专利名称：印刷布线板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种印刷布线板。
背景技术：
印刷布线板包括芯基板(core substrate)，芯基板包含例如碳纤维。芯基板具有足够刚度以保持独立形状(stand-alone shape)。积层(buildup layer)以层叠结构形成于芯基板的前表面和/或后表面上。积层包括交替堆叠的绝缘层和导电布线层。绝缘层由树脂材料形成(例如，参见日本特许公开专利申请No. 2004-87856)。
积层中导电布线层的热膨胀系数与芯基板的热膨胀系数明显不同。结果，大的应力可能集中于导电布线层和绝缘层之间的界面中。基于这种应力，可能在导电布线层和/或绝缘层中产生裂缝，从而引起导电布线层中的布线断开。
发明内容
根据本发明的一个方案，印刷布线板包括芯基板和多个积层。芯基板包含碳纤维。多个积层堆叠在芯基板上。积层包括绝缘层和导电布线层。绝缘层包含其中嵌入了玻璃纤维布的树脂材料。
本发明可抑制导电布线层中的布线断开。
应该理解的是，前述的一般性描述和下文的详细描述都是示例性的，而非对所要求保护的本发明进行限制。
通过下文结合附图对各实施例的描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将是显而易见的，其中
图1示意性地示出了根据本发明第一实施例的印刷布线板的横截面结
构；
图2是积层的局部放大截面图3示出了在树脂片的后表面上堆叠导电布线层的工艺；图4示出了在树脂片中形成通孔的工艺；
图5示出了在树脂片的前表面上执行非电解电镀(dectrolessplating)的工艺；
图6示出了在树脂片的前表面上执行电解电镀(dectroless plating)的工
艺；
图7示出了从树脂片的前表面上去除光刻胶的工艺；图8示出了在芯基板上层叠积层的工艺；
图9示出了根据本发明第二实施例的印刷布线板的横截面结构；图IO是积层的放大截面图11示出了在第一树脂片的后表面上堆叠导电布线层的工艺；图12示出了在第一树脂片的前表面上堆叠第二树脂片的工艺；图13示出了在树脂片的层叠体的前表面上执行非电解电镀，同时在树脂片的层叠体中形成通孔的工艺；
图14示出了在层叠体的前表面上形成光刻胶的工艺；
图15示出了在层叠体的前表面上执行电镀工艺的工艺；以及
图16示出了从层叠体的前表面去除光刻胶的工艺。
具体实施例方式
下文将参考附图描述本发明的实施例。
图1示出了根据本发明第一实施例的印刷布线板11的横截面结构。印刷布线板ll可以用作探针卡(probe card)。探针卡安装在诸如探针装置之类的电子装置中。可替代地，印刷布线板ll可用在其它电子装置中。
印刷布线板11包括芯基板12。芯基板12具有足够的刚度以保持独立形状。芯基板12包括平的芯层13。平的芯层13包括导电层14。碳纤维布嵌入在导电层14中。碳纤维布的纤维沿芯层13的面内(in-plane)方向延伸。因此，在导电层14中沿面内方向的热膨胀被抑制。碳纤维布具有导电性。在形成导电层14时，碳纤维布被树脂材料浸渍。诸如环氧树脂之类的热固性树脂可用作树脂材料。碳纤维布由碳纤维线(carbon fiber thread)的纺织布(woven fabric)或无纺布(nonwoven fabric)形成。
在芯层13中形成多个预制通孔15。预制通孔15穿过芯层13。预制通孔15可限定出柱形(columnar)空间。圆柱形(cylindrical)空间的轴向中心与芯层13的前表面和后表面正交。由于预制通孔15，在芯层13的前表面和后表面上分割出若干圆形(circular)开口。
在预制通孔15中形成导电孔(conductive via) 16。沿预制通孔15的内壁表面形成圆柱形形状的孔(via) 16。孔16连接到芯层13的前表面和后表面上的环形(annular)导电焊盘(conductive land) 17。导电焊盘17在芯层13的前表面和后表面上向预制通孔15外延伸。孔16和导电焊盘17可以由铜形成。
预制通孔15的孔16的内部空间由树脂的预制填充剂18填充。沿孔16的内壁表面形成圆柱形形状的预制填充剂18。诸如环氧树脂之类的热固性树脂材料可用作预制填充剂18。陶瓷填充剂可嵌入到环氧树脂中。
芯基板12设置有绝缘层19和绝缘层21，绝缘层19和绝缘层21分别堆叠在芯层13的前表面和后表面上。绝缘层19和绝缘层21各自附连到芯层13的前表面和后表面。芯层13插入在绝缘层19和绝缘层21之间。绝缘层19和绝缘层21完全覆盖预制填充剂18。玻璃纤维布嵌入到各绝缘层19和绝缘层21中。绝缘层19和绝缘层21中的玻璃纤维布的纤维沿芯层13的前表面和后表面延伸。当形成绝缘层19和绝缘层21时，玻璃纤维布被树脂材料浸渍。诸如环氧树脂之类的热固性树脂可用作树脂材料。玻璃纤维布可由玻璃纤维线的纺织布和无纺布之一形成。
芯基板12设置有多个通孔22。通孔22穿过芯基板12。通孔22设置在预制通孔15内。预制填充剂18被通孔22穿过。通孔22可限定出柱形空间。通孔22和预制通孔15是同轴的。由于通孔22，在芯基板12的前表面和后表面上分割出若干圆形开口。在通孔22中形成导电孔23。沿通孔22的内壁表面形成圆柱形形状的孔 23。由于预制填充剂18，孔16和孔23彼此绝缘。孔23可由铜形成。
在绝缘层19和绝缘层21的前表面上形成导电焊盘24。孔23连接到绝 缘层19或绝缘层21的前表面上的导电焊盘24。导电焊盘24可由铜形成。 导电焊盘24之间的孔23的内部空间由绝缘树脂的填充剂25填充。填充剂 25可形成为柱形形状。诸如环氧树脂之类的热固性树脂可用作填充剂25。 陶瓷填充剂可嵌入到环氧树脂中。
分别在芯基板12的前表面和后表面上形成积层26和积层27。积层26 和积层27的刚度可能不够大，不能保持独立形状。积层26和积层27各自 附连到芯基板12的前表面和后表面。芯基板12插入在积层26和积层27之 间。多个绝缘层28交替地堆叠在多个导电布线层29上，从而形成积层26 和积层27。不同层中的导电布线层29通过孔31电连接。在形成孔31时， 在导电布线层29之间的绝缘层28中形成通孔。通孔被导电材料填充。绝缘 层28可以由诸如环氧树脂之类的热固性树脂形成。导电布线层29和孔31 可由铜形成。
导电垫(conductive pad) 32暴露在积层26和积层27的前表面上。导电 垫32可由铜形成。在积层26和积层27的前表面上除导电垫32以外的区域 上方涂敷涂层(overcoat layer) 33。树脂材料可用作涂层33。
分别在积层26和芯基板12之间以及积层27和芯基板12之间插入连接 层(joint layer) 34。连接层34具有绝缘体35。绝缘体35可由诸如环氧树脂 之类的热固性树脂形成。玻璃纤维布可嵌入在绝缘体35中。积层26和积层 27的后表面上的导电布线层29通过孔36电连接到芯基板12的导电焊盘24。 在形成孔36时，在导电布线层29和导电焊盘24之间的绝缘体35中形成通 孔。通孔填充有导电材料。孔36可由铜形成。
位于印刷布线板11前表面上的导电垫32电连接到位于印刷布线板11 后表面上的导电垫32。当印刷布线板11安装在探针装置中时，位于印刷布 线板ll的后表面上的导电垫32连接到例如探针装置的电极端子。然后，在 半导体晶片安装在印刷布线板11的前表面上时，印刷布线板11的前表面上 的导电垫32连接到例如半导体晶片的凸点电极(bump electrode)。这样， 可以基于例如温度循环测试来检査半导体晶片。
6如在图2中描绘的，例如，将一片玻璃纤维布37嵌入在积层26和积层 27中的各绝缘层28中。玻璃纤维布37的纤维沿绝缘层28的前表面延伸。 在形成绝缘层28时，玻璃纤维布37被树脂材料浸渍。诸如环氧树脂之类的 热固性树脂用作树脂材料。玻璃纤维布37由玻璃纤维线的纺织布和无纺布 之一形成。在该实施例中，由于玻璃纤维布37完全嵌入在树脂材料内，所 以可以防止玻璃纤维布37相对于绝缘层28的前表面和后表面露出。
在上述印刷布线板11中，玻璃纤维布37嵌入到积层26和积层27的 绝缘层28中。由于玻璃纤维布37，积层26和积层27的热膨胀系数被抑制 为低，并且可与芯基板12的热膨胀系数相适应。因此，可抑制积层26和积 层27内出现的应力。可抑制积层26和积层27中的裂缝。因此，可抑制导 电布线层29中的布线断开。
接下来将描述印刷布线板11的制造方法。制备芯基板12。同样，也可 制备积层26和积层27。为了制造积层26和积层27，如图3中描绘的，制 备树脂片41。在树脂片41中，将玻璃纤维布嵌入到树脂材料中。玻璃纤维 布的纤维沿树脂片41的前表面和后表面延伸。在形成树脂片41时，玻璃纤 维布被环氧树脂浸渍。导电布线层29附连到树脂片41的后表面。对树脂片 41执行加热处理。结果，环氧树脂在树脂片41中完全变硬。树脂片41可认 为是绝缘层28。
如图4中所示，在树脂片41中的预定位置处形成通孔42。通孔42可以 通过例如激光钻孔方法(laser drill method)形成。通孔42穿过树脂片41。 因此，树脂片41的玻璃纤维布可暴露于通孔42中。通孔42将导电布线层 29上的空间进行分割。在形成通孔42之后，对树脂片41的前表面执行去钻 污(desmear)工艺。在去钻污工艺中，可以使用高锰酸钠或高锰酸钾。因此， 可去除通孔42中的污迹(smear)。附带地，粗糙化工艺使通孔42内的树脂 片41的前表面不齐平。
然后，在树脂片41的前表面上执行非电解沉积，从而产生导电材料的 籽晶层43。籽晶层43延伸进入通孔42中。此后，如图5中所示，在籽晶层 43上形成预定图案的光刻胶44。光刻胶44在树脂片41的前表面上以预定 图案限定出空隙(void) 45。通孔42设置在空隙45内。如图6中所示，在 树脂片41的前表面上执行导电材料的电解电镀。此后，去除光刻胶44。在去除光刻胶44之后，通过蚀刻树脂片41的前表面，还去除了在光刻胶44 的去除区域内露出的籽晶层43。这样，在树脂片41的前表面上形成导电图 案29。附带地，在通孔42中形成孔31。
在去除光刻胶44之后，在树脂片41的前表面上堆叠另一树脂片41。导 电布线层29夹在树脂片41和41之间。树脂片41受到加热处理，并粘在树 脂片41的前表面上。此后，类似地重复形成通孔42、非电解电镀、沉积光 刻胶44、电解电镀和去除光刻胶44。以此方式，形成规定数量的绝缘层28 和导电布线层29的堆叠层。最上面一层的绝缘层28设置有导电垫32和涂 层33。这样，完成积层26和积层27的制造。
此后，在芯基板12的前表面和后表面上堆叠积层26和积层27。如图8 中所示，粘合片46粘在芯基板12的前表面和后表面上。积层26和积层27 粘在粘合片46上。粘合片46由诸如环氧树脂之类的热固性树脂形成。玻璃 纤维布可嵌入到粘合片46中。
在粘合片46中，在导电布线层29和芯基板12的导电焊盘24之间形成 通孔47。通孔47穿过粘合片46。导电布线层29和导电焊盘24通过通孔47 彼此面对。可根据导电布线层29和导电焊盘24的形状设置通孔47的形状。 通孔47由导电连接材料48填充。例如丝网印刷(screenprinting)方法可用 在用导电连接材料48进行的填充。
对芯基板12、粘合片46和46以及积层26和积层27的层叠体执行加热 工艺。在加热期间在垂直于芯基板12的前表面和后表面的方向上施加压力。 结果，芯基板12、粘合片46和46以及积层26和积层27的粘合度增强。随 着温度升高，粘合片46软化，粘合片46的形状与芯基板12的形状相适应。 因此，芯基板12前表面上的不规则体和层叠体前表面上的不规则体可被掩 盖在粘合片46中。在完成加热之后，粘合片46被硬化。如图l中所示，粘 合片46形成连接层34的绝缘体35。在粘合片46的硬化完成后，积层26和 积层27分别接合在芯基板12的前表面和后表面上。将印刷布线板11从加 热、加压中释放出来。这样，完成积层印刷布线板ll的制造。
图9示意性地示出了根据本发明的第二实施例的印刷布线板lla的横截 面结构。在印刷布线板lla中，每一绝缘层28由交替堆叠的第一绝缘件51 和第二绝缘件52形成。如图10中所示，玻璃纤维布37嵌入到第一绝缘件
851中。玻璃纤维布37的纤维沿第一绝缘件51的前表面延伸。在形成第一绝 缘件51时，玻璃纤维布37被树脂材料浸渍。第二绝缘件52由树脂材料形 成。第二绝缘件52内部没有嵌入纤维布。诸如环氧树脂之类的热固性树脂 可用作树脂材料。第一绝缘件51的厚度大于第二绝缘件52的厚度。此外， 用相同的附图标记标示与根据第一实施例的印刷布线板11等同的组件或结 构。
接下来，将描述印刷布线板lla的制造方法。制备芯基板12。同样，也 制备积层26和积层27。为了制造积层26和积层27，如图11中所示，制备 第一树脂片61。在第一树脂片61中，玻璃纤维布嵌入在树脂材料中。玻璃 纤维布的纤维沿第一树脂片61的前表面和后表面延伸。在形成第一树脂片 61时，玻璃纤维布被环氧树脂浸渍。导电布线层29粘在第一树脂片61的后 表面上。对第一树脂片61执行加热工艺。此时，将加热工艺的温度设置成 使环氧树脂不完全硬化。结果，环氧树脂在第一树脂片61中被半硬化 (semi-hardened)。第一树脂片61可认为是第一绝缘件51 。
如图12中所示，在第一树脂片61上堆叠第二树脂片62。第二树脂片 62由环氧树脂形成。在第二树脂片62中没有嵌入玻璃纤维布。在第二树脂 片62堆叠在第一树脂片61的前表面上的状态下，执行加热工艺。将加热工 艺的温度设置成使第一树脂片61和第二树脂片62的环氧树脂完全硬化。因 此，第一树脂片61和第二树脂片62的环氧树脂被完全硬化。形成第一树脂 片61和第二树脂片62的层叠体63。第二树脂片62可认为是第二绝缘件52。 层叠体63可认为是绝缘层28。
如图13中所示，在层叠体63的预定位置处设置通孔64。通孔64可以 通过例如激光钻孔方法形成。通孔64穿过层叠体63。通孔64在导电布线层 29上限定出空间。在形成通孔64之后，对层叠体63的前表面执行去钻污工 艺，使通孔64中的污迹消除。在去污工艺中，可使用高锰酸钠或高锰酸钾。 附带地，粗糙化工艺使第一树脂片61的前表面和第二树脂片62的前表面不 齐平。在通孔64中，由于树脂材料熔化，露出第一树脂片61的玻璃纤维布。
然后，在层叠体63的前表面上执行非电解沉积，从而产生导电材料的 籽晶层65。籽晶层65延伸进入通孔64中。此后，如图14中所示，在籽晶 层65上形成具有预定图案的光刻胶66。光刻胶66在层叠体63的前表面上以预定图案限定出空隙67。通孔64设置在空隙67内。如图15中所示，对 层叠体63的前表面执行导电材料的电解电镀。此后，去除光刻胶66。在去 除光刻胶66之后，还通过蚀刻层叠体63的前表面去除了在光刻胶66的去 除区域内露出的籽晶层65。以此方式，如图16中所示，在层叠体63的前表 面上形成如上所述的导电布线层29。附带地，在通孔64中形成孔31。
在去除光刻胶66之后，在层叠体63的前表面上堆叠另一第一树脂片61 。 导电布线层29夹在层叠体63和第一树脂片61之间。第一树脂片61受到加 热工艺的处理，并粘在层叠体63的前表面上。此后，类似地重复第二树脂 片62的堆叠和加热工艺、形成通孔64、非电解电镀、沉积光刻胶66、电解 电镀和去除光刻胶66。以此方式，形成规定数量的绝缘层28和导电布线层 29的堆叠层。层叠体63的最上面一层设置有导电垫32和涂层33。以此方 式，形成积层26和积层27，并且将制造好的积层26和积层27粘在芯基板 12上。以此方式，完成积层印刷电路板lla的制造。
根据印刷布线板lla的实施例，玻璃纤维布37嵌入在积层26和积层27 的绝缘层28中。结果，积层26和积层27的热膨胀系数被抑制为低。积层 26和积层27的热膨胀系数与芯基板12的热膨胀系数相适应，从而可抑制积 层26和积层27内出现应力。可抑制积层26和积层27中的裂缝。因此，可 抑制导电布线层29中布线断开。
借助根据前述实施例的积层26和积层27，在形成孔31时，电镀溶液流 入通孔64中。由于玻璃纤维布暴露于通孔64中，所以电解溶液可沿树脂材 料和玻璃纤维布的纤维之间的界面浸透到第一树脂片61中。然而，根据印 刷布线板的一个实施例，可在第一树脂片61上堆叠第二树脂片62。结果， 可以可靠地防止玻璃纤维布从绝缘层28的前表面(即第二树脂片62的前表 面)露出。因此，即使电镀溶液沿树脂材料和纤维之间的界面浸透，也可防 止电镀溶液到达第二树脂片62的前表面。因此，可防止孔31电连接到导电 布线层29。
另一方面，在玻璃纤维布37相邻地嵌入到绝缘层28的前表面的情况下， 玻璃纤维布37相对于绝缘层28露出。在这种情况下，在上述电镀溶液流入 通孔64时，电镀溶液可沿树脂材料和玻璃纤维布37的纤维之间的界面浸透 到绝缘层28中。由于此原因，孔31可通过电镀溶液连接到导电布线层29。结果，孔31可电连接到导电布线层29，并且在导电图案中可能出现异常。 这种积层26和积层27是不可使用的。
本文记载的所有实例和条件性语言旨在用作教导性目的，以帮助读者理 解本发明和发明人对改进现有技术提出的概念。应将本文记载的所有实例和 条件性语言理解为不是对这些具体记载的实例和条件的限制，说明书中这些 实例的构成也不涉及显示本发明的优势和不足。尽管已经详细描述了本发明 的实施例，但应理解的是，可对其进行各种改变、替代和改进，而不偏离本 发明的精神和范围。
权利要求
1.一种印刷布线板，包括芯基板，所述芯基板包含碳纤维；以及多个积层，堆叠在所述芯基板上，所述积层包括绝缘层和导电布线层，所述绝缘层包含其中嵌入有玻璃纤维布的树脂材料。
2. 根据权利要求1所述的印刷布线板，其中所述玻璃纤维布沿所述绝缘 层的前表面延伸。
3. 根据权利要求1所述的印刷布线板，其中所述玻璃纤维布包括纺织布 和无纺布其中之一。
4. 根据权利要求1所述的印刷布线板，其中所述玻璃纤维布完全嵌入在 所述树脂材料中。
5. 根据权利要求1所述的印刷布线板，其中所述绝缘层包括交替堆叠的 第一绝缘件和第二绝缘件，所述玻璃纤维布嵌入在所述第一绝缘件中，所述 第二绝缘件中没有嵌入纤维。
6. 根据权利要求5所述的印刷布线板，其中所述玻璃纤维布沿所述第一 绝缘件的前表面延伸。
7. 根据权利要求5所述的印刷布线板，其中所述第一绝缘件的厚度大于 所述第二绝缘件的厚度。
全文摘要
本发明提供一种印刷布线板，包括芯基板和多个积层。芯基板包含碳纤维。多个积层堆叠在芯基板上。积层包括绝缘层和导电布线层。绝缘层包含其中嵌入了玻璃纤维布的树脂材料。本发明可抑制导电布线层中的布线断开。
文档编号H05K1/00GK101640970SQ20091013995
公开日2010年2月3日 申请日期2009年7月17日 优先权日2008年7月28日
发明者吉村英明, 尾崎德一, 阿部知行, 饭田宪司 申请人:富士通株式会社