印刷布线板和印刷布线板的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种印刷布线板和印刷布线板的制造方法，从而在增强最外层导电图案的密度的同时确保了凸块的连接可靠性。印刷布线板具有层间绝缘层、形成在层间绝缘层上的导电图案以及阻焊层，阻焊层具有开口以使导电图案的至少一部分和位于该导电图案的周围的层间绝缘层露出。在从开口露出的导电图案和层间绝缘层上形成有金属层，并且在开口中的金属层上形成有凸块。
【专利说明】印刷布线板和印刷布线板的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种印刷布线板，其具有通过交替地层叠层间绝缘层和导电图案而形成的堆积层，本发明还涉及一种这样的印刷布线板的制造方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着电子装置变得越小越薄，存在着对于安装在这样的电子装置上的更薄的印刷布线板的强烈的需求。为了满足对于更薄的印刷布线板的需求，需要减少堆积层的数目并且在堆积的印刷布线板中的更少的层中布置导电图案。专利文献I公开了没有形成环岸(焊盘)的结构，这允许扩大用于布置导电图案的空间，从而增加了导电图案的数目。
[0003]现有技术
[0004]专利公开
[0005]专利文献1:日本特开2010-103435号公报
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题
[0007]然而，如果在专利文献I中在无岸导电图案上形成了凸块，则凸块的连接可靠性由于凸块与导电图案(焊盘)之间的较小的接触面积而不可避免地降低。另外，由于凸块的体积也减小，因此，其减缓应力的能力被认为在安装诸如IC芯片等等的裸片时减小。
[0008]本发明用于解决上述问题。本发明的目的在于提供一种印刷电路板及其制造方法，使得在增加最外层导电图案的密度的同时确保了凸块的连接可靠性。
[0009]本发明的技术方案
[0010]本发明的一方面提供了下述印刷电路板，其具有层间绝缘层、形成在层间绝缘层上的导电图案以及阻焊层，其具有使导电图案的至少一部分以及导电图案周围的层间绝缘层露出的开口。在这样的印刷电路板中，在从开口露出的导电图案和层间绝缘层上形成有金属层，并且在开口中的金属层上形成有凸块。
[0011]本发明的效果
[0012]在根据第一方面的印刷布线板中，导电图案的至少一部分以及导电图案周围的层间绝缘层从阻焊层的开口露出。即，导电图案(焊盘)的宽度被设置为小于阻焊层的开口的直径。因此，与阻焊层的开口的直径小于焊盘直径的情况相比，焊盘所占据的区域减小，从而允许导电图案的高密度布置。此外，在从开口露出的导电图案和层间绝缘层上形成有金属层，并且在开口中的金属层上形成有凸块。因此，凸块形成在阻焊层的开口中的导电图案和其周围的层间绝缘层上。结果，在形成能够减缓在安装处理期间施加的应力的凸块的同时增强了半导体元件的连接可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是示出根据本发明的第一实施方式的印刷布线板的制造步骤的视图；[0014]图2是示出根据本发明的第一实施方式的印刷布线板的制造步骤的视图；
[0015]图3是示出根据本发明的第一实施方式的印刷布线板的制造步骤的视图；
[0016]图4是示出根据本发明的第一实施方式的印刷布线板的制造步骤的视图；
[0017]图5是示出根据本发明的第一实施方式的印刷布线板的制造步骤的视图；
[0018]图6是根据第一实施方式的印刷布线板的截面图；
[0019]图7是最外层的导电图案的平面图；
[0020]图8的(A)是示出焊盘部与开口的位置关系的截面图；图8的(B)是平面图；图8的(C)是示出焊盘部与开口 之间的容许误差的视图；
[0021]图9的(A)是图5的(A)中的圆圈(Ca)的放大视图；图9的(B)是图5的(B)中的圆圈(Cb)的放大视图；图9的(C)是图6中的圆圈(Ce)的放大图；
[0022]图1O是凸块的显微照片；
[0023]图11是根据第一实施方式的修改示例的印刷布线板的导电图案的平面图；以及
[0024]图12是示出根据第二实施方式的印刷布线板的凸块的制造步骤的视图。
【具体实施方式】
[0025]第一实施方式
[0026]图6示出了根据本发明的第一实施方式的印刷布线板10的结构。印刷布线板10包括具有第一表面(F)(上表面:将要安装半导体元件的一侧)和第二表面(S)(下表面:将要安装母板的一侧)的核心基板30。第一导电图案(34F)形成在核心基板30的第一表面(F)上，并且第二导电图案(34S)形成在第二表面(S)上。过孔导体36形成在核心基板30中，并且第一导电图案(34F)和第二导电图案(34S)由过孔导体36连接。在过孔导体36的端部中，第一导体环岸(36f)形成在第一表面(F)侧，并且第二导体环岸(36s)形成在第二表面(S)侧。第一层间绝缘层(50F)形成为覆盖核心基板30的第一表面(F)和第一导电图案(34F)。导电图案(58F)形成在第一层间绝缘层(50F)上，并且导电图案(58F)和第一导电图案(34F)由导通孔(60F)连接。阻焊层(70F)形成为覆盖第一层间绝缘层(50F)和第一导电图案(34F)。阻焊层(70F)具有开口(71F)。然后，焊料凸块(76F)形成在开口(71F)中。而且，第二层间绝缘层(50S)形成为覆盖核心基板30的第二表面(S)和第二导电图案(34S)。导电图案(58S)形成在第二层间绝缘层(50S)上，并且导电图案(58S)和第一导电图案(34S)由导通孔(60S)连接。阻焊层(70S)形成为覆盖第二层间绝缘层(50S)和第二导电图案(34S)。阻焊层(70S)具有开口(71S)。然后，焊料凸块(76S)形成在开口(71S)中。
[0027]图7的(A)示出了形成在第一层间绝缘层(50F)上的导电图案(58F)的平面图。图7的(A)中的点划线示出了阻焊层(70F)的开口(71F)。在导电图案(58F)中，从阻焊层(70F)的开口(71F)露出的部分用作焊盘部(58FP)。用于与半导体元件连接的焊料凸块(76F)形成在焊盘部(58FP)上。此外，导电图案(58F)具有从焊盘部(58FP)延伸出的布线部(58FL)。在第一实施方式中，开口(71F)的直径大约为5(^111，并且焊盘部(58--)的宽度(Wl)大约为1511111，而焊盘部(58--)的宽度(Wl)被设置为与布线部(58FL)的宽度(W2)大致相同。这里，在焊盘部(58FP)当中，焊盘部(58FP1)具有大约30μπι的宽度(W3)。焊盘部(58FP )在平面视图中大致为矩形。导电图案(58F)的端部(58FPP )由阻焊层(70F)覆盖。因此，确保了导电图案(58F)与第一层间绝缘层(50F)之间的粘附性。在一些导电图案(58F)中，焊盘部(58FP1)与布线部(58FL1)之间的边界部分(K)由阻焊层(70F)覆盖。因此，防止了边界部分(K)接触焊料凸块(76F)，并且抑制了源于边界部分(K)处的开裂和凸块(76F)内的传播。
[0028]此外，焊盘部(58FP)周围的第一层间绝缘层(50F)的表面(H)从阻焊层(70F)的开口(71F)露出。这里，图9的(C)是从第一表面(F)侧的阻焊层(70F)的开口(71F)露出的图6的圆圈(Ce)中的部分的放大图，并且图10是该部分的显微照片。如上所述，层间绝缘层(50F)和端部(58FP )从阻焊层(70F)的开口( 7IF)露出。从开口( 7IF)露出的层间绝缘层(50F)的表面被粗化。端部(58FP)的角部形成为在截面视图中大致为弧形。因此，当印刷布线板被增加有热历史时，施加在焊盘部(58FP)的角部上的应力得以减轻。因此，认为抑制了源于焊盘部(58FP)的角部处的开裂和焊料凸块(76F)内的传播。由镀镍层72和镀金层74构成的金属层80形成在从开口(71F)露出的层间绝缘层(50F)和焊盘部(58FP)上。焊盘部(58FP)上的金属层80的表面弯曲为在截面视图中大致为半圆形。而且，金属层80形成为其厚度在端部(58FP)的角部处较薄，而其相对厚度在焊盘部(58FP)的上表面上增大。在金属层80上形成的焊料凸块(76F)填充在开口(71F)中而没有留下任何间隙，并且与开口(71F)的整个侧表面接触。
[0029]图8的(A)是示出焊盘部(58FP)与开口(71F)的位置关系的截面图，并且图8的(B)是平面图。它们的位置被设置为使得开口(71F)的中心(C)与穿过焊盘部(58FP)的横向方向上的中心并且在纵向方向上延伸的虚拟线(C2)交叉。通过这样设置，相对于轴方向上的焊盘部的中心(C2)的凸块(76F)的左部与凸块(76F)的右部变为对称。因此，应力没有局部地集中，并且更容易地确保凸块(76F)的连接可靠性。
[0030]图8的(C)示出了焊盘部(58FP)与开口(71F)之间的容许误差。开口(71F)示出了没有误差的开口。在开口(71F)与焊盘部(58FP)的侧壁之间形成有距离(T)((50-15)+2=17.5μπι)。(71F’)示出了具有最大容许误差(t)的开口。在第一实施方式中，最大容许误差(t)被设置为小于距离(T )。
[0031]在第一实施方式的印刷布线板中，没有使用图7的(B)中所示的现有技术的圆形焊盘(158P)，而是用作焊盘(焊盘部(58FP):宽度(wl))和另外的布线(58FL)(宽度(Wl))形成为具有大致相同的宽度。这里，在现有技术中，导电图案之间的间隔(D2)不可避免地增大(D2 > Dl)以保持圆形焊盘(158P)与导电图案158之间的绝缘距离(d2) (d2与dl)。相反地，在第一实施方式中，焊盘部(58FPP)为矩形形状，并且其宽度大致与布线部的宽度相同，如图7的(A)中所示。因此，当焊盘部(58FPP)之间的距离(dl)与上述(d2)相同，导电图案之间的间隔(Dl)变得小于上述(D2)。即，在第一实施方式中，与现有技术相比，每单位面积的导电图案的数目能够增大，从而允许导电图案的高密度布置。通常，在将要安装半导体元件的印刷布线板中，导电图案的间隔通过从半导体元件下面紧邻的最外层(最上层层间绝缘层上)朝向母板侧的最外层(最下层层间绝缘层)逐渐散开而增大，从而半导体元件的细电极连接到母板侧的电极。因此，最上层导电图案的密度最高，从而进一步增大要求最高密度的最上层的导电图案的密度。另外，通过将阻焊层(70F)的开口(71F)的直径设置为大于导电图案(58F)的宽度，如果在开口(71F)的形成过程中发生与导电图案相关的准确性误差，则更容易露出导电图案(58F)(焊盘部)。结果，更容易确保焊料凸块(76F)与导电图案(58F)(焊盘部)的连接，并且在其间实现了足够的连接可靠性。此外，金属层80形成在从阻焊层(70F)的开口(71F)露出的导电图案和层间绝缘层上，并且焊料凸块(76F)形成在金属层80上。因此，在阻焊层(70F)的开口(71F)中，焊料凸块形成在导电图案以及导电图案周围的层间绝缘层上。结果，确保了半导体元件的连接可靠性，使得更容易形成能够在安装过程中减轻应力的凸块。
[0032]在图1?6中示出了图6中的印刷布线板10的制造方法。
[0033](I)绝缘基板30是初始材料，其厚度为0.2mm并且通过将诸如玻璃布的核心材料与玻璃环氧树脂或BT (双马来酰亚胺三嗪)树脂浸在一起来制造(图1的(A))。从上表面(第一表面(F))侧和下表面(第二表面(S))侧使用激光形成用于过孔导体的贯通孔31 (图1 的(B))。
[0034](2)在绝缘基板30的上表面上施加钯催化剂(由Atotech制造)，并且执行非电解镀铜以在基板的上表面以及用于过孔导体的贯通孔31的侧壁上形成0.6 μ m厚的非电解镀铜膜(保护层)32 (图1的(C))。
[0035](3)然后，在绝缘基板30的两个表面上层叠市售干燥膜，并且通过曝光和显影形成抗镀剂35 (图2的(A))。
[0036](4)执行电解镀以在贯通孔31中以及基板30的没有形成抗镀剂35的部分上形成电解镀铜膜33 (图2的(B))。
[0037](5)然后，在使用胺溶液移除抗镀剂35之后，利用主要包含氯化铜(II)的蚀刻溶液溶解并移除形成有抗镀剂的非电解镀膜32以形成包括第一导体环岸(36f)和第二导体环岸(36s)的第一导电图案(34F)和第二导电图案(34S)(图2的(C))。
[0038](6)不包含核心材料并且略小于基板的用于层间绝缘层的树脂膜(商品名ABF-45SH，由Ajinomoto制造)被布置在基板30的上表面(第一表面)和下表面(第二表面)上，初步按压并且按尺寸切割之后，使用真空层压器进行层压。因此，形成了第一层间绝缘层(50F)和第二层间绝缘层(50S)(图2的(D))。
[0039](7)接下来，使用C02气体激光，在层间绝缘层(50F，50S)中形成导通孔开口(51F，51S)(图 3 的(A))。
[0040](8)具有导通孔开口(51F，51S)的基板浸没在包含60g/L的高锰酸的80°C溶液中10分钟以移除在层间绝缘层(50F，50S)的上表面上存在的颗粒。因此，包括导通孔开口 51的内壁的层间绝缘层(50F, 50S)的上表面被粗化(在图中未示出)。
[0041](9)接下来，在上述处理之后，基板被浸没在中和溶液(由Shipley制造)中并且用水来进行清洗。此外，通过在基板的粗化表面上施加钯催化剂，催化剂核附着在层间绝缘层的上表面和导通孔开口的内壁表面上。
[0042](10)接下来，附着有催化剂的基板被浸没在由C.Uyemura&C0.，Ltd.制造的非电解镀铜溶液(Thru-cup PEA)中，从而在整个粗化表面上形成具有0.3?3.0 μ m的厚度的非电解镀铜膜。因此，获得了下述基板，其具有形成在包括导通孔开口(51F，51S)的内壁表面的第一层间绝缘层(50F)和第二层间绝缘层(50S)的上表面上的非电解镀铜膜52 (图3的(B))。
[0043](11)在形成有非电解镀铜膜52的基板上层压市售光敏干燥膜，并且布置掩模并且进行曝光/显影处理以形成抗镀剂54 (图3的(C))。
[0044](12)利用50°C的水清洗基板以进行清洁和去油污。在利用水进行清洗之后，进一步利用硫酸来清洗基板。然后，执行电解镀以在没有形成抗镀剂54的部分中形成15 μ m厚的电解镀铜膜56 (图4的(A))。
[0045](13)此外,在利用5%K0H溶液移除抗镀剂54之后,使用硫酸和过氧化氢的混合溶液蚀刻掉抗镀剂下面的非电解镀膜以形成导电图案(58F，58S)和导通孔(60F，60S)(图4的(B))。然后，对导电图案(58F，58S)以及导通孔(60F，60S)的上表面进行粗化。
[0046](14)接下来，在多层布线板的两个表面上，将市售阻焊复合物施加为20 μ m厚并且进行干燥。然后，将具有阻焊开口部的图案的5mm厚的光掩模粘附到阻焊层，暴露于UV射线并且利用DMTG溶液来进行显影。因此，在上表面侧形成了具有较小直径的开口(71F)，并且在下表面侧形成了具有较大直径的开口(71S)(图4的(C))。从开口(71F)露出的导电图案(58F)形成了焊盘部(58FP)。此外，利用热处理固化阻焊层，并且形成了具有开口且厚度为15?25μπι的阻焊层(70F，70S)。
[0047](15)在阻焊层(70F)的开口(71F)中进行氧等离子处理，并且在开口中露出的层间绝缘层(50F)的表面被粗化(图5的(A))。图9的(A)是图5的(A)中的圆圈(Ca)中的一部分的放大图。
[0048](16)接下来，具有阻焊层(70F，70S)的基板浸没在非电解镀镍溶液中以在开口部(71F，71S)中形成5μπι厚的镀镍层72。然后，基板被进一步浸没在非电解镀金溶液中以在镀镍层72上形成0.03 μ m厚的镀金层74 (图5的(B))。在此期间，由于在从开口部(71F)露出的整个部分上残留了钯催化剂，因此，在从开口部(71F)露出的整个部分上形成由镀镍层72和镀金层74制成的金属层。图9的(B)是图5的(B)中的圆圈(Cb)的一部分的放大图。替代镍-金层，也可以形成由镍-钯-金层制成的三层、由锡或贵金属(例如，金、银、钯或钼)制成的单层。如上所述，金属层80的表面弯曲为在焊盘部(58FP)上具有半圆形截面形状。另外，镀金层74的表面弯曲为在焊盘部(58FP)的端部处具有较小的厚度。
[0049](17)在将助焊剂(在图中未示出)施加在开口(71F，71S)中之后，焊料球(77Fb)被装载在上阻焊层(70F)的开口(71F)上，并且焊料球(77Sb)被装载在下阻焊层(70S)的开口(71S)中(图5的(C))。接下来，进行回流以在上表面上形成焊料凸块(76F)并且在下表面上下形成焊料凸块(76S)(图6)。在焊料球(77Fb)的回流处理中，由于上述镀金层74的高可焊性，形成在镀金层74上的焊料凸块(76F)填充在开口(71F)中而没有留下空间，并且接触开口(71F)的所有侧表面。
[0050]半导体元件安装在印刷布线板10上，并且进行回流使得印刷布线板的焊盘部与半导体元件的电极通过焊料凸块(76F)连接(在附图中未示出)。
[0051 ] 在根据第一实施方式的印刷布线板的制造方法中，在形成了阻焊层(70F)之后，对从开口(71F)露出的层间绝缘层(50F)的表面进行粗化。然后，金属层形成在层间绝缘层的粗化表面上，并且凸块形成在金属层上。因此，凸块与从开口(71F)露出的部分(层间绝缘层)的连接可靠性得到增强。
[0052]第一实施方式的第一修改示例
[0053]图11的(A)是根据第一实施方式的第一修改示例的印刷布线板的导电图案(58F)的平面图。在第一实施方式的第一修改示例中，焊盘部(58FP)形成在矩形焊盘部(58FPP)中。在第一实施方式的第一修改示例中，由于焊盘部(58FP)的宽度较宽，因此在焊盘部(58FP)与凸块之间增强了连接可靠性。[0054]第一实施方式的第二修改示例
[0055]图11的(B)是根据第一实施方式的第二修改示例的印刷布线板的导电图案(58F)的平面图。在第一实施方式的第二修改示例中没有形成矩形焊盘部。在第一实施方式的第二修改示例中进一步增强了导电图案的密度。
[0056]第二实施方式
[0057]图12示出了根据第二实施方式的印刷布线板的制造方法。当在参考图4的(B)描述的第一实施方式中移除抗镀剂下面的非电解镀膜以形成导电图案(58F)时，使用作用于非电解镀的催化剂核的钯催化剂稀疏地残留在层间绝缘层(50F)上并且残留的量没有引起短路(图12的(A))。然后，由于钯催化剂，在阻焊层(70F)的开口(71F)中露出的层间绝缘层(50F)上形成镀镍层72和镀金层74 (图12的(B))。之后,与第一实施方式中一样,在开口 71中形成凸块(76F)(图12的(C))。
[0058]在根据第二实施方式的印刷布线板的制造方法中，由于当形成导电图案(58F)时使钯催化剂残留在层间绝缘层(50F)上，因此，通过在阻焊层的开口(71F)中露出的层间绝缘层的表面上进行镀处理利用钯催化剂形成金属层(镀镍膜72和镀金膜74)。S卩，凸块(76F)形成在从阻焊层的开口(71F)露出的整个部分上，并且实现了与第一实施方式相同的效果。
[0059]附图标记说明
[0060]30核心基板
[0061]34F，34S 导电图案
[0062]50F，50S层间绝缘层
[0063]58F，58S 导电图案
[0064]58FP 焊盘部
[0065]60F,60S导通孔导体
[0066]70F, 70S 阻焊层
[0067]80金属层
[0068]76F 凸块
【权利要求】
1.一种印刷布线板，所述印刷布线板包括: 层间绝缘层； 导电图案，所述导电图案形成在所述层间绝缘层上；以及 阻焊层，所述阻焊层具有开口，所述开口使所述导电图案的至少一部分和位于该导电图案周围的所述层间绝缘层露出， 其中，在从所述开口露出的所述导电图案和所述层间绝缘层上形成有金属层；并且 在所述开口中的所述金属层上形成有凸块。
2.根据权利要求1所述的印刷布线板，其中，所述金属层形成在从所述开口露出的整个部分上。
3.根据权利要求1所述的印刷布线板，其中，所述凸块与所述开口的整个侧壁接触。
4.根据权利要求1所述的印刷布线板，其中，形成在所述导电图案上的所述金属层具有弯曲表面。
5.根据权利要求1所述的印刷布线板，其中，所述导电图案具有焊盘部和布线部，所述凸块形成在所述焊盘部上，并且所述布线部从所述焊盘部延伸出，并且所述焊盘部在平面视图中大致为矩形。
6.根据权利要求5所述的印刷布线板，其中，所述焊盘部的角部在截面视图中大致为弧形。
7.根据权利要求5所述的印刷布线板，其中，所述布线部的宽度与所述焊盘部的宽度大致相同。
8.根据权利要求5所述的印刷布线板，其中，所述焊盘部的轴向上的中心位于所述开口的中心。
9.一种印刷布线板的制造方法，所述制造方法包括: 形成层间绝缘层； 在所述层间绝缘层上提供催化剂； 在所述层间绝缘层上形成非电解镀膜； 在所述非电解镀膜上形成具有预定图案的抗镀剂； 在所述非电解镀膜的其上没有形成所述抗镀剂的部分上形成电解镀膜； 通过移除所述抗镀剂并且移除从所述电解镀膜露出的所述非电解镀膜来形成导电图案；以及 形成阻焊层，所述阻焊层具有开口，所述开口用于使所述导电图案的至少一部分以及位于该导电图案的周围的所述层间绝缘层露出， 其中，在从所述开口露出的所述导电图案和所述层间绝缘层上形成金属层，并且在所述开口中的所述金属层上形成凸块。
10.根据权利要求9所述的印刷布线板的制造方法，其中，在形成具有开口的所述阻焊层之后，对所述层间绝缘层的从所述开口露出的表面进行粗糙化。
11.根据权利要求9所述的印刷布线板的制造方法，其中，当移除从所述电解镀膜露出的所述非电解镀膜时，使所述催化剂残留在所述层间绝缘层上。
【文档编号】H05K1/11GK103687289SQ201310351720
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月13日 优先权日:2012年8月30日
【发明者】梶原一辉 申请人:揖斐电株式会社