CN117529976A - 布线基板 - Google Patents
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Abstract
本发明的布线基板，包括绝缘层和位于绝缘层上的布线导体。布线导体包括：位于绝缘层上的含磷无电解镀铜层；位于含磷无电解镀铜层上的含镍无电解镀铜层；位于含镍无电解镀铜层上的电解镀铜层。
Description
技术领域
本发明涉及布线基板。
背景技术
近年来，随着布线基板所包含的绝缘层的低热膨胀系数化(低CTE化)、布线导体的微细化等，布线导体的粘附性(镀覆粘附性)的降低成为问题。为了消除这样的问题，例如，在专利文献1和2中记载有在绝缘层的表面设置凹凸，利用凹凸所产生的锚定效果，使镀覆粘附性提高。
但是，若加大设于绝缘层表面的凹凸(使之粗糙)，则难以形成微细布线导体。另一方面，若减小凹凸(使之平滑)，则无法发挥充分的锚定效果，绝缘层与布线导体的粘附性不足。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6－196856号公报
专利文献2：日本特开2000－323815号公报
发明内容
本发明的布线基板，包括绝缘层和位于绝缘层上的布线导体。布线导体包括：位于绝缘层上的含磷无电解镀铜层；位于含磷无电解镀铜层上的含镍无电解镀铜层；位于含镍无电解镀铜层上的电解镀铜层。
附图说明
图1(A)是表示本发明的一个实施方式的布线基板截面的示意图，(B)是用于说明(A)所示区域X的放大说明图。
图2是相当于图1(B)所示放大说明图这部分的电子显微镜照片。
具体实施方式
如上述，若加大设于绝缘层表面的凹凸(使之粗糙)，则难以形成微细布线导体。另一方面，若减小凹凸(使之平滑)，则无法发挥充分的锚定效果，绝缘层与布线导体的粘附性不足。因此，需要一种布线导体相对于绝缘层的粘附性优异的传导可靠性高的布线基板。
根据本发明的布线基板，布线导体如上述，包括含磷无电解镀铜层、含镍无电解镀铜层和电解镀铜层。因此，本发明的布线基板，布线导体相对于绝缘层的粘附性优异，传导可靠性高。
基于图1和2，说明本发明的布线基板。图1(A)是表示本发明的一个实施方式的布线基板1的截面的示意图。一个实施方式的布线基板1，包括多个绝缘层2、和位于绝缘层2上的导体层4。
绝缘层2，例如，由环氧树脂、双马来酰亚胺－三嗪树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯醚树脂、液晶聚合物等的树脂形成。这些树脂可以单独使用，也可以两种以上并用。绝缘层2中可以分散有绝缘粒子。绝缘粒子没有限定，例如，可列举二氧化硅、氧化铝、硫酸钡、滑石、粘土、玻璃、碳酸钙、氧化钛等无机绝缘性填料。
在一个实施方式的布线基板1中，多个绝缘层2之中的1层是芯层21，其余的绝缘层2是积层绝缘层22。芯层21具有例如0.04mm以上且5mm以下的厚度。
芯层21具有用于电连接芯层21的上下表面导体层4的通孔导体3。通孔导体3，位于贯通芯层21上下表面的通孔内。通孔导体3，例如，由导体层4的一部分形成。通孔导体3连接于芯层21两面的导体层4。
积层绝缘层22，具有例如2μm以上且100μm以下的厚度。积层绝缘层22可以是相同的树脂，也可以是各不相同的树脂。
在绝缘层2的主面、即芯层21的主面和积层绝缘层22的主面，设置有导体层4。导体层4由铜等导体，例如由铜箔或镀铜形成。导体层4的厚度未特别限定，例如为1μm以上且50μm以下。存在多个导体层4时，导体层4可以是相同的导体，也可以是各不相同的导体。
积层绝缘层22具有用于将经由积层绝缘层22而位于上下的导体层4彼此电连接的过孔导体5。过孔导体5，通过使例如镀铜等在贯通积层绝缘层22上下表面的过孔中析出而取得。贯通积层绝缘层22上下表面的过孔，例如，可通过CO2激光、UV－YAG激光、准分子激光等这样的激光加工来形成。
导体层4的一部分，作为布线导体41发挥功能。对于布线导体41在宽度方向上剖视时，如图1(B)所示，布线导体41包括：含磷无电解镀铜层41a；位于含磷无电解镀铜层41a上的含镍无电解镀铜层41b；位于含镍无电解镀铜层41b上的电解镀铜层41c。图1(B)是用于说明图1(A)所示区域X的放大说明图。
含磷无电解镀铜层41a，是作为布线导体41基座的部分，通过与绝缘层2接触的方式设置。含磷无电解镀铜层41a由于含有磷，所以铜在绝缘层2表面存在的微细凹凸高效率地析出。换言之，含磷无电解镀铜层41a以填充绝缘层2的表面凹部，并覆盖凸部的方式析出。其结果是，含磷无电解镀铜层41a牢固地粘附在绝缘层2的表面。含磷无电解镀铜层41a，例如，具有50nm以上且1000nm以下的厚度。
含磷无电解镀铜层41a包含的磷的比例没有限定。例如，以0.1原子％以上且1原子％以下的比例包含，以0.5原子％以上的比例作为下限值包含即可。若以这样的比例含磷，例如，不会受到含磷导致的镀覆特性变化等的影响，并且可得到具有充足粘附强度的含磷无电解镀铜层41a。磷的含量，例如，能够通过用透射电子显微镜(TEM)分析进行的能量色散型X射线分析(EDX)来测量。
含镍无电解镀铜层41b，位于含磷无电解镀铜层41a上。含镍无电解镀铜层41b具有拉伸应力。因此，能够缓和布线基板1具有的内部(伸缩)应力，能够减少例如绝缘层2和布线导体41中的裂纹发生。其结果是，能够使布线基板1的传导可靠性提高。含镍无电解镀铜层41b，例如，具有50nm以上且1000nm以下的厚度。
含镍无电解镀铜层41b所包含的镍的比例没有限定。例如，以0.1原子％以上且5原子％以下的比例包含，进一步以0.5原子％以上且0.8原子％以下的比例包含即可。若以这样的比例含镍，则能够降低因含镍造成的镀覆特性的脆弱性，且能够发挥优异的应力缓和效果，并进一步降低裂纹发生。镍的含量与磷的含量同样，能够通过用TEM分析进行的EDX測定。
在含镍无电解镀铜层41b中，镍可以均匀分布，分布也可以偏在。例如，在含镍无电解镀铜层41b的厚度方向，两表层部的镍含量可以少于中央部的镍含量。在与绝缘层2的边界和与后述电解镀铜层41c的边界，容易发生热应力等导致的剥离。因此，通过在边界附近(即，含镍无电解镀铜层41b的两表层部)减少具有拉伸应力的镍含量，从而能够进一步降低剥离和裂纹等的发生。在本说明书中所谓“表层部”，意思是从含镍无电解镀铜层41b的两表面至厚度10％的深度区域，所谓“中央部”意思是“两表层部”以外的区域。
含磷无电解镀铜层41a和含镍无电解镀铜层41b的至少一部分，可以具有非晶质结构。图2是相当于图1(B)所示的放大说明图的部分的电子显微镜照片。图2中，含磷无电解镀铜层41a和含镍无电解镀铜层41b两方具有非晶质结构。即，如图2所示，后述的电解镀铜层41c具有结晶结构，相对于此，含磷无电解镀铜层41a和含镍无电解镀铜层41b没有这样的结晶结构。非晶质在特定的方向上没有边界面。因此，含磷无电解镀铜层41a和含镍无电解镀铜层41b的至少一部分具有非晶质结构，由此能够缓和来自各个方向的应力。其结果是，能够进一步减少剥离和裂纹等发生。
电解镀铜层41c，是作为布线导体41主体的层，位于含镍无电解镀铜层41b上。在布线导体41中，以电解镀铜层41c为中心电荷流动。电解镀铜层41c，例如具有1μm以上且100μm以下的厚度。
在一个实施方式的布线基板1的两个表面的一部分，设置有阻焊剂6。阻焊剂6，例如，由丙烯酸改性环氧树脂形成。阻焊剂6，例如，在安装电子元件时時或连接于主板等时，具有阻挡焊料而保护导体层4等的机能。
形成一个实施方式的布线基板1的方法没有限定，例如，可由下述方法形成。
首先，准备作为芯层21的双面覆铜层叠板，形成通孔。通孔例如可通过钻孔加工、激光加工、爆破加工等形成。形成通孔后进行去钻污处理，除去残渣。其次，通过蚀刻除去铜。
在除去了铜的芯层21的表面和通孔的内壁面，实施无电解镀铜处理。在实施无电解镀铜处理时，为了使金属(铜)析出，使用还原剂。若在金属的析出过程中作为还原剂成分的磷和硼等，在镀膜中大量共析，则容易形成非晶质镀覆。因此，为了形成非晶质镀覆，作为还原剂，例如，可以使用含有磷或硼等的还原剂。如果是含磷的还原剂，则在镀浴中，若以7重量％以上且11重量％以下的比例含磷，则容易形成非晶质镀覆。
作为含磷的还原剂，例如通过使用次磷酸，则磷残留在无电解镀铜之中，在绝缘层2的表面形成含磷无电解镀铜层41a。含磷无电解镀铜层41a，如上述不仅牢固地粘附在绝缘层2的表面，而且保护绝缘层2的表面，阻挡在形成含镍无电解镀铜层41b时使用的强碱物质。其结果是，能够防止绝缘层2受到损伤，能够保护树脂和镀覆的粘附性。
接着，对于在芯层21的表面和通孔的内壁面所形成的含磷无电解镀铜层41a的表面，实施含镍无电解镀铜处理。实施含镍无电解镀铜处理时，例如，作为还原剂而使用福尔马林。这样，含镍无电解镀铜层41b形成于含磷无电解镀铜层41a的表面。在实施含镍无电解镀铜处理时使用的含镍无电解镀铜液中，除铜以外还包含镍和表面活性剂等添加物。在含磷无电解镀铜层41a的形成过程中，镍和表面活性剂等的添加物随机存在。其结果是，阻碍含磷无电解镀铜层41a中结晶的固定排列化，容易形成非晶质镀覆。
接着，通过在含镍无电解镀铜层41b的表面形成感光性的镀制抗蚀剂(例如，干膜抗蚀剂)，将使电解镀铜析出的开口(形成电解镀铜层41c的部分)曝光进行显影而形成。接着，在镀制抗蚀剂的开口内和通孔的内壁面所形成的含镍无电解镀铜层41b的表面，通过电解镀铜而使铜析出。此析出的铜，最终成为电解镀铜层41c。析出后，用碱液等除去镀制抗蚀剂。
接着，例如通过蚀刻，除去含磷无电解镀铜层41a和含镍无电解镀铜层41b之中，未形成电解镀铜层41c的剩余部分。这样形成导体层4后，例如以120℃以上且200℃以下实施0.5小时以上且2小时以下程度的热处理，由此，可以达成两表层部的镍含量少于中央部的镍含量的分布。
通过这样的步骤，在芯层21(绝缘层2)的表面，形成包括含磷无电解镀铜层41a、含镍无电解镀铜层41b和电解镀铜层41c的布线导体41。此外，在形成于芯层21的通孔中，形成通孔导体3。关于通孔导体3，也与布线导体41同样，从通孔的壁面按顺序，设置含磷无电解镀铜层41a、含镍无电解镀铜层41b和电解镀铜层41c。关于布线导体41以外的导体层4，也可以通过布线导体41同样的步骤形成，也可以不除去双面覆铜层叠板的铜而加以利用。
接下来，在芯层21、导体层4和布线导体41的表面形成积层绝缘层22，通过重复进行上述工序，在积层绝缘层22的表面形成布线导体41。此外，在形成于积层绝缘层22的过孔中，形成过孔导体5。在芯层21中，通孔相当于贯通孔，在积层绝缘层22中，过孔相当于贯通孔。
在布线导体41和过孔导体5中，包括含磷无电解镀铜层41a、含镍无电解镀铜层41b和电解镀铜层41c。在积层绝缘层22中，关于布线导体41以外的导体层4，也可以通过布线导体41同样的步骤形成，也可以不除去双面覆铜层叠板的铜而加以利用。
通过对积层绝缘层22反复进行上述工序，形成希望层数的叠压层。
接着，在叠压层的表面，形成在需要位置设有开口的阻焊剂6。阻焊剂6，如上述，由丙烯酸改性环氧树脂形成。由开口露出的导体层4，作为管脚发挥功能。这样得到的一个实施方式的布线基板1，布线导体相对于绝缘层的粘附性优异，传导可靠性优异。本说明书中的布线基板，即使绝缘层的表面，例如算术平均粗糙度Ra为0.1μm以上且0.8μm以下的低表面粗糙度时，布线导体相对于绝缘层的粘附性也优异，传导可靠性也优异。
本发明的布线基板不受上述这一实施方式限定。例如，一个实施方式的布线基板1，如图1所示，含磷无电解镀铜层41a和含镍无电解镀铜层41b两方具有非晶质结构。但是，在本发明的布线基板中，含磷无电解镀铜层和含镍无电解镀铜层的至少一部分具有非晶质结构即可。
一个实施方式的布线基板1，如图1(A)所示，通孔导体3只位于通孔的内壁面。但是，在本发明的布线基板中，通孔导体也可以填充在通孔内。此外，一个实施方式的布线基板1，如图1(A)所示，过孔导体5填充在过孔内。但是，在本发明的布线基板中，过孔导体也可以只位于过孔的内壁面。
符号说明
1布线基板
2绝缘层
21 芯层
22 积层绝缘层
3通孔导体
4导体层
41 布线导体
41a 含磷无电解镀铜层
41b 含镍无电解镀铜层
41c 电解镀铜层
5过孔导体
6阻焊剂
Claims (6)
1.一种布线基板，其包括：
绝缘层；
位于该绝缘层上的布线导体，
该布线导体，包括：
位于所述绝缘层上的含磷无电解镀铜层；
位于该含磷无电解镀铜层上的含镍无电解镀铜层；
位于该含镍无电解镀铜层上的电解镀铜层。
2.根据权利要求1所述的布线基板，其中，所述含磷无电解镀铜层和所述含镍无电解镀铜层的至少一部分，具有非晶质结构。
3.根据权利要求1或2所述的布线基板，其中，所述含磷无电解镀铜层，以0.5原子％以上且1原子％以下的比例含有磷。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的布线基板，其中，所述含镍无电解镀铜层，以0.5原子％以上且0.8原子％以下的比例含有镍。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的布线基板，其中，所述含镍无电解镀铜层，在该含镍无电解镀铜层的厚度方向上，两表层部的镍含量少于中央部的镍含量。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的布线基板，其中，所述绝缘层还包括贯通孔，在该贯通孔内具备所述布线导体。
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