专利名称：高分子板和导电板连接体以及使用高分子板和导电板连接体的部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过不使用粘合剂来连接高分子板和导电板而形成的高分子板和导电板连接体，还涉及使用这种高分子板和导电板连接体的部件。
背景技术：
迄今为止，已经建议了许多诸如金属薄膜的导电板被层压到诸如薄膜的高分子板上的层压材料。例如，那些在由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺典型代表的耐热薄膜上形成金属薄膜的层压材料表现出优越的机械、电学和热学特性，并且举例来说，已经在柔性电路基板中使用。
作为层压金属箔形成薄膜的方法，除了使用粘合剂连接金属薄膜和薄膜的方法外，已经建议了许多直接在薄膜上形成金属薄膜的方法。例如，在JP-A 11-207866中，1μm厚或更薄的金属薄膜通过例如离子电镀或溅射的成膜方法形成在薄膜上，进而在需要1μm或更厚的膜的情况下，通过例如电镀的方法来增加薄膜的厚度。
但是，因为在对于例如金属的导电部分需要较大厚度的情况下，必须一起使用多种不同的生产过程，所以从生产需要的时间和生产成本的角度来看上述现有的层压方法会引起问题。
考虑到上述的技术背景，本发明的目标是提供一种通过不使用粘合剂而在高分子板上连接具有所需厚度的导电板来形成的高分子板和导电板的连接体，并且提供使用这种高分子板和导电板连接体的部件，即印刷线路板、IC(集成电路)封装件和散热板。
发明内容
本发明的高分子导电板连接体是导电板被层压到高分子板的一个或两个表面上的连接体，其中待连接的高分子板和导电板的表面都先前在真空室中进行活化处理，再相邻地堆叠在一起，使高分子板和导电板的活化表面彼此相对，然后进行冷压结合。对于活化处理，优选地是在惰性气氛中进行辉光放电，以及对高分子板和导电板的每个表面实施溅射蚀刻处理。
本发明的部件使用高分子板和导电板的连接体，并且举例来说它优选地用于印刷线路板、IC封装件和散热板。
图1表示根据本发明的高分子板和导电板连接体的一个实施方案的示意性横断面视图。
图2表示根据本发明的高分子板和导电板连接体的另一个实施方案的示意性横断面视图。
图3是生产本发明中使用的高分子板和导电板连接体的装置示意图。
具体实施例方式
本发明的实施方案描述如下。
图1表示根据本发明的高分子板和导电板连接体的一个实施方案的示意性横断面视图，该图表示在高分子板28的一个表面上层压导电板26的实施例。图2表示另一个实施方案的示意性横断面视图，该图表示在高分子板28的两个表面上层压导电板24和26的实施例。图3是用于生产本发明中使用的高分子板和导电板连接体的装置示意图。
在图1所示的高分子板和导电板连接体20中，层压导电板26和高分子板28。另外，在图2所示的高分子板和导电板连接体22中，层压导电板26、高分子板28和导电板24。
高分子板28的材料在种类上没有特别限制，只要它是能生产高分子板和导电板连接体的材料就行，并且可以根据高分子板和导电板连接体的用途来适当地选择和使用。例如，可以使用有机高分子材料，比如塑料和混合纤维及塑料形成的混合物。在将高分子板和导电板连接体应用于柔性印刷基板等的情况下，可以使用聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、例如聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯和例如尼龙的芳香族聚酰胺。
作为用于高分子板的塑料，举例来说可应用的材料包括酰基树脂(acrylo resin)、氨基树脂(例如三聚氰胺树脂、尿素树脂和苯代三聚氰胺树脂)、烯丙基树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、液晶高分子、EEA树脂(乙烯-丙烯酸乙酯树脂、无规共聚物树脂、乙烯和丙烯酸乙酯)、AAS树脂(丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯树脂)、ABS树脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂，树脂由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯组成)、ACS树脂(丙烯腈-聚氯乙烯-苯乙烯树脂)、AS树脂(丙烯腈-苯乙烯树脂)、离子键树脂、乙烯-聚四氟乙烯共聚物、环氧树脂、硅树脂、苯乙烯-丁二烯树脂、酚醛树脂、氟乙烯树脂、氟树脂、聚缩醛、聚烯丙基酯(polyallylate)、聚酰胺(例如6尼龙、11尼龙、12尼龙、66尼龙、610尼龙和612尼龙)、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚酮醚、聚醚砜、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、 聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸环己二醇酯(polycyclohexne dimel terephthalate)、聚对苯二甲酸亚丙基酯(polytrimethylene terephthalate)、聚萘二甲酸亚丙基酯(polytrimethylene naphthalate)等)、聚烯烃(例如聚乙烯和聚丙烯)、聚碳酸酯、聚氯三氟乙烯、聚砜、聚苯乙烯、聚亚苯基硫醚、聚丁二烯、聚丁烯，以及聚甲基戊烯。
此外，根据高分子板和导电板连接体的用途，可以适当选择高分子板28的厚度。例如可以是1～1000μm。在小于1μm的情况下，高分子板的生产是困难的。在超过1000μm的情况下，连接体的生产是困难的。在高分子板和导电板连接体的应用是柔性印刷基板的情况下，举例来说可以使用3～300μm范围内的厚度。在小于3μm的情况下，机械强度不好。在超过300μm的情况下，柔性不好。优选地是10～150μm，并且更优选地是20～75μm。
导电板26的材料在种类上没有特别限制，只要它是能生产高分子板和导电板连接体的材料就行，并且可以根据高分子板和导电板连接体的用途来适当地选择和使用。例如，可以使用常温下是固体的金属(例如Al、Ni、Cu、Ag、Pt和Au)、至少包括一种金属的合金(例如根据JIS的合金)，或者至少具有上述金属和合金之一的层压材料(例如金属包层材料、镀金材料和蒸汽沉积薄膜材料)。在高分子板和导电板连接体的应用是柔性印刷基板的情况下，可以使用具有极好导电性的金属Cu、Al、Ni或Ag、至少包含上述金属之一的合金，或者至少具有一层金属或其合金的层压材料。
作为根据JIS的合金，例如可以使用铜系合金的板或箔，如无氧高导电性的铜、紫铜、磷脱氧铜、红色黄铜、黄铜、自由切削黄铜、锡黄铜、军用黄铜、Neval黄铜、铝青铜和例如在JIS H 3100、JIS H 3110或JIS H 3130中描述的铜镍合金，以及例如在JIS H4000或JIS H 4160中描述的1000系列、2000系列、3000系列、5000系列、6000系列和7000系列合金号的铝合金系列。作为Ni系列合金，可以使用普碳镍、低碳镍、镍-铜合金、镍-铜-铝-钛合金、镍-钼合金、镍-钼-铬合金、镍-铬-铁-钼-铜合金和镍-铬-钼-铁合金。
导电板的厚度也可以根据高分子板和导电板连接体的用途来适当选择。例如可以是1～1000μm。在小于1μm的情况下，导电板的生产是困难的。在超过1000μm的情况下，连接体的生产是困难的。在高分子板和导电板连接体的应用是柔性印刷基板的情况下，应使用较薄的厚度。例如可以是1～150μm。在小于1μm的情况下，导电性不好。在超过150μm的情况下，柔性不好。优选地是3～100μm，并且更优选地是10～30μm。在高分子板和导电板连接体的应用是散热板或底盘的情况下，应使用较大厚度。例如可以是30～1000μm。在小于30μm的情况下，机械强度不好。在超过1000μm的情况下，连接体太重。优选地是50～500μm。
导电板24的材料没有特别限制，只要它是能用于导电板的材料就行，并且它可以是与导电板26相同或不同的材料。另外，导电板24的厚度可以与导电板26的厚度相同或不同。
下面来说明如图1所示的生产高分子板和导电板连接体的方法。如图3所示，放在展开卷筒(unwinding reel)62上的高分子板28在真空室52中用活化装置70进行活化处理。以相同的方式，放在展开卷筒64上的导电板26用活化装置80进行活化。
活化处理按下面的描述进行。也就是说，真空室52中的高分子板28和导电板26被分别接触，其中一个电极A接地，在极低压力的惰性气体气氛中，优选地在10～1×10-3Pa的氩气中，通过在电极A与支载在绝缘体下的另一个电极B间施加1～50MHz交流电的方法来进行辉光放电，并且溅射蚀刻处理如此进行暴露在辉光放电所产生的等离子体中的高分子板28和导电板26与电极A接触的面积都是电极B面积的1/3或更少。在惰性气体的压力低于1×10-3Pa的情况下，很难进行稳定的辉光放电，从而很难实施高速度的蚀刻。在惰性气体的压力高于10Pa的情况下，活化处理的效率降低。在施加的交流电低于1MHz的情况下，很难保持稳定的辉光放电并且继续蚀刻。在施加的交流电高于50MHz的情况下，出现振动，使电力供应系统复杂化，这不是优选的。另外，对于高效的蚀刻，需要减小电极A的面积小于电极B的面积，并且通过设定其为1/3或更低可以足够高效率地进行蚀刻。
然后，实行活化处理的高分子板28和导电板26被堆叠起来，使它们彼此相对的活化表面相邻，并且通过压力结合装置60进行冷压力结合连接。这种情况中的连接可以在低温且低压缩比下进行，并且可以减轻或消除高分子板和导电板结构中的不可取影响，例如变化或断裂。在使用本发明方法的情况下，有利的压力结合状态在0＜T≤300，0.1≤R≤30的条件下获得，其中T代表高分子板和导电板的温度(℃)，R代表压缩比(％)。在0℃以下，需要特殊的冷冻系统。在超过300℃的情况下，引起结构上的不可取影响，例如变化或断裂。另外，在压缩比小于0.1％时，不能获得足够连接强度。在超过30％的情况下，引起例如断裂的不可取影响。压缩比更优选地是0.5≤R≤10。
通过上述的连接，形成了高分子板和导电板的连接体20并且由卷线盘66卷起。如此，生产出如图1所示的高分子板和导电板的连接体20。
然后，除了使用在一个表面上具有导电板的高分子板和导电板的连接体20来代替高分子板28并且使用导电板24来代替导电板26外，按上述相同的方式生产如图2所示的高分子板和导电板的连接体。
为了除去或降低导电板中的残余应力，对如上所制备的高分子板和导电板的连接体进行热处理。例如，在导电板由铜组成时，在约250～300℃×1h的条件下，可以使残余应力充分地降低。在热处理中，因为可以降低连接强度的毒性气体(例如氧气)可能会渗过高分子板，所以优选地热处理在真空下，或者在减压或还原性气氛中进行。
在高分子板或导电板的厚度和硬度不适于使用滚筒生产的情况下，可以使用间歇式处理。这可以通过以下方法来达到装载每块在真空室中被切割成预定大小的多块高分子板或导电板来，将其传输至活化处理站，当通过将其放置或夹持成要处理的表面彼此相对，或者以例如平行或垂直的适当位置彼此平行设置的状态来将其固定后，进行活化处理，接着在高分子板和导电板的夹持装置也用作压力结合装置的情况下，当在活化处理后放置或夹持它们时，将其压力结合，或者在高分子板和导电板的夹持装置没有用作压力结合装置的情况下，通过将其传输至例如压力机的压力结合装置上来将其压力结合。
此外，高分子板和导电板连接体被按需要切割成适当的大小，并且对高分子板和导电板连接体的导电板实施蚀刻加工等，从而形成电路图形，因此得到电路基板。因此，举例来说它可以应用于印刷线路板(例如刚性印刷线路板或柔性印刷线路板)，并且还可以应用于IC封装，例如IC卡、CSP(芯片尺寸封装(chip size package)或芯片规模封装(chip scale package))或BGA(球栅阵列(ball grid array))。特别地，在高分子板和导电板连接体在两面都具有导电板时，通过进行加工可以形成更复杂的电路，例如通过使用诸如电镀的适当方法，通过孔洞来形成并因此确保两个表面间导通。
通过在一个表面上施用电路线而将另一个表面用作用于静电屏蔽的屏蔽板的方法，两面都具有导电板的高分子板和导电板连接体可以用作底盘，或者用作散热板或底材。此外，还可以使用本身在一个表面具有导电板的高分子板和导电板连接体作为用于静电屏蔽的屏蔽板，或者用作底盘或用作散热板或接地底材。另外，需要时可以对高分子板和导电板连接体使用例如弯曲加工的机械。
实施例参照附图来描述实施例。
(实施例1)50μm厚的聚酰亚胺薄膜用作高分子板28，而35μm厚的铜箔用作导电板26。聚酰亚胺薄膜和铜箔被放置到高分子板和导电板连接体生产装置上，从展开卷筒62上松开的聚酰亚胺薄膜和从展开卷筒64上松开的铜箔被分别绕着水冷却的电极滚筒72、78缠绕，并且分别在活化处理装置70、80中进行溅射蚀刻活化处理。。然后，实施活化处理后的聚酰亚胺薄膜和铜箔被用压力结合装置60堆叠成活化的表面彼此相邻，接着在0.5％的压缩比下进行冷压力结合并且缠绕到卷线盘66上，从而生产出高分子板和导电板连接体20。
(实施例2)50μm厚的液晶高分子薄膜用作高分子板28，而35μm厚的铜箔(JIS H 3100合金号C1020，无氧高导电性铜)用作导电板26。液晶高分子薄膜和铜箔被放置到高分子板和导电板连接体生产装置上，从展开卷筒62上松开的液晶高分子薄膜和从展开卷筒64上松开的铜箔被分别在真空室52中绕着水冷却的电极滚筒72、78缠绕，并且分别在活化处理装置70、80中进行溅射蚀刻活化处理。然后，实施活化处理后的液晶高分子薄膜和铜箔被用压力结合装置60堆叠成活化的表面彼此相邻，接着在3％的压缩比下进行冷压力结合并且缠绕到卷线盘66上，从而生产出高分子板和导电板连接体20。
(实施例3)20μm厚的聚酯薄膜用作高分子板28，而35μm厚的铜箔(JISH 3100合金号C1020，无氧高导电性铜)用作导电板26。聚酯薄膜和铜箔被放置到高分子板和导电板连接体生产装置上，从展开卷筒62上松开的液晶高分子薄膜和从展开卷筒64上松开的铜箔被分别在真空室52中绕着水冷却的电极滚筒72、78缠绕，并且分别在活化处理装置70、80中进行溅射蚀刻活化处理。然后，实施活化处理后的聚酯薄膜和铜箔被用压力结合装置60堆叠成活化的表面彼此相邻，接着在1％的压缩比下进行冷压力结合并且缠绕到卷线盘66上，从而生产出高分子板和导电板连接体20。
(实施例4)50μm厚的液晶高分子薄膜用作高分子板28，而30μm厚的铝箔(JIS H 4160合金号1085)用作导电板26。液晶高分子薄膜和铜箔被放置到高分子板和导电板连接体生产装置上，从展开卷筒62上松开的液晶高分子薄膜和从展开卷筒64上松开的铜箔被分别在真空室52中绕着水冷却的电极滚筒72、78缠绕，并且分别在活化处理装置70、80中进行溅射蚀刻活化处理。然后，实施活化处理后的液晶高分子薄膜和铜箔被用压力结合装置60堆叠成活化的表面彼此相邻，接着在2％的压缩比下进行冷压力结合并且缠绕到卷线盘66上，从而生产出高分子板和导电板连接体20。
工业应用性如上所述，根据本发明的高分子板和导电板连接体是通过对彼此相对的高分子板和导电板的表面进行活化，然后在低压缩比下通过将活化的表面彼此堆叠在一起来冷压力结合，以至于它们彼此邻接的方法形成的。因此，不使用粘合剂，而且可以实现重量的减小或厚度的降低，并且举例来说它可以适当地用于IC封装件或散热板。此外，因为使用需要厚度的导电板，所以简化了生产步骤并降低了生产成本。
权利要求
1.一种通过层压导电板至高分子板一个或两个表面上形成的高分子板和导电板的连接体，其中连接是通过先在真空室中分别对高分子板和导电板的每个表面进行活化处理，然后在相邻堆叠高分子板和导电板使其活化表面彼此相对时，进行冷压力结合的方法进行的。
2.根据权利要求1的高分子板和导电板连接体，其中活化处理包括在惰性气体气氛中进行辉光放电和分别蚀刻高分子板和导电板的每个表面。
3.一种使用如权利要求1或2中描述的高分子板和导电板连接体的部件。
4.根据权利要求3的部件，其中部件是印刷线路板。
5.根据权利要求3的部件，其中部件是IC封装件。
6.根据权利要求3的部件，其中部件是散热板。
全文摘要
通过不使用粘合剂来连接高分子板和导电板而形成的高分子板和导电板连接体，以及使用这种高分子板和导电板连接体的部件；高分子板和导电板的表面彼此相对的连接体在置于极低压力下受到活化处理后被彼此连接；一种部件。
文档编号H05K3/38GK1509232SQ0280657
公开日2004年6月30日 申请日期2002年2月5日 优先权日2001年3月16日
发明者西條谨二, 西 谨二, 吉田一雄, 雄, 冈本浩明, 明, 司, 大泽真司 申请人:东洋钢钣株式会社