專利名稱：覆銅、抑制晶須生成的方法、印刷電路板以及半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及，在布線圖等鍍錫的銅表面抑制晶須生成的方法，還涉及晶須生長(zhǎng)被抑制的布線圖等覆銅、具有此類布線圖的印刷電路板以及半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
近年來，為了在電子儀器上更緊湊地安裝電子器件，印刷電路板等的布線節(jié)距變得越來越窄，在以最窄的寬度形成布線圖的內(nèi)部導(dǎo)線附近，與鄰接布線圖之間的間隙變得比20μm更窄。
例如，為了實(shí)施內(nèi)部導(dǎo)線等連接部與電子器件所形成的突起(Bump)電極等的連接，需要存在錫，該錫與由突起電極所供給的金形成共晶物。而該錫是由導(dǎo)線表面所形成的鍍錫層供給。因此，內(nèi)部導(dǎo)線等表面被鍍錫層所覆蓋。
眾所周知，上述鍍錫層表面會(huì)生長(zhǎng)晶須。該晶須與鄰接布線圖接觸則會(huì)導(dǎo)致電路短路。之前的印刷電路板，因布線圖的寬度較寬，所以對(duì)于一個(gè)月生長(zhǎng)20μm程度的晶須而言，基本上不會(huì)形成電路的短路。所以，經(jīng)過一個(gè)月后晶須長(zhǎng)度不超過20μm的是合適的印刷電路板。
但是，隨著近來布線圖變得越發(fā)窄小，對(duì)上述晶須的要求也變得越發(fā)嚴(yán)格，現(xiàn)在已發(fā)展成不能使用3個(gè)月內(nèi)晶須的長(zhǎng)度(直線距離)超過15μm的印刷電路板。
因上述需要，為了抑制晶須的生長(zhǎng)，已研究對(duì)布線圖進(jìn)行熱處理等各種各樣的晶須抑制方法。但現(xiàn)狀是，仍然無法完全滿足將3個(gè)月內(nèi)的晶須生長(zhǎng)抑制在15μm以下的非常嚴(yán)格的要求。
本發(fā)明人，為了滿足晶須的上述非常嚴(yán)格的要求而進(jìn)行研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)通過對(duì)作為布線圖的銅基材或銅合金基材表面，以特定的厚度比例形成銅擴(kuò)散錫層和純錫層，而可顯著地抑制晶須的生長(zhǎng)。
在專利文獻(xiàn)1(日本專利特許第3061613號(hào)公報(bào)(特開2000-36521號(hào)公報(bào)))中，公開了一種電子器件安裝用的薄膜載帶的發(fā)明，在該薄膜載帶的端子部分上形成銅擴(kuò)散的鍍錫層(a)，以及在該鍍錫層(a)表面的實(shí)質(zhì)上不含銅的鍍錫層(b)。而且在該專利文獻(xiàn)1中，引用了專利文獻(xiàn)2(日本專利特開平5-33187號(hào)公報(bào))，該專利文獻(xiàn)2公開了一種晶須抑制方法的發(fā)明，即、進(jìn)行0.15μm以上的鍍錫，再進(jìn)行加熱處理，將該錫層制成全部擴(kuò)散到銅基體的Cu-Sn擴(kuò)散層，在其上實(shí)施鍍錫，形成0.15～0.8μm的純鍍錫層。
專利文獻(xiàn)1和2記載了，在引用文獻(xiàn)1和2中為了抑制晶須的生成，通過以規(guī)定的厚度形成銅擴(kuò)散的錫層，在其上以規(guī)定的厚度形成純錫層而能夠抑制晶須生成的要旨。但是，即使形成上述厚度的已擴(kuò)散銅的錫層，再在其上形成純錫層，實(shí)際上也發(fā)生能抑制晶須生成和無法抑制晶須生成的兩種情況。即引用文獻(xiàn)1和2中確實(shí)記載了對(duì)抑制晶須生成的有效方法，但是，例如在3個(gè)月內(nèi)的晶須生長(zhǎng)限度為直線距離15μm時(shí)，即使根據(jù)引用文獻(xiàn)1和2的記載形成鍍層，也無法通過專利文獻(xiàn)1和2所記載的內(nèi)容而實(shí)現(xiàn)。
尤其對(duì)于近來的標(biāo)準(zhǔn)，即3個(gè)月內(nèi)的晶須生長(zhǎng)限度為直線距離15μm，上述專利文獻(xiàn)1和2所公開的方法并不充分。
專利文獻(xiàn)1日本專利第3061613號(hào)公報(bào)(特開2000-36521號(hào)公報(bào))專利文獻(xiàn)2日本專利特開平5-33187號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明人研究了上述晶須的生成，尤其將3個(gè)月內(nèi)所生長(zhǎng)的晶須長(zhǎng)度限定在15μm以下，并進(jìn)行研究的結(jié)果為，證實(shí)了通過對(duì)經(jīng)過銅擴(kuò)散的錫層和在其上形成的純錫層進(jìn)行組合，就可較好地抑制晶須的生成。但是，晶須的生長(zhǎng)長(zhǎng)度不依賴于經(jīng)過銅擴(kuò)散的錫層和純錫層的絕對(duì)厚度，而是依賴于經(jīng)過銅擴(kuò)散的錫層厚度和純錫層厚度之間的比例。
為了將3個(gè)月內(nèi)的晶須生長(zhǎng)抑制在直線距離15μm以下，需要形成銅擴(kuò)散錫層和純錫層，并且相對(duì)于這些層的總厚度，銅擴(kuò)散錫層的厚度和生長(zhǎng)的晶須長(zhǎng)度具有極其密切的關(guān)聯(lián)性，需要將銅擴(kuò)散錫層的厚度設(shè)定為所規(guī)定的值。
即，本發(fā)明以提供抑制長(zhǎng)晶須形成的覆銅、此類長(zhǎng)晶須的抑制方法、由此類覆銅形成布線圖的印刷電路板以及半導(dǎo)體裝置為目的。尤其是，本發(fā)明以提供使晶須生長(zhǎng)抑制在3個(gè)月內(nèi)生長(zhǎng)長(zhǎng)度為15μm以下的覆銅、此類長(zhǎng)晶須的抑制方法、由此類覆銅形成布線圖的印刷電路板以及半導(dǎo)體裝置為目的。
本發(fā)明的覆銅由銅基材或銅合金基材、該基材表面所形成的銅擴(kuò)散錫層、以及該銅擴(kuò)散錫層表面所形成的純錫層組成，該銅擴(kuò)散錫層的厚度為，銅擴(kuò)散錫層與純錫層總厚度的55％以上，可顯著地抑制晶須的生長(zhǎng)。
另外，本發(fā)明的抑制晶須生長(zhǎng)方法的特征為，在銅基材或銅合金基材上形成銅擴(kuò)散錫層，在該銅擴(kuò)散錫層的表面形成純錫層，該銅擴(kuò)散錫層的厚度為，銅擴(kuò)散錫層與純錫層總厚度的55％以上。
本發(fā)明的印刷電路板是在絕緣薄膜上形成有布線圖的印刷電路板，其特征為，該布線圖由銅基材或銅合金基材、該基材表面所形成的銅擴(kuò)散錫層、以及該銅擴(kuò)散錫層表面所形成的純錫層組成，該銅擴(kuò)散錫層的厚度，相對(duì)于銅擴(kuò)散錫層與純錫層總厚度的55％以上。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征為，在上述的印刷電路板上安裝有IC等電子器件。
一般認(rèn)為由于各種各樣的原因，是否有晶須的生成以及所生成晶須的長(zhǎng)度等會(huì)生成改變，對(duì)晶須生成的抑制以及對(duì)所生成晶須的生長(zhǎng)長(zhǎng)度的抑制，需要進(jìn)行多種多樣的條件設(shè)定。但根據(jù)本發(fā)明人關(guān)于生成晶須的研究，在銅基材或銅合金基材的表面上，相對(duì)于鍍錫層總厚度的100％，以55％以上的厚度形成銅擴(kuò)散錫層，再在該銅擴(kuò)散錫層表面上形成純錫層，制成全部鍍錫層的厚度為100％，而能夠顯著抑制晶須的生長(zhǎng)。經(jīng)過上述的處理，獲得幾乎不生成導(dǎo)致配線之間短路的、具有15μm以上長(zhǎng)度(3個(gè)月生長(zhǎng)的長(zhǎng)度)的晶須的效果。而且也能抑制生成，即使長(zhǎng)度不足15μm但短時(shí)間內(nèi)可能長(zhǎng)成15μm以上的那些長(zhǎng)度超過5μm晶須。
因此，通過采用本發(fā)明的構(gòu)造，即使在近來節(jié)距寬度顯著變窄的印刷電路板中，也幾乎不生成具有可到達(dá)鄰接布線圖長(zhǎng)度的晶須，所以可顯著提高印刷電路板以及半導(dǎo)體裝置的絕緣可靠性。


圖1為表示，引起短路原因的長(zhǎng)15μm以上晶須的生成個(gè)數(shù)與銅擴(kuò)散錫層厚度比之間的關(guān)系；以及長(zhǎng)度超過5μm晶須的累計(jì)個(gè)數(shù)和長(zhǎng)度超過10μm晶須的累計(jì)個(gè)數(shù)，與銅擴(kuò)散錫層厚度比之間關(guān)系的坐標(biāo)圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明中，對(duì)顯著抑制晶須生長(zhǎng)的覆銅、晶須生成的抑制方法、采用該方法的印刷電路板以及半導(dǎo)體裝置，并以印刷電路板為重點(diǎn)，進(jìn)行具體地說明。
本發(fā)明的印刷電路板是在絕緣基板的表面上，形成由銅或銅合金構(gòu)成的布線圖。該布線圖相當(dāng)于在本發(fā)明覆銅中的銅基材或銅合金基材。
作為基材的銅基材或銅合金基材，可使用電解銅、軋制銅、蒸鍍銅等各種銅，而且，此類銅也可以含有允許含在銅中的其它金屬的銅合金，還可以是為了提高與絕緣基材的粘合性，而特意混合了其它金屬的銅合金。
對(duì)上述銅或銅合金構(gòu)成基材的厚度沒有特別限制，當(dāng)覆銅為印刷電路板的布線圖時(shí)，作為布線圖的銅基材或銅合金基材的厚度，通常是5～70μm，在形成更微細(xì)的布線圖時(shí)，為5～12μm的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明中，為了抑制晶須的生成，在上述銅基材或銅合金基材的表面形成銅擴(kuò)散錫層。例如，該銅擴(kuò)散錫層可在基材表面形成鍍錫層，通過形成的鍍錫層進(jìn)行銅擴(kuò)散而形成。向鍍錫層的銅擴(kuò)散，可通過在鍍錫時(shí)使用的鍍液中加入銅，再進(jìn)行鍍錫而實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選為在基材表面通過鍍錫形成錫層，再向該錫層擴(kuò)散基材中的銅。這種將銅從基材層向錫層擴(kuò)散的方法，通常優(yōu)選采用形成錫層后再加熱的方法。此時(shí)的加熱溫度，通常設(shè)定為90～160℃，優(yōu)選為110～150℃范圍內(nèi)的溫度。在這樣的加熱溫度時(shí)，加熱時(shí)間根據(jù)所形成的錫層厚度而不同，但通常為10～150分鐘，優(yōu)選為30～90分鐘。加熱溫度越高而且加熱時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)錫層的銅擴(kuò)散就越容易進(jìn)行。尤其將加熱溫度設(shè)定為110～150℃，在該范圍內(nèi)的溫度下，加熱30～90分鐘時(shí)，由基材層提供的銅的濃度，產(chǎn)生隨著接近該銅擴(kuò)散錫層的表面而逐漸減少的銅濃度梯度。即，在該銅擴(kuò)散錫層中，基材一側(cè)的銅濃度最高，而在銅擴(kuò)散錫層表面的銅濃度最低，在銅擴(kuò)散錫層中，由基材側(cè)向銅擴(kuò)散錫層的表面，形成銅濃度連續(xù)減少的銅濃度梯度。
在此類銅擴(kuò)散錫層中，通過形成上述的銅濃度梯度，能更可靠地抑制晶須的生長(zhǎng)。
在上述經(jīng)過銅擴(kuò)散的銅擴(kuò)散錫層的表面，形成有純錫層。該純錫層實(shí)際上由錫構(gòu)成，該純錫層中并未擴(kuò)散銅。此類純錫層，可通過上述方法形成銅擴(kuò)散錫層后使用含錫的鍍液，以鍍法而形成。
本發(fā)明為了抑制晶須的生長(zhǎng)，相對(duì)于銅擴(kuò)散錫層和純錫層的總厚度(100％)，需要將銅擴(kuò)散錫層的厚度設(shè)定為55％以上。尤其在本發(fā)明中，相對(duì)于總厚度將銅擴(kuò)散錫層的厚度設(shè)定為55～99％，而能更可靠地抑制晶須的生長(zhǎng)。為了抑制晶須的生成，在層的總厚度中銅擴(kuò)散錫層的比例是非常重要的。如果對(duì)于總厚度，銅擴(kuò)散錫層的厚度在55％以下，則無法發(fā)揮顯著抑制晶須生長(zhǎng)的效果。另外，如果銅擴(kuò)散錫層的厚度超過99％，則純錫層的厚度就變成1％以下，因?yàn)閷拥目偤穸任催_(dá)到下述的厚度，進(jìn)而難以形成均勻的純錫層。而且出現(xiàn)微細(xì)晶須的生成個(gè)數(shù)增多的傾向。
上述銅擴(kuò)散錫層和純錫層的總厚度，通常為0.2～1.0μm，優(yōu)選為0.3～0.8μm的程度。因此銅擴(kuò)散錫層的厚度，通常為0.11～0.55μm，優(yōu)選為0.165～0.44μm的范圍內(nèi)。通過計(jì)算上述銅擴(kuò)散錫層的厚度，純錫層的厚度就為通常0.09～0.45μm，優(yōu)選為0.135～0.36μm的范圍內(nèi)。
上述說明是分別制作銅擴(kuò)散錫層和純錫層的例子，也可以一起制作銅擴(kuò)散錫層和純錫層。
例如，可使用鍍法等，形成相當(dāng)于上述總厚度的錫層，然后，設(shè)定加熱溫度和加熱時(shí)間使表面殘留純錫層，從所形成錫層的基材側(cè)使銅擴(kuò)散形成銅擴(kuò)散錫層，同時(shí)在該銅擴(kuò)散錫層的表面，通過存留無銅擴(kuò)散的純錫層，進(jìn)而在銅基材或銅合金基材的表面，形成銅擴(kuò)散錫層和純錫層的順序?qū)訅旱膶印?br> 本發(fā)明中，純錫層厚度的測(cè)定使用了電解鍍膜測(cè)厚儀(例如コク一ル膜厚測(cè)量?jī)x)。另外，純錫層和銅擴(kuò)散錫層的總厚度的測(cè)定，使用了熒光X線膜厚測(cè)量?jī)x。銅擴(kuò)散錫層的厚度為，從上述用熒光X線膜厚測(cè)量?jī)x測(cè)定的純錫層和銅擴(kuò)散錫層的總厚度，減去用電解鍍膜測(cè)厚儀(例如コク一ル膜厚測(cè)量?jī)x)測(cè)定的純錫層厚度而得出的值。
如上所述，通過將銅擴(kuò)散錫層設(shè)定為層全體的55％以上，而能控制所生成晶須在3個(gè)月內(nèi)的最大生長(zhǎng)的長(zhǎng)度為15μm以下。并且通過將其設(shè)定為60％以上，而能使所生成晶須的最大長(zhǎng)度為12μm以下，甚至10μm以下。如果3個(gè)月內(nèi)晶須的最大生長(zhǎng)長(zhǎng)度在15μm以下，即使在導(dǎo)線的間隙寬度為20μm的高密度電路板中，也不會(huì)生成從鄰接導(dǎo)線所生成的晶須之間的接觸，因此也不會(huì)生成由于晶須接觸而引起的短路。
在近來的高密度化要求下，所形成的印刷電路板中的布線圖寬度為20μm的程度，而且在該寬度的布線圖之間所形成的間隙寬度也為20μm的程度。在印刷電路板上安裝IC芯片等電子器件時(shí)，鍍錫層與形成于電子器件上的金突起形成共晶物，這是與電子器件之間進(jìn)行電連接的必需金屬。需要在導(dǎo)線的尖端部分形成由錫構(gòu)成的鍍層。而現(xiàn)狀是從形成的鍍錫層會(huì)生長(zhǎng)晶須，并且出現(xiàn)大部分晶須的長(zhǎng)度超過20μm的鄰接導(dǎo)線的寬度。
即使上述長(zhǎng)晶須只有一個(gè)生長(zhǎng)，也會(huì)導(dǎo)致鄰接導(dǎo)線之間的短路，即使在一定程度上允許數(shù)μm的短晶須的生成，但需要抑制上述長(zhǎng)晶須的生成。在銅基材或銅合金基材的表面形成鍍錫層且覆蓋該基材時(shí)，使銅擴(kuò)散在基材側(cè)的錫層上而形成銅擴(kuò)散錫層，該銅擴(kuò)散錫層的表面形成純錫層的同時(shí)，相對(duì)于銅擴(kuò)散錫層和純錫層的總厚度(100％)，通過將銅擴(kuò)散錫層的厚度設(shè)定為55％以上而能顯著抑制晶須的生成，尤其能抑制例如超過15μm的長(zhǎng)晶須的生長(zhǎng)。此類抑制晶須生長(zhǎng)的效果，不能僅僅在銅基材或銅合金基材表面形成鍍錫層來實(shí)現(xiàn)，而且也不能僅僅在銅基材或銅合金基材表面形成銅擴(kuò)散錫層來實(shí)現(xiàn)，而是通過在銅基材或銅合金基材表面形成具有55％以上厚度比的銅擴(kuò)散錫層，再在該銅擴(kuò)散錫層表面形成具有45％以下厚度比的純錫層而實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的銅擴(kuò)散錫層的厚度比的下限值55％，為抑制晶須生成的臨界性非常高的值。如圖1所示，形成銅擴(kuò)散錫層的厚度比低于55％以下的銅擴(kuò)散錫層，不能具有抑制晶須生長(zhǎng)的效果，尤其不能抑制例如超過15μm的長(zhǎng)晶須的生成。為了抑制晶須的生長(zhǎng)，相對(duì)于銅擴(kuò)散錫層和純錫層的總厚度，銅擴(kuò)散錫層的厚度比需在55％以上，而銅擴(kuò)散錫層和純錫層的總厚度、以及銅擴(kuò)散錫層的絕對(duì)厚度或純錫層的絕對(duì)厚度，對(duì)晶須生長(zhǎng)的抑制沒有表現(xiàn)出較大的作用效果。因此，在具有銅擴(kuò)散錫層和純錫層的總厚度例如為1.0μm的錫層的覆層中，當(dāng)銅擴(kuò)散錫層的厚度為0.60μm(60％)，純錫層的厚度為0.4μm(40％)時(shí)，可顯著抑制晶須的生成。而在具有銅擴(kuò)散錫層和純錫層的總厚度例如為2.0μm的錫層的覆層中，銅擴(kuò)散錫層的厚度為0.60μm(30％)，純錫層的厚度為1.4μm(70％)時(shí)，則無法抑制晶須的生長(zhǎng)，尤其可生成多個(gè)長(zhǎng)度超過15μm的晶須。為了抑制3個(gè)月內(nèi)生長(zhǎng)的長(zhǎng)度在15μm以下的晶須生長(zhǎng)，需要將相對(duì)于錫層總厚度的銅擴(kuò)散錫層的厚度比例(即，銅擴(kuò)散錫層和純錫層的厚度比例)設(shè)定成本發(fā)明所規(guī)定的值，而不是銅擴(kuò)散錫層和純錫層的絕對(duì)厚度。因此，若要將3個(gè)月內(nèi)所生長(zhǎng)的晶須長(zhǎng)度控制在直線距離15μm以下，則通過分別獨(dú)立地控制銅擴(kuò)散錫層厚度和純錫層厚度而不能實(shí)現(xiàn)，但通過在所形成的銅擴(kuò)散錫層和純錫層的總厚度中，特別限定銅擴(kuò)散錫層厚度的比例而能實(shí)現(xiàn)。
在上述說明中，以形成銅擴(kuò)散錫層后再形成純錫層的方法為中心，說明了關(guān)于在本發(fā)明的覆銅以及抑制晶須生長(zhǎng)的方法中，所采用的形成銅擴(kuò)散錫層以及純錫層的方法。但本發(fā)明并不局限于此方法，例如在銅基材或銅合金基材的表面用鍍法等形成錫層，以所形成的鍍錫層中銅擴(kuò)散錫層的厚度，在總鍍層厚度(100％)中為55％以上，優(yōu)選為60～99％的范圍內(nèi)；并以純錫層的厚度為45％以下，優(yōu)選為1～40％范圍內(nèi)，通過加熱，將基材中的銅擴(kuò)散于所形成的鍍層中而形成。這種情況的加熱溫度和加熱時(shí)間，可根據(jù)所形成的鍍錫層厚度而適當(dāng)選擇。例如鍍錫層為0.3～0.8μm時(shí)，例如在90～160℃，優(yōu)選110～150℃范圍內(nèi)的溫度，通過加熱10～150分鐘，優(yōu)選加熱30～90分鐘，進(jìn)而可形成具有上述范圍厚度比的銅擴(kuò)散錫層和純錫層。
本發(fā)明的印刷電路板在絕緣基板的至少一側(cè)表面，形成由上述銅或銅合金構(gòu)成的布線圖，在該布線圖(銅基材或銅合金基材)的表面上，形成具有上述55％以上厚度比的銅擴(kuò)散錫層和45％以下厚度比的純錫層。
本發(fā)明對(duì)具有窄節(jié)距布線圖的印刷電路板，具有很高的使用性。為了形成這種窄節(jié)距的布線圖而使用的絕緣基材包括，聚酰亞胺薄膜、聚酰亞胺-酰胺(polyimide-amide)薄膜、聚酯、聚亞苯砜、聚醚酰亞胺、氟樹脂和液晶聚合物等。優(yōu)選使用具有特別良好的耐熱性以及耐藥性的聚酰亞胺或聚酰亞胺薄膜。對(duì)這種絕緣基板的厚度沒有特別限制，使用薄膜上的絕緣基板時(shí)，其厚度通常為7～150μm，優(yōu)選為7～125μm，更優(yōu)選為15～50μm的范圍內(nèi)。
在上述絕緣基板的至少一側(cè)表面形成銅或銅合金層，在該銅或銅合金層的表面形成感光性樹脂層，通過對(duì)該感光性樹脂層進(jìn)行曝光·顯影而形成所希望的布圖，再將獲得的布圖作為掩模劑進(jìn)行蝕刻，從而在絕緣基板表面能形成由銅或銅合金構(gòu)成的布線圖。
將上述所形成的銅或銅合金構(gòu)成的布線圖，作為銅基材或銅合金基材，在其表面形成具有55％以上厚度比的銅擴(kuò)散錫層，又在該銅擴(kuò)散錫層的表面，形成具有45％以下厚度比的純錫層。
分別形成銅擴(kuò)散錫層和錫層時(shí)，首先，例如通過鍍錫法形成錫層，以使端子部分露出的程度涂上阻焊劑，通過加熱使阻焊劑硬化的同時(shí)，向該錫層擴(kuò)散銅而形成銅擴(kuò)散錫層后，在露出的端子部分上形成純鍍錫層，進(jìn)而能形成具有所規(guī)定厚度比的銅擴(kuò)散錫層和錫層。
另外，也可以在形成上述阻焊劑層的前后，不進(jìn)行鍍錫處理，形成了阻焊劑層后再形成鍍錫層，進(jìn)行加熱向該鍍錫層擴(kuò)散銅而形成銅擴(kuò)散錫層，然后，為形成純錫層而進(jìn)行鍍錫處理。
再者，也可以在形成阻焊劑層之前，進(jìn)行與上述相同的處理。
另外，在進(jìn)行1次鍍錫處理，調(diào)整加熱溫度以及/或加熱時(shí)間，形成所規(guī)定厚度比的銅擴(kuò)散錫層和純錫層時(shí)，不管形成阻焊劑層的前后順序，可在任何時(shí)期形成鍍層，并且為了形成銅擴(kuò)散錫層而進(jìn)行的加熱也可以在任何時(shí)期進(jìn)行。
再者，形成銅擴(kuò)散錫層和純錫層后，也可在純錫層表面形成新的非常薄的鍍錫層。但在形成上述新的鍍錫層時(shí)，需要將銅擴(kuò)散錫層和純錫層(包括所形成的新鍍錫層)的厚度比設(shè)置在本發(fā)明所規(guī)定的范圍內(nèi)。
所形成的印刷電路板中的布線圖(銅基材或銅合金基材)，因其表面被具有規(guī)定厚度比的銅擴(kuò)散錫層和純錫層所覆蓋，所以從該布線圖上生成的晶須少，而且晶須也不易生長(zhǎng)，尤其不會(huì)產(chǎn)生引起布線圖之間短路的長(zhǎng)晶須。因此，本發(fā)明的布線圖，不發(fā)生因晶須而引起的短路，并具有非常高的絕緣可靠性。
上述所形成的印刷電路板的端子和電子器件上所形成的突起電極等電極之間實(shí)施電連接，安裝IC芯片等電子器件后，通過對(duì)包括連接部分的電子器件及其周圍進(jìn)行樹脂封裝，從而制造半導(dǎo)體裝置。
根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)殂~基材或銅合金基材的布線圖表面，被銅擴(kuò)散錫層和純錫層覆蓋。所以能夠抑制從該表面生成晶須。尤其是幾乎不產(chǎn)生長(zhǎng)度超過15μm的長(zhǎng)晶須。而且，根據(jù)本發(fā)明，不會(huì)發(fā)生布線圖之間由于晶須引起的短路，能夠獲取絕緣可靠性非常高的印刷電路板。
本發(fā)明的印刷電路板，具有布線圖(或引線)的寬度為30μm以下，優(yōu)選為25～5μm的布線圖，且適合用于具有節(jié)距寬度為50μm以下，優(yōu)選為40～20μm節(jié)距寬度的印刷電路板。
上述的本發(fā)明印刷電路板包括，印刷電路板(PWB)、FPC(FlexiblePrinted Circuit)、TAB(Tape Automated Bonding)帶、COF(Chip OnFilm)、CSP(Chip Size Package)、BGA(Ball Grid Array)、μ-BGA(μ-Ball Grid Array)等。
根據(jù)本發(fā)明，在覆蓋銅基材或銅合金基材的錫層中，通過從基材一側(cè)形成55％以上的銅擴(kuò)散錫層，而能抑制晶須的生成。尤其是通過形成銅擴(kuò)散錫層，而幾乎不生成3個(gè)月內(nèi)長(zhǎng)度超過15μm的長(zhǎng)晶須。因此，本發(fā)明的印刷電路板和半導(dǎo)體裝置，不會(huì)發(fā)生因晶須引起的布線圖之間的短路，具有非常高的絕緣可靠性。
下面用實(shí)施例，再詳細(xì)地說明本發(fā)明的印刷電路板及其制造方法。但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1在平均厚度為38μm的聚酰亞胺薄膜的表面上，準(zhǔn)備了已形成平均厚度為8μm銅層的層壓薄膜。
在該層壓薄膜的銅層表面形成感光性樹脂層，通過對(duì)該感光性樹脂進(jìn)行曝光·顯影而形成了所希望的圖形。
將所形成的圖形作為掩模材料，對(duì)銅層進(jìn)行選擇性蝕刻，形成了所希望的布線圖。
在上述形成的布線圖上，通過非電解鍍法形成了平均厚度為0.35μm的鍍錫層。然后將該布線圖在115℃下加熱60分鐘，而使形成布線圖的銅擴(kuò)散于鍍錫層中，形成了銅擴(kuò)散鍍錫層。在所形成的銅擴(kuò)散鍍錫層的布線圖上，再通過非電解鍍錫法，形成了平均厚度為0.07μm的鍍錫層。該新形成的鍍錫層沒有銅擴(kuò)散，為純錫層。
使用熒光X線膜厚測(cè)量?jī)x(セイコ-インスツルメンツ株式會(huì)社制造SFT3200S)，對(duì)上述所形成的銅擴(kuò)散錫層和純錫層進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果是，銅擴(kuò)散錫層和純錫層的總厚度(100％)為0.42μm。另外，使用電解鍍膜測(cè)厚儀(コク一ル膜厚測(cè)量?jī)x、ELEC FINEインスツルメンツ株式會(huì)社制造，GC-01)，測(cè)量純錫層的厚度為0.17μm，為總厚度的40％。
因此，銅擴(kuò)散錫層的厚度為0.25μm，為總厚度的60％。
將上述所得的印刷電路板，在25℃下放置3個(gè)月后，使用500倍的光學(xué)顯微鏡，測(cè)量了從表面生成的晶須個(gè)數(shù)和長(zhǎng)度。
其結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例2在平均厚度為38μm的聚酰亞胺薄膜的表面上，準(zhǔn)備了已形成平均厚度為8μm銅層的層壓薄膜。
在該層壓薄膜的銅層表面形成感光性樹脂層，通過對(duì)該感光性樹脂進(jìn)行曝光·顯影而形成了所希望的圖形。
將所形成的圖形作為掩模材料，對(duì)銅層進(jìn)行選擇性蝕刻，形成了所希望的布線圖。
在上述形成的布線圖上，通過非電解鍍法形成了平均厚度為0.42μm的鍍錫層。
然后，對(duì)已形成鍍錫層的布線圖在115℃進(jìn)行60分鐘的加熱，在0.25μm即相當(dāng)于60％的鍍錫層上進(jìn)行銅擴(kuò)散。使用與實(shí)施例1相同的方法測(cè)量鍍錫層的總厚度為0.42μm，純錫層的厚度為0.17μm(相當(dāng)于全體的40％)，因此，銅擴(kuò)散鍍錫層的厚度為0.25μm(相當(dāng)于全體的60％)。
將上述所得的印刷電路板，在25℃下放置3個(gè)月后，使用500倍的光學(xué)顯微鏡，測(cè)量了從表面生成的晶須個(gè)數(shù)和長(zhǎng)度。
其結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例3將實(shí)施例2中的加熱溫度變成125℃，加熱時(shí)間改成60分鐘以外，使用相同的方法制造了印刷電路板。
對(duì)所獲得的印刷電路板，使用與實(shí)施例1相同的方法，進(jìn)行測(cè)量的鍍錫層的總厚度為0.42μm，純錫層的厚度為0.13μm(相當(dāng)于全體的30％)，因此，銅擴(kuò)散鍍錫層的厚度為0.29μm(相當(dāng)于全體的70％)。
將上述所得的印刷電路板，在25℃下放置3個(gè)月后，使用500倍的光學(xué)顯微鏡，測(cè)量了從表面生成的晶須個(gè)數(shù)和長(zhǎng)度。
其結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例4將實(shí)施例2中的加熱溫度改成135℃，加熱時(shí)間改成60分鐘以外，使用相同的方法制造了印刷電路板。
對(duì)所獲得的印刷電路板，使用與實(shí)施例1相同的方法，進(jìn)行測(cè)量的鍍錫層總厚度為0.42μm，純錫層的厚度為0.08μm(相當(dāng)于全體的20％)，因此，銅擴(kuò)散鍍錫層的厚度為0.34μm(相當(dāng)于全體的80％)。
將上述所得的印刷電路板，在25℃下放置3個(gè)月后，使用500倍的光學(xué)顯微鏡，測(cè)量了從表面生成的晶須個(gè)數(shù)和長(zhǎng)度。
其結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例5將實(shí)施例2中的加熱溫度改成150℃，加熱時(shí)間改成60分鐘以外，使用相同的方法制造了印刷電路板。
對(duì)所獲得的印刷電路板，使用與實(shí)施例1相同的方法，進(jìn)行測(cè)量的鍍錫層總厚度為0.42μm，純錫層的厚度為0.02μm(相當(dāng)于全體的5％)，因此，銅擴(kuò)散鍍錫層的厚度為0.40μm(相當(dāng)于全體的95％)。
將上述所得的印刷電路板，在25℃下放置3個(gè)月后，使用500倍的光學(xué)顯微鏡，測(cè)量了從表面生成的晶須個(gè)數(shù)和長(zhǎng)度。
其結(jié)果如表1所示。
將實(shí)施例2中的加熱溫度改成100℃，加熱時(shí)間改成60分鐘以外，使用相同的方法制造了印刷電路板。
對(duì)所獲得的印刷電路板，使用與實(shí)施例1相同的方法，進(jìn)行測(cè)量的鍍錫層總厚度為0.42μm，純錫層的厚度為0.21μm(相當(dāng)于全體的50％)，因此，銅擴(kuò)散鍍錫層的厚度為0.21μm(相當(dāng)于全體的50％)。
將上述所得的印刷電路板，在25℃下放置3個(gè)月后，使用500倍的光學(xué)顯微鏡，測(cè)量了從表面生成的晶須個(gè)數(shù)和長(zhǎng)度。
其結(jié)果如表1所示。
將實(shí)施例2中的加熱溫度改成90℃，加熱時(shí)間改成60分鐘以外，使用相同的方法制造了印刷電路板。
對(duì)所獲得的印刷電路板，使用與實(shí)施例1相同的方法，進(jìn)行測(cè)量的鍍錫層總厚度為0.42μm，純錫層的厚度為0.25μm(相當(dāng)于全體的60％)，因此，銅擴(kuò)散鍍錫層的厚度為0.17μm(相當(dāng)于全體的40％)。
將上述所得的印刷電路板，在25℃下放置3個(gè)月后，使用500倍的光學(xué)顯微鏡，測(cè)量了從表面生成的晶須個(gè)數(shù)和長(zhǎng)度。
其結(jié)果如表1所示。
將實(shí)施例2中的加熱溫度改成160℃，加熱時(shí)間改成80分鐘，全部鍍錫層制成銅擴(kuò)散鍍錫層之外，使用相同的方法制造了印刷電路板。
對(duì)所獲得的印刷電路板，使用與實(shí)施例1相同的方法，進(jìn)行測(cè)量的鍍錫層總厚度為0.42μm，純錫層的厚度為0μm(相當(dāng)于全體的0％)，因此，銅擴(kuò)散鍍錫層的厚度為0.42μm(相當(dāng)于全體的100％)。
將上述所得的印刷電路板，在25℃下放置3個(gè)月后，使用500倍的光學(xué)顯微鏡，測(cè)量了從表面生成的晶須個(gè)數(shù)和長(zhǎng)度。
其結(jié)果如表1所示。
在實(shí)施例2中，不對(duì)鍍錫層進(jìn)行加熱，全部制成純錫層以外，使用相同的方法制造了印刷電路板。
對(duì)所獲得的印刷電路板，使用與實(shí)施例1相同的方法，進(jìn)行測(cè)量的鍍錫層總厚度為0.42μm，純錫層的厚度為0.42μm(相當(dāng)于全體的100％)，因此，銅擴(kuò)散鍍錫層的厚度為0μm(相當(dāng)于全體的0％)。
將上述所得的印刷電路板，在25℃下放置3個(gè)月后，使用500倍的光學(xué)顯微鏡，測(cè)量了從表面生成的晶須個(gè)數(shù)和長(zhǎng)度。
其結(jié)果如表1所示。
將實(shí)施例2中的加熱溫度改成160℃，加熱時(shí)間改成70分鐘以外，使用相同的方法制造了印刷電路板。
對(duì)所獲得的印刷電路板，使用與實(shí)施例1相同的方法，進(jìn)行測(cè)量的鍍錫層總厚度為0.42μm，純錫層的厚度為0.002μm(相當(dāng)于全體的99.5％)，因此，銅擴(kuò)散鍍錫層的厚度為0.418μm(相當(dāng)于全體的0.5％)。
將上述所得的印刷電路板，在25℃下放置3個(gè)月后，使用500倍的光學(xué)顯微鏡，測(cè)量了從表面生成的晶須個(gè)數(shù)和長(zhǎng)度。
其結(jié)果如表1所示。


從表1可看出，通過將銅擴(kuò)散錫層的厚度控制在鍍錫層總厚度的55％以上，就不會(huì)生成引起布線圖之間短路發(fā)生原因的15μm以上長(zhǎng)晶須。而且，一般認(rèn)為將會(huì)生長(zhǎng)成15μm以上長(zhǎng)晶須的、長(zhǎng)度超過5μm晶須的累計(jì)個(gè)數(shù)、長(zhǎng)度超過10μm晶須的累計(jì)個(gè)數(shù)，也在銅擴(kuò)散錫層的厚度為55％以下時(shí)，變得非常多。另外，銅擴(kuò)散錫層的厚度即使超過99％，也不生成上述的長(zhǎng)晶須，但如表1所示，短晶須的生成個(gè)數(shù)有變多的傾向。
圖1為表示，成為短路原因的長(zhǎng)15μm以上晶須的生成個(gè)數(shù)、與銅擴(kuò)散錫層的厚度比之間的關(guān)系，以及，長(zhǎng)度超過5μm晶須的累計(jì)個(gè)數(shù)和長(zhǎng)度超過10μm晶須的累計(jì)個(gè)數(shù)、與銅擴(kuò)散錫層的厚度比之間關(guān)系的坐標(biāo)圖。
從圖1可看出，在全部鍍錫層中，銅擴(kuò)散錫層的厚度比為55％以上的區(qū)域中，幾乎沒有觀察到15μm以上的晶須，關(guān)于長(zhǎng)晶須的生成，很明顯，銅擴(kuò)散錫層的厚度比55％具有臨界意義。另外在上述實(shí)施例以及比較例中，為了明確表示由于鍍錫層中的銅擴(kuò)散錫層和純錫層的厚度比例而導(dǎo)致的晶須生成狀況，將鍍錫層的總厚度固定為0.42μm，通過改變其中的銅擴(kuò)散錫層和純錫層的厚度比例，而表示晶須的生成狀況。但即使適當(dāng)改變鍍錫層中的總厚度，也可通過銅擴(kuò)散錫層和純錫層的厚度比例，而能得到與上述同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種晶須生成被抑制的覆銅，其特征為，由銅基材或銅合金基材、在該基材表面所形成的銅擴(kuò)散錫層、以及在該銅擴(kuò)散錫層表面所形成的純錫層組成，該銅擴(kuò)散錫層的厚度為，銅擴(kuò)散錫層與純錫層總厚度的55％以上。
2.如權(quán)利要求1所述的覆銅，其特征為，上述銅擴(kuò)散錫層和純錫層的總厚度在0.2～1.0μm的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的覆銅，其特征為，上述覆銅是絕緣基板上所形成的布線圖。
4.如權(quán)利要求1所述的覆銅，其特征為，在上述銅基材或銅合金基材表面所形成的銅擴(kuò)散錫層，沿厚度方向具有基材一側(cè)的銅濃度高，純錫層一側(cè)銅濃度低的連續(xù)性濃度梯度。
5.如權(quán)利要求1所述的覆銅，其特征為，通過鍍法形成上述銅擴(kuò)散錫層和純錫層。
6.一種抑制晶須生成的方法，其特征為，在銅基材或銅合金基材上形成銅擴(kuò)散錫層，在該銅擴(kuò)散錫層表面形成純錫層，將該銅擴(kuò)散錫層的厚度，制成銅擴(kuò)散錫層與純錫層總厚度的55％以上。
7.如權(quán)利要求6所述的抑制晶須生成的方法，其特征為，上述銅擴(kuò)散錫層和純錫層的總厚度在0.2～1.0μm的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求6所述的抑制晶須生成的方法，其特征為，在上述銅基材或銅合金基材表面所形成的銅擴(kuò)散錫層，沿厚度方向具有基材一側(cè)的銅濃度高，純錫層一側(cè)銅濃度低的連續(xù)性濃度梯度。
9.如權(quán)利要求6所述的抑制晶須生成的方法，其特征為，通過鍍法形成上述銅擴(kuò)散錫層和純錫層。
10.一種印刷電路板，具有形成在絕緣薄膜上的布線圖，其特征為，該布線圖由銅基材或銅合金基材、在該基材表面所形成的銅擴(kuò)散錫層、以及在該銅擴(kuò)散錫層表面所形成的純錫層組成，該銅擴(kuò)散錫層的厚度為，銅擴(kuò)散錫層與純錫層總厚度的55％以上。
11.如權(quán)利要求10所述的印刷電路板，其特征為，上述銅擴(kuò)散錫層和純錫層的總厚度在0.2～1.0μm的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求10所述的印刷電路板，其特征為，在上述銅基材或銅合金基材表面所形成的銅擴(kuò)散錫層，沿厚度方向具有基材一側(cè)的銅濃度高，純錫層一側(cè)銅濃度低的連續(xù)性濃度梯度。
13.如權(quán)利要求10所述的印刷電路板，其特征為，通過鍍法形成上述銅擴(kuò)散錫層和純錫層。
14.一種半導(dǎo)體裝置，其特征為，在上述權(quán)利要求10～13任意一項(xiàng)所述的印刷電路板上，安裝有電子器件。
全文摘要
本發(fā)明所提供的晶須生成被抑制的覆銅的特征為，由銅基材或銅合金基材、該基材表面所形成的銅擴(kuò)散錫層、以及該銅擴(kuò)散錫層表面所形成的純錫層組成，該銅擴(kuò)散錫層的厚度為，銅擴(kuò)散錫層與純錫層總厚度的55％以上；本發(fā)明還提供，布線圖為銅基材或銅合金基材的印刷電路板以及半導(dǎo)體裝置。根據(jù)本發(fā)明，能抑制引起短路之原因的15μm以上的長(zhǎng)晶須的生成。
文檔編號(hào)C25D7/00GK1989272SQ20058002438
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2005年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月21日
發(fā)明者藤井延朗 申請(qǐng)人:三井金屬礦業(yè)株式會(huì)社