CN1763943A - 布线基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

以提供以金属材料形成构成布线基板的基底基板、同时电连接基底基板的两面的导电性通路电极的结构是同轴结构的布线基板，且通孔的直径小、相对于通孔的直径的金属板厚度的比大的布线基板为目的。为了解决上述课题，本申请发明是一种布线基板，具有：具有通过各向同性蚀刻以贯穿两面的方式形成的通孔的金属板，覆盖该金属板的两面以及该通孔的内面的绝缘层，形成在至少一个面的绝缘层的上面上的布线层，以及，形成在该通孔内部的导电性通路电极；其特征在于，该通孔的直径小于等于100μm，且该金属板的厚度对于该通孔的直径的比大于等于1.0，优选大于等于1.2。

Description

布线基板及其制造方法
技术领域
本发明是关于将金属板作为芯材使用的搭载电子部件用的布线基板及其制造方法。
背景技术
在搭载电子部件用的布线基板中，公开有：以防止由于导电性通路电极的阻抗失配导致的信号反射、防止端子间的串音、消除使用陶瓷系列基板时烧结时的热收缩或者表面粗糙导致的元件常数的设计误差、以及消除使用有机绝缘树脂基板时的耐热性问题等为目的，用金属材料来形成构成布线基板的基底基板、同时电连接基底基板的两面的导电性通路电极的结构为同轴结构的布线基板(例如，参照特开2001-15654号公报)。
近年的电子部件、例如IC芯片等，呈现多功能化、高功能化的倾向，同时IC芯片和电路基板的连接数量也增多。另一方面，为了增强IC芯片的功能和减少成本，IC内部的布线路径，实行图案的压缩，连接端子的间距变短。连接端子的窄间距化必然引起布线基板的通孔径的小型化。特别地，近年要求布线基板的通孔径在100μm以下。
在制造以金属板作为基底基板的、具有多个通孔或者导电性通路电极的布线基板时，要形成直径为100μm以下的通孔，通常考虑蚀刻或激光加工等方法。
在蚀刻金属板时，过去采用在两面通过一次的涂布光致抗蚀剂、曝光、显影、蚀刻的工序在金属板上形成通孔的方法。这种方法，通孔的直径若小于等于100μm，则金属板的厚度对于通孔的直径的比小于等于0.7，比较实用。而利用各项异性蚀刻时，通孔的直径小于等于100μm时，虽然可以使金属板的厚度对于通孔的直径的比小于等于0.7，但是各项异性蚀刻的蚀刻时间变长，而且蚀刻设备也过大。
在利用激光加工时，使金属板的厚度对于通孔的直径的比大雨等于0.7比较困难。另外，要去除由于激光的热而熔融了的金属块也需要费很大气力。
另一方面，为了使通孔的直径变小，也考虑使成为基底基板的金属板的厚度变薄，但要使布线基板保持一定的强度，就需要有一定的厚度。另外，搭载IC的电极销的间距处于变窄的方向上，在此条件下为了使通孔的间距变窄，需要使通孔的直径比基板的厚度小。
近年来，为了进行布线基板的高密度安装，通孔的直径小于等于100μm的要求不断高涨，但是对于以金属板为基底基板的布线基板，过去的方法无法应对。
发明内容
为了解决上述问题，本发明是以提供以金属材料形成构成布线基板的基底基板、同时具有电连接基底基板的两面的导电性通路电极的布线基板，且通孔的直径小、相对于通孔的直径的金属板厚度的比大的布线基板为目的。并且，也以提供这种布线基板的制造方法为目的。
本发明的第一方面是一种布线基板，具有：具有通过各向同性蚀刻以贯穿两面的方式形成的通孔的金属板，覆盖该金属板的两面以及该通孔的内面的绝缘层，形成在至少一个面的绝缘层的上面上的布线层，以及，形成在该通孔内部的导电性通路电极；其特征在于，该通孔的直径小于等于100μm，且该金属板的厚度对于该通孔的直径的比大于等于1。即，以该金属板的厚度厚于由各向同性蚀刻形成的该贯通孔的直径为特征。但是，优选金属板的厚度对于通孔的直径的比大于等于1.2。
本发明的第一方面中也包含所述各向同性蚀刻是湿法蚀刻的布线基板。
本发明的第二方面是一种布线基板的制造方法，其特征在于，为在金属板上形成通孔而包含：对金属板的一面或者两面进行至少1次光致抗蚀剂涂布、曝光、显影、各向同性蚀刻的工序；进一步，对该金属板的两面进行至少1次光致抗蚀剂涂布、曝光、显影、各向同性蚀刻的工序。
本发明的第二方面中也包含所述各向同性蚀刻是湿法蚀刻的布线基板的制造方法。
本发明的第二方面中也包含至少第2次以后的光致抗蚀剂涂布是电沉积光致抗蚀剂涂布的布线基板的制造方法。
根据本发明，搭载电子部件的布线基板的高性能化、高密度安装成为可能。另外，能够使布线基板的制造工序变得经济。
附图说明
图1是说明本发明的布线基板的实施方式的图，是布线基板的剖面图。
图2是说明本发明的布线基板的制造方法的图，是在金属板上形成通孔的工序图。
图3是说明本发明的布线基板的制造方法的图，是在金属板上形成通孔的工序图。
图4是说明本发明的布线基板的制造方法的图，是在布线基板的导电性通路电极上形成成为受动元件的连接电极的导电性的膜的工序图。
具体实施方式
下面，参照附图对为实施本发明的最优的方式进行说明。图1是说明本发明的布线基板的实施方式的图，是布线基板的剖面图。在图1中，10为布线基板，11是金属板，12是绝缘层，13是导电性通路电极，14是与受动元件之间的连接电极，D是通孔的直径，t是金属板11的厚度。
布线基板10具备：金属板11，其具有由各向同性蚀刻贯穿两面而形成的通孔；覆盖金属板11的两面以及通孔的内面的绝缘层12；作为在绝缘层的上面上形成的布线层的一部分的与受动元件之间的连接电极14；以及，形成在通孔内部的导电性通路电极13。也可以在布线基板10的一个面上，作为受动元件形成电容器、电阻或电感器。
作为金属板11的材料，优选为铜、因钢、42合金等。使用铜作为金属板11的材料，导热率较高，即便IC芯片的耗电量大，散热效率也较高。使用因钢时，由于热膨胀系数小，能够防止由于热导致的布线基板膨胀。使用42合金时，与Si的热膨胀系数相近，即便由于热而电子部件或金属板发生膨胀，歪斜的影响也比较小。
通过以金属板11形成构成布线基板10的基底基板、同时使电连接基底基板的两面的导电性通路电极13的结构成为同轴结构，能够防止由于导电性通路电极13的阻抗失配导致的信号反射、防止端子间的串音、消除使用陶瓷系列基板时烧结时的热收缩或者表面粗糙导致的元件常数的设计误差、以及消除使用有机绝缘树脂基板时的耐热性问题等。
如图1所示的通孔，通孔的直径D小于等于100μm，且对于通孔的直径D的金属板11的厚度t的比t/D大于等于1，优选大于等于1.2。本发明的特征是通过各向同性蚀刻形成这种通孔。由于通过各向同性蚀刻形成通孔，通孔内面不是光滑的表面，而是残留有侧蚀刻的痕迹。利用这种各向同性蚀刻，具有用简单的蚀刻设备就能够形成通孔、而且该蚀刻工序也能在短时间内完成的优点。进一步，由于能够使通孔的直径变小，所以也能够实现布线基板的高密度安装。作为各向同性蚀刻，优选湿法蚀刻。具有蚀刻工序在与干蚀刻相比短的时间内完成的优点。
要实现通孔的直径D小于等于100μm，且对于通孔的直径D金属板11的厚度t的比t/D大于等于1，优选大于等于1.2，仅1次各向同性蚀刻是不够的，需要多次的各向同性蚀刻。由此，在通孔内面残留有多个侧蚀刻的痕迹。
接着，说明在这种布线基板中利用的金属板上形成通孔的布线基板的制造方法的实施方式。图2、图3是说明本发明的布线基板的制造方法的图，是在金属板上形成通孔的工序图。在图2、图3中，11是金属板，21是光致抗蚀剂，22是光掩模，23是光致抗蚀剂，24是光掩模，25是通孔。
为了在金属板11上形成通孔25，包含：在金属板11的一面或者两面进行至少1次涂布光致抗蚀剂、曝光、显影、各向同性蚀刻的工序，以及进一步，将金属板11的两面进行至少1次涂布光致抗蚀剂、曝光、显影、各向同性蚀刻的工序。图2(1)、图2(2)、图2(3)表示第1次的涂布光致抗蚀剂、曝光、显影、各向同性蚀刻的工序。
首先，在成为布线基板的基底基板的金属板11的表面上进行脱脂清洗处理。在实施了脱脂清洗处理的金属板11的两面涂布正型的光致抗蚀剂21，利用形成通孔的部分被曝光的光掩模22进行曝光(图2(1))。作为光致抗蚀剂的涂布方法，有旋涂、滴涂、滚涂、喷涂等。在此，为了同时蚀刻两面，在两面上使用掩模，对两面进行曝光。在仅蚀刻一面时，则对不蚀刻的一面不进行曝光。
接着，对曝光部分的图案进行显影，去除曝光了的部分的光致抗蚀剂(图2(2))。去除了光致抗蚀剂21的一部分的金属板11浸入蚀刻液中，进行半蚀刻(图2(3))。在此，进行作为各向同性蚀刻的湿法蚀刻。进行湿法蚀刻，蚀刻设备变得简单，且其蚀刻工序也在短时间内完成。
图2(4)、图3(1)、图3(2)、图3(3)、图3(4)表示第2次的涂布光致抗蚀剂、曝光、显影、各向同性蚀刻的工序。在蚀刻后的金属板11的两面涂布正型的光致抗蚀剂24(图2(4))。此时，既可以不剥离半蚀刻中使用的光致抗蚀剂21，重复涂布光致抗蚀剂，也可以剥离后再涂布光致抗蚀剂。作为光致抗蚀剂的涂布方法，可以采用旋涂、滴涂、滚涂、喷涂等，但为了在半蚀刻了的凹部上也涂布光致抗蚀剂，优选电沉积光致抗蚀剂涂布。由于对象物为金属，所以电沉积光致抗蚀剂涂布也成为可能。
利用形成通孔的部分被曝光的光掩模24进行曝光(图3(1))。光掩模24，可以使用在半蚀刻使用的光掩模22，为了调整曝光部分的大小，也可以使用不同的光掩模。
接着，对曝光部分的图案进行显影，去除曝光了的部分的光致抗蚀剂(图3(2))。去除了光致抗蚀剂23的一部分的金属板11浸入蚀刻液中，进行蚀刻(图3(3))。在此，进行作为各向同性蚀刻的湿法蚀刻。剥离光致抗蚀剂23，形成通孔25(图3(4))。如图3(4)所示，由于以各向同性蚀刻使得通孔贯通，所以通孔内面残留侧蚀刻的痕迹。另外，如果进行多次各向同性蚀刻，则残留多个侧蚀刻的痕迹，如果进行多次两面湿法蚀刻，则在从金属板11的两面的厚度方向上，形成多个侧蚀刻的痕迹。
在本实施方式中，通过2次蚀刻使得通孔贯通；也可以通过2次以上的蚀刻使通孔贯通。另外，在本实施方式中，使用了正型的光致抗蚀剂，也可以使用负型的光致抗蚀剂。使用负型的光致抗蚀剂时，在图2或者图3中形成通孔的位置上被覆光掩模，使形成通孔的位置的光致抗蚀剂不被曝光。由于以各向同性蚀刻形成通孔，蚀刻设备规模变小，进一步如果是各向同性蚀刻中的湿法蚀刻，由于蚀刻时间可以变短，所以可以使布线基板的制造工序变得简单易行。
根据这种布线基板的制造方法，即便通孔的直径小于等于100μm且金属板的厚度对于通孔的直径的比大于等于1，也能够简易地在金属板上形成通孔。进一步，即使金属板的厚度对于通孔的直径的比大于等于1.2，也可以不损害简易性来在金属板上形成通孔。
在上述的实施方式中制造的具有通孔25的金属板11(图4(1))的两面以及通孔25的内面上形成绝缘层12(图4(2))。作为无机类的绝缘层的叠层方法，有溅射法等物理手法、化学气相淀积法、溶胶凝胶法、MOD法、镀敷法等。作为有机类的绝缘层的叠层方法，有涂布聚酰亚胺、聚酰胺、环氧、BT(粘胶系马来酰亚胺)等树脂材料的滴涂法、喷射法。在此，利用P-CVD(Plasma Chemical VaporDeposition等离子化学气体成膜)法来成膜SiO2膜。
接着，在通孔25的内部形成导电性通路电极13(图4(3))。以铜等金属填充通孔的内面，或者也可以在通孔25的内壁上圆筒状地形成金属膜后，在中心部通过印刷法等填充树脂。根据需要，通过研磨或回刻，使得导电性通路电极的布线基板面平坦化。
形成成为搭载在基板上的电子部件的连接电极14的导电性膜(图4(4))。其后，通过蚀刻等对已成膜的导电性膜进行构图而成连接电极(图1)。作为导电性膜的形成方法，是通过溅射、蒸镀铜、铂、银、镍等导电性金属等的真空成膜法或镀金等湿式成膜法来成膜的。
如此制造的布线基板，通过作为以金属11构成基底基板、同时与基底基板的两面电连接的导电性通路电极13的结构为同轴结构，使防止由于布线基板的导电性通路电极13的阻抗失配导致的信号反射、防止端子间的串音、消除使用陶瓷系列基板时烧结时的热收缩或者表面粗糙导致的元件常数的设计误差、以及消除使用有机绝缘树脂基板时的耐热性问题成为可能。
另外，作为布线基板的基底基板的金属板，由于通孔的直径小于等于100μm且金属板的厚度对于通孔的直径的比大于等于1或大于等于1.2，所以使布线基板保持一定的强度，能够进行高密度的安装。
[实施方式]
下面，说明在这种布线基板中利用的金属板上形成通孔的布线基板的制造方法的实施方式。制造工序由进行最初的半蚀刻的第一步骤、和第一步骤以后进行蚀刻的第二步骤构成。
作为第一步骤，首先，在丙酮中对作为金属板的0.3mm厚的42合金板进行浸渍脱脂冲洗，在浸渍脱脂冲洗了的42合金板的两面上进行抗蚀剂涂布。抗蚀剂涂布中，旋涂光致抗蚀剂(东京应化工业生产OFPR-800)。以两面曝光机对用于形成通孔的图案进行曝光，用显影液(东京应化工生产NMD-3)进行显影。显影时间为约60秒。
接着，以氯化铁的蚀刻液进行浸渍蚀刻。进行蚀刻深度为约20～30μm左右的半蚀刻。从进行了半蚀刻的42合金板冲洗除去光致抗蚀剂。冲洗液中使用了丙酮。至此，第一步骤完成。
作为第二步骤，利用电沉积抗蚀剂对半蚀刻了的42合金板进行光致抗蚀剂涂布。在电沉积抗蚀剂材料中使用关西涂料生产的准聂EDUVP600SA，以5A/m2的电流通过约90秒的电沉积抗蚀剂涂布，形成膜厚7～9μm的光致抗蚀剂膜。在约100℃的干燥机内经5～10分钟使得光致抗蚀剂膜干燥。
对应用于形成上述的通孔的半蚀刻了的图案，进行曝光。曝光量为约350mJ/cm2。为了使光致抗蚀剂膜稳定，对曝光了的42合金板进行预焙。预焙在140℃进行约10分钟。
对预焙了的42合金板进行显影。显影在浓度为0.5～1.0％温度40℃的Na2Co3水溶液中浸渍约2分钟后进行。显影后水洗，进行蚀刻。蚀刻在氯化铁的蚀刻液中进行浸渍蚀刻。蚀刻后，剥离光致抗蚀剂膜。剥离在浓度约3％温度约50℃的氢氧化钠溶液中浸渍约2分钟后进行。至此为止，第二步骤完成。
进一步，4次重复第二步骤，能够在300μm厚的42合金板上贯通形成直径约60μm的贯通孔。金属板的厚度相对于贯通孔的直径的比为5.0。
使用靠以上制造方法制造的具有贯通孔的42合金板作为金属板，能够制造本申请发明的布线基板。
产业上的可利用性
本申请发明的布线基板的制造方法，能够适用于以金属板作为基底基板的各种布线基板的制造方法。

Claims (5)

1.一种布线基板，具有：
具有通过各向同性蚀刻以贯穿两面的方式形成的通孔的金属板，
覆盖该金属板的两面以及该通孔的内面的绝缘层，
形成在至少一个面的绝缘层的上面上的布线层，以及，
形成在该通孔内部的导电性通路电极；
其特征在于，
该通孔的直径小于等于100μm，且该金属板的厚度对于该通孔的直径的比大于等于1。
2.根据权利要求1所述的布线基板，其中，所述各向同性蚀刻是湿法蚀刻。
3.一种布线基板的制造方法，其特征在于，为在金属板上形成通孔而包含：对金属板的一面或者两面进行至少1次光致抗蚀剂涂布、曝光、显影、各向同性蚀刻的工序；进一步，对该金属板的两面进行至少1次光致抗蚀剂涂布、曝光、显影、各向同性蚀刻的工序。
4.根据权利要求3所述的布线基板的制造方法，其中，所述各向同性蚀刻是湿法蚀刻。
5.根据权利要求3或4所述的布线基板的制造方法，其中，至少第2次以后的光致抗蚀剂涂布是电沉积光致抗蚀剂涂布。
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