CN101361414A

CN101361414A - 多层印刷线路基板及其制造方法

Info

Publication number: CN101361414A
Application number: CNA2007800005200A
Authority: CN
Inventors: 越后文雄; 平井昌吾; 中村祯志
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2009-02-04
Also published as: JP2007280996A

Abstract

一种多层印刷线路基板，其特征在于，导通孔内形成的层间连接材料的厚度方向的热膨胀系数低于由绝缘材料组成的电绝缘衬底的厚度方向的热膨胀系数，层间连接形成温度高于使用环境温度，且常温时，层间连接材料厚度方向的尺寸大于同一布线层中的层间连接材料的厚度。其结果是在使用环境下，产生印刷线路基板的厚度方向的材料热膨胀差，因此层间连接部长时间受到内应力的作用。由此，得到一种层间连接部被压缩且具有高连接可靠性的多层印刷线路基板。

Description

多层印刷线路基板及其制造方法

技术领域

本发明涉及在内部导通孔进行层间连接的多层印刷线路基板及其制造方法。

背景技术

近些年来，随着电子装置在尺寸上的小型化和高密度化，对于低价提供一种能够高密度安装LSI等半导体芯片的多层布线基板的多层电路板的需求不仅在于工业应用，而且在于消费产品领域。重要的是在该种多层布线基板上，能够以高连接可靠性，将以细微的布线间距形成的多层布线图案间电连接。

对于此种市场需求，提出一种具有易于对应高密度布线化的中间导通孔结构(下面简称“IVH结构”)的多层印刷线路基板。

该种具有IVH结构的多层印刷线路基板是指：在构成叠层体的各层间绝缘层上，通过无电镀以及电镀，设置有电连接内层导体电路图案相互之间或者电连接内层导体电路图案和外层导体电路图案间的导通孔、以及电连接最外层导体图案间的通孔的结构的印刷线路基板。

另外，作为与该发明申请相关联的在先技术文献，已知有专利文献1。

但是，在现有的多层印刷线路基板中，由于绝缘材料和层间金属之间的热膨胀差会产生内应力，特别是在厚度为1mm以上的基板中的通孔、导通孔电镀上会发生断线。由电镀形成的层间连接的形成温度为20～60℃，由于高温环境和冷热应力会达到疲劳极限。为了减少热膨胀差，进行向绝缘树脂填充无机填料以使其低热膨胀化，但是很难使其比层间连接材料的热膨胀系数低。

专利文献1：特开昭59-175796号公报

发明内容

本发明的多层印刷线路基板中，在层间连接材料的厚度方向的热膨胀系数低于由绝缘材料组成的电绝缘衬底的厚度方向的热膨胀系数的组合中，在比使用环境温度高的温度下进行连接形成。并且，构成为在使用环境温度下，层间连接材料的厚度方向的尺寸大于同一布线层的所述绝缘材料的厚度。

通过该结构，在比使用环境温度高的温度下，形成的通孔内形成厚度方向的热膨胀系数低于绝缘材料的层间连接材料。其结果是在使用环境温度下，产生布线基板的厚度方向的材料热膨胀差，层间连接部长时间受到内应力的作用。由此，能够形成层间连接部被压缩，且具有高连接可靠性的多层印刷线路基板。

此外，本发明的多层印刷线路基板的制造方法至少具有以下步骤：在绝缘材料上形成导通孔；在导通孔内形成厚度方向的热膨胀系数低于绝缘材料的层间连接材料；在比多层印刷线路基板的使用环境温度高的温度下，形成层间连接。

根据本发明，在导通孔内形成厚度方向的热膨胀系数低于绝缘材料的层间连接材料，并在比多层印刷线路基板的使用环境温度高的温度下，形成层间连接。其结果是在使用环境温度下，产生印刷线路基板的厚度方向的材料热膨胀差，层间连接部受长时间到内应力的作用。由此，能够形成层间连接部被压缩，且具有高连接可靠性的多层印刷线路基板。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式中的多层印刷线路基板的制造方法中在电绝缘衬底上粘贴保护薄膜的步骤的剖面图。

图2是表示本发明第一实施方式中的多层印刷线路基板的制造方法中形成导通孔的步骤的剖面图。

图3是表示本发明第一实施方式中的多层印刷线路基板的制造方法中在导通孔内形成层间连接材料的步骤的剖面图。

图4是表示本发明第一实施方式中的多层印刷线路基板的制造方法中叠层配置布线材料的步骤的剖面图。

图5是表示本发明第一实施方式中的多层印刷线路基板的制造方法中将布线材料粘合在电绝缘衬底以及层间连接材料上的步骤的剖面图。

图6是表示本发明第一实施方式中的多层印刷线路基板的制造方法中将布线材料图案化的步骤的剖面图。

图7是表示本发明第一实施方式中的多层印刷线路基板的制造方法中叠层配置填充有层间连接材料的电绝缘衬底和布线材料的步骤的剖面图。

图8是表示本发明第一实施方式中的多层印刷线路基板的制造方法中加热加压布线材料14的步骤的剖面图。

图9是表示本发明第一实施方式中的多层印刷线路基板的制造方法中将布线材料图案化的步骤的剖面图。

附图标记说明

10 保护薄膜

11 电绝缘衬底

12 导通孔

13 层间连接材料

14 布线材料

15 双面布线基板

16 多层印刷线路基板

具体实施方式

下面参照附图对本发明实施方式进行说明。

(第一实施方式)

图1～图9是表示本发明第一实施方式中的多层印刷线路基板的制造方法中的各步骤的剖面图。图1是表示第一实施方式中，粘贴保护薄膜10于电绝缘衬底11上的步骤的剖面图。首先，如图1所示，在形成由绝缘材料(热膨胀系数40～70ppm/℃)组成的电绝缘衬底11的板面的正反两侧面，通过层压加工进行粘贴保护薄膜10的步骤，其中，绝缘材料是玻璃织物和环氧类树脂等热固性树脂的复合材料。

接着，对形成导通孔12的步骤进行说明。图2是表示形成导通孔12的步骤的剖面图。如图2所示，通过激光等进行形成贯通电绝缘衬底11和保护薄膜10整体的导通孔12的步骤。

接着，对形成层间连接材料13的步骤进行说明。图3是表示在导通孔12内形成层间连接材料13的步骤的剖面图。如图3所示，进行在导通孔12内形成由比形成电绝缘衬底11的绝缘材料的厚度方向的热膨胀系数低的导电膏体组成的层间连接材料13(热膨胀系数16～35ppm/℃)的步骤。另外，使用层间连接材料13形成层间连接的步骤的形成温度为180～400℃。

图4是表示叠层配置布线材料14的步骤的剖面图。该步骤中，首先，剥离图3所示的电绝缘衬底11两侧的保护薄膜10。并且，如图4所示，在两侧保护薄膜10被剥离的状态下，从两侧进行叠层配置含有铜等的箔状布线材料14的步骤。

接着，对加热加压布线材料14的步骤进行说明。图5是表示将布线材料14粘合于电绝缘衬底11以及层间连接材料13上的步骤的剖面图。在图5所示的步骤中，以180～200℃、3～5MPa加热加压，将布线材料14粘合于电绝缘衬底11以及层间连接材料13。通过该加热加压的步骤，层间连接材料13朝厚度方向被压缩的同时，布线材料14和层间连接材料13电连接。

并且，通过在加热加压的步骤之后进行冷却，产生厚度方向的材料热膨胀差，由此，由于内应力的作用，层间连接材料13被压缩，从而导通孔12内的连接可靠性得到提高。

接着，进行将布线材料14图案化的步骤。图6是表示将布线材料14图案化的步骤的剖面图。如图6所示，通过将布线材料14图案化，制成双面布线基板15。另外，能够使用蚀刻等方法进行该图案化。

接着，如图7所示，进行叠层配置布线基板的步骤。图7是表示叠层配置填充有层间连接材料13的电绝缘衬底11和布线材料14的步骤的剖面图。如图7所示，将以和图1至图4相同的步骤而形成的填充了层间连接材料13的电绝缘衬底11叠层，配置在双面布线基板15的两侧。并且，在其两侧还叠层配置布线材料14。

并且，进行加热加压按上述方式被叠层配置的布线基板的步骤。图8是表示加热加压布线材料14的步骤的剖面图。在图8所示的步骤中，加热加压布线材料14。该加热加压可以以与图5所示的步骤相同的方式进行。

并且，与图5相同地，通过在加热加压步骤之后进行冷却，产生厚度方向的材料热膨胀差，由此，由于内应力的作用，层间连接材料13被压缩，从而提高导通孔12内的连接可靠性。

并且，进行将布线材料14图案化的步骤。图9是表示将布线材料14图案化的步骤的剖面图。通过将表层的布线材料14图案化，制成图9所示的多层印刷线路基板16。另外，能够使用蚀刻等方法进行该图案化。此时，常温下，多层印刷线路基板16中的层间连接材料13的厚度方向的尺寸大于由同一布线层的绝缘材料组成的电绝缘衬底11的厚度。

此处，以4层基板为例表示多层印刷线路基板，但是多层印刷线路基板的布线层的层数并不限定于4层。至少为2层以上，且能够以相同的步骤形成5层以上的多层结构。

经由上述步骤完成后，多层印刷线路基板16在比图5所示的加热加压布线材料14的步骤中的加热温度低的温度下使用，例如60℃左右以下。因此，由于厚度方向的材料热膨胀差，层间连接材料13受到内应力的作用而被压缩，导通孔12内的连接可靠性得到提高。

另外，本实施方式中，使用玻璃织物和环氧类树脂的复合材料作为绝缘材料，但是，也可以使用玻璃无纺布、芳族聚酰胺织物、芳族聚酰胺无纺布中的任一者和环氧树脂等热固性树脂的复合材料、或者玻璃织物、玻璃无纺布、芳族聚酰胺织物、芳族聚酰胺无纺布中的任一者和玻化温度在180℃以上的热塑性树脂的复合材料、或者使用薄膜材料而形成绝缘材料。此处，玻化温度在180℃以上的热塑性树脂是指例如：全芳香族聚酯树脂、聚醚砜、聚醚酮、聚醚醚酮等。

此外，在导通孔12内填充导电膏体并形成层间连接材料13，但是，如果连接形成温度高于使用环境温度，也可以在导通孔12内，通过填充镀、保形镀(conformal plating)、蒸镀、溅镀形成层间连接材料13。

如上所述，根据本实施方式，在导通孔内形成厚度方向的热膨胀系数比绝缘材料低的层间连接材料，并以比多层印刷线路基板的使用环境温度(例如：60℃左右以下)高的温度形成层间连接。由此，在工作环境下，印刷布线板产生厚度方向的材料热膨胀差，层间连接部受到内应力的作用而被压缩，其结果是能够得到层间连接部被压缩，且具有高连接可靠性的多层印刷线路基板。

工业利用可能性

本发明涉及的多层印刷线路基板的层间连接结构由于能够得到高层间连接可靠性，因此适用于需要满足细微布线图案或半导体安装等高可靠性标准的半导体封装或小型模块部件等的安装基板。

Claims

1.一种具有多个布线层的多层印刷线路基板，其特征在于，

导通孔内形成的层间连接材料的厚度方向的热膨胀系数低于由绝缘材料组成的电绝缘衬底的厚度方向的热膨胀系数；

在比所述多层印刷线路基板的使用环境温度高的温度下，形成层间连接；

在所述使用环境温度下，所述层间连接材料的厚度方向的尺寸大于同一布线层的所述绝缘材料的厚度。

2.根据权利要求1所述的多层印刷线路基板，其特征在于，

所述绝缘材料至少由玻璃织物和热固性树脂的复合材料、玻璃无纺布和热固性树脂的复合材料、芳族聚酰胺织物和热固性树脂的复合材料、或者芳族聚酰胺无纺布和热固性树脂的复合材料中的任一者组成。

3.根据权利要求2所述的多层印刷线路基板，其特征在于，

所述热固性树脂是环氧类树脂。

4.根据权利要求1所述的多层印刷线路基板，其特征在于，

所述绝缘材料至少由玻璃织物和热塑性树脂的复合材料、玻璃无纺布和热塑性树脂的复合材料、芳族聚酰胺织物和热塑性树脂的复合材料、或者芳族聚酰胺无纺布和热塑性树脂的复合材料中的任一者组成。

5.根据权利要求4所述的多层印刷线路基板，其特征在于，

所述热塑性树脂的玻化温度为180℃以上。

6.根据权利要求1所述的多层印刷线路基板，其特征在于，

所述绝缘材料由薄膜材料组成。

7.根据权利要求1所述的多层印刷线路基板，其特征在于，

所述层间连接材料至少通过导电涂浆、保形镀、填充镀、蒸镀、或者溅镀中的任一种形成。

8.一种具有多个布线层的多层印刷线路基板的制造方法，其特征在于，

至少具有以下步骤：

在由绝缘材料组成的电绝缘衬底形成导通孔；

在所述导通孔内，形成厚度方向的热膨胀系数低于所述绝缘材料的层间连接材料；

在比所述多层印刷线路基板的使用环境温度高的温度下，形成在所述使用环境温度下所述层间连接材料的厚度方向的尺寸大于同一布线层的所述绝缘材料的厚度的层间连接。

9.根据权利要求8所述的多层印刷线路基板的制造方法，其特征在于，

形成所述层间连接的步骤的形成温度为180～400℃。

10.根据权利要求8所述的多层印刷线路基板的制造方法，其特征在于，

11.根据权利要求10所述的多层印刷线路基板的制造方法，其特征在于，

所述热固性树脂是环氧类树脂。

12.根据权利要求8所述的多层印刷线路基板的制造方法，其特征在于，

13.根据权利要求12所述的多层印刷线路基板的制造方法，其特征在于，

所述热塑性树脂的玻化温度为180℃以上。

14.根据权利要求8所述的多层印刷线路基板的制造方法，其特征在于，

所述绝缘材料由薄膜材料组成。

15.根据权利要求8所述的多层印刷线路基板的制造方法，其特征在于，

所述层间连接材料至少通过导电涂浆、填充镀、保形镀、蒸镀、或者溅镀中的任一种形成。