專利名稱：多層印刷電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于增層(buildup)多層印刷電路板，特別是關(guān)于內(nèi)藏IC 芯片等的電子元件的多層印刷電路板及多層印刷電路板的制造方法。
背景技術(shù)：
IC芯片是通過線接合(wire bonding) 、 TAB、倒裝片接合(flip -chip)等的安裝方法，而取得與印刷電路板的電連接。
電線連接是通過粘接劑使IC芯片模接于印刷電路板，以金屬等的 電線連接該印刷電路板的焊盤與IC芯片的焊盤后，為了保護IC芯片與 電線而施加熱硬化性樹脂或熱可塑性樹脂等的封裝樹脂
TAB是通過焊錫稱為引線(lead)的線等一起連接IC芯片的焊盤 與印刷電路板的焊盤后，以樹脂進行封裝。
倒裝片接合是通過凸塊而使IC芯片與印刷電路板的焊盤部分連接， 并以樹脂填充與凸塊的空隙而進行。
然而，各個安裝方法，是在IC芯片與印刷電路板之間通過連接用 的引線部件(電線、引線、凸塊)而進行電連接。這些引線部件容易切 斷、腐蝕，因此成為與IC芯片的連接中斷、錯誤動作的原因。
另外，各個安裝方法，為了保護IC芯片以環(huán)氧樹脂等的熱可塑性 樹脂進行封裝，但是填充該樹脂時因含有氣泡，氣泡成為起點，導(dǎo)致引 線部件的破壞和IC焊盤的腐蝕、可靠性的降低。以熱可塑性樹脂封裝， 必須結(jié)合各個零件而做成樹脂填裝用柱塞(plunger)、模型，另外，即 使是熱硬化性樹脂也必須選定考慮引線部件、焊錫阻擋層(solder resist) 的材料等的樹脂，因此也成為成本較高的原因。
本發(fā)明為了解決上述課題，其目的為提供一種不通過引線部件，而 得到與IC芯片直接電連接的多層印刷電路板及多層印刷電路板的制造 方法。
本發(fā)明人等經(jīng)過詳細研究之后，提出在樹脂絕緣性襯底設(shè)置開口部、
通孔和銃孔(if夕"J )部而預(yù)先內(nèi)藏IC芯片等的電子元件，而積層間 絕緣層，在該IC芯片的管芯焊盤上，以光蝕刻或激光，設(shè)置通孔，形
成導(dǎo)電的導(dǎo)體電路后，再重復(fù)層間絕緣層與導(dǎo)電層而設(shè)置多層印刷電路
板，不使用封裝樹脂，通過無引線(leadless)而可取得與IC芯片的電 連接構(gòu)造。
再者，本發(fā)明人等，提出在樹脂絕緣性襯底設(shè)置開口部、通孔和銃 孔部而預(yù)先內(nèi)藏IC芯片等的電子元件，積層間絕緣層，在該IC芯片的 管芯焊盤上，以光蝕刻或激光，設(shè)置通孔，而形成導(dǎo)電層導(dǎo)體電路后， 再重復(fù)層間絕緣層與導(dǎo)電層，并在多層印刷電路板的表層也安裝IC芯 片等的電子元件的構(gòu)造。因此，不使用封裝樹脂，以無引線而能取得與 IC芯片的電連接。另外，可安裝各個功能不同的IC芯片等的電子元件， 可得到更高功能的多層印刷電路板。具體例，為在內(nèi)藏IC芯片埋入快 速緩沖存儲器(cache memory)，通過在表層安裝具有運算功能的IC 芯片，可分別制造成品率低的快速緩沖存儲器與IC芯片，但可相近配 置IC芯片與快速緩沖存儲器。
并且，本發(fā)明人等詳細研究的結(jié)果，提出在樹脂絕緣性襯底設(shè)置開 口部、通孔和銃孔部而預(yù)先收容IC芯片等的電子元件，在該IC芯片的 管芯焊盤上形成至少2層以上組成的過渡層。在過渡層的上層積層間樹 脂絕緣層，在該IC芯片的過渡層的通孔上，通過光蝕刻或激光設(shè)置通 孔，形成導(dǎo)電層導(dǎo)體電路后，再重復(fù)層間絕緣層與導(dǎo)電層，而設(shè)置多層 印刷電路板，不使用封裝樹脂，并以無引線而能取得與IC芯片的電連 接。另外，在IC芯片部分形成過渡層，由于IC芯片部分被平坦化，所 以上層的層間絕緣層也被平坦化，膜厚度也 變得平均。并且，通過前述的過渡層，形成上層的通孔時，也可保持形 狀的穩(wěn)定性。
在IC芯片的焊盤上設(shè)置過渡層的理由，如下所述。第1管芯焊盤 微細且尺寸小，形成通孔時的對位變得困難，因此設(shè)置過渡層使對位容 易。設(shè)置過渡層的話，管芯焊盤節(jié)距(pitch) 150pm以下，焊盤尺寸20pm 以下也可穩(wěn)定形成增層(build up)層。沒有形成過渡層的管芯焊盤， 以光蝕刻形成層間絕緣層的通孔時，通孔直徑比管芯焊盤的直徑大，在
進行除去通孔底殘渣，層間樹脂絕緣層表面粗化處理時，管芯焊盤表面
的保護層聚亞酰胺(polyimide)層將溶解、損傷。另一方面，激光的場 合，通孔直徑比管芯焊盤的直徑大的時候，管芯焊盤及鈍態(tài)保護 (passivation)膜聚亞酰胺層(IC的保護膜)將被激光破壞。并且IC芯片 的管芯焊盤非常小，通孔直徑比管芯焊盤尺寸大，不論是以光蝕刻方法， 或激光方法都非常難對合位置，常發(fā)生管芯焊盤與通孔的連接不良。
相對于此，在管芯焊盤上設(shè)置過渡層，管芯焊盤節(jié)距150pm以下， 焊盤尺寸20)um以下，也可可靠地在管芯焊盤上連接通孔(via)，使焊 盤與通孔的連接性和可靠性提高。并且，IC芯片的焊盤上通過比較大直 徑的過渡層，在去殘渣(desmear)、電鍍步驟等的后續(xù)步驟時，即使 浸漬于酸和蝕刻液，經(jīng)過各種回火步驟，也不會有溶解管芯焊盤及IC 的保護膜溶解、損傷的危險。
即使分別僅得到多層印刷電路板功能，視場合做為半導(dǎo)體裝置的安 裝襯底的功能，為了外部襯底的母板和子板的連接，也可設(shè)置BGA、焊 錫凸塊、和PGA (導(dǎo)電連接拴)。另外，該構(gòu)成，在已知的安裝方法連 接的場合也可縮短配線長，也可減低回路感抗。
下列說明本發(fā)明定義的過渡層。
過渡層尚未用于已知技術(shù)的IC芯片安裝技術(shù)，為了取得半導(dǎo)體元件 IC芯片與印刷電路板的直接連接，是指設(shè)置的中間的中介層。其特征是 以2層以上的金屬層形成。而且，比半導(dǎo)體元件IC芯片的管芯焊盤大。 借此，提高電連接和位置接合性，且不會造成管芯焊盤損傷，可用激光 和光蝕刻加工通孔。因此，可可靠地埋入、收容、收納和連接IC芯片 于印刷電路板。另外，過渡層上，可直接形成印刷電路板的導(dǎo)體層金屬。 該導(dǎo)體層之一例為層間樹脂絕緣層的通孔和襯底上的通孔等。
本發(fā)明使用的內(nèi)藏IC芯片等的電子元件的樹脂制襯底，是用將玻 璃環(huán)氧樹脂等的加強材料或芯材含浸于環(huán)氧樹脂、BT樹脂、酚樹脂等的 樹脂，與含浸環(huán)氧樹脂的預(yù)烤(yj^^y)積層形成物，但也可使用 一般印刷電路板使用的材料。除此以外也可使用兩面銅張積層板、單面 板、沒有金屬膜的樹脂板、樹脂薄膜。但是，施加350TC以上的溫度時， 樹脂會完全溶解、炭化。另外，陶瓷的話，由于外型加工性差，不可使 用。
在芯襯底等的預(yù)先樹脂制絕緣襯底上收容IC芯片等的電子元件的
凹洞(cavity)形成銃孔、通孔、開口之處以粘接劑等接合該IC芯片。
在內(nèi)藏IC芯片的芯襯底全面地進行蒸鍍、濺射等，而全面性形成 導(dǎo)電特性的金屬膜(第1薄膜層)。該金屬以錫、鉻、鈦、鎳、鋅、鈷、 金、銅等為佳。厚度以在0.001~2.(Vm之間為佳。未滿0.001^im，無法全 面性平均積層，超過2.0|iim形成困難，也無法提高效果。特佳為 0.01~L0|Lim。鉻的場合以0.1|um的厚度為佳。
通過第1薄膜層，進行管芯焊盤的披覆，可在過渡層與IC芯片上 提高與管芯焊盤的界面的密著性。用這些金屬披覆管芯焊盤，可防止水 分侵入至界面，以及管芯焊盤的溶解、腐蝕，提高可靠性。另外，通過 該第1薄膜層，可以沒有引線等的安裝方法取得與IC芯片的連接。在 此，使用鉻、鎳、鈦，是因為可防止水分侵入至界面，金屬密著性優(yōu)良b 鉻、鈦的厚度，為在濺射層不造成裂痕且可獲得上層與金屬的密著性的 厚度。于是，以IC芯片的定位標(biāo)記為基準(zhǔn)在芯村底上形成定位標(biāo)記。
在第1薄膜層上，以濺射、蒸鍍或無電解電鍍形成第2薄膜層。該 金屬為鎳、銅、金、銀等。以電特性、經(jīng)濟性、還有在后續(xù)形成的厚度 施加層主要為銅來說，使用銅較好。
在此設(shè)置第2薄膜層的理由，是第1薄膜層無法取得形成后述的厚 度施加層的電解電鍍用的引線。第2薄膜層36被用為施加厚度的引線。 該厚度以0.01 5jLim的范圍進行為佳。未滿O.Olium，無法得到^t為引線 的作用，超過5|um，蝕刻時，比下層的第1薄膜層多去除而產(chǎn)生空間， 水分容易侵入，可靠性降低。
第2薄膜層上，以無電解或電解電鍍施加厚度。因為電特性、經(jīng)濟 性，做為過渡層的強度和構(gòu)造上的耐性，還有后續(xù)形成的增層的導(dǎo)體層 主要為銅，較好的是使用銅電解電鍍形成。該厚度以1 20pm的范圍進 行為佳。比l(Lim薄時，與上層的通孔的連接可靠性降低，比20m厚， 蝕刻時將引起底切(undercut)，形成的過渡層與通孔界面發(fā)生空隙。 另外，視場合，可在笫1薄膜層上直接電鍍施加厚度，也可再積層多層。
之后，以芯襯底的定位標(biāo)記為基準(zhǔn)形成蝕刻阻擋層，啄光、顯像而 露出過渡層以外部分的金屬而進行蝕刻，在IC芯片的管芯焊盤上形成 第1薄膜層、第2薄膜層、厚度施加層組成的過渡層。
再者，以減層工序(subtractive process)形成過渡層的場合，金屬 膜上，以無電解或電解電鍍，施加厚度。形成的電鍍的種類為銅、鎳、
金、銀、鋅、鐵等。由于電特性、經(jīng)濟性、還有后續(xù)形成的增層導(dǎo)體層
主要為銅，因此使用銅較好。該厚度以l~20|um的范圍進行為佳。比該 厚度厚時，蝕刻時引起底切，形成的過渡層與通孔的界面發(fā)生空隙。之 后，形成蝕刻阻擋層，曝光顯像而露出過渡層以外的部分的金屬而進行 蝕刻，在IC芯片的焊盤上形成過渡層。
如上所述，本發(fā)明人等，提出在形成于芯襯底的凹部收容IC芯片， 在該芯襯底上積層間樹脂絕緣層與導(dǎo)體電路，而在安裝襯底內(nèi)內(nèi)藏IC 芯片的方案。
該方法，在收納IC芯片的芯襯底上全面形成金屬膜，而披覆、保 護電子元件IC芯片的焊盤，視場合，通過在該焊盤上形成過渡層，取 得焊盤與層間樹脂絕緣層的通孔的電連接。
然而，由于全面性施加金屬膜，在IC芯片上形成的定位標(biāo)記完全 被隱藏，因此描繪有配線等的掩膜和激光裝置等無法吻合襯底的位置。 所以，該IC芯片的焊盤與通孔的位置發(fā)生偏差，無法取得電連接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明即為了解上述問題，其目的為提供與內(nèi)藏IC芯片可取得適 當(dāng)連接的多層印刷電路板的制造方法。
本發(fā)明的多層印刷電路板的制造方法，是在襯底上重復(fù)形成層間絕 緣層與導(dǎo)體層，在該層間絕緣層形成通孔，并通過該通孔而電連接，該 方法至少具備以下(a) (c)步驟
(a) 在前述襯底收容電子元件；
(b) 根據(jù)前述電子元件的定位標(biāo)記，在前述襯底形成定位標(biāo)記；
以及
(c) 根據(jù)前述村底的定位標(biāo)記進行加工或形成。
在本發(fā)明中，根據(jù)電子元件的定位標(biāo)記，在收容電子元件的襯底形 成定位標(biāo)記，并根據(jù)襯底的定位標(biāo)記進行加工或形成。因此，電子元件 與位置正確地封合，可在襯底上的層間樹脂絕緣層形成通孔。
該場合的加工，是指在電子元件IC芯片或襯底上形成的全部。例 如，IC芯片的焊盤上的過渡層、識別字符(英文字母、數(shù)字等)、定位 標(biāo)記等。
另外，該場合的形成，是指在芯襯底上施加的層間樹脂絕緣層(未 含有玻璃布等的加強材料者)上形成的全部。例如，通孔、配線、識別
字符(英文字母、數(shù)字等)、定位標(biāo)記等。
本發(fā)明的多層印刷電路板的制造方法，是在襯底上重復(fù)形成層間絕 緣層與導(dǎo)體層，在該層間絕緣層形成通孔，并通過該通孔而電連接，該
方法至少具備以下(a) (d)步驟
(a) 在前述襯底收容電子元件；
(b) 根據(jù)前述電子元件的定位標(biāo)記，以激光在前述襯底形成定位
標(biāo)記j
(c) 在前述襯底的定位標(biāo)記上形成金屬膜；以及 (d )根據(jù)前述襯底的定位標(biāo)記進行加工或形成。
在本發(fā)明中，是根據(jù)電子元件的定位標(biāo)記，以激光在收容電子元件 的襯底上穿設(shè)定位標(biāo)記，在以激光穿設(shè)的定位標(biāo)記形成金屬膜后，根據(jù) 襯底的定位標(biāo)記進行加工或形成。因此，電子元件與位置正確地封合， 可在村底上的層間樹脂絕緣層形成通孔。另外，以激光穿設(shè)的定位標(biāo)記 上形成金屬膜，因此可容易地以反射認(rèn)出定位標(biāo)記，可正確地封合位置。
本發(fā)明的多層印刷電路板的制造方法，在襯底上重復(fù)形成層間絕緣 層與導(dǎo)體層，在該層間絕緣層形成通孔，并通過該通孔而電連接，該方
法至少具備以下(a) (e)步驟
(a) 在前述襯底收容電子元件；
(b) 根據(jù)前述電子元件的定位標(biāo)記，而以激光在前述襯底形成定 位標(biāo)記；
(c) 在前述襯底的定位標(biāo)記上形成金屬膜；
(d) 在前述襯底形成層間絕緣層；以及
(e) 根據(jù)前述襯底的定位標(biāo)記在前述層間絕緣層進行加工或形成通 孔用開口。
在本發(fā)明中，是根據(jù)電子元件的定位標(biāo)記，而在收容電子元件的襯 底上形成定位標(biāo)記，在定位標(biāo)記形成金屬膜后，根據(jù)襯底的定位標(biāo)記進 行加工或形成。因此，電子元件與位置正確地封合，可在襯底上的層間 樹脂絕緣層形成通孔。另外，在以激光穿設(shè)的定位標(biāo)記上也形成金屬膜， 即使在該定位標(biāo)記上形成層間絕緣層，以反射方式進行圖像識別，可容 易地識別定位標(biāo)記，可正確地決定位置。
如上所述，本發(fā)明人等，提出通過由在樹脂絕緣性襯底上設(shè)置開口 部、通孔和銃孔部，而預(yù)先內(nèi)藏IC芯片等的電子元件，積層間絕緣層，
并在該IC芯片的焊盤上，以光蝕刻或激光，設(shè)置通孔，而形成導(dǎo)電層
導(dǎo)體電路后，再重復(fù)設(shè)置層間絕緣層與導(dǎo)體層，而形成多層印刷電路板，
可不使用封裝樹脂，以無引線、無凸塊取得與IC芯片的電連接的構(gòu)造。 然而，IC芯片的焊盤， 一般是以鋁等制造，在制造步驟中氧化，在
表面形成氧化披覆膜。因此，通過在表面形成的氧化披覆膜，凸塊的連
接電阻增加，無法取得到IC芯片適當(dāng)?shù)碾娺B接。另外，管芯焊盤上殘
存氧化膜，焊盤與過渡層的密著性不充足無法滿足可靠性。
本發(fā)明為了解決上述課題，其目的為提供在IC芯片上可以無引線
;了l到上述目的，本發(fā)明的多層印刷電路板的制造方法，至少具
有以下(a) ~ (e)步驟
(a) 在前述襯底收容電子元件；
(b) 將前述電子元件的管芯焊盤的表面的披覆膜除去；
(c) 在前述管芯焊盤上，形成用以與最下層的層間絕緣層的通孔連 接的過渡層；
(d) 在前述襯底上，形成層間絕緣層；以及
(e) 在前述層間絕緣層上，形成導(dǎo)體電路以及連接過渡層的通孔。 在本發(fā)明中，為了在襯底內(nèi)收容IC芯片，可以無引線而取得與IC
芯片的電連接。并且，因為在IC芯片等的電子元件的管芯焊盤的連接 面施予氧化披覆膜除去處理，因此管芯焊盤的電阻減少，可提高導(dǎo)電特 性。另外，由于在IC芯片部分設(shè)置過渡層，IC芯片部分被平坦化，上 層的層間絕緣層也被平坦化，膜厚度變得平均。再者，上層的通孔形成 時，也可保持形狀的穩(wěn)定性。較理想的為完全地除去披覆膜。
在本發(fā)明中，是以逆濺射、等離子處理完去地除去氧化披覆膜而提 高IC芯片的管芯焊盤的導(dǎo)電特性。
進行逆濺射的場合，是以氬等的惰性氣體做為濺射氣體，對管芯焊 盤表面的氧化披覆膜進行逆濺射，而完全地除去氧化披覆膜。以等離子 進行處理的場合，將襯底放置于真空狀態(tài)的裝置內(nèi)，在氧、或氮、碳酸 氣體、四氟化碳中放出等離子，而除去管芯焊盤表面的氧化披覆膜。
在本發(fā)明中，因為除去披覆膜，與過渡層的最下層的形成，連續(xù)地 在非氧氛圍中進行，因此不會在焊盤表面再形成氧化披覆膜，可提高IC 芯片的管芯焊盤與過渡層之間的導(dǎo)電特性與密著性。
本發(fā)明中的多層印刷電路板，是在襯底上重復(fù)形成層間絕緣層與導(dǎo) 體層，在該層間絕緣層形成通孔，并通過該通孔而電連接，
在前述襯底中內(nèi)藏電子元件；
在前述電子元件的管芯焊盤上，形成與最下層的層間絕緣層的通孔 連接的過渡層；以及
除去前述管芯焊盤的表面的披覆膜。
在本發(fā)明中，因為在襯底內(nèi)收容IC芯片，可以無引線取得與IC芯 片的電連接。并且，由于對IC芯片等的電子元件的管芯焊盤的連接面 施加氧化披覆膜除去處理，因此可減低管芯焊盤的電阻，提高導(dǎo)電特性。 另外，通過在IC芯片部分設(shè)置過渡層，由于IC芯片部分被平坦化，上 層的層間絕緣層也被平坦化，膜厚度也變得平均。再者，形成上層的通 孔時，也可保持形狀的穩(wěn)定性。較理想的是披覆膜完全地除去。


第1圖是本發(fā)明的實施例1的多層印刷電路板的制造工序圖。
第2圖是實施例1的多層印刷電路板的制造工序圖。
第3圖是實施例1的多層印刷電路板的制造工序圖。
第4圖是實施例1的多層印刷電路板的制造工序圖。
第5圖是實施例1的多層印刷電路板的制造工序圖。
第6圖是實施例1的多層印刷電路板的剖面圖。
笫7圖，(A)是擴大顯示第3圖(A)中的過渡層，(B)是第7圖(A)
的B箭頭處放大圖，(C)、 (D)、 (E)是過渡層的改變例的說明圖。
第8圖，(A)是實施例1的多層印刷電路板的透視圖，(B)是擴大顯
示該多層印刷電路板的一部分的說明圖。
笫9圖，(A)是實施例1的笫1改變例的多層印刷電路板的透視圖，
(B)是擴大顯示該多層印刷電路板的一部分的說明圖。
笫10圖是實施例1的第2改變例的多層印刷電路板的剖面圖。 第11圖是實施例1的第3改變例的多層印刷電路板的剖面圖。 第12圖是實施例1的第4改變例的多層印刷電路板的剖面圖。 第13圖是實施例1的多層印刷電路板的制造工序圖。 笫14圖是實施例1的多層印刷電路板的制造工序圖。 第15圖是實施例1的多層印刷電路板的制造工序圖。 第16圖是實施例1的多層印刷電路板的制造工序圖。
笫17圖是實施例1的多層印刷電路板的制造工序圖。 笫18圖是實施例1的多層印刷電路板的制造工序圖。 第19圖，(A)是笫13圖(D)中的芯村底的平面圖，(B)是第13圖(E) 的平面圖。
第20圖，(A)是光掩膜載置前的芯村底的平面圖，(B)是載置光掩膜
狀態(tài)的芯襯底的平面圖。
第21圖是實施例2的笫1改變例的多層印刷電路板的剖面圖。
笫22圖是實施例3的多層印刷電路板的制造工序圖。
第23圖是實施例3的多層印刷電路板的制造工序圖。
第24圖是實施例3的多層印刷電路板的制造工序圖。
第25圖是實施例3的多層印刷電路板的制造工序圖。
第26圖是實施例3的多層印刷電路板的剖面圖。
第27圖，(A)是擴大顯示第22圖(C)中的模焊盤部分的說明圖，(B)是
擴大顯示第23圖(A)中的模焊盤部分的說明圖，(C)是擴大顯示第24圖(A)
中的模焊盤部分的說明圖。
第28圖是實施例32的笫1改變例的多層印刷電路板的剖面圖。
第29圖是擴大顯示實施例3的第1改變例的模焊盤部分的圖，(A)
是顯示氧化披覆膜除去處理前的狀態(tài)的圖，(B)是顯示氧化披覆膜除去處
理后的狀態(tài)的圖，(C)是顯示在管芯焊盤上形成過渡層后的圖。
第30圖是顯示進行評價實施例3與比較例的多層印刷電路板的1)
剖面狀態(tài)、2)電阻測定值、3)可靠性試驗后的剖面狀態(tài)、4)電阻測定
值的共4個項目的結(jié)果的圖表。
具體實施例方式
以下，參照圖而說明本發(fā)明的實施例。 實施例1
首先，參照第6圖所示的多層印刷電路板10的剖面而說明本發(fā)明的 實施例1的多層印刷電路板的構(gòu)成。
第6圖所示的多層印刷電路板，是由收容IC芯片20的芯襯底30， 與層間樹脂絕緣層50、層間樹脂絕緣層150所組成。層間樹脂絕緣層50 上，形成通孔60以及導(dǎo)體電路58,層間樹脂絕緣層150上，形成通孔160 以及導(dǎo)體電路158。
IC芯片20上，披覆著鈍化膜24，在該鈍化膜24的開口內(nèi)配設(shè)構(gòu)
成輸出端子的管芯焊盤24。在鋁制的管芯焊盤24之上，形成過渡層38。 該過渡層38是由笫1薄膜層33、第2薄膜層36、施加厚度膜37這3層 所組成。
層間樹脂絕緣層150上，配設(shè)著焊錫阻擋層70。在焊錫阻擋層70 的開口部71下的導(dǎo)體電路158上，設(shè)置與未圖示的子板、母板等的外部 村底連接用的BGA76。
在實施例1的多層印刷電路板10，在芯襯底30預(yù)先內(nèi)藏IC芯片20， 而在該IC芯片20的管芯焊盤24上配設(shè)過渡層38。因此，可不使用引 線部件和封裝樹脂，而取得IC芯片與多層印刷電路板(安裝襯底)的 電連接。另外，因為在IC芯片部分形成過渡層38，所以IC芯片部分 被平坦化，因此上層的層間絕緣層50也被平坦化，膜厚度也變得平均。 并且，通過過渡層，也可在形成上層的通孔60時保持形狀的穩(wěn)地性。
再者，在管芯焊盤24上設(shè)置銅制的過渡層38，可防止管芯焊盤24 上的樹脂殘留，另外，在后續(xù)步驟時即使經(jīng)過浸漬于酸和氧化劑或蝕刻 液中、各種回火步驟也不會產(chǎn)生管芯焊盤的變色，溶解。借此，使IC 芯片的管芯焊盤與通孔的連接性和可靠性提高。且，40pm前后的直徑 的管芯焊盤24上通過60pm以上的過渡層38，而可可靠地連接60|um直 徑的通孑L。
接著，參照笫1~5圖說明參照笫6圖的上述的多層印刷電路板的制 造方法。
(1) 首先，以將玻璃布等的心材與含浸于環(huán)氧等的樹脂的預(yù)烤層積 的絕緣樹脂襯底(芯村底)30為出發(fā)材料(參照第1圖(A))。接著， 在芯襯底30的一面上，以激光加工形成IC芯片收容用的凹部32 (參照 第1圖(B))。在此，通過激光加工設(shè)置凹部，但也可通過將設(shè)有開口的 絕緣樹脂襯底與未設(shè)開口的樹脂絕緣襯底貼合，而形成具備收容部的芯 襯底o
(2) 之后，在凹部32上，使用印刷機而涂布粘接材料34。此時， 除了涂布以外，也可灌注(potting)。接著在粘接材料34上載置IC芯 片20 (參照第1圖(C))。
(3) 于是，擠壓，或輕敲IC芯片20的上面而完全地收容于凹部32 內(nèi)(參照第1圖(D))。借此，可平滑芯襯底30。
(4) 之后，在收容IC芯片20的芯村底30的全面進行蒸鍍、賊射
等，而全面形成導(dǎo)電特性的第1薄膜層33 (第2圖(A))。該金屬可 為錫、鉻、鈦、鎳、鋅、鈷、金、銅等。特別是，使用鎳、鉻、鈦，可 抑制在界面的水分侵入，且在膜形成上與電特性上更適合。厚度較好是 以0.001 2.0iLini的范圍形成，特別是，0.01~1.0^im為更佳。在鉻的場合， 較好為O.ljLim的厚度。
通過第1薄膜層33，可進行管芯焊盤24的披覆，并提高過渡層與 在IC芯片上與管芯焊盤24的界面的密著性。另外，以這些金屬披覆管 芯焊盤24，可防止水分往界面的侵入，以及管芯焊盤的溶解、腐蝕，并 提高可靠性。另外，通過該第l薄膜層33,可以沒有引線的安裝方法取 得與IC芯片的連接。
在此，使用鉻、鈦、鎳，可抑制在界面的水分侵入，提高金屬密著性。
(5) 在第1薄膜層33上，通過濺射、蒸鍍、或無電解電鍍，形成 第2薄膜層36 (第2圖(B))。該金屬為鎳、銅、金、銀等。由于電特性、 經(jīng)濟性、在后續(xù)步驟中形成的增層的導(dǎo)體層主要為銅，因此使用銅較好。
設(shè)置笫2薄膜層的理由，是因為在第1薄膜層，無法取得用以形成 后述的厚度施加層的電解電鍍用的引線。第2薄膜層36,被用為施加厚 度的引線。其厚度較好是以0.01~5nm的范圍進行。特別是，較好為 0.1 3jum之間，最適合第1薄膜層的披覆與引線。未滿O.Olpm,無法得 到作為引線的部分， 一超過5ium，蝕刻的時候，下層的第1薄膜層多去 除而產(chǎn)生空隙，水分容易侵入，可靠性降低。
再者，較好的第1薄膜層與第2薄膜層的組合，是鉻-銅、鉻-鎳、 鈦-銅、鈦-鎳等。以于金屬的接合性和電特性傳達性的觀點比其他的 組合為優(yōu)。
(6) 之后，涂布阻擋層、膝光、顯像而在IC芯片的管芯焊盤的上 部設(shè)置開口那樣設(shè)置電鍍阻擋層35，以下列條件施予電解電鍍，而設(shè)置 電解電鍍膜(施加厚度膜)37 (第2圖(C ))。
電解電鍍水溶液
硫酸 2.24mol/l 硫酸銅0.26mol/l
添加劑(7*卜f1少夕'-^,《》制造，力W，&FHL) 19.5ml/l
接著，參照笫10圖說明實施例1的笫2改變例的多層印刷電路板。 上述的實施例l中，是以配設(shè)BGA的場合說明。
第2改變例與實施例l相同，但是是通過如第10圖所示的導(dǎo)電連接 拴96而取得連接的PGA方式而構(gòu)成。
實施例1的第3改變例
接著，參照笫11圖說明實施例1的第3改變例的多層印刷電路板。 上述的實施例1中，是在以凹部設(shè)置于芯村底30的凹部32收容IC 芯片。相對于此，第3改變例，是在形成于芯襯底30通孔32收容IC 芯片20。該第3改變例，因為可直接安裝散熱槽(heat sink)于IC芯 片20的里側(cè)，因此具有可有效地冷卻IC芯片20的優(yōu)點。實施例1的第4改變例
接著，參照笫12圖說明實施例1的第4改變例的多層印刷電路板。 上述的實施例l，是在多層印刷電路板內(nèi)收容IC芯片。 相對于此，第4改變例中，在多層印刷電路板內(nèi)收容IC芯片20的 同時，在表面載置IC芯片120。內(nèi)藏的IC芯片20被用為發(fā)熱量較小的 快速緩沖儲存存儲器，而表面的IC芯片120是載置運算用的CPU。
IC芯片20的管芯焊盤24與IC芯片120的管芯焊盤124是通過過 渡層38-通孔-60-導(dǎo)體電路58-通孔-160-導(dǎo)體電路158 - BGA 76
而連接著。另一方面，IC芯片120的管芯焊盤124與子板90的焊盤92 是通過BGA 一 76U —導(dǎo)體電-158 一通孔160 —導(dǎo)體電路58 -通孔60 — 通孔136 -通孔60 -導(dǎo)體電路58 -通孔160 -導(dǎo)體電路158 - BGA 76U 而連接著。
第4改變例，可分別制造成品率低的快速緩沖存儲器20與CPU用 的IC芯片120,但可相近配置IC芯片120與快速緩沖儲存存儲器20， 且IC芯片的動作也可高速進行。該第4改變例，內(nèi)藏IC芯片的同時也 在表面載置，可安裝各功能相異的IC芯片的電子元件，可得到更高功 能的多層印刷電路板。
根據(jù)實施例1的構(gòu)造，可不通過引線部件，取得IC芯片與印刷電 路板的連接。因此，也不需要樹脂封裝。不會引起因引線部件和封裝樹 脂的不適合，而能提高連接性和可靠性。另外，因為可直接連接IC芯 片的管芯焊盤與印刷電路板的導(dǎo)電層，而能使電特性提高。
此外，比起已知的IC芯片的安裝方法，也可縮短到IC芯片 襯底 外部襯底的配線長，也具有可減低回路感抗(loop inductance)的效果。
接著，參照第21圖說明實施例2的第1改變例的多層印刷電路板。 上述的實施例2，是在多層印刷電路板內(nèi)收容IC芯片。
相對于此，實施例2的第1改變例中，是在多層印刷電路板內(nèi)收容 IC芯片220的同時，在表面載置IC芯片320。內(nèi)藏的IC芯片220被用 為發(fā)熱量較小的快速緩沖存儲器，而表面的IC芯片320則載置運算用 的CPU。
該實施例2的第1改變例，構(gòu)成芯襯底230的通孔336的貫通孔335， 是以芯襯底的定位標(biāo)記231為基準(zhǔn)而形成。實施例3
接著，參照第26圖所示的多層印刷電路板410的剖面說明本發(fā)明的 實施例3的多層印刷電路板的構(gòu)造。
第26圖所示的多層印刷電路板410,是由收容IC芯片420的芯襯 底430，與層間樹脂絕緣層450、層間樹脂絕緣層550所組成。層間樹脂 絕緣層450上形成通孔460及導(dǎo)體電路458，層間樹脂絕緣層550上則 形成通孔560及導(dǎo)體電路558。
IC芯片420上披覆IC保護膜(鈍化+聚亞酰胺)422，在該IC保 護膜422的開口內(nèi)配設(shè)構(gòu)成輸出端子的鋁制的管芯焊盤424。在管芯焊 盤424的表面，形成氧化披覆膜426。在管芯焊盤424上，形成過渡層438, 并除去管芯焊盤424與過渡層438的接觸面的氧化披覆膜426。
層間樹脂絕緣層550上，配設(shè)著焊錫阻擋層470。焊錫阻擋層470 的開口部471下的導(dǎo)體電路558上，設(shè)置與未圖示的子板、母板等的外 部襯底連接用的焊錫凸塊476，或設(shè)置未圖示的導(dǎo)電連接拴。
本實施例的多層印刷電路板410，在芯村底430預(yù)先內(nèi)藏IC芯片 420,該IC芯片420的管芯焊盤424上配設(shè)過渡層438。因此，容易進 行形成通孔時的對位，即使管芯焊盤節(jié)距150pm以下、焊盤尺寸20^im 以下也可穩(wěn)定形成增層。未形成過渡層的管芯焊盤，以光蝕刻形成層間 絕緣層的通孔時，通孔直徑比管芯焊盤直徑大，進行通孔底部殘渣去除、 層間樹脂絕緣層表面粗化處理的去殘渣處理時將溶解、損傷管芯焊盤表 面的保護層聚亞酰胺層。另一方面，激光的場合，通孔直徑比管芯焊盤 直徑大時，管芯焊盤及鈍態(tài)保護、聚亞酰胺層(IC的保護膜)因激光而 被破壞。再者，IC芯片的焊盤非常小，通孔直徑比管芯焊盤尺寸大，不 論以光蝕刻、激光，位置封合都非常困難，多發(fā)生管芯焊盤與通孔的連 接不良。
相對于此，管芯焊盤424上設(shè)置過渡層438，即使管芯焊盤節(jié)距150pm
以下、焊盤尺寸20pm以下也可在管芯焊盤424上可靠地連接通孔460， 可提高焊盤424與通孔460的連接性和可靠性。并且，通過比IC芯片 的焊盤更大直徑的過渡層，即使在去殘渣、電鍍等后續(xù)步驟時，浸漬于 酸和蝕刻液中，經(jīng)過各種回火步驟，也不會發(fā)生溶解、損傷管芯焊盤及 IC保護膜(鈍態(tài)保護、聚亞酰胺層)的危險。
另外，在鋁制的管芯焊盤424表面上形成的氧化披覆膜426，因為 以后述的氧化披覆膜除去處理管芯焊盤424與過渡層438的接觸面，而 可減低管芯焊盤424的電阻，并可提高導(dǎo)電特性。
接著，參照第22 27圖說明參照第26圖的上述的多層印刷電路板 的制造方法。
(1) 首先，以將玻璃布等的心材與含浸于環(huán)氧等的樹脂的預(yù)烤層積 的絕緣層樹脂襯底(芯襯底)430為出發(fā)材料(參考第22圖(A))。 接著，在芯村底430的一面上，以挖洞加工形成IC芯片收容用的凹部432
(參照笫22圖(B))。
(2) 之后，在凹部432，用印刷機涂布粘接材料434。此時，除了 涂布以外，也可灌注。接著，在粘接材料434上載置IC芯片420。 IC 芯片420上，披覆IC保護膜(鈍態(tài)保護+聚亞酰胺)422，在IC保護膜 422的開口內(nèi)配設(shè)構(gòu)成輸出端子的管芯焊盤424。另外，管芯焊盤424的 表面覆蓋氧化披覆膜426 (參照第22圖(C))。在此，笫27圖(A) 是擴大顯示IC芯片420的管芯焊盤424部分的說明圖。
(3) 于是，擠壓、或輕敲IC芯片420的上面而完全地收容于凹部 432內(nèi)(參照第22圖(D))。借此，可平滑芯襯底430。
(4) 接著，將收容IC芯片420的芯襯底430放入為真空狀態(tài)的濺 射裝置內(nèi)，以惰性氣體氬氣做為濺射氣體，露出管芯焊盤424表面而以 氧化披覆膜為靶材進行逆賊射，除去露出的氧化披覆膜426 (參照笫23 圖(A))。在此，第27圖(B)是擴大IC芯片420的管芯焊盤424部分 的說明圖。
借此，可減低管芯焊盤424的電阻，并提高導(dǎo)電特性，且增加與過 渡層的密著性。在此，使用逆濺射為氧化披覆膜除去處理，但是除了逆 濺射外也可使用等離子處理。以等離子處理進行的場合，是將襯底放入 真空狀態(tài)的裝置內(nèi)，在氧、或氮、碳酸氣體、四氟化碳中放出等離子， 而除去管芯焊盤表面的氧化披覆膜。再者，除了逆濺射、等離子處理以
外，也可以酸處理管芯焊盤表面而除去氧化披覆膜。氧化披覆膜除去處 理，較好是使用磷酸。在此，雖是除去氧化披覆膜，但也可在管芯焊盤 上形成防銹用的氮化膜等的披覆膜時，而進行用于提高導(dǎo)電特性的除去 處理。
(5) 之后，連續(xù)地使用相同裝置，不在氧氛圍中曝光IC芯片，在 芯襯底430的全面進行以Cr及Cu為靶材的濺射，而全面性形成導(dǎo)電特 性的金屬膜433 (參照笫23圖(B))。金屬膜433可為一層以上錫、 鉻、鎳、鋅、鈷、金、銅等的金屬形成。厚度以0.001 2.0pm之間為佳。 特別好為0，01~1.0^im。鉻的厚度，是不在濺射層中導(dǎo)入裂痕，且與銅濺 射層的密著充足的厚度。在實施例3，因為除去披覆膜，與過渡層的最 下層(金屬膜)433的形成是以同一裝置連續(xù)在非氧素氛圍中進行，不 再于焊盤表面形成氧化披覆膜，可提高IC芯片的管芯焊盤424與過渡 層438之間的導(dǎo)電特性。
在金屬膜433上，也可通過無電解電鍍、電解電鍍、或該復(fù)合電鍍， 形成電鍍膜436 (參照第23圖(C))。形成的電鍍的種類為銅、鎳、 金、銀、鋅、鐵等。從電特性、經(jīng)濟性、還有在后序形成的增層的導(dǎo)體 層主要為銅來說，使用銅為佳。其厚度較好為以0.01~5|iim的范圍進行。 特佳為0.1 3pm。也可以濺射、蒸鍍形成。再者，較好的第1薄膜層與 第2薄膜層的組合為鉻-銅、鉻-鎳、鈦-銅、鈦-鎳等。以與金屬的 接合性和電傳導(dǎo)性來說比其他的組合為優(yōu)。
(6) 之后，涂布阻擋層、或?qū)訅焊泄庑员∧?，曝光、顯像而在IC 芯片420的焊盤的上部以設(shè)置開口的狀態(tài)設(shè)置電鍍阻擋層435，并設(shè)置 電解電鍍膜437 (第23圖(D))。電解電鍍膜437的厚度l~20)Lim為 佳。除去電鍍阻擋層435后，以蝕刻除去電鍍阻擋層435下的無電解電 鍍膜436、金屬膜433，而在IC芯片的焊盤424上形成過渡層438 (參 照第24圖(A))。另外，第27圖(C)是擴大顯示IC芯片420的管 芯焊盤424部分的說明圖。
在此，是以電鍍阻擋層形成過渡層438，但是也可在無電解電鍍膜436 之上均一地形成電解電鍍膜437后，形成蝕刻阻擋層，啄光、顯像而露 出過渡層以外的部分的金屬而進行蝕刻，在IC芯片420的管芯焊盤424 上形成過渡層438。在該場合，電解電鍍膜437的厚度較好為l~20|Lim 的范圍。如果比該厚度厚時，在蝕刻的時候會引起底切，因為形成的過
渡層與通孔的界面會發(fā)生空隙。
(7) 接著，以噴灑方式吹付蝕刻液于襯底上，通過蝕刻而將過渡層 "8的表面形成粗化面438a (參照第24圖(B))。也可使用無電解電 鍍和氧化還原處理形成粗化面。
(8) 經(jīng)過上述步驟的襯底上，用與實施例1同樣的真空壓著層壓熱 硬化樹脂片，而設(shè)置層間樹脂絕緣層450 (參照第24圖(C))。
(9) 接著，以C02氣體激光在層間樹脂絕緣層450上設(shè)置通孔用 開口 448 (參照笫24圖(D))。之后，也可使用鉻酸、過錳酸等的氧化 劑除去開口 448內(nèi)的樹脂殘留。管芯焊盤424上設(shè)置銅制的過渡層438， 形成通孔時的對位容易，且在管芯焊盤424上可可靠地連接通孔，而提 高焊盤與通孔的連接性和可靠性。借此，可穩(wěn)定形成增層。通過在IC 芯片的焊盤上以更大直徑的過渡層進行通孔底部殘渣去除，層間樹脂絕 緣層表面粗化處理時，電鍍步驟等的后續(xù)步驟時，浸漬于酸和蝕刻液中， 即使通過各種回火，也不會有溶解、損傷管芯焊盤424及IC的保護膜
(鈍態(tài)保護、聚亞酰胺層)422的危險。再者，此處雖使用過錳酸除去 樹脂殘渣，也可使用氧等離子進行去殘渣處理。
(10) 接著，將層間樹脂絕緣層450的表面粗化，形成粗化面450a (參照第25圖(A))。再者，也可省略該粗化工序。
(11) 接著，在層間樹脂絕緣層450的表面施加鈀觸媒后，浸漬村 底于無電解電鍍液中，在層間樹脂絕緣層450的表面形成無電解電鍍膜 452 (參照第25圖(B))。
(12) 在完成上述處理的襯底430上，貼合市售的感光性干膜，并 載置鉻玻璃掩膜，而以40mJ/cn^啄光后，以0.8%碳酸鈉顯像處理，設(shè) 置厚度25pm的電鍍阻擋層454。接著，以與實施例1相同的條件施予 電解電鍍，而形成厚度18nm的電鍍阻擋層膜456 (參照第25圖(C))。
(13) 以5% NaOH剝離除去電鍍阻擋層454后，以蝕刻溶解除去
與電解電鍍膜456組成的厚度16|iim的導(dǎo)體電路458及通孔460，以蝕 刻液，形成粗化面458a、 460a (參照第25圖(D))。之后的步驟，與 上述實施例1的(13) (17)相同因此省略^t明。 [實施例3的第1改變例
接著，參照第28圖及第29圖說明實施例3的第1改變例的多層印
452而溶解除去，形成無電解電鍍膜452
刷電路板。笫28圖是顯示多層印刷電路板510雙剖面，第29圖則擴大 管芯焊盤424部分而顯示的圖，笫29圖(A)是顯示氧化披覆膜被除去 處理前的狀態(tài)的圖，笫29圖(B)是顯示氧化膜除去處理后的狀態(tài)的圖， 笫29圖(C)是顯示管芯焊盤424上形成過渡層438后的圖。
上述的實施例3中，是以配設(shè)BGA的場合說明。實施例3的第1 改變例，與實施例3相同，但是是通過如第28圖所示的導(dǎo)電連接拴496 而取得連接的PGA方式而構(gòu)成。
實施例3的第1改變例的制造方法如笫29圖(B)所示將管芯焊盤 424的氧化披覆膜426的一部分施予逆賊射、等離子處理、酸處理的任 一種氧化膜除去處理而除去。之后，如笫29圖(C)所示在管芯焊盤424 上，形成金屬膜433及無電解電鍍膜436、電解電鍍膜437組成的過渡 層438。借此，可與實施例3同樣地降低管芯焊盤426的電阻，并提高 導(dǎo)電特性。
[比較例
除了不除去披覆膜以外，與實施例3同樣形成過渡層而得到多層印 刷電路板。 試驗結(jié)果
將實施例3與比較例的多層印刷電路板以1)剖面狀態(tài)、2)電阻測 定值、3)可靠性試驗后的剖面狀態(tài)、4)電阻測定值的共計4個項目進 行評價的結(jié)果示于第30圖中的圖表。
(1) 剖面狀態(tài)
形成過渡層后，切斷剖面，以顯微鏡(xioo)觀察焊盤上的氧化膜 的有無。
(2) 電阻測定值
形成過渡層后，測定連接電阻。測定的數(shù)值是在20處測定的平均值。
(3) 可靠性試驗后的剖面狀態(tài)
形成多層印刷電路板后，熱循環(huán)試驗以((130X:/3分鐘)+ ( - 60 €/3分鐘)為1循環(huán)實施1000循環(huán))完成后，切斷剖面，以顯微鏡(x 100)觀察焊盤上的氧化披覆膜的有無、及過渡層的剝離的有無。
(4) 可靠性試驗后的電阻測定值
形成多層印刷電路板后，熱循環(huán)試驗以((130t:/3分鐘)+ ( - 60 "C/3分鐘)為1循環(huán)實施1000循環(huán))完成后，切斷剖面，測定連接電阻。
測定的數(shù)值是在20處測定的平均值。
如笫30圖中的圖表所示，實施例3的多層印刷電路板，由于沒有氧 化膜，連接電阻值小，因此不會發(fā)生電連接問題。另外，可靠性試驗后 也不會惡化。即，重復(fù)熱循環(huán)試驗2000循環(huán)后，也未發(fā)現(xiàn)這樣程度的電 阻值的增加。
比較例中，氧化膜既會殘留，連接電阻值也大。視場合也發(fā)現(xiàn)完全 沒取得電連接?？煽啃栽囼灠l(fā)現(xiàn)該傾向更為明顯。
權(quán)利要求
1.一種多層印刷電路板，在襯底上反復(fù)形成層間絕緣層與導(dǎo)體層，在該層間絕緣層中形成通孔，并通過該通孔而電連接，其特征在于，在所述襯底中內(nèi)置電子元件，在所述電子元件的管芯焊盤上，形成用于與最下層的層間絕緣層的通孔連接的過渡層，除去所述管芯焊盤的表面的披覆膜。
全文摘要
多層印刷電路板，在芯襯底(30)預(yù)先內(nèi)藏IC芯片(20)，而在該IC芯片(20)的焊盤(pad)(24)上配設(shè)過渡(transition)層(38)。因此，可不使用引線(lead)零件和封裝樹脂，取得IC芯片與多層印刷電路板的電連接。另外，通過在管芯焊盤(die pad)(24)上設(shè)置銅制的過渡層(38)，可防止焊盤(24)上的樹脂殘留，并能使焊盤(24)與通孔(via hole)(60)的連接性與可靠性提高。
文檔編號H01L23/544GK101102642SQ20071012877
公開日2008年1月9日 申請日期2001年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月25日
發(fā)明者坂本一, 杉山直, 王東冬, 苅谷隆 申請人:揖斐電株式會社