TWI384911B - 印刷配線板以及導電性配線層 - Google Patents

Description

印刷配線板以及導電性配線層 相關申請案之相互參照

本申請案係主張2008年8月29日所申請之日本專利申請案第2008-222766號的優先權，茲將其完整內容在此列入參考。

發明領域

本發明係有關於一種印刷配線板與一種導電性配線層。

發明背景

一種印刷配線板包括一個含，例如，碳纖維的核心基板。該核心基板本身是硬的俾可維持其之形狀。一個增層是以層疊結構形成在該核心基板的正面或者底面上。該增層包括依序疊置的一絕緣層和一個導電性配線層。該絕緣層是由樹脂材料製成(見，例如，日本早期公開專利申請案第9-153666號案、第2005-174828號案、第2001-167633號案及第2002-299833號案)。

在一增層中之導電性配線層之熱膨脹係數是顯著地與該核心基板的熱膨脹係數不同。結果，例如，一個極大的應力是產生在一個在該導電性配線層與該絕緣層之間的界面。根據如此的應力斷裂是出現在該導電性配線層或者絕緣層。該導電性配線層會由於斷裂的出現而受損壞。

發明概要

根據本發明之一特徵，一種印刷配線板包括：一個由絕緣材料形成的絕緣層；及一個形成在該絕緣層之正面上的導電性配線層。該導電性配線層具有導體和填料。該填料是埋藏在該導體內。該填料具有比該導體小的熱膨脹係數。

要了解的是，前面的大致說明以及後面的詳細說明是為範例而已，並非限制本發明的主張。

圖式簡單說明

本發明之以上和其他目的、特徵與優點將會由於後面本發明之配合該等附圖的說明而變得顯而易知，在該等圖式中：

第1圖示意地描繪本發明之實施例之印刷配線板的橫截面結構；第2圖是為一個藉由把本發明之實施例之導電性配線層放大來得到的剖視圖；第3圖示意地描繪一個把一預浸材與銅箔黏到一核心基板之正面上的製程；第4圖示意地描繪一個把一光阻形成於該銅箔之正面上的製程；第5圖示意地描繪一個根據該光阻來對該銅箔執行蝕刻處理的製程；第6圖示意地描繪一個在該預浸材中形成貫孔的製程；第7圖示意地描繪一個根據電鍍處理來形成介層孔的製程；及第8圖是為一個藉由把本發明之實施例之導電性配線層放大來得到的剖視圖。

較佳實施例之詳細說明

本發明之實施例將會配合該等附圖在下面作說明。

第1圖示意地描繪本發明之實施例之印刷配線板11的橫截面結構。該印刷配線板11是在，例如，一探針卡中使用。一探針卡是安裝在一個像是探針裝置般的電子裝置內。然而，該印刷配線板11也可以在其他的電子裝置中使用。

該印刷配線板11包括一個核心基板12。該核心基板12本身具有適足的硬度俾能夠維持其之形狀。該核心基板12包括一個平核心層13。該核心層13包括一個導電層14。一碳纖維布是埋藏在該導電層14內。該碳纖維布的纖維在該核心層13的內平面方向上延伸。因此，在該導電層14上於該內平面方向上的熱膨脹被抑制。該碳纖維布具有導電性。當該導電層14被形成時，該碳纖維布是浸漬上樹脂材料。像是環氧樹脂般的熱固性樹脂是使用作為樹脂材料。該碳纖維布是由碳纖維線之織纖維與非織纖維中之一者形成。

數個預備貫孔15是形成在該核心層13。該等預備貫孔15貫穿該核心層13。該預備貫孔15提供，例如，圓柱形空間。該圓柱形空間的軸中央是與核心層13的正面和底面垂直。藉著該預備貫孔15的動作，圓形開孔是間隔在核心層13的正面與底面上。

一個大直徑導電介層孔16是形成在該預備貫孔15。該大直徑介層孔16是沿著該預備貫孔15的內壁表面形成成圓柱狀。該大直徑介層孔16是連接到在核心層13之正面與底面上的環形導電島17。該大直徑介層孔16與該等導電島17是由像是銅(Cu)般的導電材料形成。

該大直徑介層孔16在該預備貫孔15內部的內部空間是由一種由絕緣樹脂製成的預備填料18充填。該預備填料18沿著該大直徑介層孔16的內壁表面以圓柱狀形式擴展。像是環氧樹脂般的熱固性樹脂材料被使用作為該預備填料18。例如，陶瓷填料是埋藏在環氧樹脂內。

該核心基板12包括分別層疊在核心層13之正面和底面上的絕緣層19與21。該等絕緣層19與21是各分別以底面抓住核心層13的正面和底面。該等絕緣層19和21把核心層13夾在中間。該等絕緣層19和21覆蓋並固定該預備填料18。該等絕緣層19和21具有絕緣特性。

一玻璃纖維布是埋藏於該等絕緣層19和21中。該玻璃纖維布的纖維沿著該核心層13的正面和底面延伸。當該等絕緣層19和21被形成時，該玻璃纖維布是浸漬樹脂材料。像環氧樹脂般的熱固性樹脂是使用作為樹脂材料。該玻璃纖維布是由玻璃纖維線之織布與非織布中之一者形成。

該核心基板12具有數個貫孔22形成於其中。該等貫孔22貫穿該核心基板12。該等貫孔22是配置在該等預備貫孔15內部。該預備填料18是被該貫孔22穿透。在這裡，該貫孔22提供一個圓柱狀空間。該貫孔22與該預備貫孔15是同軸地形成。藉著該貫孔22的作用，圓形開孔是分割在核心基板12的正面與底面上。

一個導電小直徑介層孔23是形成於該貫孔22內。該小直徑介層孔23是沿著貫孔22的內壁表面形成成圓柱形狀。藉著預備填料18的作用，該大直徑介層孔16與該小直徑介層孔23是彼此隔離。該小直徑介層孔23是由像是銅般的導電材料形成。

導電島24是形成在絕緣層19和21的正面上。小直徑介層孔23是連接到在絕緣層19或21之正面上的導電島24。該導電島24是由像是銅般的導電材料形成。該小直徑介層孔23在該等導電島24之間的內部空間是由一種由絕緣樹脂製成的填料25填充。該填料25是形成成，例如，圓柱形狀。像是環氧樹脂般的熱固性樹脂材料是使用作為該填料25。例如，陶瓷填料是埋藏在該環氧樹脂內。

增層26和27是分別形成在該核心基板12的正面與底面上。該等增層26和27在硬度上是倚靠核心基板12來維持它們的形狀。該等增層26和27是各分別以底面抓住核心基板12的正面和底面。該等增層26和27把該核心基板12夾在中間。該等增層26和27是各由一個由數個絕緣層28與導電性配線層29所形成的層疊本體形成。該絕緣層28與導電性配線層29是交替地層疊。導電性配線層29的厚度是設定成，例如，30μm到60μm的範圍。

在不同層中的導電性配線層29是由一介層孔31電氣連接。當該介層孔31被形成時，一個貫孔是形成於該在該等導電性配線層29之間的絕緣層28中。該貫孔是由導電材料填充。該絕緣層28是由，例如，像是環氧樹脂般的熱固性樹脂形成。該導電性配線層29是由稍後作說明的導電材料形成。該導電材料的細節將會在稍後作說明。該介層孔31是由像是銅般的導電材料形成。

一個導電焊墊32是露在增層26和27的正面。該導電焊墊32是由像是銅般的導電材料形成。一個覆蓋層33是層疊在正面之不包括增層26和27之導電焊墊32的部份。樹脂材料，例如，是使用作為該覆蓋層33。

露在印刷配線板11之正面的導電焊墊32是電氣連接到露在印刷配線板11之底面之導電焊墊32中之任一者。如果該印刷配線板11是安裝在一探針裝置的話，該導電焊墊32是，例如，連接到在印刷配線板11之底面上之探針裝置的電極端子。例如，如果一半導體晶圓是安裝在該印刷配線板11的正面上的話，該導電焊墊32接受，例如，在印刷配線板11之正面上之半導體晶圓的凸塊電極。該導電焊墊32是連接到該凸塊電極。這樣，該半導體晶圓的檢測是按照，例如，溫度循環測試來執行。

第2圖描繪該導電性配線層29的橫截面結構。該導電性配線層29是由導電材料41形成。該導電材料41包括導體42。該導體42可以由像是銅(Cu)、銅合金、銀(Ag)、銀合金、金(Au)、金合金、鋁(Al)、與鋁合金般之具有高導電率的材料形成。而且，該導體42可以由一種具有低電阻率的材料形成，像是鎳(Ni)與鎳-鉻合金(Nr)般。在該實施例中，銅是使用作為導體42。特別地，該導體42是由由無數銅晶體43的聚合來形成。

由導體形成的填料44是埋藏於該導體42內。該填料44是藉散播來佈置於該導體42內。該填料44是沿著該等銅晶體43的界面45排列。該填料44具有比導體42小的熱膨脹係數。像是碳纖維及/或碳奈米管般的碳材料可以被使用作為該填料44。在這裡，例如，成圓柱形狀的碳纖維是被使用作為該填料44。構成該填料44的元件是化學地連接到構成該導體42的那些元件。該填料44是與該絕緣層28的正面平行而且是位在印刷配線板11的內平面方向(in-plane direction)。結果，在該導電性配線層29之內平面方向上的熱膨脹是嚴厲地受限制。

在這裡，填料44的平均直徑最好是設定在，例如，0.3μm到3.0μm的範圍內。如果平均直徑是設定成小於0.3μm的話，填料44在熔化導體42中之散佈均勻性在稍後作說明之導電性配線層29的形成期間是降級。如果平均直徑是設定成大於3.0μm的話，導電性配線層29之正面的平齊度是降級。在同一時間，如上所述，在熔化導體42內之填料44的散佈均勻性是降級。

填料44最好具有一個至少為在印刷配線板11之內平面方向上之平均直徑十倍的長度。在這裡，平均長度是設定在，例如，3μm到50μm的範圍內。如果該平均長度是設定小於該平均直徑十倍的話，填料44的適足硬度未被保證。如果該平均長度太長的話，在導體42內之填料44的散佈均勻性是降級。在同一時間，是假定填料44從導電性配線層29的輪廓凸伸到外部。基於如此的凸伸，填料44會變成與相鄰的導電性配線層29接觸。在如此的情況中，短路會由於具有沿著填料44移動之趨勢之銅離子的遷移來被引起。因此，填料44的平均長度最好是設定成大約50μm或者更小。

在以上所述的印刷配線板11中，導電性配線層29是由導電材料41形成。該填料44是埋藏在由導電材料41形成的導體42內。填料44具有比導體42小的熱膨脹係數。結果，例如，與單獨由，例如，銅形成的習知導電性配線層比較起來，導電性配線層29的熱膨脹係數是保持較低。這樣，例如，該等增層26和27的熱膨脹係數是調整成核心基板12的熱膨脹係數。在該印刷配線板11上的應力產生是被抑制。在增層26和27上之裂縫的出現被避免。導電性配線層29的破損被避免。

此外，如上所述，在該導電層14中，碳纖維布的纖維是在核心層13的內平面方向上延伸。因此，在該導電層14之內平面方向上的熱膨脹是嚴厲地受限制。同樣地，該填料44，即，在導電性配線層29內的碳纖維是與絕緣層28的正面平行且在該印刷配線板11的內平面方向上延伸。結果，在該導電性配線層29之內平面方向上的熱膨脹被抑制。因此，在印刷配線板11之內平面方向上的熱膨脹是可靠地受限制。在印刷配線板11中的應力產生是嚴厲地被避免。該導電性配線層29的破損是可靠地被避免。

此外，填料44具有導電性而因此，在導電性配線層29之DC電阻方面的上升被避免，即使該填料44是埋藏在該導體42內。此外，該填料44是由碳纖維形成。碳纖維是比導體42，即，銅，輕。結果，該導電性配線層29是由於填料44的埋藏而被造成更輕。在同一時間，在導電性配線層29中之高成本之銅的使用量能夠由於該填料44而降低。結果，本發明能夠降低導電性配線層29，即，印刷配線板11，的成本。

接著，該印刷配線板11的製造方法將會作說明。首先，該核心基板12被準備。如在第3圖中所示，一個預浸材51與銅箔片52是疊置在核心基板12的正面上。該預浸材52是由像是環氧樹脂般的樹脂材料形成。該銅箔片52是黏在該預浸材51的正面上。熱處理是對該預浸材51執行。該預浸材51根據該熱處理來做出該核心基板12的形狀。結果，該預浸材51的形狀承擔該核心基板12之正面上的不規則。在預浸材51中的環氧樹脂是完全被固化。這樣，預浸材51的底面是黏到該核心基板12的正面。

該銅箔片52是在該預浸材51被黏住之前形成。就該銅箔片52的形成而言，預定量的填料44是被噴注至該熔化導體42，即，銅，之內。例如，5%體積量的填料是噴注至該導體42之內。碳纖維是使用作為該填料44。該填料44是在該導體42內攪動。該填料44是在該導體42內散佈。一樹脂覆膜是形成在每個填料44的表面上以供散佈用。例如，一種具有高熱分解特性的壓克力樹脂材料(acrylic resin material)是使用作為該樹脂覆膜。銅是在一個低於銅之熔點的溫度下被碾軋。這樣，一個銅板件被形成。隨後，該板件是進一步在大約室溫下的環境中被碾軋。這樣，該銅箔片52被形成。在該銅箔片52中，該填料44是由於該碾軋而與銅箔片52的正面平行。順便一提，該填料44可以基於，例如，氣體霧化處理(gas atomization process)來在該導體42內散佈。

如在第4圖中所示，一個具預定圖案的光阻53是形成在該銅箔片52的正面上。該光阻53定出一個空間54在該銅箔片52的正面上。蝕刻處理是以該光阻53為基礎對該銅箔片52執行。結果，如在第5圖中所示，在該空間54內的銅箔片52被移除。這樣，該導電性配線層29是形成在該預浸材51的正面上。該光阻53自該預浸材51的正面移除。在該光阻53被移除之後，如在第6圖中所示，一個貫孔55是形成在該預浸材51中之預定的位置。就該形成而言，例如，是可以使用雷射。核心基板12的導電島24是曝露在該貫孔55。

一個光阻56是根據一預定圖案來形成在該預浸材51的正面上。該光阻56在該預浸材51的正面上定出一個空間57。該貫孔55是配置在該空間57內。電鍍處理是對該預浸材51的正面執行。隨後，該光阻56是從預浸材51的正面移除。結果，如在第7圖中所示，一介層孔31是形成在該貫孔55內。該預浸材51構成該絕緣層28。隨後，絕緣層28與導電性配線層29的形成是重覆。這樣，絕緣層28與導電性配線層29之指定數目的疊層是形成。導電焊墊32與覆蓋層33是形成在頂層的絕緣層28。這樣，該印刷配線板11是形成。

本案發明人驗證了本發明的效果。在一例子中，本實施例的銅箔片52被製成。該填料44，即，碳纖維，是埋藏於該導體42內。該碳纖維是與該銅箔片52的正面平行地延伸。該填料44是按導體42與填料44之總體積的5%體積比率來被包含。另一方面，在一比較例子中，該銅箔片是由導體42形成，即，單獨由銅形成。在這情況中，在本實施例與比較例子中之內平面方向上的熱膨脹係數被測量。結果，就該例子而言，在內平面方向上的熱膨脹係數被測量為5至7ppm/℃。就該比較例子而言，在內平面方向上的熱膨脹係數被測量為17ppm/℃。這顯示與該比較例子比較起來，熱膨脹係數是顯著降低。

如在第8圖中所示，填料44a會被埋藏於導電性配線層29的導電材料41內。像是氧化鋁(Al₂ O₃ )、氮化矽(Si₃ N₄ )、富鋁紅柱石(Al₆ O₁₃ Si₂ )、與氮化硼(BN)般的無機介電材料是使用作為填料44a。該填料44a是沿著銅晶體43的界面45佈設。該填料44a具有比該導體42小的熱膨脹係數。填料44a是，例如，由纖維，即，細絲，形成成圓柱形狀。填料44a是與該絕緣層28的正面平行且是位在印刷配線板11的內平面方向上。結果，在導電性配線層29中之內平面方向上的熱膨脹是嚴厲地受限制。該導電性配線層29是以與以上所述相同的方式形成。此外，相同的標號是用來標示與之前相同的組件或結構。

在以上所述的印刷配線板11中，填料44a是埋藏在導電材料41內。填料44a具有比導體42小的熱膨脹係數。結果，比，例如，僅由銅形成之導電性配線層具有較低熱膨脹係數的導電性配線層29會被提供。此外，填料44a是與絕緣層28的正面平行地延伸且位在印刷配線板11的內平面方向上。結果，在導電性配線層29中之內平面方向上的熱膨脹是嚴厲地受限制。在印刷配線板11之內平面方向上的熱膨脹是可靠地受限制。在印刷配線板11上的應力產生是完全被免除。導電性配線層29的破損是可靠地被免除。

此外，填料44a是由介電材料形成而因此，在導電性配線層29之高頻電阻方面的上升被免除，縱使該填料44a是埋藏在該導體42內。在該導體42上的表面面積是由於填料44a而增加。不管所謂的肌膚效應(skin effect)，在導電性配線層29中的電流通道是適當地確保。此外，無機介電材料是比導體42，即，銅，輕。導電性配線層29是由於填料44a而變得更輕。同時，於導電性配線層29中的銅使用量是降低。因此，降低導電性配線層29(即，印刷配線板11)的成本是實現。

本案發明人驗證了本發明的效果。在一例子中，本實施例的銅箔片52被製成。該填料44a，即，氧化鋁細絲，是埋藏於該導體42內。該填料44a是與該銅箔片52的正面平行地延伸。該填料44是按導體42與填料44a之總體積的5%體積比率來被包含。在一比較例子中，該銅箔片是由導體42形成，即，單獨由銅形成。在這情況下，在本實施例與比較例子中之內平面方向上的熱膨脹係數被測量。結果，就該例子而言，在內平面方向上的熱膨脹係數被測量為14ppm/℃。就該比較例子而言，在內平面方向上的熱膨脹係數被測量為17ppm/℃。這顯示與該比較例子比較起來，熱膨脹係數是顯著降低。

此外，本發明能夠被應用到其他的印刷配線板，像是背板、系統板、以及併合在一伺服器電腦內的封裝基板般。該等填料44和44a可以是由織布或者非織布形成。此外，除了印刷配線板11中的導電性配線層29之外，填料44和44a是可以被包含在其他的導電材料內。

所有於此中所述的例子及條件用語是意在幫助閱讀者了解本發明的原理以及發明人的概念，並不是把本發明限制為該等特定例子和條件，且在說明書中之該等例子的組織也不是涉及本發明之優劣的展示。雖然本發明的實施例業已詳細地作描述，應要了解的是，在沒有離開本發明的精神與範疇之下，對於本發明之實施例之各式各樣的改變、替換、與變化是能夠完成。

11．．．印刷配線板

12．．．核心基板

13．．．平核心層

14．．．導電層

15．．．貫孔

16．．．介層孔

17．．．導電島

18．．．填料

19．．．絕緣層

21．．．絕緣層

22．．．貫孔

23．．．介層孔

24．．．導電島

25．．．填料

26．．．增層

27．．．增層

28．．．絕緣層

29．．．導電性配線層

31．．．介層孔

32．．．導電焊墊

33．．．覆蓋層

41．．．導電材料

42．．．導體

43．．．銅晶體

44．．．填料

44a．．．填料

45．．．界面

51．．．預浸材

52‧‧‧銅箔片

53‧‧‧光阻

54‧‧‧空間

55‧‧‧貫孔

56‧‧‧光阻

57‧‧‧空間

第1圖示意地描繪本發明之實施例之印刷配線板的橫截面結構；

第2圖是為一個藉由把本發明之實施例之導電性配線層放大來得到的剖視圖；

第3圖示意地描繪一個把一預浸材與銅箔黏到一核心基板之正面上的製程；

第4圖示意地描繪一個把一光阻形成於該銅箔之正面上的製程；

第5圖示意地描繪一個根據該光阻來對該銅箔執行蝕刻處理的製程；

第6圖示意地描繪一個在該預浸材中形成貫孔的製程；

第7圖示意地描繪一個根據電鍍處理來形成介層孔的製程；及

第8圖是為一個藉由把本發明之實施例之導電性配線層放大來得到的剖視圖。

28．．．絕緣層

29．．．導電性配線層

41．．．導電材料

42．．．導體

43．．．銅晶體

44．．．填料

45．．．界面

Claims (14)

1. 一種印刷配線板，包含：一個由絕緣材料形成的絕緣層；及一個形成於該絕緣層之平表面上的導電性配線層，該導電性配線層具有一金屬導體與一填料，其中，該填料是埋藏於該金屬導體內，而且該填料具有一個比該金屬導體小的熱膨脹係數。
2. 如申請專利範圍第1項所述之印刷配線板，其中，該填料是由碳-基礎材料(carbon-based material)形成。
3. 如申請專利範圍第2項所述之印刷配線板，其中，該填料是由沿著該絕緣層之平表面排列的纖維形成。
4. 如申請專利範圍第1項所述之印刷配線板，其中，該填料是由無機介電材料形成。
5. 如申請專利範圍第4項所述之印刷配線板，其中，該填料是由沿著該絕緣層之平表面排列的纖維形成。
6. 一種導電性配線層，包含：一個金屬導體；及一個埋藏於該金屬導體內且具有一個比該金屬導體小之熱膨脹係數的填料。
7. 如申請專利範圍第6項所述之導電性配線層，其中，該填料是由碳-基礎材料形成。
8. 如申請專利範圍第7項所述之導電性配線層，其中，該填料是由纖維形成。
9. 如申請專利範圍第8項所述之導電性配線層，其中，該填 料是基於該金屬導體之碾軋而在碾軋方向上排列。
10. 如申請專利範圍第9項所述之導電性配線層，其中，該填料是基於氣體霧化來在該金屬導體之內散佈。
11. 如申請專利範圍第6項所述之導電性配線層，其中，該填料是由無機介電材料形成。
12. 如申請專利範圍第11項所述之導電性配線層，其中，該填料是由纖維形成。
13. 如申請專利範圍第12項所述之導電性配線層，其中，該填料是基於該金屬導體之碾軋而在碾軋方向上排列。
14. 如申請專利範圍第13項所述之導電性配線層，其中，該填料是基於氣體霧化來在該金屬導體之內散佈。