TW201444440A - 配線基板及其製造方法 - Google Patents

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Takashi Kato
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Abstract

本發明之配線基板具備有：在表面具有連接墊導體層14之絕緣基板1；形成於該絕緣基板1上之絕緣層5；從前述絕緣層5上表面到達前述連接墊導體層14之介層孔6；形成於該介層孔6內之由鍍覆金屬層所構成之介層導體7；以及形成於該介層導體7上且與介層導體7電性連接之配線導體3b，前述介層孔6具備有從介層孔6的開口周緣部朝向開口中央部突出之由銅箔所形成之突出部8a。

Description

配線基板及其製造方法
本發明係關於具有高密度配線之配線基板及其製造方法。
以往，就用來搭載半導體積體電路元件等的半導體元件之配線基板，可列舉如第3圖所示之主要由絕緣基板21及絕緣層25及防焊層(solder resist layer)30所構成之配線基板B等為例。
絕緣基板21具有從上表面形成到下表面之複數個通孔(through hole)22。在絕緣基板21的上下表面形成有複數個配線導體23a。在通孔22內充填有通孔導體24。絕緣基板21上下表面的配線導體23a相互之間係利用通孔導體24而電性連接。
絕緣層25係覆蓋於絕緣基板21的上下表面。在絕緣層25的表面形成有複數個配線導體23b。另外，在絕緣層25形成有以配線導體23a的一部份作為底面之介層孔(via hole)26。在介層孔26內充填有介層導體27。形成於絕緣基板21之配線導體23a與形成於絕緣層25之配線導體23b之間，係透過介層導體27而電性連接。配線導體23b與介層導體27係一體形成。在絕緣 層25的上下表面覆蓋有防焊層30。防焊層30具有讓配線導體23b的一部份露出之開口部30a,30b，且覆蓋住其餘的配線導體23b。
從上面側的開口部30a露出之配線導體23b的一部份，係發揮作為用來與半導體元件S的電極T連接之半導體元件連接墊(pad)31之功能。從下表面側的開口部30b露出之配線導體23b的一部份，係發揮作為用來與外部的電路基板連接之外部連接墊32之功能。透過焊錫將半導體元件S的電極T連接至半導體元件連接墊31，並且透過焊錫將外部連接墊32連接至外部的電路基板的配線導體，半導體元件S就透過配線導體23a,23b及通孔導體24及介層導體27而電性連接至外部的電路基板。因此，在外部的電路基板與半導體元件S之間進行訊號的傳送接收，半導體元件S就會運轉。
但是，近年來，以攜帶型的遊戲機及通訊機器等為代表之電子機器不斷朝小型化發展，其中所使用之搭載半導體元件S之配線基板也被要求小型化。為了因應此要求，在介層導體27的直徑及配線導體23b的線徑方面也朝向小徑化及細線化發展。因此，介層導體27與介層孔26、或配線導體23b與絕緣層25的接觸面積不斷變小。因而，介層導體27或配線導體23b的密著強度會變小，而有例如由於半導體元件S運轉時的發熱及停止時的冷卻之熱履歷而產生的應力，使得介層導體27及配線導體23b的一部份從介層孔26及其附近剝離之情形。結果，就有無法使半導體元件S穩定地運轉之虞。
在例如日本特開平10-322021號公報中，記載有一種保有小徑且可高密度化之相對尺寸精度高的盲介層孔(blind via hole)之積層基板(build-up substrate)。但是，此種積層基板因為孔與通孔接觸導體(through hole contact)的接觸面積小，所以通孔接觸導體容易剝離。
本發明之課題在於提供一種介層導體及配線導體不易從介層孔剝離，因而連接可靠性良好、半導體元件可穩定動作，而且可小型化及高密度配線化之配線基板。
本發明之配線基板係具備有：在表面具有連接墊(land)導體層之絕緣基板；形成於絕緣基板上之絕緣層；從絕緣層上表面到達連接墊導體層之介層孔(via hole)；形成於介層孔內之由鍍覆金屬層所構成之介層導體(via conductor)；以及形成於介層導體上且與介層導體電性連接之配線導體，其中，介層孔具備有從介層孔的開口周緣部朝向開口中央部突出之由銅箔所形成之突出部。
本發明之配線基板的製造方法係包含：在表面具有連接墊(land)導體層之絕緣基板上，依序層積絕緣層及銅箔之步驟；將從銅箔上表面到連接墊導體層之介層孔(via hole)，形成為具備有從介層孔的開口周緣部朝向開口中央部突出之由銅箔所形成的突出部之步驟；在銅箔上，形成具有使介層孔及其周緣部露出的開口部之抗鍍層之步驟；在介層孔內形成由鍍覆金屬層所構成的介層導體(via conductor)，且在抗鍍層的開口部形成配線導體之步驟；以及將抗鍍層及被抗鍍層覆蓋的部份的銅箔予以去除之步驟。
根據本發明之配線基板，介層孔係具備有從介層孔的開口周緣部朝向開口中央部突出之由銅箔所形成之突出部。因 此，鍍覆金屬層與介層孔的接觸面積會增加使得介層導體及配線導體的密著強度提高。因而，可抑制由於例如熱履歷而產生的應力使得介層導體及配線導體的一部份從介層孔及其附近剝離之情形。結果，本發明之配線基板就不僅可將訊號穩定地傳送至半導體元件，使半導體元件穩定地動作，而且可小型化及高密度配線化。
根據本發明之配線基板的製造方法，將介層孔形成為具備有從介層孔的開口周緣部朝向開口中央部突出之由銅箔所形成的突出部，所以所製得的配線基板，其鍍覆金屬層與介層孔的接觸面積會增加而使介層導體及配線導體的密著強度提高。因而，可抑制由於前述的熱履歷而產生的應力使得介層導體及配線導體的一部份從介層孔及其附近剝離之情形。結果，本發明之配線基板就可提供一種不僅可將訊號穩定地傳送至半導體元件，使半導體元件穩定地動作，而且可小型化及高密度配線化之配線基板。
1‧‧‧絕緣基板
2‧‧‧通孔
3a‧‧‧配線導體
3b‧‧‧配線導體
4‧‧‧通孔導體
5‧‧‧絕緣層
6‧‧‧介層孔
7‧‧‧介層導體
8‧‧‧銅箔
8a‧‧‧突出部
10‧‧‧防焊層
10a,10b‧‧‧開口部
11‧‧‧半導體元件連接墊
12‧‧‧外部連接墊
13‧‧‧抗鍍層
14‧‧‧連接墊導體層
A‧‧‧配線基板
S‧‧‧半導體元件
T‧‧‧電極
第1圖係顯示本發明之配線基板的一個實施形態之概略剖面圖。
第2圖(a)至(j)係顯示本發明之配線基板的製造方法的一個實施形態之概略剖面圖。
第3圖係顯示以往的配線基板的一例之概略剖面圖。
以下，根據第1圖來說明本發明之配線基板的一個 實施形態。第1圖所示之本例的配線基板A主要係由絕緣基板1、絕緣層5及防焊層10所構成。
絕緣基板1係具有從上表面形成到下表面之複數個通孔(through hole)2。在絕緣基板1的上下表面形成有複數個配線導體3a。配線導體3a的一部份係發揮作為連接墊(land)導體層14之功能。在通孔2內充填有通孔導體4。絕緣基板1上下表面的配線導體3a相互之間係利用通孔導體4而電性連接。絕緣基板1係由使玻纖布(glass cloth)中含浸有環氧樹脂、雙馬來醯亞胺-三氮雜苯樹脂(bismaleimide-triazine resin)等的熱硬化性樹脂而得到的電性絕緣材料所形成。樹脂基板的厚度為40至300μm左右。配線導體3a係由例如鍍銅金屬層等之良導電性金屬所構成，且最好與通孔導體4一體形成。
絕緣層5係覆蓋於絕緣基板1的上下表面。在絕緣層5的表面形成有複數個配線導體3b。另外，在絕緣層5形成有以配線導體3a(連接墊導體層14)的一部份作為底面之介層孔(via hole)6。在介層孔6內充填有介層導體7。形成於絕緣基板1之配線導體3a(連接墊導體層14)與形成於絕緣層5表面之配線導體3b之間，係透過介層導體7而電性連接。絕緣層5係由含有例如環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂等熱硬化性樹脂之電性絕緣材料所形成。
介層孔6係具備有從介層孔6的開口周緣部朝向開口中央部突出之由銅箔所形成的突出部8a。突出部8a係從介層孔6的開口周緣部朝向開口中央部突出，且最好突出3至15μm左右。若小於3μm則有介層導體7及配線導體3b的密著強度不足之虞，若大於15μm則金屬鍍覆層將難以鍍覆到介層孔6內。
介層導體7係由鍍銅金屬層等鍍覆金屬層所構成，且形成於介層孔6內。介層孔6的直徑為50至80μm左右。配線導體3b係覆蓋在介層導體7上及突出部8a。配線導體3b係由鍍銅金屬層等鍍覆金屬層所構成，且最好與介層導體7一體形成。藉由將配線導體3b與介層導體7一體形成，鍍覆金屬層的接合部位會變少而不易剝離。因此，介層導體7及配線導體3b相對於介層孔6的密著強度會更為提高。
防焊層10係覆蓋於絕緣層5的表面。防焊層10具有讓各配線導體3b的一部份露出之開口部10a,10b。防焊層10係由使丙烯酸改質環氧樹脂(acrylic-modified epoxy resin)等之具有感光性的熱硬化性樹脂硬化而得到的電性絕緣材料所形成，以保護覆蓋部份不受外部環境影響。
從一側表面的開口部10a露出之配線導體3b的一部份，係發揮作為用來與半導體元件S的電極T連接之半導體元件連接墊(pad)11之功能，從另一側表面的開口部10b露出之配線導體3b的一部份，係發揮作為用來與外部的電路基板連接之外部連接墊(pad)12之功能。透過焊錫將半導體元件S的電極T連接至半導體元件連接墊11，並且透過焊錫將外部連接墊12連接至外部的電路基板的配線導體，半導體元件S就透過配線導體3a,3b及通孔導體4及介層導體7而與外部的電路基板電性連接。因此，在外部的電路基板與半導體元件S之間進行訊號的傳送接收，半導體元件S就會運轉。
接著，根據第2圖來說明本發明之配線基板的製造方法的一個實施形態。第2圖中，與根據第1圖而說明過之配線 基板A相同的部位都標以相同的符號，並將其詳細說明予以省略。
如第2圖(a)所示，準備形成有通孔2之絕緣基板1。絕緣基板1係由使例如玻纖布中含浸有環氧樹脂、雙馬來醯亞胺-三氮雜苯樹脂等熱硬化性樹脂而得到的電性絕緣材料所形成。絕緣基板1的厚度為40至300μm左右。通孔2係利用例如鑽孔、雷射、或噴射(blast)加工而形成。通孔2的直徑為50至300μm左右。
接著，如第2圖(b)所示，使無電解鍍覆層(未圖示)覆蓋於絕緣基板1的表面。然後，在絕緣基板1的上下表面，形成具有使通孔2及其周邊、以及形成焊電導體層14的位置露出的開口部之抗鍍層13。形成抗鍍層13之後，如第2圖(c)所示，在從抗鍍層13露出之通孔2內及絕緣基板1表面，形成通孔導體4、連接墊導體層14及配線導體3a。此等導體係採用電解電鍍法，使鍍銅金屬層等鍍覆金屬層析出而形成。
接著，如第2圖(d)所示，將抗鍍層13予以剝離去除，並且將無電解鍍覆層予以去除，以形成具有通孔導體4、連接墊導體層14及配線導體3a之絕緣基板1。然後，如第2圖(e)所示，在絕緣基板1的上下表面，依序層積形成絕緣層5及銅箔8之後，進行熱壓合使之附著在絕緣基板1上。絕緣層5係由含有例如環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂等熱硬化性樹脂之電性絕緣材料所形成。銅箔8的厚度為3至18μm左右。可視需要，對銅箔8的表面進行粗面化處理，以提高雷射光的能量吸收效率而形成均質的介層孔6。
接著，如第2圖(f)所示，以例如雷射來形成從銅箔 8的表面到達連接墊導體層14之介層孔6。此時，係將介層孔6形成為具備有從介層孔6的開口周緣部朝向開口中央部突出之由銅箔8所形成的突出部8a之形態。在形成介層孔6時，由於是雷射加工之孔所以銅箔8表面會附著有銅箔8的毛邊(未圖示)。
介層孔6的直徑及突出部8a的長度係如上述，在此將其說明予以省略。為了形成突出部8a，最好例如分兩次進行雷射的照射。此時，最好將第二次的雷射的照射能量設定得比第一次弱。使第二次的能量較弱而可抑制銅箔8的孔，同時可促進比銅箔8更容易加工之絕緣層5的孔而形成突出部8a。雷射的照射能量最好為第一次為5至20mj左右，第二次為2至10mj左右。
雷射處理後，最好將形成介層孔6時產生的銅箔8的毛邊予以蝕刻去除。藉由將毛邊去除掉，可使無電解鍍覆層(未圖示)穩固地附著在銅箔8的表面。在將毛邊予以去除之蝕刻處理中，使銅箔8的厚度薄到1至3μm左右，可在後述之去除銅箔8及無電解鍍覆層時使銅箔8之去除變容易。另外，若利用去污處理來去除產生於介層孔6內部之髒污，則可使鍍覆金屬層穩固地附著在介層孔6內壁。使無電解鍍覆層(未圖示)附著在銅箔8表面後，如第2圖(g)所示，在銅箔8表面形成具有使介層孔6內及其周邊露出的開口部之抗鍍層13。
接著，如第2圖(h)所示，利用電解鍍覆法使鍍覆金屬層在從抗鍍層13露出的介層孔6內及銅箔8上析出。藉此，使介層導體7及配線導體3b一體形成。鍍覆金屬層係以採用電解鍍銅層較佳。形成介層導體7及配線導體3b之後，如第2圖(i)所示，將抗鍍層13予以剝離去除，並且將抗鍍層13所覆蓋的部份的銅 箔8及無電解鍍覆層予以去除。
最後，如第2圖(j)所示，在絕緣層5及配線導體3b上形成具有使配線導體3b的一部份露出的開口部10a,10b之防焊層10。如此，就形成第1圖所示之配線基板A。
本發明並不限定於上述的實施形態，可在未脫離本發明的宗旨之範圍內做各種變更、改良、組合等。例如，在上述的實施態樣中，絕緣層5雖為單層構造，但亦可為將由相同或不同的電性絕緣材料所構成之堆疊有複數個絕緣層的多層構造。
1‧‧‧絕緣基板
2‧‧‧通孔
3a‧‧‧配線導體
3b‧‧‧配線導體
4‧‧‧通孔導體
5‧‧‧絕緣層
6‧‧‧介層孔
7‧‧‧介層導體
8a‧‧‧突出部
10‧‧‧防焊層
10a,10b‧‧‧開口部
11‧‧‧半導體元件連接墊
12‧‧‧外部連接墊
14‧‧‧連接墊導體層
A‧‧‧配線基板
S‧‧‧半導體元件
T‧‧‧電極

Claims (10)

  1. 一種配線基板，係具備有：在表面具有連接墊導體層之絕緣基板；形成於該絕緣基板上之絕緣層；從前述絕緣層上表面到達前述連接墊導體層之介層孔；形成於該介層孔內之由鍍覆金屬層所構成之介層導體；以及形成於該介層導體上且與介層導體電性連接之配線導體而構成者，其中，前述介層孔具備有從介層孔的開口周緣部朝向開口中央部突出之由銅箔所形成之突出部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之配線基板，其中，前述突出部係從前述介層孔的開口周緣部朝向開口中央部突出3至15μm。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之配線基板，其中，前述介層導體及前述配線導體係利用鍍覆金屬層而一體形成。
  4. 一種配線基板的製造方法，係包含：在表面具有連接墊導體層之絕緣基板上，依序層積絕緣層及銅箔之步驟；將從前述銅箔上表面到達前述連接墊導體層之介層孔，形成為具備有從該介層孔的開口周緣部朝向開口中央部突出之由前述銅箔所形成的突出部之步驟；在前述銅箔上，形成具有使前述介層孔及其周緣部露出的開口部之抗鍍層之步驟；在前述介層孔內形成由鍍覆金屬層所構成的介層導體，且在前述抗鍍層的開口部形成配線導體之步驟；以及 將前述抗鍍層及被抗鍍層覆蓋的部份的銅箔予以去除之步驟。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之製造方法，還包含：在形成前述介層孔之步驟之後，對銅箔表面進行蝕刻之步驟。
  6. 如申請專利範圍第4或5項所述之製造方法，其中，前述突出部係形成為從前述介層孔的開口周緣部朝向開口中央部突出3至15μm。
  7. 如申請專利範圍第4或5項所述之製造方法，其中，前述介層導體及前述配線導體，係利用鍍覆金屬層而一體形成。
  8. 如申請專利範圍第4或5項所述之製造方法，其中，前述銅箔係施加有粗面化處理。
  9. 如申請專利範圍第4或5項所述之製造方法，其中，具備前述突出部之介層孔係藉由雷射之照射而形成。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中，前述雷射之照射係分兩次而進行，且第二次的照射能量係比第一次的照射能量弱。
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