專利名稱：印刷布線板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種印刷布線板，更特別地，涉及一種印刷布線板，其用于表面安裝的可靠性是優(yōu)良的。
近來，隨著電子器材在尺寸上變得越來越小，在密度上越來越高，在印刷布線板上的安裝方法主要以所謂板上芯片(COB)安裝系統(tǒng)占優(yōu)勢，用于將半導體部件直接安裝在印刷布線板上。
通常，在這種表面安裝方法中，印刷布線板是采用層壓線狀銅而制造的(FR-4)，用于注入有環(huán)氧樹脂的玻璃布基材料制成的印刷布線板，并且表面安裝器件(SMD)被安裝在表面上。
然而，表面安裝器件的尺寸、形狀和連接方法是不同的，并且由于溫度(熱)而在表現(熱膨脹)上也有變化。特別地，陶瓷部件和裸的芯片的熱膨脹系數大約是3至7ppm，而其自身重復地產生熱的部件與FR-4印刷布線板的熱膨脹系數則大不相同，后者的熱膨脹系數大約是13至20ppm。
因此，由于安裝部件之后的熱壓力、因膨脹和收縮而重復產生的壓力便集中在將襯底和部件通過焊接而電連接的電極處，并且在連接處會出現疲勞破裂，從而導致金屬線的破壞。
本發(fā)明是為了解決這些問題，并且因此其目的是提供一種用于表面安裝的印刷布線板，其安裝在表面上的部件的連接可靠性是優(yōu)良的。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下基礎技術結構。
本發(fā)明的第一方面是，一種印刷布線板，包括一個印刷布線襯底，它具有多個布線層，和一個熱膨脹緩沖片，它具有比所述印刷布線襯底的熱膨脹系數更低的一個熱膨脹系數，該片整體地層壓在所述印刷布線板的一個表面上。
根據本發(fā)明的第一方面，因為印刷布線襯底上層壓有比印刷布線襯底的熱膨脹系數更低的熱膨脹系數的熱膨脹緩沖片，表面安裝部件和印刷布線襯底之間的熱膨脹系數的失配由于熱膨脹緩沖片而得到消除，使得安裝部件的機械和電連接的可靠性得到加強。
本發(fā)明的第二方面的特征在于，印刷布線襯底的熱膨脹系數是13至20ppm，并且熱膨脹緩沖片的熱膨脹系數是6至12ppm。
根據本發(fā)明的第二方面，表面安裝部件和印刷布線襯底之間的熱膨脹系數的失配由于具有比所述印刷布線襯底的熱膨脹系數更低的熱膨脹系數的熱膨脹緩沖片而得到消除，使得安裝部件的機械和電連接的可靠性得到加強。
本發(fā)明的第三方面的特征在于，印刷布線襯底是一個多層布線板，它交替地層壓有布線層和由注入有環(huán)氧樹脂的玻璃布制成的絕緣層。
根據本發(fā)明的第三方面，通過采用通常使用的印刷布線襯底，可以低成本地制造印刷布線板。
本發(fā)明的第四方面的特征在于，熱膨脹緩沖片由芳香族聚酰胺材料制成。
根據本發(fā)明的第四方面，芳香族聚酰胺材料具有大約9ppm的熱膨脹系數，接近被安裝的部件的熱膨脹系數，使得表面安裝部件和印刷布線襯底之間的熱膨脹系數的失配得到消除，結果，安裝部件的機械和電連接的可靠性得到加強。
本發(fā)明的第五方面的特征在于，在熱膨脹緩沖片的一個表面上設置一個以連接被安裝在印刷布線板上的部件的電極圖形。
本發(fā)明的第六方面的特征在于，被安裝在印刷布線板上的部件以一個焊接球連接至電極圖形。


圖1是示出本發(fā)明的印刷布線板的一個剖面結構的剖面圖；圖2是示出一個通過焊接球的表面安裝部件的安裝狀態(tài)的放大的剖面圖，用于解釋本發(fā)明的效果；和圖3是示出采用傳統(tǒng)制造方法制造的一種印刷布線襯底的結構的剖面圖。
參照附圖對本發(fā)明的印刷布線板的一個實施例進行描述。
圖1示出本發(fā)明的印刷布線板的一個剖面結構。
此印刷布線板1具有一個包括熱膨脹緩沖片3的層壓結構，3整體地層壓在印刷布線襯底(芯材料)2的兩側。印刷布線襯底2例如是一種多層布線板(FR-4)，它交替地層壓有布線層和由注入有環(huán)氧樹脂的玻璃布制成的絕緣層。
如圖1所示的印刷布線襯底2包括三層注入有環(huán)氧樹脂的玻璃織布的聚酯膠體21、22、23。通過熱壓將銅箔粘附在聚酯膠體22、23的兩側，并且通過光刻法將銅箔成形為一種電路圖形，并且聚酯膠體21被保持在它們之間并被層壓。在形成布線圖形的聚酯膠體22、23中鉆有內穿孔221、231，而且還通過電鍍方法在內穿孔221、231的內壁鍍上一個銅電鍍層，使得聚酯膠體22、23兩側的布線圖形相互連接。
形成一個穿通整個印刷布線襯底2的內穿孔24，還通過電鍍方法在該內穿孔的內壁鍍上一個銅電鍍層，印刷布線襯底2的兩側的布線圖形25、26借助此內穿孔的電鍍層而相互連接。這些內穿孔221、231、24填有樹脂。
在本發(fā)明的印刷布線板1中，具有比所述印刷布線襯底2的熱膨脹系數更低的熱膨脹系數的熱膨脹緩沖片3被地層壓在印刷布線襯2上，與印刷布線襯底2形成一個整體。熱膨脹緩沖片3的熱膨脹系數和包括被安裝的部件的組件的熱膨脹系數的關系為“裸芯片部件和陶瓷的熱膨脹系數3至7ppm＜熱膨脹緩沖片的熱膨脹系數6至12ppm＜印刷布線板的熱膨脹系數13至20ppm”，因此，最好將熱膨脹緩沖片的熱膨脹系數限定在6至12ppm的范圍，因為這可減少裸芯片部件和陶瓷的熱膨脹系數3至7ppm和印刷布線板的熱膨脹系數13至20ppm兩者的熱影響寬度(膨脹起伏)的大約1/2的影響。
具有這種熱膨脹系數的熱膨脹緩沖片3可這樣得到，例如，一種如芳香族聚酰胺材料的低熱膨脹的樹脂，一種充有具有低熱膨脹的聚酯膠體的玻璃布，或者一種通過混合陶瓷粉、氫氧化鋁粉等以抑制熱膨脹的樹脂材料。
為了將熱膨脹緩沖片3結合到層壓襯底2，它們可通過層壓而被整體地結合在一起。在熱膨脹緩沖片3的兩側表面，設置有用于安裝表面安裝部件的布線圖形4，在布線圖形4中，例如，通過激光在熱膨脹緩沖片3上形成穿孔6、7，還通過鉆孔形成穿通印刷布線板1的一個穿通孔8，通過電鍍方法在熱膨脹緩沖片3上形成一個銅電鍍層。結果，銅層形成在穿孔6、7、8的內表面和熱膨脹緩沖片3的表面上。
再有，通過光刻法將銅層形成圖形，并形成布線圖形。結果，構成圖1所示的印刷布線板。
順便說明，芳香族聚酰胺材料不適于通過光刻法形成穿孔。通過激光方法向一個特定的位置發(fā)射激光，可形成穿通熱膨脹緩沖片的穿孔。
圖2示出具有一個在根據本發(fā)明的印刷布線板上的球柵陣的半導體器件100的表面安裝部分的放大的視圖。
半導體器件100通過微焊接球110與布線圖形4的一個襯底電極41電和機械地結合。因此，如果印刷布線板2的熱膨脹系數α3和半導體器件100的熱膨脹系數α1不同，由于兩者的溫度差別的熱壓力會因熱膨脹系數的失配而出現。這種熱壓力作用在焊接球110的結合處，焊接球110破裂和損壞，并會發(fā)生金屬線損壞。
在本發(fā)明的印刷布線板1中，熱膨脹緩沖片3插置在印刷布線板2和安裝的器件100之間。由注入有環(huán)氧樹脂的玻璃布基材料制成的通用的印刷布線襯底的FR-4的熱膨脹系數大約是13至20ppm。另一方面，例如半導體器件的表面安裝部件的熱膨脹系數大約是3至7ppm。
熱膨脹緩沖片3的熱膨脹系數α2是印刷布線板2和表面安裝部件100的熱膨脹系數之間的一個中間值，特別是通過球柵陣而直接安裝在印刷布線板上的半導體器件。因此，可減少由于因熱壓力而作用在用于通過焊接110而將印刷布線板1和安裝部件100電連接的電極41上的膨脹和收縮的重復的壓力，以此防止結合處的疲勞破裂特別地，通過采用芳香族聚酰胺材料作為熱膨脹緩沖片3，因為芳香族聚酰胺材料的熱膨脹系數低。大約9ppm，較接近表面安裝部件100的熱膨脹系數，因此有效地減少了印刷布線板2和表面安裝部件100之間的熱膨脹系數的失配。而且，芳香族聚酰胺材料也具有吸收振動的作用。因此，當芳香族聚酰胺材料作為熱膨脹緩沖片3時，電子器材的防溫度改變的可靠性可加強，并且電子器材的抗影響能力也可改進。
安裝在本發(fā)明的印刷布線板1的表面上的部件包括WL-CSP安裝部件、flip-芯片(F/C)安裝部件、陶瓷部件、和重復產生熱的部件。本發(fā)明的印刷布線板的與這種表面安裝部件的結合的可靠性是優(yōu)良的。
本發(fā)明的印刷布線板可以與圖3所示的傳統(tǒng)的制造工藝制造的印刷布線板200的相同的方法制造。即，該制造工藝是一種通過在印刷布線襯底2上交替地疊壓導體電路層4和有機絕緣層201來形成一個多層襯底的方法。
在該制造方法的一個具體的工藝中，例如采用FR-4層壓襯底作為芯材料在此層壓襯底上鉆出穿通孔，通過電鍍方法在穿通孔的內壁上形成一個銅層，然后將層壓襯底上的銅箔形成一個布線圖形。接著，用環(huán)氧樹脂或其它樹脂填充穿通孔，通過網印或其它方法在布線圖形的表面上覆蓋包含環(huán)氧樹脂或類似物質的樹脂混合物，并形成一個有機絕緣層201。
接著，通過激光方法形成與布線圖形向接通的穿孔6、7。然后，作為無電極電鍍預處理，將例如釩的一種催化劑附著在表面上，并且浸入一種無電極銅電鍍液以沉淀銅，在包括穿孔6、7和穿通孔8的內表面的表面上形成一個銅層。
接著，通過光刻法將銅層形成圖形，并形成布線圖形4和通過布線。
在本發(fā)明的印刷布線板的制造方法中，只有上述工藝中的通過網印的覆蓋包含環(huán)氧樹脂或類似物質的樹脂混合物的步驟可被代替為芳香族聚酰胺材料或類似材料的熱膨脹緩沖片的熱壓步驟。
因此，本發(fā)明的印刷布線板可以容易地制造。而且，因為可采用在目前廣泛使用的例如FR-4的印刷布線襯底，可以低的制造成本進行生產。
如本文所述，本發(fā)明的印刷布線襯底可消除表面安裝部件和印刷布線板之間的熱膨脹系數的失配，并且增強表面安裝部件的機械和電連接的可靠性。
權利要求
1．一種印刷布線板，包括一個印刷布線襯底，它具有多個布線層，和一個熱膨脹緩沖片，它具有比所述印刷布線襯底的熱膨脹系數更低的一個熱膨脹系數，該片整體地層壓在所述印刷布線板的一個表面上。
2．根據權利要求1所述的印刷布線板，其特征在于，所述印刷布線襯底的熱膨脹系數是13至20ppm，并且所述熱膨脹緩沖片的熱膨脹系數是6至12ppm。
3．根據權利要求1所述的印刷布線板，其特征在于，所述印刷布線襯底是一個多層布線板，它交替地層壓有布線層和由注入有環(huán)氧樹脂的玻璃布制成的絕緣層。
4．根據權利要求1所述的印刷布線板，其特征在于，所述熱膨脹緩沖片由芳香族聚酰胺材料制成。
5．根據權利要求1所述的印刷布線板，其特征在于，在所述熱膨脹緩沖片的一個表面上設置一個以連接被安裝在所述印刷布線板上的部件的電極圖形。
6．根據權利要求5所述的印刷布線板，其特征在于，所述被安裝在所述印刷布線板上的部件以一個焊接球連接至所述電極圖形。
7．一種印刷布線板，包括一個多層布線部分，它交替地層壓有布線層和絕緣層，一個熱膨脹緩沖片，它具有比所述多層布線部分的熱膨脹系數更低的一個熱膨脹系數，該片整體地層壓在所述多層布線部分的一個表面上。
8．一種印刷布線板，包括一個多層布線部分，它交替地層壓有布線層和絕緣層，一個熱膨脹緩沖片，它具有比所述多層布線部分的熱膨脹系數更低的一個熱膨脹系數，該片整體地層壓在所述多層布線部分的一個表面上，和一個電極圖形，它設置在所述熱膨脹緩沖片的一個表面上，以連接被安裝在所述印刷布線板的一個表面上。
9．一種印刷布線板，包括一個多層布線部分，它交替地層壓有布線層和絕緣層，一個熱膨脹緩沖片，它由芳香族聚酰胺材料制成，具有比所述多層布線部分的熱膨脹系數更低的一個熱膨脹系數，該片整體地層壓在所述多層布線部分的一個表面上。
10．一種印刷布線板，包括一個多層布線部分，它交替地層壓有布線層和絕緣層，一個熱膨脹緩沖片，它由芳香族聚酰胺材料制成，具有比所述多層布線部分的熱膨脹系數更低的一個熱膨脹系數，該片整體地層壓在所述多層布線部分的一個表面上，和一個電極圖形，它設置在所述熱膨脹緩沖片的一個表面上，以連接被安裝在所述印刷布線板的一個表面上。
全文摘要
一種印刷布線板，包括一個印刷布線襯底。它具有多個布線層，和一個熱膨脹緩沖片，它具有比所述印刷布線襯底的熱膨脹系數更低的一個熱膨脹系數，該片整體地層壓在所述印刷布線板的一個表面上。
文檔編號H05K1/02GK1317925SQ0111205
公開日2001年10月17日 申請日期2001年3月23日 優(yōu)先權日2000年3月23日
發(fā)明者森滋 申請人:日本電氣株式會社