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複製材料及其製造方法以及用其製造的布線基片的製作方法

2023-09-18 14:30:55

專利名稱:複製材料及其製造方法以及用其製造的布線基片的製作方法
技術領域:
本發明申請是申請號為CN01119659.9(申請日為2001年2月9日)的專利申請的分案申請。
本發明涉及將微細的布線圖、電路零件複製到基片上的複製材料及其製造方法,並且,涉及到使用上述複製材料形成布線圖和電路零件的布線基片及其製造方法。
近年來,隨著電子機器的高性能化、小型化的要求,也必然要求半導體的高密度、高功能化。為此,用於安裝上述半導體的電路基片也必須小型高密度化。
例如,要求以最短距離連接大規模集成電路(LSI)之間和安裝零件之間的電布線,作為基片層間電連接方式的內穿孔(IVH)連接法,因可以達到最高密度的布線等,所以在各方面都進行了開發。
一般來說,這種IVH構成的布線基片,例如有多層陶瓷布線基片,由複合法(ビルドアツプ)形成的多層印刷布線基片,由樹脂和無機填料的混合物組成的多層複合布線基片等。
上述多層陶瓷布線基片可按如下所示製作。首先,準備數件由氧化鋁等陶瓷粉末、有機粘合劑和增塑劑組成的淨化薄片。接著,在上述淨化薄片上設置穿孔,在上述穿孔中填充導電性糊漿。此後,在該淨化薄片上進行布線圖印刷,疊層上述各淨化薄片。再對該疊層體通過脫粘合劑和燒制處理,即可製成上述多層陶瓷布線基片。這種多層陶瓷布線基片由於具有IVH構造,則可形成極高密度的布線圖,最適合電子機器的小型化等。
模仿該多層陶瓷布線基片的構造,也對由上述複合法形成的印刷布線基片進行了多方面開發。例如,在特開平9-116267號公報、特開平9-51168號公報中,都公開了一般的複合法。在該方法中,將已往使用的玻璃—環氧樹脂基片作為芯子,在該基片表面形成感光性絕緣層以後,用光刻法設置穿孔,在整個表面鍍銅,再對上述鍍銅進行化學蝕刻,即可形成布線圖。
另外,在特開平9-326562號公報中,與上述複合法一樣,也公開了一種在由上述光刻法加工形成的穿孔中填充導電性糊漿的方法。在特開平9-36551號公報、特開平10-51139號公報中還公開了一種多層化方法,即在絕緣性硬質基材的一個表面形成導體電路,在另一個表面形成粘接劑層,在其上設置貫通孔,填充導電性糊漿後,重複疊層多個基材。
特許第2601128號、特許第2603053號、特許第2587596號也是一種多層化方法,即在芳族聚醯胺環氧預浸料上通過雷射加工設置貫通孔,在這裡填充導電性糊漿後,疊層銅箔進行圖案製作,以該基片為芯子,再用填充了導電性糊漿的預浸料夾住。
如上所述,若將樹脂系列印刷布線基片進行IVH連接,則可與上述多層陶瓷布線基片一樣,僅在必要的各層間的電連接是可能的,由於在布線基片的最上層沒有貫通孔,因此安裝性更為優越。
然而,具有這種IVH構造的高密度安裝的樹脂系列印刷布線基片,一般來說熱傳導度低,隨著零件安裝的高密度化,存在對由上述零件產生的熱量難於放熱的困難。
在2000年,CPU的時鐘頻率為1GHz,隨著其功能的高度化,CPU的消耗電力推測可達平均1晶片為100~150W。
一般來說,熱傳導性優良的陶瓷布線基片在放熱性方面是優良的,然而價格比較高,在適合攜帶終端使用的基片和模塊的情況下,存在耐落下性方面有缺點等問題。
以完成樹脂系列印刷布線基片熱傳導性課題為目的,以及以在樹脂多層基片上形成電容器為目的,在特許第3063427號公報或特開平7-142867號公報中提出了疊層樹脂系列印刷布線基片和陶瓷基片的構造。
為了提高基材本身的熱傳導性,在特開平9-270584號公報、特開平8-125291號公報、特開平8-288596號公報、特開平10-173097號公報中提出了多層複合布線基片。該多層複合布線基片是將環氧樹脂等熱固化性樹脂與熱傳導性優良的無機填料(例如陶瓷粉末等)混合的複合基片。該基片由於可含有高濃度的上述無機填料,則可提高熱傳導性。通過選擇上述無機填料的種類,可以任意控制介電常數、熱膨脹係數等。
在進行基片的高密度安裝時,重要的是微細布線圖的形成。對於上述多層陶瓷布線基片,在布線圖形成時,例如一般利用在陶瓷基片上絲網印刷厚膜導電性糊漿,再通過燒制燒固的方法。但是,這種絲網印刷法,對於大量生產100μm以下線寬的布線圖是困難的。
對於通常的印刷布線基片,一般是用減層法形成布線圖。在這種減層法中,通過對厚度18~35μm的銅箔進行化學蝕刻,在基片上形成布線圖,但是,用這種方法大量生產75μm以下線寬的布線圖是困難的,為了使上述布線圖進一步微細化,必須使上述銅箔更薄。
使用上述減層法時,由於在基片表面形成布線圖凸出的構造,則在半導體上形成的凸塊上難於放置用於電連接的焊錫和導電性粘結劑等,同時,當上述凸塊在布線圖間移動時,還擔心發生短路。另外,由於上述突出的布線圖,則在以後的工序中還有可能構成用密封樹脂密封時的障礙。
對於用上述複合法形成的印刷布線基片,除了上述減層法以外,例如還有採用添加法的傾向。該添加法是一種在形成了保護層的基片表面有選擇地電鍍布線圖的方法,可以形成30μm線寬的布線圖。但是,該方法與上述減層法相比較,存在相對於基片的布線圖粘合強度弱的問題。
另外,提出了一種複製的方法,即預先形成微細的布線圖,在進行圖形檢查以後,僅將合格的布線圖複製到所希望的基片上。例如,美國專利5,407,511號說明書公開了一種預先在石墨板表面經印刷和燒制形成微細圖形,再將其複製到陶瓷基片上的方法。在特開平10-84186號公報、特開平10-41611號公報中公開了一種將由在離型性支持板上形成的銅箔組成的布線圖複製到預浸料上的方法。同樣,在特開平11-261219號公報中公開了一種在由銅箔構成的雛型性指示板上通過鎳磷合金剝離層複製由銅箔構成的布線圖的方法。在特開平8-330709號公報中公開了一種利用在作為布線圖的銅箔的粗化面和光澤面的粘結程度不同而在基片上複製的方法。
由這種複製法複製的布線圖,被埋入基片表面,由此得到的布線基片表面為平坦的構造,則可以避免上述因布線圖突出產生的問題。在特開平10-190191號公報中還公開了在將布線圖埋入基片表面時,把填充貫通孔的導電性糊漿壓縮到上述布線圖的厚度的效果。
最近,要求進一步的布線圖微細化,然而,用上述已有的布線圖複製技術,難以在上述離型性支持板上形成更微細的布線圖。例如,在使與上述離型性支持板粘結的銅箔形成圖形時,若上述銅箔對於上述離型性支持板的粘結強度弱,則在化學蝕刻時微細布線圖將剝離。反之,當上述粘結強度強時,在將上述布線圖向基片複製後,剝離前述離型性支持板時,連同布線圖一起剝離。另外,使銅箔表面粗化,使銅箔與基片的粘結強度高於與離型支持板的粘結強度,由銅箔向基板的複製方法,也同樣難於形成微細的布線圖。
另外,對於上述陶瓷基片,也採用了通過燒制使篩網印刷的導電性糊漿燒結而形成布線圖的方法,然而上述布線圖的微細化是有限度的,而且含有導電性粉末的導電性糊漿在燒結後與銅箔的金屬層不同,導電性不好,可能對今後高頻率化會形成問題。
在製作由銅箔等金屬箔形成布線的陶瓷多層基片時,已往是有困難的。這是因為在淨化薄片上,難於在不損害淨化薄片性質的情況下用金屬箔形成布線。
在思考樹脂系列印刷布線基片的製作方法時,已往一般是採用順序疊層的疊層方法,連續進行多次加壓工序。為此,為了實現可靠的層間連接,不可避免對在各加壓工序產生的硬化收縮進行校正等的煩雜工序。
以完成樹脂系列印刷布線基片熱傳導性課題為目的,並以在樹脂多層基片上形成電容器為目的,提出了疊層樹脂系列印刷布線基片和陶瓷基片的構造。但是,實際上,通過疊層工序等主要在陶瓷層產生了龜裂等損傷,是製作樹脂系及陶瓷疊層體時存在的困難。
為了解決上述存在的問題,本發明的目的是,提供一種用於在基片上複製微細布線圖的複製用布線圖形成材料,這是一種可以容易且可靠地向基片進行複製的低成本的複製用布線圖形成材料。
為了進行基片的高密度安裝,不僅需要布線圖微細化,而且如何形成和安裝與布線圖連接的電路部件也是要點。以前,電感器、電容器、電阻器等無源零件,一般都以突出的狀態安裝在基片表面,埋設在基片內是困難的。因此,對於高密度安裝是一個限制。
例如,在上述公報等公開的已有方法中,在複製形成材料上形成的圖形都僅僅是銅箔等的布線部分。為了提高安裝密度,提出了以晶片狀態在複製形成材料上安裝無源零件等的方法,然而在將無源零件等埋入基片時,產生了與布線圖的連接部的斷線、晶片的位置偏差等各種問題。
本發明的目的是提供一種用於將微細的布線圖和電路零件等內裝於電路基片的複製用零件布線圖形成材料,這是一種可確保與布線圖的連接並可正確地、低成本地將電路零件等安裝在電路基片上的複製用零件布線圖形成材料。
本發明的進一步的目的是提供一種使用上述複製用布線圖形成材料或複製用零件布線圖形成材料(複製材料),形成了布線圖和電路零件的布線基片。
為了達到上述目的,有關本發明第1構成的複製材料的特徵在於,該材料至少有以下3層,即作為載體的第1金屬層;作為布線圖的第2金屬層;介於上述第1金屬層和第2金屬層之間,以可剝離狀態使上述第1金屬層和第2金屬層粘合的剝離層,在上述第1金屬層的表層部形成對應於上述布線圖形狀的凸部,在上述凸部領域上形成上述剝離層和上述第2金屬層。
有關本發明第2構成的複製材料的特徵在於,該材料至少有以下2層,即作為載體的第1金屬層;作為布線圖的第2金屬層,在上述第1金屬層上,具有用於與上述第2金屬層進行電連接的由印刷法形成的電路零件。
用上述第2構成的複製材料,可以通過印刷一起形成電感器、電容器、電阻器等電路零件。特別是電阻器的形成是容易的。電路零件不僅限定這些無源部件,也可以形成半導體晶片等有源部件。
此外,由於使用焊錫等的電路零件的安裝不需要了,則可簡化安裝工序。由於焊錫連接的減少,也可以提高布線基片的可靠性。同時,由於在複製材料上用印刷形成電路零件,則與焊錫安裝零件晶片的情況相比較,可以實現電路零件的低高度化,易於進行伴隨著埋入的複製和向基片的內裝。並且,由於電路零件的配置是自由的,例如可使與內裝電容器等的布線距離最短,則能夠提高高頻特性。
第2構成的複製材料,複製後,在已經剝離的作為載體的第1金屬層上,通過形成新的第2金屬層和布線圖或零件圖,能夠再次利用第1金屬層,該布線圖的構成也沒有特別的限制。因此,可以實現低成本化,在工業上是極為有用的。
為了達到上述目的,本發明的複製材料的第1製造方法,其特徵是在第1金屬層上形成剝離層;在上述剝離層上形成第2金屬層;用化學蝕刻法對上述第2金屬層、剝離層、以及上述第1金屬層的表層部進行蝕刻,將上述第2金屬層和上述剝離層形成布線圖形狀,與此同時在上述第1金屬層的表層部,形成其凸部與上述布線圖對應的形狀的凹凸部。
本發明的複製材料的第2製造方法,其特徵是在第1金屬層上,將第2金屬層形成布線圖形狀;印刷形成電路零件以便與上述第2金屬層進行電連接。
形成布線圖的第2金屬層,也可以在作為載體的第1金屬層上用電鍍法、蒸鍍法、濺射法等直接形成。在第2金屬層形成時,也可以用濺射法等同樣形成薄膜電阻器。
本發明的複製材料的第3製造方法,其特徵是在第1金屬層上,形成剝離層和第2金屬層;將上述第2金屬層和剝離層加工成布線圖形狀;印刷形成電路零件以便與上述第2金屬層進行電連接。
本發明的第1構成的布線基片是具有電絕緣性基片、和由使用上述第1構成的複製材料的複製法在上述電絕緣性基片的至少一個主平面上形成的布線圖的布線基片,其特徵是上述布線圖在上述主平面上形成的凹部內形成。
本發明的第2構成的布線基片是疊層多個布線基片而形成的內穿孔構造的多層布線基片,其特徵是至少在一層上具有上述第1構成的布線基片。
本發明的第3構成的布線基片具有電絕緣性基片、和由使用上述第2構成的複製材料的複製法在上述電絕緣性基片的至少一個主平面上形成的布線圖和電路零件,其特徵是上述電路零件與上述布線圖進行電連接,上述電路零件和上述布線圖埋設在上述主平面中。
本發明的第4構成的布線基片是疊層多個布線基片形成的內穿孔構造的多層布線基片,其特徵是至少在一層上具有上述第3構成的布線基片。
本發明的布線基片的第1製造方法是使用上述第1構成的複製材料的布線基片的製造方法,其特徵是將形成了包含上述複製材料的至少第2金屬層的布線圖金屬層的一面,壓接在未硬化狀態的薄片狀基材的至少一個主平面上;將通過上述剝離層與上述第2金屬層粘合的上述第1金屬層與上述第2金屬層剝離,在上述薄片狀基材上複製上述布線圖金屬層。
本發明的布線基片的第2製造方法,其特徵是
在陶瓷薄片上形成貫通孔;在形成了上述貫通孔的陶瓷薄片的兩面,配置在上述陶瓷薄片的燒結溫度下實質上不燒結收縮的無機組合物為主成分的約束薄片;與上述約束薄片一起燒成上述陶瓷薄片;燒成後,去掉上述約束薄片;在上述貫通孔中填充熱硬化性導電性組合物,得到帶有貫通導體的陶瓷基片;將形成了包含上述第1構成的複製材料的至少第2金屬層的布線圖金屬層的一面,壓接在包含熱硬化性樹脂組合物的未硬化狀態的薄片狀基材的至少一個主平面上;將通過上述剝離層與上述第2金屬層粘合的上述第1金屬層與上述第2金屬層剝離,在上述薄片狀基材上複製上述布線圖金屬層;在上述複製的前或後,在包含上述熱硬化性樹脂組合物的薄片狀基材上形成貫通孔,上述貫通孔中填充熱硬化性導電性組合物,得到帶有貫通導體的複合布線基片;疊層上述陶瓷基片和上述複合布線基片,通過加熱和壓接即可得到多層布線基片。
本發明的布線基片的第3製造方法是使用上述第2構成的複製材料的布線基片的製造方法,其特徵是將形成了上述複製材料的至少第2金屬層和上述電路部件的一面,壓接在未硬化狀態的絕緣性薄片狀基材的至少一個主平面上;通過剝離上述第1金屬層,在上述薄片狀基材上至少複製上述第2金屬層和上述電路部件。
本發明的布線基片的第4製造方法,其特徵是在陶瓷薄片上形成貫通孔;在形成了上述貫通孔的陶瓷薄片的兩面,配置在上述陶瓷薄片的燒結溫度下實質上不燒結收縮的無機組合物為主成分的約束薄片;與上述約束薄片一起燒成上述陶瓷薄片;燒成後,去掉上述約束薄片;在上述貫通孔中填充熱硬化性導電性組合物,得到帶有貫通導體的陶瓷基片;將形成了包含上述第2構成的複製材料的至少第2金屬層的布線圖金屬層的一面,壓接在包含熱硬化性樹脂組合物的未硬化狀態的薄片狀基材的至少一個主平面上;通過將通過上述剝離層與上述第2金屬層粘合的上述第1金屬層與上述第2金屬層剝離,在上述薄片狀基材上複製上述布線圖金屬層;在上述複製的前或後,在包含上述熱硬化性樹脂組合物的薄片狀基材上形成貫通孔,上述貫通孔中填充熱硬化性導電性組合物,得到帶有貫通導體的複合布線基片;疊層上述陶瓷基片和上述複合布線基片,通過加熱和壓接即可得到多層布線基片。
若使用上述第2構成的複製材料,則可在多層基片的任何一層複製電路零件,由於零件配置場所是自由的,因此電子電路設計的自由度得到了飛躍式的提高。


圖1是本發明的複製用圖形成材料(以下稱複製材料)的第1實施形式(第1複製材料)的構成概略斷面圖。
圖2是本發明的複製材料的第2實施形式(第2複製材料)的構成概略斷面圖。
圖3是本發明的複製材料的第3實施形式(第3複製材料)的構成概略斷面圖。
圖4(a)~(f)是上述第1複製材料的製造工序的概略斷面圖。
圖5(a)~(e)是上述第2複製材料的製造工序的概略斷面圖。
圖6(a)~(e)是上述第3複製材料的製造工序的概略斷面圖。
圖7(a)~(c)是使用本發明的複製材料的複合布線基片製造工序的一個例子的概略斷面圖。
圖8是使用本發明的複製材料製成的陶瓷布線基片的構成概略斷面圖。
圖9是在圖8的陶瓷布線基片上倒裝片式安裝半導體晶片的構成概略斷面圖。
圖10(a)~(j)是使用本發明的複製材料的多層布線基片的製造工序的一個例子的概略斷面圖。
圖11是使用本發明的複製材料製成的多層布線基片的一個例子的構成概略斷面圖。
圖12是使用本發明的複製材料製成的多層布線基片的另一個例子的構成概略斷面圖。
圖13是使用本發明的複製材料製成的多層布線基片的又一個例子的構成概略斷面。
圖14是使用本發明的複製材料製成的多層布線基片的又一個例子的構成概略斷面圖。
圖15是使用本發明的複製材料製成的多層布線基片的又一個例子的構成概略斷面圖。
圖16(a)~(c)是使用本發明的複製材料的多層布線基片製造工序的一個例子的概略斷面圖。
圖17(a)~(c)是使用本發明的複製材料的多層布線基片製造工序另一個例子的概略斷面圖。
圖18(a)~(e)是使用本發明的複製材料的多層布線基片製造工序又一個例子的概略斷面圖。
圖19(a)和(b)是本發明第5實施形式的複製用零件布線圖形成材料(第4複製材料)的構成概略斷面圖。
圖20是本發明第6實施形式的複製用零件布線圖形成材料(第5複製材料)的構成概略斷面圖。
圖21是本發明第7實施形式的複製用零件布線圖形成材料(第6複製材料)的構成概略斷面圖。
圖22(a)~(g』)是使用上述第4複製材料的多層電路基片的製造工序的概略斷面圖。
圖23(a)~(h)是使用上述第5複製材料的電路基片的製造工序的概略斷面圖。
圖24(a)~(h)是使用上述第6複製材料的電路基片的製造工序的概略斷面圖。
圖25是使用上述第4~第6複製材料製造的多層電路基片的斷面圖。
圖26(a)~(c)是模式地表示用本發明的第6複製材料形成構成圖25所示多層電路基片的各層的單層布線基片的方法的斷面圖。
(a』)~(c』)是用(a)~(c)的各個方法形成的多層電路基片的各層的斷面圖。
(d』)是上述多層電路基片的最下層布線基片的斷面圖。
實施形式1圖1的斷面圖表示本發明的複製用布線圖形成材料的第1實施形式(以下稱為第1複製材料)的構成。
如圖所示,上述第1複製材料具有在表層部形成的凹凸部(例如凸部的高是約1~12μm)的第1金屬層101。在第1金屬層101上,上述凸部形成與布線圖對應的形狀。在該凸部領域上,形成由有機層或金屬鍍層組成的剝離層102和第2金屬層103。也就是,第1複製材料是上述第1金屬層101和第2金屬層103通過剝離層102粘合的3層構造。
在第1複製材料中,第2金屬層103是布線圖,第1金屬層101具有作為用於將上述布線圖複製到基片的載體的功能。也就是,第1金屬層101在將布線圖的第2金屬層103複製到基片上以後,和剝離層102一起與上述基片剝離。
上述第1複製材料的製造方法包含(a)在第1金屬層上,通過由有機層或金屬鍍層組成的剝離層,形成包含與第1金屬層同樣成分的金屬的第2金屬層,形成3層構造的工序;(b)由化學蝕刻法不僅將第2金屬層和剝離層也將第1金屬層的表層部加工為布線圖形狀,在第1金屬層的表層部形成凹凸部的工序。
在這種製造方法中,使用光刻法等化學蝕刻,可以將第2金屬層形成微細的布線圖。而且,由於構成布線圖(第2金屬層)的金屬箔包含與構成載體的金屬箔(第1金屬層)同樣的材料,因此經過一次蝕刻處理,即可在構成載體的第1金屬層上形成與第2金屬層的布線圖同樣圖形的凹凸。
本實施例的第1複製材料,再利用使用後剝離的第1金屬層,通過電鍍層等剝離層形成與該第1金屬層的凸部相同形狀的第2金屬層,即可再生相同的複製材料。或者說,上述第1金屬層例如可應用於凸版印刷用圖形成材料等其他用途。因此,本實施例的第1複製材料由於可有效利用資源,則在節省資源和減少廢棄物方面是極為有利的。這一點對於後面其他實施例中說明的各種複製材料也都是同樣的。
與本實施例的複製材料的布線圖電連接那樣地形成電感器、電容器、電阻器或半導體元件等電路元件,可以與布線圖一起複製到基片上。電感器、電容器和電阻器等無源零件最好用絲網印刷等印刷法,在複製材料上形成。
實施形式2圖2的斷面圖表示本發明的複製材料第2實施形式(以下稱為第2複製材料)的一個例子的構成。
如圖2所示,第2複製材料具有在表層部形成了凹凸部的第1金屬層101。上述凸部形成對應於布線圖的形狀。第2複製材料是在其凸部領域上形成由有機層或金屬鍍層組成的剝離層102和第2金屬層103,並在其上形成第3金屬層104的4層構造。也就是,第1金屬層101和第2金屬層103通過剝離層102粘合。
在第2複製材料,第2金屬層103和第3金屬層104是2層構造的布線圖,第1金屬層101具有將上述布線圖複製到基片上的載體功能。也就是,第1金屬層101在將作為布線圖的第2金屬層103和第3金屬層104複製到基片上以後,和剝離層102一起從上述基片剝離。
上述第2複製材料的製造方法包含(a)在第1金屬層上,通過由有機層或金屬鍍層組成的剝離層,形成包含與第1金屬層同樣成分的金屬的第2金屬層,從而形成3層構造的工序;(b)在第2金屬層上的任意領域形成電鍍保護層,使未覆蓋上述電鍍保護層的露出領域形成布線圖形狀的工序;(c)在上述第2金屬層表面的上述露出的布線圖形狀的領域上,用圖形電鍍法形成由鍍層組成的第3金屬層的工序;(d)通過剝離上述電鍍保護層,上述第3金屬層在第2金屬層上形成布線圖形狀的凸部的工序;(e)用化學蝕刻法,選擇除去未形成上述第3金屬層領域的第2金屬層、剝離層、以及第1金屬層的上層部的工序。
在該製造方法中,當使用與第2金屬層相同成分的金屬作為第3金屬層時,例如,在銅箔(第2金屬層)上形成鍍銅層(第3金屬層)時,採用與實施例1同樣的理由和添加法,可將第2和第3金屬層形成微細的布線圖。
由於第2金屬層和剝離層比第3金屬層薄,則可在短時間的蝕刻工序中除去,基本上第3金屬層的層厚幾乎可以不減少地保留下來。因此,可以任意控制布線圖的厚度。
當用圖形電鍍與第2金屬層不同的金屬,例如,在銅箔(第2金屬層)上構成金(第3金屬層)作為第3金屬層時,由於第3金屬層具有蝕刻保護層的功能,則可以選擇除去未形成具有上述布線圖形狀的第3金屬層的領域的第2金屬層、剝離層、以及第1金屬層的上層部。當在第3金屬層使用金時,由於複製材料的布線圖的最上層為金,則在布線圖上倒裝片式安裝裸晶片、裸的SAW(過濾表面彈性濾的濾波器)等時,可得到低電阻的穩定連接。當在第3金屬層使用銀時,也得到了同樣的效果。
上述製造方法中,在上述第2金屬層上形成第3金屬層之前,最好對上述第2金屬層的表面進行粗糙化處理。所謂在形成上述(第3)金屬層之前,是指在上述第2金屬層上形成布線圖用掩膜(上述電鍍保護層)之前,或者是在由上述布線圖形狀掩蔽的第2金屬層上依照上述布線圖形成第3金屬層之前。這樣,對上述第2金屬層進行粗糙化處理時,即可提高上述第2金屬層與上述第3金屬層的粘結性。
上述製造方法中,最好用電解電鍍法在上述第2金屬層上形成上述第3金屬層。若用上述電解電鍍法形成上述第3金屬層或上述布線圖形成用金屬層,則在上述第2金屬層和上述第3金屬層的粘結面,不僅得到了適度的粘結性,而且由於在上述金屬層之間沒有間隙,即使進行蝕刻等,也可形成良好的布線圖。另外,用板式電鍍在第2金屬層上形成上述第3金屬層以後,也可以在布線圖上實行掩蔽,進行圖案形成。這時,也有防止複製後的第2金屬層表面氧化、改善焊錫潤溼性的效果。
上述製造方法中,最好用化學蝕刻法將第2和第3金屬層並包含第1金屬層的表層部加工成布線圖形狀。
上述製造方法中,根據與上述同樣的理由,上述第2金屬層包含從銅、鋁、銀和鎳組成的群組中選擇的至少一種金屬,最好是包含銅。第1金屬層在使用化學蝕刻與第2金屬層蝕刻的同時,在其表層部形成與布線圖(第2金屬層)相同形狀的凸部,希望具有與第2金屬層相同的金屬成分。其中,第1和第2金屬層最好由銅箔構成,特別是電解銅箔。
對於上述第1和第2金屬層的製作方法,沒有特別的限制,例如也可以用公知的金屬箔製造方法製作。
上述粗糙化處理,例如可以採用黑化處理、軟蝕刻處理、噴砂處理等。
與本實施例的複製材料的布線圖進行電連接地形成的電感器、電容器、電阻器或半導體元件等電路零件,可以與布線圖一起複製到基片上。電感器、電容器和電阻器等無源部件最好用絲網印刷等印刷法,在複製材料上形成。
實施形式3圖3的斷面圖表示本發明的複製材料的第3實施形式(以下稱為第3複製材料)的一個例子的構成。
如圖所示,第3複製材料具有在表層部形成了凹凸部的第1金屬層101。上述凸部形成對應於布線圖的形狀。第3複製材料的構成是具有5層構造,即在上述凸部領域上形成由有機層或金屬鍍層組成的剝離層102和第2金屬層103,還在其上形成了第3金屬層104、在層104上形成第4金屬層105。第1金屬層101與第2金屬層103通過剝離層102粘合。
在第3複製材料中,第2金屬層103、第3金屬層104和第4金屬層105是3層構造的布線圖。第1金屬層101具有將上述布線圖複製到基片上的載體功能。也就是,第1金屬層101在將作為布線圖的第2金屬層103、第3金屬層104和第4金屬層105複製到基片上以後,和剝離層102一起從上述基片剝離。
第3複製材料的製造方法如下。
(a)在第1金屬層上,通過剝離層,形成包含與第1金屬層相同成分的金屬的第2金屬層,從而形成3層構造的工序;(b)在第2金屬層上的任意領域形成電鍍保護層,使未覆蓋上述電鍍保護層的露出領域形成布線圖形狀的工序;(c)在上述第2金屬層的上述露出的布線圖形狀的領域上,製作由電鍍層組成的第3金屬層的工序;(d)在上述第3金屬層上,製作用與上述第1~第3金屬層不同的金屬成分並且對腐蝕上述第1~第3金屬層的蝕刻液具有化學穩定性的金屬成分構成的第4金屬層的工序;(e)通過剝離上述電鍍保護層,第3和第4金屬層形成為布線圖形狀的凸部的工序;
(f)用化學蝕刻法,選擇地除去未形成具有上述布線圖形狀的第3和第4金屬層領域的第2金屬層、剝離層、以及第1金屬層的上層部的工序。
若採用該製造方法,根據與上述同樣的理由和採用添加法,即可形成微細的布線圖。還可任意控制布線圖的厚度。
在上述製造方法中,在上述第2金屬層上形成第3金屬層之前,最好對上述第2金屬層的表面進行粗糙化處理。所謂形成上述金屬層之前,是指在上述第2金屬層上形成布線圖用掩膜之前,或者是在由上述布線圖形狀掩蔽的第2金屬層上依照上述布線圖形成第3金屬層之前。這樣,若對上述第2金屬層進行粗糙化處理,即可提高上述第2金屬層與上述第3金屬層的粘結性。
上述製造方法中,最好用電解電鍍法在上述第2金屬層上形成上述第3金屬層。若用上述電解電鍍法形成上述第3金屬層或上述布線圖形成用金屬層,則在上述第2金屬層和上述第3金屬層的粘結面,不僅得到了適度的粘結性,而且由於在上述金屬層之間沒有間隙,即使進行蝕刻等,也可形成良好的布線圖。
另外,用板式電鍍在第2金屬層上形成上述第3金屬層以後,也可以在布線圖上實行掩蔽,進行圖案形成。這時,也有防止複製後的第2金屬層表面氧化、改善焊錫潤溼性的效果。
上述製造方法中,在上述第3金屬層上形成的第4金屬層,最好用電解電鍍法形成。第4金屬層的材料與第1~第3金屬層的成分不同,也就是,選擇對腐蝕上述第1到第3金屬層的蝕刻液具有化學穩定性的金屬成分,這樣,即使採用工序(f)的化學蝕刻法,也可以在不減少其厚度的情況下,與上述第1金屬層的表層部一起將第2、3、4金屬層加工成布線圖形狀。
上述製造方法中,根據與上述同樣的理由,上述第2、第3金屬層包含從銅、鋁、銀和鎳組成的群組中選擇的至少一種金屬,最好是包含銅。第1金屬層在使用化學蝕刻與第2金屬層蝕刻的同時,在其表層部形成與布線圖(第2金屬層)相同形狀的凸部,希望具有與第2金屬層相同的金屬成分。例如,這些金屬層最好由銅箔構成,特別是電解銅箔。上述第4金屬層希望是化學性能穩定的、低電阻的Ag或Au電鍍層。
上述第1和第2金屬層的製作方法沒有特別的限制,例如也可以用公知的金屬箔製造方法製作。
上述粗糙化處理,例如可以採用黑化處理、軟蝕刻處理、噴砂處理等。
上述實施例1~3的第1、第2和第3複製材料中,使剝離層介於中間的上述第1金屬層和第2金屬層的粘結強度弱,例如最好在50gf/cm以下。剝離層可以使用比具有粘結力的1μm更薄的有機層,例如可以使用熱硬化樹脂的氨甲酸酯系列樹脂、環氧系列樹脂、酚醛樹脂等,沒有什麼限制,也可以使用其他熱塑性樹脂。但是,當比1μm厚時,剝離性能惡化,複製是有困難的。
另外,第1~第3複製材料中,為了達到降低粘結力的目的,作為剝離層也可以使電鍍層介於中間。例如,將遠薄於1μm的金屬鍍層、鎳鍍層、鎳磷合金層、鋁鍍層或鉻鍍層等作為剝離層介於銅箔(第1和第2金屬層)之間,即可具有剝離性。這樣,在將上述第2金屬層複製到基片上以後,上述第2金屬層容易從上述第1金屬層剝離,則很容易僅將上述第2金屬層複製到上述基片上。當剝離層由金屬鍍層構成時,100nm~1μm的厚度是足夠的,越厚工程費用越高,希望至少薄於1μm。
第1~第3複製材料中,由鍍Au形成易於與第1金屬層剝離的剝離層時,複製後,在使第1金屬層從基片剝離時,剝離層將殘留在布線圖的第2金屬層的表面。這樣,就得到了表面經鍍Au處理的布線圖,在FC安裝(倒裝片式安裝)、零件安裝中都是很出色的。
上述第1~第3複製材料中,上述第1金屬層最好包含由銅、鋁、銀和鎳組成的群組中選擇的至少一種金屬,特別是包含銅。上述第2金屬層與第1金屬層一樣,最好包含由銅、鋁、銀和鎳組成的群組中選擇的至少一種金屬,特別是包含銅。上述金屬,一種可以,組合二種以上也可以。
上述第1~第3複製材料中,在進行蝕刻等時,由於很容易同時加工二層構造的金屬層,因此上述第1金屬層和第2金屬層最好包含同一成分的金屬。這時,由於在第1金屬層和第2金屬層之間沒有熱膨脹係數的差別,因此加熱時難於產生圖形變形,適合微細布線圖的複製。在剝離層中使用電鍍層時,可以用銅蝕刻液加工。若包含上述同一成分的金屬時,對該金屬的種類沒有特別的限制,但是最好由銅箔組成,其導電性優良,特別是電解銅箔。上述金屬,一種可以,組合二種以上也可以。
上述第1~第3複製材料中,上述第2金屬層表面的中心線平均粗糙度(Ra)最好是2μm以上,特別是最好3μm以上。第1複製材料,當上述中心線平均粗糙度小於2μm時,則與複製基片的粘結性可能是不充分的。第2和第3複製材料,當上述中心線平均粗糙度小於2μm時,則構成多層布線圖的金屬層間的粘結性是不充分的,例如,在對上述金屬層進行蝕刻時,在上述金屬層間隙中將進入蝕刻液,布線圖可能是不良的。
上述第1~第3複製材料中,上述第2金屬層的厚度最好在1~18μm的範圍,特別好在3~12μm的範圍。當上述厚度比3μm薄,則在將上述第2金屬層複製到基片上時,未顯示出良好的導電性,當上述厚度比18μm厚時,則難於形成微細的布線圖。
上述第1~第3複製材料中,上述第1金屬層的厚度最好在4~40μm的範圍,特別是最好在20~40μm的範圍。第1金屬層具有載體的功能,由於與布線層一樣表層部具有被蝕刻的凹凸構造,希望是具有足夠厚的金屬層。同時,第1~第3複製材料,將載體作為金屬層(第1金屬層),對於複製時產生的熱變形和平面方向的應力變形,也顯示足夠的機械強度和耐熱性。
上述第1~第3複製材料的整體厚度通常在40~150μm的範圍,最好在40~80μm的範圍。布線圖的線寬,通常要求微細的線寬達到約25μm,本發明中,最好是這樣的線寬。
與本實施例的複製材料的布線圖進行電連接地形成的電感器、電容器、電阻器或半導體元件等電路零件,可以與布線圖一起複製到基片上。電感器、電容器和電阻器等無源零件最好用絲網印刷等印刷法,在複製材料上形成。
實施形式4在本實施例中,將說明使用本發明的各種複製用布線圖形成材料(第1~第3複製材料)的布線基片的製造方法,以及用該製造方法製作的布線基片的構成。
使用本發明的複製材料的布線基片的製造方法,例如有以下2種製造方法。
首先,第1個製造方法包含(h)準備在上述實施形式1~3中說明的第1~第3複製材料的至少一種,使其布線層一面(形成第2金屬層等的一面)與薄片狀基材(基片材料)的至少一個表面接觸地配置並把它們粘結的工序;(i)從上述複製材料剝離第1金屬層,在上述薄片狀基材上僅複製布線層的工序。
這樣,可以製成微細布線圖在上述薄片狀基材上形成為凹形狀的布線基片。由於該布線基片其布線部分是凹形狀,則可利用該凹部決定位置,例如,有利於半導體的倒裝片式安裝。
其次,第2個製造方法是多層布線基片的製造方法,是包含將由上述第1製造方法得到的布線基片疊層二層以上的工序的方法。在第1製造方法中,由於在100℃以下的低溫即可實現布線圖的複製,即使使用陶瓷淨化薄片和熱硬化樹脂性薄片中的任一種作為上述薄片狀基材,都可以在進行布線圖複製後,將薄片維持在未硬化狀態。這樣,可以在疊層未硬化狀態的布線基片後,一起進行熱硬化收縮。因此,與反覆進行每疊層一層布線基片後進行硬化收縮工序的以往多層布線基片的製造方法比較,即使具有4層以上的多層布線基片的情況,其優點是不必進行各層的硬化收縮的校正。可以簡化工序。
這樣,即可製成具有微細布線圖的多層布線基片。但是,在上述多層布線基片中,在內層的布線基片形成的布線圖不必是凹形狀的。因此,用於形成該布線圖的複製材料,其第1金屬層的表層部不必形成凹凸狀,可以是平坦的。這時,通過控制形成布線圖形狀時的化學蝕刻時間,在蝕刻到剝離層的階段停止加工,即可使第1金屬層不被蝕刻。例如,在剝離層為Ni系列鍍層時,使用在氯化銅水溶液中加入銨離子的氯基系列液體作為蝕刻液,則可僅蝕刻除去銅箔(布線圖)部分,而剩下剝離層。該複製材料,在壓接到基片後剝離載體銅箔(第1金屬層)時,也同時剝離作為剝離層的鍍層,在複製上沒有任何問題。
在使用上述第1複製材料時,通過將第1複製材料壓接到薄片狀基材(基片材料)上,上述第2金屬層和第1金屬層的凸部將埋入薄片狀基材。此後,剝離第1金屬層,表面有凹部,即製成在該凹部的底部具有由第2金屬層組成的布線層的布線基片。
在使用上述第2複製材料時,通過將第2複製材料壓接到薄片狀基材上,上述第2和第3金屬層的全部以及第1金屬層的凸部埋入薄片狀基材後,除去上述第1金屬層。這樣,表面上具有與上述第1金屬層凸部厚度相同深度的凹部,即可製成在該凹部的底部形成由上述第2和第3金屬層組成的二層構造的布線層的布線基片。
同樣,當使用上述第3複製材料時,在上述第2、3以及第4金屬層的全部和第1金屬層的凸部埋入薄片狀基材後,除去上述第1金屬層。這樣,表面上具有與上述第1金屬層凸部厚度相同深度的凹部,即可製成在該凹部的底部形成由上述第2、3以及第4金屬層組成的三層構造的布線層的布線基片。
在上述第1和第2布線基片的製造方法中,上述薄片狀基材包含無機填料和熱硬化性樹脂組合物,並有至少一個貫通孔,在上述貫通孔中最好填充導電性糊漿。這樣,即可容易地製成熱傳導性優良、基片兩面的布線圖通過上述導電性糊漿進行電連接的、具有IVH構造的高密度安裝用複合布線基片。若用該薄片狀基材,則在布線基片製作時,不需要高溫處理,使用熱硬化性樹脂的硬化溫度是200℃的低溫處理是足夠的。
上述薄片狀基材,最好是無機填料的比例為70~95重量%、熱硬化性樹脂組合物的比例為5~30重量%,特別是最好上述無機填料的比例為85~90重量%、上述熱硬化性樹脂組合物的比例為10~15重量%。上述薄片狀基材由於可高濃度包含上述無機填料,則根據其含有量,可對布線基片任意設定熱膨脹係數、熱傳導度、介電常數等。
上述無機填料最好是從Al2O3、MgO、BN、AlN以及SiO2組成的群組中選擇的至少一種無機填料。通過適當決定上述無機填料的種類,即可按所希望的條件設定熱傳導性、熱膨脹性、介電常數。例如,可以將上述薄片狀基材的平面方向熱膨脹係數設定與安裝的半導體的熱膨脹係數相同,而且具有高熱傳導性。
上述無機填料中,使用Al2O3、BN、AlN等的薄片狀基材,熱傳導性優良,使用MgO的薄片狀基材,熱傳導性優良而且熱膨脹係數大。使用SiO2特別是非晶質SiO2時,可以得到熱膨脹係數小、輕量、低介電常數的薄片狀基材。上述無機填料,可以是一種,也可以組合二種以上。
含有上述無機填料和熱硬化性樹脂組合物的薄片狀基材可以按下法製作。首先,在含有上述無機填料和熱硬化性樹脂組合物的混合物中加入粘度調整用溶劑,調製任意漿液粘度的漿液。上述粘度調整用溶劑可以使用甲基乙基甲酮、甲苯等。
接著,在預先準備的離型薄膜上,使用上述粘合液,用刮漿刀法等造膜,以低於上述熱硬化性樹脂的硬化溫度的溫度進行處理,使上述粘度調整用溶劑揮發後,再除去上述離型薄膜,即可製成薄片狀基材。
上述造膜時的膜厚由上述混合物的組成和添加的上述粘度調整用溶劑的量決定,通常,厚度是80~200μm的範圍。使上述粘度調製用溶劑揮發的條件由上述粘度調製用溶劑的種類和上述熱硬化性樹脂的種類等決定,通常,溫度是70~150℃,5~15分鐘。
上述離型薄膜,通常可以使用有機薄膜,例如,最好是含有由聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、萘二甲酸乙二酯、聚苯硫醚(PPS)、聚對苯二甲酸苯酯、聚醯亞胺和聚醯胺組成的群組中選擇的至少一種樹脂的有機薄膜,特別是PPS。
其他薄片狀基材是在薄片狀增強材料中浸滲熱硬化性樹脂組合物的材料,是具有至少一個貫通孔,在上述貫通孔中有填充導電性糊漿的薄片狀基材。
上述薄片狀增強材料是可保持上述熱硬化性樹脂的多孔性材料,沒有特別的限制,最好是由玻璃纖維織布、玻璃纖維無紡布、耐熱有機纖維織布和耐熱有機纖維無紡布組成的群組中選擇的至少一種薄片狀增強材料。上述耐熱有機纖維例如可以是全芳香族聚醯胺(芳族聚醯胺樹脂)、全芳香族聚酯、聚丁烯氧化物等,其中最好是芳族聚醯胺樹脂。其他好的薄片基材是聚醯亞胺等的薄膜。使用聚醯亞胺等的薄膜,可以得到具有精細外形的優良基片。
上述熱硬化性樹脂,對耐熱性沒有特別的限制,最好包含耐熱性特別優良的由環氧系列樹脂、酚醛系列樹脂和氰酸酯系列樹脂或聚鄰苯二甲酸苯酯樹脂組成的群組中選擇的至少一種樹脂。上述熱硬化性樹脂可以是任一種,也可以組合二種以上。
這種薄片狀基材是在上述熱硬化性樹脂組合物中浸漬上述薄片狀增強材料後,經乾燥使其為半硬化狀態而製成的。上述浸漬最好在以下情況下進行,即在上述全部薄片狀基材中的上述熱硬化性樹脂的比例為30~60重量。
在上述多層布線基片的製造方法中,如上所述,在使用含有熱硬化性樹脂的薄片狀基材時,最好通過經加熱加壓處理的上述熱硬化性樹脂的硬化進行上述布線基片的疊層。這樣,在上述布線基片的疊層工序中,以上述熱硬化性樹脂的硬化溫度為200℃的低溫處理就足夠了。
另一種薄片狀基材是包含有機粘合劑、增塑劑和陶瓷粉末的淨化薄片,至少有一個貫通孔,在上述貫通孔中填充了導電性糊漿。該薄片狀基材是高耐熱性、良好的密閉性、優良的熱傳導性。
上述陶瓷粉末最好包含由Al2O3、MgO、ZrO2、TiO2、BeO、BN、SiO2、CaO以及玻璃組成的群組中選擇的至少一種陶瓷,特別最好是Al2O350~55重量%和玻璃粉45~50重量%的混合物。上述陶瓷可以是一種,也可以組合二種以上。
上述有機粘合劑可以使用聚丁酸乙烯酯(PVB)、丙烯酸樹脂、甲基纖維樹脂等,上述增塑劑可以使用鄰苯二甲酸丁基苯甲基酯(BBP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)等。
含有上述陶瓷粉等的淨化薄片可與含有上述無機填料和熱硬化性樹脂的薄片狀基材的上述製作方法一樣製作。各處理條件可根據上述構成材料的種類等適當決定。
在上述多層布線基片的製造方法中,當使用上述淨化薄片作為上述薄片狀基材時,最好通過經加熱加壓處理的上述薄片狀基材的粘結和經燒成的陶瓷粉末的燒結進行上述布線基片的疊層。
上述薄片狀基材的厚度通常是30~250μm的範圍。
如前所述,上述薄片狀基材至少有一個貫通孔,最好在上述貫通孔中填充導電性糊漿。上述貫通孔的位置通常是與布線圖接觸地形成,沒有特別的限制,最好在250~500μm的等間隔位置形成間距。
上述貫通孔的大小,也沒有特別的限制,通常是直徑100~200μm的範圍,最好是直徑100~150μm的範圍。
上述貫通孔的形成方法由上述薄片狀基材的種類等適當決定,例如有碳酸氣體雷射加工、用衝印銅字模型機的加工、由金屬模一次加工等。
上述導電性糊漿應有導電性,沒有特別的限制,通常使用含有導電性金屬材料的顆粒的樹脂等。上述導電性金屬材料可以使用銅、銀、金、銀鈀等,上述樹脂可以使用環氧系列樹脂、酚醛系列樹脂、丙烯酸系列樹脂等熱硬化性樹脂。上述導電性糊漿中的上述導電性金屬材料的含量通常是80~95重量%的範圍。上述薄片狀基材是陶瓷淨化薄片的情況下,用玻璃和丙烯基粘合劑代替熱硬化性樹脂。
在上述(h)工序的複製材料與薄片狀基材的粘結方法,以及在(i)工序中從上述第2金屬層剝離第1金屬層的方法,沒有特別的限制,在上述薄片狀基材含有熱硬化性樹脂的情況下,可按以下方法進行。
首先,如上所述那樣配置上述複製材料和薄片狀基材,對其進行加熱加壓處理,使上述薄片狀基材中的上述熱硬化性樹脂熔融軟化,在上述薄片狀基材中埋沒形成布線圖的金屬層(第2金屬層等)。接著,以上述熱硬化性樹脂的軟化溫度或硬化溫度對其進行處理,在後者的情況下,使上述樹脂硬化。這樣,即可粘結上述複製材料和薄片狀基材,而且上述第2金屬層和薄片狀基材也被粘結固定。
上述加熱加壓條件是在上述熱硬化性樹脂不完全硬化的範圍,沒有特別的限制,通常壓力約9.8×105~9.8×106Pa(10~100kgf/cm2)、溫度為70~260℃、時間是30~120分鐘。
接著,在上述複製材料與薄片狀基材粘結後,拉伸作為上述載體層的第1金屬層,通過在剝離層內剝離,可使第1金屬層從第2金屬層剝離。也就是,使剝離層介於中間的上述第1金屬層和上述第2金屬層的粘結強度比薄片狀基材和作為布線層的第2金屬層的粘結強度弱,則上述第1金屬層和第2金屬層的粘結面剝離,在上述薄片狀基材上僅複製第2金屬層後,第1金屬層被剝離。上述熱硬化性樹脂的硬化在從上述第2金屬層剝離第1金屬層之後進行。
另外,在上述薄片狀基材是含有上述陶瓷的淨化薄片時,可按以下方法進行。與上述同樣,進行加熱加壓處理,將形成布線圖的金屬層埋沒在上述薄片狀基材中,可以粘結上述薄片狀基材和複製材料。此後,與上述同樣,通過上述剝離,除去上述布線層(第2金屬層等)以外的複製材料的構成材料。接著,在複製了形成布線圖的第2金屬層等的上述淨化薄片的兩面或單面上,配置以在上述淨化薄片的燒結溫度下實質上不燒結收縮的無機組合物為主成分的約束薄片,疊層後,進行脫粘合劑處理和燒成處理。以後,去掉上述約束薄片,即可形成具有由第2金屬層等構成的布線圖的陶瓷基片。
在上述複製時的加熱加壓條件,由上述淨化薄片和導電性糊漿含有的熱硬化性樹脂的種類等適當決定,通常壓力約9.8×105~1.96×107Pa(10~200kgf/cm2)、溫度為70~100℃、時間是2~30分鐘。這樣,即可對淨化薄片無任何損傷地形成布線圖。
在形成上述布線圖的淨化薄片的兩面或者單面上,配置併疊層以在上述淨化薄片的燒結溫度下實質上不燒結收縮的無機組合物為主成分的約束薄片的加熱加壓條件根據上述淨化薄片和約束薄片含有的熱硬化性樹脂的種類等適當決定,通常壓力約1.96×106~1.96×107Pa(20~200kgf/cm2)、溫度為70~100℃、時間是1~10分鐘。
上述脫粘合劑處理,由上述粘合劑的種類、構成布線圖的金屬等適當決定其條件,通常使用電爐時,可按照溫度500~700℃、升溫時間10小時、保持時間2~5小時進行處理。特別是在銅箔布線的情況下,使用由熱分解性優良的甲基丙烯酸系列丙烯基粘合劑等的有機粘合劑構成的淨化薄片,在非氧化環境的氮環境下,進行脫粘合劑和燒成。
上述燒成處理的條件由上述陶瓷的種類等適當決定,通常使用帶式爐時,其條件是在空氣或氮氣中、溫度為860~950℃、時間是30~60分鐘。
這裡,進一步說明上述第2種製造方法。用該方法製作多層布線基片時,將按上述方法製作的單層布線基片進行疊層,對層間進行粘結。在將多個單層布線基片疊層後,可一起進行粘結固定。
例如,當對使用含有熱硬化性樹脂的薄片狀基材製成的布線基片進行疊層製作多層布線基片時,首先,與上述同樣,經加熱加壓處理,在上述薄片狀基材上,從複製材料僅複製布線層(第2金屬層等),得到單層布線基片。在得到該布線基片時,上述熱硬化性樹脂未進行硬化處理,仍保持未硬化狀態。準備數個單層布線基片並進行疊層。接著,以上述熱硬化性樹脂的硬化溫度對該疊層體進行加熱加壓處理,使上述熱硬化性樹脂硬化,從而將上述布線基片間粘結固定。用於在上述單層布線基片上複製布線層的加熱加壓處理的溫度為100℃以下,使複製後的薄片狀基材大部分進行預浸處理。這樣,由於不是順序粘結固定單層布線基片,而是在疊層單層布線基片後一起進行粘結固定,則可製成多層布線基片。
在以玻璃環氧基片等作為芯子的組合基片情況下,使用本發明的複製材料,可用以下方法進行製作,即薄片狀基材在未硬化狀態下複製布線圖形成單層布線基片,在未硬化狀態原樣順序疊層這些單層布線基片,再一起使該疊層體硬化。
例如,對使用含有陶瓷的薄片狀基材的陶瓷布線基片進行疊層製造多層布線基片時,與上述同樣,將複製材料壓接在上述薄片狀基材上僅複製布線層(第2金屬層等)以後,疊層多個該單層陶瓷布線基片,通過加熱加壓處理和上述陶瓷的燒成,使上述布線基片間粘結固定。
上述多層布線基片的疊層數沒有特別的限制,通常是4~10層,20層也可以。上述多層布線基片的整體厚度通常是200~1000μm。
構成上述多層布線基片最外層的布線基片電連接是優良的,如上所述,最好是使用本發明的複製材料(第1、第2、或第3複製材料)在表面的凹部埋入布線層(第2金屬層等)的構造。上述多層布線基片最外層以外的中間層可以是表面平坦構造的布線基片,也可以是在表面的凹部形成布線層(第2金屬層等)的布線基片。
下面詳細說明本發明的布線基片的構成。
如圖8所示,使用本發明的複製材料(第1、第2、或第3複製材料製作的布線基片的第1種形式,是在薄片狀基材805的表面形成布線圖801的布線基片,其特徵是在至少一個表面上具有至少一個凹部,在上述凹部的底部形成上述布線圖801。其特徵還有在布線圖801上形成經電鍍處理的金等電鍍層802。
這樣,在該布線基片上進行半導體的倒裝片式安裝時,如圖9所示,可利用上述凹部,決定在半導體905上形成的凸部904的位置。與半導體905的連接部903在化學性能穩定的鍍金層上形成,則可使接觸電阻小,並提高了可靠性。另外,由於利用凹部進行電鍍處理,則可確保沿面距離,不會產生鍍層間短路等,能夠維持微細布線圖的可靠性。
上述布線基片中,上述布線圖的厚度最好是3~35μm的範圍。當上述厚度薄於3μm時,不能得到良好的導電性。當厚於35μm時,難於形成微細的布線圖。
上述布線基片中,上述凹部的深度最好是1~12μm的範圍。當上述深度深於12μm,則在安裝半導體時,任何凸部都不能與上述布線圖接觸,並且要花費密封樹脂的密封時間。當上述深度淺於1μm時,則不能利用上述凹部決定上述凸部的位置。
利用本發明的複製材料製作的布線基片的第2種形式,如圖10(j)所示,是在薄片狀基材1001表面形成布線圖(1002等)的多層布線基片,其特徵是至少在一個表面上具有至少一個凹部,在上述凹部的底部形成上述布線圖。該多層布線基片由於使用本發明的複製材料,則在各層的布線基片能以薄片狀基材的未硬化狀態或淨化薄片狀態形成布線圖。這樣,在疊層單層布線基片以後,可一起進行粘結固定,並同時進行薄片狀基材和金屬箔布線圖的燒成。其結果是可以得到以各層的層間穿孔為起始的布線圖位置精度極高的多層布線基片。
利用本發明的複製材料製作的布線基片的第3種形式,如圖11所示,是由陶瓷組成的電絕緣性基片1608以及至少包含熱硬化性樹脂組合物的電絕緣性基片1602的疊層構造構成的多層布線基片。電絕緣性基片1602使用本發明的複製材料,形成的布線圖不突出於表面。對用上述複製材料複製布線圖的含有未硬化狀態的熱硬化性樹脂組合物的電絕緣性薄片和由陶瓷構成的電絕緣性基片進行疊層,可用比較小的按壓力一起硬化,則可在不損傷陶瓷層的情況下實現多層布線基片。
另外,上述多層布線基片也可以預先用印刷和燒成在陶瓷基片上形成布線圖以後,接合含有熱硬化樹脂組合物的電絕緣性薄片進行製作。但是,由於用印刷形成的布線圖為突起物,則在與含有熱硬化樹脂組合物的電絕緣性薄片接合的工序中,產生應力集中,常常成為陶瓷基片層裂紋的起點。
利用本發明的複製材料製作的布線基片的第4種形式,如圖12所示,與上述第3種形態的布線基片同樣,是由陶瓷組成的電絕緣性基片1608以及至少包含熱硬化性樹脂組合物的電絕緣性基片1602的疊層構造構成的多層布線基片。在疊層的電絕緣性基片的各層,在所定位置配置填充了導電性穿孔組合物的層間穿孔1603,形成與其電連接的布線圖1610。這種構造是陶瓷基片和樹脂基片的疊層體,可以實現與僅由陶瓷基片組成的多層布線基片或僅由樹脂基片組成的多層布線基片的布線規則同樣的多層布線連接。
這時,用於陶瓷基片層間連接穿孔的導電性組合物是由金屬粉和玻璃粉組成的燒結物,用於樹脂基片層間連接穿孔的導電性組合物是由金屬粉和熱硬化性樹脂的混合物組成的樹脂組合物。
在含有熱硬化性樹脂組合物的電絕緣性基片和陶瓷基片的界面的陶瓷基片上形成的布線層,其特徵是不突出於表面,而內裝於陶瓷基片內。
在陶瓷層的燒成工序中,在複製了布線圖的淨化薄片的兩面或單面,配置以在淨化薄片的燒結溫度下實質上不燒結收縮的無機組成的為主成分的約束薄片後,最好進行燒成處理。這樣,由於可實現在平面方向的無收縮燒結,則即使與樹脂系列基片進行疊層時,也可以採用共同的層間穿孔位置數據。
不言而喻,採用印刷和燒成在填充了穿孔糊漿的陶瓷淨化薄片上形成布線圖以後,使其與含有熱硬化樹脂組合物的電絕緣層薄片接合,即可實現疊層體的層間連接。但是,由於用印刷形成的布線圖為突起物,則在將含有熱硬化樹脂組合物的電絕緣性薄片和陶瓷淨化薄片接合的工序中,產生應力集中,常常成為陶瓷基片層裂紋的起點。
如圖13所示,利用本發明的複製材料,採用機械強度比較好的氧化鋁基片和以高熱傳導性為特徵的氮化鋁基片等燒結溫度高的陶瓷基片1708,與至少含有熱硬化性樹脂組合物的電絕緣性基片1702的疊層構造,可以製作形成低電阻布線的多層布線基片。這裡,陶瓷基片使用的層間穿孔與樹脂系列基片使用的層間穿孔一樣,都可以由熱硬化性導電性樹脂組合物形成。
當然,這裡使用的陶瓷基片是可以與銅和銀同時燒成的低溫燒成陶瓷,例如可以採用氧化鋁基玻璃陶瓷、Bi-Ca-Nb-O系列陶瓷等。
利用本發明的複製材料製作的布線基片的第5形式,如圖14所示,與上述第3或第4形式的布線基片同樣,是具有含有熱硬化性樹脂組合物的電絕緣性基片和陶瓷組成的電絕緣性基片的疊層構造的不同種類疊層布線基片的一種,對使含有熱硬化性樹脂組合物的電絕緣性基片介於中間並具有不同組成的各種陶瓷構成的電絕緣基片1801·1802進行疊層。
對於這種構造,以前,燒結溫度和燒成收縮圖形不同,由於燒結時的相互擴散等原因技術上有困難,容易構成磁性體陶瓷和電介質陶瓷的異種疊層,高介電係數的電介質陶瓷和低介電係數的電介質陶瓷的異種疊層。在本發明的異種疊層布線基片的製作工序中,使用本發明的複製材料,例如將銅箔等布線圖複製到淨化薄片或含有未硬化的熱硬化性樹脂的薄片上,製成各層的布線基片。這樣,即可在疊層時不產生損傷地得到具有全層低電阻布線的疊層體。
第5形式的布線基片中,使含有熱硬化性樹脂組合物的電絕緣性基片介於陶瓷基片之間,即可對燒結溫度相互不同的陶瓷基片進行疊層。這樣,可以容易實現各層介電係數相互不同的異種疊層布線基片和對磁性體層和電介質層進行疊層的異種疊層布線基片。
不言而喻,在填充了穿孔糊漿的陶瓷淨化薄片上經印刷和燒成形成布線圖以後,與含有熱硬化樹脂組合物的電絕緣性薄片接合,也可以進行疊層體的層間連接。但是,由於印刷形成的布線圖為突起物,則在與含有熱硬化樹脂組合物的電絕緣性薄片接合的工序中,產生應力集中,常常成為陶瓷基片層裂紋的起點。
利用本發明的複製材料製作布線基片的第6形式,如圖15所示,與上述第4或第5形式的布線基片同樣,是由陶瓷組成的電絕緣性基片1801、1802和至少含有熱硬化性樹脂組合物的電絕緣性基片1807的疊層構造。其特徵是至少在最上層或最下層配置含有上述熱硬化性樹脂組合物的電絕緣性基片1807,在內層配置由陶瓷組成的電絕緣性基片1801、1802。這種構造中,由於覆蓋基片最表面的一層是由具有不易破裂性質的熱硬化性樹脂組合物形成的,因而在耐落下性方面是出色的。
在這些異種疊層布線基片的製作工序中,利用本發明的複製材料,將銅箔等的布線圖複製到淨化薄片或含有未硬化的熱硬化性樹脂的薄片上,製成各層的布線基片。這樣,即可在疊層時不產生損傷地得到具有全層低電阻布線的多層布線基片。
不言而喻,在填充了穿孔糊漿的陶瓷淨化薄片上經印刷和燒成形成布線圖以後,與含有熱硬化樹脂組成的電絕緣性薄片接合,也可以進行疊層體的層間連接。但是,由於印刷形成的布線圖為疊層時的突起物,則在與含有熱硬化樹脂組合物的電絕緣性薄片接合的工序中,常常成為陶瓷基片層裂紋的起點。
還有,形成電感器、電容器、電阻器或半導體元件等電路部件,可以與布線圖一起複製到基片上,以便與本實施例複製材料的布線圖進行電連接。電感器、電容器和電阻器等無源零件最好用絲網印刷等印刷法在複製材料上形成。
以下說明第1~第4實施形式更具體的實施例。
實施例1按照圖4(a)~(f)所示,製作本發明的第1複製材料。
如圖4(a)所示,準備厚度35μm的電解銅箔作為第1金屬層401。首先,將銅鹽原料溶解在鹼性浴中,使其在高電流密度的旋轉滾筒中進行電沉積,製成金屬層(銅層),再連續卷繞該銅層,即可製成電解銅箔。
如圖4(b)所示,在上述第1金屬層401的面上,經電鍍處理形成約100nm厚度的Ni-P合金層,作為剝離層402。在其上用電解電鍍法疊層厚度9μm的與上述第1金屬層401同樣的電解銅箔,作為布線圖形成用第2金屬層403,從而製成3層構造的疊層體。
進行粗糙化處理,使其表面的中心線平均粗糙度(Ra)為4μm。可以通過在上述電解銅箔中析出銅的微細顆粒進行上述粗糙化處理。
如圖(c)~(e)所示,用光刻法貼上幹膜保護層(DFR)404,進行布線圖部分的曝光、顯影,在上述疊層體中,用化學蝕刻法(在氯化鐵水溶液中浸漬)對第2金屬層403、剝離層402、第1金屬層401的表層部進行蝕刻,形成任意的布線圖。
此後,如圖4(f)所示,用剝離劑除去掩模部分(DFR404),即可得到第1複製材料。由於第1金屬層和第2金屬層都由銅構成,則由一次化學蝕刻,不僅第2金屬層而且第1金屬層的表層也可以蝕刻為布線圖形狀。該第1複製材料的特徵是,作為載體層的第1金屬層的表層部被加工成布線圖形狀。
在上述製成的第1複製材料中,粘結上述第1金屬層401和第2金屬層403的剝離層402,本身結粘結力弱而耐藥性強。這樣,在第1金屬層401、剝離層402、第2金屬層403的整個疊層體上進行蝕刻處理時,層間也不會剝離,可毫無問題地形成布線圖。另外,上述第1金屬層401與第2金屬層403的粘結強度是40gf/cm,剝離性良好。使用這種第1複製材料,向基片進行第2金屬層403的複製的結果是,第2金屬層403與剝離層402的粘接面很容易剝離,即可僅將上述第2金屬層403複製到上述基片上。
本實施例的第1複製材料,由於載體(第1金屬層)由35μm的銅箔構成,則即使複製時複製材料變形,載體層也經得起該變形應力。
第1複製材料中,作為載體層的第1金屬層的表層,布線圖部分為凸部,布線圖以外的部分為凹部,在薄片狀基材(基片材料)上壓接該複製材料時,從埋入布線圖部分壓出的基材很容易流入上述凹部,則易於抑制可使布線圖變形的橫方向變形應力。因此,本實施例的圖形變形僅是由於基材的硬化收縮產生的那部分變形(0.08%)。
作為比較,當使用第1金屬層401的表層未被蝕刻,而僅在第2金屬層形成布線圖的複製材料(即載體層表面平坦的複製材料)時向薄片狀基材進行布線層複製時,其圖形的變形,最大為0.16%。在該比較例中,由於載體是厚銅箔,則與本實施例一樣,基本上變形很少,而在布線集中的部分,由於不能確保基材的流入領域,存在部分布線圖的微小變形。該圖形變形量實用上是很小的值,然而,當使用上述比較例的複製材料時,形成的布線圖相對於基片表面為平坦的或凸部,未形成如本實施例第1複製材料的凹部,未能達到容易進行倒裝片式安裝時的位置配合的本實施例複製材料的效果。這樣,蝕刻可達作為載體層的第1金屬層,從而在載體層表面形成對應於布線圖的凸部,可以認為是本發明複製材料的效果。
本實施例中,在剝離層中使用了具有200nm以下厚度的Ni鍍層和鎳磷合金層或鋁鍍層等的電鍍層,但是也可以使用有機層構成的剝離層。有機層可以是與Cu形成化學結合得到的常溫下的固體長脂肪族羧酸等。使用這些材料,也可以實現與上述本實施例的複製材料同樣的複製材料。
實施例2用與上述實施例1不同的製造方法,如圖5(a)~(e)所示,製成了本發明的第2複製材料。該第2複製材料與上述實施例1的第1複製材料相比較,布線層的構造不同。
首先,準備厚度35μm的電解銅箔作為第1金屬層501。將銅鹽原料溶解在鹼性浴中,在高電流密度的旋轉滾筒中對其進行電沉積,製作金屬層(銅層),再連續卷繞該銅層,即可製成電解銅箔。
接著,在由上述電解銅箔構成的第1金屬層501的面上,形成由100nm以下厚度的薄鎳鍍層構成的剝離層502。用電解電鍍法,在其上疊層厚度3μm的與上述第1金屬層501相同的電解銅箔,作為布線圖形成用第2金屬層503,製成第1金屬層501、剝離層502、第2金屬層503的3層構造的疊層體。
對該疊層體的第2金屬層503的表面,進行粗糙化處理,使其中心線平均粗糙度(Ra)為3μm。可通過在上述電解銅箔上析出銅的微細顆粒,進行上述粗糙化處理。在其上塗敷粘著劑(未圖示),貼上使用光刻法的幹膜保護層(DFR)504。該DFR504具有耐電鍍性,起著電鍍保護層的作用。按以上工序,製成了圖5(a)所示的疊層體。
然後,如圖5(b)所示,按照布線圖形狀使DFR504曝光後,進行顯影,在DFR504的布線圖領域形成達到第2金屬層503的凹部。凹部的深度是25μm。此後,如圖5(c)所示,用電解銅電鍍法在上述凹部內形成由20μm厚度的銅鍍層構成的第3金屬層505。接著,如圖5(d)所示,在剝離液中浸漬,除去DFR504。
最後,如圖5(e)所示,用在氯化鐵水溶液中浸漬的化學蝕刻法,進行圖案製作。本蝕刻用於除去厚度3μm的薄的第2金屬層503以及薄的剝離層502(電鍍層)。由於是短時間的蝕刻,第3金屬層505也有少許被蝕刻,厚度為15μm,第1金屬層501的表層部也有一部分被浸蝕,如圖(e)所示,可以得到第2複製材料。
由於第1、第2、第3金屬層都由銅構成,則在一次化學蝕刻中不僅是第2和第3金屬層而且第1金屬層的一部分也被切去,在凹部可形成第1金屬層表層的布線圖以外的部分。與實施例1同樣,由於蝕刻加工可達到作為載體層的第1金屬層的表層以及用添加法形成第3金屬層,則可任意控制其膜厚。本實施例中,剝離層不限於電鍍層,也可以是由有機層構成的極薄的粘結劑層或粘著劑層。
這樣製成的第2複製材料中,連接上述第1金屬層501和布線圖形成用金屬層503、505的剝離層502,本身粘結力弱但耐藥品性好,即使對圖5(d)所示4層構造的整個疊層體進行蝕刻處理,層間也不會剝離,可以毫無問題地形成布線圖。
另一方面,使上述第1金屬層501和第2金屬層503的剝離層502介於中間的粘結強度是30g/cm,剝離性良好。這樣,使用該第2複製材料,在將作為布線層的第2金屬層503和第3金屬層505複製到薄片狀基材(基片材料)上以後,可以容易地剝離第2金屬層503和剝離層502,在基片上僅剩餘上述布線層。這時,由電鍍層構成的剝離層502,在剝離時,仍附著在作為載體的第1金屬層501一面。
在將如圖5(e)所示製成的本實施例的第2複製材料壓接到含有未硬化狀態的熱硬化性樹脂的薄片狀基材(基片材料)上時,並進行熱硬化,此後用化學蝕刻去掉第1金屬層,則可將布線層(第2金屬層503和第3金屬層505)複製到基片上。通過控制蝕刻時間,可以使包含上述布線層的基片表面平坦,也可以使布線層相對於基片表面為凹形狀。
本實施例與實施例1同樣,由於載體層用35μm的銅箔構成,則即使複製時基材變形,載體層也經得住其變形應力。另外,本實施例的第2複製材料中,可以確保作為載體層的第1金屬層的凹部深度為5μm。這樣,在將該複製材料壓接到薄片狀基材上時,埋入布線層部分的基材容易流入上述凹部,可以進一步抑制使圖形變形的橫方向變形應力。
因此,使用本實施例複製材料時的圖形變形僅是基材硬化收縮的0.08%。由於蝕刻達到作為載體層的第1金屬層的表層部,則對上述表層部可以認為是將布線圖部分形成凸狀,將布線圖以外的部分形成凹狀的效果。在測定複製後的布線電阻時,與實例1比較,在第3金屬層增加布線層的厚度,使布線橫截面積增大時,幾乎可減少電阻值2~3成。
本實施例中,如圖5(e)所示,用化學蝕刻法進行到第1金屬層的圖案製作以後,進行複製,但是也可以使用未進行化學蝕刻的複製形成材料,使基材邊硬化邊進行複製。然而,這時,複製後剝離剝離層和第1金屬層,用軟蝕刻等除去第2金屬層的工序以後,僅由第3金屬層完成布線圖形成。
本實施例中,複製後可以再利用具有凸部布線圖的載體銅箔(第1金屬箔)。用本實施例的複製材料在基片上複製的布線圖,由於相對於基片表面形成了凹部,則可利用該凹部決定位置,具有易於進行穿孔晶片的倒裝片式安裝的優點。
實施例3本實施例的複製材料是本發明第2複製材料的另一個例子。本實施例的複製材料與實施例2的複製材料的布線層構造不同,附圖是共同的,利用實施例2的圖5(a)~(e)予以說明。
首先,準備厚度35μm的電解銅箔作為第1金屬層501。將銅鹽原料溶解在鹼性浴中,使其在高電流密度的旋轉滾筒中進行電沉積,製作金屬層(銅層),再連續卷繞該銅層,即可製成電解銅箔。
接著,在上述第1金屬層501的面上,形成具有100nm以下厚度的鎳鍍層構成的剝離層502。在其上面用電解電鍍法疊層3μ厚度的與上述第1金屬層501相同的電解銅箔,作為布線圖形成用第2金屬層503。這樣,即製成了第1金屬層501、剝離層502、第2金屬層503的3層構造的疊層體。
進行粗糙化處理,使其表面中心線平均粗糙度(Ra)為3μm。可通過在上述電解銅箔上析出銅的微細顆粒,進行上述粗糙化處理。在其上塗敷與實施例2同樣的粘著劑,貼上用於光刻法的幹膜保護層(DFR)504。該DFR504具有耐電鍍性,起著電鍍保護層的作用。這樣,如圖5(a)所示,即製成了4層構造的疊層體。
然後,如圖5(b)所示,使布線圖部分的DFR504曝光後,進行顯影,在相當於DFR504的布線圖的領域,形成達到第2金屬層503的凹部。該凹部深為25μm。此後,如圖5(c)所示,用電解金電鍍法,形成由2μm厚的金鍍層構成的第3金屬層505。接著,如圖5(d)所示,在剝離液中浸漬,除去DFR504。
最後,如圖5(e)所示,使用在氯化鐵水溶液中浸漬的化學蝕刻法,進行圖案製作。與實施例2不同的是在本蝕刻工序中由於金鍍層505具有蝕刻保護層的功能,可以有選擇地除去厚度為3μm的薄的第2金屬層503和薄的電鍍層的剝離層502。由於得到了在最表面層鍍金的複製材料,則可不用擔心布線層的表面被氧化。這樣,使用本複製材料在基片上形成布線圖以後,在上述布線圖上安裝穿孔晶片和零件時,即可實現低電阻的連接。
作為比較,如圖1所示,在布線圖由銅箔布線一層構成的複製材料的全部表面進行鍍金,製成鍍金複製材料,進行向基片的複製試驗,布線圖的複製性被損壞了。因此,證實了僅在布線圖表層形成鍍金層的本實施例的複製材料的有效性。
實施例4如圖6(a)~(e)所示,製成本發明的第3複製材料。該第3複製材料與上述實施例2或3的本發明第2複製材料的布線層構造不同。
首先,如圖6(a)所示,製作第1金屬層601、剝離層602、第2金屬層603、以及幹膜保護層(DFR)604的4層構造的疊層體。該疊層體的構造和製作方法與實施例1圖4(c)所示疊層體是一樣的,省略說明。
接著,如圖6(b)所示,將相當於DFR604的布線圖領域以外的領域607曝光以後,進行顯影,在布線圖領域形成DFR604的厚度25μm的凹部608。此後,如圖6(c)所示,用非電解銅電鍍法堆積約2μm後,再用電解銅電鍍法形成15μm厚度的銅鍍層(第3金屬層)605。本實施例中,還用電解銀電鍍法堆積約3μm的銀鍍層(第4金屬層606)。
然後,與實施例2一樣,如圖6(d)所示,在剝離液中浸漬除去DFR。最後,如圖6(e)所示,用在氯化鐵水溶液中浸漬的化學蝕刻法進行圖案製作。本蝕刻基本上用於除去厚度3μm的薄的第2金屬層603,由於銀鍍層的第4金屬層606具有蝕刻掩模的功能,則第3金屬層605和第4金屬層606,除了少許邊上的蝕刻部分以外,基本上不被蝕刻,維持其厚度。該蝕刻一直進行到浸蝕剝離層602和第1金屬層601的表層部。
本實施例中,對第2金屬層603等進行圖案製作的蝕刻用很短時間就足夠了。這樣,即可得到在第1金屬層601表層部的布線圖以外的領域形成凹狀的第3複製材料。通過調整蝕刻時間,可以任意控制第1金屬層601的凹部深度。
由於第1、第2、第3金屬層都由銅構成,用一次化學蝕刻,與布線層(第2、第3金屬層)同時第1金屬層的一部分也被浸蝕,即可將第1金屬層表層的布線圖以外的領域形成凹狀。本實施例的第3複製材料與實施例1同樣,蝕刻加工一直到作為載體層的第1金屬層。其特徵是用添加法形成與作為布線層的第2和第3金屬層(銅度層)不同的第4金屬層(銀鍍層)。
在這樣製成的第3複製材料中,粘結作為載體層的第1金屬層601和作為布線層的第2金屬層603、第3金屬層605、以及第4金屬層606的剝離層602,本身粘結力弱而耐藥品性強。這樣,即使在圖6(d)所示5層構造的整個疊層體上進行蝕刻處理,也僅能除去第2金屬層603,可以形成上述疊層體的層間不剝離的複製材料。使剝離層602介於上述第1金屬層601和第2金屬層603的中間的粘結強度是40gf/cm,剝離性良好。
使用該第3複製材料,將由第2金屬層603、第3金屬層605和第4金屬層606構成的3層構造的布線圖複製到薄片狀基材(基片材料)上。其結果是上述第1金屬層601和第2金屬層603的粘結面(剝離層602)容易剝離,可以在上述基材上複製上述3層構造的布線圖。
本實施例與實施例1同樣,由於載體層由35μm的銅箔構成,則即使複製時基材變形,載體層也能經得住其變形應力。另外,本實施例的複製材料中,可以確保作為載體層的第1金屬層凹部為10μm左右的深度。這樣,在將該複製材料壓接到薄片狀基材時,埋入布線圖部分的基材容易流入上述凹部,可進一步抑制使圖形變形的橫方向的變形應力。
因此,本實施例的圖形變形,與第2實施例同樣,僅是基材的硬化收縮部分的0.07%。由此可以看到使按照布線圖製作凹凸形狀達到作為載體層的第1金屬層的效果。而且,測定複製後的布線電阻,與實施例1比較,由於設置了第3和第4金屬層增加了布線層的厚度,使布線橫截面積加大,則可減少電阻值2~3成左右。
本實施例中,由於與布線層的基材接觸的最表層是銀鍍層,則如後面的實施例5所示,可以使與設置在基片上的導電性穿孔糊漿的連接性更穩定。
當利用本實施例的複製材料在基片上形成布線圖時,與上述各實施例同樣,凹型的布線圖有助於倒裝片式安裝的位置配合。並且,複製後可以再利用按照布線圖形成凸部的載體銅箔(第1金屬層)。
實施例5使用在上述實施例4製成的第3複製材料,如圖7(a)~(c)所示,製成複合布線基片。在圖7(a)~(c)中,金屬層701對應於實施例4的第3複製材料的第4金屬層606,金屬層702對應於第3複製材料的第3金屬層605,金屬層703對應於第3複製材料的第2金屬層603,剝離層704對應於第3複製材料的剝離層602,金屬層705對應於第3複製材料的第1金屬層601。
首先,準備複製布線圖的基片。該基片的製作如下製作以下所示由合成材料構成的薄片狀基材706,在其上設置穿孔,在上述穿孔中填充導電性糊漿707。以下表示上述薄片狀基材的成分組成。
(薄片狀基材706的成分組成)·Al2O3(昭和電工社制,AS-40粒子直徑12μm)90重量%·液狀環氧樹脂(日本レツク社制,EF-450)9.5重量%·碳黑(東洋カ一ボン社制)0.2重量%·偶聯劑(味的素社制,酞酸鹽系列46B)0.3重量%秤量上述各成分以便實現上述組成,在該混合物中添加甲基乙基酮溶劑作為粘度調整用溶劑,使上述混合物粘合液的粘度達到約20Pa·S。接著,在其中加入氧化鋁園石,在速度500rpm的條件下,在筒中旋轉混合48小時,製成粘合液。
然後,準備厚度75μm的PET薄膜作為離型薄膜,在該PET薄膜上,用上述粘合液,採用刮漿刀法,製成間隙約0.7mm的造膜薄片。接著,在溫度100℃下放置該造膜薄片1小時,使上述薄片中的上述甲基乙基酮溶劑揮發,再除去上述PET薄膜,即製成厚度350μm的薄片狀基材706。由於在溫度100℃下實現了上述溶劑的除去,則上述環氧樹脂仍是未硬化的原來狀態,上述薄片狀基材706具有撓性。
利用其撓性,按所定大小切割該薄片狀基材706,使用碳酸氣體雷射,在間距為0.2mm~2mm的等間隔位置,設置直徑0.15mm的貫通孔(穿孔)。用絲網印刷法在該貫通孔中填充穿孔填充用導電性糊漿707,即可製成上述基片。
上述導電性糊漿707將以下材料調配為以下組成,由三個滾筒進行混勻。
(導電性糊漿707的成分組成)·球形狀銅顆粒(三井金屬礦業社制粒子直徑2μm)85重量%·雙酚A型環氧樹脂(油化シエルエポキシ社制,環氧樹脂828)3重量%·鈹脂(グルシジルエステル)系列環氧樹脂(東都化成社制,YD-171)9重量%·胺加合物硬化劑(味的素社制,MY-24)3重量%如圖7(a)所示,在上述薄片狀基材706的兩面,連接地配置上述實施例4所示第3複製材料的第4金屬層701,用熱壓機在溫度120℃、壓力約9.8×105Pa(10kgf/cm2)條件下加熱加壓處理5分鐘。經該加熱加壓處理,上述薄片狀基材706和導電性糊漿707中的環氧樹脂熔融軟化,如圖7(b)所示,由上述第2、第3和第4金屬層703、702、701構成的布線層被埋沒在薄片狀基材706中。
接著,使加熱溫度進一步上升,在溫度175℃處理60分鐘,使上述環氧樹脂硬化。這樣,上述薄片狀基材706和第2、第3和第4金屬層703、702、701牢固粘結,並且,上述導電性糊漿707和上述第4金屬層701電連接(內穿孔連接),並牢固粘結。
通過從圖7(b)所示的疊層體同時剝離作為上述載體層的第1金屬層705和剝離層704,可以得到在圖7(c)所示的兩面複製了第2、第3、第4金屬層703、702、701的布線基片。將該布線基片稱為布線基片7A。在該布線基片7A上形成了與通過蝕刻在上述第1金屬層705表層形成的凹部深度對應的凹部,在上述凹部的底部形成了第2、第3、第4金屬層703、702、701。
除了在本實施例製成的上述布線基片7A以外,也可以用實施例1說明的第1複製材料複製布線圖製成布線基片(稱為布線基片7B)。對這些布線基片7A、7B,通過焊錫反流試驗、溫度循環試驗,進行可靠性評價。各試驗方法如下。
(焊錫反流試驗)使用帶式反流裝置(松下電器產業株式會社制),將最高溼度設定在260℃,在上述溫度進行10次10秒鐘的處理。
(溫度循環試驗)設定高溫為125℃、低溫為-60℃,在各溫度進行200個循環的30分鐘保持操作。
其結果是上述布線基片7A、7B在進行上述各試驗後,形狀上未發生裂紋,用超聲波探傷裝置也未看到特別的異常。並且,導電性樹脂糊漿707的內穿孔連接電阻幾乎與初始電阻相同。
大體上與上述各試驗前的初始性能沒有變化,其變化率是布線基片7A是變化率5%以下,布線基片7B是變化率10%以下。兩種布線基片的穿孔連接都十分穩定,但在布線層和導電性樹脂糊漿的連接部有Ag鍍層的布線基片7A,能夠實現更穩定的穿孔連接。
實施例6使用上述實施例1製成的複製材料,製成圖8所示陶瓷布線基片。
首先,準備複製布線圖的基片。該基片的製作如下製成含有低溫燒成陶瓷材料和有機粘合劑的低溫燒成陶瓷淨化薄片805,在其上面設置穿孔,在上述穿孔中填充導電性糊漿806。以下表示上述淨化薄片805的成分組成。
(淨化薄片805的成分組成)·陶瓷粉末Al2O3和硼矽酸鹽鉛玻璃的混合物(日本電氣硝子社制MLS-1000)88重量%·甲基丙烯酸系列丙烯基粘合劑(共榮社化學制鈉鈣長石7025)10重量%·BBP(關東化學社制)2重量%秤量上述各成分,實現上述組成,在該混合物中添加甲苯溶劑作為粘度調整用溶劑,使上述混合物的粘合液粘度達到20Pa·S。接著,在其中加入氧化鋁園石,在速度500rpm的條件下,在筒中旋轉混合48小時,製成漿液。
然後,準備厚度75μm的聚苯硫醚(PPS)薄膜作為離型薄膜,在該PPS薄膜上,用上述漿液,採用刮槳刀法,製成間隙約0.4mm的造膜薄片。使上述薄片中的上述甲苯溶劑揮發,除去上述PPS薄膜,即可製成厚度220μm的淨化薄片805。該淨化薄片805,由於在作為有機粘合劑的上述甲基丙烯酸系列丙烯基中添加了增塑劑BBP,則具有撓性和良好的熱分解性。
利用其撓性,按所定大小切割該淨化薄片805,使用衝印鉛字模型機,在間距為0.2mm~2mm的等間隔位置,設置直徑0.15mm的貫通孔(穿孔)。在該貫通孔中,用絲網印刷法填充穿孔填充用導電性糊漿806,即製成上述基片。上述導電性糊漿806是將以下材料調配為以下組成,由三個滾筒進行混勻。
(導電性糊漿806)·球形狀的銀顆粒(三井金屬礦業社制粒子直徑3μm)75重量%·丙烯基樹脂(共榮社化學制聚合度100cps)5重量%·硼矽酸玻璃(日本電氣ガラス制)3重量%·萜品醇(關東化學社制)12重量%·BBP(關東化學社制)5重量%在上述基片的兩面,連接地配置上述實施例1製成的第1複製材料的第2金屬層(布線層),使用熱壓機,在溫度70℃、壓力約5.88×106Pa(60kgf/cm2)條件下加熱加壓處理5分鐘。經該加熱加壓處理,上述基片中的丙烯基樹脂熔融軟化,上述第1複製材料的第2金屬層(布線層)、剝離層、以及第1金屬層(載體)的一部分(凸部)埋沒在上述基片中。
冷卻該疊層體後,從上述疊層體剝離作為上述載體的第1金屬層和剝離層,僅剩下上述第2金屬層,如圖8所示,形成在基片兩面具有由上述第2金屬層構成的布線層801的布線基片800。
接著,在該布線基片的兩面,對在燒成溫度下未燒結的氧化鋁淨化薄片進行疊層,通過在氮環境中的脫粘合劑和燒成,進行固定。首先,為了除去上述淨化薄片805中的有機粘合劑,使用電爐,以25℃/小時的升溫速度,在氮環境中加熱至700℃,在溫度700℃處理2小時。然後,用帶式爐,對上述經過脫粘合劑處理的布線基片,在氮環境中900℃下處理20分鐘,進行燒成。該條件為升溫20分鐘,降溫20分鐘,內外區合計60分鐘。燒成後,可容易除去上述氧化鋁淨化薄片。這樣,即製成低溫燒成陶瓷布線基片800。
在該布線基片00的兩面,形成深度相當於上述第1複製材料的第1金屬層凹凸厚度的凹部,在上述凹部的底部形成由上述第2金屬層構成的布線層801。上述布線基片800的兩面的布線層801,通過使導電性糊漿806燒結形成的導電性金屬燒結穿孔,在厚度方向進行電連接。本實施例中,如圖8所示,在該布線基片805的第2金屬層801上形成金鍍層802。
下面,對在上述低溫燒成陶瓷布線基片800的表面,倒裝片式安裝穿孔晶片半導體905的構成予以說明。圖9是在上述陶瓷布線基片800上安裝穿孔晶片半導體905的構成斷面圖。
首先,在穿孔晶片半導體905表面的鋁襯墊904上,用引線接合法,形成由金線產生突起塊903,在上述突起塊903上複製熱硬化性導電性粘結劑(未圖示)。然後,在上述陶瓷布線基片800表面的凹部(布線圖部),進行突起塊903的位置配合,用上述導電性粘結劑將突起塊903粘結在金鍍層802上,即安裝成半導體905。其結果是用上述第1複製材料,在通過複製第2金屬層(布線層801)形成的上述凹部,連接上述突起塊903和布線層(第2金屬層801和金鍍層802)。
對該倒裝片式安裝基片,通過焊錫反流試驗、溫度循環試驗,進行可靠性評價。上述各試驗在與上述實施例4同樣的條件下進行。其結果是倒裝片式安裝了半導體905的陶瓷布線基片800,在進行上述各處理以後,突起塊連接電阻幾乎沒有變化,是穩定的。
本實施例中,使用由Ag鍍層構成的圖2所示的第2複製材料的第2金屬層、由Ag的圖形鍍層構成第3金屬層的複製材料,進行複製時,可以在上述陶瓷淨化薄片805上形成鍍Ag布線圖。這時,在製造過程中,可以實現大氣中脫粘合劑、大氣中燒成,在成本方面是有利的。而且,布線的耐氧化性顯著提高。
實施例7使用複製材料和與上述實施例5同樣製作的合成材料構成的基片,製作多層布線基片。圖10是多層布線基片製作工序一個例子的斷面圖。
在圖10(a)~(j)中,1001a、1001b、1001c表示基片用薄片,1002a、1002b、1002c表示作為載體的第1金屬層,1003a、1003b、1003c表示導電性糊漿,1004a、1004b、1004c表示作為布線圖的第2金屬層,1005a、1005b、1005c表示剝離層,A、B、C、D表示複製材料,E表示多層布線基片。
在圖10(a)~(j)中,圖10(a)(d)(g)表示使用複製材料A和基片1001a製作單層布線基片的工序。同樣,圖10(b)(e)(h)表示使用複製材料B和基片1001b製作單層布線基片的工序;圖10(c)(f)(i)表示使用複製材料C與D和基片1001c製作單層布線基片的工序。圖10(j)表示疊層上述3種單層布線基片製作的多層布線基片E。然而,沒有特別的限制,上述各單層布線基片可與實施例5同樣製作。
首先,分別製作圖10(a)(b)(c)所示的複製材料A、B、C、D。使用與上述實施例1同樣的制箔方法,製作厚度35μm的電解銅箔,作為第1金屬層1002a、1002b、1002c、1002d。
接著,在上述第1金屬層1002a、1002b、1002c、1002d的粗糙面上,形成100nm以下厚度的由Ni-P合金鍍層構成的薄的剝離層1005a、1005b、1005c、1005d,再用與上述實施例1同樣的電解電鍍法,在其上面疊層厚度9μm的電解銅箔,作為布線圖形成用第2金屬層1004a、1004b、1004c、1004d,製成3層疊層體。另外,作為上述剝離層,也可以使用鉻鍍層。
從上述布線圖形成用第2金屬層1004b、1004c一面,使用僅可蝕刻除去銅的氯系列氯化銅水溶液進行蝕刻,將第2金屬層1004b、1004c形成任意的布線圖,即可得到圖10(b)(c)所示的複製材料B、C。同樣,從上述布線圖形成用第2金屬層1004a、1004d一面,用化學蝕刻法進行銅和Ni-P合金鍍金層的蝕刻,將第2金屬層1004a、1004d形成任意的布線圖,同時在第1金屬層1002a、1002d的表層部形成對應於上述布線圖的凹凸。凸部對應於布線圖領域,凹部對應於布線圖以外的領域。這樣,即得到圖10(a)(d)所示的複製材料A、D。
如圖10(a)、(b)、(c)所示,在基片用薄片1001a、1001b、1001c上,分別接觸上述複製材料A、B、C、D的上述第2金屬層1004a、1004b、1004c、1004d。在圖10(c)中,在基片用薄片1001c的兩面,分別配置複製材料C、D。
如圖10(d)、(e)、(f)所示,在溫度100℃、壓力約9.8×105Pa(10kgf/cm2)下,對上述複製材料A、B、C、D和基片1001a、1001b、1001c的疊層體進行5分鐘的加熱加壓處理,上述基片用薄片1001a、1001b、1001c中的環氧樹脂熔融軟化,第2金屬層1004a、1004b、1004c、1004d分別埋入上述基片用薄片1001a、1001b、1001c中。
然後,從上述疊層體,與上述剝離層1005a、1005b、1005c、1005d一起剝離上述第1金屬層1002a、1002b、1002c、1002d,在基片用薄片1001a、1001b、1001c上僅剩下上述第2金屬層1004a、1004b、1004c、1004d。這樣,共得到3種單層布線基片,即表面平坦的單層布線基片(圖10(h));布線層部分是凹形狀的單層布線基片(參照圖10(g));一個表面平坦而另一個表面的布線層部分是凹形狀的單層布線基片(參照圖10(i))。
最後,如圖10(j)所示,使上述3種單層布線基片疊合,在溫度175℃、壓力約7.84×106Pa(80kgf/cm2)下進行1小時的加熱加壓處理,使其熱硬化收縮,得到多層布線基片E。經過該處理,上述基片用薄片1001a、1001b、1001c和導電性糊漿1003a、1003b、1003c中的環氧樹脂硬化,保持了多層布線基片E的機械強度。第2金屬層1004a、1004b、1004c、1004d通過導電性樹脂穿孔1003a、1003b、1003c,相互之間電連接。多層布線基片E,如前所述,在疊合單層布線基片後,由於一起進行熱硬化收縮,則完全不會產生穿孔對穿孔構造的穿孔偏差。
由此法製成的上述多層布線基片E,由於可形成線寬50μm左右的微細布線圖,並且具有IVH構造,則可用於極小型的高密度安裝用布線基片。特別是用本發明的複製材料複製形成布線圖,由於不會產生微細布線圖集中的表層面的布線位置偏差,因此可提高成品率。
由於安裝晶片等的表層的安裝布線層是凹形狀,因此容易進行倒裝片式安裝。本發明的多層布線基片,不限於上述構造,例如在其內層,也可以使用具有上述凹部的布線層的單層布線基片。這時的多層基片,也可以達到低電阻的高可靠性的穿孔連接。
當第2金屬層是銅箔時,在其上層部可以形成金鍍層防止氧化。這時,金鍍層的表面相對於基片表面形成凹部,微細的布線圖也可以爭取到爬電距離,也有利於防止移動。
本實施例中,使用合成基片,但對於基材沒有任何限定,也可以使用陶瓷淨化薄片。這時,僅變更本實施例說明的製造工序的燒成工序,可用同樣的製造工序實現多層布線基片。
本實施例中,使用布線層由單層金屬層構成的第1複製材料作為複製材料,而使用第2或第3複製材料,也可以實現具有由多個金屬層構成的布線層的多層布線基片。
實施例8使用上述實施例1說明的第1複製材料,將陶瓷基片和至少含有熱硬化性樹脂的基片進行疊層,製成多層布線基片。
首先,準備複製了布線圖的薄片狀基材,作為陶瓷布線基片1608(圖16(b))的材料。該薄片狀基材可按下法製作製成含有低溫燒成陶瓷材料和有機粘合劑的低溫燒成陶瓷淨化薄片,在其上設置穿孔,在上述穿孔中填充導電性糊漿1609。以下表示上述淨化薄片的成分組成。
(淨化薄片的成分組成)·陶瓷粉末Al2O3和硼矽酸鉛玻璃的混合物(日本電氣硝子社制MLS-1000)88重量%·甲基丙烯酸系列丙烯基粘合劑(共榮社化學制鈉鈣長石7025)10重量%·BBP(關東化學社制)2重量%秤量上述各成分,實現上述組成,在該混合物中添加甲苯溶劑作為粘度調整用溶劑,使上述混合物的粘合液粘度達到20Pa·S。接著,在其中加入氧化鋁園石,在速度500rpm的條件下,在筒中旋轉混合48小時,製成粘合液。
然後,準備厚度75μm的聚苯硫醚(PPS)薄膜作為離型薄膜,在該PPS薄膜上,用上述粘合液,採用刮槳刀法,製成間隙約0.4mm的造膜薄片。使上述薄片中的上述甲苯溶劑揮發,除去上述PPS薄膜,即可製成厚度220μm的淨化薄片。該淨化薄片,由於在作為有機粘合劑的上述甲基丙烯酸系列丙烯基中添加了增塑劑BBP,則具有撓性和良好的熱分解性。
利用其可撓性,按所定大小切割該淨化薄片,使用衝印鉛字模型機,在間距為0.2mm~2mm的等間隔位置,設置直徑0.15mm的貫通孔(穿孔)。在該貫通孔中,用絲網印刷法填充穿孔填充用導電性糊漿1609,即製成上述薄片狀基材。上述導電性糊漿1609是將以下材料調配為以下組成,由三個滾筒進行混勻。
(導電性糊漿1609的成分組成)·球形狀的銀顆粒(三井金屬礦業社制粒子直徑3μm)75重量%·丙烯基樹脂(共榮社化學制聚合度100cps)5重量%·萜品醇(關東化學社制)15重量%·BBP(關東化學社制)5重量%在上述薄片狀基材的兩面,配置上述實施例1說明的第1複製材料,與該第2金屬層連接,使用熱壓機,在溫度70℃、壓力約5.88×106Pa(60kgf/cm2)條件下加熱加壓處理5分鐘。經該加熱加壓處理,上述薄片狀基材中的丙烯基樹脂熔融軟化,第1複製材料的布線層(第2金屬層)、剝離層、以及載體(第1金屬層)的表層部(凸部)埋沒在上述薄片狀基材中。
冷卻該疊層體以後,從上述疊層體一起剝離第1複製材料的載體和剝離層,在疊層體中僅剩下第2金屬層,如圖16(b)所示,得到在兩面具有由第2金屬層構成的布線層1610的陶瓷布線基片1608。
在該陶瓷布線基片1608的兩面,對在燒成溫度下未燒結的氧化鋁淨化薄片進行疊層,通過在氮環境中的脫粘合劑和燒成,進行固定。首先,為了除去上述陶瓷布線基片1608中的有機粘合劑,使用電爐,以25℃/小時的升溫速度,在氮環境中加熱至700℃,在溫度700℃處理2小時。然後,用帶式爐,對上述經過脫粘合劑處理的陶瓷布線基片1608,在氮環境下900℃處理20分鐘進行燒成。該條件為升溫20分鐘,降溫20分鐘,內外區合計60分鐘。燒成後,可容易除去氧化鋁層。
如圖16(b)所示,夾住上述製成的陶瓷布線基片1608,如圖16(a)~(c)所示,將由合成材料構成的布線基片1605、1606、1607進行疊層,即可得到全部各層層間連接的疊層體。
這裡,對複合布線基片1605等的製造方法進行了說明。如圖16(a)和圖16(b)最上部所示,使用本發明的第1複製材料1601(與實施例1同樣),將在該第1複製材料上形成的布線圖複製到未硬化狀態的合成薄片(與實施例5同樣的組成)1602上,即可製作具有布線圖1604的單層布線基片1605。在合成薄片1602上形成貫通孔,填充導電性糊漿1603。用同樣的方法,可製作使用合成薄片1602的單層布線基片1606和1607。
此後,在上述陶瓷布線基片1608的兩面,疊層上述合成單層布線基片1605~1607,在溫度200℃、壓力約2.94×106Pa(30kgf/cm2)條件下,熱壓處理60分鐘。經過該加熱加壓處理,單層布線基片1605~1607的合成薄片1602中的丙烯基樹脂被熔融軟化,如圖16(c)所示,包含陶瓷層1608的整個布線基片被硬化一體化。
用與本實施例同樣的方法,如圖11或圖12所示,製成了由複合布線基片1602和陶瓷布線基片1608構成的多層布線基片。其構成與圖11或圖12所示多層布線基片一樣。
當用X射線觀察用本實施例的方法製成的圖11和圖12所示的多層布線基片時,在陶瓷層都未看到龜裂等損傷的地方。
當評價本多層布線基片的穿孔連接電阻時,可以認為是低電阻的穿孔連接。
如圖11所示,在陶瓷布線基片1608上未形成內穿孔,用Ba-Ti-O系列陶瓷作為電容層,可容易實現10~500nF/cm2的高電容值。
圖11所示的內層電極層,可以在樹脂基片層1602上形成,也可以在陶瓷層1608內形成。
本實施例中,各單層布線基片的布線層的形成,使用了第1複製材料,若使用第2或第3複製材料,可製作具有由多個金屬層構成的布線層的多層布線基片。
實施例9大致與實施例8的構成相同,但是構成陶瓷層的陶瓷布線基片,如圖17(a)~(c)所示,製成了使用由僅在高溫燒結的Al2O3材料構成時的多層布線基片。
本實施例的多層布線基片是具有用低溫燒成陶瓷不能實現的高強度高熱傳導的基片和銅箔等低電阻布線為特徵的多層布線基片。
首先,準備作為陶瓷布線基片材料的氧化鋁淨化薄片。在其上設置貫通孔,在填充後述的導電性糊漿前進行燒成。在燒成工序中,與後述的樹脂系列基片(複合布線基片)共有貫通孔的位置數據,在該氧化鋁淨化薄片的兩面,對由在燒成溫度下未燒結的SiC構成的淨化薄片進行疊層,通過在大氣環境中的脫粘合劑和燒成,進行固定。首先,為了除去上述氧化鋁淨化薄片中的有機粘合劑,使用電爐,以25℃/小時的升溫速度,在氮環境中加熱至700℃,在溫度1600℃處理2小時,進行燒成。燒成後,能夠容易除去SiC層,即可得到在平面方向以無收縮狀態燒結Al2O3基片1708。本實施例採用了使用約束層的無收縮工作方案,但也可以進行補償收縮部分的通常的立體各向同性的收縮燒結。
接著,在Al2O3基片1708上預先形成的直徑0.15mm的貫通孔中,用篩網印刷法填充穿孔填充用熱硬化型導電性糊漿1704。上述導電性糊漿1704採用與實施例8說明的導電性糊漿相同的成分組成。
如圖17(b)所示,夾住Al2O3基片1708,對使用合成薄片1702的布線基片1705~1707進行疊層,如圖17(c)所示,即可得到實現了全部各層層間連接的多層布線基片1 709。
這裡,說明使用合成薄片1702的布線基片1705~1707的製造方法。如圖17(a)所示,將本發明的第1複製材料1701(與實施例8同樣)壓接在未硬化狀態的合成薄片1702(與實施例8的構成同樣)上。
在合成薄片1702上形成貫通孔,填充與在Al2O3基片1780中填充的糊漿相同的導電性糊漿1704。並且,採用與Al2O3基片1708的貫通孔形成時的相同數據,作為形成該貫通孔時的位置數據。
與上述實施例8同樣,通過與剝離層一起剝離第1複製材料的載體,在合成薄片1702上僅剩下第1複製材料的布線層。這樣,如圖17(b)的最上部所示,即製成了具有布線層1703的複合布線基片1705。用同樣的方法,可製作複合布線基片1706·1707。
此後,在Al2O3基片1708的兩面,疊層複合布線基片1705~1707,在溫度200℃、壓力約2.94×106Pa(30kgf/cm2)條件下,進行60分鐘熱壓處理。經過該加熱加壓處理,上述複合布線基片1705~1707中的丙烯基樹脂熔融軟化,如圖17(c)所示,包含Al2O3基片1708的全部布線層硬化一體化,即製成多層布線基片1709。該構成與圖13所示的多層布線基片相同。
當用X射線觀察圖17(c)和圖13所示的多層布線基片時,在Al2O3層都未看到龜裂等損傷的地方。由於Al2O3層機械強度較強,即使加壓約9.8×106Pa(100kgf/cm2)時,也未看到龜裂等損傷,可以得到抗接強度等機械強度良好的多層布線基片。
當評價多層布線基片1709的穿孔電阻時,在合成層形成的銅箔布線具有在Al2O3層形成的低電阻布線的功能,即可確定是低電阻的穿孔連接和布線電阻。並且,由於使用高熱傳導的合成薄片作為樹脂系列基片,則多層布線基片1709的熱傳導度實現了約6W/m·k的高熱傳導度。
本實施例中,在陶瓷層和合成層,使用完全一樣的導電性樹脂糊漿形成內穿孔,但也可以使用各自不同的熱硬化性導電性糊漿。另外,作為用於陶瓷層的基材,不限於Al2O3,也可以使用高熱傳導的AIN和低溫燒成的玻璃陶瓷中的任何一種。
實施例10
實施例8或實施例9的多層布線基片是在表層配置使用樹脂系列薄片的布層基片、在內層配置陶瓷布線基片,在本實施例中,如圖14所示,按陶瓷層1801、樹脂系列薄片1803、陶瓷層1802的順序疊層。也就是,陶瓷布線基片被配置在表層,使用樹脂系列薄片的布線基片配置在內層。
本實施例的多層布線基片,在陶瓷層1801使用Nd2O5·TiO2·SiO2系列的玻璃陶瓷等高介電係數層,在陶瓷層1802使用由Al2O3層和硼矽酸玻璃構成的低介電係數層,使樹脂系列薄片1803介於中間,實現了介電係數不同的不同種類的疊層。
然而,陶瓷層並不限定於這種組合,鐵氧體等磁性體和Ba-Ti-O系列的電介質的不同種類的疊層體也可以實現。
本多層布線基片的優點如下。第1,當直接對不同種類的陶瓷層進行疊層時,由於相互擴散和翹曲等問題,按照陶瓷層種類組合是很困難的,然而,在將樹脂系列薄片介於陶瓷層之間時,可以與陶瓷層種類無關地容易地實現不同種類疊層。第2,將樹脂系列薄片介於陶瓷層之間,疊層時,不會在陶瓷層上產生裂紋等損傷。
本實施例的多層布線基片,可按圖18所示製作。
首先,準備Nd2O5·TiO2·SiO2系列玻璃陶瓷淨化薄片1801,以及由Al2O3和硼矽酸玻璃構成的淨化薄片1802(與實施例8相同)。
在其上面設置穿孔,在填充上述導電性糊漿1803(與實施例8相同)以後,如圖18(a)所示,將形成了布線圖的複製材料1804、1805從兩面進行位置配合和疊合,形成疊層體,如圖18(b)所示,在80℃加熱、加壓後,剝離載體,如圖18(c)所示,即在淨化薄片1801上複製形成複製材料1804、1805的布線圖。同樣,在淨化薄片1802上也複製了布線圖。
本實施例中,由於在製作上述疊層體時的位置配合中採用了銷釘疊層,則在淨化薄片1801和1802的所定位置開了從3mmφ到3.3mmφ的貫通孔。淨化薄片1801和1802與樹脂系列基片共有該貫通孔的位置數據,這對於在燒成工序中不引起收縮是必要的。因此,在上述疊層體的兩面,對在燒成溫度下未燒結的Al2O3構成的淨化薄片進行疊層,在大氣環境中通過脫粘合劑和燒成,進行固定。首先,為了除去上述淨化薄片1801、1802中的有機粘合劑,使用電爐,以25℃/小時的升溫速度,在氮環境中加熱到700℃,在溫度900℃處理2小時,進行燒成。燒成後,可以容易地除去Al2O3層,可以得到在平面方向無收縮狀態下燒結的Nd2O5·TiO2·SiO2系列基片(1801)和Al2O3基玻璃陶瓷基片(1802)。
接著,如圖18(d)所示,在陶瓷層之間,也就是淨化薄片1801、1802之間,配置填充了導電性糊漿1806的合成薄片1807,在用銷釘進行位置配合後,在溫度170℃、壓力約7.84×106Pa(80kgf/cm2)條件下,熱壓處理30分鐘。
當位置配合用銷釘的直徑為3mmφ時,可以看到未填充糊漿的一部分穿孔收縮了,在部分穿孔中通過銷釘是困難的。但是,預料收縮的程度,對於按稍大些尺寸(從3.06mmφ到3.3mmφ左右)衝孔的穿孔,則可毫無問題地貫通銷釘。這時,使衝孔直徑仍為3mmφ,而使銷釘直徑比3mmφ細也是可以的。
通過疊層加壓時的加熱加壓處理,上述合成薄片1807中的環氧樹脂熔融軟化,即可得到作為陶瓷層的淨化薄片1801、1802一體化的多層布線基片(圖18(e))。該構成與圖14的構成一樣。
在本實施例的合成薄片1807上未形成布線圖,但是,根據情況也可以未硬化狀態複製布線圖。
本實施例中,使用由無機填料和環氧樹脂構成的合成薄片,但不限定於此,例如不包括無機填料的樹脂薄片、含有玻璃纖維布的半固化片、由芳族聚醯胺樹脂和玻璃織布構成的預浸料等都是可以的。
本實施例中,使用了平面方向大致無收縮的燒結工作方案,當然也可以採用補償收縮部分的立體各向同性的燒結工作方案。
當觀察圖18(e)所示的多層布線基片時,在陶瓷層未看到龜裂等損傷的地方。
當評價本疊層體的穿孔電阻時,可以認為是低電阻的穿孔連接。使本多層布線基片吸溼後(85℃、85Rh、168hr)通過230℃的反流爐時(JEDEC leve 11),與僅疊層樹脂系列基片時的穿孔連接電阻比較,可以實現電阻變動極少的穿孔連接。陶瓷層具有耐吸溼性高的效果。
另外,如圖15所示,試作在圖14(或圖18(e))所示多層布線基片的表層兩面再疊層樹脂系列層1807的構成(陶瓷層、樹脂系列層的構成與本實施例相同),當進行落下試驗時,與陶瓷布線基片單獨的構成比較,可以看到極難發生龜裂等損傷。
用於作為最表面層的樹脂系列層1807的基材,不必是內層使用的合成薄片,可以配合用途選擇環氧玻璃等。
由上述結果可見,本實施例實現了同時具有陶瓷優點和樹脂系列優點的基片。
如上所述,本發明提供了在低溫下可以使圖形無偏差地、可靠且容易地複製微細布線圖的複製材料,使用這種複製材料,可以實現具有微細布線圖並有利於半導體的倒裝片式安裝的布線基片。
由於複製材料的布線層形成凸形狀,容易壓縮IVH,在使穿孔連接穩定化方面是有利的。
本發明的複製材料,由於僅複製布線圖(第2金屬層等),可以再利用作為載體的第1金屬層的構成材料,能夠實現低成本化,工業上極為有用。
本發明的布線基片,由於使用本發明的複製材料,布線部分是不從基片突出的構成。這樣,使用本發明的布線基片,即使有因疊層時的陶瓷層操作帶來的形成上的困難,也可以容易製作將陶瓷布線基片和樹脂系列布線基片疊層的多層布線基片。
實施例1~10的各複製材料,可以形成與布線圖電連接的電感器、電容器、電阻器、半導體元件等電路零件,並可與布線圖一起複製到基片上。電感器、電容器、電阻器等無源零件,最好用絲網印刷等印刷法在複製材料上形成。
實施形式5上述各實施形式中,已經對將布線圖複製到基片上使用的複製材料(第1~第3複製材料)進行了說明,在以下實施形式中,將對本發明的其他複製材料,即同時將布線圖和電路零件複製到基片上的複製用零件布線圖形成材料予以說明。
圖19(a)和圖19(b)表示本發明的複製用部件布線圖形成材料一個實施形式(以下稱第4複製材料)的概略斷面圖。
如圖19(a)所示,作為第4複製材料一種形式的複製材料2001A的構成是在由作為第1金屬層的離型載體用金屬箔2101以及在其上形成的作為第2金屬層的布線用金屬箔2102的2層構造形成的複製用布線圖形成材料上,用印刷法形成與布線用金屬箔2102電連接的電路零件,即電感器2103、電容器2104、以及電阻器2105。
如圖19(b)所示,作為第4複製材料的另一種形式的複製材料2001B,基本上是與圖19(a)的複製材料2001A同樣的構成,不僅是電感器2103、電容器2104、以及電阻器2105等無源零件,而且半導體晶片2106等有源部件,也可以用連接部2107進行倒裝片式安裝,與布線用金屬箔2102連接。
將圖19(a)和(b)所示的各複製材料壓接到基片上以後,僅剝離離型載體2101,將去除了離型載體2101的零件,即布線用金屬箔2102、電感器2103、電容器2104、電阻器2105等無源零件以及半導體晶片2106等有源部件複製到基片上。
實施形式6圖20表示本發明的另一個複製用部件布線圖形成材料(以下稱為第5複製材料)的實施形式的構成。
如圖20所示,第5複製材料2002的構成是在由作為第1金屬層的離型載體用金屬箔2201、在其上形成的剝離層2202以及在其上形成的作為第2金屬層的布線用金屬箔2203的3層構造形成的複製用布線圖形成材料上,用印刷法形成電感器2204、電容器2205、以及電阻器2206,與上述布線用金屬箔2203進行電連接。
實施形式7圖21表示本發明的又一個複製用零件布線圖形成材料(以下稱為第6複製材料)的實施形式的構成。
如圖21所示,第6複製材料2003的構成是在由作為第1金屬層的離型載體用金屬箔2301、剝離層2302、以及作為第2金屬層的布線用金屬箔2303的3層構造構成的複製用布線圖形成材料上,用印刷法形成電感器2304、電容器2305、以及電阻器2306,與上述布線用金屬箔2303進行電連接。
離型載體用金屬箔2301,在表層部形成凹凸部。上述凸部對應於布線圖,在該凸部領域上形成由有機層或金屬鍍層構成的剝離層2302和布線用金屬箔2303。離型載體用金屬箔2301和布線用金屬箔2303通過剝離層2302貼合。
上述第4到第6複製材料中,上述第1金屬層和第2金屬層的粘結強度弱,例如最好是50gf/cm以下。上述第4複製材料,由於使用了電鍍法和蒸鍍法等,在蝕刻、電鍍、水洗等工序中,2層金屬層之間未能分離,但在剝離時可以看到僅是第2金屬層能夠容易剝離。同時,印刷形成的無源零件圖可以容易地從作為載體的第1金屬層剝離。
上述第5和第6複製材料中,使用具有粘結力的比1μm薄的有機層作為剝離層。該有機層材料,例如可以使用熱硬化樹脂的聚氨酯系列樹脂、環氧系列樹脂、酚醛樹脂等,但不限於此,也可以使用其他熱可塑性樹脂。然而,當比1μm厚時,剝離性能惡化,複製是困難的,因此最好是1μm以下。
另外,為了達到降低粘結力的目的,可以使電鍍層介於中間,作為剝離層。例如,使比1μm薄的金屬鍍層、鎳鍍層或鎳磷合金層或鋁鍍層等介於銅箔之間,可以維持剝離性。
這樣,關於由上述第2金屬層構成的布線部,在基片上複製時,上述第2金屬層容易與上述第1金屬層剝離,因此很容易將上述第2金屬層和零件圖複製到上述基片。當剝離層是金屬鍍層時,100nm到1μm的厚度就足夠了,越厚則工程成本越高,希望至少薄於1μm。
即使在第5、第6複製材料中,第2金屬層和印刷形成的無源零件圖,可以容易地從作為載體的第1金屬層剝離。
第4到第6複製材料中,第1金屬層最好包含由銅、鋁、銀和鎳組成的群組中選擇的至少一種金屬。特別是最好包含銅。第2金屬層與第1金屬層同樣,最好包含由銅、鋁、銀和鎳組成的群組中選擇的至少一種金屬,但最好是第4複製材料包含銀,第5或第6複製材料包含銅。其原因是第1金屬層使用銅時,費用低廉,也就是,使用市售產品時大多是具有一定厚度的箔。第2金屬層使用銅時,容易由電鍍生成。
第6複製材料中,若第1金屬層和第2金屬層同樣時,具有用同樣蝕刻液可控制加工的效果。特別是金屬層是銅的情況下,其優點是用蝕刻進行精細加工的條件已經進行了很好的研究。上述金屬可以是一種,也可以組合二種以上使用。
上述第6複製材料,當進行蝕刻等時,在蝕刻除去剝離層和第1金屬層表層的情況下(參照圖21),上述第1金屬層和第2金屬層最好包含同一成分的金屬。在剝離層中使用電鍍層的情況下,圖21所示的構成可以用銅蝕刻液加工,圖20所示的構成不能用銅蝕刻液加工。當上述第1金屬層和第2金屬層包含同一成分的金屬時,該金屬的種類沒有特別的限制,但最好由銅箔構成,由於導電性良好,特別最好是電解銅箔。上述金屬可以是一種,也可以組合二種以上使用。
上述第4到第6複製材料中,上述第2金屬層的厚度最好是1~18μm的範圍,特別是最好3~12μm的範圍。若上述厚度薄於3μm,則在將上述第2金屬層複製到基片上時,未顯示出良好的導電性,若上述厚度厚於18μm,則難於形成微細的布線圖。
上述第4和第5複製材料中,上述第1金屬層的厚度最好是4~100μm的範圍,特別是最好在20~70μm的範圍。第1金屬層具有載體的功能,另一方面,如圖21所示,與布線層一樣表層部被蝕刻,形成具有凸凸的構造,因此希望具有足夠厚的金屬層。第4到第6複製材料將載體層作為金屬層(第1金屬層),對於複製時產生的熱變形和平面方向的應力變形,顯示出足夠的機械強度和耐熱性。
形成與上述布線圖電連接的無源零件的材料,使用糊漿狀的材料。複製無源零件的基片,例如是由熱硬化樹脂構成的基片時,最好使用含有相同熱硬化性樹脂的材料作為無源零件的材料。在形成電感器時,在熱硬化性樹脂中混合的填料,使用磁性金屬粉和鐵氧體。在形成電容器時,使用鈦酸鋇和Pb系列鈣鈦礦等高介電係數的陶瓷粉作為填料。在形成各種電阻器時,使用碳精粉作為填料。這時,改變碳精粉的含有比率,即可調整電阻值。在用薄膜形成電阻體時,使用鎳鉻合金、鉻矽、氮化鉭或ITO等。
若使用上述第4或第5複製材料,即可在100℃以下的低溫進行圖形的複製,也可在陶瓷淨化薄片上形成零件布線圖。
當複製無源零件的基片是陶瓷時,在無源零件印刷中使用的材料(糊漿狀材料),最好是在脫粘合劑工序中剩下的填料。因此,使用了溶解熱分解性良好的粘合劑的載色劑,例如使用用了在萜品醇中溶解粘結劑的載色劑的糊漿。具體地說,將對應於上述電感器、電容器、電阻特性的各種填料,與上述一起在3個滾筒中混勻,即形成可用於絲網印刷的糊漿狀材料。
當形成電感器時,使用磁性金屬粉和低溫燒結的鐵氧體作為填料,將其與玻璃混合作為材料。當形成電容器時,使用鈦酸鋇及玻璃和Pb系列鈣鈦礦等作為填料。當形成電阻器時,使用釕焦綠石、氧化釕、硼化鑭作為填料,將其與玻璃混合作為材料。它們可與低溫燒成的基片用陶瓷同時燒成,即使在內層電阻體的情況下,電阻值的調整也是比較容易的。
實施形式8本實施形式表示上述第4複製材料(參照圖19(a)(b))的製造方法。
本製造方法包含以下工序(1)如圖22(a)~(e)所示,在作為載體的第1金屬層2401上,形成作為布線圖的第2金屬層2403直接粘著狀態的2層構造的工序;(2)如圖22(e)(e』)所示,進行與上述第2金屬層2403電接合的位置配合,並印刷形成零件圖2405、2406、2407、2408的工序。
在圖22(a)~(e)所示工序中,使用幹膜保護層2404,在第1金屬層2401上,形成布線圖的反圖形後,使用包含無電解電鍍或電解電鍍的圖形電鍍法和噴鍍法、蒸鍍法等的直接描繪法,形成由金屬箔構成的布線圖(第2金屬層2403)。這樣,即可形成微細的布線圖。
構成第2金屬層2402的金屬箔,在電鍍法的情況下,可以與構成第1金屬層2401的金屬箔(例如銅箔)是相同的,也可以用不同金屬的銀鍍膜構成。第1金屬層的金屬箔可以再利用。因此,可以低成本化,工業上的利用性良好。
形成與上述布線圖電連接的無源零件的方法,印刷法最適合。膠版印刷、照相凹版印刷、絲網印刷等,哪種印刷法都可以,但最好使用絲網印刷法。若限於電阻體使用的圖形,則1μm以下的薄膜是適當的,這時可以用PVD法和CVD法粘著電介質層。
上述布線圖的線寬,通常作為微細的線寬要求達到25μm左右,本發明最好是這樣的線寬。
實施形式9圖23(a)~(f)表示上述第5複製材料(參照圖20)的製造方法。
該製造方法包含以下工序(1)如圖(a)所示,在第1金屬層2501上,對由有機層或金屬鍍層構成的剝離層2502和含有與第1金屬層2501同一成分的金屬的第2金屬層2503進行疊層,形成3層構造的工序;(2)如圖23(b)~(e)所示,用化學蝕刻法,僅對第2金屬層2503加工為布線圖形狀,在維持剝離層2502全體的狀態下,形成複製用布線圖2503a(參照圖23(e))的工序;(3)如圖23(f)所示,進行與上述布線圖2503a電接合的位置配合,並印刷形成零件圖(電感器2505、電容器2506、以及電阻器2507)的工序。
在上述(2)的布線圖2503的形成工序中,圖23(b)所示工序是在第2金屬層2503上貼上幹膜保護層2504。在圖23(c)所示工序中,通過圖形曝光,形成布線圖領域2504a。在圖23(d)所示工序中,通過顯影和蝕劑,除去布線圖領域2504a以外領域(2504b)的幹膜保護層。在圖23(e)所示工序中,剝離剩餘的幹膜保護層。
化學蝕刻可以具體地如下進行。使用含有銨離子的鹼性氯化銅水溶液作為腐蝕劑,當剝離層2502由鎳磷合金層構成時,可僅對金屬層2503進行蝕刻。此後,使用硝酸和過氧化氫水的混合液作為蝕刻液,可以僅除去剝離層2502。採用這種方法,複製到基片的布線部未形成凹部,可使基片表面平坦。
實施形式10圖24(a)~(f)表示上述第6複製材料(參照圖21)的製造方法。
圖24(a)~(c)的工序是與上述實施形式9的第5複製材料的製造方法共同的,以下的工序不同。
第5複製材料的製造方法中,用化學蝕刻僅對第2金屬層和剝離層進行圖形加工,然而,第6複製材料的製造方法,如圖24(d)(e)所示,用化學蝕刻也將第1金屬層2601的表層部加工成布線圖形狀。也就是第1金屬層2601的表層部形成凹凸部。接著,如圖24(f)所示,進行與上述布線圖形狀電接合的位置配合,並印刷形成部件圖(電感器2605、電容器2606、電阻器2607)。
若根據上述第4~第6複製材料的製造方法,通過光刻法等化學蝕刻,可形成布線圖的金屬層,進而形成微細的布線圖。在第6複製材料的製造方法中,由於構成布線圖(第2金屬層)的金屬箔和構成載體(第1金屬層)的金屬箔是同樣的,則可在一次蝕刻程序中將載體的表層形成與布線圖同樣的凹凸形狀。
如上所述,可以再利用第2金屬層以外的複製材料的構成材料。特別是第6複製材料,利用第1金屬層被加工成布線圖形狀,可將該第1金屬層再用於與凸版印刷不同製作方法的圖形形成。這樣,可以做到低成本化,工業上的利用性良好。
上述第4~第6複製材料的製造方法中,也可以用電解電鍍法形成上述第2金屬層。同時,在第2金屬層上也可以用電解電鍍法再形成其他金屬層(第3金屬層)。用電解電鍍法形成上述第3金屬層或布線圖形成用第2金屬層,不僅可在第2金屬層和第3金屬層的粘結面得到適度的粘結性,而且在上述金屬層之間不產生間隙。這樣,進行蝕刻等即可形成良好的布線圖。或者,在第2金屬層上,用板式電鍍形成上述第3金屬層後,按布線圖形狀進行掩蔽,也可以實現布線圖形成。這時,具有防止複製後第2金屬層表面氧化和焊錫潤溼性改善的效果。
該複製用布線圖製造方法中,在上述第2金屬層上形成第3金屬層之前,最好對上述第2金屬層表面進行粗糙化處理。所謂形成上述第3金屬層之前,即在上述第2金屬層上形成配線圖用掩膜之前,或者在按上述布線圖形狀掩蔽的第2金屬層上按照上述布線圖形成第3金屬層之前。這樣,若對上述第2金屬層進行粗糙化處理,可提高上述第2金屬層和上述第3金屬層的粘結性。
上述複製材料的製造方法中,用電解電鍍法,可在上述第3金屬層上形成由不同於第1到第3金屬層的金屬構成的第4金屬層。由於選擇對腐蝕上述第1到第3金屬層的蝕刻液具有化學穩定性的金屬成分作為上述第4金屬層材料,因此在上述複製材料的製造方法中,用化學蝕刻法不會減少第2、3、4任一金屬層的厚度,可以將包含上述第1金屬層表層部的各金屬層加工成布線圖形狀。
該第4金屬層希望是化學性能穩定的低電阻的Ag或Au鍍層。由於它們是難於氧化的金屬,則用其使電鍍布線層和例如在基片上形成的穿孔、穿孔晶片的凸部、或者導電性粘結劑的連接性更穩定。
上述第5或第6複製材料的製造方法中,形成與上述布線圖電連接的無源零件圖形的方法,與第4複製材料的情況一樣,印刷法是最適合的。當剝離層由鎳鍍層或鎳磷合金層等鍍層構成時,膠版印刷、照相凹版印刷、絲網印刷等任一種印刷法都可應用,但最好使用絲網印刷法。
零件圖印刷中使用的材料,最好是糊漿狀的。與上述第4複製材料的情況一樣,當複製零件的基片是以熱硬化性樹脂成分構成的基片時,使用含有熱硬化性樹脂的材料作為零件圖材料。例如,在形成電感器時,可以使用磁性金屬粉和鐵氧體作為與熱硬化性樹脂混合的填料。在形成電容器時,可以使用鈦酸鋇和Pb系列鈣鈦礦等作為填料。在形成電阻器時,使用碳精粉作為填料。可以通過改變碳精粉比率控制電阻值。如上所述,也可以用薄膜形成電阻體。電阻體的材料及其製作方法,與在第4複製材料製造方法的說明中所述相同。
上述第5複製材料與上述第4複製材料一樣,由於可在100℃以下的低溫形成圖形複製,則可在陶瓷淨化薄片上形成零件布線圖。
當複製零件的基片是陶瓷時,零件圖印刷中使用的材料(糊漿狀)最好是經脫粘合劑工序只剩下的填料。因此,使用了熱分解性良好粘合劑的載色劑,例如採用了使用在萜品醇中溶解粘合劑的載色劑的糊漿。具體地說,將對應於上述電感器、電容器、電阻器特性的各種填料,與上述載色劑一起在三個滾筒中混勻,形成可進行絲網印刷的糊漿狀態材料。
在形成電感器時,使用玻璃和作為填料的磁性金屬粉與低溫燒結的鐵氧體混合的材料。形成電容器時,使用鈦酸鋇以及玻璃和Pb系列鈣鈦礦等作為填料。形成電阻器時,使用釕焦綠石、氧化釕、硼化鑭等作為玻璃填料。它們可與低溫燒成基片陶瓷同時燒成,即使是內層電阻體,電阻值的調整也比較容易。
第5和第6二種複製用部件布線圖可以分開使用。例如,當在複製材料上形成的零件布線圖是被複製在疊層基片的內層時,特別是在穿孔正上方還形成穿孔的情況下,使用圖20所示的複製材料(第5複製材料),從穿孔連接的觀點來看是最好的。
另外,當在表層複製時,特別是在電感器、電容器、半導體晶片等的端子間距離接近的情況下,為了爭取爬電距離,最好是圖2所示的部分加工到載體層的複製形成材料(第6複製材料)。
實施形式11圖22(g)(g』)、圖23(h)、圖24(h)表示使用上述第4~第6複製材料製造的電路基片的形式。
使用第4~第6複製材料的電路基片的製造方法,至少有以下兩種製造方法。本實施例說明的第1製造方法是零件內裝布線基片(參照圖22(g)、圖23(h)、圖24(h))的製造方法,包含以下工序準備上述第5~第7實施形式的複製材料(參照圖22(e)、圖23(f)、圖24(f)),配置該複寫材料,以便形成了零件布線圖的一面與薄片狀基材的至少一個表面接觸,並將它們粘結的工序(參照圖22(f)、圖23(g)、圖24(g));通過從粘結在薄片狀基材上的複製材料剝離作為載體的第1金屬層,在上述薄片狀基材上複製至少包含第2金屬層和零件圖的零件布線圖層的工序。
這樣,微細布線圖和包含電感器、電容器、電阻器以及半導體晶片的零件圖,在上述薄片狀基材上形成平坦的形狀(參照圖22(g)、圖23(h))或凹形狀(參照圖24(h))。這樣製成的布線基片例如,在布線部分是凹形狀時(圖24(h)),容易實現布線部分與半導體晶片的凸部的位置配合,在半導體的倒裝片式安裝方面是有利的。
實施形式12本發明的電路基片的第2製造方法是圖25所示的多層電路基片的製造方法,是包含將由實施形式11的製造方法得到的電路基片(圖22(g)、圖23(h)、圖24(h)等)疊層二層以上的工序的方法。
這裡,2702、2709是形成布線圖的第2金屬層,2703是電阻器,2704是電容器,2705是電感器,2706是薄片狀基材。
該電路基片在100℃以下的低溫可以複製形成零件圖和布線圖,不限於陶瓷淨片薄片,對於使用熱硬化樹脂的薄片,也可以維持未硬化狀態。這樣,將電路基片在未硬化狀態疊層二層以上後,可以一起進行熱硬化收縮。
因而,對於4層以上的多層電路基片,不必在每層進行硬化收縮的補正。這樣,即可製成具有微細布線圖和零件圖的多層構造的電路基片。對於形成內層的布線部和零件部,由於不必是上述的凹形狀,平坦的也可以,因此可以利用圖22(g)、圖23(h)所示的電路基片等。
實施形式11和本實施形式說明的製造方法中,上述薄片狀基材包含無機填料和熱硬化性樹脂組合物,至少有一個貫通孔,在上述貫通孔中最好填充導電性糊漿。這樣,即可容易地得到熱傳導性優良、具有上述布線圖通過上述導電性糊漿進行電連接的IVH構造的高密度安裝用複合布線基片。
使用該薄片狀基材製作布線基片時,不須高溫處理,例如,進行熱硬化性樹脂的硬化溫度是200℃左右的低溫處理,就足夠了。
對上述薄片狀基材整體,最好是上述無機填料的比例是70~95重量%,上述熱硬化性樹脂組合物的比例是5~30重量%,特別最好是上述無機填料的比例是85~90重量%,上述熱硬化性樹脂組合物的比例是10~15重量%。上述薄片狀基材由於可含有高濃度的上述無機填料,則根據其含有量,可以任意設定布線基片的熱膨脹係數、熱傳導度、介電常數等。
上述無機填料最好是由Al2O3、MgO、BN、AlN以及SiO2組成的群組中選擇的至少一種無機填料。通過適當決定上述無機填料的種類,可以將熱傳導性、熱膨脹性、介電常數按所希望的條件設定。例如,可按照與安裝的半導體的熱膨脹係數相同程度設定上述薄片狀基材的平面方向的熱膨脹係數,而且可賦於高熱傳導性。
在上述無機填料中,使用Al2O3、BN、AIN等的薄片狀基材,熱傳導性良好;使用MgO的薄片狀基材,熱傳導度良好而且熱膨脹係數大。另外,使用SiO2特別是非晶質SiO2時,可得到熱膨脹係數小、重量輕、低介電常數的薄片狀基材。上述無機填料可以是一種,也可以組合二種以上使用。
含有上述無機填料和熱硬化性樹脂組合物的薄片狀基材,可按以下方法製作。首先,在含有上述無機填料和熱硬化性樹脂組合物的混合物中加入粘度調整用溶劑,製成任意粘度的漿液。可以使用甲基乙基酮、甲苯等作為上述粘度調整用溶媒。
接著,在預先準備的離型薄膜上,使用上述漿液,用刮槳刀法造膜,以比上述熱硬化性樹脂的硬化溫度低的溫度進行處理,使上述粘度調整用溶劑揮發後,除去上述離型薄膜,即製成薄片狀基材。
上述造膜時的膜厚,由上述混合物的組成和添加的上述粘度調整用溶劑的量適當決定,通常,厚度在80~200μm的範圍。另外,使上述粘度調整用溶劑揮發的條件,由上述粘度調整用溶媒的種類和上述熱硬化樹脂的種類等適當決定,通常,溫度為70~150℃,5~15分鐘。
通常,可以使用有機薄膜作為上述離型薄膜,最好是含有由聚乙烯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚(PPS)、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚醯亞胺和聚醯胺組成的群組中選擇的至少一種樹脂的有機薄膜,特別最好是PPS。
此外,可以使用在薄片狀增強材料中浸滲了熱硬化性樹脂組合物的片狀基片,至少有一個貫通孔,在上述貫通孔中填充導電性糊漿。
上述薄片狀增強材料只要能保持上述熱硬化性樹脂,沒有特別的限制,最好是由玻璃纖維織布、玻璃纖維無紡布、耐熱有機纖維織布以及耐熱有機纖維無紡布組成的群組中選擇的至少一種薄片狀增強材料。上述耐熱有機纖維是全芳香族聚醯胺(芳族聚醯胺樹脂)、全芳香族聚酯、聚丁烯過氧化等,其中最好是芳族聚醯胺樹脂。
上述熱硬化性樹脂要有耐熱性,但沒有特別的限制,特別是從耐熱性良好來看,最好是包含由環氧系列樹脂、酚醛系列樹脂和氰化物系列樹脂或者聚鄰苯二甲酸苯酯樹脂、聚苯醚樹脂組成的群組中選擇的至少一種樹脂。上述熱硬化性樹脂可以是其中的一種,也可以組合二種以上使用。
這種薄片狀基材的製作過程是在上述熱硬化性樹脂組合物中浸漬上述薄片狀增強材料後,使其乾燥,製作成半硬化狀態。
上述浸滲最好按以下條件進行,即在上述薄片狀基材整體中的上述熱硬化性樹脂的比例為30~60重量%。
在該製造方法中,當使用含有上述熱硬化性樹脂的薄片狀基材時,最好通過經加熱加壓處理的上述硬化性樹脂的硬化,進行上述布線基片的疊層。這樣,在上述布線基片的疊層工序中,上述熱硬化性樹脂的硬化溫度是200℃左右的低溫處理就足夠了。
上述薄片狀增強材料也可以是在聚醯亞胺、LCP、芳族聚醯胺等膜的薄片上塗敷熱硬化樹脂。
另外,該布線基片並不限於樹脂基片,也可以是陶瓷基片。這時,可以使用含有有機粘合劑、增塑劑和陶瓷粉末的淨化薄片作為薄片狀基材,其上至少有一個貫通孔,在上述貫通孔中填充導電性糊漿。該薄片狀基材具有高耐熱性、密閉性良好、熱傳導性優良。
上述陶瓷粉末最好是包含由Al2O3、MgO、ZrO2、TiO2、BeO、BN、SiO2、CaO以及玻璃組成的群組中選擇的至少一種陶瓷,特別最好是Al2O350~55重量%和玻璃粉45~50重量%的混合物。上述陶瓷可以是一種,也可以組合二種以上使用。
上述有機粘合劑,例如可以使用聚乙烯丁酸酯(PVB)、丙烯基樹脂、甲基纖維素樹脂等,上述增塑劑,例如可以使用丁基苄基鄰苯二甲酸酯(BBP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)等。
含有上述陶瓷等的淨化薄片,可以與含有上述無機填料和熱硬化性樹脂的薄片狀基材的上述製作方法一樣進行製作。各處理條件由上述構成材料的種類等適當決定。
例如,當用銀構成圖22所示複製材料的第2金屬層2403即布線層時,由於銀是具有耐氧化性的金屬,則可以在大氣中進行脫粘合劑處理和在大氣中的燒成,具有製作工藝容易的優點。另外,當用銅構成圖23和圖24所示第2金屬層2503、2603時,由於複製的布線部是易氧化的賤金屬,要求在非氧化環境例如氮環境中進行脫粘合劑處理和氮燒成工序。這樣,淨化薄片要求對應於該氮工序的構成。並且,對於在電感器、電容器、電阻器等的印刷中使用的載色劑、粘合劑,也要求在非氧化環境中有較強的熱分解性。
上述薄片狀基材的厚度,通常在100~250μm的範圍。
上述薄片狀基材,如上所述,最好至少有一個貫通孔,在上述貫通孔中填充導電性糊漿。上述貫通孔的位置通常應在能與布線圖接觸的位置,沒有特別的限制,最好在間距為250~500μm的簡單間隔位置上形成。
上述貫通孔的大小,沒有特別的限制,通常是直徑100~200μm的範圍,最好是直徑100~150μm的範圍。
上述貫通孔的形成方法由上述薄片狀基材的種類等適當決定,例如有碳酸氣體雷射加工、用衝印鉛字模型機加工、用金屬模一次加工等。
上述導電性糊漿,應具有導電性,沒有特別的限制,通常可以使用含有導電性金屬材料的顆粒的樹脂等。上述導電性金屬材料,例如可以使用銅、銀、金、銀鈀等;上述樹脂,可以使用環氧系列樹脂、酚醛系列樹脂、纖維素系列樹脂、丙烯基系列樹脂等有機粘合劑。
上述導電性糊漿中的上述導電性金屬材料的含量,通常在80~95重量%的範圍。當上述薄片狀基材是陶瓷淨化薄片時,用熱可塑性粘合劑代替熱硬化性樹脂,用玻璃粉末作為粘結劑。
在上述工序中,複製材料和薄片狀基材的粘結方法,以及從粘結在薄片狀基材上的複製材料剝離第1金屬層的方法,沒有特別的限制,但是在上述薄片狀基材包含陶瓷基片以外的熱硬化性樹脂的情況下,可按以下方法進行。
首先,按圖23(g)所示配置複製材料(圖23(f))和薄片狀基2508,經加熱加壓處理,使薄片狀基材中的熱硬化性樹脂熔融軟化,則在薄片狀基材中埋沒已形成布線圖的金屬層2503以及印刷的無源零件圖2505、2506、2507。2505是電感器,2506是電容器,2507是電阻器。但是,當在電介質層的兩面複製電容器電極的必要電路零件時,如圖23(g)所示,希望通過複製等在薄片狀基材2508上形成與其對應的布線圖2510。
接著,在上述熱硬化性樹脂的軟化溫度或硬化溫度下,對壓接了複製材料的薄片狀基材進行處理,在後者情況下,通過使上述樹脂硬化,可以粘結複製用材料和薄片狀基材。並且,第2金屬層2503和薄片狀基材2508的粘結也固定了。
上述加熱加壓條件,若是上述熱硬化性樹脂未完全硬化的條件,沒有特別的限制,通常是壓力約9.8×105~9.8×106Pa(10~100kg/cm2)、溫度為70~260℃、時間是30~120分鐘。
在複製材料(圖23(f))和薄片狀基材2508粘結後,拉伸作為載體層的第1金屬層2501,使其在剝離層界面剝離,則可從第2金屬層2503和無源零件圖2505、2506、2507剝離第1金屬層2501。
也就是,使剝離層介於中間,相對於第1金屬層的上述第2金屬層和零件圖的粘結強度,弱於相對於薄片狀基材的粘結強度,因此上述第1金屬層和第2金屬層及無源零件圖的粘結面剝離。其結果是在上述薄片狀基材上僅複製了部件和布線的圖形,而第1金屬層被剝離(參照圖23(h))。
上述熱硬化性樹脂的硬化也可以在從上述零件布線圖剝離第1金屬層以後進行。
另外,當上述薄片狀基材是構成上述陶瓷基片的淨化薄片時,可以採用以下方法。例如,圖22(a)~(d)的情況,在第1金屬層2401使用銅箔,而用電解電鍍法形成銀布線,作為第2金屬層2403即布線層。此後,用絲網印刷形成與該銀布線電連接的無源零件等,從而形成複製用零件和布線的圖形。但是,陶瓷基片情況下由於伴隨燒成,則未安裝圖22(e』)所示的半導體晶片。對於這種構成,與上述同樣,通過進行加熱加壓處理,將零件布線圖埋沒在作為薄片狀基材的淨化薄片中,可使淨化薄片與複製用零件布線圖形成材料粘結。
此後,與上述同樣,通過載體的剝離,除去上述部件布線圖以外的複製材料的構成材料。接著,在複製了零件布線圖的淨化薄片上,疊層約束用氧化鋁淨化薄片。然後,進行大氣中脫粘合劑處理和大氣中燒成處理,使上述陶瓷燒結,將複製的上述第2金屬層和零件圖固定在上述陶瓷基片上。由於該複製材料是用銀形成布線,因此具有可實現大氣中脫粘合劑和大氣中燒成的優點。
另外,在圖23(a)~(h)和圖24(a)~(h)方法的情況下,用銅箔形成第1金屬層,用使用光刻法的化學蝕刻法形成銅布線,作為第2金屬層即布線層。銅布線比用電鍍法製作的銀布線便宜,而且耐移動性良好。然後,用絲網印刷形成與該銅布線電連接的無源零件等,形成複製用零件布線圖。
但是,由於陶瓷基片情況下伴隨燒成,則未安裝圖22(e』)所示的半導體晶片。對於這種構成,與上述同樣,通過進行加熱加壓處理,將布線圖埋沒在上述薄片狀基材(淨化薄片)中,可以粘結薄片狀基材和複製用零件布線圖形成材料。然後,與上述同樣,通過載體的剝離,除去上述零件布線圖以外的構成材料。
接著,在複製了部件布線圖的淨化薄片上,疊層約束用氧化鋁淨化薄片。此後,在銅不氧化的環境例如氮環境中,進行脫粘合劑處理和燒成處理,通過使上述陶瓷燒結,將複製的第2金屬層和零件圖固定在陶瓷基片上。由於該複製材料的布線是銅,則複製材料本身可用比銀布線便宜的價格製成,但是銅布線必須在非氧化環境中進行燒成加工。
淨化薄片的粘合劑和構成無源零件的糊漿的粘合劑,必須利用例如甲基丙烯酸系列丙烯基粘合劑等熱分解性良好的粘合劑。
根據構成基片的淨化薄片和構成無源零件的陶瓷的燒結條件,區別使用複製材料。
上述加熱加壓條件根據上述淨化薄片和導電性糊漿中含有的有機粘合劑的種類等適當決定,通常是壓力約9.8×105~1.96×107Pa(10~200kg/cm2)、溫度為70~100℃、時間是2~30分鐘。因而,可以對淨化薄片無損傷地形成布線圖。
上述脫粘合劑處理的條件可以根據上述粘合劑的種類、構成布線圖的金屬等適當決定,通常是使用電爐,溫度為500~700℃,進行2~5小時處理。
上述燒成處理的條件根據上述陶瓷的種類等適當決定,通常是使用帶式爐,在空氣中或氮氣中,溫度為860~950℃,時間是30~60分鐘。
進一步對上述布線基片的第2製造方法即多層電路基片的製造方法予以說明。按照該方法,製作圖25所示多層電路基片時,可以將上述製成的單層電路基片順序疊層,再通過進行層間粘結而製成。當然,將單層電路基片疊層二層以上,再一起硬化也是可以的。
例如,在對具有包含熱硬化性樹脂的薄片狀基材的電路基片進行疊層時,如圖26(a)~(c)所示,與上述同樣,在薄片狀基材上,在未熱硬化的低溫區域僅複製部件布線圖,即可得到圖26(a』)~(c』)所示的單層電路基片。接著,在上述熱硬化性樹脂的硬化溫度,對該單層電路基片的疊層體進行加熱加壓處理,使上述熱硬化性樹脂硬化,從而使上述電路基片之間粘結固定。
在使進行零件布線圖複製時的加熱加壓條件的溫度為100℃以下時,複製後可將薄片狀基材當作預浸料使用。這樣,順序疊層單層電路基片而不須粘結,然後通過將多個疊層的單層電路基片一起粘結固定,即可製成多層電路基片。
例如,對薄片狀基材包含陶瓷的陶瓷電路基片進行疊層時,與上述同樣,在薄片狀基材上僅複製零件布線圖以後,疊層該單層陶瓷電路基片,通過進行加熱加壓處理,可同時進行陶瓷的燒成和電路基片間的粘結固定。
上述多層電路基片(圖25)的層數沒有特別的限制,通常是4~8層,也可以達到12層。上述多層電路基片的整體厚度,通常是500~1000μm。
構成上述多層電路基片(圖25)的最外層以外的中間層的電路基片表面,當考慮用內穿孔的電連接構造時,將布線圖埋入凹部的不是凸凹面,可以是平坦的。為了得到這種構造,可以使用第4或第5複製材料。上述多層電路基片的最外層,可以是表面平坦的電路基片,然而,對於表面有凹部而且在其底部形成第2金屬層等的布線基片,將更易於圖24(h)所示半導體晶片等的安裝。
以下,說明關於上述實施形式5~12的更具體的實施例。
實施例11圖22(a)~(g』)是第4複製材料製造工序的概略斷面圖。
如圖22(a)~(e)和圖22(a)~(e』)所示,製成了包含無源零件2405、2406、2407的複製材料(圖22(e))和包含有源零件的半導體晶片2408的複製材料(圖22(e』))。
如圖22(a)所示,準備厚度35μm的電解銅箔作為第1金屬層2401。首先,將銅鹽原料溶解在鹼性浴中,使其在高電流密度的旋轉滾筒中進行電沉積,製成金屬層(銅層)。連續卷繞該銅層,即製成電解銅箔。
如圖22(b)所示,用於膜保護層2404,形成布線的反圖形。此後,如圖22(c)所示,在上述第1金屬層2401的面上,用電解電鍍法對由銀構成的布線圖形成用金屬層2403進行疊層,使其厚度為9μm,製成圖22(d)所示的2層構造。進行粗糙化處理,使其表面的中心線平均粗糙度(Ra)為4μm左右。
然後,用篩網印刷形成相當於無源零件(電感器、電容器、電阻器)的部分。本實施例中,假設在陶瓷基片上進行安裝,設定了可同時燒成的無源零件的構成。
作為電感器2405,使用Ni-Zn鐵氧體粉以及丙烯基樹脂5重量%(共榮社化學制聚合度100cps)、萜品醇(關東化學社制)15重量%、BBP(關東化學社制)5重量%,用3個滾筒混勻這些成分,製成糊漿狀材料。
作為電容器2406,使用Pb系列鈣鈦礦化合物(PbO-MgO-Nb2O5-NiO-WO3-TiO2)粉狀體,按同樣的構成在3個滾筒中混勻,製成糊漿狀材料。作為電阻器2407,使用在氧化釕粉末5~50重量%中混合了低融點硼矽酸玻璃95~50重量%的材料,同樣製成糊漿狀材料。
使用這些糊漿,應用所定形狀的掩模,在圖22(d)所示2層構造上,如圖22(e)所示,分別印刷形成電感器2405、電容器2406、電阻器2407。印刷後,在90℃、20分鐘的條件下進行乾燥。
在陶瓷基片上進行複製、燒成和固定時,未在複製材料上形成半導體晶片等有源零件(參照圖22(e))。然而,在樹脂基片上複製時,可以對有源零件的半導體晶片2408等進行倒裝片式安裝(圖22(e』))。倒裝片式安裝後,注入未充滿部分2411,以填埋半導體晶片2408和布線圖2412的間隙,在150℃可以完全硬化一體化。
用圖22(e)的複製材料,如圖22(f)~(g)所示,製成陶瓷電路基片。
首先,準備複製布線圖的基片2409。該基片2409可按以下方法製成製作包含低溫燒成陶瓷材料和有機粘合劑的低溫燒成陶瓷淨化薄片A,在其上設置穿孔,在上述穿孔中填充導電性糊漿2410。以下表示上述淨化薄片A的成分組成。
(淨化薄片A的成分組成)陶瓷粉末Al2O3和硼矽酸玻璃的混合物(日本電氣硝子社制MLS-2000)88重量%羧酸系列丙烯基粘合劑(共榮社化學制納鈣長石8125T)10重量%BBP(關東化學社制)2重量%秤量上述各成分,實現上述組成,在該混合物中添加甲苯溶劑作為粘度調整用溶劑,使上述混合物的粘合液粘度達到約20Pa·s。接著,在其中加入氧化鋁圓石,在速度500rpm條件下,在筒中旋轉混合48小時,製成漿液。
然後,準備厚度75μm的PPS薄膜作為離型薄膜,在該PPS薄膜上,用上述粘合液,採用刮槳刀法製成間隙約0.4mm的造膜薄片。再使上述薄片中的上述甲苯溶劑揮發,除去上述PPS薄膜,即製成厚度220μm的淨化薄片A。該淨化薄片A,由於在作為有機粘合劑的上述羧酸系列丙烯基粘合劑中添加了增塑劑BBP,則具有高強度、撓性、以及良好的熱分解性。
利用其可撓性,按所定大小切割該淨化薄片A,使用衝印鉛字模型機,在間距為0.2mm~2mm的等間隔位置,設置直徑0.15mm的貫通孔(穿孔)。接著,用篩網印刷法在該貫通孔中填充穿孔填充用導電性糊漿。通過以上工序,即製成基片2409。導電性糊漿2410,按以下組成調配以下材料,由三個滾筒進行混勻。
(導電性糊漿2410)球形狀銀顆粒(三井金屬礦業社制粒子直徑3μm)75重量%丙烯基樹脂(共榮社化學制聚合度100cps)5重量%萜品醇(關東化學社制)15重量%BBP(關東化學社制)5重量%然後,如圖22(f)所示,在上述基片2409的兩面,連接圖22(e)的複製材料,使用熱壓機,在溫度70℃、壓力約5.88×106Pa(60kg/cm2)條件下加熱加壓處理5分鐘。關於電容器2406,為了形成用上下電極面夾住該電介質層的構造,也可以在基片2409上預先由複製等形成電極圖2411。這種方法只是在使用印刷形成電容器的本發明的複製材料時才是可能的,使用在基片淨化薄片上印刷電介質層的已有方法是困難的。
通過加熱加壓處理,上述基片2409中的丙烯基樹脂熔融軟化,上述第2金屬層的布線層2403和電路部件2405、2406、2407埋沒在基片2409中。
冷卻該基片2409和複製材料的疊層體後,從上述疊層體剝離作為複製材料的載體的金屬層2401,則得到了在兩面複製了布線層2403和電路零件2405、2406、2407的電路基片薄片。
接著,用在該燒成溫度未燒結的氧化鋁無機填料為原料的淨化薄片夾住該電路基片薄片,在大氣環境中脫粘合劑和燒成,進行固定。首先,為了除去電路基片(圖22(g))中的有機粘合劑,使用電爐,以25℃/小時的升溫速度,加熱到500℃,在溫度500℃處理2小時。再用帶式爐,在大氣中900℃下,對上述已經脫粘合劑處理的布線基片處理20分鐘,進行燒成。該條件是升溫20分鐘,降溫20分鐘,內外區合計60分鐘。燒成後,可以容易除去氧化鋁層。
該布線基片,燒成後,形成平坦的安裝表面。在該電路基片(22(g))的布線層2403上,也可以形成鍍金層。
在該電路基片上未發生翹曲、裂紋、變形。這是由於在平面方向採用了無收縮燒結工作方法,採用該方法,可以實現銅箔布線和陶瓷基片的同時燒成。電路零件(電感器、電容器、電阻器)的各個安裝位置也是正確的,可以一次複製形成按照嚴密設計的電路基片。
即使進行電容器高溫負荷可靠性試驗(125℃、50V、1000小時),在電容器2406電介質層的絕緣電阻也沒有下降,可以確保106Ω以上的絕緣電阻。並且,電介質層的介電常數是5000,基片層的介電常數是8.1。電感器2405的電感可以確保0.5μH。電阻器2407的電阻值可以實現100Ω到1MΩ的任意值。
這樣,使用本發明的複製材料,可以容易地實現包含電感器、電容器、電阻器等的無源零件的電路形成。
此外,本實施例的優點是通過在平面方向的無收縮燒成加工和用電鍍法的細緻的導電圖的複製加工,得到了電導率很大的布線,而且,由於在布線金屬中使用銀,則可在大氣中脫粘合劑和燒成。特別是可採用後者的加工,基片組成,電感器、電容器、電阻器等無源零件的各組成,都可以廣泛地選擇。
圖22(f』)(g』)表示將圖22(e』)所示複製材料複製、安裝、固定在樹脂系列基片的情況,與陶瓷淨化薄片的情況一樣,可以良好地進行一次性複製、安裝。
實施例12圖23(a)~(h)是表示使用第5複製材料的布線基片製造工序的概略斷面圖。
如圖23(a)~(f)所示,製作第5複製材料。
最初,如圖23(a)所示,準備厚度35μm的電解銅箔作為第1金屬層2501。具體地說,將銅鹽原料溶解在鹼性浴中,使其在高電流密度的旋轉滾筒中進行電沉積,製成金屬層(銅層),再連續卷繞該銅層,即製成電解銅箔。
然後,在上述第1金屬層2501的面上,形成鎳磷合金的薄鍍層作為剝離層2502。用電解電鍍法將與上述第1金屬層2501相同的電解銅箔進行疊層,形成厚度9μm的布線圖形成用金屬層2503,即第2金屬層。這樣,即製成3層構造的疊層體(參照圖23(a))。
進行粗糙化處理,使該表面的中心線平均粗糙度(Ra)為4μm。上述粗糙化處理,可在上述電解銅箔上通過析出銅的微細顆粒來進行。
接著,如圖23(b)所示,在上述疊層體上,用光刻法貼上幹膜保護層(DFR)2504,如圖23(c)所示,進行布線圖部分的曝光和顯影。然後,如圖23(d)所示,用化學蝕刻法(在氯化銅水溶液中添加銨離子的鹼系列溶液中浸漬)對上述疊層體中的第2金屬層2503進行蝕刻,形成任意的布線圖。該腐蝕劑僅蝕刻第2金屬層2503,並不蝕刻作為剝離層的鎳磷合金層。
此後,如圖23(e)所示,用剝離劑除去剩下的幹膜保護層,即可得到複製材料。
然後,用篩網印刷形成相當於無源零件的部分。本實施例中,假定在陶瓷基片上進行安裝,則使用可同時燒成的電感器、電容器、電阻器。
作為電感器2505,使用Ni-Zn鐵氧體粉和丙烯基樹脂5重量%(共榮社化學制聚合度100cps)、萜品醇(關東化學社制)15重量%、BBP(關東化學社制)5重量%,用3個滾筒混勻這些成分,製成糊漿狀材料。
作為電容器2506,使用Pb系列鈣鈦礦化合物(PbO-MgO-Nb2O5-NiO-WO3-TiO2)粉狀體,按同樣的構成,由3個滾筒進行混勻,製成糊漿狀材料。
作為電阻器2507,使用在氧化釕粉末5~50wt%中混合了低融點硼矽酸玻璃95~50wt%的材料,同樣製成糊漿狀材料。
使用這些糊漿,應用所定形狀的掩模,在圖23(e)所示複製材料上,如圖23(f)所示,印刷形成電感器2505、電容器2506、電阻器2507。使用該複製材料,如圖23(g)~(h)所示,製成陶瓷電路基片。
首先,準備基片2508。該基片2508可按以下方法製作製成包含低溫燒成陶瓷材料和有機粘合劑的低溫燒成陶瓷淨化薄片B,在其上設置穿孔,在上述穿孔中填充導電性糊漿2509。以下表示上述淨化薄片B的成分組成。
(淨化薄片B的成分組成)陶瓷粉末Al2O3和硼矽酸鉛玻璃的混合物(日本電氣硝子社制MLS-1000)88重量%甲基丙烯酸系列系列丙烯基粘合劑(共榮社化學制納鈣長石7025)10重量%
BBP(關東化學社制)2重量%秤量上述各成分,實現上述組成,在該混合物中添加甲苯溶劑作為粘度調整用溶劑,使上述混合物的粘合液粘度達到約20Pa·s。接著,在其中加入氧化鋁圓石,在速度500rpm條件下,在筒中旋轉混合48小時,製成漿液。
然後,準備厚度75μm的PPS薄膜作為離型薄膜,在該PPS薄膜上,用上述粘合液,採用刮槳刀法製成間隙約0.4mm的造膜薄片。再使上述薄片中的上述甲苯溶劑揮發,除去上述PPS薄膜,即製成厚度220μm的淨化薄片B。該淨化薄片B,由於在作為有機粘合劑的上述甲基丙烯酸系列丙烯基粘合劑中添加了增塑劑BBP,則具有撓性以及良好的熱分解性。
利用其撓性,按所定大小切割該淨化薄片B,使用衝印鉛字模型機,在間距為0.2mm~2mm的等間隔位置,設置直徑0.15mm的貫通孔(穿孔)。接著,用絲網印刷法在該貫通孔中填充穿孔填充用導電性糊漿2509。通過以上工序,即製成基片2508。導電性糊漿2509,按以下組成調配以下材料,由三個滾筒進行混勻。
(導電性糊漿2509)球形狀的銀顆粒(三井金屬礦業社制粒子直徑3μm)75重量%丙烯基樹脂(共榮社化學制聚合度100cps)5重量%萜品醇(關東化學社制)15重量%BBP(關東化學社制)5重量%接著,在基片2508的兩面,連接地配置上述製成的複製材料(圖23(f)),使用熱壓機,在溫度70℃、壓力約5.88×106Pa(60kg/cm2)條件下加熱加壓處理5分鐘。關於電容器2506,為了形成用上下電極面夾住該電介質的構造,在基片2508上由複製等形成電極圖2510。這種方法只是在使用印刷形成電容器的本發明的複製材料時才是可能的,使用在基片淨化薄片上直接印刷電介質層的已有方法是困難的。
通過加熱加壓處理,上述基片2508中的丙烯基樹脂熔融軟化,作為布線圖的第2金屬層2503和電路零件電感器2505、電容器2506、電阻器2507都埋沒在基片2508中。
冷卻該複製材料和基片2508的疊層體後,從上述疊層體剝離作為複製材料的載體的第1金屬層2501和剝離層2502,則得到了在兩面複製了作為布線圖的第2金屬層2503和電路零件電感器2505、電容器2506、電阻器2507的電路基片薄片。
然後,用在基片燒成溫度未燒結的氧化鋁無機填料為原料的淨化薄片夾住該電路基片薄片進行疊層,在氮環境中脫粘合劑和燒成,進行固定。
首先,為了除去電路基片薄片(圖23(h))中的有機粘合劑,使用電爐,以25℃/小時的升溫速度,加熱到600℃,在溫度600℃處理2小時。接著,用帶式爐,對已經脫粘合劑處理的布線基片在氮環境中900℃下處理20分鐘,進行燒成。該條件為升溫20分鐘,降溫20分鐘,合計60分鐘。燒成後,可以容易除去氧化鋁層。
在該布線基片上(圖23(h)),形成平坦的安裝表面。在該電路基片(圖23(h))的布線層503上,也可以形成鍍金層。
在該電路基片上未產生翹曲、裂紋、變形。這是由於在平面方向採用無收縮燒結方法,陶瓷基片僅在厚度方向收縮。這樣,可以實現銅箔布線和陶瓷基片的同時燒成。各個電路零件的安裝位置也是正確的,可以一次複製形成按照嚴密設計的電路基片。
即使進行電容器高溫負荷可靠性試驗(125℃、50V、1000小時),在電容器2506的電介質層的絕緣電阻也沒有下降,可以確保106Ω以上的絕緣電阻。並且,電介質層的介電常數是5000,基片層的介電常數是8.1。電感器2505的電感可以確保0.5μH。電阻器的電阻值可以實現100Ω到1MΩ的任意值。
這樣,使用本發明的複製材料,可以容易地實現包含電感器、電容器、電阻器等的電路形成。
實施例13圖24(a)~(h)是表示使用上述第6複製材料的布線基片的製造工序的概略斷面圖。
首先,按照圖24(a)~(f)所示,製作第6複製材料。
首先,準備厚度35μm的電解銅箔作為第1金屬層2601。將銅鹽原料溶解在鹼性浴中,使其在高電流密度的旋轉滾筒中進行電沉積,製成金屬層(銅層),再連續卷繞該銅層,即製成電解銅箔。
接著,在上述第1金屬層2601的面上,塗敷由有機層構成的薄的粘結劑,形成剝離層2602。然後,用電解電鍍法將與上述第1金屬層2601相同的電解銅箔進行疊層,形成厚度9μm的布線圖形成用第2金屬層2603。這樣,即可製成如圖24(a)所示的3層構造的疊層體。
進行粗糙化處理,使該表面的中心線平均粗糙度(Ra)為4μm左右。上述粗糙化處理,可在上述電解銅箔上通過析出銅的微細顆粒來進行。
然後,如圖24(b)所示,在上述疊層體上,用光刻法貼上幹膜保護層(DFR)2604。再如圖24(c)所示,進行布線圖部分的曝光和顯影。此後,如圖24(d)所示,上述疊層體中,不僅是第2金屬層2602,而且第1金屬層2601的表層部,也用化學蝕刻法(在氯化鐵水溶液中浸漬)蝕刻,形成任意布線圖。
以後,用剝離劑除去DFR2604,得到圖24(e)所示的3層構造。由於第1金屬層和第2金屬層都同樣由銅構成,因此用一次化學蝕刻,不僅在第2金屬層,還可在第1金屬層上部分地形成凸部布線層。該構造的特徵是可按布線圖形狀加工到作為載體層的第1金屬層。本實施例中,用有機層作為剝離層,然而,例如即使用鎳鍍層等,也可以得到具有同樣作用的複製材料。
該3層構造中,上述第1金屬層2601和布線圖形成用第2金屬層2603的剝離層2602,本身的粘結力弱但耐藥品性強,即使在整體該3層構造上進行蝕刻處理,層間不會剝離,可以毫無問題地形成布線圖。另一方面,使上述第1金屬層2601和第2金屬層2603的剝離層2602介於中間的粘結強度是40g/cm,剝離性良好。
然後,用絲網印刷形成電路零件。本實施例中,假定在樹脂系列基片上進行安裝,形成了可同時硬化的電感器、電容器、電阻器等無源零件。
作為電感器2605,使用Ni-Zn鐵氧體粉和液狀環氧樹脂10wt%(日本レツケ社制、EF-450)、偶聯劑0.3重量%(味的素社制、鈦酸鹽系列46B),用高速公轉、自轉的混勻機將這些成分混勻,製成糊漿狀材料。
然而,也製成了由將磁性合金粉、鐵矽鋁磁合金粉作為填料的同樣構成組成的糊漿。作為電容器2606,使用Pb系列鈣鈦礦化合物(PbO-MgO-Nb2O5-NiO-WO3-TiO2)粉狀體,按同樣的構成用混勻機進行混勻,製成糊漿狀材料。作為電阻器2607,製成由改變碳含有量的同樣構成組成的糊漿狀材料。
用這些糊漿,應用所定形狀的掩模,在圖24(e)所示3層構造上,如圖24(f)所示,通過印刷形成電路零件,從而形成第6複製材料。印刷後,在90℃、20分鐘條件下進行乾燥。
在本複製材料上,假定在仍用本複製材料進行複製後的布線基片上安裝半導體晶片2608,則形成了布線2613。
此後,如上述圖24(g)~(h)所示,用以下方法製成印刷電路基片。
首先,準備基片2610。該基片2610按下述方法製作配製由合成材料構成的薄片狀基材,在其上設置穿孔,在上述穿孔中填充導電性糊漿2611。以下表示上述薄片狀基片2610的成分組成。
(薄片狀基片2610的成分組成)Al2O3(昭和電工社制、AS-40粒徑12μm)90重量%液狀環氧樹脂(日本レツケ社制、EF-450)9.5重量%碳黑(東洋カ一ボン社制)0.2重量%偶聯劑(味的素社制、鈦酸鹽系列46B)0.3重量%秤量上述各成分,實現上述組成,在該混合物中添加甲基乙基酮溶劑作為粘度調整用溶劑,使上述混合物的漿液粘度達到約20Pa·s。接著,在其中加入氧化鋁圓石,在速度500rpm條件下,在筒中旋轉混合48小時,製成粘合液。
然後,準備厚度75μm的PET薄膜作為離型薄膜,在該PET薄膜上,用上述漿液,採用刮槳刀法製成間隙約0.7mm的造膜薄片。接著,在溫度100℃將該造膜薄片放置1小時,使上述薄片中的上述甲基乙基酮溶劑揮發,除去上述PET薄膜,製成厚度350μm的薄片狀基材601。由於在溫度100℃進行上述溶劑的除去,因此上述環氧樹脂仍是未硬化狀態,上述薄片狀基材具有撓性。
利用其撓性,按所定大小切割該薄片狀基材,使用碳酸氣體雷射,在間距為0.2mm~2mm的等間隔位置,設置直徑0.15mm的貫通孔(穿孔)。接著,用絲網印刷法在該貫通孔中填充穿孔填充用導電性糊漿2611。通過以上工序,即製成上述基片2610。上述導電性糊漿2611,按以下組成調配以下材料,由三個滾筒進行混勻。
(導電性糊漿2611)環形狀的銅顆粒(三井金屬礦業社制粒徑2μm)85重量%雙酚A型環氧樹脂(油化シエルエポキシ社制、環氧樹脂828)3重量%鈹鋯脂(グルシジルエステル)系列環氧樹脂(東都化成社制、YD-171)9重量%胺加合物硬化劑(味的素社制、MY-24)3重量%
接著,如圖24(g)所示,在上述基片2610的兩面,連接上述製成的複製材料(圖24(f))的零件圖,使用熱壓機,在溫度120℃、壓力約9.8×105Pa(10kg/cm2)條件下進行加熱加壓處理。
關於電容器2606,在形成用上下電極面夾住該電介質層的構造時,可以在基片2610上複製形成電極圖2612。這種方法在使用印刷形成電容器的本發明複製材料時是可能的,但在將陶瓷作為填料的合成薄片上,印刷電介質層的已有方法是困難的。
通過該加熱加壓處理,基片2610中的環氧樹脂(上述薄片狀基材和導電性糊漿2611中的環氧樹脂)熔融軟化,如圖24(h)所示,電路零件圖(電感器2605、電容器2606、電阻器2607)和作為布線圖的第2金屬層2603埋沒在基片2610中。接著,使加熱溫度進一步上升,在溫度175℃處理60分鐘,使上述環氧樹脂硬化。此後,在布線2613上倒裝片式安裝半導體晶片2608。
這樣,上述薄片狀基材和整個電路零件圖牢固粘結,而且上述導電性糊漿2611和各電路零件圖電連接(內穿孔連接)並牢固粘結。
然後,通過剝離作為載體層的第1金屬層2601和剝離層2602,如圖24(h)所示,得到了在兩面具有電路零件圖(電感器2605、電容器2606、電阻器2607)和布線圖(第2金屬層2603)的布線基片。在該布線基片上,形成了與複製材料第1金屬層2603被蝕刻的深度對應的凹部,全部布線圖和電路零件圖都在上述凹部的底部形成。
使用本複製材料,向基片2610進行第2金屬層2603等的複製時,使上述第1金屬層2601和第2金屬層2603的剝離層2602介於中間的粘結面容易剝離,則可以僅將上述第2金屬層2603和電路零件圖(電感器2605、電容器2606、電阻器2607)複製到上述基片上。
本實施例中,作為載體的第1金屬層2601由厚度35μm的銅箔構成,則即使複製時基片2610的基材變形,載體層也可以承受其變形應力。另外,本實施例的複製材料,由於布線部分構成凸部,則在壓接時,在載體層的第1金屬層2601的凹部,很容易流入基片2610的基材,易於抑制使圖形變形的橫方向的變形應力。因而,本實施例的圖形變形僅是相當於基材的硬化收縮的0.08%。
本實施例中,使用由有機層構成的剝離層,但是即使在剝離層使用具有200nm以下的厚度的Ni鍍層等鍍層,同樣可以實現布線圖的複製形成。
通過在凹部形成的布線2613上使凸部進行位置配合,則可在布線2613上容易地進行倒裝片式安裝半導體晶片2608的工作。
電路零件各個安裝位置是正確的,可以一次複製形成嚴密設計的電路基片。本實施例的布線基片,半導體晶片2608的凸部和布線2613的接合是良好的,具有半導體晶片2608的旁路電容器功能的安裝的電容器2606,也有良好的功能。即使進行電容器高溫負荷可靠性試驗(125℃、50V、1000小時),在電容器2606的電介質層的絕緣電阻也不會下降,可以確保106Ω以上的絕緣電阻。
電介質層的介電常數是200,基片層的介電常數是8.1。電感器2605的電感,不管是鐵氧體還是磁性合金,都可以確保0.5μH以上的足夠值。電阻器2607的電阻值可以實現100Ω到1MΩ的任意值。
這樣,使用本發明的複製材料,即可容易地實現包含布線圖、半導體晶片等有源零件、以及電感器、電容器、電阻器等無源零件的電路形成。
實施例14使用本發明第4~第6的複製材料,採用與上述實施例13同樣製作的合成材料構成的基片,製成圖25所示的多層布線基片。圖26是表示多層布線基片各層製作工序的概略斷面圖。
圖26中,2800A、2800B、2800C分別表示各複製材料。2800A是主要印刷形成電阻器2803的複製材料。2800B是主要印刷形成構成電容器2804的電介質層的複製材料。2800C是主要印刷形成構成電感器2805的磁性層的複製材料。
本實施例中,如圖26(a)~(c)所示,使用在基片薄片2806的內穿孔中預先填充了導電性糊漿2807的材料。其詳細構成與實施例13一樣,予以省略。
在多層布線基片最上層的表面形成的布線層2808和電容器2804的一個電極2809,用複製等預先在基片薄片2806上形成。在該複製中使用的複製材料,最好是與本發明的複製材料同樣的構造。
以往,當將印刷形成的無源零件內裝於多層基片時,在基片淨化薄片上,採用印刷形成各個無源零件的方法。但是,採用這種方法,將在基片表面產生數十μm厚度的臺階。因此,為了多層化,當在任何一層繼續基片的疊層時,電容器等的外周端部將由於加壓燒成時所加壓力而被壓碎變形,絕緣性很容易下降,頻繁發生電容器短路等。
本實施例中,如圖26(b)所示,一邊與在基片薄片2806上形成的電極圖2809進行位置配合,一邊進行在複製材料2800B上形成的電極2802和電介質層2804的壓接。這時,在流動性良好的基片薄片2806中埋入電極2802和電介質層2804,則如圖26(b』)所示,可在表面完全不產生臺階的狀態下,製成單層布線基片。
同樣,用複製材料2800A和2800C進行複製時,也不會產生臺階,如圖26(a』)和(c』)所示,分別形成平坦的表面。
最後,將圖26(a』)~(c』)所示的單層布線基片和圖26(d』)所示在兩面複製形成布線圖的布線基片進行疊層,通過上述的加熱加壓處理使薄片一次硬化。這樣,將內裝電感器、電容器、電阻器等電路零件的各層進行疊層,即可形成圖25所示的多層電路基片。本實施例中,由於各層都有無臺階的平坦表面,則可容易地進行疊層工序。
如上所述,本發明的第4~第6複製材料,由於在微細的布線圖上印刷形成電感器、電容器、電阻器等電路零件圖,並可一起將其複製,因此可以容易且正確地把它們安裝在基片上。為了複製安裝布線圖和零件圖,在各層表面不產生臺階地埋入線圖和零件圖。這樣,即可在布線不斷線和圖形形狀完整的狀態下容易地進行以後的疊層工序。
上述實施形式5~12和實施例11~14舉例說明了形成全部電感器、電容器、電阻器的複製材料,但是也可以不一定全部形成這些零件。
權利要求
1.一種複製材料,其特徵是具有至少2層,即作為載體的第1金屬層;第為布線圖的第2金屬層,在上述第1金屬層上具有與上述第2金屬層電連接的由印刷法形成的電路部件。
2.權利要求1記載的複製材料,其特徵在於,在上述第1金屬層和上述第2金屬層之間,具有可以剝離的粘合上述第1金屬層和第2金屬層的剝離層。
3.權利要求2記載的複製材料,其特徵在於,上述剝離層的厚度是1μm以下。
4.權利要求2或3記載的複製材料,其特徵在於,上述剝離層由有機層或金屬鍍層構成。
5.權利要求4記載的複製材料,其特徵在於,上述剝離層是Au鍍層。
6.權利要求2記載的複製材料,其特徵在於,通過上述剝離層,第1金屬層和第2金屬層的粘結強度是10gf/cm以上、50gf/cm以下的範圍。
7.權利要求1記載的複製材料,其特徵在於,上述電路零件包含從電感器、電容器、電阻器中選擇的至少一種零件。
8.權利要求1記載的複製材料,其特徵在於,上述電路零件由包含無機填料和樹脂組合物的材料構成。
9.權利要求1記載的複製材料,其特徵在於,上述電路零件由包含無機填料、有機粘合劑、增塑劑的材料構成。
10.權利要求1記載的複製材料,其特徵在於,上述第1金屬層的厚度是4~100μm的範圍,第2金屬層和電路零件的厚度是1~35μm的範圍。
11.權利要求1記載的複製材料,其特徵在於,在上述第1金屬層的表層部形成凹凸部,上述凸部對應於上述第2金屬層的布線圖,在上述凸部上形成上述第1金屬層的上層。
12.權利要求11記載的複製材料,其特徵在於,在上述第1金屬層,上述凸部的高度是1~12μm的範圍。
13.權利要求1記載的複製材料,其特徵在於,上述第1金屬層和第2金屬層各包含由銅、鋁、銀、鎳組成的群組中選擇的至少一種金屬。
14.權利要求1記載的複製材料,其特徵在於,上述第1金屬層和第2金屬層包含同樣成分的金屬。
15.一種複製材料的製造方法,其特徵是在第1金屬層上,將第2金屬層形成布線圖形狀,印刷形成與上述第2金屬層電連接的電路零件。
16.權利要求15記載的複製材料的製造方法,其特徵在於,用絲網印刷形成上述電路部件。
17.權利要求15或16記載的複製材料的製造方法,其特徵在於,用電鍍法形成上述第2金屬層。
18.一種複製材料的製造方法,其特徵是在第1金屬層上形成剝離層和第2金屬層;將上述第2金屬層和剝離層加工成布線圖形狀;印刷形成與上述第2金屬層電連接的電路零件。
19.權利要求18記載的複製材料的製造方法,其特徵在於,用絲網印刷形成上述電路部件。
20.權利要求18或19記載的複製材料的製造方法,其特徵在於,用化學蝕刻法,在將上述第2金屬層和剝離層加工成布線圖形狀的同時,在第1金屬層的表層部,形成其凸部對應於上述布線圖形狀的凹凸部。
21.權利要求20記載的複製材料的製造方法,其特徵在於,在形成上述第2金屬層以後,進行上述蝕刻之前,(a)在使上述第2金屬層表層露出布線圖形狀的狀態下,在上述第2金屬層上形成電鍍保護層,(b)在上述第2金屬層露出的領域,用電鍍法形成第3金屬層,(c)剝離上述電鍍保護層,此後,用上述化學蝕刻,對未形成上述第3金屬層領域的上述第2金屬層、上述剝離層、上述第1金屬層的表層部進行蝕刻。
22.權利要求21記載的複製材料的製造方法,其特徵在於,使用對用於上述化學蝕刻法的腐蝕劑化學穩定的金屬成分形成上述第3金屬層,使上述第3金屬層在上述化學蝕刻時具有蝕刻保護層的功能。
23.權利要求22記載的複製材料的製造方法,其特徵在於,由金或銀形成上述第3金屬層。
24.權利要求21記載的複製材料的製造方法,其特徵在於,在形成上述第3金屬層以後,剝離上述電鍍保護層之前,在上述第3金屬層上,使用對用於上述化學蝕刻法的腐蝕劑化學穩定的金屬成分形成第4金屬層,此後,進行上述電鍍保護層的剝離和上述化學蝕刻,對未形成上述第3和第4金屬層領域的上述第2金屬層、上述剝離層、上述第1金屬層的表層部進行蝕刻。
25.權利要求24記載的複製材料的製造方法,其特徵在於,使用對用於上述化學蝕刻法的腐蝕劑化學穩定的金屬成分形成上述第4金屬層,使上述第4金屬層在上述化學蝕刻時具有蝕刻保護層的功能。
26.權利要求25記載的複製材料的製造方法,其特徵在於,由金或銀形成上述第4金屬層。
27.權利要求20記載的複製材料的製造方法,其特徵在於,用電解電鍍法形成上述第2金屬層。
28.權利要求20記載的複製材料的製造方法,其特徵在於,上述第1金屬層和第2金屬層由同樣的金屬成分構成。
29.權利要求20記載的複製材料的製造方法,其特徵在於,用上述化學蝕刻法,使上述第1金屬層的表層部被蝕刻的深度是1~12μm的範圍。
30.權利要求20記載的複製材料的製造方法,其特徵在於,包含將上述第2金屬層的表面粗糙化的工序。
31.權利要求30記載的複製材料的製造方法,其特徵在於,經上述粗糙化處理的上述第2金屬層表面的中心線平均粗糙度是2μm以上。
32.一種布線基片,其特徵在於,具有電絕緣性基片和按照使用權利要求1~14的任一項記載的複製材料的複製方法在上述電絕緣性基片的至少一個主面上形成的布線圖和電路零件,上述電路零件與上述布線圖電連接,上述電路零件和上述布線圖被埋設在上述主面。
33.權利要求32記載的布線基片,其特徵在於,上述電絕緣性基片具有填充了導電性組合物的貫通孔;上述布線圖與上述導電性組合物電連接。
34.權利要求32或33記載的布線基片,其特徵在於,上述電絕緣性基片包含無機填料和熱硬化性樹脂組合物,具有填充了導電性組合物的貫通孔。
35.權利要求34記載的布線基片,其特徵在於,上述無機填料是從Al2O3、MgO、BN、AlN以及SiO2組成的群組中選擇的至少一種無機填料;上述無機填料的比例是70~95重量%;上述熱硬化性樹脂組合物的比例是5~30重量%。
36.權利要求32或33記載的布線基片,其特徵在於,上述電絕緣性基片是在由玻璃纖維織布、玻璃纖維無紡布、耐熱有機纖維織布、耐熱有機纖維無紡布組成的群組中選擇的至少一種增強材料中浸滲熱硬化性樹脂組合物構成的。
37.權利要求32或33記載的布線基片上,其特徵在於,上述電絕緣性基片由陶瓷材料構成。
38.權利要求37記載的布線基片,其特徵在於,上述陶瓷材料是由Al2O3、MgO、ZrO2、TiO2、SiO2、BeO、BN、CaO和玻璃組成的群組中選擇的至少一種陶瓷,或者是含有Bi-Ca-Nb-O的陶瓷。
39.一種疊層多個布線基片具有內穿孔構造的多層布線基片,其特徵在於,在至少一層上具有權利要求32~38記載的布線基片。
40.權利要求39記載的布線基片,其特徵在於,上述多個布線基片的至少一個是具有包含陶瓷的電絕緣性基片的陶瓷布線基片;上述陶瓷布線基片的至少一個在其至少一個主面上具有形成凸狀的布線圖;在形成上述凸狀布線圖的主面上疊層的布線基片是具有含有熱硬化性樹脂組合物的電絕緣性基片的複合布線基片;上述凸狀布線圖被埋設在上述複合布線基片的主面。
41.權利要求40記載的布線基片,其特徵在於,上述陶瓷布線基片的燒結溫度是1050℃以上。
42.權利要求39記載的布線基片,其特徵在於,上述多個布線基片的至少二個是具有包含陶瓷的電絕緣性基片的陶瓷布線基片;上述陶瓷布線基片的至少一個包含與其他陶瓷布線基片不同種類的陶瓷材料;在包含相互不同陶瓷材料的陶瓷布線基片之間,配置了具有含有熱硬化性樹脂組合物的電絕緣性基片的布線基片。
43.權利要求39記載的布線基片,其特徵在於,上述多個布線基片的至少最上層和最下層是具有含有熱硬化性樹脂組合物的電絕緣性基片的複合布線基片;在內層配置了具有包含陶瓷的電絕緣性基片的陶瓷布線基片。
44.一種使用權利要求1~14的任一項記載的複製材料的布線基片的製造方法,其特徵在於,將在上述複製材料上形成了至少第2金屬層和上述電路零件的一面,壓接在未硬化狀態的絕緣性薄片狀基材的至少一個主面上;通過剝離上述第1金屬層,在上述薄片狀基材上至少複製上述第2金屬層和上述電路部件。
45.權利要求44記載的布線基片的製造方法,其特徵在於,將上述複製後的薄片狀基材以仍是上述未硬化狀態疊層二層以上,形成疊層體;將上述疊層體的全層的上述薄片狀基材一起硬化。
46.權利要求44或45記載的布線基片的製造方法,其特徵在於,上述薄片狀基材含有無機填料和熱硬化性樹脂組合物,具有填充了導電性組合物的貫通孔。
47.權利要求46記載的布線基片的製造方法,其特徵在於,上述無機填料是由Al2O3、MgO、BN、AlN以及SiO2組成的群組中選擇的至少一種無機填料;上述無機填料對上述薄片狀基材整體的比例是70~95重量%;上述熱硬化性樹脂組合物對上述薄片狀基材整體的比例是5~30重量%;
48.權利要求44或45記載的布線基片的製造方法,其特徵在於,上述薄片狀基材是在由玻璃纖維織布、玻璃纖維無紡布、耐熱有機纖維織布、耐熱有機纖維無紡布組成的群組中選擇的至少一種增強材料中浸滲熱硬化性樹脂組合物構成的。
49.權利要求44或45記載的布線基片的製造方法,其特徵在於,上述薄片狀基材含有聚醯亞胺。
50.權利要求44或45記載的布線基片的製造方法,其特徵在於,上述薄片狀基材是包含有機粘合劑、增塑劑、以及含有由Al2O3、MgO、ZrO2、TiO2、SiO2、BeO、BN、CaO和玻璃組成的群組中選擇的至少一種陶瓷的陶瓷粉末的陶瓷薄片。
51.權利要求50記載的布線基片的製造方法,其特徵在於,對上述陶瓷薄片的兩主面進行使用上述複製材料的上述布線圖金屬層的複製;在上述陶瓷薄片的兩面或單面上,配置以在上述陶瓷薄片的燒結溫度下實質上不燒結收縮的無機組合物為主成分的約束薄片;與上述約束薄片一起燒成上述陶瓷薄片;燒成後,除去上述約束薄片,得到陶瓷布線基片。
52.權利要求51記載的布線基片的製造方法,其特徵在於,對含有熱硬化性樹脂組合物的薄片狀基材的至少一個主面進行使用上複製材料的上述布線圖金屬層的複製,得到複合布線基片;對上述陶瓷布線基片和上述複合布線基片進行疊層、加熱及壓接,得到多層布線基片。
53.權利要求51記載的布線基片的製造方法,其特徵在於,在上述陶瓷薄片上,在進行使用上述複製材料的上述布線圖金屬層的複製前,形成貫通孔,在上述貫通孔中填充導電性組合物。
54.一種布線基片的製造方法,其特徵在於,在陶瓷薄片上形成貫通孔;在形成上述貫通孔的陶瓷薄片的兩面,配置以在上述陶瓷薄片的燒成溫度下實質上不燒成收縮的無機組合物為主成分的約束薄片;與上述約束薄片一起燒成上述陶瓷薄片;燒成後,除去上述約束薄片;在上述貫通孔中填充熱硬化性導電性組合物,得到帶有穿孔導體的陶瓷基片;將形成包含在權利要求1~14的任一項記載的複製材料的至少第2金屬層的布線圖金屬層的一面,壓接在含有熱硬化性樹脂組合物的未硬化狀態薄片狀基材的至少一個主面上;將通過上述剝離層貼合在上述第2金屬層的上述第1金屬層從上述第2金屬層剝離,在上述薄片狀基材上複製上述布線圖金屬層;在上述複製的前或後,在含有上述熱硬化性樹脂組合物的薄片狀基材上形成貫通孔,在上述貫通孔中填充熱硬化性導電性組合物,得到帶有穿孔導體的複合布線基片;對上述陶瓷基片和上述複合布線基片進行疊層、加熱及壓接,得到多層布線基片。
55.權利要求53或54記載的布線基片的製造方法,其特徵在於,在上述陶瓷薄片上形成貫通孔時,對上述陶瓷基片和上述複合布線基片進行疊層時的位置配合銷釘用貫通孔也同時形成。
56.權利要求55記載的布線基片的製造方法,其特徵在於,形成的上述貫通孔的孔直徑比上述銷釘直徑大2~10%。
57.權利要求44或54的任一項記載的布線基片的製造方法,其特徵在於在使用上述複製材料的上述布線圖金屬層複製後,在上述薄片狀基材表面形成的布線圖金屬層上,進行電鍍處理。
全文摘要
提供一種能夠可靠且容易地將微細布線圖複製到基片上的複製材料。該複製材料具有至少3層,即作為載體的第1金屬層101、作為向基片複製布線圖的第2金屬層103、可以剝離地貼合第1和第2金屬層的剝離層102。在第1金屬層101的表層部,形成對應於布線圖的凹凸,在凸部領域上,形成剝離層102和第2金屬層103。
文檔編號H05K1/03GK1620220SQ200410085770
公開日2005年5月25日 申請日期2001年2月9日 優先權日2000年2月9日
發明者菅谷康博, 小松慎五, 平野浩一, 中谷誠一, 松岡康之, 朝日俊行, 山下嘉久 申請人:松下電器產業株式會社

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