印刷电路板及其制造方法

专利名称：印刷电路板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及用于制造用作核心材料的印刷电路板以构成多层印刷电路板的方法。
背景技术：
图3是示出具有传统填隙通孔结构的多层印刷电路板的剖视图。标号30表示多层印刷电路板，标号31表示双面印刷电路板，标号31A和31B分别表示导电电路，标号31C表示通孔，标号31D表示填孔树脂，标号31E表示绝缘衬底，标号32表示单面印刷电路板，标号32A表示绝缘衬底，标号33表示导电区通孔，标号32B表示导电电路。
在用作核心材料的双面印刷电路板31的两个表面的每个表面上，对至少一个单面印刷电路板32设置位于其间的至少一个半固化片35。在其中每个单面印刷电路板32上，穿过绝缘衬底32A形成导电区通孔33。这些通孔将单面印刷电路板32的导电电路32B电连接到双面印刷电路板31的导电电路31A和31B。如图3所示，在多个单面印刷电路板32互相层叠在双面印刷电路板31的每面上时，位于外侧的单面印刷电路板的导电区通孔33电连接到位于内侧的相邻单面印刷电路板32的导电电路32B。
此外，在双面印刷电路板31上，为了将设置在两个表面上的导电电路31A与31B互相连接在一起，形成通孔31C。形成此通孔31C的步骤包括在形成双面印刷电路板31的绝缘衬底31E上形成孔，在上述孔的内表面顺序进行化学镀和电镀以形成空心圆柱形导电通路，利用填孔树脂31D填充这样形成的通孔以及对双面印刷电路板31的两个表面进行抛光。
如上所述，在制造用作核心材料的双面印刷电路板31的方法中，利用激光照射绝缘衬底31E以在其内形成孔，然后利用通孔电镀方法形成导电通路。接着，在绝缘衬底表面形成导电图形，从而形成双面印刷电路板3L然而，由于在各单独步骤形成导电通路和导电图形，所以增加了制造步骤。此外，在利用精制过程(subtractive process)形成图形时，存在的严重问题是，不能获得微细间距图形。

发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种可以在其上实现高密度安装的印刷电路板以及一种因为在同一个步骤形成导电电镀图形和导电通路而减少制造步骤并且可以形成微细间距图形的制造方法。
为此，根据本发明的一个方面，制造印刷电路板的方法包括在绝缘衬底上的预定位置形成穿透孔的步骤；在设置了穿透孔的绝缘衬底的正面和背面，形成分别具有预定图形的抗蚀剂薄膜的步骤；对设置了抗蚀剂薄膜的绝缘衬底进行电镀以在绝缘衬底的正面和背面形成导电电镀图形、并在穿透孔的内表面形成导电通路的电镀步骤，导电电镀图形通过导电通路互相相连；以及清除抗蚀剂薄膜的后续清除步骤。因此，因为可以在同一个步骤形成导电通路和导电电镀图形，所以可以减少加工步骤，并且可以形成微细间距图形，因此可以获得一种在其上可以实现高密度安装的印刷电路板，而且可以获得一种制造这种印刷电路板的制造方法。
根据上述方法，最好利用无电镀铜的过程进行电镀步骤。因此，由于可以在同一个步骤形成导电通路和导电电镀图形，所以可以减少加工步骤，并且可以形成微细间距图形，因此可以获得一种在其上可以实现高密度安装的印刷电路板，而且可以获得一种制造这种印刷电路板的制造方法。
根据上述方法，导电通路在穿透孔的内表面上形成后，最好持续进行电镀步骤，直到包括穿透孔形成的位置在内的绝缘衬底的整个表面被大致平整化。因此，由于可以在同一个步骤形成导电通路和导电电镀图形，所以可以减少加工步骤，并且可以形成微细间距图形，因此可以获得一种在其上可以实现高密度安装的印刷电路板，而且可以获得一种制造这种印刷电路板的制造方法。
上述方法可以进一步包括在进行清除步骤之前，对设置在绝缘衬底的正面和背面上的导电电镀图形表面进行浸蚀的步骤。因此，可以降低导电电镀图形表面的不平整性，并且可以调整其厚度。
在上述方法中，最好持续进行电镀步骤直到绝缘衬底的正面上的导电电镀图形的厚度大于每个穿透孔的半径。因此，由于可以在同一个步骤形成导电通路和导电电镀图形，所以可以减少加工步骤，并且可以形成微细间距图形，因此可以获得一种在其上可以实现高密度安装的印刷电路板，而且可以获得一种制造这种印刷电路板的制造方法。
上述方法可以进一步包括在互相相连的导电电镀图形上形成绝缘层的步骤，以及在该绝缘层上形成电路图形以形成组合衬底的步骤。因此，由于可以在同一个步骤形成导电通路和导电电镀图形，所以可以减少加工步骤，并且可以形成微细间距图形，因此可以获得一种在其上可以实现高密度安装的印刷电路板，而且可以获得一种制造这种印刷电路板的制造方法。
根据本发明的另一个方面，提供了一种制造印刷电路板的方法，该方法包括制备由具有中间树脂层的两层树脂层构成的衬底的步骤，该中间树脂层设置在这两层树脂层之间并且其预定分解温度比这两层树脂层中每层的分解温度高；利用激光照射衬底上的预定位置以形成穿透孔，使得在两层树脂层的每层上形成的每个孔的直径大于形成在中间树脂层上的孔的直径的照射步骤；在设置了穿透孔的衬底的正面和背面形成分别具有预定图形的抗蚀剂薄膜的步骤；对设置了抗蚀剂薄膜的衬底进行电镀以同时在绝缘衬底的正面和背面上形成导电电镀图形、以及在穿透孔的内表面形成导电通路的电镀步骤，所述导电电镀图形通过导电通路互相相连；以及清除抗蚀剂薄膜的后续清除步骤。因此，由于采用了利用互相具有不同分解温度的材料形成的衬底，所以在对衬底形成孔以及进行浸蚀时，形成在高分解温度材料上的每个孔的直径小于形成在低分解温度材料上的孔的直径。在对衬底进行电镀时，该较小孔被封闭，而且电镀层同时朝着该较小孔的形成位置的上侧和下侧同时逐渐形成。因此与仅在该孔内的一个方向逐渐形成电镀层的情况相比，可以在短时间周期内实现上述电镀步骤。
根据所述另一个方面的方法可以进一步包括利用高锰酸浸蚀衬底的步骤，该衬底设置有在照射步骤形成的穿透孔。因此，可以容易地清除残留在穿透孔内的树脂。
根据本发明的又一个方面，印刷电路板包括设置有穿透孔的绝缘树脂衬底；设置在绝缘树脂衬底的正面和背面的导电电镀图形；以及设置在穿透孔的内表面上的导电通路，并将导电电镀图形互相连接在一起；其中利用电镀铜过程同时形成导电电镀图形和导电通路。因此，足够电镀量可以填充到每个穿透孔内，不仅如此，还可以同时获得具有要求厚度的导电电镀图形。
根据本发明的上述印刷电路板可以进一步包括绝缘层，其设置在印刷电路板的正面和背面；电路图形，其设置在绝缘层上以形成复合结构。因此，由于可以在同一个步骤形成导电通路和导电电镀图形，所以可以减少加工步骤，并且可以形成微细间距图形，因此可以获得一种在其上可以实现高密度安装的印刷电路板，而且可以获得一种制造这种印刷电路板的制造方法。


图1A至1G是示出根据本发明第一实施例制造印刷电路板的各步骤的示意图；图2A至2G是示出根据本发明第二实施例制造印刷电路板的各步骤的示意图；以及图3是示出具有传统填隙通孔结构的多层印刷电路板的剖视图。
具体实施例方式
第一实施例图1A至1G是示出根据本发明第一实施例制造印刷电路板的各步骤的示意图。
标号1表示绝缘衬底，标号1B表示导电电路，标号1C表示穿透孔(通孔)，标号1D表示干膜抗蚀剂，标号1E表示电镀层，标号1F表示绝缘材料。
如图1A所示，首先制备绝缘衬底L例如，利用玻璃布环氧树脂、玻璃布双马来酰亚胺三嗪树脂(bismaleimide triazin resin)、玻璃布聚合(次苯基醚)(phenylene ether)树脂、或者聚酰亚胺-芳族聚酰胺(polyimide-aramid)液晶聚合物形成绝缘衬底L例如，利用热凝环氧树脂形成制备的绝缘衬底1，其厚度约为50μm。在此绝缘衬底1上，利用激光加工过程形成穿透孔1C。利用脉冲发生型CO2气体激光束发生器进行激光加工。在脉冲能量在0.1至1.0mJ范围内、脉冲宽度在1至100μs范围内、光点数量在2至50范围内的条件下进行此加工过程。利用此激光加工过程形成的穿透孔1C具有约60μm的直径d1和约40μm的直径d2。此后，为了清除残留在穿透孔1C内的树脂，利用氧等离子放电过程、电晕放电、采用高锰酸钾的处理过程等进行清除。此外，在穿透孔1C的内表面以及绝缘衬底1的整个正面和背面上，进行无电敷镀。无电敷镀形成的层的厚度约为4,500。
接着，在绝缘衬底1的正面和背面喷涂干膜抗蚀剂。具体地说，此干膜抗蚀剂是碱性显影剂型而且具有光敏性。此干膜抗蚀剂的厚度约为40μm。随后，对干膜抗蚀剂进行曝光和显影，从而形成分别具有要求图形的抗蚀剂膜1D，如图1B所示。
接着，图1C是示出进行电镀处理过程中的状态的示意图。将在图1A所示的步骤通过无电敷镀形成的层作为电极，利用DC电镀方法进行此电镀处理过程。此外，构成电镀层1E的材料可以是铜、锡、银、金、铜与锡的合金、铜与银的合金等，而且可以采用可以进行电镀的任何金属材料。将具有图1B所示步骤实现的干膜抗蚀剂1D的绝缘衬底1浸泡在电镀槽内。因此，在穿透孔1C和内表面和绝缘衬底1的正面和背面上同时逐渐形成电镀层1E，因此提高了电镀层1E的厚度。在进行电镀时，在分别具有从下表面部分到上表面部分倾斜剖面的、穿透孔1C的内表面上逐渐形成电镀层1E，因此每个穿透孔1C的底部均被电镀层1E封闭。
此外，如图1D所示，以图1C所示的状态对绝缘衬底1持续进行电镀，以使在绝缘衬底1的正面和背面形成的电镀层1E的厚度t1提高到约60μm。因此，绝缘衬底1的正面和背面包括形成穿透孔的位置，被大致平整化(planarize)。随后，为了降低分别形成在绝缘衬底1的正面和背面上的电镀层1E的不平整性，并且为了调整其厚度，进行浸蚀。用于此浸蚀过程的浸蚀溶液含有氯化铜。
采用半加(semi-additive)法，因为在同一个步骤形成导电通路和导电电镀图形，所以减少了加工步骤，而且，除此之外，可以形成具有微细间距的图形，因此可以获得一种在其上可以实现高密度安装的印刷电路板，而且可以获得一种制造这种印刷电路板的制造方法。
接着，如图1E所示，清除形成在绝缘衬底1的正面和背面上的干膜抗蚀剂1D。利用脱膜剂实现此清除方法。例如，在此实施例中使用的脱膜剂是碱性脱膜剂。因此，在清除干膜抗蚀剂1D后，在图1A所示的步骤形成的无电敷镀层被部分暴露，如图1E所示。随后，对无电敷镀层1E进行浸蚀。例如，在此实施例中使用的浸蚀溶液是过氧化氢与硫酸的混合液。
接着，如图1F所示，在将绝缘材料层1F形成在绝缘衬底1的正面和背面以及无电敷镀层1E上后，在绝缘材料层1F上进一步形成电路图形，从而形成组合衬底(build-up substrate)。作为一种涂敷绝缘材料1F的方法，作为例子提及旋涂、幕涂(curtain coating)、喷涂、或真空层压。例如，在此实施例中使用的绝缘材料是热凝环氧树脂。所涂敷的绝缘材料层1F的厚度在约30μm至50μm范围内。此外，在涂敷在绝缘衬底1两面的绝缘材料层1F上形成上述电路图形，从而形成多层结构。在将导电材料涂敷到绝缘材料层1F的每层上后，通过在导电材料上涂敷抗蚀剂材料、对抗蚀剂材料进行曝光和显影以及对导电材料进行蚀刻，首先进行上述图形形成过程。特别是，形成四层印刷电路板1G。
此外，如图1G所示，在这样形成的四层印刷电路板1G的最上表面和最下表面上形成其它电路图形，从而形成组合衬底。具体地说，获得六层印刷电路板1H。
第二实施例图2A至2G是示出根据本发明第二实施例制造印刷电路板的各步骤的示意图。图2A、2B、2C、2D、2E、2F和2G所示的、第二实施例的各步骤分别对应于图1A、1B、1C、1D、1E、1F和1G所示的、第一实施例的各步骤。以下将主要说明第二实施例不同于第一实施例的各方面。
首先，制备图2A所示的绝缘衬底1。此绝缘衬底1具有三层结构，其中第二绝缘衬底12设置在第一绝缘衬底11的正面，而第三绝缘衬底13设置在其背面。利用从第一实施例中说明的材料中选择的材料，形成第一绝缘衬底11、第二绝缘衬底12以及第三绝缘衬底13。特别是，利用芳族聚酰胺或环氧树脂形成第一绝缘衬底11。第一绝缘衬底11的厚度约为25μm，并且其热分解温度约为500℃。此外，利用同一种材料构成分别形成在第一绝缘衬底11的正面和背面的第二绝缘衬底12和第三绝缘衬底13。特别是，利用热凝环氧树脂形成第二绝缘衬底12和第三绝缘衬底13。第二绝缘衬底12和第三绝缘衬底13均具有约12.5μm的厚度和约300℃的热分解温度。利用激光加工过程在此第一绝缘衬底1上形成穿透孔1C。以与第一实施例中的方式相同的方式进行此激光加工过程。然而，由于第一绝缘衬底1的热分解温度不同于第二和第三绝缘衬底12和13的热分解温度，所以第一绝缘衬底11上的孔的直径不同于第二和第三绝缘衬底12和13上的孔的直径。在分解温度低的第二绝缘衬底12上形成的孔的直径大于在分解温度高的第一绝缘衬底11上形成的孔的直径。更详细地说，形成在第二绝缘衬底12上的孔具有锥形截面。随后，为了提高第二绝缘衬底12上的孔直径与第一绝缘衬底11上的孔直径之间的差值，对具有穿透孔1C的绝缘衬底11进行浸蚀。此浸蚀过程采用的浸蚀溶液含有高锰酸。与利用芳族聚酰胺或环氧树脂形成的第一绝缘衬底11相比，容易对利用热凝环氧树脂形成的第二绝缘衬底12和第三绝缘衬底13进行浸蚀。因此，形成在第二绝缘衬底12上表面上的孔的直径d3和这样形成在其下表面上的直径d4分别约为50μm和40μm。形成在第一绝缘衬底11上的孔的直径d5约为30μm，而形成在第三绝缘衬底13上的孔的直径d6约为40μm。这3个孔构成穿透孔1C。在穿透孔1C的整个内表面和绝缘衬底1的整个正面和整个背面上进行无电敷镀。无电敷镀形成的层的厚度约为4,500。
接着，如图2B所示，以与第一实施例中的方式相同的方式，将干膜抗蚀剂涂敷到绝缘衬底1的正面和背面上。
接着，图2C是示出进行电镀时的状态的示意图。与在第一实施例中相同，将具有在图2B所示步骤形成的干膜抗蚀剂1D的绝缘衬底1浸泡在电镀槽内。因此，在穿透孔1C的整个内表面和绝缘衬底1的整个正面和整个背面上同时逐渐形成电镀层1E，因此提高了电镀层1E的厚度。在进行电镀时，首先用逐渐形成的电镀层1E填充形成在第一绝缘衬底11上的孔，从而封闭上述孔。由于电镀层1E同时朝着第一绝缘衬底11内形成孔的位置的上侧和下侧同时逐渐形成，所以与在第一实施例中仅在孔内的一个方向逐渐形成电镀层相比，可以缩短电镀时间。
以与第一实施例中的方式相同的方式和顺序执行图2D至2G所示的后续步骤。
在此实施例中，如上所述，在图2A所示的步骤利用无电敷镀过程获得电镀层，然后，在上述无电敷镀层上以图2C所示步骤进行电镀，从而形成具有要求厚度的电镀层。然而，可以仅利用以图2A所示的步骤进行的无电敷镀过程形成具有要求厚度的电镀层。
正如参考第一和第二实施例对本发明所说明的那样，在利用本发明方法制造印刷电路板时，因为可以在同一个步骤形成导电通路和导电电镀图形，所以可以减少加工步骤，并且可以形成微细间距图形，因此可以获得一种在其上可以实现高密度安装的印刷电路板，而且可以获得一种制造这种印刷电路板的制造方法。
权利要求
1.一种用于制造印刷电路板的方法，该方法包括在绝缘衬底上的预定位置形成穿透孔的步骤；在设置了穿透孔的绝缘衬底的正面和背面，形成分别具有预定图形的抗蚀剂薄膜的步骤；对设置了抗蚀剂薄膜的绝缘衬底进行电镀以在绝缘衬底的正面和背面形成导电电镀图形、并在穿透孔的内表面形成导电通路的电镀步骤，导电电镀图形通过导电通路互相相连；以及清除抗蚀剂薄膜的后续清除步骤。
2.根据权利要求1所述的制造印刷电路板的方法，其中所述电镀步骤是利用无电镀铜实现的。
3.根据权利要求1或2所述的制造印刷电路板的方法，其中导电通路在穿透孔的内表面上形成后，持续进行电镀步骤，直到包括穿透孔形成的位置在内的绝缘衬底的整个表面被大致平整化。
4.根据权利要求1所述的制造印刷电路板的方法，该方法进一步包括在进行后续清除步骤之前，对设置在绝缘衬底的正面和背面上的导电电镀图形表面进行浸蚀的步骤。
5.根据权利要求1或2所述的制造印刷电路板的方法，其中持续进行电镀步骤直到绝缘衬底的正面上的导电电镀图形的厚度大于每个穿透孔的半径。
6.根据权利要求1、2和4之一所述的制造印刷电路板的方法，该方法进一步包括在互相相连的导电电镀图形上形成绝缘层的步骤，以及在该绝缘层上形成电路图形以形成组合衬底的步骤。
7.根据权利要求3所述的制造印刷电路板的方法，该方法进一步包括在互相相连的导电电镀图形上形成绝缘层的步骤，以及在该绝缘层上形成电路图形以形成组合衬底的步骤。
8.根据权利要求5所述的制造印刷电路板的方法，该方法进一步包括在互相相连的导电电镀图形上形成绝缘层的步骤，以及在该绝缘层上形成电路图形以形成组合衬底的步骤。
9.一种用于制造印刷电路板的方法，该方法包括制备由具有中间树脂层的两层树脂层构成的衬底的步骤，该中间树脂层设置在这两层树脂层之间并且其预定分解温度比这两层树脂层中每层的分解温度高；利用激光照射衬底上的预定位置以形成穿透孔，使得在两层树脂层的每层上形成的每个孔的直径大于形成在中间树脂层上的孔的直径的照射步骤；在设置了穿透孔的衬底的正面和背面形成分别具有预定图形的抗蚀剂薄膜的步骤；对设置了抗蚀剂薄膜的衬底进行电镀以同时在绝缘衬底的正面和背面上形成导电电镀图形、以及在穿透孔的内表面形成导电通路的电镀步骤，所述导电电镀图形通过导电通路互相相连；以及清除抗蚀剂薄膜的后续清除步骤。
10.根据权利要求9所述的制造印刷电路板的方法，该方法进一步包括利用高锰酸浸蚀衬底的步骤，该衬底设置有在照射步骤形成的穿透孔。
11.一种印刷电路板，该印刷电路板包括设置有穿透孔的绝缘树脂衬底；设置在绝缘树脂衬底的正面和背面的导电电镀图形；以及设置在穿透孔的内表面上的导电通路；其中利用电镀铜过程同时形成导电电镀图形和导电通路。
12.根据权利要求11所述的印刷电路板，该印刷电路板进一步包括绝缘层，其设置在印刷电路板的正面和背面；电路图形，其设置在绝缘层上以形成复合结构。
13.一种用于制造印刷电路板的方法，该方法包括在绝缘衬底上的预定位置形成穿透孔的步骤；在绝缘衬底的正面和背面形成分别具有预定图形的抗蚀剂薄膜的步骤；对绝缘衬底进行电镀以在绝缘衬底的正面和背面形成导电电镀图形并在穿透孔的内表面形成导电通路的步骤，所述导电电镀图形通过导电通路互相相连；以及清除抗蚀剂薄膜的步骤。
14.一种用于制造印刷电路板的方法，该方法包括制备由具有中间树脂层的两层树脂层构成的衬底的步骤，该中间树脂层设置在这两层树脂层之间并且其预定分解温度比这两层树脂层中每层的分解温度高；利用激光照射衬底上的预定位置以形成穿透孔，使得在两层树脂层的每层上形成的每个孔的直径大于形成在中间树脂层上的孔的直径的照射步骤；在衬底的正面和背面形成分别具有预定图形的抗蚀剂薄膜的步骤；对衬底进行电镀以同时在绝缘衬底的正面和背面上形成导电电镀图形、以及在穿透孔的内表面形成导电通路的电镀步骤，所述导电电镀图形通过导电通路互相相连；以及清除抗蚀剂薄膜的后续清除步骤。
全文摘要
本发明涉及一种制造印刷电路板的方法，该方法包括在绝缘衬底上的预定位置形成穿透孔；然后，在绝缘衬底的正面和背面，形成具有预定图形的抗蚀剂薄膜；对形成了抗蚀剂薄膜的绝缘衬底进行电镀以在绝缘衬底的正面和背面形成导电电镀图形，并在穿透孔的内表面形成导电通路，该导电电镀图形通过导电通路互相相连；以及后续清除抗蚀剂薄膜。
文档编号H05K3/46GK1433256SQ0310170
公开日2003年7月30日 申请日期2003年1月17日 优先权日2002年1月18日
发明者首藤贵志, 高桥康仁, 饭田宪司, 高野宪治, 宫崎幸雄 申请人:富士通株式会社