CN1194597C - 覆铜箔层压板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是防止外层铜箔层贴到内层用基板时所产生的凹陷不良，其中内层用基板具有作为间隙通孔(IVH)或盲通孔(BVH)等层间导通装置的通孔或凹穴。为此，所采用的覆铜箔层压板的制造方法的特征是，使用以下铜箔作为外层而制成覆铜箔层压板：(1)用加热后打压实验测得断裂强度为275千牛/米2以上和厚度15微米以上的铜箔表面上形成有树脂层的附树脂铜箔，(2)附有可浸蚀载箔的铜箔，并且载箔层与铜箔层的总厚度为20微米以上；或(3)附有可剥离载箔的铜箔，其中载箔层与铜箔层的总厚度为20微米以上，并且加热后测得载箔层与铜箔层之间形成的接合界面层的剥离厚度为0.049-2.94牛顿/厘米。

Description

覆铜箔层压板的制造方法
技术领域
本发明涉及覆铜箔层压板的制造方法。
背景技术
以前，作为在多层印刷电路板的内层电路层之间获得层间导通的装置可在内层电路基板上采用作为间隙通孔(interstitial via hole)(IVH)的通孔或作为盲通孔(blind via hole)(BVH)的凹穴等装置。这些层间导通装置能形成印刷电路板的精细电路，并作为高密度封装的装置被广泛使用。
具有这些间隙通孔(IVH)和盲通孔(BVH)等层间导通装置的覆铜箔层压板或印刷电路板是由复合法(build-up process)制造的，其中铜箔多次反复贴到作为芯部材料的印刷电路板外层，最终形成内层电路，从而形成包含多层的铜箔电路层，并将通孔封入基板中。图9显示了制造具有作为间隙通孔(IVH)的通孔和作为盲通孔(BVH)的凹穴的覆铜箔层压板的复合法中外层铜箔的压合法。
从图9可知，作为间隙通孔(IVH)和盲通孔(VH)的通孔和凹穴内部通常呈空洞状态。因此，当用图9所示的方法对通常的附树脂铜箔进行压合时，使外层铜箔层粘附的半固化片树脂会进入孔中而填满空洞。
但是，树脂的热膨胀系数约为金属铜箔的热膨胀系数的10倍。结果，高温压合成形后，使树脂固化的冷却过程中，因为树脂的收缩程度也比基板大，贴到树脂上的铜箔会由于树脂的收缩力而拉到基板内侧。
此外，近年来对形成精细电路的需要导致外层铜箔层的厚度有减小的趋势。外层铜箔拉向基板侧的结果是会使此部位的铜箔形成塌陷，并且覆铜箔层压板的表面不能保持平坦状态。以下将这种状态称为“塌陷不良”(本领域中的技术人员也称该状态为“凹陷(dimple)不良”)。图10显示了实际产生于间隙通孔(IVH)上方的外层铜箔的塌陷不良。
如果外层铜箔部分塌陷，当干膜等抗蚀层形成在外层铜箔层上，并经过曝光、显影的步骤而形成外层电路时，铜箔塌陷部分的抗蚀层和外层铜箔层之间会不能保持良好的紧贴性。如果在浸蚀铜电路时产生这种抗蚀层紧贴不良，该部位的铜箔电路会比目标铜箔电路的电路宽度更细线化，在极端情况下该部位会完全溶解，从而产生断路。也就是说，所形成的间隙通孔(IVH)或盲通孔(BVH)正上方部分的外层铜箔的浸蚀精度会立刻变差，从而大幅降低制品的原材料利用率。
发明内容
因此，本发明人等认真研究的结果是，通过用复合法将外层铜箔层热压到具有作为间隙通孔(IVH)和盲通孔(BVH)等层间导通装置的通孔或凹穴的内层用基板上制成覆铜箔层压板的方法中，选择作为外层用铜箔的铜箔材料，解决了上述问题。
本发明第1方面的覆铜箔层压板的制造方法中，用复合法将外层铜箔层热压到具有作为间隙通孔(IVH)和盲通孔(BVH)等层间导通装置的通孔或凹穴的内层用基板上。该覆铜箔层压板的制造方法的特征在于，在前述的内层用基板表面上使用加热后打压试验测得断裂强度为275千牛/米2以上和厚度为15微米以上的铜箔表面上形成有树脂层的附树脂铜箔，在该附树脂铜箔的形成有树脂层的表面与内层用基板表面接触的状态下进行热压，必要时对位于外层的铜箔层进行减厚处理，制成覆铜箔层压板。
热压后树脂冷却时的收缩力会拉伸铜箔，从而形成上述的塌陷，所以考虑使用厚的铜箔，因为它不会由于树脂的收缩力而引起变形。实际上，如果用25微米厚以上的铜箔，就能防止所述塌陷不良的产生，即从而达到发明的目的。但是，由于大多数用前述复合法制造的印刷电路板用于形成细距电路，希望使用厚度薄至10微米以下的铜箔。即使使用25微米厚的铜箔，必要时也要用物理研磨法和化学研磨法除去15微米以上的铜箔层。在本发明的说明书中，用微米单位表示铜箔的厚度，该数值是IPC标准中定义的、由单位面积的相对重量确定的公称厚度，而不是铜箔仪实际测量厚度。
因此，本发明第1方面所述的发明的特征在于，使用加热后打压实验测得断裂强度275千牛/米2以上和厚度为15微米以上的铜箔表面上形成有树脂层的附树脂铜箔，作为构成外层铜箔层的外层用铜箔。图1是这种附树脂铜箔的截面结构示意图。也就是说，当使用其特性为打压实验测得断裂强度为275千牛/米2以上的铜箔时，即使是15微米厚的铜箔也能达到本发明的目的。此“打压实验测得的断裂强度”是指，用评价金属材料延展性的打压实验来评价铜箔所测得的最大压力。此打压实验不用水压，而是通入恒速的空气，使铜箔在空气压力下变形为半球形，测定变形过程的最高空气压力，这就称为打压实验测得的断裂强度。此外，本说明书所述的“加热后”，是指在180℃气氛下加热60分钟后，这是与热压制造覆铜箔层压板所供热量相似的适用条件。
用打压实验测得的断裂强度作为指数，因为铜箔由于树脂收缩而拉向间隙通孔(IVH)和盲通孔(BVH)等内侧的现象和打压实验时的铜箔变形现象相同，如果铜箔的厚度一定，则打压实验的断裂强度越高，其对树脂收缩的抵抗力越大。因此，如果铜箔由打压实验测出的断裂强度确实为275千牛/米2以上，厚度至少为15微米，它能抵抗冷却时树脂的收缩，从而防止前述塌陷不良的产生。所以，如果铜箔由打压实验测出的断裂强度为700千牛/米2，就可使用厚度更薄的铜箔。
持有此特性的铜箔必须含有非常细微的结晶粒，并有高拉伸强度、高硬度和适度的伸长性。一般的电解铜箔由打压实验测出的断裂强度不具备这些条件，厚度为18微米的铜箔的断裂强度为207千牛/米2以下。因此，具体优选用于本发明的是加热后也有50千克/毫米2的高拉伸强度、150左右的维氏硬度、180℃气氛中表现出3％以上的伸长率、加热后由打压实验测出的断裂强度稳定保持在275千牛/米2以上的15微米厚铜箔，如三井VLP箔。
所述的附树脂铜箔的树脂层的形成过程如下：例如用60-90重量％的环氧树脂(其中含有0.5-40重量％的橡胶改性环氧树脂)、5-10重量％的聚乙烯醇缩醛树脂、0.1-20重量％的聚氨酯树脂等组分，涂布在形成铜箔电路的表面上，经加热干燥形成半硬化的B级状态。也就是说，在此使用的树脂不特别限制于和半固化片或内层基板有足够粘合强度、以及有作为绝缘层的功能的树脂，其厚度可根据基板的设计而任意确定。
压合覆铜箔层压板时，具有该组成的树脂层和半固化片的树脂强力贴合，共同硬化，构成覆铜箔层压板的绝缘层。如果存在此树脂层，可省略使用半固化片，还能避免压合后的基板表面显现出玻璃纤维布的织纹造成的波纹，并更容易形成精细图案电路。
使用上述的附树脂铜箔，就能使用更薄的铜箔，在这种情况下，就不必用物理研磨法和化学研磨法除去铜箔层进行减厚处理，从而可减少工程步骤。此外，即使用物理研磨法和化学研磨法除去铜箔层进行减厚处理，也仅稍微减少铜箔的厚度，从而能降低制造成本。
制成覆铜箔层压板的热压方法如图2所示，压合内层用基板和附树脂铜箔在该附树脂铜箔上形成有树脂层的表面与内层用基板表面接触的状态下，放在热压机的热压板的板距(daylight)空间中，用一般方法进行热压。此时，无需将半固化片插入该附树脂铜箔和内层用基板之间，由该附树脂铜箔的树脂层构成绝缘层。
由此制成覆铜箔层压板，如果仍然认为外层铜箔层的厚度厚，可用化学研磨处理、物理研磨处理、或它们的组合使铜箔层变薄进行减厚处理，从而能制造没有塌陷不良的覆铜箔层压板。
本发明第2方面的覆铜箔层压板的制造方法中，用复合法对具有树脂层的附载箔铜箔和具有作为间隙通孔(IVH)和盲通孔(BVH)等层间导通装置的通孔或凹穴的内层用基板进行热压。该覆铜箔层压板的制造方法的特征在于，具有树脂层的附载箔铜箔由载箔层、铜箔层和位于铜箔层表面的树脂层组成，并为可用浸蚀法除去载箔的可蚀刻型，而且，载箔层和铜箔层的总厚度在20微米以上，用前述内层用基板和该附载箔铜箔在所述的附载箔铜箔形成有树脂层的表面和内层用基板表面接触的状态下进行热压，浸蚀除去载箔，制成覆铜箔层压板。
本发明第3方面的覆铜箔层压板的制造方法中，用复合法对具有树脂层的附载箔铜箔和具有作为间隙通孔(IVH)和盲通孔(BVH)等层间导通装置的通孔或凹穴的内层用基板进行热压。该覆铜箔层压板的制造方法的特征在于，具有树脂层的附载箔铜箔由载箔层、接合界面层(release layer)、铜箔层和位于铜箔层表面的树脂层组成，并且，为可剥离除去载箔的可剥离型，载箔层和铜箔层的总厚度在20微米以上，并且载箔层和铜箔层之间的接合界面层的加热后剥离强度为0.049-2.94牛顿/厘米(5-300克力/厘米)，用前述内层用基板和该附载箔铜箔在该附载箔铜箔形成有树脂层的表面和内层用基板表面接触的状态下进行热压，剥离掉载箔，制成覆铜箔层压板。
本发明第2方面和第3方面所述发明的共同之处在于，都用附载箔铜箔作为外层用的铜箔。附载箔铜箔在载箔表面形成铜箔层以支承和保护铜箔，它是将铜箔层一侧贴到作为半固化片或基材的材料上、然后除去载箔而制造覆铜箔层压板的材料。该附载箔铜箔通常用于制造厚度为10微米以下的难以处理的极薄铜箔。
此附载箔铜箔根据除去载箔的方法，分为可用浸蚀法除去载箔的可浸蚀型和可用剥离法除去载箔的可剥离型这两类。图3显示了此附载箔铜箔的截面示意图。本发明第2方面所述的发明是用前者的可浸蚀型，本发明第3方面所述的发明是用后者的可剥离型。
使用附载箔铜箔是因为铜箔层能由载箔支承，即使铜箔层厚度降低到薄至3微米，也能用作本发明所述的“外层铜箔”，只要载箔的厚度大于一定程度，就不会受到热压成形后的树脂凝固收缩力所产生的影响，防止前述塌陷不良形状的产生。本发明人等认真研究的结果是，在使用附载箔铜箔的情况下，如果载箔层和铜箔层的总厚度为20微米，认为完全没有塌陷不良。
但是，如本发明第3方面所述，在使用附可剥离载箔的铜箔的情况下，如图3(b)所示，载箔层和铜箔层之间存在接合界面层，它提供的粘合力具有能在压合加工后剥掉载箔的程度。如果此接合界面层的剥离强度非常弱，铜箔层就会由于热压覆铜箔层压板后冷却阶段时的树脂收缩力而和载箔层剥离，从而在剥掉载箔后的铜箔层上产生塌陷不良。图4显示了这种状况。
本发明人等研究了附可剥离载箔的铜箔中载箔层与铜箔层由于树脂收缩而不剥离的程度，发现加热后载箔层和铜箔层之间的剥离强度在0.049-2.94牛顿/厘米(5-300克力/厘米)范围内为宜。也就是说，如果该剥离强度小于0.049牛顿/厘米(5克力/厘米)，热压成形后的载箔层与铜箔层会在接合界面层相剥离。虽然关于上限值没有特别的限定，但为使通过剥离而除去的载箔能称为可剥离型，上限值为2.94牛顿/厘米(300克力/厘米)的程度为妥。图5显示了用加热后载箔层与铜箔层之间剥离强度为0.69牛顿/厘米(70.15克力/厘米)的附可剥离载箔的铜箔所制造的覆铜箔层压板，其IVH正上方的外层状态。
此接合界面层的形式有形成锌等金属层的方式和形成有机层的方式。在前者方式中，优选用电镀法使所需金属层形成于载箔层上。而后者的形成有机层的方式是使用有机试剂，下面会加以描述。而本发明人等认为，使用有机试剂构成接合界面层的方式中，载箔层和铜箔层之间的剥离强度稳定性高。
这些有机试剂优选采用一种或二种以上的选自含氮有机化合物、含硫有机化合物、和羧酸类的物质。含氮有机化合物、含硫有机化合物和羧酸类物质中，含氮有机化合物包括带取代基的含氮有机化合物。具体地说，作为含氮有机化合物，优选使用带取代基的三唑化合物，例如1，2，3-苯并三唑(下文称为“BTA”)、羧基苯并三唑(下文称为“CBTA”)、N’，N’-双(苯并三唑基甲基)脲(下文称为“BTD-U”)、1H-1，2，4-三唑(下文称为“TA”)和3-氨基-1H-1，2，4-三唑(下文称为“ATA)等。
含硫有机化合物优选使用巯基苯并三唑(下文称为“MBT”)、硫氰尿酸(下文称为“TCA”)和2-苯并咪唑硫醇(下文称为“BIT”)等。
羧酸类物质特别优选使用单羧酸，其中以使用油酸、亚油酸和亚麻酸为宜。
上述有机试剂的使用方法是，用溶剂溶解上述有机试剂，在所形成的溶液中浸渍载箔，或对形成接合界面层的表面进行喷淋法(showerring)、喷雾法、滴液法和电沉积法等都行，对所采用的方法没有特别的限制。此外，由有机试剂形成的接合界面层可以适当组合前述有机试剂，还可反复进行上述的形成方法。由此，就能控制精度更高的接合界面层厚度。
通过使用上述的有机试剂，与用锌等金属形成接合界面层的方式相比，更容易将载箔和电解铜箔之间的粘合强度控制在一定范围内。而且，其热稳定性佳，并能确保压合后剥离强度均稳定性。而且，此有机涂膜可由稀硫酸、稀盐酸等溶液酸洗而很容易被除去，不会对印刷电路板的制造过程产生不良影响。
更重要的是，目前，已确信上述的有机试剂对加工覆铜箔层压板后印刷电路板的制造过程中的各种步骤如抗蚀涂布、浸蚀步骤、各种电镀处理、表面装配等步骤没有不良影响。
因为形成附载箔铜箔的树脂层的材料是本发明第1方面涉及的附树脂铜箔构成树脂层的材料相同，所以这里不再重复说明。
用上述附载箔铜箔所进行的覆铜箔层压板的制造方法包括图6和图7所示的顺序。从图6可知，压合的顺序和本发明第1方面所述的使用附树脂铜箔的情况相同，压合后如图7所示，还有除去载箔的步骤。此时，在使用可浸蚀型载箔的情况下用浸蚀法除去载箔，在使用可剥离型的情况下用剥离法除去载箔。由此制成覆铜箔层压板，即使形成铜箔电路的铜箔层很薄，也能制出不产生塌陷不良、形成间隙通孔(IVH)和盲通孔(BVH)等的覆铜层压板。
而且，在此使用的附可剥离载箔的铜箔如图8所示，载箔两面都可具有铜箔层。通过构成这种层状结构，可省略热压时多级层合时所用的镜板(mirror plate)。
附图说明
图1所示的是附树脂铜箔的截面示意图。图2所示的是用附树脂铜箔热压时层压顺序的示意图。图3所示的是具有树脂层的附载箔铜箔的截面示意图。图4和图5所示的是热压后观察IVH正上方的外层铜箔状态所得的照片。图6所示的是用具有树脂层的附载箔铜箔热压时层压顺序的示意图。图7所示的是用具有树脂层的附载箔铜箔制成的覆铜箔层压板的截面示意图。图8所示的是具有树脂层的附载箔铜箔的截面示意图。图9所示的是用附树脂铜箔热压时层压顺序的示意图。图10所示的是塌陷不良状态的截面示意图。
具体实施方式
下面将说明使用上述制造方法的覆铜箔层压板1的制造过程的实施方式，并说明有否产生塌陷不良。
实施例1
在此，使用本发明第1方面所述的铜箔，即根据IPC标准归类为曲线性极低(very low profile type)箔的厚度为18微米的VLP铜箔。此VLP铜箔所持的特性是，拉伸强度为52千克/毫米2、维氏硬度为150、加热后的伸长率为3.8％、加热后打压实验测出的断裂强度为552千牛/米2。
VLP铜箔上附着形成细微铜粒2的粗加工表面上，形成50微米厚的树脂层3，由此制成附树脂铜箔4。在形成树脂层3时，用下列化学试剂溶解于甲基乙基酮中所形成的含固量为45％的树脂组合物：树脂为60重量％的双酚A型环氧树脂(商品名：EPOMIC R-301，三井石油化学社制)、20重量％的相对环氧树脂总量为25重量％的橡胶改性环氧树脂(商品名：EPOTHOTOYR-102，东都化成社制)、10重量％的聚乙烯醇缩醛酯树脂(商品名：Denka Bytyral 5000A，电气化学工业社制)、10重量％的聚氨酯树脂(商品名：Coronate AP-Stable，日本聚氨酯社制)、2重量％的作为环氧树脂硬化剂的含固量25％的双氰胺于二甲基甲醛中形成的溶液、0.5重量％的硬化促进剂(商品名(Curezol 2E4MZ，四国化成社制)，用所述树脂组合物涂布在VLP铜箔表面，风干后，于150℃加热7分钟，形成半固化的树脂层3。
为防止细微铜粒2脱落，在形成细微铜粒2的铜箔表面要进行密封电镀处理和防锈处理，但在本说明书的图中，省略记载了这些层。
用由此形成的附树脂铜箔4，以图2所示的状态，直接贴到具有作为间隙通孔(IVH)和盲通孔(BVH)等层间导通装置的通孔或凹穴的内层用基板7上。由此制成覆铜箔层压板1，检查位于附树脂铜箔4外层的表面上有无塌陷不良，完全没有看到塌陷不良的产生。
实施例2
在此，使用本发明第2方面所述的铜箔，即附可浸蚀载箔的铜箔10，它在25微米厚的铝载箔8的侧面形成相当于3μ厚的构成铜箔电路用的铜箔层9。下面与第一实施方式的情况相同的部分，为避免重复，省略此描述。而且，相同处尽量用和第一实施方式相同的符号表示。
在所述的附载箔铜箔10上附着形成细微铜粒2的粗加工后的铜箔层9的表面上，形成100微米厚的树脂层3，由此制成具有所述树脂层的附载箔铜箔11。此时，形成树脂层3所用的树脂与第一实施方式的情况相同，所以省略说明。
然后，用此具有树脂层的附载箔铜箔11，以图6-图7所示的状态，直接贴到具有作为间隙通孔(IVH)和盲通孔(BVH)等层间导通装置的通孔或凹穴的内层用基板7上。接着用主要含有过硫酸铵的碱性浸蚀液浸蚀除去载箔8，制成图7所示的覆铜箔层压板1。之后检查位于外层的铜箔层9表面上有无塌陷不良，完全没有看到塌陷不良的产生。
实施例3
在此，使用本发明第3方面所述的铜箔，即附可剥离载箔的铜箔10，它在18微米厚的铜载箔8的侧面形成相当于5μ厚的构成铜箔回路用的铜箔层9，并在载箔层8与铜箔层9之间用羧基苯并三唑形成接合界面层12。下面与第一实施方式的情况相同的部分，为避免重复，省略此描述。而且，相同处尽量用和第一实施方式相同的符号表示。
在所述的附载箔铜箔10上附着形成细微铜粒2的粗加工后的铜箔层9的表面上，形成100微米厚的树脂层3，由此制成具有所述树脂层的附载箔铜箔11。此时，形成树脂层3所用的树脂与第一实施方式的情况相同，所以省略说明。
然后，用此具有树脂层的附载箔铜箔11，以图6-图7所示的状态，直接贴到具有作为间隙通孔(IVH)和盲通孔(BVH)等层间导通装置的通孔或凹穴的内层用基板7上。接着用手剥离除去载箔8，制成图7所示的覆铜箔层压板1。此时载箔层8和铜箔层9之间的剥离强度为0.74牛顿/厘米(75.3克力/厘米)。接着检查位于外层的铜箔层9表面上有无塌陷不良，完全没有看到塌陷不良的产生。
通过使用本发明所涉及的覆铜箔层压板的制造方法，在用复合法将外层铜箔层热压到具有作为间隙通孔(IVH)和盲通孔(BVH)等层间导通装置的通孔或凹穴的内层用基板上时，能完全没有塌陷不良的产生，从而能大幅度提高覆铜箔层压板制品的原材料利用率。因此，由复合法制成的覆铜箔层压板的制造成本能大幅降低，从而能向市场提供廉价的高质量制品。

Claims (1)

1.覆铜箔层压板的制造方法，它包括用复合法对铜箔和内层用基板进行热压，所述内层用基板具有间隙通孔作为层间导通装置的通孔或具有盲通孔作为层间导通装置的凹穴，
其特征在于，所述铜箔包含树脂层、细微铜粒、铜箔层、接合界面层和可剥离除去的载箔层，所述铜箔中铜箔层的一个表面上形成有细微铜粒和位于该细微铜粒上的树脂层，在所述铜箔层的形成有细微铜粒的表面以及形成于其上的细微铜粒经过密封电镀处理和防锈处理，与树脂层所在表面相反一侧的铜箔层表面具有可剥离除去的载箔层，在铜箔层与可剥离除去的载箔层之间具有接合界面层，所述的可剥离除去的载箔层和所述的铜箔层的总厚度在20微米以上，所述的接合界面层在180℃加热60分钟后的剥离强度为0.049-2.94牛顿/厘米，
在所述铜箔的树脂层表面和所述的内层用基板表面接触的状态下，将所述的内层用基板和所述的铜箔进行热压，
剥离掉所述的可剥离除去的载箔层，制成覆铜箔层压板。
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