專利名稱：電路形成基板及電路形成基板的制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于各種電子儀器的電路形成基板及電路形成基板的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著近年來電子儀器的小型化、高密度化，搭載電子部件的電路形成基板也從原來的單面基板發(fā)展為采用雙面基板、多層基板，正在開發(fā)能將更多電路和部件集成在一塊基板上的高密度基板(例如，日刊工業(yè)新聞社發(fā)行的《表面實裝技術(shù)》1997年1月號，高木清著，《驚人的組合式多層PWB開發(fā)動向》)。
現(xiàn)用圖例來說明以往例。
圖3A所示的基板材料1是一種作為電路形成基板用加強材料的玻璃纖維織布中預浸熱固性環(huán)氧樹脂等而做成的B級狀態(tài)的所謂預成形料。通過采用熱輥等的層壓法，在基板材料1的兩面壓接薄膜2。
然后，如圖3B所示，用激光等加工方法，在基板材料1上形成通孔3之后，將銅粉等導電粒子和熱固性樹脂、固化劑、溶劑等進行混捏，將漿狀導電膠4充填到通孔中，得到圖3C所示的結(jié)構(gòu)。然后，剝離薄膜2得到圖3D所示的導電膠4突出的形狀，在其兩側(cè)配制銅箔5。接著，如圖3E所示用熱壓裝置(圖中未示出)通過熱壓法使基板材料1熱固化，導電膠4被壓縮，使表里的銅箔5實現(xiàn)通電連接。此時，基板材料1中浸漬的環(huán)氧樹脂呈流動狀態(tài)，流出到外側(cè)，形成流出部6。爾后把端部的多余部分切除，得到圖3F所示形狀。再通過腐蝕等方法，把銅箔5加工成所希望的圖案，形成電路7，得到圖3G所示的雙面電路形成基板。
但是，按上述電路形成基板的制造方法，在通過導電膠形成電路形成基板的表里兩面的電路以及多層電路形成基板的情況下，存在著表層電路和內(nèi)層電路的通電連接不穩(wěn)定的情況。
為了考察其原因，發(fā)明者進行了實驗試制，并對制成的電路形成基板進行了解析，結(jié)果確認上述接觸不良的原因是由于圖3E所示導電膠4中的導電粒子從通孔3流到外部產(chǎn)生流出粒子8等的緣故。
也就是說，要實現(xiàn)理想的通電連接，必須沿圖中上下方向壓縮導電膠4，這樣既能使導電膠導電粒子之間有效、牢固地接觸，又能與銅箔5牢固接觸。但是，如從3D到3E的工序中形成流出部6那樣，基板材料1中的熱固性樹脂在加熱壓縮時向外側(cè)的開放端流動。此時，流動的熱固性樹脂會引起導電膠4中的導電粒子沿圖中橫向擠流的現(xiàn)象。其結(jié)果是，不能有效進行導電膠4的壓縮，造成起因于導電膠4的通電接觸不穩(wěn)定。在上述說明中，雖然是對使用玻璃織布和熱固性樹脂做基板材料的情況進行了說明，但即便是使用除玻璃以外的無機纖維或芳族聚酰胺纖維等有機纖維，或使用織布之外的無紡布做加強材料的情況下，也同樣會出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象。
尤其是在使用織布的情況下，由于使用了織布的結(jié)構(gòu)流動阻力小，上述熱固性樹脂的流動變得顯著，所以通過導電膠來實現(xiàn)通電連接便很難了。
發(fā)明者反復進行了各種實驗，考察了通電接觸不良的通孔部周邊的情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，圖3E所示的流出粒子8多在基板材料的表面?zhèn)瓤吹?。進一步究其原因，得到如下結(jié)論。
在使用玻璃纖維織布做的預成形料作為基板材料的情況下，基板材料具有圖4所示的截面形狀。也就是說，基板材料1是通過在玻璃纖維織布9上，用環(huán)氧樹脂漆等熱固性樹脂做浸漬樹脂10進行浸漬，再用滾筒等調(diào)節(jié)浸漬樹脂10的厚度，得到所希望的厚度之后，干燥之，通過B級化工序而制得的。因此，相對于初期玻璃纖維織布9的厚度，加上在其表面形成的浸漬樹脂10的層厚，便是基板材料1的厚度。表面形成的浸漬樹脂10層，在上述電路形成基板制造工序中的熱壓工序中劇烈流動，在基板材料1的表面附近產(chǎn)生大量流出粒子8，其結(jié)果便導致起因于導電膠4的層間接觸不良。
在用通常的預成形料做基板材料用電路形成基板時，通過熱壓可使預成形料完全固化，也就是說在C級化后，通過使用鉆頭等工具實施打孔和用銅等金屬進行電鍍來實現(xiàn)層間連接，上述的問題就不會產(chǎn)生。近年來，在高密度電路形成基板中開發(fā)了這樣一種工藝，即在B級狀態(tài)的基板材料中形成的通孔內(nèi)填充導電性物質(zhì)，通過這種導電膠等來實現(xiàn)層間連接。但采用這種方法制造電路形成基板時，上述問題一直明顯存在。
作為電路形成基板，在設計上對層間的絕緣層厚度有各種要求，預成形料中使用的加強材料的厚度種類有限，所以目前如圖4所示，大多數(shù)情況下都使用浸漬樹脂10層比較厚的基板材料。
發(fā)明的揭示針對上述以往存在的問題，發(fā)明者進行大量實驗和樣品試制，從其結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，基板材料的表面附近，即存在于加強材料上下的浸漬樹脂為主體的部分的厚度與浸漬樹脂和加強材料成為一體的基板材料中心部分的厚度保持適當?shù)谋嚷适呛苤匾?。也就是說，上述比率不合適的情況下，在基板材料的表面附近，導電粒子等的層間連接手段在進入熱壓等工序時，會引起起因于基板材料成分的流動等造成流出的現(xiàn)象。
本發(fā)明的電路形成基板的制造方法中，B級狀態(tài)基板材料含有作為加強材料的織布或無紡布，或織布與無紡布的混合材料。在熱壓工序中，成形后的上述B級狀態(tài)基板材料的厚度在上述加強材料厚度以上、上述加強材料厚度1.5倍以下。
本發(fā)明中，利用導電膠等層間連接手段可有效實現(xiàn)通電連接。
另外，在本發(fā)明的電路形成基板的制造材料中，加強材料在基板材料中的重量比占30％以上、60％以下，或加強材料的厚度在基板材料厚度的50％以上、90％以下。
本發(fā)明中，利用導電膠等層間連接手段可有效實現(xiàn)通電連接。
其結(jié)果是，使用了導電膠等的層間通電連接的可靠性大幅度提高，可提供高密度且品質(zhì)優(yōu)良的電路形成基板。
附圖的簡單說明

圖1A～1G是本發(fā)明實施方式1的電路形成基板的制造方法的工藝截面圖。
圖2A～2E是本發(fā)明實施方式2的電路形成基板的制造方法的工藝截面圖。
圖3A～3G是以往例1的電路形成基板的制造方法的工藝截面圖。
圖4是以往例2的電路形成基板的制造用材料的截面模擬圖。
實施發(fā)明的最佳方式本發(fā)明的電路形成基板的制造方法的特征是，在(1)金屬箔或貼在支撐體上的金屬箔或貼在支撐體上形成了電路圖的金屬箔(2)設置了層間連接手段的B級狀態(tài)基板材料(3)備有電路或金屬箔的B級狀態(tài)基板材料(4)備有電路或金屬箔的C級狀態(tài)基板材料，或備有電路或金屬箔和層間連接手段的C級狀態(tài)基板材料之中，包括將含有至少1種以上B級狀態(tài)基板材料的2種以上的金屬箔或基板材料作為層疊物進行層疊的層疊工序，上述層疊工序中包括伴隨加熱及加壓的熱壓工序，上述B級狀態(tài)基板材料中含有作為加強材料的織布或無紡布或織布與無紡布的混合材料，在熱壓工序中，成形后的上述B級狀態(tài)基板材料的厚度在上述加強材料厚度以上且在上述加強材料厚度的1.5倍以下。本發(fā)明在熱壓工序中采用層間連接手段有效實現(xiàn)了層間的通電連接。
本發(fā)明的權(quán)利要求1所述的電路形成基板的制造方法中，層間連接手段是填入B級狀態(tài)基板材料中所形成的貫通或非貫通孔中的導電物質(zhì)，該導電物質(zhì)通過在熱壓工序中有效地壓縮形成低電阻的層間連接等。
本發(fā)明提供了電路形成基板的制造方法，該方法的特征是，導電物質(zhì)是以導電粒子和樹脂成分為主體的導電膠。導電物質(zhì)填入貫通孔或非貫通孔的作業(yè)十分簡便，與此同時所形成的層間連接手段具撓性，所以對熱沖擊和機械重復應力的可靠性有所提高。
本發(fā)明提供了具有兩面或多層電路的電路形成基板，該基板的特征是，具備使上述電路在層間實現(xiàn)通電連接的層間連接手段，上述存在層間連接手段的層的基板材料中含有作為加強材料的織布或無紡布或織布與無紡布的混合材料，上述層間連接手段存在層的基板材料的厚度在上述加強材料的厚度之上且在上述加強材料厚度的1.5倍以下。通過熱壓工序中的層間連接手段有效實現(xiàn)了層間通電連接。
本發(fā)明提供了一種電路形成基板，該基板的特征是，層間連接手段是填入在基板材料中形成的貫通孔或非貫通孔的導電物質(zhì)。在得到低阻力的層間連接的同時，能夠容易地在多層電路形成基板等中沿基板厚度方向?qū)崿F(xiàn)層間連接部的重疊。
本發(fā)明提供了一種電路形成基板，該基板的特征是，導電物質(zhì)為以導電粒子和樹脂成分為主體的導電膠，能夠得到可靠性較高的層間連接。
本發(fā)明提供了電路形成基板的制造用材料，該材料使用導電物質(zhì)作為層間連接手段，用于在制造工序中壓縮上述導電物質(zhì)的電路形成基板的制造，該材料的特征是，含有作為加強材料的織布或無紡布或織布與無紡布的混合材料，上述加強材料在基板材料中的重量比占30％以上、60％以下。熱壓工序中的基板材料的流動可以得到控制，層間連接手段的形成穩(wěn)定。
本發(fā)明提供了電路形成基板的制造用材料，該材料使用導電物質(zhì)作為層間連接手段，用于在制造工序中壓縮上述導電物質(zhì)的電路形成基板的制造，該材料的特征是，含有作為加強材料的織布或無紡布或織布與無紡布的混合材料，上述加強材料的厚度在基板材料厚度的50％以上、90％以下。熱壓工序中的基板材料的流動可以得到控制，層間連接手段的形成穩(wěn)定。
實施方式1圖1A～1G是表示本發(fā)明實施方式1的電路形成基板的制造方法以及電路形成基板的制造用材料的工藝截面圖。
如圖1A所示，準備兩面貼有厚度20μm薄膜2的基板材料1。基板材料1是使用玻璃纖維織布作為加強材料的預成形料。為了表達作為加強材料的玻璃纖維織布的厚度，使用常用的公稱厚度這一數(shù)據(jù)。
薄膜2采用厚度為20μm的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。也可不用PET薄膜，而用噴鍍了環(huán)氧樹脂等熱固性樹脂的薄膜作為薄膜2。
如圖1B所示，使用二氧化碳激光，加工出直徑約200μm的通孔3。
然后，如圖1C所示，用絲網(wǎng)印刷等方法將導電膠4填入通孔3中。導電膠4是將直徑約5μm的銅粉和熱固性樹脂及硬化劑一起混捏而制成的。為了調(diào)整粘度也可以在導電膠中添加溶劑。
如圖1D所示，剝離基板材料1兩面的薄膜2，得到與薄膜2厚度相當?shù)膶щ娔z4突出的基板材料1之后，在兩面配置銅箔5。
在基板厚度方向上經(jīng)過加熱加壓的熱壓工序，得到圖1E所示的形狀。此時基板材料1中的熱固性樹脂流動，形成流出部。
如圖1F所示，將基板材料1的周邊部切斷成所需尺寸之后，用腐蝕等方法在銅箔5上形成電路圖7，得到圖1C所示的雙面電路形成基板。
按以上工藝制造電路形成基板的情況下，為了解決以往例中所述的由于導電膠4的導電粒子流動而導致的通電連接不良的問題，發(fā)明者對各種基板材料和熱壓工藝條件進行了研究。
使用厚度為60、80、100μm的3種普通的印刷電路板用平紡玻璃纖維織布作為加強材料，在加強材料中浸漬的熱固性樹脂的量以重量比作為樹脂量表示。浸漬的熱固性樹脂用干燥機B級化，制得預成形料。測定熱壓后的基板厚度，算出與玻璃織布厚度之比。然后，在制得的雙面基板上通過500個直徑約200μm的通孔串聯(lián)配置層間連接部，形成試驗圖案，測定其電路電阻。算出每一處的表里連接電阻值，即連接雙面基板表里的層間連接部一處的電阻值的平均值作為通孔電阻值?，F(xiàn)將以上結(jié)果歸納于表1。
表1

從表1的結(jié)果可知，基板材料1中的加強材料，即實施方式1中熱壓后的厚度(T2)在玻璃纖維織布的厚度(T1)的1.5倍以下的情況下，電阻值很穩(wěn)定。
另外，實驗編號1的樣品的通孔電阻值雖然較低，但把銅箔5從基板材料1剝離的皮爾(ピ-ル)強度比通常低，在對皮爾強度有更高要求的用途中使用的情況下，樹脂量需約增加66％，最好是67～68％。
如果對實驗編號2的試樣進行高溫高濕條件下的保存可靠性試驗，則可以看到通孔電阻值的上升。因此，測定熱壓后的基板厚度，得到將T2/T1之比控制在1.5以下為好的結(jié)論。
為了更好的通電連接，圖1E狀態(tài)下的基板材料1壓制后，雖然越薄越有效，但是另一方面，上述皮爾強度的問題和熱壓工序中的成形性以及制造后述的多層電路基板時埋入內(nèi)層電路形成基板的電路凹凸的必要性等理由，得到了壓后厚度至少要在加強材料厚度以上這樣的實驗結(jié)果。
還有，在把上述壓后厚度(T2)減得太薄的情況下，存在加強材料中的纖維與銅箔接觸，容易引起銅遷移等問題，這也通過試樣的可靠性試驗等的結(jié)果得到確認。
另外，從實驗結(jié)果確認，作為達到上述基板材料的壓后厚度(T2)的手段，將基板材料中加強材料的比例控制在30％以上、60％以下，把在圖1A狀態(tài)的基板材料1的厚度設定在加強材料厚度的2倍到1.1倍之間，即把加強材料厚度調(diào)整到基板材料1厚度的50％～90％。
實施方式2實施方式1對雙面電路形成基板作了說明。實施方式2則對圖2所示的制造多層電路形成基板的情況進行說明。
首先，準備圖2A所示的雙面電路形成基板11。如圖2B所示，把填充了導電膠4的基板材料1以及銅箔5對準位置配置在雙面電路形成基板11的表里。在此狀態(tài)下，通過熱壓裝置等加熱加壓，對基板材料1進行成形和固化，得到圖2C的形狀。此時，流動的基板材料1的成分形成流動部6。
然后，切斷周邊多余的部分，得到圖2D所示的形狀，之后用腐蝕銅箔等方法形成電路圖7，得到圖2E所示的4層電路形成基板。
在這樣的多層電路形成基板的制造中，通過采用本發(fā)明的電路形成基板的制造方法及制造用材料，可以形成良好的層間通電連接。
另外，本實施方式所采用的雙面電路形成基板11可以是實施方式1中所述的基板，但也可采用通常電鍍法形成層間連接的基板，如圖2B所示，雙面電路形成基板11可采用基板材料1能臨時壓接這樣的結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)說明該制造方法的例子。如圖2A所示的電路形成基板的兩面，使用層壓等方法，如圖1A～G所示，按薄膜2、基板材料1、電路形成基板7、薄膜2的順序貼合。然后，用激光加工方法加工出通孔3，在通孔3中填入導電膠4，然后剝離薄膜2，再把銅箔5配置在外側(cè)進行熱壓。
上述實施方式1和2中，基板材料，即作為預成形料說明的材料的例子，可使用在通常的玻璃纖維織布或無紡布中浸漬熱固性樹脂再B級化處理的材料，也可以不用玻璃纖維而采用芳族聚酰胺纖維等有機纖維。
另外，可采用織布和無紡布的混合材料作為加強材料，例如，將在2張玻璃纖維之間夾入玻璃纖維無紡布這樣的材料作為加強材料。
另外，本發(fā)明的實施方式中，作為熱固性樹脂可采用選自環(huán)氧系樹脂、環(huán)氧-三聚氰胺系樹脂、不飽和聚酯系樹脂、酚醛系樹脂、聚酰亞胺系樹脂、氰酸鹽系樹脂、氰酸酯系樹脂、萘系樹脂、尿素系樹脂、氨基系樹脂、醇酸系樹脂、硅系樹脂、呋喃系樹脂、聚氨酯系樹脂、氨基醇酸系樹脂、丙烯酸系樹脂、氟系樹脂、聚二苯醚系樹脂、氰酸鹽酯系樹脂等1種或2種以上混合而成的熱固性樹脂組成物，或者經(jīng)過熱塑性樹脂改性的熱固性樹脂組成物，根據(jù)需要還可以添加阻燃劑和無機填充劑。
另外，也可以不用銅箔而用由點固在支撐體的金屬箔組成的電路。
以上說明了使用導電膠作為層間連接手段的情況，但作為導電膠，除了把銅粉等導電粒子與含有固化劑的熱固性樹脂混捏而制得之外，還可以把導電粒子與適當粘度的高分子材料或溶劑等混合而制得。
另外，除了導電膠以外，也可以用電鍍等形成的柱狀導電性突起、未膠化的粒徑較大的導電粒子單獨作為層間連接手段。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性在上述本發(fā)明的電路形成基板的制造方法和電路形成基板中，層間連接手段所在層的基板材料厚度應在上述加強材料厚度以上、且在上述加強材料厚度的1.5倍以下，導電膠等層間連接手段可有效實現(xiàn)通電連接。
特別是作為基板材料的預成形料的加強材料，使用玻璃等纖維織布的情況下，不僅發(fā)揮織布所具有的尺寸穩(wěn)定性及銅箔等剝離強度大的優(yōu)點，還能發(fā)揮能使層間連接穩(wěn)定化這一特別的效果。
另外，在本發(fā)明的電路形成基板的制造用材料中，通過把加強材料占基板材料中的重量比設定為30％以上、60％以下，或者加強材料的厚度設定在基板材料厚度的50％以上、90％以下等，通過導電膠等層間連接手段可有效實現(xiàn)通電連接。
作為以上結(jié)果，使用了導電膠等的層間通電連接的可靠性大幅度提高，可以提供高密度且品質(zhì)優(yōu)異的電路形成基板。
權(quán)利要求
1.電路形成基板，所述基板包括具有貫通孔的絕緣基板、填入上述貫通孔的層間連接手段和在上述絕緣基板兩面形成的電路圖，其特征在于，上述絕緣基板由含有纖維加強材料的熱固性樹脂形成，上述絕緣基板的厚度在上述纖維加強材料的厚度以上且在上述纖維加強材料厚度的1.5倍以下。
2.如權(quán)利要求1所述的電路形成基板，其特征還在于，所述電路形成基板由多塊基板層疊而成。
3.如權(quán)利要求1所述的電路形成基板，其特征還在于，上述纖維加強材料中包含織布或無紡布中的至少一種，上述纖維加強材料的重量在上述絕緣基板重量的30％以上、60％以下。
4.如權(quán)利要求1所述的電路形成基板，其特征還在于，上述層間連接手段以導電粒子和樹脂成分為主體。
5.電路形成基板的制造方法，所述方法包括基材形成工序和在加熱條件下對包含前述基材的層疊體進行加壓處理的熱壓工序，基材形成工序包括在兩面有薄膜的B級預成形料上形成貫通孔的工序，在上述貫通孔內(nèi)填入導電材料的工序，以及填入上述導電材料后除去兩面的薄膜的工序，上述B級預成形料中包含纖維加強材料，上述熱壓工序是對上述預成形料進行加壓處理，使上述絕緣基板的厚度達到上述纖維加強材料的厚度以上且在上述纖維加強材料厚度的1.5倍以下的工序。
6.如權(quán)利要求5所述的電路形成基板的制造方法，其特征還在于，以重量比計上述預成形料中包含30％以上、60％以下的上述纖維加強材料。
7.如權(quán)利要求5所述的電路形成基板的制造方法，其特征還在于，上述預成形料中的上述纖維加強材料的厚度為上述預成形料整體厚度的50％以上、90以下。
8.如權(quán)利要求5所述的電路形成基板的制造方法，其特征還在于，上述導電材料是以導電粒子和樹脂成分為主體的導電膠。
9.電路形成基板的制造用材料，所述材料是具有填入了導電物質(zhì)的貫通孔的B級預成形料，其特征在于，以重量比計上述預成形料中包含30％以上、60％以下的上述纖維加強材料。
10.電路形成基板的制造用材料，所述材料是具有填入了導電物質(zhì)的貫通孔的B級預成形料，其特征在于，上述預成形料中的上述纖維加強材料的厚度為上述預成形料整體厚度的50％以上、90以下。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種能確保通電連接良好的電路形成基板。該基板的結(jié)構(gòu)特征是，具有層間連接手段的絕緣基板材料中包含加強材料，上述絕緣基板材料的厚度在上述加強材料的厚度以上且在上述加強材料厚度的1.5倍以下。
文檔編號H05K3/46GK1465213SQ02802402
公開日2003年12月31日 申請日期2002年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月18日
發(fā)明者西井利浩, 福井康晴, 辰已清秀, 川北嘉洋, 中村真治, 菰田英明 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社