成外层图形14。在该外层图形14中还包含上部电极14a。由此形成电容元件16。此时，上述衬底膜13也一起进行构图。
在该外层及衬底膜13的构图中，可以使用干膜抗蚀剂和ED抗蚀剂，用氯化铜溶液进行图形形成。
然后，按照需要，进行钎焊焊盘用的焊料抗蚀剂和丝网印刷、表面处理(镀金和耐热焊剂等)。
在上述实施例中，通过实例说明了仅形成电容元件的情况，但在此基础上，也可以同时形成薄膜电阻。
图4表示同时形成电容元件和薄膜电阻时的工序图。
在图1(A)～图1(G)相同地进行，取代图1(H)而进行图4所示的工序。即，如图1(G)所示，如果形成了由Ni合金-铜组成的衬底膜13，则在残留待形成薄膜电阻部分的衬底膜的状态下形成包含上部电极14a的外层图形14。然后，通过使用了部分抗蚀剂的局部腐蚀，通过腐蚀仅除去待形成上述薄膜电阻部分的衬底膜13的铜，由此可以形成由Ni合金组成的薄膜电阻18。
再有，在附图示例中，通过实例说明了将电容元件16和薄膜电阻18分别形成在单面侧的情况，但不用说，也可以将它们分别形成在两面侧。
如以上说明，根据本发明的印刷布线基板构造及其制造方法，可以发挥以下的良好作用效果。
根据本发明，机械强度高、价格便宜，而且还可提高可靠性、电容精度。
此外，如果形成挡料圈图形，则通过该挡料圈图形可以阻止电容绝缘层的流出，能够进一步提高电容精度。
Claims (4)
1.一种印刷布线基板的制造方法，其特征在于包括：
在基板上，在待形成电容元件的部分构图形成下部电极的工序；
在与所述下部电极对应的位置形成由具有第一介电常数的膏材料构成的电容绝缘层的工序；
包含所述电容绝缘层并在所述基板的整个表面上形成具有比第一介电常数低的第二介电常数的层间绝缘膜的工序；
将所述层间绝缘膜的表面研磨平坦并使所述电容绝缘层露出的工序；以及
通过在所述电容绝缘层的表面上构图形成上部电极来形成电容元件的工序。
2.如权利要求1所述的印刷布线基板的制造方法，其特征在于，在所述下部电极的周围，以包围该下部电极来形成用于阻止由所述膏材料构成的电容绝缘层的流出的挡料圈图形。
3.如权利要求1或2所述的印刷布线基板的制造方法，其特征在于，在形成所述上部电极时，在所述基板的整个表面上通过Ni合金-铜来构图形成衬底膜，在残留待形成薄膜电阻部分的衬底膜的状态下构图形成所述上部电极，然后，通过腐蚀待形成薄膜电阻部分的衬底膜的铜来形成由Ni合金构成的薄膜电阻。
4.一种印刷布线基板，包括：
基板；
下部电极，其通过构图的方式形成在基板上待形成电容元件的部分上；
电容绝缘层，它是具有第一介电常数的膏材料，形成在与所述下部电极对应的位置上；
层间绝缘膜，其具有比第一介电常数低的第二介电常数，它形成在包括所述电容绝缘层在内的所述基板的整个表面上；以及
上部电极，其通过构图的方式形成在所述电容绝缘层的表面上，所述电容绝缘层的表面是通过对所述层间绝缘膜的表面进行研磨使其平坦而露出的，其中夹在所述下部电极和上部电极之间的电容绝缘层是作为电容元件形成的。
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