-
Technischer Bereich
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine mehrschichtige Leiterplatte
mit zusammengesetzten oder Aufbauschichten, die auf beiden Seiten
eines Kernsubstrats ausgebildet sind, wobei die zusammengesetzten Schichten
jeweils Zwischenlagen-Harzisolierschichten und Leiterschichten aufweisen,
die alternierend angeordnet sind, wobei die Leiterschichten über Durchkontaktierungslöcher miteinander
verbunden sind. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere
eine mehrschichtige Leiterplatte und ein Verfahren zum Herstellen
einer mehrschichtigen Leiterplatte, die als Bestückungssubstrat verwendbar ist,
auf dem IC-Chips montiert werden können.
-
Hinterggrundtechnik
-
Bisher
ist eine zusammengesetzte mehrschichtige Leiterplatte durch ein
Verfahren hergestellt worden, das beispielsweise im offengelegten
japanischen Patent Nr. 9-130050 beschrieben ist.
-
Eine
rauhe Schicht wird auf der Oberfläche der Leiterschaltung einer
Leiterplatte durch stromloses Metallisieren (Electroless Plating)
oder Ätzen
ausgebildet. Dann wird durch Walzenbeschichten oder Drucken eine
Zwischenlagen-Isolierharz aufgebracht, belichtet und entwickelt,
werden Durchkontaktierungslochabschnitte ausgebildet, um Schichten
durchgehend zu machen, und wird durch UV-Aushärten, tatsächliches Härten oder ein ähnliches
Verfahren eine Zwischenlagen-Harzisolierschicht ausgebildet. Außerdem wird
auf die Zwischenlagen-Harzisolier schicht ein Katalysator, wie beispielsweise
Palladium, auf der rauhen Oberfläche aufgebracht,
die einem Aufrauhungsprozess durch eine Säure oder ein Oxidationsmittel
unterzogen worden ist. Durch stromloses Metallisieren wird eine
dünne Schicht
aufgebracht, auf der metallisierten Schicht wird durch eine Trockenschicht
ein Muster ausgebildet, und die Dicke des Musters wird durch Galvanisieren
vergrößert. Daraufhin
wird die Trockenschicht durch ein Alkali abgetrennt und entfernt
und geätzt,
um eine Leiterschaltung auszubilden. Durch Wiederholen der vorstehenden
Prozesse wird eine zusammengesetzte mehrschichtige Leiterplatte
erhalten.
-
Gegenwärtig nimmt
mit immer weiter zunehmenden Frequenzen von IC-Chips die Nachfrage
nach einer Erhöhung
der Übertragungsgeschwindigkeit
einer mehrschichtigen Leiterplatte zu. Um dieser Nachfrage nachzukommen,
hat der Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung das offengelegte
japanische Patent Nr. 10-334499
vorgeschlagen, gemäß dem geradlinige
Verdrahtungen bereitgestellt werden, indem Durchkontaktierungslöcher 346 einer
unteren Zwischenlagen-Harzisolierschicht 350 und Durchkontaktierungslöcher 366 einer
oberen Zwischenlagen-Harzisolierschicht 360 durch Löcher 336 unmittelbar übereinander
angeordnet werden, wodurch Verdrahtungslängen verkürzt und die Signalübertragungsgeschwindigkeit
erhöht
wird.
-
Es
hat sich jedoch gezeigt, dass mit der vorstehend dargestellten Anordnung
die Durchkontaktierungslöcher 346 der
unteren Zwischenlagen-Harzisolierschicht 350 und die Durchkontaktierungslöcher 366 der
oberen Zwischenlagen-Harzisolierschicht 360 sich unter
Wärmezyklusbedingungen
voneinander trennen. Der Anmelder der vorliegenden Erfindung untersuchte
die Ursache der Trennung und stellte fest, dass die Durchkontaktierungslöcher 366 in
der oberen Schicht durch die Oberflächenformen der Durchkontaktierungslöcher 346 der
unteren Schicht beeinflusst werden, so dass die Qualität der Verbindung
der Durchkontak tierungslöcher 366 abnimmt.
Außerdem
wird angenommen, dass, weil die Zwischenlagen-Harzisolierschichten 350 und 360 nicht
durch Kernmaterialien, wie beispielsweise Glasgewebe, verstärkt sind,
diese Schichten sich in einem Wärmezyklus
tendenziell eher trennen als ein Kernsubstrat mit einem Kernmaterial.
-
Die
vorliegenden Erfindung wurde entwickelt, um die vorstehend erwähnten Probleme
zu lösen,
und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mehrschichtige
Leiterplatte und ein Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen
Leiterplatte bereitzustellen, wobei die internen Verdrahtungslängen verkürzt sind und
eine hochgradig zuverlässige
Verbindung bereitgestellt wird.
-
Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren
bereitzustellen, das dazu geeignet ist, eine mehrschichtige Leiterplatte
kostengünstig
herzustellen.
-
Ein
Harz wird in Durchgangslöcher
eingefüllt,
um die Zuverlässigkeit
einer zusammengesetzten mehrschichtigen Leiterplatte zu erhöhen. Wenn
das Harz eingefüllt
wird, werden Schwärzungs-Reduktionsprozesse bezüglich den
Oberflächen
der Durchgangslöcher
ausgeführt,
und es werden rauhe Schichten darauf ausgebildet, um das Haftvermögen zu verbessern.
Außerdem
werden, weil die Dichte der mehrschichtigen Leiterplatte zunimmt,
die Durchgangslöcher
kleiner ausgebildet. Daraufhin wird ein Harzfüllstoff mit einer geringen Viskosität in die
Durchgangslöcher
eingefüllt.
-
Ein
herkömmliches
Verfahren zum Ausbilden einer rauhen Schicht auf einem Durchgangsloch
und zum Einfüllen
eines Harzfüllstoffs
in das Durchgangsloch ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung
Nr. 9-181415 beschrieben, wobei eine Kupferoxidschicht in einem
Durchgangsloch ausgebildet, das Durchgangsloch mit Harzfüllstoff
verfüllt
und anschließend
ei ne Zwischenlagen-Isolierschicht ausgebildet wird. Außerdem ist
in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 9-260849 beschrieben,
dass nach der Ausbildung einer rauhen Schicht in einem Durchgangsloch
durch Ätzen
das Durchgangsloch mit einem Harzfüllstoff gefüllt und daraufhin eine Zwischenlagen-Isolierschicht ausgebildet
wird.
-
Wenn
ein Harzfüllstoff
mit einer geringen Viskosität
verwendet wird, beult der Harzfüllstoff
jedoch im Durchgangsloch aus und verursacht während der Ausbildung von Verdrahtungen
auf einer oberen Schicht eine Verbindungsunterbrechung. Der Erfinder
der vorliegenden Erfindung untersuchte die Ursache der Verbindungsunterbrechung
und stellte fest, dass diese auftritt, weil der Harzfüllstoff
entlang einer rauhen Schicht (sehr kleinen Verankerungen) fließt, die
auf dem Kontaktrand des Durchgangslochs ausgebildet ist. Infolgedessen
wird der Füllstoff
im Durchgangsloch ausgebeult, so dass es unmöglich ist, das Kernsubstrat
abzuflachen und zu glätten.
Daher wurde festgestellt, dass bei der Herstellung einer mehrschichtigen
Leiterplatte durch Ausbilden einer Zwischenlagen-Harzisolierschicht
und von Verdrahtungen auf einem Kernsubstrat die erhaltene mehrschichtige
Harzisolierschicht anfällig
ist für
eine Verbindungsunterbrechung, so dass die Wahrscheinlichkeit für die Entstehung
von Defekten zunimmt.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die vorstehenden Probleme
zu lösen,
und es ist eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Leiterplatte
mit einer zuverlässigeren
Verdrahtung bereitzustellen.
-
Ein
Substrat, auf dem eine Harzschicht für die Zwischenlagen-Harzisolierschicht
eines als Kernmaterial dienenden Harzsubstrats aufgebracht ist,
wird als Kernsubstrat verwendet. Sich durch das Substrat erstreckende
Durchgangslöcher
werden mit einem Harzfüllstoff
ausgegossen bzw. verfüllt.
Außerdem wird
eine Zwischenlagen-Harzisolierschicht ausgebildet, und darin werden
Durchkontaktierungslöcher
ausgebildet. Der vorstehend erwähnte
Harzfüllstoff
hat jedoch einige Nachteile.
-
Erstens
brechen in einem Zuverlässigkeitstest,
z.B. in einem Wärmezyklus,
für eine
mit einem Füllstoff verfüllte Leiterplatte
manchmal Leiter in der Nähe
der Grenze zwischen dem Harzsubstrat und der Harzschicht. Zweitens
reißt,
nachdem der Füllstoff
eingefüllt
wurde, eine als Zwischenlagen-Harzisolierchicht dienende Harzschicht
in einem Polierschritt, der ausgeführt wird, um die Leiterplatte
zu glätten.
Drittens kann, wenn eine metallisierte Abdeckung unmittelbar auf
dem Durchgangsloch ausgebildet wird, die Reaktion bei der Ausbildung
der metallisierten Schicht unterbrochen werden. Dadurch kann, auch
wenn Durchkontaktierungslöcher unmittelbar über den
Durchgangslöchern
ausgebildet werden, keine elektrische Verbindung hergestellt werden.
-
Als
Ergebnis dieser drei Nachteile wird eine Leiterplatte mit einer
verminderten Zuverlässigkeit
und verminderten elektrischen Verbindungseigenschaften erhalten.
-
Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leiterplatte
und ein Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte bereitzustellen,
durch die diese Nachteile gelöst
werden. Die Aufgaben der Erfindung werden durch die Merkmale der
Patentansprüche
gelöst.
-
Kurze Beschreibung der
Erfindung
-
Um
die vorstehend erwähnten
Probleme zu lösen,
wird gemäß einem
ersten Aspekt eine mehrschichtige Leiterplatte mit zusammengesetzten
Schichten bereitgestellt, die auf beiden Seiten eines Kernsubstrats ausgebildet
sind, das aus einer verkupferten oder kupferüberzogenen Laminatplatte besteht,
wobei die zusammengesetzten Schichten jeweils untere und obere Zwischenlagen-Harzisolierschichten
und Leiterschichten aufweisen, die alternierend angeordnet sind,
wobei die Leiterschichten über
Durchkontaktierungslöcher
miteinander verbunden sind; wobei
Durchgangslöcher derart
ausgebildet sind, dass sie sich durch das Kernsubstrat und die auf
beiden Seiten des Kernsubstrats ausgebildeten unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten
erstrecken;
ein Harzfüllstoff
in die Durchgangslöcher
eingefüllt
ist, und die Leiterschichten derart ausgebildet sind, dass sie an
den Durchgangslöchern
freiliegende Oberflächen
des Harzfüllstoffs
abdecken; und
die Durchkontaktierungslöcher direkt auf den Leiterschichten
der Durchgangslöcher
in den oberen Zwischenlagen-Harzisolierschichten
ausgebildet und mit externen Verbindungsanschlüssen verbunden sind.
-
Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Herstellen einer mehrschichtigen Leiterplatte bereitgestellt, wobei
das Verfahren mindestens die folgenden Schritte (a) bis (e) aufweist:
- (a) Ausbilden unterer Zwischenlagen-Harzisolierschichten
auf beiden Seiten eines Kernsubstrats;
- (b) Ausbilden von Durchgangslöchern, die sich durch das Kernsubstrat
und die unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten erstrecken, und
Einfüllen
eines Harzfüllstoffs
in die Durchgangslöcher;
- (c) Ausbilden jeweiliger oberer Zwischenlagen-Harzisolierschichten
jeweils auf den entsprechenden unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten;
- (d) Ausbilden von Leiterschichten zum Abdecken der an den Durchgangslöchern freiliegenden
Oberflächen des
Harzfüllstoffs;
und
- (e) Ausbilden von Durchkontaktierungslöchern auf den Leiterschichten
der Durchgangslöcher
in den oberen Zwischenlagen- Harzisolierschichten,
wobei die Durchkontaktierungslöcher
direkt auf einem Teil der Durchgangslöcher ausgebildet und mit externen
Verbindungsanschlüssen
verbunden sind.
-
In
der mehrschichtigen Leiterplatte gemäß dem ersten Aspekt und im
Verfahren zum Herstellen der mehrschichtigen Leiterplatte gemäß dem zweiten
Aspekt werden die Durchgangslöcher
derart ausgebildet, dass sie sich durch das Kernsubstrat und die
auf beiden Seiten des Kernsubstrats ausgebildeten Zwischenlagen-Harzisolierschichten
erstrecken und die mit externen Verbindungsanschlüssen verbundenen
Durchkontaktierungslöcher
jeweils direkt auf den Durchgangslöchern ausgebildet sind. Dadurch
sind die Durchgangslöcher
und die Durchkontaktierungslöcher
geradlinig angeordnet, wodurch die Verdrahtungslänge verkürzt und die Signalübertragungsgeschwindigkeit
erhöht
werden kann. Außerdem
wird, weil die Durchgangslöcher
und die mit den externen Verbindungsanschlüssen verbundenen Durchkontaktierungslöcher direkt
miteinander verbunden sind, eine hochgradig zuverlässige Verbindung
erzielt.
-
In
der mehrschichtigen Leiterplatte gemäß dem ersten Aspekt und im
Verfahren zum Herstellen der mehrschichtigen Leiterplatte gemäß dem zweiten
Aspekt werden die Durchgangslöcher
derart ausgebildet, dass sie sich durch das Kernsubstrat und die
auf beiden Seiten des Kernsubstrats ausgebildeten Zwischenlagen-Harzisolierschichten
erstrecken und die Durchkontaktierungslöcher jeweils direkt auf den
Durchgangslöchern
ausgebildet sind. Dadurch sind die Durchgangslöcher und die Durchkontaktierungslöcher geradlinig
angeordnet, wodurch die Verdrahtungslänge verkürzt und die Signalübertragungsgeschwindigkeit
erhöht
werden kann. Außerdem
wird, weil die Durchgangslöcher
und die mit den externen Verbindungsanschlüssen verbundenen Durchkontaktierungslöcher direkt
miteinander verbunden sind und die Durchkontaktierungslöcher auf jeweiligen
Leiterschichten ausgebildet sind, die den Harzfüllstoff in den Durchgangslöchern abdecken,
wobei der Füllstoff
durch Polieren abgeflacht worden ist, eine hochgradig zuverlässige Verbindung
erzielt.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt wird eine mehrschichtige Leiterplatte mit Zwischenlagen-Harzisolierschichten
auf beiden Seiten eines Kernsubstrats und mit einem Harzfüllstoff
verfüllten
Durchgangslöchern
bereitgestellt, die sich durch das Kernsubstrat, die Zwischenlagen-Harzisolierschichten
und Leiterschaltungen erstrecken, wobei der Harzfüllstoff
ein Epoxidharz, ein Aushärtungsmittel
und 10 bis 50% anorganische Partikel enthält.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt wird eine mehrschichtige Leiterplatte bereitgestellt,
mit: auf beiden Seiten eines Kernsubstrats ausgebildeten Zwischenlagen-Harzisolierschichten,
mit einem Harzfüllstoff
verfüllten Durchgangslöchern, die
sich durch das Kernsubstrat, die Zwischenlagen-Harzisolierschichten
und Leiterschaltungen erstrecken und metallisierten Abdeckungen,
wobei der Harzfüllstoff
ein Epoxidharz, ein Aushärtungsmittel
und 10 bis 50% anorganische Partikel enthält.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt enthalten die anorganischen Partikel eine oder mehrere
Komponenten, die aus Aluminiumverbindungen, Kalziumverbindungen,
Kaliumverbindungen, Magnesiumverbindungen und Siliziumverbindungen
ausgewählt
werden.
-
Erstens
sind, weil die Menge der gemischten anorganischen Partikel geeignet
festgelegt wird, die Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Harzfüllstoffs,
des das Kernsubstrat bildenden Harzsubstrats und der Harzschichten
für die
Zwischenlagen-Harzisolierschichten
einander angepasst. Dadurch tritt auch unter Wärmezyklusbedingungen keine
durch Wärmekontraktion
verursachte Belastung auf. Dadurch tritt keine Rissbildung auf. Außerdem sind
die Harzschichten mit lösbaren
Partikeln zum Ausbilden rauher Oberflächen durch einen Aufrauhungsprozess
imprägniert.
Infolgedessen wurde festgestellt, dass, wenn die Menge der gemischten
organischen Partikel größer ist
als 50%, keine geeignete Anpassung gewährleistet werden kann.
-
Zweitens
wurde festgestellt, dass im Polierschritt, der ausgeführt wird,
um den Füllstoff
zu glätten, nachdem
der Füllstoff
eingefüllt
wurde, der Füllstoff
leicht poliert werden kann. Es hat sich gezeigt, dass, wenn die
Menge der beigemischten anorganischen Partikel größer ist
als 50%, der Füllstoff
nur durch mechanisches Polieren unter Verwendung von Schleifpapier
geglättet
werden kann. Die Harzschichten auf den Oberflächen des Kernsubstrats werden
nicht mit einem Verstärkungsmaterial
imprägniert,
wie beispielsweise Glasepoxid, so dass sie eine geringere Festigkeit
haben als das Harzsubstrat. Dadurch können, wenn ein mechanischer Poliervorgang
mit Schleifpapier ausgeführt
wird (wie beispielsweise durch eine Poliervorgang mit einer Bandschleifmaschine),
die Harzschichten dem Poliervorgang nicht widerstehen. Infolgedessen
reißen
die Harzschichten. D.h., die Harzschichten werden beschädigt, wodurch
lösliche
Partikel abgetrennt werden. Daher haben, selbst wenn rauhe Oberflächen ausgebildet
werden, diese nicht die gewünschte
Struktur. Diesbezüglich werden,
wenn ein Polierprozess ausgeführt
wird, die Oberflächenschichten
des Kernsubstrats mit einem Vliesstoff nachbearbeitet, z.B. durch
eine Polier- oder Schwabbelscheibe, um Harzfüllstoff zu entfernen und zu
glätten.
-
Drittens
hat sich gezeigt, dass bei der Ausbildung der metallisierten Abdeckungen
unmittelbar auf den jeweiligen Durchgangslöchern, wenn die Menge organischer
Partikel größer ist
als 50%, die Menge des beigemischten Katalysators vermindert ist
und die Reaktion zum Ausbilden der metallisierten Schichten unterbrochen
wird. Die koordinative Bindung zwischen den anorganischen Partikeln
und dem Katalysator findet nicht statt. Dadurch nimmt die Menge
des beigemischten Katalysators ab. Außerdem bildet bei der Ausbildung
der metallisierten Schichten, wenn die Menge der anorganischen Partikel übermäßig groß ist, eine
Metallisierungslösung
tendenziell keinen Kontakt, wodurch die Reaktion bei der Ausbildung
der metallisierten Schichten unterbrochen wird.
-
Wenn
die Menge der beigemischten anorganischen Partikel kleiner ist als
10%, kann keine Anpassung der Wärmeausdehnungskoeffizienten
erwartet werden. Dadurch verbleibt, wenn der Harzfüllstoff
eingefüllt wird,
der Harzfüllstoff
nicht in den Durchgangslöchern,
sondern fließt
aus der anderen Seite heraus.
-
Der
Anteil der anorganischen Partikel beträgt bevorzugter 20 bis 40%.
In diesem Bereich können,
auch wenn Partikel ausflocken, die vorstehend erwähnten Nachteile
vermieden werden.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt ist die Form der anorganischen Partikel eine Kugelform,
eine Kreisform, eine Ellipsoidform, eine pulverisierte Form oder
eine Polygonform.
-
Vorzugsweise
haben die Partikel eine Kreisform, eine Ellipsoidform oder eine ähnliche
Form ohne winklige Oberflächen.
Dies ist der Fall, weil durch derartige Partikel keine Risse verursacht
werden. Außerdem liegt
der Durchmesser der anorganischen Partikel vorzugsweise im Bereich
von 0,01 bis 5 μm.
Wenn der Partikeldurchmesser kleiner ist als 0,01 μm, werden
die Partikel voneinander versetzt, wenn der Harzfüllstoff
eingefüllt
wird. Wenn er größer ist
als 5 μm,
ist es häufig
schwierig, den Anteil der anorganischen Partikel im Harz geeignet
einzustellen.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt werden jeweils rauhe Schichten auf den Leitungsschichten
der Durchgangslöcher
bereitgestellt. Vorzugsweise werden die rauhen Schichten jeweils
auf den Leitungsschichten der Durchgangslöcher ausgebildet. Dadurch kann
verhindert werden, dass sich der Harzfüllstoff ausdehnt und zusammenzieht,
so dass die auf den jeweiligen Durchgangslöchern ausgebildeten Zwischenlagen-Harzisolierschichten
und die metallisierten Abdeckungen nicht nach oben gedrückt werden.
Die rauhen Schichten werden durch einen Oxidations-Reduktionsprozess,
einen Schwärzungsprozess
oder einen Metallisierungsprozess sowie durch einen Ätzprozess
ausgebildet.
-
Gemäß einem
noch anderen Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen
Leiterplatte mit auf beiden Seiten eines Kernsubstrats ausgebildeten
Zwischenlagen-Harzisolierschichten
bereitgestellt, wobei die Zwischenlagen-Harzisolierschichten durch die folgenden
Schritte (a) bis (e) ausgebildet werden:
- (a)
einen Schritt zum Ausbilden von Durchgangslöchern, die sich durch beide
Seiten der Leiterplatte erstrecken;
- (b) einen Schritt zum Einfüllen
eines Harzfüllstoffs,
der ein Epoxidharz und 10 bis 50% anorganische Partikel enthält;
- (c) einen Trocknungsschritt und einen Polierschritt;
- (d) einen Aushärtungsschritt;
und
- (e) einen Abdeckungsmetallisierungsschritt.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt wird im Polierschritt (c) ein Schwabbelschritt mindestens
einmal oder mehrmals ausgeführt.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt wird in Schritt (a) ein Schritt zum Ausbilden rauher
Schichten ausgeführt.
-
Um
die vorstehend erwähnten
Probleme zu lösen,
wird eine mehrschichtige Leiterplatte mit zusammengesetzten Schichten
auf beiden Seiten eines Kernsubstrats bereitgestellt, wobei die
zusammengesetzten Schichten Zwischenlagen-Harzisolierschichten und
Leiterschichten aufweisen, die alternierend angeordnet sind, und
wobei die Leiterschichten über
Durchkontaktierungslöcher
miteinander verbunden sind, wobei mit einem Harzfüllstoff
verfüllte
Durchgangslöcher
derart ausgebildet sind, dass sie sich durch das Kernsubstrat und die
auf beiden Seiten des Kernsubstrats ausgebildeten Zwischenlagen-Harzisolierschichten
erstrecken, und wobei mit dem Harzfüll stoff verfüllte Durchkontaktierungslöcher in
den unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten ausgebildet sind.
-
Im
Fall der vorstehend erwähnten
mehrschichtigen Leiterplatte sind die Durchgangslöcher und
die Durchkontaktierungslöcher
mit dem gleichen Harzfüllstoff
verfüllt.
Dadurch kann die mehrschichtige Leiterplatte kostengünstig hergestellt
werden, und die Festigkeit innerhalb der Durchgangslöcher und
innerhalb der Durchkontaktierungslöcher kann gleich gemacht werden,
so dass die Zuverlässigkeit
der mehrschichtigen Leiterplatte erhöht werden kann.
-
Das
Harz kann ein wärmeaushärtendes
Harz sein, z.B. ein Epoxidharz, ein Phenolharz, ein Fluorkohlenstoffharz,
ein Triazinharz, ein Polyolefinharz, ein Polyphenylenetherharz,
usw., ein Thermoplastharz oder ein Komplex davon. Im Harz kann ein
anorganischer Füllstoff,
wie beispielsweise Silika oder Aluminiumoxid, enthalten sein, um
den Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Harzes einzustellen. Es kann eine Paste verwendet werden, die
hauptsächlich
aus einem Metallfüllstoff,
z.B. aus einem leitfähigen
Harz, Gold oder Silber besteht. Es können ebenso gut Komplexe davon
verwendet werden.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt werden die Leitungsschichten derart ausgebildet,
dass sie freiliegende Oberflächen
des in die Durchkontaktierungslöcher
der unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten
eingefüllten
Harzfüllstoffs
abdecken, und die Durchkontaktierungslöcher werden jeweils auf den
sich durch die Leitungsschichten erstreckenden Durchkontaktierungslöchern ausgebildet.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt werden die Leitungsschichten, die die freiliegenden
Oberflächen
des in die Durchkontaktierungslöcher
der unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten eingefüllten Füllstoffs
abdecken, ausgebildet, und Durchkontaktierungslöcher werden jeweils direkt
auf den sich durch die Leitungsschichten erstreckenden Durchkontaktierungslöchern ausgebildet.
Dadurch können
die unteren Durchkontaktierungslöcher
flach ausgebildet werden, und das Haftvermögen zwischen den unteren Durchkontaktierungslöchern und
den auf den entsprechenden Durchkontaktierungslöchern ausgebildeten Durchkontaktierungslöchern kann
erhöht
werden, wodurch die Zuverlässigkeit
der mehrschichtigen Leiterplatte erhöht werden kann.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen
Leiterplatte bereitgestellt, wobei das Verfahren mindestens die
folgenden Schritte (a) bis (g) aufweist:
- (a)
Ausbilden unterer Zwischenlagen-Harzisolierschichten jeweils auf
beiden Seiten eines Kernsubstrats;
- (b) Ausbilden durchgehender Löcher im Kernsubstrat und in
den unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten, wobei die durchgehenden
Löcher
Durchgangslöcher
werden;
- (c) Ausbilden von Öffnungen
in den unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten,
wobei die Öffnungen Durchkontaktierungslöcher werden;
- (d) Ausbilden leitfähiger
Filme in den durchgehenden Löchern
und in den Öffnungen,
um die Durchgangslöcher
bzw. die Durchkontaktierungslöcher
auszubilden;
- (e) Einfüllen
eines Harzfüllstoffs
in die Durchgangslöcher
und die Durchkontaktierungslöcher;
- (f) Polieren und Glätten
des aus den Durchgangslöchern
und den Durchkontaktierungslöchern
herausfließenden
Harzfüllstoffs;
und
- (g) Ausbilden von Leitungsschichten, die die freiliegenden Oberflächen des
Harzfüllstoffs
in den Durchgangslöchern
bzw. den Durchkontaktierungslöchern
abdecken.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen
Leiterplatte bereitgestellt, wobei das Verfahren mindestens die
folgenden Schritte (a) bis (i) aufweist:
- (a)
Ausbilden unterer Zwischenlagen-Harzisolierschichten jeweils auf
beiden Seiten eines Kernsubstrats;
- (b) Ausbilden durchgehender Löcher im Kernsubstrat und in
den unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten, wobei die durchgehenden
Löcher
Durchgangslöcher
werden;
- (c) Ausbilden von Öffnungen
in den unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten,
wobei die Öffnungen Durchkontaktierungslöcher werden;
- (d) Ausbilden leitfähiger
Filme in den durchgehenden Löchern
und in den Öffnungen,
um die Durchgangslöcher
bzw. die Durchkontaktierungslöcher
auszubilden;
- (e) Einfüllen
eines Harzfüllstoffs
in die Durchgangslöcher
und die Durchkontaktierungslöcher;
- (f) Polieren und Glätten
des aus den Durchgangslöchern
und den Durchkontaktierungslöchern
herausfließenden
Harzfüllstoffs;
- (g) Ausbilden von Leitungsschichten, die die freiliegenden Oberflächen des
Harzfüllstoffs
in den Durchgangslöchern
bzw. den Durchkontaktierungslöchern
abdecken;
- (h) Ausbilden oberer Zwischenlagen-Harzisolierschichten auf
den jeweiligen unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten; und
- (i) Ausbilden von Durchkontaktierungsöffnungen in den oberen Zwischenlagen-Harzisolierschichten
und direkt auf einem Teil der Durchkontaktierungsöffnungen.
-
Im
Verfahren zum Herstellen der mehrschichtigen Leiterplatte gemäß den letzten
beiden Aspekten wird in die Durchgangsöffnungen und in die Durchkontaktierungsöffnungen
der gleiche Harzfüllstoff
eingefüllt und
gleichzeitig poliert. Dadurch kann die mehrschichtige Leiterplatte
kostengünstig
hergestellt werden, und die Festigkeit innerhalb der Durchgangslöcher und
innerhalb der Durchkontaktierungslöcher kann gleich gemacht werden,
so dass die Zuverlässigkeit
der mehrschichti gen Leiterplatte erhöht werden kann. Außerdem wird,
weil die oberen Durchkontaktierungslöcher auf den den Füllstoff
in den Durchkontaktierungslöchern
abdeckenden Leitungsschichten ausgebildet sind, wobei der Füllstoff
poliert und dadurch geglättet
worden ist, eine hochgradig zuverlässige Verbindung erzielt werden.
-
Um
die vorstehenden Probleme zu lösen,
wird ein Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Leiterplatte
bereitgestellt, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte
(a) bis (e) aufweist:
- (a) Ausbilden unterer
Zwischenlagen-Harzisolierschichten jeweils auf beiden Seiten eines
Kernsubstrats;
- (b) Ausbilden durchgehender Löcher im Kernsubstrat und in
den unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten, wobei die durchgehenden
Löcher
Durchgangslöcher
werden;
- (c) Ausbilden von Öffnungen
in den unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten,
wobei die Öffnungen Durchkontaktierungslöcher werden;
- (d) Ausführen
eines Lochwandreinigungsprozesses bezüglich der durchgehenden Löcher durch
eine Säure oder
ein Oxidationsmittel und Ausführen
eines Aufrauhungsprozesses bezüglich
Oberflächen
der unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten; und
- (e) Ausbilden leitfähiger
Schichten auf den durchgehenden Löchern und den Öffnungen,
um die Durchgangslöcher
bzw. die Durchkontaktierungslöcher
auszubilden.
-
Im
Verfahren zum Herstellen der mehrschichtigen Leiterplatte gemäß dem vorstehenden
Aspekt werden der Lochwandreinigungsprozess für die durchgehenden Löcher unter
Verwendung eines Oxidationsmittels und der Aufrauhungsprozess für die Oberflächen der
unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten gleichzeitig ausgeführt. Dadurch
kann die Anzahl der Fertigungsschritte vermindert und eine kostengünstige mehrschichtige
leiterplatte hergestellt werden.
-
Gemäß einem
noch anderen Aspekt besteht das Kernsubstrat aus einem Glasepoxidharz,
einem FR4-Harz, einem FR5-Harz oder einem BT-Harz; enthält jede
der Zwischenlagen-Harzisolierschichten mindestens eine der folgenden
Komponenten: ein Epoxidharz, ein Phenolharz, ein Polyimidharz, ein
Polyphenylenharz, ein Polyolefinharz und ein Fluorkohlenstoffharz;
und enthält
das Oxidationsmittel eine Chromsäure oder
Permanganat.
-
Gemäß diesem
Aspekt besteht das Kernsubstrat aus einem Glasepoxidharz, einem
FR4-Harz, einem FR5-Harz oder einem BT-Harz und enthält jede der Zwischenlagen-Harzisolierschichten
mindestens eine der folgenden Komponenten: ein Epoxidharz, ein Phenolharz,
ein Polyimidharz, ein Polyphenylenharz, ein Polyolefinharz und ein
Fluorkohlenstoffharz. Das Oxidationsmittel enthält eine Chromsäure oder
Permanganat. Dadurch können
der Lochwandreinigungsprozess für
die durchgehenden Löcher
zum Ausbilden der unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten auf
dem Kernsubstrat und der Aufrauhungsprozess für die unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten
gleichzeitig ausgeführt
werden.
-
Um
die vorstehenden Probleme zu lösen,
wird ein Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Leiterplatte
bereitgestellt, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte
(a) bis (d) aufweist:
- (a) Ausbilden von Durchgangslöchern in
einem Kernsubstrat;
- (b) Ausbilden rauher Schichten auf den jeweiligen Durchgangslöchern;
- (c) Polieren und Glätten
von Oberflächen
von Kontakträndern
der Durchgangslöcher;
und
- (d) Einfüllen
eines Harzfüllstoffs
in die Durchgangslöcher
und Ausbilden von Harzschichten.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt werden nach dem Ausbilden der rauhen Schichten auf
den jeweiligen Durchgangslöchern
die Oberflächen
der Kontaktränder
der Durchgangslöcher
poliert und geglättet.
Dadurch kann verhindert werden, dass der Harzfüllstoff entlang der rauhen
Schichten (Verankerungen) herausfließt, die auf den Kontakträndern der
Durchgangslöcher
ausgebildet werden, wenn der Harzfüllstoff in die Durchgangslöcher eingefüllt wird.
Dadurch kann der Füllstoff
in den Durchgangslöchern
glatt ausgebildet werden und kann die Zuverlässigkeit der über den
Durchgangslöchern
ausgebildeten Verdrahtungen verbessert werden.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt sind die rauhen Schichten Kupferoxidschichten.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt werden die rauhen Schichten durch Ätzen ausgebildet.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt sind die rauhen Schichten Nadellegierungsschichten
aus Kupfer-Nickel-Phosphor.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt werden die auf jedem Durchgangsloch ausgebildeten
rauhen Schichten vorzugsweise durch Ausbilden einer Kupferoxidschicht
durch einen Schwärzungs-Reduktionsprozess, Ausbilden
einer aus Kupfer-Nickel-Phosphor bestehenden Nadellegierungsschicht
und Ätzen
hergestellt. Dadurch kann das Haftvermögen zwischen den Leitungsschichten
auf den Innenwänden
der Durchgangslöcher und
dem Harzfüllstoff
erhöht
werden.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt wird der Harzfüllstoff
ausgewählt
aus einem Gemisch aus einem Epoxidharz und einem organischen Füllstoff,
einem Gemisch aus einem Epoxidharz und einem anorganischen Füllstoff
und einem Gemisch aus einem Epoxidharz und anorganischen Fasern.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt wird der zu verwendende Harzfüllstoff vorzugsweise aus einem
Gemisch aus einem Epoxidharz und einem organischen Füllstoff,
einem Gemisch aus einem Epoxidharz und einem anorganischen Füllstoff
und einem Gemisch aus einem Epoxidharz und anorganischen Fasern
ausgewählt.
Da durch können
die Wärmeausdehnungskoeffizienten
zwischen dem Harzfüllstoff
und dem Kernsubstrat geeignet eingestellt werden.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines
Verfahrens zum Herstellen einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
2 zeigt
ein Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen der
ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
3 zeigt
ein Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen der
ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
4 zeigt
ein Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen der
ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
5 zeigt
ein Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen der
ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
6 zeigt
eine Querschnittansicht der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
7 zeigt
eine Tabelle zum Darstellen von Auswertungsergebnissen für die erste
Ausführungsform der
erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte und ein Vergleichsbeispiel;
-
8 zeigt
ein Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer
zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
9 zeigt
ein Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen der
zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
10 zeigt
ein Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen der
zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
11 zeigt
ein Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen der
zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
12 zeigt
ein Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen der
zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
13 zeigt
eine Querschnittansicht der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
14 zeigt
ein Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer
ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
15 zeigt
ein Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen der
ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
16 zeigt
ein Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen der
ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
17 zeigt
ein Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen der
ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
18 zeigt
ein Diagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen der
ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
19 zeigt
eine Querschnittansicht der ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
20 zeigt
eine Querschnittansicht einer zweiten Modifikation der zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte;
-
21 zeigt
eine Tabelle zum Darstellen eines Schätzergebnisses für die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung und für
Vergleichsbeispiele; und
-
22 zeigt
eine Querschnittansicht einer herkömmlichen mehrschichtigen Leiterplatte.
-
Beste Technik zum Implementieren
der Erfindung
-
[Erste Ausführungsform]
-
Nachstehend
werden die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
-
Zunächst wird
die Konfiguration der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Leiterplatte
unter Bezug auf 6 beschrieben, die eine Längsschnittansicht
zeigt.
-
Wie
in 6 dargestellt ist, weist eine mehrschichtige Leiterplatte 10 ein
Kernsubstrat 30 mit einer Vorder- und einer Rückseite
auf, auf denen aufgebaute Verdrahtungsschichten 80U bzw. 80D ausgebildet
sind. Jede der aufgebauten Verdrahtungsschichten 80U und 80D besteht
aus einer unteren Zwischenlagen-Harzisolierschicht 50,
in der Durchkontaktierungslöcher 46 ausgebildet
sind, einer oberen Zwischenlagen-Harzisolierschicht 60,
in der obere Durchkontaktierungslöcher 66 ausgebildet
sind, und einer auf der oberen Zwischenlagen-Harzisolierschicht 60 ausgebildeten
Lötstopplackschicht 70.
Ein Lotbump (externer Verbindungsanschluss) 76 zum Verbinden
der Leiterplatte 10 mit einem (nicht dargestellten) IC-Chip
ist auf jedem der oberen Durchkontaktierungslöcher 66 über einen Öffnungsabschnitt 71 der
Lötstopplackschicht 70 ausgebildet.
Ein leitfähiger
Verbindungsstift (externer Verbindungsanschluss) 18 zum
Verbinden der Leiterplatte 10 mit einer (nicht dargestellten)
Tochterleiterplatte ist mit jedem der unteren Durchkontaktierungslöcher 66 verbunden.
-
In
der ersten Ausführungsform
sind die Durchgangslöcher 36,
die die aufgebauten Verdrahtungsschichten 80U und 80D miteinander
verbinden, derart ausgebildet, dass sie sich durch das Kernsubstrat 30 und
die unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten 50 erstrecken.
Ein Harzfüllstoff 54 ist
in die Durchgangslöcher 36 eingefüllt, und
metallisierte Abdeckungen. 58 sind auf den Öffnungsabschnitten
der Löcher 36 angeordnet. Ähnlicherweise
ist Harzfüllstoff 54 in
die in der unteren Zwischenlagen-Harzisolierschicht 50 ausgebildeten
Durchkontaktierungslöcher 46 eingefüllt, und
metallisierte Abdeckungen 58 sind auf den Öffnungsabschnitten
der Durchkontaktierungslöcher 46 ausgebildet.
-
In
der ersten Ausführungsform
sind die Durchgangslöcher 36 derart
ausgebildet, dass sie sich durch das Kernsubstrat 30 und
die unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten 50 erstrecken,
und die Durchkontaktierungslöcher 66 sind
jeweils direkt auf den Durchgangslöchern 36 ausgebildet.
Dadurch sind jedes Durchgangsloch 36 und das entsprechende
Durchkontaktierungsloch 66 geradlinig angeordnet, so dass
die Verdrahtungslänge
verkürzt
und die Signalübertragungsgeschwindigkeit
erhöht
werden kann. Außerdem
wird, weil die Durchgangslöcher 36 direkt
mit den mit den externen Verbindungsanschlüssen (Lotbumps 76,
leitfähigen
Verbindungsstiften 78) verbundenen Durchkontaktierungslöchern 66 verbunden
sind, eine hochgradig zuverlässige
Verbindung erhalten. In der ersten Ausführungsform wird, wie später beschrieben
wird, der in die Durchgangslöcher 36 eingefüllte Füllstoff 54 durch
Polieren geglättet,
und dann werden die den Füllstoff 54 abdeckenden
metallisierten Abdeckungen (leitfähigen Schichten) 58 ausgebildet,
und darauf werden die Durchkontaktierungslöcher 66 ausgebildet.
Dadurch sind die Oberflächen
der Durchgangslöcher 36 hochgradig
flach und wird eine hochgradig zuverlässige Verbindung zwischen den
Durch gangslöchern 36 und
den entsprechenden Durchkontaktierungslöchern 66 erhalten.
-
Außerdem werden
in der ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Leiterplatte
die Durchgangslöcher 36 und
die unteren Durchkontaktierungslöcher 46 mit
dem gleichen Harzfüllstoff 54 verfüllt, und der
Harzfüllstoff 54 wird
gleichzeitig poliert und geglättet,
wie später
beschrieben wird. Dadurch kann die mehrschichtige Leiterplatte kostengünstig hergestellt
werden, und die Festigkeit der Innenräume der Durchgangslöcher und
der Innenräume
der Durchkontaktierungslöcher
kann gleich gemacht werden, so dass die Zuverlässigkeit der mehrschichtigen
Leiterplatte erhöht
werden kann. Außerdem
wird, wie später
beschrieben wird, der in die Durchkontaktierungslöcher 47 eingefüllte Füllstoff 54 durch
Polieren geglättet,
und dann werden die den Füllstoff 54 abdeckenden
plattierten Abdeckungen (leitfähigen
Schichten) 58 ausgebildet, und darauf werden die oberen
Durchkontaktierungslöcher 66 ausgebildet.
Dadurch sind die Oberflächen
der unteren Durchkontaktierungslöcher 46 hochgradig
flach und es wird eine hochgradig zuverlässig Verbindung zwischen den unteren
Durchkontaktierungslöchern 46 und
den oberen Durchkontaktierungslöchern 66 erhalten.
-
Wie
später
beschrieben wird, werden in der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen mehrschichtigen
Leiterplatte außerdem
ein Lochwandreinigungsprozess für
die durchgehenden Löcher 35,
aus denen die Durchgangslöcher 36 hergestellt
werden, und ein Aufrauhungsprozess für die Oberfläche der
unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten 40 gleichzeitig
unter Verwendung eines Oxidationsmittels ausgeführt, so dass die Anzahl der
Fertigungsschritte vermindert und die mehrschichtige Leiterplatte
kostengünstiger
hergestellt werden kann.
-
Nachstehend
wird ein Verfahren zum Herstellen der mehrschichtigen Leiterplatte
unter Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben.
- (1) eine verkupferte Laminatplatte 30A mit
Kupferschichten 32, die jeweils eine Dicke von 18 μm haben und auf
beiden Seiten eines Substrats 30 mit einer Dicke von 0,8
mm aus einem Glasepoxidharz, FR4-, FR5- oder BT- (Bismaleimid-Triazin)
Harz auflaminiert sind, wird als Ausgangsmaterial verwendet (1(A)). Diese verkupferte Laminatplatte
wird zunächst
in einem Muster geätzt,
wodurch Innere-Kupferschichtmuster 34 auf beiden Seiten
des Substrats ausgebildet werden (1(B)).
- (2) Nachdem das Substrat 30, auf dem die inneren Kupferschichtmuster 34 ausgebildet
sind, gewaschen wurde, wird eine Ätzlösung, die einen Cuprikomplex
und eine organische Säure
enthält,
unter Sauerstoffkoexistenzbedingungen z.B. durch Sprühen oder
Blasenerzeugung, zur Reaktion gebracht. Der Kupferleiter einer Leiterschaltung
wird gelöst,
um Leerstellen zu bilden. Durch diese Prozesse wird eine rauhe Schicht 38 auf
der Oberfläche
jedes inneren Kupferschichtmusters 34 ausgebildet (1(C)).
-
Alternativ
kann die rauhe Schicht durch einen Oxidations-Reduktionsprozess oder unter Verwendung einer
stromlos metallisierten Legierung hergestellt werden. Die derart
ausgebildete rauhe Schicht hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich
von 0,1 bis 5 μm.
In diesem Bereich tritt eine Trennung zwischen der Leiterschaltung
und der Zwischenlagen-Harzisolierschicht weniger wahrscheinlich
auf.
-
Der
Cuprikomplex ist vorzugsweise ein Cuprikomplex von Azolen. Der Cuprikomplex
von Azolen wirkt als Oxidationsmittel zum Oxidieren von metallischem
Kupfer oder ähnlichen
Materialien. Bevorzugte Azole sind Diazol, Triazol und Tetrazol.
Besonders bevorzugt sind Imidazol, 2-Methylimidazol, 2-Ethylimidazol, 2-Ethyl-4-Methylimidazol,
2-Phenylimidazol, 2-Undecylimidazol
und ähnliche.
Die Menge der hinzugefügten Cuprikomplexe
von Azolen beträgt
vorzugsweise 1 bis 15 Gew.-%.
-
Dies
ist der Fall, weil ein Cuprikomplex in einer derartigen Menge ausgezeichnet
lösbar
und hochgradig stabil ist.
-
Außerdem wird,
um das Kupferoxid zu lösen,
eine organische Säure
mit dem Cuprikomplex von Azolen gemischt. D.h., die organische Säure wird
vorzugsweise ausgewählt
aus: Ameisensäure,
Essigsäure,
Propionsäure,
Buttersäure,
Valeriansäure,
Capronsäure,
Acrylsäure,
Crotonsäure,
Oxalsäure,
Malonsäure,
Bernsteinsäure,
Glutarsäure,
Maleinsäure,
Benzoesäure,
Glykolsäure,
Milchsäure,
Apfelsäure
und Sulfamidsäure. Der
Anteil der organischen Säure
beträgt
vorzugsweise 0,1 bis 30 Gew.-%. Mit einem derartigen Anteil kann die
Löslichkeit
des oxidierten Kupfers aufrechterhalten und eine stabile Löslichkeit
gewährleistet
werden.
-
Der
erzeugte Cuprokomplex wird durch die Säure gelöst und mit Sauerstoff zu einem
Cuprikomplex kombiniert, was erneut zur Oxidation von Kupfer beiträgt.
-
Außerdem können zum
Unterstützen
der Auflösung
von Kupfer und der Oxidation von Azolen der Ätzlösung Halogenionen, z.B. Fluorionen,
Chlorionen und Bromionen, beigemischt werden. In der vorliegenen
Erfindung können
Halogenionen durch Hinzufügen
von Chlorwasserstoff, Natriumchlorid oder ähnlichen Substanzen zugeführt werden.
Die Menge der Halogenionen beträgt
vorzugsweise 0,01 bis 20 Gew.-%. Durch eine derartige Menge von
Halogenionen wird ein ausgezeichnetes Haftvermögen zwischen der erzeugten
rauhen Oberfläche
und der Zwischenlagen-Harzisolierschicht gewährleistet.
-
Der
Cuprikomplex von Azolen und die organische Säure (oder gegebenenfalls Halogenionen)
werden in Wasser gelöst,
um die Ätzlösung einzustellen.
Außerdem
kann erfindungsgemäß eine kommerziell
erhältliche Ätzlösung, z.B.
mit der Produktbezeichnung "MEC
etch BOND", hergestellt
von Mec Co., Ltd., verwendet werden, um eine rauhe Oberfläche herzustellen.
- (3) Eine Harzschicht 50a, aus der
die untere Zwischenlagen-Harzisolierschicht hergestellt wird, wird
durch Vakuum-Crimp-Laminieren
bei einem Druck von 5 kgf/cm2 auf jeder
Oberfläche
des Substrats 30 ausgebildet, während die Temperatur von 50
auf 150°C
erhöht
wird (1(D)).
-
Die
Harzschicht enthält
beständiges
Harz, lösbare
Partikel, ein Aushärtungsmittel
und andere Komponenten. Die Materialien werden nachstehend beschrieben.
-
Das
im erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren
zur Verwendung in der Harzisolierschicht vorgesehene Harz hat eine
Struktur, gemäß der Partikel,
die in Säure
oder einem Oxidationsmittel lösbar
sind (nachstehend als "lösliche Partikel" bezeichnet) in einem
Harz dispergiert sind, das bezüglich
der Säure
oder eines Oxidationsmittels beständig ist (nachstehend als "beständiges Harz" bezeichnet).
-
Die
Ausdrücke "beständig" und "löslich" bzw. "lösbar" werden nachstehend
beschrieben. Wenn Materialien für
die gleiche Zeit in eine Lösung
eingetaucht werden, die aus der gleichen Säure oder dem gleichen Oxidationsmittel
besteht, wird ein Material, das mit einer relativ hohen Lösungsrate
gelöst
wird, zur Vereinfachung als "lösliches" Material bezeichnet.
Ein Material, das mit einer relativ langsamen Lösungsrate gelöst wird,
wird zur Vereinfachung als "beständiges" Material bezeichnet.
-
Die
löslichen
Partikel sind beispielsweise Harzpartikel, die in einer Säure oder
einem Oxidationsmittel löslich
sind (nachstehend als "lösliche Harzpartikel" bezeichnet), anorganische
Partikel, die in einer Säure
oder einem Oxidationsmittel löslich
sind (nachstehend als "anorganische
lösliche
Partikel" bezeichnet)
und Metallpartikel, die in einer Säure oder einem Oxidationsmittel
löslich
sind (nachstehend als "lösliche Metallpartikel" bezeichnet). Die
vorstehend erwähnten
lösli chen
Partikel können
alleine oder als Kombination von zwei oder mehr Partikeltypen verwendet
werden.
-
Die
Form jedes der löslichen
Partikel ist nicht eingeschränkt.
Die Form kann eine Kugelform oder eine pulverisierte Form sein.
Vorzugsweise haben die Partikel die gleiche Form. Der Grund hierfür ist, dass
hierdurch eine rauhe Oberfläche
mit gleichmäßigen rauhen
Vertiefungen und Vorsprüngen
hergestellt werden kann.
-
Vorzugsweise
beträgt
die mittlere Partikelgröße der löslichen
Partikel 0,1 μm
bis 10 μm.
Wenn die Partikel einen Durchmesser innerhalb dieses Bereichs haben,
können
Partikel mit zwei oder mehr Partikelgrößen verwendet werden. D.h.,
lösliche
Partikel mit einer mittleren Größe von 0,1 μm bis 0,5 μm und lösliche Partikel mit
einer mittleren Partikelgröße von 1 μm bis 3 μm können gemischt
werden. Dadurch kann eine kompliziertere rauhe Oberfläche ausgebildet
werden. Darüber
hinaus kann das Haftvermögen
bezüglich
der Leiterschaltung verbessert werden. In der vorliegenden Erfindung
bezeichnet die Partikelgröße der löslichen
Partikel die Länge
des längsten
Abschnitts jedes der löslichen
Partikel.
-
Die
löslichen
Harzpartikel können
Partikel aus einem wärmeaushärtenden
Harz oder einem Thermoplastharz sein. Wenn die Partikel in eine
Lösung
eingetaucht werden, die aus einer Säure oder einem Oxidationsmittel
besteht, müssen
die Partikel eine Lösungsrate
aufweisen, die höher
ist als diejenige des vorstehend erwähnten beständigen Harzes.
-
Beispiele
löslicher
Harzpartikel sind Partikel aus Epoxidharz, Phenolharz, Polyimidharz,
Polyphenylenharz, Polyolefinharz oder Fluorharz. Das vorstehend
erwähnte
Material kann alleine oder als Kombination von zwei oder mehr Materialien
verwendet werden.
-
Die
löslichen
Harzpartikel können
Harzpartikel aus Gummi sein, wie beispielsweise Polybutadiengummi,
verschiedene dena turierte Polybutadiengummiarten, wie beispielsweise
denaturiertes Epoxidgummi, denaturiertes Urethangummi oder denaturiertes
(Metha)acrylnitrilgummi, und (Metha)acrylnitrilbutadiengummi, das
eine Carboxylgruppe enthält.
Wenn das vorstehend erwähnte
Gummimaterial verwendet wird, können
die löslichen
Harzpartikel leicht in einer Säure
oder einem Oxidationsmittel gelöst
werden. D.h., wenn die löslichen Harzpartikel
durch eine Säure
gelöst
werden, kann eine Lösung
in einer Säure,
mit Ausnahme einer starken Säure,
zulässig
sein. Wenn die löslichen
Harzpartikel gelöst
werden, ist ein Lösung
durch Permanganat zulässig,
das ein relativ schwaches Oxidationsvermögen aufweist. Wenn Chromsäure verwendet
wird, ist eine Lösung
schon bei einer geringen Konzentration zulässig. Dadurch kann verhindert
werden, dass die Säure
oder das Oxidationsmittel auf der Oberfläche des Harzes zurückbleibt.
Wenn ein Katalysator, z.B. Palladiumchlorid, zugeführt wird,
nachdem die rauhe Oberfläche
ausgebildet worden ist, wie später
beschrieben wird, kann eine Unterbrechung der Zufuhr des Katalysators
und die Oxidation des Katalysators verhindert werden.
-
Die
anorganischen löslichen
Partikel sind beispielsweise Partikel, die mindestens eines der
folgenden Materialien aufweisen: einer Aluminiumverbindung, einer
Kalziumverbindung, einer Kaliumverbindung, einer Magnesiumverbindung
und einer Siliziumverbindung.
-
Die
Aluminiumverbindung ist beispielsweise Aluminiumoxid oder Aluminiumhydroxid.
Die Kalziumverbindung ist beispielsweise Kalziumkarbonat oder Kalziumhydroxid.
Die Kaliumverbindung ist beispielsweise Kaliumkarbonat. Die Magnesiumverbindung
ist beispielsweise Magnesia, Dolomit und basisches Magnesiumkarbonat.
Die Siliziumverbindung ist beispielsweise Silika oder Zeolit. Das
vorstehend erwähnte
Material kann alleine oder als Kombination von zwei oder mehr Materialien
verwendet werden.
-
Die
löslichen
Metallpartikel sind beispielsweise Partikel, die aus mindestens
einem der folgenden Materialien bestehen: Kupfer, Nickel, Eisen,
Zink, Blei, Gold, Silber, Aluminium, Magnesium, Kalium und Silizium. Die
löslichen
Partikel können
mit Harz oder einem ähnlichen
Material beschichtete Oberflächen
aufweisen, um Isoliereigenschaften bereitzustellen.
-
Wenn
zwei oder mehr Typen löslicher
Partikel gemischt werden, ist die Kombination von zwei Typen löslicher
Partikel vorzugsweise eine Kombination aus Harzpartikeln und anorganischen
Partikeln. Weil jeder der Partikeltypen eine niedrige Leitfähigkeit
aufweist, kann eine Isolierung bezüglich der Harzschicht erhalten werden.
Außerdem
kann die Wärmeausdehnung
bezüglich
des beständigen
Harzes leicht eingestellt werden. Dadurch kann das Auftreten von
Rissen in der durch die Harzschicht gebildeten Zwischenlagen-Harzisolierschicht
verhindert werden. Dadurch kann eine Trennung zwischen der Zwischenlagen-Harzisolierschicht
und der Leiterschaltung verhindert werden.
-
Das
beständige
Harz ist nicht eingeschränkt,
insofern das Harz dazu geeignet ist, die Form der rauhen Oberfläche aufrechtzuerhalten,
wenn die rauhe Oberfläche
unter Verwendung einer Säure
oder eines Oxidationsmittels auf der Zwischenlagen-Harzisolierschicht
ausgebildet wird. Das beständige
Harz ist beispielsweise ein wärmeaushärtendes
Harz, ein Thermoplastharz oder ein daraus hergestelltes Verbundmaterial.
Alternativ kann das vorstehend erwähnte lichtempfindliche Harz
mit einer lichtempfindlichen Eigenschaft verwendet werden. Wenn
das lichtempfindliche Harz verwendet wird, können ein Belichtungs- und ein
Entwicklungsprozess der Zwischenlagen-Harzisolierschichten ausgeführt werden,
um die Öffnungen
für die
Durchkontaktierungslöcher
auszubilden.
-
Insbesondere
ist es vorteilhaft, wenn ein ein wärmehärtendes Harz enthaltendes Harz
verwendet wird. Im vorstehend erwähnten Fall kann die Form der
rauhen Oberfläche
bezüglich
ei ner Metallisierungslösung
und während
verschiedenartige Erwärmungsprozesse
ausgeführt
werden beibehalten werden.
-
Das
beständige
Harz ist beispielsweise ein Epoxidharz, ein Phenolharz, ein Phenoxyharz,
ein Polyimidharz, ein Polyphenylenharz, ein Polyolefinharz oder
ein Fluorharz. Das vorstehend erwähnte Material kann alleine
oder als Kombination von zwei oder mehr Materialtypen verwendet
werden.
-
Vorzugsweise
wird ein Epoxidharz mit zwei oder mehr Epoxidgruppen in einem Molekül davon
verwendet. Der Grund hierfür
ist, dass die vorstehend erwähnte
rauhe Oberfläche
ausgebildet werden kann. Außerdem
können
eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit
und ähnliche
Eigenschaften erhalten werden. Dadurch kann eine Belastungskonzentration
auf die Metallschicht auch unter einer Wärmezyklusbedingung verhindert werden.
Dadurch kann eine Abtrennung der Metallschicht verhindert werden.
-
Das
Epoxidharz ist beispielsweise ein Cresol-Novolac-Epoxidharz, ein Bisphenol-A-Epoxidharz,
ein Bisphenol-F-Epoxidharz,
ein Phenol-Novolac-Epoxidharz, ein Alkylphenol-Novolyc-Epoxidharz, ein Biphenol-F-Epoxidharz,
ein Naphthalen-Epoxidharz,
ein Dicyclopentadien-Epoxidharz und ein Epoxidmaterial, das aus
einem Kondensationsmaterial von Phenol und einem aromatischen Aldehyd
mit einer Phenolhydroxylgruppe, Triglycidylisocyanat und alicyklischem
Epoxidharz besteht. Das vorstehend erwähnte Material kann alleine
oder als Kombination aus zwei oder mehr Materialien verwendet werden.
Dadurch kann eine ausgezeichnete Wärmebständigkeit erhalten werden.
-
Vorzugsweise
sind die löslichen
Partikel in der Harzschicht erfindungsgemäß gleichmäßig im beständigen Harz verteilt. Der Grund
hierfür
ist, dass eine rauhe Oberfläche
mit gleichmäßigen Vertiefungen
und Vorsprüngen
ausgebildet werden kann. Wenn Durchkontaktierungslöcher und
Durchgangslöcher
in der Harzschicht ausgebildet werden, kann das Haftvermögen bezüglich der
Metallschicht der Leiterschaltung aufrechterhalten werden. Alternativ
kann eine Harzschicht verwendet werden, die nur in der Oberfläche, auf
der die rauhe Oberfläche
ausgebildet wird, lösliche
Partikel enthält.
Daher werden die von der Oberfläche
verschiedenen Abschnitte der Harzschicht nicht der Säure oder
dem Oxidationsmittel ausgesetzt. Dadurch kann die Isoliereigenschaft
zwischen den Leiterschaltungen durch die Zwischenlagen-Harzisolierschicht
zuverlässig
aufrechterhalten werden.
-
Vorzugsweise
beträgt
die Menge der im beständigen
Harz dispergierten löslichen
Partikel bezüglich der
Harzschicht 3 Gew.-% bis 40 Gew.-%. Wenn die Menge des Gemischs
löslicher
Partikel kleiner ist als 3 Gew.-%, kann die rauhe Oberfläche mit
den erforderlichen Vertiefungen und Vorsprüngen nicht ausgebildet werden.
Wenn die Menge größer ist
als 40 Gew.-%, werden tiefe Abschnitte der Harzschicht unerwünscht gelöst; wenn
die löslichen
Partikel unter Verwendung einer Säure oder eines Oxidationsmittels
gelöst
werden. Dadurch kann die Isoliereigenschaft zwischen den Leiterschaltungen
durch die durch die Harzschicht gebildeten Zwischenlagen-Harzisolierschicht
nicht aufrechterhalten werden. Infolgedessen tritt manchmal ein
Kurzschluss auf.
-
Vorzugsweise
enthält
die Harzschicht ein Aushärtungsmittel
und andere Komponenten sowie ein beständiges Harz.
-
Das
Aushärtungsmittel
ist beispielsweise ein Imidazol-Aushärtungsmittel,
ein Amin-Aushärtungsmittel, ein
Guanidin-Aushärtungsmittel,
ein Epoxidaddukt jedes der vorstehend erwähnten Aushärtungsmittel, Mikrokapseln
jedes der vorstehend erwähnten
Aushärtungsmittel
und eine organische Phosphinverbindung, wie beispielsweise Triphenylphosphin-
oder Tetraphenylphosphonium-Tetraphenylborat.
-
Vorzugsweise
beträgt
die Menge des Aushärtungsmittels
bezüglich
der Harzschicht 0,05 Gew.-% bis 10 Gew.-%. Wenn die Menge kleiner
ist als 0,05 Gew.-%, kann die Harzschicht nicht ausreichend ausgehärtet werden.
Daher tritt eine große
Menge Säure
und Oxidationsmittel in die Harzschicht ein. Im vorstehenden Fall wird
die Isoliereigenschaft der Harzschicht manchmal schlechter. Wenn
die Menge größer ist
als 10 Gew.-%, wird die Zusammensetzung des Harzes durch eine übermäßig große Menge
der Aushärtungsmittelkomponente
manchmal denaturiert. Im vorstehenden Fall wird die Zuverlässigkeit
manchmal vermindert.
-
Die
anderen Komponenten sind beispielsweise eine anorganische Verbindung,
die keinen Einfluss auf die Ausbildung der rauhen Oberfläche hat,
und ein durch Harz gebildeter Füllstoff.
Die anorganische Verbindung ist beispielsweise Silika, Aluminiumoxid
und Dolomit. Das Harz ist beispielsweise Polyimidharz, Polyacrylharz,
Polyamidimidharz, Polyphenylenharz, Melaninharz und Olefinharz.
Wenn einer der vorstehend erwähnten
Füllstoffe
enthalten ist, kann eine Übereinstimmung
der Wärmeausdehnungskoeffizienten
erreicht werden. Außerdem
können
die Wärmebeständigkeit
und die chemische Beständigkeit
verbessert werden. Dadurch können
die Eigenschaften der Leiterplatte verbessert werden.
-
Die
Harzschicht kann ein Lösungsmittel
enthalten. Das Lösungsmittel
ist beispielsweise Keton,. z.B. Aceton, Methylethylketon oder Cyclohexan;
ein aromatischer Kohlenwasserstoff, z.B. Ethylacetat, Butylacetat, Cellosolve-Acetat,
Toluol oder Xylol. Das vorstehend erwähnte Material kann alleine
oder als Kombination von zwei oder mehr Materialien verwendet werden.
- (4) Daraufhin werden die durchgehenden Löcher 35,
die jeweils einen Durchmesser von 300 μm haben, im Kernsubstrat 30 ausgebildet,
mit dem die Harzschichten 50α verbunden
worden sind, um die Durchgangslöcher
auszubilden (1(E)).
- (5) Durchkontaktierungsöffnungen 52 mit
jeweils einem Durchmesser von 80 μm
werden durch Anwenden eines Kohlendi oxid-, Excimer-, YAG oder UV-Lasers
in den Harzschichten 50α ausgebildet
(2(A)). Anschließend werden die Harzschichten 50α thermisch
ausgehärtet,
um die unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten 50 herzustellen.
Die Durchkontaktierungslöcher
können
durch einen Flächenprozess
unter Verwendung eines Lasers oder einen Flächenprozess unter Verwendung
eines Lasers mit montierten Masken ausgeführt werden. Alternativ kann
ein Mischlaser (d.h. eine Kombination z.B. aus einem Kohlendioxid-Laser
und einem Excimer-Laser) verwendet werden. Alternativ können sowohl
die Durchgangslöcher als
auch die Durchkontaktierungslöcher
unter Verwendung eines Lasers ausgebildet werden.
- (6) Daraufhin wird ein Oxidationsmittel, das aus einer Chromsäure oder
einem Permanganat besteht (z.B. Kaliumpermanganat oder Natriumpermanganat)
verwendet, um die durchgehenden Löcher 35 zum Ausbilden
der Durchgangslöcher
im Kernsubstrat 30 und in den unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten 50 einem
Lochwandreinigungsprozess zu unterziehen, und gleichzeitig werden
die Oberflächen
der unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten 50 aufgerauht
(2(B)). Obwohl die Temperatur zum
Ausführen
dieser Prozesse hierin auf 65°C
festgelegt ist, können
die Prozesse bei einer Temperatur im Bereich von 40 bis 70°C ausgeführt werden.
Die
rauhen Oberflächen
der Zwischenlagen-Harzisolierschichten werden in einer Dicke im
Bereich von 0,5 bis 5 mm ausgebildet. Durch Dicken in diesem Bereich
kann ein geeignetes Haftvermögen
gewährleistet und
können
die Zwischenlagen-Harzisolierschichten
in einem späteren
Schritt entfernt werden.
Die erste Ausführungsform der mehrschichtigen
Leiterplatte weist das Kernsubstrat 30, das aus einem FR4-Harz,
einem FR5-Harz oder
einem BT-Harz besteht, und die unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten 50 auf,
die mindestens eines der fol genden Harzmaterialien aufweisen: Epoxidharz,
Phenolharz, Polyimidharz, Polyphenylenharz, Polyolefinharz und Fluorkohlenstoffharz.
Dadurch können
der Lochwandreinigungsprozess unter Verwendung eines Oxidationsmittels,
das aus einer Chromsäure
und einem Permanganat besteht, für
die Durchgangslöcher 35 und
der Aufrauhungsprozess für
die unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten 50 gleichzeitig
ausgeführt
werden. Dadurch wird die Anzahl von Fertigungsschritten vermindert,
so dass die mehrschichtige Leiterplatte kostengünstig herstellbar ist. Eine
stromlos metallisierte Schicht wird in einer Dicke im Bereich von
0,1 bis 5 μm
ausgebildet. Wenn die Dicke innerhalb dieses Bereichs liegt, kann
die stromlos metallisierte Schicht vollständig ausgebildet und leicht
weggeätzt
werden.
- (7) Ein Palladiumkatalysator wird auf die rauhen Oberflächen der
Zwischenlagen-Harzisolierschichten 50 aufgebracht, um stromlos
metallisierte Kupferschichten 42 in einer Metallisierungslösung auszubilden (2(C)). Obwohl hierin stromlos metallisierte
Kupferschichten ausgebildet werden, können auch Kupfer- oder Nickelbeschichtungen
durch Sputtern ausgebildet werden. Alternativ können die Oberflächenschichten
einem Plasma-, UV- oder Koronaentladungsprozess als Trocknungsprozess
unterzogen werden. Durch den Prozess werden die Oberflächen der
Schichten 50 umgeformt.
- (8) Nach Waschen des Substrats, auf dem die stromlos metallisierten
Kupferschichten 42 ausgebildet worden sind, werden Galvano-Resists
(Plating Resists) 43 jeweils in einem vorgegebenen Muster
ausgebildet (2(D)).
- (9) Das Substrat wird in eine Galvanisierungslösung eingetaucht,
um ihm über
die stromlos metallisierten Kupferschichten 42 einen elektrischen
Strom zuzuführen
und galvanisierte Kupferschichten 44 auszubilden (2(E)).
- (10) Die Galvano-Resists 43 werden durch KOH abgetrennt
und entfernt, und die stromlos metallisierten Kupferschichten 42 unter
den Galvano-Resists werden durch leichtes Ätzen weggeätzt, um die Durchkontaktierungslöcher 46 und
die Durchgangslöcher 36 auszubilden,
die jeweils aus der stromlos metallisierten Kupferschicht 42 und
der galvanisch aufgebrachten Kupferschicht 44 bestehen
(3(A)).
- (11) Eine rauhe Schicht (aus einer aus Cu-Ni-P bestehenden Legierung) 47 wird
in jedem der Durchkontaktierungslöcher 46 und der Durchgangslöcher 36 durch
stromloses Metallisieren ausgebildet (3(B)). An
Stelle einer stromlosen Kupfermetallisierung oder Verkupferung kann
die rauhe Schicht durch Ätzen (z.B. Ätzen durch
Besprühen
oder Eintauchen der Löcher
durch bzw. in eine Lösung
eines Gemischs aus einem Cuprikomplex und eines organischen Säuresalzes)
oder durch einen Oxidations-Reduktions-Prozess ausgebildet werden.
- (12) Es wird ein Harzfüllstoff 54 mit
einer Viskosität
von 50 Pa·S
bei 23°C
vorbereitet, es werden Masken montiert, deren Öffnungen den Durchmessern der
Durchgangslöcher 36 bzw.
der Durchkontaktierungslöcher 46 entsprechen,
und der Harzfüllstoff 54 wird
durch Drucken eingefüllt
und in einem Trocknungsofen bei 100°C für 20 Minuten getrocknet (3(C)). In der ersten Ausführungsform
wird der gleiche Füllstoff gleichzeitig
in die Durchgangslöcher 36 und
die Durchkontaktierungslöcher 46 eingefüllt, so
dass die Anzahl der Fertigungsschritte vermindert werden kann.
-
Hierin
können
als Harzfüllstoff
die folgenden Materialzusammensetzungen verwendet werden.
-
[Harzzusammensetzung]
-
100
Gewichtsteile eines Bisphenol-F-Epoxidmonomers (YL983U mit einem
Molekulargewicht von 310, hergestellt von Yuka Shell), 72 Gewichtsteile
von sphärischen
SiO2-Partikeln mit einer mit einem Silan-Haftvermittler
beschichteten Oberfläche
und einem mittleren Partikeldurchmesser von 1,6 μm (CRS 101-1- CE, hergestellt von Admatec, wobei die
maximale Partikelgröße nicht
größer ist
als die Dicke (15 μm)
eines später
beschriebenen inneren Kupferschichtmusters), 6,5 Gewichtsteile eines
Imidazol-Aushärtungsmittels (2E4MZ-CN,
hergestellt von Shikoku Chemicals) und 1,5 Gewichtsteile eines Nivellierungs-
oder Ausgleichsmittels (PERENOL S4, hergestellt von SANNOPCO), werden
gerührt
und gemischt, um die Viskosität
des erhaltenen Gemischs auf 36000 bis 49000 cps bei 23 ±1°C einzustellen.
- (13) Eine Seite des Substrats 30,
für das
der Prozess von Punkt (12) abgeschlossen worden ist, wird
poliert, um die Oberfläche
des von den Durchkontaktierungslöchern 46 und
den Durchgangslöchern 36 hervorstehenden
Harzfüllstoffs 54 zu
glätten.
Dann wird ein Schwabbelprozess mindestens einmal ausgeführt, um durch
das Polieren verursachte Defekte zu beseitigen. Die Folge von Polierprozessen
wird auch für
die andere Seite des Substrats ausgeführt (3(D)).
-
Der
hervorstehende Harzfüllstoff
kann nur durch Schwabbeln entfernt und geglättet werden.
-
Die
Schwabbelbearbeitung ist vorteilhaft, weil in den Zwischenlagen-Harzisolierschichten
verschiedenartige Partikel enthalten sind, die durch den Poliervorgang
nicht abgerieben werden.
-
Dann
wird der Harzfüllstoff 54 durch
eine Wärmebehandlung
bei 100°C
für eine
Stunde und bei 150°C für eine Stunde
ausgehärtet.
-
Dadurch
wird in jedem Durchgangsloch eine Harzfüllstoffschicht mit dem ausgehärteten Harzfüllstoff ausgebildet,
das das Epoxidharz, das Aushärtungsmittel
und die anorganischen Partikel enthält.
-
Obwohl
das Epoxidharz nicht auf ein bestimmtes Harz beschränkt ist,
ist es vorzugsweise mindestens ein Harz, das aus Bisphenol-Epoxidharzen
und Novolac-Harzen ausgewählt
wird. Dies ist der Fall, weil, wenn ein Bisphenol-A- oder ein Bisphenol-F-Harz
ausgewählt
wird, die Viskosität
des erhaltenen Gemischs ohne Verwendung eines Verdünnungslösungsmittels
eingestellt werden kann. Außerdem
haben Novolac-Epoxidharze eine ausgezeichnete Festigkeit, Wärmebeständigkeit
und chemische Beständigkeit,
werden auch in einer starken basischen Lösung nicht zersetzt, wie beispielsweise
in der -Lösung
für die
stromlose Metallisierung, und auch thermisch nicht zersetzt.
-
Als
Bisphenol-Epoxidharz ist ein Bisphenol-A-Epoxidharz oder ein Bisphenol-F-Epoxidharz
bevorzugt. Das Bisphenol-F-Epoxidharz
ist bevorzugter, weil es mit einer niedrigen Viskosität und ohne
Verwendung eines Lösungsmittels
verwendet werden kann.
-
Außerdem ist
als Novolac-Epoxidharz mindestens ein aus Phenol-Novolac-Epoxidharzen
und Cresol-Novolac-Epoxidharzen ausgewähltes Epoxidharz bevorzugt.
-
Alternativ
kann ein Gemisch aus einem Bisphenol-Epoxidharz und einem Novolac-Epoxidharz
verwendet werden.
-
Im
letztgenannten Fall ist beispielsweise ein Mischungsverhältnis zwischen
dem Bisphenol-Epoxidharz und dem Cresol-Novolac-Epoxidharz von 1:1 bis 1:100
bevorzugt. Durch Mischen des Bisphenol-Epoxidharzes und des Cresol-Novolac-Epoxidharzes
miteinander in diesem Bereich kann verhindert werden, dass die Viskosität des erhaltenen
Gemischs zunimmt.
-
Das
im Harzfüllstoff
enthaltene Aushärtungsmittel
ist nicht auf ein spezifisches Mittel beschränkt, sondern es kann ein bekanntes
Aushärtungsmittel
verwendet werden; ein Imidazol-Aushärtungsmitel oder ein Amin-Aushärtungsmittel
ist jedoch bevorzugt. Wenn ein Aushärtungsmittel verwendet wird,
ist der Kontraktionsgrad des Füllstoffs,
wenn der Füllstoff
ausgehärtet
ist, klein, und das Haftvermögen
zwischen der die Durchgangslöcher
bildenden Leitungsschicht und der Harzfüllstoffschicht ist besonders
gut.
-
Außerdem können die
im Harzfüllstoff
enthaltenen anorganischen Partikel beispielsweise aus Aluminiumverbindungen,
Kalziumverbindungen, Kaliumverbindungen, Magnesiumverbindungen,
Siliziumverbindungen und ähnlichen
bestehen. Sie können
alleine oder als Kombination von zwei oder mehr Verbindungen verwendet
werden.
-
Aluminiumverbindungen
sind beispielsweise Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und ähnliche.
Kalziumverbindungen sind beispielsweise Kalziumkarbonat, Kalziumhydroxid
und ähnliche.
Magnesiumverbindungen sind beispielsweise Magnesia, Dolomit, basisches
Magnesiumkarbonat, Talk und ähnliche.
Siliziumverbindungen sind beispielsweise Silika, Zeolit und ähnliche.
-
Der
Harzfüllstoff
enthält
10 bis 50 Gew.-% anorganische Partikel. Durch den Anteil anorganischer
Partikel in diesem Bereich können
die Wärmeausdehnungskoeffizienten
zwischen den Zwischenlagen-Harzisolierschichten angepasst werden.
Der Harzfüllstoffs
enthält
bevorzugter 20 bis 40 Gew.-% anorganische Partikel.
-
Die
Formen der anorganischen Partikel sind beispielsweise eine Kugelform,
eine Kreisform, eine Ellipsoidform, eine pulverisierte Form oder
eine Polygonform. Unter diesen Formen sind die Kugelform, die Kreisform
und die Ellipsoidform bevorzugt. Dies ist der Fall, weil durch diese
Formen das Auftreten von Rissen und ähnlichen Defekten verhindert
werden kann, die aufgrund der Partikelformen verursacht werden.
Außerdem können die
Partikel mit einem Silika-Haftvermittler beschichtet sein. Dadurch
wird das Haftvermögen
zwischen den anorganischen Partikeln und dem Epoxidharz verbessert.
-
Außerdem ist
bevorzugt, wenn eine rauhe Oberfläche auf mindestens einem Teil
der Oberfläche
der die Durchgangslöcher
bildenden Leitungsschichten ausgebildet wird. In diesem Fall wird
das Haftvermögen zwischen
den Leitungsschichten und dem Harzfüllstoff weiter verbessert,
und die Ausdehnung und Kon traktion in einem Temperaturverlauf kann
unterdrückt
werden, so dass es schwieriger ist, die Leitungsschichten von den
Harzfüllstoffschichten
zu trennen. Die mittlere Rauhigkeit der rauhen Oberfläche beträgt vorzugsweise 0,05
bis 5 μm.
Wenn die mittlere Rauhigkeit kleiner ist als 0,05 μm, wird die
Wirkung des Aufrauhens der Oberflächen der Leitungsschichten
kaum erhalten. Wenn die mittlere Rauhigkeit größer ist als 5 μm, können Signalverzögerungen
und Signalfehler auftreten, die durch einen Skin-Effekt zum Zeitpunkt
der Signalübertragung verursacht
werden.
-
Der
Harzfüllstoff
kann nicht nur das Epoxidharz, sondern auch wärmeaushärtbare Harze, Thermoplastharze,
lichtempfindliche Harze, Komplexe davon und ähnliche enthalten.
-
Wärmeaushärtende Harze
sind beispielsweise ein Polyimidharz und ein Phenolharz. Thermoplastharze
sind z.B. ein Fluorkohlenstoffharz, wie beispielsweise Polytetrafluorethylen
(PTFE), Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen-Copolymer (fluoriertes
Ethylenpropylen) (FEP) und Tetrafluorethylen/Perphloralkoxy-Copolymer (PFA),
Polyethylenterepthalat (PET), Polysulfon (PSF), Polyphenylensulfid
(PPS), thermoplastisches Polyphenylenether (PPE), Polyethersulfon
(PES), Polyetherimid (PEI), Polyphenylensulfon (PPES), Polyethylennaphthalat
(PEN), Poly(etheretherketon) (PEEK), Polyolefin- und Phenoxyharze.
Lichtempfindliche Harze sind beispielsweise Acrylharze, wobei einem
Teil von wärmeaushärtenden
Harzen eine (Meta)acrylsäure
mit lichtempfindlichen Gruppen hinzugefügt ist. Diese Harze können alleine
oder als Kombination von zwei oder mehr Harzen verwendet werden.
An Stelle der Epoxidharze können
diese Harze oder Komplexe davon verwendet werden (d.h. ein Komplex
eines wärmeaushärtenden
Harzes und eines Thermoplastharzes oder ein Komplex eines lichtempfindlichen
Harzes und eines Thermoplastharzes).
-
Außerdem können von
anorganischen Partikeln verschiedene Harzpartikel, Metallpartikel
und ähnliche
mit dem Harzfüllstoff
gemischt werden. Die Harzpartikel sind durch Abrunden von wärmeaushärtenden Harzen,
Thermoplastharzen, usw. erhaltene Partikel. Die Metallpartikel sind
beispielsweise leitfähige
Partikel, z.B. Gold-, Silber-, Kupferpartikel und ähnliche.
Sie können
alleine oder als Kombination von einem oder mehreren Partikeltypen
verwendet werden. Alternativ können
sie an Stelle der anorganischen Partikel verwendet werden.
-
Der
Harzfüllstoff
kann ein Lösungsmittel
enthalten, wie beispielsweise NMP (N-Methylpyrrolidon), DMDG (Diethylenglykoldimethylether),
Glycerin, Cyclohexanol, Cyclohexanon, Methylcellosolve, Methylcellosolveacetat,
Methanol, Ethanol, Butanol oder Propanol (lösungsmittelimprägniert);
der Harzfüllstoff
enthält
jedoch bevorzugter kein Lösungsmittel.
Dies ist der Fall, weil nach dem Härten des Harzfüllstoffs
z.B. weniger Luftblasen in den Durchgangslöchern verbleiben, wenn der
Harzfüllstoff
kein Lösungsmittel
enthält.
Wenn Luftblasen verbleiben, nimmt die Zuverlässigkeit der Verbindung ab.
- (14) Ein Palladiumkatalysator wird auf die
Oberflächen
der Harzisolierschichten 50 aufgebracht, um stromlos metallisierte
Kupferschichten 56 in einer Metallisierungslösung auszubilden
(4(A)). Obwohl hierin stromlos metallisierte
Kupferschichten ausgebildet werden, können auch Kupfer- oder Nickelbeschichtungen
durch Sputtern ausgebildet werden. In einigen Fällen kann direkt eine Galvanisierung
bezüglich
den Zwischenlagen-Harzisolierschichten 50 ausgeführt werden.
- (15) Nachdem Galvano-Resists (nicht dargestellt) jeweils in
einem vorgegebenen Muster ausgebildet wurden, werden die galvanisierten
Kupferschichten 57 ausgebildet. Dann werden die Galvano-Resists
abgetrennt und entfernt, und die stromlos metallisierten Kupferschichten 56 unter
den Galvano-Resists werden durch leichtes Ätzen abgetrennt, wodurch metallisierte
Ab deckungen 58 ausgebildet werden, die jeweils aus der
stromlos metallisierten Kupferschicht 56 und der galvanisierten
Kupferschicht 57 in den Öffnungsabschnitten der Durchkontaktierungsöffnungen 46 bzw.
der Durchgangsöffnungen 36 ausgebildet
werden (4(B)).
- (16) Rauhe Schichten (Cu-Ni-P) werden auf den auf den Öffnungen
der Durchkontaktierungsöffnungen 46 bzw.
der Durchgangsöffnungen 36 angeordneten
metallisierten Abdeckungen 58 durch stromloses Metallisieren
ausgebildet (4(C)). Die rauhen Schichten
können
anstatt durch stromloses Verkupfern durch Ätzen oder einen Oxidations-Reduktionsprozess
ausgebildet werden.
- (17) Durch Wiederholen der vorstehend beschriebenen Schritte
(3) bis (11) werden die oberen Zwischenlagen-Harzisolierschichten 60 und
die Durchkontaktierungslöcher 66 ausgebildet,
die jeweils aus der stromlos metallisierten Kupferschicht 62 und
der galvanisierten Kupferschicht 64 auf den oberen Zwischenlagen-Harzisolierschichten 60 bestehen
(4(D)).
- (18) Daraufhin werden Lötstopplackschichten
und Lotbumps ausgebildet. Die Materialzusammensetzung der Lötstopplackschicht
ist folgende.
-
46,67
g eines Oligomers (mit einem Molekulargewicht von 4000), das durch
Ausbilden von 50% Epoxidgruppen aus 60 Gew.-% Cresol-Novolac-Epoxidharz
(hergestellt von Nippon Kayaku), das in DMDG gelöst ist, in eine Acrylstruktur
erhalten wird, und eine lichtempfindliche Eigenschaft aufweist,
15,0 g von 80 Gew.-% Bisphenol-A-Epoxidharz (Epicoat 1001, hergestellt
von Yuka Shell), das in Methylketon gelöst ist, 1,6 g eines Imidazol-Aushärtungsmittels
(2E4MZ-CN, hergestellt von Shikoku Chemicals), 3 g eines polyhydrischen
Acrylmonomers, das ein lichtempfindliches Monomer ist (R604, hergestellt
von Nippon Kayaku), 1,5 g eines polyhydrischen Acrylmonomers (DPE6A,
her gestellt von Kyoei Chemical) und 0,71 g eines Dispergierumformungsmittels
(S-65, hergestellt von SANNOPCO) werden miteinander vermischt. Dann
werden dem erhaltenen Gemisch 2 g Benzophenon (hergestellt von Kanto
Chemical), das als Photoinitiator dient, und 2,0 g Michlers Keton
(hergestellt von Kanto Chemical), das als Photosensitizer dient,
beigemischt, wodurch eine Lötstopplackzusammensetzung
mit einer bei 25°C
auf 2,0 Pa·s
eingestellten Viskosität
erhalten wird.
-
Für die Lötstopplackschichten
können
verschiedenartige Harze verwendet werden. Beispielsweise kann ein
Harz verwendet werden, das durch Aushärten eines Bisphenol-A-Epoxidharzes,
eines Bisphenol-A-Epoxidacrylatharzes, eines Novolac-Epoxidharzes
oder eines Novolac-Epoxidacrylatharzes durch ein Aminaushärtungsmittel,
ein Imidazolaushärtungsmittel
oder ein ähnliches
Aushärtungsmittel
erhalten wird.
-
Wenn
Lotbumps durch Ausbilden einer Öffnung
in der Lötstopplackschicht
ausgebildet werden, ist es insbesondere vorteilhaft, ein Harz, das "ein Novolac-Epoxidharz
oder ein Novolac-Epoxidacrylatharz" enthält, und "ein Imidazol-Aushärtungsmittel" als Aushärtungsmittel
zu verwenden.
-
Die
vorstehend erwähnte
Lötstopplackzusammensetzung 70α wird
auf jede Seite der in Schritt (17) erhaltenen mehrschichtigen Leiterplatte
in einer Dicke von 40 μm
aufgebracht (5(A)).
- (19)
Dann wird ein Trocknungsprozess bei 70°C für 20 Minuten und bei 80°C für 30 Minuten
ausgeführt. Daraufhin
wird eine Fotomaskenschicht mit einer Dicke von 5 mm, auf der ein
kreisförmiges
Muster (Maskenmuster) ausgebildet ist, mit beiden Seiten der erhaltenen
mehrschichtigen Leiterplatte in hermetischen Kontakt gebracht und
darauf montiert, mit Ultraviolettstrahlen mit 1000 mJ/cm2 belichtet und einem DMTG-Entwicklungsprozess
unterzogen. Außerdem
wird ein Erwärmungsprozess
bei 80°C
für eine
Stunde, 100°C
für eine
Stunde, 120°C
für ei ne
Stunde und 150°C
für drei
Stunden ausgeführt,
um Lötstopplackschichten 70 (mit
einer Dicke von 20 μm)
auszubilden, die jeweils Öffnungsabschnitte 71 (mit
einem Öffnungsdurchmesser
von 200 μm)
aufweisen (5(B)).
- (20) Daraufhin wird die mehrschichtige Leiterplatte für 20 Minuten
in eine stromlose Nickelmetallisierungslösung eingetaucht, die aus 2,3 × 10–1 Mol/1
Natriumhypophosphit und 1,6 × 10–1 Mol/l
Natriumcitrat besteht und einen pH-Wert von 4,5 aufweist. Dadurch
wird eine vernickelte Schicht 72 mit einer Dicke von 5 μm in jedem Öffnungsabschnitt 71 ausgebildet.
Dann wird die mehrschichtige Leiterplatte für 7,5 Minuten bei 80°C in eine
stromlose Goldmetallisierungslösung
eingetaucht, die aus 7,6 × 10–3 Mol/l
Gold-Kalium-Cyanid, 1,9 × 10–1 Mol/l
Ammoniakchlorid, 1,2 × 10–1 Mol/l
Natriumcitrat und 1,7 × 10–1 Mol/l
Natriumhypophosphit besteht. Dadurch werden jeweils vergoldete Schichten 74 mit
einer Dicke von 0,03 μm
auf den vernickelten Schichten 72 ausgebildet (5(C)).
Im vorstehend erwähnten Fall
wird die Zwischenschicht aus Nickel und die Edelmetallschicht aus
Gold hergestellt. Alternativ kann die Zwischenschicht anstatt aus
Nickel aus Palladium, Zinn oder Titan und die Edelmetallschicht
aus Silber, Platin oder einem anderen von Gold verschiedenen Material
hergestellt werden. Es können
zwei oder mehr Edelmetallschichten ausgebildet werden. Als Oberflächenprozesse
können
ein Trocknungsprozess, ein Plasmaprozess, ein UV-Prozess und ein
Koronaprozess ausgeführt
werden. Dadurch kann die Fülleffizienz
des Unterfüllstoffs
für den
IC-Chip verbessert werden.
- (23) Dann wird eine Lötpaste
auf jede Öffnung 71 der
Lötstopplackschicht 70 aufgedruckt,
und es wird ein Reflow-Prozess
ausgeführt,
um einen Lotbump (Lötstelle) 76 in
jeder der oberseitigen Durchkontaktierungsöffnungen auszubilden. Außerdem wird
ein leitfähiger
Anschlussstift 78 über
die Lötstelle 77 an
jeder der unterseitigen Durchkontaktierungslöcher 66 angebracht
(vgl. 6). Außerdem
kann an Stelle des leitfähigen
Anschlussstifts ein BGA (Ball grid Array) ausgebildet werden.
-
Als
Lötmittel
kann Sn/Pb, Sn/Sb, Sn/Ag, Sn/Sb/Pb, Sn/Ag/Cu, usw. verwendet werden.
-
Der
Schmelzpunkt des Lötmittels
beträgt
vorzugsweise 180 bis 280°C.
Durch ein Lötmittel
mit einem Schmelzpunkt in diesem Bereich kann gewährleistet
werden, dass der leitfähige
Anschlussstift eine Festigkeit von 2,0 kg/Stift oder mehr hat. Wenn
der Schmelzpunkt niedriger ist als dieser Bereich, nimmt die Festigkeit des
Stifts ab. Wenn er höher
ist als dieser Bereich, kann die Lötstopplackschicht möglicherweise
gelöst
werden. Der Schmelzpunkt des Lötmittels
liegt besonders bevorzugt im Bereich von 200 bis 260°C.
-
Noch
bevorzugter ist der Schmelzpunkt des Lötmittels an der Seite des leitfähigen Anschlussstiftes
höher als
an der Lotbumpseite. Dadurch werden die leitfähigen Anschlussstifte während des
Reflow-Prozesses nicht geneigt oder abgelöst, wenn ein IC-Chip, wie beispielsweise
ein Flip-Chip, montiert wird. Ein Beispiel einer Kombination von
Lötmitteln
ist Sn/Pb an der Lotbumpseite und Sn/Sb an der Anschlussstiftseite.
-
[Vergleichsbeispiel 1]
-
Als
Vergleichsbeispiel 1 wurde eine mehrschichtige Leiterplatte verwendet,
die die gleiche Konfiguration hat wie die in 1 dargestellte
erste Ausführungsform
der mehrschichtigen Leiterplatte, und deren untere Durchkontaktierungslöcher mit
einer verkupferten Schicht gefüllt
waren. Die Auswertungsergebnisse für die erste Ausführungsform
der mehrschichtigen Leiterplatte und das Vergleichsbeispiel 1 sind
in 7 dargestellt.
-
Die
elektrischen Verbindungseigenschaften wurden durch Prüfen des
Durchgangs durch ein Prüfgerät ausgewertet.
Wenn ein Kurzschluss und eine Unterbrechung auftraten, wurde die
mehrschichtige Leiterplatte mit "fehlerhaft" und ansonsten mit "OK" bewertet. Ihre Trennung
und ihre Dehnung wurden untersucht durch Schneiden der mehrschichtigen
Leiterplatten im Querschnitt nach einem Wärmezyklustest (in dem 1000
Zyklen wiederholt wurden, wobei ein Zyklus aus 3 Minuten bei –65°C und 3 Minuten
bei +130°C
bestand), und anschließendes
visuelles Untersuchen der Trennung und der Dehnung der Zwischenlagen-Harzisolierschichten
und der Durchkontaktierungslöcher
unter Verwendung eines Mikroskops (bei 100- bis 400-facher Vergrößerung).
-
Im
Vergleichsbeispiel 1 waren auf den Oberflächen der unteren Durchkontaktierungslöcher Vertiefungen
ausgebildet, die nicht vollständig
mit dem Metallisierungsmaterial gefüllt waren, und die Verbindungseigenschaften
zwischen den oberen und den unteren Durchkontaktierungslöchern waren
verschlechtert. Dadurch waren einige Durchkontaktierungslöcher vorhanden,
die nicht elektrisch miteinander verbunden waren.
-
Außerdem wurde
nach dem Wärmezyklustest
beobachtet, dass aufgrund der Trennung zwischen den Durchkontaktierungslöchern eine
Trennung und Dehnung bezüglich
den Zwischenlagen-Harzisolierschichten auftraten.
In der ersten Ausführungsform
der mehrschichtigen Leiterplatte waren die Verbindungseigenschaften
nicht verschlechtert und wurde keine Trennung und keine Dehnung
beobachtet.
-
[Vergleichsbeispiel 2]
-
Als
Vergleichsbeispiel 2 wurde eine mehrschichtige Leiterplatte verwendet,
die die gleiche Konfiguration hat wie die in 6 dargestellte
erste Ausführungsform
der mehrschichtigen Leiterplatte, und die den in der ersten Ausführungsform
verwendeten, in die Durchgangslöcher
gefüllten
Harzfüllstoff
und eine hauptsächlich
aus einer Silberpaste bestehende Metallpas te aufwies, die in die
Durchkontaktierungslöcher
eingefüllt
war. In der mehrschichtigen Leiterplatte des Vergleichsbeispiels
2 unterschied sich der Wärmeausdehnungskoeffizient
der mit der Metallpaste verfüllten
Durchkontaktierungslöcher 66 wesentlich
von demjenigen der mit dem Harzfüllstoff
verfüllten
Durchgangslöcher 26.
Dadurch ändert
sich eine von der lateralen Richtung zu den unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten 50 übertragene
Kraft, und die Zwischenlagen-Harzisolierschichten 50 dehnten
sich oder trennten sich von einem Kernsubstrat 30. In der
vorstehend beschriebenen Ausführungsform
trat dagegen keine Trennung der unteren Zwischenlagen-Harzisolierschichten 50 auf.
-
Wenn
ein Wärmezyklus
ausgeführt
wurde (in dem 1000 Zyklen wiederholt wurden, wobei ein Zyklus aus
3 Minuten bei -65°C
und 3 Minuten bei +130°C
bestand), verschlechterten sich in dieser Ausführungsform die Verbindungseigenschaften
und das Haftvermögen
nicht. Im Vergleichsbeispiel 2 wurde aufgrund des unterschiedlichen
Füllstoffmaterials
beobachtet, dass das Haftvermögen
einiger Teile verschlechtert war und eine Trennung der Zwischenlagen-Harzisolierschichten
auftrat.
-
[Vergleichsbeispiel 3]
-
Vergleichsbeispiel
3 entspricht im wesentlichen der ersten Ausführungsform, außer dass
die Menge des gemischten Silika 271 Gewichtsteile und das Mischungsverhältnis der
anorganischen Partikel zum Harzfüllstoff
71,5 Gew.-% betrug.
-
[Vergleichsbeispiel 4]
-
Vergleichsbeispiel
4 entspricht im wesentlichen der ersten Ausführungsform, außer dass
die Menge des gemischten Silika 5,7 Gewichtsteile und das Mischungsverhältnis der
anorganischen Partikel zum Harzfüllstoff
5 Gew.-% betrug.
-
Im
Vergleichsbeispiel 3 wurde beobachtet, dass unter Wärmezyklusbedingungen
Risse im Harzfüllstoff
auftraten. Im Vergleichsbeispiel 4 war der Oberflächenabschnitt
des Harzfüllstoffs
nicht flach poliert, und es wurden unzureichend polierte Abschnitte
und vertiefte Abschnitte beobachtet, die durch die Abtrennung anorganischer
Partikel verursacht wurden. Außerdem
wurde beobachtet, dass die Dicke der metallisierten Schichten auf
dem Harzfüllstoff
uneben waren oder die metallisierten Schichten teilweise nicht aufgebracht
waren.
-
[Zweite Ausführuagsform]
-
Nachstehend
wird die Konfiguration einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leiterplatte
unter Bezug auf 13 beschrieben, die eine Querschnittansicht
einer Leiterplatte 110 zeigt.
-
Die
Leiterplatte 110 besteht aus einem Kernsubstrat 130 und
aufgebauten Verdrahtungsschichten 180A und 180B.
Jede der aufgebauten Verdrahtungsschichten 180A und 180B besteht
aus Zwischenlagen-Harzisolierschichten 150 und 160.
Auf den Zwischenlagen-Harzisolierschichten 150 sind Durchkontaktierungslöcher 146 und
Leiterschaltungen 145 ausgebildet. Auf den Zwischenlagen-Harzisolierschichten 160 sind
Durchkontaktierungslöcher 166 und
Leiterschaltungen 165 ausgebildet. Auf den jeweiligen Zwischenlagen-Harzisolierschichten 160 sind
Lötstopplackschichten 170 ausgebildet.
-
Nachstehend
wird ein Verfahren zum Herstellen der zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Leiterplatte
beschrieben. Hierbei werden unter A Zwischenlagen-Harzisolierschichten
beschrieben, die zum Herstellen der zweiten Ausführungsform der Leiterplatte
verwendet werden, während
unter B der Harzfüllstoff
nicht näher
beschrieben wird, weil der Harzfüllstoff
die gleiche Materialzusammensetzung hat wie der in der ersten Ausführungsform
verwendete Harzfüllstoff.
-
A. Herstellung einer Harzschicht
zum Ausbilden der Zwischenlagen-Harzisolierschichten:
-
30
Gewichtsteile eines Bisphenol-A-Harzes (Epicoat 1001 mit einem Epoxidäquivalent
von 469, hergestellt von Yuka Shell), 40 Gewichtsteile eines Cresol-Novolac-Epoxidharzes
(E-pichron N-673
mit einem Epoxidäquivalent
von 215, hergestellt von Dainippon Ink & Chemicals) und 30 Gewichtsteile
eines Phenol-Novolac-Harzes, das eine Triazinstruktur aufweist (Phenolight
KA-7052 mit einem Phenolhydroxylgruppenäquivalent von 120, hergestellt
von Dainippon Ink & Chemicals)
wurden erwärmt
und unter Rühren
in 20 Gewichtsteilen Ethyldiglycolacetat und 20 Gewichtsteilen Lösungsmittelnaptha
gelöst.
Dann wurden 15 Gewichtsteile Polybutadiengummi mit einem Epoxidabschluss
(Denalex R-45EPT, hergestellt von Nagase Chemicals), 1,5 Gewichtsteile
pulverförmiges
2-Phenyl-4,5-bis(hydroxymethyl)imidazol, 2 Gewichtsteile von auf
Partikelgröße verkleinertem
Silika und 0,5 Gewichtsteile eines Silizium-Rntischaummittels hinzugefügt, um eine
Epoxidharzlösung
herzustellen. Die erhaltene Epoxidharzzusammensetzung wurde unter
Verwendung einer Walzenbeschichtungsvorrichtung auf einen PET-Film mit einer Dicke
von 38 μm
aufgebracht, so dass die Filmdicke 50 μm betrug, nachdem der Film getrocknet
war, und bei 80 bis 120°C
für 10
Minuten getrocknet, um die Harzzschicht zum Ausbilden der Zwischenlagen-Harzisolierschicht
herzustellen.
-
Nachstehend
wird die Beschreibung des vorstehend unter Bezug auf 13 beschriebenen
Verfahrens zum Herstellen einer Leiterplatte unter Bezug auf die 8 bis 13 fortgesetzt.
- (1) Eine verkupferte bzw. kupferüberzogene
Laminatplate 130A mit Kupferschichten 132 mit
jeweils einer Dicke von 18 μm,
die auf beiden Seiten eines Substrats 130 mit einer Dicke
von 0,8 mm aus einem Glasepoxidharz oder einem BT- (Bismalei midtriazin)
Harz auflaminiert ist, wird als Ausgangsmaterial verwendet (8(A)). Zunächst wird diese kupferüberzogene
Laminatplatte 130A gebohrt, einem stromlosen Metallisierungsprozess
unterzogen und musterförmig
geätzt,
um untere Leiterschaltungen 134 und Durchgangslöcher 136 auf
beiden Seiten des Substrats 130 auszubilden (8(B)).
- (2) Nach dem Waschen und Trocknen des Substrats 130,
auf dem die Durchgangslöcher 136 und
die unteren Leiterschaltungen 134 ausgebildet worden sind,
werden ein Schwärzungsprozess
unter Verwendung einer Lösung,
die NaOH (10 g/l), NaClO2 (40g/l) und Na3PO4 (6g/l) enthält, als
Schwärzungsbad
(Oxidationsbad) und ein Reduktionsprozess unter Verwendung einer
Lösung,
die NaOH (10 g/l) und NaBH4 (6 g/l) enthält, als
Reduktionsbad ausgeführt,
um rauhe Schichten 134α und 136α auf
den gesamten Oberflächen der
unteren Leiterschaltungen 134, einschließlich der
Durchgangslöcher 136,
auszubilden (8(C)). Der Aufrauhungsprozess
kann ein Oberflächenaufrauhungsprozess
oder ein ähnlicher
Prozess sein, in dem ein leichter Ätzprozesses durch Ausbilden
eines nadelförmigen
Legierungsmetallisierungsmaterials ausgeführt wird, das aus Kupfer-Nickel-Phosphor
(Interplate, hergestellt von EBARA UDYLITE Co., Ltd.) besteht, oder in
dem eine Ätzlösung, wie
beispielsweise "MEC
etch BOND", hergestellt
von Mec Co., Ltd., verwendet wird.
- (3) Dann werden die Oberflächen
der Kontaktränder 136a der
Durchgangslöcher 136,
auf denen jeweils die rauhen Schichten 136a ausgebildet
sind, durch Schwabbeln poliert, und die rauhen Schichten 136α der Kontaktränder 136a werden
abgetrennt, um die Oberflächen
der Kontaktränder 136a zu
glätten
(8(D)).
- (4) Der vorstehend unter B beschriebene Harzfüllstoff
wird vorbereitet, eine Maske 139 mit den jeweiligen Durchgangsöffnungen 36 entsprechenden Öffnungsabschnitten 139a wird
innerhalb von 24 Stunden seit der Herstellung des Harzfüll stoffs
auf dem Substrat 130 montiert, und der Harzfüllstoff 154 wird
unter Verwendung einer Quetschwalze in die Durchgangslöcher 136 gedrückt und
für 20
Minuten bei 100°C
getrocknet (9(A)). Im vorstehend beschriebenen
Schritt (3) werden die Oberflächen
der Kontaktränder 136a der
Durchgangslöcher 136 nach
der Ausbildung der rauhen Schichten 136α der Durchgangslöcher 136 poliert
und geglättet.
Dadurch kann, wenn der Harzfüllstoff
in die Durchgangslöcher 136 eingefüllt wird,
verhindert werden, dass der Harzfüllstoff 154 entlang
den auf den Kontakträndern 136a der
Durchgangslöcher 136 ausgebildeten
rauhen Schichten (Verankerungen) herausfließt. Dadurch kann der Füllstoff 154 in
den Durchgangslöchern
flach ausgebildet und die Zuverlässigkeit
der Verdrahtungen über
den in einem später beschriebenen
Schritt ausgebildeten Durchgangslöchern erhöht werden.
Außerdem werden
die Schichten des Harzfüllstoffs 154 auf
Abschnitten, auf denen die unteren Leiterschaltungen 134 nicht
ausgebildet sind, unter Verwendung einer Quetschwalze ausgebildet
und bei 100°C
für 20 Minuten
getrocknet (9(B)). Als Harzfüllstoff 154 wird
vorzugsweise ein Gemisch aus einem Epoxidharz und einem organischen
Füllstoff,
ein Gemisch aus einem Epoxidharz und einem anorganischen Füllstoff oder
ein Gemisch aus einem Epoxidharz und anorganischen Fasern verwendet.
Alternativ kann der in der ersten Ausführungsform verwendete Harzfüllstoff
verwendet werden.
- (5) Eine Seite des Substrats 130, für das die unter Punkt (4) beschriebene
Verarbeitung abgeschlossen worden ist, wird durch eine Bandschleifmaschine
unter Verwendung von Bandschleifpapier der Körnung #600 (hergestellt von
Sankyo) derart poliert, dass der Harzfüllstoff 154 nicht
auf den Oberflächen
der unteren Leiterschaltungen 134 und den Oberflächen der
Kontaktränder 136a der
Durchgangslöcher 136 verbleibt.
Dann wird eine Schwabbelbearbeitung ausgeführt, um durch den Band schleifpolierprozess
verursachte Defekte zu beseitigen. Diese Folge von Poliervorgängen wird
auch bezüglich
der anderen Seite des Substrats 130 ausgeführt (9(C)). Dann wird der Harzfüllstoff 154 durch
einen Erwärmungsprozess
bei 100°C
für eine
Stunde und 150°C
für eine
Stunde ausgehärtet.
Dadurch
werden der Oberflächenabschnitt
des zwischen die unteren Leiterschaltungen 134 und in die Durchgangslöcher 136 eingefüllten Harzfüllstoffs 154 und
die rauhen Oberflächen 134α auf
den Oberseiten der unteren Leiterschaltungen 134 entfernt,
wodurch beide Seiten des Substrats geglättet werden. Dadurch kann ein
Verdrahtungssubstrat erhalten werden, in dem der Harzfüllstoff 154 und
die unteren Leiterschaltungen 134 und die Durchgangslöcher 136 durch
die rauhen Schichten 134α und 136a fest
verbunden sind.
- (6) Nach Waschen des Substrats 130 und Entfetten des
Substrats 130 wird das Substrat einem leichten Ätzvorgang
unterzogen, wobei eine Ätzlösung auf
beide Seiten des Substrats 130 gesprüht wird, um die Oberflächen der
unteren Leiterschaltungen 134 und die Oberflächen der
Kontaktränder 136a der
Durchgangslöcher 136 zu ätzen, um
rauhe Oberflächen 134β auf
den gesamten Oberflächen
der Kontaktränder 136a der
Durchgangslöcher 136 und
der unteren Leiterschaltungen 134 auszubilden (9(D)). Als Ätzlösung wird eine Ätzlösung verwendet,
die 10 Gewichtsteile Imidazolkupfer(II)komplex, 7 Gewichtsteile
Glycolsäure
und 5 Gewichtsteile Kaliumchlorid enthält (MEC etch BOND, hergestellt
von Mec Co., Ltd.) Jede der derart ausgebildeten rauhen Schichten
hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 5 μm. In diesem
Bereich tritt eine Trennung zwischen den Leiterschaltungen und den
Zwischenlagen-Harzisolierschichten weniger wahrscheinlich auf.
- (7) Harzschichten zum Ausbilden der Zwischenlagen-Harzisolierschichten,
die etwas größer sind
als das unter Punkt A hergestellte Substrat 130, werden
auf beiden Seiten des Substrats 130 angeordnet, vorübergehend
bei einem Druck von 4 kgf/cm2, einer Temperatur
von 80°C
und einer Pressdauer von 10 Sekunden gepresst und geschnitten. Dann
werden die Harzschichten unter Verwendung einer Vakuumlaminiereinrichtung
durch das nachstehend beschriebene Verfahren verbunden, um die Zwischenlagen-Harzisolierschichten 150 auf
beiden Seiten des Substrats 130 auszubilden (10(A)). D.h., die Harzschichten zum Ausbilden
der Zwischenlagen-Harzisolierschichten werden tatsächlich auf
beiden Seiten des Substrats bei einem Vakuumgrad von 0,5 Torr, einem
Druck von 4 kgf/cm2, einer Temperatur von
80°C und
einer Pressdauer von 60 Sekunden gepresst und dann bei 170°C für 30 Minuten
ausgehärtet.
- (8) Durchkontaktierungslochöffnungen 152 mit
einem Durchmesser von jeweils 80 μm
werden auf den Zwischenlagen-Harzisolierschichten 150 durch
Masken 151 mit einer Dicke von jeweils 1,2 mm und mit darin ausgebildeten
durchgehenden Löchern 151a unter
Verwendung eines CO2-Gaslasers mit einer
Wellenlänge
von 10,4 μm
mit einem Strahldurchmesser von 4,0 mm in einem Top-Heat-Modus bei
einer Pulsbreite von 8,0 μs
mit einem Shot ausgebildet, wobei der Durchmesser jedes durchgehenden
Lochs 151a der Masken 151 1,0 mm betrug (10(B)).
- (9) Das Substrat 130 mit den darin ausgebildeten Durchkontaktierungslochöffnungen 152 wird
in eine Lösung
eingetaucht, die 60 g/l einer Permanganatsäure bei einer Temperatur von
80°C enthält, so dass
auf den Oberflächen
der Zwischenlagen-Harzisolierschichten 150 vorhandene Epoxidharzpartikel
gelöst
und entfernt werden, wodurch rauhe Oberflächen 150α auf
den Oberflächen
der Zwischenlagen-Harzisolierschichten 150, einschließlich der
Innenwände
der Durchkontaktierungslochöffnungen 152,
ausgebildet werden (10(C)). Die rauhen
Oberflächen
der Zwischenlagen-Harzisolierschichten werden in einer Dicke im
Bereich von 0,5 bis 5 μm
ausgebildet. In diesem Bereich kann ein geeignetes Haftvermögen gewährleistet
werden, und die Leiterschichten können in einem späteren Schritt
entfernt werden.
- (10) Dann wird das Substrat 130, für das die vorstehend beschriebenen
Prozesse abgeschlossen worden sind, in eine neutrale Lösung (hergestellt
von Siplay) eingetaucht und gewaschen. Ein Palladiumkatalysator wird
auf die Oberflächen
des Substrats 130 aufgebracht, dessen Oberflächen aufgerauht
worden sind (mit einer Rauhigkeitstiefe von 3 μm), wodurch Katalysatorkerne
an den Oberflächen
der Zwischenlagen-Harzisolierschichten 150 und an den Innenflächen der
Durchkontaktierungslochöffnungen 152 anhaften.
- (11) Dann wird das Substrat 130 in eine stromlose Kupfermetallisierungslösung mit
der nachstehenden Zusammensetzung eingetaucht, um stromlos metallisierte
Kupferschichten 156 mit jeweils einer Dicke von 0,5 bis
5,0 μm auf
den gesamten rauhen Oberflächen 150α auszubilden
(Fig. 10(D)).
[Stromlose
Matellisierungslösung] NiSO4 | 0,003
Mol/l |
Weinsäure | 0,200
Mol/l |
Kupfersulfat | 0,030
Mol/l |
HCHO | 0,050
Mol/l |
NaOH | 0,100
Mol/l |
α,α-Bipyridyl | 40
mg/l |
Polyethylenglykol
(PEG) | 0,10
g/l |
[Stromlose Metallisierungsbedingungen]
40
Minuten bei einer Lösungstemperatur
von 35°C. - (12) Kommerziell erhältliche lichtempfindliche Trockenfilme
werden auf den stromlos metallisierten Kupferschichten 156 aufgebracht.
Masken werden jeweils auf den Filmen montiert, und die Filme werden
mit 100 mJ/cm2 belichtet und mit einer 0,8%-igen
Natriumcarbonatlösung
entwickelt, um Galvano-Resists 155 mit einer Dicke von
jeweils 30 μm
auszubilden. Dann wird das Substrat 130 mit Wasser bei
einer Temperatur von 50°C
gewaschen und entfettet, mit Wasser bei einer Temperatur von 25°C und mit
einer Schwefelsäure gewaschen
und unter den nachstehenden Bedingungen einem Kupfer-Galvanisierungsprozess
unterzogen, um galvanisch aufgebrachte Kupferschichten 157 mit
einer Dicke von jeweils 20 μm
auszubilden (11(A)).
[Galvanisierungslösung] Schwefelsäure | 2,24
Mol/l |
Kupfersulfat | 0,26
Mol/l |
Additiv | 19,5
Mol/l |
(Kaparacid
HL, hergestellt von Atotech Japan) | |
[Galvanisierungsbedingungen] Stromdichte | 1
A/dm2 |
Dauer | 65
Minuten |
Temperatur | 22 ± 2°C |
-
- (13) Nach dem Trennen und Entfernen des Galvano-Resists 155 durch
5%-iges NaOH wurden die stromlos metallisierten Schichten 156 unter
den Galvano-Resists 155 durch ein Lösungsgemisch aus einer Schwefelsäure und
Wasserstoffperoxid geätzt,
um die Schichten 156 zu entfernen und zu lösen, wodurch
Leiterschaltungen 145 (einschließlich der Durchkontaktierungslöcher 146)
ausgebildet wurden, die jeweils aus der stromlos metallisierten
Kupferschicht 156 und der galvanisch aufgebrachten Kupferschicht 157 bestehen
und eine Dicke von 18 μm
haben (11(B)).
- (14) Es wird der gleiche Prozess wie unter Punkt (6) ausgeführt, d.h.
rauhe Oberflächen 145a werden
auf den entspre chenden Leiterschaltungen 145 unter Verwendung
einer Ätzlösung ausgebildet,
die einen Cuprikomplex und eine organische Säure enthält (11(C)).
- (15) Die Schritte (7) bis (14) werden wiederholt, wodurch Zwischenlagen-Harzisolierschichten 160 und
Leiterschaltungen 165 (einschließlich der Durchkontaktierungslöcher 166)
ausgebildet werden (11(D)).
- (16) Dann wird ein Lötstopplack
auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform bereitgestellt.
- (17) Der Lötstopplack
wird auf jede Seite des Substrats 130 in einer Dicke von
20 μm aufgebracht
und getrocknet. Dann wird eine Fotomaske an jeder Lötstopplackschicht 170 dicht
angebracht, UV-Strahlen ausgesetzt und mit einer DMTG-Lösung entwickelt,
um Öffnungen 171U und 171D mit
einem Durchmesser von jeweils 200 μm auszubilden. Daraufhin wird
ein Erwärmungsprozess
ausgeführt,
um die Lötsstopplackschichten 170 auszuhärten und
die Lötstopplackschichten 170 bereitzustellen,
die jeweils Öffnungen 171U und 171D und
eine Dicke von 20 μm
aufweisen (12(A)). Der Lötstopplack
kann ein kommerziell erhältlicher
Lötstopplack
sein.
- (18) Das Substrat 130 mit den darauf ausgebildeten
Lötstopplackschichten 170 wird
in die gleiche stromlose Nickelmetallisierungslösung eingetaucht, die in der
ersten Ausführungsform
verwendet wurde, und dann in eine stromlose Goldmetallisierungslösung eingetaucht,
um eine vernickelte Schicht 172 und eine vergoldete Schicht 174 in
jeder der Öffnungen 171U und 171D auszubilden
(12(B)).
- (19) Daraufhin wird eine Zinn-Blei enthaltende Lötpaste auf
jede Öffnung 171U der
Lötstopplackschichten 170 des
Substrats 130 aufgedruckt. Außerdem wird eine Lötpaste als
ein leitfähiger
Klebstoff 197 auf jede Öffnung 171 an
der anderen Seite des Substrats aufgedruckt. Daraufhin werden leitfähige Stifte 178 an
einer geeigneten Stifthaltevorrichtung ange bracht und durch die
Stifthaltevorrichtung gehalten, und die fixierten Abschnitte 198 der
jeweiligen leitfähigen
Stifte 178 werden mit dem leitfähigen Klebstoff 197 in
den Öffnungen 171D in
Kontakt gebracht. Daraufhin wird ein Reflow-Prozess ausgeführt, um
jeden der leitfähigen Verbindungsstifte 178 mit
dem leitfähigen
Klebstoff 197 zu verbinden. Alternativ kann, um die leitfähigen Verbindungsstifte 178 anzubringen,
der leitfähige
Klebstoff 197 kugelförmig
oder in einer ähnlichen
Form ausgebildet sein und in die Öffnungen 171D eingefüllt werden,
oder der leitfähige
Klebstoff 197 kann mit den fixierten Abschnitten 198 verbunden
werden, um die leitfähigen
Verbindungsstifte 178 anzubringen, woraufhin ein Reflow-Prozess
ausgeführt
wird. Dadurch kann eine Leiterplatte 110 mit den Lotbumps 176 und
den leitfähigen
Verbindungsstiften 178 erhalten werden (13).
-
[Erste Modifikation der
zweiten Ausführungsform]
-
Nachstehend
wird unter Bezug auf 19 eine erste Modifikation der
zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Leiterplatte 120 beschrieben.
In der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform ist ein PGA-Verfahren
zum Herstellen einer Verbindung durch die leitfähigen Verbindungsstifte 178 beschrieben
worden, wie in 13 dargestellt ist. Die erste
Modifikation der zweiten Ausführungsform
hat im wesentlichen die gleiche Konfiguration wie die zweite Ausführungsform,
außer
dass die Lotbumps 176 an der Seite einer Tochterplatine
durch ein BGA-Verfahren mit der Tochterplatine verbunden werden.
-
Nachstehend
wird unter Bezug auf die 14 bis 19 ein
Verfahren zum Herstellen der ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform
der Leiterplatte beschrieben.
- (1) Eine kupferüberzogene
Laminatplatte 130A mit Kupferfolien 132 mit jeweils
einer Dicke von 18 μm,
die auf beiden Seiten eines Substrats 130 mit einer Dicke
von 1 mm aus einem Glasepoxidharz oder einem BT- (Bismaleimid-Triazin)
Harz ausgebildet sind, wird als Ausgangsmaterial verwendet (14(A)). Zunächst wird diese kupferüberzogene
Laminatplatte 130A gebohrt, und dann wird ein Galvano-Resist
ausgebildet. Daraufhin wird das Substrat 130 einem stromlosen
Verkupferungs- oder Kupfermetallisierungsprozess unterzogen, um
Durchgangslöcher 136 auszubilden,
und die Kupferfolien 132 werden gemäß einem herkömmlichen
Verfahren musterförmig
geätzt,
um untere Leiterschaltungen 134 auf beiden Seiten des Substrats 130 auszubilden
(14(B)).
- (2) Nach dem Waschen und Trocknen des Substrats 130,
auf dem die unteren Leiterschaltungen 134 ausgebildet worden
sind, wird eine Ätzlösung auf
beide Seiten des Substrats 130 aufgesprüht, und die Oberflächen der
unteren Leiterschaltungen 134, die Innenwände der
Durchgangslöcher 136 und
die Oberflächen
der Kontaktränder 136a werden
geätzt,
um die rauhen Schichten 134α und 136α auf
den gesamten Oberflächen
der unteren Leiterschaltungen 134, einschließlich der
Durchgangslöcher 136,
auszubilden (14(C)). Als Ätzlösung wird
ein Lösungsgemisch
aus 10 Gewichtsteilen Imidazolkupfer(II)komplex, 7 Gewichtsteilen
Glykolsäure,
5 Gewichtsteilen Kaliumchlorid und 78 Gewichtsteilen Ionenaustauschwasser verwendet.
Der Aufrauhungsprozess kann durch einen leichten Ätzprozesses,
durch Ausführen
eines Schwärzungs-
(Oxidations) Reduktionsprozesses oder durch Ausbilden eines aus
Kupfer-Nickel-Phosphor oder einem ähnlichen Material bestehenden
nadelförmigen
Legierungsmetallisierungsmaterials (Interplate, hergestellt von
EBARA UDY-LITE Co.,
Ltd.) ausgeführt
werden.
- (3) Dann werden die Oberflächen
der Kontaktränder 136a der
Durchgangslöcher 136,
auf denen jeweils die rauhen Schichten 136α ausgebildet sind, durch
Schwabbeln poliert, um die Oberflächen der Kontaktränder 136a zu
glätten
(14(D)).
- (4) Dann wird eine Maske 139 mit den jeweiligen Durchgangslöchern 136 entsprechenden Öffnungsabschnitten 139a auf
dem Substrat 130 montiert, und ein hauptsächlich aus
einem Epoxidharz bestehender Harzfüllstoff 154 wird unter
Verwendung einer Druckvorrichtung (15(A))
aufgebracht. In Schritt (3) werden, nachdem die rauhen Schichten 136α auf
den Durchgangslöchern 136 ausgebildet
worden sind, die Oberflächen
der Kontaktränder 136a der
Durchgangslöcher 136 poliert
und geglättet.
Dadurch kann, wenn der Harzfüllstoff
in die Durchgangslöcher 136 eingefüllt wird,
verhindert werden, dass der Harzfüllstoff 154 entlang
den auf den Kontakträndern 136a der
Durchgangslöcher 136 ausgebildeten
rauhen Schichten (Verankerungen) herausfließt. Dadurch kann der Füllstoff 154 in
den Durchgangslöchern
flach ausgebildet werden, und die Zuverlässigkeit der in einem später beschriebenen
Schritt auszubildenden Verdrahtungen über den Durchgangslöchern kann
erhöht
werden.
Anschließend
wird der Harzfüllstoff 154,
der hauptsächlich
aus einem Epoxidharz besteht, unter Verwendung einer Druckvorrichtung
auf beide Seiten des Substrats 130 aufgebracht und getrocknet.
D.h., durch diesen Schritt wird der Harzfüllstoff 154 zwischen
die unteren Leiterschaltungen 134 eingefüllt (15(B)). Der Harzfüllstoff 154 wird vorzugsweise
aus einem Gemisch aus einem Epoxidharz und einem organischen Füllstoff,
einem Gemisch aus einem Epoxidharz und einem anorganischen Füllstoff
und einem Gemisch aus einem Epoxidharz und anorganischen Fasern
ausgewählt.
Alternativ kann der in der ersten Ausführungsform verwendete Harzfüllstoff
verwendet werden.
- (5) Eine Seite des Substrats 130, für das der unter Punkt (4) beschriebene
Prozess abgeschlossen worden ist, wird durch eine Bandschleifmaschine
unter Verwendung eines Bandschleifpapiers (hergestellt von Sankyo)
derart poliert, dass der Harz füllstoff 154 nicht
auf den Oberflächen
der unteren Leiterschaltungen 134 und der Kontaktränder 136a der
Durchgangslöcher 136 verbleibt.
Dann wird ein Schwabbelprozess ausgeführt, um durch den Bandschleifpoliervorgang
verursachte Defekte zu beseitigen. Diese Folge von Polierprozessen
wird auch für
die andere Seite des Substrats 130 ausgeführt. Der
derart eingefüllte
Harzfüllstoff wird
thermisch ausgehärtet
(15(C)).
- (6) Dann wird die gleiche Ätzlösung wie
in Punkt (2) auf beide Seiten des Substrats 130 aufgesprüht, für das der
unter punkt (5) beschriebene Prozess abgeschlossen worden ist, und
die Oberflächen
der unteren Leiterschaltungen 134 und der Kontaktränder 136a der
Durchgangsöffnungen 136,
die einmal geglättet worden
sind, werden geätzt,
um die rauhen Oberflächen 134α auf
den gesamten Oberflächen
der unteren Leiterschaltungen 134 auszubilden (15(D)).
- (7) Dann werden wärmeaushärtende Cycloolefinharzlagen
mit einer Dicke von jeweils 50 μm
bei einem Druck von 5 kgf/cm2 durch Vakuumpressen
auflaminiert, während
die Temperatur auf 50 bis 150° erhöht wird,
um Zwischenlagen-Harzisolierschichten 150 herzustellen,
die jeweils aus einem Cycloolefinharz bestehen (16(A)).
Der Vakuumgrad während
der Vakuumpressverarbeitung beträgt
10 mmHg. Alternativ können
an Stelle der vorstehend erwähnten
Harzschichten die in der zweiten Ausführungsform verwendeten Harzschichten
verwendet werden.
- (8) Dann werden Durchkontaktierungsöffnungen 152, die
jeweils einen Durchmesser von 80 μm
haben, durch Masken 151 mit einer Dicke von jeweils 1,2
mm und mit darin ausgebildeten durchgehenden Löchern 151a durch einen
CO2-Laser mit einer Wellenlänge von
10,4 μm
und einem Strahldurchmesser von 5 mm in einem Top-Heat-Modus bei
einer Pulsbreite von 50 μs
mit drei Shots auf den Zwischenlagen-Harzisolierschichten 150 ausgebildet,
wobei der Durchmesser jedes Lochs in den Masken 0,5 mm betrug (16(B)). Dann wurde ein Lochwandreinigungsprozess
unter Verwendung eines Sauerstoffplasmas ausgeführt.
- (9) Dann wird unter Verwendung eines Geräts des Typs SV-4540, hergestellt
von ULVRC JAPAN, Ltd. ein Plasmaprozess ausgeführt, um die Oberflächen der
Zwischenlagen-Harzisolierschichten 150 aufzurauhen und
die rauhen Oberflächen 150α auszubilden
(16(C)). Der Plasmaprozess wird für zwei Minuten
unter Verwendung von Argongas als Inertgas bei einer Leistung von
200 W, einem Gasdruck von 0,6 Pa und einer Temperatur von 70°C ausgeführt. Alternativ
können
die rauhen Oberflächen
unter Verwendung einer Säure oder
eines Oxidationsmittels ausgebildet werden.
- (10) Unter Verwendung des gleichen Geräts wird das im Inneren angeordnete
Argongas ausgetauscht, und es wird ein Sputterprozess mit Ni und
Cu als Targets bei einem Atmosphärendruck
von 0,6 Pa, einer Temperatur von 80°C und einer Leistung von 200
W für eine
Dauer von 5 Minuten ausgeführt,
um Ni/Cu-Metallschichten 148 auf
den Oberflächen
der jeweiligen Zwischenlagen-Harzisolierschichten 150 auszubilden.
Zu diesem Zeitpunkt beträgt
die Dicke jeder der Ni/Cu-Schichten 148 0,2 μm (16(D)). An Stelle des Sputterprozesses
können
jeweils stromlos metallisierte Kupferschichten auf den Schichten 148 ausgebildet
werden.
- (11) Dann werden kommerziell erhältliche lichtempfindliche Trockenfilme
auf beiden Seiten des Substrats 130 aufgebracht, für das der
vorstehend beschriebene Prozess abgeschlossen worden ist. Es werden
Fotomaskenfilme montiert, mit 100 mJ/cm2 belichtet
und mit einer 0,8%-igen Natriumcarbonatlösung entwickelt, um Galvano-Resists 155 mit
jeweils einer Dicke von 15 μm
auszubilden. Dann wird das Substrat 130 unter den folgenden
Bedingungen einem Galvanisierungsprozess unterzogen, um galvanisierte
Schichten 157 mit einer Dicke von jeweils 15 μm aus zubilden
(17(A). Ein Additiv in der Galvanisierungslösung ist Kaparacid,
HL, hergestellt von Atotech Japan.
[Galvanisierungslösung] Schwefelsäure | 2,24
Mol/l |
Kupfersulfat | 0,26
Mol/l |
Additiv | 19,5
Mol/l |
[Galvanisierungsbedingungen] Stromdichte | 1
A/dm2 |
Dauer | 65
Minuten |
Temperatur | 22 ± 2°C |
- (14) Nach dem Trennen und
Entfernen des Galvano-Resists 155 durch 5%-iges NaOH wurden
die Ni/Cu-Metallschichten 148 unter den Galvano-Resists 155 durch
Ausführen
eines Ätzvorgangs
mit einem Lösungsgemisch
aus einer Salpetersäure,
einer Schwefelsäure
und Wasserstoffperoxid gelöst
und entfernt, um die Leiterschaltungen 145 (einschließlich der
Durchkontaktierungslöcher 146)
auszubilden, die jeweils aus der galvanisch aufgebrachten Kupferschicht 157 und ähnlichen
Strukturen bestehen und eine Dicke von 16 μm haben (17(B)).
- (13) Es wird der gleiche Ätzprozess
wie unter Punkt (6) ausgeführt,
um rauhe Oberflächen 145a auf
den jeweiligen Leiterschaltungen 145 auszubilden (17(C)).
- (14) Durch Wiederholen der Schritte (7) bis (13) werden die
Zwischenlagen-Harzisolierschichten 160 und Leiterschaltungen 165 (einschließlich der
Durchkontaktierungslöcher 166)
ausgebildet (17(D)).
- (15) Dann wird ein Lötstopplack
(organisches Harzisoliermaterial) bereitgestellt, das auf die gleiche
Weise wie in der ersten Ausführungsform
vorbereitet wird.
- (16) Der Lötstopplack
wird auf jede Seite des Substrats 130 in einer Dicke von
20 μm aufgebracht
und getrocknet. Dann wird eine Fotomaske an jeder Lötstopplackschicht 170 dicht
angebracht, UV-Strahlen ausgesetzt und mit einer DMTG-Lösung entwickelt,
um Öffnungen 171 mit
einem Durchmesser von jeweils 200 μm auszubilden. Daraufhin wird
ein Erwärmungsprozess
ausgeführt,
um die Lötsstopplackschichten 170 auszuhärten und
Lötstopplackschichten 170 bereitzustellen,
die jeweils Öffnungen 171 und
eine Dicke von 20 μm
aufweisen (18(A)).
- (17) Das Substrat 130 mit den darauf ausgebildeten
Lötstopplackschichten 170 wird
in eine stromlose Nickelmetallisierungslösung eingetaucht, um vernickelte
Schichten 172 mit einer Dicke von jeweils 5 μm in den
jeweiligen Öffnungen 171 auszubilden.
Außerdem
wird das Substrat 130 in eine stromlose Metallisierungslösung eingetaucht,
um vergoldete Schichten 174 mit einer Dicke von 0,03 μm auf den
jeweiligen vernickelten Schichten 172 auszubilden (18(B)).
- (18) Daraufhin wird eine Lötpaste
auf jede Öffnung 171 in
den Lötstopplackschichten 170 aufgedruckt,
und es wird ein Reflow-Prozess bei 200°C ausgeführt, um Lotbumps 176 auszubilden
und dadurch eine Leiterplatte 120 mit den Lotbumps 176 herzustellen
(19).
-
[Zweite Modifikation der
zweiten Ausführungsform]
-
Nachstehend
wird eine zweite Modifikation der Leiterplatte beschrieben, die
der vorstehend unter Bezug auf die 1 bis 6 beschriebenen
ersten Ausführungsform
der Leiterplatte im wesentlichen gleicht. In der zweiten Modifikation
werden jedoch, wie in 20(A) dargestellt
ist, nachdem durch stromloses Metallisieren rauhe Schichten (aus
einer Legierung aus Cu-Ni-P) 47 auf den Durchkontaktierungslöchern 46 bzw. den
Durchgangslöchern 36 ausgebildet
worden sind, die Kontaktränder 136a der
Durchgangslöcher 36,
auf denen die rauhen Schich ten 47 ausgebildet worden sind,
durch einen Schwabbelprozess poliert und geglättet (20(B)).
Daraufhin wird Harzfüllstoff 54 durch
Masken in die Durchgangslöcher 36 und
die Durchkontaktierungslöcher 46 eingefüllt und
getrocknet (20(C)). Dadurch kann verhindert
werden, dass der Harzfüllstoff 54 entlang
den rauhen Schichten 47 herausfließt.
-
[Vergleichsbeispiel 5]
-
Eine
Leiterplatte eines Vergleichsbeispiels 5 ist grundsätzlich die
gleiche wie die zweite Ausführungsform
der Leiterplatte, außer
dass die Kontaktränder
der Durchgangsöffnungen,
auf denen jeweils rauhe Schichten ausgebildet sind, weder poliert
noch geglättet
sind, aber Harzmaterial in die Durchgangsöffnungen eingefüllt ist.
Die übrigen
Bedingungen sind die gleichen wie in der zweiten Ausführungsform.
-
[Vergleichsbeispiel 6]
-
Eine
Leiterplatte eines Vergleichsbeispiels 6 ist grundsätzlich die
gleiche wie die erste Modifikation der zweiten Ausführungsform
der Leiterplatte, außer
dass die Kontaktrandoberflächen
der Durchgangsöffnungen, auf
denen jeweils rauhe Schichten ausgebildet sind, weder poliert noch
geglättet
sind, aber Harzmaterial in die Durchgangsöffnungen eingefüllt ist.
Die übrigen
Bedingungen sind die gleichen wie in der ersten Modifikation der
zweiten Ausführungsform.
-
[Vergleichsbeispiel 7]
-
Eine
Leiterplatte eines Vergleichsbeispiels 7 ist grundsätzlich die
gleiche wie die zweite Modifikation der zweiten Ausführungsform
der Leiterplatte, außer
dass die Kontaktrandoberflächen
der Durchgangsöffnungen,
auf denen jeweils rauhe Schichten ausgebildet sind, weder poliert
noch geglättet
sind, aber Harzmaterial in die Durchgangsöffnungen eingefüllt ist.
-
Die übrigen Bedingungen
sind die gleichen wie in der zweiten Modifikation der zweiten Ausführungsform.
-
Die
Leiterplatten der zweiten Ausführungsform,
der ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform und der zweiten
Modifikation der zweiten Ausführungsform
wurden mit den gedruckten Leiterplatten der Vergleichsbeispiele
hinsichtlich dreier Punkte verglichen, d.h. des Aufrauhungsverfahrens,
des Oberflächenpolierprozesses
der Kontaktränder
der Durchgangslöcher
und des Herausfließens
des Harzfüllstoffs
aus den Durchgangslöchern.
Die Vergleichsergebnisse sind in 21 dargestellt.
Anhand des in 21 dargestellten Ergebnisses
ist ersichtlich, dass in den Leiterplatten der Vergleichsbeispiele
5, 6 und 7 der Harzfüllstoff
entlang den auf den Kontakträndern
der Durchgangslöcher
ausgebildeten rauhen Schichten herausfließt, wenn der Harzfüllstoff
in die Durchgangslöcher
eingefüllt
wird, weil die Oberflächen
der Kontaktränder
der Durchgangslöcher mit
den darauf ausgebildeten rauhen Schichten nicht poliert wurden.