配線基板的製作方法

2023-04-27 00:22:26

專利名稱：配線基板的製作方法
技術領域：
本發明涉及配線基板。更具體地，本發明的特定的實施方式涉及具有導體柱的配線基板。
背景技術：
近年來，作為高密度封裝的技術，例如C4(可控坍塌晶片連接(controlledcollapse chip connection))法已被採用。C4方法中使用的配線基板具有被阻焊層覆蓋的表面和豎直地配置在可選地在阻焊層中開出的開口部中的凸塊(導體柱)。在該配線基板中，配線基板內的導體層電連接到凸塊(bump)。在該使用凸塊的配線基板中，高密度封裝已經允許凸塊節距達到145 μ m。然而，期望高密度封裝在未來將進一步發展，更窄的凸塊節距(例如，100 μ m)可能成為必需。進而，這些更窄的凸塊節距可能需要在阻焊層中開出直徑更小的開口部。另一方面，被認為是必需的凸塊的高度未來可能被使用。即，具有更高的高寬比的凸塊可能成為必需。當前的傳統技術在美國專利No. 7，216，424、美國專利No. 6，229，220和美國專利No. 2005/0029110 中公開。

發明內容
發明要解決的問題然而，對於上述高密度封裝，形成具有必需的高高寬比的凸塊是相當困難的。通常的已知的凸塊形成方法包括焊料印刷方法(solder printing method)和球搭載方法(ballmounting method)。在焊料印刷方法中，與使用刮板21印刷的糊狀焊料30—道還使用印網掩模22，由此形成凸塊。如圖7所示，在阻焊層13的厚度相對薄並且阻焊層中的通孔的尺寸足夠的情況下，糊狀焊料30可以正常地印刷在導體層1 上。然而，在阻焊層13的厚度相對厚或者通孔131的直徑相對小的情況下，製造掩模22本身是困難的，充分地確保掩模的精確度也是困難的。此外，即使當掩模22能夠形成時，在掩模22中開口的通孔131的直徑也相對小，這將導致掩模22內堵塞、劣質的糊狀焊料30很難被印刷等。另外，如圖8中所示，即使當糊狀焊料30能夠被印刷時，使印刷後的糊狀焊料30與導體層1 接觸也是困難的。另一方面，球搭載方法是將之前形成的焊料球40接合到引出目標(leading-outobject)的導體層1 並且將焊料球40用作凸塊的方法。如圖9中所示，在阻焊層13的厚度相對薄並且阻焊層13中的通孔131的尺寸足夠的情況下，焊料球40可以連接到導體層12a。然而，在阻焊層13的厚度相對厚或者形成在阻焊層13中的通孔131的直徑相對小的情況下，使用具有與通孔131的直徑一致的尺寸的焊料球40，不能確保足夠的凸塊高度。另一方面，如圖10中所示，當為了確保凸塊的高度而將焊料球40的直徑做大時，焊料球40的曲率減小，使得焊料球40不能與阻焊層13下面的導體層1 接觸(「收縮」 (「cissing」))。另外，存在相鄰的焊料球40彼此連接(「橋」 (「bridge」))的不方便的顧慮。另一個傳統的多用途的方法包括電鍍凸塊的方法。然而，由於電鍍液腐蝕樹脂層，通過採用光刻法形成的阻焊層不能表現出足夠的抗腐蝕性。另外，雖然在電鍍凸塊時必需使用框架層(frame layer)以確定凸塊的輪廓，但是在該框架層中形成與阻焊層中形成的開口部十分一致的開口部是困難的。鑑於上述的已久的問題，至少存在對包括導體柱的並且能夠用於高密度封裝的配線基板的需求。本發明的目的是提供一種滿足上述已久的需求的配線基板。用幹解決問題的方案為了實現上述目的，本發明的實施方式涉及(1) 一種配線基板，其包括導體層；阻焊層，所述阻焊層層疊在所述導體層上 』導體柱，所述導體柱電連接到布置在通孔的下部的導體層，所述通孔設置於所述阻焊層中，其中所述阻焊層包含熱固性樹脂；所述導體柱包含錫、銅或者焊料，並且包括位於所述通孔內的下導體柱和位於所述下導體柱上方並且突出到所述阻焊層外側的上導體柱；所述下導體柱包括布置在所述下導體柱的外側面的外側合金層；並且所述導體柱通過所述外側合金層與所述通孔的內側面緊密接觸。(2)根據(1)的配線基板，其中，所述外側合金層包含鈀和銅。(3)根據(1)的配線基板，其中，所述下導體柱包括布置在所述下導體柱的下端面的下端合金層。(4)根據(3)的配線基板，其中，所述下端合金層包含鈀和銅。(5)根據(4)的配線基板，其中，所述下端合金層進一步包含鎳和金。(6)根據(3)的配線基板，其中，所述外側合金層比所述下端合金層厚。發明的效果本發明的配線基板的實施方式允許導體柱16的高密度封裝。也就是說，本發明的實施方式允許具有比現有技術中的導體柱的高寬比(高與寬的比例)大的高寬比的導體柱16。因此，可以使用具有相對小的節距的導體柱16並且導體柱16能夠具有足夠的距阻焊層的表面的高度。此外，可以在具有這種導體柱的配線基板10和待封裝的部件之間產生高度可靠的連接。在外側合金層165c包含鈀和銅的情況下，配線基板10可以在阻焊層13的通孔131的內側面131c和下導體柱161之間具有更高的接合強度，因此與現有技術中的接合強度相比增大導體柱16的接合強度。
在下端合金層16 設置在下導體柱161的下端面161b的情況下，配線基板10可以在導體柱161和導體層1 之間具有更高的接合強度。在下端合金層16 包含鈀和銅的情況下，導體柱161和導體層1 之間的接合強度可以進一步增大。在下端合金層16 進一步包含鎳和金的情況下，導體柱161和導體層1 之間的接合強度可以愈加地進一步增大。另外，在外側合金層165c比下端合金層16 厚的情況下，導體柱161和導體層12之間的接合強度可以增大。


將參照以下附圖詳細說明本發明的圖示性方面，其中圖1是示出實施方式中的配線基板的示意性截面圖；圖2是示出配置在實施方式中的配線基板中的導體柱的示意性截面圖；圖3是示出配置在實施方式中的配線基板中的導體柱的示意性截面圖；圖4是示出實施方式中的配線基板的製造方法的示意性工藝圖；圖5是示出實施方式中的配線基板的製造方法的續圖4的示意性工藝圖；圖6是示出實施方式中的配線基板的製造方法的續圖5的示意性工藝圖；圖7是示出已知的焊料印刷製造方法的示意圖；圖8是示出已知的焊料印刷製造方法中的潛在問題的示意圖；圖9是示出另一已知的球搭載製造方法的示意圖；圖10是示出已知的球搭載製造方法中的潛在問題的示意圖。
具體實施例方式將參照圖1到圖6詳細說明本說明的實施方式。本發明的配線基板10是如下的配線基板，其包括導體層12 ；層疊在導體層12上的阻焊層13 ；和電連接到導體層12a的導體柱16，所述導體層1 布置在設置於阻焊層13中的通孔131的下部，其中阻焊層13包含熱固性樹脂；導體柱16包含錫、銅或者焊料，並且包括位於通孔131內的下導體柱161和位於下導體柱161上方並且突出到阻焊層13外側的上導體柱162 ；下導體柱161包括布置在下導體柱的外側面161c的外側合金層165c ；導體柱16通過外側合金層165c與通孔131的內側面131c緊密接觸。上述「配線基板(10) 」包括導體層12、阻焊層13和導體柱16。上述「導體層(12)」是配線基板10中的起到導體迴路等作用的層。導體層12可以由一系列(即，連續的單片)導體構成，或者可以由配置在同一平面內的多個導體構成。另外，導體層12的布置在如後面所述地在阻焊層13中開的通孔131的下部的部分為「導體層1加」。該導體層1 可以是導體層12中的獨立的單個導體，或者可以是連續的導體的一部分。另外，導體層12的形狀等未被特別地限制。另外，雖然導體層12的材料未被特別地限制，但是優選為銅、銅合金、鋁、鋁合金等。在特定的實施方式中，使用銅。
上述「阻焊層(1 」是層疊在導體層12上的層。通常，阻焊層13防止在將部件封裝到配線基板時使用的回流(reflow)過程中焊料附著到非計劃中的位置。諸如絕緣層等其他的層可以位於阻焊層13和導體層12之間(例如，介於二者之間)。此外，在配線基板的實施方式中阻焊層13包含熱固性樹脂。當阻焊層13包含熱固性樹脂時，可以在防止回流過程中的不必要的焊料附著的同時賦予抗電鍍液的性能(特別地，抗鹼性)。相應地，可以在阻焊層13下方的導體層1 的表面上實施化學鍍和電鍍中的至少其中之一。雖然該阻焊層13的厚度未被特別地限制，優選地，為大於或者等於1 μ m並且不超過100 μ m。在特定的情況下，當阻焊層13的厚度落入該範圍並且該實施方式的構造被採用時，上述各種效果可以更容易地獲得。更優選地，該阻焊層13的厚度為大於等於5 μ m並且不超過50 μ m,尤其優選地，大於等於IOym並且不超過40 μ m。雖然熱固性樹脂的種類未被特別地限制，但是它的示例包括環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、酚醛樹脂、雙馬來醯亞胺-三嗪樹脂、氰酸鹽樹脂、聚醯胺樹脂等。其中，環氧樹脂是尤其優選的。環氧樹脂的示例包括諸如苯酚酚醛清漆型和甲酚酚醛清漆型等酚醛清漆型樹脂以及二環戊二烯改性脂環族環氧樹脂。使用的熱固性樹脂可以單一地使用或者其中兩種或兩種以上組合使用。雖然包含在阻焊層13中的熱固性樹脂的量未被特別地限制，但是通常熱固性樹脂以最大的體積量包含在構成阻焊層13的有機材料中。即，熱固性樹脂可以是構成阻焊層13的有機材料的主要組分。更具體地，當構成阻焊層13的有機材料的量定義為100體積％時，優選地，包含的熱固性樹脂超過50體積％的量，並且可以高達100體積％。雖然構成阻焊層13的有機材料中的熱固性樹脂的含量未被特別地限制，優選地，其為大於50體積％並且不超過100體積％，更優選地，為大於或者等於80體積％並且不超過100體積％。另外，除了熱固性樹脂之外，可以包含在阻焊層13中的其他有機材料的示例包括橡膠和熱塑性樹脂。另外，除包含上述熱固性樹脂的有機材料之外，填料(例如，如二氧化矽、氧化鋁等各種填料；通常為無機材料)等可以包含在阻焊層13中。在包含填料的實施方式中，當整個阻焊層13定義為100質量％時，填料的含量為不超過70質量％。另外，阻焊層13包括通孔131，並且導體層1 位於該通孔131的下部。導體層12a通過通孔131連接到導體柱16並且電連接到阻焊層13的外部。具體地，導體柱16可以至少設置在通孔131內並且延續到導體層12a。通孔131的平面形狀未被特別地限制，它可以是圓形、諸如四邊形等多邊形或者其他可加工的形狀。圓形為優選的。另外，雖然通孔131的尺寸未被特別地限制，但是通常其尺寸使得僅僅導體層12a的一部分露出(即，優選地，導體層1 未全部露出)。此外，通常通孔131的開口的尺寸等於下導體柱161的尺寸，通孔131的深度等於阻焊層13的深度。另外，通孔131的直徑越小，本發明的實施方式的上述效果越容易獲得。更具體地，在通孔131的平面形狀為圓形的情況下，優選地，其直徑d161為大於或者等於10 μ m並且不超過300 μ m,其深度(阻焊層13的厚度)為大於或者等於1 μ m並且不超過100 μ m。在包括這樣的通孔131的配線基板10的實施方式中，上述效果可以更容易地獲得。更優選地，該直徑d161為大於或者等於10 μ m並且不超過150 μ m,該深度為大於或者等於5 μ m並且不超過50 μ m ；尤其優選地，直徑為大於或者等於10 μ m並且不超過100 μ m,深度為大於或者等於10 μ m並且不超過40 μ m。上述「導體柱(16) 」是電連接到導體層12a的導體，該導體層1 布置在設置於阻焊層13中的通孔131的下部。可替代地，導體柱16可以描述成至少設置在通孔131內並且該導體柱電連接到導體層12a。導體柱16起到將布置在通孔131的下部的導體層1 連接到阻焊層13的外部的導體的作用。另外，導體柱16可以是主要由錫、銅或者焊料構成的導體。主要由錫構成的導體柱16的意思是，在整個導體柱16被定義為100質量％的情況下，Sn的含量為大於或者等於95質量％ (優選地，大於或者等於97質量％;Sn的含量也可以高達100質量％)。另外，在導體柱16包含除Sn以外的其他金屬元素的情況下，其他金屬元素的示例包括Cu、Ag、Zn、h、Bi、Sb和此。金屬元素可以單一地使用或者其中兩種或兩種以上組合使用。然而，在特定的不具有外側合金層165c和下端合金層16 的導體柱16中，如稍後說明的，Pd不可以作為其他元素使用。類似地，主要由銅構成的導體柱16的意思是，在整個導體柱16被定義為100質量％的情況下，Cu的含量為大於或者等於95質量％ (優選地，大於或者等於97質量％ ；Cu的含量也可以高達100質量％ )。另外，在導體柱16包含除Cu以外的其他金屬元素的情況下，其他金屬元素的示例包括Sn。金屬元素可以單一地使用或者其中兩種或兩種以上組合使用。然而，在不具有外側合金層165c和下端合金層16 的導體柱16中，如稍後說明的，Pd不可以作為其他元素使用。此外，主要由焊料構成的導體柱16的意思是，在整個導體柱16被定義為100質量%的情況下，從由Sn、Ag、Cu、Zn、Al、Ni、Ge、Bi、h、Pb和Au構成的組中選擇的兩種以上的成員的總含量為大於或者等於95質量％ (優選地，大於或者等於97質量％ ；總含量也可以高達100質量％ )。更具體地，構成導體柱16的焊料的示例包括SWb焊料、SnBi焊料、SnAgCu焊料、SnSiBi焊料、SnCu焊料、SnAghBi焊料、SnZnAl焊料和SnCuNiGe焊料。雖然可以使用除構成焊料的金屬元素以外的金屬元素，但是在不具有外側合金層165c和下端合金層16 的導體柱16中，如下面說明的，Pd不可以作為其他元素使用。順便提及，導體柱16的熔點通常為180°C或者更高並且不高於250°C。另外，導體柱16包括位於通孔131內的下導體柱161和位於下導體柱161上方並且突出到阻焊層13外側的上導體柱162。換言之，上導體柱162突出到阻焊層13外側，意思是上導體柱162朝向阻焊層13的外側突出。據此，導體柱16被構造成使得導體柱16從配線基板10的表面突出並且可以在那裡封裝部件。雖然上導體柱162的形狀(包括平面形狀和側面形狀)未被特別地限制，例如平面形狀可以是圓形、四邊形等。另外，側面形狀(側斷面形狀)可以為大致的圓形、半圓形、四邊形等。順便提及，如圖3所示，在導體柱16中，下導體柱161的上端面161a和上導體柱162的下端面162b具有彼此大體上相同的形狀。特別地，在平面形狀為圓形的情況下，下導體柱161的上端面161a的直徑d161和上導體柱162的下端面162b的直徑d162彼此相同。由於該原因，尤其上導體柱162的下端面162b和阻焊層13的外表面132不會彼此緊密接觸。
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此外，在上導體柱162的平面形狀為圓形的情況下，通常上導體柱162的下端面162b的直徑d162小於上導體柱162的最大直徑L162。上述「外側合金層(165c) 」是設置在下導體柱161的外側面161c的合金層。該合金層可以是其中擴散和包含除主要構成導體柱16的錫、銅或者焊料之外的金屬組分(例如，從H^Ni和Au中選擇的至少一種金屬元素)的導體部。通過EPMA以1000倍或者更大倍率放大導體柱16的斷面可以觀察到該合金層。如圖3所示，外側合金層165c的厚度為劃分限定下導體柱161的高度的三個相等的部分的中央部的四條線段T165。的平均長度。因此，四條線段τ165。將中央部劃分成五個相等的部分。另外，例如在導體柱16主要由錫(Sn)構成的情況下，擴散到合金層的金屬元素(下文中簡稱為「擴散金屬元素」)的示例包括PcUCu和Ni。這些金屬元素可以單一地使用或者其中兩種或者更多種組合使用。尤其是，優選地包含Pd。此外，例如在導體柱16主要由銅(Cu)構成的情況下，擴散金屬元素的示例包括Pd、Sn和Ni。這些金屬元素可以單一地使用或者其中兩種或者更多種組合使用。尤其是，優選地包含Pd。另外，例如在導體柱16主要由焊料構成的情況下，擴散金屬元素的示例包括Pd和Ni，其中擴散金屬元素是除構成焊料的並且從由Sn、Ag、Cu、Zn、Al、Ni、Ge、Bi、In、Pb和Au構成的組中選擇的至少兩種金屬元素(焊料金屬元素)之外的金屬元素。這些金屬元素可以單一地使用或者其中兩種或者更多種組合使用。優選地，焊料金屬元素不包括Pd，但是Pd作為擴散金屬元素使用。另外，優選地，除外側合金層165c之外，本發明的配線基板10包括在下導體柱161的下端面161b的下端合金層16恥。此外，當設置該下端合金層16 時，導體柱16通過下端合金層16 與導體層1 緊密接觸，可以獲得增強的接合強度。下端合金層16 是設置在下導體柱161的下端面161b的合金層。類似於外側合金層165c，該合金層是其中擴散和包含除主要構成導體柱16的錫、銅或者焊料之外的金屬組分(例如，從^KNi和Au中選擇的至少一種金屬元素)的導體部。通過EPMA以1000倍或者更大倍率放大導體柱16的斷面可以觀察到該合金層。類似於外側合金層165c情況，下端合金層16 的厚度為劃分限定下導體柱161的寬度的三個相等的部分的中央部的四條線段的平均長度。這四條線段將中央部劃分成五個相等的部分。另外，例如在導體柱16主要由錫(Sn)構成的情況下，該合金層內的擴散金屬元素的示例包括Pd、Cu、Ni、Au和Ag。這些金屬元素可以單一地使用或者其中兩種或者更多種組合使用。優選的是Pd、Cu、Ni或者Au，尤其優選的是Pd或者Cu。此外，例如在導體柱16主要由銅(Cu)構成的情況下，擴散金屬元素的示例包括Pd、Sn、Ni、Au和Ag。這些金屬元素可以單一地使用或者其中兩種或者更多種組合使用。優選的是Pd、Ni或者Au。另外，例如在導體柱16主要由焊料構成的情況下，擴散金屬元素的示例包括Pd、Ni和Au，其中擴散金屬元素是除從由Sn、Ag、Cu、Zn、Al、Ni、Ge、Bi、In、Pb和Au構成的組中選擇的並且包括構成焊料的焊料金屬元素的至少兩種金屬元素之外的金屬元素。這些金屬元素可以單一地使用或者其中兩種或者更多種組合使用。特別地，優選地，焊料金屬元素不包括Pd，而Pd作為擴散金屬元素使用。此外，優選地，不僅不包括Pd，而且焊料金屬元素不包括Ni和Au，而Pd、Ni和Au作為擴散金屬元素使用。此外，優選地，包括外側合金層165c和下端合金層16 的合金層165的外側合金層165c比合金層165的下端合金層16 厚。因此，導體柱16可以具有增強的接合強度。可以包含在合金層165中的鈀是為了形成化學鍍層14而在先前實施的處理中使用的組分。通常，鈀作為包含鈀的催化劑被塗布並且包含在形成在阻焊層13中開的通孔 131的內側面131c的化學鍍層14中(見圖6中工序PR9之後的形態等)。然後，如稍後說明的，由於該化學鍍層14通過諸如加熱等處理成為導體柱16的一部分，所以鈀包含在下導體柱161的外側面161c中並且作為導體柱16的一部分，能夠增強到在阻焊層13中開的通孔131的內側面131c的接合強度。另外，諸如在配線基板10的製造過程中，當熱被施加時，化學鍍層14和導體柱16在它們之間的接合面形成合金(擴散金屬元素的擴散形成合金層)(即，雖然溫度可以等於或者大於導體柱16的熔點，但是例如以250°C或者更高溫度實施加熱)。化學鍍層14自身在配線基板10內不存在，由此以構成導體柱16的外側面的外側合金層165c (見圖幻的方式包含鈀。此外，在作為下導體柱161與導體層12a的緊密接觸位置的下端合金層16 中， 可以包含有鎳和金。當鎳和金包含在該下端合金層16 中時，下導體柱161和導體層1 之間的接合強度被增強。如稍後說明的，這樣的鎳和金可以通過配線基板的製造方法中的形成介入層17而包含在下端合金層16 中。在該下端合金層16 中，除鎳和金之外，還可以包含其他組分。其他組分的示例包括鈀。特別地，在導體柱16主要由錫或者焊料構成的情況下，當鎳和金同時包含在該下端合金層16 中時，可以有效地抑制在下端合金層16 中形成具有低接合強度的組分 (倒如，其中以Cu比Sn為6/5的組分比包含各金屬元素的組分)。結果，導體柱16可以具有更優良的接合強度。另外，配線基板可以設置有除阻焊層、導體層和導體柱之外的構造。其他構造的示例包括芯基板、絕緣層和內裝部件。其中，芯基板包含絕緣材料並且通常為板狀材料。另外，芯基板可以形成配線基板 10的厚度方向上的中央部。優選地，構成芯基板的絕緣材料可以由絕緣樹脂形成，絕緣樹脂的示例包括環氧樹脂和雙馬來醯亞胺-三嗪樹脂。另外，增強材料(例如，諸如玻璃纖維等增強纖維)、填料(例如，諸如二氧化矽和氧化鋁等各種填料)等可以包含在芯基板中。也就是說，例如諸如玻璃纖維增強環氧樹脂板等纖維增強樹脂板、諸如雙馬來醯亞胺-三嗪樹脂板等耐熱性樹脂板等可以作為芯基板使用。另外，該芯基板可以由多個層構成，此外， 芯基板可以在它的內部具有導體層(內層模式)。另外，絕緣層起使層疊在芯基板上的導體層之間在空間上絕緣的作用。該絕緣層可以由與構成芯基板的絕緣材料相同的絕緣材料構成。此外，在本發明的配線基板在它的內部包括容納部的情況下，配線基板能夠在容納部內具有內裝部件。容納部的平面形狀未被特別地限制，例如它可以是大致的四邊形形狀(包括四邊形和倒角四邊形)，或者它可以是大致的圓形(包括正圓形和橢圓形)等。另外，內裝部件的示例包括電容器、電感器、濾波器、電阻器和電晶體。這些材料可以單一地使用或者其中兩種或者更多種組合使用。其中，諸如層疊的陶瓷電容器等電容器是優選的。此外，其中絕緣材料起緩解內裝部件和芯基板之間的熱膨脹係數特性的作用的填充部件可以被包括在容納部和安裝在容納部內的內裝部件之間的間隙中。通常，填充部件由諸如環氧樹脂、矽酮樹脂、聚醯亞胺樹脂、雙馬來醯亞胺-三嗪樹脂、聚氨酯樹脂和酚醛樹脂等樹脂構成，或者它可以由這樣的樹脂和諸如具有低的熱膨脹的陶瓷(例如二氧化矽、氧化鋁等)、介電陶瓷 (例如鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鉛等)、耐熱陶瓷(例如氮化鋁(alumina nitride)、氮化硼、碳化矽、氮化矽等)和玻璃(例如硼矽酸鹽基玻璃等)等無機填料的混合物構成。接下來說明製造配線基板的方法的典型實施方式。在製造本發明的配線基板的實施方式的情況下，雖然它的製造方法未被特別地限制，但是配線基板可以通過下述方法獲得。即，配線基板可以通過依次包括阻焊層形成工序 rai、第一通孔開孔工序冊2、化學鍍層形成工序PR4、光致抗蝕劑層形成工序冊5、第二通孔開孔工序PR6、導體柱形成工序PR7、光致抗蝕劑層去除工序PR8和導體柱加熱工序PRlO的製造過程獲得。上述「阻焊層形成工序(rai) 」是在具有設置在表面上的導體層12的普通基板20 的表面上形成包含熱固性樹脂的阻焊層13的工序(雖然導體層12可以整體地形成在普通基板(plain substrate) 20的表面上，但是通常它形成於普通基板20的表面的一部分)。 雖然普通基板20的構造未被特別地限制，但是除導體層12之外，還可以包括芯基板、絕緣層等。也就是說，例如普通基板20可以包括導體層12，其中導體層的表面為具有作為芯11 的環氧玻璃鋼板的雙側敷銅板並且經過了圖案化。此外，例如，如果具有由環氧玻璃鋼板芯構成的雙側敷銅板的普通基板20作為芯基板使用，則可以接著形成絕緣層，導體層可以連接在各個絕緣層之間，圖案化的導體層12可以布置到它的最頂部表面。在普通基板20上形成阻焊層13的方法未被特別地限制，阻焊層13可以通過如下方法(1)獲得將液態的阻焊組合物塗布在普通基板20的表面，之後如果需要的話，進行乾燥和固化(半固化)。此外，阻焊層13可以通過如下方法(2)獲得將用作阻焊層13的幹膜粘貼到普通基板20的表面上，之後如果需要的話，進行乾燥和固化(半固化)。另外，就使用上述方法(1)而言，液態的阻焊組合物可以通過諸如旋塗法、澆塗法(cast coating) 和輥塗法(roll coating)等合適的塗布方法塗布在普通基板20上。順便提及，阻焊層13 的厚度如上所述。上述「第一通孔開孔工序(冊2) 」是在阻焊層13中開出第一通孔131的工序。在該工序中，第一通孔131可以通過採用光刻法形成，或者第一通孔131可以通過採用雷射開孔方法形成。順便提及，關於第一通孔131，可以應用在上述阻焊層13中形成通孔131的方法。上述「化學鍍層形成工序(PR4) 」是在第一通孔開孔工序PR2之後和光致抗蝕劑層形成工序PR5之前在第一通孔131內塗布包含鈀的催化劑、然後形成包含銅的化學鍍層14 的工序。據此，化學鍍層14形成，並且如稍後說明的，在下導體柱161的外側面161c的、包含鈀的外側合金層165c可以通過工序I3RlO獲得。上述包含鈀的催化劑可以通過在必要的表面塗布諸如PdCl2水溶液或Sn-Pd膠體溶液等液體或者將基板浸漬在上述液體中、由此貼附該溶液、之後乾燥而形成。例如，PdCl2水溶液可以通過使鹼與氯化鈀和鹽酸的混合溶液組合形成，Sn-Pd膠體溶液可以通過混合氯化鈀、氯化亞錫和鹽酸獲得。另外，化學鍍層14可以包括包括銅、鎳和錫中的至少一種的導電的金屬。優選地， 該化學鍍層14由銅製成。該化學銅鍍層14可以通過在包含銅鹽(例如CuSO4等)、還原劑 (例如甲醛等)、絡合劑(例如羅謝爾鹽、EDTA等)、pH調節劑(例如NaOH, KOH等)、添加劑(例如聚乙二醇、聯吡啶等)等的化學銅鍍溶液中浸漬形成。上述「光致抗蝕劑層形成工序(PR5) 」是形成光致抗蝕劑層以覆蓋獲得的普通基板 20的工序。即，該工序是在具有開出至少第一通孔131的阻焊層13上直接地或者通過另一個層間接地形成光致抗蝕劑層15的工序。形成光致抗蝕劑層15的方法未被特別地限制，光致抗蝕劑層15可以通過如下方法(1)獲得液態的光致抗蝕劑組合物直接地或者通過另一個層間接地塗布在阻焊劑層13 的表面，之後如果需要的話，進行乾燥和固化(半固化)。此外，光致抗蝕劑層15可以通過如下方法( 獲得用作光致抗蝕劑層15的幹膜直接地或者通過另一個層間接地粘貼到阻焊層13的表面上，之後如果需要的話，進行乾燥和固化(半固化)。就使用上述方法(1)而言，液態的光致抗蝕劑組合物可以通過諸如旋塗法、澆塗法和輥塗法等合適的塗布方法塗布在阻焊層13上。另一方面，就使用上述方法( 而言，在被按壓後幹膜可以與阻焊層13 緊密接觸。在那種情況下，雖然按壓可以通過使用分批次按壓實施，但是按壓也可以在使得幹膜通過生產線時實施，從而可以使用錕式按壓等。雖然光致抗蝕劑層15的厚度未被特別地限制，優選地，為大於或者等於1 μ m並且不超過500 μ m。在光致抗蝕劑層15的厚度落入該範圍的情況下，上導體柱162可以形成並且向阻焊層13外側充分地突出，允許通過導體柱16與外部元件滿意地連接。更優選地，該光致抗蝕劑層15的厚度為大於或者等於5 μ m並且不超過300 μ m,尤其優選地為大於或者等於10 μ m並且不超過100 μ m。上述「第二通孔開孔工序(PR6)，，是通過採用光刻法在光致抗蝕劑層15中開出與第一通孔131連通並且具有與第一通孔131的直徑大致相同的直徑(通常，第一通孔的孔徑A與第二通孔的孔徑B的比率(A/B)在大於或者等於0.8並且小於1.0的範圍)的第二通孔151的工序。第二通孔151是在光致抗蝕劑層15中開出的通孔並且是貫通阻焊層13 的孔。另外，第二通孔151是用作形成上導體柱162的模具的孔，該上導體柱位於導體柱16 的下導體柱161的上方並且突出到阻焊層13外側。上述「導體柱形成工序(PR7)」是在第一通孔131和第二通孔151內鍍覆主要由錫、銅或者焊料構成的導體柱16的工序。在該工序PR7中，可以採用任何鍍覆方法。S卩，例如導體柱16可以通過電鍍形成，或者導體柱16可以通過化學鍍形成。在該導體柱形成工序PR7中，由於導體柱16如上所述鍍覆，導體柱16成為主要由錫、銅或者焊料構成的導體。 對於包括錫、銅或者焊料作為主要組分的實施方式，可以使用上述對於導體柱16的說明。上述「光致抗蝕劑層去除工序(PR8)」是去除光致抗蝕劑層15的工序。S卩，工序 PR8是不但去除光致抗蝕劑層15而且使導體柱16露出基板的工序。可以通過各種方法實施光致抗蝕劑層15的去除。例如，可以通過使用雷射、熱等將光致抗蝕劑層15燒掉(變成灰)，或者可以通過使用溶劑等將它溶解或者去除。特別地，在使用正性光致抗蝕劑作為光致抗蝕劑的情況下，可以通過溶劑簡易地去除光致抗蝕劑層15。
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上述「導體柱加熱工序(PRlO)，，是在光致抗蝕劑層去除工序PR8之後加熱(包括回流)導體柱16的工序。該導體柱加熱工序raio是在導體柱形成工序PR7中由錫等製成的導體柱16鍍覆到第一通孔131和第二通孔151這兩個孔內的情況下有效地起作用的工序。優選地，在回流過程中達到的最高溫度至少比導體柱的熔點高30°C。通過實施該導體柱加熱工序PR10，在化學鍍層14、介入層17等在導體柱形成工序PR7之前事先形成的情況下，可以形成其中構成這些層的組分已經被包含到導體柱16的表面中的合金層165。 當形成合金層165時，配線基板10和導體柱16可以更牢固地配置。此外，通過實施該導體柱加熱工序raio，可以直到工序raio才矯正導體柱16的形狀。即，根據該加熱，不僅導體柱16適度地融化，而且融化的上導體柱162可以由於它的表面張力而矯正上導體柱162的形狀扭曲，因此可以變圓。此外，上導體柱162的位置可以矯正以使得上導體柱162的軸心由於自對準效應而與導體層1 一致。根據這些動作，配線基板10可以具有更可靠的導體柱16。另外，如在圖6中的工序PR9之後的階段所示，在化學鍍層14形成在上導體柱162 的下端面162b和阻焊層13的表面132之間的情況下，特別地，其間的粘合能夠增強。在導體柱加熱工序raio中的加熱條件等未被特別地限制，只要達到的最高溫度為導體柱16的熔點或者更高即可。然而，例如優選地，可以使導體柱16在氮氣環境中在 100°C或者更高並且不高於400°C的溫度回流，由此實現加熱和融化。當溫度落入該範圍時， 在適度加速形成合金層165的同時可以獲得上述自對準效應。更優選地，該溫度為150°C或者更高並且不高於300°C，尤其優選地為180°C或者更高並且不高於260°C。在根據本發明的配線基板的製造方法中，除上述各個工序之外，還可以包括其他的工序。其他工序的示例包括介入層形成工序PR3。這些工序可以單一地採用或者其中兩種或者更多種組合採用。上述「介入層形成工序(冊3) 」是在化學鍍層形成工序PR4之前在導體層1 的在第一通孔131內露出的表面上形成包含鎳和金的導電介入層17的工序。通過在形成化學鍍層14之前使得該介入層17成為介入化學鍍層14和導體層1 之間的第一塗層，可以有效地抑制在化學鍍層14變成合金層165的過程中降低接合強度的組分(例如，各個金屬元素以Cu比Sn為6/5的組分比率包含其中的組分)的形成。結果，配線基板10可以具有接合強度更高的導體柱16。例如，通過實施化學鍍鎳以形成化學鍍鎳層，然後實施化學鍍金， 化學鍍金層形成在化學鍍鎳層上，由此可以獲得介入層17。在該工序PR3中形成的介入層17未特別地限制它的組分等。例如，在介入層17由化學鍍鎳層和化學鍍金層形成的情況下，整個化學鍍鎳層定義為100質量％，優選地，鎳的含量為90質量％到95質量％。此外，當介入層17中的整個化學鍍金層定義為100質量％ 時，優選地，金的含量為95質量％到100質量％。在鎳和金的含量均落入該範圍時，可以避免形成降低接合強度的組分。另外，雖然介入層17的厚度未被特別地限制，但是優選地，為大於或者等於Iym 並且不超過20μπι。在介入層17的厚度落入該範圍的情況下，可以避免形成降低接合強度的組分。優選地，介入層17的厚度為大於或者等於3 μ m並且不超過15 μ m,尤其優選地為大於或者等於6 μ m並且不超過12 μ m。
在根據本發明的實施方式的方法中，除上述各個工序之外，還可以包含其他的工序。其他的工序的示例包括去汙工序。可以在形成第一通孔131之後、形成第二通孔151 之後等實施去汙工序。通過實施該去汙工序，可以去除通孔內的殘留物。此外，如圖6中的工序PR9所示，示例了通過刻蝕等去除表面未形成導體柱16的、 不必要位置的化學鍍層14的化學鍍層去除工序PR9，使得化學鍍層14照現在的樣子露出表這些工序可以單一地被採用或者其中兩種或更多種組合採用。實施方式下面參照接下來的實施方式更詳細地說明本發明的配線基板10的具體的實施方式。該非限制的說明不能解釋為將本發明限制為本實施方式。(1)配線基板10:根據本實施方式製造的配線基板10(見圖1)包括層疊在芯基板11的一個表面側的導體層12 ；層疊在該導體層12上的阻焊層13和電連接到導體層12a的導體柱16，該導體層1 布置在設置於阻焊層13中的通孔131的下部。可以替代地，該實施方式可以包括層疊在芯基板11的一個表面側的導體層12 ； 層疊在該導體層12上的包括通孔131的阻焊層13和至少設置在通孔131內並且電連接到導體層12尤其是電連接到布置於通孔131的下部的導體層12a的導體柱16。芯基板11由具有0.8mm厚度的環氧玻璃鋼板(包含玻璃纖維作為芯材料的環氧樹脂)構成。另外，導體層12是通過圖案化芯基板11的一個表面上的具有12 μ m厚度的銅箔而獲得的層。此外，阻焊層13具有21 μ m的厚度並且包含作為熱固性樹脂的環氧樹脂(阻焊層 13包含40質量％的由二氧化矽製成的填料和60質量％的有機材料，此外，根據有機材料全部為100體積％計算，有機材料包含80體積％的環氧樹脂)。在阻焊層13中開的通孔131 具有孔徑為64 μ m的圓形形狀並且貫穿阻焊層13的後側和前側以到達阻焊層13下面的導體層Ua。導體柱16至少填充通孔131並且由具有64 μ m的直徑(d161)、21 μ m的高度的下導體柱161和位於該下導體柱161上並且具有64 μ m的下端面直徑(d162)、74 μ m的最大直徑(L162)和58 μ m的高度(在最高位置處)的上導體柱162構成。另外，下導體柱161包括在外側面161c上的具有2 μ m的平均厚度的外側合金層 165c和在下端面161b上的具有1 μ m的平均厚度的下端合金層16恥。即，外側合金層165c 的厚度是下端合金層16 的厚度的兩倍。此外，以整個導體柱16的質量為100質量％計算，導體柱(包括合金層165)包含 95質量％的錫。其餘是作為構成合金層165的組分而包含的鈀、銅、鎳和金。在下文中參照圖4到圖6說明該配線基板10的製造方法。為了簡便起見，在每個工序中製造的基板和在它們成為配線基板10之前在各個工序中的基板都稱為普通基板 20。製備在工序PRl之前的普通基板20 (圖4)。該普通基板20包括由具有0. 8mm厚度的環氧玻璃鋼板(包含玻璃纖維作為芯材料的環氧樹脂)構成的芯基板11和通過圖案化芯基板11表面上的具有12 μ m厚度的銅箔而獲得的導體層12。
(2)阻焊層形成工序PRl 將包含作為熱固性樹脂的環氧樹脂的膜狀阻焊層形成組合物貼附到上述工序(1) 的普通基板20的導體層12的側表面。然後加熱組合物以固化，由此獲得具有21 μ m厚度的包含熱固性樹脂的阻焊層13。(3)第一通孔開孔工序PR2 將雷射從表面側照射到上述O)中獲得的阻焊層13，由此開出具有60 μ m直徑的第一通孔131。據此，露出阻焊層13下面的導體層12a，對於該導體層1 連續性是必需的。 另外，之後，為了去除通孔131內的汙漬的目的，實施去汙處理。(4)介入層形成工序冊3 在從直到上述(3)才獲得的、已經經過去汙處理的、普通基板20的阻焊層13下面露出的導體層12a的表面通過化學鍍鎳而形成化學鍍鎳層，之後，通過化學鍍金而形成化學鍍金層，因此形成包含鎳和金的導電的介入層17。分別地，該得到的介入層17在定義整個化學鍍鎳層為100質量％的情況下包含93質量％的鎳，在定義整個化學鍍金層為100質量％的情況下包含100質量％的金，並且具有10 μ m的厚度。(5)化學鍍層形成工序PR4 將普通基板20浸漬在包含錫鹽、氯化鈉等的鈀催化劑溶液中，然後乾燥，因此在包括直到上述(4)才獲得的介入層17的普通基板20的表面(阻焊層13設置在該表面側) 的整個表面(包括通孔131的內側)上形成包含鈀的催化劑核。然後，將已形成催化劑核的普通基板20浸漬在包含鎳鹽、硫酸銅、氫氧化鈉、螯合劑、絡合劑等的化學鍍銅溶液中， 然後乾燥，由此形成化學鍍銅層14。得到的化學鍍銅層14具有0. 7 μ m的厚度。(6)光致抗蝕劑層形成工序PR5 具有75 μ m的厚度的幹膜型光致抗蝕劑層15接觸地接合到直到上述( 才獲得的形成有化學鍍銅層14的普通基板20的表面。(7)第二通孔開孔工序PR6 使用光刻法在直到上述(6)才獲得的具有層疊在普通基板20表面上的光致抗蝕劑層15的層疊體上開出與第一通孔131相連通並且具有與第一通孔131的直徑相同的直徑的第二通孔151。即，第二通孔151通過曝光工序、顯影工序等形成。據此，在光致抗蝕劑層15下方的化學鍍銅層14的表面在第二通孔151內露出。(8)導體柱形成工序冊7 將直到上述(7)才獲得的具有形成在光致抗蝕劑層15中的第二通孔151的層疊體浸漬在用於化學鍍的化學鍍溶液中，並且在第一通孔131和第二通孔151的內部填滿鍍錫，由此形成導體柱16。(9)光致抗蝕劑層去除工序PR8 通過浸漬在胺基的去膜溶液中將光致抗蝕劑層15從直到上述(8)才獲得的具有在其中形成的導體柱16的層疊體的表面去除。(10)化學鍍層去除工序PR9 通過噴塗硫酸/過氧化氫基的溶液以及刻蝕將露在直到上述(9)才獲得的包括導體柱16的普通基板20中的阻焊層13的表面上的化學鍍銅層14的不需要的部分去除。(11)導體柱加熱工序I3RlO
直到上述(10)才獲得的化學鍍銅層14的不需要的部分已從其去除的普通基板20 在規定的加熱爐中以等於或者高於導體柱的熔點的溫度經受用於熱熔化的回流。具體地， 保持最高溫度為240°C的等於或者高於熔點的溫度50秒。因此，如圖6中所示，煉製合金 (金屬元素的擴散)在介入層17、化學鍍銅層14和鍍錫的各個的界面處被加速，導致導體柱16變成連成一體的導體，並且形成外側合金層165c和下端合金層165b。此外，導體柱16 由於自對準效應而趨近導體層12a的中央軸並且由於熔化的錫的表面張力而成型為圓形。本發明可以廣泛使用在電子部件相關的領域。本發明的配線基板的實施方式作為諸如母板等通常的配線基板，諸如用於倒裝晶片、SCPs和MCPs的配線基板等用於安裝半導體器件的配線基板，諸如用於天線開關模塊、混合器模塊、PLL模塊和用於MCMs的配線基板等用於模塊的配線基板等而使用。
權利要求
1.一種配線基板，其包括導體層；阻焊層，所述阻焊層層疊在所述導體層上；導體柱，所述導體柱電連接到布置在通孔的下部的導體層，所述通孔設置於所述阻焊層中，其中所述阻焊層包含熱固性樹脂；所述導體柱包含錫、銅或者焊料，並且包括位於所述通孔內的下導體柱和位於所述下導體柱上方並且突出到所述阻焊層外側的上導體柱；所述下導體柱包括布置在所述下導體柱的外側面的外側合金層；並且所述導體柱通過所述外側合金層與所述通孔的內側面緊密接觸。
2.根據權利要求1所述的配線基板，其特徵在於，所述外側合金層包含鈀和銅。
3.根據權利要求1所述的配線基板，其特徵在於，所述下導體柱包括布置在所述下導體柱的下端面的下端合金層。
4.根據權利要求3所述的配線基板，其特徵在於，所述下端合金層包含鈀和銅。
5.根據權利要求4所述的配線基板，其特徵在於，所述下端合金層進一步包含鎳和金。
6.根據權利要求3所述的配線基板，其特徵在於，所述外側合金層比所述下端合金層
全文摘要
提供一種配線基板，該配線基板包括與高密度封裝相對應的導體柱。該配線基板可以包括導體層、層疊於導體層上的阻焊層和至少設置在通孔內並且電連接到布置在設置於阻焊層中的通孔的下部的導體層的導體柱，其中，阻焊層包含熱固性樹脂；導體柱包含錫、銅或者焊料，並且包括位於通孔內的下導體柱和位於下導體柱上方並且突出到阻焊層外側的上導體柱；下導體柱包括布置在下導體柱的外側面的外側合金層；並且導體柱通過外側合金層與通孔的內側面緊密接觸。
文檔編號H01L23/14GK102569212SQ20111042553
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月15日 優先權日2010年12月15日
發明者佐藤裕紀, 山田·艾莉奈, 肥後一詠 申請人:日本特殊陶業株式會社