專利名稱：多層布線板以及用于該布線板的基板材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多層布線板、制作該多層布線板的方法以及用于該多層布線板的基板材料。本發(fā)明具體涉及在金屬基板和多層布線板的絕緣樹脂層之間提供良好界面粘附力的技術(shù)。
背景技術(shù)：
日本特許公開專利公布2000-101245公開了一種多層樹脂印刷線路板，包括金屬基板(作為芯部)以及交替變換放置在金屬基板的兩個(gè)表面上的絕緣樹脂層和布線層[所謂的堆積層(build-up layers)]。在這種類型的印刷線路板中，常常在絕緣樹脂層中形成盲通孔，從而在金屬基板和布線層之間建立電連接，使得金屬基板也能起接地層或電源層的作用。
此外，布線層通常由銅制成(在多數(shù)情形下是電解銅)。另一方面，金屬基板可由銅、銅合金或任何其它的金屬或合金制成，并且通常采用軋制而不是鍍覆來(lái)形成，使得厚度大于幾十微米(例如厚度為100μm或更大)。

發(fā)明內(nèi)容
如果不對(duì)金屬基板進(jìn)行任何表面處理，就難以保證絕緣樹脂層對(duì)這樣的軋制金屬基板具有良好的界面粘附性。在金屬基板和絕緣樹脂層之間的界面粘附力不足時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)絕緣樹脂層與金屬基板分離的可能。這導(dǎo)致絕緣失效。
在通過(guò)在絕緣樹脂層中限定盲孔并采用無(wú)電銅鍍來(lái)鍍覆盲孔從而形成盲通孔的情形下，也很難保證盲通孔對(duì)金屬基板的良好界面粘附力。在金屬基板和盲通孔之間的界面粘附力不足時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)盲通孔與金屬基板分離的情形。這導(dǎo)致有缺陷的導(dǎo)電性。
為了避免這些問(wèn)題，可以想到對(duì)金屬基板進(jìn)行傳統(tǒng)上對(duì)電解銅布線層進(jìn)行的化學(xué)表面粗糙處理(如黑氧化覆層、酸處理或微蝕刻)，從而在金屬基板上形成粗糙表面，用于提高金屬基板和絕緣樹脂層之間以及金屬基板和盲通孔之間的粘附力。
然而，軋制金屬基板比電解銅布線層的封裝更緊密。即使在同樣條件下進(jìn)行表面粗糙處理，軋制金屬基板也不能獲得所需的粗糙表面。在金屬基板由金屬合金(如Fe-Ni合金)而不是銅合金制成的情形下，上述已知的處理在金屬基板表面粗糙化時(shí)是否有效是不確定的。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供能夠在金屬基板和絕緣樹脂層之間獲得良好粘附力的多層布線板，并且在于絕緣樹脂層中形成盲通孔用于金屬基板和布線層之間的電連接時(shí)也能夠在金屬基板和盲通孔之間獲得良好粘附力。
本發(fā)明的另一目的是提供制造多層布線板的方法以及用于多層布線板的基板材料。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供有多層布線板，包括具有第一和第二主表面的金屬基板；至少涂覆在金屬基板的第一和第二主表面之一上并且具有粗糙表面的銅覆層；以及在銅覆層的粗糙表面上形成的絕緣樹脂層。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供有多層布線板，包括具有第一和第二主表面并且在其內(nèi)限定在第一和第二主表面之間延伸的穿透孔的金屬基板；涂覆在金屬基板第一和第二主表面以及穿透孔內(nèi)表面、并且具有粗糙表面的銅覆層；在銅覆層的粗糙表面上形成的多個(gè)絕緣樹脂層和布線層，該銅覆層位于金屬基板的第一和第二主表面上，在銅覆層和布線層之間，或在銅覆層和布線層之間以及在布線層之間插入絕緣樹脂層；填充在穿透孔內(nèi)的樹脂填料；在銅覆層和布線層之間穿過(guò)絕緣樹脂層延伸的第一通孔；在位于第一主表面的布線層和位于第二主表面的布線層之間穿過(guò)樹脂填料和絕緣樹脂層延伸的第二通孔，同時(shí)第二通孔與金屬基板之間保持絕緣。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供有用于多層布線板的基板材料，包括由Fe-Ni合金軋制板組成的金屬基板，厚度為150μm或更大，并且具有第一和第二主表面；至少在金屬基板第一和第二主表面之一上涂覆的銅覆層，具有粗糙表面并且厚度為5μm或更大。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供有用于多層布線板的基板材料，包括由Fe-Ni合金軋制板組成的金屬基板，厚度為150μm或更大，并且具有第一和第二主表面并且在其內(nèi)限定在第一和第二主表面之間延伸的穿透孔；涂覆在金屬基板第一和第二主表面以及穿透孔內(nèi)表面上的銅覆層，并且具有粗糙表面。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的多層布線板的局部放大剖面圖。
圖2至5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例制備金屬基板并在金屬基板內(nèi)限定穿透孔的工序示意圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例在金屬基板上涂覆銅覆層的工序的示意圖。
圖7是在表面粗糙化處理工序之前在金屬基板和銅覆層之間的界面的局部放大剖面圖。
圖8是在表面粗糙化處理工序之后在金屬基板和銅覆層之間的界面的局部放大剖面圖。
圖9至15是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例形成絕緣樹脂層、布線層和盲及穿透通孔的工序示意圖。
圖16至19是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例制備金屬基板、在金屬基板上涂覆銅覆層以及在金屬基板中限定穿透孔的工序的示意圖。
圖20是根據(jù)實(shí)施例的修改例多層布線板的局部放大剖面圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例的多層布線板包括具有第一和第二主表面的金屬基板，在至少金屬基板的第一和第二主表面之一上涂覆并且具有粗糙表面的銅覆層，在金屬基板的粗糙表面上形成的絕緣樹脂層，以及放置在絕緣樹脂層上的布線層。布線板最好包括在絕緣樹脂層中形成從而在銅覆層和布線層之間延伸的盲通孔(作為第一通孔)。在銅覆層涂覆到金屬基板的第一和第二兩個(gè)主表面上的情形下，布線板可包括在位于第一所述絕緣樹脂層所位于的主表面相對(duì)的主表面上的銅覆層粗糙表面上形成的第二絕緣樹脂層，以及放置在第二絕緣樹脂層上的第二布線層。在這種情形下，最好在金屬基板中限定穿透孔，并在穿透孔的內(nèi)表面以及金屬基板的兩個(gè)主表面上涂覆銅覆層，使得布線板包括填充在穿透孔中的樹脂填料，以及在樹脂填料和絕緣樹脂層中形成從而在位于第一主表面的布線層和位于第二主表面的布線層之間延伸的穿透通孔(作為第二通孔)，同時(shí)穿透通孔與金屬基板之間保持絕緣。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，銅覆層的粗糙表面用于在其上固定鄰近銅覆層形成的第一和第二絕緣樹脂層的固定器(anchor)，從而提高絕緣樹脂層對(duì)金屬基板的粘附力。這使得能夠避免絕緣樹脂層從金屬基板上分離并且保證適當(dāng)?shù)碾娊^緣。銅覆層的粗糙表面也用于在其上固定盲通孔的固定器，從而提高盲通孔對(duì)金屬基板的粘附力并防止盲通孔從金屬基板上分離，實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電性。盡管銅覆層插入在金屬基板和盲通孔之間，銅覆層仍然具有良好的導(dǎo)電率而不會(huì)妨礙金屬基板和盲通孔之間的導(dǎo)電性。銅覆層的粗糙表面在樹脂填料上產(chǎn)生固定效應(yīng)從而提高樹脂填料對(duì)金屬基板的粘附力。這也使得能夠防止樹脂填料從金屬基板上分離從而保證適當(dāng)?shù)碾娊^緣。
在銅覆層和第一絕緣樹脂層之間和/或在銅覆層和第二絕緣層之間布線板可包括一個(gè)或多個(gè)附加的絕緣樹脂層。布線板也可包括各自放置在任何相鄰的絕緣樹脂層之間的一個(gè)或多個(gè)布線層。換言之，絕緣樹脂層和布線層可位于金屬基板的第一和第二主表面的任一個(gè)上或金屬基板的第一和第二兩個(gè)主表面上，絕緣樹脂層可插入在銅覆層和布線層之間或在銅覆層和布線層之間以及在布線層之間。
上述結(jié)構(gòu)的布線板可按如下步驟制造制備金屬基板；在金屬基板上涂覆銅覆層；對(duì)銅覆層進(jìn)行表面粗糙化從而在銅覆層上限定粗糙表面在銅覆層的粗糙表面上形成絕緣樹脂層；然后在絕緣樹脂層上放置布線層。在于金屬基板的第一和第二兩個(gè)主表面上提供絕緣樹脂層和布線層并提供樹脂填料、盲通孔以及穿透通孔的情形下，布線板可按如下步驟制造制備金屬基板；在金屬基板中限定穿透孔；在金屬基板上鍍銅從而在金屬基板的第一和第二兩個(gè)主表面以及穿透孔的內(nèi)表面上涂覆銅覆層；對(duì)銅覆層進(jìn)行表面粗糙化從而在銅覆層上限定粗糙表面；在銅覆層的粗糙表面上形成絕緣樹脂層從而使絕緣樹脂層位于金屬基板的第一和第二兩個(gè)主表面上；在各個(gè)絕緣樹脂層上放置布線板；在穿透孔中填充樹脂填料；提供在銅覆層和布線層之間穿過(guò)絕緣樹脂層延伸的盲通孔；提供在位于第一主表面上的布線層和位于第二主表面的布線層之間穿過(guò)樹脂填料和絕緣樹脂層延伸的穿透通孔，同時(shí)穿透通孔與金屬基板之間保持絕緣。
此處，將在下文中解釋每個(gè)板部件的材料及形成工藝。
金屬基板的材料可按其導(dǎo)電率、成本、切削性等合理選擇。金屬基板最好由銅、銅合金的任一種以及任何其它的金屬和合金制成?？捎糜诮饘倩宓你~合金的例子包括鋁青銅(Cu-Al合金)、磷青銅(Cu-P合金)、黃銅(Cu-Zn合金)和白銅(Cu-Ni合金)?？捎糜诮饘倩宓慕饘俚睦影ㄤX、鐵、鉻、鎳和鉬。可用于金屬基板的金屬合金的例子包括不銹鋼(鐵合金，如Fe-Cr合金和Fe-Cr-Ni合金)、因瓦(Ni含量為36％的Fe-Ni合金)、所謂的42合金(Ni含量為42％的Fe-Ni合金)、所謂的50合金(Ni含量為50％的Fe-Ni合金)、鎳合金(如Ni-P合金、Ni-B合金和Ni-Cu-P合金)、鈷合金(如Co-P合金、Co-B合金和Co-Ni-P合金)和錫合金(如Sn-Pb合金和Sn-Pb-Pd合金)。在以上金屬和合金中，優(yōu)選使用Fe-Ni合金(如因瓦、42合金和50合金)中的任一種。Fe-Ni合金具有比銅合金更小的熱膨脹系數(shù)。采用這樣的Fe-Ni合金制成的金屬基板，就可能使布線板的膨脹小。盡管低于銅合金，F(xiàn)e-Ni合金也具有良好的導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率。通過(guò)提供盲通孔，也可以允許金屬基板合適地起到接地層或電源層的作用，并且可以實(shí)現(xiàn)有效散熱。結(jié)果，可認(rèn)為金屬基板是高價(jià)值的添加部件。
對(duì)金屬基板的厚度沒(méi)有特別限制，通?？刂圃?50μm或更大，優(yōu)選為150到500μm，更優(yōu)選為150到300μm。在金屬基板的厚度小于150μm時(shí)，在制造時(shí)，由于剛性低金屬基板變得易于卷曲并被折疊損壞。可操作性的這種退化導(dǎo)致制造產(chǎn)量降低。在金屬基板的厚度超過(guò)500μm時(shí)，金屬基板獲得足夠的剛性但變得厚度太大并且切削性太低。考慮到成本和制造率，金屬基板最好通過(guò)軋制成厚度150μm或更大的板的形式來(lái)形成。
布線層的材料和形成工序可以按照其導(dǎo)電率以及與絕緣樹脂層的附著力來(lái)合理選擇。布線層材料的例子包括銅、銅合金、鎳、鎳合金、錫和錫合金。每一個(gè)布線層可以由任何已知的工藝形成，例如減去工藝(subtractive process)(例如蝕刻箔工藝)或使用電鍍和/或無(wú)電鍍的全或半添加工藝(full-or semi-additive process)?；蛘撸梢圆捎脼R射或化學(xué)氣相沉積(CVD)沉積薄金屬層然后蝕刻薄金屬層不需要的部分、或者采用印刷導(dǎo)電軟膏來(lái)形成布線層。
絕緣樹脂層的材料可以按照其絕緣性能、熱阻、防潮性等來(lái)選擇。絕緣樹脂層的材料的例子包括樹脂，如環(huán)氧(EP)樹脂、聚酰亞胺(PI)樹脂、二馬來(lái)酰亞胺-三嗪(BT)樹脂和聚苯醚(PPE)樹脂；復(fù)合材料，如任何上述樹脂與玻璃纖維(例如玻璃紡織或無(wú)紡纖維)的復(fù)合材料，任何上述樹脂與有機(jī)纖維(例如聚酰亞胺纖維)的復(fù)合材料，以及通過(guò)例如采用熱固性樹脂(例如環(huán)氧樹脂)浸漬三維網(wǎng)絡(luò)碳氟樹脂(例如連續(xù)多孔聚四氟乙烯(PTFE))形成的樹脂-樹脂復(fù)合材料。
對(duì)形成絕緣樹脂層的工藝沒(méi)有特別限制。例如，可以通過(guò)制備其中采用半固化樹脂浸漬甚而材料的預(yù)浸漬制品、涂覆預(yù)浸漬制品然后固化預(yù)浸漬制品，或者通過(guò)制備絕緣樹脂材料板并通過(guò)熱壓粘合疊置制備的板來(lái)形成每一個(gè)絕緣樹脂層。
盲通孔是在絕緣樹脂層中形成的通孔，從而在金屬基板和布線層之間建立電連接，使得金屬基板也可用于接地層或電源層。盲通孔不必在金屬基板和最接近金屬基板的布線層之間建立電連接?；蛘?，可以形成盲通孔從而在金屬基板和遠(yuǎn)離金屬基板的布線層之間穿過(guò)一個(gè)或多個(gè)絕緣樹脂層延伸。
穿透通孔是在樹脂填料和絕緣樹脂層中形成的通孔，從而在位于第一主表面的布線層和位于第二主表面的布線層之間建立電連接，同時(shí)與金屬基板之間保持絕緣。可以提供另一穿透通孔，在位于第一和第二主表面上的布線層之間建立電連接，同時(shí)電連接到金屬基板。
對(duì)盲通孔和穿透通孔的材料和形成工藝沒(méi)有特別限制。例如，可以在絕緣樹脂層中限定盲孔然后在盲孔的壁上鍍銅來(lái)形成盲通孔。類似地，可以通過(guò)在樹脂填料和絕緣樹脂層中限定穿透孔然后在穿透孔的壁上鍍銅來(lái)形成穿透通孔。可以通過(guò)例如光刻、鉆孔或激光加工來(lái)形成盲孔可穿透孔。
為了提供穿透通孔，如上所述，在金屬基板形成穿透通孔，并采用樹脂填料填充穿透孔。
對(duì)在金屬基板中形成穿透孔的工藝沒(méi)有特別限制?？梢酝ㄟ^(guò)任何已知的工藝來(lái)形成穿透孔，如蝕刻、激光加工或沖孔。在金屬基板具有相對(duì)較大的厚度時(shí)，優(yōu)選采用蝕刻來(lái)形成穿透孔，更優(yōu)選為從金屬基板的第一和第二兩個(gè)主表面進(jìn)行蝕刻。在不同的蝕刻工藝中，優(yōu)選采用光刻從而可以按高精確度來(lái)形成穿透孔。這使得可以提高制造產(chǎn)量。
樹脂填料的材料可以按其絕緣性能、熱阻、防潮性等來(lái)選擇。樹脂填料材料的例子包括任何可用于絕緣樹脂層或多層材料的樹脂，如EP樹脂、PI樹脂、BT樹脂和PPE樹脂?？紤]到成本和制造率，希望使用絕緣樹脂層的材料作為樹脂填料的材料。例如，可以在金屬板的穿透孔中填充樹脂填料，同時(shí)在銅覆層上形成絕緣樹脂層或多層。
銅覆層需要涂覆金屬基板的第一和/或第二主表面上，絕緣樹脂層位于金屬基板之上。更具體地，在絕緣樹脂層或多層位于金屬基板的第一和第二主表面上的任一個(gè)上時(shí)，銅覆層涂覆到絕緣樹脂層或多層位于的主表面上。在絕緣樹脂層金屬基板的第一和第二兩個(gè)主表面上時(shí)，銅覆層涂覆到第一和第二主表面上。如上所述，在于金屬基板中形成穿透孔并填充樹脂填料的情形下，銅覆層優(yōu)選也涂覆到穿透孔的內(nèi)表面上。
銅覆層的特征在于具有粗糙表面。此處，術(shù)語(yǔ)“粗糙表面”定義為在整個(gè)表面上具有其內(nèi)形成的微米數(shù)量級(jí)的精細(xì)幾何不均勻的表面。從而提供在其上固定樹脂層或多層、盲通孔和樹脂填料的充分效應(yīng)。更具體地，銅覆層的粗糙表面的粗糙度(算術(shù)平均粗糙度)Ra通?？刂圃?.1到10μm，優(yōu)選為0.1到5μm，更優(yōu)選為0.5到3μm。在銅覆層的粗糙表面的粗糙度Ra處于以上指定范圍之內(nèi)時(shí)，銅覆層的粗糙表面可以產(chǎn)生合適的固定效應(yīng)。如果銅覆層的粗糙表面的粗糙度Ra太高或太低，銅覆層的粗糙表面不會(huì)提供合適的固定效應(yīng)，從而不能充分提高在金屬基板和絕緣樹脂層或多層之間的附著力、在金屬基板和盲通孔之間的附著力以及在金屬基板和樹脂填料之間的附著力。
銅覆層的粗糙表面不必是純銅，而是可以是任何銅化合物(例如氧化銅)或銅合金。
銅覆層的厚度優(yōu)選為小于金屬基板的厚度，更優(yōu)選為小于或等于金屬基板厚度的五分之一，最優(yōu)選為小于或等于金屬基板厚度的十分之一。更具體地，銅覆層的厚度優(yōu)選為5μm或更大，更優(yōu)選為5到50μm，最優(yōu)選為5到20μm。即使在銅覆層的厚度大于必需值時(shí)，銅覆層也不會(huì)提供對(duì)在金屬基板和絕緣樹脂層或多層之間、在金屬基板和盲通孔之間和在金屬基板和樹脂填料之間的附著力的改善，并且引起成本和制造率方面的退化。此處，銅覆層的厚度可能變化。在銅覆層的厚度小于5μm時(shí)，由于這樣的厚度變化，銅覆層可能在某些位置沒(méi)有覆蓋金屬基板，并且不能提供對(duì)附著力的充分提高。在于金屬基板中形成穿透孔的情形下，為保證在穿透孔的邊緣處的可靠性，控制銅覆層的厚度為5μm或更大是有效的。
希望銅覆層不象由軋制形成的銅層那樣緊密堆積。為此，優(yōu)選采用鍍覆來(lái)形成銅覆層。鍍銅可以低成本地進(jìn)行，并可應(yīng)用到任何窄孔，從而不僅在金屬表面的第一和第二主表面而且在金屬基板的穿透孔內(nèi)表面上形成足夠厚度的銅覆層。此外，鍍覆形成的銅覆層沒(méi)有緊密堆積，從而可以通過(guò)任何已知的銅表面粗糙處理在銅覆層上相對(duì)容易地形成粗糙表面。因此，可以適當(dāng)?shù)刂圃觳季€板面而不會(huì)在制造成本上提高很多?？梢酝ㄟ^(guò)電鍍和無(wú)電鍍來(lái)實(shí)現(xiàn)鍍覆。由于高鍍速和低加工成本，銅電鍍更可取。通過(guò)使用這種電鍍，可以在短時(shí)間并以低成本高效率地涂覆銅覆層。此外，通過(guò)銅電鍍形成的銅覆層可以獲得相對(duì)高的對(duì)金屬基板的附著力。
通過(guò)對(duì)銅覆層進(jìn)行表面粗糙化來(lái)形成粗糙表面。對(duì)銅覆層表面粗糙化的工藝沒(méi)有特別限制，可以由任何已知的銅表面粗糙處理來(lái)進(jìn)行，特別是化學(xué)表面粗糙處理?？捎糜诒景l(fā)明的表面粗糙處理可以由以下工藝實(shí)現(xiàn)其中銅覆層的表面部分被氧化和侵蝕以形成針狀氧化物的工藝，如黑氧化物覆層工藝(所謂的黑化工藝)和褐氧化物覆層工藝；其中噴撒蝕刻劑以溶解銅覆層晶界的工藝，如微蝕刻。對(duì)于在金屬基板和盲通孔之間的電連接，在表面粗糙處理中銅覆層的表面開始氧化時(shí)，最好減少銅覆層的氧化表面從而降低銅覆層和盲通孔之間界面處的電阻。
應(yīng)當(dāng)注意的是在任何上述表面粗糙處理時(shí)發(fā)生了銅覆層的腐蝕。因此，在對(duì)銅覆層進(jìn)行表面粗糙處理之前，銅覆層的厚度優(yōu)選控制在10μm或更大，更優(yōu)選為10到50μm。在表面粗糙處理前，如果銅覆層的厚度小于10μm，那么在表面粗糙處理時(shí)或之后銅覆層的厚度可能小于5μm。結(jié)果，金屬基板就可能在某些地方?jīng)]有被覆蓋，使得金屬基板和絕緣樹脂層或多層之間的附著力得不到充分地提高。
在提供盲通孔的情形下，優(yōu)選在不在金屬基板和銅覆層之間插入任何絕緣材料例如有機(jī)樹脂粘合劑的條件下在金屬基板上涂覆銅覆層。如果在金屬基板和銅覆層之前插入絕緣材料，絕緣材料就會(huì)妨礙金屬基板和銅覆層之間的導(dǎo)電。結(jié)果，金屬基板不能充分地起到接地層或電源層的作用。
在金屬基板和銅覆層之間提供由不同于銅的導(dǎo)電金屬組成的的內(nèi)覆層(undercoat layer)是可取的，盡管可以直接在金屬基板上涂覆銅覆層。可用于內(nèi)覆層的導(dǎo)電金屬可以是鎳、鈷或鉻。或者，內(nèi)覆層可以由特定的導(dǎo)電銅化合物例如氰化銅制成。在金屬基板和銅覆層之間采用這樣的內(nèi)覆層，就可能保護(hù)銅覆層免受腐蝕，同時(shí)，就可能保證金屬基板和銅覆層之間的良好附著力。此外，內(nèi)覆層不會(huì)妨礙金屬基板和銅覆層之間的導(dǎo)電，使得金屬基板適于通過(guò)提供盲通孔接地層或電源層。在金屬基板是由Fe-Ni合金制成的軋制板時(shí)，例如內(nèi)覆層優(yōu)選由鎳制成。
內(nèi)覆層的厚度優(yōu)選小于銅覆層的厚度，更優(yōu)選為0.1到5μm，最優(yōu)選為0.1到1μm。如果內(nèi)覆層的厚度小于0.1μm，內(nèi)覆層就不會(huì)正確起到其作用。如果內(nèi)覆層的厚度大于所需值從而超過(guò)5μm，內(nèi)覆層對(duì)金屬基板和銅覆層之間抗腐蝕性和附著力不會(huì)提供任何進(jìn)一步的提高，并且導(dǎo)致成本和制造率退化。
內(nèi)覆層可以通過(guò)鍍覆(如觸擊電鍍)或任何其它的金屬薄膜形成工藝(如濺射或CVD)來(lái)形成，因?yàn)閮?nèi)覆層比銅覆層要薄得多。
通過(guò)以上方法，可以方便地并且適當(dāng)?shù)匾缘统杀緛?lái)制造布線板。
對(duì)于布線板的制造，通過(guò)組合上述金屬基板和銅覆層來(lái)預(yù)先提供基板材料是方便的。在作為基板材料的一種有用組合中，金屬基板是由Fe-Ni合金制成的軋制板，厚度為150μm或更大；而銅覆層涂覆在金屬基板第一和第二主表面至少之一上，厚度為5μm。在另一種有用的組合中，金屬基板是由Fe-Ni合金制成的軋制板，厚度為150μm或更大，并且形成有穿透孔；而銅覆層涂覆在金屬基板的第一和第二兩個(gè)主表面以及穿透孔的內(nèi)表面上。
參照下文中的特定實(shí)施例，在下文中將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。在實(shí)施例中，相似的部件或部分以相似的標(biāo)記來(lái)表示，并省略重復(fù)的描述。
首先，解釋本發(fā)明的第一實(shí)施例。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的布線板11包括具有主表面13和14的金屬基板(作為芯部)12、涂覆在金屬基板12上的電解銅覆層16、以及在銅覆層16上形成的堆積層。堆積層包括位于主表面13上的交替的絕緣樹脂層21、41和61以及布線層31和51，以及位于主表面14上的交替的絕緣樹脂層22、42和62以及布線層32和52。
金屬基板12是因瓦(一種Fe-Ni合金)軋制板。金屬基板12的厚度控制為0.25mm。金屬基板12在其內(nèi)限定多個(gè)在主表面13和14之間穿過(guò)金屬基板12延伸的穿透孔15。每一個(gè)穿透孔15的直徑是0.30mm。
銅覆層16均勻地涂覆在整個(gè)金屬基板12上(包括主表面13和14以及穿透孔15的內(nèi)表面)。銅覆層16具有在其上形成的、粗糙度Ra約為1μm的粗糙表面。在整個(gè)銅覆層16上形成粗糙表面17。在銅覆層16上形成粗糙表面17之后，銅覆層16的厚度大約為15μm。
內(nèi)絕緣樹脂層21和22以及中間絕緣樹脂層41和42中的每一個(gè)由包含連續(xù)多孔PTFE和EP樹脂的樹脂-樹脂復(fù)合材料制成，厚度為50μm。外絕緣樹脂層61和62中的每一個(gè)由光敏EP樹脂制成，厚度為20μm。內(nèi)絕緣樹脂層21和22形成在銅覆層16上從而與粗糙表面17相鄰。中絕緣樹脂層41和42分別提供在內(nèi)絕緣樹脂層21和22上；外絕緣樹脂層61和62分別提供在中絕緣樹脂層21和22上。
內(nèi)布線層31和32以及中布線層51和52由銅制成，厚度為約15μm。布線層31放置在絕緣樹脂層21和41之間，布線層32放置在絕緣樹脂層22和42之間。布線層 51放置在絕緣樹脂層41和61之間，布線層52放置在絕緣樹脂層42和62之間。
盲孔33形成在絕緣樹脂層21和22中。每一個(gè)盲孔33的直徑控制為70μm。盲通孔34形成在盲孔33的內(nèi)壁上從而在銅覆層16和布線層31和32之間延伸，用于在金屬基板16和布線層31之間和在金屬基板16和布線層32之間進(jìn)行電連接。采用這樣的盲通孔，金屬基板12可以控制為預(yù)定的電位(如地電位或電源電位)從而能夠起到接地層或電源層的作用。
盲孔53形成在絕緣樹脂層41和42中。每一個(gè)盲孔53的直徑也控制為70μm。盲通孔形成在盲孔53的內(nèi)壁上，用于在布線層31和51之間以及在布線層32和52之間進(jìn)行電接觸。
此外，盲孔63和64形成在絕緣層61和62中從而分別呈錐形向下接觸布線層51和52。焊盤71和72形成在盲孔63和64的內(nèi)壁上，使得焊盤71和72的底部分別電連接到布線層51和52上。盡管未在圖中示出，焊盤71和72中的每一個(gè)具有三層結(jié)構(gòu)[包括銅鍍層、鎳鍍層和金平接層(gold-flush layer)]。這些焊盤71和72通過(guò)例如焊接連接IC芯片或母板(未示出)的引線端，從而形成所謂的金屬芯型半導(dǎo)體封裝。
此外，采用樹脂填料23填充穿透孔15。樹脂填料23由上述樹脂-樹脂復(fù)合材料的EP樹脂制成。
穿透孔25穿過(guò)內(nèi)絕緣樹脂層21和22以及樹脂填料23而形成，盡管只有一個(gè)穿透孔25a表示在附圖中。穿透孔25a的直徑控制為0.15mm。穿透通孔26a形成在各個(gè)穿透孔25a的內(nèi)壁上，用于在布線層31和32之間進(jìn)行電連接。
穿透孔25b穿過(guò)內(nèi)絕緣樹脂層21和22、中絕緣樹脂層41和42以及樹脂填料23而形成，盡管只有一個(gè)穿透孔25b表示在附圖中。穿透孔25b的直徑也控制為0.15mm。穿透通孔26b形成在各個(gè)穿透孔25b的內(nèi)壁上，用于在布線層51和52之間進(jìn)行電連接。
在本實(shí)施例中，穿透通孔26a和26b與金屬基板12之間絕緣?；蛘?，可能把穿透通孔26a和26b電連接到金屬基板12。
在通孔26a、26b、34和54中的每一個(gè)中放置柱塞28。柱塞28由EP樹脂制成。
上述結(jié)構(gòu)的布線板11可按下述步驟制造。
先制備金屬基板12(見圖2)。然后通過(guò)在金屬基板12的主表面13和14上涂覆光致抗蝕劑并對(duì)光致抗蝕劑曝光和顯影來(lái)按一定的圖形形成掩模81(見圖3)。此處，在穿透孔15要形成的位置處掩模具有開口82。采用能夠溶解Fe-Ni合金的已知蝕刻劑，從兩個(gè)主表面13和14蝕刻金屬基板12從而在金屬基板中形成穿透孔15(見圖4)。采用特定的去除劑溶解和去除不再需要的掩模81，從而露出金屬基板12的主表面13和14(見圖5)。
然后，在沒(méi)有任何抗蝕劑的條件下對(duì)金屬基板12進(jìn)行銅電鍍使得電解銅覆層16均勻地涂覆在金屬基板12的主表面13和14以及穿透孔15的內(nèi)表面上(見圖6和7)。此時(shí)，銅覆層16還不是表面粗糙的。在表面粗糙處理之前，銅覆層16的厚度控制為20μm。
然后，通過(guò)微蝕刻對(duì)銅覆層16進(jìn)行表面粗糙化。在微蝕刻時(shí)，銅覆層16的頂部被氧化和腐蝕，從而在銅覆層16上形成粗糙表面17(見圖8)。可以通過(guò)可購(gòu)得的蝕刻機(jī)進(jìn)行微蝕刻。在日本特許公開專利公布2000-282265中公開了蝕刻工藝，此外作為參考引入其內(nèi)容。一旦表面粗糙處理，銅覆層16的厚度減小到大約15μm。
為了形成絕緣樹脂層21、22、41和42以及樹脂填料23，通過(guò)采用半固化EP樹脂浸漬連續(xù)多孔PTFE來(lái)制備預(yù)浸漬制品(未示出)。
然后把預(yù)浸漬制品涂覆到金屬基板12的主表面13和14上，隨后，在預(yù)浸漬制品上平放厚度分別為20μm的銅箔83和84。最終的層狀物在真空下經(jīng)受熱壓粘合，從而固化預(yù)浸漬制品以形成絕緣樹脂層21和22(見圖9)。在熱壓粘合時(shí)，EP樹脂滲出預(yù)浸漬制品以提供穿透孔15中的樹脂填料23。
這樣得到的層狀物經(jīng)受激光加工以形成穿過(guò)絕緣樹脂層21和22、樹脂填料23和銅箔83和84的穿透孔25a以及穿過(guò)絕緣樹脂層21和銅箔83并穿過(guò)絕緣樹脂層22以及銅箔84的盲孔33(見圖10)。采用YAG激光器或CO2激光器進(jìn)行激光加工。在激光加工中，必須控制激光輸出的水平，使得金屬基板12和銅覆層16既不凹陷也不被刺穿。
在孔25a和33中形成通孔26a和34的同時(shí)，分別在絕緣樹脂層21和22上放置預(yù)定圖形的布線層31和32?？梢匀魏我阎墓に噥?lái)形成通孔26a和34以及布線層31和32。在本實(shí)施例中，采用下述工藝來(lái)形成通孔26a和34以及布線層31和32。首先，對(duì)銅箔83和84以及孔25a和33的內(nèi)表面進(jìn)行無(wú)電鍍銅。一旦曝光和顯影，在無(wú)電銅鍍層上形成預(yù)定圖形的抗蝕劑。在采用無(wú)電銅鍍層作為共同電極時(shí)，對(duì)抗蝕劑的開口和孔25和33的內(nèi)壁進(jìn)行銅電鍍。在溶解并去除抗蝕劑之后，通過(guò)蝕刻去除無(wú)電銅鍍層和銅箔83和84不需要的部分，從而形成通孔26a和34以及布線層31和32(見圖11)。
然后，在通孔26a和34中填充EP樹脂，接著通過(guò)固化EP樹脂從而在通孔26a和34中提供柱塞。
把之前制備的預(yù)浸漬制品涂在絕緣樹脂層21和22上，然后在預(yù)浸漬制品上平放厚度各自為20μm的銅箔83和84。最終的層狀物在真空下經(jīng)受熱壓，從而固化預(yù)浸漬制品以形成絕緣樹脂層41和42(見圖12)。
對(duì)這樣獲得的層狀物進(jìn)行激光加工，從而形成穿過(guò)絕緣樹脂層21、22、41和42、樹脂填料23和銅箔83和84的穿透孔25b，以及穿過(guò)絕緣樹脂層41和銅箔83并且穿過(guò)絕緣樹脂層41和銅箔84的盲孔53(見圖13)。
在孔25b和53中各自形成通孔26b和54的同時(shí)，分別在絕緣樹脂層41和42上放置預(yù)定圖形的布線層51和52(見圖14)。此處，可以通過(guò)任何已知的工藝形成通孔26b和54以及布線層51和52。例如，形成通孔26b和54以及布線層51和52的工藝類似于本實(shí)施例中形成通孔26a和34以及布線層31和32的上述工藝。
在通孔26b54中填充EP樹脂，隨后固化EP樹脂從而在通孔導(dǎo)體26b和54中提供柱塞28。
在絕緣樹脂層41和42以及布線層51和52上涂覆光敏EP樹脂，然后進(jìn)行曝光和顯影，從而按布線層51和52在孔63和64的底部露出的方式形成絕緣樹脂層61和62(見圖15)。
通過(guò)已知的工藝(例如無(wú)電鍍銅、蝕刻、無(wú)電鍍鎳、然后無(wú)電鍍金各步驟)在絕緣樹脂層61和62上分別形成焊盤71和72，從而完成圖1所示的布線板11。
在上述結(jié)構(gòu)中，電解銅覆層16的粗糙表面17用作在其上固定絕緣樹脂層21和22的固定器，從而提高金屬基板12和絕緣樹脂層21及22之間的附著力。因此，可能防止絕緣樹脂層21和22從金屬基板12上分離，從而保證正確的電絕緣。同樣，銅覆層16的粗糙表面17用作在其上固定盲通孔34和樹脂填料23的固定器，從而提高金屬基板12和盲通孔34之間的附著力以及金屬基板12和樹脂填料23之間的附著力。銅覆層16不會(huì)妨礙金屬基板12和盲通孔34之間的導(dǎo)電性。因此可能防止通孔34從金屬基板12上分離，從而保證正確的電連接，并可能防止樹脂填料23從金屬基板12上分離，從而保證正確的電絕緣。此外，布線板11可以方便并可靠通過(guò)前述的方法制造，而不會(huì)增加成本。
在下文中將解釋本發(fā)明的第二實(shí)施例。除了銅覆層16不是涂覆在穿透孔15的內(nèi)表面上之外，第二實(shí)施例在結(jié)構(gòu)上類似于第一實(shí)施例。
在第二實(shí)施例中，在于金屬基板12中形成穿透孔15之前，對(duì)金屬基板12進(jìn)行均勻的銅電鍍，以涂覆電解銅覆層16。然后，通過(guò)微蝕刻來(lái)對(duì)銅覆層16進(jìn)行表面粗糙化處理，從而在銅覆層16上限定粗糙表面17(見圖16)。微蝕刻工藝與第一實(shí)施例中使用的相同。
隨后，通過(guò)在銅覆層16上涂覆光致抗蝕劑并使光致抗蝕劑曝光和顯影來(lái)按一定的圖形形成掩模81(見圖17)。此處，在穿透孔15要形成的位置處掩模具有開口82。采用可以溶解銅和Fe-Ni合金的已知蝕刻劑，從主表面13和14蝕刻金屬基板12，從而在金屬基板12中形成穿透孔15(見圖18)。采用特定的去除劑去除不再需要的掩模81，從而露出銅覆層16(見圖19)。這樣，對(duì)金屬基板提供有涂覆在金屬基板12的主表面13和14上、但不在穿透孔15的內(nèi)表面上的銅覆層16。
按第一實(shí)施例相同的方式形成絕緣樹脂層21、22、41、42、61和62、布線層31、32、51和52、以及通孔26a、26b、34和35。
根據(jù)本發(fā)明第一和第二實(shí)施例的修改方式，如圖20所示，可能在金屬基板12和銅覆層16之間提供鎳電鍍或氰化銅鍍覆的內(nèi)覆層88，從而保護(hù)銅覆層16免受腐蝕并為高可靠性的布線板11提供金屬基板12和銅覆層16之間更好的附著力。
可能提供一個(gè)或多個(gè)附加的金屬基板12，使得布線板11膨脹性更小，并使得金屬基板12實(shí)現(xiàn)針對(duì)更高可靠性和性能的各種功能。
盡管在以上實(shí)施例中在金屬基板12的主表面13和14中的每一個(gè)上布線板11具有相同的層數(shù)，也可以在金屬基板12的主表面13和14上提供不同的層數(shù)。
也可以通過(guò)在金屬基板12的主表面13和14上的任一個(gè)上提供堆積層來(lái)把布線板11制作成所謂的“金屬基型布線板”。
日本專利申請(qǐng)2002-187255(2002年6月27日提交)的全部?jī)?nèi)容在此作為參考引入。
盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，然而本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在以上教授的啟發(fā)下可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變化。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書來(lái)限定。
權(quán)利要求1.一種多層布線板，包括具有第一和第二主表面的金屬基板；涂覆在金屬基板的第一和第二主表面中的至少一個(gè)上并具有粗糙表面的銅覆層；以及在銅覆層的粗糙表面上形成的絕緣樹脂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層布線板，還包括放置在絕緣樹脂層上的布線層；以及在銅覆層和布線層之間穿過(guò)絕緣樹脂層延伸的通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的多層布線板，其中所述金屬基板還包括在其內(nèi)限定并在第一和第二主表面之間延伸的穿透孔；所述銅覆層涂覆在金屬基板的第一和第二主表面以及穿透孔的內(nèi)表面上；所述絕緣樹脂層包括多層；并且所述多層布線板還包括在要置于金屬基板的第一和第二主表面之上的銅覆層粗糙表面上形成的多個(gè)布線層，絕緣樹脂層插入在銅覆層和布線層之間，或在銅覆層和布線層之間以及在布線層之間；填充在穿透孔內(nèi)的樹脂填料；在銅覆層和布線層之間穿過(guò)絕緣樹脂層延伸的第一通孔；以及在位于第一主表面上的布線層和位于第二主表面上的布線層之間穿過(guò)樹脂填料和絕緣樹脂層延伸的第二通孔，同時(shí)與金屬基板之間保持絕緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的多層布線板，其中銅覆層的厚度小于金屬基板的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的多層布線板，其中銅覆層是銅鍍層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的多層布線板，其中銅覆層的粗糙表面具有0.1到10μm的算術(shù)平均粗糙度Ra。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多層布線板，其中銅覆層的粗糙表面具有0.1到5μm的算術(shù)平均粗糙度Ra。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多層布線板，其中銅覆層的粗糙表面具有0.5到3μm的算術(shù)平均粗糙度Ra。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的多層布線板，其中金屬基板是金屬或金屬合金的軋制板，厚度為150μm或更大。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多層布線板，其中金屬基板厚度為150到500μm。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多層布線板，其中金屬基板厚度為150到300μm。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的多層布線板，還包括金屬基板和銅覆層之間的內(nèi)覆層，內(nèi)覆層由鎳、鈷和鉻中的任一種制成并且厚度小于銅覆層的厚度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的多層布線板，其中金屬基板由因瓦、42合金和50合金中的任一種制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的多層布線板，其中銅覆層的厚度為5到50μm，并且銅覆層的厚度小于或等于金屬基板厚度的五分之一。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的多層布線板，其中銅覆層的厚度為5到20μm，并且銅覆層的厚度小于或等于金屬基板厚度的十分之一。
16.一種用于多層布線板的基板材料，包括由Fe-Ni合金軋制板制成、厚度為150μm或更大并且具有第一和第二主表面的金屬基板；涂覆在金屬基板第一和第二主表面的至少一個(gè)上、具有粗糙表面并且厚度為5μm或更大的銅覆層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基板材料，包括所述金屬基板還具有在其內(nèi)限定并在第一和第二主表面之間延伸的穿透孔；以及所述銅覆層涂覆在金屬基板的第一和第二主表面以及穿透孔內(nèi)表面上。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的基板材料，其中銅覆層的粗糙表面具有0.1到10μm的算術(shù)平均粗糙度Ra。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的基板材料，其中銅覆層的粗糙表面具有0.1到5μm的算術(shù)平均粗糙度Ra。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的基板材料，其中銅覆層的粗糙表面具有0.5到3μm的算術(shù)平均粗糙度Ra。
21.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的基板材料，其中金屬基板由因瓦、42合金和50合金中的任一種制成。
22.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的基板材料，其中金屬基板厚度為150到500μm。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的基板材料，其中金屬基板厚度為150到300μm。
24.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的基板材料，其中銅覆層的厚度為5到50μm，并且銅覆層的厚度小于或等于金屬基板的厚度的五分之一。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的基板材料，其中銅覆層的厚度為5到20μm，并且銅覆層的厚度小于或等于金屬基板的厚度的十分之一。
專利摘要一種多層布線板，包括具有第一和第二主表面的金屬基板、涂覆在金屬基板的第一和第二主表面中的至少一個(gè)上并具有粗糙表面的銅覆層、在銅覆層的粗糙表面上形成的絕緣樹脂層。該多層布線板可進(jìn)一步包括放置在絕緣樹脂層上的布線層以及在銅覆層和布線層之間穿過(guò)絕緣樹脂層延伸的通孔。
文檔編號(hào)H05K3/46GK2712046SQ0327262
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月27日
發(fā)明者由利伸治, 鈴木友惠, 佐藤和久, 山崎耕三 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社