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)明涉及多層印刷電路板，特別涉及能高密度倒裝式安裝用的多層印刷電路板，能減小因樹脂固化收縮和焊料位移造成的變形，有優(yōu)良的安裝可靠性。
通常，用于倒裝式裝配(例如封裝)的多層印刷電路板在其安裝表面上設(shè)置有帶按平面化設(shè)置的多個(gè)焊料凸點(diǎn)的一組焊盤。
焊盤的結(jié)構(gòu)為、有在扁平表面上由表面張力形成的球形焊料和盤形導(dǎo)體，作為安裝焊盤(或小島)連接到布線襯底的給定導(dǎo)體圖形，它與外引出端電連接，經(jīng)由安裝焊盤引出的給定布線將包封安裝到母板上。
但是，按焊盤組的這種結(jié)構(gòu)，要求導(dǎo)體圖形經(jīng)由焊盤引出的布線電連接到外引出端，所述導(dǎo)體圖形連接到構(gòu)成焊盤組內(nèi)設(shè)置的焊盤的安裝焊盤，所述從焊盤引出的布線同時(shí)在焊盤組外設(shè)置的安裝焊盤間繞行。因此，必須保證布線襯底外圍附近設(shè)置的焊盤之間的間隙中的相當(dāng)于布線寬度的區(qū)域。這就出現(xiàn)了電子元件(芯片)不能高度集成的問題。
若打算用所謂的堆集法制造多層印刷電路板，則會在布線襯底表面上形成局部密集的許多金屬盤部分。因此，會出現(xiàn)因樹脂固化收縮或熱膨脹系數(shù)不同引起襯底表面位移或變形，或由此引起龜裂等問題。如果在布線襯底表面上出現(xiàn)了這種位移或變形，就不能確保芯片表面貼裝到襯底上，若布線襯底出現(xiàn)龜裂，則導(dǎo)體圖形會斷裂。
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，提出多層印刷電路板中的新焊盤組結(jié)構(gòu)，它具有能使芯片高度集成，能進(jìn)行倒裝式裝配的優(yōu)點(diǎn)，有優(yōu)異的安裝可靠性，不會引起襯底表面位移或變形，或由此引起的龜裂。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明人做了各種研究而且作為研究的結(jié)果，完成了本發(fā)明。
按本發(fā)明，多層印刷電路板包括襯底芯，在襯底上交替疊置層間絕緣層和電路導(dǎo)體構(gòu)成的多層布線層，和多層布線層的最外層表面上的平面化設(shè)置的帶多個(gè)焊料凸點(diǎn)的一組焊盤，其特征是，(1)用連到最外表面上設(shè)置的導(dǎo)體圖形的扁平焊盤和焊盤表面上形成的焊料凸點(diǎn)構(gòu)成從焊盤組外部位置起算的第1至第5行焊盤。除此之外的其它焊盤組由連接到內(nèi)層中設(shè)置的扁平內(nèi)層焊盤組的通孔和通孔中凹槽部分內(nèi)形成的焊料凸點(diǎn)構(gòu)成，(2)，用連接到與內(nèi)層焊盤組同一層中的導(dǎo)體圖形的扁平焊盤構(gòu)成從內(nèi)層焊盤組的外邊位置起算的第1至第5行焊盤組，除焊盤外的其它內(nèi)層焊盤組由連到內(nèi)層通孔上向內(nèi)設(shè)置的另一內(nèi)層扁平焊盤組的多個(gè)扁平焊盤構(gòu)成，(3)，至少一層有上述(2)項(xiàng)所述結(jié)構(gòu)。
上述多層印刷電路板的典型結(jié)構(gòu)示于圖1。
因此，發(fā)明提出倒裝式裝配用多層印刷電路板中焊盤組的新結(jié)構(gòu)，其中，焊盤組有在多層布線層最外表面上形成的帶焊料凸點(diǎn)的多個(gè)平面化設(shè)置的焊盤，所述多層布線層是在襯底芯片上交替疊置多層絕緣層和電路導(dǎo)體構(gòu)成的。
這里用的術(shù)語“平面化設(shè)置”不僅是指按圖2所示的在x-y軸方向按單元狀態(tài)設(shè)置焊盤的方法還指按圖3所示在x-y軸方向按據(jù)齒狀設(shè)置每個(gè)焊盤的焊盤設(shè)置方法。特別是，據(jù)齒形設(shè)置方式的優(yōu)點(diǎn)是布線容易從焊盤組最外位置起算的第2至第5行的焊盤向外引出端引出。
將結(jié)合


發(fā)明。
圖1是按本發(fā)明的多層印刷電路板的一個(gè)實(shí)施例的剖視示意圖；圖2是單元狀焊料凸點(diǎn)設(shè)置的第1實(shí)施例的示意圖；圖3(a)是據(jù)齒狀焊料凸點(diǎn)設(shè)置的第2實(shí)施例的示意圖；圖3(b)是其局部放大圖；圖4(a)是扁平焊盤中焊料光刻膠的開口狀態(tài)示意圖；圖4(b)是扁平焊盤中焊料凸點(diǎn)的位移示意圖；圖5(a)是在通孔中焊料光刻膠的開口狀態(tài)的示意圖；圖5(b)是通孔中焊料凸點(diǎn)無位移的示意圖；圖6是焊料轉(zhuǎn)移處理中焊料光刻膠開口中填入焊料圖形的示意圖；圖7是(a)沒涂敷光刻膠與(b)涂光刻膠之間焊料凸點(diǎn)形成狀態(tài)的差別示意圖；圖8是焊料凸點(diǎn)連到層中各導(dǎo)體圖形的連接示意圖；圖9是開口尺寸小于焊盤直徑的焊料光刻膠示意圖；圖1符號說明1襯底(芯)27，銅圖形；3絕緣樹脂；
4通孔；5層間絕緣層6涂敷的光刻膠8通孔9扁平焊盤10焊料光刻膠11焊盤按本發(fā)明的多層印刷電路板中，連到最外表面上的導(dǎo)體圖形的扁平焊盤和這些焊盤表面上形成的焊料凸點(diǎn)構(gòu)成從多層布線層最外表面上設(shè)置的焊盤組外邊起算的第1行至第5行的焊盤，用連到焊盤組上的里邊設(shè)置的內(nèi)層扁平焊盤組的通孔和通孔凹槽部分里形成的焊料凸點(diǎn)構(gòu)成其它焊盤組。
按上述結(jié)構(gòu)，從焊盤組外邊起算的第1行至第5行的焊料盤，即，圖Z中第1，第2和第3行的焊盤，連接到最外表面上的導(dǎo)體圖形，它經(jīng)這些焊盤引出的布線電連接到外部引出端。同時(shí)，除上述第1行至第5行以外的其它焊盤，即圖2中第4、第5、第6、第7、第8和第9行的焊盤，連接到內(nèi)層通孔中設(shè)置的內(nèi)層扁平焊盤組，它們經(jīng)從這些內(nèi)層焊盤引出的布線電連接到外部引出端。即，連接到以外邊起算的第1行至第5行的焊盤的導(dǎo)體圖形經(jīng)由焊盤引出的并在第1至第4行的焊盤中迂回繞行的布線連到外部引出端，而用通孔構(gòu)成除上述焊盤的其它焊盤，并連接到內(nèi)層焊盤，它經(jīng)由這些內(nèi)層焊盤引出的布線連接到外引出端。
本發(fā)明中，連到外部引出端用的布線隨后用以各內(nèi)層焊盤引出取代從最外表面上的焊盤組引出全部布線的常規(guī)結(jié)構(gòu)，因此，能保證焊盤之間的距離相當(dāng)?shù)膮^(qū)域內(nèi)最多可通過4條布線，因此，能實(shí)現(xiàn)焊盤的高致密度。
按本發(fā)明的多層印刷電路板中，除第1行至第5行的焊盤外的其它焊盤組用連接到內(nèi)層中設(shè)置的扁平內(nèi)層焊盤組的通孔和通孔的凹槽中形成的焊料凸點(diǎn)構(gòu)成。
因此，按本發(fā)明的多層印刷電路板有埋入層間絕緣層中的金屬列結(jié)構(gòu)，因此，與只在最外表面上設(shè)置扁平焊盤的常規(guī)結(jié)構(gòu)相比，因樹脂固化收縮而造成的變形減小。結(jié)果，按本發(fā)明的多層印刷電路板中不會出現(xiàn)襯底變形或翹曲。
而且，按焊料盤的上述結(jié)構(gòu)，能用表面張力引起的自對準(zhǔn)作用增加焊料量并提高安裝精度。
按本發(fā)明的通孔有在層間絕緣層中形成的開口結(jié)構(gòu)，因而露出內(nèi)層焊盤，并用金屬膜覆蓋，用于將內(nèi)層焊盤電連接到層間絕緣層表面上的電路導(dǎo)體。在通孔的凹槽部分中填入焊料形成按本發(fā)明的焊料盤。因此，本發(fā)明不同于JP-A-4-337695所公開的用焊料將內(nèi)層焊盤電連接到層間絕緣層表面上的電路導(dǎo)體的技術(shù)。如JP-A-4-337695所示，當(dāng)用絕緣樹脂層直接覆蓋焊料時(shí)，由于鉛擴(kuò)散而使樹脂變劣。而且，樹脂與焊料的浸潤性差，因而，會出現(xiàn)用焊料構(gòu)成的通孔容易下落的缺陷。本發(fā)明中，用金屬膜形成通孔并在通孔的凹進(jìn)部分中填入焊料，因而不會出現(xiàn)樹脂變劣或通孔下落的缺陷。
按本發(fā)明的多層印刷電路板中，只有構(gòu)成焊盤組中第1行至第5行的焊盤不是通孔而是扁平焊盤。因此，這些扁平焊盤變成了緩沖區(qū)，因而，能控制通孔區(qū)與層間絕緣層區(qū)之間因固化收縮不同或熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的龜裂。
按本發(fā)明的多層印刷電路板的另一特征是，連到通孔的內(nèi)層焊盤組中第1行至第5行的焊盤組是由連到與內(nèi)層焊盤同一層中的導(dǎo)體圖形的扁平焊盤構(gòu)成，除這些焊盤之外的內(nèi)層焊盤組用連接到內(nèi)層通孔中設(shè)置的扁平內(nèi)層焊盤的扁平焊盤構(gòu)成。
按本發(fā)明的有這種層結(jié)構(gòu)的多層印刷電路板有至少一個(gè)內(nèi)層，其中，多層印刷布線層最外層表面上設(shè)置的焊料盤組中最里邊的焊料盤連接到襯底芯上的內(nèi)層焊盤。
因此，甚至在與上述情況類似的內(nèi)層焊盤組中，也能實(shí)現(xiàn)內(nèi)層焊盤的高致密度。
而且，只有內(nèi)層焊盤組中第1行至第5行的內(nèi)層焊盤是不連接到通孔的扁平焊盤。結(jié)果，這些扁平焊盤變成為緩沖區(qū)，從而，能控制通孔區(qū)與層間絕緣層區(qū)之間因固化收縮不同或熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的龜裂。
如上所述，用其中形成有焊料凸點(diǎn)的通孔在最外表面上構(gòu)成的焊料盤組經(jīng)通孔連到下面層中設(shè)置的內(nèi)層焊盤組，除第1行至第5行的焊盤之外的其它焊盤經(jīng)過通孔順序連接到更下層的內(nèi)層焊盤，最后連到襯底上的內(nèi)層焊盤上。而且，連接到焊盤組的導(dǎo)體圖形分入每個(gè)內(nèi)層焊盤組，并以內(nèi)層焊盤組最外部位置起算的第1行至第5行的焊盤引出，并連接到外部引出端。結(jié)果，位于多層布線層最外表面上的焊料盤組足以確保有相當(dāng)于位于從焊盤組外圍起算的第1至第5行的焊盤之間間隔距離的最多能通過4條布線的區(qū)域，因而，能實(shí)現(xiàn)焊盤的高致密度。
而且，連到焊盤組的多層布線層的導(dǎo)體圖形經(jīng)通孔連到襯底芯背面上形成的諸如焊料凸點(diǎn)或?qū)w銷的外引出端。特別是，有助于在襯底芯的背面上設(shè)置由交替疊置并電連接到通孔的導(dǎo)體層和樹脂絕緣層構(gòu)成的多層布線層，并在表面上形成焊料凸點(diǎn)，見圖1。
按本發(fā)明的多層印刷電路板中，構(gòu)成焊料盤組的通孔，由于它只連到內(nèi)層焊盤，因此，它能剝離。為防止通孔剝離，因此，要求層間絕緣層表面形成表面粗糙度為5-15μm的粗糙表面。當(dāng)表面粗糙度小于5μm時(shí)，與通孔的粘接強(qiáng)度不足，而當(dāng)粗糙度大于15μm時(shí)，又難以獲得精細(xì)導(dǎo)體圖形。
本發(fā)明中，它的優(yōu)點(diǎn)是，焊料光刻膠形成在多層布線層的最外表面上，焊料光刻膠開口的尺寸是使其直徑大于構(gòu)成焊料盤的扁平焊盤和通孔的直徑，因此，焊盤和通孔不會覆蓋焊料光刻膠。
按本發(fā)明的高密度焊料盤結(jié)構(gòu)中，若將焊料光刻膠的開口尺寸做得小于焊盤直徑，光致曝光現(xiàn)像(通常稱作照像術(shù))使光敏樹脂制成的焊料光刻膠開口時(shí)，因光掩模的膨脹或收縮而使開口位移，因而使焊盤的露出面積實(shí)質(zhì)上減小。結(jié)果，當(dāng)開口部分上形成焊料時(shí)，會出現(xiàn)焊料流動，橋接等缺陷，并使元件安裝可靠性變差。
因此，要求按本發(fā)明的焊料光刻膠的開口尺寸做得大于焊盤或通孔的直徑。
反之，位于多層布線層最外表面上的全部焊盤均為扁平焊盤的常規(guī)技術(shù)中，這些扁平焊盤均連接到這些焊盤存在的同一層上的導(dǎo)體圖形。因此，若將焊料光刻膠的開口尺寸做得大于焊盤直徑，則導(dǎo)電圖形中的部分布線會露出(見圖4(a)。結(jié)果，該部分上形成焊料時(shí)，焊料浮在露出的導(dǎo)電圖形的布線上，使焊料凸點(diǎn)及焊料凸點(diǎn)的位移減小，見圖4(b)。
就此而言，按本發(fā)明，除焊盤組中第1行至第5行的焊料盤外的其它焊盤組是用通孔凹槽部分中形成的焊料盤構(gòu)成，所以，它們不與同一層中的導(dǎo)體圖形連接。而且，本發(fā)明中，形成焊料凸點(diǎn)用的焊盤不重新由通孔連接，所以，即使焊料光刻膠的開口部分做得大于通孔的直徑，導(dǎo)體圖形的布線也不會從焊料光刻膠的開口部分露出，見圖5(a)。因此，按通孔凹槽部分中形成焊料凸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，不會出現(xiàn)焊料凸點(diǎn)減小，也不會出現(xiàn)焊料凸點(diǎn)位移，見圖5(b)。
因此，按本發(fā)明，可在焊料凸點(diǎn)組上設(shè)置焊料光刻膠層，不會引起除從焊料凸點(diǎn)組外部位置起算的第1行至第5行的焊料凸點(diǎn)以外的中心區(qū)中焊料凸點(diǎn)的位移。
用焊料轉(zhuǎn)移法構(gòu)成焊料凸點(diǎn)時(shí)，上述焊料光刻膠的開口尺寸做得大于焊盤直徑的結(jié)構(gòu)特別有利。焊料轉(zhuǎn)移法是腐蝕搭接到膜上的焊料箔，在相當(dāng)于焊盤位置的地方形成焊料箔圖形，并放在焊盤上，使其與它們接觸，并加熱回流，因焊料與膜的浸潤性差但與金屬的浸潤性好，使焊料轉(zhuǎn)移到焊盤上，這種焊料轉(zhuǎn)移法中，由于膜上形成的焊料箔圖形的面積通常大于焊盤面積，因此，焊料光刻膠的開口尺寸做得大于焊盤直徑時(shí)，焊料圖形恰好裝入焊料光刻膠的開口部分中，使它們之間的定位變得容易(見圖6)。
按本發(fā)明的多層印刷電路板中，經(jīng)過涂敷光刻膠而在光刻膠之間用扁平焊盤和通孔構(gòu)成最外表面處的布線層，而且，焊料光刻膠層沒有開口，以露出表面上形成的扁平焊盤和開孔。其優(yōu)點(diǎn)是，使焊料光刻膠層的開口尺寸做得大于焊盤和通孔的直徑，使部分焊盤，通孔和涂敷光刻膠從焊料光刻膠層的開口部分露出。
按上述結(jié)構(gòu)，涂敷的光刻膠覆蓋焊盤和通孔周圍的側(cè)面，見圖7。因此，焊料不粘到周圍側(cè)面上。結(jié)果，因焊料凸點(diǎn)不減小，因此連接可靠性優(yōu)異。
熱循環(huán)中，從涂敷的光刻膠和電路導(dǎo)體之間的界面開始，令在層間絕緣樹脂中(化學(xué)鍍敷用粘接層中)產(chǎn)生龜裂。為防止產(chǎn)生龜裂，要求焊料光刻膠層的開口尺寸做成小于扁平焊盤或通孔的直徑，以便用焊盤或通孔覆蓋焊料光刻膠，如圖9所示。
以下將說明按本發(fā)明的多層印刷電路板的制造方法。
(1)首先，襯底(芯)1表面上形成內(nèi)層銅圖形2，腐蝕敷銅箔在襯底1上形成銅圖形2，或在諸如玻璃環(huán)氧樹脂襯底，聚酰亞胺襯底，陶瓷襯底，金屬襯底等襯底上形成化學(xué)鍍敷用粘接層，并粗化粘接層表面形成粗糙表面，之后，進(jìn)行化學(xué)鍍敷，以此在襯底上形成銅圖形2。
特別是，當(dāng)腐蝕敷銅箔形成銅圖形2時(shí)，要求涂敷不溶解樹脂3(如環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺樹脂)，并固化，拋光，以露出銅圖形2，因而，使襯底表面光滑。由于襯底表面光滑，因此，當(dāng)其上形成光敏絕緣樹脂層時(shí)，樹脂層厚度變得均勻，因而，容易曝光和顯影。
而且，在襯底芯1中構(gòu)成通孔4，使位于正面和背面的布線層經(jīng)通孔4相互電連接。
(2)之后，在(1)項(xiàng)中形成的內(nèi)層銅圖形1上形成層間絕緣層5。要求用諸如環(huán)氧樹脂，聚酰亞胺樹脂，比斯馬爾酰亞胺三嗪樹脂，酚醛樹脂等熱固性樹脂，對熱固性樹脂、熱塑性樹脂、如磺基聚乙烯、熱塑性樹脂和熱固性樹脂的組合物、或熱塑性樹脂和光敏樹脂的組合物，光敏化而獲得的光敏樹脂，構(gòu)成層間絕緣層5。
用氧化劑，酸或堿等對樹脂層表面進(jìn)行粗化處理。經(jīng)過這種粗化處理能改善表面上形成的電路電導(dǎo)的粘接性。
特別是，要求化學(xué)鍍敷用的粘接材料作層間絕緣材料。就化學(xué)鍍敷用的粘接材料而言、最好用能溶解于酸或氧化劑中的耐熱樹脂顆粒分散，于難于溶解于酸或氧化劑的耐熱樹脂中制成的產(chǎn)品。其原因是，經(jīng)過粗化，除去了溶于酸或氧化劑中的耐熱樹脂顆粒，形成盒狀固定物能提高與電路導(dǎo)體的粘接性。
上述粘接中，要用己光敏化的熱固性樹脂，和己光敏化的熱固性樹脂和熱塑性樹脂的組合物作難溶于酸或氧化劑的耐熱樹脂，因?yàn)?，由于光敏，曝光和顯影容易構(gòu)成通孔。而且己光敏化的熱固性樹脂與熱塑性樹脂組合能提高粗糙度；因此，能提高電路導(dǎo)體的剝離強(qiáng)度，能防止經(jīng)熱循環(huán)而造成通孔部分出現(xiàn)的龜裂。
具體地說，環(huán)氧樹脂與丙烯酸，甲基丙烯酸等反應(yīng)生成的環(huán)氧丙烯酸酯和環(huán)氧丙烯酸酯與磺基聚乙烯的混合物是優(yōu)選材料。就環(huán)氧丙烯酸酯而言，希望全部環(huán)氧基中的20-80％與丙烯酸，甲基丙烯酸等反應(yīng)。
粘接中，耐熱樹脂顆粒要求選自(1)平均顆粒尺寸不大于10μm的耐熱樹脂粉；(2)聚集平均顆粒尺寸不大于2μm的耐熱樹脂粉而聚集成的平均顆粒尺寸在2-10μm的顆粒；(3)平均顆粒大小為2-10μm的耐熱樹脂粉與平均顆粒大小不大于2μm的耐熱樹脂粉的混合物；(4)平均顆粒尺寸不大于2μm的耐熱樹脂粉和無機(jī)粉中其少一種粘接到平均顆粒尺寸為2-10μm的耐熱樹脂粉表面而構(gòu)成的假顆粒，因?yàn)樗鼈兛蓸?gòu)成復(fù)雜的固定物。關(guān)于耐熱樹脂，環(huán)氧樹脂，氨基樹脂(蜜胺樹脂，尿素樹脂，胍胺樹脂)等是優(yōu)選的。特別是，改變低聚物的種類，固化劑的種類和交聯(lián)密度，能改變環(huán)氧樹脂在任何酸或氧化劑的溶解度。例如，當(dāng)用胺固化劑固化雙酚A型環(huán)氧樹脂低聚物時(shí)，制成品易于溶解在氧化劑中。但是，固化酚醛清漆環(huán)氧樹脂低聚物與咪唑固化劑的制成品難以溶解在氧化劑中。
本發(fā)明中可用的酸包括磷酸、鹽酸，硫酸、甲酸或諸如醋酸之類的有機(jī)酸。其中的有機(jī)酸對粗糙化處理后從通孔中露出的金屬導(dǎo)體層的腐蝕性小，因此、要求用有機(jī)酸。要求用鉻酸，高錳酸鹽(高錳酸鉀等)作氧化劑。特別是，溶解并除去胺樹脂時(shí)，要求用酸和氧化劑進(jìn)行另一種粗化處理。
按本發(fā)明的多層印刷電路板中，層間絕緣層5可以是多層，例如，是以下的多層形式(1)在上層電路導(dǎo)體與下層電路導(dǎo)體之間形成兩層結(jié)構(gòu)的層間絕緣層，其中，上層電路導(dǎo)體的背面設(shè)置將能溶解于酸或氧化劑中的耐熱樹脂顆粒分散于難溶于酸或氧化劑中的耐熱樹脂中而構(gòu)成的化學(xué)鍍敷用粘接層，并在下層電路導(dǎo)體背面設(shè)置難溶于酸或氧化劑的耐熱樹脂。
該結(jié)構(gòu)中，即使化學(xué)鍍敷用粘接層經(jīng)粗化處理，也不會造成層間短路。
(2)上層電路導(dǎo)體與下層電路導(dǎo)體之間形成3層結(jié)構(gòu)的層間絕緣層，其中，在下層電路導(dǎo)體之間填入填充樹脂材料，使下層電路導(dǎo)體表面和填充樹脂材料變成同一平面，并且，其上形成難溶于酸或氧化劑的耐熱樹脂層和其上用溶于酸或氧化劑的耐熱樹脂顆粒分散于難溶于酸或氧化劑的耐熱樹脂形成的化學(xué)鍍敷用粘接層。
該結(jié)構(gòu)中，下層電路導(dǎo)體之間填入填充樹脂材料，使襯底表面光滑，因而不會出現(xiàn)因厚度不均勻造成的曝光質(zhì)量低劣。而且，當(dāng)填充樹脂材料中包含諸如二氧化硅之類的無機(jī)材料顆粒時(shí)，固化收縮率降低，以防止襯底翹曲。而且，要求用無溶劑樹脂作填充樹脂材料，無溶劑環(huán)氧樹脂顆粒最好。因?yàn)椋褂萌軇r(shí)，加熱會使溶劑揮發(fā)，引起層間剝離。
(3)干燥第(2)項(xiàng)中形成的層間絕緣層5之后，用光敏樹脂時(shí)，經(jīng)曝光和顯影形成通孔的開口部分，或，用熱固性樹脂時(shí)，用熱固化和激光加工構(gòu)成通孔用開口部分。
(4)，設(shè)置有第(3)項(xiàng)中的通孔用開口部分的層間絕緣層5的表面粗糙后，加入晶核。
要求用貴金屬離子、膠體等作晶核。通常，用氯化鈀和鈀膠體。而且，要求進(jìn)行熱處理，使晶核固定。
(5)經(jīng)第(4)項(xiàng)加晶核后，構(gòu)成光刻膠涂膜6。
可用市售產(chǎn)品做光刻膠涂膜6。并可用咪唑固化劑和環(huán)氧樹脂與醋酸、甲基醋酸等反應(yīng)生成的環(huán)氧醋酸酯的組合物，或環(huán)氧醋酸酯，磺基聚乙烯和咪唑固化劑的細(xì)合物。
這種情況下，要求環(huán)氧醋酸酯與磺基聚乙烯的比例是50/50-80/20。如果環(huán)氧醋酸酯的比例太大，則柔軟性低，若比例太小，光敏性、耐酸堿性、耐氧化劑性均小。
就環(huán)氧醋酸酯而言，要求其全部環(huán)氧基中的20-80％與醋酸、甲基醋酸等反應(yīng)，若醋酸比例太高，經(jīng)OH基的親水性變高，吸水性提高，而醋酸比例太小，分辨率降低。
就堿性骨架樹脂而言，要求環(huán)氧樹脂是酚醛清漆類樹脂，因?yàn)樗慕宦?lián)密度高，有優(yōu)異的耐堿性，可將固化產(chǎn)品的吸水率調(diào)節(jié)到不大于10％。關(guān)于酚醛清漆類環(huán)氧樹脂有甲氧甲酚酚醛清漆類環(huán)氧樹脂和苯酚酚醛清漆類環(huán)氧樹脂。
(6)經(jīng)第(5)項(xiàng)沒形成光刻膠涂膜6的部分經(jīng)最初鍍敷。這時(shí)，不只構(gòu)成銅圖形7也構(gòu)成通孔8。
要求用選自銅、鎳、鈷和磷中的至少兩種金屬的合金鍍敷進(jìn)行最初的鍍敷，因?yàn)樵摵辖鸬膹?qiáng)度高能提高剝離強(qiáng)度。
最初化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，要求羥基羧酸作在堿性條件下馬銅、鎳、鈷形成穩(wěn)定絡(luò)合物(或配合體)的絡(luò)合劑。
最初化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，將金屬離子還原成金屬元素的還原劑要求是選自醛，連二磷酸鹽(叫作令磷酸鹽)，氫化硼和聯(lián)氨中的至少一種。這些還原劑溶于水，有優(yōu)異的還原力。特別是，為沉淀鎳，要求用連二磷酸鹽。
最初化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，調(diào)節(jié)堿性條件用的PH值調(diào)節(jié)劑要求用選自氫氧化鈉，氫氧化鉀和氫氧化鈣中的至少一種堿性化合物。在堿性條件下，羥基羧酸與鎳離子等形成絡(luò)合物。關(guān)于羥基羧酸，要求是檸檬酸，蘋果酸，酒石酸等。要求羥基羧酸的濃度是0.1-0.8M。當(dāng)濃度小于0.1M時(shí)，不能形成足夠的絡(luò)合物，會引起不正常沉淀和液體分解。當(dāng)濃度大于0.8M時(shí)，沉淀速度變慢、并存在大量氫。
要求最初化學(xué)鍍?nèi)芤喊p吡啶基，因?yàn)椋p吡啶基能控制鍍槽中出現(xiàn)金屬氧化物，以控制出現(xiàn)瘤狀物。
而且，溶解銅、鎳和鈷的化合物，如硫酸銅，硫酸鎳、硫酸鈷、氯化銅、氯化鎳和氯化鈷等提供銅離子、鎳離子和鈷離子。
由化學(xué)鍍液構(gòu)成的最初鍍膜對化學(xué)鍍敷用粘接層的粗化表面有優(yōu)良的流動性，并描繪出粗化表面形式。因此，最初鍍膜有與粗化表面相同的固定作用。因此，在最初鍍膜上形成的第2鍍膜由于本身具有固定作用因而能保證粘接性。結(jié)果，最初鍍膜要求是從所述化學(xué)鍍液沉淀出的高強(qiáng)度鍍膜，用以控制剝離強(qiáng)度，第2鍍膜要求是高導(dǎo)電性的、沉淀速度快，最好是從代替復(fù)合物鍍液的簡單銅鍍液沉淀出的鍍膜。
(7)第(6)次中形成的最初鍍膜上進(jìn)行第2次鍍敷，構(gòu)成包括通孔的電路導(dǎo)體，要求由第2次鍍敷形成的鍍膜是銅鍍膜。
第2化學(xué)鍍液要求用包含銅離子，三鏈烷醇胺、還原劑和PH值調(diào)節(jié)劑的化學(xué)鍍液。其中銅離子濃度是0.005-0.015mol/l；PH值調(diào)節(jié)劑濃度是0.25-0.35mol/l，還原劑濃度是0.01～0.04mol/l。該鍍液在鍍槽中穩(wěn)定，能減小瘤狀物的產(chǎn)生。
第2化學(xué)鍍液中，三鏈烷醇胺的濃度要求是0.1-0.8M。鍍敷沉淀反應(yīng)主要發(fā)生在該范圍內(nèi)。三鏈烷醇胺要求是三乙醇胺，三異丙醇胺，三甲醇胺和三丙醇胺中的至少一種，因?yàn)樗鼈內(nèi)苡谒?br> 第2化學(xué)鍍液中，還原劑要求是乙醛，連二磷酸鹽、硼氫化合物和聯(lián)氨中的至少一種，因?yàn)?，它們能溶于水，并在堿性條件下有還原力。PH值調(diào)節(jié)劑要求是氫氧化鈉，氫氧化鉀和氫氧化鈣中的至少一種。
按該方式，形成由最初鍍膜和第2鍍膜構(gòu)成的導(dǎo)體圖形，內(nèi)層焊盤組穿過上層和通孔(圖1中第3和第4行的全部32個(gè)焊盤和圖2和圖8中總的108個(gè)焊盤)和連接通孔組連接到襯底芯上的導(dǎo)體圖形(圖1中第5行中心的4個(gè)通孔和圖2和圖8中全部38個(gè)通孔)。
(8)之后，重復(fù)第(2)和第(3)步，形成有通孔的開口部分的層間絕緣層5(圖1中除第1和第2行外的全部36個(gè)開口，圖2和圖8中全部144個(gè)通孔，用于在上層形成焊盤組)。
(9)層間絕緣層表面粗化后，給它加晶核，涂鍍敷光刻膠組合物，干燥，曝光和顯影，形成具有在加焊料凸點(diǎn)11的位置形成焊盤和通孔(圖1中總數(shù)為100個(gè)開口和圖2和圖8中總數(shù)為324個(gè)開口)用的開口部分的鍍敷光刻膠6。
(10)之后，重復(fù)步驟(6)、(7)，由此，對沒形成鍍敷光刻膠6的部分最初鍍敷和第2次鍍敷，在圖1中第1行和第2行(總數(shù)為64個(gè)焊盤)和通孔8的里邊(總數(shù)為36個(gè)通孔)形成扁平焊盤9或在圖2和圖8的第1行，第2行和第3行(總數(shù)為180個(gè)焊盤)和通孔里邊(總數(shù)為36個(gè)通孔)形成扁平焊盤9。
(11)之后，第(10)項(xiàng)中形成的焊盤9和通孔8的表面順序鍍Ni和Au。
(12)而且，加光敏焊料光刻膠10，進(jìn)行曝光和顯影，形成沒有開口的焊料光刻膠層10，所述開口在相當(dāng)于焊盤和通孔位置的尺寸比這些焊盤和通孔的尺寸大。具體地說，通孔8的尺寸是175μm，焊盤9的尺寸是100μm，焊料光刻膠10的開口尺寸在通孔部分8是200μm，在焊盤部分9的焊料光刻膠的開口尺寸是125μm。
(13)焊料箔疊置于聚對苯二甲酸乙酯膜上，對它腐蝕，在相當(dāng)于通孔和焊盤的位置去除焊料圖形。之后，疊膜，使焊料圖形與焊盤和通孔接觸，并且焊料在加熱條件下回流轉(zhuǎn)移到焊盤和通孔上，形成焊料凸點(diǎn)。而且，焊盤部分中的焊料量與通孔部分中的焊料量之比例如是190∶210。
圖1中展示出這樣獲得的多層印刷電路板的剖視示意圖。圖示的多層印刷電路板的背面設(shè)置有多層布線層，它實(shí)質(zhì)上是按與上述方法相同的方法制成的。
本發(fā)明中、除了用上述的全加成工藝外，還可用半加成工藝制造多層印刷電路板。
半加成工藝是層間絕緣樹脂層粗糙，在整個(gè)表面上化學(xué)鍍一薄的厚度，在不形成導(dǎo)體的化學(xué)鍍膜部分上形成光刻膠層，在未形成光刻膠的部分電解鍍敷厚的厚度，去除光刻膠層和其下的化學(xué)鍍膜，形成電路導(dǎo)體圖形。
多層印刷電路板具有以下功能。
(1)如圖1所示，多個(gè)焊料凸點(diǎn)以外邊逐漸分割成臺階式下層電路導(dǎo)體，并經(jīng)各個(gè)電路導(dǎo)體連接到背面處的外引出端。因此，焊料凸點(diǎn)不需要經(jīng)由焊盤引出的布線連接到外引出端，而且，焊料盤之間的距離也有足以使一根布線穿過的寬度。結(jié)果，能實(shí)現(xiàn)芯片的高集成度(高致密度)。而且，布線長度縮短，因此，發(fā)送延遲減小，能傳送高頻信號。
(2)由于層間絕緣層中形成了金屬通孔組，因而不會發(fā)生因樹脂固化收縮或熱膨脹引起的層間絕緣層翹曲或變形。而且，扁平焊盤由通孔組外圓周環(huán)繞，并用作緩沖區(qū)，它能控制圍繞通孔形成區(qū)出現(xiàn)龜裂(它是因通孔組形成區(qū)與絕緣樹脂層之間的熱膨脹系數(shù)不同造成的)。
(3)達(dá)到焊料凸點(diǎn)高致密度的情況下，必須將焊料光刻膠的開口尺寸做得大于焊盤或通孔的尺寸，這是由于考慮到光掩模的位移。就此而言，按本發(fā)明，即使開口尺寸做大，焊料盤組的較大部分與通孔匹配，因此不會出現(xiàn)由于導(dǎo)體圖形露出而導(dǎo)致焊料凸點(diǎn)位移或高度降低。
如上所述，按本發(fā)明，提供了能倒裝式裝配用的多層印刷電路板，達(dá)到了焊料凸點(diǎn)的高致密度，減小了因樹脂固化收縮造成的變形，減小了焊料位移，有優(yōu)異的安裝可靠性。
而且，按本發(fā)明的多層印刷電路板能控制熱循環(huán)中出現(xiàn)龜裂，能防止布線斷裂，使用壽命長。
而且，按本發(fā)明的多層印刷電路板能縮短布線長度，減小發(fā)送延遲，噪聲小，能用在高頻區(qū)。
權(quán)利要求
1.多層印刷電路板，包括芯襯底，在襯底上交替疊置層間絕緣層和電路導(dǎo)體而形成的多層布線層，和在多層布線層的最外表面上平面化設(shè)置的有多個(gè)焊料凸點(diǎn)的焊盤組，其特征是，(1)從焊盤組外部位置起算的第1行至第5行的焊盤用連接到最外表面上的導(dǎo)體圖形的扁平焊盤和焊盤表面上形成的焊料凸點(diǎn)構(gòu)成，除這些焊盤之外的其它焊盤組用連接到位于內(nèi)層的扁平內(nèi)層焊盤組的通孔及通孔的凹槽部分中的焊料凸點(diǎn)構(gòu)成；(2)從內(nèi)層焊盤組的外部位置起算的第1行至第5行的焊料盤用連到與內(nèi)層焊料組處于同一層中的導(dǎo)體圖形的扁平焊盤構(gòu)成，除此之外的其余內(nèi)層焊盤用經(jīng)通孔連接到內(nèi)層上向里設(shè)置的又一內(nèi)層扁平焊盤組的扁平焊盤構(gòu)成，(3)至少有一層有上述第(2)項(xiàng)所述層的結(jié)構(gòu)。
2.按權(quán)利要求1的多層印刷電路板，其中，層間絕緣層構(gòu)成表面粗糙度為5-15μm的粗糙表面。
3.按權(quán)利要求1的多層印刷電路板，其中，在多層印刷電路板的最外表面上形成焊料光刻膠層，焊料光刻膠層開口尺寸做得大于構(gòu)成焊盤的扁平焊盤和通孔的直徑，使焊盤和通孔不覆蓋焊料光刻膠。
4.按權(quán)利要求1的多層印刷電路板，其中，在多層印刷電路板的最外表面上形成焊料光刻膠層，焊料光刻膠的開口尺寸做得小于構(gòu)成焊料盤的扁平焊盤和通孔的直徑，以用焊盤和通孔覆蓋焊料光刻膠。
全文摘要
多層印刷電路板包括襯底芯,在襯底芯上交替疊置層間絕緣層和電路導(dǎo)體構(gòu)成的多層布線層,多層布線層最外表面上設(shè)置的有多個(gè)焊料凸點(diǎn)的焊盤組,其中,以焊盤組最外位置起算的第1行至第5行的焊盤用連接到最外表面上設(shè)置的導(dǎo)體圖形的扁平焊盤和焊盤表面上形成的焊料凸點(diǎn)構(gòu)成,從內(nèi)層焊盤組最外位置起算的第1行至第5行的焊盤用連到與內(nèi)層焊盤組同一層中的導(dǎo)體圖形的扁平焊盤構(gòu)成。
文檔編號H05K1/11GK1182345SQ9711484
公開日1998年5月20日 申請日期1997年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月19日
發(fā)明者淺井元雄, 川村洋一郎 申請人:揖斐電株式會社