專利名稱：薄片材料及布線板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用將2種特性互異的層層疊而成的薄片材料及使用該薄片材料的布線板，特別涉及能夠在組合布線板(build up布線板)等半導(dǎo)體封裝的布線板中使用、耐裂性高、可靠性優(yōu)異的薄片材料及布線板。
背景技術(shù)：
伴隨著近來(lái)的便攜式機(jī)器的小型化、多功能化及互聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)的高度化，用于這些用途的半導(dǎo)體元件的端子數(shù)量日益增加，端子間距越來(lái)越窄。因此，在半導(dǎo)體封裝中，對(duì)搭載半導(dǎo)體元件的布線板，也提出了前所未有的高密度化及細(xì)微布線化的要求。
作為具有這種高密度的細(xì)微布線的布線板，有在核心(base core)基板的外層設(shè)置高密度地形成布線的組合布線層的組合印刷布線板。
圖6是表示現(xiàn)有技術(shù)的組合印刷布線板的剖面圖。如圖6所示，在該現(xiàn)有技術(shù)的組合印刷布線板中，設(shè)置著由環(huán)氧玻璃構(gòu)成的核心基板73，在該核心基板73上，利用鉆頭形成通路孔71。通路孔71的直徑例如約300μm。然后，在核心基板73的兩面，形成導(dǎo)體布線72，再設(shè)置覆蓋該導(dǎo)體布線72的層間絕緣膜75。在層間絕緣膜75上，形成與導(dǎo)體布線72連接的通路孔74，在層間絕緣膜75的表面，設(shè)置通過(guò)通路孔74與導(dǎo)體布線72連接的導(dǎo)體布線76。此外，根據(jù)需要，還往往在導(dǎo)體布線76上反復(fù)設(shè)置形成通路孔的層間絕緣膜及導(dǎo)體布線，從而將布線板多層布線化。
另外，作為使動(dòng)作速度進(jìn)一步提高的布線板，有人提出了沒(méi)有板芯基板的薄型而且高密度的布線板的方案。它是在金屬板等支持體上形成由布線及布線膜構(gòu)成的布線層，然后除去支持體，從而將所述布線層本身作為布線板(例如，參照特開(kāi)2001-177010號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2002-83893號(hào)公報(bào)及特開(kāi)2002-198462號(hào)公報(bào))。該布線板，是除去通常的組合印刷布線板中的板芯基板后，只使組合層獨(dú)立的基板，堪稱是極限的薄型布線板。
在這種布線板中，由于根本沒(méi)有貫通通路孔，所以不需要設(shè)置旨在將布線與貫通通路孔連接的島(land)部。因此，阻抗的控制容易，環(huán)路電感小，布線板整體的動(dòng)作速度快。所以，使用該布線板后，能夠進(jìn)行高速布線設(shè)計(jì)。另外，作為支持體，由于使用平坦性優(yōu)異、彈性率大、耐熱性高的金屬板，所以可以采用高溫工藝，形成形狀穩(wěn)定性高、高密度而且細(xì)微的布線圖案。
布線板主要由旨在電連接的金屬布線和在該金屬布線之間起絕緣作用的絕緣膜構(gòu)成。作為組合基板等具有高密度的細(xì)微布線的布線板的絕緣膜使用的絕緣材料，在現(xiàn)有技術(shù)中，使用下列材料。
在采用半添加法或添加法制作的布線板、即采用無(wú)電解電鍍法及/或電解電鍍法形成金屬布線的布線板的絕緣膜中，使用由環(huán)氧樹(shù)脂等熱硬化性樹(shù)脂構(gòu)成的絕緣材料。該絕緣材料以半硬化狀態(tài)，在基板上層疊，層疊后加熱硬化，成為絕緣膜。然后，使用鉆頭或激光，制作通路孔后，實(shí)施去污(デスミア)等處理，采用無(wú)電解電鍍法及/或電解電鍍法形成金屬布線。
另外，在采用消去法制作的布線板、即腐蝕銅箔后形成金屬布線的布線板的絕緣膜中，也使用由環(huán)氧樹(shù)脂等熱硬化性樹(shù)脂構(gòu)成的絕緣材料。在這種消去法中，在銅箔上涂敷絕緣材料后制作半硬化狀態(tài)的RCC(帶樹(shù)脂的銅箔)，將該RCC以半硬化狀態(tài)層疊到基板上，熱硬化后形成通路孔，然后局部腐蝕除去銅箔層后，形成布線圖案。
進(jìn)而，作為絕緣材料，還在研制使環(huán)氧樹(shù)脂等熱硬化性樹(shù)脂包含無(wú)機(jī)填充物的材料，以及將玻璃絲網(wǎng)等作為基材，使該基材含浸環(huán)氧樹(shù)脂等樹(shù)脂材料的玻璃一環(huán)氧復(fù)合材料。
進(jìn)而，作為布線板的絕緣膜，還公布了由多層構(gòu)成的疊層體。例如，在聚酰亞胺薄膜的至少一面設(shè)置導(dǎo)體層，在另一面設(shè)置由環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成的粘接層的技術(shù)(例如，參閱特開(kāi)2002-124751號(hào)公報(bào))。就是說(shuō)，在該技術(shù)中，作為絕緣膜，使用由聚酰亞胺及環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成的疊層體。
可是，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，存在如下問(wèn)題。通常，半導(dǎo)體封裝是將由硅等半導(dǎo)體材料構(gòu)成的半導(dǎo)體元件搭載在布線板上后形成的。而且，該半導(dǎo)體元件，在動(dòng)作時(shí)發(fā)熱則溫度上升，停止時(shí)不發(fā)熱則溫度下降。作為布線板的絕緣材料使用有機(jī)材料時(shí)，一般來(lái)說(shuō)，有機(jī)材料的熱膨脹系數(shù)是數(shù)十ppm/C°，比硅(Si)的熱膨脹系數(shù)(約4ppm/C°)大得多。因此，伴隨著半導(dǎo)體元件的動(dòng)作，在半導(dǎo)體元件和布線板之間，產(chǎn)生起因于熱膨脹系數(shù)之差的熱應(yīng)力。而且，半導(dǎo)體元件反復(fù)進(jìn)行動(dòng)作及停止時(shí)，就反復(fù)給布線板外加熱應(yīng)力。其結(jié)果，在該熱應(yīng)力的作用下，在布線板的絕緣層就要產(chǎn)生裂紋。另外，將該半導(dǎo)體封裝作為汽車搭載用部件等使用時(shí)，由于使用環(huán)境的溫度變化較大，所以在伴隨著半導(dǎo)體元件的動(dòng)作的溫度變化之外，再加上使用環(huán)境的溫度變化，熱應(yīng)力就更大，更容易產(chǎn)生裂紋。
特別是熱硬化性樹(shù)脂的斷裂延伸率較小(百分之幾以下)，所以由熱硬化性樹(shù)脂構(gòu)成的絕緣膜在熱應(yīng)力的作用下容易產(chǎn)生裂紋。在熱硬化性樹(shù)脂之中，由環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成的絕緣膜，產(chǎn)生的裂紋容易變大，導(dǎo)致金屬布線被切斷。這樣，布線斷線，半導(dǎo)體封裝成為斷開(kāi)狀態(tài)。另外，在熱應(yīng)力的作用下，還出現(xiàn)布線板中的BGA及FC連接用的島部和焊錫點(diǎn)的接合界面遭到破壞的問(wèn)題。其結(jié)果，由于這種金屬布線被切斷及島部被破壞等，造成布線板上的半導(dǎo)體元件不能正常地發(fā)揮作用的問(wèn)題。
另外，只由環(huán)氧樹(shù)脂形成絕緣膜時(shí)，由于環(huán)氧樹(shù)脂延伸小、發(fā)脆，所以環(huán)氧層單體的操作困難。因此，通常將PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇脂)作為支持基體，在其上形成由環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成的薄膜，在作為絕緣膜使用之際，再將該支持基體從環(huán)氧樹(shù)脂上剝?nèi)?。因此，在形成布線板之際，存在著需要將支持基體從該環(huán)氧樹(shù)脂上剝?nèi)サ墓ば虻膯?wèn)題。
進(jìn)而，使熱硬化性樹(shù)脂含有無(wú)機(jī)填充物的絕緣膜材料，由于無(wú)機(jī)材料的熱膨脹系數(shù)通常較小，所以向環(huán)氧樹(shù)脂等熱硬化性樹(shù)脂中添加無(wú)機(jī)填充物后，可以降低其熱膨脹系數(shù)，接近半導(dǎo)體元件的熱膨脹系數(shù)，從而能夠減少熱應(yīng)力?？墒?，使其含有無(wú)機(jī)填充物后，絕緣材料整體的斷裂延伸率及斷裂強(qiáng)度下降，所以仍然不能得到足夠的耐裂紋性。
在使玻璃絲網(wǎng)材料中含浸環(huán)氧樹(shù)脂的絕緣材料中，雖然應(yīng)力被高強(qiáng)度的玻璃絲網(wǎng)吸收，但因?yàn)槭强棽冀Y(jié)構(gòu)，所以必然產(chǎn)生沒(méi)有玻璃纖維的部分，在該部分產(chǎn)生裂紋，出現(xiàn)布線的斷裂。另外，作為在布線板上形成通路孔的方法，通常采用利用光的方法(光通路孔)及采用激光的方法，但布線板中包含玻璃纖維后，就不能采用利用光形成通路孔，而即使采用激光形成通路孔，也由于玻璃的熔點(diǎn)遠(yuǎn)比有機(jī)材料的熔點(diǎn)高，所以采用激光的加工性差，得到的通路孔的直徑也大到100μm以上。因此，難以在需要細(xì)微布線及細(xì)微通路孔的高密度基板中使用這種絕緣材料。另外，無(wú)機(jī)材料——玻璃絲網(wǎng)和有機(jī)材料——環(huán)氧樹(shù)脂之間的貼緊性低，通過(guò)玻璃絲網(wǎng)和環(huán)氧樹(shù)脂的界面后，容易產(chǎn)生移動(dòng)。進(jìn)而，玻璃絲網(wǎng)的比重比環(huán)氧樹(shù)脂大，所以不適合作為便攜式機(jī)器等要求輕量化的機(jī)器的布線板的材料使用。
進(jìn)而，在使用特開(kāi)2002-124751號(hào)公報(bào)公布的向聚酰亞胺薄膜層疊由環(huán)氧樹(shù)脂等構(gòu)成的粘接層的疊層體時(shí)，通過(guò)減小聚酰亞胺薄膜的線膨脹系數(shù)，從而在某種程度上能夠獲得防止制作布線板時(shí)及實(shí)驗(yàn)初期產(chǎn)生裂紋的效果。但由于不能適當(dāng)控制在所定的溫度中的抗拉斷裂強(qiáng)度等，所以存在反復(fù)給布線板外加熱應(yīng)力后，其機(jī)械特性就逐漸劣化，產(chǎn)生裂紋的問(wèn)題。因此，在該布線板中不能獲得長(zhǎng)期的可靠性。
可以預(yù)料伴隨著半導(dǎo)體元件的高速化及高集成化而出現(xiàn)的大型化、多通路孔化及窄間距化，今后將迅猛發(fā)展，在搭載這些半導(dǎo)體元件的布線板中，需要進(jìn)一步地高密度化及細(xì)微布線化，在絕緣膜上產(chǎn)生裂紋的問(wèn)題今后將更加顯著。特別是在上述的特開(kāi)2002-124751號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2002-83893號(hào)公報(bào)及特開(kāi)2002-198462號(hào)公報(bào)公布的沒(méi)有設(shè)置板芯基板的多層布線板中，由于沒(méi)有吸收產(chǎn)生的應(yīng)力的板芯基板，所以伴隨熱應(yīng)力的起因于裂紋的金屬布線的斷線，將成為特別嚴(yán)重的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對(duì)這些問(wèn)題研制的，目的在于提供適合于作為在半導(dǎo)體封裝中使用的組合布線板等的布線板的絕緣膜的薄片材料，以及在使用這種薄片材料的布線板中，在具有優(yōu)異的耐裂紋性的同時(shí)還提高了與基板或下層薄片材料之間的貼緊性、可靠性優(yōu)異的薄片材料及布線板。
本發(fā)明涉及的薄片材料，其特征在于在作為布線板的絕緣膜使用的薄片材料中，具有由第1絕緣材料構(gòu)成的第1層；由在該第l層上層疊、溫度為23℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為100MPa以上、溫度為23℃時(shí)的斷裂延伸率為10％以上、設(shè)溫度為-65℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為a(MPa)、溫度為150℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為b(MPa)時(shí)、比(a/b)的值為2.5以下的第2絕緣材料構(gòu)成的第2層。
在本發(fā)明中，采用溫度為23℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為100MPa以上、溫度為23℃時(shí)的斷裂延伸率為10％以上的第2絕緣材料構(gòu)成第2層后，假如在第1層中，因熱應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋，也能利用第2層使該裂紋停止擴(kuò)大。因此，薄片材料整體不會(huì)由于裂紋而斷裂，耐裂紋性優(yōu)異。另外，將所述比(a/b)的值定為2.5以下后，從而使高溫時(shí)和低溫時(shí)的機(jī)械特性變動(dòng)小，即使長(zhǎng)期反復(fù)外加熱應(yīng)力，也能防止耐裂紋性下降。因此，本發(fā)明的薄片材料的可靠性優(yōu)異。進(jìn)而，在本發(fā)明中，由于不需要使用玻璃-環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料等，所以通路孔的加工性能良好，能夠形成細(xì)微的通路孔。另外，不容易產(chǎn)生移動(dòng)，不會(huì)增大比重。進(jìn)而，與層疊這種薄片材料的基板或下層的薄片材料一致，適當(dāng)選擇第1絕緣材料后，還能確保與基板或下層的薄片材料之間的貼緊性。
另外，所述第2絕緣材料可以是聚酰亞胺，這時(shí)，可以是多孔質(zhì)的聚酰亞胺。將聚酰亞胺采用多孔質(zhì)的聚酰亞胺后，可以使第2絕緣材料的介電常數(shù)及介電損失降低，可以獲得在高頻區(qū)域中也能使用的薄片材料。
進(jìn)而，聚酰亞胺最好是包含二苯甲酮骨架的聚酰亞胺，這樣，由于具有苯酮基是極性基的羰基，所以使用這種薄片材料制作布線板時(shí)，可以大大改善與由銅等金屬形成的布線的貼緊性。
另外，所述第2絕緣材料，既可以是液晶聚合物，也可以是氟類聚合物。另外，這些材料還可以是多孔質(zhì)。
進(jìn)而，最好是在所定的硬化溫度范圍中硬化的熱硬化材料；所述第2絕緣材料，最好是在所述硬化溫度范圍中不軟化的耐熱性材料。由熱硬化材料形成第1層后，將本發(fā)明涉及的薄片材料層疊到基板上或其它薄片材料上時(shí)，第1層可以作為粘接層在與該基板或其它薄片材料之間發(fā)揮作用，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的貼緊性。另外，熱硬化材料在熱硬化前是軟質(zhì)，所以在層疊第1層之際，能夠埋入設(shè)置在基板上或其它薄片材料上的布線，然后再加熱硬化，從而能夠保持埋入布線的形狀地固定第1層的形狀。進(jìn)而，固定第1層的形狀，在其上形成布線，對(duì)該布線進(jìn)行焊錫接合時(shí)，第1層不會(huì)在焊錫接合的熱量的作用下軟化。即焊錫耐性優(yōu)異。
進(jìn)而，在所述第l絕緣材料中，最好是溫度為150℃時(shí)的彈性率在2.0GPa以上。這樣，在使用本發(fā)明的薄片材料的布線板上，連接焊錫點(diǎn)或引線接合等之際，能夠確保第1絕緣材料的剛性，切實(shí)連接焊錫點(diǎn)或引線接合等。
進(jìn)而，所述第1絕緣材料，最好包含芳族聚酰胺纖維或氟類聚合物。這樣，可以進(jìn)一步提高耐裂紋性。
進(jìn)而，在所述第2層中的與所述第1層相接的表面，形成多個(gè)深度為0.1～10μm的凹部，所述凹部的開(kāi)口部的面積，最好小于其內(nèi)部中的與所述第2層的表面平行的剖面的面積。這樣，所述第1絕緣材料浸入所述凹部，固化后形成凸部，該凸部可以作為第1層和第2層之間的固定器發(fā)揮作用，能夠提高第1層和第2層之間的貼緊性。
這時(shí)，所述第2層的凹部，最好是在表面形成凸部的銅箔上，使所述第2絕緣材料成膜后，再除去所述銅箔，從而將所述凸部復(fù)制到所述第2層的表面后形成。采用這種方法后，能夠很容易地獲得形成所述凹部的第2層。
另外，形成所述凹部的第2層的表面的十點(diǎn)平均粗糙度，最好是0.1～10μm，1～5μm則更好。此外，關(guān)于“十點(diǎn)平均粗糙度”，在JIS B 0601中對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行了定義。
進(jìn)而，本發(fā)明涉及的薄片材料，還可以具有由金屬或合金構(gòu)成的第3層，該第3層配置在和所述第1層一起夾住所述第2層的位置上。這樣，腐蝕該第3層，有選擇地除去后，可以很容易地形成布線。
本發(fā)明涉及的布線板，其特征在于具有基板，和在該基板上設(shè)置的所述薄片材料。此外，所述基板，既可以是印刷基板，也可以是由金屬或合金構(gòu)成的金屬基板。這樣，能夠形成組合布線板。
本發(fā)明涉及的其它布線板，其特征在于具有所述薄片材料，在金屬板上形成所述薄片材料后，除去所述金屬板后形成。這樣，可以獲得沒(méi)有設(shè)置板芯基板的薄型的布線板。
綜上所述，采用本發(fā)明后，通過(guò)將第1層和由高強(qiáng)度材料構(gòu)成的第2層重疊，從而可以獲得耐裂紋性優(yōu)異而且可靠性優(yōu)異的布線板用的薄片材料。這種薄片材料及布線板，可以在半導(dǎo)體封裝的布線板、例如組合布線板等中使用。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的薄片材料的剖面圖。
圖2是表示本實(shí)施方式涉及的布線板的剖面圖。
圖3是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式中的粘接層和高強(qiáng)度層的界面的剖面圖。
圖4(a)～(g)是按照其工序順序表示各實(shí)施方式涉及的布線板的制造方法的剖面圖。
圖5是表示薄片材料中的聚酰亞胺層和環(huán)氧樹(shù)脂層的界面的截面的圖紙代用照片(光學(xué)顯微鏡照片、倍率2000倍)。
圖6是表示現(xiàn)有技術(shù)的組合印刷布線板的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，具體講述本發(fā)明的實(shí)施方式。首先，講述本發(fā)明的第1實(shí)施方式。圖1是表示本實(shí)施方式涉及的薄片材料的剖面圖，圖2是表示本實(shí)施方式涉及的布線板的剖面圖。本實(shí)施方式涉及的薄片材料1，是薄膜狀或薄片狀的材料，可以作為布線板的絕緣膜使用。如圖1所示，在薄片材料1中，設(shè)置著作為第1層的粘接層2，在該粘接層2上層疊著作為第2層的高強(qiáng)度層3。第1層(粘接層2)，是擔(dān)保薄片材料1和層疊該薄片材料1的基板或下層的薄片材料之間的貼緊性的層，所以以下稱作“粘接層”。該粘接層2，例如可以由熱硬化樹(shù)脂或熱可塑性樹(shù)脂形成。特別是由熱硬化樹(shù)脂形成粘接層2后，由于層疊時(shí)是軟質(zhì)，所以能夠埋入基板上或其它薄片材料上配置的布線，然后使其熱硬化，從而能夠確保焊錫接合時(shí)必要的耐熱性。另一方面，第2層(高強(qiáng)度層3)，是擔(dān)保薄片材料1要求的機(jī)械特性的層，所以以下稱作“高強(qiáng)度層”。
薄片材料1的厚度，隨著使用該薄片材料1的布線板要求的強(qiáng)度及該布線板中的薄片材料的層疊數(shù)量的不同而不同，所以沒(méi)有特別限定。但例如是1～100μm，最好是10～50μm。另外，粘接層2的膜厚，例如是5～99μm；高強(qiáng)度層3的膜厚，例如是1～95μm。
粘接層2由加熱到所定的硬化溫度范圍后硬化的熱硬化材料構(gòu)成。在熱硬化材料中，最好使用耐熱性高、介電常數(shù)低、強(qiáng)度高的樹(shù)脂。本實(shí)施方式中，作為這種熱硬化材料，使用。另外，環(huán)氧樹(shù)脂的硬化溫度，是100～200℃左右。
此外，形成粘接層2的熱硬化材料，溫度為150℃時(shí)的彈性率是2.0GPa以上。在由薄片材料1形成的布線板上搭載半導(dǎo)體元件時(shí)，將焊錫點(diǎn)、金突起或金引線粘接等與布線板連接。但這時(shí)，在焊錫的熔點(diǎn)溫度或外加超聲波時(shí)的軟化溫度中進(jìn)行連接。所以在高溫度氣氛中，粘接層2的彈性率下降后，往往會(huì)出現(xiàn)布線板的剛性不足、不能切實(shí)連接的問(wèn)題。所以熱硬化材料，最好是溫度為150℃時(shí)的彈性率在2.0GPa以上。
將薄片材料1粘附到基板上(未圖示)時(shí)，粘接層2作為和該基板之間的粘接層發(fā)揮作用，將薄片材料1多層層疊時(shí)或?qū)⒈∑牧?層疊到其它的薄片材料上時(shí)，粘接層2作為和下層的薄片材料之間的粘接層發(fā)揮作用。另外，粘接層2在熱硬化前是軟質(zhì)的，容易變形，所以具有埋入在基板上或下層的薄片材料上形成的布線的功能。而且，埋入布線后使其硬化，從而將粘接層2的形狀固定，薄片材料1被基板或下層的薄片材料粘接。
高強(qiáng)度層3，由耐熱性及強(qiáng)度優(yōu)異的高強(qiáng)度材料形成。該高強(qiáng)度材料，在形成粘接層2的環(huán)氧樹(shù)脂的熱硬化溫度范圍中不軟化·變形，抗拉斷裂強(qiáng)度比硬化后的環(huán)氧樹(shù)脂的抗拉斷裂強(qiáng)度高，溫度為23℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為100MPa以上，最好為200MPa以上，為300MPa以上則更好，斷裂延伸率為10％以上，最好為20％以上，為50％以上則更好。另外，設(shè)溫度為-65℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為a(MPa)、溫度為150℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為b(MPa)時(shí)，比(a/b)的值為2.5以下，例如是0.4以上。在本實(shí)施方式中，作為使用的聚酰亞胺，是全芳香族聚酰亞胺或熱可塑性聚酰亞胺，還是包含二苯甲酮骨架的聚酰亞胺。
下面，講述本實(shí)施方式涉及的布線板。如圖2所示，在本實(shí)施方式涉及的布線板4中，設(shè)置著印刷基板5。印刷基板5，例如是將使FR-4等玻璃絲網(wǎng)含浸環(huán)氧樹(shù)脂的材料作為構(gòu)成材料的基板。印刷基板5，既可以是由上述的玻璃絲網(wǎng)—環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料等絕緣材料構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)的基板，也可以是層疊多層由這種絕緣材料構(gòu)成的層的多層結(jié)構(gòu)的基板。另外，可以在基板的表面不形成布線(外層布線)。進(jìn)而，印刷基板5是多層結(jié)構(gòu)的基板時(shí)，可以在層間不形成布線(內(nèi)層布線)。而且，在該印刷基板5上，層疊2層薄片材料1。在印刷基板5的表面，形成布線6a；在下層的薄片材料1的表面，形成布線6b；在上層的薄片材料1的表面，形成布線6c。布線6a，埋入下層的薄片材料1的粘接層2；布線6b，埋入上層的薄片材料1的粘接層2。另外，在薄片材料1中，形成通路孔7，通過(guò)該通路孔7做媒介，布線6a與布線6b連接，布線6b與布線6c連接。本實(shí)施方式涉及的布線板4，例如是組合布線板，搭載半導(dǎo)體元件(未圖示)后形成半導(dǎo)體封裝。
布線板4是先將粘接層2和高強(qiáng)度層3互相貼在一起，再就它們貼到印刷基板5上后制作而成?；蛘哌€可以將未硬化的環(huán)氧樹(shù)脂涂敷到高強(qiáng)度層3上，作為半硬化狀態(tài)的粘接層2，將其配置到印刷基板5上后，再使粘接層2硬化?；蛘哌€可以將未硬化的環(huán)氧樹(shù)脂涂敷到印刷基板5上，使其硬化后形成粘接層2，再在該粘接層2上形成高強(qiáng)度層3。
下面，講述本發(fā)明的各構(gòu)成要素中的數(shù)值限定的理由。
溫度為23℃時(shí)的第2層的抗拉斷裂強(qiáng)度100MPa以上第2層(高強(qiáng)度層3)的斷裂強(qiáng)度小于100MPa后，就不能確保薄片材料所需的機(jī)械特性。所以規(guī)定溫度為23℃時(shí)第2層的抗拉斷裂強(qiáng)度為100MPa以上。
在第2層中，設(shè)溫度為-65℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為a(MPa)、溫度為150℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為b(MPa)時(shí)，比(a/b)的值2.5以下所述比(a/b)的值超過(guò)2.5后，薄片材料的溫度上升，成為高溫(150℃)時(shí)的斷裂強(qiáng)度的下降顯著。因此，即使在低溫(-65℃)及常溫(23℃)中，薄片材料具有足夠的強(qiáng)度，也由于在低溫時(shí)和高溫時(shí)的強(qiáng)度的變動(dòng)增大，致使薄片材料不能承受反復(fù)外加的熱應(yīng)力，產(chǎn)生裂紋的可能性增大。所以規(guī)定比(a/b)的值為2.5以下。另一方面，對(duì)比(a/b)的值的下限值，沒(méi)有特別限定，但可以認(rèn)為如果是上限值(2.5)的倒數(shù)-0.4，就能抑制裂紋的產(chǎn)生。但是，目前不存在比(a/b)的值小于1.0的樹(shù)脂材料，無(wú)法通過(guò)試驗(yàn)確認(rèn)。最理想的情況是如果使用在溫度為-65℃時(shí)和150℃時(shí)物理性能毫無(wú)變化的材料、即比(a/b)的值成為1.0的材料形成基體絕緣膜，就不存在溫度變化引起的物理性能的變化，完全不受熱循環(huán)的影響，所以可以獲得最高的可靠性。
溫度為23℃時(shí)第2層的斷裂延伸率10％以上第2層(高強(qiáng)度層3)的斷裂延伸率小于10％后，就不能確保薄片材料所需的機(jī)械特性。所以規(guī)定溫度為23℃時(shí)第2層的斷裂延伸率為10％以上。
溫度為150℃時(shí)第2層的彈性率2.0GPa以上將所述彈性率定為2.0Gpa以上后，可以確保高溫中的薄片材料的剛性，由能夠防止由施加給該薄片材料的應(yīng)力引起的薄片材料的過(guò)剩的變形，所以能夠防止往布線板上安裝時(shí)的焊錫點(diǎn)的破損。所以最好將溫度為150℃時(shí)第2層的彈性率規(guī)定為2.0GPa以上。
在如上結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的薄片材料及布線板中，層疊由環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成的粘接層2和高強(qiáng)度層3后，形成薄膜狀或薄片狀的薄片材料1。而且，由溫度為23℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為100MPa以上、斷裂延伸率為10％以上的聚酰亞胺形成高強(qiáng)度層3。這樣，即使假如在粘接層2中產(chǎn)生裂紋時(shí)，該裂紋的擴(kuò)大也被高強(qiáng)度層3阻止，所以不會(huì)由于裂紋的擴(kuò)大而導(dǎo)致金屬布線的斷線、突起的破壞等嚴(yán)重后果。
另外，在高強(qiáng)度層3中，設(shè)溫度為-65℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為a(MPa)、溫度為150℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為b(MPa)時(shí)、比(a/b)的值為2.5以下。這表明溫度差所造成的機(jī)械特性的差異較小，因此，對(duì)熱應(yīng)力的耐久性高，能夠切實(shí)防止反復(fù)外加的熱應(yīng)力產(chǎn)生及傳播裂紋。其結(jié)果，布線板4能夠長(zhǎng)期維持很高的可靠性。這樣，本實(shí)施方式涉及的薄片材料及布線板，耐裂紋性及可靠性優(yōu)異。
進(jìn)而，由于聚酰亞胺的介電常數(shù)及介電損耗比環(huán)氧樹(shù)脂低，所以象本實(shí)施方式這樣，通過(guò)在疊層板的一部分中使用聚酰亞胺后，可以獲得被布線傳輸?shù)男盘?hào)的頻率區(qū)域是高頻區(qū)域時(shí)也能夠不成問(wèn)題地使用的布線板。另外，聚酰亞胺是多孔質(zhì)的聚酰亞胺時(shí)，絕緣層的介電常數(shù)及介電損耗更低，所以更能獲得在高頻中也能使用的布線板。
一般來(lái)說(shuō)，由于聚酰亞胺化學(xué)穩(wěn)定性高，所以耐熱性及耐溶劑性高，但是與由銅等金屬構(gòu)成的金屬布線的粘接性不太好?？墒牵诒緦?shí)施方式中，由于聚酰亞胺是包含二苯甲酮骨架的聚酰亞胺，所以具有苯酮基是極性基的羰基。因此得到改善。聚酰亞胺最好是包含二苯甲酮骨架的聚酰亞胺，這樣，與金屬布線的粘接性得到改善。
在形成薄片材料1之際，高強(qiáng)度層3兼作粘接層2的支持基體，所以與只用環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成薄片材料時(shí)不同，在粘接層2硬化后，不需要從支持基體剝離粘接層2的工序。
此外，粘接層2和高強(qiáng)度層3的界面未必需要明確地存在。就是說(shuō)，薄片材料1的成分可以是在粘接層2和高強(qiáng)度層3之間連續(xù)變化的傾斜材料等。另外，在本實(shí)施方式中，作為基板，使用印刷基板5，但作為基板，還可以使用由金屬或合金構(gòu)成的金屬基板，例如可以使用由銅或銅合金構(gòu)成的板狀基板。這樣，例如將本實(shí)施方式的布線板用作GaAs系LSI封裝時(shí)，能夠提高散熱性。另外，作為基板，取代印刷基板5，還可以使用陶瓷基板。
接著，講述本發(fā)明的第2實(shí)施方式。在本實(shí)施方式涉及的薄片材料中，與前文講述的第1實(shí)施方式相比，在高強(qiáng)度層中與粘接層相反一側(cè)的面上，形成由銅構(gòu)成的薄膜(銅箔)。就是說(shuō)，本實(shí)施方式涉及的薄片材料，是將環(huán)氧樹(shù)脂層與單面鑲銅的聚酰亞胺薄膜粘貼而成。本實(shí)施方式的薄片材料中的上述以外的結(jié)構(gòu)，與前文講述的第1實(shí)施方式一樣。此外，單面鑲銅的聚酰亞胺薄膜，既可以是將銅箔直接層疊到聚酰亞胺薄膜上的薄膜、即所謂2層CCL(Copper Clad Laminate)；還可以是通過(guò)粘接層做媒介，將銅箔層疊到聚酰亞胺薄膜上的薄膜、即所謂3層CCL。
在如上結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的薄片材料及布線板中，由于在高強(qiáng)度層的單面設(shè)置銅箔，所以使用這種薄片材料制作布線板之際，可以采用消去法形成布線。即腐蝕銅箔，有選擇地將其除去后，就能夠很容易地形成布線圖案。
另外，在高強(qiáng)度層的單面設(shè)置銅箔后，腐蝕銅箔從高強(qiáng)度層將其除去后，就在高強(qiáng)度層的表面，形成寫(xiě)入銅箔粗糙面的凹部。該凹部的深度為0.1～10μm。然后，由于能夠使Pd等催化劑附著在該凹部中，所以可以利用這種催化劑對(duì)高強(qiáng)度層的表面實(shí)施無(wú)電解電鍍。其結(jié)果，就可以利用添加法及半添加法制造布線板。
由于高強(qiáng)度材料大多缺乏反應(yīng)性，所以多層層疊前文講述的第1實(shí)施方式涉及的薄片材料1(參照?qǐng)D1)或在該薄片材料1上層疊其它薄片材料制作多層布線板時(shí)，在其疊層界面中的貼緊性往往不太好。另外，與金屬布線的貼緊性也往往不太好。與此不同，采用本實(shí)施方式后，在高強(qiáng)度層的表面形成細(xì)小的凹部，向該凹部中流入一部分上層的薄片材料或金屬布線后形成凸部，利用該凸部的定位效果，就可以改善與上層的薄片材料或金屬布線的貼緊性。此外，凹部的深度小于0.1μm時(shí)，使催化劑附著的效果就不太好，定位效果也不太好。另一方面，凹部的深度超過(guò)10μm時(shí)，在使高強(qiáng)度層薄膜化之際，高強(qiáng)度層的強(qiáng)度就要下降，所以往往不能確保薄片材料的強(qiáng)度。因此，凹部的深度最好是0.1～10μm。本實(shí)施方式涉及的上述以外的效果，與前文講述的第1實(shí)施方式一樣。
接著，講述本發(fā)明的第3實(shí)施方式。圖3是表示本實(shí)施方式中的粘接層和高強(qiáng)度層的界面的剖面圖。如圖3所示，在本實(shí)施方式中，在高強(qiáng)度層3a中的粘接層2a一側(cè)的面上，形成細(xì)小的凹部9。該凹部9的深度為0.1～10μm，開(kāi)口部的面積小于與內(nèi)部中的高強(qiáng)度層3a的表面平行的剖面的面積，具有“罐子”狀的形狀。此外，高強(qiáng)度層3a中的粘接層2a一側(cè)的面的十點(diǎn)的平均粗糙度，為1～5μm。然后，向該凹部9內(nèi)注入形成粘接層2a的環(huán)氧樹(shù)脂。
下面，講述本實(shí)施方式涉及的薄片材料的制造方法。首先，制造至少使單面成為粗糙面、表面形成凸部的銅箔。該凸部，例如在銅箔的表面，使銅再結(jié)晶后形成。然后，向該銅箔的表面涂敷液態(tài)的聚酰亞胺，使其硬化。這樣，就制作出單面鑲銅的聚酰亞胺薄膜。然后，采用濕腐蝕等手段，從該單面鑲銅的聚酰亞胺薄膜上除去銅箔。這樣，就能將銅箔的粗糙面寫(xiě)入聚酰亞胺薄膜的單面，能夠形成表面具有凹部9的高強(qiáng)度層3a。接著，向高強(qiáng)度層3a上涂敷液態(tài)的環(huán)氧樹(shù)脂。這時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂浸入凹部9內(nèi)。再接著，加熱環(huán)氧樹(shù)脂，使其熱硬化。這樣，就能制造出本實(shí)施方式涉及的薄片材料。本實(shí)施方式涉及的上述以外的結(jié)構(gòu)，與前文講述的第1實(shí)施方式一樣。
如前所述，一般來(lái)說(shuō)，聚酰亞胺等強(qiáng)度高的樹(shù)脂，化學(xué)穩(wěn)定性高，與粘接層之間的貼緊性差。與此不同，在采用上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的薄片材料及布線板中，由于在高強(qiáng)度層中的粘接層一側(cè)的表面，形成細(xì)小的凹部，向該凹部?jī)?nèi)注入形成粘接層的樹(shù)脂后形成凸部，所以可以獲得由該凸部發(fā)揮的定位效果，高強(qiáng)度層和粘接層的貼緊性良好。這樣，在本實(shí)施方式的薄片材料及布線板中，可以獲得良好的可靠性。另外，在高強(qiáng)度層中的布線一側(cè)的表面形成凹部后，在表皮效應(yīng)的作用下，高頻傳輸時(shí)的特性會(huì)稍稍下降。但布線一側(cè)沒(méi)有凹部時(shí)，就不存在這種問(wèn)題。本實(shí)施方式中的上述以外的效果，與前文講述的第1實(shí)施方式一樣。
此外，本第3實(shí)施方式可以與前文講述的第2實(shí)施方式組合起來(lái)實(shí)施。即可以使用雙面鑲銅的聚酰亞胺薄膜，在高強(qiáng)度層中的兩面形成細(xì)小的凹部。這樣，與前文講述的只在粘接層一側(cè)的表面形成凹部時(shí)相比，雖然高頻傳輸時(shí)的特性會(huì)稍稍下降，但在能夠使高強(qiáng)度層和粘接層之間的貼緊性及高強(qiáng)度層和其它的薄片材料及布線的貼緊性得到提高的同時(shí)，還能獲得采用消去法、添加法或半添加法可以輕易形成布線的薄片材料。另外，在前文講述的第2及第3實(shí)施方式中，從鑲銅的聚酰亞胺薄膜中除去銅箔后，復(fù)制銅箔的粗糙面，在高強(qiáng)度層的表面形成凹部。但本發(fā)明并不局限于此，可以采用其它方法形成凹部。
下面，講述本發(fā)明的第4實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，對(duì)由聚酰亞胺構(gòu)成的高強(qiáng)度層的表面實(shí)施表面處理。這時(shí)，有對(duì)高強(qiáng)度層中的與粘接層相接的一側(cè)的面實(shí)施表面處理的情況和對(duì)與金屬布線相接的一側(cè)的面實(shí)施表面處理的情況。作為表面處理，有各種處理，例如紫外線照射處理、等離子體處理、離子束處理，堿處理等。
在紫外線照射處理中，對(duì)紫外線的波長(zhǎng)沒(méi)有特別限定。但是采用照射波長(zhǎng)為300nm以下的短波長(zhǎng)的紫外線照射后，可以極大地改善高強(qiáng)度層和粘接層、其它的薄片材料或布線之間的貼緊性。作為這種紫外線光源，有UV燈泡及受激準(zhǔn)分子燈泡等。作為受激準(zhǔn)分子燈泡的示例，可以列舉宇西歐電機(jī)制造的受激準(zhǔn)分子VUU洗滌裝置。該光源因型號(hào)而異，可以照射接近126nm、146nm、172nm、222nm、308nm的單波長(zhǎng)的紫外線。此外，作為照射這種紫外線后提高貼緊性的原因，被認(rèn)為是由于使表面的有機(jī)附著物分解后清凈化、材料表面的化學(xué)反應(yīng)等，但詳細(xì)情況尚不明了。
作為等離子體處理，向等離子體裝置裝入氧、氮或氟化氫等氣體后，將該氣體等離子化，對(duì)強(qiáng)度層進(jìn)行腐蝕等表面處理。據(jù)認(rèn)為高強(qiáng)度材料是聚酰亞胺時(shí)，效果特別顯著。此外，在等離子體處理時(shí)導(dǎo)入的氣體，并不局限于氧、氮或氟化氫等氣體。
在離子束處理中，將離子束加速后照射到高強(qiáng)度層的表面。這樣，如后文所述，由氟類聚合物構(gòu)成高強(qiáng)度層時(shí)，可以獲得與布線之間的良好的貼緊性。
作為堿處理，有采用KOH、NaOH等水溶液的表面處理。高強(qiáng)度材料是聚酰亞胺時(shí)，使高強(qiáng)度層與強(qiáng)堿溶液接觸后，聚酰亞胺的亞胺環(huán)開(kāi)環(huán)，生成羧基及酰胺基。由于這些基的反應(yīng)性強(qiáng)，所以可以在高強(qiáng)度層和粘接層、其它薄片材料或布線之間，獲得很高的貼緊性。
這樣，在本實(shí)施方式中，通過(guò)對(duì)高強(qiáng)度層的表面實(shí)施表面處理，從而可以提高高強(qiáng)度層和粘接層之間、高強(qiáng)度層和其它薄片材料之間、高強(qiáng)度層和金屬布線之間的貼緊性。這樣，還能在熱循環(huán)試驗(yàn)之外，提高THB(steady-state Temperature Humidity Bias life test)及HAST(HighlyAccelerated Temperature and Humidity Stress Test)等的可靠性試驗(yàn)的評(píng)價(jià)結(jié)果。另外，對(duì)高強(qiáng)度層的表面實(shí)施表面處理時(shí)，由于在該表面形成的凹凸小到分子級(jí)或接近于它的程度，所以具有下述優(yōu)點(diǎn)在高強(qiáng)度層中的金屬布線一側(cè)的表面形成的凹凸，在高速傳輸中毫無(wú)問(wèn)題。本實(shí)施方式中的上述以外的效果，與前文講述的第1實(shí)施方式一樣。
此外，本實(shí)施方式中的表面處理，既可以實(shí)施上述處理中的某一個(gè)處理，也可以依次實(shí)施多個(gè)處理。
下面，講述本發(fā)明的第5實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，由液晶聚合體形成高強(qiáng)度層。作為液晶聚合體，是具有亞甲胺類、偶氮類、脂類、二苯乙烯類、聯(lián)苯基類、聯(lián)三苯類、二苯乙炔類、環(huán)己烷類、間而氮苯類、芴類、內(nèi)元基、(硬直基)等的液晶聚合體。這些內(nèi)元基，可以在聚合體的側(cè)鏈上存在，但最好在主鏈上存在。此外，這些液晶聚合體也可以是多孔質(zhì)體。本實(shí)施方式涉及的上述以外的結(jié)構(gòu)，與前文講述的第1實(shí)施方式一樣。
在如上結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的薄片材料及布線板中，作為形成高強(qiáng)度層的的高強(qiáng)度材料，使用液晶聚合體。這樣，由于液晶聚合體具有分子次序的定向性，所以熱膨脹系數(shù)小，能夠制作具有接近于硅的熱膨脹系數(shù)的材料，以及接近于形成布線的銅等金屬的熱膨脹系數(shù)的材料。例如，作為高強(qiáng)度層，制作具有接近于硅的熱膨脹系數(shù)的材料后，布線板與半導(dǎo)體元件之間的熱膨脹系數(shù)之差減小，外加熱循環(huán)時(shí)，能夠?qū)釕?yīng)力的產(chǎn)生抑制到很小的程度。另外，制作接近于金屬的熱膨脹系數(shù)的材料后，可以降低高強(qiáng)度層和布線之間的熱應(yīng)力。另外，液晶聚合體具有介電常數(shù)和介電損失小、吸水率小的特性，從這些方面說(shuō)，也最好將液晶聚合體作為布線板材料。
此外，作為布線板的絕緣膜，還考慮用單體使用液晶聚合體的方法?？墒?，由于具有焊錫耐熱性等的液晶聚合體的軟化點(diǎn)高(300℃左右)，所以存在不能使用加熱溫度為200℃左右的普通的加熱壓力機(jī)的問(wèn)題。另外，還存在軟化時(shí)粘度急劇下降，所以層疊時(shí)難以控制的問(wèn)題，和在多層布線化時(shí)，在上層擠壓時(shí)的熱量的作用下，已經(jīng)制作好的下層由于軟化而變形，所以難以多層布線化的問(wèn)題。與此不同，在本實(shí)施方式中，只用液晶聚合體形成高強(qiáng)度層，使該高強(qiáng)度層與粘接層層疊后形成薄片材料，所以可以利用粘接層與基板或下層的薄片材料進(jìn)行粘接，而不必將由液晶聚合體構(gòu)成的高強(qiáng)度層加熱到軟化溫度為止。因此，用單體使用液晶聚合體時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。
下面，講述本發(fā)明的第6實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，利用使環(huán)氧樹(shù)脂含有芳族聚酰胺纖維的復(fù)合材料形成粘接層。該復(fù)合材料中的芳族聚酰胺纖維的含有率，例如是10～50質(zhì)量％。另外，作為高強(qiáng)度材料，使用液晶聚合體。本實(shí)施方式涉及的上述以外的結(jié)構(gòu)，與前文講述的第1實(shí)施方式一樣。
在如上結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的薄片材料及布線板中，由于粘接層包含的芳族聚酰胺纖維本身具有抑制產(chǎn)生裂紋的效果，所以將該粘接層與高強(qiáng)度層組合后形成薄片材料時(shí)，可以獲得更優(yōu)異的耐裂紋性。另外，由于含有芳族聚酰胺纖維的熱硬化樹(shù)脂的熱膨脹系數(shù)小，所以作為高強(qiáng)度材料使用液晶聚合體，作為熱硬化材料使用含有芳族聚酰胺纖維的環(huán)氧樹(shù)脂，從而可以使粘接層的熱膨脹系數(shù)，與形成半導(dǎo)體元件的硅(Si)的熱膨脹系數(shù)基本相等。其結(jié)果，即使外加熱循環(huán)，也幾乎產(chǎn)生熱應(yīng)力，所以可以制作不出現(xiàn)裂紋及撓曲的布線板。本實(shí)施方式涉及的上述以外的效果，與前文講述的第1實(shí)施方式一樣。
此外，在本實(shí)施方式中，熱硬化性材料的矩陣，不限于環(huán)氧樹(shù)脂，還可以使用其它的熱硬化樹(shù)脂。另外，作為熱硬化性材料，可以代替含芳族聚酰胺纖維的熱硬化樹(shù)脂，使用含氟類聚合體。環(huán)氧樹(shù)脂的介電常數(shù)及介電損耗通常稍大。但使用將介電常數(shù)低而且介電損耗低的樹(shù)脂——氟素樹(shù)脂分散的材料后，可以使這一點(diǎn)得到改善。作為這種材料，例如有使延伸PTFE含浸環(huán)氧樹(shù)脂的材料(例如哥爾泰公司制造的maikuroramu600)。
另外，本實(shí)施方式中的熱硬化樹(shù)脂，考慮到在高頻中使用布線板，最好是使用介電常數(shù)和介電損耗盡量低的材料。作為這種材料，除了環(huán)氧樹(shù)脂外，還有聚烯及乙烯類樹(shù)脂。另外，作為熱硬化樹(shù)脂，可以使用BT樹(shù)脂。
下面，講述本發(fā)明的第7實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，由氟類聚合物形成高強(qiáng)度層。所謂“氟類聚合物”，是指分子結(jié)構(gòu)內(nèi)含氟原子的聚合物，例如聚四氟乙烯、四氟合乙烯—全氟烷基乙烯醚共聚體、四氟合乙烯—乙烯共聚體、聚三氟氯乙烯、三氟氯乙烯—乙烯共聚體、聚偏氟乙烯、聚乙烯(基)等。此外，這些氟類聚合物，還可以是多孔質(zhì)體。本實(shí)施方式涉及的上述以外的結(jié)構(gòu)，與前文講述的第1實(shí)施方式一樣。
在如上結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式的薄片材料及布線板中，由氟類聚合物形成高強(qiáng)度層。氟類聚合物的介電常數(shù)和介電損耗，在樹(shù)脂中最低，是使用高頻的高速傳輸布線板最理想的材料。另外，氟類聚合物雖然強(qiáng)度小，但延伸率極大，所以防止產(chǎn)生裂紋的效果大。但是，由于氟類聚合物是疏水性，所以與其它樹(shù)脂層及金屬布線的貼緊性低。因此，在由氟類聚合物構(gòu)成的高強(qiáng)度層的表面，最好實(shí)施前文敘及的第4實(shí)施方式中的表面處理。
下面，講述本發(fā)明的第8實(shí)施方式。本實(shí)施方式涉及的薄片材料，與前文敘及的第1實(shí)施方式涉及的薄片材料1(參照?qǐng)D1)相同。在本實(shí)施方式中，在制作布線板之際，在金屬板上形成薄片材料1，形成布線6a～6c及通路孔7后，腐蝕、除去金屬板。這樣，就制造出本實(shí)施方式涉及的布線板。
本實(shí)施方式中，在制作布線板的工序中，由于在金屬板上形成薄片材料1，所以金屬板作為支持基板發(fā)揮作用，可以很容易地制造出平坦性優(yōu)異的布線板。而且，最終除去金屬板后，可以獲得沒(méi)有支持基板的非常薄的布線板。在這種薄型的布線板中，沒(méi)有吸收熱應(yīng)力的支持基板，產(chǎn)生的應(yīng)力全部集中到層疊的薄片材料中。因此，本發(fā)明的耐裂紋性良好的薄片材料特別有效。本實(shí)施方式涉及的上述以外的效果，與前文講述的第1實(shí)施方式一樣。
此外，在本實(shí)施方式中，如前文講述的第2～第4實(shí)施方式所示，最好在高強(qiáng)度層的表面，形成微小的凹部，或?qū)嵤┍砻嫣幚?，提高和粘接層、其它薄片材料或布線的貼緊性。其理由是本實(shí)施方式的布線板，由于沒(méi)有吸收應(yīng)力的支持基板，所以薄片材料的界面貼緊性差，容易產(chǎn)生界面剝離，使布線板的特性及可靠性下降。
下面，講述前文所述的第8實(shí)施方式涉及的布線板的制造方法。圖4(a)～(g)，是按照其工序順序表示本實(shí)施方式涉及的布線板的制造方法的剖面圖。首先，如圖4(a)所示，將粘接層2和高強(qiáng)度層3相互貼在一起后，制作薄片材料1。這時(shí)，粘接層2成為半硬化狀態(tài)。
接著，如圖4(b)所示，在金屬板8上，形成布線6a。然后，在金屬板8上配置薄片材料1，以便覆蓋該布線6a。這時(shí)，薄片材料1的粘接層2與金屬板8相接。這樣，薄片材料1的粘接層2變形，埋入布線6a。再然后，加熱，使粘接層2熱硬化。
接著，如圖4(c)所示，采用激光加工等方法，在薄片材料1中的布線6a的正上方的一部分區(qū)域形成通路孔11。接著，如圖4(d)所示，將導(dǎo)體層埋入該通路孔11的內(nèi)部，形成通路孔7。再接著，如圖4(e)所示，在薄片材料1上形成布線6b。這時(shí)，布線6b通過(guò)通路孔7作媒介，與布線6a連接。
接著，如圖4(f)所示，在薄片材料1上層疊其它的薄片材料1(以下稱作“薄片材料1a”)，使其熱硬化。這時(shí)薄片材料1a的粘接層2。埋入布線6b。接著，在薄片材料1a中的布線6b的正上方的一部分區(qū)域形成通路孔7。然后，在薄片材料1a上形成布線6c。這時(shí)，布線6c通過(guò)薄片材料1a中的通路孔7作媒介，與布線6b連接。
接著，如圖4(g)所示，通過(guò)腐蝕除去金屬板8。這樣，第8實(shí)施方式涉及的布線板就制作了出來(lái)。
此外，在圖4(a)～(g)所示的制造方法中，作為支持基板使用了金屬板8。但支持基板只要是具有平坦性的基板就行，并不需要特別限定金屬板。另外，支持基板的除去方法也不局限于腐蝕，可以使用剝離等腐蝕以外的方法。
另外，制作前文所述的第1實(shí)施方式涉及的布線板4時(shí)，在圖4(a)～(f)所示的工具中，取代金屬板8，在印刷基板上層疊薄片材料1及1a。然后，省略圖4(g)所示的工序。這樣，就能夠制造出圖2所示的布線板4。
另外，在前文所述的第1～8實(shí)施方式中，取代熱硬化樹(shù)脂，可以使用熱可塑性樹(shù)脂。
以下，采用將本發(fā)明的實(shí)施示例與權(quán)利要求書(shū)的范圍以外的比較示例進(jìn)行比較的方式具體講述。此外，本發(fā)明并不局限于以下的實(shí)施示例，在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變形、變更。
在以下所示的實(shí)施示例及比較示例中，制造形成高強(qiáng)度層的材料及表面狀態(tài)不同的薄片材料時(shí)，對(duì)后文講述的各實(shí)施示例及比較示例，分別使用該薄片材料，制作20個(gè)布線板的樣品。然后，對(duì)其中的10個(gè)樣品，在溫度變化范圍為-65～150℃中進(jìn)行熱循環(huán)試驗(yàn)，然后測(cè)量其布線電阻。對(duì)另外的10個(gè)樣品，進(jìn)行耐濕試驗(yàn)(HAST)，經(jīng)過(guò)所定的時(shí)間后，測(cè)量高強(qiáng)度層和粘接層之間的力學(xué)性的剝離強(qiáng)度及絕緣電阻。另外，還測(cè)量高強(qiáng)度層的抗拉強(qiáng)度。進(jìn)而，對(duì)一部分實(shí)施示例測(cè)量高強(qiáng)度層和布線之間的抗剝離強(qiáng)度。
下面，講述熱循環(huán)試驗(yàn)及耐濕試驗(yàn)的目的及詳細(xì)的試驗(yàn)方法。如果在在實(shí)際使用條件(25～70℃)中評(píng)價(jià)半導(dǎo)體器件的熱應(yīng)力耐久性，評(píng)價(jià)就相當(dāng)費(fèi)時(shí)。因此，對(duì)樣品外加(-65～150℃)的熱循環(huán)，進(jìn)行加速試驗(yàn)。就是說(shuō)，外加將在-65℃的溫度中保持30分鐘后再在+150℃的溫度中保持30分鐘的基本循環(huán)反復(fù)進(jìn)行所定次數(shù)的熱循環(huán)。此外，從低溫(-65℃)到高溫(+150℃)移行的移行時(shí)間及從高溫到低溫移行的移行時(shí)間，因熱循環(huán)試驗(yàn)機(jī)的能力及樣品的熱容量而異，所以要適當(dāng)調(diào)整。假設(shè)在熱循環(huán)試驗(yàn)中，由于熱應(yīng)力在絕緣膜中產(chǎn)生裂紋，該裂紋切斷布線板的布線，那么所述布線電阻就要比熱循環(huán)試驗(yàn)前增大。因此，測(cè)量布線電阻后，能夠評(píng)價(jià)布線板的可靠性。
另外，如前所述，聚酰亞胺等的高強(qiáng)度材料因其化學(xué)穩(wěn)定性高，所以與其它材料的貼緊性及粘接性往往較低。將這種貼緊性及粘接性較低的材料與其它材料層疊時(shí)，兩種材料的界面的強(qiáng)度就不夠。這種不夠的粘接強(qiáng)度雖然也能原封不動(dòng)地進(jìn)行評(píng)價(jià)，但放置樣品的環(huán)境存在極性很高的水時(shí)，這種水容易浸入粘接較弱的界面，在使該界面的粘接強(qiáng)度進(jìn)一步降低的同時(shí)，還使絕緣電阻降低。所以，在高濕高溫下，長(zhǎng)時(shí)間置放樣品后，就能夠更明確地檢出粘接強(qiáng)度是否足夠。作為這種試驗(yàn)，可以列舉HAST(High1yAccelerated Temperature and Humidity Stress Test、標(biāo)準(zhǔn)JESD22-A110-B)及THB(steady-state Temperature Humidity Bias life test、標(biāo)準(zhǔn)JESD22-A110-B)。此外，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)JESD，是指“JEDEC Standards”；JEDEC表示Joint Electron Device Engineering Council(美國(guó)電子器件的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)體；網(wǎng)址http//www·jedec·org)。
下面，詳細(xì)講述各實(shí)施示例及比較示例(實(shí)施示例1)作為高強(qiáng)度材料，使用雙面鑲銅的聚酰亞胺薄膜(宇部興產(chǎn)制ユピセルN、銅箔厚度12μm、聚酰亞胺厚度25μm)。用堿銅腐蝕液溶解雙面鑲銅的聚酰亞胺薄膜的雙面的銅箔。使用掃描型電子顯微鏡(SEM)，觀察銅箔腐蝕后的聚酰亞胺薄膜的表面后，可以看到寫(xiě)入銅箔的粗糙面后形成的細(xì)小的凹部。
接著，將腐蝕了銅箔的聚酰亞胺薄膜和半硬化狀態(tài)(B等級(jí))的環(huán)氧樹(shù)脂材料(味之素制ABF、厚度40μm)加熱到80℃后，采用真空疊片法粘貼到一起，作為薄片材料。另一方面，在銅板上形成作為腐蝕阻擋層的Ni電鍍層，在該腐蝕阻擋層上，形成由金屬層及銅層的2層膜構(gòu)成的BGA島部。然后，在該銅板上層疊擠壓所述薄片材料，在170℃的溫度中保持60分鐘，使環(huán)氧樹(shù)脂硬化。切出在該銅板上形成的一部分薄片材料，觀察其截面。
圖5是表示薄片材料中的聚酰亞胺層和環(huán)氧樹(shù)脂層的界面的截面光學(xué)顯微鏡照片。此外，在圖5中示出刻度，該刻度的最小單位是1μm。如圖5所示，在作為高強(qiáng)度層的聚酰亞胺層13作為粘接層的環(huán)氧樹(shù)脂層12中，在聚酰亞胺層13的表面，形成罐子狀的凹部14，環(huán)氧樹(shù)脂流入該凹部14中，環(huán)氧樹(shù)脂層12成為咬入聚酰亞胺層13的結(jié)構(gòu)。在這種狀態(tài)下，想將聚酰亞胺層13和環(huán)氧樹(shù)脂層12互相分離，但兩者卻牢固地貼在一起，無(wú)法分離。
接著，用二氧化碳激光在該銅板上形成通路孔后，進(jìn)行去污(デスミア)處理，實(shí)施以鈀為催化劑的無(wú)電解電鍍。其結(jié)果，在與電鍍液相接的薄片的表面及通路孔的側(cè)面形成均勻的無(wú)電解電鍍層。使用電鍍抗蝕劑，在形成無(wú)電解電鍍層的試料上形成圖案，經(jīng)過(guò)電鍍后，在形成厚約18μm的布線的同時(shí)，還電鍍充填通路孔。接著，經(jīng)過(guò)腐蝕，有選擇地除去不需要的無(wú)電解電鍍層。
反復(fù)進(jìn)行上述工序后，就制作出多層布線板。接著，在該布線板上，用倒裝片連接搭載測(cè)試用的半導(dǎo)體元件。然后，腐蝕、除去下層的銅板，接著還除去腐蝕阻擋層——Ni層。經(jīng)過(guò)以上工序后，就得到搭載半導(dǎo)體元件的布線板。此外，在制造的布線板中，在沒(méi)有搭載半導(dǎo)體元件的區(qū)域，設(shè)置了設(shè)置著HAST試驗(yàn)用的通路孔和布線的TEG(測(cè)試元件組)。
在該布線板的BGA島部上搭載焊錫點(diǎn)后，將半導(dǎo)體元件逐一切斷，作為試驗(yàn)樣品。使用10個(gè)這種試驗(yàn)樣品，進(jìn)行了溫度變化范圍為-65～150℃的熱循環(huán)試驗(yàn)。其結(jié)果，經(jīng)過(guò)1000個(gè)熱循環(huán)后，也沒(méi)有發(fā)生布線電阻因斷線等而增大的現(xiàn)象。
對(duì)另外10個(gè)樣品進(jìn)行了HAST試驗(yàn)(溫度130℃、溫度85％RH、外加電壓5V)。對(duì)通路孔間的絕緣電阻進(jìn)行了HAST試驗(yàn)(通路孔/島直徑90/150μm、通路孔間距300μm)。在HAST試驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)400小時(shí)后，也沒(méi)有出現(xiàn)絕緣電阻值的下降等問(wèn)題。另外，對(duì)HAST試驗(yàn)后的樣品，試著使聚酰亞胺層和環(huán)氧樹(shù)脂層分離。但兩者相互牢固地緊貼在一起，沒(méi)有能夠分離。
通過(guò)電鍍對(duì)形成無(wú)電解電鍍層的其它銅板上的薄片材料實(shí)施板電鍍，形成厚約18μm的銅層。將該銅層留下寬度為10mm的矩形后，除去剩余部分，測(cè)量了90度抗剝離強(qiáng)度(抗剝強(qiáng)度，遵照J(rèn)IS C6481)?？箘冸x強(qiáng)度是1.5KN/m。
另外，將使用了銅箔腐蝕后的聚酰亞胺薄膜切出寬度為10mm的矩形后，進(jìn)行了抗拉試驗(yàn)?？估囼?yàn)遵照《JPCA標(biāo)準(zhǔn)組合布線板JPCA-BU01》。其結(jié)果，斷裂延伸為78％(溫度23℃℃)、抗拉強(qiáng)度為450MPa(溫度23℃)、480MPa(溫度-65℃)、350MPa(溫度150℃)。所以，前文敘及的(a/b)比、即溫度為-65℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度a和溫度為150℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度b之比，是1.37。
(實(shí)施示例2)用保護(hù)薄膜蓋住雙面鑲銅的聚酰亞胺薄膜的單面，使用和實(shí)施示例1一樣腐蝕液，只除去其單面的銅箔。另外，該聚酰亞胺薄膜的厚度及機(jī)械特性，和前文講述的實(shí)施示例1相同。在腐蝕了聚酰亞胺薄膜中的銅箔的一側(cè)的面上，將半硬化狀態(tài)的環(huán)氧樹(shù)脂(日本油漆制プロビユ一ト、厚度50μm)真空疊片后，獲得疊層薄片材料。
將該疊層材料，層疊擠壓到和實(shí)施示例1一樣的銅板上，獲得在銅板上形成的薄片材料。接著，在其剩下的一側(cè)的銅箔上布圖，采用消去法形成布線。再接著搭載半導(dǎo)體元件，腐蝕、除去銅板后，就制作出布線板。
在本實(shí)施方式中，和實(shí)施示例1一樣，采用使環(huán)氧樹(shù)脂層咬入聚酰亞胺薄膜的表面凹部的結(jié)構(gòu)，使兩者不能離開(kāi)。
另外，和實(shí)施示例1一樣，進(jìn)行了熱循環(huán)試驗(yàn)及HAST試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)1000個(gè)熱循環(huán)后，也沒(méi)有發(fā)生布線電阻因斷線等而增大的現(xiàn)象；在經(jīng)過(guò)400小時(shí)的HAST試驗(yàn)后，也沒(méi)有出現(xiàn)絕緣電阻值的下降等問(wèn)題。另外，對(duì)HAST試驗(yàn)后的樣品，試著使聚酰亞胺薄膜—環(huán)氧樹(shù)脂層分離。但兩者相互牢固地緊貼在一起，沒(méi)有能夠分離。
在上述實(shí)施示例1及2中，講述了對(duì)在金屬板上制作、最后除去金屬板的布線板的實(shí)施示例。這是因?yàn)樽詈蟪ソ饘侔?、只具有由薄片材料?gòu)成的絕緣膜和金屬布線的布線板，與具有板芯基板的布線板相比，搭載半導(dǎo)體元件等時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力的影響大。就是說(shuō)，必須產(chǎn)生的熱應(yīng)力由薄薄的絕緣膜吸收，所以要求絕緣膜的斷裂強(qiáng)度大。這就意味著，如果是可以在最后除去金屬板的布線板中使用的材料，那么在印刷布線板等具有板芯基板的布線板中也能使用?？墒?，在印刷布線板等具有板芯基板的布線板中，線膨脹系數(shù)也和薄片材料不同，在搭載的半導(dǎo)體元件的插腳數(shù)量較多時(shí)，有可能以薄片材料和金屬布線及其它不同的材料的界面為起點(diǎn)，產(chǎn)生裂紋，因此，本發(fā)明所示的這種耐裂紋性高的薄片材料是有效的。下面，作為實(shí)施示例3，講述具有印刷基板的布線板。
(實(shí)施示例3)將和實(shí)施示例1一樣制作的層疊薄片材料，層疊擠壓到具有印刷布線的FR-4基板上，在170℃的溫度中保持80分鐘后，使下層的環(huán)氧樹(shù)脂硬化，與FR-4基板粘接。切出含有該FR-4基板的層疊材料中的-部分，觀察其截面，可以看到環(huán)氧樹(shù)脂層咬入聚酰亞胺薄膜的凹部的結(jié)構(gòu)。在這種種狀態(tài)下，試著使聚酰亞胺層和環(huán)氧樹(shù)脂層分離。但兩者相互牢固地緊貼在一起，沒(méi)有能夠分離。
用激光在FR-4基板上的層疊材料中形成通路孔后，進(jìn)行去污(デスミア)處理，實(shí)施以鈀為催化劑的無(wú)電解電鍍。從而在薄片材料的上面及通路孔部的內(nèi)面形成由無(wú)電解電鍍層構(gòu)成的電鍍基底層。
接著，使用抗蝕劑，在形成電鍍基底層的試料上形成布線圖案，進(jìn)行電鍍，除去抗蝕劑，在形成所需的圖案的布線的同時(shí)，還電鍍充填通路孔內(nèi)。布線的厚度調(diào)整為約18μm。然后，有選擇地除去不需要的無(wú)電解電鍍層。
反復(fù)進(jìn)行上述工序后，就制作出多層基板。接著，在該多層基板上，用倒裝片連接搭載半導(dǎo)體元件。這樣，就得到搭載半導(dǎo)體元件的布線板。
按照半導(dǎo)體元件切斷該多層布線板，作為試驗(yàn)樣品。使用20個(gè)這種試驗(yàn)樣品，進(jìn)行了熱循環(huán)試驗(yàn)(-65～150℃)。經(jīng)過(guò)1000個(gè)熱循環(huán)后，也沒(méi)有發(fā)生斷線等問(wèn)題。
(實(shí)施示例4)作為熱硬化樹(shù)脂，使用了將芳族聚酰胺纖維作為加強(qiáng)基材，將環(huán)氧樹(shù)脂作為矩陣的半硬化的熱硬化材料(新神戶電極制EA541、芳族聚酰胺纖維含有率30質(zhì)量％)。除此之外，采用和實(shí)施示例1同樣的方法，制造布線板。就是說(shuō)，本實(shí)施示例使用的聚酰亞胺薄膜，和前文講述的實(shí)施示例1中使用的聚酰亞胺薄膜一樣。
在本實(shí)施示例的布線板中，也采用使粘界層咬入聚酰亞胺層的凹部的結(jié)構(gòu)，使兩者不能離開(kāi)。另外，熱循環(huán)試驗(yàn)也經(jīng)過(guò)1000個(gè)熱循環(huán)后，沒(méi)有發(fā)生斷線等問(wèn)題；在經(jīng)過(guò)400小時(shí)的HAST試驗(yàn)后，也沒(méi)有出現(xiàn)絕緣電阻值的下降等問(wèn)題。
(實(shí)施示例5)作為熱硬化性樹(shù)脂，使用由使延伸多孔質(zhì)氟類聚合物(聚四氟乙烯)含浸環(huán)氧樹(shù)脂、由半硬化的熱硬化性材料構(gòu)成的熱硬化性材料(哥爾泰制マイクロラム600、氟類聚合物含有率25％)，制作布線板。本實(shí)施示例的布線板中上述以外的結(jié)構(gòu)，和前文講述的實(shí)施示例1一樣。就是說(shuō)，本實(shí)施示例使用的聚酰亞胺薄膜，和前文講述的實(shí)施示例1中使用的聚酰亞胺薄膜一樣。
在本實(shí)施示例的布線板中，也采用使粘界層咬入聚酰亞胺層的凹部的結(jié)構(gòu)，使兩者不能離開(kāi)。另外，熱循環(huán)試驗(yàn)也經(jīng)過(guò)1000個(gè)熱循環(huán)后，沒(méi)有發(fā)生斷線等問(wèn)題。
(實(shí)施示例6)作為包含二苯甲酮骨架的聚酰亞胺，利用棒狀涂料器將聚[N，N’(1，4苯撐)-3，3’4，4—二苯甲酮4羧基亞胺](アルドリッチ試藥)涂敷到PTFE上，使其干燥后形成聚酰亞胺薄膜。然后，將聚酰亞胺薄膜從PTFE上剝離。這樣，就得到第2層使用的包含二苯甲酮骨架的聚酰亞胺薄膜(薄膜厚度20μm)。將得到的聚酰亞胺薄膜，兩面是平坦的。該聚酰亞胺薄膜和半硬化狀態(tài)的環(huán)氧樹(shù)脂(味之素制ABF、厚度40μm)加熱到80℃的溫度后，采用真空疊片的方法貼在一起，作為薄片材料。從該薄片材料中采取樣品，供做聚酰亞胺層和環(huán)氧樹(shù)脂層之間的抗剝離強(qiáng)度試驗(yàn)、熱循環(huán)試驗(yàn)及HAST試驗(yàn)、聚酰亞胺層和布線之間的抗剝離強(qiáng)度試驗(yàn)、聚酰亞胺薄膜的抗拉試驗(yàn)。
在聚酰亞胺層和環(huán)氧樹(shù)脂層之間的抗剝離強(qiáng)度試驗(yàn)中，在該銅板上層疊擠壓所述薄片材料，在170℃的溫度中保持60分鐘，使環(huán)氧樹(shù)脂硬化。然后，采用和實(shí)施實(shí)例1同樣的方法，測(cè)量聚酰亞胺層和環(huán)氧樹(shù)脂層之間的抗剝離強(qiáng)度。但兩者卻牢固地貼在一起，無(wú)法分離。
另一方面，在熱循環(huán)試驗(yàn)及HAST試驗(yàn)中，和實(shí)施實(shí)例1同樣，在銅板上形成BGA島部，在該銅板上層疊擠壓所述疊片后的薄片材料，在170℃的溫度中保持60分鐘，使環(huán)氧樹(shù)脂硬化，得到由銅板上形成的薄片材料構(gòu)成的絕緣膜。然后，通過(guò)濺射，在該絕緣膜上形成金屬層。此外，該金屬層是由貼緊用的下層和由銅構(gòu)成的上層的2層膜。接著，將該金屬層作為晶種層，實(shí)施無(wú)電解電鍍，形成布線。然后，采用和前文敘及的實(shí)示施例1同樣的方法，制作搭載半導(dǎo)體元件的布線板，將焊錫點(diǎn)搭載到BGA島部上。
接著，按照半導(dǎo)體元件，切斷該布線板，作為試驗(yàn)樣品。然后，和實(shí)示施例1一樣，進(jìn)行熱循環(huán)試驗(yàn)及HAST試驗(yàn)。其結(jié)果，在熱循環(huán)試驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)800個(gè)熱循環(huán)后，也沒(méi)有發(fā)生布線電阻因斷線等而增大的現(xiàn)象；在HAST試驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)400小時(shí)后，也沒(méi)有出現(xiàn)絕緣電阻值的下降等問(wèn)題。另外，對(duì)HAST試驗(yàn)后的樣品，試著使聚酰亞胺薄膜和環(huán)氧樹(shù)脂層分離。但兩者相互牢固地緊貼在一起，沒(méi)有能夠分離。
進(jìn)而，在聚酰亞胺層和布線之間的抗剝離試驗(yàn)中，和實(shí)示施例1一樣，在銅板上層疊所述薄片材料，在170℃的溫度中保持60分鐘，使其硬化。然后，采用濺射法貼附銅的薄膜，將它作為晶種層進(jìn)行電鍍，形成厚約18μm的銅箔。然后，采用和實(shí)示施例1一樣的方法，測(cè)量的結(jié)果是抗剝離強(qiáng)度為1.2KN/m。
將使用了包含二苯甲酮骨架的聚酰亞胺薄膜切出寬度為10mm的矩形后，進(jìn)行了抗拉試驗(yàn)。斷裂延伸為19％(溫度23℃°)、抗拉強(qiáng)度為170MPa(溫度23℃)、190MPa(溫度-65℃)、79MPa(溫度150℃)。所以，所述(a/b)比是2.41。
(實(shí)示施例7)作為高強(qiáng)度材料，使用單面形成銅箔的帶銅箔的液晶聚合物(新日鐵化學(xué)制エスパネツクス)。液晶聚合物層的膜厚是25μm，銅箔的膜厚是18μm。除此之外，采用和實(shí)示施例1同樣的方法，制作布線板，進(jìn)行了試驗(yàn)。在熱循環(huán)試驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)900個(gè)熱循環(huán)后，也沒(méi)有發(fā)生布線電阻因斷線等而增大的現(xiàn)象；在HAST試驗(yàn)(溫度120℃、濕度85％RH)中，經(jīng)過(guò)400小時(shí)后，也沒(méi)有問(wèn)題。銅箔的抗剝離強(qiáng)度為1.2KN/m。
測(cè)量了除去銅箔后的液晶聚合物層的抗拉斷裂強(qiáng)度，結(jié)果是斷裂延伸為28％(溫度23℃℃)、抗拉拉斷強(qiáng)度為190MPa(溫度23℃)、230MPa(溫度-65℃)、120MPa(溫度150℃)。所以，所述(a/b)比是1.92。
(實(shí)示施例8)作為高強(qiáng)度材料，準(zhǔn)備了聚酰亞胺薄膜(宇部興產(chǎn)制ユ一ピレックス、厚度25μm)。將該聚酰亞胺薄膜切出寬度為1cm的矩形后，進(jìn)行了抗拉試驗(yàn)。其結(jié)果是斷裂延伸為120％(溫度23℃℃)、抗拉強(qiáng)度為270MPa(溫度23℃)、310MPa(溫度-65℃)、210MPa(溫度150℃)。所以，所述(a/b)比是1.48。
準(zhǔn)備3塊前文講述的聚酰亞胺薄膜，對(duì)其中1塊實(shí)施紫外線照射處理，對(duì)另1塊實(shí)施等離子體處理，對(duì)剩下的一塊不進(jìn)行處理。然后，分別將半硬化狀態(tài)的環(huán)氧樹(shù)脂(味之素制ABF)真空疊片到這些聚酰亞胺薄膜上，獲得疊層薄片材料。紫外線照射處理，用受激準(zhǔn)分子UV燈泡(宇西歐電機(jī)制、中心波長(zhǎng)172nm)照射2分鐘。在等離子體處理中，利用溫度為45℃的氧等離子體處理3分鐘。然后，分別從如此制成的3種薄片材料中切出樣品，供做聚酰亞胺層—環(huán)氧樹(shù)脂層之間的抗剝離強(qiáng)度試驗(yàn)、熱循環(huán)可靠性試驗(yàn)布線—聚酰亞胺層之間的抗剝離強(qiáng)度試驗(yàn)。
在聚酰亞胺層—環(huán)氧樹(shù)脂層之間的抗剝離強(qiáng)度試驗(yàn)中，在銅板上層疊擠壓得到的薄片材料，在170℃的溫度中保持60分鐘，使環(huán)氧樹(shù)脂硬化后，測(cè)量聚酰亞胺—環(huán)氧樹(shù)脂之間的抗剝離強(qiáng)度。其結(jié)果，未進(jìn)行處理的樣品，抗剝離強(qiáng)度為0.6KN/m。紫外線照射處理的樣品及等離子體處理的樣品，聚酰亞胺層和環(huán)氧樹(shù)脂層牢固地貼在一起，無(wú)法分離。這時(shí)，推斷抗剝離強(qiáng)度為2KN/m以上。
另一方面，在熱循環(huán)試驗(yàn)中，和實(shí)施實(shí)例1同樣，在銅板上形成BGA島部，在該銅板上層疊擠壓各種薄片材料，在170℃的溫度中保持60分鐘，使環(huán)氧樹(shù)脂硬化，得到絕緣膜。然后，除了作為電鍍用的晶種層，取代無(wú)電解電鍍層，使用通過(guò)濺射獲得的金屬層外，采用和實(shí)施示例1同樣的方法，制作搭載半導(dǎo)體元件的布線板，將焊錫點(diǎn)搭載到BGA島部上。此外，通過(guò)濺射獲得的金屬層，是由貼緊用的金屬構(gòu)成的下層和由銅構(gòu)成的上層的2層膜。
接著，按照半導(dǎo)體元件，切斷如此制造的布線板，作為試驗(yàn)樣品。然后，和實(shí)施示例1一樣，進(jìn)行熱循環(huán)試驗(yàn)及HAST試驗(yàn)。其結(jié)果，未進(jìn)行處理的樣品，經(jīng)過(guò)800個(gè)熱循環(huán)及900個(gè)熱循環(huán)后，布線電阻增大的樣品各有一個(gè)。但對(duì)剩余的8個(gè)樣品，直到完成1000個(gè)熱循環(huán)后，也沒(méi)有發(fā)生布線電阻因斷線等而增大的現(xiàn)象。另外，未進(jìn)行處理的樣品，在HAST試驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)350小時(shí)后，有2個(gè)樣品出現(xiàn)絕緣電阻值下降10％。但剩余的8個(gè)樣品，卻沒(méi)有出現(xiàn)絕緣電阻值的下降等問(wèn)題。另外，對(duì)HAST試驗(yàn)后的各樣品，試著使聚酰亞胺薄膜和環(huán)氧樹(shù)脂層分離。其結(jié)果，紫外線照射處理的樣品及等離子體處理的樣品，兩層牢固地貼在一起，無(wú)法分離。未進(jìn)行處理的樣品，粘接強(qiáng)度則比HAST試驗(yàn)前下降。
在聚酰亞胺層和布線之間的抗剝離試驗(yàn)中，和實(shí)施示例1一樣，在前文講述的薄片材料中的聚酰亞胺層上，采用濺射法形成晶種層薄，然后，通過(guò)電鍍實(shí)施板鍍，形成厚約18μm的銅層。有選擇地除去該銅層后，剩余寬度為10mm的矩形，測(cè)量90度抗剝離強(qiáng)度(拉伸強(qiáng)度)，結(jié)果是紫外線照射處理的樣品為1.0KN/m，等離子體處理的樣品為1.2KN/m。
(實(shí)施示例9)作為高強(qiáng)度材料，使用聚酰亞胺薄膜(東レ·デユポン制カプトン)，作為表面處理方法，除了使用堿處理外，采用和實(shí)施示例8同樣的方法，制造、評(píng)價(jià)布線板。此外，對(duì)使用的聚酰亞胺薄膜進(jìn)行了抗拉測(cè)量，結(jié)果是斷裂延伸為45％(溫度23℃℃)、抗拉強(qiáng)度為280MPa(溫度23℃)、320MPa(溫度-65℃)、230MPa(溫度150℃)。所以，所述(a/b)比是1.39。
堿處理，是將各樣品在溫度為50℃、濃度為5N的氫氧化納水溶液中浸漬10分鐘。堿處理后，測(cè)量了聚酰亞胺層—環(huán)氧樹(shù)脂層的抗剝離強(qiáng)度，結(jié)果是沒(méi)有進(jìn)行堿處理的未處理品的抗剝離強(qiáng)度是0.4KN/m，而堿處理后的樣品，兩者互相牢固緊地貼在一起，不能分離開(kāi)。
另一方面，和實(shí)施示例8一樣，制作了搭載半導(dǎo)體元件的布線板，進(jìn)行了熱循環(huán)試驗(yàn)和HAST試驗(yàn)，堿處理樣品都在1000個(gè)循環(huán)結(jié)束后，沒(méi)有發(fā)生斷線等問(wèn)題；在HAST 400小時(shí)中，也沒(méi)有問(wèn)題。堿處理樣品中的銅層的抗剝離強(qiáng)度，是0.9KN/m。
(實(shí)施示例10)作為高強(qiáng)度材料，使用多孔質(zhì)的聚酰亞胺(日東電工制)，采用和實(shí)施示例8一樣的方法，進(jìn)行紫外線照射，制造了布線板。本實(shí)施示例中的上述以外的條件，和前文講述的實(shí)施示例8一樣。進(jìn)行熱循環(huán)試驗(yàn)的結(jié)果，在800個(gè)循環(huán)中也沒(méi)有發(fā)生斷線等問(wèn)題。另外，進(jìn)行HAST試驗(yàn)的結(jié)果，經(jīng)過(guò)500小時(shí)后也沒(méi)有發(fā)生問(wèn)題。
此外，本實(shí)施示例中使用的多孔質(zhì)聚酰亞胺薄膜的抗拉特性是斷裂延伸為15％、抗拉強(qiáng)度為130MPa(溫度23℃)、150MPa(溫度-65℃)、95MPa(溫度150℃)。所以，所述(a/b)比是1.57。
(比較示例1)
作為布線板用絕緣材料，使用環(huán)氧樹(shù)脂溥膜(味之素制ABF-SH、厚度60μm)。將這種環(huán)氧樹(shù)脂薄膜切出寬度為1cm的矩形，進(jìn)行了抗拉測(cè)量。結(jié)果是斷裂延伸為5.9％(溫度23℃)、抗拉強(qiáng)度為64MPa(溫度23℃)、130MPa(溫度-65℃)、25MPa(溫度150℃)。所以，所述(a/b)比是5.2。
作為薄片材料，除了使用單層的環(huán)氧樹(shù)脂薄膜以外，采用和實(shí)施示例1相同的方法制作了搭載半導(dǎo)體元件的布線板。按照半導(dǎo)體元件切斷該布線板，作為試驗(yàn)樣品。然后，實(shí)施示例1一樣，對(duì)各10個(gè)樣品進(jìn)行了熱循環(huán)試驗(yàn)及HAST試驗(yàn)。
在熱循環(huán)試驗(yàn)中，在200循環(huán)～400循環(huán)中，所有樣品的布線電阻值都增大了。試驗(yàn)結(jié)束后，切斷樣品，觀察其截面后，看到絕緣層上從島部的周圍產(chǎn)生的裂紋切斷了金屬布線。在HAST試驗(yàn)中，400小時(shí)后，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)絕緣電阻下降等現(xiàn)象。
(比較示例2)作為布線板材料，將在聚酰亞胺類絕緣樹(shù)脂薄膜(旭電化制BUR-201、厚度40μm)上層疊擠壓具有粗糙面的電解銅箔、使其硬化的材料，作為高強(qiáng)度材料使用。利用堿銅腐蝕液溶解聚酰亞胺薄膜兩面的銅箔。用掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察銅箔被腐蝕后的聚酰亞胺薄膜的表面后，可以看到銅箔的粗糙面寫(xiě)入的細(xì)小的凹部。
將使用的聚酰亞胺薄膜(銅箔被腐蝕后)切出寬度為10mm的矩形，進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測(cè)量。其結(jié)果是斷裂延伸為8％(溫度23℃)、抗拉強(qiáng)度為80MPa(溫度23℃)、120MPa(溫度-65℃)、42MPa(溫度150℃)。所以，所述(a/b)比是2.86。此外，本比較示例的聚酰亞胺薄膜的抗拉強(qiáng)度也比實(shí)施示例1的低。一般來(lái)說(shuō)，聚酰亞胺的強(qiáng)度，取決于分子的結(jié)構(gòu)，存在著這下述傾向如果分子的結(jié)構(gòu)是線性的，強(qiáng)度就高如果是三維結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度就低。
采用真空疊片的方法，將半硬化狀態(tài)的環(huán)氧樹(shù)脂材料(味之素制ABF、寬度40μm)與腐蝕了銅箔的聚酰亞胺薄膜粘貼到一起，作為薄片材料，采用和實(shí)施示例1相同的方法，用它制作搭載了半導(dǎo)體元件的布線板。
將焊錫點(diǎn)搭載到BGA島部上后，按照切斷半導(dǎo)體元件布線板，作為試驗(yàn)樣品。然后，和實(shí)施示例1一樣，進(jìn)行熱循環(huán)試驗(yàn)及HAST試驗(yàn)。
關(guān)于熱循環(huán)試驗(yàn)，從400個(gè)循環(huán)起出現(xiàn)布線電阻值增大的樣品，在800個(gè)熱循環(huán)時(shí)，所有的樣品都成為高電阻值。試驗(yàn)結(jié)束后，切斷樣品，觀察其截面后，看到絕緣層上從島部的周圍產(chǎn)生的裂紋貫通聚酰亞胺層，切斷了金屬布線。
在HAST試驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)200小時(shí)后，出現(xiàn)絕緣電阻值下降；經(jīng)過(guò)400小時(shí)后，所有樣品的絕緣電阻值下降到HAST試驗(yàn)前的1×10-3～1×10-6倍左右。
(比較例3)作為高強(qiáng)度材料，使用帶銅箔的液晶聚合物薄膜(哥爾泰制、銅箔厚度12μm、液晶聚合物厚度25μm)。從該液晶聚合物薄膜上腐蝕、除去銅箔后，切出寬度為10mm的矩形，進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測(cè)量。其結(jié)果是斷裂延伸為9％(溫度23℃)、抗拉強(qiáng)度為81MPa(溫度23℃)、130MPa(溫度-65℃)、32MPa(溫度150℃)。所以，所述(a/b)比是4.06。
另一方面，利用銅腐蝕液溶解銅箔后，采用真空疊片的方法，粘貼半硬化狀態(tài)的環(huán)氧樹(shù)脂材料(味之素制ABF、寬度40μm)，作為薄片材料。然后使用該薄片材料，采用和實(shí)施示例1相同的方法，制作搭載了半導(dǎo)體元件的布線板。
將焊錫點(diǎn)搭載到BGA島部上后，按照切斷半導(dǎo)體元件布線板，作為試驗(yàn)樣品。然后，和實(shí)施示例1一樣，對(duì)各10個(gè)樣品進(jìn)行熱循環(huán)試驗(yàn)及HAST試驗(yàn)。
關(guān)于熱循環(huán)試驗(yàn)，從300個(gè)循環(huán)起出現(xiàn)布線電阻值增大的樣品，在700個(gè)熱循環(huán)時(shí)，所有的樣品都成為高電阻值。試驗(yàn)結(jié)束后，切斷樣品，觀察其截面后，看到絕緣層上從島部的周圍產(chǎn)生的裂紋貫通液晶聚合物層，切斷了金屬布線。
在HAST試驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)300小時(shí)后，出現(xiàn)絕緣電阻值下降；經(jīng)過(guò)400小時(shí)后，樣品的絕緣電阻值也是HAST試驗(yàn)前的0.1倍左右。
本發(fā)明涉及作為搭載半導(dǎo)體元件的布線板的絕緣膜使用的薄片材料及使用該薄片材料的布線板。
權(quán)利要求
1.一種薄片材料，在作為布線板的絕緣膜使用的薄片材料中，其特征在于，具有由第1絕緣材料構(gòu)成的第1層；和層疊在該第1層上，由第2絕緣材料構(gòu)成的第2層，所述第2層，在溫度為23℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為100MPa以上、在溫度為23℃時(shí)的斷裂延伸率為10％以上，若設(shè)溫度為-65℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為a(MPa)、溫度為150℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為b(MPa)時(shí)，則a/b的值為2.5以下。
2.如權(quán)利要求1所述的薄片材料，其特征在于所述第2絕緣材料，是聚酰亞胺。
3.如權(quán)利要求2所述的薄片材料，其特征在于所述聚酰亞胺，是多孔質(zhì)的聚酰亞胺。
4.如權(quán)利要求2或3所述的薄片材料，其特征在于所述聚酰亞胺，是包含二苯甲酮骨架的聚酰亞胺。
5.如權(quán)利要求1所述的薄片材料，其特征在于所述第2絕緣材料，是液晶聚合物。
6.如權(quán)利要求1所述的薄片材料，其特征在于所述第2絕緣材料，是氟類聚合物。
7.如權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的薄片材料，其特征在于所述第1絕緣材料，是在所定的硬化溫度范圍中硬化的熱硬化材料；所述第2絕緣材料，是在所述硬化溫度范圍中不軟化的耐熱性材料。
8.如權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的薄片材料，其特征在于所述第1絕緣材料，在溫度為150℃時(shí)的彈性率在2.0GPa以上。
9.如權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的薄片材料，其特征在于所述第1絕緣材料，包含芳族聚酰胺纖維或氟類聚合物。
10.如權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的薄片材料，其特征在于在所述第2層中的與所述第1層相接的表面，形成多個(gè)深度為0.1～10μm的凹部；所述凹部的開(kāi)口部的面積，小于其內(nèi)部中的與所述第2層的表面平行的截面的面積。
11.如權(quán)利要求1～10任一項(xiàng)所述的薄片材料，其特征在于在所述第2層中的與所述第1層不相接的表面，形成多個(gè)深度為0.1～10μm的凹部；所述凹部的開(kāi)口部的面積，小于其內(nèi)部中的與所述第2層的表面平行的截面的面積。
12.如權(quán)利要求10或11所述的薄片材料，其特征在于所述第2層的凹部是如下形成的在表面形成凸部的銅箔上，使所述第2絕緣材料成膜后，再除去所述銅箔，從而將所述凸部復(fù)制到所述第2層的表面。
13.如權(quán)利要求10～12任一項(xiàng)所述的薄片材料，其特征在于形成所述凹部的第2層的表面的十點(diǎn)平均粗糙度，是0.1～10μm。
14.如權(quán)利要求13所述的薄片材料，其特征在于形成所述凹部的第2層的表面的十點(diǎn)平均粗糙度，是1～5μm。
15.如權(quán)利要求1～14任一項(xiàng)所述的薄片材料，其特征在于對(duì)所述第2層的表面的至少一部分進(jìn)行紫外線照射處理。
16.如權(quán)利要求1～15任一項(xiàng)所述的薄片材料，其特征在于對(duì)所述第2層的表面的至少一部分進(jìn)行等離子體處理。
17.如權(quán)利要求1～16任一項(xiàng)所述的薄片材料，其特征在于對(duì)所述第2層的表面的至少一部分進(jìn)行離子束處理。
18.如權(quán)利要求1～17任一項(xiàng)所述的薄片材料，其特征在于對(duì)所述第2層的表面的至少一部分進(jìn)行堿性溶液處理。
19.如權(quán)利要求1～18任一項(xiàng)所述的薄片材料，其特征在于具有由金屬或合金構(gòu)成的第3層，該第3層配置在與所述第1層一起夾住所述第2層的位置上。
20.如權(quán)利要求1～19任一項(xiàng)所述的薄片材料，其特征在于所述第1層及所述第2層中的至少一方設(shè)置多層；所述第1層及所述第2層交替層疊。
21.一種布線板，其特征在于具有基板，和在該基板上設(shè)置的權(quán)利要求1～20中任一項(xiàng)所述薄片材料。
22.如權(quán)利要求21所述的布線板，其特征在于所述基板，是印刷基板。
23.如權(quán)利要求21所述的布線板，其特征在于所述基板，是由金屬或合金構(gòu)成的金屬基板。
24.如權(quán)利要求21～23任一項(xiàng)所述的布線板，其特征在于在所述基板上，依次層疊所述第1層及所述第2層后形成。
25.如權(quán)利要求21～23任一項(xiàng)所述的布線板，其特征在于相互層疊所述第1層及所述第2層形成薄片材料后，使該薄片材料被所述基板粘附后形成。
26.一種布線板，其特征在于具有權(quán)利要求1～20中任一項(xiàng)所述的薄片材料，在金屬板上形成所述薄片材料后，除去所述金屬板后形成。
全文摘要
一種薄片材料(2)，設(shè)有粘接層(2)，在該粘接層(2)上層疊高強(qiáng)度層(3)。粘接層(2)由熱硬化材料的環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成。另外，高強(qiáng)度層(3)由在環(huán)氧樹(shù)脂的熱硬化溫度下不軟化的、在溫度為23℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為100MPa以上、在溫度為23℃時(shí)的斷裂延伸率為10％以上，若設(shè)溫度為－65℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為a(MPa)、溫度為150℃時(shí)的抗拉斷裂強(qiáng)度為b(MPa)時(shí)，則a/b的值為2.5以下的聚酰亞胺構(gòu)成。
文檔編號(hào)H05K3/46GK1756654SQ20038010999
公開(kāi)日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2003年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者村井秀哉, 下戶直典, 馬場(chǎng)和宏, 菊池克 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社