專利名稱：積層印刷電路板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請大體上涉及一種積層印刷電路板(built-up PCB)的制造方法，更具體的涉及一種積層PCB的制造方法，其中，積層PCB的核心電路層是通過包括離子束表面處理和真空淀積的干金屬晶種層形成工藝形成的，從而以有利于環(huán)境的方式實(shí)現(xiàn)高度可靠的精密電路。
背景技術(shù)：
目前，積層PCB都使用減成工藝、改良的半加成工藝(MSAP)、和半加成工藝(SAP)來制造。
具體地，減成工藝應(yīng)用于HDI(高密度互連)產(chǎn)品，并且減成工藝和MSAP應(yīng)用于UT-CSP(超薄型芯片比例封裝)和BGA(球狀矩陣排列)產(chǎn)品。另外，在FCBGA(倒裝芯片球柵格陣列倒裝芯片BGA)的情況下，分別使用減成工藝和SAP來形成包括2F2B/3F3B的核心層和積層外層，此外，通過化學(xué)鍍形成晶種層，從而實(shí)現(xiàn)精密電路。
在這點(diǎn)上，根據(jù)第一項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù)，圖1A和圖11B是分別示出了積層PCB的核心層和外層的形成工藝的流程圖。
參考圖1A和圖2A至圖2G，以下描述根據(jù)第一項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù)的使用減成工藝形成積層PCB的核心層的方法。
首先，對在兩個(gè)表面上都層壓有層壓金屬層12的樹脂基板11進(jìn)行典型的蝕刻和鉆孔，從而形成通孔13(圖2A和圖2B)。然后，對具有通孔13的基板的表面進(jìn)行除膠渣，然后進(jìn)行化學(xué)鍍，從而形成化學(xué)鍍金屬層14(圖2C)。通過電鍍，形成金屬板鍍層15(圖2D)。通孔13填充有導(dǎo)電膠16(圖2E)，在此之后，將干膜17施加在包括通孔13的對應(yīng)于電路圖案的預(yù)定區(qū)域上(圖2F)。通過典型的曝光/顯影和蝕刻去除金屬層上的多余部分，然后去除干膜17，從而完成形成核心電路層的工序(圖2G)。在執(zhí)行接下來的外層形成工藝之前，對基板進(jìn)行例如本領(lǐng)域中已知的CZ處理的典型表面處理，然后在基板上層壓絕緣層(未示出)。
另外，參考圖1B和圖3A至3F，以下描述根據(jù)第一項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù)的使用MSAP形成積層PCB的外層的工藝。為了方便，省略對核心層上的積層工藝的描述，而僅描述外層形成工藝。
首先，對層壓在兩個(gè)表面上層壓有金屬層22的樹脂基板21進(jìn)行半蝕刻，然后進(jìn)行典型的蝕刻和鉆孔，從而形成盲通孔23(圖3A和圖3B)。然后，對具有盲通孔23的基板的表面進(jìn)行除膠渣和化學(xué)鍍，從而形成化學(xué)鍍金屬層24(圖3C)。然后，將干膜26施加到除了包括通孔23的對應(yīng)于電路圖案的區(qū)域之外的預(yù)定區(qū)域上(圖3D)。使用干膜作為保護(hù)層，通過電鍍形成金屬圖案的鍍層27(圖3E)。然后，去除干膜26，并且通過快速蝕刻(flash etching)去除金屬層的多余部分，從而完成圖案化工藝(圖3F)。
根據(jù)第二項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù)，圖4A和圖4B分別示出了積層PCB的核心層和外層的形成工藝。
參考圖4A和圖5A至圖5G，以下描述根據(jù)第二項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù)的使用減成工藝來形成積層PCB的核心層的工藝。
首先，對層壓在兩個(gè)表面之上層壓有大約12μm厚的金屬層32的樹脂層31進(jìn)行典型的蝕刻和鉆孔，從而形成具有大約350μm直徑的通孔33(圖5A和圖5B)。然后，對具有通孔33的基板的表面進(jìn)行除膠渣，然后進(jìn)行化學(xué)鍍，從而形成大約1μm～3μm厚的化學(xué)鍍金屬層34(圖5C)。通過電鍍，形成大約18μm厚的金屬板鍍層35(圖5D)。用導(dǎo)電膠36填充具有電解金屬層35的通孔33(圖5E)，在此之后將干膜37施加到包括通孔33的對應(yīng)于電路圖案的預(yù)定區(qū)域上(圖5F)。通過典型的曝光/顯影和蝕刻來去除金屬層的多余部分，然后去除干膜37，從而完成形成核心電路層的工序(圖5G)。在接下來的外層形成工藝之前，對基板進(jìn)行例如本領(lǐng)域中已知的CZ處理的典型表面處理，然后在基板上層壓絕緣層(未示出)。
另外，參考圖4B和圖6A至圖6F，以下描述根據(jù)第二項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù)的積層PCB的外層的形成工藝。為了方便起見，省略對核心層的積層工藝的說明，僅描述外層形成工藝。
首先，對層壓在兩個(gè)表面之上層壓有金屬層42的樹脂基板41(例如，約35μm厚的ABF(Ajinomoto(味之素)積層膜))進(jìn)行典型的蝕刻和鉆孔，以形成具有大約75μm直徑的盲通孔43(圖6A和圖6B)。然后，對具有盲通孔43的基板的表面進(jìn)行除膠渣，然后進(jìn)行化學(xué)鍍，從而形成約1±0.3μm厚的化學(xué)鍍金屬層44(圖6C)。然后，將干膜45施加在除了包括盲通孔43的對應(yīng)于電路圖案的區(qū)域之外的預(yù)定區(qū)域上(圖6D)。使用干膜作為保護(hù)層，通過電鍍形成金屬圖案鍍層46(圖6E)。然后，去除干膜45，并且通過快速蝕刻去除金屬層的多余部分，從而完成圖案化的工藝(圖6F)。
同樣，取決于產(chǎn)品類型而定的樹脂基板的材料的實(shí)例包括環(huán)氧樹脂，例如，F(xiàn)R-4、BT(雙馬來酰亞胺-三嗪)、ABF等。
例如，在通過減成工藝和MSAP制造包括BT絕緣材料的BGA和UT-CSP的情況下，材料的表面輪廓至少是1μm，并且在減成工藝中，很難實(shí)現(xiàn)節(jié)距(pitch)不大于80μm(行/間隔＝40/40μm)的精密電路。在MSAP中，因?yàn)榻饘賹拥暮穸扔捎诎胛g刻而發(fā)生變化，所以可以獲得節(jié)距約為50μm(行/間隔＝25/25μm)的精密電路。
在FCBGA產(chǎn)品組中，通常通過減成工藝使用FR-4樹脂基板來形成核心層典型，從而實(shí)現(xiàn)具有約100μm節(jié)距(行/間隔＝50/50μm)的電路，然后通過SAP使用ABF樹脂基板來準(zhǔn)備積層外層，以獲得具有約36μm(行/間隔＝18/18μm)節(jié)距的精密電路。然而，同樣地，核心層的精密電路很難實(shí)現(xiàn)，這可能歸結(jié)于樹脂基板材料的表面粗糙程度和減成工藝本身的限制。
另外，如圖7所示，在通過SAP使用ABF絕緣材料來制造多層基板的FCBGA產(chǎn)品組中，對核心層(包括第1～第2層52a、52b)應(yīng)用減成工藝，并且對外層(包括第3～第6層組成55a、55b、57a、57b)應(yīng)用SAP。特別地，為了形成電路，將包括用于形成大約1μm～3μm厚的晶種層的化學(xué)鍍、電鍍、去膜、和快速蝕刻的外層電路形成工藝重復(fù)兩次。從而，在樹脂基板51、54a、54b、56a、56b中形成通孔53和電路圖案52a、52b、55a、55b、57a、57b。然后，施加焊接保護(hù)層58a、58b，并形成焊接保護(hù)層的開口部分59a、59b。從而，完成了共具有六層的FCBGA。
然而，昂貴的ABF材料的使用導(dǎo)致加工成本增加，并因此使得產(chǎn)品價(jià)格很高。ABF材料的表面至少是1μm，這就導(dǎo)致巨大的表面粗糙和36μm的節(jié)距(行/間隔＝18/18μm)。另外，在通過濕式表面處理和化學(xué)鍍實(shí)現(xiàn)精密電路時(shí)存在局限性。
具有了對輕、細(xì)、短、小PCB的需求，許多廠商已嘗試開發(fā)了用于實(shí)現(xiàn)精密電路和表現(xiàn)出高性能的絕緣材料，以提高電路上信號的轉(zhuǎn)移率。根據(jù)以上的發(fā)展趨勢，輸入和輸出的信號數(shù)量增多，因此需要高度可靠的精密電路。然而，由于通過包括濕式表面處理和化學(xué)鍍的濕處理來形成金屬晶種層，因而，傳統(tǒng)SAP就要遭受表面粗糙度的不合需要的增加，從而不可能實(shí)現(xiàn)精密電路。同樣，產(chǎn)生大量浪費(fèi)，從而帶來環(huán)境問題。

發(fā)明內(nèi)容
基于本發(fā)明者對PCB的精深及透徹的研究，本發(fā)明致力于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)形成積層PCB的核心層時(shí)，對層壓在兩個(gè)表面上層壓有金屬層的樹脂基板進(jìn)行全蝕刻，從而獲得適合用于實(shí)現(xiàn)高剝離強(qiáng)度的表面粗糙度，然后通過SAP取代傳統(tǒng)的減成工藝來形成電路層，假如通過包括離子束表面處理和真空沉積的干處理而不使用包括濕式蝕刻和化學(xué)鍍的傳統(tǒng)濕處理來形成金屬晶種層，那么就可以以有利于環(huán)境的方式來制造具有高度可靠的精密電路的積層PCB。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種積層PCB的制造方法，其中，可以通過SAP來制造包括核心層和外層的積層PCB的所有電路層，從而實(shí)現(xiàn)精密電路。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種積層PCB的制造方法，其中，可以通過干處理而不是濕處理來形成金屬晶種層，從而以有利于環(huán)境和節(jié)約的方式來實(shí)現(xiàn)電路層。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種積層PCB的制造方法，其中，可以提高樹脂基板和金屬層之間的剝離強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)高度可靠的精密電路。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種包括核心層和外層的積層PCB的制造方法，該核心層通過以下步驟制造(a)提供在兩個(gè)表面上層壓有金屬層的第一樹脂基板；(b)從第一樹脂基板的兩個(gè)表面上去除金屬層；(c)在沒有金屬層的第一樹脂基板中形成用于層間電連接的通孔；(d)使用離子束對具有通孔的第一樹脂基板進(jìn)行表面處理；(e)使用真空沉積，在表面經(jīng)過處理的第一樹脂基板上形成第一金屬晶種層；(f)使用電鍍在具有第一金屬晶種層的第一樹脂基板上形成第一金屬圖案鍍層；(g)去除不具有第一金屬圖案鍍層的第一金屬晶種層的部分；以及(h)使用導(dǎo)電膠(conductivepaste)填充通孔，從而形成核心電路層。
同樣，優(yōu)選地在存在選自包括Ar、O2、N2、Xe、CF4、H2、Ne、Kr、及其混合物的組中的惰性氣體的情況下執(zhí)行使用離子束的表面處理。
可以使用濺射、熱蒸發(fā)、或者電子束沉積來執(zhí)行真空沉積。
第一金屬晶種層的厚度優(yōu)選地為0.02μm-4μm，并且更優(yōu)選地為0.02μm-1μm。
另外，外層可以通過以下步驟制造(i)在核心電路層上層壓第二樹脂基板；(j)在第二樹脂基板中形成用于層間電連接的盲通孔；(k)使用化學(xué)鍍在具有盲通孔的第二樹脂基板上形成第二金屬晶種層；(l)使用電鍍在具有第二金屬晶種層的第二樹脂基板上形成第二金屬圖案鍍層；以及(m)去除不具有第二金屬圖案鍍層的第二金屬晶種層的部分。
彼此相同或者不同的第一樹脂基板和第二樹脂基板可以包括環(huán)氧樹脂或氟樹脂。
同樣，金屬優(yōu)選地為銅。


圖1A和圖1B是分別示出了根據(jù)第一項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù)的積層PCB的核心層和外層的形成工藝的流程圖；圖2A至圖2G是依次示出了根據(jù)第一項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù)的積層PCB的核心層的形成工藝的截面圖；圖3A至圖3F是依次示出了根據(jù)第一項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù)的積層PCB的外層的形成工藝的截面圖；圖4A和圖4B是分別示出了根據(jù)第二項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù)的積層PCB的核心層和外層的形成工藝的流程圖；圖5A至圖5G是依次示出了根據(jù)第二項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù)的積層PCB的核心層的形成工藝的截面圖；圖6A至圖6F是依次示出了根據(jù)第二項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù)的積層PCB的外層的形成工藝的截面圖；圖7是圖解示出傳統(tǒng)FCBGA PCB結(jié)構(gòu)的截面圖；
圖8A和圖8B分別是示出了根據(jù)本發(fā)明的積層PCB的核心層和外層的形成工藝的流程圖；圖9A至圖9H是依次示出了根據(jù)本發(fā)明的積層PCB的核心層的形成工藝的截面圖；圖10A至圖10F是依次示出了在圖9H的核心層上形成第一外層的工藝的截面圖；圖11是圖解示出通過在圖10F的第一外層上形成第二外層制造的FCBGA PCB的結(jié)構(gòu)的截面圖；以及圖12是圖解示出根據(jù)本發(fā)明的PCB的離子束表面處理的示圖。
具體實(shí)施例方式
下文將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。
如上所述，在根據(jù)減成工藝的積層PCB的核心層的傳統(tǒng)準(zhǔn)備工藝中，可以通過對在兩個(gè)表面之上層壓有金屬層的基板應(yīng)用干膜、曝光、顯影、和濕式蝕刻來實(shí)現(xiàn)電路，然而，難以獲得節(jié)距不大于80μm(行/間隔＝40/40μm)的電路線寬(circuit line width)。另外，為了減輕這種電路的圖案化問題，考慮可使用SAP來對基板進(jìn)行通孔加工、除膠渣、用于形成金屬晶種層的化學(xué)鍍、電鍍、以及其后的快速蝕刻的方式來形成電路。然而，在通過包括非電解鍍和電鍍的典型濕處理來將SAP應(yīng)用于電路板的形成的情況下，不能保證樹脂基板和金屬層之間存在足夠的剝離強(qiáng)度，因而難以實(shí)現(xiàn)精密電路。
在本發(fā)明中，為了克服了上述問題，當(dāng)通過SAP準(zhǔn)備核心層時(shí)，對層壓在核心層的樹脂基板的兩個(gè)表面上的金屬層進(jìn)行全蝕刻，從而使得表面適合于實(shí)現(xiàn)高剝離強(qiáng)度的粗糙度，在此之后，使用包括離子束表面處理和真空沉積的干處理取代包括除膠渣和非電解鍍的傳統(tǒng)濕處理來形成金屬晶種層。因此，通過有利于環(huán)境的SAP，可以提高金屬上的剝離強(qiáng)度(＞0.8Kgf/cm)，最終有可能實(shí)現(xiàn)具有高密度的精密電路。另外，在積層外層中，使用傳統(tǒng)濕式除膠渣、非電解鍍、和電鍍形成電路層。以此方式，由于可以將SAP應(yīng)用于積層PCB的所有層，所以可以獲得具有高密度的精密電路。
圖8A和圖8B是分別示出了根據(jù)本發(fā)明的形成積層PCB的核心層和外層的工藝的流程圖。
參考圖8A和圖9A至圖9H，下面描述根據(jù)本發(fā)明的形成積層PCB的核心層的工藝。
首先，準(zhǔn)備由環(huán)氧樹脂或者氟樹脂形成、并在其兩個(gè)表面上層壓有金屬層62的PCB的樹脂基板61(圖9A)。只要可用于電路形成，可以使用任意導(dǎo)電金屬作為金屬?？紤]到經(jīng)濟(jì)利益，銅尤其實(shí)用。
然后，通過典型的全蝕刻處理從樹脂基板61的兩個(gè)表面上去除金屬層62。從而，即使不經(jīng)過額外的表面處理，仍可以使得基板具有適合實(shí)現(xiàn)高剝離強(qiáng)度的表面粗糙度(圖9B)。
然后，在樹脂基板61中形成用于層間電連接的用于內(nèi)部通孔的一個(gè)或多個(gè)通孔63(圖9C)，并使用離子束處理具有通孔63的基板的表面。
優(yōu)選地，可以在存在選自包括Ar、O2、N2、Xe、CF4、H2、Ne、Kr、Kr、及其混合物的組中的惰性氣體的情況下、以1E15～1E19(ions/cm2)的離子劑量、和0.5～20keV的加速電壓來執(zhí)行離子束表面處理工序，但是本發(fā)明不限于此?？梢愿鶕?jù)基板材料的類型來適當(dāng)設(shè)置實(shí)際的處理?xiàng)l件，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。
通過這種干式離子束表面處理工序，可以提高樹脂基板對將隨后形成的金屬晶種層的剝離強(qiáng)度。即，如圖12所示，使用具有能量的惰性或反應(yīng)離子來激勵(lì)樹脂基板的聚合體材料的表面，從而形成能夠與活性氣體(例如氧)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的不穩(wěn)定鏈，以使基板的憎水表面轉(zhuǎn)換為親水表面，因此提高了材料的剝離強(qiáng)度。從而，有可能實(shí)現(xiàn)精密電路。
使用真空沉積在經(jīng)過離子束表面處理的基板61上形成期望厚度的金屬晶種層64(圖9D)。
通過濺射、熱蒸發(fā)、或電子束沉積來舉例說明真空沉積工藝，但是并不特別局限于此，只要該方法在本領(lǐng)域中是公知的。
如此形成的金屬晶種層具有0.02μm～4μm的厚度，優(yōu)選地具有0.02～1μm的厚度，更優(yōu)選地具有0.02μm～0.5μm的厚度。特別，可以將通過真空沉積產(chǎn)生的金屬晶種層有選擇地形成為比使用傳統(tǒng)的濕式化學(xué)鍍工藝(2μm～3μm)形成的金屬晶種層更薄，從而減少隨后的快速蝕刻工藝的工作周期、提高生產(chǎn)率、以及防止鉆蝕(undercutting)的生成，因此獲得具有高密度的精密核心電路線。另外，可以取代傳統(tǒng)的濕式化學(xué)鍍工藝并因此可以應(yīng)用于金屬晶種層的形成工藝中的干式真空沉積工藝由于無廢液生成而被認(rèn)為是有利于環(huán)境的。
然后，如本領(lǐng)域所公知的，將作為電鍍保護(hù)層的干膜65施加到與圖案電鍍區(qū)域不同的預(yù)定區(qū)域上(圖9E)，在此之后，對電解金屬圖案進(jìn)行電鍍，并去除干膜65，從而形成金屬圖案鍍層66(圖9F)。
通過典型的快速蝕刻來去除不具有圖案鍍層66的金屬晶種層64的部分(圖9G)，并且使用本領(lǐng)域中公知的典型導(dǎo)電膠67填充具有圖案鍍層66的通孔63，從而完成核心電路層(圖9H)。
轉(zhuǎn)向圖8B和圖10A至圖10F，以下描述根據(jù)本發(fā)明的在積層PCB的核心層上累積外層的工藝。
對圖9H的核心電路層進(jìn)行例如CZ處理(可從MEC購得的CZ8100)的典型表面處理，以提高電路層的表面粗糙度，從而保證用于樹脂基板材料的剝離強(qiáng)度，在此之后，在其上沉積由核心層的材料相同或者不同的環(huán)氧樹脂或氟樹脂形成的基板71(圖10A)。
接下來，在樹脂基板71中形成用于層間電連接的盲通孔72(圖10B)。在通過除膠渣工藝的典型表面處理之后，執(zhí)行化學(xué)鍍工藝，從而獲得大約2μm～3μm厚的金屬晶種層73(圖10C)。
接下來，將干膜74施加與對應(yīng)于包括盲通孔72的電路圖案的區(qū)域不同的預(yù)定區(qū)域上(圖10D)。使用干膜作為保護(hù)層，通過電鍍來形成金屬圖案鍍層75(圖10E)。
接下來，去除干膜74，并通過典型的快速蝕刻來去除不包括金屬圖案鍍層75的金屬晶種層73的部分，從而完成外層電路層(圖10F)。
可選地，可以將圖10A至10F示出的SAP重復(fù)兩次來形成第3層至第6層。另外，當(dāng)施加FCBGA的最外層時(shí)，如在本領(lǐng)域中所特別公知的，施加保護(hù)層，通過典型的焊接保護(hù)層開口工藝來形成焊接保護(hù)層開口部分，并且通過化學(xué)鎳/金鍍來形成凸起(bump)。
圖11示出了如此制造的具有六層的FCBGA。
如圖11所示，提供包括第一電路層82a、82b和通孔83的第一樹脂基板81來作為核心層，并且提供包括盲通孔和第二電路層85a、85b的第二樹脂基板84a和84b、以及包括盲通孔和第三電路層87a、87b的第三樹脂基板86a和86b作為外層。另外，提供焊接保護(hù)層88a和88b作為最外層，并且通過預(yù)定的開口工藝來形成焊接保護(hù)層開口部分89a和89b。
根據(jù)積層PCB的最終用途，可以將外層壓層工藝多次重復(fù)，并且可以進(jìn)一步執(zhí)行預(yù)定的隨后工藝。
可以將這樣制造的積層PCB應(yīng)用于HDI、UT-CSP、BGA、和FCBGA等等，但并且不限于此，也可以將其應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)精密電路的所有產(chǎn)品中。
根據(jù)本發(fā)明的積層PCB的制造工藝，由于在兩個(gè)表面上層壓有金屬層的樹脂基板被用作核心層的基板，所以當(dāng)從其上去除金屬層時(shí)，可以無需另外的表面處理就可以提供適合用于實(shí)現(xiàn)高剝離強(qiáng)度的表面粗糙度(Ra＜0.8μm)的樹脂基板。另外，使用離子束來處理如此粗糙的基板表面，從而提高精密金屬的剝離強(qiáng)度(＞0.8Kgf/cm)以實(shí)現(xiàn)精密電路。另外，可以使用干處理取代傳統(tǒng)的濕處理來形成金屬晶種層，從而可以通過對有利于環(huán)境的工藝來實(shí)現(xiàn)具有最小表面粗糙度(Ra＜0.8μm)的核心層的精密電路。此外，可以對包括核心層和外層的積層PCB的所有層進(jìn)行SAP，從而形成電路。因此，有可能實(shí)現(xiàn)具有高密度的高度可靠的電路。
可以通過以下示意性提出的實(shí)例得到對本發(fā)明更好的理解，但是對本發(fā)明的解釋并不限于此。
實(shí)例1A使用蝕刻劑FeCl2對在兩個(gè)表面上層壓有銅箔的FR-4 CCL(敷銅箔疊層板)進(jìn)行全蝕刻，從而去除兩層銅箔。使用CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)控)鉆孔機(jī)對不具有銅箔的FR-4基板進(jìn)行機(jī)械鉆孔，從而形成具有大約100μm～300μm直徑的通孔，然后經(jīng)過大約1KeV加速高壓并使用1E15離子劑量的N2氣對其進(jìn)行離子束表面處理。然后，使用DC濺射，在經(jīng)過表面處理的基板上沉積大約0.3μm厚的銅晶種層。然后，使用H2SO4(120～160gl/l)、Cu(20～40g/l)、Cl-(20～50ppm)、以及酸銅HL整平劑(5～15ml/l)，在預(yù)定氣流量(0.05～0.15m3/min)、溫度(20～25℃)、以及氣流密度(F/B1.5ASD)的條件下，通過銅圖案電鍍來形成大約10μm～20μm厚的銅圖案鍍層，在此之后，使用蝕刻劑H2SO4/H2O2，通過蝕刻速度為2m/min的快速蝕刻來去除銅晶種層。最后，在3.0pa.s粘滯度、80℃/60min預(yù)熱處理、和160℃/60min固化的條件下，用銅膠填充通孔，從而完成核心電路層。
B對這樣獲得的核心電路層進(jìn)行CZ處理(可從MEC購得的CZ8100)，以提高銅的表面粗糙度，從而確保基板材料的剝離強(qiáng)度。在這種核心電路層上，在100℃的溫度、30秒的真空時(shí)間周期、7kgf/cm2的壓力、以及60秒的加壓時(shí)間周期的條件下，使用第一真空層壓裝置來臨時(shí)焊接ABF，然后，在100℃的溫度、10kgf/cm2的壓力、和90秒的加壓時(shí)間周期的條件下，使用第二熱壓機(jī)來沉積ABF。然后，使用CO2激光形成具有大約70μm直徑的盲通孔，并且在膨脹處理過程中，以10～12的pH值來膨脹膠渣，然后，使用高錳酸(CH4+12MnO4-+14OH-→CO32-+12MnO42-+9H2O+O2)來進(jìn)行去除，從而形成預(yù)定的表面粗糙度。然后，通過用于去除二氧化錳殘余物的中和反應(yīng)(CH4+12MnO4-+14OH-→CO32-+12MnO42-+9H2O+O2)執(zhí)行除膠渣處理，并且在CuSO4+2HCHO+4NaOH  Cu+2HCO2Na+H2+2H2O+Na2SO4的條件下執(zhí)行化學(xué)銅鍍(Atotech安美特公司)，從而形成大約3μm厚的銅晶種層。然后，在預(yù)定空氣流量(0.05～0.15m3/min)、溫度(20～25℃)、和電流密度(F/B1.5ASD)的條件下，通過使用H2SO4(120～160gl/l)、Cu(20～40g/l)、Cl-(20～50ppm)、以及酸銅HL整平劑(5～15ml/l)的銅圖案電鍍(Evara公司)來形成大約15μm厚的銅圖案鍍層，在此之后，使用蝕刻劑H2SO4/H2O2，通過蝕刻速度為2m/min的快速蝕刻來去除銅晶種層。
C對B中得到的基板進(jìn)行兩次與B中工藝相同的積層工藝，從而形成包括第3層至第6層的外層。在370μm、350μm、和320μm的彎曲節(jié)距(roll pitch)、輥式壓、刮柄壓、1.2～1.6m/min的軋制速度、和78℃±2℃的烘干溫度的條件下，施加焊接保護(hù)層，并且以30秒的第一生產(chǎn)時(shí)間(tact time)和30秒的第二生產(chǎn)時(shí)間對其進(jìn)行預(yù)固化，以從油墨中去除溶劑，從而將所施加的油墨表面部分固化并烘干以適于進(jìn)行曝光處理。在曝光處理中，使UV光以700～900mJ/cm2的光強(qiáng)度射到所施加的油墨表面上，從而使其透過起作用的薄膜/玻璃掩模來引起油墨的光固化，以使油墨能夠在顯影溶液中起到保護(hù)層的作用。在顯影處理中，將油墨經(jīng)過光固化的部分用作碳酸鈉(Na2CO31％)的保護(hù)層，而溶解并去除其未經(jīng)過光固化的部分。在Na2CO3的濃度為11±1.0g/l(說明10.5±2.0g/l)、Na2CO3的pH值為10.0～12.5、Na2CO3的溫度為30±3℃、顯影壓力、顯影速度的條件下，使用1％的Na2CO3溶液(1％碳酸鈉)，執(zhí)行UV固化(進(jìn)一步光固化顯影油墨的表面，以基于UV曝光來另外感應(yīng)不足的光反應(yīng)，以增強(qiáng)SR特性)。為了提高固化后(完全烘干)的油墨和銅之間的剝離強(qiáng)度并提高油墨的硬度，活化油墨中固化劑的雙鍵，使固化劑中的所有樹脂開始在固化后處理中反應(yīng)以形成完全聚合體。條件是溫度/時(shí)間為120℃/30min和150℃/60min，通過焊接開口過程來打開對應(yīng)于凸起的電路圖案部分，在此之后，依次在22～38g/l膨酸、3.5～4.5的pH值、400～500g/l鎳氨基磺酸鹽、8～16g/l鎳氯化物、200ppm或更少的鐵、200ppm或更少的銅、以及45～55℃溫度的條件下執(zhí)行化學(xué)鎳鍍，并在5.5～7.5g/l的Au、6.1～6.4的pH值、1.09～1.24比重、50ppm或更少的Fe、18ppm或更少的Cu、350ppm或更少的Ni、5ppm或更少的Zn、5～15ppm的T1、以及65～75℃溫度的條件下執(zhí)行化學(xué)金鍍，從而制成FCBGA。
測量經(jīng)過如此制造的積層PCB的剝離強(qiáng)度和絕緣材料的表面粗糙度。測量結(jié)果在下面的表1中給出。
實(shí)例2除了在步驟A中使用離子束濺射來取代DC濺射以外，以與實(shí)例1中相同的方式制造FCBGA。
測量經(jīng)過如此制造的積層PCB的剝離強(qiáng)度和絕緣材料的表面粗糙度。測量結(jié)果在下面的表1中給出。
比較實(shí)例1如下所述，除了在步驟A中，省略了離子束表面處理和使用DC濺射的沉積，而使用包括除膠渣和化學(xué)銅鍍的傳統(tǒng)濕處理形成銅晶種層以外，使用與例1中相同的方式制造FCBGA。
測量經(jīng)過如此制造的積層PCB的剝離強(qiáng)度和絕緣材料的表面粗糙度。測量結(jié)果在下面的表1中給出。
※除膠渣膨脹(用于在pH值為10～12的條件下進(jìn)行最佳蝕刻的調(diào)節(jié)劑，即用于膨脹膠渣)→三級水洗→高錳酸處理(去除大部分膠渣和粗糙的樹脂表面)→一級水洗→二級水洗→中和(去除二氧化錳殘余物)→三級水洗→烘干※化學(xué)銅鍍清洗(其是用于高剝離強(qiáng)度的堿化學(xué)清洗工藝和用于Pd吸附的調(diào)節(jié)工藝)→三級水洗→蝕刻清洗(去除銅氧化物層和用于確保銅層之間的剝離強(qiáng)度的粗磨)→三級水洗→預(yù)浸(去除硫酸鹽殘余物并作為預(yù)催化劑)→催化劑(鈀離子(無膠型)吸附)→三級水洗→還原劑(將鈀離子還原為用作催化劑的鈀)→三級水洗→化學(xué)鍍銅(使用鈀催化劑使銅離子形成為銅層)→三級水洗→烘干表1

從表1中明顯看出，在使用傳統(tǒng)濕處理來制造積層基板的情況下(比較實(shí)例1)，剝離強(qiáng)度大約是0.5kgf/cm，以及表面粗糙度是1.0μm，以能夠形成36μm(行/間隔＝18/18μm)的節(jié)距。然而，在根據(jù)本發(fā)明(例1和例2)使用干處理來制造積層基板的情況下，剝離強(qiáng)度大約是0.9kgf/cm，表面粗糙度相對小到0.9μm的程度。因此，可以實(shí)現(xiàn)具有20μm(行/間隔＝10/10μm)的節(jié)距的精密電路，并且可以達(dá)到更快的信號傳輸率。
盡管為了說明的目的公開了關(guān)于積層PCB的制造方法的本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，在不背離本發(fā)明的技術(shù)精神的前提下，可以對上述的示例性實(shí)施例作出各種修改。
如上所述，本發(fā)明提供了一種積層PCB的制造方法。根據(jù)本發(fā)明，對在兩個(gè)表面上層積有金屬層的樹脂基板進(jìn)行全蝕刻，從而在不使用另外的表面處理的情況下，提供適合用于實(shí)現(xiàn)高剝離強(qiáng)度的表面粗糙度，在此之后，通過SAP形成核心層的金屬電路層，假如使用包括離子束表面處理和真空沉積的干處理取代包括濕式蝕刻和化學(xué)鍍的傳統(tǒng)濕處理來形成金屬晶種層，就可以提高材料的剝離強(qiáng)度。
另外，在使用傳統(tǒng)的化學(xué)鍍工藝形成金屬晶種層的過程中，由于形成了達(dá)到大約3μm的相對厚的層，所以作為后面金屬晶種層去除工藝的快速蝕刻所需的時(shí)間周期增加，并且有可能引起鉆蝕的問題。然而，在本發(fā)明中，通過離子束表面處理和真空沉積，可以形成較薄的金屬晶種層，從而減少了處理時(shí)間周期，提高了生產(chǎn)率。同樣，可以克服鉆蝕問題。因此，有可能實(shí)現(xiàn)具有高密度的精密電路圖案。
另外，傳統(tǒng)的濕式表面處理和化學(xué)鍍被干式離子束表面處理和真空沉積所取代，因而提高了對金屬的剝離強(qiáng)度(＞0.8Kgf/cm)，從而能夠以有利于環(huán)境的方式來實(shí)現(xiàn)節(jié)距不大于40μm(行/間隔＝20/20μm)的精密電路。
另外，為了基板和金屬電路層之間的高剝離強(qiáng)度，積層基板的核心層也通過SAP形成，所以積層基板的所有層都能夠通過SAP來制造，從而可以確保高度可靠的精密電路。
修改、添加、以及替代都在所附權(quán)利要求中所披露的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種包括核心層和外層的積層印刷電路板的制造方法，所述核心層通過以下步驟制造(a)提供第一樹脂基板，在所述第一樹脂基板的兩個(gè)表面上層壓有金屬層；(b)從所述第一樹脂基板的所述兩個(gè)表面上去除所述金屬層；(c)在沒有所述金屬層的所述第一樹脂基板中形成用于層間電連接的通孔；(d)使用離子束對具有所述通孔的所述第一樹脂基板進(jìn)行表面處理；(e)使用真空沉積在表面經(jīng)過處理的所述第一樹脂基板上形成第一金屬晶種層；(f)使用電鍍在具有所述第一金屬晶種層的所述第一樹脂基板上形成第一金屬圖案鍍層；(g)去除不具有所述第一金屬圖案鍍層的所述第一金屬晶種層的部分；以及(h)用導(dǎo)電膠填充所述通孔，從而形成核心電路層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在存在選自包括Ar、O2、N2、Xe、CF4、H2、Ne、Kr、及其混合物的組中的惰性氣體的情況下，使用離子束來執(zhí)行所述表面處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用濺射、熱蒸發(fā)、或電子束沉積來執(zhí)行所述真空沉積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一金屬晶種層的厚度是0.02μm～4μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一金屬晶種層的厚度是0.02μm～1μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述外層通過以下步驟制造(i)在所述核心電路層上層壓第二樹脂基板；(j)在所述第二樹脂基板中形成用于層間電連接的盲通孔；(k)使用化學(xué)鍍在具有所述盲通孔的所述第二樹脂基板上形成第二金屬晶種層；(1)使用電鍍在具有所述第二金屬晶種層的所述第二樹脂基板上形成第二金屬圖案鍍層；以及(m)去除不具有所述第二金屬圖案鍍層的所述第二金屬晶種層的部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一樹脂基板包括環(huán)氧樹脂或者氟樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第二樹脂基板包括環(huán)氧樹脂或者氟樹脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述金屬是銅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種積層印刷電路板的制造方法，其中，取代包括濕式表面打磨處理和化學(xué)鍍的傳統(tǒng)濕處理，通過使用包括離子束表面處理和真空沉積的干處理形成核心層的金屬晶種層來實(shí)現(xiàn)包括核心層和外層的積層印刷電路板的電路化學(xué)鍍。當(dāng)在本發(fā)明的方法中使用干處理取代濕處理時(shí)，可以以有利于環(huán)境的方式來形成電路層，并且可以通過半加成工藝來制造包括核心層和外層的基板的所有電路層。另外，可以增加樹脂基板和金屬層之間的剝離強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)高度可靠的精密電路。
文檔編號H05K3/44GK101072474SQ20071008720
公開日2007年11月14日 申請日期2007年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月10日
發(fā)明者宋宗錫, 金泰勛, 金東先, 車慧挻 申請人:三星電機(jī)株式會(huì)社