专利名称：导电膏与印刷线路板之间的粘结强度改进及其生产方法
技术领域：
本发明涉及印刷线路板，它通过将诸如铜箔的金属箔粘结至层压板的双侧而形成，层压板包括纸衬底，例如酚醛纸材料作为基底的纸衬底，还涉及该种印刷线路板的生产方法。
作为一种通过镀通孔进行连接的技术，存在一种技术，其中供镀通孔用的粗制孔充装有导电膏，从而设置在印刷线路板双侧上的铜箔接合面被加以电连接。此外还有，这些通过应用铜膏制成的印刷线路板例如称为铜膏镀通孔印刷线路板，其中作为导电膏的铜膏通过混合细铜粉加热固化树脂制成。
当按上述方法生产铜膏镀通孔印刷线路板时，例如，镀通孔用的铜箔接合面设置在成为印刷线路板基底的基底衬底的双侧上，此后，用于镀通孔的粗制孔成形于铜箔接合面中。然后，粗制孔用铜膏充装，接着通过干燥和固化以获得铜膏镀通孔。
但是，上述的铜膏镀通孔印刷线路板具有以下问题，即设置在双侧上的铜箔接合面的表面是平面，因此，铜箔接合面与铜膏之间的粘结强度是薄弱的。
考虑到上述情况，本申请人等提出了一种印刷线路板，其中铜膏与铜箔接合面之间的粘结强度的加强是通过以下方法获得，即在镀通孔用的铜箔接合面的表面中形成一个空心部分(日本专利特许公开号Hei 10-206277)。
在普通的印刷线路板中，例如酚醛纸衬底、环氧纸衬底、纸复合衬底等可用作基底衬底。但是在铜膏镀通孔印刷线路板中，酚醛纸衬底由于下述生产问题不能应用。
例如，在铜膏镀通孔印刷线路板的生产过程中，如
图15所示，用于镀通孔的铜箔接合面101被设置在基底衬底100的双侧上，而供镀通孔用的粗制孔102则钻在铜箔接合面101中。然后，粗制孔102充装铜膏103，接着，通过在约60至100℃下的干燥步骤以及在150至160℃下的热固化步骤，从而形成铜膏镀通孔。
但是在这样的生产过程中，当酚醛纸衬底被用作基底衬底100时，酚醛纸衬底的基底材料树脂中所含的挥发性成分，诸如甲醇、1-丁醇、2-甲基-1-丙醇、甲醛、甲苯、水扬乙醛等以及含于纸材料中的水份会在干燥步骤和热固化步骤中生成排气。
排气在充装干基底衬底100的粗制孔102的铜膏103中产生图15所示的爆破(气孔)104和图16所示的气泡105。造成衬底缺陷。
考虑到上述情况，本申请人等深入地进行研究，以防止在铜膏103中产生爆破104和气泡105，并提出了一种印刷线路板，在其中，例如在一个通过充装铜膏103而形成的辅助孔附近设置了通孔，用以排放气体(日本专利特许公开号Hei 11-177497)。
近年来，由于对各种电子装置的价格降低的关注，对降低铜膏镀通孔印刷线路板价格的要求日益增多。
因此，还是在铜膏镀通孔印刷线路板中，要求用酚醛纸基底的衬底材料形成基底衬底，它是最廉价和最方便买到的。
考虑到以上情况，本申请人等再次研究，能否应用酚醛纸衬底100来制作铜膏镀通孔印刷线路板。
结果，本申请人等已发现，在应用前述发明(日本专利特许公开号Hei10-206277)生产铜膏镀通孔印刷线路板时，在铜箔接合面101与铜膏103之间不能获得足够的粘结强度是由于以下原因。
图17展示了所获结构的实例，其中铜膏镀通孔印刷线路板是应用酚醛纸衬底作为基底衬底制成的。
图17所示的铜膏镀通孔印刷线路板包括由酚醛纸衬底制成的基底衬底100，以及设置在基底衬底100双侧上的铜箔接合面101。然后，在铜箔接合面101中钻出供镀通孔用的粗制孔102，粗制孔102用铜膏103加以充装，接着，通过干燥和固化，以产生一个铜膏镀通孔。
在按上述方法生产铜膏镀通孔印刷线路板时，进行了在吸潮以后的焊料耐热强度的破坏性试验等，作为对线路板可靠性的评估，此破坏性试验造成在形成于粗制孔102周边的铜箔接合面101与铜膏103之间产生片状剥落106。
特别是，在将此情况，此处具有诸如酚醛纸衬底的纸衬底作为基底的双侧包铜层压板被用作基底衬底100，与另一情况，此处具有诸如环氧玻璃衬底的玻璃衬底的双侧包铜层压板被用作基底衬底100，进行比较后发现，铜膏103与铜箔接合面101之间的交界面上的片状剥落106在采用纸衬底作基底的双侧包铜层压板情况更容易发生。
据说，产生于铜膏103与铜箔接合面101的交界面上的片状剥落106是由于，具有纸衬底作为基底的双侧包铜层压板与具有玻璃衬底作为基底的双侧包铜层压板的热膨胀和收缩特征存在差别。
文中，酚醛纸衬底的热膨胀和收缩特征示于图13中，而环氧玻璃衬底的热膨胀和收缩特征示于图14中。
图13和14所示的热膨胀和收缩特征采用所谓的TMA方法进行测量，其中试样在10℃/min的速率下从室温开始加热，而厚度方向的热膨胀系数在热分析装置上加以测量。
相互比较图13和14所示的热膨胀和收缩特征，可看到，图13所示的酚醛纸衬底与图14所示的环氧玻璃衬底相比，在厚度方向相对加热温度改变具有更大的尺寸改变系数。
这意味着，环氧玻璃衬底具有在厚度方向较低的热膨胀系数和较小的基底材料的潮气吸收性，而酚醛纸衬底具有在厚度方向较高的热膨胀系数和较大的基底材料的潮气吸收性。
结果，在采用酚醛纸衬底作为基底衬底100制作铜膏镀通孔印刷线路板时，焊料耐热强度试验期间的膨胀应力要大于采用环氧玻璃衬底的情况，且片状剥落106产生于铜箔接合面101与铜膏103之间。
特别是，发现，片状剥落106容易发生在粗制孔102周边的铜箔接合面与铜膏103之间。
因此，为了应用最价廉和最易买到的以酚醛纸为基底的衬底材料生产铜膏镀通孔印刷线路板，要求采取以下方法，即阻止可能发生于供镀通孔用的粗制孔周边的铜箔接合面与铜膏之间的片状剥落，以便进一步提高铜箔接合面与铜膏之间的粘结强度。
根据本发明的一个方面，提出了一种印刷线路板，它通过将金属箔粘结至层压板的双侧上制成，层压板包括纸衬底，其中，金属箔接合面设置在纸衬底的双侧上，并具备通孔，该通孔要充装导电膏，每一金属箔接合面设置有金属箔去除部分，该金属箔去除部分具有预定的形状，并至少接触一部分通孔。
按上述的本发明的印刷线路板，由于金属箔去除部分设置在通孔的周边上，而此处是迄今容易发生金属箔接合面的片状剥落的部位，导电膏将不易从金属箔接合面片状地剥落，金属箔接合面与导电膏之间的粘结强度能提高。
此外，根据本发明的另一方面，提出一种印刷线路板生产方法，此种印刷线路板通过将金属箔粘结至层压板的双侧上制成，层压板包括纸衬底，该生产方法包括的步骤有在双侧包金属箔层压板的双侧上成形金属箔接合面；对每一金属箔接合面设置具有预定形状的金属箔去除部分；在金属箔接合面中成形通孔；以及，给通孔充装导电膏，并干燥和固化所充装的导电膏。
根据本发明的印刷线路板的生产方法，形成金属箔接合面的步骤能与为金属箔接合面设置具有预定形状的金属箔去除部分的步骤同时进行，只需改变抗蚀剂图形，因此可能为金属箔接合面设置具有预定形状的金属箔去除部分，而不需增加生产步骤的数目。
本发明的以上及其余目的、特点和优越性由下述说明及所附权利要求，并结合附图，将变得更为清晰，附图借助举例展示了本发明的若干较优实施例。
图17是一张视图，它示意地表示了按相关现有技术提出的印刷线路板中镀通孔的结构。
在本实施例中，描述了一个实例，其中，例如由酚醛树脂浸渍的纸衬底制成的酚醛纸衬底被用作印刷线路板。
此处的镀通孔不仅包括这样的镀通孔，它用于对设置在衬底两侧的金属箔接合面，诸如铜箔接合面进行电连接，以及用于组成部分引线的插入，还包括所谓的辅助孔，它仅用于金属箔接合面的电连接。
图1是一个顶视图，它示意地展示了按本发明第一实施例提出的，在镀通孔形成之前的印刷线路板的结构。图2是沿图1所示印刷线路板的箭头II-II截取的截面图。
如图1和2所示，按第一实施例提出的印刷线路板包括用于镀通孔的铜箔接合面1，它们设置在酚醛纸衬底4的两侧上。
酚醛纸衬底4的表面是粗糙表面5，从而在酚醛纸衬底4与铜箔接合面1之间制造出强化的粘结强度。
铜箔接合面1成形成环形，而用于镀通孔的通孔(粗制孔)3设置于每一铜箔接合面1的中心。在通孔3的周边，环形的空心部分2设置成接触通孔3。
环形空心部分2借助例如蚀刻通过去除设置在酚醛纸衬底4的两侧上的铜箔接合面1而形成，而酚醛纸衬底4的粗糙表面5则露出在空心部分2的底表面上。
图3是一个顶视图，它示意地展示了按第一实施例提出的，在镀通孔形成后的印刷线路板的结构。图4是沿图3所示印刷线路板的IV-IV箭头的截面图。
图3和4所示印刷线路板的获取方法是，对图1和2所示的通孔1充装铜膏6，然后通过干燥和热固化，以形成对设置在酚醛纸衬底4的两侧上的铜箔接合面1进行电连接的镀通孔。
这时，充装在形成于通孔3的周边的环形空心部分中的铜膏6被固化，粘结至酚醛纸衬底4的构成环形空心部分2的底表面的粗糙表面5上。
铜膏6通过混合作为导电材料的铜粉和作为粘结剂的热固化树脂而制成。
这时，酚醛纸衬底4的酚醛树脂的铜膏6的粘结剂树脂的相互粘合性能比较好。
此外，由于环形空心部分2的底表面是粗糙表面5，铜膏6与酚醛纸衬底4之间的粘结强度由于锚定效应而进一步牢固。
另外，由于通过去除铜箔而形成的环形空心部分2设置在通孔3的周边，而此处是至今容易发生铜箔接合面1与铜膏6之间片状剥落的部位，因而铜膏6与铜箔接合面1之间的片状剥落可能性很小。
因此，按照第一实施例的印刷线路板，铜膏6与铜箔接合面1之间的粘结强度加强；例如，在吸潮后焊料耐热强度的破坏性试验中铜膏6不会从铜箔接合面1片状地剥落，因而，铜膏6与铜箔接合面1之间的连接可靠性能大大加强。
由此，应用价廉的酚醛纸衬底4的铜膏镀通孔印刷线路板能实现。
图5是一个顶视图，它示意地示展了根据本发明第二实施例提出的印刷线路板在镀通孔成形之前的结构。
如图5所示，在根据第二实施例的印刷线路板中，同样地，铜箔接合面11成形成环状，而用于镀通孔的通孔13设置在铜箔接合面11的中心。
此外，铜箔接合面11设置有例如8条凹槽部分(窄缝)12，它们成形成从与通孔13接触的位置径向向外。
这些窄缝12是铜箔去除部分，它们借助蚀刻通过去除设置在酚醛纸衬底4的两侧上的铜箔接合面11而形成，而酚醛纸衬底4的粗糙表面5，如上述图2所示的，露出于每一窄缝12的底表面上。
虽未加表示，通孔13充装有铜膏6，然后通过干燥和热固化，从而形成镀通孔，它将设置在酚醛纸衬底4的两侧上的铜箔接合面11加以电连接。
这时，充装在从通孔13径向向外的窄缝12中的铜膏6也被固化，粘结至构成窄缝12的底表面的、酚醛纸衬底4的粗糙表面上。
这样，同样，酚醛纸衬底4的酚醛树脂和铜膏6的粘结剂树脂的相互粘合性能比较好，且窄缝12的底表面是粗糙表面5，能提供锚定效应，从而铜膏6与酚醛纸衬底4之间的粘结强度变得更为牢固。
此外，由于窄缝12成形成与通孔13相接触，而此处是至今容易发生铜箔接合面11与铜膏6之间的片状剥落的部位，因而不可能有铜膏6与铜箔接合面11之间的片状剥落。
因此，在印刷线路板按上述方式生产的场合，同样，铜膏6与铜箔接合面11之间的粘结强度得到加强，且铜膏6与铜箔接合面11之间没有片状剥落，从而铜膏6与铜箔接合面11之间的连接可靠性加强，且可能实现应用价格低廉的酚醛纸衬底4的铜膏镀通孔印刷线路板。
图6是一个顶视图，它示意地展示了根据本发明第三实施例提出的印刷线路板在镀通孔成形之前的结构。
如图6所示，在根据第三实施例的印刷线路板中，同样地，铜箔接合面21成形成环状，而用于镀通孔的通孔23设置在铜箔接合面21的中心，且例如4个空心部分22设置成接触通孔23。
这些空心部分22也是借助蚀刻通过去除设置在酚醛纸衬底4的两侧上的铜箔接合面21而形成，而酚醛纸衬底4的粗糙表面5，与图2的方式相同，露出于空心部分22的底表面上。
此外，虽未加表示，通孔23充装有铜膏6，然后通过干燥和热固化，从而形成镀通孔，它将设置在酚醛纸衬底4的两侧上的铜箔接合面21加以电连接。
这时，充装在成形成接触通孔23的空心部分22中的铜膏6也被固化，粘结至构成空心部分22的底表面的、酚醛纸衬底4的粗糙表面上。
这时，同样地，酚醛纸衬底4的酚醛树脂和铜膏6的粘结剂树脂的相互粘合性能比较好，且空心部分22的底表面是粗糙表面，能提供锚定效应，从而铜膏6与酚醛纸衬底4之间的粘结强度进一步牢固。
此外，由于空心部分22成形成与通孔23相接触，而此处是至今容易发生铜箔接合面21与铜膏6之间的片状剥落的部位，因而不可能产生铜膏6与铜箔接合面21之间的片状剥落。
因此，在印刷线路板按此方式生产的情况，同样地，铜膏6与铜箔接合面21之间的粘结强度得到加强，且铜膏6不会从铜箔接合面21片状地剥落，这样，铜膏6与铜箔接合面21之间的连接可靠性能加强，并可能实现应用价格低廉的酚醛纸衬底4的铜膏镀通孔印刷线路板。
图7是一个顶视图，它示意地展示了根据本发明第4实施例提出的印刷线路板在镀通孔成形之前的结构。
如图7所示，在根据第4实施例提出的印刷线路板中，同样地，铜箔接合面31成形成环状，而用于镀通孔的通孔33设置于铜箔接合面31的中心，而矩形空心部分32则设置在通孔33的周边中。
矩形空心部分32也是借助蚀刻通过去除设置在酚醛纸衬底4的双侧上的铜箔接合面31而形成，而酚醛纸衬底4的粗糙表面5以上述图2的相同方式露出在空心部分32的底表面上。
在此情况，同样地，虽然未表示，通孔33充装有铜膏6，然后通过干燥和热固化，以便形成镀通孔，它将设置在酚醛纸衬底4的两侧上的铜箔接合面31加以电连接。
这时，充装于设置在通孔33周边的空心部分32中的铜膏6也被固化，粘结至构成空心部分32的底表面的酚醛纸衬底4的粗糙表面上。
因此，在此情况，锚定效应也获得于构成空心部分32的底表面的粗糙表面5与铜膏6之间，从而铜膏6与铜箔接合面31之间的粘结强度变得坚固。
此外，由于空心部分32成形在通孔33的周边上，而此处是至今容易发生铜箔接合面31的片状剥落的部位，因此不可能产生铜膏6从铜箔接合面31的片状剥落，而铜膏6与铜箔接合面31之间的连接可靠性能得到加强。
据此，可能实现应用价格低廉的酚醛纸衬底4的铜膏镀通孔印刷线路板。
接着，按本实施例提出的印刷线路板的生产方法将参考图8至12的示意图加以说明。
在此实施例中，作为一个实例，对生产按上述第一实施例提出的印刷线路板的生产步骤进行了说明。
首先，在此实施例中，如图8中所示，应用了双侧包铜层压板，它包括粘结在酚醛纸衬底4的双侧上的铜箔61。
在图形印刷步骤中，如图9所示，抗蚀刻薄膜(正图形)62成形于双侧包铜层压板的铜箔61上。
此处，抗蚀刻薄膜62的图形不仅包括用于成形线路的线路图形63和成形铜箔接合面1的外周边的图形，还包括用于通过去除铜箔形成环形空心部分2的图形。
此处，正是在双侧包铜层压板上形成铜箔接合面1的步骤和在铜箔接合面1中成形环形空心部分2的步骤是同时实现的。
接着，铜箔61的露出部分接受蚀刻，去除抗蚀刻剂，从而环形空心部分2如图10所示地与线路图形63和铜箔接合面1同时形成。
然后，将成为镀通孔的通孔3通过应用例如NC多轴钻机而形成，从而完成了设置有与通孔3相接触的环形空心部分2的铜箔接合面1。
此后，为了加强铜箔接合面1与铜膏6之间的粘结强度，铜箔接合面1的表面接受为糙化而进行的抛光、采用稀硫酸进行的酸洗等。
接着，如图11所示，抗焊料剂64打印在不同于铜箔接合面1的部分上，进行固化处理，然后在通孔3的内侧充装铜膏65，且铜箔接合面1的表面涂覆有铜膏65。
按此方式将铜膏65施加至铜箔接合面1的表面上时，环形空心部分2的内侧也充装着铜膏65。
在通孔3和环形空心部分2充装有铜膏65，以及铜箔接合面1的表面涂覆有铜膏65之后，在约60至100℃下进行干燥步骤，以及在150至160℃下进行热固化步骤，从而如图12所示，铜膏65被固化，设置在酚醛纸衬底4的两侧上的铜箔接合面1被铜膏65进行电连接，产生了如图3和4所示的铜膏镀通孔印刷线路板。
因此，根据上述这一印刷线路板的生产方法，对铜箔接合面1设置环形空心部分2的步骤与线路图形63和铜箔接合面1的成形步骤是同时进行的，因此，要实现此过程只需改变抗蚀剂的图形，而不需增加步骤。
本申请人等在根据上述印刷线路板生产方法生产的印刷线路板上进行了破坏性试验，诸如吸潮后的焊料耐热强度试验。
结果，证实了在铜膏65与铜箔接合面1之间，即使在应用酚醛纸衬底4的情况也不发生片状剥落。
此外，还发现，就镀通孔的最大传导电阻而言，与相关的现有技术相比，能获得稳定的电阻值。
在本实施例中描述的铜箔去除部分的形状只是一些实例，在本发明提出的印刷线路板中的铜箔去除部分不限于这些形状；铜箔去除部分可采用任何形状，只要至少其一部分接触设置有通孔的铜箔接合面中的通孔，且此通孔要充装有导电膏。
虽然已说明在本实施例中，基底衬底是一种酚醛纸衬底，但这仅是一个实例，且应用纸基底材料，例如环氧纸衬底作为基底衬底的印刷线路板也可获得相同的效果，环氧纸衬底是通过用环氧树脂浸渍纸基底材料而生产的，而环氧纸复合材料由玻璃材料和环氧纸材料构成。
此外，虽然已说明铜膏作为本实施例中导电膏的一个实例，但是例如将银粉与热固化树脂等混合制成的银膏也可用作本发明中的导电膏。
此外，虽然描述的本实施例采用双面印刷线路板作为实例，但并不限于双面印刷线路板，本发明能应用于多层印刷线路板中内侧层之间的电连接图形。
除此之外，虽然按第一实施例提出的印刷线路板的生产案例已被用作按本实施例提出的印刷线路板的生产方法中的一个实例，但按上述第2至第4实施例提出的印刷线路板，以及按其它实施例提出的印刷线路板自然也可通过图8至12中所示的生产步骤加以生产。
如上所述，在按本发明提出的印刷线路板中，设置有将应用导电膏充装的通孔的铜箔接合面具有铜箔去除部分，其形状是预定的，且至少接触通孔的一部分，从而导电膏与铜箔去除部分之间的粘结强度得到加强。
特别是，在本实施例中，铜箔去除部分的底表面是粗糙表面，它提供锚定效应，从而导电膏与铜箔接合面之间的粘结强度能制作成更为牢固。
除此外，铜箔去除部分设置在通孔的周边，此处是铜箔接合面至今容易发生片状剥落的部位，从而导电膏与铜箔接合面之间片状剥落的可能性很小。
因此，按本发明提出的印刷线路板，在导电膏与铜箔接合面之间不会发生片状剥落，从而导电膏与铜箔接合面之间的连接可靠性能大大加强，这样，可能实现这样的一种铜膏镀通孔印刷线路板，它应用价廉的纸基底材料作为基底衬底。
除此外，按照本发明的印刷线路板的生产方法，形成铜箔去除部分的步骤能与形成普通线路图形和铜箔接合面外周边的步骤同时实现，因而只需改变抗蚀剂图形就能实现该过程，而不会增加成本。
权利要求
1.一种印刷线路板，通过应用包括纸衬底的双侧包金属箔层压板制成，其中金属箔接合面设置在所述纸衬底的双侧上，并具备通孔，该通孔要充装导电膏，每一金属箔接合面设置有金属箔去除部分，它具有预定的形状，并至少接触一部分所述通孔。
2.根据权利要求1的印刷线路板，其特征在于，所述金属箔去除部分的表面是粗糙表面。
3.根据权利要求1的印刷线路板，其特征在于，所述金属箔去除部分形成一个围绕所述通孔的环形。
4.根据权利要求1的印刷线路板，其特征在于，所述金属箔去除部分是凹槽部分，它们从所述通孔径向地形成。
5.根据权利要求1的印刷线路板，其特征在于，所述金属箔去除部分形成一个围绕所述通孔的矩形。
6.根据权利要求1的印刷线路板，其特征在于，所述纸衬底是酚醛纸材料。
7.根据权利要求1的印刷线路板，其特征在于，所述纸衬底是环氧纸材料。
8.根据权利要求1的印刷线路板，其特征在于，所述纸衬底是环氧纸复合材料，它包括玻璃材料和环氧纸材料。
9.根据权利要求1的印刷线路板，其特征在于，所述导电膏是一种铜膏。
10.一种印刷线路板的生产方法，该印刷线路板通过应用包括纸衬底的双侧包金属箔层压板制成，该方法包括的步骤为在所述双侧包金属箔层压板的双侧上形成金属箔接合面；对每一所述金属箔接合面设置具有预定形状的金属箔去除部分；在所述金属箔接合面中形成通孔；以及给所述通孔充装导电膏，并干燥和固化所述充装的导电膏。
全文摘要
铜箔接合面具有要充装铜膏的通孔,并设置有位于通孔周边的环形空心部分,此处是至今容易发生铜膏与铜箔接合面之间片状剥落的部位,从而得到应用酚醛纸衬底的铜膏镀通孔双侧印刷线路板,其中铜箔接合面与铜膏之间的粘结强度得到加强。
文档编号H05K1/11GK1382008SQ01122488
公开日2002年11月27日 申请日期2001年7月13日 优先权日2001年4月25日
发明者松田良成 申请人:索尼株式会社