專利名稱：多層布線板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多層布線板，具體涉及一種特征在于堆疊通孔結(jié)構(gòu)的多層布線板。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上已知的多層布線板設(shè)計(jì)成，通過(guò)樹脂介電層中形成的通孔連接不同層的導(dǎo)體圖案。特別是，近年來(lái)，例如為了減小布線板的尺寸，已經(jīng)提出了多種具有堆疊通孔結(jié)構(gòu)的多層布線板，其中在樹脂介電層中多個(gè)填充通孔大體上同軸層疊(參照例如日本專利申請(qǐng)未審公開(特開平)No.2000-101243(例如圖8))。
傳統(tǒng)的多層布線板在特定類型的堆疊通孔結(jié)構(gòu)中有破裂的傾向，導(dǎo)致可靠性下降。本發(fā)明者研究了該問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)發(fā)生破裂的堆疊通孔結(jié)構(gòu)具有下面的共同特征堆疊通孔結(jié)構(gòu)的相對(duì)端直接與相應(yīng)的平面導(dǎo)體層(所謂的整體圖案)相連，其中平面導(dǎo)體層具有相對(duì)較大面積，并處于樹脂介電層中和樹脂介電層的外表面上。研究還發(fā)現(xiàn)當(dāng)樹脂介電層厚度隨疊層填充通孔數(shù)量的增多而增大時(shí)，破裂的發(fā)生更加顯著。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述，本發(fā)明的目的在于提供一種在填充通孔結(jié)構(gòu)中不易于破裂，從而表現(xiàn)出極好可靠性的多層布線板。
本發(fā)明者進(jìn)行了深入研究，試圖解決上述問(wèn)題，并得出下面的研究結(jié)果。易于破裂的堆疊通孔結(jié)構(gòu)的特征在于，其相對(duì)端部由相應(yīng)的平面導(dǎo)體層支撐，并且堆疊通孔結(jié)構(gòu)除相對(duì)端部之外的部分位于樹脂介電層中。通常，平面導(dǎo)體層和堆疊通孔結(jié)構(gòu)由導(dǎo)電金屬如銅制成，從而在垂直于多層布線板厚度方向的方向表現(xiàn)出相對(duì)較低的熱膨脹系數(shù)(例如20ppm/℃或更小)。相反，樹脂介電層在垂直于多層布線板厚度方向的方向具有相對(duì)較高的熱膨脹系數(shù)(例如30ppm/℃或更大)。因此，當(dāng)多層布線板遇到熱沖擊時(shí)，金屬與樹脂之間的熱膨脹系數(shù)差導(dǎo)致在垂直于多層布線板厚度方向的方向產(chǎn)生應(yīng)力。由于與平面導(dǎo)體層相比，樹脂介電層膨脹或收縮得更大，彎曲應(yīng)力橫向施加在相對(duì)端部被相應(yīng)平面導(dǎo)體層支撐的堆疊通孔結(jié)構(gòu)上。結(jié)果，在填充通孔(filledvias)之間的連接處發(fā)生破裂?；谶@些研究結(jié)果，本發(fā)明者進(jìn)一步進(jìn)行了深入研究，完成了本發(fā)明。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種多層布線板，其包括具有第一主表面和第二主表面的基板；直接或間接設(shè)置在至少第一主表面或第二主表面上的第一平面導(dǎo)體層；相對(duì)于第一平面導(dǎo)體層設(shè)置在外側(cè)的第二平面導(dǎo)體層；設(shè)置在第一平面導(dǎo)體層與第二平面導(dǎo)體層之間的樹脂介電層；形成在樹脂介電層中的填充通孔；以及堆疊通孔結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在樹脂介電層中并包括多個(gè)以相互連接的方式基本同軸層疊的填充通孔。在多層布線板中，該堆疊通孔結(jié)構(gòu)具有第一端部和第二端部；第一端部直接與第一平面導(dǎo)體層或第二平面導(dǎo)體層相連；第二端部既沒有直接與第一平面導(dǎo)體層相連也沒有直接與第二平面導(dǎo)體層相連。
本發(fā)明提供另一種多層布線板，其包括具有第一主表面和第二主表面的基板；直接或間接設(shè)置在至少第一主表面或第二主表面上的第一平面導(dǎo)體層；相對(duì)于第一平面導(dǎo)體層設(shè)置在外側(cè)的第二平面導(dǎo)體層；設(shè)置在第一平面導(dǎo)體層與第二平面導(dǎo)體層之間的樹脂介電層；形成在樹脂介電層中的填充通孔；以及堆疊通孔結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在樹脂介電層中，并包括以相互連接的方式基本同軸層疊的多個(gè)填充通孔。在該多層布線板中，該堆疊通孔結(jié)構(gòu)具有第一端部和第二端部；第一端部直接與第二平面導(dǎo)體層相連；第二端部遠(yuǎn)離第一平面導(dǎo)體層設(shè)置。
在本發(fā)明所采用的結(jié)構(gòu)中，僅堆疊通孔結(jié)構(gòu)的第一端部直接與平面導(dǎo)體層相連，而第二端部沒有直接與平面導(dǎo)體層相連。堆疊通孔結(jié)構(gòu)以所謂的懸臂方式被平面導(dǎo)體層支撐。因此，即使彎曲應(yīng)力橫向施加在堆疊通孔結(jié)構(gòu)上，與在相對(duì)端部支承的堆疊通孔結(jié)構(gòu)相比，這種堆疊通孔結(jié)構(gòu)也不易于受到彎曲應(yīng)力的影響。從而，在堆疊通孔結(jié)構(gòu)的填充通孔之間的連接處不易于發(fā)生破裂，因而本發(fā)明可提供一種具有極好可靠性的多層布線板。
可用作構(gòu)成多層布線板一部分的基板的例子包括樹脂基板、陶瓷基板和金屬基板?？紤]例如性能價(jià)格比，鉆孔容易性和電導(dǎo)率，從這些基板中適當(dāng)選擇所使用的基板。
用于形成樹脂基板的材料的例子包括EP樹脂(環(huán)氧樹酯)，PI樹脂(聚酰亞胺樹脂)，BT樹脂(雙馬來(lái)酰亞胺-三嗪樹脂)，PPE樹脂(聚亞苯基醚樹脂)，這些樹脂與玻璃纖維(機(jī)織玻璃纖維或非機(jī)織玻璃纖維)的復(fù)合材料，這些樹脂與有機(jī)纖維如聚酰胺纖維的復(fù)合材料，以及通過(guò)用熱固性樹脂如環(huán)氧樹脂注入三維網(wǎng)絡(luò)含氟樹脂基材料如連續(xù)多孔PTFE形成的復(fù)合樹脂-樹脂材料。用于形成陶瓷基板的材料的例子包括氧化鋁，氧化鈹，氮化鋁，氮化硼，金剛砂和低溫?zé)Y(jié)材料如玻璃陶瓷或結(jié)晶玻璃。金屬基板的例子包括銅基板，銅合金基板，由非銅金屬形成的基板，以及由銅合金之外的合金形成的基板。注意，構(gòu)成多層布線板一部分的基板可以具有，例如在第一主表面與第二主表面之間貫通延伸的電鍍通孔。
構(gòu)成多層布線板一部分的第一平面導(dǎo)體層，直接或間接地設(shè)置在至少第一主表面或第二主表面上。第一平面導(dǎo)體層是具有相對(duì)較大面積的導(dǎo)體層，并且相當(dāng)于例如上述電鍍通孔的平臺(tái)部分(land portion)或覆蓋鍍層部分(cover plating portion)，背景圖案和電源用圖案。對(duì)第一平面導(dǎo)體層的面積沒有特別限制；不過(guò)，由于下述原因，當(dāng)面積為0.1mm2或更大，特別是0.2mm2或更大時(shí)本發(fā)明的效果顯著。0.1mm2或更大的面積使堆疊通孔結(jié)構(gòu)相對(duì)端部支撐體的缺陷更加顯著，并且助長(zhǎng)了在填充通孔之間的連接處發(fā)生破裂的趨勢(shì)，從而本發(fā)明的效果更加明顯。
考慮例如導(dǎo)電率以及與樹脂介電層的粘接適當(dāng)選擇形成第一平面導(dǎo)體層的材料和方法。用于形成第一平面導(dǎo)體層的金屬的例子包括銅、銅合金、鎳、鎳合金、錫和錫合金。用于形成第一平面導(dǎo)體層的已知方法的例子包括相減法，半相減法和全相加法。這些處理的具體例子包括銅箔腐蝕，化學(xué)鍍銅，鍍銅，化學(xué)鍍鎳和電鍍鎳。并且，可以通過(guò)例如濺射或CVD形成金屬層，并腐蝕所形成的金屬層的步驟形成第一平面導(dǎo)體層?；蛘?，可以通過(guò)印刷技術(shù)涂覆導(dǎo)電糊而形成第一平面導(dǎo)體層。
在垂直于布線板厚度方向的方向第一平面導(dǎo)體層的熱膨脹系數(shù)沒有特別限制；不過(guò)，由于下述原因，當(dāng)熱膨脹系數(shù)為20.0ppm/℃或更小時(shí)，本發(fā)明的效果顯著。在垂直于布線板厚度方向的方向，當(dāng)?shù)谝黄矫鎸?dǎo)體層與樹脂介電層之間熱膨脹系數(shù)存在較大差異時(shí)，如后面將要描述的，大彎曲應(yīng)力施加在堆疊通孔結(jié)構(gòu)上，從而本發(fā)明的效果更加顯著。
此處，術(shù)語(yǔ)“熱膨脹系數(shù)”表示在垂直于布線板厚度方向(Z方向)的方向(X或Y方向)的熱膨脹系數(shù)(CTE)，表示在0℃到200℃溫度下通過(guò)TMA(熱機(jī)械分析儀)測(cè)得的數(shù)值。術(shù)語(yǔ)“TMA”也表示在例如JPCA-BU01中規(guī)定的熱機(jī)械分析。
構(gòu)成多層布線板一部分的第二平面導(dǎo)體層，經(jīng)由樹脂介電層設(shè)置在第一平面導(dǎo)體層的外側(cè)。具體而言，當(dāng)?shù)谝黄矫鎸?dǎo)體層設(shè)置在第一主表面上時(shí)，第二平面導(dǎo)體層處于基板的第一主表面?zhèn)?，?jīng)由樹脂介電層處于第一平面導(dǎo)體層外側(cè)。在第一平面導(dǎo)體層設(shè)置在第二主表面上時(shí)，第二平面導(dǎo)體層處于基板的第二主表面?zhèn)?，?jīng)由樹脂介電層處于第一平面導(dǎo)體層外側(cè)。第二平面導(dǎo)體層是具有相對(duì)較大面積的導(dǎo)體層，相當(dāng)于例如用于安裝電子部件如片狀電容器的墊片。對(duì)于第二平面導(dǎo)體層的面積沒有特別限制；不過(guò)由于下述原因，當(dāng)面積為0.1mm2或更大，特別是0.2mm2或更大時(shí)，本發(fā)明的效果明顯。0.1mm2或更大的面積，使相對(duì)端部處堆疊通孔結(jié)構(gòu)支撐體的缺陷更加顯著，助長(zhǎng)了在填充通孔之間連接處發(fā)生破裂的趨勢(shì)，從而本發(fā)明的效果更加明顯。
依然考慮例如電導(dǎo)率以及與樹脂介電層的粘接，適當(dāng)選擇形成第二平面導(dǎo)體層的材料和方法。用于形成第二平面導(dǎo)體層的金屬的例子包括銅、銅合金、鎳、鎳合金、錫和錫合金。用于形成第二平面導(dǎo)體層的已知處理方法包括相減法，半相減法和全相加法。
對(duì)于第二平面導(dǎo)體層在垂直于布線板厚度方向的方向中的熱膨脹系數(shù)沒有特別限制；不過(guò)由于下述原因，當(dāng)熱膨脹系數(shù)為20.0ppm/℃或更小時(shí)，本發(fā)明的效果顯著。在垂直于布線板厚度方向的方向，當(dāng)?shù)诙矫鎸?dǎo)體層與樹脂介電層之間熱膨脹系數(shù)存在較大差異時(shí)，如后面將要描述的，大彎曲應(yīng)力施加在堆疊通孔結(jié)構(gòu)上，助長(zhǎng)了在填充通孔之間連接處發(fā)生破裂的趨勢(shì)，從而本發(fā)明的效果更加明顯。
構(gòu)成多層布線板一部分的樹脂介電層，介于第一平面導(dǎo)體層與第二平面導(dǎo)體層之間，從而將它們彼此電絕緣。兩個(gè)或多個(gè)樹脂介電層層疊在基板一側(cè)。
每個(gè)樹脂介電層由例如熱固性樹脂形成。適宜的熱固性樹脂的例子包括EP樹脂(環(huán)氧樹脂)，PI樹脂(聚酰亞胺樹脂)，BT樹脂(雙馬來(lái)酰亞胺-三嗪樹脂)，酚醛樹脂，二甲苯樹脂，聚酯類樹脂和含有硅的樹脂。特別優(yōu)選EP樹脂，PI樹脂和BT樹脂。優(yōu)選種類的環(huán)氧樹脂為所謂的BT(雙酚)類，PN(線型酚醛)類和CN(甲酚線型酚醛)類。特別優(yōu)選主要包含BP型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧樹脂。最優(yōu)選BPA(雙酚A)型或BPF(雙酚F)型環(huán)氧樹脂。
當(dāng)介于第一平面導(dǎo)體層與第二平面導(dǎo)體層之間的樹脂介電層的總厚度為40μm或更大時(shí)，本發(fā)明的效果明顯。此外，當(dāng)樹脂介電層的總厚度為60μm或更大時(shí)，本發(fā)明的效果更加顯著，當(dāng)總厚度為90μm或更大時(shí)，效果越發(fā)明顯，當(dāng)總厚度為120μm或更大時(shí)，效果最為明顯。橫向施加在堆疊通孔結(jié)構(gòu)上的彎曲應(yīng)力隨著樹脂介電層總厚度的增大而增大，從而助長(zhǎng)了在填充通孔之間連接處發(fā)生破裂的趨勢(shì)。因此，本發(fā)明的效果更加明顯。
對(duì)于垂直于布線板厚度方向的方向上樹脂介電層的熱膨脹系數(shù)沒有特別限制。不過(guò)，當(dāng)熱膨脹系數(shù)為30.0ppm/℃或更大，特別是40.0ppm/℃或更大時(shí)，本發(fā)明的效果明顯。而且，考慮到本發(fā)明的有效應(yīng)用，在垂直于布線板厚度方向的方向上樹脂介電層與第一或第二平面導(dǎo)體層之間的熱膨脹系數(shù)差優(yōu)選為10.0ppm/℃或更大，更優(yōu)選20.0ppm/℃。這是因?yàn)楫?dāng)熱膨脹系數(shù)差較大時(shí)，大的彎曲應(yīng)力施加在堆疊通孔結(jié)構(gòu)上，助長(zhǎng)了在填充通孔之間的連接處發(fā)生破裂的趨勢(shì)，從而本發(fā)明的效果更加明顯。
構(gòu)成多層布線板一部分的堆疊通孔結(jié)構(gòu)，采取兩個(gè)或多個(gè)填充通孔以相互連接的方式基本同軸層疊的形式。如下所述在樹脂介電層中形成每個(gè)填充通孔以填充通孔的上表面基本平坦的方式用導(dǎo)體(通常為通過(guò)電鍍沉積的銅)填充通孔。另一填充通孔的底面與該填充通孔的基本平坦上表面相連。通過(guò)例如在樹脂介電層中形成通孔；并通過(guò)以使得填充銅的上表面最終基本平坦的方式在該通孔內(nèi)部進(jìn)行銅電鍍的步驟形成填充通孔?；蛘?，在樹脂介電層中形成通孔之后，在該通孔內(nèi)部進(jìn)行化學(xué)鍍銅；用通過(guò)鍍銅沉積的銅或者用導(dǎo)電糊填充所形成通孔中的凹陷，使填充導(dǎo)體的上表面最終基本平坦。
對(duì)于上述填充通孔的直徑?jīng)]有特別限制；不過(guò)由于下述原因，當(dāng)直徑小于85μm，特別是小于70μm時(shí)，本發(fā)明的效果明顯。隨著填充通孔直徑的減小，堆疊通孔結(jié)構(gòu)更加細(xì)長(zhǎng)，從而更易于受到橫向彎曲應(yīng)力的影響，因此助長(zhǎng)了在填充通孔之間連接處發(fā)生破裂的趨勢(shì)。因此，本發(fā)明的效果更加明顯。注意，表述“多個(gè)填充通孔基本同軸層疊”的含義是，以使得填充通孔之間的軸向失配量處于0μm到30μm范圍內(nèi)的方式層疊填充通孔。
本發(fā)明還提供另一種多層布線板，其包括具有第一主表面和第二主表面的基板；直接或間接設(shè)置在至少第一主表面或第二主表面上的第一平面導(dǎo)體層；相對(duì)于第一平面導(dǎo)體層設(shè)置在外側(cè)的第二平面導(dǎo)體層；介于第一平面導(dǎo)體層與第二平面導(dǎo)體層之間的樹脂介電層；在樹脂介電層中形成的填充通孔；設(shè)置于樹脂介電層中的堆疊通孔結(jié)構(gòu)，其由以相互連接方式基本同軸層疊的多個(gè)填充通孔組成；以及在一個(gè)樹脂介電層中形成的保角通孔(conformal via)，其具有面積小于第一和第二平面導(dǎo)體層的平臺(tái)部分。在該多層布線板中，堆疊通孔結(jié)構(gòu)具有第一端部和第二端部；該第一端部直接與第二平面導(dǎo)體層連接；該第二端部直接與保角通孔的平臺(tái)部分連接；并且保角通孔的底面直接與第一平面導(dǎo)體層相連。
本發(fā)明提供另一種多層布線板，其包括具有第一主表面與第二主表面的基板；直接或間接設(shè)置在至少第一主表面或第二主表面上的第一平面導(dǎo)體層；相對(duì)于第一平面導(dǎo)體層設(shè)置在外側(cè)的第二平面導(dǎo)體層；介于第一平面導(dǎo)體層與第二平面導(dǎo)體層之間的樹脂介電層；在樹脂介電層中形成的填充通孔；設(shè)置于樹脂介電層中的堆疊通孔結(jié)構(gòu)，其由以相互連接的方式基本同軸層疊的多個(gè)填充通孔組成；以及在一個(gè)樹脂介電層中形成的避免直接連接的填充通孔(direct-connection-avoidance filled via)，其具有面積小于第一和第二平面導(dǎo)體層的平臺(tái)部分。在該多層布線板中，堆疊通孔結(jié)構(gòu)具有第一端部和第二端部；該第一端部直接與第二平面導(dǎo)體層連接；該第二端部直接與避免直接連接的填充通孔的平臺(tái)部分連接；并且該避免直接連接的填充通孔的底面直接與第一平面導(dǎo)體層相連。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，僅堆疊通孔結(jié)構(gòu)的第一端部直接與平面導(dǎo)體層相連，而堆疊通孔結(jié)構(gòu)的第二端部通過(guò)保角通孔間接與另一平面導(dǎo)體層相連，或者與避免直接連接的填充通孔相連。換句話說(shuō)，避免第二端部與平面導(dǎo)體層直接連接，從而平面導(dǎo)體層以所謂的懸臂方式支撐該堆疊通孔結(jié)構(gòu)。因此，即使彎曲應(yīng)力橫向施加在堆疊通孔結(jié)構(gòu)上，與在相對(duì)端部支撐堆疊通孔結(jié)構(gòu)的情形相比，該堆疊通孔結(jié)構(gòu)也不易于受到彎曲應(yīng)力的影響。從而，在堆疊通孔結(jié)構(gòu)的填充通孔之間的連接處不易于發(fā)生破裂，因此本發(fā)明可提供一種具有極好可靠性的多層布線板。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的多層布線板的總體示意圖；圖2是表示該實(shí)施例的多層布線板的示意平面圖；圖3是表示該實(shí)施例多層布線板的主要部分的放大示意剖面圖；圖4是表示該實(shí)施例多層布線板中的堆疊通孔結(jié)構(gòu)的放大示意剖面圖；圖5是表示填充通孔(去除樹脂介電層之后觀察)的剖面圖，用于解釋在本實(shí)施例多層布線板上進(jìn)行的通孔剝離試驗(yàn)；圖6是表示填充通孔和剝離夾具的剖面圖，用于解釋通孔剝離試驗(yàn)；圖7是表示填充通孔(處于良好狀態(tài))的剖面圖，用于說(shuō)明通孔剝離試驗(yàn)；圖8是表示填充通孔(處于損壞狀態(tài))的剖面圖，用于說(shuō)明通孔剝離試驗(yàn)；圖9是表示在實(shí)施例和比較例上進(jìn)行的通孔剝離試驗(yàn)的結(jié)果的表格；以及圖10是表示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的多層布線板的主要部分的放大示意剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照?qǐng)D1至9詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例構(gòu)造的多層布線板11。
如圖1至3所示，本實(shí)施例的多層布線板11具有大體矩形基板12作為芯部材料?；?2由BT樹脂形成，并且厚度為大約600μm到800μm。如圖3中所示，在基板12的上表面13(即第一主表面)上形成上疊加層(upper buildup layer)15，并且在基板12的下表面(即第二主表面)14上形成下疊加層16。在基板12中預(yù)定位置處通過(guò)貫通延伸上表面13與下表面14之間的基板12的方式形成若干直徑為大約200μm到300μm的電鍍通孔17。用含有銅填料的環(huán)氧樹脂填充各電鍍通孔17中的空腔，從而形成樹脂填料體18。對(duì)電鍍通孔17的相對(duì)端部區(qū)域鍍銅，從而形成覆蓋樹脂填料體18的覆蓋鍍層部分19。在本實(shí)施例中，電鍍通孔17的平臺(tái)部分20和覆蓋鍍層部分19彼此齊平地形成，并且構(gòu)成具有相對(duì)較大面積(0.1mm2或更大)的第一平面導(dǎo)體層。
將上疊加層15設(shè)計(jì)成，使樹脂介電層21、41、61、81和未示出的導(dǎo)體層設(shè)置成交替層。下疊加層16設(shè)計(jì)成，使樹脂介電層22、42、62和82以及未示出的導(dǎo)體層設(shè)置成交替層。
第一導(dǎo)體層形成在基板12的上表面13和下表面14的每一個(gè)之上。第一導(dǎo)體層的厚度為大約35μm，并由貼附于作為芯部材料的基板12的銅箔形成。構(gòu)成第一平面導(dǎo)體層的平臺(tái)部分20和覆蓋鍍層部分19，屬于第一導(dǎo)體層。
第一樹脂介電層21和22具有20μm或30μm的厚度，并且由含有無(wú)機(jī)填料的環(huán)氧樹脂形成。處于基板12上表面13上的第一樹脂介電層21的形成方式是使得其覆蓋第一導(dǎo)體層。處于基板12下表面14上的第一樹脂介電層22的形成方式是使得其覆蓋第一導(dǎo)體層。
在第一樹脂介電層21和22每一個(gè)之上由銅形成厚度為大約15μm的第二導(dǎo)體層(未示出)。在相應(yīng)的第二導(dǎo)體層上由光敏環(huán)氧樹脂形成厚度均為30μm的第二樹脂介電層41和42。在第二樹脂介電層41和42每一個(gè)之上由銅形成厚度為大約15μm的第三導(dǎo)體層(未示出)。在相應(yīng)的第三導(dǎo)體層上由光敏環(huán)氧樹脂形成厚度均為30μm的第三樹脂介電層61和62。在第三樹脂介電層61和62每一個(gè)之上由銅形成厚度為大約15μm的第四導(dǎo)體層(未示出)。在相應(yīng)的第四導(dǎo)體層上由光敏環(huán)氧樹脂形成厚度均為30μm的第四樹脂介電層81和82。在第四樹脂介電層81上由銅形成厚度均為大約15μm的墊片73和75(第五導(dǎo)體層)，并且在第四樹脂介電層82上由銅形成厚度均為大約15μm的墊片94(第五導(dǎo)體層)。將未示出的阻焊劑涂覆至墊片73，75和94。
多個(gè)墊片75倒裝式粘接到IC芯片97，并且在多層布線板11的基本中心部分的基板12的上表面13上成網(wǎng)格狀(參見圖1和2)。起第二平面導(dǎo)體層作用的墊片73，用于安裝片狀電容器91，并且圍繞墊片75設(shè)置在基板12的上表面13一側(cè)上(參見圖1和2)。墊片94用于附加相應(yīng)的引線插頭92，并且設(shè)置在多層布線板11的基本整個(gè)區(qū)域上的基板12的下表面14一側(cè)上。用于安裝片狀電容器的每個(gè)墊片73具有矩形形狀，度量結(jié)果為0.3mm×0.7mm，且面積為大約0.21mm2。
利用銅電鍍分別在第一樹脂介電層21和22中形成保角通孔25和26(沒有完全被銅鍍層填充的通孔)。如后面將要描述，保角通孔25和26并非堆疊通孔結(jié)構(gòu)35的組成部分。通過(guò)銅電鍍分別在第二樹脂介電層41和42中形成第一填充通孔31和32。通過(guò)銅電鍍分別在第三樹脂介電層61和62中形成第二填充通孔51和52。通過(guò)銅電鍍分別在第四樹脂介電層81和82中形成第三填充通孔71和72。注意，第一填充通孔31和32，第二填充通孔51和52，以及第三填充通孔71和72具有大約69μm的直徑。
如圖3和4中所示，在上疊加層15中，第一填充通孔31、第二填充通孔51和第三填充通孔71基本同軸層疊，并相互連接。結(jié)果，在上疊加層15中形成3層堆疊通孔結(jié)構(gòu)35。在下疊加層16中，第一填充通孔32、第二填充通孔52和第三填充通孔72相互連接，但并非以基本同軸方式層疊。從而，在下疊加層16中沒有形成堆疊通孔結(jié)構(gòu)35。
如圖4中所示，堆疊通孔結(jié)構(gòu)35的第一端部36或外端，即第三填充通孔71的上表面直接與用于安裝片狀電容器的墊片73相連，即與第二平面導(dǎo)體層相連。堆疊通孔結(jié)構(gòu)35的第二端37或內(nèi)端，即第一填充通孔31的底面，并沒有直接與第一平面導(dǎo)體層相連，而第一平面導(dǎo)體層由平臺(tái)部分20和覆蓋鍍層部分19構(gòu)成。換句話說(shuō)，第二端37或第一填充通孔31的底面遠(yuǎn)離第一平面導(dǎo)體層設(shè)置，并且與保角通孔25的平臺(tái)部分27相連。從而在本實(shí)施例中，可以認(rèn)為堆疊通孔結(jié)構(gòu)35的第二端37，通過(guò)保角通孔25間接地連接第一平面導(dǎo)體層。注意，保角通孔25與構(gòu)成堆疊通孔結(jié)構(gòu)35的第一、第二和第三填充通孔31、51和71并不同軸。保角通孔25的平臺(tái)部分27的面積遠(yuǎn)小于0.1mm2；因此，平臺(tái)部分27并非與本實(shí)施例中提及的第一平面導(dǎo)體層和第二平面導(dǎo)體層相應(yīng)。
在本實(shí)施例中，在垂直于布線板厚度方向的方向上第一與第二平面導(dǎo)體層的熱膨脹系數(shù)為大約17.0ppm/℃。相反，在垂直于布線板厚度方向的方向上樹脂介電層21、41、61和81的熱膨脹系數(shù)為大約55.0ppm/℃。從而，它們之間的熱膨脹系數(shù)差為大約38.0ppm/℃。
下面將描述如此構(gòu)成的多層布線板11的制造過(guò)程。
首先，制備雙面銅包基板。通過(guò)將銅箔固定到基板相對(duì)兩側(cè)形成雙面銅包基板。使用YAG激光器或二氧化碳?xì)怏w激光器通過(guò)激光打孔在雙面銅包基板預(yù)定位置處形成通孔。根據(jù)各種已知處理通過(guò)進(jìn)行化學(xué)鍍銅和銅電鍍形成電鍍通孔17。隨后，用相應(yīng)的樹脂填料體18填充電鍍通孔17。此外，進(jìn)行鍍銅，形成電鍍通孔17的相應(yīng)覆蓋鍍層部分19。固定至基板相對(duì)兩側(cè)的銅箔經(jīng)過(guò)腐蝕，從而形成具有預(yù)定圖案的第一導(dǎo)體層。具體而言，在進(jìn)行化學(xué)鍍銅之后進(jìn)行曝光和顯影，從而形成預(yù)定圖案的抗鍍層。在此狀態(tài)下，進(jìn)行銅電鍍，同時(shí)使用化學(xué)銅鍍層作為公共電極。然后，分解和去除抗蝕層。腐蝕掉化學(xué)銅鍍層的不必要部分。
之后，將光敏環(huán)氧樹脂涂覆至基板12的上表面13和下表面14，之后通過(guò)曝光和顯影，從而形成第一樹脂介電層21和22，其中在將要形成保角通孔25和26的位置處形成盲通孔。然后，根據(jù)已知方法(例如半相加法)進(jìn)行銅電鍍，從而將盲通孔形成為保角通孔25和26，并且在第一樹脂介電層21和22的每一個(gè)之上形成第二導(dǎo)體層。
此后，將光敏環(huán)氧樹脂涂覆至第一樹脂介電層21和22，然后進(jìn)行曝光和顯影，從而形成第二樹脂介電層41和42，其中在將要形成第一填充通孔31和32的位置處形成盲通孔。然后，根據(jù)已知方法進(jìn)行銅電鍍，從而將盲通孔形成為第一填充通孔31和32，并且在第二樹脂介電層41和42每一個(gè)之上形成第三導(dǎo)體層。
之后，將光敏環(huán)氧樹脂涂覆至第二樹脂介電層41和42，然后進(jìn)行曝光和顯影，從而形成第三樹脂介電層61和62，其中在將要形成第二填充通孔51和52的位置處形成盲通孔。然后，根據(jù)已知方法進(jìn)行銅電鍍，從而將盲通孔形成為第二填充通孔51和52，并在第三樹脂介電層61和62每一個(gè)之上形成第四導(dǎo)體層。
此后，將光敏環(huán)氧樹脂涂覆至第三樹脂介電層61和62，然后進(jìn)行曝光和顯影，從而形成第四樹脂介電層81和82，其中在將要形成第三填充通孔71和72的位置處形成孔。之后，按照已知方法進(jìn)行銅電鍍，從而將該孔形成為第三填充通孔71和72，并在第四樹脂介電層81上形成墊片73和75(第五導(dǎo)體層)，并在第四樹脂介電層82上形成墊片94(第五導(dǎo)體層)。這一步驟完成了由第一填充通孔31，第二填充通孔51和第三填充通孔71組成的本實(shí)施例的堆疊通孔結(jié)構(gòu)35。
隨后，在涂覆阻焊劑之后，相繼對(duì)墊片73，75和94進(jìn)行化學(xué)鍍鎳和化學(xué)鍍金。此外，在用于倒裝式接合的相應(yīng)墊片75上形成焊料突起77。而且，引線插頭92焊接到相應(yīng)墊片94。結(jié)果，完成了所需多層布線板11的制造，其在相應(yīng)的相對(duì)側(cè)上形成有疊加層15和16。當(dāng)IC芯片97，片狀電容器91和其他部件安裝到多層布線板11上時(shí)，進(jìn)行有機(jī)封裝。
下面將描述在上述多層布線板11上進(jìn)行的通孔剝離試驗(yàn)的特殊方法，以及試驗(yàn)結(jié)果。
如下進(jìn)行通孔剝離試驗(yàn)。首先，對(duì)多層布線板11施加100次從--55℃到125℃的熱沖擊。然后，通過(guò)例如RIE(反應(yīng)性離子腐蝕)(參見圖5)去除圍繞填充通孔31、51和71的樹脂介電層21，41，61和81。之后，通過(guò)使用剝離夾具101，從下面向上升起每個(gè)填充通孔31，51和71的平臺(tái)部分(參見圖6)。圖7表示平臺(tái)部分發(fā)生破裂，而且在通孔底部破裂之前就破裂的狀態(tài)(良好狀態(tài))。圖8表示通孔底部發(fā)生破裂，并且在平臺(tái)部分破裂和斷開之前就脫落的狀態(tài)(損壞狀態(tài))。
如圖4中所示構(gòu)成的堆疊通孔結(jié)構(gòu)35，其第一端部36直接與第二平面導(dǎo)體層相連，第二端部37沒有直接與第一平面導(dǎo)體層相連，將該堆疊通孔結(jié)構(gòu)35作為本實(shí)施例堆疊通孔結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。相反，設(shè)計(jì)成使第一端部36直接與第二平面導(dǎo)體層相連，第二端部37直接與第一平面導(dǎo)體層相連的堆疊通孔結(jié)構(gòu)，作為傳統(tǒng)堆疊通孔結(jié)構(gòu)的對(duì)比例。
通過(guò)上述方法在這兩種樣品上在三個(gè)位置處(即在第一填充通孔31處，在第二填充通孔51處和在第三填充通孔71處)進(jìn)行通孔剝離試驗(yàn)。檢查樣品在第一通孔31，第二通孔51和第三通孔71中發(fā)生的破裂(即檢查損壞狀態(tài)發(fā)生的數(shù)量)。對(duì)于示例和比較例各檢查1600個(gè)樣品。圖9的表格中表示出試驗(yàn)結(jié)果。
如圖9的表格中所示，在實(shí)施例的樣品中，所有第一填充通孔31，第二填充通孔51和第三填充通孔71都表現(xiàn)出良好狀態(tài)；即不產(chǎn)生損壞狀態(tài)。相反，在比較例的樣品中，僅第三填充通孔71沒有發(fā)生損壞狀態(tài)，某些第一填充通孔31和第二填充通孔51發(fā)生損壞狀態(tài)。與第二填充通孔51相比，第一填充通孔31傾向于以更高的概率發(fā)生損壞狀態(tài)。從試驗(yàn)結(jié)果顯然可以看出，本實(shí)施例的堆疊通孔結(jié)構(gòu)35表現(xiàn)出極好的可靠性。
從而，本實(shí)施例產(chǎn)生如下所述的效果。
在本實(shí)施例中，僅堆疊通孔結(jié)構(gòu)35的第一端36直接與用作第二平面導(dǎo)體層的墊片73相連，而第二端37沒有直接與第一平面導(dǎo)體相連。換言之，堆疊通孔結(jié)構(gòu)35以所謂的懸臂方式被第二平面導(dǎo)體層支撐。因此，即使彎曲應(yīng)力橫向施加在堆疊通孔結(jié)構(gòu)35上，與由第一和第二平面導(dǎo)體層在相對(duì)兩端支撐的堆疊通孔結(jié)構(gòu)相比，堆疊通孔結(jié)構(gòu)35也不易于受到彎曲應(yīng)力的影響。從而，在第一通孔31與保角通孔25的平臺(tái)部分27之間的連接處，在第一填充通孔31與第二填充通孔51之間的連接處，以及在第二填充通孔51與第三填充通孔71之間的連接處不可能發(fā)生破裂。從而，與傳統(tǒng)多層布線板不同，多層布線板11表現(xiàn)出極好的可靠性。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在不偏離本發(fā)明范圍的條件下可以進(jìn)行適當(dāng)變型。
-例如，上述實(shí)施例描述時(shí)提到三個(gè)填充通孔層疊的堆疊通孔結(jié)構(gòu)35。不過(guò)，本發(fā)明可以應(yīng)用于四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或更多填充通孔層疊的堆疊通孔結(jié)構(gòu)。
-在上述實(shí)施例中，堆疊通孔結(jié)構(gòu)35的第二端37直接與保角通孔25的平臺(tái)部分27相連，從而遠(yuǎn)離第一平面導(dǎo)體層設(shè)置。本發(fā)明不限于此。例如，第二端37可以直接與保角通孔25除平臺(tái)部分27以外具有相對(duì)較小面積的導(dǎo)體部分相連。
-在上述實(shí)施例中，堆疊通孔結(jié)構(gòu)35的第二端37與保角通孔25相連。不過(guò)，第二端37可以與避免直接連接的填充通孔125相連(參見圖10)，而避免直接連接的填充通孔125不是堆疊通孔結(jié)構(gòu)35的構(gòu)成部分。不過(guò)，在此情形中，正如上述實(shí)施例的情形，必須將堆疊通孔結(jié)構(gòu)35和避免直接連接的填充通孔125設(shè)置成彼此不同軸。在圖10中，堆疊通孔結(jié)構(gòu)35的第二端37直接與避免直接連接的填充通孔125的平臺(tái)部分27相連，從而避免第二端37與覆蓋鍍層部分19直接連接。位于基板12下表面14一側(cè)的保角通孔26，可以改變?yōu)楸苊庵苯舆B接的填充通孔125。
實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的技術(shù)思想列舉如下。
(1)一種多層布線板，其包括具有第一主表面和第二主表面的基板；直接或間接設(shè)置在至少第一主表面或第二主表面上的第一平面導(dǎo)體層；相對(duì)于第一平面導(dǎo)體層設(shè)置在外側(cè)的第二平面導(dǎo)體層；夾在第一平面導(dǎo)體層與第二平面導(dǎo)體層之間的樹脂介電層；在樹脂介電層中形成的填充通孔；設(shè)置在樹脂介電層中的堆疊通孔結(jié)構(gòu)，其由以相互連接方式基本同軸層疊的多個(gè)填充通孔組成；以及在樹脂介電層中形成的通孔，其具有面積小于第一和第二平面導(dǎo)體層的平臺(tái)部分，且并非堆疊通孔結(jié)構(gòu)的組成部分。在該多層布線板中，堆疊通孔結(jié)構(gòu)具有第一端部和第二端部；第一端部直接與第二平面導(dǎo)體層相連；第二端部直接與并非堆疊通孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成部分的通孔的平臺(tái)部分相連；并且并非堆疊通孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成部分的通孔的底面直接與第一平面導(dǎo)體層相連。
(2)在上述(1)的多層布線板中，填充通孔的直徑小于85μm。
(3)在上述(1)或(2)的多層布線板中，第二平面導(dǎo)體層為用于安裝片狀電容器的墊片。
(4)在上述(1)到(3)其中任何一個(gè)的多層布線板中，第一平面導(dǎo)體層和第二平面導(dǎo)體層具有0.1mm2或更大的面積。
(5)在上述(1)到(4)其中任何一個(gè)的多層布線板中，夾在第一平面導(dǎo)體層與第二平面導(dǎo)體層之間的樹脂介電層的總厚度為60μm或更大。
(6)在上述(1)到(5)其中任何一個(gè)的多層布線板中，第一和第二平面導(dǎo)體層在垂直于布線板厚度方向的方向具有20.0ppm/℃或更小的熱膨脹系數(shù)，并且樹脂介電層在垂直于布線板厚度方向的方向具有30.0ppm/℃或更大的熱膨脹系數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種多層布線板，包括具有第一主表面和第二主表面的基板；直接或間接設(shè)置在至少第一主表面或第二主表面上的第一平面導(dǎo)體層；相對(duì)于第一平面導(dǎo)體層設(shè)置在外側(cè)的第二平面導(dǎo)體層；夾在第一平面導(dǎo)體層與第二平面導(dǎo)體層之間的樹脂介電層；在樹脂介電層中形成的填充通孔；以及堆疊通孔結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在樹脂介電層中，且由以相互連接方式基本同軸層疊的多個(gè)填充通孔組成；其中該堆疊通孔結(jié)構(gòu)具有第一端部和第二端部；第一端部直接與第一平面導(dǎo)體層或第二平面導(dǎo)體層相連；第二端部既不直接與第一平面導(dǎo)體層相連也不直接與第二平面導(dǎo)體層相連。
2.一種多層布線板，包括具有第一主表面和第二主表面的基板；直接或間接設(shè)置在至少第一主表面或第二主表面上的第一平面導(dǎo)體層；相對(duì)于第一平面導(dǎo)體層設(shè)置在外側(cè)的第二平面導(dǎo)體層；夾在第一平面導(dǎo)體層與第二平面導(dǎo)體層之間的樹脂介電層；在樹脂介電層中形成的填充通孔；以及堆疊通孔結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在樹脂介電層中，且由以相互連接方式基本同軸層疊的多個(gè)填充通孔組成；其中該堆疊通孔結(jié)構(gòu)具有第一端部和第二端部；第一端部直接與第二平面導(dǎo)體層相連；第二端部遠(yuǎn)離第一平面導(dǎo)體層設(shè)置。
3.一種多層布線板，包括具有第一主表面和第二主表面的基板；直接或間接設(shè)置在至少第一主表面或第二主表面上的第一平面導(dǎo)體層；相對(duì)于第一平面導(dǎo)體層設(shè)置在外側(cè)的第二平面導(dǎo)體層；夾在第一平面導(dǎo)體層與第二平面導(dǎo)體層之間的樹脂介電層；在樹脂介電層中形成的填充通孔；以及堆疊通孔結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在樹脂介電層中，且由以相互連接方式基本同軸層疊的多個(gè)填充通孔組成；和保角通孔，其形成于一個(gè)樹脂介電層中，并具有面積小于第一和第二平面導(dǎo)體層的平臺(tái)部分；其中該堆疊通孔結(jié)構(gòu)具有第一端部和第二端部；第一端部直接與第二平面導(dǎo)體層相連；第二端部直接與保角通孔的平臺(tái)部分相連；并且保角通孔的底面直接與第一平面導(dǎo)體層相連。
4.一種多層布線板，包括具有第一主表面和第二主表面的基板；直接或間接設(shè)置在至少第一主表面或第二主表面上的第一平面導(dǎo)體層；相對(duì)于第一平面導(dǎo)體層設(shè)置在外側(cè)的第二平面導(dǎo)體層；夾在第一平面導(dǎo)體層與第二平面導(dǎo)體層之間的樹脂介電層；在樹脂介電層中形成的填充通孔；堆疊通孔結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在樹脂介電層中，且由以相互連接方式基本同軸層疊的多個(gè)填充通孔組成；和避免直接連接的填充通孔，其形成在一個(gè)樹脂介電層中，并具有面積小于第一平面導(dǎo)體層和第二平面導(dǎo)體層的平臺(tái)部分；其中該堆疊通孔結(jié)構(gòu)具有第一端部和第二端部；第一端部直接與第二平面導(dǎo)體層相連；第二端部直接與避免直接連接的填充通孔的平臺(tái)部分相連；并且避免直接連接的填充通孔的底面直接與第一平面導(dǎo)體層相連。
全文摘要
一種多層布線板包括基板，第一平面導(dǎo)體層，第二平面導(dǎo)體層，樹脂介電層，填充通孔和堆疊通孔結(jié)構(gòu)。每個(gè)堆疊通孔結(jié)構(gòu)設(shè)置在樹脂介電層中，并且設(shè)計(jì)成使填充通孔以相互連接的方式基本同軸層疊。堆疊通孔結(jié)構(gòu)的第一端部直接與第一平面導(dǎo)體層或第二平面導(dǎo)體層相連。堆疊通孔結(jié)構(gòu)的第二端部沒有直接與第一平面導(dǎo)體層或第二平面導(dǎo)體層相連。
文檔編號(hào)H01L23/12GK1551708SQ200410044609
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月16日
發(fā)明者齊木一 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社