专利名称：一种布线基板制造方法
技术领域：
本发明涉及能够使精细间距的布线图层(例如，叠加布线层)同与其邻近的绝缘树脂层实现可靠粘结的布线基板的制造方法。
背景技术：
根据近年来高性能和高信号处理速率的趋势，迫切要求制作更小尺寸的布线基板和更精细间距的布线图层(例如，叠加布线层)。
例如在一个布线图层与两邻近布线图层间的绝缘树脂层通常受限于一个25μm×25μm的长×宽实际截面。然而，需要长宽分别小于等于20μm。
为满足以上要求，不仅需要提高形成布线图层的形状和尺寸的精确性，而且要使布线图层同与其邻近的绝缘树脂层间的附着更好。为了增强附着，要对绝缘树脂表面进行粗化处理，再在其表面上进行镀铜以形成布线图层。前述的粗化处理步骤是在经过膨胀处理后，再对绝缘树脂层表面进行用高锰酸的处理完成的(例如，参照日本专利No.3054388(第0017栏)第3到4页)。
然而，当形成精细间距的布线图层或连接上层的布线图层与下层的布线图层的盲孔导体的半径减小时，现有的绝缘树脂层和其表面的粗化处理可能会使精细间距的布线图层与其邻近的绝缘树脂层间的附着性能不足。
顺便提及，现有绝缘树脂层由含有18％(重量％)的SiO2填充物的环氧树脂制成，其具有延伸性为7.6％，杨氏模量3.5GPa，在平面(X-Y)方向的热胀系数约60ppm/℃。另一方面，现有粗化处理是在约80℃下进行约5分钟膨胀处理，再在约80℃的NaMnO4·3H2O或KMnO4中浸泡处理10分钟。
发明内容
本发明试图解决前面在背景技术中所述问题，目的在于提供一种布线基板的制造方法，该方法可达到以精细间距形成的布线图层或盲孔导体同与其邻近的绝缘树脂基板的可靠附着。
为达到前述目标，本发明构想注意优化绝缘树脂层的成份和性能和对其表面的粗化处理。
特别的，根据本发明，提供一种布线基板制造方法，包括粗化绝缘树脂层的粗化步骤，至少一个绝缘树脂层(优选的，每个绝缘树脂层)含有环氧树脂，该环氧树脂含有占重量30到50％的平均粒径1.0到10.0μm的无机填充物SiO2，其中，粗化步骤包括浸入70到85℃的高锰酸溶液20分钟或更长时间。优选的，至少一个绝缘树脂层含有重量50到70％的环氧树脂。
根据该方法，高锰酸溶液与含有更多无机填充物的绝缘树脂层表面长时间接触，从而在绝缘树脂层表面形成一定的粗糙度。因此，那些精细间距的布线图层可以坚固地形成在那些粗糙的表面上。
还可以提供一种布线基板的制造方法，其中绝缘树脂层的表面包括那些延伸贯穿那些绝缘树脂层的盲孔(via hole)的内壁表面。根据该方法，那些延伸贯穿绝缘树脂层的盲孔的内壁表面也是粗糙的，因此形成在盲孔内的盲孔导体可以牢固的附着。
这里，高锰酸溶液包括高锰酸钠(NaMnO4·3H2O)或高锰酸钾(KMnO4)。
作为优选实施例，根据本发明，还可进一步提供一种布线基板的制造方法，其中至少一个绝缘树脂层(优选的，每个绝缘树脂层)在经过粗化处理后，具有表面粗糙度Ra大于等于0.2μm和小于等于1.0μm。
根据本方法，在粗化步骤后该绝缘树脂层地表面粗糙度处于适当的范围，因此将形成于该绝缘树脂层表面上的布线图层可牢固地附着。优选该绝缘树脂层的表面粗糙度为Ra大于等于0.2μm和小于等于1.0μm，Rz大于等于0.2μm和小于等于1.0μm。此处，粗糙度Ra表示中心线平均粗糙度，粗糙度Rz表示10点平均粗糙度。
作为优选实施例，还可进一步提供一种布线基板的制造方法，其中至少一个绝缘树脂层(优选的，每个绝缘树脂层)具有小于或等于6％的延伸性能(但排除0)。
根据本发明，该延伸率低于现有技术的绝缘树脂层延伸率。因此，可以稳定地保持状态，其中布线基板可牢固的附着在通过粗化步骤而具有一定粗糙度的绝缘树脂层表面。
作为优选实施例，还可进一步提供一种布线基板的制造方法，其中至少一个绝缘树脂层(优选的，每个绝缘树脂层)具有杨氏模量大于等于3.6GPa到小于等于5GPa。
根据本发明，该杨氏模量高于现有技术的绝缘树脂层的杨氏模量。因此，可以减轻外力对其状态的影响，其中形成在粗糙的绝缘树脂层表面的布线基板可牢固的附着。
作为优选实施例，还可进一步提供一种布线基板的制造方法，其中至少一个绝缘树脂层(优选的，每个绝缘树脂层)具有热胀系数约等于或小于50ppm/℃(但排除0)。根据本发明，该热胀系数低于现有技术的绝缘树脂层的热胀系数。因此，可以减轻温度变化对其状态的影响，其中形成在粗糙的绝缘树脂层表面的布线基板可牢固的附着。
作为优选实施例，还可进一步提供一种布线基板的制造方法，还进一步包括，在粗化步骤后，在粗糙的绝缘树脂层表面按预先确定的图形形成布线图层的步骤。
根据该方法，布线图层形成并牢固附着在绝缘树脂层的粗糙表面上，并保持形状和尺寸的精确性，尽管其是按含有窄布线线路的精细间距的图形形成的。
作为优选实施例，还可进一步提供一种布线基板的制造方法，还进一步包括，在粗化步骤后，在粗化了的此前形成贯穿绝缘树脂层的盲孔的内壁上形成盲孔导体的步骤。根据该方法，形成在盲孔内的盲孔导体可以牢固附着在其邻近的绝缘树脂层上。
图1是一个示意截面图，示出了根据本发明的布线基板制造方法的一个步骤；图2是一个示意截面图，示出了图1制造方法的后续步骤；图3是一个示意截面图，示出了图2制造方法的后续步骤；图4是一个示意截面图，示出了图3制造方法的后续步骤；图5是一个示意截面图，示出了图4制造方法的后续步骤；图6是一个在图5中用虚线示出的局部X的放大图的示意截面图，示出了图5制造方法的后续步骤；图7是一个示意截面图，示出了图6制造方法的后续步骤；图8是一个示意截面图，示出了图7制造方法的后续步骤；图9是一个示意截面图，示出了图8制造方法的后续步骤；图10是一个示意截面图，示出了图9制造方法的后续步骤；和图11是一个示意截面图，示出了图10制造方法的后续步骤，和获得的布线基板。
具体实施例方式
本发明的最佳实施方式将描述如下，但本发明不限于此范围。
图1是一个截面图，示出由双马来酰亚胺三嗪(BT)树脂制成的厚度约为0.7mm的中心基板。在中心基板1的表面2和背在3上相应的覆盖有厚度为70μm的铜箔4和5。在铜箔4和5上形成有未示出的感光/绝缘干膜，在干膜上按预先确定的图形进行曝光和冲洗操作。此后，所获得的阻蚀层用剥离液去除(根据众所周知的去除方法)。
这里，可使用具有多个中心基板1的多层板，其中每一中心基板均要进行类似的处理步骤(像如下各步骤)。
结果，如图2所示，铜箔4和5按前述图形变成为布线层4和5。
下一步，如图3所示，中心基板1的表面2和布线层4的表面，及中心基板1的背面3和布线层5的表面上(或在布线层5下)被分别覆盖一层由含有无机填充物的环氧树脂组成的绝缘膜，形成绝缘树脂层6和7。
绝缘树脂层6和7厚度约为40μm，并含有环氧树脂，其中含有重量30到50％(例如，在本实施例中为重量的36％)的实质上为球型SiO2组成的无机填充物(在本实施例中，每个绝缘树脂层含有重量的64％为环氧树脂)。与此同时，绝缘树脂层6和7具有延伸性为小于或等于6％(例如，在本实施例中为5.0％)，杨氏模量3.6到5GPa(例如，在本实施例中为4.0GPa)，在平面(X-Y)方向的热胀系数约等于或小于50ppm/℃(例如，在本实施例中为46ppm/℃)。
这里，无机填充物的平均粒径大于等于1.0μm且小于等于10μm。这里前述的大致为球形包括椭圆形等。
下一步，如图4所示，在中心基板1、布线层4和5及绝缘树脂层6和7上在其预先确定位置用钻头打内径约200μm的贯通孔8。
更进一步，通过用未图示的激光(例如，在本实施例中的一氧化碳气体激光)在预先确定的位置处沿厚度方向照射绝缘树脂层6和7的表面。结果，如图5所示，形成大致为圆锥形的盲孔10和11，其延伸贯通过树脂层6和7从而将布线层4和5在其下表面暴露出来。
下一步，将通过对在图5中的单点化线部分X的放大6和7以举例方法说明粗化步骤(或除胶渣处理)。
具有形成于其中的盲孔10和11的绝缘树脂层6和7的表面将进行60到80℃下约5分钟到10分钟的膨胀处理。特别的，中心基板1或一个有多个中心基板的板要先进行水洗，再浸入处于前述温度范围的含有二乙基乙二醇-正-丁基醚、离子表面活化剂和氢氧化钠的溶液中。
结果，在绝缘树脂层6(7)和盲孔10(11)的内壁表面形成厚度约30μm的软表层部分6a(7a)，该表面有前述的溶液渗入而处于膨胀状态。
这里，图6和7中的参考字母f代表无机填充物SiO2。
下一步，对进行了前述的膨胀处理的中心基板1或板进行水洗。此后，对绝缘树脂层6(7)的具有盲孔10和11形成其中的表层部分6a(7a)进行粗化处理，在这种处理中浸入70到85℃的NaMnO4·3H2O或KMnO4中20分钟或以上(例如，30分钟)。
结果，在绝缘树脂层6(7)和盲孔10(11)的内壁表面形成粗化表面6b(7b)，该粗化表面由表层部分6a(7a)粗化具有一定的粗糙度而得。这些粗化表面6b(7b)的Ra粗糙度为大于等0.2μm小于等于1.0μm，Rz大于等于0.2μm小于等于1.0μm。同时，贯通孔8内壁表面也同样粗化。
进一步，在粗化了的盲孔10(11)的内壁表面、绝缘树脂层6(7)的粗化表面6b(7b)，及贯通孔8的内壁表面施加含Pd的镀覆催化剂。此后，对这些表面进行无电极镀铜和电镀铜。
结果，如图8所示，在绝缘树脂层6(7)整个表面，分别形成铜镀膜c1，并在贯通孔8中形成大致为圆柱形的厚度为40μm的贯通孔导体14。同时，盲孔10和11也被额外地镀铜形成填充盲孔导体12和13。
下一步，如图9所示，如前述，贯通孔导体14在其内侧填充含有无机填充物的填充树脂9。这里，填充树脂9可以是含有金属粉末的导电树脂或不导电树脂。
如图9所示，进一步的，对铜镀膜的上表面c1和c1及填充树脂9的两端面进行电镀镀铜形成铜镀膜c2和c2。与此同时，填充树脂9的两端面被覆盖电镀。这里，铜镀膜c1和c2的总厚度为约15μm。
下一步，在铜镀膜c1和c2上形成未示出的感光/绝缘干膜，并对其按预先确定的图形进行曝光和冲洗。这一步骤后，获得了阻蚀层，而那些位于前述阻蚀层下的镀铜膜用众所周知的剥离液去除。结果，如图10所示，在绝缘树脂层6和7表面上，按前述图形形成布线图层16和17。
因为接近层16和17及导体12和13的绝缘树脂层6和7表面被粗化(在6b和7b处)，布线图层16和17及盲孔导体12和13可以获得很强的与绝缘树脂层6和7的附着力，而不管布线图层16和17可能是精细间距或盲孔导体12和13直径减小。
进一步，如图11所示，在绝缘树脂层6和布线图层16表面和绝缘树脂层7和布线图层17表面上(或层7和17下)分别覆盖前述厚度的绝缘膜，从而形成绝缘树脂层18和19。
下一步，如图11所示，在绝缘树脂层18和19表面的预先确定位置，沿其厚度方向用未示出的激光照射，从而形成实质上为圆锥形的盲孔20和21，这些孔贯穿绝缘树脂层18和19，使布线图层16和17那些盲孔的底面暴露出来。
对包括盲孔20和21内壁在内的绝缘树脂层18和19整个表面，如前述进行包括膨胀处理和粗化处理在内的粗化步骤，从而获得前述的具有一定粗糙度的粗化表面。
下一步，如前述，首先在包括前述盲孔20和21在内的粗化绝缘树脂层18和19的整个表面上应用镀覆催化剂。此后，对整个表面进行无电极镀铜形成厚度为0.5μm薄铜膜层(未示出)。
下一步，在薄铜膜的整个表面覆盖由环氧树脂组成的厚度约为25μm的感光/绝缘膜(未示出)。这层绝缘膜将进行曝光和冲洗，和用剥离液去除曝光或未曝光部分。
结果，在薄铜膜层表面形成未示出的按前述图形生成轮廓的阻镀层。同时，在接近盲孔20和21上的薄铜膜层表面上形成宽间隙。
下一步，对位于间隙底面和盲孔20和21内的薄铜膜层进行电镀铜。结果，在盲孔20和21内分别形成填充盲孔导体22和23，在前述间隙内形成与盲孔导体22和23连接的布线图层24和25。
因为接近层24和25及导体22和23的绝缘树脂层18和19表面被粗化，布线图层24和25及盲孔导体22和23可以获得很强的与上部绝缘树脂层18和19的附着力，而不管布线图层24和25可能是精细间距或盲孔导体22和23直径减小。
如图11所示，进一步的，在具有布线图层24的绝缘树脂层18的表面上形成厚度约为25μm的如前述的由树脂制成的阻焊层26(或绝缘层)。在具有布线图层25的绝缘树脂层19的表面上形成如前述的阻焊层27(或绝缘层)。
如图11所示，阻焊层26和27在预先指定位置通过激光打孔至到达布线图层24和25的深度，从而在第一主表面28上形成焊盘30，在第二主表面29上形成开口33。
在焊盘30上形成一个焊料隆起32，该焊料隆起32突出高于第一主表面28，以便于电子元件，如未示出的IC芯片可通过焊料安装于焊料隆起32上。这里，焊料隆起32由一些低熔点合金组成，如Sn-Cu、Sn-Ag、或Sn-Zn。
如图11所示，进一步的，尽管未示出，由布线层25延伸出的位于开口31底面的布线线路33表面镀有Ni或Au，以提供连接端子，以便与一个印刷基板、如未示出的主板，相连接。
如图11所示，通过至此所述的各步骤，可以提供一种布线基板K，其包含在中心基板1的表面2和背面3上的叠加层BU1和叠加层BU2。叠加层BU1包括精细间距的布线图层16和24，叠加层BU2包括布线图层17和25。
这里，布线基板K也可制作成仅在中心基板1的表面2上有叠加层BU1。这种模式下，仅在背面3上形成有布线层17和阻焊层27。
根据至此所述的本发明的布线基板K的制造方法，如上文所述，由于绝缘树脂层6、18、7和19在与其邻近的表面被粗化，因此布线图层16、24、17和25及填充盲孔导体12、22、13和23可以获得与绝缘树脂层6、18、7和19很强的附着性能。由于绝缘树脂层6、18、7和19含有大量无机填充物并且与现有技术相比具有低的延伸性能和热胀系数和高的杨氏模量，所以可以保持前述的稳定的附着性能，而不受布线图层16、24等是按精细间距形成的，盲孔导体12、22等半径可能减小的影响。因此，本发明方法将有利于适合精细间距的布线图层和半径减小的盲孔导体的布线基板的制造。
本发明不限于至此所述的实施例模式。
前面所述的制造方法的各步也可用具有多个中心基板1或中心单元的大尺寸多重板实现。
进而，中心基板的材料应不仅限于前面所述的BT树脂，而还可以是如环氧树脂或聚酰亚胺树脂。可选择的，还可以使用一种合成材料，该合成材料通过用一种氟树脂包裹玻璃纤维制备，氟树脂具有三维网状结构，如具有连续的孔的PTFE。
可选择的，前面所述的中心基板的材料还可以是陶瓷。这种陶瓷可以是铝、硅酸、玻璃陶瓷或氮化铝，并可以是例如低温烧结基板，其可在相对较低温度例如约1000℃烧结。进而，可以是一种含Fe重量42％的铜合金或Ni合金的金属中心基板，其表面完全用绝缘材料覆盖。
进而，该模式可修改为使用没有中心基板的无中心基板。在这种修改中，例如，如前所述的绝缘树脂层6和7起到本发明中绝缘基板的作用。
进而，前面所述的布线层4和5的材料不仅可以是前面所述的Cu(铜)，也可以是Ag、Ni、或Ni-Au。可选择的，布线层4和5不使用金属镀层，而是也可以使用一种导电树脂的方法形成。
进而，如其包含前述的无机填充物，前面所述的绝缘树脂层6和7等不仅可以是前述的主要由环氧树脂所组成的树脂，也可以是聚酰亚胺树脂、BT树脂或一种具有相似耐热和图形成型性能的PPE树脂，或一种树脂-树脂合成材料，该材料用例如环氧树脂的树脂浸渍氟树脂制备，这种氟树脂具有三维网状结构，例如具有连续孔的PTFE。
进而，盲孔导体无需为如前述的填充盲孔导体12，而可以是与盲孔导体相似的倒转圆锥体，其中没有被导体完全填满。可选择的，盲孔导体可为交错形状，在这种形状中，它们在轴向移位时是堆叠的，或者是这样的形状，在平面方向延伸到半途的布线层是穿插的。
本申请是基于2003年11月18日提交的日本专利申请JP 2003-388491，其整体内容这里作为参考结合，如同在此详细叙述。
权利要求
1.一种用于布线基板制造的方法，包括粗化绝缘树脂层表面的粗化步骤，至少一个绝缘树脂层含有环氧树脂，该环氧树脂含有占重量30到50％的平均粒径1.0到10.0μm的无机填充物SiO2，其中，粗化步骤包括浸入70到85℃的高锰酸溶液20分钟或更长时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中各绝缘树脂层含有环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的方法，其中至少一个绝缘树脂层含有重量占50到70％的环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的方法，其中至少一个绝缘树脂层在粗化步骤后，具有0.2到1.0μm的中心线平均粗糙度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中各绝缘树脂层在粗化步骤后，具有0.2到1.0μm的中心线平均粗糙度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中高锰酸溶液包括高锰酸钠或高锰酸钾。
7.根据权利要求1所述的方法，其中至少一个绝缘树脂层的延伸率小于等于6％和大于0％。
8.根据权利要求1所述的方法，其中各绝缘树脂层的延伸率小于等于6％和大于0％。
9.根据权利要求1所述的方法，其中至少一个绝缘树脂层的杨氏模量为3.6至5.0Gpa。
10.根据权利要求1所述的方法，其中各绝缘树脂层的杨氏模量为3.6至5.0Gpa。
11.根据权利要求1所述的方法，其中至少一个绝缘树脂层在平面方向的热胀系数小于等于50ppm/℃且大于0ppm/℃。
12.根据权利要求1所述的方法，其中各绝缘树脂层在平面方向的热胀系数小于等于50ppm/℃且大于0ppm/℃。
13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，在粗化步骤后，在绝缘树脂层的粗糙表面上形成布线图层的步骤。
14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，在粗化步骤后，在贯通形成在绝缘树脂层内的盲孔的粗糙内壁表面上形成盲孔导体的步骤。
全文摘要
一种用于布线基板的制造方法，包括粗化绝缘树脂层的粗化步骤，至少一个绝缘树脂层含有环氧树脂，该环氧树脂含有占重量30到50％的平均粒径1.0到10.0μm的无机填充物SiO
文档编号H05K3/38GK1620229SQ20041009479
公开日2005年5月25日 申请日期2004年11月18日 优先权日2003年11月18日
发明者齐木一, 杉本笃彦 申请人:日本特殊陶业株式会社