CN102349359B - 树脂布线基板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有将树脂层和导体层进行层叠的结构、翘曲或变形较小、且形状精度较高的树脂布线基板。将热膨胀系数大于第一导体层的第二导体层(22)夹在热膨胀系数大于由金属所形成的第一导体层(21)的树脂层(1)与第一导体层(21)之间，使热膨胀系数呈阶梯状变化，从而能缓解由热膨胀系数之差所产生的应力。

Description

树脂布线基板
技术领域
本发明涉及树脂布线基板，详细而言，涉及具有以下结构的树脂布线基板：即，将隔着热可塑性树脂层而设置的导体图案经由层间连接用导体相连接。
背景技术
近年来，呈三维状地配置有布线导体的多层布线基板被广泛运用于多种用途。而且，至今为止，多使用具有将陶瓷层和导体图案进行层叠的结构的陶瓷多层布线基板，但近年来，具有将树脂层和导体图案进行层叠的结构的树脂布线基板终于也得以运用。
然而，在使用树脂作为绝缘层的树脂布线基板中，树脂层一般由液晶聚合物(LCP)、和聚醚醚酮(PEEK)等熔点为250℃以上的热可塑性树脂所形成。
另外，作为导体图案，一般使用Cu箔等导体箔来形成图案。
提出有以下树脂布线基板：即，对于一块使用了这样的热可塑性树脂的树脂布线基板，使用由聚醚醚酮树脂65～35重量％和聚醚酰亚胺树脂35～65重量％所形成的热可塑性树脂薄膜来作为热可塑性树脂层，使用Cu箔来作为导体层(导体图案)(参照专利文献1)。
然而，在该树脂布线基板中，使用了由如上所述的树脂所形成的热可塑性树脂层、以及由Cu箔所形成的导体层，两者的热膨胀系数存在差异。而且，存在以下问题：即，因该热膨胀系数的差异会导致树脂布线基板产生翘曲或变形。此外，若翘曲或变形变大，则会发生无法满足产品的标准、或无法稳定安装电子元器件的问题。
专利文献1：日本专利特开2003-332749号公报
发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种具有将树脂层和导体层进行层叠的结构、翘曲或变形较小、且形状精度较高的树脂布线基板。
为了解决上述问题，本发明的树脂布线基板的特征在于，
在具有将树脂层和导体层进行层叠的结构的树脂布线基板中，
所述导体层包括：第一导体层，该第一导体层由第一金属所形成；以及第二导体层，该第二导体层设置于所述树脂层与所述第一导体层之间，由热膨胀系数大于所述第一金属的第二金属所形成。
优选为将所述第二导体层设置成与所述树脂层相接。
另外，优选为将所述第二导体层设置成与所述第一导体层相接。
另外，优选为所述第二导体层存在于所述导体层与所述树脂层之间的整个界面。
另外，优选为(a)所述第二导体层是由含有构成第一导体层的第一金属的合金所形成的层，另外
(b)在所述第一导体层与所述第二导体层之间，形成有由构成第一导体层的第一金属、与构成第二导体层的第二金属的合金所形成的合金层。
另外，优选为所述合金是在将所述导体层和所述树脂层进行层叠的工序中所形成的合金。
另外，优选为所述树脂层是由热可塑性树脂所形成的树脂层。
另外，优选为所述第二导体层是热膨胀系数小于所述树脂层的导体层。
另外，优选为构成所述第一导体层的所述第一金属是以Cu为主要成分的金属。
在本发明的树脂布线基板中，在通常热膨胀系数大于由金属所形成的第一导体层的树脂层与第一导体层之间，夹着热膨胀系数大于所述第一导体层的第二导体层(即，在树脂层与第一导体层之间，夹着热膨胀系数的大小介于两者之间的第二导体层)，由于能使热膨胀系数呈阶梯状变化，因此，能缓解由热膨胀系数之差所产生的、位于热固化性树脂与导体层之间的应力，从而能获得翘曲或变形较小的树脂布线基板。
另外，通过将第二导体层设置成与树脂层相接，能更高效地缓解由热固化性树脂层与导体层之间的热膨胀系数之差所产生的应力。
另外，通过将第二导体层设置成与第一导体层相接，能进一步高效地缓解由热膨胀系数之差所产生的应力，从而能获得翘曲或变形较小的树脂布线基板。
另外，通过使第二导体层存在于导体层与树脂层之间的整个界面，能进一步高效地缓解由热膨胀系数之差所产生的应力。
另外，在(a)第二导体层是由包含构成第一导体层的第一金属的合金所形成的层的情况下，或者在(b)第一导体层与第二导体层之间形成有由构成第一导体层的第一金属、与构成第二导体层的第二金属的合金所形成的合金层的情况下，由于能使热膨胀系数从第二导体层向第一导体层倾斜地平稳变化，因此，能进一步高效地缓解由热膨胀系数之差所产生的应力。
另外，通过对将导体层和树脂层进行层叠、压接的工序中的压力和温度等条件进行控制，能在将导体层和树脂层进行层叠、压接的工序中形成上述合金。
而且，在这种情况下，无需另外的、使第一金属和第二金属形成合金的工艺，就能使第一金属和第二金属形成合金，从而不会降低生产率。
此外，在构成第二导体层的第二金属是由在层叠、压接的工序中会熔融的、熔点较低的金属所形成的情况下，层叠、压接的工序结束后所形成的第二导体层变成含有构成第一导体层的第一金属的合金层的可能性较高。
另外，在构成第二导体层的第二金属是由在层叠、压接的工序中不会熔融的、熔点较高的金属所形成的金属的情况下，在层叠、压接的工序结束后，在第一导体层与第二导体层之间，形成构成第一导体层的第一金属、与构成第二导体层的第二金属的合金层(即，由固相扩散所形成的扩散层)的可能性较高。
另外，作为树脂层，使用由热可塑性树脂所形成的树脂层，适当地对层叠工序中的条件(例如，温度和压制压力等条件)进行控制，从而能高效地将各个基材层形成一体化，同时，能使导体层与通孔导体相接触而进行电连接，从而能高效地制造没有翘曲或变形的树脂布线基板。
另外，在本发明中，树脂层的热膨胀系数通常大于金属，第二导体层的热膨胀系数通常小于树脂层，但有意使第二导体层的热膨胀系数小于树脂层，从而能可靠地使热膨胀系数按树脂层、第二导体层、第一导体层的顺序减小(即，使热膨胀系数呈阶梯状倾斜地变化)，缓解由各层的热膨胀系数之差所产生的应力，抑制翘曲或变形的发生。
另外，根据电特性，优选使用Cu作为构成导体层的第一导体层。但是，在导体层采用以Cu为主要成分的单层结构的情况下，有可能会因与树脂层的热膨胀系数的差异而产生翘曲或变形。与此不同的是，通过像本发明这样采用具备第二导体层的结构，而所述第二导体层的热膨胀系数大于由Cu所形成的第一导体层，从而能缓解应力，能可靠地获得翘曲或变形较小的树脂布线基板。
此外，在第一导体层是以Cu为主要成分的情况下，通过使用Cr、Zn、Al、Sn、Ni等来作为构成第二导体层的、热膨胀系数大于第一导体层的第二金属，从而能缓解应力，能可靠地获得翘曲或变形较小的树脂布线基板。
附图说明
图1(a)是示意性地表示本发明的实施例的树脂布线基板的结构的图，图1(b)是放大表示其主要部分的图。
图2(a)、(b)、(c)是对图1的树脂布线基板的制造方法进行说明的图。
图3是对图1的树脂布线基板的制造方法进行说明的图，是表示图2(c)的工序的后续工序的图。
图4是对图1的树脂布线基板的制造方法进行说明的图，是表示图3的工序的后续工序的图。
具体实施方式
下面，示出本发明的实施例，对本发明的特征之处进行更详细的说明。
[实施例1]
图1示意性地表示本发明的一个实施例的、具有多层结构的树脂布线基板的结构，图1(a)是主视剖视图，图1(b)是放大表示主要部分的主要部分放大剖视图。
如图1(a)、(b)所示，该树脂布线基板(多层树脂布线基板)10包括：树脂层1，该树脂层(在本实施例1中，是热可塑性树脂层)1构成基材层A(图2(c)、图3、图4)；导体层2，该导体层(导体图案)2设置于热可塑性树脂层1的表面，具有规定图案；以及通孔导体4，该通孔导体4填充并设置于通孔用贯通孔3内，将导体层2进行层间连接，而所述通孔用贯通孔3设置于热可塑性树脂层1。
另外，在该多层树脂布线基板10中，热可塑性树脂层1由液晶聚合物(LCP)、或聚醚醚酮(PEEK)等熔点为250℃以上的热可塑性树脂所形成。
在本实施例1中，选择热膨胀系数(线膨胀率)约为18(平面方向)、和约为60(厚度方向)(10-6/℃)的热可塑性树脂。
此外，构成树脂层1的树脂不一定仅限于热可塑性树脂，也可以使用热固化性树脂。
导体层2包括：由本发明中的第一金属、即Cu所形成的第一导体层21；以及设置于第一导体层21的正反两个主面(下表面)的整个面上的第二导体层22。第二导体层22是由热膨胀系数大于构成第一导体层21的Cu的金属、即Al(本发明中的第二金属)所形成的层。然后，设置该导体层2，使第二导体层22与树脂层1相接。
此外，Cu的热膨胀系数(线膨胀率)约为16(10-6/℃)，Al的热膨胀系数(线膨胀率)约为23(10-6/℃)。
此外，在本实施例1的多层树脂布线基板10中，在第一导体层21与第二导体层22之间的界面上，形成有构成第一导体层21的Cu、与构成第二导体层22的Al的合金层(固相扩散层)23(图1(b))。此外，该合金层23是热膨胀系数大于第一导体层21、小于第二导体层22的层。
另外，将以Ag为主要成分的导电性糊料填充并固化于通孔用贯通孔3中，从而形成通孔导体4。
如上所述，将热可塑性树脂层1和导体层2进行层叠，从而形成本实施例1的多层树脂布线基板10，导体层2包括：由第一金属、即Cu所形成的第一导体层21；以及由热膨胀系数大于构成第一导体层21的Cu的第二金属(Al)所形成的第二导体层22。另外，在第一导体层21与第二导体层22之间的界面上，形成有构成第一导体层21的Cu、与构成第二导体层22的Al的合金层(固相扩散层)23(图1(b))。
即，在本实施例1的多层树脂布线基板10中，在热膨胀系数大于构成第一导体层21的Cu的树脂层1、与第一导体层21之间，夹着热膨胀系数的大小在两者之间的第二导体层22，另外，在第一导体层21与第二导体层22之间，夹着热膨胀系数介于第一导体层21与第二导体层22之间的合金层(固相扩散层)23(图1(b))。
因而，能缓解由热可塑性树脂层1与导体层2之间的热膨胀系数之差所产生的应力，从而能获得翘曲或变形较小的多层树脂布线基板10。
下面，对该多层树脂布线基板10的制造方法进行说明。
(1)首先，如图2(a)所示，准备在热可塑性树脂层1上粘贴有图案形成前的导体层(金属箔)2a的片材，所述热可塑性树脂层1是由以液晶聚合物(LCP)、或聚醚醚酮(PEEK)等为代表的、具有250℃以上的熔点的热可塑性树脂所形成的绝缘层，所述图案形成前的导体层(金属箔)2a包括：成为第一导体层21的Cu箔(第一导体层用的金属层)21a；以及利用镀敷而形成于Cu箔21a的正反两个主面的整个面上而成为第二导体层22的、由热膨胀系数大于Cu的金属、即Al所形成的覆盖层(第二导体层用的金属层)22a。
此外，除了镀敷以外，也可以利用溅射等薄膜形成方法来形成第二导体层用的金属层22a。
(2)然后，将热可塑性树脂层1上的金属箔2a进行蚀刻，如图2(b)所示，形成具有所希望的图案的导体层(导体图案)2。
此外，在形成导体层(导体图案)2时，例如，在金属箔2a的表面上形成规定的抗蚀剂图案，将其浸渍于蚀刻液中以进行蚀刻，然后，去除抗蚀剂图案，从而能形成图2(b)所示的所希望的导体图案2。
但是，也可以粘贴预先形成有图案的金属箔。
(3)接着，如图2(c)所示，利用激光加工，在热可塑性树脂层1的规定的位置形成通孔用贯通孔3。此外，在激光加工中，从不形成导体层(导体图案)2的一侧的面照射激光，以形成通孔用贯通孔3，使其到达导体层(导体图案)2的背面。由此，能获得具有以下结构的基材层A：即，在形成有通孔用贯通孔3的热可塑性树脂层1的表面上，设置形成有图案的导体层(导体图案)2，使其一部分覆盖通孔用贯通孔3。
此外，如图2(c)所示的、形成基材层A的步骤并不局限于上述(1)～(3)的步骤，例如也可以在热可塑性树脂层1上形成通孔用贯通孔3，然后进行蚀刻，从而形成具有所希望的图案的导体层2，另外，也可以利用其他的步骤形成基材层A。
(4)接着，如图3所示，对于各热可塑性树脂层1(基材层A)的每一层，将以Ag粒子为主要成分的导电性糊料4a填充于通孔用贯通孔3中。
(5)然后，如图4所示，按规定的顺序将各热可塑性树脂层1(基材层A)进行层叠，利用真空压制，在低于导电性糊料中的金属粒子(Ag粒子)的熔点、且热可塑性树脂层1表现出可塑性但不发生熔融的温度(例如250℃～350℃)下，进行压接。此外，该250℃～350℃的温度也是构成导体层2的第一导体层(Cu层)21和第二导体层(Al层)22不会发生熔融的温度。
此外，在图4中，最上层是具有图3所示结构的热可塑性树脂层(基材层)A，但作为自上起第二层和第三层的基材层，使用导体层(导体图案)2的形状和通孔用贯通孔3的设置位置与最上层的基材层不同的热可塑性树脂层(基材层)A。
在该层叠、压接的工序中，完成各热可塑性树脂层1之间的压接(接合)，使整体完全实现一体化，并将通孔导体4与导体层(导体图案)2相接合。
另外，在该层叠、压接的工序中，在第一导体层21与第二导体层22之间的界面上，形成有构成第一导体层21的Cu、与构成第二导体层22的Al的合金层(固相扩散层)23(图1(b))。
因而，能使热膨胀系数从热可塑性树脂层1经由第二导体层22、合金层23而向第一导体层21倾斜地平稳变化，从而能高效地缓解由热膨胀系数之差所产生的应力。
其结果是，能缓解由热可塑性树脂层1与导体层2之间的热膨胀系数之差所产生的应力，从而能高效地制造翘曲或变形较小的多层树脂布线基板10。
此外，在上述实施例中，以第一导体层用的金属层21a是Cu层(Cu箔)、第二导体层用的金属层22a是Al层的情况为例进行了说明，但也可以使用除Cu以外的导体材料作为第一导体层用的金属层21a，另外，作为第二导体层用的金属层22a，在满足热膨胀系数大于构成第一导体层的金属这一条件的范围内，可以使用例如Cr、Zn、Sn、Ni等各种金属材料。
另外，在上述实施例的多层树脂布线基板10中，由于第一导体层(Cu箔)21被第二导体层(Al层)22所覆盖，因此，能抑制和防止第一导体层(导体图案)的表面发生氧化。因而，可以无需出于在层叠后防止氧化的目的而实施镀敷的工序。
另外，在上述实施例中，构成第二导体层的第二金属是由在层叠、压接的工序中不会发生熔融的、高熔点的金属(Al)所形成的金属，在层叠、压接的工序结束后，在第一导体层与第二导体层之间形成构成第一导体层的第一金属、与构成第二导体层的第二金属的合金层(即，由固相扩散所形成的扩散层)，以这样的情况为例进行了说明，但在使用由在层叠、压接的工序中会发生熔融的、低熔点的金属(例如Sn)所形成的金属作为第二金属的情况下，在层叠、压接的工序结束后所形成的第二导体层会成为含有构成第一导体层的第一金属的合金层。
本发明在其他各方面也不限于上述实施例，关于构成树脂层的树脂材料的种类、导体层(导体图案)的具体的图案、以及树脂层和导体层的层叠数和层叠方式等，可以在发明的范围内加以各种应用、改变。
标号说明
1    树脂层(热可塑性树脂层)
2    导体层(导体图案)
2a   图案形成前的导体层
3    通孔用贯通孔
4    通孔导体
4a   导电性糊料
10   树脂布线基板(多层树脂布线基板)
21   第一导体层(Cu箔)
21a  第一导体层用的金属层
22   第二导体层(Al层)
22a  第二导体层用的金属层
23   合金层(固相扩散层)
A    基材层

Claims (8)

1.一种树脂布线基板，所述树脂布线基板具有将树脂层和导体层进行层叠的结构，其特征在于，
在所述树脂布线基板中，所述导体层包括：第一导体层，该第一导体层由第一金属所形成；以及第二导体层，该第二导体层设置于所述树脂层与所述第一导体层之间，由热膨胀系数大于所述第一金属的第二金属所形成，并且，
(a)所述第二导体层是由含有构成所述第一导体层的所述第一金属的合金所形成的层，另外
(b)在所述第一导体层与所述第二导体层之间，形成有由构成所述第一导体层的所述第一金属、与构成所述第二导体层的所述第二金属的合金所形成的合金层。
2.如权利要求1所述的树脂布线基板，其特征在于，
将所述第二导体层设置成与所述树脂层相接。
3.如权利要求1所述的树脂布线基板，其特征在于，
将所述第二导体层设置成与所述第一导体层相接。
4.如权利要求1所述的树脂布线基板，其特征在于，
所述第二导体层存在于所述导体层与所述树脂层之间的整个界面。
5.如权利要求1所述的树脂布线基板，其特征在于，
所述合金是在将所述导体层和所述树脂层进行层叠的工序中所形成的合金。
6.如权利要求1所述的树脂布线基板，其特征在于，
所述树脂层是由热可塑性树脂所形成的树脂层。
7.如权利要求1所述的树脂布线基板，其特征在于，
所述第二导体层是热膨胀系数小于所述树脂层的导体层。
8.如权利要求1所述的树脂布线基板，其特征在于，
构成所述第一导体层的所述第一金属是以Cu为主要成分的金属。
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