专利名称：金属箔层压板及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种制备金属箔层压板的方法和通过该制备方法制成的金属箔层压板，所述方法包括在具有导电块(conductive bump)的金属箔上形成和附加(attach)树脂多孔层。本发明对导电连接多层接线板的接线层技术是有用的。
正如日本专利公开特许公报6-268345所述，对于内层连接的可靠性，特别要注意地是包括下述步骤的方法在预浸渍体(prepreg)上形成通孔，所述预浸渍体基材的至少一个表面上带有隔离膜，在通孔中填充导电膏，分离隔离膜，将金属箔层压在隔离膜分离的表面上，并加热和挤压形成层压产品。
然而，形成通孔后进行金属电镀或填充导电膏的方法中，有一种趋势即需要激光处理或者使步骤复杂化。
另一方面，为了降低介电常数，已经知道的一种技术是使用树脂多孔膜作为多层接线板的绝缘层。此外用于接线板的预浸渍体也是公知的，它是在树脂多孔膜的孔中用半固化热固性树脂浸渍。然而，这个时候，用于导电连接接线层的连接结构是与树脂多孔层分开形成的。
因此，本发明的目的是提供一种制备金属箔层压板的方法和由该制备方法制成的金属箔层压板，所述方法不需要开通孔并且仅需简单步骤即可制得用于导电连接接线层的连接结构。
更具体地说，本发明提供了一种制备金属箔层压板的方法，包括通过湿凝固方法(wet coagulating method)在金属箔上形成和附加一树脂多孔层，其中使用一种在成膜一侧表面上带有导电块的金属箔，所述导电块几乎等高。根据本发明的制备方法，使用在形成薄膜一侧的表面上几乎等高的导电块的金属箔作为通过湿凝固方法形成和附加树脂多孔层的金属箔。因此，有可能在形成树脂多孔层的同时形成用于接线层的导电连接结构。因此，不需要开孔步骤，并且可以在简单的步骤中形成用于导电连接接线层的连接结构。
优选地是，应当调整成膜溶液的涂敷量，以使膜形成后树脂多孔层的表面高度几乎等于导电块的高度。这样，导电块容易暴露在表面上，此外能够避免树脂多孔层低于导电块而产生凹凸部分。
另一方面，本发明提供一种金属箔层压板，包括带有几乎等高的导电块的金属箔和整体层压的树脂多孔层，所述导电块是外露的。根据本发明的金属箔层压板，接线层能够通过导电块导电连接，此外，树脂多孔层具有绝缘接线层的作用。此外，有可能通过树脂多孔层降低介电常数和介电损耗。
此外，本发明的另一种金属箔层压板提供了一种金属箔层压板，该层压板包括带有几乎等高的金属箔的导电块的层压板、整体层压的树脂多孔层和浸渍在树脂多孔层的孔中的热固性树脂，其中导电块从树脂多孔层表面露出。
根据本发明的另一种金属箔层压板，接线层能够通过导电块导电连接。另外，本发明的金属箔层压板随后能够通过树脂多孔层的孔中浸渍的热固性树脂粘合和层压。因此，能够容易地制备多层接线板。
附图的简要说明
图1表示根据本发明的金属箔层压板制备方法的一个实施方式的步骤简图，图2表示根据本发明金属箔层压板的制备方法的另一个实施方式的步骤简图。
优选实施方式的详细说明下面将参考附图对本发明的优选实施方式进行说明。
本发明的金属箔层压板的特征在于包括下述步骤的制备金属箔层压板的方法通过湿凝固方法在金属箔上形成和附加树脂多孔层5，其中使用的金属箔10是在形成薄膜一侧表面上具有几乎等高的导电块2a的金属箔，如图1所示。
首先，将描述带有导电块2a的金属箔10的制备方法。金属箔10的制备方法的实例除了通过如图1所示的蚀刻制备金属箔10的方法之外，还包括通过电镀形成金属箔10的方法和用导电膏形成金属箔10的方法和类似方法。对于导电性、耐久性和导电可靠性，特别优选地是使用通过蚀刻或电镀制备金属块作为导电块2a的方法。
在通过蚀刻制备导电块2a的方法中，制备了图1(a)中所示的由两种金属层1和2组成的层压板。组成层压板的金属层1和2之一被用作接线层，而另一个变成导电块2a。因此，选择对应于每种材料的金属。对于通过湿凝固方法树脂多孔层5的粘合或接线图案的加工性，优选地是，用作接线层的金属层1是铜。此外，在金属层2的蚀刻过程中能够选择性蚀刻的金属被选择用作另一个金属层2。更具体地说，可以使用铝或类似金属。喷镀材料、电镀材料和类似材料可以被用作层压板。
如图1(b)所示，防止蚀刻的遮蔽层3在金属层2的表面的部分上形成，其中形成了导电块2a。可以使用筛网印刷或光刻法来制备遮蔽层3。每个遮蔽层3的大小是根据导电块2a的上表面的面积决定的并且直径可以为5-500μm。此外，导电块2a的上表面的形状可以通过遮蔽层3的形状来控制，可以是圆形的、方形的、符合接线图案的形状或类似形状。
如图1(c)所示，随后对金属层2进行蚀刻制成导电块2a。此时，优选地是调整蚀刻条件以避免截割不足(undercutting)的过度增加。优选地是使用选择性蚀刻金属层2的蚀刻剂进行蚀刻。
如图1(d)所示，随后要去掉遮蔽层3。对于除去方法，优选地是使用化学剂或分离去除来进行去除。因此，有可能在成膜一侧的表面上制备带有几乎等高的导电块2a的金属箔10。
另一方面，如图2(a)-2(d)所示，对于通过电镀制备金属箔1 0的方法，首先在金属层1上形成干膜蚀刻层7，然后暴露和显影(develope)形成开口7a，并通过电解质电镀或类似方法在该部分上形成导电块2a。然后，优选地是通过化学剂或分离去掉干膜蚀刻层7。通过这种方法，导电块2a和金属层1可以由相同的金属制成。
此外，对于导电块2a是由导电膏制成的情况，优选地是，通过印刷方法例如筛网印刷在预定位置上印刷导电膏。此时，为了使厚度更大，可以重复进行几次印刷。
本发明的树脂多孔层5是通过湿凝固方法使用图1(e)和1(f)中所示的金属箔10形成和附加的。此时，优选地是，应当调整成膜溶液4的涂敷量以使成膜后树脂多孔层5的表面的高度几乎等于导电块2a的高度。
对于其中浸渍了热固性树脂的情况，优选地是，本发明中树脂多孔层的空隙率(void rate)为30-90％，平均孔大小为0.1-10μm。此外，没有浸渍热固性树脂时，优选的是空隙率为10-90％，平均孔隙大小为0.01-3μm。
对于本发明的树脂多孔层的材料，优选的是使用具有优异的耐热性能和机械强度的树脂，可以使用多种树脂，例如聚酰亚胺、聚酯、聚酰胺、特别是芳族聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚醚醚酮和类似物。特别是，由于聚酰亚胺基树脂优异的绝缘性能和耐热性能和对金属层优异的粘合力，因此是优选的。此外，芳族聚酰胺由于其具有优异的绝缘性能和耐热性能以及加热时低的线性膨胀系数，因此也是优选的。
对于用作成膜基体材料的金属层，可以使用各种金属，例如铜、铜镍合金、黄铜、青铜、铝、镍、铁、不锈钢、金、银、铂等。优选的是，这些金属箔的厚度为1-50μm。为了提高对多孔层的粘合力，优选的是，金属箔的表面应当进行各种物理或化学表面处理过程例如表面粗糙过程和黑化过程。
在湿凝固过程中，通常，制备含有树脂和溶解在溶液中的添加剂的成膜溶液(涂料)并涂布(浇铸)到成膜基体材料上，然后浸入凝固液进行溶剂取代。随后，树脂凝固(变成凝胶)，然后将凝固液干燥并除去。这样，多孔层就制成了。
主要含有其中酸残留基和胺残留基是酰亚胺键合的重复单元的聚酰胺基树脂可以含有其它的共聚组分和混合的化合物。对于耐热性、吸湿性和机械强度，能够使用含有芳基作主链的聚酰亚胺，例如由含有四羧酸组分和芳族二胺组分的聚合产物组成的聚酰亚胺。特别是，有利地是，使用特性粘度为0.55-3.00，优选0.60-0.85(30℃的测量值)的聚合物。对于通过湿凝固方法形成多孔层的情况，具有上述数值范围特性粘度的聚合物能够制成具有优异的在溶剂中的溶解性能、高机械强度和独立性的多孔层。
关于聚酰胺基树脂，可以使用聚合物或其前体(聚酰胺酸)来成膜。聚酰胺酸具有下述优点，即由于与聚酰亚胺相比具有更优异的溶解性能，因此对分子结构限制更少。尽管聚合物可以完全变成酰亚胺，但是70％或更高的酰亚胺转化率就可以了。对于其中使用了相对而言高酰亚胺转化率的聚合物进行涂布的情况，优选的是使用重复单元中含有高柔韧性的组分例如丁烷四羧酸二酐(butanetetradicarboxylicanhydride)的聚合物。
可以使用任何溶剂来溶解聚酰亚胺基树脂或其前体。对于通过湿凝固方法制成多孔膜的情况，对于溶解性能和对凝固溶剂的溶剂置换速度来说，优选的是使用非质子传递极性溶剂例如N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、或二甲基亚砜。优选的实例包括N-甲基-2-吡咯烷酮。此外，可以混合一种溶剂例如二乙二醇、甲醚或二乙二醇二乙基醚来调整湿凝固方法中的溶剂置换速度。
另一方面，芳族聚酰胺包括所谓的对位型芳族聚酰胺和间位型(metha type)芳族聚酰胺，和其部分主链被二苯基醚、二苯基丙烷、二苯基甲烷、二苯基酮、二苯基亚砜取代的那些芳族聚酰胺或其中芳环的二苯基或氢被甲基、卤原子或类似基团取代的那些芳族聚酰胺。
对位型芳族聚酰胺的实例包括聚对亚苯基对苯二酰胺。仅由硬组分组成的芳族聚酰胺要在特定试剂中溶解。因此对于用于多孔膜的芳族聚酰胺来说，优选的是至少部分使用部分主链被柔韧性组分取代的芳族聚酰胺，或间位型芳族聚酰胺。
给予柔韧性的组分的实例包括间亚苯基、2，7-萘、二苯基醚、2，2-二苯基丙烷和二苯基甲烷。将这些组分用作共聚用二羧酸单体或二胺单体，由此引入骨架结构。具有更高共聚比的组分通常具有更优异的溶剂溶解性能。
溶解芳族聚酰胺的溶剂的实例包括四甲基脲、六甲基磷酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基哌啶酮-2、N，N-二甲基乙烯脲、N，N，N′，N′-四甲基阿洛糖酰胺、N-甲基己内酰胺、N-乙酰基吡咯烷、N，N-二甲基乙酰胺、N-乙基吡咯烷酮-2、N，N-二甲基丙酰胺、N，N-二甲基异丁酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基丙烯脲和它们的混合体系。此外，对于溶解性能和溶剂对凝固溶剂的取代速度，优选的是使用非质子传递极性溶剂例如N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺或N，N-二甲基甲酰胺。更优选的实例包括N-甲基-2-吡咯烷酮。
此外，可以混入一种溶剂例如二乙二醇二甲基醚或二乙二醇二乙基醚或二乙二醇二丁基醚来调整溶剂取代的速度。
在湿凝固方法中，优选的是，涂布(doping)是在-20℃至40℃下进行的。此外，可以使用不溶解所用树脂但与溶剂相容的任何凝固溶液。对于凝固溶液，能够使用水、醇例如甲醇、乙醇和异丙醇和它们的混合溶液，特别是可以适当地使用水。浸入时凝固液的温度没有特别限定，但优选的是0-90℃。
成膜溶液的聚合物浓度优选的是5％重量-25％重量，更优选的是7％重量-20％重量。如果该浓度太高，粘度急剧增加而难以进行操作。如果浓度太低，多孔膜就难以形成。
为了调整孔形状和孔大小，也可以加入一种无机材料例如硝酸锂或有机材料例如聚乙烯基吡咯烷酮。溶液中，添加剂的浓度优选为1％重量-10％重量。如果加入硝酸锂，溶剂和凝固溶液的取代速度增加，在海绵结构中形成手指形孔隙结构(具有手指状孔隙的结构)。当加入了降低凝固速度例如聚乙烯基吡咯烷酮的添加剂，可以得到具有均匀放大的海绵结构的多孔膜。
当成膜溶液被涂敷成相同厚度并浸入凝固溶液例如水中，由此凝固或放置在水蒸气中并凝固，然后浸入水中。这样，就除去了溶剂制成了多孔膜。多孔膜形成后，从凝固液中取出，然后干燥。对干燥温度没有特别限制，但是较有利的是200℃或更低。
在本发明中，应当调整成膜溶液涂敷的厚度，以使成膜后树脂多孔层的表面高度几乎与导电块的高度相等。更具体地说，考虑到成膜过程中膜收缩系数，优选的涂敷厚度t(μm)应当为导电块高度h1(μm)至h1+(h1×10)(μm)。如果涂敷厚度小于导电块高度h1时，难以进行高精度的涂敷步骤。当超过该范围时，暴露到导电块上表面的步骤倾向于需要长时间。
根据本发明，导电块高度h1优选为2-100μm，更优选5-50μm。当高度h1太大时，整个表面将更难以变平。如果高度h1太小，易于产生涂敷不平整性。此外，有可能降低用作绝缘层的多孔层的击穿电压。
本发明中，如图1(f)所示，成膜后导电块2a的上表面2b应当从多孔膜5中露出。这种露出可以通过调整涂敷厚度t来得到。有时，由于膜的收缩得到的多孔层的厚度稍小于导电块的厚度。因此，有利的是，导电块的上表面在涂敷厚度t增加的同时露出。这种方法的实例包括使用排斥成膜溶液(即大的接触角)的金属作为构成导电块的金属的方法。对于这种金属，可以使用酮、铝、不锈钢等。此外，还有可能使用下述方法，即对导电块上表面进行表面整理过程。
对于其中成膜后导电块的上表面没有在成膜后从多孔层中露出的情况，有可能通过溅射蚀刻、表面碱性处理、等离子体蚀刻、抛光辊或类似方法除去形成在表面部分上的多孔层。
当使用前体(聚酰胺酸)制成聚酰亚胺基树脂的多孔层时，最后要在200℃-500℃下进行热处理以使前体(聚酰胺酸)被加热并闭环形成聚酰亚胺。
对于根据上述方法制成的金属箔层压板，使用蚀刻剂通过蚀刻在金属箔上形成图案，由此提供了导电层。根据金属类型选择蚀刻用蚀刻剂，并且可以使用干膜蚀刻剂等进行图案蚀刻。
此外，制成接线图案之前或之后，可以在树脂多孔层的孔中浸渍热固性树脂的原料组分。
对于浸渍原料组分的方法，可以使用各种涂布器直接在多孔层表面上涂敷热固性树脂的原料溶液的方法。然而，优选使用下述方法，即将用原料溶液涂敷基材表面并干燥该表面得到的固体涂敷膜施用到多孔膜的表面上，并通过加热和挤压进行浸渍。根据该方法，有可能避免由于热固性树脂原料溶液中含有的溶剂而使芳族聚酰胺溶胀，使多孔膜变形。
如上所述，可以制成金属箔层压板，该层压板包括带有几乎等高的导电块的金属箔，整体提供的树脂多孔层以及树脂多孔层的孔中浸渍的热固性树脂，其中导电块从树脂多孔层中露出。
如果需要的话，在图案形成后，通过加热和挤压，将金属箔层压板与作为下面的层的接线层整体层压，并且将该金属箔层压板用于制备多层接线板。此外，金属箔层压板与金属箔一起加热和挤压并整体层压，这样能够用作双面(double-sided)金属层压板或芯基材。
没有用热固性树脂浸渍的金属箔层压板能够通过粘合片材或粘合剂与金属箔或作为下层的接线层一起整体提供。
(1)整个多孔层的空隙率空隙率(％)＝{1-((重量/密度)/体积)}×100测试多孔层的体积和重量，并根据上述等式利用材料的密度得到空隙率(孔隙度)。
(2)多孔层表面的平均孔大小用扫描电子显微镜(SEM)给多孔层表面照相，得到多孔膜表面的平均孔大小。带有导电块的金属箔的制备实施例在一盎司重的金属箔上形成带有图案的遮蔽膜，通过蚀刻制备带有导电块的金属箔。带有导电块的金属箔的块高度为19μm，块直径为50μm。聚酰亚胺多孔层的制备实施例1将含有15重量份BPDA(二苯基四羧酸二酐)-DDE(二氨基二苯醚)-PPD(对苯二酰胺)基聚酰亚胺前体和85重量份的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)的成膜溶液以相同的厚度通过使用膜涂布器在带有导电块的金属箔表面上涂敷，涂敷时的缝隙为100μm。涂敷后立即将金属箔浸在25℃纯水中来凝固聚酰亚胺前体。凝固后，在90℃下干燥1小时或更长。干燥后，在400℃氮气中进行热处理3小时，聚酰亚胺前体被加热并闭环得到形成在铜箔上的聚酰亚胺多孔层。该层具有17μm的厚度和手指形孔隙结构，总空隙率为70％，平均孔大小为5μm。此外，导电块的上表面整个露出。
通过使用金属箔层压板，将含有50％重量甲基乙基酮的溴化双酚A型环氧树脂溶液的热固性树脂的原料组分涂敷，并浸渍在多孔层的多孔膜一侧，这样得到了优异的浸渍性能。聚酰亚胺多孔层的制备实施例2除了缝隙设定为150μm之外，按照实施例1的制备方法制备带有多孔层的金属箔层压板，多孔层的厚度大约为25um(没有导电块的位置的厚度)。当导电块的上表面一点也没有从金属箔层压板上露出时，通过抛光辊进行表面抛光以使导电块的上表面露出。芳族聚酰胺多孔层的制备实施例将芳族聚酰胺(Teijin limited生产的Cornex)溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，此外，将聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)(ISP JapanCo.Ltd生产的K-90)和水加入，得到一含有芳族聚酰胺(9重量份)、NMP(83重量份)、PVP(4重量份)和水(4重量份)的聚合物溶液。将该聚合物溶液使用膜涂布器在缝隙为100μm下以相同的厚度在带有导电块的金属箔上涂敷。然后，将该金属箔立即浸入到60℃的水箱中形成多孔层。随后，将金属箔保留在水中24小时，进行去溶剂化，然后进行干燥。该金属箔的厚度大约为18μm，并具有手指形孔隙结构，总空隙率为70％，平均孔大小大约为8μm。此外，导电块的上表面完全露出。
使用该金属箔层压板，将含有50％重量甲基乙基酮的溴化双酚A型环氧树脂的热固性树脂的原料组分对多孔层进行涂敷并浸渍在多孔膜一侧，结果得到了优异的浸渍性能。
权利要求
1.一种金属箔层压板的制备方法，包括通过湿凝固方法在金属箔上形成和结合树脂多孔层(5)的方法，其中使用了在成膜一侧表面上带有几乎等高的导电块(2a)的金属箔。
2.根据权利要求1的金属箔层压板的制备方法，其中调整成膜溶液(4)的涂敷量，以使成膜后树脂多孔层(5)表面的高度几乎等于所述导电块(2a)的高度。
3.根据权利要求1或2的金属箔层压板的制备方法，其中所述树脂多孔层(5)包括聚酰亚胺或芳族聚酰胺。
4.根据权利要求1-3中任一项的金属箔层压板的制备方法，其中所述导电块(2a)是通过蚀刻或电镀形成的金属块。
5.一种金属箔层压板，包括带有几乎等高的导电块(2a)的金属箔和整体层压的树脂多孔层(5)，导电块(2a)从树脂多孔层(5)上露出。
6.根据权利要求5的金属箔层压板，其中所述多孔层(5)包括聚酰亚胺或芳族聚酰胺。
7.根据权利要求5或6的金属箔层压板，其中所述导电块(2a)是通过蚀刻或电镀形成的金属块。
8.一种金属箔层压板，包括带有几乎等高的导电块(2a)的金属箔，整体层压的树脂多孔层(5)和浸渍在树脂多孔层(5)的孔中的热固性树脂，所述导电块(2a)从树脂多孔层(5)上露出。
9.根据权利要求8的金属箔层压板，其中所述树脂多孔层(5)包括聚酰亚胺或芳族聚酰胺。
10.根据权利要求8或9的金属箔层压板，其中所述导电块(2a)是通过蚀刻或电镀形成的金属块。
全文摘要
本发明涉及金属箔层压板的制备方法,包括通过湿凝固方法在金属箔上形成和附加树脂多孔层,其中使用了在成膜一侧的表面上带有几乎等高的导电块的金属箔。本发明还涉及金属箔层压板,包括带有几乎等高的导电块的金属箔和整体层压的树脂多孔层,其中导电块露出。本发明还涉及另一种金属箔层压板,包括带有几乎等高的导电块的金属箔,整体层压的树脂多孔层和浸渍在树脂多孔层的孔中的热固性树脂,其中导电块从树脂多孔层上露出。
文档编号B32B15/08GK1387398SQ021200
公开日2002年12月25日 申请日期2002年5月21日 优先权日2001年5月21日
发明者池田健一, 川岛敏行, 田原伸治 申请人:日东电工株式会社