专利名称：电路基板及其制造方法
技术领域：
本发明是有关在一种可利用在各种电子机器的电路基板及其制造方法。
在高密度电路基板中，有一种具有内孔(inner via)结构的电路基板被开发出来，该具有内孔结构的电路基板不仅可取代过去广为使用的以机械钻孔加工形成在配线基板的贯通孔(through hole)及以电镀进行配线层间的连接，且可实现以较高密度配置在预定位置的配线层连接。(例如，日刊工业新闻社发行的“表面安装技术”1996年5月号，立花雅著；“树脂多层基板ALIVH及应用展开”，特开平6-268345号公报等)。
为了进行配线层间的连接，具备此内孔结构的新颖配线基板是有采用将导电糊剂(paste)填充至设置在配线层间的孔中的方法及对孔的内壁施以电镀的方法。
使用导电糊剂进行配线层间的连接的方法是诸如热压法，即，将经填充导电糊剂的基板材料与铜箔重叠叠层后，再加热加压以一体化。在使用热压法的叠层方法中，由在基板材料最好在厚度方向被压缩，以使导电糊剂与铜箔等强固的压接，作为其压缩性易控制的材料，开发出将芳族聚酰胺纤维等无纺布浸渍在环氧树脂等后，经B阶段化的材料。
无纺布是一种容易控制流体流动在其内部时的阻抗的好材料。
但是，在高密度电路基板中，由于配线线宽及孔环(land)的尺寸变小，在确保电路基板的质量可靠性方面，确保基板材料与配线或与孔环的粘接强度也是重要的。
特别是近年来的携带用电子机器，即携带电话及移动信息终端、笔记本型电脑等中，经安装电子零件的电路基板易受到机械压力。如果，用焊锡等安装电子零件的孔环，其相对在基板材料的粘接强度不足时，就会发生孔环由电路基板剥离、电路断线等问题。
另外，使用上述容易控制压缩性的无纺布的基板材料中，由于纤维是不规则的配置，所以在剥离方向对电路基板上的孔环或配线施加应力时，由在纤维间的结合性不足，就会有因内部破坏面产生剥离现象的问题。
进而，采用激光加工法作为对基板材料的开孔加工时，存在使用有机材料，特别是芳族聚酰胺纤维作为无纺布纤维的情形。此时，无纺布纤维与浸渍用树脂的粘接性不足时，剥离方向等的应力就变弱。
以下是使用图3A-I，说明已往电路基板的制造方法。
首先，如图3A所示，准备在基板材料21的两面，以热层压法暂时粘接有以聚对苯二甲酸乙二醇酯为主体的薄膜2的材料。
基板材料21是将芳族聚酰胺纤维无纺布浸渍在环氧树脂，经热风干燥(100～150，约5分钟)后，B阶段化的预浸材。
作为芳族聚酰胺纤维无纺布之例有使用以对系芳香族聚酰胺纤维(杜邦公司“kebler”(音译))为主体，通过湿式抄制法作成无纺布，再以热滚轧进行加热加压处理后经加热处理(约250，30分钟)厚度约110μm的膜。
作为浸渍的环氧树脂，使用由溴化双酚A型环氧树脂及3官能环氧树脂所构成的混合树脂，也可以使用与硬化剂及丁酮等溶剂成为清漆状态的。
然后，如图3B所示，以激光等加工法形成直径约150μm的通路孔3。如果是上述的构成材料，使用二氧化碳激光或YAG激光高次谐波也可得到良好的孔形状。
然后，如图3C所示，使用滚压(squeege)等印刷方法将导电糊剂4充填至通路孔3内。
然后，将薄膜2由基板材料21上剥离，此时，导电糊剂4是呈现由基板材料21隆起薄膜2厚度程度的状态，再如图3D所示，将基板材料21配置在铜箔22之间。
之后，使用热压装置，通过加热加压将基板材料21压缩，得到图3E所示的铜箔张基板。在此状态下，铜箔22是粘接在基板材料21，基板材料21的浸渍树脂则成为硬化物。
进而，表面与背面的铜箔22是通过导电糊剂4电连接。在加热加压前后，基板材料21由约130μm的厚度压缩至约110μm的厚度。
此时，浸渍在基板材料21的树脂是由基板材料21的左右方向流出。所述压缩量与图3D所示的导电糊剂4的由基板材料21的突出量成为电连接质量的重要因素。
然后，如图3F所示，以蚀刻等方法对铜箔22进行图像化的工序(形成电路)，得到在两面具有电路23的双面电路基板。
之后，如图3G所示在中央，将该双面电路基板配置在两侧充填有导电糊剂4的基板材料21及铜箔22之间，通过加热加压形成图3H所示的叠层板。进而，通过将表面的铜箔22蚀刻以形成电路，即得到图3I所示的4层结构的电路基板。
但是，上述已往的电路基板及电路基板的制造方法中存在以下所述的问题。
即，把无纺布使用在基板材料21，虽然可适当地控制加热加压时的浸渍树脂的流动，实现良好的配线层间的电连接，但电路23与基板材料21间的粘接强度必然会不足。
经发明者研究步骤条件及浸渍树脂的材料组成，发现1cm宽的试验铜箔相对于基板材料在垂直方向的剥离强度试验中，仅能得到10N以下的粘接强度。
以此数值在形成微细线宽的电路23时或将电路23作为电子零件的附有焊料的孔环使用时，就有无法得到充分的连接质量的问题。
另外，使用织布在基板材料21时，在为了得到对基板材料的电路的粘接力而进行加热加压时，则有难以控制浸渍树脂流动量的问题。结果，伴随着加热加压中的浸渍树脂的流动，导电糊剂4被压出，面失去配线层间的连接阻抗的稳定性。
为了防止导电糊剂4被压出，而使浸渍树脂流动性减低时，基板材料21在加热加压时的厚度方向的压缩率就变小，产生无法得到配线层间的稳定电连接性的问题。
进而，使用玻璃纤维作为基板材料21的增强材时，以激光加工进行通路孔3的加工时，易产生孔径的偏差，而使配线层间的电连接性变不稳定。
根据本发明，通过使用内层用基板材料作为内层电路基板，可以使内层电路基板中的配线层间的电连接质量等稳定化。进而，由在使用多层用基板材料进行多层叠层，所以可提高最外层电路的粘接强度等机械强度。
另外，在本发明的电路基板的制造方法中，由于在其制造方法中，多层用基板材料与内层用基板材料是使用不同的基板材料，所以可以较宽的范围设定叠层步骤中的热压条件等。因此，可使电路基板的质量及可靠性提高，使成本降低。
图2A至图2E是表示本发明的实施例中的基板材料的剖面图。
图3A至图3I是表示已往的电路基板的制造方法的各步骤剖面图。
图中，
1…内层用基板材料2…膜21…基板材料22…铜箔23…电路3…通路孔4…导电糊剂5…内层用铜箔6…内层电路7…多层用基板材料8…外层用铜箔9…外层电路11…芳族聚酰胺纤维12…玻璃纤维13…内层电路14…外层电路首先，如
图1A所示，准备一预浸材基板，该预浸材基板是在以芳族聚酰胺纤维无纺布浸渍环氧树脂的内层用基板材料1的两面，以热滚轧的层压法暂时粘接有以聚对苯二甲酸乙二醇酯为主体的薄膜2。
然后，如图1B所示，以激光等加工法形成直径约150μm的通路孔3。在本实施例中，使用二氧化碳激光或YAG激光高次谐波也可形成良好的孔形状。还有，开孔并不限于上述激光，也可以使用已往的机械钻孔。
然后，如图1C所示，使用滚压(squeege)等印刷方法将导电糊剂4充填至通路孔3内。导电糊剂4宜使用将以铜为主体的导电性微粒分散在由热硬化性树脂的环氧树脂、硬化剂、有机溶剂及分散剂等所构成的结合剂成份中分散的。
硬化剂、有机溶剂、非导电性微粒及分散剂等添加物可根据需要适当添加。
在本实施例中的导电性糊剂的组成的一例，环氧树脂可使用双酚A型环氧树脂、硬化剂可使用胺加成物硬化剂，溶剂可使用二甘醇一丁醚乙酸酯等高沸点溶剂，分散剂可使用磷酸酯是表面活性剂等。
然后，将薄膜2由基板材料1上剥离，此时，导电糊剂4是呈现由内层用基板材料1隆起薄膜2厚度程度的状态，再如图1D所示，将内层用基板材料1配置在内层用铜箔5之间。
之后，使用热压装置，通过加热加压将内层用基板材料1压缩。如图1E所示，在此状态下，内层用铜箔5粘接在内层用基板材料1，内层用基板材料1的浸渍树脂则成为硬化物。进而，表面与背面的内层用铜箔5是通过导电糊剂4电连接。
在加热加压前后，内层用基板材料1由约130μm的厚度压缩至约110μm的厚度。
此时，浸渍在内层用基板材料1的树脂由内层用基板材料1的左右方向流出。所述压缩量与图1D所示的导电糊剂4的由内层用基板材料1的突出量成为电连接质量的重要因素。
然后，以蚀刻等方法对内层用铜箔5进行图像化步骤，即如图1F所示，得到在两面具有内层电路6的双面电路基板。
然后，如图1G所示，将此双面电路基板配置在两侧充填有导电糊剂4的多层用基板材料7及外层用铜箔8之间，通过加热加压形成图1H所示的叠层板。进而，通过将表面的外层用铜箔8蚀刻以形成外层电路9，即得到图1I所示的4层结构的电路基板。
以下，以图2A至图2E说明本实施例的内层用基板材料1及多层用基板材料7。
内层用基板材料1是例如可使用含未硬化成份的片状树脂材料。较好的是内层用基板材料1又以由无机质或有机质的增强材与热硬化树脂的复合材料构成。
图2A是表示内层用基板材料1的一例，即，使用将由芳族聚酰胺纤维11所构成的无纺布浸渍在环氧树脂，通过热风干燥(100～150，约5分钟)，经B阶段化的预浸材。
芳族聚酰胺纤维无纺布是例如使用以对位是芳香族聚酝胺纤维(杜邦公司“kebler”(音译))为主体，通过湿式抄制法作成无纺布，再以热滚轧进行加热加压处理后的经加热处理(约250，30分钟)的片状物。此外，也可以使用其他芳族聚酰胺纤维或其他耐热性纤维作为无纺布材料。
环氧树脂则可使用由溴化双酚A型环氧树脂及3官能环氧树脂所构成的混合树脂。将这些树脂与硬化剂及丁酮等溶剂混合成为清漆状态后，使芳族聚酰胺纤维无纺布浸渍后，进行热风干燥，干燥后的基板材料1(预浸材)中的树脂浸渍量为52重量％，厚度为120μm。
如图2A所示，在内层用基板材料1中，芳族聚酰胺纤维11大致是均匀的分布。原因为将无纺布浸渍在以溶剂等经低粘度化的树脂溶液时，树脂溶液是被吸入至无纺布所致。
在基板的上下方向加热加压此内层用基板材料1时，在横方向，树脂溶融流动时，其流动阻抗变大。因此，在本实施例中，导电糊剂4是不会如所述说明那样由通路孔3中流出，可有效率地进行导电糊剂4的压缩，因导电糊剂4则可得到稳定的配线层间的电连接。作为增强材的芳族聚酰胺纤维11由在密度小，所以为激光开孔加工性理想的材料。
但是，如图2D所示，在内层电路13粘接在内层用基板材料1的状态下，在内层电路13的正下方存在有芳族聚酰胺纤维11。为此，芳族聚酰胺纤维11与内层用基板材料1中的浸渍树脂的粘接性变得不足，施加欲使内层电路13剥下的应力时，芳族聚酰胺纤维11与浸渍树脂的表面会发生剥离的情形。结果，就会在粘接在内层电路13的状态下，在内层用基板材料1内部发生破坏，即通过所谓的体型(bulk)破坏模式，电路13以较弱的力量就可由内层用基板材料1剥离。
即，发生内层电路13的粘接强度不足的问题。芳族聚酰胺纤维11是与树脂材料粘接性较差的材料，易产生上述问题。
另外，使用玻璃纤维也有上述相同的问题。为此，一般是通过电晕处理或等离子处理改质纤维的表面，通过有机硅烷耦合剂实施粘接性提高的处理，但，在近年来的高密度电路基板中，其效果不能说是很好。
图2B是表示本发明中的多层用基板材料的一例。多层用基板材料是可使用含未硬化成份的片状树脂材料。较好的是使用无机质或有机质的增强材与热硬化树脂的复合材料。
本发明的特征在于，选择适合于内层电路基板的材料在内层用电路基板1，使用适合在外层电路基板的材料在外层用电路基板7。因此，在本实施例中，内层用电路基板1与外层用电路基板7的结构不同。
图2B所示是多层用基板材料7的增强材的一例，如图2C所示，使用将作为无机增强材的玻璃纤维12，即丝径4.6微米的E-玻璃以每一英寸4.4的股数作成的织布。
在热硬化树脂中，使用玻璃转变温度180℃的Shell EPON1151 B60作为环氧树脂。将此树脂以溶剂丁酮(MEK)稀释后，进行树脂浸渍，再经干燥步骤以预浸渍。干燥后的树脂量，相对在玻璃纤维12约30重量％，干燥后的预浸材厚度约120μm。
在这样的多层用基板材料7中，如图2B所示，在由玻璃纤维12所构成的织布的上下形成树脂层。这与无纺布时不同点为，将织布浸渍在以溶剂等经低粘度化的树脂时，没有树脂被吸入的性质，浸渍时的树脂仅有部份进入织布中，大部份则形成在织布上下的树脂层。
具有此结构的多层用基板材料7，被加热加压在基板的上下方向时，在横方向的树脂溶融流动时的流动阻抗小。即，由在无妨碍流动的纤维，所以织布上下的树脂可轻易的流动在横方向。
为此，有时有导电糊剂4由通路孔3流出，无法有效率地进行导电糊剂4在基板材料厚度方向的压缩，因导电糊剂4而配线层间的电连接变不稳定。
即，通过导电糊剂4进行配线层间的电连接，对内层用基板材料1较为有利。而且，玻璃纤维12的激光开孔加工性稍差，有孔径偏移，配线层间的电连接阻抗不稳定的情况。
但是，如图2E所示，在多层用基板材料7上粘接外层电路14时，则与图2D不同，在外层电路14的正下方为树脂层。如此，由在玻璃纤维12不存在，所以在多层用基板材料7的内部就难以发生体型破坏，由在玻璃纤维12是被织入作为织布，故纤维与纤维间的剥离就很少。因此，外层电路14对基板的粘接强度就提高，即使施加相当的剥离应力，外层电路14也不会由基板材料剥离。
如上所述，内层用基板材料1与多层用基板材料7的特征不同，关在其特征，以图1所示的电路基板说明。
双面电路基板，即内层电路基板中，导电糊剂4的压缩由在是通过如图1D所示的导电糊剂4的由内层用基板材料1的隆起量及内层用基板材料1被加热加压时而在其厚度方向被压缩，所以有必要使用导电糊剂4的压缩效率较佳的基板材料。
另一方面，由图1I的4层配线电路基板来看，内层电路6是被其外侧的多层用基板材料7保护，所以直接对内层电路6施加剥离方向的应力的可能性很少。因此，使用上述使用芳族聚酰胺纤维无纺布的内层用基板材料1为合适。
另外，多层用基板材料7，如图1G所示，由于在内层电路6的凸部上叠层配置有导电糊剂4，所以仅有内层电路6的厚度程度的导电糊剂4的压缩量比图1D所示的内层用基板材料1时大。因此，导电糊剂4在叠层时也易压缩，可得到配线层间的高连接稳定性。
但是，如图1I所示，由在外层电路9是位于电路基板的最外层，所以易受到剥离方向的应力，有必要选择能耐剥离应力的材料。因此，与导电糊剂4的压缩性相比，使用玻璃织布的多层用基板材料7作为外层电路9的剥离强度高的基板材料为适合。
另外，通过剥离强度高，导电糊剂4与外层电路9之间的电连接也可以高质量化。进而，由在玻璃纤维的吸湿量极少，故可防止水分由电路基板外部进入。
如上所述，在本发明的实施例中，是以使用一枚内层用基板材料及在其外侧配置有预浸材及铜箔的结构来说明。但，本发明并不限定在上述结构。即，也可使用多层用基板材料作成二枚双面电路基板并在其之间配置一枚乃至多枚内层用基板材料预浸材的结构，或在一枚的内层用基板材料的单侧配置预浸材及铜箔的结构，或组合上述结构而制造4层以下或4层以上的多层电路基板。
另外，也可采用使用玻璃纤维无纺布在内层用基板材料的结构或使用芳族聚酰胺织布在多层用基板材料的结构，根据需要选择其他有机纤维材料或无机纤维材料也可以。
进而，在上述说明的实施例中，以具有贯通孔的通路孔3的基板的叠层方法为例说明，但使用于组合法的基板的非贯通孔或取代导电糊剂以电镀作为配线层间的连接方法时，也包含在本发明之内。
另外，本发明由在使作为基板材料的内层用基板材料与多层用基板材料的材料结构不同，所以可将制造方法中的制程条件根据各别基板变更至适当。
作为一例说明的将内层用基板材料加热加压，以使成形硬化的条件与加热加压多层用基板材料时的条件，即将加热温度、升温及降温速率、加压力等分别调至最佳化也是有效的。例如，在本实施例中，由在使用玻璃织布作为多层用基板材料的增强材，所以抑制了浸渍树脂的流动，可有效的降低升温速率。
在发明者的实验中，在内层用基板材料以每分钟约6℃的速度由室温升温至180℃，在多层用基板材料则以每分钟约3℃的速度升温，可得到良好结果。
本发明的电路基板及电路基板的制造方法，由于内层用基板材料与多层用基板材料是以不同材料构成，所以可以提高内层电路基板的配线间的电连接质量。而且由在使用专用的多层用基板材料进行多层叠层，故可使最外层电路的粘接强度等机械强度显著提高。
另外，根据本发明的电路基板的制造方法，具有可以较广的范围设定叠层步骤中的热压条件等，可由电路基板的质量、可靠性及成本等面发挥综合的效果。
权利要求
1.一种电路基板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤内层基板叠层步骤，是以叠层内层用基板材料及一枚以上的内层用金属膜；内层电路形成步骤，是以将所述内层用金属膜形成电路，以成为内层电路基板；多层叠层步骤，是以叠层一枚以上的多层用金属膜、一枚以上的多层用基板材料及一枚以上的内层电路基板；及外层电路形成步骤，是以将所述多层用金属膜形成电路；而所述内层用基板材料与所述多层用基板材料是分别以不同材料构成。
2.根据权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于所述多层叠层步骤与所述外层电路形成步骤是反覆进行多次。
3.根据权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于所述内层用基板材料是至少由增强材与树脂材料所构成，而且，该增强材为无纺布。
4.根据权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于所述多层用基板材料是至少由增强材与树脂材料所构成，而且，该增强材为织布。
5.根据权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于所述内层用基板材料是至少由增强材与树脂材料所构，而且，该增强材是以芳族聚酰胺纤维为主体。
6.根据权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于所述多层用基板材料是至少由增强材与树脂材料所构成，而且，该增强材以玻璃纤维为主体。
7.根据权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于所述内层用基板材料与所述多层用基板材料中的至少一方具有配线层间连接构件。
8.根据权利要求7所述的电路基板的制造方法，其特征在于所述配线层间连接构件为导电糊剂。
9.根据权利要求7所述的电路基板的制造方法，其特征在于所述配线层间连接构件为电镀层，该电镀层形成在已形成在所述内层用基板材料或所述多层用基板材料的孔中。
10.根据权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于所述内层用金属膜与所述多层用金属膜中的至少一方由金属箔所构成。
11.一种电路基板，包含一枚以上的内层用基板材料、一层以上的电路及一枚以上的多层用基板材料的叠层体，而所述内层用基板材料与所述多层用基板材料是以不同材料构成。
12.根据权利要求11所述的电路基板的制造方法，其特征在于所述内层用基板材料是至少由增强材与树脂材料所构成，而该增强材为无纺布。
13.根据权利要求11所述的电路基板的制造方法，其特征在于所述多层用基板材料至少由增强材与树脂材料所构成，而该增强材为织布。
14.根据权利要求11所述的电路基板的制造方法，其特征在于所述内层用基板材料至少由增强材与树脂材料所构成，而该增强材以芳族聚酰胺纤维为主体。
15.根据权利要求11所述的电路基板的制造方法，其特征在于所述多层用基板材料至少由增强材与树脂材料所构成，而该增强材以玻璃纤维为主体。
16.根据权利要求11所述的电路基板的制造方法，其特征在于在所述内层用基板材料与所述多层用基板材料中的至少一方具有配线层间连接构件。
17.根据权利要求16所述的电路基板的制造方法，其特征在于所述配线层间连接构件为导电糊剂。
18.根据权利要求16所述的电路基板的制造方法，其特征在于所述配线层间连接构件为电镀层，该电镀层形成在已形成在所述内层用基板材料或所述多层用基板材料的孔中。
全文摘要
本发明的电路基板的制造方法，包括有以下步骤一内层基板叠层步骤，是用以叠层内层用基板材料及一枚以上的内层用金属膜；一内层电路形成步骤，用以将所述金属膜形成电路，以成为内层电路基板；一多层叠层步骤，用以叠层一枚以上的多层用金属膜、二枚以上的多层用基板材料及一枚以上的内层电路基板；及一外层电路形成步骤，是用以将多层用金属膜形成电路；而内层用基板材料与多层用基板材料分别以不同材料构成。根据本发明，可使内层电路基板中的配线层间连接质量等稳定化，可提高外层电路的粘接强度等机械强度。
文档编号H05K3/40GK1456035SQ02800057
公开日2003年11月12日 申请日期2002年1月11日 优先权日2001年1月16日
发明者西井利浩 申请人:松下电器产业株式会社