TWI807501B - 配線基板 - Google Patents
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Abstract
本發明的配線基板包含：絕緣樹脂層；及配線導體，係設於絕緣樹脂層上。配線導體包含：第一基底金屬層；第二基底金屬層，係設於第一基底金屬層上；配線金屬層，係設於第二基底金屬層上；錫層，係以被覆第一基底金屬層、第二基底金屬層及配線金屬層的方式設置；及矽烷偶合劑層，係以被覆錫層的方式設置。當在寬度方向上觀察配線導體的剖面時，配線金屬層從第一基底金屬層側起包含比第一基底金屬層的寬度窄的部分、與第一基底金屬層的寬度相同的部分及比第一基底金屬層的寬度寬的部分。
Description
本發明係關於一種配線基板。
近年來，形成於配線基板的配線圖案(pattern)伴隨著電子機器的小型化等而以高密度形成細微的配線。例如，如專利文獻1記載的配線基板，當以高密度形成細微的配線時，考量到遷移(短路)的降低，就會使配線圖案與絕緣層的接觸面積變窄。其結果，配線圖案與絕緣層的密接性降低，而使配線基板的可靠性降低。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開平6-152101號公報
專利文獻1所記載那樣以往的配線基板如以上所述，當以高密度形成細微的配線時，考量到遷移(短路)的降低，就會使配線圖案與絕緣層的接
解面積變窄。其結果，配線圖案與絕緣層的密接性降低，而使配線基板的可靠性降低。因此，要求一種配線基板，其係降低在細微配線之間的遷移(短路)而絕緣性優異，且配線導體與絕緣樹脂層之密接強度高者。
本發明揭示的配線基板，係包含：絕緣樹脂層；及配線導體，係設於絕緣樹脂層上。配線導體係包含：第一基底金屬層；第二基底金屬層，係設於第一基底金屬層上；配線金屬層，係設於第二基底金屬層上；錫層，係以被覆第一基底金屬層、第二基底金屬層及配線金屬層的方式設置；及矽烷偶合劑層，係以被覆錫層的方式設置。當在寬度方向上觀察配線導體的剖面時，配線金屬層從第一基底金屬層側起包含比第一基底金屬層的寬度窄的部分、與第一基底金屬層的寬度相同的部分及比第一基底金屬層的寬度寬的部分。
本發明揭示的配線基板，如以上所述，當在寬度方向上觀察配線導體的剖面時，配線金屬層從第一基底金屬層側起包含比第一基底金屬層的寬度窄的部分、與第一基底金屬層的寬度相同的部分及比第一基底金屬層的寬度寬的部分。因此，依據本發明揭示，能夠提供一種配線基板，其係降低在細微配線之間的遷移(短路)而絕緣性優異，且配線導體與絕緣樹脂層之密接強度高者。
1:配線基板
2:絕緣樹脂層
3:貫通孔導體
4:導體層
5:導通孔導體
6:阻焊劑
21:核心層
22:增疊層
41:配線導體
41a:第一基底金屬層
41b:第二基底金屬層
41c:配線金屬層
41c1,41c2,41c3:部分
41d:錫層
41e:矽烷偶合劑層
X,Y:區域
圖1係呈示本發明揭示之一實施型態之配線基板之剖面的示意圖。
圖2之(A)係用以說明圖1所示之區域X的放大說明圖，圖2之(B)係用以說明圖2之(A)所示之區域Y的放大說明圖。
以下根據圖1及圖2來說明本發明揭示之一實施型態的配線基板。圖1係呈示本發明揭示之一實施型態之配線基板1之剖面的示意圖。一實施型態的配線基板1包含複數個絕緣樹脂層2、及設於絕緣樹脂層2上的導體層4。
絕緣樹脂層2係以例如環氧樹脂、雙馬來醯亞胺-三嗪樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚苯醚樹脂、液晶聚合物等樹脂形成。這些樹脂可單獨使用，也可併用兩種以上。絕緣樹脂層2也可散佈有絕緣粒子。絕緣粒子並不被限定，可舉例有二氧化矽、氧化鋁、硫酸鋇、滑石、黏土、玻璃、碳酸鈣、氧化鈦等無機絕緣性填料。
於一實施型態的配線基板1中，複數個絕緣樹脂層2之中的一層為核心層21，剩餘的絕緣樹脂層2為增疊層(build-up layer)22。核心層21具有例如0.04mm以上3.0mm以下的厚度。
核心層21具有用以電性連接核心層21之上下表面之導體層4的貫通孔導體3。貫通孔導體3設於貫通核心層21之上下表面的貫通孔內。貫通孔導體3由例如鍍銅等金屬鍍層構成的導體所形成。貫通孔導體3連接於核心層21之兩面的導體層4。貫通孔導體3可僅形成於貫通孔的內壁面，也可填充於貫通孔內。
增疊層22具有例如5μm以上100μm以下的厚度。增疊層22可為相同的樹脂，也可為分別不同的樹脂。
絕緣樹脂層2的主表面，亦即核心層21的主表面及增疊層22的主表面設有導體層4。導體層4由銅等導體例如銅箔或鍍銅所形成。導體層4的厚度不特別限定，例如2μm以上50μm以下。存在複數個導體層4時，導體層4可為相同導體，也可為分別不同的導體。
增疊層22具有用於透過增疊層22而電性連接於設置在上下之導體層4的導通孔導體5。導通孔導體5係藉由使例如鍍銅等沈積於貫通增疊層22之上下表面的導通孔而獲得。貫通增疊層22之上下表面的導通孔係藉由例如：如CO2雷射、UV-YAG雷射、準分子雷射等雷射加工而形成。導通孔導體5可以填充導通孔內的狀態來設置，導通孔導體5可附著於導通孔的內表面，且於無導通孔導體5的部分填充樹脂。
導體層4的一部分發揮作為配線導體41之功能。如圖2之(A)所示，配線導體41包含：第一基底金屬層41a；設於第一基底金屬層41a上的第二基底金屬層41b；設於第二基底金屬層41b上的配線金屬層41c；以被覆第一基底金屬層41a、第二基底金屬層41b及配線金屬層41c的方式設置的錫層41d；及以被覆錫層41d的方式設置的矽烷偶合劑層41e。圖2之(A)係用以說明圖1所示之區域X的放大說明圖。
第一基底金屬層41a係作為配線導體41之基底的部分，且以與絕緣樹脂層2接觸的方式設置。第一基底金屬層41a只要是以例如金屬形成就不被限定。形成第一基底金屬層41a的金屬可舉例有選自由第四族元素、第五族元素、第六族元素和第十族元素組成的群中的至少一種金屬。這些金屬具體上可舉出有鎳、鉻、鈦、鉭、鉬、鎢、鈀或含有這些金屬的合金。在作為合金方面，可舉出有例如鎳鉻合金。第一基底金屬層41a具有例如1nm以上100nm以下
的厚度。
第二基底金屬層41b設於第一基底金屬層41a上。當存在有第二基底金屬層41b時，就更提升後述的配線金屬層41c的接著性。具體而言，相較於配線金屬層41c直接接觸第一基底金屬層41a的方式，隔著第二基底金屬層41b的方式更不易發生配線金屬層41c的剝離。第二基底金屬層41b含有與配線金屬層41c含有的金屬相同的金屬，例如若配線導體41以銅形成則第二基底金屬層41b以銅或銅的合金形成。第二基底金屬層41b具有例如100nm以上1000nm以下的厚度。
配線金屬層41c係作為配線導體41之本體的層，且設於第二基底金屬層41b上。亦即，電流於配線導體41中以配線金屬層41c為中心來流動。配線金屬層41c以例如銅形成，具有例如1μm以上60μm以下的厚度。第二基底金屬層41b的寬度比第一基底金屬層41a的寬度窄。
如圖2之(B)所示，當在寬度方向上觀察配線導體41的剖面時，配線金屬層41c從第一基底金屬層41a側起包含比第一基底金屬層41a的寬度窄的部分41c1、與第一基底金屬層41a的寬度相同的部分41c2及比第一基底金屬層41a的寬度寬的部分41c3。配線導體41的寬度方向如例如圖1所示排列複數個配線導體41時，係指其排列方向。比第一基底金屬層41a的寬度窄的部分41c1與第一基底金屬層41a的寬度相比較，小大約超過300nm且在1000nm以下左右。與第一基底金屬層41a的寬度相同的部分41c2不必具有與第一基底金屬層41a完全相同的寬度，只要是在第一基底金屬層41a的寬度±300μm的範圍內即可。比第一基底金屬層41a的寬度寬的部分41c3與第一基底金屬層41a的寬度相比較，大大約超過300nm且在1200nm以下左右。圖2之(B)係用以說明圖2之(A)所示之區域
Y的放大說明圖。
一實施型態的配線基板1中，配線金屬層41c藉由具有上述的構成而能夠縮小在易產生遷移的配線金屬層41c與絕緣樹脂層2之交界附近的配線寬度。亦即，於電荷集中而流動的配線金屬層41c與絕緣樹脂層2之交界附近，能夠增寬與相鄰的配線金屬層41c的間隔。其結果，能夠減低遷移。
如以上所述，於配線導體41中，藉由縮小配線金屬層41c與絕緣樹脂層2之交界附近的配線寬度，雖然能夠減低遷移而提升絕緣性，然而配線導體41的剖面積變小而電阻變大使電荷的流動降低。因此，本發明揭示中，於配線導體41的高度方向中，在比從配線導體41之底面起一定高度更高的部分設有比第一基底金屬層41a的寬度更寬的部分41c3。藉此，會減低配線導體41的電阻值而提升電荷的流動。藉由配線金屬層41c於比第一基底金屬層41a的寬度更窄的部分41c1及更寬的部分41c3之間具有與第一基底金屬層41a的寬度相同的部分41c2，配線金屬層41c之寬度變化趨緩。因此，例如以絕緣樹脂層2被覆配線導體41時，能夠減低空隙(void)等空氣的咬入。
再者，以絕緣樹脂層2被覆配線導體41時，雖然配線導體41的表面愈粗糙則與絕緣樹脂層2的密接性愈提升，然而依據表面效應而使信號的傳送特性下降。特別是於高頻信號中此種特性較顯著。另一方面，雖然配線導體41的表面愈光滑則信號的傳送特性愈提升，然而與絕緣樹脂層2的密接性愈下降。因此，一實施型態的配線基板1中，為了兼具信號的傳送特性與密接性，乃於配線金屬層41c設有比第一基底金屬層41a的寬度窄的部分41c1、與第一基底金屬層41a的寬度相同的部分41c2及比第一基底金屬層41a的寬度寬的部分41c3等三個區域。藉由上述的構成，被覆配線導體41之絕緣樹脂層2的一部分
進入比第一基底金屬層41a的寬度窄的部分41c1而使絕緣樹脂層2牢固地保持配線導體41而提升兩者的密接性。配線導體41之表面的平均粗糙度Ra例如為20nm以上1000nm以下。
比第一基底金屬層41a的寬度窄的部分41c1、與第一基底金屬層41a的寬度相同的部分41c2及比第一基底金屬層41a的寬度寬的部分41c3的比率並不特別地限定。當考量到要兼具減低遷移的效果與電荷的流動及信號的傳送特性時，較佳為配線導體41的高度方向中，比第一基底金屬層41a的寬度更寬的部分41c3佔有比從配線導體41的底面起30%的高度更高的部分。
錫層41d係以被覆第一基底金屬層41a、第二基底金屬層41b及配線金屬層41c的方式設置。錫層41d具有使後述的矽烷偶合劑層41e穩定地附著於配線導體41之表面的功能。錫層41d具有例如0.1nm以上10nm以下的厚度。
矽烷偶合劑層41e係以被覆錫層41d的方式設置。一般情況下，金屬與樹脂層的接著性較差。矽烷偶合劑係分子內具有與無機材料反應的官能基及與有機材料反應的官能基的化合物。因此，藉由存在矽烷偶合劑層41e，能夠使配線導體41與存在於配線導體41之周圍的絕緣樹脂層2的接著性(密接性)提升。上述的矽烷偶合劑的存在能夠藉由使用例如傅立葉轉換紅外光譜儀(FTIR：Fourier transform infrared spectroscopy)來分析上述的官能基構造而確認。
於一實施型態之配線基板1之兩表面的一部分設有阻焊劑6。阻焊劑6以例如丙烯酸改性環氧樹脂形成。阻焊劑6具有例如安裝電子零件或連接於主機板(motherboard)等時保護導體層4等不受焊料影響的功能。
一實施型態之形成配線基板1的方法不受限定，例如可藉由以下
記載的方法來形成。
首先，準備作為核心層21的兩面覆銅積層板而形成貫通孔。貫通孔係藉由鑽孔加工、雷射加工、噴砂加工等而形成。
接著，對積層板之銅箔的表面及貫通孔內施加無電解鍍敷及電解鍍敷處理，沉積鍍敷金屬。可舉出例如銅作為鍍敷金屬。
接著，於與配線圖案對應的鍍敷金屬表面形成抗蝕劑(etching resist)，蝕刻去除未形成抗蝕劑的鍍敷金屬之後，去除抗蝕劑。藉此，於核心層21的表面形成導體層4及於貫通孔內形成貫通孔導體3。
接著，於核心層21的兩面被覆增疊層用的絕緣薄膜使之硬化而形成絕緣樹脂層2。
接著，例如藉由濺射法、離子鍍法、熱氣相沉積法等沉積法而於絕緣樹脂層2的表面，亦即於增疊層22的表面形成第一基底金屬層41a。第一基底金屬層41a如上述的方式，係以選自由第四族元素、第五族元素、第六族元素和第十族元素組成的群中的至少一種金屬形成。
接著，例如藉由濺射法、離子鍍法、熱氣相沉積法等沉積法而於第一基底金屬層41a的主面形成第二基底金屬層41b。第二基底金屬層41b如上述的方式係例如以銅形成。
接著，於第二基底金屬層41b的表面形成感光性的電鍍抗蝕劑(例如乾膜抗蝕劑)，係由金屬鍍敷(例如銅)沈積的開口(形成配線金屬層41c的部分)曝光之後顯影而形成。進行曝光時，係以使第二基底金屬層41b側的開口徑變窄的方式調整光量。
接著，藉由無電解鍍敷及電解鍍敷而於抗鍍劑的開口內沈積銅
等鍍敷金屬。此沈積後的銅最後成為配線金屬層41c。沈積後，藉由氫氧化鈉溶液等鹼性溶液去除鍍敷抗蝕劑。
去除抗蝕劑之後，藉由例如酸(硫酸與雙氧水的混合溶液等)來去除未被沈積後的銅被覆之部分的第二基底金屬層41b。進而藉由例如酸(鹽酸與硫酸的混合溶液等)來蝕刻(種子蝕刻(seed etching))去除第一基底金屬層41a。
接著，藉由軟蝕刻(soft etching)來處理沈積後的銅、第二基底金屬層41b及第一基底金屬層41a的表面。軟蝕刻係使用例如酸(硫酸與雙氧水的混合溶液等)來進行。藉由軟蝕刻，沈積後的銅及第二基底金屬層41b的表面受到少許侵蝕，然而第一基底金屬層41a幾乎完全不會被去除。因此，可於配線導體41形成比第一基底金屬層41a的寬度窄的部分41c1。
接著，以被覆第一基底金屬層41a、第二基底金屬層41b及配線金屬層41c之表面的方式進行置換錫鍍敷處理。藉由置換錫鍍敷而使第一基底金屬層41a、第二基底金屬層41b及配線金屬層41c的表面置換成錫而形成錫層41d。接著，使錫層41d的表面附著矽烷偶合劑。如此一來，以被覆錫層41d之表面的方式形成矽烷偶合劑層41e。
如以上的方式可獲得一實施型態的配線基板1。本發明揭示的配線基板並不限定於上述的一實施型態。一實施型態的配線基板1係於配線導體41中於第一基底金屬層41a與配線金屬層41c之間形成有第二基底金屬層41b。然而，本發明揭示的配線基板只要是配線金屬層41c充分地接著於第一基底金屬層41a的構成，可不形成第二基底金屬層41b。
22:增疊層
41:配線導體
41a:第一基底金屬層
41b:第二基底金屬層
41c:配線金屬層
41d:錫層
41e:矽烷偶合劑層
Y:區域
Claims (6)
- 一種配線基板，係包含：絕緣樹脂層；及配線導體，係設於該絕緣樹脂層上；該配線導體係包含：第一基底金屬層；第二基底金屬層，係設於該第一基底金屬層上；配線金屬層，係設於該第二基底金屬層上；錫層，係以被覆前述第一基底金屬層、前述第二基底金屬層及前述配線金屬層的方式設置；及矽烷偶合劑層，係以被覆該錫層的方式設置；當在寬度方向上觀察前述配線導體的剖面時，前述配線金屬層從前述第一基底金屬層側起包含比前述第一基底金屬層的寬度窄的部分、與前述第一基底金屬層的寬度相同的部分及比前述第一基底金屬層的寬度寬的部分。
- 如請求項1所述之配線基板，其中，前述配線導體的高度方向中，比前述第一基底金屬層的寬度更寬的部分設於比從前述配線導體的底面起30%的高度更高的部分。
- 如請求項1或2所述之配線基板，其中，前述第一基底金屬層係包含選自由第四族元素、第五族元素、第六族元素及第十族元素組成的群中的至少一種金屬。
- 如請求項3所述之配線基板，其中，前述第一基底金屬層係鎳、鉻、鈦、鉭、鉬、鎢、鈀或含有這些金屬的合金。
- 如請求項1或2所述之配線基板，其中，前述第二基底金屬層係銅或含有銅的合金。
- 如請求項1或2所述之配線基板，其中，前述配線金屬層之最底部的寬度與前述第二基底金屬層的寬度相同。
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