专利名称：叠层用双面电路板、其制法及用其的多层印刷电路板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种，用于制造具有填隙通孔(IVH)结构的多层印刷电路板的叠层用双面电路板及其制造方法以及利用该电路板的多层印刷电路板。
并且，形成上述焊盘的电路图形是，通过在各配线层间沿叠层体的厚度方向上开设的通孔，电连接。
但是，具有上述通孔结构的多层印刷电路板，有必要预先确保用于形成通孔的范围，所以电子部件的高密度安装受到限度，不能很好地满足例如，携带用电器的微型化或narrow pitch package及MCM的实用化的要求。
因此，最近，相应电路的高密度化要求，替代上述通孔结构的多层印刷电路板，具有简单的全层填隙通孔结构(以下，简称为“IVH”)的多层印刷电路板受到注目。
所谓的具有上述IVH结构的多层印刷电路板是指，具有以下结构的印刷电路板，即在组成叠层体的各层间绝缘层中设置使形成焊盘的电路之间电连接的通孔。
上述印刷电路板的特征是，形成内层焊盘的电路图形之间或形成内层焊盘的电路图形和形成外层焊盘的电路图形之间是通过没有贯穿电路板的通孔(隐埋的通孔或隐藏的通孔)而电连接。由此，没有必要在具有上述IVH结构的多层印刷电路板中另设用于形成通孔的部分，而仅用微细的通孔，就可连接各配线层之间，所以，容易实现电子设备的小型化、高密度化及信号的高速传播。
具有上述IVH结构的多层印刷电路板是，通过例如图3A至图3E中所示的工序而制造。
首先，如图3A中所示，使用将芳香族聚酰胺无纺布浸渍于环氧树脂后的材料作为预浸基板51，并用二氧化碳气激光对该预浸基板51进行开孔加工，然后，向该开口部52中填充导电糊53。
然后，如图3B所示，在预浸基板51的两面上重叠铜箔54，并利用热压进行加热、加压，使预浸基板51的环氧树脂及导电糊53被固化，进行两面铜箔54之间的电联接。
接着，通过利用蚀刻法，在铜箔54上形成图案，从而能够得到具有如图3C中所示穿孔的硬质两面印刷电路板。
然后，如图3D中所示，将上述两面印刷电路板作为中心层，边定位在该中心层的两面填充导电糊的预浸基板和铜箔，边将它们依次层叠，再次进行热压之后，通过蚀刻最外层的铜箔54，能够得到图3E中所示的具有4层电路结构的多层印刷电路板。
另外，在多层布线化时，可以重复进行上述工序，制造出6层或8层结构的多层印刷电路板。
但是，在上述的以往技术中存在下列问题。
(1)为了多层化，必须将利用热压进行的层叠工序和利用蚀刻进行的铜箔的图形蚀刻工序重复进行几次，所以制造工序变得复杂化且制造需要的时间长。
(2)由上述制造方法中得到的IVH结构的多层印刷电路板是，在制造工序中，即使只在一处(一个工序)发生不良的图形蚀刻，也将使作为最终产品的整个印刷电路板不合格，从而成品率大大下降。
本发明是，将用于层叠的两面电路板和用于层间连接的预浸基板重叠而构成，其中，层叠用两面电路板在绝缘基板的两面具有形成焊盘的电路，设有从一面电路侧通至另一面电路的穿孔，并在该穿孔中填充导电性物质，将两面电路相互电连接。
用下述3个方法中的任意一种方法形成层叠用两面电路板中的穿孔。
(1)用UV-YAG激光，通过控制激光输出和脉冲振幅，将一面铜箔和绝缘基板层开孔至另一面铜箔附近。
(2)用YAG激光，对一面铜箔进行开孔加工后，用二氧化碳气激光，将绝缘基板开孔至另一面铜箔附近。
(3)用二氧化碳气激光，通过控制激光的脉冲能，将一面铜箔和绝缘基板层开孔至另一面铜箔附近。
之后，在绝缘基板两面形成的金属层中，除没有进行开孔加工的用于供电的部分之外，贴附耐镀带，同时向供电用部分供电，进行电解镀铜处理，形成连接穿孔之后，利用蚀刻方法，形成电路图形而制造层叠用两面电路板。
另一方面，用于层间连接的预浸基板是，在将芳香族聚酰胺无纺布浸渍于含有环氧树脂的未固化的预浸基板上，利用二氧化碳气激光进行开孔加工，然后在其开口部中填充导电性物质而构成。
另外，本发明的多层印刷电路板是，将层叠用两面电路板的焊盘和另一个层叠用两面电路板的焊盘，通过用于层间连接的预浸基板，使填充用于层间连接预浸基板的导电性物质的穿通孔相对而置地重叠在一起，从而电连接层叠用两面电路板的两面的焊盘。
由此，根据本发明，由高可靠度的层叠基板结构、简单的制造工序能够得到从设计到制出成品时间短、且成品率高的多层印刷电路板。
图3A至3E为表示以往多层印刷电路板的一部分制造工序的工序截面图。
首先，如
图1A所示，由玻璃布基材环氧树脂叠层板、芳香族聚酰胺无纺布基材环氧树脂叠层板、玻璃布基材聚亚胺树脂叠层板、芳香族聚酰胺无纺布基材聚亚胺树脂叠层板及双马来酰亚胺-三嗪树脂叠层板等绝缘材料选择的绝缘基板2的两面上分别贴附金属层1a、1b，形成两面铺设铜的叠层板3。
可使用铜箔作为贴附在绝缘基板2两面的金属层1a、1b。为了提高铜箔的粘附性，最好对其表面进行粗面化处理。
另外，可以将在绝缘基板2的表面上无电解镀铜后进行电解镀铜处理而形成的镀铜层作为金属层1a、1b。
理想的绝缘基板2的厚度是50至100μm，如果小于50μm，则强度降低从而操作困难，难以大量生产。
另外，如果超过100μm，则难于形成微细的用于形成穿孔的开口部，同时难以满足电子设备的轻型、薄型的要求。
另一方面，对于金属层1a、1b，开孔加工侧的金属层1b的厚度最好是3至18μm，没有开孔的另一侧面金属层1a的厚度最好是5至18μm。
用激光加工方法，在绝缘基板上形成用于穿孔的开口部时，开孔侧的金属层1b越薄加工越容易，但如果小于3μm，则电特性和机械特性出现问题，难以形成适用于工业化的金属层，而如果超过18μm，则难以利用蚀刻形成精致的图形。
另外，没有开孔侧的金属层1a，如果小于5μm，则有孔贯穿金属层的顾虑。
作为绝缘基板2和金属层1a、1b，最好使用层叠将环氧树脂浸渍于玻璃纤维布成为B阶段化的预浸基板和铜板后进行加热加压而得到的两面铺设铜的玻璃布基材环氧树脂叠层板。
然后，如图1B中所示，从两面铺设铜的叠层板3的一侧，向希望的位置照射激光，贯穿金属板1b和绝缘基板2，从而形成通至另一侧金属板1a的用于形成穿孔的开口部4。
穿孔形成用开口部4的开孔法有3种方法，第一种方法是，从绝缘基板2的金属层1b面照射UV-YAG激光，形成穿孔形成用开口部。
第二种方法是，用YAG激光照射绝缘基板2的金属层1b，开孔后，在绝缘基板2照射二氧化碳气激光，形成穿孔形成用开口部4。
第三种方法是，从绝缘基板2的金属层1b面，通过用二氧化碳气激光控制激光能量，将金属层1b和绝缘基材开孔，形成用于形成穿孔的开口部4。
在第3种方法中，重要的是，对金属层1b，二氧化碳气激光脉冲能为19mJ以上，而对绝缘基板2，二氧化碳气激光脉冲能为0.5～5mJ。
在开孔金属层1b时，如果激光脉冲能小于19mJ，则出现毛刺，难以得到漂亮的加工面。
另外，对绝缘基板2，如果小于0.5mJ，则难以进行开孔加工，但如果超过5mJ，则加工面变脏，或在玻璃纤维的截面出现玻璃球，或穿孔底部金属层1a的损伤变大。
另外，在本实施例中，在两面铺设铜的叠层板3上面形成的穿孔形成用开口部4的开孔直径最好在30～250μm范围。
如果开口直径小于30μm，则难以在开口部内填充导电性物质的同时，连接可靠度降低，而如果超过250μm，则很难填满导电性物质。
另外，从确保连接可靠性的角度考虑，为了去掉残留于穿孔形成用开口部4内壁面的树脂，进行化学处理、氧等离子处理、电晕放电等消拖尾(desmear)处理是理想的。
然后，如图1C中所示，在两面铺设铜的叠层板3中的没有形成穿孔用开口部4的金属层1a的表面上，除了用于电解镀的供电部分5之外，粘贴耐镀带6。该耐镀带6是为了在后述的电解镀处理时，阻止向金属层1a析出镀膜而使用，例如，可以使用在表面设置附着层的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。
然后，在穿孔形成用开口部4内部，如图1D所示，通过电解镀处理，使金属层1a的电解镀用供电部分5成为电镀导线7，堆积穿孔端子8，形成穿孔导体9。
作为电解镀用金属，可以使用铜、金、镍及电镀焊锡，但理想的是使用电解镀铜。
在本实施例中，把金属层1a作为电镀端子7进行电解镀处理，因为金属层1a形成于两面铺设铜的叠层板3一侧的整个表面上，所以电场密度大致均匀，从而能够在穿孔形成用开口部4内，将电解镀层堆积成大致相同的高度。
另外，因为没有向两面铺设铜的叠层板3的金属层1b供电，所以不会发生镀金属的析出，可维持最初的铜箔厚度。
镀金属填充穿孔形成用开口部4之后，与两面铺设铜箔的叠层板3的金属层1b电连接，在金属层1b表面出现镀析，但因为电镀面积为整个金属层1b，所以，仅流穿孔形成用开口部4的电流密度马上变小，镀析速度变得非常缓慢，而各穿孔内的穿孔高度大致均匀。
接着，如图1E至图1G中所示，剥离贴附于金属层1a的耐镀带6，在两面铺设铜的叠层板3的金属层1a、1b上面分别贴附蚀刻保护层10，然后通过掩模规定的图案，蚀刻金属层1a、1b，形成电路11。
在上述处理工序中，首先在金属层1a、1b表面涂敷感光性干薄膜保护层或液状感光性保护层之后，沿着一定的电路图形进行曝光、显像处理，形成蚀刻保护层之后，蚀刻没有形成蚀刻保护层的金属层1a、1b部分，形成电路11。
使用选自氯化亚铁、氯化亚铜、过硫酸盐、硫酸一过氧化氢水溶液的至少一种水溶液作为蚀刻液是理想的。
然后，剥离蚀刻保护层10，然后如图1H所示，粗化处理电路11的表面，形成粗糙面12。
上述粗糙化处理是，为了在多层化时，改善后述的多个用于层间连接的预浸板之间的密合性，且防止它们之间的剥离而进行的。
粗化处理方法有，例如软蚀刻处理或黑化(氧化-还原)处理及形成用铜-镍-磷镀成的针状合金等的表面粗化。
经过上述的粗化处理，在粗化面12上形成用于防止氧化的Sn层等。
另外，可以在本发明的叠层用两面电路板上形成的穿孔内部填充导电糊，但特别是在绝缘基板2的厚度小于100μm时，为了确保连接可靠度，最好是通过电解镀处理而镀上导电性金属。
下面，说明多个叠层用两面电路板的粘接及用于电路之间连接的本发明的层间连接用预浸基板。
作为未固化树脂层，可以使用选自环氧树脂、聚亚胺树脂、环氧树脂和热塑性树脂的复合树脂、环氧树脂和硅树脂的复合树脂及BT树脂中的至少1种耐热性的有机系树脂，另外，将预浸基板固化成B阶段(树脂的半固化状态)为止制作时，可以使用将上述树脂浸渍于选自芳香族聚酰胺无纺布、玻璃无纺布、玻璃布等中的至少一种耐热性的有机系树脂，且固化至B阶段为止的预浸基板。
然后，通过利用二氧化碳气激光形成穿通孔，并在该穿通孔上填充导电性物质的方法，得到如图2A所示的层间连接用预浸板25、33。
在层间连接用预浸基板25、33中形成的层间连接用的贯穿孔26中填充导电性物质27之后的层间连接用穿孔直径的理想范围是在50～500μm。
如果层间连接用穿孔的直径小于50μm，则难以确保连接可靠度，而如果超过500μm，则难以实现高密度电路化。
另外，在本发明的层间连接用预浸基板25、33上形成的贯穿孔26中填充的导电性物质27，最好是导电糊。
因为在层叠多层预浸基板时的加热、加压工序中，在基板材料的预浸基板上出现树脂的收缩，并导电糊部分被压缩，从而能够得到连接可靠度高的多层印刷电路板，所以使用导电糊是理想的。
另外，如果形成的导电糊27比预浸基板25、33的贯穿孔26更突出，则能够得到更加可靠的连接可靠度。即通过在预浸基板的两面上贴附PET薄膜，然后用激光开孔，填充导电糊之后剥下PET薄膜的方法，只在PET薄膜的厚部分上凸起导电糊，并且利用叠层压力，能够致密地填充铜粉粒子，从而进一步提高可靠度。
在导电糊中，最好是将选自铜、银、金及镍中的至少一种以上金属粒子作为导电性物质。
本发明的多层印刷电路板是，将上述实施例的多个叠层用两面电路板和多个层间连接用预浸基板(下面，仅称为预浸基板)交替依次重叠，并整体层叠而构成，下面，用图2A及图2B，说明其制造方法。
首先，如图2A所示，将叠层用两面电路板21、30、36及2个预浸基板25、33分别交替设置。
其设置方法是，首先，使叠层用两面电路板21的由铜箔形成焊盘的那一面24，成为多层电路板的最外层，而使反面的焊盘23和设置于其上部的预浸基板25的焊盘28相对而置。
然后，设置层叠用两面电路板30，使其焊盘31和预浸基板25的焊盘29相对而置，且使层叠用两面电路板30的焊盘32和预浸基板33的焊盘34部相对而置。
接着，使层叠用两面电路板36中的焊盘由铜箔形成的那一面38，成为多层电路板的另一最外层，而使反面的焊盘37和预浸基板33的焊盘35相对而置。
上述定位可按下述方法进行，即在设置于叠层用两面电路板及预浸基板周围的叠层用导孔(未图示)中插入导销或通过图像处理。
利用真空热压，将按上述层叠的叠层用两面电路板及预浸基板，用180℃温度层叠加压，能够得到如图2B所示的全层具有IVH结构的多层印刷电路板。
对每个叠层用两面电路板，可以在叠层之前分别检查电路或穿孔，所以能够极大地提高成品率，也能够提高各层间的连接可靠度。
下面，说明具有IVH结构的本发明的多层印刷电路板的具体例。
从两面铺设铜的玻璃布基材环氧树脂叠层板的一侧面，利用UV-YAG激光，设置盲孔之后，用溶剂溶胀绝缘性树脂基板，然后用高锰酸钾，除去盲孔部分的消拖尾。
然后，除没有设置盲孔的另一面的供电用部分之外，层叠耐镀带，然后向其供电用部分供电，电解镀铜，从而用镀铜填充盲孔内部。
接着，通过感光性干薄膜蚀刻，蚀刻铜箔形成电路图形，从而制造叠层用两面电路板。
之后，在将芳族聚酰胺无纺布浸渍于环氧树脂后得到的未固化的预浸基板上，用二氧化碳气激光进行开孔加工，然后向上述开口部填充导电糊。
将按上述得到的3个叠层用两面电路板和2个预浸基板交替层叠，并利用真空热压，在180℃的温度加压，制造了全层具有IVH结构的多层印刷电路板。
另外，通过加压、加热，固化、收缩预浸基板，从而使填充于预浸基板的导电铜糊中的铜粉粒子致密地结合、固化，其结果，在电特性和机械特性上可靠地连接接线层。
按照上述方法制备的6层电路板中，L/S＝50μm/50μm，垫片直径为200μm，穿孔直径为100μm，导体层厚度为12μm，绝热基板厚度为100μm。
从上所述的实施例中清楚地看到，本发明的叠层用两面电路板适合用于制备具有全层IVH结构的多层印刷电路板。即，在绝缘基板的两面上形成电路的同时，在一面形成穿孔，并通过在穿孔开口部内填充电镀导体，能够高可靠度地连接在绝缘基板两面形成的电路。
因为设置于本发明的叠层用两面电路板上的穿孔比设置于预浸基板上的穿孔直径小，所以在制备多层印刷电路板时，即使在层叠用两面电路板之间产生一些移位，也能够确保各两面电路板层之间的连接。
另外，通过预浸基板的固化和收缩，填充于预浸基板的导电糊被压缩，从而能够致密地填充铜粉粒子，其结果，能够使接线层之间的连接非常可靠。
另外，因为在预浸基板的两面上贴附PET薄膜之后用激光开孔，填充导电糊，然后，通过剥去PET薄膜，只在PET薄膜的厚部分上凸出地形成导电糊，所以，比层叠加压更能够致密地填充铜粉粒子，更提高可靠度。
另外，本发明的多层印刷电路板是，因为用铜箔形成最外层的电路图形的穿孔盖，所以即使在热冲击等树脂基板的急剧的膨胀、收缩中，穿孔和焊盘之间也不会发生断线，从而连接可靠度很高。
另外，因为能够在制造工序中，对层叠用两面电路板进行检查，所以可以大大地提高成品率或缩短多层电路板的制造时间等从而工业价值很高。
权利要求
1.一种叠层用两面电路板，其特征在于，在绝缘基板的两面具有形成焊盘的电路，并设置从上述绝缘基板的一面的所述电路侧通向另一面上述电路的穿孔，在上述穿孔中填充导电性物质，并通过上述导电性物质连接上述绝缘基板的两面上述电路。
2.根据权利要求1所述的叠层用两面电路板，其特征在于，上述焊盘所形成的电路是通过蚀刻两面铺设铜的叠层板上的铜箔而形成。
3.根据权利要求1所述的叠层用两面电路板，其特征在于，上述绝缘基板是由厚度为50～100μm的玻璃布基材环氧树脂构成，而上述穿孔直径最好在30～250μm范围。
4.一种叠层用两面电路板的制备方法，是在绝缘基板的两面形成金属层，同时形成从一面金属层通向另一面金属层的穿孔，其特征在于，具有用激光照射形成穿孔之后将穿孔内壁面进行消拖尾处理，并在上述穿孔内填充导电性物质的工序。
5.根据权利要求4所述的叠层用两面电路板的制备方法，其特征在于，包含从形成于上述绝缘基板的两面的上述金属层的一面，照射UV-YAG，形成上述穿孔的工序。
6.根据权利要求4所述的叠层用两面电路板的制备方法，其特征在于，具有用YAG激光照射上述绝缘基板的两面上所形成的上述金属层的一面金属层，进行开孔加工后，用二氧化碳气激光照射上述绝缘基板而形成穿孔的工序。
7.根据权利要求4所述的叠层用两面电路板的制备方法，其特征在于，具有用二氧化碳气激光，从形成于上述绝缘基板两面的上述金属层的一面，通过控制激光能，将一面的铜箔和绝缘基板层穿孔的工序，对于上述铜箔，二氧化碳气激光脉冲能为19mJ以上，而对绝缘基材层，二氧化碳气激光脉冲能为0.5～5mJ。
8.根据权利要求4所述的叠层用两面电路板的制备方法，其特征在于具有结束上述激光照射之后，对利用上述激光形成的穿孔的内壁面进行消拖尾处理，然后在上述绝缘基板的两面上形成的上述金属层中的没有进行穿孔加工的面上贴附树脂薄膜，并在上述穿孔内填充导电性物质，形成连接穿孔，最后通过蚀刻法形成电路图形的工序。
9.根据权利要求4所述的叠层用两面电路板的制备方法，其特征在于，上述导电性物质是由形成于上述绝缘基板的两面上的上述金属层中的没有进行穿孔加工的面上贴附耐镀带，同时向该面供电，进行电解镀铜处理后形成的镀铜叠层物构成。
10.根据权利要求4所述的叠层用两面电路板的制备方法，其特征在于，上述绝缘基板上的形成焊盘的电路金属表面被粗面化，并在上述粗面上形成防氧化层。
11.一种多层印刷电路板，是将多个叠层用双面电路板和多个层间连接用预浸基板交替层叠构成，其特征在于，是将层叠用两面电路板的焊盘和另一个通过层间连接用预浸基板需要与它连接的层叠用两面电路板的焊盘重合，使填充了导电性物质的层间连接用预浸基板的穿通孔相对而置地重叠，以便于电连接上述多个层叠用两面电路板的上述焊盘，从而使上述多个叠层用双面电路板和上述多个层间连接用预浸基板层叠的结构。
12.根据权利要求11所述的多层印刷电路板，其特征在于，上述多层印刷电路板两面的最外层是由用金属层形成焊盘的层叠用两面电路板的面构成。
13.根据权利要求11所述的多层印刷电路板，其特征在于，层间连接用预浸基板具有未固化的树脂层和贯穿孔，而向上述贯穿孔填充导电性物质。
14.根据权利要求11所述的多层印刷电路板，其特征在于，层间连接用预浸基板具有未固化的树脂层、无纺布及纤维中的至少某一种。
15.根据权利要求11所述的多层印刷电路板，其特征在于，设置在层间连接用预浸基板上的贯穿孔比层叠用两面电路板的穿孔直径大，且贯穿孔的直径为50至500μm。
16.根据权利要求11所述的多层印刷电路板，其特征在于，层间连接用预浸基板是，利用二氧化碳气激光，在将芳香族聚酰胺无纺布浸渍于环氧树脂的未固化的预浸基板上形成贯穿孔，并且填充导电性物质后构成的。
全文摘要
一种叠层用双面电路板及利用该电路板的多层印刷电路板，将多个叠层用双面电路板和多个层间连接用预浸基板重叠在一起构成多层印刷电路板，设置从叠层用双面电路板的一面电路通至另一面电路的穿孔，并在该穿孔中填充导电性物质，从而将叠层用双面电路板的两面电路连接，具有以下结构，即通过层间连接用预浸基板，将一个叠层用双面电路板的焊盘和另一个叠层用双面电路板的焊盘重合，使填充导电性物质的层间连接用预浸基板的贯穿孔相对而置重叠在一起，从而实现叠层用两面电路板的两面焊盘之间的电连接。利用本发明，能够缩短制造时间，且能够得到连接可靠高且成品率高的多层印刷电路板。
文档编号H05K3/46GK1456030SQ02800056
公开日2003年11月12日 申请日期2002年1月29日 优先权日2001年1月30日
发明者高濑喜久, 中村恒 申请人:松下电器产业株式会社