專利名稱：印刷線路板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種印刷線路板，所述印刷線路板包括芯層，芯層具有電傳 導性。
背景技術：
諸如探針卡(probe card)等印刷線路板已是眾所周知。探針卡例如用于 檢驗半導體晶片和LSI (大規(guī)模集成電路)芯片封裝。將半導體晶片或LSI 芯片封裝放置在探針卡上。對其進行高溫運行測試(例如老化測試(burn-in test))或者低溫運行測試(例如篩選(screen))。探針卡經(jīng)受溫度變化， 即熱應力(例如熱循環(huán))。溫度在為高溫測試或低溫測試設定的范圍內(nèi)變化。LSI芯片例如包括硅襯底。由于硅的熱膨脹系數(shù)較低，因此可以將LSI 芯片的熱膨脹系數(shù)設得較低。探針卡的芯襯底(core substrate)例如由注入 樹脂材料的碳纖維布(carbon fiber cloth)制成。碳纖維布用于降低芯襯底的 熱膨脹系數(shù)。可以使探針卡的熱膨脹系數(shù)等于LSI芯片的熱膨脹系數(shù)。因此， 例如可以將探針卡的導電焊盤準確設置至其各自的LSI芯片的電極引腳。在探針卡的芯襯底中形成次級通孔(through hole)。在各大型 (large-sized)通孔的內(nèi)壁表面上形成大直徑的圓筒形(cylindrical)大型導 孔(via)。限定于大型導孔中的內(nèi)部空間被樹脂材料制成的次級填充材料所 填充。在次級填充材料中形成通孔。在通孔的內(nèi)壁表面上形成小直徑的圓筒 形小型導孔。限定于小型導孔中的內(nèi)部空間被填充材料所填充。填充材料例 如由環(huán)氧樹脂制成。通過這種方式形成雙導孔。同時，某一個或某些大型通孔具有在其內(nèi)壁表面上形成的圓筒形導孔。3限定于導孔中的內(nèi)部空間被填充材料所填充。在填充材料中不形成通孔。通 過這種方式形成單導孔。碳纖維布使得芯襯底具有電傳導性。碳纖維布暴露 在大型通孔的內(nèi)壁表面上。因為導孔與芯襯底電連接，所以芯襯底可充當供 電層或接地層。芯襯底中形成有單導孔和雙導孔。因此在芯襯底的平面內(nèi)方向(in-plane direction)上，碳纖維布和填充材料的數(shù)量不均勻(uneven)。因為碳纖維 布的熱膨脹系數(shù)與填充材料的熱膨脹系數(shù)不同，所以例如在熱循環(huán)測試期 間，由于熱應力而在芯襯底的平面內(nèi)方向引起變形。變形會產(chǎn)生所謂的裂紋。 裂紋則導致導電圖案的破損。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的目的是提供一種允許抑制應力產(chǎn)生的印刷線路板。根據(jù)本發(fā)明的方案，提供一種印刷線路板，包括芯層，具有電傳導性；大型通孔，形成在所述芯層中，所述大型通孔自所述芯層的前表面至所述芯層的后表面貫穿所述芯層；大型導孔，具有電傳導性，所述大型導孔沿著特 定區(qū)域中所有所述大型通孔的每個大型通孔的內(nèi)壁表面形成為圓筒形(inthe shape of a cylinder);填充材料，填充限定于所述大型導孔中的內(nèi)部空間； 小型通孔，形成在所述填充材料中，所述小型通孔沿著所述小型通孔的縱軸 貫穿所述填充材料；以及小型導孔，具有電傳導性，所述小型導孔沿著所述 小型通孔的內(nèi)壁表面形成為圓筒形。在所述印刷線路板中，位于特定區(qū)域中的所有大型通孔具有特定的相同 結構，該結構包括大型導孔、填充材料、小型通孔以及小型導孔。因此，在 芯襯底的平面內(nèi)方向，填充材料和芯層在所述特定區(qū)域內(nèi)均勻分布。這就導 致在芯層的平面內(nèi)方向抑制了芯層中熱應力的不均勻分布。此外，當所有大 型通孔在所述特定區(qū)域中均勻分布時，在芯層的平面內(nèi)方向對芯層中熱應力 的不均勻分布的抑制得以加強。本發(fā)明的附加目的和優(yōu)點將在隨后的說明書部分中提出，并將在該說明 書部分變得明顯，或者可以通過實踐本發(fā)明而得知。本發(fā)明的目的和優(yōu)點可 以通過所附權利要求書特別提出的元件和組合方式而實現(xiàn)和 得。應當理 解，上文的概括描述和下文的詳細描述兩者都只是示例性和解釋性的，并非是對如權利要求書所主張的本發(fā)明的限制。


根據(jù)下文中結合附圖而對優(yōu)選實施例進行的描述，本發(fā)明的上述和其他 目的、特點及優(yōu)點將變得顯而易見，在附圖中圖1是局部放大剖視圖，示意性示出根據(jù)本發(fā)明實施例的印刷線路板的 橫截面；圖2是沿著圖1中的2-2線的剖視圖；圖3是局部放大剖視圖，示意性示出逐個疊置料坯(prepreg)的工藝； 圖4是局部放大剖視圖，示意性示出逐個疊置料坯的工藝； 圖5是局部放大剖視圖，示意性示出在芯層中形成大型通孔的工藝； 圖6是局部放大剖視圖，示意性示出在芯層上形成銅鍍層的工藝； 圖7是局部放大剖視圖，示意性示出將樹脂材料灌入大型通孔的工藝； 圖8是局部放大剖視圖，示意性示出將料坯和銅箔疊置在芯層的每個前 后表面上的工藝；圖9是局部放大剖視圖，示意性示出將料坯和銅箔疊置在芯層的每個前 后表面上的該工藝；圖IO是局部放大剖視圖，示意性示出在芯層中形成通孔的工藝； 圖ll是局部放大剖視圖，示意性示出形成銅鍍層的工藝； 圖12是局部放大剖視圖，示意性示出形成銅鍍層的工藝； 圖13是局部放大剖視圖，示意性示出形成導電片的工藝； 圖14是局部放大剖視圖，示意性示出在芯襯底表面上形成絕緣層的工藝；圖15是局部放大剖視圖，示意性示出在絕緣層上形成銅鍍層的工藝； 圖16是局部放大剖視圖，示意性示出在絕緣層上形成導電圖案的工藝； 圖17是局部放大剖視圖，示意性示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的印刷線 路板的橫截面；以及圖18是沿著圖17中的18-18線的剖視圖。
具體實施方式
圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明實例的印刷線路板11的橫截面。該印刷線 路板11例如用作探針卡。這種探針卡例如放置在探針裝置中。應當注意印 刷線路板11可以用于任何其他的電子裝置中。印刷線路板11包括芯襯底12。芯襯底12包括薄板形式的芯層13。芯 層13包括導電層14。碳纖維布嵌在導電層14中。碳纖維布的纖維沿著芯層 13的前后表面延伸。這給導電層14在平面內(nèi)方向的熱膨脹造成明顯限制。 碳纖維布具有電傳導性。向碳纖維布中注入樹脂材料，從而形成導電層14。 所述樹脂材料是熱固樹脂(例如環(huán)氧樹脂)。碳纖維布是由碳纖維線制成的 紡織布或無紡布。芯層13包括分別疊置在導電層14的前后表面上的芯絕緣層15、 16。導 電層14夾在芯絕緣層15、 16之間。芯絕緣層15、 16是絕緣的。玻璃纖維 布嵌在芯絕緣層15、 16中。玻璃纖維布的纖維沿著芯層13的前表面和后表 面延伸。向玻璃纖維布中注入樹脂材料，從而形成芯絕緣層15、 16。樹脂材 料是熱固樹脂(例如環(huán)氧樹脂)。玻璃纖維布是由玻璃纖維線制成的紡織布 或無紡布。大型通孔17形成在芯層13中。大型通孔17自芯層13的前表面至芯層 13的后表面貫穿芯層13。每個大型通孔17限定了一個圓柱形(columnar) 空間。所述柱形空間的縱軸設定為與芯層13的前后表面垂直。各大型通孔 17在芯層13的前后表面上分別限定有圓形(circular)開口。導電層14的碳 纖維布暴露于各大型通孔17的內(nèi)壁表面處。在各大型通孔17中形成大直徑的大型導孔18。大型導孔18可導電。大 型導孔18沿著大型通孔17的內(nèi)壁表面形成為圓筒形。因為碳纖維布如上所 述暴露于大型通孔17的內(nèi)壁表面處，所以在大型導孔18與碳纖維布之間建 立起電連接。大型導孔18連接到芯層13的前后表面上的環(huán)形(annular)導 電片19。導電片19在芯層13的前后表面上延伸。大型導孔18和導電片19 由導電材料(例如銅)制成。大型通孔17中的大型導孔18的內(nèi)部空間被由樹脂材料制成的填充材料 21所填充。填充材料21沿著大型導孔18的內(nèi)壁表面而呈圓筒形。填充材料 21是熱固樹脂(例如環(huán)氧樹脂)。在環(huán)氧樹脂中例如嵌入陶瓷填充物。芯襯底12包括分別疊置在芯層13的前后表面上的絕緣層22、 23。絕緣6層22、 23的后表面分別容置在(received on)芯層13的前后表面上。芯層 13夾在絕緣層22、 23之間。絕緣層22、 23覆蓋在填充材料21的暴露表面 上。絕緣層22、 23是絕緣的。在絕緣層22、 23中嵌有玻璃纖維布。玻璃纖 維布的纖維沿著芯層13的前后表面延伸。向玻璃纖維布注入樹脂材料，以 形成絕緣層22、 23。樹脂材料是熱固樹脂(例如環(huán)氧樹脂)。玻璃纖維布是 由玻璃纖維線制成的紡織布或無紡布。小型通孔24形成在芯襯底12中。小型通孔24穿過芯層13和絕緣層22、 23。各小型通孔24均位于其相應的大型通孔17中。小型通孔24穿過相應 的填充材料21。這里，每個小型通孔24分別限定了圓柱形空間。各小型通 孔24與相應的大型通孔17共軸。各小型通孔24分別在芯襯底12的前后表 面上限定有圓形開口。直徑比大型導孔18小的小型導孔25形成在各小型通孔24中。小型導 孔25可導電。小型導孔25沿著小型通孔24內(nèi)壁表面形成為圓筒形。填充 材料21用于將大型導孔18與小型導孔25之間絕緣。小型導孔25由導電材 料(例如銅)制成。導電片26形成在絕緣層22、 23的表面上。小型導孔25連接到絕緣層 22、 23表面上的導電片26。導電片26由導電材料(例如銅)制成。小型導 孔25的內(nèi)部空間被填充材料27所填充，其中填充材料27在導電片26、 26 之間由絕緣樹脂制成。填充材料27例如形成為圓柱形。填充材料27是熱固 樹脂(例如環(huán)氧樹脂)。在所述環(huán)氧樹脂中嵌入陶瓷填充物。導電材料(即導塊(vias) 28)形成在絕緣層22、 23中。導塊28例如 連接到形成在絕緣層22、 23后表面上的導電圖案29。以這種方式，通過導 塊28、導電片19以及小型導孔25，就在導電圖案29與導電層14之間建立 起電連接。因此導電層14例如充當印刷線路板11的供電層或者接地層。導 塊28和導電圖案29由導電材料(例如銅)制成。積層(build-up layer) 31、 32分別形成在絕緣層22、 23的表面上。積 層31、 32的后表面分別放置在絕緣層22、 23的表面上。芯層13和絕緣層 22、 23夾在積層31、 32之間。積層31、 32覆蓋在導電片26、 26和導電圖 案29上方。和導電圖案34彼此交疊。通過導塊35，在形成于不同層中的導電圖案34之 間建立起電連接。絕緣層33由熱固樹脂(例如環(huán)氧樹脂)帝U成。導電圖案 34和導塊35由導電材料(例如銅)制成。導電焊盤36暴露于積層31、 32的表面上。導電焊盤36由導電材料(例 如銅)制成。在導電焊盤36的分離處，外覆層37疊置在每個積層31、 32 的表面上。外覆層37例如由環(huán)氧樹脂制成。印刷線路板ll的后表面上的導 電焊盤36例如連接到探針裝置上的電極端子。印刷線路板ll的前表面上的 導電焊盤36例如安裝在半導體晶片的電極凸塊(bump)上。然后，例如進行熱循環(huán)測試以檢驗半導體晶片。如圖2所示，位于特定區(qū)域內(nèi)的所有大型通孔17都是均勻分布的。本 實施例允許在芯襯底12中形成的所有大型通孔17均勻分布。這里，在圍繞 于任一大型通孔17周圍的正方形的角部(該任一大型通孔17位于該正方形 的對角線交點處)設置有四個大型通孔17，以實現(xiàn)大型通孔17的均勻分布。 所述任一大型通孔17與正方形角部的大型通孔17的間隔相等。在印刷線路板11中，位于特定區(qū)域內(nèi)的所有大型通孔17都有特定的相 同結構，該結構包括大型通孔17、大型導孔18、填充材料21、小型通孔24、 小型導孔25以及填充材料27。因此在芯襯底12中，填充材料21、 27和碳 纖維布在芯襯底12的平面內(nèi)方向均勻分布。這就導致在芯襯底12的平面內(nèi) 方向抑制了芯襯底12中熱應力的不均勻分布。因而例如抑制了積層31、 32 中的裂紋。防止了導電圖案34的破損。此外，因為特定區(qū)域內(nèi)的所有大型 通孔17都是均勻分布的，所以在芯襯底12的平面內(nèi)方向，對芯襯底12中 熱應力的不均勻分布的抑制得以加強。在印刷線路板每個區(qū)域中的大型通孔具有不同結構的情況下，在芯襯底 的平面內(nèi)方向，芯襯底中的碳纖維布和填充材料為不均勻分布。因為碳纖維 布的熱膨脹系數(shù)和填充材料的熱膨脹系數(shù)不同，所以，例如在熱循環(huán)測試過 程中，在芯襯底的平面內(nèi)方向，芯襯底中的熱應力為不均勻分布。這種不均 勻分布會導致芯襯底中的裂紋。裂紋則導致導電圖案的破損。下面描述制造印刷線路板11的方法。首先制備芯襯底12。如圖3所示， 例如制備四個料坯41。各料坯41均包含碳纖維布。同時，例如制備一對料 坯42。各料坯42均包含玻璃纖維布。向碳纖維布注入環(huán)氧樹脂 漆( )以形成料坯41。類似地，向玻璃纖維布注入環(huán)氧樹脂清漆以形成料坯42。 然后將環(huán)氧樹脂清漆干燥。通過這種方式形成料坯41、 42。料坯41夾在料坯42、 42之間。在實施加熱工藝的時候，將料坯42相 互擠壓。例如實施真空壓制來擠壓料坯42。根據(jù)預定條件來設定加熱工藝的 最高溫度和真空壓制的壓力。基于熔化的環(huán)氧樹脂，料坯41、 42接合在一 起。如圖4所示，通過這種方式形成芯層13。料坯41用以形成導電層14。 料坯42分別形成芯絕緣層15、 16。如圖5所示，在預定位置處的芯層13中形成通孔17。例如可實施鉆孔 以形成通孔17。通孔17自芯層13的前表面至芯層13的后表面貫穿芯層13。 在芯層13的整個表面上例如實施電鍍或非電解鍍制。這樣，如圖6所示， 在芯層13的整個表面上方形成銅鍍層43。銅鍍層43沿著芯層13前、后表 面以及通孔17的內(nèi)壁表面形成為預定厚度。通過這種方式，在通孔17內(nèi)部 形成大型導孔18。如圖7所示，在大型導孔18中填充樹脂材料44。樹脂材料44例如是溶 劑型環(huán)氧樹脂。對樹脂材料44實施加熱工藝。從而將樹脂材料44固化或硬 化。例如實施拋光(buffing)以將溢出大型導孔18的樹脂材料44去除。然 后在芯層13的每個前、后表面上以預定圖案形成抗蝕劑膜(未示出)。對 抗蝕劑膜輪廓之外的銅鍍層43實施蝕刻。在蝕刻以后將抗蝕劑膜去除。這 樣，在芯層13的前、后表面上形成導電片19。如圖8所示，制備一對料坯45、 45。料坯45與上述的料坯42具有同樣 的結構。料坯45分別疊置在芯層13的前、后表面上。在實施加熱工藝的時 候，料坯45擠壓芯層13的前、后表面。實施真空壓制來擠壓料坯45。根據(jù) 預定條件來設定加熱工藝的最高溫度和真空壓制的持續(xù)時間?；谌刍沫h(huán) 氧樹脂，料坯45分別接合于芯層13的前、后表面，如圖9所示。料坯45 形成絕緣層22、 23。例如對絕緣層22、 23在預定位置處使用UV-YAG激光。這樣在絕緣層 22、 23中形成孔隙(aperture) 46。導電片19例如暴露在孔隙46的底部處。 在芯層13的整個表面上例如實施電鍍或非電解鍍制。這樣，在芯層13的整 個表面上形成銅鍍層47。銅鍍層47沿著芯層13的前、后表面形成為預定厚 度。這樣在孔隙46中形成導塊28。9材料44中形成小型 通孔24。小型通孔24可以與相應的大型通孔17共軸。所述小型通孔24例 如通過實施鉆孔而形成。在芯層13的整個表面上例如實施電鍍或非電解鍍 制。這樣，如圖11所示，在芯層13的整個表面上形成銅鍍層48。銅鍍層 48沿著芯層13的前、后表面以及小型通孔24的內(nèi)壁表面形成為預定厚度。 通過這種方式，在小型通孔24中形成小型導孔25。在小型導孔25中填充樹脂材料49。樹脂材料49例如是溶劑型環(huán)氧樹脂。 對樹脂材料49實施加熱工藝。從而將樹脂材料49固化或硬化。例如實施拋 光以將溢出小型導孔25的樹脂材料49去除。在芯層13的整個表面上例如 實施電鍍工藝或非電解鍍制。通過這種方式，如圖12所示，在芯層13的每 個前、后表面上形成銅鍍層51。小型通孔24的開口被銅鍍層51封閉。在芯 層13的每個前、后表面上以預定圖案形成抗蝕劑膜(未示出)。對抗蝕劑 膜的輪廓之外的銅鍍層51實施蝕刻。這樣，在芯層13的前、后表面上形成 導電片26和導電圖案29，如圖13所示。通過這種方式，形成芯襯底12。接著，在芯襯底12的前、后表面上分別形成積層31、 32。積層3K 32 是同時形成的。如圖14所示，將樹脂片(resin sheet) 52疊置在芯襯底12 的每個前、后表面上。在實施加熱工藝的時候，樹脂片52擠壓芯襯底12的 前、后表面。實施真空壓制來擠壓樹脂片52。根據(jù)預定條件來設定加熱工藝 的最高溫度和真空壓制的持續(xù)時間。通過加熱工藝將樹脂片52固化或硬化。 這樣，樹脂片52形成為絕緣層33。例如對各絕緣層33在預定位置處使用UV-YAG激光。這樣在絕緣層33 中形成孔隙53，如圖15所示。導電片26例如暴露在孔隙53的底部處。在 絕緣層33的表面以及孔隙53的內(nèi)部形成銅鍍層54。例如實施非電解鍍制以 形成銅鍍層54。在銅鍍層54的表面上以預定圖案形成抗蝕劑膜(未示出)。 對抗蝕劑膜的輪廓之外的銅鍍層54實施蝕刻。然后將抗蝕劑膜去除。這樣， 如圖16所示，在絕緣層33的表面上形成導電圖案34。在孔隙53中形成導 塊35。重復實施疊置絕緣層33的工藝和形成導電圖案34的工藝。在絕緣層33 的頂層或者暴露出的一絕緣層33上形成上述導電焊盤36。在絕緣層33的頂 層的表面上形成外覆層(未示出)。外覆層例如可由次級填充材料制成。所述外覆層例如可通過實施絲網(wǎng)印刷工藝或光刻工藝來形成。在外覆層中于預定位置處形成開口。導電焊盤36暴露于開口的底部。通過這種方式，在芯 襯底12的前、后表面上分別形成積層31、 32。印刷線路板ll便制成了。圖17示意性示出根據(jù)本發(fā)明另一實例的印刷線路板lla的橫截面。印 刷線路板lla包括導塊28，導塊28連接到導電圖案61的一端，其中所述導 電圖案61沿著芯層13的前、后表面延伸。如圖18所示，導電圖案61的另 一端連接到導電片19。以這種方式，通過大型導孔18、導電片19、導電圖 案61以及導塊28在導電圖案29與導電層14之間建立起電連接。導電圖案 61由導電材料(例如銅)制成。與前述印刷線路板ll中等同的結構或部件 采用相同的附圖標記。印刷線路板lla允許有與前述印刷線路板11等同的 優(yōu)點。實施例的改變并未示出本發(fā)明的優(yōu)勢或劣勢。雖然本發(fā)明的實施例進行 了詳細描述，但是應當理解，可以對其進行各種變化、替代和改變而不脫離 本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1、一種印刷線路板，包括芯層，具有電傳導性；大型通孔，形成在所述芯層中，所述大型通孔自所述芯層的前表面至所述芯層的后表面貫穿所述芯層；大型導孔，具有電傳導性，所述大型導孔沿著位于特定區(qū)域中的所有所述大型通孔的每個大型通孔的內(nèi)壁表面形成為圓筒形；填充材料，填充限定于所述大型導孔中的內(nèi)部空間；小型通孔，形成在所述填充材料中，所述小型通孔沿著所述小型通孔的縱軸貫穿所述填充材料；以及小型導孔，具有電傳導性，所述小型導孔沿著所述小型通孔的內(nèi)壁表面形成為圓筒形。
2、 如權利要求1所述的印刷線路板，其中，所述芯層包含暴露于所述 大型通孔的內(nèi)壁表面處的碳纖維，所述碳纖維連接到所述大型導孔。
3、 如權利要求2所述的印刷線路板，還包括導電圖案，所述導電圖案 形成在所述芯層的前表面和后表面的至少一個表面上，所述導電圖案連接到 所述大型導孔。
4、 如權利要求1所述的印刷線路板，還包括積層，所述積層形成在所 述芯層的前表面和后表面的至少一個表面上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種印刷線路板，其中大型通孔形成在印刷線路板的芯層中。大型導孔沿著位于特定區(qū)域中的大型通孔的內(nèi)壁表面形成為圓筒形。填充材料填充大型導孔的內(nèi)部空間。小型通孔沿著其縱軸貫穿相應的填充材料。小型導孔沿著小型通孔的內(nèi)壁表面形成為圓筒形。在芯襯底的平面內(nèi)方向，填充材料和芯層在特定區(qū)域中均勻分布。這就導致在芯層的平面內(nèi)方向抑制了芯層中熱應力的不均勻分布。
文檔編號H05K3/46GK101594753SQ200910004588
公開日2009年12月2日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權日2008年5月30日
發(fā)明者前原靖友, 吉村英明, 平野伸, 阿部知行, 飯?zhí)飸椝?申請人:富士通株式會社