專利名稱：制作具有導電加強芯板的印刷線路板的程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明一般涉及印刷線路板的制造，并更具體地涉及用 于多層印刷線路板(PWB )的構(gòu)造中的導電加強芯板(constraining core) 層內(nèi)間隔圖案(clearance pattern)的填充。
背景技術(shù)：
0002計算機和類似的電子產(chǎn)品以深入消費者、商務(wù)、軍事、 航天以及政府活動中。在關(guān)鍵應用中電子產(chǎn)品的使用產(chǎn)生了對可靠電子 產(chǎn)品增加的需求。許多的用途指定能夠比過去所希望的更長時間的運行 并具有更短的停機時間的電子產(chǎn)品。
0003消費者對可靠性的強調(diào)也延伸到PWB領(lǐng)域。PWB可被 用于建立器件之間的電連接。在一些情況下，器件可以被安裝在印刷 線路板上。器件安裝的方法通常取決于器件的封裝。印刷線路板的應 用可包括如熱處理，擴展失配控制，低硬度或剛性以及更高重量的挑 戰(zhàn)。在過去使用的一些材料可解決上述問題中的一些，所述材料包括 厚金屬芯板、銅一殷鋼一銅(CIC)、銅一鉬一銅(CMC)。這些金 屬芯板材料是導電的并且需要經(jīng)過特殊處理以使其合并到印刷線路板 中。這些處理可以包括鉆孔間隔圖案，表面處理，清除圖案填充以及 額外的壓合步驟。這些材料的使用以及相關(guān)額外處理通常導致更低的 產(chǎn)量和額外的勞動成本。此外，在厚金屬芯板上鉆出小的通孔或電鍍 通孔(PHT)可出現(xiàn)問題。在高密度互連的建立中，若不能在材料上 鉆出小的通孔可能限制材料的使用。
0004多種其他材料可被用來代替上文的金屬材料并解決如熱 處理、如熱管理，擴展失配控制，低硬度或剛性以及更高重量的可靠 性問題。授權(quán)給Vasoya等的編號為6,869,664的美國專利，授權(quán)給 Vasoya的序列號為11/131,130的美國專利申請，授權(quán)給Vasoya的序 列號為11/376,806的美國專利申請，以及授權(quán)給Vasoya的序列號為60/831,108的臨時專利申請公開了可用于制造印刷線路板的技術(shù)，所 述印刷線路板具有需要的熱膨脹系數(shù)(CTE)并使用合并有如紡織碳 纖維的纖維材料層。授權(quán)給Vasoya等的序列號為6，869，664的美國專 利申請，授權(quán)給Vasoya的序列號為11/131,130的美國專利申請，授權(quán) 給Vasoya的序列號為11/376,806的美國專利申請，以及授權(quán)給Vasoya 的序列號為60/831,108的臨時專利申請完整地并入本文作為參考。
發(fā)明內(nèi)容
0005公開了印刷線路板以及在導電加強芯板中鉆孔并填充間 隔圖案的制造技術(shù)。本發(fā)明幾個實施例中的一個方面是使用現(xiàn)有的用 于制造不包括導電加強芯板的PWB的處理，使導電加強芯板層并入 PWB。本發(fā)明的另一個方面是使用單壓合周期制作包括導電加強芯板 的PWB。本發(fā)明的附加方面是PWB的制作，所述PWB包括導電加 強芯板，其在加強芯板被結(jié)合到PWB內(nèi)其它層之前不需要單獨的壓 合周期來填充加強芯板內(nèi)的間隔圖案。
0006木發(fā)明方法的一個實施例包括在導電加強芯板鉆出間隔 圖案，以堆疊方式安排導電加強芯板，所述堆疊包括在加強芯板兩邊的 B級(半硬化)電介質(zhì)材料層以及被安排用以形成至少一個功能層的材 料附加層，對堆疊執(zhí)行壓合周期從而在處理和鉆孔電鍍通孔之前促使B 級(半硬化)電介質(zhì)層內(nèi)的樹脂回流并填充導電加強芯板內(nèi)的間隔圖案。
0007另一個實施例包括從印刷電路板設(shè)計中提取關(guān)于電鍍通 孔位置的信息，所述通孔并不規(guī)定為與所述導電加強芯板電接觸；以 及通過使用所述關(guān)于電鍍通孔位置的信息確定所述間距圖樣，所述通 孔并不規(guī)定為與所述導電加強芯板電接觸。
0008在另一個實施例中，其中所述導電加強芯板具有兩個主 要面，并且一個主要面可直接電連接到另一個主要面。
0009在另一個實施例中，其中在lMHz時，所述導電加強芯 板具有大于6的介電常數(shù)。
0010在另一個實施例中，其中所述導電加強芯板是通過使用 注入所述樹脂的纖維材料構(gòu)造的。0011在另一個實施例中，其中所述纖維材料是碳纖維。0012在另一個實施例中，其中所述碳纖維被金屬化。
0013在另一個實施例中，其中所述導電加強芯板是由厚金屬
層構(gòu)造的。
0014另一個實施例進一步包含在壓合前阻擋(screen)樹脂進
入所述導電加強芯板內(nèi)的間隔圖案。
0015另一個進一步的實施例還包含堆疊多個導電加強芯板； 在所述導電加強芯板的堆疊上鉆出所述間隔圖案；以及在所述導電加 強芯板中制作壓合調(diào)整孔(tooling hole)。
0016另一個實施例進一步包含印刷并蝕刻所述導電加強芯板 從而在壓合前移除碎屑。
0017在另一個實施例中，其中所述B級電介質(zhì)層，即半硬 化電介質(zhì)層，是膠片(prepreg);以及所述堆疊包括導電材料層。
0018在另一個實施例中，其中所述B級電介質(zhì)層，即半硬化 ili介質(zhì)層，包括至少70%的體積含脂率。
0019在另一個進一步的實施例中，其中使用基礎(chǔ)基底材料建 立所述導電加強芯板的區(qū)域，而使用插入基底材料建立所述導電加強 芯板的至少一個區(qū)域。
0020另一個實施例還包含選擇基礎(chǔ)基底材料；移除部分的 所述基礎(chǔ)基底材料；選擇插入基底材料；切割一塊所述插入基底材料， 其可被包含于所述基礎(chǔ)基底材料的所述移除部分；以及安排所述基礎(chǔ) 基底材料和所述一塊插入基底材料作為所述堆疊的部分。
0021在另一個進一步的實施例中，其中鉆孔間隔圖案進一步 包括根據(jù)印刷線路板的設(shè)計確定間隔通道的位置和需要的寬度；確 定當使用所選擇的鉆頭和鉆孔間距來鉆孔所述通道時可能產(chǎn)生的所述 刻痕之間的距離；以及選擇鉆頭和鉆孔間距以使所述刻痕之間的距離 大于所述通道需要的寬度。
0022另一個實施例進一步包括使用所述印刷線路板設(shè)計， 識別與所述導電加強芯板產(chǎn)生電連接的電鍍通孔，所述電鍍通孔最接近所述間隔通道；確定所述間隔通道和識別的電鍍通孔之間的距離；
以及選擇所述鉆頭和鉆孔間距以使所產(chǎn)生的通道不與所識別的電鍍通
孔的位置交迭。
0023另一個進一步的實施例還包含確定所述刻痕的高度； 以及選擇鉆頭和鉆孔間距以使所述刻痕的高度小于3mil。
0024另一個進一步的實施例還包含選擇鉆頭和鉆孔間距以使 所述刻痕的高度小于lmil。
0025圖1是依照本發(fā)明實施例的印刷線路板的斜視圖，其上 安放了具有不同封裝類型的多個電子器件。
0026圖2是圖1所示印刷線路板的示意性剖面圖。
0027圖3是依照本發(fā)明實施例的說明從基礎(chǔ)材料和電介質(zhì)嵌 入物制造印刷線路板的步驟的流程圖。
0028圖4a-4h是依照圖3所說明的部分制造步驟構(gòu)造的多個 印刷線路板組件的示意性剖面圖。
0029圖5是依照本發(fā)明實施例的說明從基礎(chǔ)材料和至少一種 非電介質(zhì)(或?qū)щ?插入材料制造印刷線路板步驟的流程圖。
0030圖6a-6k是依照圖5說明的部分制造步驟建立多個印刷 線路板組件的示意性剖面圖。
0031圖7是依照本發(fā)明實施例的包括電鍍通孔的印刷線路板 的示意性剖面圖。
0032圖8是依照本發(fā)明實施例的制造印刷線路板的流程圖。0033圖9是依照本發(fā)明實施例的導電加強芯板的示意性剖面圖。
0034圖10是依照本發(fā)明實施例的導電加強芯板的示意性剖面圖。
0035圖11是依照本發(fā)明實施例的制造印刷線路板的流程圖。0036圖12a-12d是在圖11說明的制造步驟期間執(zhí)行多個處理的導電加強芯板的示意性剖面圖。
0037圖13a-13d是依照圖11說明的部分制造步驟構(gòu)造的印刷 線路板組件的示意性剖面圖。
0038圖14是依照本發(fā)明實施例的包括擔當導電層的兩個導電 加強芯板的PWB的示意性剖面圖。
0039圖15是依照本發(fā)明實施例的包括擔當物理層而不是導電 層的兩個導電加強芯板的PWB的示意性剖面圖。
0040圖16是依照本發(fā)明實施例的說明制造金屬芯板印刷線路 板步驟的流程圖。
0041圖17是依照本發(fā)明實施例的說明制造帶有導電加強芯板 的印刷線路板的步驟的流程圖。
0042圖18a-18h是依照圖17說明的部分制造步驟構(gòu)造的多個 印刷線路板組件的示意性剖面圖。
0043圖19是依照本發(fā)明實施例的鉆出間隔孔和間隔槽圖案的 加強芯板的示意性俯視圖。
0044圖20a-20d是依照本發(fā)明實施例的使用不同距離隔開的 孔鉆出的槽的示意圖。
0045圖21a是顯示了用具有特定直徑的鉆頭鉆出特定距離的 兩個孔所形成刻痕的大小的表。
0046圖21b是依照本發(fā)明實施例的在加強芯板鉆出的一對孔
的示意圖。
具體實施例方式
0047現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，制造包括導電加強芯板的印刷線路板的 過程。在許多實施例中，印刷線路板使用單壓合周期構(gòu)造。在許多實 施例中，對導電加強芯板和用于構(gòu)造印刷線路板的其他材料執(zhí)行處理， 從而產(chǎn)生通過使用單個壓合周期形成于印刷線路板內(nèi)的堆疊。在其他 實施例中，印刷線路板的產(chǎn)生不需要單獨的壓合周期以在芯板被合并 到印刷線路板的其他功能層之前填充導電加強芯板內(nèi)鉆出的間隔孔。單壓合周期的使用和/或除去壓合周期與使用多個壓合周期的制造處 理相比可以顯著地增加產(chǎn)量和產(chǎn)能。在幾個實施例中，導電加強芯板 包括碳材料。在其他實施例中，導電加強芯板是厚金屬芯板。在許多 實施例中，導電加強芯板包括具有不同的諸如CTE (熱膨脹系數(shù))的 物理屬性的局部化區(qū)域。
0048依照本發(fā)明的印刷線路板(PWB)的實施例在圖1中被 說明。PWB IO包括多個電子器件12，其被包含在不同類型的封裝中。 印刷線路板包括具有不同CTE的區(qū)域。印刷線路板上電子器件的位置 被確定，所以位于印刷線路板上的每個電子器件具有與電子器件的 CTE兼容的CTE。通常，關(guān)心的CTE是封裝器件與印刷線路板兩者 的面內(nèi)的CTE。電子器件的封裝的CTE和印刷線路板區(qū)域CTE的兼 容性極大地取決于打算使用印刷線路板的具體應用的操作需要。
0049圖2說明了圖1所示的PWB 10的截面圖。PWB 10包括 由多種材料構(gòu)造的多個功能與結(jié)構(gòu)層。PWB的功能層是意圖在電子器 件和/或包含電路之間建立電連接的層，其攜帶包括諸如功率與地電壓 的參考電壓的信號。PWB的結(jié)構(gòu)層是不意圖在電子器件和/或包含電 路之間建立連接并攜帶信號的層。結(jié)構(gòu)層包括其物理性質(zhì)。
0050圖2中的PWB 10包括導電加強芯板20，其作為結(jié)構(gòu)層、 功能層，或在某些部分作為結(jié)構(gòu)層并在其他部分作為功能層。貫穿說 明的導電加強芯板層是指加強芯板。加強芯板20包括由不同材料構(gòu)造 的區(qū)域。說明的實施例包括由基礎(chǔ)材料構(gòu)造的區(qū)域22和插入材料構(gòu)造 的至少一個區(qū)域24。在有由多個插入材料構(gòu)造的多個區(qū)域24時，每 個插入材料可以具有不同的物理屬性?；A(chǔ)和插入材料的選擇允許加 強芯板20的物理屬性的定制。在許多實施例中，樹脂26或諸如粘合 劑的相當?shù)臒嵊不蜔崴芑牧峡捎脕韺⒍鄠€區(qū)域合并到單個層。樹 脂可以為多個材料區(qū)域提供結(jié)構(gòu)支撐。在許多實施例中，樹脂也可以 使加強芯板20與鄰近的導電材料28層電絕緣。PWB的剩余部分包括 導電材料層30，其可以形成PWB的功能層并且所述功能層被電介質(zhì) 材料層32彼此分隔。
0051如下文進一步的討論，本文描述的技術(shù)可以用于將幾乎任何兩種類型的可用于PWB構(gòu)造的材料合并。所公開的技術(shù)依照基 礎(chǔ)材料和插入材料是電介質(zhì)材料(即有效阻礙PWB內(nèi)建立的電信號
類的流)或非電介質(zhì)(即導電材料)以及樹脂26是否為電介質(zhì)而變化。 基礎(chǔ)和插入材料的選擇可以影響PWB的物理屬性。在形成部分加強 芯板20的插入材料24所具有的物理屬性與基礎(chǔ)材料22的物理屬性不 同時，完成的PWB可以具有帶有不同物理屬性的區(qū)域。在許多實例 中，插入材料24被選擇以提供具有特定面內(nèi)CTE的PWB區(qū)域。所述 CTE與安放在PWB上器件的面內(nèi)CTE兼容。
0052在圖2說明的實施例中，基礎(chǔ)材料22由非電介質(zhì)材料構(gòu) 造，所述非電介質(zhì)材料諸如注入樹脂的碳纖維，如馬薩諸塞州米爾伯 里(Millbury)的Lewcott公司制造的EP287和EP450,插入材料24 由電介質(zhì)材料構(gòu)造，如注入樹脂的E玻璃，并且合并基礎(chǔ)材料和插入 材料的樹脂26是電介質(zhì)樹脂。
0053圖2顯示的實施例中用作基礎(chǔ)材料的碳纖維是適合用于 PWB構(gòu)造的非電介質(zhì)材料的實例。適合非電介質(zhì)材料的其它實例包括 覆蓋金屬并注入樹脂的纖維，固態(tài)碳板，碳一碳化硅(C一SiC)，如 紐約馬耳他(Malta)的Starfire System公司制造的C一SiC，銅不脹鋼 銅(Copper Invar Copper)、銅領(lǐng)銅(Copper Molly Copper)、化學氣 相沉淀(CVD)鉆石，如位于賓夕法尼亞的艾倫鎮(zhèn)(Allentown)的摩 根高級陶瓷 (Morgan Advanced Ceramics ) 的 Diamonex Products Division制造的CVD，碳合成物和石墨合成物或者金屬模板合成物。 這些材料中每個可以被附著在至少一邊。
0054當非電介質(zhì)材料包括碳纖維時，纖維可以是連續(xù)的、非 連續(xù)的、碎的或是成片的。如果使用不連續(xù)的纖維，纖維可以被繞斷 或拉斷，比如田納西洛克伍德(Rockwood)的東邦碳纖維(Toho Carbon Fiber)公司制造的X0219。此外，碳纖維可以包括PAN纖維和/或瀝 青纖維。
0055適合于金屬鍍膜的纖維包括碳、石墨、芳綸(Ammid)、 凱芙拉(Kevlar)纖維、石英或這些纖維的結(jié)合?？捎糜阱兡だw維的 金屬包括鎳、銅、鈀、銀、錫和金。纖維材料的鍍膜可以通過如位于康涅狄格(Connecticut)的斯特拉福德(Stratford)的Electro Fiber Technologies的制造商執(zhí)行。
0056可以安排纖維材料的配置包括被紡織、單向或非織氈。 當材料被紡織，材料可以是平織、斜織、2x2斜織、平方織、紗羅織、 緞織、縫合織或3D (三維)織的形式。
0057纖維材料也可以用于非織形式，如單一帶(Uni-tape)或 氈。在許多實施例中，碳氈，如位于馬薩諸塞的East Walpole的高級 纖維非織物(Advanced Fiber NonWovens)制造的級別編號為8000040 2oz的氈或8000047 3oz的氈，被用于由第一材料構(gòu)造的區(qū)域22的構(gòu) 造中。
0058使用壓制碳粉、碳片或切碎的碳纖維可以制作碳板。
0059加強芯板也可以由包括注入聚合物的碳納米管合成材料 構(gòu)造。碳納米管可以是單壁碳納米管，如位于加拿大的雷默工業(yè) (Raymor Industries)制造的碳單壁納米管(C —SWNT)，位于曰本 筑波(Tsukuba)的高級工業(yè)科學與/或技術(shù)(AIST)國家學院開發(fā)的 碳納米管。單壁碳納米管是純碳的特殊形式，其強度是鋼的100被而 重量是鋼的1/6。 C —SWNT具有顯著的電特性，其可以比銅快1000 倍來導電。碳納米管的電流密度是109A/cm2 (是銅的1000倍)。C一 SWNT可以以銅傳遞熱量的IO倍來傳遞熱量。采用離子處理、化學氣 相沉淀(CVD)化學處理、氣相CVD處理、電弧放電處理或激光燒 蝕處理可以制造碳納米管。碳納米管可以小于lnm到lOOnm的直徑并 小于2000nm的長度。
0060在非電介質(zhì)材料包括樹脂(例如，當樹脂被注入基底時) 的情況下，樹脂可以是環(huán)氧物、酯類、環(huán)氧三嗪雙馬來酰亞胺(BT)、 氰酸酯和/或聚亞酰胺基雙馬來酰亞胺(BMI)、酯類、聚酰胺酰亞胺、 聚丙烯胺酯、聚苯硫醚、四氟乙烯、聚砜、聚苯砜、聚醚砜、聚鄰苯 二酰胺、聚甲醛、聚酮、聚碳酸酯、聚苯醚、聚醚醚酮基或樹脂的結(jié) 合?；A(chǔ)樹脂也可以包括填充物，如熱解碳粉、碳納米顆粒、碳納米 管(直徑范圍小于從1到lOOnm)、碳單壁納米管(C一SWNT)、碳 粉、碳顆粒、鉆石粉、氮化硼、礬、氧化鋁、氮化鋁、氫氧化鋁、氫氧化鉬、硅石粉和陶瓷顆粒從而修改基礎(chǔ)材料的物理、機械、電、熱 屬性。樹脂合成物可以包含重量占2%到80%的這類填充物。在幾個
實施例中，填充顆粒尺寸被限制于不大于25um。
0061如上文描述，圖2所示插入材料24由電介質(zhì)材料構(gòu)造。 可以用于構(gòu)造PWB的其它電介質(zhì)材料的例子包括芳綸、Kevlar纖維 和這些纖維材料的任何混合物。
0062在區(qū)域24由包括樹脂的第二材料構(gòu)造的實施例中，樹脂 可以是環(huán)氧基樹脂，環(huán)氧三嗪雙馬來酰亞胺基樹脂、氰酸酯基樹脂和/ 或聚亞酰胺基樹脂。樹脂系統(tǒng)也可以包括修改基礎(chǔ)樹脂屬性的填充物。
0063在一個實施例中，圍繞區(qū)域24和22的樹脂26由薄E
玻璃構(gòu)造，如具有高含脂率、高抗龜裂性和高韌性的106型加強E玻 璃。在許多實施例中，樹脂可以是環(huán)氧三嗪雙馬來酰亞胺基樹脂、混 合氰酸酯樹脂、氰酸酯基、聚酰亞氨基和/或PTFE (聚四氟乙烯)基 樹脂。樹脂26也可以包括改變基礎(chǔ)樹脂物理屬性的一個或多于一個添 加劑。在許多實施例中，樹脂能夠經(jīng)受層20內(nèi)多種材料的熱循環(huán)相關(guān) 的力，所述層20內(nèi)的不同材料可具有不同的CTE。適合的材料包括 由位于美國加利福尼亞的倫秋庫卡蒙加(RanchoCucamonga)的雅龍
(ARLON)電子材料分公司制造的44N106、 84N106B級材料。也包 括位于美國新罕布什爾州富蘭克林(Franklin)的寶利德層壓板
(PolyClad Laminates)制造的370HR106、環(huán)氧370106和PCL — GIP 一785聚亞酰胺106B級材料。以及位于亞里桑那州的錢德勒市
(Chandler)的伊索拉層壓板(ISOLA Laminates)制造的激光浸泡
(Laser Preg) GI30和1080。也可以使用其它膠片型，如1080、 2113、 2313、 2116、 7628。
0064依照本發(fā)明的PWB的許多實施例包括使用上文討論的 至少一個或結(jié)合的電介質(zhì)和非電介質(zhì)構(gòu)造的加強芯板20。上文列出的 表不是完全的。由基礎(chǔ)材料構(gòu)造的區(qū)域22和插入材料構(gòu)造的區(qū)域24 可以由實際上可產(chǎn)生適用于PWB的壓合的單獨或結(jié)合使用的其他材 料構(gòu)造。如上文討論，材料的選擇通常受材料物理屬性的影響，所述 物理屬性包括產(chǎn)生的合并材料的PWB的區(qū)域的面內(nèi)CTE。0065在一個實施例中，導電材料層28和30可以由銅箔構(gòu)造， 所述銅箔由位于俄亥俄州的東湖(Eastlake)的GOULD電子制造。替 代的，導電材料可以由抗導箔構(gòu)造，如位于加利福尼亞卡佛市(Culver City)的Ohmega技術(shù)公司制造的抗導材料。在其他實施例中，導電 材料層可由通過化學處理淀積的銅構(gòu)造，所述化學處理如用于在通孔 淀積銅的處理，樹脂鍍膜的銅(RCC)、鎳鍍膜的銅箔、鎳金鍍膜的 銅箔和可用于PWB的構(gòu)造的其他材料。此外，導電材料層可以是預 加強芯板20相似的層，其中提供的所述加強芯板20的部分作為功能 層。
0066在一個實施例中，使用由樹脂加強的E玻璃構(gòu)造電介質(zhì) 層32。在其它實施例中，電介質(zhì)層可由環(huán)氧基材料、氰酸酯基材料、 聚酰亞氨基材料、GTek材料、PTFE基材料、芳綸基材料、切碎的Kevlar 纖維基材料、Kevlar纖維基材料、石英基材料和可用于構(gòu)造PWB內(nèi) 電介質(zhì)層的其他材料構(gòu)造。
0067雖然上文列出了許多材料，但本發(fā)明的實施例并不限制 于使用上文的材料。依照本發(fā)明，結(jié)合下文描述的構(gòu)造PWB的制造 方法，其他材料可被使用。
0068依照本發(fā)明的用于構(gòu)造PWB的方法取決于用于形成加 強芯板20的材料。制造處理中的變化與用于PWB構(gòu)造的材料的導電 性相關(guān)。在許多情況下，通過切除部分基礎(chǔ)材料并用插入材料代替切 除的部分可以構(gòu)造PWB層。圖3顯示了可用于本發(fā)明實施例的第一 處理，其中用于構(gòu)造PWB的插入材料全部是電介質(zhì)，并且用于結(jié)合 基礎(chǔ)材料和插入材料的樹脂也是電介質(zhì)。圖5顯示了可用于本發(fā)明實 施例的第二處理，其中用于構(gòu)造PWB的至少一個插入材料是非電介 質(zhì)并且/或者用于結(jié)合基礎(chǔ)材料和插入材料的樹脂是非電介質(zhì)。下文描 述了依照本發(fā)明的每個處理類型的實施例的例子。
0069圖3示出依照本發(fā)明的構(gòu)造PWB的方法包括使用電介 質(zhì)插入材料以產(chǎn)生具有與PWB的剩余部分的屬性不同的物理屬性的 區(qū)域。圖3所示物理方法可用于構(gòu)造圖2說明的PWB實施例以及插 入材料和用于合并基礎(chǔ)材料和插入材料的樹脂都是電介質(zhì)的其他實施例。方法40包括準備(42)基礎(chǔ)材料和插入材料。材料的準備可以包
括基礎(chǔ)材料部分的移除和插入材料的切割以適合移除的基礎(chǔ)材料部 分。然后準備的基礎(chǔ)材料和插入材料安排電介質(zhì)層和導電材料層準備 壓合。電介質(zhì)層和多個導電材料層可以采取鍍金屬膠片或未鍍金屬膠
片和壓合的形式。然后壓合周期被執(zhí)行(46)以產(chǎn)生印刷線路板組件。 可以在印刷線路板組件的部分鉆孔(48)并且在孔的內(nèi)襯電鍍(49) 導電和/或?qū)岵牧稀ｋ婂兊挠∷⒕€路板組件被印刷并蝕刻(50)以形 成完成的PWB。然后PWB被完成(52)并且元件可以被安放在PWB上。
0070依照本發(fā)明實施例的在圖3所示的生產(chǎn)處理中使用的材 料和印刷線路板組件在圖4a-4h中被說明。如上文描述，圖3所示制 造PWB的處理包括準備基礎(chǔ)材料60和插入材料62。這些材料是用于 構(gòu)造與圖2所示的加強芯板20相似的層的材料。基礎(chǔ)材料60是組成 加強芯板20主要部分的材料。
0071在說明的實施例中，基礎(chǔ)材料60是非電介質(zhì)并且兩邊鍍 有如銅的導電材料層。在其他實施例中，基礎(chǔ)金屬60可以是電介質(zhì)和 /或單邊鈹金屬或未鍍金屬。在基礎(chǔ)材料是非電介質(zhì)的實施例中，通常 需要在壓合前預鉆孔基礎(chǔ)材料。
0072基礎(chǔ)材料可以通過鉆出間隔孔64并切出部分66來準備。 鉆出的間隔孔最終填入樹脂并可以使非電介質(zhì)基礎(chǔ)材料與鉆通PWB 導電電鍍通孔絕緣。切除部分最終限定完成的PWB區(qū)域，所述區(qū)域 具有與PWB其他部分屬性不同的物理屬性(如CTE)。
0073如上文討論，插入材料62是電介質(zhì)。每個插入材料被切 成將適合基礎(chǔ)材料適當切除部分66的尺寸。通常，插入材料切割的尺 度略小于切除區(qū)域。在一個實施例中，使用30mil (千分之一英寸)的 間隙68。在其他實施例中，間隙68可以是10mil到125mil范圍的距 離。插入材料62和基礎(chǔ)材料之間60的間隙68通常用鍵合材料填充， 所述鍵合材料如粘合劑或樹脂。
0074作為制造處理的一部分，準備的基礎(chǔ)材料和插入材料被 安排在電介質(zhì)層70和為壓合周期準備的導電材料層72。這個處理可以參考圖4c-4e來理解。材料最初被安排在兩邊進行壓合件74鍍導電 材料72并在鍍金屬壓合件上面堆疊第一膠片76。通常，臨近膠片的 導電層被蝕刻出電路圖案。在說明的實施例中，使用公知的本領(lǐng)域技 術(shù)人員采用的任何制造技術(shù)制造鍍金屬壓合件74和第一膠片76。
0075然后基礎(chǔ)材料60被放置在第一膠片76上面。如上文討 論，基礎(chǔ)材料可以通過鉆出間隔孔64并產(chǎn)生切割部分66來準備。然 后插入材料62被放置于切除部分66。當插入材料被插入切除部分66 時，插入材料被切除以留下間隙68與基礎(chǔ)材料60。通過在基礎(chǔ)材料 60和插入材料62形成層上面放置第二膠片層80來完成安排78。然后 兩邊鍍有導電材料82的壓合件被放置在第二膠片上面。臨近第二膠片 的導電層82可以被預蝕刻出電路圖案。產(chǎn)生的安排如圖4e所示。雖 然說明的實施例包括在基礎(chǔ)材料60上下的膠片和壓合件，其他的實施 例可以包括多于一個在基礎(chǔ)材料60兩邊的形成圖案的鍍金屬壓合件 和/或膠片，從而形成多功能層。當然，依照本發(fā)明的PWB可以使用 兩個膠片構(gòu)造，每個在一邊鍍金屬，所述膠片位于基礎(chǔ)材料和插入材 料形成的層的上面和下面。此外，許多實施例包括通過合并基礎(chǔ)材料 和至少-一個插入材料形成的多個層。
0076然后執(zhí)行壓合周期(46)。壓合周期的本性取決于用于 安排78的膠片和電介質(zhì)層的本性。樹脂、膠片、壓合件的制造商制定 壓合器件需要的溫度和壓力條件。壓合周期可以通過堅持制造商對用 于PWB構(gòu)造的多種材料的要求來執(zhí)行。
0077圖4f中顯示了依照本發(fā)明實施例的生產(chǎn)印刷線路板組件 84的壓合周期。由于壓合周期的作用，樹脂86填充基礎(chǔ)材料60和插 入材料62之間的間隙68并將他們鍵合到一起。樹脂86也填充間隔孔 64并將導電材料層90和91鍵合到基礎(chǔ)材料60和插入材料62形成的 層20，。
0078通孔在印刷線路板組件內(nèi)鉆出(48)。圖4g顯示鉆孔的 印刷線路板組件。印刷線路板組件包括多個孔92，其穿過印刷線路板 的每個層。
0079
一旦孔被鉆出，孔被電鍍(49)并且導電材料層被印刷并蝕刻(50)。這些處理在PWB的多個層上和層間產(chǎn)生電路。如上
文討論，功能層可以包括導電材料層和層20'的區(qū)域。在功能層之間 形成的電路可以用于攜帶電信號。通過在PWB上安放電器件，完成 的PWB(即電器件被連接并安放的PWB)與圖2中顯示的完成的PWB 相似。
0080如上文討論，依照本發(fā)明的構(gòu)造PWB的方法取決于用 于形成PWB層的材料。圖5說明了本發(fā)明方法的實施例，其可用于 PWB層，所述PWB層包括是非電介質(zhì)的基礎(chǔ)材料和非電介質(zhì)的至少 一個插入材料和/或用于合并基礎(chǔ)材料和插入材料的樹脂是非電介質(zhì) 的。處理IOO包括準備(102)基礎(chǔ)材料和插入材料。然后準備的基礎(chǔ) 材料和插入材料被安排(104)為準備壓合的樹脂和導電材料層。然后 執(zhí)行第一壓合周期(106)以產(chǎn)生印刷線路板組件。然后可以穿過印刷 線路板組件鉆孔(108)以產(chǎn)生間隔孔。然后印刷線路板組件可被印刷、 蝕刻和氧化(110)然后可以使用樹脂和和導電材料層安排(112)印 刷線路板組件以準備第二壓合周期。然后第二壓合周期被執(zhí)行(114) 以生產(chǎn)第二印刷線路板組件。第二印刷線路板組件可具有再其上鉆的 孔(116)。孔可以被導電或?qū)岵牧峡碳y(118)。 一旦孔被刻紋， 印刷線路板組件可以被印刷、蝕刻(120)并且板被完成(122) d
0081圖6a-6k說明了在圖5所示制造處理期間使用的材料和 印刷線路板組件。如上文描述，圖5說明的依照本發(fā)明的用于制造PWB 的處理包括準備基礎(chǔ)材料60'和插入材料62'。這些材料是用于構(gòu)造于 圖2中顯示的加強芯板20相似的層的材料。如圖3所示方法，基礎(chǔ)材 料組成加強芯板20的主要部分，并且通過切除部分材料被準備。這些 切除的部分66'最終包含插入材料62'，其限定完成的線路板的部分， 其中所述部分具有的物理屬性(如CTE)與板的其他部分具有的物理 屬性不同。
0082在說明的實施例中，基礎(chǔ)材料60'可以是電介質(zhì)或非電介 質(zhì)，并且插入材料62，是非電介質(zhì)。每個插入材料被切割成將適合基礎(chǔ) 材料60，適當切割的部分66，的尺寸。如上文討論，插入材料被切割的 維度略小于切除區(qū)域66，并可以具有與圖3和圖4a—4h相關(guān)的討論中的相似公差。
0083在制造期間，準備的基礎(chǔ)材料和插入材料被安排(104) 為包括樹脂的層。在多個實施例中，包括樹脂的層是膠片的形式。膠 片可以是注入電介質(zhì)樹脂和/或樹脂膜。通常，用于膠片的樹脂被選擇 以在壓合期間填充插入材料周圍的切割間隔。
0084基礎(chǔ)材料、插入材料和包括樹脂的層的安排可以參照圖 6c—6e來理解。膠片層70，最初被堆疊在箔72，上(見圖6c)，然后基 礎(chǔ)材料60，被放置在膠片上并且插入材料62，被放置于基礎(chǔ)材料的切除 部分66，內(nèi)。通過在基礎(chǔ)材料60，和插入材料62'形成的層上放置第二 膠片70，然后在第二膠片上放置第二箔72，完成安排。最終的安排138 在圖6e中被說明。在其它實施例中，可以使用在一邊鍍金屬的膠片。
0085第一壓合周期被執(zhí)行(106)以生產(chǎn)圖6f所示的印刷線 路板組件139。通常，壓合周期的執(zhí)行依照制造商對多個用于形成安 排138的材料的要求。在壓合期間，來自膠片70'的樹脂流下以填充基 礎(chǔ)材料60'和插入材料62'之間的間隙68'。在壓合期間，樹脂變軟、 膠化并固化以將基礎(chǔ)材料60'鍵合到插入材料62'。樹脂也將基礎(chǔ)材料 60'和插入材料62'形成的層鍵合到導電材料層72'。
0086在壓合后，可以在印刷線路板組件139上鉆出(108)間 隔孔140。鉆出間隔孔140的印刷線路板組件在圖6g中說明。最終， 間隔孔被電介質(zhì)材料填充，如電介質(zhì)樹脂，并且電鍍通孔穿透樹脂填 充的間隔孔。填充間隔空的電介質(zhì)材料用來使基礎(chǔ)材料60'和插入材料 62'與穿過間隔孔鉆出的電鍍通孔絕緣。
0087在鉆孔間隔孔后，導電材料層被印刷、蝕刻和氧化(110) 以產(chǎn)生間隔墊并除去碎屑。然后印刷線路板組件可以與膠片70'和導電 材料層72，安排(112)來準備第二壓合周期。在一個實施例中，使用 兩邊鍍有導電材料的壓合件142和位于印刷線路板組件139和壓合件 之間的膠片144形成堆疊。在面對膠片144的導電材料層上壓合件142 被蝕刻出電路圖案。然后堆疊可以通過附加另一個膠片146以及在兩 邊鍍有導電材料層的壓合件148來完成。壓合件148在面對膠片146 的導電材料層上蝕刻出電路圖案。鍍金屬壓合件142和148以及膠片122和146的構(gòu)造可通過使用傳統(tǒng)制造技術(shù)達到。雖然圖6h顯示的堆
疊包括在印刷線路板組件上面和下面的膠片和鍍金屬壓合件，本發(fā)明 的實施例可以包括在印刷線路板上面和下面的單邊鍍金屬的壓合件。 同樣，本發(fā)明的實施例可以包括多于一個膠片和/或壓合件。在許多實
施例中，多個印刷線路板組件被合并到單個堆疊以產(chǎn)生PWB。此外， 印刷線路板組件可以被用作依照圖3所示的方法的PWB結(jié)構(gòu)中的層。
0088第二壓合周期被執(zhí)行(114)以生產(chǎn)圖6i所示的第二印 刷線路板組件。同樣，被執(zhí)行的壓合周期本性取決于制造商對用于 PWB構(gòu)造的材料的要求。在壓合期間，來自膠片144和146的樹脂 150流出以填充孔140。在壓合后，膠片144和146中的樹脂將第二印 刷線路板組件的層鍵合到一起。
0089
一旦第二壓合周期完成，孔152可以在第二印刷線路板 組件中鉆出(116)以形成安放孔和電鍍通孔。第二印刷線路板組件 149和其上鉆透的孔152的實施例在圖6j中顯示。然后孔可以被刻紋 (118)以產(chǎn)生如圖6k所示的電鍍通孔154。在孔的刻紋后，PWB的 外部層可以在PWB完成(122)并在PWB上安放任何元件前被印刷 并蝕刻(120)。
0090圖7顯示依照本發(fā)明的PWB 160的實施例，其包括用作 PWB內(nèi)的功能層的基礎(chǔ)材料。說明的PWB 160可依照圖5說明的處 理構(gòu)造。使用電鍍通孔162建立基礎(chǔ)材料和PWB其他導電層上電路 圖案的電連接。
0091雖然上文依照本發(fā)明的制造PWB的討論中提及了具體 的材料，任何可用于制造PWB的材料也可以用做依照本發(fā)明的PWB 制造中的基礎(chǔ)材料和插入材料。依照本發(fā)明的形成PWB的材料結(jié)合 極大地取決于材料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。在C級材料(即已經(jīng)經(jīng)過充分硫 化周期的材料)用作插入材料的實施例中，基礎(chǔ)材料可以是帶有等于 或低于C級插入材料玻璃轉(zhuǎn)化溫度的玻璃轉(zhuǎn)化溫度的B級材料(即半 硬化材料)。當基礎(chǔ)材料是C級材料并且插入材料是B級材料時，上 述情況也成立。此外，當基礎(chǔ)材料和插入材料是C級材料時，同樣要 注意用于合并基礎(chǔ)材料和插入材料的樹脂的選擇。 一旦材料被選擇，制造方法的選擇取決于任何插入材料和/或用于合并基礎(chǔ)材料和插入 材料的樹脂是否是非電介質(zhì)。如上文討論，如果插入材料和用于合并 基礎(chǔ)材料和插入材料的樹脂是電介質(zhì)，那么圖3和圖5所示的方法都 可用于PWB的制造。如果一個插入材料是導電的并且電鍍通孔通過 插入材料，那么通常使用圖5所示的處理。
0092上文描述的方法包括用于制造包括基礎(chǔ)材料和插入材料 組合而成的加強芯板的PWB?，F(xiàn)在參考圖8—圖18g，公開了用于構(gòu) 造包括不同類型加強芯板的概括方法，所述方法不需要加強芯板在其 與用于PWB構(gòu)造的其它材料合并前經(jīng)受壓合周期在多個實施例中， 使用單壓合周期構(gòu)造PWB。在其它實施例中，使用多個壓合周期構(gòu)造 PWB。在許多實施例中，單壓合周期被用于填充間隔圖案和/或鍵合基 板以及插入基底材料并合并加強芯板與臨近的功能層。
0093圖8顯示了依照本發(fā)明實施例的用于制造包括至少一個 加強芯板的處理。處理200包括復查并準備用于PWB制造的格伯 (Gerber)數(shù)據(jù)。復查可以包括確定最小走線尺寸、最小走線間間隙、 顯小通孔尺寸、鉆孔縱橫比、信號阻抗要求、尺寸公差、表面加工要 求、平面公差和/或最終切割要求。在許多實施例中，PWB設(shè)計包括 插入帶有與PWB上安放元件的CTE相匹配的CTE的材料。然后加強 芯板層被處理(204)并與其它使用B級(半硬化)電介質(zhì)膠片的內(nèi) 層(206)壓合。在壓合后，PWB可以被完成(208)。雖然上述處理 包括單壓合周期，在其它實施例中，形成圖案的加強芯板可以在第一 壓合周期內(nèi)與B級電介質(zhì)膠片和用于構(gòu)造PWB其他層的材料合并以 及在后續(xù)壓合周期完成PWB。
0094用于包括本發(fā)明實施例的PWB的Gerber數(shù)據(jù)通常包括 功能層和非功能層。功能層包括信號層、信號路徑層、走線層、電路 層、接地層、電源層、分割平面層、參考平面層、地熱平面層、混合 平面層、掩埋無源層(buried passive layer)以及用于與集成電路、裸 芯片和/或連接到PWB的其它器件電通信的層。非功能層通常包括構(gòu) 造繪圖(fab drawing)、鉆孔繪圖、鉆孔數(shù)據(jù)、焊料掩模層、絲印層、 焊料粘貼層、熱板層、機械補強層、結(jié)構(gòu)層以及不用來與連接到PWB的器件電通信的層。
0095圖9顯示依照本發(fā)明實施例的加強芯板的截面圖。加強 芯板212包括夾在第一覆金屬層216和第二覆金屬層218之間的導電 層214。雖然圖9所示實施例包括在兩面的覆金屬層，依照本發(fā)明的 加強芯板實施例可以包括僅在單邊覆金屬的層。圖9所示并且包括具 有單面或雙面加強層覆金屬加強芯板的配置可以被稱為"覆金屬合成 壓合"或"覆金屬壓合"。
0096加強芯板212可以將電流從第一覆金屬層216通過導電 層214傳導到第二覆金屬層218。在多個實施例中，加強芯板在lMHz 時具有大于6的介電常數(shù)。如下文描述，依照本發(fā)明的實施例，多種 材料可以用于加強芯板的構(gòu)造。用于加強芯板構(gòu)造的材料的選擇可以 取決于最終產(chǎn)品的水平需要的益處，如熱傳導率、熱膨脹系數(shù)、硬度 以及這些的結(jié)合。
0097在一個實施例中，可以使用由注入樹脂的纖維材料構(gòu)造 的導電層。在多個實施例中，纖維材料是碳，如由日本的日本石墨纖 維制造的CN80-3k、 C誦-1.5k、 CN-60、 CN-50、 YS-90，由日本三菱 化學公司制造的K13B12、 K13C1U、 K63D2U或者由南卡羅來納州格 里維爾(Greenville)的蘇泰克(Cytec)碳纖維有限責任公司制造的 T300-3k、 T300-lk、謂0、 KI100石墨纖維。在其他實施例中，金屬 化纖維被用于導電層的構(gòu)造。通過金屬化單獨的纖維并將金屬化的纖 維形成到織物中可以金屬化纖維材料纖維材料，纖維可以被形成到織 物然后可以被金屬化可以金屬化纖維材料纖維材料，或兩個金屬化處 理的結(jié)合?？杀唤饘倩睦w維包括碳、石墨、E玻璃、S玻璃、芳綸、 Kevlar纖維、石英、液晶聚合物或這些纖維的結(jié)合。 一旦被金屬化， 通過將樹脂注入金屬化纖維，可依照本發(fā)明形成導電材料。
0098在一個實施例中，被注入樹脂的纖維材料可以是連續(xù)碳 纖維。在其他實施例中，纖維材料可以是不連續(xù)碳纖維。合適的不連 續(xù)纖維的實例包括如田納西，Rockwood的Toho碳纖維公司制造的 X0219紡斷纖維。
0099依照本發(fā)明實施例的用于加強芯板構(gòu)造的纖維材料可以是織物或非織物。非織物材料可以是單一帶(Uni-t叩e)或氈的形式。 合適的碳氈實例包括馬薩諸塞州，East Walpole的高級纖維非織物 (Advanced Fiber NonWovens)制造的分別為2oz和3oz的級別編號 8000040和8000047的碳氈。在其他實施例中，纖維材料和樹脂的結(jié) 合可以被使用并導致具有在1MHz時大于6.0的介電常數(shù)的層。
0100在多個實施例中，導電層可以由PAN (聚丙烯腈)基碳 纖維、瀝青基碳纖維或PAN基碳纖維、瀝青基碳纖維的結(jié)合構(gòu)造。
0101依照本發(fā)明實施例，多種樹脂可用于注入纖維以構(gòu)造導 電層。在幾個實施例中，使用的樹脂可以是環(huán)氧基樹脂，如位于馬薩 諸塞州，Millbmy的Lewcott公司生產(chǎn)的EP387禾卩EP450,樹脂可以 基于三嗪雙馬來酰亞胺(BT)、聚亞酰胺基雙馬來酰亞胺(BMI)、 氰酸酯、聚酰亞胺、酚或這類樹脂的結(jié)合。在許多實施例中，用于注 入纖維的樹脂包括填充材料，如熱解碳粉、碳粉、碳顆粒、鉆石粉、 碳化硼、氧化鋁、陶瓷顆粒以及酚顆粒。在許多實施例中樹脂是導電 的。
0102當由注入樹脂的纖維構(gòu)造導電層時，導電層可以從纖維 獲得其電特性。例如，由注入強化環(huán)氧化物的石墨纖維構(gòu)造的導電層。 在其他實施例中，導電層的電特性可以被樹脂影響。例如，由注入強 化環(huán)氧樹脂的玻璃纖維構(gòu)造的導電層，其中熱解碳粉作為填充材料。
0103可用于導電層構(gòu)造的材料不限制于注入樹脂的纖維。在 許多實施例中，導電層由定型碳板構(gòu)造。在多個實施例中，使用碳粉 或石墨粉制作定型碳板。在其他實施例中，使用碳片或帶有熱塑性或 熱設(shè)定粘合劑的碎碳制作固態(tài)碳板。在許多實施例中，使用由位于紐 約Malta的Starfire系統(tǒng)公司制造的C-SiC (碳-碳化硅)構(gòu)造導電層。
0104也可以使用金屬芯板。如上文描述，金屬芯板包括厚金 屬層、銅-不脹鋼-銅和銅-鉬-銅。
0105在其他實施例中，用于導電層構(gòu)造的材料不限制于注入 樹脂的纖維材料和碳合成物。可形成在1MHz時具有大于6.0的介電 常數(shù)的層任何材料或材料的結(jié)合可被用于導電層的構(gòu)造。0106在許多實施例中，覆金屬層可以由如金屬的導電材料構(gòu) 造。在多個實施例中，使用銅構(gòu)造覆金屬層。
0107圖IO顯示依照本發(fā)明實施例的加強芯板的截面圖。加強 芯板212'包括導電層214'。在每個面不具有覆金屬層的加強芯板可被 稱為"未覆金屬合成壓合"或"未覆金屬壓合"。
0108加強芯板211'能夠?qū)㈦姀囊粋€主表面通過導電層214'傳 到到另一個主表面。在多個實施例中，加強芯板212'在lMHz時具有 大于6的介電常數(shù)。導電層214，可以以相似的方式構(gòu)造到上文描述的 關(guān)于圖9的導電層214。
0109圖ll顯示依照本發(fā)明實施例的合并加強芯板材料的PWB 的構(gòu)造處理。處理230包括準備(232)將用于產(chǎn)生PWB的加強芯板 的材料。加強芯板材料的準備可以包括如壓合定位孔的定位孔的鉆孔 或沖孔。然后準備的加強芯板材料被堆疊并鉆(234)出間隔圖案。然 后鉆孔的加強芯板材料被印刷并蝕刻(236)以除去碎屑并蝕刻PWB 外圍周邊區(qū)域的背銅。如果需要也可以執(zhí)行預制處理(238)。如棕色 氧化處理的表面處理被施加(240)于加強芯板材料表面。
0110平行于上述處理，PWB其他內(nèi)層可以使用傳統(tǒng)處理技術(shù) 被處理(242)以為壓合準備內(nèi)層。內(nèi)層通常包括膠片和導電材料層。 然后，處理的加強芯板層與處理的內(nèi)層被安排(244)以為壓合準備。 然后可以執(zhí)行(246)壓合周期來產(chǎn)生印刷線路板組件。可以通過印刷 線路板組件鉆出(248)通孔以及鍍有(250)導熱和/或?qū)щ姴牧系耐?孔的內(nèi)襯從而產(chǎn)生PTH (鍍通孔)。然后可以印刷并蝕刻(252)印 刷線路板組件的外層。然后PWB被完成(254)并且組件可以被放置 到PWB。雖然上述處理包括單壓合周期，在其他實施例中，在第一壓 合周期形成圖案的芯板可以與B級電介質(zhì)膠片和用于構(gòu)造PWB其他 層的材料結(jié)合，而PWB在后續(xù)壓合周期完成。
0111上文描繪的處理允許不帶有額外壓合周期或用來填充加 強芯板上的間隔孔的特殊加工周期PWB的構(gòu)造。在壓合周期(246) 期間，來自安排在加強芯板兩邊的膠片的電介質(zhì)樹脂回流到在加強芯 板中鉆出的間隔孔和槽中。在加強芯板包括基礎(chǔ)材料并且插入材料具有與基礎(chǔ)材料的不同的物理特性的實施例中，來自膠片的電解質(zhì)樹脂 回流到基礎(chǔ)材料和插入材料之間的間隙。流入加強芯板腔內(nèi)的電介質(zhì) 樹脂可以使加強芯板與通過填充加強芯板腔的電解質(zhì)樹脂鉆孔的導電 電鍍PTH電絕緣。
0112圖12a-12d顯示依照圖11所示處理的用于加強芯板構(gòu)造 的材料。圖12a顯示了與圖9所示加強芯板相似的加強芯板。通過鉆 出間隔孔，為PWB的制造準備加強芯板。鉆出的間隔孔最終被樹脂 填充并可以電絕緣加強芯板材料與PTH。
0113圖12b顯示依照本發(fā)明實施例的用作PWB內(nèi)接地層的 處理的加強芯板。加強芯板212a包括間隔孔262的第一圖案。圖12c 中顯示為用作PWB內(nèi)電源層的處理的加強芯板層。加強芯板212b包 括間隔孔264的第二圖案。圖12d顯示依照本發(fā)明實施例的用作PWB 內(nèi)非功能層的處理的加強芯板層。加強芯板212c包括間隔孔266的第 三圖案。
0114如上文討論的關(guān)于圖ll所示的制造處理，處理的加強芯 板材料與膠片、電介質(zhì)芯板材料層和導電材料層安排準備的加強芯板 材料從而為壓合周期準備。圖Ba顯示依照本發(fā)明實施例的加強芯板、 膠片、導電材料的電介質(zhì)芯板層的堆疊。最初通過拿導電材料(在這 個情況用銅箔)272并在銅箔上堆疊第一膠片274來安排堆疊270。在 說明的實施例中，使用本領(lǐng)域技術(shù)人員采用的任何已知的制造技術(shù)制 造銅箔272和第一膠片274。
0115然后加強芯板層被放置在第一膠片274的頂端。如上文 討論，通過鉆出間隔孔264的圖案可以準備加強芯板層。加強芯板層 212b作為堆疊的電源層。然后第二膠片276被放置在加強芯板層212 的上部。然后在兩邊覆有導電材料280的壓合層278被放置在第二膠 片276上。通常，在壓合層278兩邊的導電層被蝕刻出電路圖案。然 后第三膠片282被放置在壓合層278上。接著，另一個加強芯板層212a 被置于第三膠片282上面。如上述，通過鉆出一組間隔孔262準備該 加強芯板層。加強芯板層212a作為堆疊的接地層。第四膠片284位于 加強芯板層212a上。通過在第四膠片層284上放置第二層導電材料286 (在這個情況用銅箔)完成堆疊270。
0116雖然圖13a說明的堆疊包括在每個加強芯板層上下的膠 片和壓合層，其他實施例可以包括在加強芯板層每邊的多于一個形成 圖案的覆進出壓合層和/或膠片從而形成多個功能層。甚至，依照本發(fā) 明實施例的PWB可以使用兩個膠片構(gòu)造，每個膠片在一個面覆有金 屬，其被放置在加強芯板上下。此外，許多實施例包括多個加強芯板 層和被電介質(zhì)層分開的多個導電材料層。
0117在一個實施例中，用在加強芯板兩邊的膠片層212a和 212b具有高樹脂含量，如106型膠片。在106膠片的一般樹脂含量超 過體積的70%。在其他實施例中，用在加強芯板兩邊的膠片層212a 和212b具有充足的樹脂來填充鉆出的間隔孔并在壓合后提供平整的 外表面。在另一個實施例中，多個層的膠片可被用在加強芯板層的兩 邊以填充間隔孔和槽。
0118在多個實施例中，如加利福尼亞州，Rancho Cucamonga 的Arlon材料制造的44N106和84N106膠片可依照本發(fā)明實施例被用 于形成堆疊。在另一個實施例中，堆疊可以包括由日本日立化學公司 是制造的1080F環(huán)氧物，由日本日立化學公司制造的聚亞酰胺膠片， 由新漢姆郡，F(xiàn)ranklin的Polyclad Laminates制造的PCL-FRP-370 106(78。/oRC)膠片，由亞利桑那州，Chandler的IsolaLaminates制造的 1080膠片，由紐約，彼得仕堡(Petersburg)的鐵氟龍(Taconic)制 造的環(huán)氧106膠片和臺灣南亞技術(shù)公司制造的環(huán)氧106膠片。在一個 實施例中，2片106膠片被用在每個加強芯板的兩邊。在其他實施例 中，如果加強芯版的厚度大于0.012"，多于2片的106膠片可以被用 于加強芯板的兩邊。
0119在其他實施例中，涂樹脂銅(RCC)箔也可以被用于加 強芯板的兩邊以填充間隔圖案。
0120在多個實施例中，加強芯板厚度可以最高達到0.012"。 在許多實施例中，加強芯板的厚度被限制于O.OIO"并且在一些實施例 中，厚度被限制于0.080"。
0121如上文描述的關(guān)于圖11所示的制造處理，在堆疊270上執(zhí)行壓合周期。壓合周期的本性取決于膠片和用于堆疊270的電介 質(zhì)層的本性。在壓合期間要滿足樹脂和膠片的制造商指定的溫度和壓 力條件?？梢酝ㄟ^堅持制造商對用于PWB構(gòu)造的多個材料的要求執(zhí)
行壓合周期。
0122壓合周期生產(chǎn)出圖13b顯示的依照本發(fā)明實施例的印刷 線路板組件270'。作為壓合周期的結(jié)果，電介質(zhì)樹脂從電介質(zhì)膠片274 和276回流并填充加強芯板212b內(nèi)的間隔孔264，的圖案。類似地，電 介質(zhì)樹脂從電介質(zhì)膠片282和284回流并填充加強芯板212a內(nèi)的間隔 孔262'。多個膠片層也把堆疊270'的層鍵合到一起。
0123圖14顯示被鉆出PTH的印刷線路板組件。印刷線路板 組件270"包括PTH290，其通過印刷線路板組件的每個層延伸。加強 芯板212a和212b是功能層。在PTH橫斷加強芯板的幾個位置，樹脂 填充的間隔孔262"使加強芯板與通孔的電鍍內(nèi)襯電絕緣。在PTH橫斷 加強芯板的多個位置，通孔的電鍍內(nèi)襯直接接觸加強芯板的材料。在 這些位置292，電連接在PTH和加強芯板之間存在。圖15顯示相似 的印刷線路板組件。印刷線路板組件270"'包括兩個加強芯版34，其 僅作為非功能層或結(jié)構(gòu)層。通過用樹脂填充間隔孔262'"，印刷線路板 組件270'"的每個PTH與加強芯版電絕緣。
0124如厚銅芯板、厚金屬芯板、銅-不脹鋼-銅(CIC)、銅-鉬-銅(CMC)的材料被用于PWB以解決熱和和熱膨脹系數(shù)(CTE) 控制問題。厚金屬通常難于處理并且需要特殊的處理來自造。使用特 殊的蝕刻化學可以制造間隔圖案。同樣，與上文描述相似的鉆孔處理 也可以用于形成間隔孔。然而，在間隔孔鉆孔期間，厚金屬層通常不 能被堆疊。在間隔孔鉆孔期間堆疊加強芯板的能力可以增加產(chǎn)量，這 是因為多個芯板可以同時被鉆孔。當使用厚金屬芯板時另一個問題可 能出現(xiàn)，也就是存在可以通過PWB金屬芯板鉆孔的PTH的尺寸的限 制，這是因為當在厚金屬層鉆孔時，更小的鉆頭趨向于偏斜和/或破損。
0125圖16顯示構(gòu)造帶有金屬芯板的PWB的方法。處理300 描述了用于制造包括如CIC、 CMC和/或厚銅的金屬芯板的PWB的處 理。金屬芯板被準備(304) 。 PWB的內(nèi)層也被準備(302)。通常，準備包括在內(nèi)金屬層形成電路圖案。使用上文描述的任何鉆孔方法可 以在金屬芯板形成間隔孔圖案(306)。使用化學金屬蝕刻劑也可以在
金屬芯板上產(chǎn)生間隔孔圖案(308)。在許多情況下，需要將特殊的表 面處理施加于金屬層以在PWB內(nèi)構(gòu)造與其它層的鍵合。不同于上文
描述的處理，間隔孔圖案沒有在壓合期間被樹脂填充。而是間隔孔圖
案在壓合前被被樹脂填充。在一些實施例中，間隔孔被填充(312)以 包括使用阻擋(screening)方法的合適的注入器材料的樹脂。用于填 充間隔孔圖案的樹脂可以是液態(tài)、糊狀的形式也可以是粉狀的形式。 然后金屬層在樹脂制造商要求的溫度下被烘烤或加壓(314)為加工或 半加工樹脂。然后填充的金屬芯板層與內(nèi)層安排(316)以形成堆疊并 且執(zhí)行壓合處理。然后執(zhí)行(318)多個處理以完成PWB。雖然上述 處理包括單壓合周期，在其它實施例中，形成圖案的加強芯板可以與 B級電解質(zhì)膠片和在第一壓合周期用于構(gòu)造PWB的其它層的材料合 并，而PWB在后續(xù)壓合周期完成。
0126這些分離孔填充的限制和與厚金屬加強芯板相關(guān)的更小 iti鍍通孔使用的約束可以通過用帶有其它類型加強芯板材料代替金屬 芯板來解決。
0127圖17顯示依照本發(fā)明實施例的構(gòu)造包括導電加強芯板的 PWB的方法，其中加強芯板使用在加強芯板不同區(qū)域內(nèi)的具有不同物 理屬性的不同材料。方法340包括準備(342)加強芯板材料。作為加 強芯板材料準備的一部分，部分加強芯板材料被移除。然后準備的加 強芯板材料與電介質(zhì)層和導電材料層安排(344)以為壓合做準備。電 介質(zhì)層和導電材料層可以是覆金屬或未覆金屬膠片和壓合層的形式。 然后執(zhí)行(346)壓合周期以形成印刷線路板組件?？梢栽谟∷⒕€路板 組件的部分鉆孔(348)并且用導電和/或?qū)岵牧想婂?349)孔的內(nèi) 襯。電鍍的印刷線路板組件被印刷并蝕刻(350)以形成完成的PWB。 然后PWB被完成(352)并且元件可以被安放在PWB上。雖然上述 處理包括單壓合周期，在其它實施例中，在第一壓合周期內(nèi)形成圖案 的基礎(chǔ)和插入材料可以與B級電解質(zhì)膠片和用于形成PWB其他導電 層的材料合并，而PWB在后續(xù)壓合周期內(nèi)完成。0128圖18a-18h顯示了依照本發(fā)明實施例的圖17中顯示的在 制造處理期間使用的材料和印刷線路板組件。如上文描述，圖17顯示 的制造PWB處理包括準備加強芯板材料360。這個材料與圖9所示的 層212相似。
0129在說明的實施例中，加強芯板材料360是非電介質(zhì)并且 在其兩邊覆有如銅的導電材料。在其它實施例中，加強新芯板材料360 可以單邊覆金屬或不覆金屬。在加強芯板材料的非電介質(zhì)的實施例中， 通常需要加強芯板材料在壓合前被預鉆孔。
0130可以通過鉆孔間隔孔364和間隔通道366來準備加強芯 板材料。間隔通道可以通過鉆出幾個彼此間非常相近的孔或通過路徑 器來制造。鉆孔的間隔孔或通道最后由樹脂填充并可以使非電介質(zhì)加 強芯板材料與通過PWB鉆孔的PTH電絕緣。
0131作為制造處理的一部分，準備的壓合芯板材料與電介質(zhì) 層370和導電材料372安排(344)以為壓合周期準備。這個處理可以 參照圖18c—18e來理解。通過最初用兩邊覆導電材料372的壓合層 374并在覆金屬壓合層上堆疊第一膠片367準備材料。通常，鄰近膠 片的導電層被蝕刻出電路圖案。在說明的實施例中，使用本領(lǐng)域技術(shù) 人員采用的熟知的制造技術(shù)制造覆金屬壓合層374和第一膠片367。
0132然后加強芯板材料被放置在第一膠片376上。如上文討 論，可以通過鉆孔間隔孔364和間隔通道366準備加強芯板材料。通 過在由加強芯板材料360形成的層上放置第二膠片層380完成安排 378。然后兩邊覆有導電材料382層的壓合層被放置于第二膠片上。鄰 近第二膠片的導電層372可以被預鉆出電路圖案。圖18e顯示所得的 安排。雖然說明的實施例包括在加強芯板材料360上下的膠片和壓合 層，其他的實施例可以包括在加強芯板材料360每個邊的多于一個形 成圖案上網(wǎng)覆金屬壓合層和/或膠片從而形成多個功能層。當然，可以 使用兩個膠片構(gòu)造依照本發(fā)明的PWB，每個位于加強芯板形成的層上 下的膠片單邊覆金屬。此外，許多實施例包括由與至少一個電介質(zhì)材 料結(jié)合的加強芯板材料形成的多個層。
0133然后執(zhí)行壓合周期(346)。壓合周期的本性取決于用于安排378的膠片和電介質(zhì)層的本性。壓合期間要求樹脂、膠片以及壓
合層制造商指定的溫度和壓力。通過依照制造商對用于PWB構(gòu)造的
多個材料的要求執(zhí)行壓合周期。
0134壓合周期生產(chǎn)出圖18f顯示的依照本發(fā)明實施例的印刷 線路板組件384。作為壓合周期的結(jié)果，樹脂386填充間隔通道空隙 并將層鍵合到一起。樹脂386也填充間隔孔364并鍵合將導電材料層 390和391到加強芯板360形成的層320，。
0135在印刷線路板組件上鉆出(48)通孔。圖18g顯示依照 本發(fā)明實施例的鉆孔的印刷線路板組件。印刷線路板組件包括通過印 刷線路板組件每個層延伸的多個通孔392。
0136
一旦孔被鉆出，孔被電鍍(349)并且導電材料層被印刷 并蝕刻(350)。這些處理在PWB層上和層間產(chǎn)生電路。如上文討論， 功能層可以包括導電材料層和層320'的區(qū)域。在功能層之間產(chǎn)生的電 路可以被用于攜帶電信號。然后可以形成完成的PWB (即，連接并安 放電子器件的PWB)。
0137上述處理也可以被用于制造包括掩埋孔、盲孔和/或微孔 的PWB。相似的處理步驟可以用于制造具有至少一個加強芯板的集成 電路基底(IC基底或封裝基底)。
0138上文描述的許多處理包括加強芯板內(nèi)的槽?，F(xiàn)在參照圖 19-21 ，其說明了用于通過使用鉆孔產(chǎn)生槽的技術(shù)，所述鉆孔包括鉆孔 的有效使用。
0139圖19顯示依照本發(fā)明實施例的鉆有間隔孔和槽(或間隔 通道)的加強芯板的俯視圖。加強芯板400包括間隔孔404和間隔通 道402。因為間隔孔彼此間太近或間隔孔彼此間重疊，間隔通道被制 造。加強芯板層上的間隔通道可以位于最接近地通過加強芯板的多個 PTH或位于在完成印刷線路板后不需要加強芯板截面暴露的位置(即， 如印刷線路板邊緣位置或位于完成的PWB區(qū)域內(nèi)的切除部分的截面 壁)。通常，通過機械鉆孔、激光鉆孔、CNC路徑安排、沖孔、激光 切割、水噴射切割或這些處理的結(jié)合可以形成間隔通道。位于PWB 區(qū)域內(nèi)多個電鍍的通孔處的間隔通道可以通過機械鉆孔、激光鉆孔、激光切割處理形成，因為這些處理比CNC路徑安排、沖孔和水噴射處 理更準確并且更精確，其中所述區(qū)域最鄰近于多個電鍍通孔。在需要 高級別精度的情況下，機械鉆孔和激光鉆孔處理是優(yōu)選的。
0140間隔通道與電鍍通道的不同在于間隔通道被鉆出以電絕
緣一個材料與加強芯板。間隔通道通常相當?shù)乇萈TH更寬。電鍍通道 是產(chǎn)生電連接的通道，通常為于PWB和電子元件的引線之間。圖20a 顯示依照本發(fā)明實施例的電鍍通道。通道410包括非常平滑的側(cè)壁輪 廓412。在通道用于包含元件引線的實施例中，這種壁可以易于引線 的插入。平滑的側(cè)壁輪廓412可以通過鉆孔多個小間距孔來形成，如 1到3mil間距(優(yōu)選地是lmil (0.001英寸)間距)。在lmil間距， 1000個孔形成1.0英寸長的電鍍通道。
0141如上文描述，間隔通道通常比電鍍通道更寬并且使用更 大直徑的工具產(chǎn)生。圖20b顯示了間隔通道。間隔通道420具有與電 鍍通道相似的平滑的表面422。多個孔426被鉆出以生產(chǎn)出具有非常 小間距的間隔通道420。如從圖20b可見，間隔通道的側(cè)壁不是完全 平滑。存在的波紋與重復的鉆孔處理有關(guān)?？毯鄹叨?24 (即側(cè)壁材 料延伸到通道的程度，見圖20c)非常小，小于0.5mil。這樣，平滑的 間隔通道側(cè)壁輪廓需要許多孔來完成。
0142當在加強芯板內(nèi)產(chǎn)生間隔通道時，不總是需要平滑的側(cè) 壁。如圖20c和圖20d可見，大的間距可被用于形成間隔通道(見圖 20c和圖20d中的間隔通道430和440)。所示的間隔通道具有的側(cè)壁 輪廓432和442沒有側(cè)壁輪廓422平滑。大間距將增加刻痕高度434 和444。在許多實施例中，大間距可以用于鉆孔帶有等于刻痕間距的 寬度的通道。這樣，具有口部粗糙的通道可以被產(chǎn)生，其不具有任何 侵入通道所需寬度的刻痕。在加強芯板內(nèi)鉆孔間隔孔和間隔通道圖案 時，減少形成通道所需的孔的數(shù)量可以充分地增加產(chǎn)量。
0143在多個實施例中，由于在壓合期間刻痕脫落和產(chǎn)生潛在 的在PTH和加強芯板之間的短路的風險，刻痕的高度被限制。在加強 芯板中間隔通道優(yōu)選的刻痕高度小于3mil。在間隔通道中更優(yōu)選的刻 痕高度小于或等于lmil。0144圖21a顯示了將刻痕尺寸相關(guān)于間隔孔間距和鉆孔直徑 的表。例如如果孔尺寸為28mil，孔間距可以增加到10mil而刻痕尺寸 仍然充分地低于l.Omil。實例表明了達到與電鍍通道的平滑度可比的 側(cè)壁平滑度所需的孔數(shù)的1/10的減少。
0145雖然上述實施例作為典型被公開，可以理解可對所公開 系統(tǒng)進行多個額外的變化、刪減和修改而不背離本發(fā)明的范圍。例如， 與圖2所示的加強芯板20或圖7中139相似的多個層可被包括在PWB 中。同樣，基礎(chǔ)材料和插入材料的結(jié)合可被用做功能層或非功能層。 在基礎(chǔ)材料和插入材料被用于形成功能層的實施例中，功能層可以被 用作接地層、電源層或分離平面層。此外，任何種類的電介質(zhì)和導電 材料可被用作基礎(chǔ)材料或插入材料。此外，切除和插入可以是任意形 狀并且多個插入可以位于基礎(chǔ)材料的單個切除區(qū)內(nèi)。因此，本發(fā)明的 范圍不應被所說明的實施例限制，而應被所附權(quán)利要求和它們的等價 物來限制。
權(quán)利要求
1. 一種構(gòu)造印刷線路板的方法，所述印刷線路板包括導電加強芯板和至少一個功能層，所述方法包含在導電加強芯板鉆孔間隔圖案；以堆疊方式安排所述導電加強芯板，所述堆疊包括在所述加強芯板兩邊的B級電介質(zhì)材料層，即半硬化電介質(zhì)材料層，以及被安排用以形成至少一個功能層的附加材料層；對所述堆疊執(zhí)行壓合周期從而在烘烤之前促使所述B級電介質(zhì)層，即所述半硬化電介質(zhì)材料層內(nèi)的樹脂回流并填充所述導電加強芯板內(nèi)的所述間隔圖案；以及鉆孔電鍍通孔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述方法，其進一歩包含從印刷電路板設(shè)計中提取關(guān)于電鍍通孔位置的信息，所述通孔并 不規(guī)定為與所述導電加強芯板電接觸；以及通過使用所述關(guān)于電鍍通孔位置的信息確定所述間距圖樣，所述 通孔并不規(guī)定為與所述導電加強芯板電接觸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述方法，其中所述導電加強芯板具有兩個主 要面，并且一個主要面可直接電連接到另一個主要面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其中在lMHz時，所述導電加強芯 板具有大于6的介電常數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其中所述導電加強芯板是通過使用 注入所述樹脂的纖維材料構(gòu)造的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述方法，其中所述纖維材料是碳纖維。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述方法，其中所述碳纖維被金屬化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其中所述導電加強芯板是由厚金屬t構(gòu)造的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述方法，其進一步包含在壓合前阻擋樹脂進 述導電加強芯板內(nèi)的所述間隔圖案。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其進一步包含 堆疊多個導電加強芯板；在所述導電加強芯板的堆疊上鉆出所述間隔圖案；以及 在所述導電加強芯板中制作壓合定位孔。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述方法，其進一步包含印刷并蝕刻所述導 ;芯板從而在壓合前移除碎屑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述方法，其中所述B級電介質(zhì)層，即所述半硬化電介質(zhì)材料層是膠片；以及 所述堆疊包括導電材料層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述方法，其中所述B級電介質(zhì)層，即所述 半硬化電介質(zhì)材料層包括至少70%的體積含脂率。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其中使用基礎(chǔ)基底材料建立所述 導電加強芯板的多個區(qū)域，而使用插入基底材料建立所述導電加強芯 板的至少一個區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述方法，其進一步包含:選擇基礎(chǔ)基底材料；移除部分的所述基礎(chǔ)基底材料； 選擇插入基底材料；切割一塊所述插入基底材料，其可被包含于所述基礎(chǔ)基底材料的 所述移除部分內(nèi)；以及安排所述基礎(chǔ)基底材料和所述一塊插入基底材料作為所述堆疊的 部分。
16. 根據(jù)權(quán)利要求l所述方法，其中鉆孔間隔圖案進一步包括根據(jù)印刷線路板的設(shè)計確定間隔通道的位置和需要的寬度；確定當使用所選擇的鉆頭和鉆孔間距來鉆孔所述通道時可能產(chǎn)生 的刻痕之間的距離；以及選擇鉆頭和鉆孔間距以使所述刻痕之間的距離大于所述通道需要 的寬度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述方法，其進一歩包括使用所述印刷線路板設(shè)計，識別與所述導電加強芯板產(chǎn)生電連接 的電鈹通孔，所述電鍍通孔接近所述間隔通道；確定所述間隔通道和識別的電鍍通孔之間的距離；以及選擇所述鉆頭和鉆孔間距以使所產(chǎn)生的通道不與所識別的電鍍通 孔的位置交迭。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述方法，其進一步包含 確定所述刻痕的高度；以及選擇鉆頭和鉆孔間距以使所述刻痕的高度小于3mil。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述方法，其進一步包含選擇鉆頭和鉆孔間 距以使所述刻痕的高度小于lmil。
全文摘要
公開了用單壓合周期制造印刷線路板的方法，所述印刷線路板包括導電加強芯板。本發(fā)明方法的一個示例包括在導電加強芯板鉆出間隔圖案，以堆疊方式安排導電加強芯板，所述堆疊包括在加強芯板兩邊的B級(半硬化)電介質(zhì)材料層以及被安排用以形成至少一個功能層的材料附加層，對堆疊執(zhí)行壓合周期從而在烘烤和鉆孔電鍍通孔之前促使B級(半硬化)電介質(zhì)層內(nèi)的樹脂回流并填充導電加強芯板內(nèi)的間隔圖案。
文檔編號B32B15/00GK101437676SQ200780016293
公開日2009年5月20日 申請日期2007年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日
發(fā)明者K·K·沃索亞 申請人:斯塔布科爾公司