印刷電路板的製造方法
2023-12-03 21:42:21
專利名稱：印刷電路板的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種印刷電路板的製造方法，其包括用雷射在層間絕緣層中形成通路導體用開口，以及用包含氟乙烯基醚系的氣體的工藝氣體對該開口內進行等離子體處理。
背景技術：
專利文獻I公開了在大氣壓附近的壓力下對導通孔的底面和側壁進行等離子體處理的內容。在專利文獻I中，作為等離子體生成用的氣體的例子，列舉出由氬氣與CF4等氟系氣體構成的混合氣體。現有技術文獻專利文獻專利文獻I日本特開2004-186598號公報
發明內容
_6] 發明要解決的問題隨著布線密度的高密度化要求，期望有通路導體直徑小的印刷電路板。然而，如圖10的示意圖所示，推測隨著通路導體的直徑變小，基板的不良率增加。作為其原因之一，認為是通路導體用開口內的樹脂殘渣。通路導體用開口直徑越小，在利用高錳酸溶液進行的溼式去鑽汙(wet desmear)中，處理液沒有進入到通路導體用開口內、或在開口內形成氣泡而難以去除開口底部的樹脂殘渣。推測是它引起了導通不良。另夕卜，由於層間絕緣層的低CTE (熱膨脹係數Coefficient of thermalexpansion)化，因此層間絕緣層內的無機填料的含量增加了。因此，推測使用雷射的開口形成受阻，在通路導體用開口的底部包含矽石顆粒等無機顆粒的樹脂殘渣的量增多。認為是它引起了導通不良。現有技術I中列舉了 CF4作為等離子體生成用的氣體的例子。因為CF4具有較高的地球溫室效應係數(GWP)，所以推測使用包含CF4的氣體進行等離子體處理對環境造成不良影響。推測提高等離子體生成用的氣體內的CF4濃度對人體、環境造成不良影響。例如，可預料到由氣體洩漏導致的健康損害等、地球溫室效應。本發明的目的是提供去除具有介由直徑小的通路導體的導通用開口內的樹脂殘渣、能形成連接可靠性高的通路導體的多層印刷電路板的製造方法。用於解決問題的方案本發明的印刷電路板的製造方法包括在導體電路上形成層間絕緣層；用雷射在位於上述導體電路上方的上述層間絕緣層中形成通路導體用開口 ；用工藝氣體對上述開口內進行等離子體處理，所述工藝氣體包含具有兩個碳原子間的雙鍵和氟烷基醚基的氟乙烯基醚系的氣體；形成上述層間絕緣層上的上層導體電路；以及在上述開口內形成通路導體。
圖1為本發明的實施方式的多層印刷電路板的製造工序圖。圖2為表示實施方式的等離子體照射裝置的構成的簡圖。圖3為表示測定波長區域25(T290nm之間的發光光譜的結果圖。圖4為表示測定波長區域25(T290nm之間的發光光譜的結果圖。圖5為表示去鑽汙處理的SEM照片和二值化結果。圖6為表示去鑽汙處理的SEM照片和二值化結果。圖1為表示C3F60、CF4的化學結構式。
圖8為表示C3F60、C5F10O的化學結構式。圖9為表示C4F80、C5F8O, C6F10O的化學結構式。圖10為表不通路導體用開口的直徑與基板的不良率的關係圖。圖11為表示通路導體用開口的模式圖。附圖標記說明10等離子體照射裝置30多層印刷電路板32 基板34導體電路50層間絕緣層51 通路58導體電路60通路導體
具體實施例方式1.覆銅層壓板的準備準備覆銅層壓板(日立化成公司製造，商品編號MCL_E679F)作為起始材料(圖1的(A))。2.導體電路的形成由銅箔形成導體電路34。在導體電路34上形成粗糙面34 α (圖1的(B))。3.層間絕緣層的形成在導體電路34與基板32上層疊樹脂薄膜50並固化(圖1的(C))。樹脂薄膜包含矽石等無機顆粒。後述層間絕緣層含有3(Γ80質量％的無機顆粒。層間絕緣層的熱膨脹係數變小。另外，在層間絕緣層上難以發生裂紋。這次作為樹脂薄膜使用Ajinomoto Fine-TechnoCo.，Inc.製造的ABF-GX13 (產品編號)。4.通路導體用開口的形成利用雷射形成樹脂薄膜的通路導體用開口 51(圖1的(D))。作為雷射使用二氧化碳雷射、YAG雷射、UV雷射等。通路導體用開口的直徑為3(Γ100 μ m。這次的通路導體用開口的直徑為50 μ m。開口直徑是層間絕緣層表面的直徑。通路導體用開口的底部殘留有殘渣53。
推測層間絕緣層中的矽石顆粒的含量(質量％)為30%以上時，通路導體用開口的底部殘留的樹脂、矽石顆粒的量變多。然而，根據後述實施方式的工藝氣體，由於等離子體中的自由基密度高，因此可以清潔通路導體用開口的底部。因此，實施方式的等離子體處理優選用於含有30%以上矽石顆粒的層間絕緣層。在含有30%以上矽石顆粒的層間絕緣層中形成具有開口直徑50 μ m以下的通路導體用開口時，清潔變得困難，但根據實施方式的等離子體處理就可以清潔開口的底部。5.切斷將具有開口 51的基板30切斷為5. Ocm □的單片基板300。6.去鑽汙處理圖2為表示實施方式的等離子體照射裝置10。等離子體照射裝置10是60Hz非平 衡大氣壓等離子體。氣壓是760託，60Hz的交流電壓通過氖燈變壓器升壓至大約10kV，在對置的兩個電極之間施加該電壓。包含反應性氣體的氣瓶80和填充有IS氣的氣瓶84分別經由質量流量控制器82、86連接於等離子體照射裝置10。用於通過質量流量控制器82、86調整氣體的混合比率的氣體流量按Isccm單位適時變化。等離子體照射裝置10具備氣體導入部12、氣體擴散部16、具有被冷卻器22支撐的電極20A、20K的放電部16。包含反應性氣體與氬氣的工藝氣體被輸送到放電部16下方，產生等離子體26。單片300放置在XY工作檯28上，對開口內進行一定時間的利用等離子體的去鑽汙處理。將開口內清潔(圖1的(E))。從生產率等觀點考慮，等離子體處理優選在大氣壓下進行。通過大氣壓等離子體，可以用環境負荷小的氣體去除存在於位於導體電路上方的開口的底部的殘渣。因為是大氣壓等離子體，所以可以連續進行該處理。例如，印刷電路板的輸送速度為Imm/秒。殘渣的厚度大約為O.1 μ m至3 μ m。根據實施方式，開口的底部殘留的矽石等填料成分也在等離子體處理中同時被去除。因此，不需要等離子體處理後的填料(顆粒)去除工序。能低成本地形成可靠性高的微小直徑的通路導體。實施方式的去鑽汙處理(通路導體用開口的清潔)由於橫向的對樹脂的蝕刻影響(側面蝕刻的影響)小，因此，不容易引起通路導體用開口形狀的變形。不會形成圖11的(A)所示形狀的開口。通路導體用開口的形狀是向著導體電路逐漸變窄(圖11的(B))。容易形成通路導體。通路導體不容易發生裂紋。另外，通路導體與導體電路之間的連接可靠性變高。然而，真空下或減壓下的等離子體處理也是可以的。其原因在於，認為通過實施方式的工藝氣體，在真空下或低壓下也通過相同活性物種的反應，可將通路導體用開口的底部的殘渣去除、清潔。用大氣壓等離子體對通路導體用開口進行處理時，不需要施加偏壓。也可以在進行處理時施加偏壓。可以去除存在於通路導體用開口的底部的樹脂殘渣。反應性氣體是具有兩個碳原子間的雙鍵和氟烷基醚基的氟乙烯基醚系的氣體。作為反應性氣體，可列舉出C3F6O (三氟甲基三氟乙烯基醚)、C5F1(i0 (全氟丙基乙烯基醚)等(圖8)。作為它們以外的例子在圖9中表示出結構式、物質名稱。這些氣體中包含的氟烷基醚基的鍵能非常小。該值是現有技術中使用的CF4中C與F鍵能的約1/10至1/20。另外，認為具有兩個碳原子間的雙鍵時，由於自由基快速反應，因此促進自由基與氣體分子的反應。另外，認為在大氣壓等離子體的情況下，由於電子密度特別高，因此容易且頻繁地發生鍵能小的氣體分子的解離。因此，推測通過等離子體，由具有兩個碳原子間的雙鍵和氟烷基醚基的氟乙烯基醚系的氣體(反應性氣體)大量地生成了用於去除殘渣的活性物種(F自由基(F · )、CF2自由基(CF2 · )、CF3自由基(CF3 · )、CF30自由基(CF3O ·)等)。另外，通過大氣壓中的氧氣、工藝氣體中混合的氧氣，在等離子體中生成氧自由基。推測通過這些活性物種與通路導體用開口內的樹脂殘渣反應，可去除樹脂殘渣。而且，因為認為在實施方式中活性物種的生成效率高，所以認為實施方式與現有技術相比，可以確切地去除樹脂殘渣。以下表示出使用三氟甲基三氟乙烯基醚作為反應性氣體時預想的反應式。(氟乙烯基醚系的氣體的解離)
C3F6O — F3C2 · +CF3O ·(樹脂成分的去除)CxHyOz (樹脂)+0 · — C02+H20CxHyOz (樹脂)+ (CF3O · ) n — C02+H20+CF4(矽石顆粒的去除)Si02 —Si+20Si+20+2CF2 · — SiF4+2C0Si+20+CF3 · +F · — SiF4+C02Si+20+4F · — SiF4+02推測在以上反應中，樹脂殘渣、矽石顆粒以氣體形式從通路導體用開口的底部被去除。認為導體電路從通路導體用開口露出。另外，若進行等離子體處理，則通路導體用開口以外的層間絕緣層表面被改性、溼潤性提高。另外，由於通路導體用開口內也被清潔，因此在通過鍍敷形成通路導體的情況下，鍍敷液容易進入開口內。特別是通路導體用開口的底部被清潔。即使開口直徑(層間絕緣層上的直徑)為50 μ m以下，也不容易在通路導體中進入氣孔。由於可去除開口底部的樹脂殘渣，因此可在導體電路上形成通路導體。由於通路導體與導體電路之間不存在樹脂殘洛，因此即使通路導體的直徑(層間絕緣層上的直徑)為50 μ m以下，通路導體與導體電路之間的連接可靠性也得到提高。由於通路導體與導體電路之間不殘留樹脂殘渣，因此不容易發生以樹脂殘渣為起因的通路導體與導體電路之間的剝離。可以預想到容易確保印刷電路板的連接可靠性。工藝氣體中也可以進一步包含氧氣。氧氣的量(體積％)為O. 1%至2%。推測工藝氣體包含氧氣時，通路導體用開口內的樹脂殘渣被氧自由基去除。即使在工藝氣體中不含氧氣的情況下，通過等離子體由大氣中的氧氣也生成氧自由基，但認為在工藝氣體中包含氧氣時，氧自由基密度增大，因此樹脂殘渣的去除效率提高。予以說明，由於發光強度成為自由基密度的指標，因此等離子體照射裝置10中也可以具有作為附屬品的用於測定等離子體中的發光光譜的分光器(Andor公司製造，產品編號SR-500-B 10)90。在該分光器上安裝有用於感測等離子體中的發光的透鏡92。已知可以在波長區域200nnT290nm觀測到CF2自由基和CF3自由基的發光光譜。可以使用分光器90通過上述質量流量控制器82、86調整氣體的混合比率。例如，可以調整氣體的混合比率，使得相對於工藝氣體僅使用氬氣的場合的發光強度，CF2自由基和CF3自由基的發光強度達到3倍以上。即，發光強度低時，提高工藝氣體中的反應性氣體的混合比，發光強度高於特定閾值時，降低反應性氣體的混合比。7.通路導體、導體電路的形成在層間絕緣層50上和通路導體用開口 51內，通過化學鍍處理，形成化學鍍膜52(圖1的(F))。形成特定圖案的抗鍍層54(圖1的(G))。通過進行電解電鍍處理，在抗鍍層未形成部分設置電解電鍍膜56(圖1的(H))。剝離抗鍍層，去除電解電鍍膜56之間的化學鍍膜，完成導體電路58與通路導體60 (圖1的(I))。(試驗內容與試驗結果)作為反應性氣體，使用C3F6O (三氟甲基三氟乙烯基醚)和CF4 (四氟甲烷)，實施例的氣體是C3F6O,比較例的氣體是CF4。工藝氣體是氬氣、氧氣與反應性氣體的混合氣體，工藝氣體中的反應性氣體的混合比例(體積％)如下所述。實施例的混合比例為1. 5%、2%，比較例的混合比例為1. 5%、2%、10%。氧氣的混合比例為O. 5體積％。其他條件如下所示。壓力條件大氣壓條件下気氣流量5.Oslm基板與等離子體照射口的距離10mm處理時間I分鐘在這些條件下，對各單片基板進行等離子體處理。然後，用SEM(掃描電子顯微鏡)(Hitachi High-Technolo gies Corporation 製造，產品編號S-4800)對通路導體用開口照像。將這些SEM圖像進行二值化處理，評價等離子體處理後開口的底部的殘渣程度(圖5)。殘渣包含了樹脂與矽石顆粒。在二值化圖像中表示出開口的底部。存在有殘渣的部分用黑色表示，殘渣被去除了的部分用白色表示。殘留率使用(通路導體用開口的底部殘留的樹脂的面積)/ (通路導體用開口的底部的面積)XlOO表示。開口去鑽汙處理前的通路導體用開口的底部的樹脂殘留率為100%，在二值化圖像中整個面用黑色表示。如果樹脂從開口的底部被去除，則在二值化圖像中用白色表示。開口的底部整個面的殘渣通過進行高錳酸處理被充分去除時的殘留率為O. 2%。如果進行等離子體處理後的殘留率為O. 2%以下，貝U可以判斷為開口的底部的殘渣被充分地清潔(圖6)。在反應性氣體的混合比相同的情況下，實施例中開口的底部的殘渣少於比較例。實施例能以比比較例低的反應性氣體的混合比來清潔開口的底部。另外，用分光器(Andor公司製造，產品編號SR-500_B10)通過發射光譜測量而測定等離子體中的自由基的發光強度。波長區域25(T290nm之間的發光強度的結果在圖3、圖4中示出。CF2自由基(CF2 ·)和CF3自由基(CF3 ·)的發光光譜存在于波長區域250nm至290nm。工藝氣體中包含CF4時的發光強度示於圖3中。工藝氣體中包含C3F6O時的發光強度示於圖4中。比較圖3的結果與圖4的結果，則C3F6O的混合比低於CF4的混合比也可以獲得同等的發光強度。例如，工藝氣體中的CF4濃度為10體積％時的發光強度與工藝氣體中的C3F6O的濃度為2體積％時的發光強度大致相同。
從該結果可以推測到具有兩個碳原子間的雙鍵和氟烷基醚基的氟乙烯基醚系的氣體與CF4氣體相比更容易生成CF2自由基和CF3自由基等活性物種。因此，認為即使氟乙烯基醚系的氣體的濃度較低，也可以去除樹脂殘渣。進而認為實施方式中的反應性氣體與〇匕相比殘渣去除效率好。因此，可以抑制氟乙烯基醚系的氣體的用量，使工藝成本降低。另夕卜，實施方式具有能減小對人體、環境的影響的優點。作為圖3與圖4不同的理由之一，認為由於上述氟乙烯基醚系的氣體容易頻繁地解離，所以自每一分子生成的氟系自由基(CF2自由基、CF3自由基、F自由基等)的量多。在實施方式中，認為等離子體中的自由基的密度高。因此，認為可以減少工藝氣體中的氟乙烯基醚系的氣體的量。除了氟乙烯基醚系的氣體以外，期望工藝氣體包含02、Ar、He、N2中的至少一種。另外，實施方式中的氟乙烯基醚系的氣體的地球溫室效應係數小(例如GWP為100以下)。使用由該氣體與放電氣體(例如氬氣)形成的工藝氣體，用大氣壓等離子體對通路導體用開口內進行清潔。通路導體用開口內、開口的底部被等離子體處理。工藝氣體中的反應性氣體的量(體積％)為O. 5%至5%。
根據實施方式的反應性氣體與比較例的反應性氣體的比較，認為在實施方式中等離子體中的自由基密度高。因此，認為與比較例相比，在實施方式中殘渣與自由基的化學反應的頻率高。因此，認為在實施方式中，即使反應性氣體的濃度低，也能去除殘渣。因此，在實施方式中，大氣壓下進行等離子體(例如60Hz非平衡大氣壓等離子體)處理是優選的例子。設備成本降低。低成本且環境負荷小的去鑽汙處理成為可能。反應性氣體的濃度低時，可以抑制對人體、環境的影響。另外，可以抑制工藝成本。因此，實施方式適合於安全且廉價地製造高功能、高密度的印刷電路板的工藝。另外，C3F6O的地球溫室效應係數(GWP)為O. 01以下，與此相反，CF4的地球溫室效應係數(GWP)為7.1。此外，由於能夠以1/5以下的濃度使用，C3F6O對地球環境友好。等離子體、自由基撞擊通路導體用開口的底部，由此有可能有助於去除殘渣。在該情況下，通路導體用開口被確切地洗滌。認為在實施方式中，在大氣壓下反應性氣體包含氧氣，因此可以充分地獲得氧自由基，適合於去除樹脂殘渣。根據實施方式，在通路導體用開口的底部樹脂或填料等的殘留減少，因此通路導體的形成不被阻礙。因此，連接可靠性提高。由此，實施方式的等離子體處理是為了獲得高功能且高密度的印刷電路板的有用技術。產業上的可利用件在上述實施方式中，記載了去除用雷射形成的開口內的殘渣的方法。然而，本發明的實施方式也能用於由曝光和顯影處理所形成的開口的清潔。
權利要求
1.ー種印刷電路板的製造方法，其包括 在導體電路上形成層間絕緣層； 用雷射在位於所述導體電路上方的所述層間絕緣層中形成通路導體用開ロ； 用エ藝氣體對所述開口內進行等離子體處理，所述エ藝氣體包含具有兩個碳原子間的雙鍵和氣燒基釀基的氣こ稀基釀系的氣體； 形成所述層間絕緣層上的上層導體電路；以及 在所述開口內形成通路導體。
2.根據權利要求1所述的印刷電路板的製造方法，其中，所述進行等離子體處理包括清潔所述開ロ的底面。
3.根據權利要求1所述的印刷電路板的製造方法，其中，所述エ藝氣體還包含02、Ar、He、N2中的任ー種氣體。
4.根據權利要求1所述的印刷電路板的製造方法，其中，所述氟こ烯基醚系的氣體是C3F6O即三氟甲基三氟こ烯基醚和C5FltlO即全氟丙基こ烯基醚中的任ー種。
5.根據權利要求1所述的印刷電路板的製造方法，其中，所述進行等離子體處理是在大氣壓條件下進行的。
6.根據權利要求1所述的印刷電路板的製造方法，其中，所述層間絕緣層包含矽石填料，且該矽石填料的配比為30%以上。
7.根據權利要求1所述的印刷電路板的製造方法，其中，所述通路導體的直徑為50μ m以下。
8.根據權利要求1所述的印刷電路板的製造方法，其中，所述進行等離子體處理包括用發射光譜法監測波長區域200nnT290nm下的CF2自由基或CF3自由基的發光強度。
9.根據權利要求8所述的印刷電路板的製造方法，其中，所述發光強度與僅使用氬氣的場合相比為3倍以上。
全文摘要
本發明提供去除直徑小的通路用開口內的樹脂殘渣、能形成連接可靠性高的通路導體的環境友好型的多層印刷電路板的製造方法。在使用混合有具有兩個碳原子間的雙鍵和氟烷基醚基的氟乙烯基醚系的氣體的工藝氣體，進行電子密度高的大氣壓等離子體處理時，以低的混合比可充分地獲得通過化學反應去除通路導體用開口的底部的樹脂殘渣的F自由基、CF自由基、CF2自由基、CF3自由基，有效地進行化學去除，並且與通過等離子體中的顆粒進行物理去除的協同效果，從而可以去除通路的樹脂殘渣。
文檔編號H05K3/18GK103002665SQ20121024601
公開日2013年3月27日 申請日期2012年7月16日 優先權日2011年9月9日
發明者巖田義幸, 堀勝, 坂本一 申請人:揖斐電株式會社, 國立大學法人名古屋大學