專利名稱：疊置的多層電路板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種疊置的多層電路板，其在加熱和壓力下形成為一體。
背景技術：
迄今，已經公知一種形成疊置的多層電路板的方法。在JP-A-2006-49502中公開了一種典型方法。在該公知方法中，交替地 疊置由熱塑性樹脂制成的絕緣層與各自具有電路圖形的導體層以形 成疊層體。然后，在加熱情況下對疊層體進行加壓，以將疊置的多層 電路板形成為整體。在加壓過程中，將緩沖部件置于疊層體和熱壓板 之間以將壓力均勻地施加到疊層體。通過形成在通孔中的層間連接器 電連接所述層，所述通孔形成在相鄰的導體層之間。在通過將壓力和熱量施加到疊層體而將多層電路板形成為整體 的工藝中，所施加的壓力在疊層體的整個表面上是不均勻的。這是由 于與其它位置相比在特定位置處形成了較大數量的電路圖形，并且沒 有均勻地形成層間連接部分。通過將緩沖部件設置在疊層體和熱壓板 之間，可以在一定程度上將壓力調整成均勻地施加到疊層體。然而， 施加到疊層體的壓力仍保持相當高的不平衡。有可能被施加過高熱量 和壓力的熱塑性樹脂流到所施加的壓力和熱量較小的其它位置。這使 得電路圖形變形，導致電路板較不可靠。發(fā)明內容考慮到上述問題作出了本發(fā)明，且本發(fā)明的目的是提供一種改進
的非?？煽康寞B置的多層電路板。通過蝕刻附著到樹脂膜上的金屬層在熱塑性樹脂膜上形成電路 圖形。將填充有導體膏的通孔形成在電路圖形上，以電連接形成在相 鄰層上的電路圖形。疊置具有電路圖形的多個熱塑性樹脂膜，形成疊 層體。將疊層體與緩沖部件和壓力調整片一起設置在一對熱壓板之 間。為了將基本均勻的壓力施加到疊層體，在壓力調整片上在與其它 位置相比所疊置的電路圖形的數量較小的位置處形成突出部分。通過從該對熱壓板向疊層體施加壓力和熱量，形成具有交替疊置 的多個絕緣層和導體層的多層電路板。由于將壓力調整片的突出部分 壓在疊層體上的與其它位置相比所疊置的導體層的數量較小的位置 處，所以將基本均勻的壓力施加到疊層體。因此，將熱塑性樹脂膜彼 此均勻地結合在一起，并且也將通孔中的膏充分地轉換為合金。可以將形成在壓力調整片上的突出部分壓在疊層體的上表面或 下表面上，或者壓在兩個表面上。在作為整體的多層電路板的表面上 形成與壓力調整片的突出部分相對應的凹陷部分?？梢愿鶕B置的導 體層的數量確定凹陷部分的深度以將均勻的壓力施加到疊層體。根據本發(fā)明，使疊置的多層電路板均勻且牢固地結合，并且將通 孔中的導體膏充分地轉換為形成層間連接部分的合金。通過更好地理 解以下參考附圖所述的優(yōu)選實施例，本發(fā)明的其它目的和特征將變得 顯而易見。


圖1A是示出由熱塑性樹脂膜和形成在該樹脂膜上的電路圖形構 成的圖形膜的截面圖；圖1B是示出具有熱塑性樹脂膜、形成在該樹脂膜上的電路圖形 以及填充穿過該樹脂膜形成的通孔的導體膏的另一圖形膜的截面圖；圖2是示出包括多個圖形膜的疊層體的截面圖，每一個圖形膜彼
此分隔開，以更好地示出疊層結構；圖3示出用于將疊層體和包括壓力調整片的片設置在一對熱壓 板之間的工藝；圖4是示出具有形成在其上的突出圖形的壓力調整片的平面圖； 圖5是示出通過熱壓對其進行加壓和加熱的疊層體的截面圖； 圖6是示出通過熱壓形成為整體的疊置的多層電路板的截面圖； 圖7是示出形成在疊置的多層電路板表面上的凹陷部分的深度與在對疊層體進行加壓的過程中使用的壓力調整片的數量之間的關系的圖；圖8是示出層間連接部分的維氏硬度與在對疊層體進行加壓的 過程中使用的壓力調整片的數量之間的關系的圖；圖9是示出層間連接部分的電阻變化量與在對疊層體進行加壓 的過程中使用的壓力調整片的數量之間的關系的圖；圖10是示出在熱壓中設置的疊層體和一對壓力調整片(作為圖 3所示實施例的改進形式)的截面圖；以及圖11是示出在上表面和下表面上具有凹陷部分的疊置的多層電 路板(作為圖6所示實施例的改進形式)的截面圖。
具體實施方式
將參考圖l一9對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明。首先，參考圖 l一5，對根據本發(fā)明的疊置的多層電路板的結構及其制造方法進行說 明。如圖1A所示，在熱塑性樹脂膜11的一個表面(在該特定實施 例中在背表面上)形成電路圖形12，從而制造圖形膜10a。作為熱塑 性樹脂膜11 ，在該實施例中使用厚度為25 — 100 u m的由液晶聚合物 (LCP)制成的樹脂膜。通過蝕刻粘貼到熱塑性膜11的背表面上的 導體箔形成電路圖形12。在該實施例中，導體箔由銅(Cu)制成， 但是其可以由具有低電阻的其它金屬制成，例如金(Au)、銀(Ag)或鋁(Al)。電路圖形可以通過除蝕刻之外的方法如印刷方法形成。如圖1B所示，通過將導電膏14添加到圖形膜10a來形成另一 圖形膜10b。形成通孔13使其從熱塑性膜11的上表面穿過該熱塑性 膜達到電路圖形12的上表面。可以通過將二氧化碳激光輻射在熱塑 性膜11上來形成通孔?；蛘?，可以使用紫外線YAG激光或準分子激 光來代替二氧化碳激光。盡管可以通過機械加工形成通孔，但是優(yōu)選 使用激光，這是因為通孔容易通過激光來形成，而不會損壞導體圖形 12。通孔13填充有導電膏14。通過將有機溶劑加到金屬粉末如銀 (Ag)或錫(Sn)粉末中并通過將它們混合成膏來形成導電膏14。 可以額外地使具有低熔點的玻璃粉、有機樹脂或無機填料與該膏混 合。通過絲網印刷機、分配器等將導電膏14施加到通孔13中。如圖2所示，疊置圖形膜10a、 10b由此形成疊層體20。盡管圖 2所示的圖形膜彼此分離，但是使它們相互緊密接觸地疊置。圖2中 的粗曲線表示盡管未全部示出但是還有更多的層被疊置。這也同樣適 用于圖3、 5、 6、 lO和ll。最上面的圖形膜10a不具有填充有膏14 的通孔13，疊置在底部的兩層圖形膜不具有形成在其中心部分處的 電路圖形12，而其它圖形膜10b都是一樣(全部通過背表面形成電 路圖形12且在中央形成填充有導電膏14的通孔13)。例如，疊置的 圖形膜10a、 10b的數量為24或以上。在該特定實施例中，24個電 路圖形12疊置在疊層體20的兩邊，而22個電路圖形疊置在疊層體 20的中央部分。疊層體20的結構不限于該實例，但是可以根據表面 (垂直于疊置方向的表面)上的位置使疊置的電路圖形12的數量不 同。如圖3所示，將疊層體20與其它片和部件一起設置在一對熱壓 板80之間。從底部到頂部，按照以下順序設置片和部件緩沖部件 30、隔離膜50、壓力調整片40、隔離膜60、疊層體20和隔離膜70。 緩沖部件30用于抑制從熱壓板80施加到疊層體20上的壓力的 不平衡。如上所述，疊置的電路圖形12的數量不一致，即，疊置在 中央部分的電路圖形12的數量小于疊置在邊緣部分的電路圖形12 的數量。因此，將較高的壓力施加到兩邊，且將較低的壓力施加到中 央部分。通過設置緩沖部件30，可以利用緩沖部件30的彈性緩解壓 力的不平衡。緩沖部件30必須具有彈性和耐久性。可以將金屬、礦物或樹脂 纖維用作緩沖部件30。更具體地，緩沖部件30可以由以下材料制成: 由諸如不銹鋼纖維的金屬纖維形成的無紡板或編織物或紡織布；由聚 四氟乙烯樹脂制成的膜；由Kevlar (商標)制成的Hyper Sheet (商 標)；或者由玻璃纖維、礦毛絕緣纖維或石棉制成的片。當在通過熱 壓進行加壓之前從疊層體20中清除空氣時，由于在這種情況下緩沖 部件30僅需要彈性，因此將耐熱橡膏用作緩沖部件30。盡管通過使用緩沖部件30來緩解壓力的不平衡，但是需要進一 步提高施加到疊層體20上的壓力的均勻性。為此目的，使用壓力調 整片40。尤其，當將導電膏14設置在中央部分中時，導電膏14可 能沒有被充分地轉換成合金，與施加到兩邊的壓力相比施加到所述中 央部分的壓力較低，如在圖3所公開的實施例中那樣。即，如果包含 在導電膏14中的銀和錫顆粒沒有得到充分受壓，則這些顆粒將不完 全地轉換成合金，盡管顆粒部分地轉換成合金。如果使這種非完全合 金經受重復的溫度變化，則在該非完全合金中會形成裂縫，導致其電 阻的增加。如果發(fā)生這種情況，則電路板不正常工作。圖4示出壓力調整片40的實例。壓力調整片40由絕緣片41和 形成在其上的突出圖形42構成，所述絕緣片41由諸如液晶聚合物的 熱塑性樹脂制成。絕緣膜41具有例如12U m的厚度，并且利用諸如 銅的金屬材料形成具有預定高度的突出圖形42。突出部分42形成在
與所施加的壓力必須增加的位置相對應的一個位置或多個位置處。在圖3所示的該特定實例中，突出部分41形成在絕緣片41的中 央。通常，所施加的壓力必須增加(即，疊置的電路圖形12的數量 小于其它位置和/或形成填充有導電膏14的通孔13)的位置借助于 CAD來計算，并且形成蝕刻片。使用蝕刻片將突出部分42的圖形形 成在絕緣片41上。隔離膜50、 60、 70例如由聚酰亞胺制成。它們必須有彈性以根 據壓力調整片41的變形而變形，并且在完成加壓過程之后易于與相 鄰層分離。在將疊層體20和其它層設置在一對熱壓板80之間之后，通過熱 壓對疊層體20進行加壓和加熱，如圖5所示。例如，將疊層體20 加熱到處在200—400。C范圍內的溫度并且以5.0Mpa的壓力進行加 壓。熱壓板80由諸如不銹鋼的材料制成，并且通過向其提供電流來 進行加熱?；蛘?，熱壓板80可以通過嵌入在其中的電加熱器或嵌入 在其中的熱液通路來進行加熱。通過在加熱時對疊層體20進行加壓，軟化熱塑性樹脂膜11并使 其相互連接。將通孔13中的導電膏14轉換成合金。更具體地，將導 電膏14中的錫顆粒液化并使其覆蓋銀顆粒，并由此形成合金。此外， 導電膏14中的錫顆粒和形成電路圖形12的銅相互擴散，從而形成電 連接。在熱壓中進行加熱和加壓的過程中，使壓力調整片40變形，如 圖5所示。通過壓力調整片40和緩沖部件30使疊層體20的中央部 分升高并且變形，在所述疊層體20的中央部分疊置的電路圖形12 的數量較小且抵抗所施加壓力的阻力小。以這種方式，將基本均勻的 壓力施加到疊層體20。一完成加熱和加壓過程，就將疊層體20轉換成如圖6所示的疊 置的多層電路板IOO。從完成的電路板100上除去隔離膜50、 60和
70。如圖6所示，將熱塑性樹脂膜11轉換成絕緣層111，將電路圖 形12轉換成導體層112，并且將導電膏14轉換成層間連接部分114。 在電路板100的背表面上，形成與壓力調整片40的突出部分42相對 應的凹陷部分142。在疊置的多層電路板100中，絕緣層lll和導體 層112交替疊置，并且通過層間連接部分114使導體層112電連接。將參考圖7—9所示出的圖，對電路板100的一些特性進行說明。 參考圖7，將說明相對于在加壓和加熱過程中使用的壓力調整片40 的數量的凹陷部分142的深度D (圖6所示)。在加壓和加熱過程之 前疊層在兩邊上的總厚度約為1300Jim，疊置的電路圖形12在所述 兩邊上數量大。在加壓和加熱過程之前疊置在中央部分處的總厚度約 為1200ixm，疊置的電路圖形12在所述中央部分處數量小。艮P，厚 度差約為100um。如果將均勻的壓力和熱量施加到疊層體60，凹陷 部分142的深度D在理想情況下為100 ix m。在實際情況下，當不使用壓力調整片40時，凹陷部分142的深 度D約為46um，如圖7所示。當使用一個壓力調整片40時，深度 D變?yōu)榧s51ym，而當使用兩個壓力調整片時，深度D變?yōu)榧s54.5 U m。這證明了通過使用壓力調整片40可以改善施加到疊層體20的 壓力的均勻性。通過使用兩個片，可以得到更多的改善。圖8示出相對于在加壓和加熱過程中使用的壓力調整片40的數 量的層間連接部分114的維氏硬度。當不使用壓力調整片40時，維 氏硬度在110—155 HV的范圍內(在相同條件下測試若干樣品)。當 使用一個壓力調整片40時，維氏硬度在130—175 HV的范圍內。當 使用兩個壓力調整片40時，維氏硬度在145—205 HV的范圍內。這 意味著施加到導電膏14的壓力量通過使用壓力調整層40而增加，所 述導電膏14設置在其中施加較小壓力的中央部分中。通過使用它們 中的兩個，能進一步增加壓力。圖9示出在溫度循環(huán)測試期間層間連接部分114的電阻變化量。 在該測試中，溫度在負55"C到正125。C的范圍內變化約IOOO次。在 該測試期間，測量最高電阻和最低電阻之間的差值。當不使用壓力調 整片40時，電阻差在0.01 — 0.3Q的范圍內。當使用一個壓力調整片 40時，電阻差在0.01—0.15Q的范圍內。當使用兩個壓力調整片40 時，電阻差在0.01—0.02Q的范圍內。這意味著當不使用壓力調整片40時電阻變化量大，這是由于沒 有施加用于組合導電膏14中的顆粒的充分壓力。如果沒有使導電膏 14中的金屬顆粒充分組合，則層間連接部分114的電阻根據溫度變 化在較高的范圍內變化。通過使用壓力調整片40，抑制電阻變化量。 通過使用它們中的兩個，進一步抑制電阻變化量。這意味著通過使用 壓力調整片40將足夠的壓力施加到位于疊層體20的中央部分中的導 電膏14。本發(fā)明不限于上述實施例，而是可以對其進行各種修改。例如， 用于形成壓力調整片40的絕緣片41可以由除液晶聚合物之外的其它 材料制成，例如熱塑性樹脂或金屬箔，只要該材料具有耐熱性即可。 絕緣片41的厚度不限于12um的均勻厚度?？梢允菇^緣片41中的 與疊層體20的增加所施加壓力的位置相對應的部分厚于其它部分。隔離膜50、 60和70的位置不限于圖3所示的位置?？梢愿鶕?壓過程中的實際需要對它們的位置進行各種選擇。至于位于緩沖部件 30上的隔離膜50，不必要求具有容易剝離的特性。盡管在前述實施例中將壓力調整片40設置在疊層體20的下表面 之下，但是也可以將其設置在疊層體20的上表面上。如圖10所示， 可以將壓力調整片40設置在疊層體20的上表面和下表面上。在這種 情況下，所完成的電路板100a具有兩個凹陷部分，上凹陷部分142b 和下凹陷部分142a，如圖11所示。突出圖形42可以通過除蝕刻金屬膜或板之外的各種方法來形 成，只要突出圖形42形成在所希望的位置處即可，在上述所希望的 位置處需要增加所施加的壓力。突出圖形42的高度可以不一致，但 是其在位置和位置之間可以是不同的，以便將均勻的壓力施加到疊層 體20。雖然已經參考前述優(yōu)選實施例示出和說明了本發(fā)明，但是對于本 領域技術人員而言顯而易見的是，在不背離由附屬權利要求所限定的 本發(fā)明范圍的情況下，可以在其中進行形式和細節(jié)上的變化。
權利要求
1、一種多層電路板(100)，包括由熱塑性樹脂制成的絕緣層(111)；具有電路圖形的導體層(112)，交替地疊置所述導體層與所述絕緣層，從而形成疊層體；以及層間連接部分(114)，各自形成在連接相鄰導體層的通孔(13)中，其中在一對熱壓板(80)之間對所述疊層體進行加壓同時進行加熱，從而形成作為整體的所述多層電路板(100)；以及至少在所述多層電路板的上表面或下表面上形成凹陷部分(142)，所述凹陷部分位于疊置的導體層(112)的數量小于疊置在所述多層電路板中的所述導體層的最大數量的位置處。
2、 如權利要求l所述的多層電路板，其中所述凹陷部分(142)形成在疊置的所述導體層的數量比所述最 大數量少預定數量的位置處。
3、 如權利要求1或2所述的多層電路板，其中-所述層間連接部分(114)包括由兩種以上的金屬材料構成的金屬顆粒，所述金屬顆粒在從所述熱壓板(80)施加的熱量和壓力下形 成合金；以及所述凹陷部分形成在與形成有至少一個層間連接部分(114)的 位置相對應的位置處。
4、 如權利要求1或2所述的多層電路板，其中 形成所述凹陷部分(142)，其深度(D)根據疊置在形成所述凹陷部分的位置處的所述導體層(112)的數量來確定。
5、 如權利要求4所述的多層電路板，其中疊置的所述導體層(112)的數量越小，形成的所述凹陷部分(142) 的深度(D)就越深。
6、 如權利要求1或2所述的多層電路板，其中 所述凹陷部分(142)僅形成在所述多層電路板的一個表面上，可以形成在所述上表面或所述下表面上。
7、 如權利要求1或2所述的多層電路板，其中 所述凹陷部分(142a、 142b)形成在所述多層電路板(100a)的兩個表面上。
8、 一種制造多層電路板(100)的方法，包括 形成圖形膜(10a、 10b)，其各自具有形成在熱塑性樹脂膜(11)上的電路圖形(12);疊置多個圖形膜(10a、 10b)，從而形成疊層體(20);對所述疊層體(20)進行加壓同時對其進行加熱，從而形成作為 整體的所述多層電路板(100)，其中在所述加壓步驟中，至少在所述多層電路板(100)的上表面或 下表面上、在與其它位置相比所疊置的電路圖形(12)的數量較小的 位置相對應的位置處，形成凹陷部分(142)。
全文摘要
疊置各自具有形成在其上的電路圖形(12)的多個熱塑性樹脂膜(11)。在熱塑性樹脂膜中形成填充有導體膏(14)的通孔(13)，以電連接相鄰層。在一對熱壓板(80)之間在加熱的情況下對疊層體(20)進行加壓，從而形成作為整體的多層電路板(100)。為了在加壓過程中將均勻的壓力施加到疊層體(20)，將形成在壓力調整片(40)上的突出部分(42)壓在疊層體(20)的一部分上，在該部分處所疊置的電路圖形(12)的數量小于其它部分。以這種方式，將多個熱塑性膜(11)均勻地結合在一起，并且將通孔(13)中的膏(14)充分地轉換成合金。由此，增強了疊置的多層電路板的可靠性。
文檔編號H05K3/46GK101212870SQ20071015379
公開日2008年7月2日 申請日期2007年9月25日 優(yōu)先權日2006年12月26日
發(fā)明者原田敏一, 近藤宏司 申請人:株式會社電裝