印刷布線板和印刷布線板的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種印刷布線板和印刷布線板的制造方法，從而在增強最外層導電圖案的密度的同時確保了凸塊的連接可靠性。印刷布線板具有層間絕緣層、形成在層間絕緣層上的導電圖案以及阻焊層，阻焊層具有開口以使導電圖案的至少一部分和位于該導電圖案的周圍的層間絕緣層露出。在從開口露出的導電圖案和層間絕緣層上形成有金屬層，并且在開口中的金屬層上形成有凸塊。
【專利說明】印刷布線板和印刷布線板的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種印刷布線板，其具有通過交替地層疊層間絕緣層和導電圖案而形成的堆積層，本發(fā)明還涉及一種這樣的印刷布線板的制造方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著電子裝置變得越小越薄，存在著對于安裝在這樣的電子裝置上的更薄的印刷布線板的強烈的需求。為了滿足對于更薄的印刷布線板的需求，需要減少堆積層的數目并且在堆積的印刷布線板中的更少的層中布置導電圖案。專利文獻I公開了沒有形成環(huán)岸(焊盤)的結構，這允許擴大用于布置導電圖案的空間，從而增加了導電圖案的數目。
[0003]現有技術
[0004]專利公開
[0005]專利文獻1:日本特開2010-103435號公報
【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術問題
[0007]然而，如果在專利文獻I中在無岸導電圖案上形成了凸塊，則凸塊的連接可靠性由于凸塊與導電圖案(焊盤)之間的較小的接觸面積而不可避免地降低。另外，由于凸塊的體積也減小，因此，其減緩應力的能力被認為在安裝諸如IC芯片等等的裸片時減小。
[0008]本發(fā)明用于解決上述問題。本發(fā)明的目的在于提供一種印刷電路板及其制造方法，使得在增加最外層導電圖案的密度的同時確保了凸塊的連接可靠性。
[0009]本發(fā)明的技術方案
[0010]本發(fā)明的一方面提供了下述印刷電路板，其具有層間絕緣層、形成在層間絕緣層上的導電圖案以及阻焊層，其具有使導電圖案的至少一部分以及導電圖案周圍的層間絕緣層露出的開口。在這樣的印刷電路板中，在從開口露出的導電圖案和層間絕緣層上形成有金屬層，并且在開口中的金屬層上形成有凸塊。
[0011]本發(fā)明的效果
[0012]在根據第一方面的印刷布線板中，導電圖案的至少一部分以及導電圖案周圍的層間絕緣層從阻焊層的開口露出。即，導電圖案(焊盤)的寬度被設置為小于阻焊層的開口的直徑。因此，與阻焊層的開口的直徑小于焊盤直徑的情況相比，焊盤所占據的區(qū)域減小，從而允許導電圖案的高密度布置。此外，在從開口露出的導電圖案和層間絕緣層上形成有金屬層，并且在開口中的金屬層上形成有凸塊。因此，凸塊形成在阻焊層的開口中的導電圖案和其周圍的層間絕緣層上。結果，在形成能夠減緩在安裝處理期間施加的應力的凸塊的同時增強了半導體元件的連接可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是示出根據本發(fā)明的第一實施方式的印刷布線板的制造步驟的視圖；[0014]圖2是示出根據本發(fā)明的第一實施方式的印刷布線板的制造步驟的視圖；
[0015]圖3是示出根據本發(fā)明的第一實施方式的印刷布線板的制造步驟的視圖；
[0016]圖4是示出根據本發(fā)明的第一實施方式的印刷布線板的制造步驟的視圖；
[0017]圖5是示出根據本發(fā)明的第一實施方式的印刷布線板的制造步驟的視圖；
[0018]圖6是根據第一實施方式的印刷布線板的截面圖；
[0019]圖7是最外層的導電圖案的平面圖；
[0020]圖8的(A)是示出焊盤部與開口的位置關系的截面圖；圖8的(B)是平面圖；圖8的(C)是示出焊盤部與開口 之間的容許誤差的視圖；
[0021]圖9的(A)是圖5的(A)中的圓圈(Ca)的放大視圖；圖9的(B)是圖5的(B)中的圓圈(Cb)的放大視圖；圖9的(C)是圖6中的圓圈(Ce)的放大圖；
[0022]圖1O是凸塊的顯微照片；
[0023]圖11是根據第一實施方式的修改示例的印刷布線板的導電圖案的平面圖；以及
[0024]圖12是示出根據第二實施方式的印刷布線板的凸塊的制造步驟的視圖。
【具體實施方式】
[0025]第一實施方式
[0026]圖6示出了根據本發(fā)明的第一實施方式的印刷布線板10的結構。印刷布線板10包括具有第一表面(F)(上表面:將要安裝半導體元件的一側)和第二表面(S)(下表面:將要安裝母板的一側)的核心基板30。第一導電圖案(34F)形成在核心基板30的第一表面(F)上，并且第二導電圖案(34S)形成在第二表面(S)上。過孔導體36形成在核心基板30中，并且第一導電圖案(34F)和第二導電圖案(34S)由過孔導體36連接。在過孔導體36的端部中，第一導體環(huán)岸(36f)形成在第一表面(F)側，并且第二導體環(huán)岸(36s)形成在第二表面(S)側。第一層間絕緣層(50F)形成為覆蓋核心基板30的第一表面(F)和第一導電圖案(34F)。導電圖案(58F)形成在第一層間絕緣層(50F)上，并且導電圖案(58F)和第一導電圖案(34F)由導通孔(60F)連接。阻焊層(70F)形成為覆蓋第一層間絕緣層(50F)和第一導電圖案(34F)。阻焊層(70F)具有開口(71F)。然后，焊料凸塊(76F)形成在開口(71F)中。而且，第二層間絕緣層(50S)形成為覆蓋核心基板30的第二表面(S)和第二導電圖案(34S)。導電圖案(58S)形成在第二層間絕緣層(50S)上，并且導電圖案(58S)和第一導電圖案(34S)由導通孔(60S)連接。阻焊層(70S)形成為覆蓋第二層間絕緣層(50S)和第二導電圖案(34S)。阻焊層(70S)具有開口(71S)。然后，焊料凸塊(76S)形成在開口(71S)中。
[0027]圖7的(A)示出了形成在第一層間絕緣層(50F)上的導電圖案(58F)的平面圖。圖7的(A)中的點劃線示出了阻焊層(70F)的開口(71F)。在導電圖案(58F)中，從阻焊層(70F)的開口(71F)露出的部分用作焊盤部(58FP)。用于與半導體元件連接的焊料凸塊(76F)形成在焊盤部(58FP)上。此外，導電圖案(58F)具有從焊盤部(58FP)延伸出的布線部(58FL)。在第一實施方式中，開口(71F)的直徑大約為5(^111，并且焊盤部(58--)的寬度(Wl)大約為1511111，而焊盤部(58--)的寬度(Wl)被設置為與布線部(58FL)的寬度(W2)大致相同。這里，在焊盤部(58FP)當中，焊盤部(58FP1)具有大約30μπι的寬度(W3)。焊盤部(58FP )在平面視圖中大致為矩形。導電圖案(58F)的端部(58FPP )由阻焊層(70F)覆蓋。因此，確保了導電圖案(58F)與第一層間絕緣層(50F)之間的粘附性。在一些導電圖案(58F)中，焊盤部(58FP1)與布線部(58FL1)之間的邊界部分(K)由阻焊層(70F)覆蓋。因此，防止了邊界部分(K)接觸焊料凸塊(76F)，并且抑制了源于邊界部分(K)處的開裂和凸塊(76F)內的傳播。
[0028]此外，焊盤部(58FP)周圍的第一層間絕緣層(50F)的表面(H)從阻焊層(70F)的開口(71F)露出。這里，圖9的(C)是從第一表面(F)側的阻焊層(70F)的開口(71F)露出的圖6的圓圈(Ce)中的部分的放大圖，并且圖10是該部分的顯微照片。如上所述，層間絕緣層(50F)和端部(58FP )從阻焊層(70F)的開口( 7IF)露出。從開口( 7IF)露出的層間絕緣層(50F)的表面被粗化。端部(58FP)的角部形成為在截面視圖中大致為弧形。因此，當印刷布線板被增加有熱歷史時，施加在焊盤部(58FP)的角部上的應力得以減輕。因此，認為抑制了源于焊盤部(58FP)的角部處的開裂和焊料凸塊(76F)內的傳播。由鍍鎳層72和鍍金層74構成的金屬層80形成在從開口(71F)露出的層間絕緣層(50F)和焊盤部(58FP)上。焊盤部(58FP)上的金屬層80的表面彎曲為在截面視圖中大致為半圓形。而且，金屬層80形成為其厚度在端部(58FP)的角部處較薄，而其相對厚度在焊盤部(58FP)的上表面上增大。在金屬層80上形成的焊料凸塊(76F)填充在開口(71F)中而沒有留下任何間隙，并且與開口(71F)的整個側表面接觸。
[0029]圖8的(A)是示出焊盤部(58FP)與開口(71F)的位置關系的截面圖，并且圖8的(B)是平面圖。它們的位置被設置為使得開口(71F)的中心(C)與穿過焊盤部(58FP)的橫向方向上的中心并且在縱向方向上延伸的虛擬線(C2)交叉。通過這樣設置，相對于軸方向上的焊盤部的中心(C2)的凸塊(76F)的左部與凸塊(76F)的右部變?yōu)閷ΨQ。因此，應力沒有局部地集中，并且更容易地確保凸塊(76F)的連接可靠性。
[0030]圖8的(C)示出了焊盤部(58FP)與開口(71F)之間的容許誤差。開口(71F)示出了沒有誤差的開口。在開口(71F)與焊盤部(58FP)的側壁之間形成有距離(T)((50-15)+2=17.5μπι)。(71F’)示出了具有最大容許誤差(t)的開口。在第一實施方式中，最大容許誤差(t)被設置為小于距離(T )。
[0031]在第一實施方式的印刷布線板中，沒有使用圖7的(B)中所示的現有技術的圓形焊盤(158P)，而是用作焊盤(焊盤部(58FP):寬度(wl))和另外的布線(58FL)(寬度(Wl))形成為具有大致相同的寬度。這里，在現有技術中，導電圖案之間的間隔(D2)不可避免地增大(D2 > Dl)以保持圓形焊盤(158P)與導電圖案158之間的絕緣距離(d2) (d2與dl)。相反地，在第一實施方式中，焊盤部(58FPP)為矩形形狀，并且其寬度大致與布線部的寬度相同，如圖7的(A)中所示。因此，當焊盤部(58FPP)之間的距離(dl)與上述(d2)相同，導電圖案之間的間隔(Dl)變得小于上述(D2)。即，在第一實施方式中，與現有技術相比，每單位面積的導電圖案的數目能夠增大，從而允許導電圖案的高密度布置。通常，在將要安裝半導體元件的印刷布線板中，導電圖案的間隔通過從半導體元件下面緊鄰的最外層(最上層層間絕緣層上)朝向母板側的最外層(最下層層間絕緣層)逐漸散開而增大，從而半導體元件的細電極連接到母板側的電極。因此，最上層導電圖案的密度最高，從而進一步增大要求最高密度的最上層的導電圖案的密度。另外，通過將阻焊層(70F)的開口(71F)的直徑設置為大于導電圖案(58F)的寬度，如果在開口(71F)的形成過程中發(fā)生與導電圖案相關的準確性誤差，則更容易露出導電圖案(58F)(焊盤部)。結果，更容易確保焊料凸塊(76F)與導電圖案(58F)(焊盤部)的連接，并且在其間實現了足夠的連接可靠性。此外，金屬層80形成在從阻焊層(70F)的開口(71F)露出的導電圖案和層間絕緣層上，并且焊料凸塊(76F)形成在金屬層80上。因此，在阻焊層(70F)的開口(71F)中，焊料凸塊形成在導電圖案以及導電圖案周圍的層間絕緣層上。結果，確保了半導體元件的連接可靠性，使得更容易形成能夠在安裝過程中減輕應力的凸塊。
[0032]在圖1?6中示出了圖6中的印刷布線板10的制造方法。
[0033](I)絕緣基板30是初始材料，其厚度為0.2mm并且通過將諸如玻璃布的核心材料與玻璃環(huán)氧樹脂或BT (雙馬來酰亞胺三嗪)樹脂浸在一起來制造(圖1的(A))。從上表面(第一表面(F))側和下表面(第二表面(S))側使用激光形成用于過孔導體的貫通孔31 (圖1 的(B))。
[0034](2)在絕緣基板30的上表面上施加鈀催化劑(由Atotech制造)，并且執(zhí)行非電解鍍銅以在基板的上表面以及用于過孔導體的貫通孔31的側壁上形成0.6 μ m厚的非電解鍍銅膜(保護層)32 (圖1的(C))。
[0035](3)然后，在絕緣基板30的兩個表面上層疊市售干燥膜，并且通過曝光和顯影形成抗鍍劑35 (圖2的(A))。
[0036](4)執(zhí)行電解鍍以在貫通孔31中以及基板30的沒有形成抗鍍劑35的部分上形成電解鍍銅膜33 (圖2的(B))。
[0037](5)然后，在使用胺溶液移除抗鍍劑35之后，利用主要包含氯化銅(II)的蝕刻溶液溶解并移除形成有抗鍍劑的非電解鍍膜32以形成包括第一導體環(huán)岸(36f)和第二導體環(huán)岸(36s)的第一導電圖案(34F)和第二導電圖案(34S)(圖2的(C))。
[0038](6)不包含核心材料并且略小于基板的用于層間絕緣層的樹脂膜(商品名ABF-45SH，由Ajinomoto制造)被布置在基板30的上表面(第一表面)和下表面(第二表面)上，初步按壓并且按尺寸切割之后，使用真空層壓器進行層壓。因此，形成了第一層間絕緣層(50F)和第二層間絕緣層(50S)(圖2的(D))。
[0039](7)接下來，使用C02氣體激光，在層間絕緣層(50F，50S)中形成導通孔開口(51F，51S)(圖 3 的(A))。
[0040](8)具有導通孔開口(51F，51S)的基板浸沒在包含60g/L的高錳酸的80°C溶液中10分鐘以移除在層間絕緣層(50F，50S)的上表面上存在的顆粒。因此，包括導通孔開口 51的內壁的層間絕緣層(50F, 50S)的上表面被粗化(在圖中未示出)。
[0041](9)接下來，在上述處理之后，基板被浸沒在中和溶液(由Shipley制造)中并且用水來進行清洗。此外，通過在基板的粗化表面上施加鈀催化劑，催化劑核附著在層間絕緣層的上表面和導通孔開口的內壁表面上。
[0042](10)接下來，附著有催化劑的基板被浸沒在由C.Uyemura&C0.，Ltd.制造的非電解鍍銅溶液(Thru-cup PEA)中，從而在整個粗化表面上形成具有0.3?3.0 μ m的厚度的非電解鍍銅膜。因此，獲得了下述基板，其具有形成在包括導通孔開口(51F，51S)的內壁表面的第一層間絕緣層(50F)和第二層間絕緣層(50S)的上表面上的非電解鍍銅膜52 (圖3的(B))。
[0043](11)在形成有非電解鍍銅膜52的基板上層壓市售光敏干燥膜，并且布置掩模并且進行曝光/顯影處理以形成抗鍍劑54 (圖3的(C))。
[0044](12)利用50°C的水清洗基板以進行清潔和去油污。在利用水進行清洗之后，進一步利用硫酸來清洗基板。然后，執(zhí)行電解鍍以在沒有形成抗鍍劑54的部分中形成15 μ m厚的電解鍍銅膜56 (圖4的(A))。
[0045](13)此外,在利用5%K0H溶液移除抗鍍劑54之后,使用硫酸和過氧化氫的混合溶液蝕刻掉抗鍍劑下面的非電解鍍膜以形成導電圖案(58F，58S)和導通孔(60F，60S)(圖4的(B))。然后，對導電圖案(58F，58S)以及導通孔(60F，60S)的上表面進行粗化。
[0046](14)接下來，在多層布線板的兩個表面上，將市售阻焊復合物施加為20 μ m厚并且進行干燥。然后，將具有阻焊開口部的圖案的5mm厚的光掩模粘附到阻焊層，暴露于UV射線并且利用DMTG溶液來進行顯影。因此，在上表面?zhèn)刃纬闪司哂休^小直徑的開口(71F)，并且在下表面?zhèn)刃纬闪司哂休^大直徑的開口(71S)(圖4的(C))。從開口(71F)露出的導電圖案(58F)形成了焊盤部(58FP)。此外，利用熱處理固化阻焊層，并且形成了具有開口且厚度為15?25μπι的阻焊層(70F，70S)。
[0047](15)在阻焊層(70F)的開口(71F)中進行氧等離子處理，并且在開口中露出的層間絕緣層(50F)的表面被粗化(圖5的(A))。圖9的(A)是圖5的(A)中的圓圈(Ca)中的一部分的放大圖。
[0048](16)接下來，具有阻焊層(70F，70S)的基板浸沒在非電解鍍鎳溶液中以在開口部(71F，71S)中形成5μπι厚的鍍鎳層72。然后，基板被進一步浸沒在非電解鍍金溶液中以在鍍鎳層72上形成0.03 μ m厚的鍍金層74 (圖5的(B))。在此期間，由于在從開口部(71F)露出的整個部分上殘留了鈀催化劑，因此，在從開口部(71F)露出的整個部分上形成由鍍鎳層72和鍍金層74制成的金屬層。圖9的(B)是圖5的(B)中的圓圈(Cb)的一部分的放大圖。替代鎳-金層，也可以形成由鎳-鈀-金層制成的三層、由錫或貴金屬(例如，金、銀、鈀或鉬)制成的單層。如上所述，金屬層80的表面彎曲為在焊盤部(58FP)上具有半圓形截面形狀。另外，鍍金層74的表面彎曲為在焊盤部(58FP)的端部處具有較小的厚度。
[0049](17)在將助焊劑(在圖中未示出)施加在開口(71F，71S)中之后，焊料球(77Fb)被裝載在上阻焊層(70F)的開口(71F)上，并且焊料球(77Sb)被裝載在下阻焊層(70S)的開口(71S)中(圖5的(C))。接下來，進行回流以在上表面上形成焊料凸塊(76F)并且在下表面上下形成焊料凸塊(76S)(圖6)。在焊料球(77Fb)的回流處理中，由于上述鍍金層74的高可焊性，形成在鍍金層74上的焊料凸塊(76F)填充在開口(71F)中而沒有留下空間，并且接觸開口(71F)的所有側表面。
[0050]半導體元件安裝在印刷布線板10上，并且進行回流使得印刷布線板的焊盤部與半導體元件的電極通過焊料凸塊(76F)連接(在附圖中未示出)。
[0051 ] 在根據第一實施方式的印刷布線板的制造方法中，在形成了阻焊層(70F)之后，對從開口(71F)露出的層間絕緣層(50F)的表面進行粗化。然后，金屬層形成在層間絕緣層的粗化表面上，并且凸塊形成在金屬層上。因此，凸塊與從開口(71F)露出的部分(層間絕緣層)的連接可靠性得到增強。
[0052]第一實施方式的第一修改示例
[0053]圖11的(A)是根據第一實施方式的第一修改示例的印刷布線板的導電圖案(58F)的平面圖。在第一實施方式的第一修改示例中，焊盤部(58FP)形成在矩形焊盤部(58FPP)中。在第一實施方式的第一修改示例中，由于焊盤部(58FP)的寬度較寬，因此在焊盤部(58FP)與凸塊之間增強了連接可靠性。[0054]第一實施方式的第二修改示例
[0055]圖11的(B)是根據第一實施方式的第二修改示例的印刷布線板的導電圖案(58F)的平面圖。在第一實施方式的第二修改示例中沒有形成矩形焊盤部。在第一實施方式的第二修改示例中進一步增強了導電圖案的密度。
[0056]第二實施方式
[0057]圖12示出了根據第二實施方式的印刷布線板的制造方法。當在參考圖4的(B)描述的第一實施方式中移除抗鍍劑下面的非電解鍍膜以形成導電圖案(58F)時，使用作用于非電解鍍的催化劑核的鈀催化劑稀疏地殘留在層間絕緣層(50F)上并且殘留的量沒有引起短路(圖12的(A))。然后，由于鈀催化劑，在阻焊層(70F)的開口(71F)中露出的層間絕緣層(50F)上形成鍍鎳層72和鍍金層74 (圖12的(B))。之后,與第一實施方式中一樣,在開口 71中形成凸塊(76F)(圖12的(C))。
[0058]在根據第二實施方式的印刷布線板的制造方法中，由于當形成導電圖案(58F)時使鈀催化劑殘留在層間絕緣層(50F)上，因此，通過在阻焊層的開口(71F)中露出的層間絕緣層的表面上進行鍍處理利用鈀催化劑形成金屬層(鍍鎳膜72和鍍金膜74)。S卩，凸塊(76F)形成在從阻焊層的開口(71F)露出的整個部分上，并且實現了與第一實施方式相同的效果。
[0059]附圖標記說明
[0060]30核心基板
[0061]34F，34S 導電圖案
[0062]50F，50S層間絕緣層
[0063]58F，58S 導電圖案
[0064]58FP 焊盤部
[0065]60F,60S導通孔導體
[0066]70F, 70S 阻焊層
[0067]80金屬層
[0068]76F 凸塊
【權利要求】
1.一種印刷布線板，所述印刷布線板包括: 層間絕緣層； 導電圖案，所述導電圖案形成在所述層間絕緣層上；以及 阻焊層，所述阻焊層具有開口，所述開口使所述導電圖案的至少一部分和位于該導電圖案周圍的所述層間絕緣層露出， 其中，在從所述開口露出的所述導電圖案和所述層間絕緣層上形成有金屬層；并且 在所述開口中的所述金屬層上形成有凸塊。
2.根據權利要求1所述的印刷布線板，其中，所述金屬層形成在從所述開口露出的整個部分上。
3.根據權利要求1所述的印刷布線板，其中，所述凸塊與所述開口的整個側壁接觸。
4.根據權利要求1所述的印刷布線板，其中，形成在所述導電圖案上的所述金屬層具有彎曲表面。
5.根據權利要求1所述的印刷布線板，其中，所述導電圖案具有焊盤部和布線部，所述凸塊形成在所述焊盤部上，并且所述布線部從所述焊盤部延伸出，并且所述焊盤部在平面視圖中大致為矩形。
6.根據權利要求5所述的印刷布線板，其中，所述焊盤部的角部在截面視圖中大致為弧形。
7.根據權利要求5所述的印刷布線板，其中，所述布線部的寬度與所述焊盤部的寬度大致相同。
8.根據權利要求5所述的印刷布線板，其中，所述焊盤部的軸向上的中心位于所述開口的中心。
9.一種印刷布線板的制造方法，所述制造方法包括: 形成層間絕緣層； 在所述層間絕緣層上提供催化劑； 在所述層間絕緣層上形成非電解鍍膜； 在所述非電解鍍膜上形成具有預定圖案的抗鍍劑； 在所述非電解鍍膜的其上沒有形成所述抗鍍劑的部分上形成電解鍍膜； 通過移除所述抗鍍劑并且移除從所述電解鍍膜露出的所述非電解鍍膜來形成導電圖案；以及 形成阻焊層，所述阻焊層具有開口，所述開口用于使所述導電圖案的至少一部分以及位于該導電圖案的周圍的所述層間絕緣層露出， 其中，在從所述開口露出的所述導電圖案和所述層間絕緣層上形成金屬層，并且在所述開口中的所述金屬層上形成凸塊。
10.根據權利要求9所述的印刷布線板的制造方法，其中，在形成具有開口的所述阻焊層之后，對所述層間絕緣層的從所述開口露出的表面進行粗糙化。
11.根據權利要求9所述的印刷布線板的制造方法，其中，當移除從所述電解鍍膜露出的所述非電解鍍膜時，使所述催化劑殘留在所述層間絕緣層上。
【文檔編號】H05K1/11GK103687289SQ201310351720
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月13日 優(yōu)先權日:2012年8月30日
【發(fā)明者】梶原一輝 申請人:揖斐電株式會社