專利名稱:印刷線路板和制造印刷線路板的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及印刷線路板和制造印刷線路板的方法,更具體地說,涉及一種印刷線路板,它是一種雙面印刷線路板或一種帶有多個(gè)相互導(dǎo)電連接的導(dǎo)體圖案(22)層的多層印刷線路板,并涉及其制造方法。
例如,在高溫環(huán)境中,由于層間連接電阻增大而降低了相互連接的可靠性,這是因?yàn)樵诮饘兕w粒之間和在金屬顆粒與導(dǎo)體圖案之間的接觸電阻由于粘合劑樹脂的熱膨脹而增大所致。在印刷線路板密度增大時(shí),該問題變得更嚴(yán)重。
因此,為了提供更可靠的印刷線路板,提出了本發(fā)明。
另一方面,本發(fā)明是制造印刷線路板的方法。該方法包括用層間導(dǎo)電化合物填充在絕緣材料中形成的通孔。該層間導(dǎo)電化合物包括第一種金屬材料和第二種金屬材料,第二種金屬材料在高于預(yù)定溫度的溫度下熔化。該方法還包括把帶有導(dǎo)體圖案的絕緣薄膜層堆疊,形成疊層,使得通孔位于疊層中的導(dǎo)體圖案之間。此外,該方法包括在每個(gè)通孔中形成固體導(dǎo)電材料,通過把疊層加熱到預(yù)定溫度并對疊層加壓,使導(dǎo)體圖案相互導(dǎo)電連接。每個(gè)通孔中的固體導(dǎo)電材料包括一種一體化的導(dǎo)電層(51,251)和一種固相擴(kuò)散混合物。該固相擴(kuò)散混合物由第一種金屬材料和導(dǎo)體金屬形成,導(dǎo)體金屬是一種形成導(dǎo)體圖案的金屬。
在下列描述過程中,本發(fā)明的其它目的和特征將會更清楚。幾個(gè)附圖的簡述
圖1(a)是表示根據(jù)本發(fā)明的印刷線路板的制造過程中的一個(gè)步驟的圖解截面圖;圖1(b)是表示印刷線路板的制造過程中的另一個(gè)步驟的類似于圖1(a)的圖;圖1(c)是表示印刷線路板的制造過程中的另一個(gè)步驟的類似于圖1(a)的圖;圖1(d)是表示印刷線路板的制造過程中的另一個(gè)步驟的類似于圖1(a)的圖;圖1(e)是表示印刷線路板的制造過程中的另一個(gè)步驟的類似于圖1(a)的圖;圖2(a)是表示根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方案的印刷線路板制造過程中的一個(gè)步驟的放大的圖解截面圖;圖2(b)是表示印刷線路板的制造過程中的另一個(gè)步驟的類似于圖1(a)的圖;圖3是表示在銅箔與導(dǎo)電材料之間粘附力的評價(jià)結(jié)果的圖,這里,粘附力用縱軸表示,混合物中錫和銀的量在橫軸上表示;圖4是表示本發(fā)明的印刷線路板的通道串聯(lián)電阻的變化率的圖,這里,電阻變化率用縱軸表示,混合物中錫和銀的量在橫軸上表示;圖5是表示在銅箔與導(dǎo)電材料之間的粘附力的評價(jià)結(jié)果的圖,這里,粘附力用縱軸表示,混合物的加熱溫度在橫軸上表示;圖6(a)是表示根據(jù)第二種實(shí)施方案的制造過程中的一個(gè)步驟的類似于圖2(a)的圖;圖6(b)是表示圖6(a)的印刷線路板的制造過程中的另一個(gè)步驟的類似于圖2(a)的圖;圖7(a)是表示根據(jù)第三種實(shí)施方案的印刷線路板的制造過程中的一個(gè)步驟的類似于圖1(a)的圖;圖7(b)是表示圖7(a)的印刷線路板的制造過程中的另一個(gè)步驟的類似于圖2(b)的圖;圖8(a)是表示根據(jù)第四種實(shí)施方案的印刷線路板制造過程中的一個(gè)步驟的類似于圖1(a)的圖;圖8(b)是表示圖8(a)的印刷線路板的制造過程中的另一個(gè)步驟的類似于圖2(b)的圖;圖9(a)是表示根據(jù)另一種實(shí)施方案的印刷線路板制造過程中的一個(gè)步驟的類似于圖1(a)的圖;圖9(b)是表示圖9(a)的印刷線路板的制造過程中的另一個(gè)步驟的類似于圖2(b)的圖;圖10是表示根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方案的印刷線路板制造過程中的堆疊步驟的圖解截面圖;圖11是表示根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方案的印刷線路板制造過程中的堆疊步驟的類似于圖10的圖;圖12是表示根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方案的印刷線路板制造過程中的堆疊步驟的類似于圖10的圖;圖13是表示根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方案的印刷線路板制造過程中的堆疊步驟的類似于圖10的圖;和圖14是表示根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方案的印刷線路板制造過程中的堆疊步驟的類似于圖10的圖;優(yōu)選的實(shí)施方案的詳細(xì)描述(第一種實(shí)施方案)在圖1(a)中,通過蝕刻粘附在樹脂薄膜23的一面上的導(dǎo)電金屬箔(在本實(shí)施方案中是厚18微米的銅箔)來確定帶有導(dǎo)體圖案22的單面導(dǎo)體圖案薄膜21。在本實(shí)施方案中,使用一種熱塑性樹脂作為樹脂薄膜23,該樹脂薄膜厚25-75微米,并且是用65-35%聚醚醚酮樹脂和35-65%聚醚酰亞胺樹脂的混合物制成的。
在如圖1(a)所示那樣完成導(dǎo)體圖案22的形成后,通過從樹脂薄膜23一面暴露到二氧化碳激光,形成由導(dǎo)體圖案22作為其下表面的基本為圓柱形的通孔24,如圖1(b)所示。在通孔形成過程中,通過合適確定二氧化碳激光的功率和照射時(shí)間,使導(dǎo)體圖案不被打穿。
除了二氧化碳激光以外,受激準(zhǔn)分子激光等也可以用于形成通孔24。除了激光以外,也可以使用鉆孔等其它通孔形成方法。然而,用激光束進(jìn)行的孔加工是優(yōu)選的,因?yàn)槠湓诩?xì)孔加工方面的能力強(qiáng)并且沒有對導(dǎo)體圖案22的損壞。
在完成通孔24的形成后,如圖1(b)所示,把作為層間連接材料的導(dǎo)電漿料50填充到通孔24中,如圖1(c)所示。
通過下述步驟制備該漿料。把其量為60g的有機(jī)溶劑松油醇加入到300g錫顆粒中。本文中,錫顆粒有時(shí)稱為第一種金屬顆粒,錫有時(shí)稱為第一種金屬。錫顆粒的平均顆粒尺寸為5微米,錫顆粒的比表面積為0.5m2/g。再加入300g銀顆粒,本文中,銀顆粒有時(shí)稱為第二種金屬顆粒。銀在本文中有時(shí)稱為第二種金屬。銀顆粒的平均顆粒尺寸為1微米,比表面積為1.2m2/g。用混合器將該混合物混合到漿料中。材料的糊狀稠度促進(jìn)通孔的填充。
用帶有金屬掩模的絲網(wǎng)印刷機(jī),把導(dǎo)電漿料50涂敷、或印刷并填充在單面導(dǎo)體圖案薄膜21的通孔24中,在140-160℃(本文中所有的溫度均用攝氏度表示)蒸發(fā)松油醇30分鐘。在本實(shí)施方案中,絲網(wǎng)印刷機(jī)用于把導(dǎo)電漿料50填入通孔24中。然而,可以使用其它方法,如用分配機(jī)等涂敷漿料,只要該方法能夠可靠地填充漿料。
代替松油醇,可以使用其它有機(jī)溶劑制造漿料。沸點(diǎn)為150-300度的有機(jī)溶劑是優(yōu)選的。如果使用沸點(diǎn)為150度或更低的有機(jī)溶劑,導(dǎo)電漿料50的粘度隨著時(shí)間的變化而增大。另一方面,沸點(diǎn)高于300度的有機(jī)溶劑蒸發(fā)時(shí)間長,這降低了生產(chǎn)率。
在本實(shí)施方案中,導(dǎo)電漿料50包括金屬顆粒,即錫顆粒和銀顆粒。該金屬顆粒優(yōu)選的是平均顆粒尺寸為0.1-20微米,比表面積為0.1-2.5m2/g。
如果金屬顆粒的平均顆粒尺寸小于0.1微米,或比表面積大于2.5m2/g,需要大量有機(jī)溶劑來產(chǎn)生通孔填充適合的粘度。含有大量有機(jī)溶劑的導(dǎo)電漿料需要相當(dāng)長的蒸發(fā)時(shí)間,如果蒸發(fā)不充分,在加熱和相互連接過程中產(chǎn)生相當(dāng)多的氣體。所以,在通孔24中容易產(chǎn)生空隙,這會降低相互連接的可靠性。
另一方面,如果金屬顆粒的平均顆粒尺寸大于20微米或者比表面積小于0.1m2/g,把漿料填充到通孔24中變得困難。此外,金屬顆粒往往不均勻分布,使其難以在加熱后產(chǎn)生均勻的導(dǎo)電合金混合物51。因此,難以保證相互連接的可靠性。
在導(dǎo)電漿料50填充到通孔24中之前,面向通孔24的導(dǎo)體圖案22表面可以輕微腐蝕或化學(xué)還原,來改進(jìn)固相擴(kuò)散,這將在后面描述。
當(dāng)導(dǎo)電漿料50填充到通孔24中并且完成松油醇的蒸發(fā)時(shí),如圖1(d)所述堆疊多個(gè)單面導(dǎo)體圖案薄膜21(在本實(shí)施方案中是四個(gè)薄膜)。堆疊兩個(gè)下面的單面導(dǎo)體圖案薄膜21,使得包括導(dǎo)體圖案22的面向下。堆疊上面的兩個(gè)單面導(dǎo)體圖案薄膜21,使得包括導(dǎo)體圖案22的面向上。
把兩個(gè)內(nèi)部的單面導(dǎo)體圖案薄膜21堆疊,使得沒有導(dǎo)體圖案22的面相互面對。把兩個(gè)外面的單面導(dǎo)體圖案21堆疊,使得包含導(dǎo)體圖案22的面象所示的那樣向外。
頂部覆蓋層36a是覆蓋上層的導(dǎo)體圖案22的光刻膠薄膜,它象所示的那樣放在薄膜21的疊層上面。底部覆蓋層36b是覆蓋底層的導(dǎo)體圖案22的另一個(gè)光刻膠薄膜,它象所示的那樣位于薄膜21的疊層底部。
加工頂部覆蓋層36a,提供一個(gè)孔,電極32通過該孔在頂層上的導(dǎo)體圖案22的預(yù)定位置暴露出來。加工底部覆蓋層36b,提供另一個(gè)孔,電極37通過該孔在底層上的導(dǎo)體圖案22的預(yù)定位置暴露出來。在本實(shí)施方案中,前面關(guān)于樹脂薄膜23所述的樹脂材料用于覆蓋層36a和36b。
在如圖1(d)所示堆疊單面導(dǎo)體圖案薄膜21和覆蓋層36a和36b以后,用真空熱壓機(jī)從頂面和底面熱壓堆疊的單元。在本實(shí)施方案中,堆疊的單元在2-10MP的壓力下,在240-350度的溫度下壓10-20分鐘。
因此,如圖1(e)所示,把單面導(dǎo)體圖案薄膜21和覆蓋層36a、36b結(jié)合在一起。在樹脂薄膜23和覆蓋層36a、36b熱熔合在一起成為一個(gè)單元時(shí),與通孔24中的導(dǎo)電漿料50鄰近的導(dǎo)體圖案22相互連接,提供了在表面上帶有電極32和37的多層印刷線路板。樹脂薄膜23和覆蓋層36a、36b用相同的熱塑性樹脂制成,因此,它們通過熱軟化和加壓一體化。在這種制造過程中,圖1(c)所示的過程是一種填充步驟,圖1(d)和1(e)所示的過程是相互連接步驟。
下文中,參考圖2(a)和圖2(b)解釋相互連接。圖2(a)和圖2(b)是圖解表示通孔24的典型實(shí)例的部分放大圖。在通過真空熱壓機(jī)加熱之前,填充在通孔24中并經(jīng)過蒸發(fā)的漿料50處于圖2(a)所示的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下,第一種金屬顆粒61(錫)和第二種金屬顆粒62(銀)被混合。
當(dāng)漿料50被加熱到240-350度時(shí),錫顆粒熔化并粘附在銀顆粒表面上,因?yàn)殄a顆粒61的熔點(diǎn)和銀顆粒的熔點(diǎn)分別為232和961度。隨著加熱繼續(xù)進(jìn)行,熔融的錫開始從銀顆粒表面擴(kuò)散,錫和銀形成一種合金(熔點(diǎn)480度)。隨著錫-銀合金的形成,如圖2(b)所示,作為一種燒結(jié)合金的導(dǎo)電混合物51在通孔24中形成,因?yàn)閷?dǎo)電漿料50是在2-10MP的壓力下。
此外,在通孔24中形成導(dǎo)電混合物51時(shí),加壓的導(dǎo)電混合物51被壓向形成通孔24底部的表面。因此,在導(dǎo)電混合物51中的錫與形成導(dǎo)體圖案22的銅箔中的銅相互擴(kuò)散,在導(dǎo)電混合物51與導(dǎo)體圖案22之間的界面上形成一種固相擴(kuò)散層。
類似地,雖然在圖2(b)中未表示出來,在導(dǎo)體圖案22與通孔24中的導(dǎo)電混合物(其中,導(dǎo)體圖案22形成通孔24的底)之間,由導(dǎo)電混合物51中的錫和導(dǎo)體圖案22的銅箔中的銅也形成了一種固相擴(kuò)散層。所以,在通孔24的頂部和底部的導(dǎo)體圖案用一體化的導(dǎo)電混合物51和固相擴(kuò)散層52進(jìn)行相互導(dǎo)電連接。
根據(jù)上述方法的結(jié)構(gòu)和制造方法,印刷線路板100的導(dǎo)體圖案22,用在通孔24中燒結(jié)的錫-銀合金制成的一體化導(dǎo)電混合物51和在導(dǎo)體圖案22與導(dǎo)電混合物51之間由錫和銅形成的固體擴(kuò)散層52共同形成相互導(dǎo)電連接。所以,在導(dǎo)體圖案22之間的相互導(dǎo)電連接不是只通過機(jī)械接觸獲得,并且層間接觸電阻非常小。所以,相互連接的可靠性高。
此外,通過熱壓同時(shí)進(jìn)行單面導(dǎo)體圖案薄膜21和覆蓋層36a、36b的疊層一體化和導(dǎo)體圖案22的相互連接。所以,制造印刷線路板100的制備步驟數(shù)量減少,并且線路板的制造成本降低。
在本實(shí)施方案中,導(dǎo)電漿料50的金屬成分由50重量%的錫和50重量%的銀組成。金屬成分中的錫含量優(yōu)選的是20-80%。
圖3是本發(fā)明人進(jìn)行的在形成導(dǎo)體圖案22的銅箔與導(dǎo)電混合物51之間的粘附力的評價(jià)結(jié)果。圖3表示當(dāng)導(dǎo)電漿料中錫與銀的比例變化時(shí)粘附力的變化。
為了解釋評價(jià)過程,首先,使用與上述導(dǎo)電漿料所用的相同的錫顆粒和銀顆粒作為金屬成分。向金屬成分中加入松油醇,加入量等于金屬成分的10重量%,處理該混合物,產(chǎn)生漿料。把漿料印刷在銅箔的有光澤面上,并在上述條件下蒸發(fā)松油醇。隨后,把另一個(gè)銅箔疊在漿料上,使其無光澤面與漿料接觸。通過上述條件下的熱壓把兩個(gè)銅箔和它們之間的導(dǎo)電混合物結(jié)合。
一個(gè)銅箔的有光澤面和另一個(gè)銅箔的無光澤面朝向漿料的原因是,在印刷線路板制造過程中堆疊單面導(dǎo)體圖案薄膜時(shí),在這樣的兩個(gè)面之間形成導(dǎo)電混合物填充的通孔;即每個(gè)薄膜朝向印刷線路板中的相同方向。以10毫米/分鐘的速度剝離兩個(gè)結(jié)合的銅箔,所確定的剝離強(qiáng)度作為金屬箔間的粘附力。
結(jié)果是,錫含量在20-80%之間提供了良好的粘附力水平(大于1.0N/mm)。即提供了在絕緣體與銅箔之間的更高的粘附力水平。在錫含量為20-80%的材料中剝離的斷裂模式不是在銅箔與導(dǎo)電混合物的界面上剝離,而是由于導(dǎo)電混合物的內(nèi)部斷裂而剝離。因此,在銅箔與導(dǎo)電混合物之間形成了比導(dǎo)電混合物更堅(jiān)固的一種固相擴(kuò)散層。因此,使用固相擴(kuò)散層的相互連接的可靠性高。
圖4是本發(fā)明人進(jìn)行的相互連接可靠性的評價(jià)結(jié)果,是表示當(dāng)填充在通孔中的導(dǎo)電漿料中的錫與銀的比例變化時(shí),在回流焊過程后,印刷線路板中的通路串聯(lián)電阻與起始通路串聯(lián)電阻的電阻變化率的變化的圖。
為了解釋評價(jià)過程,首先使用與上述導(dǎo)電漿料50所用的相同的錫顆粒和銀顆粒作為本評價(jià)中的金屬成分。向金屬成分中加入松油醇,加入量等于金屬成分的10重量%,處理該混合物,產(chǎn)生漿料。把漿料填充在單面導(dǎo)體圖案薄膜的通孔中,并在上述條件下蒸發(fā)松油醇。把銅箔結(jié)合到單面導(dǎo)體圖案薄膜的絕緣體面上。在上述條件下熱壓疊層單元。因此,制備了用于測量通路串聯(lián)電阻的雙面有導(dǎo)體圖案的板。
然后,測量雙面板的通路串聯(lián)電阻,在該板通過250度、5分鐘的回流焊過程后,再次測量通路串聯(lián)電阻。然后,計(jì)算這些值的比例。該比例稱為電阻變化率。
結(jié)果是,錫含量為20-80%保證了電阻變化率為20%或更小,這一般是提供良好可靠性的最大數(shù)值。
如果如上所述使用錫含量為20-80%的導(dǎo)電漿料50作為層間連接材料來制造印刷線路板,則可以提供具有優(yōu)異連接可靠性的印刷線路板。
在本實(shí)施方案中,層間連接過程的溫度是240-350度。加熱溫度優(yōu)選的是至少220度或更高。
圖5是本發(fā)明人進(jìn)行的在形成導(dǎo)體圖案的銅箔與導(dǎo)電混合物之間的粘附力對加熱溫度的依賴關(guān)系的評價(jià)結(jié)果。圖5表示在加熱溫度變化時(shí),在銅箔與導(dǎo)電混合物之間粘附力的變化。
為了解釋評價(jià)過程,首先,把導(dǎo)電漿料50印刷在銅箔的有光澤面上,并在上述條件下蒸發(fā)松油醇。隨后,把另一個(gè)銅箔疊在漿料上,使其無光澤面接觸漿料。通過在上述條件下并逐個(gè)試樣地變化加熱溫度來壓制,把兩個(gè)銅箔與它們之間的導(dǎo)電混合物結(jié)合在一起。
一個(gè)銅箔的有光澤面與另一個(gè)銅箔的無光澤面朝向漿料的原因是,在印刷線路板的制造過程中把單面導(dǎo)體圖案薄膜疊層時(shí),在這樣的面之間形成填充導(dǎo)電混合物的通孔;即每個(gè)薄膜朝向印刷線路板的相同方向。以10毫米/分鐘的速度剝離所結(jié)合的兩個(gè)銅箔,所確定的剝離強(qiáng)度作為金屬箔之間的粘附力。
結(jié)果表明,高于220度的加熱溫度提供了大于1.0N/mm的粘附力(在絕緣體與銅箔之間的粘附力),該粘附力是優(yōu)選的。在錫含量范圍為20-80%的材料中剝離的斷裂模式不是在銅箔與導(dǎo)電混合物之間的界面剝離,而是由于導(dǎo)電混合物的內(nèi)部斷裂而剝離。這意味著,銅箔與導(dǎo)電混合物之間形成了比導(dǎo)電混合物更堅(jiān)固的一種固相擴(kuò)散層。
如上所述,在層間連接過程中,高于220度的加熱溫度提供了在導(dǎo)電混合物與固相擴(kuò)散層之間的良好層間連接。
在本實(shí)施方案中,層間連接材料(50)的熱壓壓力為2-10MPa。該壓制壓力優(yōu)選的是0.5MPa或更大。如果壓制壓力小于0.5MPa,金屬顆粒不能通過燒結(jié)而充分一體化,不能充分形成固相擴(kuò)散層。本發(fā)明人已經(jīng)證實(shí),通過把壓制壓力確定為0.5MPa或更大,保證了令人滿意的層間連接。
在上述評價(jià)中,使用具有一個(gè)無光澤面的銅箔,在無光澤面上形成防銹膜。這種金屬箔提供了良好的層間連接。
(第二種實(shí)施方案)下文中,參考附圖解釋本發(fā)明的第二種實(shí)施方案。
在導(dǎo)電漿料50的組成方面和在填充后為了改進(jìn)導(dǎo)電漿料50的保形性的工藝條件方面,第二種實(shí)施方案與第一種實(shí)施方案不同。所以,在第一種實(shí)施方案中所用的參考數(shù)字也用于本實(shí)施方案的相應(yīng)部分,并省略其詳細(xì)解釋。
如圖1(a)和1(b)所示,在與第一種實(shí)施方案一樣,完成導(dǎo)體圖案22和通孔24的形成后,把層間連接用的導(dǎo)電漿料50填充在單面導(dǎo)體圖案薄膜21的通孔24中,如圖1(c)所示。
該漿料通過下述步驟制備。把其量為60克的松油醇加入到300克的錫顆粒中。錫顆粒的平均顆粒尺寸為5微米,錫顆粒的比表面積為0.5m2/g。再加入300克銀顆粒。銀顆粒平均顆粒尺寸為1微米,比表面積為1.2m2/g。此外,加入其量為6克,平均顆粒尺寸為3微米,比表面積為0.8m2/g的銦顆粒(粘合劑顆粒)。通過混合器處理該混合物來制備漿料。
在填充導(dǎo)電漿料50后,在140-160度蒸發(fā)松油醇30分鐘。在完成松油醇蒸發(fā)后,在180-200度加熱單面導(dǎo)體圖案薄膜21。
在加熱前,在通孔24中只有與錫顆粒61和銀顆粒62混合的銦顆粒63,如圖6(a)所示。銦顆粒63的熔點(diǎn)為160度,因此,銦顆粒63通過加熱熔化,銦顆粒部分63a連接錫顆粒61和銀顆粒62,如圖6(b)所示,在加熱過程中,部分銦部分63a擴(kuò)散進(jìn)入錫顆粒61和銀顆粒62中,冷卻后,每個(gè)顆粒牢固地相互連接。
因此,顯著改善了導(dǎo)電漿料50的保形性。所以,導(dǎo)電漿料50在以后的工藝過程中抵抗滴落。
在金屬顆粒之間用銦部分63a的相互連接在本實(shí)施方案中通過在180-200度的加熱進(jìn)行。然而,可以使用其它溫度,只要該溫度低于錫的熔點(diǎn)(232度)和銀的熔點(diǎn)(961度)(即低于錫的熔點(diǎn),因?yàn)殄a的熔點(diǎn)是兩種中較低的)。金屬顆粒相互連接而沒有熔化錫顆粒61和銀顆粒62。此外,可以通過熱壓而不僅僅加熱來用銦相互連接金屬顆粒。例如,通過在140-160度在加熱輥等之間的熱壓使部分銦擴(kuò)散到錫顆粒61和銀顆粒62中,可以使金屬顆粒相互連接。
在本實(shí)施方案中,使用銦顆粒63作為粘合劑。但是,可以使用其它金屬顆粒作為粘合劑,只要該顆粒具有比錫和銀的熔點(diǎn)更低的熔點(diǎn),并擴(kuò)散到錫顆粒61和銀顆粒62中。
在完成了導(dǎo)電漿料在通孔24中的填充以及蒸發(fā)和加熱時(shí),如圖1(d)和1(e)所示,通過在第一種實(shí)施方案進(jìn)行的相同步驟制造一種多層印刷線路板100。當(dāng)導(dǎo)電混合物51在通孔24中形成時(shí),銦通過擴(kuò)散被導(dǎo)電混合物51吸收。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)和制備方法,產(chǎn)生了與第一個(gè)實(shí)施方案所得的相同的效果和優(yōu)點(diǎn)。此外,層間連接材料50,在填充到通孔24中以后,具有更好的保形性,抵抗從通孔(24)中落下。所以,改善了相互連接的可靠性。
可以向?qū)щ姖{料50中加入粘合劑樹脂來改善其保性形。然而,粘合劑樹脂的過量加入容易增大在層間連接過程中的層間連接電阻。
在本實(shí)施方案中未解釋的材料和工藝條件與第一種實(shí)施方案相同。
(第三種實(shí)施方案)下文中,參考附圖解釋本發(fā)明的第三種實(shí)施方案。在導(dǎo)電漿料50的組成方面和在填充過程后改進(jìn)導(dǎo)電漿料保性形進(jìn)行的工藝條件方面,第三種實(shí)施方案與第一種和第二種實(shí)施方案不同。在第一種實(shí)施方案中所用的相同數(shù)字用于本實(shí)施方案的相應(yīng)部分,并省略其詳細(xì)解釋。
如圖1(a)和1(b)所示,在與第一種實(shí)施方案一樣,完成導(dǎo)體圖案22和通孔24的形成后,把層間連接用的導(dǎo)電漿料50填充在單面導(dǎo)體圖案薄膜21的通孔24中,如圖1(c)所示。
把其量為60克的松油醇加入到300克的錫顆粒中。錫顆粒的平均顆粒尺寸為5微米,錫顆粒的比表面積為0.5m2/g。再加入300克較大的銀顆粒。較大的銀顆粒平均顆粒尺寸為1微米,比表面積為1.2m2/g。此外,加入其量為0.6克,作為粘合劑顆粒的、平均顆粒尺寸為5-7納米的較小的銀顆粒。通過混合機(jī)混合該混合物成為漿料。
在完成填充導(dǎo)電漿料50后,在140-160度蒸發(fā)松油醇30分鐘。在完成松油醇蒸發(fā)后,在加熱輥等之間在140-160度熱壓單面導(dǎo)體圖案薄膜21。
在加熱前,把平均顆粒尺寸為5-7納米的小銀顆粒64在通孔24中與錫顆粒61和平均顆粒尺寸為1微米的較大銀顆粒62混合,如圖7(a)所示。小銀顆粒64具有大的表面能,使得部分小銀顆粒64由于加熱而擴(kuò)散到錫顆粒61和大銀顆粒62中,使錫顆粒61和大銀顆粒62相互連接,如圖7(b)所示。在導(dǎo)電混合物51在通孔24中形成時(shí),小銀顆粒64的銀通過擴(kuò)散被導(dǎo)電混合物51吸收。
所以,顯著改善了導(dǎo)電漿料50的保形性,并且防止了導(dǎo)電漿料50在以后的工藝過程中滴落。
在本實(shí)施方案中通過在140-160度熱壓,進(jìn)行在金屬顆粒61、62和小銀顆粒64之間的相互連接。然而,可以使用其它溫度,只要該溫度低于錫的熔點(diǎn)(232度)。金屬顆粒相互連接而沒有熔化錫顆粒61和大銀顆粒62。此外,僅僅通過加熱,沒有熱壓,也可以通過小銀顆粒64來相互連接金屬顆粒。
在本實(shí)施方案中,使用小銀顆粒64作為粘合劑顆粒。但是,可以使用其它金屬顆粒,只要該顆粒的平均顆粒尺寸為1-100納米,并擴(kuò)散到錫顆粒61和大銀顆粒62中。如果顆粒尺寸大于100納米,難以在比錫的熔點(diǎn)低的溫度下使顆粒相互連接,因?yàn)楸砻婺茏兊?。此外,小?納米的顆粒不是優(yōu)選的,因?yàn)檫@樣的顆粒制造困難且制造成本高。
在完成了導(dǎo)電漿料50在通孔24中的填充并通過蒸發(fā)和加熱在保形性方面的改善時(shí),如圖1(d)和1(e)所示,通過在第一種實(shí)施方案中所用的相同過程制造一種多層印刷線路板100。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)和制備方法,提供了與第一個(gè)實(shí)施方案所得的相同的效果和優(yōu)點(diǎn)。此外,層間連接材料50,在填充到通孔24中以后,具有改善的保形性,防止了從通孔(24)中落下。所以,相互連接更可靠。
可以向?qū)щ姖{料50中加入粘合劑樹脂來改善其保性形。然而,粘合劑樹脂的過量加入容易增大在層間連接過程中的層間連接電阻。在本發(fā)明中,不需要粘合劑樹脂,因此,不必增大層間連接電阻。
(第四種實(shí)施方案)本發(fā)明的第四種實(shí)施方案參考附圖解釋如下。第四種實(shí)施方案在導(dǎo)電漿料組成方面與第一種實(shí)施方案不同。所以,在第一種實(shí)施方案中所用的相同數(shù)字用于本實(shí)施方案的相同部分,并省略其詳細(xì)解釋。
如圖1(a)和1(b)所示,根據(jù)與第一種實(shí)施方案中所用的相同步驟完成導(dǎo)體圖案22和通孔24的形成后,把導(dǎo)電漿料50填充在單面導(dǎo)體圖案薄膜21的通孔24中,如圖1(c)所示。圖1(c)表示填充導(dǎo)電漿料50的狀態(tài)。然而,在本實(shí)施方案中,如圖8(a)所示,填充作為層間連接材料的導(dǎo)電漿料250。
漿料250用下列步驟制備。把其量為60克的松油醇加入到300克較大的鋅顆粒中。大鋅顆粒的平均顆粒尺寸為1微米,大鋅顆粒的比表面積為1.2m2/g。再加入300克較小的鋅顆粒。小鋅顆粒的平均顆粒尺寸為5-10納米。通過混合機(jī)混合該混合物成為漿料。
在完成填充導(dǎo)電漿料250時(shí),在140-160度蒸發(fā)松油醇30分鐘。在通孔24中填充導(dǎo)電漿料250后并在蒸發(fā)松油醇后,如圖1(d)和1(e)所示,通過在第一種實(shí)施方案中所用的相同步驟形成多層印刷線路板100。圖1(e)表示印刷線路板100。圖8(a)中表示本實(shí)施方案的印刷線路板200,其各層相互連接。
現(xiàn)在參考圖8(a)和8(b)解釋相互連接。圖8(a)和圖8(b)是圖解表示通孔24的部分放大圖。在通過真空熱壓機(jī)加熱之前,填充在通孔24中并經(jīng)過蒸發(fā)的漿料250處于圖8(a)所示的狀態(tài)。即大鋅顆粒71和小鋅顆粒72混合。
當(dāng)漿料250被加熱到240-350度時(shí),小鋅顆粒72熔化并使大鋅顆粒相互連接。小鋅顆粒72由于其明顯大的表面能而熔化,其熔點(diǎn)為419度的大鋅顆粒71不溶化。
在大鋅顆粒71相互連接后,如圖8(b)所示,在通孔24中形成由一體化的鋅制成的導(dǎo)電混合物251,因?yàn)閷?dǎo)電漿料250是在2-10MP的壓力下。
此外,在通孔24中形成導(dǎo)電混合物251時(shí),加壓的導(dǎo)電混合物251被壓向形成通孔24底部的表面。所以,在導(dǎo)電混合物251中的鋅與形成導(dǎo)體圖案22的銅箔中的銅相互擴(kuò)散,在導(dǎo)電混合物251與導(dǎo)體圖案22之間的界面上形成一種固相擴(kuò)散層252。
雖然在圖8中未表示出來,在導(dǎo)電混合物251中的鋅與在相反方向的通孔中(即被在底面的導(dǎo)體圖案封閉的通孔)形成導(dǎo)體圖案22的銅箔中的銅之間形成一種類似的固相擴(kuò)散層。所以,在通孔24的頂部和底部的導(dǎo)體圖案22用一體化的導(dǎo)體混合物251和固相擴(kuò)散層252進(jìn)行相互導(dǎo)電連接。
根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)和制造方法,在導(dǎo)體圖案22之間的相互導(dǎo)電連接不是只通過機(jī)械接觸獲得,因此層間接觸電阻幾乎不變。所以,改善了相互連接的可靠性。此外,與在第一種實(shí)施方案中一樣,通過熱壓同時(shí)進(jìn)行單面導(dǎo)體圖案薄膜21和覆蓋層36a、36b的一體化和導(dǎo)體圖案22的相互連接。所以,制造印刷線路板200的制備步驟數(shù)量減少,并且降低了線路板的制造成本。
在本實(shí)施方案中,小鋅顆粒72用作細(xì)金屬顆粒。其優(yōu)選的顆粒尺寸為1-500納米。大于500納米的顆粒尺寸使其難以在低于鋅的熔點(diǎn)的溫度下使鋅顆粒71相互連接,因?yàn)楸砻婺艿?。此外,顆粒尺寸小于1納米的顆粒難以生產(chǎn)并且昂貴。小鋅顆粒的顆粒尺寸更優(yōu)選的是1-100納米。
在本實(shí)施方案中,層間連接過程的加熱溫度是240-350度。然而,加熱溫度優(yōu)選的是至少220度或更高。本發(fā)明人已經(jīng)證實(shí),在高于220度的加熱溫度下可以合適地形成導(dǎo)電混合物251和固相擴(kuò)散層252,并且保證良好的層間連接。
在本實(shí)施方案中,層間連接過程的壓制壓力為2-10MPa。該壓制壓力優(yōu)選的是0.5MPa或更大。如果壓制壓力小于0.5MPa,鋅顆粒不能合適地一體化,不能合適地形成固相擴(kuò)散層。本發(fā)明人已經(jīng)證實(shí),通過把壓制壓力確定為0.5MPa或更大,保證了令人滿意的層間連接。
(其它實(shí)施方案)在上述第一種、第二種和第三種實(shí)施方案中,使用錫顆粒作為第一種金屬顆粒。然而,可以使用其它金屬顆粒,只要金屬顆粒與構(gòu)成導(dǎo)體圖案的金屬(在上述每個(gè)實(shí)施例中是銅)相互擴(kuò)散并形成合金即可。可用的金屬包括銦等。第一種金屬顆粒可以由單一的金屬或者不同金屬的混合物構(gòu)成。
在上述第一種、第二種和第三種實(shí)施方案中,使用銀顆粒作為第二種金屬顆粒。然而,可以使用其它金屬顆粒,只要這些顆粒在相互連接過程中不熔化并且與第一種金屬顆粒形成合金即可。可用的金屬是銅(熔點(diǎn)為1083度)、金(熔點(diǎn)為1063度)、鉑(熔點(diǎn)為1769)、鈀(熔點(diǎn)為1552度)、鎳(熔點(diǎn)為1453度)、鋅(熔點(diǎn)為419度)等。第二種金屬顆??梢杂蓡我坏慕饘倩虿煌饘俚幕旌衔锝M成。
在上述第一種、第二種和第三種實(shí)施方案中,使用包含第一種和第二種金屬顆粒的導(dǎo)電漿料50。然而,可以使用包含合金顆粒的導(dǎo)電漿料,每個(gè)合金顆粒通過第一種金屬和第二種金屬的合金形成。例如,如圖9(a)所示,導(dǎo)電漿料150包含有機(jī)溶劑和合金顆粒162,每個(gè)合金顆粒包含50重量%的錫和50重量%的銀,把導(dǎo)電漿料150填充到單面導(dǎo)體圖案薄膜21的通孔24中,并經(jīng)過蒸發(fā)。然后,優(yōu)選的是把單面導(dǎo)體圖案薄膜21疊層,并從兩面熱壓疊層的單元,通過燒結(jié)在通孔24中的合金顆粒形成一體化的導(dǎo)電混合物51,如圖9(b)所示。
導(dǎo)電混合物51被加壓并被壓在通孔24中,使得混合物51被壓向形成通孔24底部的導(dǎo)體圖案22表面。因此,在導(dǎo)電混合物51中的錫與形成導(dǎo)體圖案22的銅箔的銅在固相中相互擴(kuò)散,在導(dǎo)電混合物51與導(dǎo)體圖案22之間的界面上形成固相擴(kuò)散層52。這樣,產(chǎn)生了第一種實(shí)施方案的效果和優(yōu)點(diǎn)。
第一種金屬不限于錫。如上所述,可以單獨(dú)或混合使用銦等。而且,第二種金屬不限于銀。如上所述,可以單獨(dú)或混合使用銅、金、鉑、鈀、鎳、鋅等。
導(dǎo)電漿料150的金屬成分為是50重量%的錫和50重量%的銀。與在上述第一種、第二種和第三種實(shí)施方案中一樣,金屬成分的錫含量優(yōu)選的是20-80%。
在第四種實(shí)施方案中,導(dǎo)電漿料250含有大鋅顆粒71和小鋅顆粒72。但是,可以使用其它金屬顆粒,只要這些顆粒與構(gòu)成導(dǎo)體圖案的金屬(在上述實(shí)施例中是銅)相互擴(kuò)散并形成合金即可。可用的金屬是鋁、鎳等。這些金屬可以單獨(dú)或混合使用,作為大金屬顆粒和小或細(xì)金屬顆粒。
此外,導(dǎo)電漿料250可以是一種只含有與構(gòu)成導(dǎo)體圖案的金屬擴(kuò)散并形成合金的細(xì)或小金屬顆粒的導(dǎo)電漿料。即導(dǎo)電漿料250不含大金屬顆粒。許多結(jié)構(gòu)都是有效的,只要在層間連接過程中可以通過熔化細(xì)金屬顆粒在通孔中形成導(dǎo)電混合物,并在所形成的導(dǎo)電混合物與導(dǎo)體圖案之間形成相互的固相擴(kuò)散層即可。
即構(gòu)成細(xì)金屬顆粒的金屬不需要與構(gòu)成導(dǎo)體圖案的金屬相互擴(kuò)散并形成合金,只要大金屬顆粒與細(xì)金屬顆粒形成合金即可,并且大金屬顆粒與構(gòu)成導(dǎo)體圖案的金屬相互擴(kuò)散并形成合金。類似地,如果構(gòu)成細(xì)金屬顆粒的金屬與構(gòu)成導(dǎo)體圖案的金屬相互擴(kuò)散并形成合金,構(gòu)成大金屬顆粒的金屬不必與構(gòu)成導(dǎo)體圖案的金屬形成合金,只要大金屬顆粒與構(gòu)成細(xì)金屬顆粒的金屬相互擴(kuò)散并形成合金即可。
換言之,如果構(gòu)成大金屬顆粒和小金屬顆粒的兩種金屬相互形成合金,只要構(gòu)成大金屬顆粒或者細(xì)金屬顆粒的兩種金屬之一與構(gòu)成導(dǎo)體圖案的金屬相互擴(kuò)散并形成合金,任何金屬組合都會良好地起作用。所以,例如,下列金屬構(gòu)成是可以使用的。鋅、鋁和鎳的至少一種金屬用于大金屬顆粒,銀、銅、金、鉑和鈀的至少一種金屬用于細(xì)金屬顆粒。此外,也可以使用相反的組合。
在第一種實(shí)施方案中,在漿料50中只有第一種金屬顆粒和第二種金屬顆粒。在第二種和第三種實(shí)施方案中,在漿料中包含第一種金屬顆粒、第二種金屬顆粒和粘合劑顆粒。然而,可以向漿料50中加入不與錫形成合金的其它金屬顆粒。例如,為了調(diào)節(jié)導(dǎo)電混合物51的熱膨脹系數(shù)到接近絕緣體樹脂薄膜23的熱膨脹系數(shù),可以加入其它金屬顆粒、不導(dǎo)電無機(jī)填料等。然而,這樣的其它材料的過量加入可能阻礙導(dǎo)電混合物51的一體化。
在第四種實(shí)施方案中,在漿料250中只包含大金屬顆粒和細(xì)金屬顆粒。然而,可以包含不與該金屬顆粒形成合金的其它金屬顆粒。例如,為了調(diào)節(jié)導(dǎo)電混合物251的熱膨脹系數(shù)到接近絕緣體樹脂薄膜23的熱膨脹系數(shù),可以加入其它金屬顆粒、不導(dǎo)電無機(jī)填料等。然而,這樣的其它材料的過量加入可能阻礙導(dǎo)電混合物251的一體化。
此外,在上述每一種實(shí)施方案中,在印刷線路板的制造過程中,如圖1(d)所示,把單面導(dǎo)體圖案薄膜21疊層。然而,疊層結(jié)構(gòu)不限于這一種,而是只要其它結(jié)構(gòu)用于需要層間連接的多層或雙面印刷線路板,也可以使用其它結(jié)構(gòu)。
例如,圖10所示的結(jié)構(gòu)是可能的。在圖10中,通過把具有覆蓋其整個(gè)面的銅箔導(dǎo)體圖案的單面導(dǎo)體圖案薄膜71、單面導(dǎo)體圖案薄膜21和銅箔81疊層,制造一種多層印刷線路板。然后,熱壓該疊層。此后,在兩個(gè)面上確定銅箔。在圖11中所示的另一種結(jié)構(gòu)也是可能的。在圖11中,通過把單面導(dǎo)體圖案薄膜21與雙面薄膜91疊層,制造另一種多層印刷線路板。然后熱壓疊層的單元。而且,如圖12中所示的其它結(jié)構(gòu)也是可能的。在圖12中,通過在雙面薄膜91的兩面疊層樹脂薄膜23,制造了另一種多層印刷線路板。然后,如圖所示,向疊層單元上加銅箔81。然后熱壓疊層的坯體。
圖13中表示了另一種結(jié)構(gòu)。在圖13中,通過在樹脂薄膜23上疊層銅箔、熱壓疊層單元、然后在兩面上確定銅箔,制造了另一種多層印刷線路板。在圖14中表示的另一種結(jié)構(gòu)中,通過把具有覆蓋其一個(gè)整面的銅箔導(dǎo)體圖案的單面導(dǎo)體圖案薄膜71與銅箔81疊層,制造了另一種多層印刷線路板。然后熱壓該疊層。然后在兩個(gè)面上確定銅箔。
在每個(gè)實(shí)施方案中,使用由65-35%聚醚醚酮樹脂和35-65%聚醚酰亞胺樹脂的混合物制成的樹脂薄膜作為樹脂薄膜23和覆蓋層36a和36b。代替這種薄膜,可以使用通過向聚醚醚酮樹脂和聚醚酰亞胺樹脂中加入不導(dǎo)電填料的薄膜。也可以單獨(dú)使用聚醚醚酮(PEEK)或聚醚酰亞胺(PEI)。
此外,樹脂薄膜和覆蓋層可用的材料是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚砜(PES)、熱塑性聚酰亞胺或者稱為液晶的聚合物等。也可以使用由PEEK、PEI、PEN、PET、PES、熱塑性聚酰亞胺和液晶聚合物的至少一種疊層的聚醚酰亞胺薄膜的結(jié)構(gòu)。只要薄膜能夠通過熱壓結(jié)合在一起并具有后面的焊接過程要求的耐熱性,可以使用其它樹脂薄膜。
如果使用由熱塑性樹脂層疊層的聚醚酰亞胺薄膜,剝離和翹曲等問題是可以防止的,因?yàn)榫埘啺返?5-20ppm的熱膨脹系數(shù)與用于布線的典型材料銅的熱膨脹系數(shù)(17-20ppm)接近。
在雙面印刷線路板的情況下,例如,在B階段的環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺三嗪(BT)、聚亞苯基醚(PPE)和聚酰亞胺(PI)等熱固性樹脂是可以使用的。即使在多層印刷線路板的情況下,在B階段的環(huán)氧樹脂、BT、PPE和PI等熱固性樹脂對于所謂堆積構(gòu)造法(build-upconstruction)都是可用的。
在上述每個(gè)實(shí)施方案中,用銅作為構(gòu)成導(dǎo)體圖案22的金屬。但是,在第一種、第二種和第三種實(shí)施方案中,除了銅,可以使用與導(dǎo)電混合物51中的第一種金屬(在上述每個(gè)實(shí)施例中是錫)在固相中相互擴(kuò)散的金屬。此外,導(dǎo)體圖案22不必完全用與導(dǎo)電混合物51中的第一種金屬相互擴(kuò)散的金屬制成??梢允褂镁哂秀y和金等金屬制成的鍍層的導(dǎo)體圖案,銀和金等金屬與導(dǎo)電混合物51中所含的錫(第一種金屬)相互擴(kuò)散。可以使用任何導(dǎo)體圖案,只要這些圖案在相當(dāng)于通孔24的位置上具有可以與導(dǎo)電混合物51中所含的第一種金屬相互擴(kuò)散的金屬。
在第四種實(shí)施方案中,除了銅,可以使用與導(dǎo)電混合物251中的金屬成分(在上述實(shí)施例中是鋅)在固相中相互擴(kuò)散的金屬。此外,導(dǎo)體圖案22不必完全由與導(dǎo)電混合物251中所含的金屬成分相互擴(kuò)散的金屬制成??梢允褂镁哂秀y和金等金屬制成的鍍層的導(dǎo)體圖案,銀和金等金屬與導(dǎo)電混合物251中所含的金屬成分相互擴(kuò)散??梢允褂萌魏螌?dǎo)體圖案,只要這些圖案在相當(dāng)于通孔24的位置上具有可以與導(dǎo)電混合物251中所含的金屬成分相互擴(kuò)散的金屬。
在第一種實(shí)施方案中,導(dǎo)電漿料50由兩種金屬顆粒61和62以及有機(jī)溶劑組成。在第二種實(shí)施方案中,導(dǎo)電漿料50由兩種類型的金屬顆粒61、62和63以及有機(jī)溶劑組成。在第三種實(shí)施方案中,導(dǎo)電漿料由三種金屬顆粒61、62和64以及有機(jī)溶劑組成。在第四種實(shí)施方案中,導(dǎo)電漿料250由兩種金屬顆粒71和72以及有機(jī)溶劑組成??梢韵?qū)щ姖{料50、250中加入分散劑,加入量等于導(dǎo)電漿料50、250的固體成分(例如在第一種實(shí)施方案中的兩種金屬顆粒61和62)的0.01-1.5重量%。這使得更容易把金屬顆粒均勻分散在導(dǎo)電漿料50、250中。但是,小于0.01重量%的分散劑含量幾乎不能提供分散作用,大于1.5重量%的分散劑含量阻礙導(dǎo)電混合物的燒結(jié)一體化??梢允褂昧姿狨ズ陀仓狨サ茸鳛榉稚?。
在每個(gè)實(shí)施方案中,層間連接材料是第一類的導(dǎo)電漿料50或第二類導(dǎo)電漿料250。但是,除了漿料以外,可以使用粒狀材料,只要能夠把該材料填充在通孔中。
在每個(gè)實(shí)施方案中,印刷線路板100、200是由4層組成。然而,當(dāng)然,只要線路板由多個(gè)導(dǎo)體圖案層組成,不限制其數(shù)量。
雖然已經(jīng)說明并描述了本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案,這些實(shí)施方案能夠變化和修改,而不限于所提出的準(zhǔn)確細(xì)節(jié),本發(fā)明包括在從屬權(quán)利要求范圍內(nèi)的變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種通過相互連接各層形成的印刷線路板(100),每層包括絕緣薄膜(23),其中,在絕緣薄膜(23)中形成至少一個(gè)通孔(24);位于絕緣薄膜(23)上的導(dǎo)體圖案(22),其中,導(dǎo)體圖案(22)包括導(dǎo)體金屬,該線路板(100)的特征在于包含金屬成分的固體導(dǎo)電材料(51,52)位于通孔(24)中,其中,固體導(dǎo)電材料(51,52)包含第一類導(dǎo)電材料(51)和第二類導(dǎo)電材料(52),其中,第一類導(dǎo)電材料(51)包含金屬,第二類導(dǎo)電材料(52)包含由所述第一種金屬和所述導(dǎo)體金屬形成的合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的線路板(100),其中所述金屬是錫和銦的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2的任一項(xiàng)的線路板(100),其中所述金屬是第一種金屬,所述第一類導(dǎo)電材料是所述第一種金屬和第二種金屬的合金,所述第二種金屬是銀、銅、金、鉑、鈀、鎳和鋅的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-2的任一項(xiàng)的線路板(100),其中第一類導(dǎo)電材料(51)是所述金屬與銀、銅、金、鉑、鈀、鎳和鋅的至少一種的合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4的任一項(xiàng)的線路板(100),其中所述金屬占固體導(dǎo)電材料(51,52)的金屬成分的20-80重量%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5的任一項(xiàng)的線路板(100),其中所述導(dǎo)體金屬是銅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6的任一項(xiàng)的線路板(100),其中絕緣薄膜(23)由熱塑性樹脂或熱固性樹脂制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7的任一項(xiàng)的線路板(100),其中第一類導(dǎo)電材料(51)是一體化的導(dǎo)電層(51),第二類導(dǎo)電材料(52)是固相擴(kuò)散層(52),其中,固相擴(kuò)散層(52)位于一體化的導(dǎo)電層(51)和導(dǎo)體圖案(22)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8的任一項(xiàng)的線路板(100),其中所述金屬的熔點(diǎn)低于加熱線路板(100)來連接各層所達(dá)到的預(yù)定溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的線路板(100),其中所述金屬是第一種金屬,第一類導(dǎo)電材料(51)是所述第一種金屬和第二種金屬的合金,所述第二種金屬的熔點(diǎn)高于所述預(yù)定溫度。
11.一種制造印刷線路板(100)的方法,包括用層間導(dǎo)電材料填充在絕緣材料中形成的通孔(24);和把帶有導(dǎo)體圖案(22)的絕緣薄膜(23)的層疊層,形成疊層,使得通孔(24)位于疊層中的導(dǎo)體圖案(22)之間,該方法特征在于把所述疊層加熱到預(yù)定溫度并壓制所述疊層,在每個(gè)通孔(24)中形成固體導(dǎo)電材料(51,52)使導(dǎo)體圖案電連接,其中,每個(gè)通孔(24)的固體導(dǎo)電材料(51,52)包含導(dǎo)電層(51)和固相擴(kuò)散層(52),固相擴(kuò)散層(52)由第一種金屬材料和導(dǎo)體金屬形成,其中,所述導(dǎo)體金屬是形成導(dǎo)體圖案(22)的金屬,其中,所述層間導(dǎo)電材料包含所述第一種金屬材料和第二種金屬材料,所述第二種金屬材料在高于預(yù)定溫度的溫度下熔化。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法,其中在第一種金屬材料中包含錫和銦的至少一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求11-12的任一項(xiàng)的方法,其中在所述第二種金屬材料中包含銀、銅、金、鉑、鈀、鎳和鋅的至少一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13的任一項(xiàng)的方法,其中所述第一種金屬材料占層間導(dǎo)電材料(51,52)中的金屬的20-80重量%。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-12的任一項(xiàng)的方法,其中使用銅作為所述導(dǎo)體金屬。
16.根據(jù)權(quán)利要求11-15的任一項(xiàng)的方法,其中使用熱塑性樹脂或熱固性樹脂作為所述絕緣薄膜的材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求11-16的任一項(xiàng)的方法,其中在層間導(dǎo)電材料(51,52)中包含由所述第一種金屬材料制成的顆粒和由所述第二種金屬材料制成的顆粒。
18.根據(jù)權(quán)利要求11-17的任一項(xiàng)的方法,其中在所述層間導(dǎo)電材料(51,52)中包含由所述第一種金屬材料和所述第二種金屬材料制成的合金顆粒。
19.根據(jù)權(quán)利要求11-18的任一項(xiàng)的方法,其中所述加熱把疊層加熱到至少220度的溫度。
20.根據(jù)權(quán)利要求11-19的任一項(xiàng)的方法,其中所述壓制施加至少0.5MPa的壓力。
21.根據(jù)權(quán)利要求11-20的任一項(xiàng)的方法,其中所述層間連接材料在所述填充前以一種漿料被形成,其中,所述漿料的形成包括向由所述金屬材料制成的顆粒(61,62)中加入溶劑。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法,包括向所述漿料中加入分散劑,其中,在所述漿料中分散劑的重量為所述漿料中所有固體重量的0.01-1.5%。
23.根據(jù)權(quán)利要求21-22的任一項(xiàng)的方法,還包括向所述漿料中加入粘合劑顆粒(63);和在所述加熱和壓制步驟前且在填充步驟后,預(yù)熱所述疊層,使粘合劑顆粒(63)擴(kuò)散到所述金屬材料中。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的方法,其中在粘合劑顆粒(63)中包含粘合劑金屬,所述粘合劑金屬在低于所述第一種金屬材料熔化的溫度下熔化,其中,所述預(yù)熱是把所述疊層加熱到使所述粘合劑金屬熔化的溫度,所述粘合劑金屬由于所述預(yù)熱把所述第一種金屬材料和所述第二種金屬材料相互連接。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的方法,其中粘合劑顆粒(63)的平均顆粒尺寸為1-100納米,其中,所述第一種金屬材料和所述第二種金屬材料由于所述預(yù)熱通過粘合劑金屬相互連接,所述粘合劑金屬包含在粘合劑顆粒(63)中。
26.根據(jù)權(quán)利要求21-24的任一項(xiàng)的方法,其中使用所述第一種金屬材料和所述第二種金屬材料的顆粒(61,62)來形成所述漿料,其中,顆粒(61,62)的平均顆粒尺寸為0.1-20微米,比表面積為0.1-2.5m2/g。
27.一種制造印刷線路板(100)的方法,包括把帶有導(dǎo)體圖案(22)的絕緣體薄膜(23)的層堆疊,形成疊層,使得通孔(24)位于所述疊層中的導(dǎo)體圖案(22)之間;該方法特征在于用一種層間導(dǎo)電材料填充在絕緣體材料中形成的通孔(24),其中,所述層間導(dǎo)電材料包含顆粒(61,62),顆粒(61,62)包含金屬材料,所述顆粒的平均顆粒尺寸為1-500納米;和通過把所述疊層加熱到預(yù)定溫度并壓制該疊層,在每個(gè)通孔(24)中形成的固體導(dǎo)電材料(51,52),把所述導(dǎo)體圖案電連接,其中,每個(gè)通孔(24)的固體導(dǎo)電材料(51,52)包括導(dǎo)電層(51)和固相擴(kuò)散層(52),固相擴(kuò)散層(52)由所述金屬材料和導(dǎo)體金屬形成,其中,所述導(dǎo)體金屬是形成導(dǎo)體圖案(22)的金屬。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法,其中使用鋅、鋁和鎳的至少一種作為所述金屬材料。
29.根據(jù)權(quán)利要求27-28的任一項(xiàng)的方法,其中顆粒(61,62)是較細(xì)的顆粒,并且該方法包括向所述層間連接材料中加入與所述較細(xì)顆粒相比是較大的顆粒,所述較大顆粒用與所述較細(xì)顆粒相同的材料制成。
30.根據(jù)權(quán)利要求27-28的任一項(xiàng)的方法,其中,所述顆粒是較細(xì)的顆粒,所述方法包括向所述層間連接材料中加入與所述較細(xì)顆粒相比是較大的較大顆粒,所述較大的顆粒包含與所述較細(xì)顆粒的金屬材料形成合金的金屬。
31.一種制造印刷線路板(100)的方法,其特征在于用層間導(dǎo)電材料填充在絕緣材料中形成的通孔(24);把帶有導(dǎo)體圖案(22)的絕緣體薄膜(23)的層堆疊,形成疊層,使得通孔(24)位于在所述疊層中的導(dǎo)電圖案(22)之間;和加熱并壓制所述疊層,該方法特征在于通過所述加熱和壓制,在每個(gè)通孔(24)中形成固體導(dǎo)電材料(51,52),使導(dǎo)體圖案(22)導(dǎo)電連接,其中,所述層間導(dǎo)電材料包含含有金屬材料的較大顆粒和包含金屬材料的較細(xì)顆粒,其中,所述較細(xì)顆粒的平均顆粒尺寸為1-500納米,當(dāng)所述疊層被加熱到預(yù)定溫度并壓制時(shí),所述較大顆粒的金屬材料與所述較細(xì)顆粒的金屬材料形成合金,其中,每個(gè)通孔(24)的固體導(dǎo)電材料(51,52)包含導(dǎo)電層(51)和固相擴(kuò)散層(52),固相擴(kuò)散層(52)由所述金屬材料之一與形成導(dǎo)體圖案(22)的導(dǎo)體金屬形成。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法,其中使用鋅、鋁和鎳的至少一種作為在較大顆粒中包含的金屬材料。
33.根據(jù)權(quán)利要求27-32的任一項(xiàng)的方法,其中使用銅作為形成導(dǎo)體圖案(22)的金屬。
34.根據(jù)權(quán)利要求27-33的任一項(xiàng)的線路板(100),其中使用熱塑性樹脂或熱固性樹脂作為所述絕緣薄膜的材料。
35.根據(jù)權(quán)利要求27-34的任一項(xiàng)的方法,其中所述加熱是把所述疊層加熱到至少220度的溫度。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的方法,其中所述壓制是施加至少0.5MPa的壓力。
37.根據(jù)權(quán)利要求27-36的任一項(xiàng)的方法,其中在所述填充前,以漿料形式形成層間連接材料,其中,漿料的形成包括向由所述金屬材料制成的顆粒加入溶劑。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法,其中向所述漿料中加入分散劑,其中,在所述漿料中分散劑的重量為所述漿料中所有固體的重量的0.01-1.5%。
全文摘要
通過用一種層間導(dǎo)電材料填充在線路板(100)的絕緣薄膜層中形成的通孔,制造加熱并壓制的印刷線路板(100)。把絕緣薄膜與導(dǎo)體圖案(22)疊層,每個(gè)導(dǎo)體圖案(22)封閉一個(gè)通孔(24)。在加熱壓制過程后,層間導(dǎo)電材料在通孔(24)中形成固體導(dǎo)電材料(51,52)。固體導(dǎo)電材料(51,52)包括兩類導(dǎo)電材料。第一類導(dǎo)電材料(51)包括金屬,第二類導(dǎo)電材料包含由所述金屬與導(dǎo)體圖案(22)的導(dǎo)體金屬形成的合金。導(dǎo)體圖案(22)可靠地電連接,而不僅僅依靠機(jī)械接觸。
文檔編號H05K3/46GK1361655SQ01133840
公開日2002年7月31日 申請日期2001年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月26日
發(fā)明者矢崎芳太郎, 白石芳彥, 近藤宏司, 原田敏一, 橫池智宏 申請人:株式會社電裝