專利名稱：：電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電路板，更具體地涉及具有通過(guò)將芯層與一個(gè)或更多個(gè)配線層層疊起來(lái)而構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)的電路板。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，作為對(duì)改善電子設(shè)備性能并使其小型化的需求的響應(yīng)，電子設(shè)備內(nèi)電子器件的安裝密度有了快速的提高。由于安裝密度增大，將半導(dǎo)體芯片作為裸芯片(barechip)表面安裝到電路板上(稱為"倒裝芯片安裝"的工藝)已經(jīng)變得普遍。然而在進(jìn)行倒裝芯片安裝時(shí)，雖然利用典型半導(dǎo)體材料制成的半導(dǎo)體芯片的平面方向內(nèi)的熱膨脹系數(shù)大約為3.5ppm/°C，但將玻璃環(huán)氧基板用作芯基板的典型電路板的平面方向內(nèi)的熱膨脹系數(shù)為12到20ppm/°C，從而引起了相對(duì)較大的熱膨脹系數(shù)差異。這意味著環(huán)境溫度等的變化可能在電路板與半導(dǎo)體芯片之間的電連接處產(chǎn)生應(yīng)力。這種應(yīng)力的產(chǎn)生可在連接處引起開(kāi)裂或剝離。作為消除或減少由電路板與半導(dǎo)體芯片之間的平面方向內(nèi)熱膨脹系數(shù)差導(dǎo)致的以上問(wèn)題的一種方法，可想到使用具有低熱膨脹系數(shù)的電路板。具有減小的熱膨脹系數(shù)的常規(guī)電路板的一個(gè)例子是公開(kāi)于專利文獻(xiàn)1中的電路板100。如圖5中的詳細(xì)截面圖、圖6A中的平面圖及圖6B中的截面示意圖所示，電路板IOO包括芯層110，該芯層110由碳纖維材料llla和包括無(wú)機(jī)填充物的樹(shù)脂復(fù)合物111b構(gòu)成；層疊的配線部120，每個(gè)配線部120包括形成于芯層IIO上的絕緣層121和設(shè)置在絕緣層121上的配線圖案122;以及導(dǎo)電部130，其在芯層110內(nèi)沿厚度方向延伸，并且電連接到層疊配線部120的配線圖案122上。通過(guò)利用這種構(gòu)造，可以充分地減小電路板平面方向內(nèi)的熱膨脹系數(shù)。專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2004-119691號(hào)公報(bào)然而，上述由碳纖維材料和樹(shù)脂復(fù)合物構(gòu)成并用作芯層110的復(fù)合材料的壓縮性差，尤其是當(dāng)電路板從層疊溫度冷卻到低溫時(shí)，如圖7所示，在芯層110的基板部發(fā)生剝離和開(kāi)裂140的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容考慮到上述情形而構(gòu)思出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種具有低熱膨脹系數(shù)的電路板，該低熱膨脹系數(shù)與待安裝的元件的熱膨脹系數(shù)相稱，并且在低溫環(huán)境中使用電路板時(shí)也可防止芯層的剝離及產(chǎn)生開(kāi)裂。為實(shí)現(xiàn)上述目的，通過(guò)將芯層與至少一個(gè)配線層層疊起來(lái)而構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的電路板，其中至少一個(gè)配線層在平面方向內(nèi)具有比芯層稍小的外形尺寸。根據(jù)以上構(gòu)造，可以減小在電路板的角部側(cè)面及邊緣中部側(cè)面產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力，并且通過(guò)這樣做，可以防止在芯層內(nèi)發(fā)生剝離和開(kāi)裂，進(jìn)而提高了電路板的使用壽命。芯層可以由包含碳纖維材料的樹(shù)脂復(fù)合物構(gòu)成。根據(jù)以上構(gòu)造，通過(guò)具有由包含碳纖維材料的樹(shù)脂復(fù)合物構(gòu)成的芯層，可以提供一種具有期望的低熱膨脹系數(shù)的電路板。而且，電路板在平面方向內(nèi)的熱膨脹系數(shù)在層疊狀態(tài)下不大于15ppm廠C。根據(jù)以上構(gòu)造，即使由除了包含碳纖維材料的材料之外的材料形成芯層，只要電路板在平面方向內(nèi)的熱膨脹系數(shù)不大于15ppm/。C，則仍將可以減小熱膨脹系數(shù)并增加使用壽命。至少一個(gè)配線層可包括第一配線層和第二配線層，其中第一配線層層疊在芯層的正面，而第二配線層層疊在芯層的背面。根據(jù)以上構(gòu)造，尤其是在第一配線層層疊在芯層的正面而第二配線層層疊在芯層的背面的電路板中，可以減小在角部側(cè)面及邊緣中部側(cè)面產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力。而且，至少一個(gè)配線層的外緣部與芯層的外緣部在平面方向內(nèi)隔開(kāi)至少lmmc根據(jù)以上構(gòu)造，由于當(dāng)隔開(kāi)距離小于lmm時(shí)，拉伸應(yīng)力的數(shù)值變化率很大，因此隔開(kāi)距離至少為lmm的構(gòu)造對(duì)于實(shí)現(xiàn)拉伸應(yīng)力的大幅度減小是優(yōu)選的。圖1A和圖1B為示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電路板示例的示意圖；圖2為圖1A和圖1B中所示的電路板的角部的放大圖；圖3A和圖3B示出了在圖1A和圖1B所示的電路板的角部側(cè)面和邊緣中部側(cè)面產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力的仿真結(jié)果；圖4A和圖4B示出了在圖1A和圖1B所示的電路板的角部側(cè)面和邊緣中部側(cè)面產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力的仿真結(jié)果；圖5為示出了根據(jù)常規(guī)技術(shù)的電路板的一個(gè)示例的示意圖；圖6A和圖6B為示出了根據(jù)常規(guī)技術(shù)的電路板示例的示意圖；以及圖7為根據(jù)常規(guī)技術(shù)的電路板的角部放大圖(發(fā)生幵裂的狀態(tài)下的視圖)。具體實(shí)施方式現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。圖1A和圖1B為示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電路板1示例的示意圖。圖2為電路板1的角部的放大圖。圖3A和圖3B及圖4A和圖4B示出了在電路板的角部側(cè)面和邊緣中部側(cè)面產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力的仿真結(jié)果。注意關(guān)于附圖中所用的標(biāo)號(hào)，標(biāo)號(hào)12用于總體上表示標(biāo)號(hào)12a、12b。這對(duì)其他標(biāo)號(hào)也適用。首先，圖1A和圖1B示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電路板1。圖1A為電路板1的平面圖，而圖1B為電路板1的主視圖(截面狀態(tài))。電路板1包括芯層IO及一對(duì)配線層12(在圖中用12a、12b表示)。配線層12a和配線層12b分別層疊在芯層10的正面和背面。注意雖然電路板1上通常設(shè)置有穿過(guò)厚度方向的電鍍通孔或?qū)滓耘c這對(duì)配線層12電連接，然而在圖中省略了這些要素。在本實(shí)施方式中，利用包含碳纖維材料的樹(shù)脂復(fù)合物構(gòu)成芯層10。作為一個(gè)示例，通過(guò)對(duì)由碳纖維材料和通過(guò)封裝于其內(nèi)的碳纖維材料而硬化的樹(shù)脂復(fù)合物構(gòu)成的一片碳纖維加強(qiáng)塑料(CFRP)進(jìn)行加工而形成芯層IO。碳纖維材料是碳纖維織物，該碳纖維織物是由通過(guò)將碳纖維束起來(lái)而制成的碳纖維線編織而成的，并且在本實(shí)施方式中，織物的朝向使得該織物在芯層10的平面方向內(nèi)延伸。注意可以使用碳纖維網(wǎng)或無(wú)紡碳纖維來(lái)代替碳纖維織物。而且在本實(shí)施方式中，芯層10內(nèi)所包含的碳纖維材料的含量為30%到80%體積百分比。樹(shù)脂復(fù)合物包括樹(shù)脂部及分散在樹(shù)脂部?jī)?nèi)的無(wú)機(jī)填充物。在此，聚砜、聚醚砜、聚苯砜、聚鄰苯二甲酰胺、聚酰胺酰亞胺、聚酮、聚縮醛、聚酰亞胺、聚碳酸酯、變性聚苯醚、聚苯醚、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚丙烯酸酯、聚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮、四氟乙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、氰酸酯及雙馬來(lái)酰亞胺可以作為樹(shù)脂部的示例。硅粉、氧化鋁粉、氫氧化鎂粉、氮化鋁粉及氫氧化鋁粉可作為無(wú)機(jī)填充物的示例。在本實(shí)施方式中，無(wú)機(jī)填充物的重量平均粒徑為10pm或更低，并且樹(shù)脂復(fù)合物內(nèi)的無(wú)機(jī)填充物的含量為5%到50%重量百分比。在本實(shí)施方式中，包含在上述構(gòu)造中的芯層10的平面方向內(nèi)的熱膨脹系數(shù)大約為0到17ppm/'C。注意當(dāng)將根據(jù)本發(fā)明的電路板1用作LGA封裝、主板等的芯片安裝板時(shí)，芯層10的熱膨脹系數(shù)應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地設(shè)定為0到6ppmTC。而且當(dāng)將根據(jù)本發(fā)明的電路板1用作BGA封裝等的芯片安裝板時(shí)，芯層10的熱膨脹系數(shù)應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地設(shè)定為3到17ppmTC。另一方面，配線層12是這樣一種結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)所謂的"表面積層(build-up)"方法而在多個(gè)層上設(shè)置配線，并且雖然未示出，配線層12具有由絕緣層和配線圖案構(gòu)成的典型層疊結(jié)構(gòu)。各個(gè)絕緣層由與上述芯層10中所用的樹(shù)脂復(fù)合物相同的材料構(gòu)成。各個(gè)配線圖案由例如銅構(gòu)成。注意形成于相鄰層上的配線圖案通過(guò)導(dǎo)通孔而互相電連接。而且，用作外部連接的電極焊盤形成于最上面的配線圖案中。在此，作為本發(fā)明的特征結(jié)構(gòu)，電路板1上的配線層12在平面方向上形成了比芯層10稍小的外形尺寸。在此，并不對(duì)用于對(duì)層進(jìn)行加工的方法進(jìn)行限制，并且作為一個(gè)示例，可以使用端銑法。對(duì)于具有上述構(gòu)造的電路板1而言，在配線層12的外緣部12x與芯層10的外緣部10x之間平面方向的間隔距離表示為d的情況下，在圖3A、3B和圖4A、4B中示出了在電路板1的角部側(cè)面和邊緣中部側(cè)面產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力仿真結(jié)果。在圖3A、3B中，對(duì)第一配線層12a的厚度t,進(jìn)行設(shè)定，使t尸0.5mm，對(duì)第二配線層12b的厚度t2進(jìn)行設(shè)定，使t2-0.5mm，并且對(duì)芯層10的厚度h進(jìn)行設(shè)定，使h^3mm。注意通過(guò)將每層均由絕緣層和配線圖案構(gòu)成的六個(gè)層層疊起來(lái)，并且在芯層10與配線層12之間設(shè)置厚度為0.05mm的粘合片而構(gòu)成本實(shí)施方式的配線層。注意可以將粘合片看作配線層12的一部分。在此，在圖3A和圖3B中分別示出了當(dāng)?shù)谝慌渚€層12a的外緣部12ax與芯層10的外緣部10x之間平面方向的隔開(kāi)距離山變化時(shí)，在電路板1的角部側(cè)面和邊緣中部側(cè)面的拉伸應(yīng)力。在此，當(dāng)將第二配線層12b的外緣部12bx與芯層10的外緣部10x之間平面方向的隔開(kāi)距離表示為d2時(shí)，則圖3A中的示例示出了df山的情況。另一方面，在圖4A和圖4B中，對(duì)第一配線層12a的厚度、進(jìn)行設(shè)定，使t尸lmm，對(duì)第二配線層12b的厚度t2進(jìn)行'設(shè)定，使t2-lmm，并且對(duì)芯層10的厚度h進(jìn)行設(shè)定，使h-3mm。注意通過(guò)將每層均由絕緣層和配線圖案構(gòu)成的六個(gè)層層疊起來(lái)，并且在芯層10與配線層12之間設(shè)置厚度為0.05mm的粘合片而構(gòu)成本實(shí)施方式的配線層。注意可以將粘合片看作配線層12的一部分。在此，在圖4A和圖4B中分別示出了當(dāng)?shù)谝慌渚€層12a的外緣部12ax與芯層10的外緣部10x之間平面方向的隔幵距離d,變化時(shí)，在電路板1的角部側(cè)面和邊緣中心部側(cè)面的拉伸應(yīng)力。在該示例中，df山。從圖3A和圖3B及圖4A和圖4B中所示的數(shù)據(jù)將可清楚地看出如果配線層12的外緣部12x與芯層10的外緣部10x之間平面方向內(nèi)的隔開(kāi)距離d為O以上的數(shù)值，則具有一種效果，使得與d-0的情況相比，在電路板1的角部側(cè)面和邊緣中部側(cè)面產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力減小。作為進(jìn)行除了圖3A和圖3B及圖4A和圖4B所示模型之外的更多數(shù)量的仿真以及對(duì)t、h和封裝尺寸的數(shù)值變化的情況進(jìn)行分析的結(jié)果，確認(rèn)了當(dāng)d小于lmm時(shí)拉伸應(yīng)力的數(shù)值變化率趨向于較大，而當(dāng)d大于lmm時(shí)拉伸應(yīng)力的數(shù)值變化率則趨向于較小，且以d-lmm為分界。因此認(rèn)為使用將配線層12a、12b的外緣部12ax、12bx與芯層10的外緣部10x之間平面方向內(nèi)的隔開(kāi)距離4、d2設(shè)定為至少lmm的構(gòu)造有利于較大幅度地減小拉伸應(yīng)力。然而，即使di和d2為小于lmm的長(zhǎng)度，雖然減小幅度較小，但仍可以獲得與上述效果相同的效果。注意從避免電路板1翹曲的觀點(diǎn)來(lái)看，將山和d2設(shè)定為相同長(zhǎng)度是有利的。除了上述仿真之外，實(shí)際上制造了具有兩個(gè)尺寸的電路板，其中平面方向內(nèi)的外形尺寸為70xl35mm及54x54mm，進(jìn)行了溫度循環(huán)測(cè)試，并且對(duì)剝離和開(kāi)裂迸行了檢查。注意作為進(jìn)行溫度循環(huán)測(cè)試的方法，對(duì)電路板在-65'C的溫度中冷卻20分鐘，然后在125"C的溫度中加熱20分鐘的循環(huán)進(jìn)行重復(fù)。結(jié)果，確認(rèn)了雖然在十次的上述重復(fù)循環(huán)中在常規(guī)電路板(其中d=0)(參考圖6A和圖6B)內(nèi)發(fā)生幵裂，但在根據(jù)本實(shí)施方式的電路板(其中d^lmm)(參考圖1A和圖1B)中，直到進(jìn)行了500次的上述重復(fù)循環(huán)還未發(fā)生剝離和開(kāi)裂，進(jìn)而表示使用壽命顯著增加。在以下的表1中示出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>其中O:沒(méi)有開(kāi)裂X:存在開(kāi)裂這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果清楚地示出了在上述仿真中，根據(jù)本實(shí)施方式的電路板具有拉伸應(yīng)力減小的效果。作為這種拉伸應(yīng)力減小的結(jié)果，在溫度循環(huán)測(cè)試中發(fā)生開(kāi)裂之前的重復(fù)測(cè)試次數(shù)得到增加，即證明了使用壽命增加。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的電路板1，通過(guò)增加由包含碳纖維材料的樹(shù)脂復(fù)合物構(gòu)成的芯層，可以提供具有期望的低熱膨脹系數(shù)的電路板。整個(gè)電路板1的平面方向內(nèi)的熱膨脹系數(shù)主要取決于芯層10的熱膨脹系數(shù)，并且由于電路板1的芯層10內(nèi)部包含在平面方向中延伸的碳纖維材料，因而可以減小芯層io在平面方向中的熱膨脹系數(shù)。此外，通過(guò)使配線層12在平面方向中的外形尺寸稍小于芯層10，在電路板從層疊溫度冷卻到低溫的環(huán)境中，可以減小電路板1的角部側(cè)面和邊緣中部側(cè)面的拉伸應(yīng)力。通過(guò)這樣做，可以防止在芯層10內(nèi)產(chǎn)生剝離和幵裂，并且相對(duì)于常規(guī)電路板，可大大地增加電路板的使用壽命。注意作為芯層的另一個(gè)示例，也可想到使用不包含上述那樣的碳纖維材料的材料的結(jié)構(gòu)。即，雖然典型用作常規(guī)芯層的耐熱材料例如FR4等具有大約為15ppmTC或高于15ppmTC的熱膨脹系數(shù)，如果電路板具有由餘了包含碳纖維材料的材料之外的材料制成的芯層并且整個(gè)電路板在平面方向內(nèi)的熱膨脹系數(shù)為15ppm/。C或低于15ppm/°C，則仍將實(shí)現(xiàn)低的熱膨脹系數(shù)。在設(shè)置有這種芯層的電路板內(nèi)，如果配線層在平面方向中的外形尺寸稍小于芯層，則可獲得與上述相同的效果。即，可以獲得具有低熱膨脹系數(shù)和更長(zhǎng)的使用壽命的電路板。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的電路板，可以將電路板的熱膨脹系數(shù)減小到期望數(shù)值。有了如此低的熱膨脹系數(shù)的電路板，電路板與將要安裝于其上的元件之間的熱膨脹系數(shù)差異很小，因此在安裝這些元件的狀態(tài)中，將可以防止由熱膨脹系數(shù)差異所引起的電路板與元件之間的連接可靠性下降。此外，在電路板從層疊溫度冷卻到低溫的環(huán)境中，可以減小拉伸應(yīng)力，并且通過(guò)這樣做，可以防止發(fā)生剝離和開(kāi)裂，并可以大大地延長(zhǎng)電路板的使用壽命。結(jié)果，通過(guò)使所安裝的元件與電路板之間的粘合強(qiáng)度穩(wěn)定并防止發(fā)生剝離和開(kāi)裂，可以提高電子設(shè)備的可靠性。注意本發(fā)明并不局限于用于對(duì)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行倒裝安裝的電路板。權(quán)利要求1、一種通過(guò)層疊芯層與至少一個(gè)配線層而構(gòu)成的電路板，其中所述至少一個(gè)配線層在平面方向內(nèi)具有比所述芯層稍小的外形尺寸。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的電路板，其中，料的樹(shù)脂復(fù)合物構(gòu)成。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的電路板，其中，的熱膨脹系數(shù)在層疊狀態(tài)下不大于15ppm/°Cc4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路板，其中，的熱膨脹系數(shù)在層疊狀態(tài)下不大于15ppm/°C^5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的電路板，其中，第一配線層和第二配線層，所述第一配線層層疊在所述芯層的正面，所述第二配線層層疊在所述芯層的背面。6、根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路板，其中，第一配線層和第二配線層，所述第一配線層層疊在所述芯層的正面，所述第二配線層層疊在所述芯層的背面。7、根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路板，其中，第一配線層和第二配線層，所述第一配線層層疊在所述芯層的正面，所述第二配線層層疊在所述芯層的背面。8、根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路板，其中，第一配線層和第二配線層，所述第一配線層層疊在所述芯層的正面，所述第二配線層層疊在所述芯層的背面。9、根據(jù)權(quán)利要求l所述的電路板，其中，所述芯層由包含碳纖維材所述電路板在平面方向內(nèi)所述電路板在平面方向內(nèi)所述至少一個(gè)配線層包括并且所述至少一個(gè)配線層包括并且所述至少一個(gè)配線層包括并且所述至少一個(gè)配線層包括并且所述至少一個(gè)配線層的外緣部與所述芯層的外緣部在所述平面方向內(nèi)隔開(kāi)至少lmm(10、根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路板，其中，所述至少一個(gè)配線層的外緣部與所述芯層的外緣部在所述平面方向內(nèi)隔開(kāi)至少lmm。11、根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路板，其中，所述至少一個(gè)配線層的外緣部與所述芯層的外緣部在所述平面方向內(nèi)隔開(kāi)至少lmm。12、根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路板，其中，所述至少一個(gè)配線層的外緣部與所述芯層的外緣部在所述平面方向內(nèi)隔開(kāi)至少lmm。13、根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路板，其中，所述至少一個(gè)配線層的外緣部與所述芯層的外緣部在所述平面方向內(nèi)隔開(kāi)至少lmm。14、根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路板，其中，所述至少一個(gè)配線層的外緣部與所述芯層的外緣部在所述平面方向內(nèi)隔開(kāi)至少lmm。15、根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路板，其中，所述至少一個(gè)配線層的外緣部與所述芯層的外緣部在所述平面方向內(nèi)隔開(kāi)至少lmm。16、根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路板，其中，所述至少一個(gè)配線層的外緣部與所述芯層的外緣部在所述平面方向內(nèi)隔開(kāi)至少lmm。全文摘要電路板。本發(fā)明的電路板具有低熱膨脹系數(shù)，該低熱膨脹系數(shù)與待安裝于該電路板上的元件的熱膨脹系數(shù)相稱，并且在低溫環(huán)境中使用該電路板時(shí)可防止發(fā)生芯層的剝離和開(kāi)裂。通過(guò)層疊芯層與至少一個(gè)配線層而構(gòu)成該電路板，其中該至少一個(gè)配線層在平面方向中具有比芯層稍小的外形尺寸。文檔編號(hào)H05K1/03GK101400221SQ20081021269公開(kāi)日2009年4月1日申請(qǐng)日期2008年8月29日優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日發(fā)明者中川隆,前原靖友,吉村英明,平野伸,福園健治,菅田隆,阿部知行,飯?zhí)飸椝旧暾?qǐng)人:富士通株式會(huì)社