CN100464618C - 布线基板及制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种布线基板包括：下部绝缘树脂层；形成在下部绝缘树脂层表面上的布线图层；形成在下部绝缘树脂层和布线图层表面上的上部绝缘树脂层；延伸贯穿至少一层上部绝缘树脂层的盲孔；盲孔内的与至少一个布线图层电连接的盲孔导体，其中至少一个上部绝缘树脂层含有环氧树脂，该环氧树脂含有占重量30到50%的平均粒径为1.0到10.0μm的无机填充物SiO2，在布线图层一侧，至少一个盲孔下端开口直径大于等于40μm并小于60μm。

Description

布线基板及制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有直径较小的盲孔和盲孔导体的布线基板，及该布线基板的制造方法。
背景技术
根据近年来高性能和高信号处理速率的趋势，迫切要求制作更小尺寸的布线基板，更精细间距的布线图层和更小的盲孔导体半径。
例如：一个布线图层与两邻近布线图层间的绝缘树脂层通常限于25μm X 25μm的长X宽实际截面。然而，要求长宽分别小于等于20μm。
为满足以上要求，不仅需要减小用以连接上下侧布线图层的盲孔导体直径，而且需要减小用于容纳盲孔导体的盲孔(via hole)。
例如，当下焊盘直径为132μm，上焊盘为138μm时，按现有技术，盲孔和形成在其中的盲孔导体下端直径约为60μm，而上端直径约为68μm(例如，参见JP-A-2003-258430(第4页，图1和2))。
当形成精细间距布线图层，如下层焊盘直径为103μm，而上层焊盘为110μm时，需要将盲孔和形成在焊盘间的盲孔导体的下端直径限制在约40到60μm范围内，而将其上端直径限制在小于或等于约65μm。
然而，在现有技术的含有18％(重量％)无机填充物绝缘树脂层上，在激光照射下(例如，输出：0.4mJ，激光加工设备狭缝开口的孔直径：0.5μm，照射次数：2)，不可能在该绝缘树脂层上形成具有前述小直径的盲孔。
发明内容
本发明试图解决前面在背景技术中所述问题，目的在于提供一种具有直径较小的盲孔和盲孔导体的布线基板，和一种该布线基板的可靠的制造方法。
为实现前述目的，本发明构想通过注意在其中形成盲孔的绝缘树脂层的选择和优化激光条件。
具体的，根据本发明，提供一种布线图层，包括：下部绝缘树脂层；形成在下部绝缘树脂层上表面和下表面上的布线图层；形成在下部绝缘树脂层上表面和该上表面上形成的布线图层表面上的上部绝缘树脂层，以及形成在下部绝缘树脂层下表面和该下表面上形成的布线图层的表面上的上部绝缘树脂层；延伸贯穿多个上部绝缘树脂层中的至少一层上部绝缘树脂层的盲孔，该盲孔使布线图层在盲孔的底部暴露出来；和形成在盲孔内的与至少一个布线图层电连接的盲孔导体，其中至少一个上部绝缘树脂层(优选的，每个上部绝缘树脂层)含有一种环氧树脂，该环氧树脂含有占重量30到50％的平均粒径为大于或等于1.0μm到小于或等于10.0μm的无机填充物SiO2，其中在布线图层一侧，至少一个盲孔(优选的，每个盲孔)下端开口直径大于等于40μm小于60μm。优选的，基于各上部绝缘树脂层的重量，包含在至少一个上部绝缘树脂层(优选的，在每个绝缘树脂层中)中的环氧树脂占重量的50到70％。
基于这种布线基板，可以在含有大量无机填充物的上部绝缘树脂层中高度精确的形成较小直径的盲孔。即使下部布线图和上部布线图均以精细间距布置，仍可减小这些用于导通图形的盲孔导体的直径并精确布置它们。因而，布线图层可以采用精细的间距从而在尺寸上减小布线基板。
这里，布线图层形成在下部绝缘树脂层表面，而其中贯穿有盲孔的上部绝缘树脂层则形成在布线图层和下部绝缘树脂层表面上。下部绝缘树脂层包括在中心基板或叠加层中的绝缘树脂。另一方面，上部绝缘树脂层形成在布线图层和下部绝缘树脂层表面上，且有盲孔贯穿其中。上部绝缘树脂层和下部绝缘树脂层是彼此相对应而命名的。
进一步，盲孔下端的开口直径为大于等于40μm。这是因为如果下端的开口直径小于等于40μm，则可能使形成在盲孔内的盲孔导体与下部布线图层之间的电气导通或附着不良。与此同时，如果开口直径设为大于等于60μm，则由于开口直径过大难于使布线图层达到精细间距。
根据本发明，作为优选实施例，还可提供一种布线基板，其中布线图层相对侧的盲孔的上端开口直径大于等于60μm和小于等于65μm。基于这种布线基板，可以保证形成在盲孔中的盲孔导体与上部布线图层间的足够的电气导通或附着性能，并可容易地与布线图层的精细间距相匹配。
作为优选实施例，进一步可提供一种布线基板，其中布线图层中形成通常在顶视图中为圆形、直径大于等于60μm和小于等于110μm的盲孔焊盘。基于这种布线基板，可以确保形成在盲孔中的盲孔导体与盲孔焊盘间的连通，并保持邻近布线图层间必要的距离以保证电气绝缘。
盲孔焊盘的直径不可超过110μm，因为直径过大将使布线图层难于保持精细间距。
根据本发明，另一方面，作为优选实施例，可以提供一种制造布线基板的方法，包括：在下部绝缘树脂层的上表面和下表面上形成布线图层的步骤；在下部绝缘树脂层上表面和该上表面上形成的布线图层表面上形成上部绝缘树脂层，以及在下部绝缘树脂层下表面和该下表面上形成的布线图层的表面上形成上部绝缘树脂层的步骤；通过激光加工在至少一个上部绝缘树脂层内形成盲孔的步骤，该盲孔使布线图层在盲孔的底部暴露出来，其中，至少一个上部绝缘树脂层(优选的，每个上部绝缘树脂层)含有一种环氧树脂，该环氧树脂含有占重量30到50％的平均粒径大于等于1.0μm到小于等于10.0μm的无机填充物SiO2，其中在布线图层一侧，至少一个盲孔(优选的，每个盲孔)下端开口直径大于等于40μm小于60μm，盲孔是通过激光加工多次照射形成的。优选的，基于每个上部绝缘树脂层重量，至少一个上部绝缘树脂层(优选的，每个上部绝缘树脂层)以重量计含有重量50到70％的环氧树脂。
根据本方法，在含有大量无机填充物的上部绝缘树脂层中可精确形成直径较小的盲孔。即使下部和上部布线图层以精细间距布线，仍可减小实现下部布线图层与上部布线图层的导通的盲孔导体的直径，并精确布置它们。因而可以可靠形成精细间距的布线图层和制造小尺寸布线基板。
根据本发明的一个优选实施例，布线基板的制造方法在形成盲孔步骤后进一步包括粗化步骤，其中盲孔内壁粗糙度为Ra大于等于0.2μm和小于等于1.0μm。根据本方法，在形成微小直径盲孔后形成的减小直径的盲孔导体可牢固的附着于上部绝缘树脂层。
这里，最好使粗糙的盲孔内壁表面具有Ra大于等于0.2μm小于等于1.0μm，Rz大于等于0.2μm小于等于1.0μm的表面粗糙度。这里，粗糙度Ra表示中心线平均粗糙度，粗糙度Rz表示10点平均粗糙度。
作为优选实施例，进一步提供一种布线基板制造方法，通过照射三次或以上，使用激光加工开孔。
根据本方法，具有下端开口直径的盲孔可以可靠形成在含有大量无机填充物的上部绝缘树脂层中。
作为优选实施例，进一步提供一种布线基板制造方法，其中照射上部绝缘树脂层的激光的参数是：输出能量为约0.4mJ，激光加工设备狭缝开口孔径大于等于约0.55μm小于等于0.64μm。
还是根据本方法，具有下端开口直径的盲孔可以可靠形成在上部绝缘树脂层中。
附图说明
图1是一个示意截面图，示出了根据本发明的布线基板制造方法的一个步骤；
图2是一个示意截面图，示出了图1制造方法的后续步骤；
图3是一个示意截面图，示出了图2制造方法的后续步骤；
图4是一个示意截面图，示出了图3制造方法的后续步骤；
图5是一个示意图，示出了一个用于本发明的激光装置；
图6是一个示意截面图，示出了图4制造方法的后续步骤；
图7是一个在图6中用单点划线示出的X部分的放大截面图，示出了图4制造方法的后续步骤；
图8是一个示意截面图，示出了图7制造方法的后续步骤；
图9是一个示意截面图，示出了图8制造方法的后续步骤；
图10是一个示意截面图，示出了图9制造方法的后续步骤；
图11是一个示意截面图，示出了图10制造方法的后续步骤；
图12是一个示意截面图，示出了图11制造方法的后续步骤；
图13是一个示意截面图，示出了图12制造方法的后续步骤；和
图14是一个示意截面图，示出了图13制造方法的后续步骤，和获得的布线基板。
具体实施方式
本发明的最佳实施方式将描述如下。
图1是一个截面图，显示一个由双马来酰亚胺(BT)树脂制成的厚度约0.7mm的中心基板1(或下部绝缘树脂层)。在该中心基板1的上表面2和下表面3覆盖有厚度为70μm的铜箔4和5。在铜箔4和5上形成有未示出的感光/绝缘干膜，在干膜上按预先确定的图形进行曝光和冲洗操作。此后，所获得的阻蚀层用剥离液去除(根据众所周知的去除方法)。
这里，可使用具有多个中心基板1的多层板，因此每一中心基板1均要进行类似的处理步骤(如下各步骤)。
结果，如图2所示，铜箔4和5按前述图形变成为布线图层4和5。
下一步，如图3所示，中心基板1的上表面2和布线图层4的表面，及下表面3和布线图层5的表面上被分别覆盖一层含有环氧树脂的绝缘膜，以形成上部绝缘树脂层6和7，其中环氧树脂含有无机填充物f。(在本实施例中，绝缘膜含有重量占64％的环氧树脂。)那些上部的绝缘树脂层6和7厚度约为40μm，并含有重量占30到50％(例如在本实施例中重量占36％)的通常由球型SiO2制成的无机填充物f。上部的绝缘树脂层6和7都具有延伸率：小于或等于6％(例如，在本实施例中为5.0％)，杨氏模量：3.6到5Gpa(例如，在本实施例中为4.0Gpa)，在平面(X-Y)方向上热胀系数：小于或等于约50ppm/℃(例如，46ppm/℃)。其中无机填充物f平均粒径在大于或等于1.0μm到小于或等于10μm范围内。
图5示意显示了一个在本发明中用到的激光加工装置。一束输出能量为：0.4mJ，由未示出的光源发出的二氧化碳气体激光束L发射(辐射)通过一个直径s：0.55到0.64μm的狭缝开口(或孔)，并在适当位置通过聚光透镜r聚焦。发射次数为3次或更多。
如图6所示，如在下文中所述，通过激光加工操作，形成通常为锥形的盲孔10和12，这些孔在预先确定的位置贯通上部绝缘树脂层6和7，使布线图层4和5在盲孔10和12的底部暴露出来。
用于在一部分，如图6中的单点化线部分X所示，形成盲孔10的激光加工操作将结合图7到9详细说明。
上部绝缘树脂层6在预先确定位置用具有前述输出能量的二氧化碳气体激光L1照射一次。结果，如图7所示，在上部绝缘树脂层6的表面形成一个弧形的浅凹坑10a。因上部绝缘树脂层6中含有大量无机填充物f，故凹坑10a是浅的。
进而，在上部绝缘树脂层6靠近凹坑10a的中心用二氧化碳气体激光L2第二次照射。结果，如图8所示，在上部绝缘树脂层6的表面形成一个大致为半圆形断面的深凹坑10b。
接着，在上部绝缘树脂层6靠近凹坑10b的中心用二氧化碳气体激光L3第三次照射。结果，如图9所示，形成一个贯通上部绝缘树脂层6的大致为圆锥的盲孔10。所形成的盲孔10可形成相对小直径，例如下端孔径为40到60μm，上端孔径为小于或等于65μm。这是由于考虑到上部绝缘树脂层6含有大量的无机填充物f，因而加大了激光器开口孔直径并增加了照射次数。尽管已照射三次，因盲孔10的形状或内径仍很小时，可再次照射第四次。
下一步，对包含盲孔10内壁的上部绝缘树脂层6的表面在60到80℃进行膨胀处理5到10分钟。结果，上部绝缘树脂层6(7)表面和盲孔10(11)的内壁表面中形成表层部分，其中前述溶液渗入该表层部分以使其处于软膨胀状态。
下一步，对已经如前述膨胀处理的中心基板1或板进行水洗，再使其浸入30℃的NaMnO4·3H2O或KMnO4约20到30分钟，对带有盲孔10(11)的上部绝缘树脂层6和7的表层部分进行粗化处理。
结果，如图10所示，在上部绝缘树脂层6(7)表面和盲孔10(11)的内壁表面形成具有粗化的表层部分和一定的粗糙度的粗糙表面6a(7a)。粗糙表面6a(7a)的粗糙度Ra大于等于0.2μm小于等于1.0μm，Rz大于等于0.2μm小于等于1.0μm。与此同时，前述贯通孔8的内壁表面也同样被粗化。
进一步，在粗化了的盲孔10和11内壁表面，上部绝缘树脂层6和7的粗化面6a(7a)，及贯通孔8的内壁表面施加含Pd的镀覆催化剂。此后，对这些表面进行无电镀铜和电镀铜。
结果，如图11所示，在上部绝缘树脂层6和7整个表面分别形成铜镀膜c1，并在贯通孔8中形成大致为圆柱形的厚度为40μm的贯通孔导体14。同时，盲孔10和11也在其中额外镀铜，形成填充盲孔导体12和13。
下一步，如图12所示，在贯通孔导体14内填充含有如前所述的无机填充物的填充树脂9。这里，填充树脂9可以是含有金属粉末的导电树脂或不导电树脂。
如图12所示，进一步的，对铜镀膜c1和c1的上表面及填充树脂9的两端面进行电镀镀铜形成铜镀膜c2和c2。与此同时，填充树脂9的两端面被覆盖电镀。这里，铜镀膜c1和c2的总厚度为约15μm。
下一步，在铜镀膜c1和c2上形成未示出的感光/绝缘干膜，并对其按预先确定的图形进行曝光和冲洗。这一步骤后，获得了阻蚀层，而那些位于前述阻蚀层下的镀铜膜用剥离液去除。结果，如图13所示，在上部绝缘树脂层6和7表面上，按前述图形形成布线图层16和17。
因为接近层16和17及导体12和13的上部绝缘树脂层6和7表面被粗化(在6b和7b处)，布线图层16和17及盲孔导体12和13可以获得很强的与上部绝缘树脂层6和7的附着力，而不管布线图层16和17可能是精细间距或盲孔导体12和13直径减小。
如图14所示，在上部绝缘树脂层6和布线图层16表面以及上部绝缘树脂层7和布线图层17表面分别覆盖前述厚度的绝缘膜，从而形成新的上部绝缘树脂层18和19。这里，相对于上部绝缘树脂层18和19前面的绝缘树脂层6和7变为下部绝缘树脂层。
下一步，如图14所示，在上部绝缘树脂层18和19表面的预先确定位置，沿其厚度方向用二氧化碳气体激光按前述条件照射，从而形成大致为圆锥形的小直径盲孔20和21，这些孔贯穿上部绝缘树脂层18和19，使布线图层16和17在盲孔20和21的底面暴露出来。
对包括盲孔20和21内壁在内的绝缘树脂层18和19整个表面，如前述进行包括膨胀处理和粗化处理在内的粗化步骤，从而获得前述的具有一定粗糙度的粗化表面。
下一步，在包括前述盲孔20和21在内的粗化上部绝缘树脂层18和19的整个表面上事先施加如前述的镀覆催化剂。此后，对整个表面进行无电镀铜，形成厚度为0.5μm薄铜膜层(未示出)。
下一步，在薄铜膜的整个表面覆盖由环氧树脂制成的厚度约为25μm的感光/绝缘膜(未示出)。这层绝缘膜将进行曝光和冲洗，和用剥离液去除曝光或未曝光部分。
结果，在薄铜膜层表面形成未示出的按前述图形生成轮廓的阻镀层。同时，在接近盲孔20和21上的薄铜膜层表面上形成宽间隙。
下一步，对位于间隙底面和盲孔20和21内的薄铜膜层进行电镀铜。结果，在盲孔20和21内分别形成填充盲孔导体22和23，按前述间隙形成与盲孔导体22和23连接的布线图层24和25(或叠加布线层)。此后，去除前述的阻镀层及其下的薄铜膜层。
因为接近层24和25及导体22和23的上部绝缘树脂层18和19表面被粗化，布线图层24和25及被填充的盲孔导体22和23可以获得很强的与上部绝缘树脂层18和19的附着力，而不管布线图层24和25可能是精细间距或盲孔导体22和23直径减小。
如图14所示，进一步的，在其上具有布线图层24的上部绝缘树脂层18的表面上形成厚度约为25μm的由如前述的树脂制成的阻焊层26(或绝缘层)。在具有前述的布线图层25的上部绝缘树脂层19的表面上形成如前述的阻焊层27(或绝缘层)。
如图14所示，阻焊层26和27在预先指定位置通过激光打孔至到达布线图层24和25的深度，从而形成在第一主表面28开口的焊盘30，和在第二主表面29上的开口31。
在焊盘30上形成一个焊料隆起32，该焊料隆起32突出高于第一主表面28，以便于电子元件，如未示出的IC芯片可通过焊料安装于其上。这里，焊料隆起32由一些低熔点合金制成，如Sn-Cu，Sn-Ag，或Sn-Zn。
如图14所示，进一步的，尽管未示出，由布线层25延伸出的位于开口31底面的布线33表面镀有Ni或Au，以提供连接端子，以便与一个如未示出的主板的印刷基板相连接。
如图14所示，通过至此所述的各步骤，可以提供一种布线基板K，其包含在中心基板1的上表面2和下表面3上的叠加层BU1和叠加层BU2。叠加层BU1包括精细间距的布线图层16和24和尺寸减小的盲孔导体12和22，叠加层BU2包括布线图层17和25，和尺寸减小的盲孔导体13和23。
这里，布线基板K也可制作成仅在中心基板1的上表面2上有叠加层BU1。这种模式下，仅在中心基板1的下表面3上形成有布线层17和阻焊层27。
根据至此所述的本发明的布线基板K的制造方法，用二氧化碳气体激光L在前述条件下照射含有大量无机填充盲孔导体物f的上部绝缘树脂层6、18、7和19。结果，可以可靠形成下端开口和上端开口尺寸减小的盲孔10、11、20和21，以便形成具有相似形状的填充盲孔导体12、13、22和23。因此，即使布线图层16、17、24和25以窄的精细间距布线，也可以使它们可靠连接起来，彼此导通并保证其电气性能。这有利于布线基板的尺寸减小和精细间距布线图层。
本发明不限于至此所述的实施例模式。
前面所述的制造方法的各步也可用具有多个中心基板1或中心单元的大尺寸多重板实现。
进而，用于中心基板从而形成下部绝缘树脂层的材料应不仅限于前面所述的BT树脂，而还可以是如环氧树脂或聚酰亚胺树脂。可选择的，还可以使用一种合成材料，该合成材料通过用一种氟树脂包裹玻璃纤维制备，氟树脂具有三维网状结构，如具有连续的孔的PTFE。
可选择的，前面所述的中心基板的材料还可以是陶瓷。这种陶瓷可以是铝、硅酸、玻璃陶瓷或氮化铝，并也可以是例如低温烧结基板，其可在相对较低温度例如约1000℃烧结。进而，可以是一种含Fe重量占42％的铜合金或Ni合金的金属中心基板，其表面完全用绝缘材料覆盖。
进而，该模式也可修改为使用没有中心基板的无中心基板。在这种修改中，例如，如前所述的上部绝缘树脂层6和7起到绝缘基板的作用。
进而，前面所述的布线层4和5等的材料不仅可以是前面所述的Cu(铜)，也可以是Ag、Ni、或Ni-Au。可选择的，布线层10不使用金属镀层，而是也可以使用一种导电树脂的方法形成。
进而，如其包含前述的无机填充物，前面所述的上部绝缘树脂层6和7等不仅可以是前述的主要由环氧树脂所组成的树脂，也可以是聚酰亚胺树脂、BT树脂或一种具有相似耐热和图形成型性能的PPE树脂，或一种树脂-树脂合成材料，该材料用例如环氧树脂的树脂浸渍氟树脂制备，这种氟树脂具有三维网状结构，例如具有连续孔的PTFE。
进而，盲孔导体无需为如前述的填充盲孔导体12，而可以是与盲孔导体相似的倒转圆锥体，其中没有被导体完全填满。可选择的，盲孔导体可为交错形状，在这种形状中，它们在轴向移位时是堆叠的，或者是这样的形状，在平面方向延伸到半途的布线层是穿插的。
本申请是基于2003年11月18日提交的日本专利申请JP2003-388493，其整体内容这里作为参考结合，如同在此详细叙述。

Claims (9)

1.一种布线基板包括：
下部绝缘树脂层；
形成在下部绝缘树脂层上表面和下表面上的布线图层；
形成在下部绝缘树脂层上表面和该上表面上形成的布线图层表面上的上部绝缘树脂层，以及形成在下部绝缘树脂层下表面和该下表面上形成的布线图层的表面上的上部绝缘树脂层；
延伸贯穿多个上部绝缘树脂层中的至少一层上部绝缘树脂层的盲孔，该盲孔使布线图层在盲孔的底部暴露出来；和
设置在盲孔内并与至少一个布线图层电连接的盲孔导体，
其中至少一个上部绝缘树脂层含有环氧树脂，该环氧树脂含有占重量30到50％的平均粒径为1.0到10.0μm的无机填充物SiO2，和
在布线图层一侧，至少一个盲孔下端开口直径大于等于40μm并小于60μm。
2.根据权利要求1所述的布线基板，其中各上部绝缘树脂层含有环氧树脂，该环氧树脂含有占重量30到50％的平均粒径为1.0到10.0μm的无机填充物SiO2。
3.根据权利要求1所述的布线基板，其中在布线图层一侧，各盲孔下端开口直径大于等于40μm并小于60μm。
4.根据权利要求1所述的布线基板，其中至少一个上部绝缘树脂层含有重量50到70％的环氧树脂。
5.一种用于布线基板制造的方法，包括：
在下部绝缘树脂层的上表面和下表面上形成布线图层的步骤；
在下部绝缘树脂层上表面和该上表面上形成的布线图层表面上形成上部绝缘树脂层，以及在下部绝缘树脂层下表面和该下表面上形成的布线图层的表面上形成上部绝缘树脂层的步骤；
通过激光加工在至少一个上部绝缘树脂层内形成盲孔的步骤，该盲孔使布线图层在盲孔的底部暴露出来；
其中，至少一个上部绝缘树脂层含有环氧树脂，该环氧树脂含有占重量30到50％的平均粒径为1.0到10.0μm的无机填充物SiO2，
在布线图层一侧，至少一个盲孔下端开口直径大于等于40μm并小于60μm，和
盲孔是通过激光加工多次照射形成的。
6.根据权利要求5所述的方法，其中各上部绝缘树脂层含有环氧树脂，该环氧树脂含有占重量30到50％的平均粒径为1.0到10.0μm的无机填充物SiO2。
7.根据权利要求5所述的方法，其中在布线图层一侧，各盲孔下端开口直径大于等于40μm并小于60μm。
8.根据权利要求5所述的方法，其中至少一个上部绝缘树脂层含有重量50到70％的环氧树脂。
9.根据权利要求5所述的方法，进一步包含，在形成盲孔步骤后，粗化盲孔内壁表面的步骤，以使粗化的内壁表面的中心线平均粗糙度为0.2到1.0μm。
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