DE69934050T2 - Gedruckte Leiterplatte und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplatte mit einem Mikrodurchgangsloch (Durchloch). Insbesondere betrifft diese eine Leiterplatte mit einer Struktur, bei der ein Mikrodurchgangsloch gebildet ist durch Entfernen eines Teils der Oberfläche der unter einer äußersten Schicht, d.h. einer Oberflächenschicht, so dass dieses nicht durch die Kupferfolie im Boden hindurchgeht, und die Oberflächenschicht und die Kupferfolie sind elektrisch verbunden mit einem Überzug oder einer elektrisch leitfähigen Beschichtungszusammensetzung, welcher bzw. welche die Wandoberfläche des Mikrodurchgangslochs bildet, wobei die Leiterplatte sehr zuverlässig im Hinblick auf die Leitung ist und hauptsächlich für die Verwendung als einstückige Halbleiterkunststoffbaueinheit bestimmt ist.
  • Bei einer mehrschichtigen Leiterplatte mit hoher Packungsdichte zur Verwendung in einer Halbleiterkunststoffbaueinheit wird das Durchgangsloch üblicherweise direkt mit einem mechanischen Bohrer oder durch Entfernen eines das Durchgangsloch bildenden Teils einer Kupferfolienoberflächenschicht durch Ätzen und nachfolgendes Erzeugen einer Bohrung in einer Isolierschicht mit einem Kohlendioxidlaser erzeugt. Wenn ein mechanischer Bohrer verwendet wird, ist es schwierig, eine Via-Bohrung zu erzeugen, die in der Mitte einer bestimmten Kupferfolieninnenschicht in Richtung dessen Dicke endet, wenn die Kupferfolieninnenschicht eine geringe Dicke aufweist oder wenn eine Mehrschichtleiterplatte in ihrer Dicke variiert. In einigen Fällen geht die Via-Bohrung durch die bestimmte Kupferfolieninnenschicht hindurch und erreicht eine Kupferfolienschicht unter der Kupferfolieninnenschicht, was zu einem Funktionsausfall führt. Wenn ein Kohlendioxidlaser verwendet wird, verbleibt eine Harzschicht mit ungefähr 1 μm auf der Wandoberfläche einer Micro-Via-Bohrung und auf einer Kupferfolienoberfläche, die den Boden der Micro-Via-Bohrung bildet, und es ist deshalb erforderlich, vor dem Verkupfern eine Desmearbehandlung durchzuführen. Wenn eine Micro-Via-Bohrung einen geringen Durchmesser aufweist oder wenn die Desmearbehandlung aufgrund eines ungenügenden Kontakts einer Desmearflüssigkeit mit den Innenoberflächen einer Micro-Via-Bohrung unzureichend ist, ist das Anhaften eines Kupferüberzugs an den Boden eines Mikro-Via-Bohrung fehlerhaft, was zu einer geringen Zuverlässigkeit bezüglich des Leitvermögens führt. Das heißt, dass häufig eine Leitungsstörung auftritt, da die Leitung zwischen einer Kupferfolienoberflächenschicht und einer Kupferfolie in dem Boden oder der Wandoberfläche einer Micro-Via-Bohrung ungenügend ist. Außerdem tritt das weitere Problem auf, dass die obige Desmearbehandlung eine Zeitspanne erfordert, die zwei- bis dreimal die Zeitspanne für ein Desmearverfahren einer üblichen Durchgangsbohrung, was eine ungenügende Verarbeitbarkeit zur Folge hat.
  • Bei der direkten Bestrahlung einer Kupferfolienoberfläche mit einem Kohlendioxidlaser wird der Laserstrahl ferner reflektiert und es wird keine Bohrung in der Kupferfolie erzeugt. Deshalb wird herkömmlicherweise eine vorbestimmte Größe eines Bohrung-bildenden Teilbereichs einer Kupferfolienoberflächenschicht durch Ätzen entfernt und ein freigelegter Harzteilbereich mit einem Niederleistungskohlendioxidlaser bestrahlt, um eine Via-Bohrung zu erzeugen. Wenn eine Bohrung mit einem geringen Durchmesser von 100 μm oder weniger durch Ätzen in einer Kupferfolie erzeugt wird, ergibt sich die Problematik, dass die Bohrung eine geringe Durchmessergenauigkeit aufweist, wenn die Kupferfolie eine große Dicke hat.
  • Des Weiteren kann, wenn eine Kupferfolie als Innenschicht vorliegt, selbst wenn eine Bohrung mit geringer Energie in einer Kupferfolienoberflächenschicht erzeugt wird, nachdem der betroffene Teilbereich der Kupferfolienoberflächenschicht durch Ätzen entfernt wurde, keine Bohrung in der Kupferfolieninnenschicht erzeugt oder keine bestimmte Micro-Via-Bohrung mit einer Kupferschicht auf seiner Wandoberfläche gebildet werden.
  • Die WO-A-98/20533 offenbart ein Verfahren zur Bildung einer Durchkontaktierung (Via) in einem Verbundsubstrat durch Auftragen einer Fotoabsorptions-Polymerschicht auf die Oberfläche des Substrats, Laserbohren der Durchkontaktierung und nachfolgendes Entfernen der Fotoabsorptionspolymerschicht. Das IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 26, Nr. 7B, Dezember 1983 offenbart die Verwendung eines gepulsten Lasers, um Durchkontaktierungen in einer Polyimidschicht zu bilden. Die DE-A-3103986 offenbart ein Verfahren zum Bohren von Durchkontaktierungen in gedruckten Schaltungen unter Verwendung eines Kohlendioxidlasers, wobei auf der anzubohrenden Oberfläche der Kupferfolie eine Schicht von Kupfer(II)-oxid bereitgestellt wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Mikro-Via-Bohrung zum elektrischen Verbinden einer ersten Kupferfolie als eine äußerste Schicht einer Leiterplatte mit einer Kupferfolie im Boden der Micro-Via-Bohrung, wie in Anspruch 1 definiert.
  • Die Erfindung wird weiter beispielhaft beschrieben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
  • 1 die Schritte des Erzeugens einer Micro-Via-Bohrung mit einem Kohlendioxidlaser zeigt [(1), (2) und (3)].
  • 2 die Schritte des Erzeugens einer Micro-Via-Bohrung mit einem Kohlendioxidlaser in Beispiel 2 zeigt [Gratentfernung durch SUEP (4)] und [Verkupfern (5)].
  • 3 die Schritte des Erzeugens einer Micro-Via-Bohrung mit einem mechanischen Bohrer in Vergleichsbeispiel 2 zeigt.
  • 4 die Schritte des Erzeugens einer Micro-Via-Bohrung mit einem Kohlendioxidlaser in Vergleichsbeispiel 4 zeigt.
  • 5 den Schritt des Verkupferns in Vergleichsbeispiel 4 zeigt.
  • 6 die Schritte des Erzeugens einer Micro-Via-Bohrung in einer kupferkaschierten doppelseitigen Laminatleiterplatte mit einem Kohlendioxidlaser und des Verkupferns in Beispiel 5 zeigt.
  • 7 die Schritte des Erzeugens einer Micro-Via-Bohrung in einer Mehrschichtplatine mit einem Kohlendioxidlaser in Beispiel 6 zeigt.
  • 8 die Schritte der SUEP-Behandlung mit einem Kohlendioxidlaser und des Verkupferns in Beispiel 6 zeigt.
  • 9 die Schritte des Erzeugens einer Micro-Via-Bohrung mit einem Kohlendioxidgaslaser und des Verkupferns in Vergleichsbeispiel 7 zeigt.
  • 10 die Schritte des Erzeugens einer Micro-Via-Bohrung mit einem mechanischen Bohrer in Vergleichsbeispiel 7 zeigt, in welchem der Bohrer durch die unterste Schicht hindurchgeht.
  • In den Zeichnungen haben die Symbole die folgenden Bedeutungen. a: Metallpulver enthaltende Harzschicht, b: Kupferfolie, c: Schicht aus dem Glasgewebesubstrat und wärmehärtbaren Harz, d: Hochleistungskohlendioxidlaser, e: Kupferfoliengrat, f: Niederleistungskohlendioxidlaser, g: Kupferfolienoberflächenschicht im Boden einer Micro-Via-Bohrung, h: verkupferter Teilbereich einer Micro-Via-Bohrung, i: mechanischer Bohrer, j: Micro-Via-Bohrung, die durch eine Kupferfolie als eine unterste Schicht hindurchgeht, k: Teilbereich, in dem die Micro-Via-Bohrung aufgrund des Hochleistungskohlendioxidlasers durch eine Kupferfolie als Innenschicht hindurchgeht, l: Micro-Via-Bohrung, die durch einen Kohlendioxidlaser erzeugt ist, m: Micro-Via-Bohrung, die einer Gasphasen- und Befeuchtungsbehandlung unterzogen wurde, n: Metallüberzug, der in einen Micro-Via-Bohrungsteilbereich eingefüllt ist, o: Kupferfolie, die durch das SUEP-Verfahren geätzt ist, p: Kupferüberzug auf einem Micro-Via-Bohrungsteilbereich, der durch eine Innenschicht hindurchgeht.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplatte bereitgestellt, die eine Micro-Via-Bohrung aufweist, die eine erste Kupferfolie als eine äußerste Schicht (nachfolgend als "Oberflächenschicht" bezeichnet) mit einer unter der ersten Kupferfolie angeordneten Kupferfolie elektrisch verbindet, wobei die Micro-Via-Bohrung die äußerste Schicht mit der Kupferfolie im Boden der Micro-Via-Bohrung mittels eines Überzugs oder einer elektrisch leitfähigen Beschichtungszusammensetzung elektrisch verbindet und die Micro-Via-Bohrung nicht durch die Kupferfolie im Boden der Micro-Via-Bohrung hindurchgeht, wenn diese durch Entfernen eines Teils der Kupferfolie in einem Bodenteilbereich der Micro-Via-Bohrung mittels eines Kohlendioxidlasers gebildet ist.
  • Die Micro-Via-Bohrung wird in der vorliegenden Erfindung wie folgt gebildet. Eine Oxidationsbehandlung zur Bildung eines Metalls wird auf wenigstens einer Kohlendioxidlaserbestrahlungsoberfläche einer Kupferfolienoberfläche eines kupferkaschierten doppelseitigen Laminats oder einer Mehrschichtplatine gebildet. Die obige Kohlendioxidlaserbestrahlungsoberfläche wird mit einer Beschichtung oder Schicht versehen, die aus einer Metallverbindung mit einem Schmelzpunkt von wenigstens 900°C und einer Bindungsenergie von wenigstens 300 kJ/Mol, einem Kohlepulver oder einer Mischung von wenigstens einem Metallpulver mit einem organischen Material gebildet ist, eine Bohrung in der Kupferfolie als eine Oberflächenschicht mit Pulsoszillationen eines Kohlendioxidlasers mit einer Energie von 20 bis 60 mJ/Puls erzeugt, und ein Teil einer Kupferfolienschicht als Innenschicht unmittelbar unterhalb der obigen Kupferfolie oder der andere Kupferfolienoberfläche des kupferkaschierten doppelseitigen Laminats wird mit einer Energie von 20 bis 35 mJ/Puls bearbeitet, so dass die Kupferfolienschicht nicht durchdrungen wird, wodurch eine Micro-Via-Bohrung mit einem Inneren gebildet wird, das eine neu freigelegte Kupferfolienschicht aufweist.
  • Andererseits kann die Micro-Via-Bohrung wie folgt gebildet werden. Ein ein Micro-Via-Bohrung-bildender Teilbereich einer Kupferfolie als Oberflächenschicht wird vorab durch Ätzen entfernt, und ein Harzschichtteilbereich, in dem Kupfer durch Ätzen entfernt wurde, wird mit einem Kohlendioxidlaser bearbeitet, und eine unter dem obigen bearbeiteten Teilbereich angeordnete Kupferfolienschicht wird mit einem Kohlendioxidlaser mit einer Leistung von 20 bis 35 mJ/Puls bearbeitet, so dass die Kupferfolienschicht nicht durchdrungen wird, wodurch eine Micro-Via-Bohrung mit einem Inneren gebildet wird, das eine neu freigelegte Kupferfolienschicht aufweist.
  • Wenn die Kupferfolie im Boden der Micro-Via-Bohrung bearbeitet wird ohne einen Teil der Oberfäche derselben wegzuschneiden, verbleibt eine Harzschicht mit einer Dicke von etwa 1 μm im Boden der Micro-Via-Bohrung. In diesem Fall wird vorzugsweise eine Plasmabehandlung oder eine Niederdruckultraviolettlichtbehandlung durchgeführt, um die Harzschicht zu entfernen, und anschließend erfolgt eine Befeuchtungsbehandlung mittels einer Desmearbehandlung, etc., vor dem Verkupfern.
  • Dann wird die Kupferfolienoberfläche durch mechanisches Polieren oder mit einer chemischen Lösung behandelt. Die Behandlung mittels eines chemischen Verfahrens wird so durchgeführt, dass die Kupferfolie in einem Micro-Via-Bohrungsteilbereich nicht gelöst und entfernt wird, wenn eine Micro-Via-Bohrung in einem kupferkaschierten doppelseitigen Laminat erzeugt ist.
  • Wenn eine Micro-Via-Bohrung durch direktes Bestrahlen mit einem Kohlendioxidlaser erzeugt wird, entsteht ein Kuperfoliengrat in einem Micro-Via-Bohrungsteilbereich einer Kupferfolie als eine Oberflächenschicht. Durch mechanisches Polieren ist ein solcher Grat schwer zu entfernen und es ist deshalb bevorzugt, den Grat mit einer chemischen Lösung zu entfernen. Die Oberfläche jeder Kupferfolie wird zweidimensional geätzt, um die Dicke derselben zu verringern, wodurch der Kupferfoliengrat in dem Micro-Via-Bohrungsteilbereich entfernt wird. Die Kupferfoliendicke verringert sich deshalb. Bei der Bildung einer Schaltung mit schmaler Linienbreite auf der Kupferfolie, die durch Plattieren jeder Oberfläche erhalten wurde, treten deshalb keine Defekte, wie ein Kurzschluss oder ein Strukturbruch, auf, und es kann eine Leiterplatte mit hoher Packungsdichte hergestellt werden. Des Weiteren ist keine Desmearbehandlung erforderlich und es wird eine gute Verarbeitbarkeit erreicht. Wenn die äußerste Schicht und eine Innenschicht darunter mit einem Metallüberzug oder einer elektrisch leitfähigen Beschichtungszusammensetzung verbunden werden, werden große Verbindungsbereiche bereitgestellt und die so erhaltene Leiterplatte ist äußerst zuverlässig bezüglich der Leitung (Leitvermögen).
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplatte, umfassend ein kupferkaschiertes doppelseitiges Laminat mit wenigstens zwei Kupferschichten oder eine Mehrschicht platine und einer darin erzeugten Micro-Via-Bohrung, und ein Verfahren zur Erzeugung der obigen Micro-Via-Bohrung.
  • Das Verfahren zur Herstellung einer Micro-Via-Bohrung ist wie folgt. Eine Kupferfolie als eine Oberflächenschicht wird oxidiert, um ein Metalloxid zu bilden, eine Harzzusammensetzung, enthaltend 3 bis 97 Vol.-% wenigstens einer Verbindung ausgewählt aus einem Metallverbindungspulver, einem Kohlepulver oder einem Metallpulver mit einem Schmelzpunkt von wenigstens 900°C und einer Bindungsenergie von wenigstens 300 kJ/Mol, wird auf eine Kupferfolie als eine Oberflächenschicht aufgebracht, oder eine Schicht einer solchen Zusammensetzung wird auf einer Kupferfolie als eine Oberflächenschicht angeordnet, das Metalloxid, die Beschichtung oder Schicht wird mit einem Hochleistungskohlendioxidlaser mit einer Leistung von 20 bis 60 mJ/Puls bestrahlt, um eine Bohrung in der Kupferfolie als eine Oberflächenschicht zu bilden, dann wird ein Teil einer Innenschicht, die zwischen der oberen Kupferfolie oder der anderen Kupferfolienoberfläche eines kupferkaschierten doppelseitigen Laminats angeordnet ist, mit einem Kohlendioxidlaser mit einer Leistung von 25 bis 35 mJ/Puls bestrahlt, um eine Micro-Via-Bohrung zu erzeugen, die nicht durch die Kupferfolie im Boden der Micro-Via-Bohrung hindurchgeht, wodurch die Micro-Via-Bohrung mit einem Inneren gebildet wird, das eine neu freigelegte Kupferfolienschicht aufweist.
  • Es kann eine Ausführungsform verwendet werden, in der die Kupferfolie mit einer Energie von 20 bis 60 mJ/Puls bearbeitet wird, die Kupferfolie im Boden des Mikrodurchgangslochs mit einer Energie von 5 bis 35 mJ/Puls endbearbeitet wird, eine verbliebene Harzschicht durch eine Gasphasenbehandlung, wie eine Plasma- oder Niederdruck-Ultraviolettbehandlung, entfernt wird und anschließend eine Befeuchtungsbehandlung und Verkupfern erfolgt. Selbstverständlich kann eine Desmearbehandlung durchgeführt werden, wobei die Gasphasenbehandlung geeigneter ist zum vollständigen Entfernen des verbliebenen Harzes, wenn die Micro-Via-Bohrung einen geringen Durchmesser aufweist.
  • Des Weiteren wird eine Kupferfolie vorab von einem Micro-Via-Bohrung-bildenden Teilbereich einer Kupferfolie als eine Oberflächenschicht durch Ätzen entfernt, und ein Harz mit einem Niederleistungskohlendioxidlaser bearbeitet. Anschließend wird eine unter dem Harz angeordnete Kupferfolie mit einem Kohlendioxidlaser mit einer Leistung von 20 bis 35 mJ/Puls so bearbeitet, dass die Kupferfolie nicht durchdrungen wird, um eine Micro-Via-Bohrung mit einem Inneren zu erzeugen, das eine neu freigelegte Kupferfolie aufweist.
  • Anschließend wird eine Kupferfolienoberfläche mechanisch poliert oder mit einer chemischen Lösung behandelt. Für das mechanische Polieren kann eine übliche Poliermaschine verwendet werden. Wenn ein Micro-Via-Bohrungsteilbereich einen Grat aufweist, muss das Polieren mehrmals durchgeführt werden, was zu einer Veränderung der Plattendimensionen führen kann. Es ist deshalb bevorzugt, ein Kupferfolienoberflächenbehandlungsverfahren anzuwenden, bei dem das Ätzen mit einer chemischen Lösung und das Entfernen eines Grats durch Auflösen desselben mit der chemischen Lösung gleichzeitig erfolgen.
  • Die Oberflächen jeder Kupferfolie werden zweidimensional geätzt, um die Dicke derselben zu verringern, bis die Kupferfolie üblicherweise eine Dicke von jeweils 3 bis 7 μm aufweist. Bei der Bildung einer Schaltung mit schmaler Linienbreite auf der Kupferfolie, die durch Plattieren jeder Oberfläche erhalten wurde, treten daher keine Defekte, wie ein Kurzschluss und ein Strukturbruch, auf, und es kann eine Leiterplatte mit hoher Packungsdichte erzeugt werden. Des Weiteren erfordert die Micro-Via-Bohrung in der vorliegenden Erfindung keine Desmearbehandlung und es wird eine gute Verarbeitbarkeit erreicht. Die Kupferfolie im Boden der Micro-Via-Bohrung wird in hohem Maße freigelegt, und wenn der Micro-Via-Bohrungsteilbereich plattiert oder mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtungszusammensetzung gefüllt wird, um die äußerste Schicht mit der darunter angeordneten Kupferfolie zu verbinden, kann ein großer Verbindungsbereich erhalten werden, und es kann eine Leiterplatte mit hoher Zuverlässigkeit bezüglich der Leitung durch die Micro-Via-Bohrung erhalten werden. Für das Ätzen kann eine bekannte chemische Lösung als solche verwendet werden, wie beispielsweise diejenigen Chemikalien, die in JP-A-02-22887, JP-A-02-22896, JP-A-02-25089, JP-A-02-25090, JP-A-02-60189, JP-A-02-166789, JP-A-03-25995, JP-A-03-60183, JP-A-03-94491, JP-A-04-199592 und JP-A-04-263488 offenbart sind. Das Ätzen erfolgt durch ein Verfahren (SUEP-Verfahren genannt), bei dem eine Metalloberfläche mit der obigen Chemikalie aufgelöst und entfernt wird. Die Ätzrate wird üblicherweise auf 0,02 bis 10 μm/Sekunde eingestellt.
  • Das kupferkaschierte doppelseitige Laminat oder die Mehrschichtplatine mit wenigstens zwei Kupferschichten, das bzw. die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise ein kupferkaschiertes doppelseitiges Laminat, das erzeugt wird durch Bereitstellen eines Glasgewebes als Substrat, Inkorporieren eines Farbstoffs oder eines Pigments in eine wärmehärtbare Harzzusammensetzung, um diese schwarz zu färben, und Mischen von 10 bis 60 % eines anorganischen isolierenden Füllstoffs mit der Harzzusammensetzung, Bilden einer homogenen Mischung, und Imprägnieren des Glasgewebes mit der Mischung.
  • Die Mehrschichtplatine ist vorzugsweise ein Produkt, das hergestellt wird durch Bearbeiten des obigen kupferkaschierten doppelseitigen Laminats, das ein Glasgewebe als Substrat verwendet, Bereitstellen eines bearbeiteten kupferkaschierten doppelseitigen Laminats als eine Innenschicht, Oxidieren der Oberflächen davon, um eine Kupferoxidschicht wie benötigt zu bilden, Anordnen eines anorganischen oder organischen gewebebasierten Prepregs, einer Harzschicht, einer harzanhaftenden Kupferfolie oder einer Beschichtung einer Beschichtungszusammensetzung auf jeder Oberfläche, und Laminieren der resultierenden Anordnung unter Hitze und Druck und vorzugsweise unter Vakuum.
  • Neben den obigen kupferkaschierten Leiterplatten kann ein kupferkaschiertes doppelseitiges Laminat und eine Mehrschichtplatine verwendet werden, welche eine allgemein bekannte äußerst wärmebeständige Folie, wie eine Polyimidfolie, eine Polyesterfolie, eine Polyparaffinsäurefolie oder dergleichen, verwendet.
  • Das Substrat beinhaltet allgemein bekannte anorganische oder organische Gewebe oder Faserstoffe. Insbesondere ist das anorganische Substrat ausgewählt aus Geweben und Faserstoffen, die aus E-, S-, D- und M-Glasfasern gebildet sind. Das organische Substrat ist aus Geweben und Faserstoffen ausgewählt, die aus Flüssigkristallpolyester und vollständig aromatischen Polyamidfasern gebildet sind.
  • Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Harz für die wärmehärtbare Harzzusammensetzung ist allgemein aus bekannten wärmehärtbaren Harzen ausgewählt. Spezifische Beispiele dafür umfassen ein Epoxyharz, ein polyfunktionelles Cyanatesterharz, ein polyfunktionelles Maleinimidcyanatesterharz, ein polyfunktionelles Maleinimidharz, und ein eine ungesättigte Gruppe enthaltendes Polyphenylenetherharz. Diese Harze können allein oder in Kombination verwendet werden. Angesichts der Form einer Micro-Via-Bohrung oder Durchgangsbohrung, die durch Bearbeiten mit einem Hochleistungskohlendioxidlaser gebildet ist, ist eine wärmehärtbare Harzzusammensetzung mit einer Glasübergangstemperatur von wenigstens 150°C bevorzugt. Angesichts der Feuchtigkeitsbeständigkeit, Antiwanderungseigenschaften und elektrischen Eigenschaften nach Feuchtigkeitsaufnahme, ist eine polyfunktionelle Cyanatesterharzzusammensetzung bevorzugt.
  • Die polyfunktionelle Cyanatesterverbindung, die eine wärmehärtbare Harzkomponente in der vorliegenden Erfindung ist, ist eine Verbindung, die ein Molekül aufweist, das wenigstens 2 Cyanatogruppen enthält. Spezifische Beispiele dafür umfassen 1,3- oder 1,4-Dicyanatobenzol, 1,3,5-Tricyanatobenzol, 1,3-, 1,4-, 1,6-, 1,8-, 2,6- oder 2,7-Dicyanatonaphthalin, 1,3,6-Tricyanatonaphthalin, 4,4-Dicyanatobiphenyl, Bis(4-dicyanatophenyl)methan, 2,2-Bis(4-cyanatophenyl)propan, 2,2-Bis(3,5-dibrom-4-cyanatophenyl)propan, Bis(4-cyanatophenyl)ether, Bis(4-cyanatophenyl)thioether, Bis(4-cyanatophenyl)sulfon, Tris(4-cyanatophenyl)phosphit, Tris(4-cyanatophenyl)phosphit und Cyanate, die durch Umsetzen von Novolak und Cyanhalogenid erhalten werden.
  • Ferner können die in den japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 41-1928, 42-18468, 44-4791, 45-11712, 46-41112 und 47-26853 und der JP-A-51-63149 offenbarten polyfunktionellen Cyanatesterverbindungen verwendet werden. Des Weiteren kann ein Vorpolymer verwendet werden, das ein Molekulargewicht von 400 bis 6000 und einen Triazinring aufweist, der durch Dimerisieren von Cyanatogruppen irgendeiner dieser polyfunktionellen Cyanatesterverbindungen gebildet wird. Das Vorpolymer wird erhalten, indem das obige polyfunktionelle Cyanatestermonomer in Gegenwart einer Säure, wie einer anorganischen Säure oder einer Lewis-Säure, einer Base, wie einem tertiären Amin, z.B. Natriumalkoholat, oder einem Salz, wie Natriumcarbonat, polymerisiert wird. Teilweise enthält das Vorpolymer nicht umgesetztes Monomer und liegt in Form einer Mischung eines Monomers und eines Vorpolymers vor, und diese ist in der vorliegenden Erfindung ebenfalls verwendbar. Im Allgemeinen wird dieses vor der Verwendung in einem organischen Lösungsmittel, in welchem dieses löslich ist, aufgelöst.
  • Das Epoxyharz ist allgemein aus bekannten Epoxyharzen ausgewählt. Spezifische Beispiele dafür umfassen ein flüssiges oder festes Epoxyharz vom Bisphenol-A-Typ, ein Epoxyharz vom Bisphenol-F-Typ, ein Epoxyharz vom Phenyl-Novolak-Typ, ein Epoxyharz vom Kresol-Novolak-Typ, ein alicyclisches Epoxyharz, eine Polyepoxyverbindung, erhalten durch Epoxidieren der Doppelbindung von Butadien, Pentadien, Vinylcyclohexen oder Dicyclopentylether, ein Polyol und eine Polyglycidylverbindung, die durch Umsetzen eines Hydroxylgruppen-enthaltenden Silikonharzes und Epohalohydrin erhalten wird. Diese Harze können allein oder in Kombination verwendet werden.
  • Das Polyimidharz ist allgemein aus bekannten Polyimidharzen ausgewählt. Vorzugsweise wird ein Polyimidharz im Hinblick auf ausgewogene Eigenschaften geeigneterweise in Kombination verwendet.
  • Verschiedene Additive können zu der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung gegeben werden, solange die der Zusammensetzung innewohnenden Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden. Die obigen Additive umfassen Monomere mit polymerisierbaren Doppelbindungen, wie ungesättigte Polyester, Vorpolymere derselben, elastische Flüssigkautschuke mit einem geringen Molekulargewicht oder elastische Kautschuke mit einem hohen Molekulargewicht, wie Polybutadien, epoxidiertes Butadien, Maleatbutadien, ein Butadien-Acrylnitril-Copolymer, Polychloropren, ein Butadien-Styrol-Copolymer, Polyisopren, Butylkautschuk, Fluorkautschuk und Naturkautschuk, Polyethylen, Polypropylen, Polybuten, Poly-4-methylpenten, Polystyrol, AS-Harz, ABS-Harz, MBS-Harz, Styrol-Isopren-Kautschuk, ein Polyethylen-Propylen-Copolymer, ein 4-Fluorethylen-6-fluorethylen-Copolymer, Vorpolymere oder Oligomere mit hohem Molekulargewicht, wie Polycarbonat, Polyphenylenether, Polysulfon, Polyester und Polyphenylensulfid, und Polyurethan. Diese Additive werden je nach Bedarf eingesetzt. Ferner können verschiedene bekannte Additive, wie ein organischer Füllstoff, ein Verdickungsmittel, ein Schmiermittel, ein Antischaummittel, ein Dispergiermittel, ein Egalisiermittel, ein Photosensibilisator, ein Flammverzögerungsmittel, ein Aufheller, ein Polymerisationsinhibitor und ein Thixotropiermittel, je nach Bedarf, allein oder in Kombination, verwendet werden. Ein Härtungsmittel oder ein Katalysator wird, je nach Bedarf, in eine Verbindung mit einer reaktiven Gruppe inkorporiert.
  • Die wärmehärtbare Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung härtet unter Hitze selbst aus. Da dessen Härtungsrate jedoch gering ist und deshalb hinsichtlich der Verarbeitbarkeit und der wirtschaftlichen Leistung, etc., ungenügend ist, wird ein bekannter Wärmehärtungskatalysator in das wärmehärtbare Harz inkorporiert. Die Menge des Katalysators pro 100 Gew.-Teile des wärmehärtbaren Harzes beträgt 0,005 bis 10 Gew.-Teile, vorzugsweise 0,01 bis 5 Gew.-Teile.
  • Der anorganische isolierende Füllstoff kann aus allgemein bekannten Füllstoffen ausgewählt sein. Spezifische Beispiele dafür umfassen Siliziumdioxide, wie natürliches Siliziumdioxid, calciniertes Siliziumdioxid und amorphes Siliziumdioxid, Weißruß, Titanweiß, Aerogel, Tonerde, Talk, Wollastonit, Rohglimmer, synthetischer Glimmer, Kaolin, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid und Perlit. Die Menge der obigen Füllstoffe beträgt 10 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 50 Gew.-%.
  • Ferner ist es bevorzugt, ein schwarzen Farbstoff oder ein schwarzes Pigment zu der Harzzusammensetzung zu geben, um die Streuung des Laserstrahls während der Bestrahlung mit einem Kohlendioxidlaser zu verhindern. Der Teilchendurchmesser des schwarzen Farbstoffs oder schwarzen Pigments beträgt zur Bildung einer einheitlichen Dispersion vorzugsweise 1 μm oder weniger. Der Farbstoff oder das Pigment kann aus allgemein bekannten Farbstoffen oder Pigmenten ausgewählt sein. Die Menge davon beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-%. Des Weiteren kann eine Glasfaser verwendet werden, dessen Faseroberfläche schwarz angefärbt ist.
  • Die Kupferfolie, die als äußerste Schicht verwendet wird, kann aus allgemein bekannten Kupferfolien ausgewählt sein. Vorzugsweise wird eine Elektrolytkupferfolie mit einer Dicke von 3 bis 18 μm verwendet. Als Kupferfolie, die für eine Innenschicht verwendet wird, wird vorzugsweise eine Elektrolytkupferfolie mit einer Dicke von 12 bis 70 μm verwendet.
  • Ein verstärktes, kupferkaschiertes Glasgewebesubstratlaminat wird hergestellt durch Imprägnieren des Glassubstrats mit der wärmehärtbaren Harzzusammensetzung, Trocknen der Zusammensetzung zum Überführen der Zusammensetzung in den B-Stage, um ein Prepreg mit einem Glasgehalt von 30 bis 85 Gew.-% zu erhalten, nachfolgendes Laminieren einer vorbestimmten Anzahl von Lagen des so erhaltenen Prepregs, Anordnen von Kupferfolien auf den oberen und unteren Oberflächen des laminierten Prepregs, eine auf jeder Oberfläche, und Laminieren der resultierenden Anordnung unter Hitze und Druck, um ein kupferkaschiertes doppelseitiges Laminat zu erhalten. Das so erhaltene kupferkaschierte Laminat weist einen Querschnitt auf, in dem das Harz und der anorganische Füllstoff mit Ausnahme des Glases homogen dispergiert sind, und es kann eine einheitliche Bohrung mit einem Laser erzeugt werden. Des Weiteren ist das kupferkaschierte Laminat schwarz gefärbt, wodurch die Erzeugung einer einheitlichen Bohrung ohne unebene Wandoberflächen einfacher ist, da die Streuung des Laserstrahls verhindert wird.
  • Eine Micro-Via-Bohrung wird wie folgt erzeugt. In dem kupferkaschierten doppelseitigen Laminat oder der Mehrschichtplatine wird die Kupferfolienoberfläche, die mit einem Kohlendioxidlaser bestrahlt werden soll, oxidiert, um ein Metalloxid zu bilden, oder eine Beschichtung oder Schicht, die aus einer Harzzusammensetzung gebildet ist, die 3 bis 97 Vol.-% eines Metallverbindungspulvers, eines Kohlepulvers oder eines Metallpulvers mit einem Schmelzpunkt von wenigstens 900°C und einer Bindungsenergie von wenigstens 300 kJ/Mol enthält, wird auf der obigen Oberfläche bereitgestellt, und der Teilbereich, in dem die Micro-Via-Bohrung gebildet werden soll, wird direkt mit einem Kohlendioxidlaser bestrahlt.
  • Die Metallverbindung mit einem Schmelzpunkt von wenigstens 900°C und einer Bindungsenergie von wenigstens 300 kJ/Mol, die in der vorliegenden Erfindung als Hilfsmaterial verwendet wird, kann allgemein aus bekannten Metallverbindungen ausgewählt sein. Es werden beispielsweise Oxide verwendet. Die Oxide umfassen Oxide von Titan, wie Titanoxid, Oxide von Magnesium, wie Magnesiumoxid, Oxide von Eisen, wie Eisenoxid, Oxide von Nickel, wie Nickeloxid, Mangandioxid, Oxide von Zink, wie Zinkoxid, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Seltenerdmetalloxide, Oxide von Cobalt, wie Cobaltoxid, Oxide von Zinn, wie Zinnoxid, und Oxide von Wolfram, wie Wolframoxid. Nichtoxide können verwendet werden. Nichtoxide umfassen allgemein bekannte Oxide wie Siliziumcarbid, Wolframcarbid, Bornitrid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Bariumsulfat und Seltenerdmetallsulfide. Kohle kann auch verwendet werden. Ferner können auch verschiedene Gläser, die Mischungen von Metalloxidpulvern sind, verwendet werden. Des Weiteren kann ein Kohlepulver verwendet werden. Des Weiteren können Pulver von einfachen Substanzen von Silber, Aluminium, Bismuth, Cobalt, Kupfer, Eisen, Magnesium, Mangan, Molybdän, Nickel, Palladium, Antimon, Silizium, Zinn, Titan, Vanadium, Wolfram und Zink oder Metallpulver von Legierungen derselben verwendet werden. Diese werden alleine oder in Kombination verwendet. Diese weisen einen mittleren Teilchendurchmesser von 5 μm oder weniger, vorzugsweise 1 μm oder weniger, auf.
  • Die Moleküle werden dissoziiert oder geschmolzen, um während der Bestrahlung mit einem Kohlendioxidlaser dissipiert zu werden. Bevorzugt sind deshalb diejenigen, die keine nachteilige Wirkung auf einen Halbleiterchip oder auf die Anhaftungseigenschaften der Wand einer Bohrung, wenn selbige sich an die Wand einer Bohrung anhaften, etc., aufweisen. Eine Zusammensetzung, die Na-, K- oder Cl-Ionen enthält, ist nicht bevorzugt, da sich diese nachteilig auf die Funktionssicherheit eines Halbleiters auswirkt. Die Menge des obigen Pulvers beträgt 3 bis 97 Vol.-%, vorzugsweise 5 bis 95 Vol.-%. Vorzugsweise ist das obige Pulver in eine wässrige Lösung eingebracht und homogen dispergiert.
  • Die organische Substanz als Hilfsmaterial ist nicht speziell beschränkt, wobei sie aus denjenigen Substanzen ausgewählt ist, die sich nicht von einer Kupferfolienoberfläche ablösen, wenn diese geknetet, auf eine Kupferfolienoberfläche aufgebracht und getrocknet werden. Vorzugsweise wird ein Harz verwendet. Im Hinblick auf den Umweltschutz ist das Harz vorzugsweise aus wasserlöslichen oder dispergierbaren Harzen, wie Polyvinylalkohol, einem Polyvinylalkohol-Verseifungsprodukt und Stärke, ausgewählt.
  • Das Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, die ein Metallverbindungspulver, ein Kohlepulver oder ein Metallpulver und ein organisches Material enthält, ist nicht kritisch. Das obige Verfahren beinhaltet ein Verfahren zum Kneten von Materialien bei einer hohen Temperatur mit einer Knetvorrichtung und Extrudieren der gekneteten Mischung in Form einer Schicht, ein Verfahren zum Bereitstellen eines Lösungsmittels oder einer in Wasser löslichen Harzzusammensetzung, Zugeben der obigen Pulver dazu, homogenes Mischen derselben unter Rühren, Auftragen der Mischung als eine Beschichtungszusammensetzung auf eine Kupferfolienoberfläche und Trocknen derselben, um eine Beschichtung zu bilden, ein Verfahren zum Auftragen der Harzzusammensetzung auf eine thermoplastische Folie, um eine Schicht zu bilden, und ein Verfahren zum Imprägnieren eines Glassubstrats oder dergleichen mit der Harzzusammensetzung und Trocknen desselben, um eine Schicht zu erhalten (auch als "Hilfsschicht zur Erzeugung einer Bohrung mit einem Laser" bezeichnet). Die Dicke der Beschichtung oder der Schicht ist nicht speziell beschränkt, wobei dessen Gesamtdicke 30 bis 200 μm beträgt.
  • Die Hilfsschicht zur Erzeugung einer Bohrung mit einem Laser kann als solche verwendet werden. Sie wird jedoch vorzugsweise auf einer Mehrschichtplatine angeordnet und in möglichst engem Kontakt mit derselben gehalten, damit eine Micro-Via-Bohrung erzeugt werden kann, die eine bessere Form aufweist. Allgemein wird eine Schicht an eine Mehrschichtplatine fixiert und mit dieser in engem Kontakt gehalten, indem ein Verfahren zum Befestigen derselben mit einem Band oder dergleichen angewendet wird. Um diese noch vollständiger zu befestigen, wird die erhaltene Schicht auf einem kupferkaschierten doppelseitigen Laminat oder einer Mehrschichtplatine angeordnet, wobei dessen Harzoberfläche daran haftet, und das Harz wird geschmolzen und unter Wärme und Druck verbunden. Andernfalls wird die Harzoberflächenschicht mit Wasser bis zu einer Tiefe von 3 μm oder weniger vorbefeuchtet und das Verbinden erfolgt bei Raumtemperatur unter Druck, wodurch die Anhaftung an eine Kupferfolienoberfläche verbessert wird und eine Micro-Via-Bohrung mit einer ausgezeichneten Lochform erhalten werden kann.
  • Die Harzzusammensetzung kann eine Harzzusammensetzung sein, die in Wasser nicht löslich ist, jedoch in einem organischen Lösungsmittel löslich ist. In einigen Fällen haftet jedoch ein Harz während der Bestrahlung mit einem Kohlendioxidlaser an die Umgebung einer Micro-Via-Bohrung an, und nicht Wasser sondern ein organi sches Lösungsmittel wird zur Entfernung des obigen Harzes benötigt, was die Bearbeitung in einem nachfolgenden Schritt kompliziert macht und zu Problemen hinsichtlich der Umweltverschmutzung und dergleichen führt. Es ist deshalb unerwünscht, eine Harzzusammensetzung zu verwenden, die in einem organischen Lösungsmittel löslich ist.
  • Des Weiteren kann in einer anderen Ausführungsform eine Micro-Via-Bohrung erzeugt werden, nachdem die Oberfläche einer Kupferfolie oxidiert wurde, wobei es im Hinblick auf die Form der Micro-Via-Bohrung bevorzugt ist, die obige Hilfsschicht zu verwenden.
  • Wenn die obige Hilfsschicht unter Hitze und Druck auf die Kupferfolienoberfläche laminiert wird, wird die aufgebrachte Harzschichtseite derselben an die Kupferfolienoberfläche angelagert, und die Hilfsschicht wird mittels einer Walze durch Schmelzen der Harzschicht bei einer Temperatur, die im Allgemeinen zwischen 40°C und 150°C, vorzugsweise zwischen 60°C und 120°C, liegt, bei einem Lineardruck von 0,5 bis 30 kg, vorzugsweise 1 bis 20 kg, in engen Kontakt gebracht. Die zu verwendende Temperatur unterscheidet sich in Abhängigkeit des Schmelzpunkts eines ausgewählten wasserlöslichen Harzes sowie in Abhängigkeit des gewählten Lineardrucks und der gewählten Vorschubgeschwindigkeit. Im Allgemeinen wird die Laminierung bei einer Temperatur durchgeführt, die 5 bis 20°C höher ist als der Schmelzpunkt des wasserlöslichen Harzes.
  • Wenn die Hilfsschicht bei Raumtemperatur in engen Kontakt mit der Kupferfolienoberfläche gebracht wird, ist die aufgebrachte Harzschicht-Oberfläche mit Wasser 3 μm oder weniger tief befeuchtet, um das wasserlösliche Harz zu einem gewissen Grad aufzulösen, und die Hilfsschicht wird unter dem obigen Druck laminiert. Das Verfahren zur Befeuchtung mit Wasser ist nicht speziell beschränkt, wobei beispielsweise ein Verfahren zum kontinuierlichen Aufbringen von Wasser auf die Oberfläche eines kupferkaschierten Laminats mit einer Walze, gefolgt von einem kontinuierlichen Laminieren der Hilfsschicht auf das kupferkaschierte Laminat, oder ein Verfahren zum kontinuierlichen Aufsprühen von Wasser auf eine aufgebrachte Harzschichtoberfläche, gefolgt von einem kontinuierlichen Laminieren der Hilfsschicht auf das kupferkaschierte Laminat verwendet werden kann.
  • Eine Micro-Via-Bohrung wird wie folgt erzeugt. Eine Harzzusammensetzung, die 3 bis 97 Vol.-%, vorzugsweise 5 bis 95 Vol.-%, eines Metallverbindungspulvers mit einem Schmelzpunkt von wenigstens 900°C und einer Bindungsenergie von 300 kJ/Mol enthält, wird an eine thermoplastische Folie angelagert, um eine Gesamtdicke von 30 bis 200 μm aufzuweisen, die resultierende Hilfsschicht wird mit einem Micro-Via-Bohrung-bildenden Teilbereich der Kupferfolienoberfläche (überhaupt nicht behandelt), das mit einem Kohlendioxidlaser bestrahlt werden soll, in engen Kontakt gebracht durch Fixieren der Hilfsschicht mittels eines Bandes an die Position, durch Schmelzen des Harzes unter Hitze und Druck, oder durch Befeuchten der Oberfläche der wasserlöslichen Harzzusammensetzungsoberfläche mit Wasser und Anlagern derselben bei Raumtemperatur, um die wasserlösliche Harzoberfläche aufzulösen, und eine Bohrung wird in der Kupferfolie durch direktes Bestrahlen der Hilfsschicht mit einem Hochleistungskohlendioxidlaser mit einem Strahldurchmesser, der auf einen bestimmten Durchmesser fokussiert ist, und einer Leistung von 20 bis 60 mJ/Puls erzeugt.
  • Der Kohlendioxidlaser verwendet üblicherweise eine Wellenlänge von 9,3 bis 10,6 μm im Infrarotwellenlängenbereich. Vorzugsweise wird zunächst eine erste Kupferfolie als Oberfläche mit einem Output von 20 bis 60 mJ/Puls bearbeitet, um eine Bohrung zu erzeugen, die Bestrahlung mit dem Kohlendioxidlaser fortgesetzt, bis die Bohrung einen Kupferfolienteilbereich im Boden der Micro-Via-Bohrung erreicht, die Leistung auf eine Energie von 25 bis 35 mJ/Puls verringert, und eine Harzschicht und ein Teil der Kupferfolie mit einem letzten Shot bearbeitet, um einen Boden der Micro-Via-Bohrung dergestalt zu erzeugen, dass die Kupferfolie nicht durchdrungen wird. Natürlich kann nach der Bearbeitung der ersten Kupferfolienschicht eine Harzschicht mit einer Energie von 5 bis 35 mJ/Puls bearbeitet werden und die zur Bildung des Bodens einer Micro-Via-Bohrung bestimmte Kupferfolie bearbeitet werden. Wenn die Isolierschicht eines kupferkaschierten Laminats, das aus einem Glasgewebe gebildet ist, bearbeitet wird, werden im Allgemeinen für eine Dicke von 100 μm 1 bis 10 Shots verwendet. Nach der Bestrahlung wird die Kupferfolie auf jede Oberfläche mit einer flüssigen Chemikalie zweidimensional gelöst, und ein Grat, der in einem Micro-Via-Bohrung-bildenden Teilbereich gebildet ist, wird ebenfalls mit der flüssigen Chemikalie entfernt. Anschließend wird das verbliebene Harz, das im Bodenteilbereich und der Wandoberfläche der Micro-Via-Bohrung verblieben ist, durch ein Gasphasenverfahren vollständig entfernt. Das Gasphasenverfahren kann allgemein aus bekannten Verfahren ausgewählt sein. Bei der Plasmabehandlung, in der eine Kupferfolie aufgelöst wird, werden Kupferfolien mit einer größeren Dicke im Voraus bereitgestellt, und jede Kupferfolie weist nach Beendigung der Behandlung eine Dicke von 3 bis 7 μm auf.
  • Die Gasphasenbehandlung kann aus bekannten Verfahren, wie einer Plasmabehandlung und einer Behandlung mit Niederdruckultraviolettlicht, ausgewählt sein. Die Plasmabehandlung verwendet ein Niedertemperaturplasma, das durch teilweises Anregen und Ionisieren von Molekülen mit einer Hochfrequenzstromquelle hergestellt wird. Bei der Plasmabehandlung wird im Allgemeinen eine High-Rate-Behandlung durch Ionenstoß oder eine moderate Behandlung mit Radikalen verwendet. Als Prozessgas kann ein Reaktivgas oder ein Inertgas verwendet werden. Als Inertgas wird hauptsächlich Argongas verwendet. Eine physikalische Oberflächenbehandlung wird mit Argongas oder dergleichen durchgeführt. Die physikalische Behandlung reinigt eine Oberfläche physikalisch mittels Ionenstoß. Das Niederdruckultraviolettlicht ist ultraviolettes Licht in einem Kurzwellenlängenbereich. Beispielsweise wird die Harzschicht durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht in einem Kurzwellenlängenbereich mit einem Peak bei 184,9 nm oder 253,7 nm zersetzt und entfernt. Die Harzoberfläche wird dann hydrophob. Die Befeuchtungsbehandlung wird deshalb vorzugsweise in Kombination mit der Verwendung einer Ultraschallbehandlung durchgeführt, wenn ein Loch einen geringen Durchmesser aufweist, gefolgt vom Überziehen mit Kupfer. Die Befeuchtungsbehandlung ist nicht speziell beschränkt. Beispielsweise wird eine wässrige Lösung von Kaliumpermanganat eingesetzt oder es wird Soft-Ätzen angewendet.
  • Der Kohlendioxidlaser verwendet im Allgemeinen eine Wellenlänge von 9,3 bis 10,6 μm in einem Infrarotwellenlängenbereich. Vorzugsweise wird zunächst eine erste Kupferfolie als Oberfläche mit einem Output von 20 bis 60 mJ/Puls bearbeitet, um eine Bohrung zu erzeugen, die Leistung auf eine Energie von 20 bis 35 mJ/Puls verringert, und eine darunter angeordnete Harzschichtoberfläche mit wenigstens einem Shot bearbeitet, um einen Boden der Micro-Via-Bohrung zu bilden. Wenn eine Harzschicht auf der darunter angeordneten Kupferfolie mit einem letzten Shot von 5 bis 35 mJ/Puls nicht entfernt wird, so dass der Boden der Micro-Via-Bohrung nicht gebildet wird, wird vorzugsweise eine Gasphasenbehandlung und eine Befeuchtungsbehandlung durchgeführt, um die Harzschicht zu entfernen, gefolgt vom Verkupfern. Im Allgemeinen werden 1 bis 10 Shots für eine Dicke von 100 μm angewendet, wenn die Isolierschicht eines kupferkaschierten Laminats, das aus einem Glasgewebe gebildet ist, bearbeitet wird.
  • Die Micro-Via-Bohrung wird durch allgemein bekannte Verkupferungsverfahren plattiert. Andernfalls wird eine elektrisch leitfähige Beschichtungszusammensetzung in die Micro-Via-Bohrung gefüllt, um die elektrische Leitung zwischen einer Kupferfolie auf der Oberflächenschicht und einer darunter angeordneten Kupferfolie herzustel len. Die elektrisch leitfähige Beschichtungszusammensetzung kann allgemein aus bekannten elektrisch leitfähigen Beschichtungszusammensetzungen ausgewählt sein. Spezifische Beispiele hierfür umfassen Kupferpaste, Silberpaste, Lötpaste und andere Lötmittel.
  • Wirkung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Leiterplatte und eine durch das erfindungsgemäße Verfahren gebildete Micro-Via-Bohrung benötigen keine Desmearbehandlung und weisen eine hohe Funktionszuverlässigkeit im Hinblick auf die Verbindung zwischen einer äußersten Schicht und einer darunter angeordneten Kupferfolie auf. Des Weiteren ist die Bearbeitungsgeschwindigkeit bemerkenswert hoch verglichen mit dem Bearbeiten mit einem Bohrer, was die Produktivität in hohem Maße verbessert. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ferner Kupferfolien in einer Richtung der Dicke in gewissem Maße geätzt, wodurch ein Grat, der in einem Micro-Via-Bohrungsteilbereich vorkommt, gleichzeitig entfernt werden kann. Bei der Bildung einer Schaltung auf der Kupferfolie, die durch Plattieren jeder Oberfläche erhalten wurde, treten folglich keine Defekte, wie ein Kurzschluss und ein Strukturbruch, auf, und es kann eine Leiterplatte mit hoher Packungsdichte hergestellt werden. Es kann auch ein Verfahren zur Herstellung einer Micro-Via-Bohrung bereitgestellt werden, welches die Bereitstellung der obigen Leiterplatte ermöglicht.
  • Beispiele
  • Die vorliegende Erfindung wird ausführlicher unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Beispiele erläutert, in denen 'Teil" für "Gew.-Teil" steht, sofern nichts anderes angegeben ist.
  • Beispiel 1
  • 900 Teile 2,2-Bis-(4-cyanatophenyl)propan und 100 Teile Bis(4-maleinimidphenyl)methan wurden bei 150°C geschmolzen und unter Rühren für 4 Stunden umgesetzt, um ein Vorpolymer zu erhalten. Das Vorpolymer wurde in einem gemischten Lösungsmittel von Methylethylketon und Dimethylformamid gelöst. Zu der resultierenden Lösung wurden 400 Teile eines Epoxyharzes vom Bisphenol-A-Typ (Handelsname: Epikote 1001, bezogen von Yuka Shell Epoxy K.K.) und ein Epoxyharz vom Kresol-Novolak-Typ (Handelsname: ESCN-220F, bezogen von Sumitomo Chemical Co., Ltd.) gegeben und diese Materialien homogen gelöst und gemischt. Ferner wur de als Katalysator 0,4 Teile Zinkoctylat zugegeben und diese Materialien gelöst und gemischt. Zu der resultierenden Mischung wurden 500 Teile eines anorganischen isolierenden Füllstoffs (Handelsname: gebrannter Talk, mittlerer Teilchendurchmesser 0,4 μm, bezogen durch Nippon Talc K.K.), und 8 Teile eines Schwarzpigments gegeben und diese Materialien homogen gerührt und gemischt, um einen Lack A herzustellen. Ein 100 μm dickes Glasgewebe wurde mit dem obigen Lack imprägniert und das imprägnierte Glasgewebe wurde bei 150°C getrocknet, um ein Prepreg (Prepreg B) herzustellen, das bei 170°C eine Gelierzeit von 120 Sekunden und einen Glasgewebegehalt von 57 Gew.-% aufweist. Eine 18 μm dicke Elektrolytkupferfolie wurde auf jeder Oberfläche einer Lage des obigen Prepregs B angeordnet und die resultierende Anordnung bei 200°C bei 20 kgf/cm2 unter einem Vakuum von 30 mmHg oder weniger für 2 Stunden laminiert, wodurch ein kupferkaschiertes doppelseitiges Laminat B mit einer Isolierschichtdicke von 100 μm erhalten wurde.
  • Getrennt davon wurden 800 Teile eines Kupferoxidpulvers mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,86 μm zu einem Lack gegeben, der durch Auflösen eines teilweise verseiften Polyvinylalkoholpulvers in Wasser hergestellt wurde, und die Mischung homogen gerührt und gemischt (Lack C). Der Lack C wurde auf eine 50 μm dicke Polyethylenterephthalatfolie aufgebracht, um eine 20 μm dicke Beschichtung zu bilden, und die Beschichtung wurde bei 110°C für 30 Minuten getrocknet, wodurch eine Schicht mit einer Folie erhalten wurde, die einen Kupferoxid-Pulvergehalt von 20 Vol.-% aufwies. Die Schicht wurde auf dem kupferkaschierte doppelseitigen Laminat B angeordnet, und die Schichtoberfläche wurde mit einem Puls (Shot) direkt mit einem Kohlendioxidlaser mit einer Leistung von 40 mJ/Puls bestrahlt. Anschließend wurde die Leistung auf 30 mJ/Puls verringert und der darunter angeordnete Micro-Via-Bohrung-bildende Teilbereich mit 2 Pulsen bearbeitet und entfernt, wodurch 900 Bohrungen mit einem Durchmesser von 100 μm mit Abständen von 400 μm erzeugt wurden. Die Micro-Via-Bohrungen wurden insgesamt in 70 Blöcken (63000 Micro-Via-Bohrungen) erzeugt. Nachfolgend wurde die Rückseite mit einer Ätzschutzmasse bedeckt und die gesamte Vorderseite wurde durch das SUEP-Verfahren behandelt, um Grate in Micro-Via-Bohrungsteilbereichen durch Auflösen derselben zu entfernen, und gleichzeitig wurde auch die Kupferfolie auf der Vorderseite aufgelöst, bis diese eine Dicke von 7 μm aufwies. Nach Entfernen der Ätzschutzmasse wurde die gesamte Vorderseite mit einer Ätzschutzmasse bedeckt und die Kupferfolie auf der Rückseite wurde durch das SUEP-Verfahren aufgelöst und entfernt, bis diese eine Dicke von 7 μm aufwies. Nach Entfernen der Ätzschutzmasse wurde die Platte verkupfert, um einen 15 μm dicken Kupferüberzug (Gesamtdicke: 22 μm) zu bilden. Eine Fläche mit einem Durchmesser von 250 μm wurde in jedem Micro-Via-Bohrungsteilbereich ge bildet, eine Kupferfolie im Boden jeder Micro-Via-Bohrung als Kugelkontaktflecken verwendet, und die 900 Micro-Via-Bohrungen wurden wie nachfolgend unter 5) "Wärmezyklustest von Micro-Via-Bohrungen" beschrieben verbunden, um einen Wärmezyklustest durchzuführen. Des Weiteren wurde eine Schaltung (200 Teile mit Line/Space = 50/50 μm) gebildet, eine Fläche für eine Lötmittelkugel, etc., darauf gebildet, und Bereiche, die wenigstens einen Halbleiterchip, einen Bonding-Kontaktfleck und einen Lötmittelkugel-Kontaktfleck aussparen, wurden mit einer Ätzschutzmasse bedeckt, und vernickelt und vergoldet, um eine Leiterplatte herzustellen. Tabelle 1 zeigt die Auswertungsergebnisse dieser Leiterplatte.
  • Beispiel 2
  • 1400 Teile eines Epoxyharzes (Handelsname: Epikote 5045), 600 Teile eines Epoxyharzes (Handelsname: ESCN220F), 70 Teile Dicyandiamid und 2 Teile 2-Ethyl-4-methylimidazol wurden in einem gemischten Lösungsmitteln von Methylethylketon und Dimethylformamid gelöst. Ferner wurden 500 Teile des gleichen anorganischen isolierenden Füllstoffs wie in Beispiel 1 zugegeben und die Mischung stark gerührt, um eine homogene Dispersion zu bilden, wodurch ein Lack D erhalten wurde. Ein 50 μm dickes Glasgewebe wurde mit dem Lack D imprägniert und das imprägnierte Glasgewebe getrocknet, wodurch ein Prepreg (Prepreg E) erhalten wurde, das eine Gelierzeit von 150 Sekunden und einen Glasgewebegehalt von 35 Gew.-% aufwies. Eine Lage des Prepregs E wurde verwendet und eine 18 μm dicke Elektrolytkupferfolie wurde auf jeder Oberfläche angeordnet, und die resultierende Zusammenstellung wurde bei 190°C bei 20 kgf/cm2 unter einem Vakuum von 30 mmHg oder weniger für 2 Stunden laminiert, um ein kupferkaschiertes doppelseitiges Laminat F herzustellen. Die Isolierschicht wies eine Dicke von 100 μm auf. Eine Schaltung wurde auf jeder Oberfläche gebildet und dann einer Oxidation von Kupfer unterzogen, eine Lage des Prepregs E auf jeder Oberfläche angeordnet, eine 12 μm dicke Elektrolytkupferfolie auf jeder Oberfläche angeordnet, und die resultierende Anordnung wurde auf ähnliche Weise laminiert, wodurch eine vierschichtige kupferkaschierte doppelseitige Leiterplatte F erhalten wurde.
  • Getrennt davon wurde ein Kupferpulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,7 μm in einer Polyvinylalkohollösung aufgelöst, um einen Lack G mit einem Kupferpulvergehalt von 70 Vol.-% herzustellen. Der Lack G wurde auf die obige vierschichtige kupferkaschierte doppelseitige Leiterplatte F bis zu einer Dicke von 40 μm aufgebracht und der aufgebrachte Lack wurde bei 110°C für 30 Minuten getrocknet, um eine Beschichtung zu bilden (1(1)). Die Beschichtung wurde mit 2 Pulsen (Shots) eines Kohlendioxidlasers mit einer Leistung von 40 mJ/Puls bestrahlt, um Bohrungen mit einem Durchmesser von jeweils 100 μm zu erzeugen, und ein ähnliches Bearbeiten erfolgte mit 2 Pulsen mit 28 mJ/Puls, gefolgt von den entsprechenden Prozeduren wie in Beispiel 1, um eine Mehrschichtleiterplatte herzustellen, in der Micro-Via-Bohrungen mit einem Durchmesser von jeweils 100 μm erzeugt sind (1 und 2(2), (3), (4) und (5)). Tabelle 1 zeigt die Auswertungsergebnisse.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Das gleiche kupferkaschierte doppelseitige Laminat wie dasjenige in Beispiel 1 und die Mehrschichtplatine wie diejenige in Beispiel 2 wurden verwendet und es wurde versucht, auf ähnliche Weise Micro-Via-Bohrungen mit einem Kohlendioxidlaser ohne irgendeine Oberflächenbehandlung oder Verwendung einer Hilfsschicht auf der Oberfläche zu erzeugen. Es wurden keine Bohrungen erzeugt.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • In Beispiel 2 (3(1)) wurden 63000 Bohrungen, welche von der Vorderseite bis zur darunter angeordneten Kupferfolie reichten, auf ähnliche Weise mit einem mechanischen Bohrer mit einem Bohrerdurchmesser von 100 μm erzeugt. Die Querschnitte aller Bohrungen wurden begutachtet und festgestellt, dass 13 % aller Bohrungen so wie in 3(2) gezeigt erzeugt wurden. Die restlichen Bohrungen gingen durch die Kupferfolie als Innenschicht hindurch, um die Harzschicht zu erreichen. Die Desmearbehandlung wurde einmal ohne die SUEP-Behandlung durchgeführt und anschließend wurde auf ähnliche Weise eine Leiterplatte hergestellt. Tabelle 1 zeigt die Auswertungsergebnisse.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Das gleiche kupferkaschierte doppelseitige Laminat (1(1)) wie dasjenige, das in Beispiel 2 verwendet wurde, wurde bereitgestellt und die Oberfläche davon wurde geätzt und mit drei Shots eines Kohlendioxidlasers mit einer Leistung von 18 mJ/Puls bestrahlt, um auf ähnliche Weise 63000 Bohrungen mit einem Durchmesser von 100 μm mit Abständen von jeweils 400 μm zu erzeugen. Die bekannte Desmearbehandlung wurde zweimal ohne SUEP-Behandlung durchgeführt, das Plattieren wurde auf ähnliche Weise durchgeführt, um einen 15 μm dicken Kupferüberzug zu bilden, eine Schaltung wurde auf jeder Oberfläche gebildet, und das resultierende Laminat wurde auf ähnliche Weise bearbeitet, um eine Leiterplatte herzustellen. Tabelle 1 zeigt die Auswertungsergebnisse.
  • Vergleichsbeispiel 4
  • In dem gleichen kupferkaschierten doppelseitigen Laminat wie demjenigen in Beispiel 2 wurde auf ähnliche Weise Micro-Via-Bohrungen durch 4 Pulse erzeugt, wobei mittels eines Kohlendioxidlasers mit einer Leistung von 40 mJ/Puls bestrahlt wurde. Jede Micro-Via-Bohrung ging durch die Kupferfolie als Innenschicht hindurch, um die Harzschicht zu erreichen (4 und 5). Das Laminat wurde einer SUEP-Behandlung unterzogen, und es wurde eine Leiterplatte hergestellt. Tabelle 1 zeigt die Auswertungsergebnisse.
  • Tabelle 1
    Figure 00210001
  • <Messverfahren>
  • 1) Form des Bodens der Micro-Via-Bohrung
  • Der Querschnitt des Bodens wurde visuell begutachtet.
  • 2) Zeit zur Erzeugung von Micro-Via-Bohrungen
  • Die Zeitspanne, die zur Erzeugung von 63000 Micro-Via-Bohrungen/Leiterplatte mit einem Kohlendioxidlaser oder einem mechanischen Bohrer benötigt wird.
  • 3) Strukturbruch und Kurzschluss
  • In den Beispielen und den Vergleichsbeispielen wurden 200 Strukturen mit Line/Space = 50 μm/50 μm mittels eines Vergrößerers visuell beobachtet und Strukturen mit einem Strukturbruch und Kurzschlüssen wurden gezählt. Der Zähler gibt die Anzahl von Strukturen mit einem Strukturbruch und Kurzschluss an.
  • 4) Glasübergangstemperatur
  • Gemessen durch das DMA-Verfahren.
  • 5) Wärmezyklustest von Micro-Via-Bohrungen
  • 900 Micro-Via-Bohrungen einer Leiterplatte wurden wie folgt elektrisch verbunden. Zwei benachbarte Micro-Via-Bohrungen wurden über Flächen verbunden, um 450 Kombinationen von zwei verbundenen benachbarten Micro-Via-Bohrungen herzustellen. Ferner wurde beispielsweise eine Micro-Via-Bohrung einer Kombination mit einer Micro-Via-Bohrung einer benachbarten Kombination durch eine Kupferfolie im Boden der Micro-Via-Bohrung verbunden, die andere Micro-Via-Bohrung der "einen Kombination" wurde mit der anderen Micro-Via-Bohrung der anderen benachbarten Kombination durch eine Kupferfolie im Boden der Micro-Via-Bohrung verbunden, und auf diese Art und Weise wurden die 900 Micro-Via-Bohrungen durch Flächen oder eine Kupferfolie im Boden einer Micro-Via-Bohrung verbunden. Anschließend wurde die Leiterplatte für 30 Sekunden in ein Lötmittel mit einer Temperatur von 260°C eingetaucht, herausgenommen und bei Raumtemperatur für 5 Minuten stehengelassen. Das obige Eintauchen für 30 Sekunden und das obige Stehenlassen für 5 Minuten wurden als 1 Zyklus festgelegt, und die obige Prozedur wurde für insgesamt 200 Zyklen wiederholt. Danach wurde der Widerstandswert der Leiterplatte gemessen, um den maximalen Wert der Widerstandsveränderung zu bestimmen.
  • Beispiel 3
  • Eine Schicht mit einer Folie, die einen Kupferoxidpulvergehalt von 20 Vol.-% und einen Schmelzpunkt von 83°C aufwies, wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, dass die in Beispiel 1 verwendete 50 μm dicke Polyethylenterephthalatfolie durch eine 25 μm dicke Polyethylenterephthalatfolie ersetzt wurde.
  • Die obige Schicht wurde auf das gleiche kupferkaschierte doppelseitige Laminat B wie das in Beispiel 1 erhaltene bei 90°C laminiert, und die Schicht wurde mit 2 Shots mittels eines Kohlendioxidlasers mit einer Leistung von 40 mJ/Puls bestrahlt, um 900 Bohrungen mit einem Durchmesser von jeweils 100 μm in Abständen von 400 μm zu erzeugen. Anschließend wurde eine Kupferfolie als Innenschicht durch einen Shot mittels des Kohlendioxidlasers bei einer verringerten Leistung von 7 mJ/Puls bestrahlt, um Oberflächenteilbereiche der Kupferfolie in Teilbereichen zu entfernen, die zur Bildung der Böden von Micro-Via-Bohrungen bestimmt sind. Auf diese Art und Weise wurden Micro-Via-Bohrungen in 70 Blöcken (insgesamt 63000 Micro-Via-Bohrungen) erzeugt. Dann wurde die gesamte Vorderseite und Rückseite durch das SUEP-Verfahren behandelt, um Grate in Micro-Via-Bohrungsteilen zu entfernen und gleichzeitig die Kupferfolienoberfläche aufzulösen, bis diese eine Dicke von 7 μm aufwies. Die Leiterplatte wurde in ein Plasmabehandlungsgerät gegeben und mit strömendem Sauerstoff für 10 Minuten behandelt, um die Dicke der Kupferfolienoberfläche auf 5 μm zu verringern und eine Harzschicht zu entfernen, die an eine Kupferfolienoberfläche im Boden jeder Micro-Via-Bohrung anhaftet. Anschließend wurde einmal eine Desmearbehandlung durchgeführt und die Platte verkupfert, um einen 15 μm dicken Kupferüberzug zu bilden. Eine Fläche mit einem Durchmesser von 250 μm wurde in jeder Micro-Via-Bohrung gebildet, und eine Kupferfolie im Boden jeder Micro-Via-Bohrung wurde als Kugel-Kontaktfleck verwendet. Insgesamt wurden 900 Micro-Via-Bohrungen wie unter 5) "Wärmezyklustest von Micro-Via-Bohrungen" verbunden, um einen Wärmezyklustest durchzuführen. Des Weiteren wurden Schaltungen (Line/Space = 50/50 μm, 200 Strukturen) gebildet, und Flächen für Lötkugeln wurden darauf gebildet. Bereiche, mit Ausnahme von wenigstens einem Halbleiterchip, den Bonding-Kontaktflecken und den Lötmittelkugel-Kontaktflecken, wurden mit einer Beschichtungsschutzmasse überzogen, und vernickelt und vergoldet, um eine Leiterplatte herzustellen. Tabelle 2 zeigt die Auswertungsergebnisse der Leiterplatte.
  • Beispiel 4
  • Ein 100 μm dickes Glasgewebe wurde mit dem in Beispiel 2 hergestellten Lack D imprägniert und das imprägnierte Glasgewebe wurde getrocknet, um ein Prepreg (Prepreg H), das eine Gelierzeit von 150 Sekunden und einen Glasgewebegehalt von 55 Gew.-% aufwies, und ein Prepreg (Prepreg I), das eine Gelierzeit von 180 Sekunden und einen Glasgewebegehalt von 44 Gew.-% aufwies, herzustellen. Eine Lage des Prepregs H wurde verwendet, eine 18 μm dicke Elektrolytkupferfolie auf jeder Oberfläche der Lage des Prepregs H angeordnet, und die resultierende Anordnung bei 190°C bei 20 kgf/cm2 unter einem Vakuum von 30 mmHg oder weniger für 2 Stunden laminiert, um ein kupferkaschiertes doppelseitiges Laminat J herzustellen. Die Isolierschicht wies eine Dicke von 100 μm auf. Schaltungen wurden auf beiden Oberflächen gebildet, eine 12 μm Elektrolytkupferfolie wurde auf jeder Oberfläche angeordnet, und die resultierende Anordnung wurde auf ähnliche Weise laminiert, wodurch ein vierschichtiges kupferkaschiertes doppelseitiges Laminat erhalten wurde.
  • Getrennt davon wurde ein Kupferpulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,7 μm in einer Polyvinylalkohollösung gelöst, um einen Lack mit einem Kupferpulvergehalt von 70 Vol.-% herzustellen. Der Lack wurde auf das obige vierschichtige kupferkaschierte doppelseitige Laminat aufgebracht und bei 110°C für 30 Minuten getrocknet, um eine 40 μm dicke Beschichtung zu bilden. Die Beschichtung wurde durch 2 Shots mittels eines Kohlendioxidlasers mit einer Leistung von 40 mJ/Puls bestrahlt, und dann erfolgte 1 Shot auf ähnliche Weise mit einer Leistung von 13 mJ/Puls, um Micro-Via-Bohrungen mit einem Durchmesser von 100 μm in der Kupferfolie zu erzeugen. Anschließend wurde die Platte anstelle der Plasmabehandlung in Beispiel 3 durch eine Niederdruckultraviolettlichtbehandlung behandelt und auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 3 bearbeitet, um eine Mehrschichtleiterplatte mit den Micro-Via-Bohrungen zu erzeugen. Tabelle 2 zeigt die Auswertungsergebnisse davon.
  • Vergleichsbeispiele 5 und 6
  • Das gleiche kupferkaschierte doppelseitige Laminat wie dasjenige in Beispiel 3 und das gleiche vierschichtige kupferkaschierte doppelseitige Laminat wie dasjenige in Beispiel 4 wurden bereitgestellt und auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 3 oder 4 behandelt, ohne die SUEP-Oberflächenbehandlung und die Plasma- oder Niederdruckultraviolettlichtbehandlung des Bodens der Micro-Via-Bohrungen durchzuführen, um Leiterplatten herzustellen. Tabelle 2 zeigt die Auswertungsergebnisse davon.
  • Tabelle 2
    Figure 00250001
  • Beispiel 5
  • Ein 100 μm dickes Glasgewebe wurde mit dem gleichen Lack A wie der in Beispiel 1 erhaltene imprägniert, und das imprägnierte Gewebe wurde bei 150°C getrocknet, um ein Prepreg (Prepreg K) mit einer Gelierzeit von 120 Sekunden bei 170°C und einem Glasgewebegehalt von 53 Gew.-% herzustellen.
  • Eine 7 μm dicke Elektrolytkupferfolie (6, b) wurde auf jeder Oberfläche einer Lage des obigen Prepregs K angeordnet und die resultierende Anordnung wurde bei 200°C bei 20 kgf/cm2 unter einem Vakuum von 30 mmHg oder weniger für 2 Stunden laminiert, wodurch ein kupferkaschiertes doppelseitiges Laminat L mit einer Isolierschichtdicke von 100 μm erhalten wurde.
  • Getrennt davon wurden 800 Teile eines Kupferoxidpulvers (mittlerer Teilchendurchmesser: 0,86 μm) als Metallpulver zu einem Lack gegeben, der durch Auflösen eines Polyvinylalkoholpulvers in Wasser hergestellt wurde, und die Mischung wurde homogen gerührt und gemischt. Die Mischung wurde auf eine Oberfläche einer 25 μm dicken Polyethylenterephthalatfolie aufgebracht, um eine 60 μm dicke Beschichtung zu bilden und die Beschichtung wurde bei 110°C für 30 Minuten getrocknet, um eine Hilfsschicht M mit einem Kupferpulvergehalt von 65 Vol.-% herzustellen. Die Hilfsschicht M (6, a) wurde auf dem obigen kupferkaschierten doppelseitigen Laminat L angeordnet, so dass die Harzoberfläche der Kupferfolienseite zugewandt war (6(1)), und die Hilfsschicht M wurde mit einem Zellophanband befestigt. Anschließend wurde die Hilfsschicht mit 1 Shot eines Kohlendioxidlasers mit einer Leistung von 40 mJ/Puls bestrahlt, um 900 Bohrungen in der Kupferfolie zu erzeugen, dann erfolgte 1 Shot mit einer verringerten Leistung von 30 mJ/Puls, und ferner wurden die Böden der Micro-Via-Sacklochbohrungen, d.h. die darunter angeordnete Kupferfolie, mit 1 Shot mit einer Leistung von 7 mJ/Puls bestrahlt, um 900 Micro-Via-Sacklochbohrungen (6, 1) mit einem Durchmesser von jeweils 100 μm in einem quadratischen Bereich von 50 mm × 50 mm in jedem der 70 Blöcke (6(2)) auszubilden. Es erfolgte keine SUEP-Behandlung und die obige Platte wurde in eine Plasmabehandlungseinheit gegeben, und in einer Sauerstoffatmosphäre für 10 Minuten und in einer Argonatmosphäre für 5 Minuten behandelt, um eine im Innern jeder Micro-Via-Sacklochbohrung verbliebene Harzschicht zu entfernen und um die Oberflächenschichten der Vorder- und Rückseiten der Kupferfolien zu entfernen. Als Folge davon wies jede Kupferfolie eine Dicke von 5 μm auf. Die resultierende Leiterplatte wurde in eine wässrige Kaliumpermanganatlösung gegeben, mittels Ultraschall nassbehandelt (6(3)) und chemisch verkupfert. Ferner wurde die Leiterplatte durch ein Impulsgalvanisierungsverfahren (Nippon Rylonal Co., Ltd.) verkupfert, um einen Kupferüberzug in wenigstens 90 Vol.-% jeder Micro-Via-Sacklochbohrung einzufüllen (6(4)). Die Oberfläche wurde soft-geätzt und ein Schaltkreis (200 Teile, Line/Space = 100/100 μm), Flächen für Lötmittelkugeln und dergleichen, wurden auf jeder Oberfläche gemäß bekannten Verfahren gebildet. Bereiche, mit Ausnahme eines Halbleiterchipbereichs, den Bonding-Kontaktflecken und den Lötmittelkugel-Kontaktfleckenbereichen, wurden mit einer Plattierungsschutzmasse bedeckt, gefolgt vom Vernickeln und Vergolden, wodurch eine Leiterplatte erhalten wurde. Tabelle 3 zeigt die Auswertungsergebnisse der Leiterplatte.
  • Beispiel 6
  • Ein Metallverbindungspulver (SiO2: 57 Gew.-%, MgO: 43 Gew.-%, mittlerer Teilchendurchmesser: 0,4 μm) wurde zu einer Harzlösung gegeben, die durch Auflösen eines wasserlöslichen Polyesterharzes mit einem Schmelzpunkt von 58°C in Wasser hergestellt wurde, und diese Materialien wurden homogen gerührt und gemischt. Anschließend wurde die Mischung auf eine 50 μm dicke Polyethylenterephthalatfolie aufgebracht, um einen 15 μm dicken Überzug zu bilden, und die Beschichtung wurde bei 110°C für 25 Minuten getrocknet, um ein folienförmiges Hilfsmaterial N mit einem Metallverbindungsgehalt von 90 Vol.-% herzustellen.
  • Getrennt davon wurden 700 Teile eines Epoxyharzes (Handelsname: Epikote 5045), 300 Teile eines Epoxyharzes (Handelsname: ESCN220F), 35 Teile Dicyandiamid und 1 Teil 2-Ethyl-4-methylimidazol in einem gemischten Lösungsmittel von Methylethylketon und Dimethylformamid gelöst. Ferner wurden 800 Teile kalzinierter Talk (Handelsname: Baked Talc) und 8 Teile eines Schwarzpigments zugegeben, und die Mischung wurde stark gerührt, um eine homogene Dispersion zu bilden, wodurch ein Lack erhalten wurde. Ein 100 μm dickes Glasgewebe wurde mit dem obigen Lack imprägniert und das imprägnierte Glasgewebe wurde getrocknet, wodurch ein Prepreg (Prepreg 0) mit einer Gelierzeit von 150 Sekunden und einem Glasgewebegehalt von 55 Gew.-% erhalten wurde. Ferner wurde auch ein Prepreg P mit einem Glasgehalt von 43 Gew.-% hergestellt.
  • Eine Schicht des Prepregs 0 wurde verwendet und eine 18 μm dicke Elektrolytkupferfolie wurde auf jeder Oberfläche angeordnet, und die resultierende Zusammenstellung wurde bei 190°C bei 20 kgf/cm2 unter einem Vakuum von 30 mmHg oder weniger für 2 Stunden laminiert, um ein kupferkaschiertes doppelseitiges Laminat Q herzustellen. Die Isolierschicht wies eine Dicke von 100 μm auf.
  • Ein Schaltkreis wurde auf jeder Oberfläche gebildet und anschließend einer Oxidation des Kupfers unterzogen, eine Schicht des Prepregs Q auf jeder Oberfläche angeordnet, eine 12 μm dicke Elektrolytkupferfolie auf jeder Oberfläche angeordnet, und die resultierende Zusammenstellung wurde auf ähnliche Weise laminiert, um eine Mehrschichtplatte zu erhalten.
  • Das obige Hilfsmaterial E (7, a) wurde so auf der Mehrschichtplatte angeordnet, dass die Harzzusammensetzungsoberfläche davon der Mehrschichtplatte zugewandt war, und das Hilfsmaterial E wurde mit einer Walze bei 100°C bei einem Lineardruck von 1,5 kgf laminiert, um eine Beschichtung zu bilden, die ausgezeichnete Kontakteigenschaften aufwies.
  • Die Beschichtung wurde mit 1 Puls eines Kohlendioxidlasers mit einer Leistung von 35 mJ/Puls bestrahlt, gefolgt von einer Bestrahlung mit 1 Puls bei einer Leistung von 20 mJ/Puls und einer Bestrahlung von 1 Puls bei einer Leistung von 5 mJ/Puls, um Micro-Via-Sacklochbohrungen mit einem Durchmesser von jeweils 100 μm zu erzeugen (7(1) und 7(2)).
  • Die Hilfsschicht auf der Oberfläche wurde abgelöst und die Oberfläche durch das SUEP-Verfahren behandelt, bis die Kupferfolie eine Dicke von 5 μm aufwies (8(3)). Anschließend wurde die Leiterplatte in eine Plasmabehandlungseinheit gegeben, in einem Sauerstoffgasstrom für 10 Minuten und einem Argongasstrom für 5 Minuten behandelt, und mittels Ultraschall in einer wässrigen Kaliumpermanganatlösung nassbehandelt. Danach wurde auf ähnliche Weise eine Pulsverkupferung durchgeführt, um einen Kupferüberzug in wenigstens 95 Vol.-% jeder Micro-Via-Sacklochbohrung zu füllen (8(5)), und eine Leiterplatte wurde auf ähnliche Weise hergestellt. 3 zeigt die Auswertungsergebnisse davon.
  • Vergleichsbeispiel 7
  • Eine Mehrschichtplatte wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 6 hergestellt, außer, dass 1000 Teile Epikote 5045 alleine als Epoxyharz verwendet wurden. Es wurde versucht, Micro-Via-Sacklochbohrungen durch Bestrahlung mit 1 Shot eines Kohlendioxidlasers mit einer Leistung von 45 mJ/Puls und 3 Shots von ähnlicher Strahlung mit dem Kohlendioxidlaser zu erzeugen. In diesem Fall gingen die Bohrungen durch die Kupferfolie als Innenschicht hindurch (9(2)). Eine Desmearbehandlung wurde zweimal ohne SUEP-Behandlung durchgeführt (9(3)), und das Verkupfern erfolgte gemäß einem herkömmlichen Verfahren (9(4)), um eine Leiterplatte herzustellen.
  • Vergleichsbeispiel 8
  • Es wurde versucht Micro-Via-Sacklochbohrungen mit Abständen von 300 μm in der gleichen Mehrschichtplatine wie diejenige in Beispiel 6 mit einem mechanischen Bohrer mit einem Bohrerdurchmesser von 150 μm bei einer Umdrehung von 100000 U/min und einer Vorschubgeschwindigkeit von 1 m/Minute zu erzeugen. Die Querschnitte aller Micro-Via-Bohrungen wurde visuell beobachtet, und es wurde festgestellt, dass 13 % der Micro-Via-Bohrungen so wie in 10(2) erzeugt wurden. Die restlichen Micro-Via-Bohrungen gingen durch die Kupferfolie als Innenschicht hindurch und erreichten eine Harzschicht. Eine Desmearbehandlung wurde einmal duohne SUEP-Behandlung durchgeführt und das Verkupfern erfolgte gemäß einem herkömmlichen Verfahren, um eine Leiterplatte herzustellen. Tabelle 3 zeigt die Auswertungsergebnisse davon.
  • Tabelle 3
    Figure 00290001

Claims (17)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Micro-Via-Bohrung zum elektrischen Verbinden einer ersten Kupferfolie (b) als eine äußerste Schicht einer Leiterplatte mit einer Kupferfolie (g) in einem Boden der Micro-Via-Bohrung unter Verwendung eines Kohlendioxidlasers (d, f), wobei das Verfahren das Bereitstellen einer Beschichtung oder Schicht aus einer organischen Substanz (a), die 3 bis 97 Vol.-% wenigstens einer Verbindung ausgewählt aus einem Metallverbindungspulver, einem Kohlepulver oder einem Metallpulver mit einem Schmelzpunkt von wenigstens 900°C und einer Bindungsenergie von wenigstens 300 kJ/mol enthält, auf einer Kupferfolie (b) als eine äußerste Schicht eines kupferkaschierten Laminats mit wenigstens zwei Kupferschichten (b), das Bestrahlen der Beschichtung oder Schicht (a) mit einem Kohlendioxidlaser (d) bei einer Leistung von 20 bis 60 mJ/Puls, wodurch ein Micro-Via-Bohrung-bildender Teilbereich von wenigstens der Kupferfolie (b) als äußerste Schicht entfernt wird, das nachfolgende Bestrahlen der Micro-Via-Bohrung-bildenden Teilbereiche der verbliebenen Schichten mit einem Kohlendioxidlaser (f) bei einer Leistung von 5 bis 35 mJ/Puls, um eine Micro-Via-Bohrung (j) zu erzeugen, die nicht durch die Kupferfolie (g) in einem Boden der Micro-Via-Bohrung (j) hindurchgeht, und das elektrische Verbinden der Kupferfolie (b) als äußerste Schicht und der Kupferfolie (g) im Boden der Micro-Via-Bohrung (j) mit einem Metallüberzug (h) oder einer elektrisch leitfähigen Beschichtungszusammensetzung umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Kupferfolienschicht (b) des kupferkaschierten Laminats oxidiert wird, die Beschichtung oder Schicht (a) aus der organischen Substanz wie gewünscht auf der oxidierten ersten Kupferfolienoberfläche (b) angeordnet wird und die Micro-Via-Bohrung (j) mit einem Kohlendioxidlaser (f) erzeugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach dem Entfernen des Micro-Via-Bohrung-bildenden Teilbereichs der Kupferfolie (b) als äußerste Schicht mit dem Kohlendioxidlaser (d) die unter der ersten Kupferfolie angeordnete Kupferfolie teilweise in Richtung der Dicke derselben mit dem Kohlendioxidlaser bei einer Leistung von 20 bis 35 mJ/Puls entfernt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Kupferfolie (b) als äußerste Schicht, die Kupferfolie (g) im Boden der Micro-Via-Bohrung (j) und eine auf der Wandoberfläche der Micro-Via-Bohrung (j) freigelegte Kupferfolie über die Micro-Via-Bohrung (j) elektrisch verbunden werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Kupferfolie (b) als äußerste Schicht oberflächengeätzt wird, um die erste Kupferfolie teilweise in Richtung der Dicke der ersten Kupferfolie zu entfernen und gleichzeitig einen Kupferfoliengrat (e) zu entfernen.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die erste Kupferfolie (b) als äußerste Schicht geätzt wird, bis diese eine Dicke von 3 bis 7 μm aufweist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das kupferkaschierte Laminat ein kupferkaschiertes doppelseitiges Laminat oder ein Mehrschichtlaminat ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das kupferkaschierte doppelseitige Laminat ein Substrat (c) umfasst, das durch Imprägnieren eines anorganischen oder organischen Gewebes oder Faserstoffs mit einer wärmehärtbaren Harzzusammensetzung, entweder einem Farbstoff oder einem Pigment, und einem anorganischen isolierenden Füllstoff gebildet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die wärmehärtbare Harzzusammensetzung wenigstens ein Harz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Epoxyharz, einem polyfunktionellen Cyanatesterharz, einem polyfunktionellen Maleinimidcyanatesterharz, einem polyfunktionellen Maleinimidharz und einem eine ungesättigte Gruppe enthaltenden Polyphenylenetherharz, enthält.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Teil der Kupferfolienoberfläche (g) im Boden der Micro-Via-Bohrung (j) entfernt und dann die Innenseite der Micro-Via-Bohrung (j) in Gasphase behandelt wird, um eine verbleibende Harzschicht zu entfernen, gefolgt von einer Befeuchtungsbehandlung.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das verbleibende Harz durch die Behandlung in Gasphase und die Befeuchtungsbehandlung entfernt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die erste Kupferfolie (b) als äußerste Schicht vor der Behandlung in Gasphase geätzt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Behandlung in Gasphase eine Plasmabehandlung oder eine Niederdruckultraviolettlichtbehandlung ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Kupferfolie (b) und die Kupferfolienschicht (g) im Boden der Micro-Via-Bohrung elektrisch verbunden werden durch Ausfüllen von wenigstens 80 Vol.-% der Micro-Via-Bohrung mit einem Kupferüberzug (h).
  15. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung oder Schicht (a) aus der organischen Substanz eine Beschichtung ist, die aus einer Beschichtungszusammensetzung gebildet ist, die eine Mischung von wenigstens einer Verbindung, ausgewählt aus einem Metallverbindungspulver, einem Kohlepulver oder einem Metallpulver, und einem wasserlöslichen Harz enthält, oder eine Schicht ist, die durch Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung auf eine Oberfläche einer thermoplastischen Folie gebildet wird und eine Gesamtdicke von 30 bis 200 μm aufweist.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Schicht (a) aus der organischen Substanz unter Wärme und Druck auf die erste Kupferfolie (b) als äußerste Schicht laminiert wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Schicht (a) aus der organischen Substanz vor dem Laminieren der Schicht auf die erste Kupferfolie (b) 3 μm oder weniger tief befeuchtet wird.
DE69934050T 1998-06-02 1999-06-01 Gedruckte Leiterplatte und Verfahren zu deren Herstellung Expired - Lifetime DE69934050T2 (de)

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