TWI823435B - 配線基板 - Google Patents
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Abstract
本揭示的配線基板係包含絕緣層及位於絕緣層上的配線導體。配線導體係包含位於絕緣層上的含磷無電解銅鍍覆層、位於含磷無電解銅鍍覆層上的含鎳無電解銅鍍覆層及位於含鎳無電解銅鍍覆層上的電解銅鍍覆層。
Description
本發明係關於配線基板。
近年來，隨著配線基板中所含的絕緣層的低熱膨脹率化(低CTE化)及配線導體的微型化等，配線導體的密接性(鍍覆密接性)的降低係成為問題。為了解決這樣的問題，例如在專利文獻1及2中，係記載在絕緣層的表面設置凹凸，利用藉由凹凸所產生的錨定效果來提高鍍覆密接性。
但是，若使設置在絕緣層表面的凹凸變大(粗糙化)，則難以形成微型的配線導體。另一方面，若使凹凸變小(平滑化)，則無法充分發揮錨定效果，而缺乏絕緣層與配線導體的密接性。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平6-196856號公報
[專利文獻2]日本特開2000-323815號公報
本揭示的課題係提供一種配線基板，其係配線導體對於絕緣層的密接性優異且導通可靠性高者。
本揭示的配線基板係包含絕緣層及位於絕緣層上的配線導體。配線導體係包含位於絕緣層上的含磷無電解銅鍍覆層、位於含磷無電解銅鍍覆層上的含鎳無電解銅鍍覆層及位於含鎳無電解銅鍍覆層上的電解銅鍍覆層。
本揭示的配線基板係配線導體對於絕緣層的密接性優異且導通可靠性高。
1:配線基板
2:絕緣層
21:核心層
22:增層絕緣層
3:貫穿孔導體
4:導體層
41:配線導體
41a:含磷無電解銅鍍覆層
41b:含鎳無電解銅鍍覆層
41c:電解銅鍍覆層
5:通孔導體
6:阻焊劑
圖1之(A)部分係表示本揭示的一實施態樣的配線基板的截面之示意圖，(B)部分係用以說明(A)部分所表示的區域X之放大說明圖。
圖2相當於圖1之(B)部分所示的放大說明圖的部分之電子顯微鏡照片。
基於圖1及圖2說明本揭示的配線基板。圖1之(A)部分係表示本揭示的一實施態樣的配線基板1的截面之示意圖。一實施態樣的配線基板1係包含複數個絕緣層2及位於絕緣層2上的導體層4。
絕緣層2係例如以環氧樹脂、雙馬來亞醯胺-三
樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚苯醚樹脂、液晶聚合物等樹脂形成。此等樹脂可以單獨使用，亦可以併用兩種以上。絕緣粒子可以分散在絕緣層2中。絕緣粒子並無限定，可舉例如：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。
在一實施態樣的配線基板1中，複數個絕緣層2之中的1層為核心層21，其餘的絕緣層2為增層(build-up)絕緣層22。核心層21例如具有0.04mm以上且5mm以下的厚度。
核心層21係具有用以電性連接核心層21的上下面的導體層4之貫穿孔(through hole)導體3。貫穿孔導體3係位於貫穿核心層21的上下面之貫穿孔內。貫穿孔導體3係例如由導體層4的一部分所形成。貫穿孔導體3係與核心層21的兩面之導體層4連接。
增層絕緣層22例如具有2μm以上100μm以下的厚度。增層絕緣層22可為相同的樹脂，亦可分別為不同的樹脂。
導體層4係位於絕緣層2的主面，亦即，位於核心層21的主面及增層絕緣層22的主面。導體層4係由銅等的導體(例如銅箔或鍍覆銅等)所形成。導體層4的厚度沒有特別限定，例如為1μm以上且50μm以下。當存在複數個導體層4時，導體層4可以是相同的導體，亦可分別為不同的導體。
增層絕緣層22係具有用以將位於介在增層絕緣層22上下的導體層4彼此電性連接之通孔(via hole)導體5。通孔導體5係在貫通增層絕緣層22的上下面的通孔，藉由例如使鍍覆銅等析出而得到。貫通增層絕緣層22的上下面的通孔係藉由例如像是CO2雷射、UV-YAG雷射、準分子雷射等的雷射加工所形成。
導體層4的一部分係作為配線導體41發揮作用。當於寬度方向剖視配線導體41時，如圖1之(B)部分所示般，配線導體41係包含：含磷無電解銅鍍覆層41a、位於含磷無電解銅鍍覆層41a上的含鎳無電解銅鍍覆層41b及位於含鎳無電解銅鍍覆層41b上的電解銅鍍覆層41c。圖1之(B)部分為用以說明圖1之(A)部分所示的區域X的放大說明圖。
含磷無電解銅鍍覆層41a是作為配線導體41的基底的部分，係以與絕緣層2接觸之方式配置。含磷無電解銅鍍覆層41a係包含磷，藉此，銅會有效地析出至存在於絕緣層2的表面的微小凹凸。換言之，含磷無電解銅鍍覆層41a會填充絕緣層2的表面的凹部，並以覆蓋凸部之方式析出。其結果為含磷無電解銅鍍覆層41a牢固地密接於絕緣層2的表面。含磷無電解銅鍍覆層41a係具有例如50nm以上且1000nm以下的厚度。
含磷無電解銅鍍覆層41a中所含的磷的比例沒有限制。例如，可以0.1原子%以上且1原子%以下的比例含有，亦可以0.5原子%以上的比例含有來作為下限值。若以如此的比例含有磷時，係例如由於含有磷而不會受到鍍覆特性的變化等的影響，而且能夠獲得具有充分的密接強度之含磷無電解銅鍍覆層41a。磷的含量可以藉由穿透式電子顯微鏡(TEM)
分析而以能量色散X射線分析(EDX，Energy Dispersive X-ray analysis)測定。
含鎳無電解銅鍍覆層41b係位於含磷無電解銅鍍覆層41a上。含鎳無電解銅鍍覆層41b係具有拉伸應力。因此，可緩和配線基板1所具有的內部(伸縮)應力，例如可減少絕緣層2和配線導體41等之裂隙(crack)的發生。其結果為可以提高配線基板1的導通可靠性。含鎳無電解銅鍍覆層41b係具有例如50nm以上且1000nm以下的厚度。
含鎳無電解銅鍍覆層41b中所含的鎳的比例沒有限制。例如，可以0.1原子%以上且5原子%以下的比例含有，亦可進一步以0.5原子%以上且0.8原子%以下的比例含有。藉由以這樣的比例含有鎳，可以降低因含有鎳而導致的鍍覆特性之脆弱性，且發揮優異的應力緩和效果，可以更為減少裂隙的發生。鎳的含量和磷的含量係同樣可以藉由TEM分析而以EDX測定。
在含鎳無電解銅鍍覆層41b中，鎳可以均勻分佈，亦可以有偏重地分佈。例如，在含鎳無電解銅鍍覆層41b的厚度方向上，兩個表面層部分的鎳含量可以少於中央部分的鎳含量。在與絕緣層2的邊界及與後述的電解銅鍍覆層41c的邊界，係容易產生因熱應力等而導致的剝離。因此，藉由減少在邊界附近(亦即，含鎳無電解銅鍍覆層41b的兩表層部分)具有拉伸應力的鎳的含量，可更為減少剝離或裂隙等的發生。在本說明書中，「表層部分」係指從含鎳無電解銅鍍覆層41b的兩表面起而至厚度的10%的深度為止之區域，所謂「中央部分」係指「兩表層部分」以外的區域。
含磷無電解銅鍍覆層41a及含鎳無電解銅鍍覆層41b的至少一部分係以具有非晶質結構為佳。圖2為相當於圖1之(B)部分所示的放大說明圖的部分之電子顯微鏡照片。在圖2中，含磷無電解銅鍍覆層41a及含鎳無電解銅鍍覆層41b兩者均具有非晶質結構。亦即，如圖2所示，相對於後述的電解銅鍍覆層41c具有結晶結構，含磷無電解銅鍍覆層41a及含鎳無電解銅鍍覆層41b係不具有這樣的結晶結構。非晶質在特定方向上沒有邊界。因此，藉由使含磷無電解銅鍍覆層41a及含鎳無電解銅鍍覆層41b的至少一部分具有非晶質結構，可緩和來自各方向的應力。其結果為可更為減少剝離或裂隙等的發生。
電解銅鍍覆層41c係形成配線導體41的本體之層，係位於含鎳無電解銅鍍覆層41b上。在配線導體41中，電荷係以電解銅鍍覆層41c為中心流動。電解銅鍍覆層41c係具有例如1μm以上且100μm以下的厚度。
阻焊劑6位於一實施態樣的配線基板1的兩表面的一部分。阻焊劑6係例如由丙烯酸改性環氧樹脂所形成。阻焊劑6係具有例如在安裝電子零件時或連接到母板等時，使保護導體層4等不受焊接影響的功能。
形成一實施態樣的配線基板1的方法沒有特別限定，例如藉由下述的方法形成。
首先，準備形成核心層21的雙面鍍覆銅積層板，並形成貫穿孔。貫穿孔係能夠藉由例如鑽孔加工、雷射加工、噴擊加工(blasting)等來形成。在形成貫穿孔後，進行去污(desmear)處理以除去殘渣。接著藉由蝕刻除去銅。
於經除去銅的核心層21的表面及貫穿孔的內壁面實施無電解鍍覆銅處理。在實施無電解鍍覆銅處理時，係為了使金屬(銅)析出而使用還原劑。在金屬的析出步驟中，若屬於還原劑成分的磷或硼等大量共析於鍍覆膜中，則會變得容易形成非晶質鍍覆。因此，為了形成非晶質鍍覆，就還原劑而言，例如係以使用含磷或硼等的還原劑為佳。在含磷還原劑的情況下，若在鍍覆浴中以7重量%以上且11重量%以下的比例含有磷，則會變得容易形成非晶質鍍覆。
就含磷還原劑而言，係使用例如次磷酸，藉此使無電解銅鍍覆中殘留磷，而含磷無電解銅鍍覆層41a係形成在絕緣層2的表面。含磷無電解銅鍍覆層41a不僅如上述般牢固地密接於絕緣層2的表面，而且還保護絕緣層2的表面不受形成含鎳無電解銅鍍覆層41b時所使用的強鹼性物質影響。其結果為可防止絕緣層2受到損傷，且能夠確保樹脂與鍍覆的密接性。
接著，於形成在核心層21的表面及貫穿孔的內壁面的含磷無電解銅鍍覆層41a的表面，實施含鎳無電解鍍覆銅處理。在實施含鎳無電解鍍覆銅處理時，係例如使用福馬林作為還原劑。藉此，含鎳無電解銅鍍覆層41b係形成於含磷無電解銅鍍覆層41a的表面。在實施含鎳無電解鍍覆銅處理時所使用的含鎳無電解鍍覆銅溶液中，除了包含銅以外，還包含鎳及界面活性劑等添加物。在形成含磷無電解銅鍍覆層41a的過程中，係無規地存在鎳和界面活性劑等添加物。其結果為，在含磷無電解銅鍍覆層41a中，結晶的有序排列化受到阻礙，而容易形成非晶質鍍覆。
接著，在含鎳無電解銅鍍覆層41b的表面形成感光性的鍍覆阻劑(例如乾膜阻劑)，將使電解銅鍍覆析出的開口(形成電解銅鍍覆層41c的部分)曝光並顯影而形成。接著，在形成於鍍覆阻劑的開口內及貫穿孔的內壁面的含鎳電解無電解銅鍍覆層41b的表面，藉由電解鍍覆銅而使銅析出。此析出的銅最後會成為電解銅鍍覆層41c。析出後，以鹼性溶液等除去鍍覆阻劑。
接著，在含磷無電解銅鍍覆層41a及含鎳無電解銅鍍覆層41b中，將未形成電解銅鍍覆層41c的剩餘的部分藉由例如蝕刻予以去除。以如此方式形成導體層4之後，例如藉由在120℃以上且200℃以下實施0.5小時以上且2小時以下左右的熱處理，而能夠成為兩表層部的鎳含量較中央部的鎳含量更少之分佈。
藉由這樣的步驟，在核心層21(絕緣層2)的表面形成含有含磷無電解銅鍍覆層41a、含鎳無電解銅鍍覆層41b及電解銅鍍覆層41c的配線導體41。此外，在形成於核心層21的貫穿孔中，係形成貫穿孔導體3。貫穿孔導體3亦與配線基導體41同樣地係從貫穿孔的壁面開始依序配置含磷無電解銅鍍覆層41a、含鎳電解銅鍍覆層41b及電解銅鍍覆層41c。配線導體41以外的導體層4可以用與配線導體41同樣的步驟形成，亦可不除去雙面鍍覆銅積層板的銅而利用。
接著，在核心層21、導體層4及配線導體41的表面形成增層絕緣層22，藉由重複進行上述的步驟，在增層絕緣層22的表面形成配線導體41。此外，在形成於增層絕緣層22的通孔中，係形成通孔導體5。
在核心層21中，貫穿孔(through hole)相當於貫通孔，而在增層絕緣層22中，通孔(via hole)相當於貫通孔。
在配線導體41及通孔導體5中，係包含含磷無電解銅鍍覆層41a、含鎳無電解銅鍍覆層41b及電解銅鍍覆層41c。在增層絕緣層22中，配線導體41以外的導體層4亦可以與配線導體41同樣的步驟來形成，也可以不除去雙面鍍覆銅積層板的銅而利用。
藉由對增層絕緣層22重複上述步驟，可以形成所希望的層數之增層層。
接著，在增層層的表面形成於所希望的位置設有開口的阻焊劑6。阻焊劑6係如上所述，為由丙烯酸改性環氧樹脂所形成。因開口而暴露的導體層4係作為襯墊而發揮作用。如此得到的一實施態樣的配線基板1，配線基板對於絕緣層的密接性優異，且導通可靠性優異。本說明書中的配線基板即使在絕緣層的表面係例如算術平均粗糙度Ra為0.1μm以上且0.8μm以下的低表面粗糙度之情況下，亦為配線導體對於絕緣層的密接性優異，且導通可靠性優異。
本揭示的配線基板不限於上述的一實施態樣。例如一實施態樣的配線基板1係如圖1所示般，含磷無電解銅鍍覆層41a及含鎳無電解銅鍍覆層41b的兩者係具有非晶質結構。但是，本揭示的配線基板中，只要含磷無電解銅鍍覆層及含鎳無電解銅鍍覆層的至少一部分具有非晶質結構即可。
一實施態樣的配線基板1係如圖1之(A)部分所示般，貫穿孔導體3僅位於貫穿孔的內壁面。但是，在本揭示的配線基板中，貫穿孔導
體亦可填充於貫穿孔內。而且，一實施態樣的配線基板1係如圖1之(A)部分所示般，通孔導體5為填充於通孔內。但是，在本揭示的配線基板中，通孔導體亦可僅位於通孔的內壁面。
2:絕緣層
22:增層絕緣層
41a:含磷無電解銅鍍覆層
41b:含鎳無電解銅鍍覆層
41c:電解銅鍍覆層
Claims (6)
- 一種配線基板，其係包含絕緣層、及位於絕緣層上的配線導體，其中，該配線導體包含：位於前述絕緣層上的含磷無電解銅鍍覆層、位於該含磷無電解銅鍍覆層上的含鎳無電解銅鍍覆層、位於該含鎳無電解銅鍍覆層上的電解銅鍍覆層。
- 如請求項1所述之配線基板，其中，前述含磷無電解銅鍍覆層及前述含鎳無電解銅鍍覆層的至少一部分具有非晶質結構。
- 如請求項1或請求項2所述之配線基板，其中，前述含磷無電解銅鍍覆層係以0.5原子%以上且1原子%以下的比例含有磷。
- 如請求項1或2所述之配線基板，其中，前述含鎳無電解銅鍍覆層係以0.5原子%以上且0.8原子%以下的比例含有鎳。
- 如請求項1或2所述之配線基板，其中，前述含鎳無電解銅鍍覆層在該含鎳無電解銅鍍覆層的厚度方向，兩表層部分的鎳含量係較中央部分的鎳含量少。
- 如請求項1或2所述之配線基板，其中，前述絕緣層更包含貫通孔，該貫通孔內具備前述配線導體。
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