DE69303684T2

DE69303684T2 - Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte

Info

Publication number: DE69303684T2
Application number: DE69303684T
Authority: DE
Inventors: Tsuneshi Nakamura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-09-29
Filing date: 1993-09-29
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: EP0590635B1; EP0590635A1; DE69303684D1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfanren zur Herstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte zur Verwendung bei elektronischen Geräten.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Die GB-A-1,276,527 zeigt einen Fabrikationsprozeß für eine Leiterplatte mit metallischem Kern, bei dem ein anodisiertes AL-Flächengebilde mit Durchgangslöchern als Substrat dient, welches mit einem isolierenden Harz beschichtet wird. Die Oberfläche der isolierenden Beschichtung wird mit Nr. 220-Granatteilehen bei einem Druck von 50 bis 100 Pfund sandgestrahlt, gereinigt, mit Wasser abgespült, chemisch mit kaustischem KMnO&sub4; oder Chromsäure geätzt, mit Ni beimpft oder autokatalytisch beschichtet und danach mit Cu elektroplatiert.
Weitere herkömmliche Herstellungsverfahren für mehrschichtige Leiterplatten werden zum Beispiel in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 4-148590 beschrieben. Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.4-148590 offenbart ein Herstellungsverfahren für eine mehrschichtige Leiterplatte mit den folgenden Schritten: Ausbilden einer ersten Schaltungsleiterschicht durch das Ätzen einer Kupferfolie, die auf den oberen und unteren Oberflächen eines isolierenden Substrats vorgesehen ist; Ausbilden einer isolierenden Harzschicht mit Lichtdurchführungslöchern auf der ersten Schaltungsleiterschicht; chemische Aufrauhung der Oberfläche der isolierenden Harzschicht nach dem Ausbilden von Durchgangslöchern im isolierenden Substrat; und Ausbilden einer zweiten Schaltungsleiterschicht auf der aufgerauhten Obeffläche der isolierenden Harzschicht durch ein autokatalytisches Kupferplatierungsverfahren und ein elektrolytisches Kupferplatierungsverfahren, um so die erste und die zweite Schaltungsleiterschicht elektrisch durch die Lichtdurchführungslöcher und die Durchgangslöcher zu verbinden.
Bei diesem herkömmlichen Verfahren wird die chemische Ätzbehandlung, bei welcher hauptsächlich Kaliumpermanganat verwendet wird, als Vorbehandlung zum Ausbilden der autokatalytischen Kupferplatierungsschicht auf der isolierenden Harzschicht durchgeführt. Die chemische Ätzbehandlung zielt darauf, kleinste Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche der isolierenden Harzschicht durch chemisches Ätzen auszubilden, wodurch die Haftung der autokatalytischen Platierungsschicht an der isolierenden Harzschicht verbessert wird.
Die oben genannte herkömmliche Technik kann jedoch noch keine ausreichende Haftung zwischen der isolierenden Harzschicht und der autokatalytischen Kupferplatierung erzielen.
Ferner ist die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung in den blind endenden Durchführungslöchern (via holes) und den Durchgangslöchern durch die autokatalytische Platierung nicht ausreichend.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte mit hochzuverlässigen elektrischen Verbindungen zwischen den Schaltungsleiterschichten zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Geeignete Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 16 definiert.
Die hierin beschriebene Erfindung erzielt die Vorteile der Bereitstellung einer exzellenten Haftung zwischen einer Schaltungsleiterschicht und der darunterliegenden isolierenden Harzschicht und macht die Durchführungslöcher und die Durchgangslöcher zuverlässig sehr leitfähig.
Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen werden diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung Fachleuten beim Lesen und Verstehen der folgenden detalllierten Beschreibung offenbar.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Figuren 1A bis 1D sind Querschnittsansichten, die ein Platierungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Figur 2 zeigt eine Kopie einer Mikrophotographie einer Oberfläche einer isolierenden Harzschicht, nachdem sie der Sandstrahlbehandlung unter Verwendung eines Strahlmittels mit einem Korndurchmesser von #120 und dem darauffolgenden chemischen Ätzen unterzogen wurde.
Figur 3 zeigt eine Kopie einer Mikrophotographie der Oberfläche einer isolierenden Harzschicht, nachdem sie einer Sandstrahlbehandlung unter Verwendung von Strahlmitteln mit einem Korndurchmesser von #240 und dem darauffolgenden chemischen Ätzen unterzogen wurde.
Figur 4 ist eine Kopie einer Mikrophotographie der Oberfläche einer isolierenden Harzschicht nach der Sandstrahlbehandlung unter Verwendung von Strahlmitteln mit einem Korndurchmesser von #320 und dem nachfolgenden chemischen Ätzen.
Figur 5 ist eine Kopie einer Mikrophotographie der Oberfläche einer isolierenden Harzschicht ohne die Sandstrahlbehandlung.
Figur 6 zeigt eine Kopie einer Mikrophotographie der Oberfläche einer isolierenden Harzschicht nach drei Reinigungs bzw. Entfettungs- (desmear)-Behandlungen.
Figuren 7A bis 7F sind Querschnittsansichten, die den Hauptteil eines Herstellungsprozesses für eine mehrschichtige Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Figuren 8A und 8B sind Querschnittsansichten, die das Herstellungsverfahren für eine mehrschichtige Leiterplatte mit Durchgangslöchern gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Figuren 9A und 9B sind Querschnittsansichten, die das Herstellungsverfahren für eine mehrschichtige Leiterplatte mit einem Widerstandsfilm darin gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 1A bis 1D wird ein Platierungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Mehrere gesplitterte kornförmige Strahlmittel 1 mit komplizierten Formen werden, wie in Figur 1A gezeigt ist, bei diesem Verfahren verwendet. Die Strahlmittel 1 werden für eine Sandstrahlbehandlung einer isolierenden Harzschicht verwendet, die im Detail beschrieben werden wird. Beispiele für die Strahlmittel 1 umfassen gesplittertes kornförmiges Aluminiumoxid und anorganisches Siliziumcarbidpulver, wobei beide einen Korndurchmesser im Bereich von #80 bis #320 (ISO-Standard) haben.
Als nächstes werden die Strahlmittel 1 auf eine Oberfläche einer isolierenden Harzschicht 2 unter Verwendung von Preßluft durch eine Trockenstrahlmethode aufgestrahlt. Dieser Prozeß wird Trocken-Sandstrahlbehandlung genannt.
Durch die Trocken-Sandstrahlbehandlung werden einige der Strahlmittel 1 in der Oberfläche der isolierenden Harzschicht 2 versenkt, wie in Figur 1B gezeigt ist. Viele der Strahlmittel 1, welche nicht in der isolierenden Harzschicht 2 versenkt wurden, treffen die Oberfläche ebenfalls und verbleiben darauf (nicht gezeigt). Bei einem Naßstrahlverfahren, bei dem ein flüssiges Material, das die Strahlmittel enthält, auf die isolierende Harzschicht gestrahlt wird, ist die isolierende Harzschicht mit dem flüssigen Material bedeckt, so daß die Strahlmittel nur schwierig in der isolierenden Harzschicht versenkt werden. Demgemäß eignet sich das Naßstrahlverfahren für die vorliegende Erfindung nicht.
Als nächstes werden sowohl die Strahlmittel 1, die sich in die Oberfläche der isolierenden Harzschicht 2 versenkt haben als auch die Strahlmittel 1, die auf der Oberfläche verbleiben, durch einen Reinigungsprozeß entfernt. Als Reinigungsprozeß kann ein Luftverfahren und/oder ein Überschallreinigungsverfahren verwendet werden. Vorzugsweise werden im wesentlichen alle Strahlmittel 1 von der Oberfläche der isolierenden Harzschicht 2 entfernt. Somit wird die Oberfläche der isolierenden Harzschicht 2 rauh, wie in Figur 1C gezeigt ist. Ein Teil der komplizierten Formen der Strahlmittel 1 werden auf die Oberfläche der isolierenden Harzschicht 2 übertragen. Als Resultat hiervon spiegelt die Form der isolierenden Harzschicht 2 die Form der Strahlmittel 1 wider. Hierin wird die Struktur, die auf der Oberfläche der isolierenden Harzschicht 2, wie in Figur 1C gezeigt ist, ausgebildet wird, als "Ankerstruktur" benannt. Die Rauhheit der isolierenden Harzschicht 2, d.h. die spezielle Form der Ankerstruktur, variiert abhängig von verschiedenen Faktoren, wie z.B. dem Material, der Form, und der Korngröße des Strahlmittels 1, dem Material der isolierenden Harzschicht 2; und den Strahlbedingungen für das Strahlmittel 1. Ferner versteht sich, daß auch die Strahlmittel 1, die nicht in der Oberfläche der isolierenden Harzschicht 2 versenkt wurden, durch das Auffreffen auf die Oberfläche der isolierenden Harzschicht 2 zur Ausbildung der Ankerstruktur beitragen.
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist die Verteilung der Unregelmäßigkeiten, die auf der Oberfläche der isolierenden Harzschicht 2 ausgebildet werden (Ankerstruktur), über ihre Oberfläche isotrop. Wenn die Oberfläche der isolierenden Harzschicht 2 mit Sandpapier oder ähnlichem geschliffen wird, werden mehrere linienförmige Rillen in einer bestimmten Richtung darauf ausgebildet. Eine solche Struktur wird hier nicht von der "Ankerstruktur" umfaßt. Da die durch die vorliegende Erfindung erhaltene Ankerstruktur mehrere Unregelmäßigkeiten aufweist, ist die Oberfläche der isolierenden Harzschicht 2 größer als diejenige der Struktur mit mehreren linienförmigen Rillen.
Bevorzugt ist die isolierende Harzschicht 2 aus einem flexiblen und elastischen Material hergestellt, so daß die Strahlmittel 1 sich leicht in der isolierenden Harzschicht 2 versenken lassen. Wenn mehrere Strahlmittel tiefer in der isolierenden Harzschicht 2 versenkt werden, wird eine komplizierte Ankerstruktur darauf ausgebildet, was in einer größeren rauhen Oberfläche resultiert. Diese verbessert die Haftung zwischen der isolierenden Harzschicht 2 und einer im folgenden Prozeß ausgebildeten Platierungsschicht. Bei diesem Beispiel ist die resultierende Harzschicht 2 aus einem ultraviolett gehärteten Epoxidharz herstellt, das mit ungefähr 20 Gew.-% eines feinen Siliziumpulvers gemischt ist. Dieses Material ist relativ flexibel und elastisch und hat eine Glasübergangstemperatur von 117 ºC. Wenn die aus diesem Material hergestellte isolierende Harzschicht 2 einer Trocken-Sandstrahlbehandlung mit einem Strahldruck von 3 bis 4 kg/cm² unterzogen wird, werden Unregelmäßigkeiten mit einer Rauhheit Rmax von 5 bis 12 µm auf der isolierenden Harzschicht 2 ausgebildet.
Als nächstes wird die resultierende isolierende Harzschicht 2 mit der rauhen Oberfläche in eine Lösung vom Chromsäure-schweflige Säure-Typ oder eine stark oxidierende Lösung, welche Kaliumpermanganat oder ähnliches enthält, eingetaucht.
Auf diese Weise wird ein Teil der Oberfläche der aus dem Epoxidharz hergestellten isolierenden Harzschicht 2 chemisch geätzt. Ein solches chemisches Ätzen stellt Unregelmäßigkeiten mit einer kleineren Rauhigkeit zur Verfügung, als diejenige der Unregelmäßigkeiten, die durch die Trocken-Sandstrahlbehandlung erhalten werden. Als Resultat hiervon wird die Oberfläche der isolierenden Harzschicht 2 größer, und die Haftung wird weiter verbessert.
Die Figuren 2 bis 4 sind Kopien von Mikrophotographien der Oberflächen von isolierenden Harzschichten, nach der Trocken-Sandstrahlbehandlung und dem chemischen Ätzen Detaillierter zeigen die Figuren 2, 3 und 4 die isolierenden Harzschichten, die der Trocken-Sandstrahlbehandlung unter Verwendung von Strahlmitteln mit Korngrößen von jeweils #120, #240 und #320 unterzogen wurden. Zusätzlich ist die Figur 5 eine Kopie einer Mikrophotographie einer isolierenden Harzschicht ohne Trocken-Sandstrahlbehandlung, und die Figur 6 ist eine Kopie einer Mikrophotographie einer isolierenden Harzschicht, die drei Reinigungs bzw. Entfettungs-(desmear)-Behandlungen unterzogen wurde. Wie aus diesen Mikrophotographien ersichtlich wird, können die Unregelmäßigkeiten der isolierenden Harzschicht (die Ankerstruktur) durch das von der Trocken-Sandstrahlbehandlung gefolgte chemische Ätzen komplizierter gemacht werden als diejenigen, die ohne Trocken-Sandstrahlbehandlung oder durch die Reinigungs-Behandlung erhalten wurden.
Als nächstes wird die daraus hervorgehende isolierende Harzschicht 2 in eine chlorwasserstoffsaure Lösung mit Zinnchlorid und Palladiumchlorid eingetaucht und dabei aktiviert. Durch diese Aktivierungsbehandlung werden feine Teilchen metallischen Palladiums (nicht gezeigt), welche als Katalysekerne für die autokatalytische Platierung verwendet werden, auf der Oberfläche der isolierenden Harzschicht 2 absorbiert. Die isolierende Harzschicht wird dann in eine autokatalytische Kupferplatierungslösung getaucht, die Formalin und eine alkalische Lösung eines komplexen Kupfersalzes enthält. Somit wird metallisches Kupfer als dünne Schicht mit einer Dicke von ungefähr 1 µm durch das autokatalytische Kupferplatieren und dann durch elektrolytisches Kupferplatieren aufgebaut, wobei das metallische Kupfer weiter aufgebaut wird, bis es eine gewünschte Dicke hat. Auf diese Weise wird eine leitende Metallschicht 4 auf der isolierenden Harzschicht 2 ausgebildet, wie in Figur 1D gezeigt ist.
Die unten gezeigte Tabelle 1 zeigt die Rauheit der Oberfläche einer isolierenden Harzschicht und die Abziehfestigkeit der leitenden Metalischicht, die durch ein Strahlmittel mit jeweils der aufgelisteten Korngröße erhalten wird. Wie in Tabelle 1 gezeigt, kann durch das Platierungsverfahren der vorliegenden Erfindung eine höhere Abziehfestigkeit erreicht werden, als diejenige, die durch das herkömmliche Verfahren erhalten wird. Tabelle 1: Verhältnis zwischen Oberflächenrauhigkeit und Abziehfestigkeit Strahlmittel-Korndurchmesser Oberflächenrauhigkeit Abziehfestigkeit Herkömmliches Beispiel
Die Haftung (d.h. die Abziehfestigkeit) der leitenden Metallschicht 4 (d.h. der Platierungsschicht) an der isolierenden Harzschicht 2 wird durch das Platierungsverfahren der vorliegenden Erfindung verbessert, hauptsächlich weil die komplizierte Ankerstruktur auf der Oberfläche der isolierenden Harzschicht 2, wie in den Figuren 1C und 2 bis 4 gezeigt, ausgebildet werden kann. Ein weiterer Grund ist der folgende: Ein Harz-Oberflächenbestandteil der Innenwand der Aussparung 3, die in
Figur 1C gezeigt ist, wird selektiv durch chemisches Ätzen geätzt. Als Resultat kann das feine Siliziumoxidpulver, das in der isolierenden Harzschicht 2 enthalten ist, als mikroskopische Ausragung auf der isolierenden Harzschicht 2 erscheinen, weil Siliziumoxid nicht dazu neigt, unter den Bedingungen des chemischen Ätzens geätzt zu werden. Diese mikroskopischen Ausragungen werden in die Oberfläche der leitenden Metalischicht 4 versenkt, wodurch die Haftung weiter verbessert wird.
Die Oberfläche der isolierenden Harzschicht 2, die durch die Trocken-Sandstrahlbehandlung aufgerauht wurde, befindet sich in einem extrem aktivierten Zustand, wodurch die Absorption von Palladium in die isolierende Harzschicht 2 hinein bei der oben erwähnten Aktivierungsbehandlung verbessert wird. Als Resultat hiervon wird beim autokatalytischen Kupferplatieren metallisches Kupfer einheitlicher auf der isolierenden Harzschicht 2 abgelagert, wodurch die Haftung der leitenden Metallschicht 4 an der isolierenden Harzschicht 2 verbessert wird.
Das Herstellungsverfahren für eine mehrschichtige Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfidnung wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 7A bis 7F beschrieben. Bei diesem Beispiel wird der Herstellungsprozeß für eine mehrschichtige Leiterplatte mit einer vierschichtigen Schaltungsleiterschicht beschrieben werden.
Wie in Figur 7A gezeigt, wird ein sogenanntes kupferplatiertes laminiertes Substrat mit einem isolierenden Substrat 71, wie zum Beispiel einer laminierten Glas-Epoxid- Platte, die eine Kupferfolie 72 mit einer Dicke von 28,35 g (1 ounce) oder 14,175 g (eine halbe ounce) auf jeder Oberfläche trägt, in diesem Beispiel verwendet. Unnötige Abschnitte der Kupferfolie 72 werden selektiv durch eine bekannte Technik, wie zum Beispiel Photoätzen, geätzt. So wird eine erste Schaltungsleiterschicht 73 mit einem gewünschten Muster auf jeder Oberfläche des isolierenden Substrats 71 ausgebildet, wie in Figur 7B gezeigt ist.
Als nächstes wird eine isolierende Harzschicht 74 auf jeder Oberfläche des isolierenden Substrats 71 aufgebracht, um so die erste Schaltungsleiterschicht 73 zu bedekken. Die isolierende Harzschicht 74 muß eine Harzschicht mit hervorragenden Eigenschaften, wie zum Beispiel hohe elektrische Isolierfähigkeit, Wärmewiderstandsfahigkeit und chemische Widerstandsfähigkeit sein. Bei diesem Beispiel wird eine isolierende Paste, die aus dem Mischen eines ultraviolett gehärteten Epoxidharzes mit anorganischem Pulver, wie zum Beispiel Aluminiumoxid oder Siliziumoxid, erhalten wird und deren Viskosität danach eingestellt wird, als isolierende Harzschicht 74 verwendet. Die isolierende Paste mit einer Dicke von 80 bis 120 µm wird durch eine Siebdrucktechnik oder ein Streichverfahren ausgebildet. Somit wird die obige Vorgabe erfüllt.
Nach dem Trocknen der isolierenden Harzschicht 74 wird ein Maskenfilm darauf befestigt. Die resultierende Harzschicht 74 wird mit Uv-Strahlen durch den Maskenfilm bestrahlt. Der Maskenfilm hat ein Muster, das Positionen und Formen von Durchführungslöchern 75 definiert. Als nächstes werden die nicht bestrahlten Abschnitte der isolierenden Harzschicht 74 selektiv durch eine Entwicklungsbehandlung geätzt. Somit werden die Durchführungslöcher 75 an gewünschten Positionen der isolierenden Harzschichten 74 ausgebildet, wie in Figur 7C gezeigt ist. Danach werden die isolierenden Harzschichten 74 60 min lang zum weiteren Aushärten auf 150 ºC erwärmt.
Es gibt noch das folgende andere Verfahren zur Ausbildung der Durchführungslöcher 75: Die isolierende Harzschicht 74 wird mit einem wärmehärtenden Epoxidharz mit hoher Wärmewiderstandsfähigkeit, gemischt mit einem anorganischen Füller, bedeckt. Dann werden die Durchführungslöcher 75 an den gewünschten Positionen der resultierenden isolierenden Harzschicht 74 durch einen YAG-Laser oder einen Excimer-Laser ausgebildet.
Als nächstes werden, wie in Figur 7D gezeigt, Durchgangslöcher 76 an gewünschten Positionen des isolierenden Substrats 71 durch Bohren hergestellt, und das isolierende Substrat 71 wird der Trockensandstrahlbehandlung und dem chemischen Ätzen unterzogen. Diese Oberflächenbehandlungen werden auf dieselbe Weise wie die Behandlung, die mit Bezug auf die Figuren 1A bis 1D beschrieben wurde, folgendermaßen durchgeführt: Pulver, wie zum Beispiel Aluminiumoxid oder Siliziumoxid mit einer komplizierten Form, wird als Trocken-Sandstrahl-Strahlmittel verwendet und auf die isolierende Harzschicht 74 mit einem Druck von 3 bis 4 kg/cm² durch Trockenstrahlen aufgestrahlt. Als Resultat hiervon hat die isolierende Harzschicht 74 eine rauhe und kompliziert geformte Oberfläche. Dann wird die isolierende Harzschicht 74 in einer Kaliumpermanganat-Lösung geätzt, um die Ankerstruktur mit einer mikroskopisch rauhen Oberfläche auf der isolierenden Harzschicht 74 auszubilden. Die Oberfläche der isolierenden Harzschicht 74, die Innenwände der Durchführungslöcher 75 und die Durchgangslöcher 76 werden durch eine Reihe von Oberflächenbehandlungen aufgerauht.
Als Resultat der Auswertung der elektrischen Isolationseigenschaften und der Haftung der elektrischen Kupferplatierung hat sich folgendes herausgestellt: Es ist vorteilhaft, daß die Rauhigkeit Rmax der Oberfläche auf einem Bereich von 5 bis 12 µm durch die Trocken-Sandstrahlbehandlung eingestellt wird, weil dies die optimale Bedingung ist, bei der die Haftfestigkeit des Leiters durch die autokatalytische Kupferplatierung verbessert werden kann, ohne die elektrischen Isolierungseigenschaften zu verschlechtern.
Als nächstes wird das isolierende Substrat 71 mit der rauhen Oberfläche in eine Aktivierungslösung eingetaucht, die eine chlorwasserstoffsaure Chlorlösung aus Zinn(II)-chlorid und Palladiumchlorid enthält, um die Katalysatorkerne daran anzuhaften, die aus feinen metallischen Palladiumteilchen bestehen. Dann wird eine leitende Metallschicht 77 aus metallischem Kupfer auf der gesamten Oberfläche der isolierenden Harzschicht 74 einschließlich der Durchgangslöcher 76 durch die autokatalytische Kupferplatierung hergestellt, und eine leitende Metallschicht wird ferner durch elektrolytische Kupferplatierung darauf ausgebildet, wenn dies notwendig ist. So wird die in Figur 7E gezeigte Struktur erhalten.
Als nächstes werden unnötige Abschnitte der metallischen Schicht 77 selektiv durch ein bekanntes Verfahren, wie zum Beispiel Photoätzen, geätzt, wodurch eine zweite Schaltungsleiterschicht 78 auf der isolierenden Harzschicht 74 ausgebildet wird. So wird, wie in Figur 7F gezeigt, die mehrschichtige Leiterplatte mit der vierschichtigen Struktur, bei der die ersten und zweiten Schaltungsleiterschichten 73 und 78 miteinander durch die Durchführungslöcher 75 und die Durchgangslöcher 76 elektrisch verbunden sind, erhalten. Die erste und die zweite Schaltungsleiterschicht 73 und 78 wirken jeweils als innere Schaltungsleiterschicht und als äußere Schaltungsleiterschicht.
Bei diesem Beispiel wird die Oberfläche der isolierenden Harzschicht 74 in der mehrschichtigen Leiterplatte sowohl durch ein mechanisches Verfahren unter Verwendung der Trocken-Sandstrahlbehandlung als auch durch chemisches Naßätzen unter Verwendung eines Oxidationsmittels aufgerauht. Somit werden kleinste Unregelmäßigkeiten mit einer komplizierten Form und einer hohen Dichte auf der isolierenden Harzschicht 74 ausgebildet, wodurch eine hervorragende Ankerstruktur erhalten wird. Gemäß diesem Beispiel kann die Haftung der autokatalytischen Kupferplatierung verbessert werden. Ferner können an den Kanten der Durchgangslöcher 76 und der Durchführungslöcher 75 geeignete Übergänge ausgeformt werden. Weiterhin kann die freiliegende Oberfläche der ersten Schaltungsleiterschicht 73 und die Innenwand der Durchgangslöcher 76 gereinigt werden. Als Resultat werden die Haftung und die Tiefenwirkung der elektrolytischen Nachbehandlung der autokatalytischen Kupferplatierung merklich verbessert, wodurch eine mehrschichtige Leiterplatte mit einer exzellenten Zuverlässigkeit ihrer elektrischen Verbindungen zwischen den Schaltungsleiterschichten zur Verfügung gestellt wird.
Bei diesem Beispiel wird das Herstellungsverfahren für die mehrschichtige Leiterplatte mit einer vierschichtigen Struktur beschrieben. Jedoch kann ebenfalls eine Leiterplatte mit mehreren Schichten durch die Wiederholung der oben genannten Verfahrensgänge erhalten werden.
Bei diesem Beispiel wird ein synthetisches Harzschichtsubstrat, wie zum Beispiel eine laminierte Glas-Epoxid-Platte als isolierendes Substrat 71 verwendet. Jedoch ist das Verfahren für das isolierende Substrat nicht hierauf eingeschränkt, sondern es können ebenfalls Keramiken, wie zum Beispiel Aluminiumoxid und isoliertes Metall, wie zum Beispiel Aluminiumoxid, Kupfer, Eisen und rostfreier Stahl verwendet werden. Wenn diese Materialien verwendet werden, kann die erste Schaltungsleiterschicht 73, anstatt durch das Anhaften einer Kupferfolie auf dem isolierenden Substrat wie folgt ausgebildet werden.
Ein isolierendes Substrat wird mit einem Klebstoff beschichtet, und eine leitende Metallschicht wird direkt darauf durch autokatalytisches Kupferplatieren oder elektrolytisches Kupferplatieren ausgebildet. Dann wird die Schaltungsleiterschicht durch eine bekannte Technik, wie zum Beispiel Photoätzen, ausgebildet.
Die Figuren 8A und 8B zeigen ein zweites Beispiel für die vorliegende Erfindung. Dieses Beispiel betrifft Herstellungsverfahren für eine Leiterplatte mit Durchgangslöchern und eine hochdichte mehrschichtige Leiterplatte unter Verwendung der Leiterplatte mit Durchgangslöchern als Kernsubstrat. Bei dem Leiterplattensubstrat mit den Durchgangslöchern, werden Durchgangslöcher mit einem Füller gefüllt.
In Figur 8A wird die metallische Kupferfolie an jedes Substrat eines isolierenden Substrats 81 angehaftet, das aus einer laminierten Glas-Epoxid-Platte besteht, und geätzt, um eine Schaltungsleiterschicht 83 als Innenschicht auszubilden. Nach dem Ausbilden der Durchgangslöcher 86, die in die Schaltungsleiterschicht 83 eindringen, wird die Innenwand des Durchgangsloches 86 durch Durchgangslochplatierung leitend gemacht. Dann werden die Durchgangslöcher 86 mit einem Füher 89 befüllt. Das Leiterplattensubstrat für dieses Beispiel wird so hergestellt.
Ein ultraviolett-aushärtendes oder wärmeaushärtendes Epoxidharz oder Acrylharz wird als Füller 89 verwendet. Ferner kann eine Paste, die isolierendes anorganisches Pulver, wie zum Beispiel Aluminiumoxid und Siliziumoxid enthält, oder eine Paste, die leitfahiges Pulver, wie zum Beispiel Kupfer und Silber enthält, in den Füller 89 eingemischt werden. In diesem Fall werden die Pasten in die leitfähigen Durchgangslöcher 86 durch Siebdrucktechnik oder ähnliches eingefüllt. Ferner werden Leiterschichten für die Verbindung auf der oberen und der unteren Oberfläche der Füller 89 ausgebildet, falls dies nötig ist.
Ein isolierendes Harz 84 und Durchführungslöcher 85 werden an gewünschten Positionen auf dieselbe Weise wie beim ersten Beispiel ausgebildet. Dann wird die Oberfläche der isolierenden Harzschicht 84 durch sowohl das Trocken- Sandstrahlverfahren als auch durch chemisches Ätzen unter Verwendung von Kaliumpermanganat aufgerauht. Eine leitende Metallschicht wird durch autokatalytische Platierung und elektrolytische Platierung darauf ausgebildet. Schließlich wird eine Schaltungsleiterschicht 88 als äußerste Schicht auf dem resultierenden Substrat durch Photoätzen ausgebildet. Die oben genannten Schichten und Durchführungslöcher sind auf der oberen und unteren Oberfläche des Leiterplattensubstrats mit den Durchgangslöchern ausgebildet, wodurch die mehrschichtige Leiterplatte entsteht, wie sie in Figur 8B gezeigt ist.
Da das Durchgangsloch bei dieser mehrschichtigen Leiterplatte nicht freiliegt, wird das Schaltungsmuster auf der äußersten Schicht freier gestaltbar, wodurch eine mehrschichtige Leiterplatte mit einer hohen Dichte erhalten wird.
Bei diesem Beispiel wird das Leiterplattensubstrat mit Durchgangslöchern als Kernsubstrat verwendet, jedoch besteht hier keine Einschränkung auf ein solches Kernsubstrat. Das Kernsubstrat kann eine mehrschichtige Leiterplatte sein, deren leitende Durchgangslöcher befüllt sind und welche eine wahlweise Anzahl von Schaltungsleiterschichten als Innenschicht hat, die ein vorimprägniertes isolierendes Flächengebilde und eine Kupferfolie aufweist.
Ein drittes Beispiel für die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren 9A und 9B beschrieben.
Eine erste Schaltungsleiterschicht 93 wird auf jeder Oberfläche eines isolierendes Substrats 91 auf die oben genannte Weise ausgebildet. Dann wird ein Widerstandsfilm 100 auf mindestens einer der Oberflächen des isolierendes Substrats 91 ausgebildet, um ein einen Widerstand bildendes Substrat (das Kernsubstrat) auszubilden, wie in Figur 9A gezeigt ist. Der Widerstandsfilm 100 wird wie folgt ausgebildet: Das isolierende Substrat 91 wird mit einer Kohlenstoffnarz-Widerstandspaste durch Siebdruck beschichtet und durch Wärme. ausgehärtet Dann wird die Form des Widerstandsfilms 100 durch Lasertrennung eingestellt, und der Widerstandswert des Widerstandsfilms 100 wird eingestellt. Alternativ kann ein metallischer Widerstandsfilm als Widerstandsfilm 100 durch das autokatalytische Platierungsverfahren ausgebildet werden.
Als nächstes werden die Verfahrensgänge, wie sie in den Figuren 7A bis 7F gezeigt sind, ausgeführt, wobei das Kernsubstrat, das in Figur 9A gezeigt ist, verwendet wird. Genauer gesagt, wird jede Oberfläche des Kernsubstrats mit einer isolierenden Harzschicht 94 beschichtet und dann werden Durchführungslöcher 94 und Durchgangslöcher 96 im Kernsubstrat ausgebildet. Dann werden die Oberfläche der isolierenden Harzschicht 94 und der Innenwände des Durchführung slochs 95 und des Durchgangslochs 96 geeignet durch die Trocken-Sandstrahlbehandlung und das chemische Ätzen unter Verwendung einer Kaliumpermanganatlösung aufgerauht. Dann wird eine leitende Metallschicht auf der gesamten Oberfläche des Substrats durch das autokatalytische Kupferplatieren und das elektrolytische Kupferplatieren ausgebildet. Eine zweite Schaltungsleiterschicht 98 wird dann durch eine bekannte Technik, wie zum Beispiel Photoätzen, ausgebildet. Somit kann die mehrschichtige Leiterplatte mit dem in Figur 9B gezeigten Substrat hergestellt werden.
Gemäß des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung werden die Trocken- Sandstrahlbehandlung zum Strahlen von Strahlmitteln auf eine isolierende Harzschicht und das chemische Atzen zum chemischen Ätzen der sich ergebenden Oberfläche durchgeführt, bevor eine leitende Schicht platiert wird. Aufgrund sowohl der Trocken-Sandstrahlbehandlung als auch wegen des chemischen Ätzens, wird eine komplizierte Form der Strahlmittel auf die Oberfläche der isolierenden Harzschicht übertragen, was in einer starken Vergrößerung der Oberfläche resultiert. Ferner werden aufgrund der Trocken-Sandstrahlbehandlung die Formen der Durchführungslöcher, die in der isolierenden Schicht ausgebildet werden, verbessert, wodurch die freiliegende Oberfläche der Schaltungsleiterschicht und die Innenfläche der Durchgangslöcher gereinigt wird.
Gemäß des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird eine Oberfläche einer isolierenden Harzschicht mechanisch durch die Trocken-Sandstrahlbehandlung aufgerauht und dann einem chemischen Ätzen unterzogen. Deswegen können zumindest die folgenden Vorteile erzielt werden.
(1) Eine feine Ankerstruktur wird auf der isolierenden Harzschicht ausgebildet, so daß die Haftung zwischen der isolierenden Schicht und einer Platierungsschicht (d.h. einer Schaltungsleiterschicht), die darauf ausgebildet ist, verbessert werden kann.
(2) Aufgrund der Trocken-Sandstrahlbehandlung werden die Formen der Durchführungslöcher, die in der isolierenden Schicht ausgebildet werden, verbessert, und ebenfalls wird eine freiliegende Oberfläche der Schaltungsleiterschicht und der Innenwände der Durchgangslöcher gereinigt. Demgemäß wird die elektrische Verbindung zwischen den Schaltungsleiterschichten durch die autokatalytische Kupferplatierung stabil, wodurch zuverlässig exzellente elektrische Eigenschaften erreicht werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte mit den folgenden Schritten:

Ausbilden einer mehrschichtigen Leiterplatte durch das Ausbilden mindestens einer inneren Schaltungsleiterschicht auf der oberen und der unteren Oberfläche eines Substrats;

Ausbilden einer isolierenden Harzschicht, um die obere und die untere Oberfläche der mehrschichtigen Leiterplatte abzudecken;

Ausbilden von Durchführungslöchern in der isolierenden Harzschicht an gewünschten Positionen auf der mehrschichtigen Leiterplatte;

Aufstrahlen von Strahlmitteln auf zumindest eine Oberfläche der isolierenden Harzschicht und die Innenflächen der Durchführungslöcher, um eine Trocken- Sandstrahlbehandlung durchzuführen und um (konische) Übergänge an den Ecken der Durchführungslöcher auszubilden;

chemisches Ätzen der Oberfläche der isolierenden Harzschicht;

Platieren einer leitenden Schicht auf die Oberfläche der isolierenden Harzschicht und auf die inneren Oberflächen der Durchführungslöcher; und

Ausbildung der leitenden Schicht zu einem gewünschten Muster.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Ausbildens von Durchgangslöchern in der mehrschichtigen Leiterplatte an gewünschten Positionen der mehrschichtigen Leiterplatte nach dem Ausbilden der isolierenden Harzschicht, aber vor dem Trocken-Sandstrahlen der isolierenden Harzschicht umfaßt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner die folgenden Schritte aufweist:

Ausbildung von Durchgangslöchern, die die innere Leiterschicht und das Substrat durchdringen;

elektrisches Verbinden der inneren Schaltungsleiterschicht, die auf der oberen Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, und der inneren Schaltungsleiterschicht, die auf der unteren Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, durch die Durchgangslöcher; und

Füllen der Durchgangslöcher mit Harz.

4. Verfahren gemaß Anspruch 1, bei dem die inneren Flächen der Durchführungslöcher Flächen der isolierenden Harzschicht und freiliegende Oberflächen der ersten Schaltungsleiterschicht umfassen, wobei die freiliegenden Oberflächen der ersten Schaltungsleiterschicht durch die Trocken-Sandstrahlbehandlung aufgerauht und gereinigt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Trocken-Sandstrahlbehandlung den Schritt des Aufstrahlens von Aluminium-Strahlmitteln auf die Oberfläche der isolierenden Harzschicht und die inneren Flächen der Durchgangslöcher durch das Trockenstrahlverfahren umfaßt.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Trocken-Sandstrahlbehandlung den Schritt des Aufstrahlens von Siliconcarbid auf die Oberfläche der isolierenden Harzschicht und die Innenflächen der Durchgangslöcher durch das Trockenstrahlverfahren umfaßt.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Reinigungsschritt des Entfernens der Strahlmittel von der Oberfläche der isolierenden Harzschicht zwischen der Trocken- Sandstrahlbehandlung und dem chemischen Ätzen durchgeführt wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem der Reinigungsschritt einen Ultraschall- Reinigungsschritt umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem nach dem chemischen Ätzen ein Schritt durchgeführt wird, bei welchem Katalysatorteuchen, die für den Platierungsschritt verwendet werden, auf der Oberfläche der isolierenden Harzschicht adsorbiert werden.

10. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt des Ausbildens der mehrschichtigen Leiterplatte einen Schritt des wechselweisen Wiederholens der Ausbildung der inneren Schaltungsleiterschicht und der Ausbildung der isolierenden Schicht zum Abdecken der inneren Schaltungsleiterschicht umfaßt.

11. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt des Ausbildens der inneren Leiterschicht einen Schritt des Ausbildens eines Widerstandsfaktors umfaßt, der aus einem Widerstandsfilm gebildet wird, welcher elektrisch mit der Schaltungsleiterschicht zu verbinden ist.

12. Verfahren gemaß Anspruch 1, bei dem die Sandstrahlbehandlung ein Schritt des Ausbildens von Unregelmäßigkeiten mit einer Rauhigkeit im Bereich von 5 bis 12 µm auf der Oberfläche der isolierenden Harzschicht ist.

13. Verfahren gemaß Anspruch 3, bei dem das für das Füllen der Durchgangslöcher verwendete Harz aus einem isolierenden Harz hergestellt ist.

14. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem das zum Füllen der Durchgangslöcher verwendete Harz aus einem leitenden Harz hergestellt ist.

15. Verfahren gemaß Anspruch 1, bei dem die isolierende Harzschicht aus einem Material ausgebildet ist, das Harz, gemischt mit feinem Siliziumoxidpulver, umfaßt.

16. Verfahren gemaß Anspruch 1, bei dem die isolierende Harzschicht aus einem Material ausgebildet ist, das eine ultraviolett aushärtende Harzschicht oder ein wärmeaushärtendes Harz, gemischt mit einem feinen Siliziumoxidpulver, umfaßt.