多層布線基片及其制造方法

專利名稱：多層布線基片及其制造方法
技術領域：
本發明涉及多層布線基片以及制造多層布線基片的方法，其中多層布線基片能應用于集成電子元件的封裝基片。
更具體地，本發明涉及制造多層布線基片的方法，其中多層布線基片沒有芯基片并具有形成在積層的一個主表面上的金屬支撐框架主體。
背景技術：
最近，數字產品的速度日益明顯提高。按照上述的高速度趨勢，用于數字產品的封裝基片逐漸變小，并且連接端子(插腳)的數量增多，以滿足電子元件的高集成度以及高密度，這種電子元件包括安裝在封裝基片上的LSI(大規模集成電路)、IC(集成電路)芯片和/片形電容器。這就需要高布線密度的封裝基片。
為了生產高布線密度的封裝基片，最近積層方法引起關注。利用由樹脂材料制成的層與層的絕緣膜，積層方法在芯基片上形成層狀絕緣層。接著，用在層狀絕緣層上層疊布線層，這樣形成多層結構，從而最終形成積層。
日本專利未審查申請平11(1999)-233937(JP11-233937)和日本專利未審查申請平11(1999)-289025(JP11-289025)描述了在芯基片上具有積層的布線基片。
雖然產生了高密度布線，但通過上述積層方法形成的積層跟不上上述數字產品速度的需求。這可歸因于芯基片，芯基片是補償積層力學強度的元件。
更具體地如下所述原因1假若芯基片裝在封裝基片中，則對于高密度布線的封裝基片，由芯基片占據的空間(或面積)是無用的。這種無用可以進一步阻礙封裝基片的更高密度布線。
原因2速度提高的數字產品的電信號，其頻率可以高到數G(千兆)Hz。借助電信號的高頻率，(裝在封裝基片中的電子元件的)驅動源與電子元件之間的接線可以形成電感，這樣使布線長度相當長。換言之，芯基片的厚度不能忽略。
已經提出一種新型的封裝基片，它沒有芯基片，具有積層的特征，可以進行高密度布線。
圖5表示具有上述特征的新型封裝基片。其中形成包括布線層110和絕緣層90的積層80。圖5中未圖示補償積層80的力學強度的芯基片。代替芯基片的是形成在積層80一個主表面(圖5中的上表面)上的金屬支撐框架體70，用于補償積層80的力學強度。積層80的主表面(圖5中的下表面)具有第一金屬墊層40，而積層80的主表面(圖5中的上表面)具有第二金屬墊層65。積層80中包括的第一金屬墊層40和第二金屬墊層65中的每一個都具有暴露的表面。如上所述，積層80主表面(圖5中的上表面)的第二金屬墊層65成為安裝電子元件的連接端子。另一方面，積層80主表面(圖5中的下表面)的第一金屬墊層40成為連接端子，例如用于安裝到主板上。
在本發明說明書的下文中，沒有芯基片并具有積層作為多層布線層的封裝基片稱為“多層布線基片”。
日本專利未審查申請2002-16171(JP2002-026171)披露了一種類似于圖5的多層布線基片。
采用多層布線基片作為封裝基片(見圖5的典型示圖)能形成更高密度的布線，但是具有以下不利之處。
圖5中的金屬支撐框架體的形成是用于補償積層的力學強度。不像日本專利未審查申請平11(1999)-233937(JP11-233937)和日本專利未審查申請平11(1999)-289025(JP11-289025)，圖5中的金屬支撐框架體未涂覆積層的整個區域。因此，施加的外力易于在積層的布線層與絕緣層之間界面附近的區域引起應力集中。
參看圖5中的典型示圖，具有暴露表面的第二金屬墊層65與絕緣層90之間具有很小的接觸面積，從而當施加集中應力時將導致第二金屬墊層65的失效(包括裂紋等等)。另外，在制造階段，對積層的布線層和絕緣層之間界面附近的區域施加集中應力，也可以產生裂紋等等。
如上所述，包括在積層的布線層與絕緣層之間界面附近的區域引起裂紋等等的失效，可以造成包括電性能等等的積層質量降低。失效增大可以產生不合格產品。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種制造多層布線基片的方法，多層布線基片具有作為多層布線層的積層，其中多層布線基片沒有芯基片。
本發明的另一個目的是提高多層布線基片的積層質量，包括提高電性能。
本發明的再一個目的是提供適于制造積層的多層布線基片制造方法。
參看附圖，從以下的描述中，本發明的其它目的和特征將變得清楚。
根據本發明的一個方面，提供一種制造多層布線基片的方法。多層布線基片沒有芯基片并包括積層。積層包括絕緣層和布線層。在積層的第一主表面和第二主表面中的一個上制成金屬支撐框架體。該方法包括以下步驟1)完全在金屬支撐板的第一主表面上形成第一絕緣層。第一絕緣層包括在絕緣層中，并成為位于積層第一主表面一側的第一保護層，以及2)在第一絕緣層的第一主表面上的給定位置形成第一金屬墊層。第一金屬墊層包括在布線層中并成為金屬墊層。
根據本發明此方面，制造多層布線基片方法的第一特征如圖4(a)中的典型圖示所示，并且如下所述步驟1的第一子步驟形成第一絕緣層。
完全在金屬支撐板的第一主表面PF1上，形成絕緣層中所包括的第一絕緣層3。第一絕緣層3是位于積層第一主表面一側的第一保護層。
步驟1的第二子步驟形成第一金屬墊層此后，形成包括在布線層中的第一金屬墊層4。第一金屬墊層4成為形成在第一絕緣層3第一主表面PF2的給定位置上的金屬墊層。
根據圖6(a)中典型示圖所示的相關技術，形成第一金屬墊層4’和絕緣層10時，使(金屬支撐板2’的)第一主表面PF1和第一金屬墊層4’之間形成界面。
利用上述結構，接著順序形成布線層11和絕緣層10，從而形成多層結構，如圖6(b)-I和圖6(b)-II所示。
此后，如圖6(b)-I的典型示圖所示，部分去除構成金屬支撐板2’的區域，使第一金屬墊層4’在金屬支撐板[2’]側面的主表面部分暴露(為了避免與2和2’混淆，上面使用了帶括號的[2’])。
另外，如圖6(b)-II的典型示圖所示，基本全部去除構成金屬支撐板2’的區域，使第一金屬墊層4’在金屬支撐板[2’]側面的主表面全部暴露(為了避免與2和2’混淆，上面使用了帶括號的[2’])。
在圖6(b)-I和圖6(b)-II所示制造方法的去除步驟中，或者在圖6(b)-I和圖6(b)-II所示制造方法的去除步驟后，外力可能尤其集中在第一金屬墊層4’和絕緣層10之間的界面上，從而，包括裂紋等等的失效易于出現在圖6(b)-I和圖6(b)-II中的區域F附近的區域。
但是，在本發明中，如圖4(a)所示，在金屬支撐板2的第一主表面PF1上全部形成第一絕緣層3以及在第一絕緣層3的第一主表面PF2的給定位置形成第一金屬墊層4，能有效地防止出現上述包括裂紋等等的失效。如圖4(b)-I和圖4(b)-II所示，剛形成與第一金屬墊層4形成界面的絕緣層10，用于形成多層結構。
此后，如圖4(b)-I的典型圖示所示，部分去除構成金屬支撐板2的區域，使第一金屬墊層4在金屬支撐板2’側面的主表面部分暴露。
另外，如圖4(b)-II的典型示圖所示，基本全部去除構成金屬支撐板2的區域，使第一金屬墊層4在金屬支撐板2’側面的主表面全部暴露。
在圖4(b)-I和圖4(b)-II所示制造方法的去除步驟中，或者在圖4(b)-I和圖4(b)-II所示制造方法的去除步驟后，外力比較不可能集中在尤其是第一金屬墊層4和絕緣層10之間的界面上。換言之，消除了外力的集中。
更具體地，上述的消除外力集中如下所述與圖6(b)-I和6(b)-II中的第一金屬墊層[4’]接觸絕緣層10的區域相比，圖4(b)-I和圖4(b)-II中的第一金屬墊層4接觸絕緣層10(包括第一絕緣層3)的區域固定得更加牢固(為避免第一金屬墊層4和第一金屬墊層4’之間的混淆，上面的[4’]帶括號)。
在上文中，在圖4(b)-I中部分去除的構成金屬支撐板2的區域，被重新用于多層布線基片(最終產品)的金屬支撐框架體。
如上所述，在用于形成第一絕緣層的步驟1的第1子步驟中形成的第一絕緣層成為第一保護層，并作為多層布線基片(最終產品)的保護層，從而不影響生產效率。另一方面，在用于形成第一金屬墊層的步驟1的第2子步驟中形成的第一金屬墊層成為安裝電子元件的(多層布線基片(最終產品)的)連接端子，或者成為要安裝到主板等產品上的(多層布線基片(最終產品)的)連接端子。
刻蝕步驟在本發明生產多層布線基片的方法中，金屬支撐板在刻蝕步驟受到刻蝕處理。在刻蝕處理中，第一絕緣層用作刻蝕阻擋層。如上所述，構成金屬支撐板的區域經過部分去除步驟處理(圖4(b)-I)或者全部去除步驟處理(圖4(b)-II)。換言之，在本發明中，金屬支撐板的部分或全部去除步驟與刻蝕處理一起進行。機械磨削，例如平面磨削機，也可以去除金屬支撐板。但是，為了穩定地、方便地和選擇性地去除金屬支撐板，優選的是采用化學拋光，即刻蝕處理。機械磨削引起無意的振動，可以造成絕緣層與布線層之間界面上的應力集中。因此，優選采用刻蝕處理來去除金屬支撐板。
并且，在本發明中，第一絕緣層可成為刻蝕阻擋層。在圖6(b)-I和圖6(b)-II中，考慮刻蝕的選擇性，至少選擇如下的材料1.第一金屬墊層4’在金屬支撐板[2’]一側的表面層材料(為了避免與2和2’混淆，上面使用了帶括號的[2’])，以及2.金屬支撐板2’的材料。
但是，本發明沒有上述的刻蝕選擇性。例如，第一金屬墊層可以由一種材料制成并形成單獨一層。而且，第一金屬墊層可以與金屬支撐板的材料相同。換言之，考慮刻蝕的選擇性，本發明可以消除以下對第一金屬墊層的要求至少第一金屬墊層在金屬支撐板一側的表面層是由相對于金屬支撐板具有刻蝕選擇性的材料制成的。
并且，在本發明中，金屬支撐板和第一金屬墊層之間的材料組合可以拓寬，這樣提高了工作效率和工作便利性。
如上所述，金屬支撐板2的去除步驟通過刻蝕步驟進行，即刻蝕處理時第一絕緣層3作為刻蝕阻擋層，從而容易地去除金屬支撐板2。而且，在這種情況下，第一絕緣層3是由樹脂材料制成的。由此，刻蝕選擇性可以基本認為在樹脂材料與金屬之間，而不是上面參考圖6(b)-I和圖(b)-II所述的金屬與金屬之間。恰當地選擇刻蝕氣體和刻蝕液體的類型，能確保僅僅刻蝕金屬支撐板2。刻蝕方法包括干刻蝕和濕刻蝕。但考慮到成本，優選使用刻蝕液體的濕刻蝕。
在本發明制造多層布線基片的方法中，第一絕緣層經過打開處理。第一絕緣層在第一打開步驟中被打開，用于打開第一絕緣層的給定位置，從而第一金屬墊層在第一絕緣層一側的主表面包括涂覆第一絕緣層的涂層區和具有暴露表面的暴露區。
如上所述，第一金屬墊層成為安裝電子元件的連接端子或用于安裝到主板上的連接端子。因此，第一絕緣層經過打開處理，使第一金屬墊層4在第一絕緣層一側的至少部分表面暴露。第一絕緣層上對應于形成第一金屬墊層位置的給定位置經過打開步驟。打開步驟可大致分成圖7(a)所示的一種以及圖7(b)所示的一種。圖7(a)是典型示圖，表示第一金屬墊層在第一絕緣層一側的主表面包括涂覆第一絕緣層的涂層區和具有暴露表面的暴露區。另一方面，圖7(b)是典型示圖，表示第一金屬墊層在第一絕緣層一側的主表面基本全部暴露。
圖7(a)中包括涂覆第一絕緣層的涂層區和具有暴露表面的暴露區的第一金屬墊層4的第一主表面，與圖7(b)中的第一金屬墊層4相比，保證絕緣層10(包括第一絕緣層3)與第一金屬墊層4之間較大的接觸面積。由此，圖7(a)中第一金屬墊層4的第一主表面能防止外力(在生產中可以引起的)在絕緣層10與第一金屬墊層4之間界面的附近區域集中，從而有效防止裂紋等等在絕緣層10與第一金屬墊層4之間界面的附近區域產生。接著，本發明方法制造的金屬布線基片(最終產品)用于安裝電子元件等等，或者被安裝到主板等產品上。
在這種情況下，第一金屬墊層4借助焊料突起、焊料球等等成為觸點端子。因此，在某些情況下應力可以尤其在第一金屬墊層4與絕緣層10之間界面的附近區域產生，這些情況包括1.在第一金屬墊層上形成焊料突起、焊料球等等的過程中；2.在安裝電子元件等產品的過程中；3.在安裝電子元件等產品之后。
但在圖7(a)的結構中，上述失效可以被有效抑制。
總之，打開第一絕緣層的第一打開步驟優選如下所述打開第一絕緣層的給定位置，使第一金屬墊層在第一絕緣層一側的主表面包括涂覆第一絕緣層的涂層區和具有暴露表面的暴露區。
優選采用干刻蝕在上述第一打開步驟中打開第一絕緣層，從而使打開易于進行并且保證最終形成的打開空洞具有優選的直徑和結構。這里，第一絕緣層是層與層間的絕緣膜，在第一打開步驟之前經過硫化處理。例如，以下的步驟不適用于第一絕緣層使用光敏材料用作第一絕緣層的層與層的絕緣膜。通過一種借助光的成形方法打開第一絕緣層，該方法是濕刻蝕方法。使第一絕緣層受到硫化處理。
因此，這里使用的干刻蝕包括公知的方法，例如激光加工、等離子刻蝕、離子束刻蝕等等。目前，技術上最成熟的方法以及為了容易地加工一定直徑和結構的打開空洞，激光加工是優選的。考慮激光波長等因素，可以根據打開空洞的直徑和深度恰當地選擇公知的激光，包括受激準分子激光、二氧化碳激光、YAG(釔鋁石榴石)激光等等。
本發明制造多層布線基片的方法還包括1)形成第二絕緣層，它包括在絕緣層中并成為第二保護層，位于與積層第一主表面側相反的積層第二主表面一側，2)在形成第二絕緣層的形成步驟之前，形成完全在第二絕緣層之下的第二金屬墊層，第二金屬墊層包括在布線層中并成為金屬墊層，以及3)第二打開步驟使第二絕緣層經過打開處理，以及打開第二絕緣層的給定位置，使第二金屬墊層在第二絕緣層一側的主表面包括涂覆第二絕緣層的涂層區和具有暴露表面的暴露區。
上述的第一絕緣層成為位于積層第一主表面一側上的第一保護層。在與積層第一主表面側相反的積層第二主表面一側，還形成了第二保護層。成為第二保護層的第二絕緣層是這樣形成的(形成第二絕緣層的步驟)。在形成第二絕緣層的步驟之前，完全在第二絕緣層之下形成包括在布線層中并成為金屬墊層的第二金屬墊層(形成第二金屬墊層的步驟)。與第一金屬墊層類似，第二金屬墊層也成為安裝電子元件的連接端子或者用于被安裝到主板上的連接端子。但在上文中，第一金屬墊層和第二金屬墊層之一是用于安裝電子元件，而第一金屬墊層和第二金屬墊層中的另一個被安裝到主板上。
如上所述，通過形成第二金屬墊層的步驟形成第二金屬墊層以及通過形成第二絕緣層的步驟形成第二絕緣層。接著，隨后的打開第二絕緣層的第二打開步驟提供第二絕緣層的給定位置，從而第二金屬墊層在第二絕緣層一側的主表面包括涂覆第二絕緣層的涂層區和具有暴露表面的暴露區。
經過如上所述的第二打開步驟，如圖8典型示圖表示的，形成第二金屬墊層6和第二絕緣層5，類似于圖7(a)典型示圖表示的第一金屬墊層4和第一絕緣層3的形成。總之，絕緣層10(包括第二絕緣層5)與第二金屬墊層6之間的接觸區能牢固地固定，這樣防止外力(在生產中可以引起的)在絕緣層10與第二金屬墊層6之間界面的附近區域集中，并且進一步有效地防止裂紋等等在絕緣層10與第二金屬墊層6之間界面的附近區域中產生。
在上文中，在某些情況下應力可以尤其在第二金屬墊層與絕緣層之間界面的附近區域產生，這些情況包括1.在第二金屬墊層上形成焊料突起、焊料球等等的過程中；2.在第二金屬墊層安裝電子元件等產品的過程中；3.在第二金屬墊層安裝電子元件等產品之后；4.在第二金屬墊層被安裝到主板等產品上的過程中；5.在第二金屬墊層被安裝到主板等產品上之后。
但在圖8的結構中，上述失效可以被有效抑制。
干刻蝕(包括激光加工、等離子刻蝕、離子束刻蝕等等)可應用于上述第二打開步驟中來打開第二絕緣層。但下面的方法也可以應用于干刻蝕首先，使第二絕緣層經過形成第二絕緣層的步驟包括層與層間的絕緣膜，絕緣膜由光敏材料制成。在形成第二絕緣層的步驟中，省略了硫化處理。換言之，未受硫化處理的層與層間的絕緣膜(光敏材料)被認為是第二絕緣層。在第二打開步驟中，使用公知的借助光的成形方法，利用紫外線照射、曝光和顯影能形成空洞。使用借助光的成形方法包括在打開第二絕緣層的步驟中或者在打開第二絕緣層之后對第二絕緣層的硫化處理。
本發明中包括多層布線基片的封裝基片形成如下兩種連接端子與連接端子之間的距離1.距離A是在多層布線基片上用于安裝電子元件的連接端子之間形成的；2.距離B是在用于將多層布線基片安裝到主板上的連接端子之間形成的。
通常，由于電子元件連接端子之間的距離，距離A小于距離B。從而金屬墊層在電子元件一側的墊面積(主表面)小于金屬墊層在主板一側的墊面積(主表面)。因此，金屬墊層在電子元件一側的主表面的打開和暴露區小于金屬墊層在主板一側的主表面的打開和暴露區。
綜上所述，在本發明制造多層布線基片的方法中，通過第一打開步驟形成的第一金屬墊層的暴露區小于通過第二打開步驟形成的第二金屬墊層的暴露區。并且，第一打開步驟使用干刻蝕。在上文中，干刻蝕包括公知的刻蝕，包括激光加工、等離子刻蝕、離子束刻蝕等等。在上述刻蝕中，基于上面所述的原因，激光加工是優選的，即(重復地)，它是技術上最成熟的方法并容易地加工一定直徑和結構的打開空洞。
如上所述，在第一打開步驟中，優選干刻蝕用于打開第一絕緣層的給定位置。更具體地，使用激光加工、等離子加工和離子束刻蝕的打開方法，比借助光的成形方法更加有效，特別是對于減小空洞的直徑大小。這里，通過第一打開步驟形成的第一金屬墊層的暴露區小于通過第二打開步驟形成的第二金屬墊層的暴露區，這樣，使用第一金屬墊層作為安裝電子元件的連接端子。并且，第一打開步驟不能使用借助光的成形方法，通過完成打開并接著進行層與層間的絕緣膜的硫化處理達到提高工作效率。結果，第一打開步驟使用干刻蝕，以便優選地獲得盡可能多的干刻蝕的好特征。因此，使用第一金屬墊層用作安裝電子元件的連接端子能夠根據電子元件連接端子與連接端子之間距離的減小，在打開第一絕緣層的第一打開步驟中形成第一金屬墊層的恰當暴露區。
用作連接端子安裝電子元件的第一金屬墊層，其第一金屬墊層在第一絕緣層一側的主表面優選地在2800μm2到32000μm2的范圍內。但是，完全成形為圓形的第一金屬墊層的主表面，其直徑可以是60μm到200μm(為了計算圓面積，所有數字表示為兩位有效數字，并包括舍入后的數字范圍)。第一金屬墊層在第一絕緣層一側的主表面是根據目前電子元件連接端子與連接端子之間的距離以及設計限制確定的。第一金屬墊層在第一絕緣層一側的主表面面積超過32000μm2，可引起第一金屬墊層之間的最小距離不足，導致可能的電氣短路。另一方面，第一金屬墊層在第一絕緣層一側的主表面面積低于2800μm2，不可能在第一打開步驟中充分固定(第一金屬墊層上)涂覆第一絕緣層的涂層區。
在上述第一金屬墊層在第一絕緣層一側的主表面的限制面積下，在第一打開步驟后暴露的第一金屬墊層的暴露區，優選地在1900μm2到26000μm2的范圍內。但是，當暴露區完全成形為圓形時，暴露區的直徑優選地在50μm到180μm之間(為了計算圓面積，所有數字表示為兩位有效數字，并包括舍入后的數字范圍)。
第一金屬墊層的暴露區超過26000μm2，不可能在第一打開步驟中固定(第一金屬墊層上)涂覆第一絕緣層的涂層區。
另一方面，第一金屬墊層的暴露區低于1900μm2，可能導致在第一打開步驟中形成的第一絕緣層空洞的直徑太小。由此，由于激光的聚焦深度，不能容易地固定空洞深度，從而降低工作效率。
作為連接端子要安裝到主板等等之上的第二金屬墊層，其第二金屬墊層在第二絕緣層一側的主表面優選地在49000μm2到600000μm2的范圍內。但是，完全成形為圓形的第二金屬墊層的主表面，其直徑可以是250μm到870μm(為了計算圓面積，所有數字表示為兩位有效數字，并包括舍入后的數字范圍)。第二金屬墊層在第二絕緣層一側的主表面是根據目前主板連接端子與連接端子之間的距離以及設計限制確定的，即根據安裝多層布線基片的側面確定的。如果第二金屬墊層在第二絕緣層一側的主表面超過600000μm2，可能引起第二金屬墊層之間的最小距離不足，導致可能的電氣短路。另一方面，第二金屬墊層在第二絕緣層一側的主表面低于49000μm2，不可能在第二打開步驟中充分固定(第二金屬墊層上的)涂覆第二絕緣層的涂層區。
在上述第二金屬墊層在第二絕緣層一側的主表面的限制面積下，在第二打開步驟后暴露的第二金屬墊層的暴露區，優選地在30000μm2到400000μm2的范圍內。但是，當暴露區完全成形為圓形時，暴露區的直徑優選地在200μm到710μm之間(為了計算圓面積，所有數字表示為兩位有效數字，并包括舍入后的數字范圍)。
第二金屬墊層的暴露區超過400000μm2，不可能在第二打開步驟中固定(第二金屬墊層上的)涂覆第二絕緣層的涂層區。
另一方面，第二金屬墊層的暴露區小于30000μm2，可能引起在第二打開步驟中形成的第二絕緣層空洞的直徑太小。由此，甚至使用激光(不是說使用借助光的成形方法)也不能容易地固定空洞深度，從而降低工作效率。
附圖簡述

圖1表示根據本發明第一實施例制造多層布線基片1方法的步驟；圖2表示根據本發明第二實施例造多層布線基片1方法的步驟；圖3表示根據本發明第三實施例造多層布線基片1方法的步驟；圖4說明本發明中形成第一絕緣層3的作用，其中圖4(a)表示形成第一絕緣層3的方法的第一特征；圖4(b)-I表示構成金屬支撐板2的區域被部分去除；以及圖4(b)-II表示構成金屬支撐板2的區域被全部去除；圖5表示按照相關技術的多層布線基片100的典型示圖；圖6說明按照相關技術形成絕緣層10的效果，并與本發明中圖4所示的第一絕緣層3對比，其中圖6(a)表示形成絕緣層10的方法的特征；圖6(b)-I表示構成金屬支撐板2’的區域被部分去除；以及圖6(b)-II表示構成金屬支撐板2’的區域被全部去除；以及圖7說明形成本發明第一絕緣層3和第一金屬墊層4，其中圖7(a)是一個典型示圖，表示第一金屬墊層4在第一絕緣層3一側的主表面包括涂覆第一絕緣層3的涂層區以及具有暴露表面的暴露區；以及圖7(b)是一個典型示圖，表示第一金屬墊層4在第一絕緣層3一側的主表面全部暴露；圖8說明形成本發明中第二絕緣層5和第二金屬墊層6；圖9表示按照本發明實施例1得到的SEM(掃描電鏡)觀察結果；
圖10表示按照本發明對比實施例得到的SEM觀察結果。
具體實施例方式
下面參考附圖詳細描述本發明的不同實施例。
為了容易理解，下面描述中包含不同的方向術語，例如左、右、上、下、前、后等等。但是，這些術語僅是相對于附圖而言的，在附圖中表示元件的相應部分。
第一實施例如圖1所示，根據本發明的第一實施例(基本實施例)，提供了一種制造多層布線基片1的方法。
步驟1形成第一絕緣層的步驟1的第1子步驟在整個金屬支撐板2的第一主表面PF1上，層疊(粘貼在一起)層與層間的絕緣膜，使之經過硫化處理，從而形成絕緣層3(其厚度為，例如，30μm)。
在上文中，用于形成金屬支撐板2的材料包括Cu、Cu合金、SUS鋼(根據JIS，這里JIS代表日本工業標準)、Fe-Ni合金、Al、Al合金、殷鋼(Invar)、鎳鐵(Invar)合金等等。形成第一絕緣層3的層與層間的絕緣膜優選地由公知的材料制成，包括光敏樹脂、熱固樹脂等等。但是，對于形成第一絕緣層3，熱固樹脂是更優選的，因為在下面所述的第一打開步驟中特別地使用激光打開第一絕緣層3。
并且，熱固樹脂包括，例如，聚酰亞胺衍生物或環氧衍生物。
形成第一金屬墊層的步驟1的第2子步驟此后，如步驟1所示，通過在第一絕緣層3第一主表面PF2的給定位置上鍍Cu，形成第一金屬墊層4(其厚度為，例如，15μm)。
步驟2此后，在第一金屬墊層4上，層疊層與層間的絕緣膜，并經過硫化處理，從而形成絕緣層10(其厚度為，例如，30μm)。此后，通過在絕緣層10表面的給定位置上鍍Cu形成布線層11(其厚度為，例如，15μm)。并且，打開(例如，使用激光)絕緣層10的給定位置，利用鍍Cu形成包括在布線層11中的通過導體，在形成通過導體后，布線層11和第一金屬墊層4可以在絕緣層10中形成層與層間的連接。此后，按如此順序進行，多層結構的絕緣層10和布線層11形成疊層體，如圖1中步驟2所示。
形成第二絕緣層的步驟2的第2子步驟如此得到的疊層體使其成為第二絕緣層5(其厚度為，例如，30μm)的最外層(最上層)，根據第一實施例，在形成第二絕緣層5的步驟2的第2子步驟中形成。
形成第二金屬墊層的步驟2的第1子步驟在形成第二金屬墊層6的步驟2的第1子步驟中，完全在第二絕緣層5之下形成第二金屬墊層6(其厚度為，例如，15μm)。步驟3此后，在第二打開步驟中，使用激光打開第二絕緣層5的給定位置，如下所述第二打開步驟形成一結構，在該結構中，第二金屬墊層6在第二絕緣層5一側的主表面包括涂覆第二絕緣層5的涂層區和具有暴露表面的暴露區。
在第二打開步驟中，借助光的成形方法能替代激光。但在這種情況下，借助光的成形方法通過使用至少由光敏材料制成的層與層間的樹脂，在步驟2中不進行硫化處理。在步驟3中，掩模處理后的第二絕緣層5受到紫外線的照射、曝光和顯影，從而在第二打開步驟后形成上述結構(即，第二金屬墊層6在第二絕緣層5一側的主表面包括涂覆第二絕緣層5的涂層區和具有暴露表面的暴露區的結構)。并且，在打開第二絕緣層5之后或者在打開第二絕緣層5的過程中，使用借助光的成形方法使第二絕緣層5經過硫化處理。
步驟4金屬支撐板2經過刻蝕處理(刻蝕步驟)，用濕刻蝕(刻蝕液體)選擇性地刻蝕(去除)金屬支撐板2。在刻蝕步驟，第一絕緣層3成為刻蝕阻擋層。在上文中，刻蝕保護(圖1中未圖示)形成在第二絕緣層5的表面，從而阻止第二金屬墊層6接觸刻蝕液體。
刻蝕步驟的刻蝕液體在金屬支撐板2的材料與第一絕緣層3的材料之間具有不同的選擇性。在刻蝕步驟中優選的是較大的刻蝕選擇性。
步驟5此后，在第一打開步驟中使用激光打開第一絕緣層3的給定位置，如下所述第一打開步驟形成這種結構，在該結構中第一金屬墊層4在第一絕緣層3一側的主表面包括涂覆第一絕緣層3的涂層區和具有暴露表面的暴露區。
第一打開步驟后，第一金屬墊層4和第二金屬墊層6中每一個的暴露區經過非電解的Ni-P鍍(圖1中未圖示)和鍍Au(圖1中未圖示)，從而形成包括布線層11(包括第一金屬墊層4和第二金屬墊層6)和絕緣層10(第一絕緣層3和第二絕緣層5)的積層50。
按照第一實施例，形成第二絕緣層5。第二絕緣層5成為積層50中的第二保護層。另一方面，第一絕緣層3成為第一保護層。并且，第一金屬墊層4和第二金屬墊層6中的一個是用于安裝電子元件的連接端子，而第一金屬墊層4和第二金屬墊層6中的另一個是用于被安裝到主板或其它布線基片上的連接端子。
步驟6按照第一實施例，第二金屬墊層6用作安裝電子元件的連接端子。
金屬支撐框架體7在第二絕層5的給定位置形成。金屬支撐框架體7由金屬材料制成，包括Cu、Cu合金、SUS鋼(根據JIS，這里JIS代表日本工業標準)、Fe-Ni合金、Al、Al合金、殷鋼、鎳鐵合金等等。
在上述步驟1、步驟2、步驟3、步驟4、步驟5和步驟6中能形成多層布線基片1。如此形成的多層布線基片1用作封裝基片。因此，第二金屬墊層6通過焊料突起與電子元件電氣連接，而第一金屬墊層4通過焊料球與主板和其它布線基片電氣連接。
在上文中，多層布線基片1的絕緣層10允許具有以下材料1.第一絕緣層3由熱固性樹脂制成，而其它的絕緣層10由光敏材料制成。
2.絕緣層10完全由熱固性樹脂制成。
并且，第一金屬墊層4可以成為安裝電子元件的連接端子。在這種情況下，在圖1的步驟2中形成的積層50的絕緣層10和布線層11具有顛倒的排列和布線圖案。
制造多層布線基片1的方法不限于按照第一實施例的這種方法。只要技術范圍不偏離權利要求的范圍，本領域的一般技術人員可以對實施例進行修改和變化。
下面描述本發明的其它實施例。
第二實施例如圖2所示，根據本發明第二實施例，提供了一種制造多層布線基片1的方法。
根據第二實施例，第一金屬墊層4成為安裝電子元件的連接端子。由于與第一實施例的描述非常相似，因此基本省略了第二實施例的步驟1、步驟2和步驟3的描述。但根據第二實施例，在圖2的步驟2中，絕緣層10和布線層11的形成，使形成布線層11的布線圖案的方式和結構，相對于第一實施例中圖1的步驟2是顛倒的。
步驟4金屬支撐板2經過帶有掩模處理的刻蝕步驟(刻蝕處理)，使金屬支撐板2的區域被部分去除。但是，在刻蝕步驟之后，剩余的金屬支撐板2不允許跨過第一金屬墊層4下面的區域。更具體地，此區域是從第一金屬墊層4的厚部分上完全向下的投影區。
步驟5此后，打開第一絕緣層3的給定位置，這與第一實施例中圖1的步驟5所示的過程(第一打開步驟)非常相似。
在第一打開步驟后，第一金屬墊層4和第二金屬墊層6中每一個的暴露區經過非電解的Ni-P鍍(圖2中未圖示)和鍍Au(圖2中未圖示)，從而形成包括布線層11(包括第一金屬墊層4和第二金屬墊層6)和絕緣層10(第一絕緣層3和第二絕緣層5)的積層50。
在圖2中步驟4的刻蝕步驟之后，金屬支撐板2的剩余部分通常用作金屬支撐框架體7，如同根據第一實施例在圖1中步驟6中形成的。結果，形成積層50，從而形成多層布線基片1。
第三實施例如圖3所示，根據本發明的第三實施例，提供了一種制造多層布線基片1的方法。
由于與第一實施例的描述非常相似，因此基本省略了第三實施例的步驟1和步驟2的描述。但根據第三實施例，在圖3的步驟2中，第二絕緣層5具有未硫化的層與層間的絕緣膜(由光敏樹脂制成)，即未經過硫化處理。
步驟3利用紫外線的照射、曝光和顯影對第二絕緣層5進行圖案形成處理，從而形成圖3中步驟3所示的圖案。在圖案形成處理中或圖案形成處理后，第二絕緣層5經過硫化處理。
此后，根據第三實施例在圖3中的步驟4、步驟5和步驟6與根據第一實施例在圖1所示的非常相似，從而在圖3的步驟6形成多層布線基片1。這里，第一金屬墊層4成為安裝電子元件的連接端子。
在根據第三實施例的圖3所示的多層布線基片1中，第二金屬墊層6在第二絕緣層5一側的主表面未涂覆第二絕緣層5。在制造步驟中外力引起的應力，考慮到產品流動，很可能集中在第一金屬墊層4與第一絕緣層3之間的界面上。基于上述原因，在圖3的步驟1中，第一絕緣層3和第一金屬墊層4順序地層疊在金屬支撐板2的主表面上。綜上所述，如果在圖3中保證步驟1，則至少能達到本發明的最初目的。
實例下面描述的是實驗結果，用于檢驗本發明制造多層布線基片1方法的效果。
實例1根據第二實施例的制造多層布線基片的方法，制造了圖2中步驟5所示的多層布線基片。所制造的多層布線基片的第一金屬墊層(對應于圖2中的第一金屬墊層4)的暴露主表面經過非電解Ni-P鍍和鍍Au，從而借助非電解鍍層在第一金屬墊層的主表面上形成焊料突起。接著，將電子元件(IC芯片)安裝到焊接突起上。
另一方面，所制造的多層布線基片的第二金屬墊層(對應于圖2中的第二金屬墊層6)的暴露主表面經過非電解Ni-P鍍和鍍Au，從而借助非電解鍍層在第二金屬墊層的主表面上形成焊料球。
由未充滿的樹脂61制成的絕緣密封樹脂層位于電子元件與多層布線基體之間。
對比實例在與上述實例1非常相似的條件下，制造多層布線基片。但在此對比實例中，第一金屬墊層和第二金屬墊層中每一個的主表面完全暴露，如同圖7(b)中表示的第一金屬墊層4。
用SEM(掃描電鏡)觀察上述根據實例1和對比實例制造的多層布線基片的截面。圖9表示實例1的觀察結果，而圖10表示對比實例的觀察結果。
在圖9中，表示實例1的多層布線基片，在第一金屬墊層4與絕緣層之間的界面上或者在第二金屬墊層6與絕緣層之間的界面上沒有裂紋等等，從而證明多層布線基片是好的。
圖10(a)表示從第一金屬墊層4到第二金屬墊層6之間區域的實驗結果。圖10(b)表示第一金屬墊層4附近區域的放大圖。結合圖10(a)和圖10(b)，對比實例的多層布線基片在第一金屬墊層4和絕緣層之間的界面上以及在第二金屬墊層6和絕緣層之間的界面上具有裂紋。裂紋看起來是由于在第一金屬墊層4和絕緣層之間的界面上以及在第二金屬墊層6和絕緣層之間的界面上的應力集中過大產生的。
綜合上述實例1和對比實例的結果，第一金屬墊層和第二金屬墊層中每一個的主表面優選地應分別涂覆第一絕緣層和第二絕緣層，從而形成多層布線基片，其中有效抑制了在形成焊料突起60和焊料球62中產生裂紋。
在制造實例1和對比實例的多層布線基片的方法中，在形成焊料突起60或焊料球62之前(換言之，在圖2中的步驟5)，SEM(觀察截面)沒有發現積層中存在裂紋。上述無裂紋的狀態表明，本發明權利要求1所述的制造多層布線基片的方法能有效地抑制制造步驟中產生裂紋。
本發明申請是基于先前的日本專利申請P2002-270225(2002年9月17日在日本提交)。其中提出優先權的日本專利申請P2002-270225的全部內容，在此引用作為參考，以便保護錯誤翻譯或落掉的部分。
本發明的范圍由權利要求限定。
權利要求
1.一種制造多層布線基片的方法，所述多層布線基片沒有芯基片并包括積層，該積層包括絕緣層和布線層，積層第一主表面和第二主表面中的一個主表面具有金屬支撐框架體，所述方法包括以下步驟1)在金屬支撐板的第一主表面上全部形成第一絕緣層，第一絕緣層包括在絕緣層中并成為位于積層第一主表面一側的第一保護層；以及2)在第一絕緣層的第一主表面的給定位置上形成第一金屬墊層，第一金屬墊層包括在布線層中并成為金屬墊層。
2.如權利要求1所述的制造多層布線基片的方法，其特征在于金屬支撐板經過刻蝕步驟，用以進行刻蝕處理；以及刻蝕處理使用第一絕緣層作為刻蝕阻擋層。
3.如權利要求1所述的制造多層布線基片的方法，其特征在于所述方法還包括第一打開步驟使第一絕緣層經過打開處理；以及打開第一絕緣層的給定位置，使第一金屬墊層在第一絕緣層一側的主表面包括涂覆第一絕緣層的涂層區和具有暴露表面的暴露區。
4.如權利要求3所述的制造多層布線基片的方法，其特征在于第一打開步驟使用干刻蝕。
5.如權利要求4所述的制造多層布線基片的方法，其特征在于第一打開步驟的干刻蝕是激光加工。
6.如權利要求3所述的制造多層布線基片的方法，其特征在于所述方法還包括以下步驟1)形成第二絕緣層，第二絕緣層包括在絕緣層中并成為第二保護層，該第二保護層位于與積層第一主表面一側相反的積層第二主表面一側上；2)在形成第二絕緣層的成形步驟之前，完全在第二絕緣層之下形成第二金屬墊層，第二金屬墊層包括在布線層中并成為金屬墊層；以及3)第二打開步驟使第二絕緣層經過打開處理；以及打開第二絕緣層的給定位置，使第二金屬墊層在第二絕緣層一側的主表面包括涂覆第二絕緣層的涂層區和具有暴露表面的暴露區。
7.如權利要求6所述的制造多層布線基片的方法，其特征在于在第一打開步驟形成的第一金屬墊層的暴露區小于在第二打開步驟形成的第二金屬墊層的暴露區；以及第一打開步驟使用干刻蝕。
8.如權利要求7所述的制造多層布線基片的方法，其特征在于第一打開步驟的干刻蝕是激光加工。
9.如權利要求7所述的制造多層布線基片的方法，其特征在于第一金屬墊層在第一絕緣層一側的主表面面積在2800μm2到32000μm2的范圍內；以及在第一打開步驟后暴露的第一金屬墊層的暴露區面積在1900μm2到26000μm2的范圍內。
10.如權利要求7所述的制造多層布線基片的方法，其特征在于第二金屬墊層在第二絕緣層一側的主表面面積在49000μm2到600000μm2的范圍內；以及在第二打開步驟后暴露的第二金屬墊層的暴露區面積在30000μm2到400000μm2的范圍內。
11.如權利要求7所述的制造多層布線基片的方法，其特征在于當完全成形為圓形時，第一金屬墊層在第一絕緣層一側的主表面的直徑在60μm到200μm的范圍內；以及當完全成形為圓形時，第一金屬墊層的暴露區的直徑在50μm到180μm的范圍內。
12.如權利要求7所述的制造多層布線基片的方法，其特征在于當完全成形為圓形時，第二金屬墊層在第二絕緣層一側的主表面的直徑在250μm到870μm的范圍內；以及當完全成形為圓形時，第二金屬墊層的暴露區的直徑在200μm到710μm的范圍內。
13.如權利要求2所述的制造多層布線基片的方法，其特征在于金屬支撐板受到帶有掩模處理的刻蝕步驟，使構成金屬支撐板的區域被部分去除；以及在刻蝕步驟之后，剩余的金屬支撐板沒有跨過第一金屬墊層下面的區域，所述區域是從第一金屬墊層的厚部分上完全向下的投影區。
14.如權利要求13所述的制造多層布線基片的方法，其特征在于在刻蝕步驟之后，剩余的金屬支撐板通常被用作金屬支撐框架體。
15.如權利要求1所述的制造多層布線基片的方法，其特征在于順序地執行形成第一絕緣層的成形步驟和形成第一金屬墊層的成形步驟。
16.一種沒有芯基片的多層布線基片，包括積層，積層第一主表面和第二主表面中的一個主表面具有金屬支撐框架體，該積層包括1)在金屬支撐板的第一主表面上全部形成的第一絕緣層，第一絕緣層成為位于積層第一主表面一側的第一保護層；以及2)在第一絕緣層的第一主表面的給定位置上形成的第一金屬墊層。
17.如權利要求16所述的多層布線基片，其特征在于積層還包括1)第二絕緣層，第二絕緣層成為位于與積層第一主表面一側相反的積層第二主表面一側的第二保護層；以及2)完全在第二絕緣層下面形成的第二金屬墊層。
18.如權利要求17所述的多層布線基片，其特征在于第一金屬墊層在第一絕緣層一側的主表面面積在2800μm2到32000μm2的范圍內；以及在第一打開步驟后暴露的第一金屬墊層的暴露區面積在1900μm2到26000μm2的范圍內。
19.如權利要求17所述的多層布線基片，其特征在于第二金屬墊層在第二絕緣層一側的主表面面積在49000μm2到600000μm2的范圍內；以及在第二打開步驟后暴露的第二金屬墊層的暴露區面積在30000μm2到400000μm2的范圍內。
20.如權利要求17所述的多層布線基片，其特征在于當完全成形為圓形時，第一金屬墊層在第一絕緣層一側的主表面的直徑在60μm到200μm的范圍內；當完全成形為圓形時，第一金屬墊層的暴露區的直徑在50μm到180μm的范圍內；當完全成形為圓形時，第二金屬墊層在第二絕緣層一側的主表面的直徑在250μm到870μm的范圍內；以及當完全成形為圓形時，第二金屬墊層的暴露區的直徑在200μm到710μm的范圍內。
全文摘要
本發明涉及一種制造多層布線基片的方法。多層布線基片沒有芯基片并包括積層，積層包括絕緣層和布線層。積層第一主表面和第二主表面中的一個主表面具有金屬支撐框架體。所述方法包括以下步驟在金屬支撐板的第一主表面上形成第一絕緣層，其中第一絕緣層包括在絕緣層中并成為位于積層第一主表面一側的第一保護層；以及在第一絕緣層的第一主表面的給定位置上形成第一金屬墊層，其中第一金屬墊層包括在布線層中并成為金屬墊層。
文檔編號H05K3/28GK1484482SQ0314902
公開日2004年3月24日 申請日期2003年6月20日 優先權日2002年9月17日
發明者方慶一郎, 本多広一, 馬場和浩, 下戶直典, 菊池克, 神戶六郎, 平野訓, 宮本慎也, 一, 也, 典, 浩, 郎 申請人:日本特殊陶業株式會社, 恩益禧電子股份有限公司