CN1287771A - 布线电路板的制造方法和布线电路板 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种布线电路板及其制造方法。在陶瓷基板上稳定地得到无缺陷的线宽在40μm或以下的细线,因而得到高密度并且高精度的电路板。制造方法包括下述工序:(a)制作陶瓷基板(2),(b)将所述陶瓷基板(2)的表面(2b)抛光至0.5μm或以下的表面粗糙度Ra,(c)在所述陶瓷基板(2a)的表面上形成感光性导体层(3a),和(d)利用光刻,对感光性导体层(3a)进行加工,并形成特定的布线图案(3b)。这里假设粗糙度曲线是y=f(x),粗糙度曲线在其中心线方向上的取样长度是L,取样部分的中心轴是X轴,与X轴垂直的方向是Y轴,则Ra是由式(1/L)∫^L _o|f(x)|dx算出的值。

Description

布线电路板的制造方法和布线电路板

技术领域

本发明涉及使用陶瓷基板的布线电路板的制造方法和布线电路板。

背景技术

以往，使用陶瓷基板的布线电路板的制造方法，包括在由陶瓷生料片制作的陶瓷基板表面上涂敷感光性导体糊的工序和利用光刻对所涂敷感光性导体层进行加工并形成电路图案的工序。利用光刻的加工，包括使用光掩模的曝光和显影。

近年来，为了实现高密度，在这种布线电路板中，要求具有40μm或以下细线的布线电路图案。

本发明提供达到这种细线的布线电路图案的布线电路板的制造方法和布线电路板。

发明概述

本发明的布线电路板制造方法包括下述工序：

(a)制作陶瓷基板的工序，

(b)将陶瓷基板表面抛光器0.5μm或以下的表面粗糙度Ra的工序，

(c)在陶瓷基板的表面上形成感光性导体层的工序，和

(d)利用光刻，对感光性导体层进行加工，并形成特定的布线图案的工序。

本发明的电路基板包括使用表面粗糙度Ra大约为0.5μm或以下的陶瓷基板，和利用光刻在陶瓷基板表面形成的布线图案。

这里，假设粗糙度曲线是y=f(x)，在中心线方向上粗糙度曲线的取样长度是L，取样部分的的中心轴是X轴，与X轴垂直的方向是Y轴，

则Ra的值由下式算出： $\mathrm{Ra}=(1/L){\∫}_o^L|f\left(x\right)|\mathrm{dx}$

根据这种组成，在陶瓷基板上稳定地得到具有40μm或以下线宽的细线的布线图案，并得到高密度、高精度的电路基板。

附图简要说明

图1表示本发明一实施例中布线电路板制造方法的制造工艺说明图。

图2表示本发明一实施例的布线电路板制造方法中陶瓷基板表面粗糙度曲线的例子。

图3是本发明一实施例中布线电路板的剖视图。

实施发明的最佳模式

由于由于重复研究和试验的结果，发现，因陶瓷基板利用陶瓷粒子的烧结来制作，故陶瓷基板的表面存在微细的凹凸，并且这种凹凸阻碍看布线图案线宽的微细化。因此，为了在陶瓷基板的表面上形成具有微细线宽度的布线图案，发现限定陶瓷基板表面粗糙度的程度是重要的，为了减小表面粗糙度而进行抛光是重要的，并且进行抛光使得作为表面粗糙度程度的Ra可在0.5μm或以下是重要的。其结果，使本发明得以实现。

本发明的布线电路板制造方法包括下述工序：

(a)制作陶瓷基板的工序，

(b)将陶瓷基板表面抛光至0.5μm或以下的表面粗糙度Ra的工序，

(c)在陶瓷基板的表面上形成感光性导体层的工序，和

(d)利用光刻，对所述感光性导体层进行加工，并形成特定的布线图案的工序。

本发明的电路基板包括使用表面粗糙度Ra大约0.5μm或以下的陶瓷基板，和利用光刻，在陶瓷基板的所述表面形成的布线图案。

这里，假设粗糙度曲线是y=f(x)，在中心线方向上粗糙度曲线的取样长度是L，取样部分的的中心轴是X轴，与X轴垂直的方向是Y轴，

则Ra是由下式(1)算出的值， $(1/L){\∫}_o^L\left|f\left(x\right)\right|\mathrm{dx}---\left(1\right)$

根据这种组成，在陶瓷基板上稳定地得到具有大约40μm或以下线宽的细线的布线图案，且无缺陷，并得到高密度、高精度的电路板。

更可取的是还需以下组成。

形成感光性导体层的工序，它包括：

在陶瓷基板的表面上涂敷感光性导体糊的工序，和

干燥感光性导体糊的工序。

光刻工序，它包括：

通过光掩模，对感光性导体层进行曝光的工序，和

对被曝光的感光性导体层进行显影，并去除未曝光区域的工序。

用具有平均粒子尺寸大约0.1μm到大约20μm范围的粉末磨料，抛光陶瓷基板的表面。

布线图案具有大约40μm或以下线宽的细线。

在烘焙具有陶瓷粉末和粘合剂的陶瓷生料片工艺中，制作陶瓷基板。

陶瓷基板是具有陶瓷粉末和粘合剂的陶瓷生料片的烧结体。

利用光刻得到的布线图案，是通过放置感光性导体层于陶瓷基板的表面，并经掩模对感光性导体层进行曝光、显影，而形成的感光性导体层的图案。

也就是说，在通过将感光性导体糊涂敷在陶瓷基板的表面上，印刷布线电路图案于这种涂敷层上并进行曝光、显影而在陶瓷基板上得到布线电路的布线电路板的制造方法中，其特征在于，在涂敷糊之前，抛光陶瓷基板的表面，以使粗糙度Ra可在0.5μm或以下。

下面，专门就本发明的实施例进行说明。

图1表示本发明一实施例中布线电路板制造方法的制造工艺。

在图1中，利用与以往技术相同的方法，制作陶瓷基板2，下面对这种例子进行说明。

混合陶瓷粉末、粘合剂树脂、可塑剂和溶剂，并作成膏剂。其中，陶瓷粉末是大约0.5～1.5μm平均粒子尺寸大约45～60重量％的无机粉末和大约1.0～2.0μm平均粒子尺寸、大约40～55重量％铝粉末的混合物。无机粉末是含Cao、Al₂O₃、SiO₂、B₂O₃、PbO等。粘合剂树脂的例包括聚乙烯醇缩丁醛、异丁烯酸甲酯树脂和其它树脂材料。作为可塑剂可以采用诸如双丁基邻苯二甲酸一类通常的可塑剂。作为溶剂则可以用甲苯、丁酮或其类似物。

利用手术刀片法或其它类似方法，由这种膏剂制作成大约0.1～0.3mm厚的陶瓷生料片1。将这种陶瓷生料片1截断成纵向长度100～250mm和横向长度100～250mm。根据需要，将内部电路设置在这种陶瓷生料片1的表面。多层层叠这些陶瓷生料片1，加压并在880～950℃温度下烘焙5～15分钟。这样，就制作成陶瓷基板2。这样制作的陶瓷基板2的表面粗糙度Ra大约是2.5～5.0μm。

接着，对得到的陶瓷基板2的表面2b进行抛光，直至表面粗糙度Ra变为大约0.5μm或以下。其中，如下地测定并计算表面粗糙度Ra。首先，测定陶瓷基板表面的粗糙度曲线。由这种粗糙度曲线的中心线方向上抽取其测定长度L的部分，并假设所抽部分的中心线为X轴，垂直放大的方向(与X轴垂直的方向)为Y轴，而粗糙度曲线为y=f(x)，则用以上式(1)算出表面粗糙度Ra。

虽然没有特别限定陶瓷基板的表面抛光方法，但下法是个例子。使用微粒磨料和研磨装置，将表面抛光至表面粗糙度Ra为0.5μm或以下。可用Al₂O₃、SiC或其类似的微粒作为磨料。这种磨料的平均粒子尺寸以大约0.5～10μm为佳。可用精研(lapping)装置，或者抛光(polishing)装置作为研磨装置。

在扫光过的陶瓷基板2a上涂敷感光性导体糊3使用通常的涂敷方法作为这种涂敷方法，例如，可用旋涂法、滚动传输法，或者网印法等。特别是网印法更为可取。虽然没有特别限定感光性导体糊，但是，例如可以使用Ag系列感光性导体糊、Au系列感光性导体糊，或者Cu系列感光性导体糊等。在大约80～100℃的温度下对所涂敷的糊进行干燥处理。这样，就将感光性导体层3a设置在陶瓷基板2a的表面上。

接着，利用光刻，对感光性导体层3a进行加工。将紫外线(UV光)通过具有特定布线电路图案的光掩模4，使感光性导体层3a曝光。这时紫外线的波长以大约350～450nm为佳，曝光剂量以大约400～1200mJ为佳。

对曝光后的感光性导体层3a进行显影。例如，采用通常喷射型显影装置作为显影装置。将显影液喷射在曝光后的感光性导体层3a的表面上，并利用这种喷射，溶解和去除感光性导体层的未曝光部分。这样，就对感光性导体层3a进行进行显影，形成布线电路图案3b。此时，喷射的压力以大约0.2～0.8kg/cm²为佳。作为显影液，例如采用大约0.4～1.0％的碳酸钠水溶液。

在大约750～850℃(最好是780～820℃)的温度、对具有显影后的布线图案3b的陶瓷基板2烘焙大约3～7分钟。这样，就制作成具有布线电路图案3b的布线电路板5。

至于涂敷感光性导体糊3之前陶瓷基板的表面粗糙度，以陶瓷基板2a的表面粗糙度Ra大约为0.5μm或以下为佳。若表面粗糙度Ra超过0.5μm，则不能稳定地形成具有40μm或以下细线的布线电路图案。

典型的实施例

下面，通过介绍典型的实施例和比较例，对本发明进一步详细地进行说明。然而必须指出，本发明并不仅仅限于所说明的实施例。

按照前述的陶瓷生料片的制造方法，制作陶瓷生料片1。由这种陶瓷生料片1，制作出Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃-PbO系列的玻璃陶瓷基板2。

借助研磨装置(精研装置9B-5P-Ⅳ或抛光装置9B-5L-Ⅳ，Speedfam社制)连同磨料WA-#2000或者聚合物(polypla)700(Fujimi研磨工业，平均粒子尺寸1.0～0.7μm)对陶瓷基板2的表面进行抛光。

通过这种抛光，得到的第1陶瓷基板2a。这种第1陶瓷基板2a的表面粗糙度Ra是0.5μm。

另一方面，使用各种不同的磨料，对以相同的方式所制作的陶瓷基板2进行抛光，并得到具有表面粗糙度Ra为0.38μm的第2陶瓷基板2a。相同地，得到具有表面粗糙度Ra为0.25μm的第3陶瓷基板2a。

利用网印法，将感光性导体糊3(Ag/Pt感光性导体糊K3714，DuPont社制)涂敷在这些抛光后的陶瓷基板2a的表面上，并在80℃的温度下进行干燥。这样，就得到感光性导体层3a。

接着，经具有特定形状的布线电路图案的光掩模4，使波长365nm，曝光剂量720mJ的紫外线光(UV光)通过感光性导体层。这种光掩模4是试验用光掩模，它具有形成各种线宽和线间距离的布线图案，是设计用以测定可能形成的线宽和线间距。接着，用显影机SL-400(Shinwa工业社制)，在喷射压力大约0.6kg/cm²下，将显影液(0.4％的碳酸钠水溶液)喷射在感光性导体层3a的曝光表面上。利用这种喷射，溶解并去除感光性导体层的未曝光部分。

这样，在855℃的温度下，将显影后的布线图案烘焙5分钟。在该工艺中，在第1陶瓷基板、第2陶瓷基板和第3陶瓷基板的表面上，分别形成具有特定形状的布线图案3b。

其结果，在第1陶瓷基板上得到具有大约10μm线宽的细线的布线图案，此外，在大约10μm或以上线宽的图案中得到细的线宽。

在第2陶瓷基板上得到具有大约7μm线宽的细线的布线图案，并且也在大约7μm或以上线宽的图案中得到细的线宽。

在第3陶瓷基板上得到具有大约5μm线宽的细线的布线图案，并且也在大约5μm或以上线宽的图案中得到细的线宽。

这些细线是具有连续的和恒定宽度的细线，在这些布线图案中，不会发生诸如细线间的短路或者断线一类缺陷。

另一方面，使用第1陶瓷基板2a、第2陶瓷基板2a和第3陶瓷基板2a，通过改变曝光剂量、喷射压力、显影液浓度，其他曝光条件、显影条件和烘焙条件，来形成布线图案。在大约400mJ到1200mJ的范围内变化曝光量。在大约0.2kg/cm²到0.8kg/cm²的范围内变化喷射压力。作为显影的碳酸钠水溶液，在大约0.4％到1.0％的浓度范围内变化。显影后陶瓷基片的烘焙条件在大约780℃～820℃温度范围和3分到7分时间范围。感光性导体糊3均用与上述相同的糊3。

在形成布线图案的全部如此得到的陶瓷基板中，均得到了具有如上述相同布线图案的优良效果。

也就是说，即使在各种各样的曝光剂量、喷射压力、显影液的浓度、其他曝光条件、显影条件和烘焙条件下均得到稳定的细线宽度。此外，由这样一类方法得到的布线图案，在细线宽度中均没有任何缺陷。

(比较例)

下面，对比较例进行说明。

使用与典型实施例中所用相同的陶瓷基板2，将该陶瓷基板2的表面抛光在表面粗糙度Ra为2.0μm。将其它的陶瓷基板2的表面抛光至表面粗糙度Ra为1.1μm。将其它不同的陶瓷基板2的表面抛光至表面粗糙度Ra为0.7μm。

这样，就制作出具有2.0μm表面粗糙度Ra的第4比较陶瓷基板2a，具有1.1μm表面粗糙度Ra的第5比较陶瓷基板2a和具有0.7μm表面粗糙度Ra的第6比较陶瓷基板2a。

使用第4比较陶瓷基板2a，第5比较陶瓷基板2a和第6比较陶瓷基板2a，以如在典型实施例中相同的工艺，来形成布线图案3b。

其结果，在第4比较陶瓷基板2a上虽然得到具有大约50μm线宽的细线布线图案，但是在大约50μm或以下线宽的图案中，并未得到具有恒定宽度的细线。在大约50μm或以下线宽的图案中，出现有短路和断线或其他缺陷。

在第5比较陶瓷基板2a上虽然得到具有大约45μm线宽的细线布线图案，但是在大约45μm或以下线宽的图案中，并未得到具有恒定宽度的细线。在大约45μm或以下线宽的图案中，出现有短路和断线或其他缺陷。

在第6比较陶瓷基板2a上虽然得到具有大约30μm线宽的细线布线图案，但是在大约30μm或以下线宽的图案中，并未得到具有恒定宽度的细线。在大约30μm或以下线宽的图案中，出现有短路和断线或其他缺陷。

接着，使用第4比较陶瓷基板2a、第5比较陶瓷基板2a和第6比较陶瓷基板2a，并如同典型实施例那样，通过改变曝光剂量、喷射压力、显影液的浓度、其他曝光条件、显影条件和烘焙条件，来形成布线图案。

其结果，在使用第4比较陶瓷基板和第5比较陶瓷基板的场合，并未得到40μm或以下具有恒定宽度的细线。在使用第6比较陶瓷基板的场合，在大约30％的基板中，并未得到40μm或以下具有恒定宽度的细线，视显影条件、曝光条件和烘焙条件而定。

由于这些典型实施例和比较例的结果发现，借助于将陶瓷基板的表面抛光至大约0.5μm或以下的表面粗糙度Ra，就得到具有大约40μm或以下线宽的细线布线图案，并且稳定地得到这种细线的布线图案。

工业上的实用性

按照本发明的布线电路板的制造方法，可以在陶瓷基板上形成具有大约40μm或以下线宽的细线布线图案，并可稳定地形成这种细线的布线图案。其结果，使高密度和高精度的电路基板得以获得。

Claims (13)

1．-种布线电路板的制造方法，其特征在于，所述布线电路板的制造方法包括下述工序：

(a)制作陶瓷基板，

(b)将所述陶瓷基板表面抛光至0.5μm或以下的表面粗糙度Ra，

这里，假设粗糙度曲线是y=f(x)，在中心线方向上的粗糙度曲线的取样长度是L，取样部分的的中心轴是X轴，与X轴垂直的方向是Y轴，

则Ra是由式(1/L)∫^L _o｜f(x)｜dx算出的值，

(c)在所述陶瓷基板的表面上形成感光性导体层，和

(d)利用光刻，对所述感光性导体层进行加工，并形成特定的布线图案。

2．如权利要求1所述的布线电路板的制造方法，其特征在于，

在所述工序(c)中，形成所述感光性导体层的工序包括：

在所述陶瓷基板的表面上涂敷感光性导体糊的工序，和

干燥所述感光性导体糊的工序。

3．如权利要求1所述的布线电路板的制造方法，其特征在于，

在所述工序(d)中，所述光刻加工的工序包括：

通过光掩模，对所述感光性导体层进行曝光的工序，和

对被曝光的感光性导体层进行显影，并去除未曝光区域的工序。

4．如权利要求1所述的布线电路板的制造方法，其特征在于，

在所述工序(c)中，形成所述感光性导体层的工序包括：

在所述陶瓷基板的表面上涂敷感光性导体糊的工序，和

干燥所述感光性导体糊的工序，

在所述工序(d)中，所述光刻加工的工序包括：

通过光掩模，对所述感光性导体层进行曝光的工序，和

对被曝光的感光性导体层进行显影，并去除未曝光区域的工序。

5．如权利要求1所述的布线电路板的制造方法，其特征在于，

在所述工序(b)中，用具有平均粒子尺寸大约在0.1μm到大约20μm范围的粉末磨料，抛光所述陶瓷基板的表面。

6．如权利要求1所述的布线电路板的制造方法，其特征在于，

在所述工序(d)中，布线图案具有大约40μm或以下线宽的细线。

7．如权利要求1所述的布线电路板的制造方法，其特征在于，

在所述工序(a)中，用烘焙具有陶瓷粉末和粘合剂的陶瓷生料片的工艺来制作陶瓷基板。

8．如权利要求1所述的布线电路板的制造方法，其特征在于，

在所述工序(a)中，包括：

制作所述陶瓷基板的工序，

制作多个生料片的工序，

将内部电路设置在所述多个生料片的各自表面上的工序，和

对具有单个内部电路的各个生料片进行层叠、加压并烘焙的工序。

9．一种布线电路板，其特征在于，包括

具有大约0.5μm或以下表面粗糙度Ra的陶瓷基板，其中，假设粗糙度曲线是y=f(x)，中心线方向上粗糙度曲线的取样长度是L，取样部分的中心轴是X轴，与X轴垂直的方向是Y轴，

则Ra是由式(1/L)∫^L _o｜f(x)｜dx算出的值，和

利用光刻，在所述陶瓷基板的表面形成的布线图案。

10．如权利要求9所述的布线电路板，其特征在于，

所述布线图案具有40μm或以下线宽的细线。

11．如权利要求9所述的布线电路板，其特征在于，

所述陶瓷基板是具有陶瓷粉末和粘合剂的陶瓷生料片的烧结体。

12．如权利要求9所述的布线电路板，其特征在于，

利用光刻得到的所述布线图案，是使用设置在所述陶瓷基板表面上的所述感光性导体层，并借助于通过光掩模对所述感光性导体层进行曝光、显影，而形成的感光性导体层的图案。

13．如权利要求9所述的布线电路板，其特征在于，

所述陶瓷基板是多个生料片的层叠体的烧结体，而

所述多个生料片的各个生料片在其表面上均具有内部电路。

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