CN101594753A - 印刷线路板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种印刷线路板，其中大型通孔形成在印刷线路板的芯层中。大型导孔沿着位于特定区域中的大型通孔的内壁表面形成为圆筒形。填充材料填充大型导孔的内部空间。小型通孔沿着其纵轴贯穿相应的填充材料。小型导孔沿着小型通孔的内壁表面形成为圆筒形。在芯衬底的平面内方向，填充材料和芯层在特定区域中均匀分布。这就导致在芯层的平面内方向抑制了芯层中热应力的不均匀分布。

Description

印刷线路板
相关申请的交叉参考
本申请基于2008年5月30日提交的在先日本专利申请No.2008-143449并要求其优先权，通过参考将该申请的全部内容合并在本申请中。
技术领域
本发明涉及一种印刷线路板，所述印刷线路板包括芯层，芯层具有电传导性。
背景技术
诸如探针卡(probe card)等印刷线路板已是众所周知。探针卡例如用于检验半导体晶片和LSI(大规模集成电路)芯片封装。将半导体晶片或LSI芯片封装放置在探针卡上。对其进行高温运行测试(例如老化测试(burn-intest))或者低温运行测试(例如筛选(screen))。探针卡经受温度变化，即热应力(例如热循环)。温度在为高温测试或低温测试设定的范围内变化。
LSI芯片例如包括硅衬底。由于硅的热膨胀系数较低，因此可以将LSI芯片的热膨胀系数设得较低。探针卡的芯衬底(core substrate)例如由注入树脂材料的碳纤维布(carbon fiber cloth)制成。碳纤维布用于降低芯衬底的热膨胀系数。可以使探针卡的热膨胀系数等于LSI芯片的热膨胀系数。因此，例如可以将探针卡的导电焊盘准确设置至其各自的LSI芯片的电极引脚。
在探针卡的芯衬底中形成次级通孔(through hole)。在各大型(large-sized)通孔的内壁表面上形成大直径的圆筒形(cylindrical)大型导孔(via)。限定于大型导孔中的内部空间被树脂材料制成的次级填充材料所填充。在次级填充材料中形成通孔。在通孔的内壁表面上形成小直径的圆筒形小型导孔。限定于小型导孔中的内部空间被填充材料所填充。填充材料例如由环氧树脂制成。通过这种方式形成双导孔。
同时，某一个或某些大型通孔具有在其内壁表面上形成的圆筒形导孔。限定于导孔中的内部空间被填充材料所填充。在填充材料中不形成通孔。通过这种方式形成单导孔。碳纤维布使得芯衬底具有电传导性。碳纤维布暴露在大型通孔的内壁表面上。因为导孔与芯衬底电连接，所以芯衬底可充当供电层或接地层。
芯衬底中形成有单导孔和双导孔。因此在芯衬底的平面内方向(in-planedirection)上，碳纤维布和填充材料的数量不均匀(uneven)。因为碳纤维布的热膨胀系数与填充材料的热膨胀系数不同，所以例如在热循环测试期间，由于热应力而在芯衬底的平面内方向引起变形。变形会产生所谓的裂纹。裂纹则导致导电图案的破损。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种允许抑制应力产生的印刷线路板。
根据本发明的方案，提供一种印刷线路板，包括：芯层，具有电传导性；大型通孔，形成在所述芯层中，所述大型通孔自所述芯层的前表面至所述芯层的后表面贯穿所述芯层；大型导孔，具有电传导性，所述大型导孔沿着特定区域中所有所述大型通孔的每个大型通孔的内壁表面形成为圆筒形(in theshape of a cylinder)；填充材料，填充限定于所述大型导孔中的内部空间；小型通孔，形成在所述填充材料中，所述小型通孔沿着所述小型通孔的纵轴贯穿所述填充材料；以及小型导孔，具有电传导性，所述小型导孔沿着所述小型通孔的内壁表面形成为圆筒形。
在所述印刷线路板中，位于特定区域中的所有大型通孔具有特定的相同结构，该结构包括大型导孔、填充材料、小型通孔以及小型导孔。因此，在芯衬底的平面内方向，填充材料和芯层在所述特定区域内均匀分布。这就导致在芯层的平面内方向抑制了芯层中热应力的不均匀分布。此外，当所有大型通孔在所述特定区域中均匀分布时，在芯层的平面内方向对芯层中热应力的不均匀分布的抑制得以加强。
本发明的附加目的和优点将在随后的说明书部分中提出，并将在该说明书部分变得明显，或者可以通过实践本发明而得知。本发明的目的和优点可以通过所附权利要求书特别提出的元件和组合方式而实现和获得。应当理解，上文的概括描述和下文的详细描述两者都只是示例性和解释性的，并非是对如权利要求书所主张的本发明的限制。
附图说明
根据下文中结合附图而对优选实施例进行的描述，本发明的上述和其他目的、特点及优点将变得显而易见，在附图中：
图1是局部放大剖视图，示意性示出根据本发明实施例的印刷线路板的横截面；
图2是沿着图1中的2-2线的剖视图；
图3是局部放大剖视图，示意性示出逐个叠置料坯(prepreg)的工艺；
图4是局部放大剖视图，示意性示出逐个叠置料坯的工艺；
图5是局部放大剖视图，示意性示出在芯层中形成大型通孔的工艺；
图6是局部放大剖视图，示意性示出在芯层上形成铜镀层的工艺；
图7是局部放大剖视图，示意性示出将树脂材料灌入大型通孔的工艺；
图8是局部放大剖视图，示意性示出将料坯和铜箔叠置在芯层的每个前后表面上的工艺；
图9是局部放大剖视图，示意性示出将料坯和铜箔叠置在芯层的每个前后表面上的该工艺；
图10是局部放大剖视图，示意性示出在芯层中形成通孔的工艺；
图11是局部放大剖视图，示意性示出形成铜镀层的工艺；
图12是局部放大剖视图，示意性示出形成铜镀层的工艺；
图13是局部放大剖视图，示意性示出形成导电片的工艺；
图14是局部放大剖视图，示意性示出在芯衬底表面上形成绝缘层的工艺；
图15是局部放大剖视图，示意性示出在绝缘层上形成铜镀层的工艺；
图16是局部放大剖视图，示意性示出在绝缘层上形成导电图案的工艺；
图17是局部放大剖视图，示意性示出根据本发明另一实施例的印刷线路板的横截面；以及
图18是沿着图17中的18-18线的剖视图。
具体实施方式
图1示意性示出根据本发明实例的印刷线路板11的横截面。该印刷线路板11例如用作探针卡。这种探针卡例如放置在探针装置中。应当注意印刷线路板11可以用于任何其他的电子装置中。
印刷线路板11包括芯衬底12。芯衬底12包括薄板形式的芯层13。芯层13包括导电层14。碳纤维布嵌在导电层14中。碳纤维布的纤维沿着芯层13的前后表面延伸。这给导电层14在平面内方向的热膨胀造成明显限制。碳纤维布具有电传导性。向碳纤维布中注入树脂材料，从而形成导电层14。所述树脂材料是热固树脂(例如环氧树脂)。碳纤维布是由碳纤维线制成的纺织布或无纺布。
芯层13包括分别叠置在导电层14的前后表面上的芯绝缘层15、16。导电层14夹在芯绝缘层15、16之间。芯绝缘层15、16是绝缘的。玻璃纤维布嵌在芯绝缘层15、16中。玻璃纤维布的纤维沿着芯层13的前表面和后表面延伸。向玻璃纤维布中注入树脂材料，从而形成芯绝缘层15、16。树脂材料是热固树脂(例如环氧树脂)。玻璃纤维布是由玻璃纤维线制成的纺织布或无纺布。
大型通孔17形成在芯层13中。大型通孔17自芯层13的前表面至芯层13的后表面贯穿芯层13。每个大型通孔17限定了一个圆柱形(columnar)空间。所述柱形空间的纵轴设定为与芯层13的前后表面垂直。各大型通孔17在芯层13的前后表面上分别限定有圆形(circular)开口。导电层14的碳纤维布暴露于各大型通孔17的内壁表面处。
在各大型通孔17中形成大直径的大型导孔18。大型导孔18可导电。大型导孔18沿着大型通孔17的内壁表面形成为圆筒形。因为碳纤维布如上所述暴露于大型通孔17的内壁表面处，所以在大型导孔18与碳纤维布之间建立起电连接。大型导孔18连接到芯层13的前后表面上的环形(annular)导电片19。导电片19在芯层13的前后表面上延伸。大型导孔18和导电片19由导电材料(例如铜)制成。
大型通孔17中的大型导孔18的内部空间被由树脂材料制成的填充材料21所填充。填充材料21沿着大型导孔18的内壁表面而呈圆筒形。填充材料21是热固树脂(例如环氧树脂)。在环氧树脂中例如嵌入陶瓷填充物。
芯衬底12包括分别叠置在芯层13的前后表面上的绝缘层22、23。绝缘层22、23的后表面分别容置在(received on)芯层13的前后表面上。芯层13夹在绝缘层22、23之间。绝缘层22、23覆盖在填充材料21的暴露表面上。绝缘层22、23是绝缘的。在绝缘层22、23中嵌有玻璃纤维布。玻璃纤维布的纤维沿着芯层13的前后表面延伸。向玻璃纤维布注入树脂材料，以形成绝缘层22、23。树脂材料是热固树脂(例如环氧树脂)。玻璃纤维布是由玻璃纤维线制成的纺织布或无纺布。
小型通孔24形成在芯衬底12中。小型通孔24穿过芯层13和绝缘层22、23。各小型通孔24均位于其相应的大型通孔17中。小型通孔24穿过相应的填充材料21。这里，每个小型通孔24分别限定了圆柱形空间。各小型通孔24与相应的大型通孔17共轴。各小型通孔24分别在芯衬底12的前后表面上限定有圆形开口。
直径比大型导孔18小的小型导孔25形成在各小型通孔24中。小型导孔25可导电。小型导孔25沿着小型通孔24内壁表面形成为圆筒形。填充材料21用于将大型导孔18与小型导孔25之间绝缘。小型导孔25由导电材料(例如铜)制成。
导电片26形成在绝缘层22、23的表面上。小型导孔25连接到绝缘层22、23表面上的导电片26。导电片26由导电材料(例如铜)制成。小型导孔25的内部空间被填充材料27所填充，其中填充材料27在导电片26、26之间由绝缘树脂制成。填充材料27例如形成为圆柱形。填充材料27是热固树脂(例如环氧树脂)。在所述环氧树脂中嵌入陶瓷填充物。
导电材料(即导块(vias)28)形成在绝缘层22、23中。导块28例如连接到形成在绝缘层22、23后表面上的导电图案29。以这种方式，通过导块28、导电片19以及小型导孔25，就在导电图案29与导电层14之间建立起电连接。因此导电层14例如充当印刷线路板11的供电层或者接地层。导块28和导电图案29由导电材料(例如铜)制成。
积层(build-up layer)31、32分别形成在绝缘层22、23的表面上。积层31、32的后表面分别放置在绝缘层22、23的表面上。芯层13和绝缘层22、23夹在积层31、32之间。积层31、32覆盖在导电片26、26和导电图案29上方。
积层31、32是包括绝缘层33和导电图案34的多层结构体。绝缘层33和导电图案34彼此交叠。通过导块35，在形成于不同层中的导电图案34之间建立起电连接。绝缘层33由热固树脂(例如环氧树脂)制成。导电图案34和导块35由导电材料(例如铜)制成。
导电焊盘36暴露于积层31、32的表面上。导电焊盘36由导电材料(例如铜)制成。在导电焊盘36的分离处，外覆层37叠置在每个积层31、32的表面上。外覆层37例如由环氧树脂制成。印刷线路板11的后表面上的导电焊盘36例如连接到探针装置上的电极端子。印刷线路板11的前表面上的导电焊盘36例如安装在半导体晶片的电极凸块(bump)上。然后，例如进行热循环测试以检验半导体晶片。
如图2所示，位于特定区域内的所有大型通孔17都是均匀分布的。本实施例允许在芯衬底12中形成的所有大型通孔17均匀分布。这里，在围绕于任一大型通孔17周围的正方形的角部(该任一大型通孔17位于该正方形的对角线交点处)设置有四个大型通孔17，以实现大型通孔17的均匀分布。所述任一大型通孔17与正方形角部的大型通孔17的间隔相等。
在印刷线路板11中，位于特定区域内的所有大型通孔17都有特定的相同结构，该结构包括大型通孔17、大型导孔18、填充材料21、小型通孔24、小型导孔25以及填充材料27。因此在芯衬底12中，填充材料21、27和碳纤维布在芯衬底12的平面内方向均匀分布。这就导致在芯衬底12的平面内方向抑制了芯衬底12中热应力的不均匀分布。因而例如抑制了积层31、32中的裂纹。防止了导电图案34的破损。此外，因为特定区域内的所有大型通孔17都是均匀分布的，所以在芯衬底12的平面内方向，对芯衬底12中热应力的不均匀分布的抑制得以加强。
在印刷线路板每个区域中的大型通孔具有不同结构的情况下，在芯衬底的平面内方向，芯衬底中的碳纤维布和填充材料为不均匀分布。因为碳纤维布的热膨胀系数和填充材料的热膨胀系数不同，所以，例如在热循环测试过程中，在芯衬底的平面内方向，芯衬底中的热应力为不均匀分布。这种不均匀分布会导致芯衬底中的裂纹。裂纹则导致导电图案的破损。
下面描述制造印刷线路板11的方法。首先制备芯衬底12。如图3所示，例如制备四个料坯41。各料坯41均包含碳纤维布。同时，例如制备一对料坯42。各料坯42均包含玻璃纤维布。向碳纤维布注入环氧树脂清漆(varnish)以形成料坯41。类似地，向玻璃纤维布注入环氧树脂清漆以形成料坯42。然后将环氧树脂清漆干燥。通过这种方式形成料坯41、42。
料坯41夹在料坯42、42之间。在实施加热工艺的时候，将料坯42相互挤压。例如实施真空压制来挤压料坯42。根据预定条件来设定加热工艺的最高温度和真空压制的压力。基于熔化的环氧树脂，料坯41、42接合在一起。如图4所示，通过这种方式形成芯层13。料坯41用以形成导电层14。料坯42分别形成芯绝缘层15、16。
如图5所示，在预定位置处的芯层13中形成通孔17。例如可实施钻孔以形成通孔17。通孔17自芯层13的前表面至芯层13的后表面贯穿芯层13。在芯层13的整个表面上例如实施电镀或非电解镀制。这样，如图6所示，在芯层13的整个表面上方形成铜镀层43。铜镀层43沿着芯层13前、后表面以及通孔17的内壁表面形成为预定厚度。通过这种方式，在通孔17内部形成大型导孔18。
如图7所示，在大型导孔18中填充树脂材料44。树脂材料44例如是溶剂型环氧树脂。对树脂材料44实施加热工艺。从而将树脂材料44固化或硬化。例如实施抛光(buffing)以将溢出大型导孔18的树脂材料44去除。然后在芯层13的每个前、后表面上以预定图案形成抗蚀剂膜(未示出)。对抗蚀剂膜轮廓之外的铜镀层43实施蚀刻。在蚀刻以后将抗蚀剂膜去除。这样，在芯层13的前、后表面上形成导电片19。
如图8所示，制备一对料坯45、45。料坯45与上述的料坯42具有同样的结构。料坯45分别叠置在芯层13的前、后表面上。在实施加热工艺的时候，料坯45挤压芯层13的前、后表面。实施真空压制来挤压料坯45。根据预定条件来设定加热工艺的最高温度和真空压制的持续时间。基于熔化的环氧树脂，料坯45分别接合于芯层13的前、后表面，如图9所示。料坯45形成绝缘层22、23。
例如对绝缘层22、23在预定位置处使用UV-YAG激光。这样在绝缘层22、23中形成孔隙(aperture)46。导电片19例如暴露在孔隙46的底部处。在芯层13的整个表面上例如实施电镀或非电解镀制。这样，在芯层13的整个表面上形成铜镀层47。铜镀层47沿着芯层13的前、后表面形成为预定厚度。这样在孔隙46中形成导块28。
如图10所示，在芯层13的大型通孔17内部的树脂材料44中形成小型通孔24。小型通孔24可以与相应的大型通孔17共轴。所述小型通孔24例如通过实施钻孔而形成。在芯层13的整个表面上例如实施电镀或非电解镀制。这样，如图11所示，在芯层13的整个表面上形成铜镀层48。铜镀层48沿着芯层13的前、后表面以及小型通孔24的内壁表面形成为预定厚度。通过这种方式，在小型通孔24中形成小型导孔25。
在小型导孔25中填充树脂材料49。树脂材料49例如是溶剂型环氧树脂。对树脂材料49实施加热工艺。从而将树脂材料49固化或硬化。例如实施抛光以将溢出小型导孔25的树脂材料49去除。在芯层13的整个表面上例如实施电镀工艺或非电解镀制。通过这种方式，如图12所示，在芯层13的每个前、后表面上形成铜镀层51。小型通孔24的开口被铜镀层51封闭。在芯层13的每个前、后表面上以预定图案形成抗蚀剂膜(未示出)。对抗蚀剂膜的轮廓之外的铜镀层51实施蚀刻。这样，在芯层13的前、后表面上形成导电片26和导电图案29，如图13所示。通过这种方式，形成芯衬底12。
接着，在芯衬底12的前、后表面上分别形成积层31、32。积层31、32是同时形成的。如图14所示，将树脂片(resin sheet)52叠置在芯衬底12的每个前、后表面上。在实施加热工艺的时候，树脂片52挤压芯衬底12的前、后表面。实施真空压制来挤压树脂片52。根据预定条件来设定加热工艺的最高温度和真空压制的持续时间。通过加热工艺将树脂片52固化或硬化。这样，树脂片52形成为绝缘层33。
例如对各绝缘层33在预定位置处使用UV-YAG激光。这样在绝缘层33中形成孔隙53，如图15所示。导电片26例如暴露在孔隙53的底部处。在绝缘层33的表面以及孔隙53的内部形成铜镀层54。例如实施非电解镀制以形成铜镀层54。在铜镀层54的表面上以预定图案形成抗蚀剂膜(未示出)。对抗蚀剂膜的轮廓之外的铜镀层54实施蚀刻。然后将抗蚀剂膜去除。这样，如图16所示，在绝缘层33的表面上形成导电图案34。在孔隙53中形成导块35。
重复实施叠置绝缘层33的工艺和形成导电图案34的工艺。在绝缘层33的顶层或者暴露出的一绝缘层33上形成上述导电焊盘36。在绝缘层33的顶层的表面上形成外覆层(未示出)。外覆层例如可由次级填充材料制成。所述外覆层例如可通过实施丝网印刷工艺或光刻工艺来形成。在外覆层中于预定位置处形成开口。导电焊盘36暴露于开口的底部。通过这种方式，在芯衬底12的前、后表面上分别形成积层31、32。印刷线路板11便制成了。
图17示意性示出根据本发明另一实例的印刷线路板11a的横截面。印刷线路板11a包括导块28，导块28连接到导电图案61的一端，其中所述导电图案61沿着芯层13的前、后表面延伸。如图18所示，导电图案61的另一端连接到导电片19。以这种方式，通过大型导孔18、导电片19、导电图案61以及导块28在导电图案29与导电层14之间建立起电连接。导电图案61由导电材料(例如铜)制成。与前述印刷线路板11中等同的结构或部件采用相同的附图标记。印刷线路板11a允许有与前述印刷线路板11等同的优点。
实施例的改变并未示出本发明的优势或劣势。虽然本发明的实施例进行了详细描述，但是应当理解，可以对其进行各种变化、替代和改变而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (4)

1、一种印刷线路板，包括：
芯层，具有电传导性；
大型通孔，形成在所述芯层中，所述大型通孔自所述芯层的前表面至所述芯层的后表面贯穿所述芯层；
大型导孔，具有电传导性，所述大型导孔沿着位于特定区域中的所有所述大型通孔的每个大型通孔的内壁表面形成为圆筒形；
填充材料，填充限定于所述大型导孔中的内部空间；
小型通孔，形成在所述填充材料中，所述小型通孔沿着所述小型通孔的纵轴贯穿所述填充材料；以及
小型导孔，具有电传导性，所述小型导孔沿着所述小型通孔的内壁表面形成为圆筒形。
2、如权利要求1所述的印刷线路板，其中，所述芯层包含暴露于所述大型通孔的内壁表面处的碳纤维，所述碳纤维连接到所述大型导孔。
3、如权利要求2所述的印刷线路板，还包括导电图案，所述导电图案形成在所述芯层的前表面和后表面的至少一个表面上，所述导电图案连接到所述大型导孔。
4、如权利要求1所述的印刷线路板，还包括积层，所述积层形成在所述芯层的前表面和后表面的至少一个表面上。
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