专利名称：叠置的多层电路板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种叠置的多层电路板，其在加热和压力下形成为一体。
背景技术：
迄今，已经公知一种形成叠置的多层电路板的方法。在JP-A-2006-49502中公开了一种典型方法。在该公知方法中，交替地 叠置由热塑性树脂制成的绝缘层与各自具有电路图形的导体层以形 成叠层体。然后，在加热情况下对叠层体进行加压，以将叠置的多层 电路板形成为整体。在加压过程中，将缓冲部件置于叠层体和热压板 之间以将压力均匀地施加到叠层体。通过形成在通孔中的层间连接器 电连接所述层，所述通孔形成在相邻的导体层之间。在通过将压力和热量施加到叠层体而将多层电路板形成为整体 的工艺中，所施加的压力在叠层体的整个表面上是不均匀的。这是由 于与其它位置相比在特定位置处形成了较大数量的电路图形，并且没 有均匀地形成层间连接部分。通过将缓冲部件设置在叠层体和热压板 之间，可以在一定程度上将压力调整成均匀地施加到叠层体。然而， 施加到叠层体的压力仍保持相当高的不平衡。有可能被施加过高热量 和压力的热塑性树脂流到所施加的压力和热量较小的其它位置。这使 得电路图形变形，导致电路板较不可靠。发明内容考虑到上述问题作出了本发明，且本发明的目的是提供一种改进
的非常可靠的叠置的多层电路板。通过蚀刻附着到树脂膜上的金属层在热塑性树脂膜上形成电路 图形。将填充有导体膏的通孔形成在电路图形上，以电连接形成在相 邻层上的电路图形。叠置具有电路图形的多个热塑性树脂膜，形成叠 层体。将叠层体与缓冲部件和压力调整片一起设置在一对热压板之 间。为了将基本均匀的压力施加到叠层体，在压力调整片上在与其它 位置相比所叠置的电路图形的数量较小的位置处形成突出部分。通过从该对热压板向叠层体施加压力和热量，形成具有交替叠置 的多个绝缘层和导体层的多层电路板。由于将压力调整片的突出部分 压在叠层体上的与其它位置相比所叠置的导体层的数量较小的位置 处，所以将基本均匀的压力施加到叠层体。因此，将热塑性树脂膜彼 此均匀地结合在一起，并且也将通孔中的膏充分地转换为合金。可以将形成在压力调整片上的突出部分压在叠层体的上表面或 下表面上，或者压在两个表面上。在作为整体的多层电路板的表面上 形成与压力调整片的突出部分相对应的凹陷部分。可以根据叠置的导 体层的数量确定凹陷部分的深度以将均匀的压力施加到叠层体。根据本发明，使叠置的多层电路板均匀且牢固地结合，并且将通 孔中的导体膏充分地转换为形成层间连接部分的合金。通过更好地理 解以下参考附图所述的优选实施例，本发明的其它目的和特征将变得 显而易见。
图1A是示出由热塑性树脂膜和形成在该树脂膜上的电路图形构 成的图形膜的截面图；图1B是示出具有热塑性树脂膜、形成在该树脂膜上的电路图形 以及填充穿过该树脂膜形成的通孔的导体膏的另一图形膜的截面图；图2是示出包括多个图形膜的叠层体的截面图，每一个图形膜彼
此分隔开，以更好地示出叠层结构；图3示出用于将叠层体和包括压力调整片的片设置在一对热压 板之间的工艺；图4是示出具有形成在其上的突出图形的压力调整片的平面图； 图5是示出通过热压对其进行加压和加热的叠层体的截面图； 图6是示出通过热压形成为整体的叠置的多层电路板的截面图； 图7是示出形成在叠置的多层电路板表面上的凹陷部分的深度与在对叠层体进行加压的过程中使用的压力调整片的数量之间的关系的图；图8是示出层间连接部分的维氏硬度与在对叠层体进行加压的 过程中使用的压力调整片的数量之间的关系的图；图9是示出层间连接部分的电阻变化量与在对叠层体进行加压 的过程中使用的压力调整片的数量之间的关系的图；图10是示出在热压中设置的叠层体和一对压力调整片(作为图 3所示实施例的改进形式)的截面图；以及图11是示出在上表面和下表面上具有凹陷部分的叠置的多层电 路板(作为图6所示实施例的改进形式)的截面图。
具体实施方式
将参考图l一9对本发明的优选实施例进行说明。首先，参考图 l一5，对根据本发明的叠置的多层电路板的结构及其制造方法进行说 明。如图1A所示，在热塑性树脂膜11的一个表面(在该特定实施 例中在背表面上)形成电路图形12，从而制造图形膜10a。作为热塑 性树脂膜11 ，在该实施例中使用厚度为25 — 100 u m的由液晶聚合物 (LCP)制成的树脂膜。通过蚀刻粘贴到热塑性膜11的背表面上的 导体箔形成电路图形12。在该实施例中，导体箔由铜(Cu)制成， 但是其可以由具有低电阻的其它金属制成，例如金(Au)、银(Ag)或铝(Al)。电路图形可以通过除蚀刻之外的方法如印刷方法形成。如图1B所示，通过将导电膏14添加到图形膜10a来形成另一 图形膜10b。形成通孔13使其从热塑性膜11的上表面穿过该热塑性 膜达到电路图形12的上表面。可以通过将二氧化碳激光辐射在热塑 性膜11上来形成通孔。或者，可以使用紫外线YAG激光或准分子激 光来代替二氧化碳激光。尽管可以通过机械加工形成通孔，但是优选 使用激光，这是因为通孔容易通过激光来形成，而不会损坏导体图形 12。通孔13填充有导电膏14。通过将有机溶剂加到金属粉末如银 (Ag)或锡(Sn)粉末中并通过将它们混合成膏来形成导电膏14。 可以额外地使具有低熔点的玻璃粉、有机树脂或无机填料与该膏混 合。通过丝网印刷机、分配器等将导电膏14施加到通孔13中。如图2所示，叠置图形膜10a、 10b由此形成叠层体20。尽管图 2所示的图形膜彼此分离，但是使它们相互紧密接触地叠置。图2中 的粗曲线表示尽管未全部示出但是还有更多的层被叠置。这也同样适 用于图3、 5、 6、 lO和ll。最上面的图形膜10a不具有填充有膏14 的通孔13，叠置在底部的两层图形膜不具有形成在其中心部分处的 电路图形12，而其它图形膜10b都是一样(全部通过背表面形成电 路图形12且在中央形成填充有导电膏14的通孔13)。例如，叠置的 图形膜10a、 10b的数量为24或以上。在该特定实施例中，24个电 路图形12叠置在叠层体20的两边，而22个电路图形叠置在叠层体 20的中央部分。叠层体20的结构不限于该实例，但是可以根据表面 (垂直于叠置方向的表面)上的位置使叠置的电路图形12的数量不 同。如图3所示，将叠层体20与其它片和部件一起设置在一对热压 板80之间。从底部到顶部，按照以下顺序设置片和部件缓冲部件 30、隔离膜50、压力调整片40、隔离膜60、叠层体20和隔离膜70。 缓冲部件30用于抑制从热压板80施加到叠层体20上的压力的 不平衡。如上所述，叠置的电路图形12的数量不一致，即，叠置在 中央部分的电路图形12的数量小于叠置在边缘部分的电路图形12 的数量。因此，将较高的压力施加到两边，且将较低的压力施加到中 央部分。通过设置缓冲部件30，可以利用缓冲部件30的弹性缓解压 力的不平衡。缓冲部件30必须具有弹性和耐久性。可以将金属、矿物或树脂 纤维用作缓冲部件30。更具体地，缓冲部件30可以由以下材料制成: 由诸如不锈钢纤维的金属纤维形成的无纺板或编织物或纺织布；由聚 四氟乙烯树脂制成的膜；由Kevlar (商标)制成的Hyper Sheet (商 标)；或者由玻璃纤维、矿毛绝缘纤维或石棉制成的片。当在通过热 压进行加压之前从叠层体20中清除空气时，由于在这种情况下缓冲 部件30仅需要弹性，因此将耐热橡膏用作缓冲部件30。尽管通过使用缓冲部件30来缓解压力的不平衡，但是需要进一 步提高施加到叠层体20上的压力的均匀性。为此目的，使用压力调 整片40。尤其，当将导电膏14设置在中央部分中时，导电膏14可 能没有被充分地转换成合金，与施加到两边的压力相比施加到所述中 央部分的压力较低，如在图3所公开的实施例中那样。即，如果包含 在导电膏14中的银和锡颗粒没有得到充分受压，则这些颗粒将不完 全地转换成合金，尽管颗粒部分地转换成合金。如果使这种非完全合 金经受重复的温度变化，则在该非完全合金中会形成裂缝，导致其电 阻的增加。如果发生这种情况，则电路板不正常工作。图4示出压力调整片40的实例。压力调整片40由绝缘片41和 形成在其上的突出图形42构成，所述绝缘片41由诸如液晶聚合物的 热塑性树脂制成。绝缘膜41具有例如12U m的厚度，并且利用诸如 铜的金属材料形成具有预定高度的突出图形42。突出部分42形成在
与所施加的压力必须增加的位置相对应的一个位置或多个位置处。在图3所示的该特定实例中，突出部分41形成在绝缘片41的中 央。通常，所施加的压力必须增加(即，叠置的电路图形12的数量 小于其它位置和/或形成填充有导电膏14的通孔13)的位置借助于 CAD来计算，并且形成蚀刻片。使用蚀刻片将突出部分42的图形形 成在绝缘片41上。隔离膜50、 60、 70例如由聚酰亚胺制成。它们必须有弹性以根 据压力调整片41的变形而变形，并且在完成加压过程之后易于与相 邻层分离。在将叠层体20和其它层设置在一对热压板80之间之后，通过热 压对叠层体20进行加压和加热，如图5所示。例如，将叠层体20 加热到处在200—400。C范围内的温度并且以5.0Mpa的压力进行加 压。热压板80由诸如不锈钢的材料制成，并且通过向其提供电流来 进行加热。或者，热压板80可以通过嵌入在其中的电加热器或嵌入 在其中的热液通路来进行加热。通过在加热时对叠层体20进行加压，软化热塑性树脂膜11并使 其相互连接。将通孔13中的导电膏14转换成合金。更具体地，将导 电膏14中的锡颗粒液化并使其覆盖银颗粒，并由此形成合金。此外， 导电膏14中的锡颗粒和形成电路图形12的铜相互扩散，从而形成电 连接。在热压中进行加热和加压的过程中，使压力调整片40变形，如 图5所示。通过压力调整片40和缓冲部件30使叠层体20的中央部 分升高并且变形，在所述叠层体20的中央部分叠置的电路图形12 的数量较小且抵抗所施加压力的阻力小。以这种方式，将基本均匀的 压力施加到叠层体20。一完成加热和加压过程，就将叠层体20转换成如图6所示的叠 置的多层电路板IOO。从完成的电路板100上除去隔离膜50、 60和
70。如图6所示，将热塑性树脂膜11转换成绝缘层111，将电路图 形12转换成导体层112，并且将导电膏14转换成层间连接部分114。 在电路板100的背表面上，形成与压力调整片40的突出部分42相对 应的凹陷部分142。在叠置的多层电路板100中，绝缘层lll和导体 层112交替叠置，并且通过层间连接部分114使导体层112电连接。将参考图7—9所示出的图，对电路板100的一些特性进行说明。 参考图7，将说明相对于在加压和加热过程中使用的压力调整片40 的数量的凹陷部分142的深度D (图6所示)。在加压和加热过程之 前叠层在两边上的总厚度约为1300Jim，叠置的电路图形12在所述 两边上数量大。在加压和加热过程之前叠置在中央部分处的总厚度约 为1200ixm，叠置的电路图形12在所述中央部分处数量小。艮P，厚 度差约为100um。如果将均匀的压力和热量施加到叠层体60，凹陷 部分142的深度D在理想情况下为100 ix m。在实际情况下，当不使用压力调整片40时，凹陷部分142的深 度D约为46um，如图7所示。当使用一个压力调整片40时，深度 D变为约51ym，而当使用两个压力调整片时，深度D变为约54.5 U m。这证明了通过使用压力调整片40可以改善施加到叠层体20的 压力的均匀性。通过使用两个片，可以得到更多的改善。图8示出相对于在加压和加热过程中使用的压力调整片40的数 量的层间连接部分114的维氏硬度。当不使用压力调整片40时，维 氏硬度在110—155 HV的范围内(在相同条件下测试若干样品)。当 使用一个压力调整片40时，维氏硬度在130—175 HV的范围内。当 使用两个压力调整片40时，维氏硬度在145—205 HV的范围内。这 意味着施加到导电膏14的压力量通过使用压力调整层40而增加，所 述导电膏14设置在其中施加较小压力的中央部分中。通过使用它们 中的两个，能进一步增加压力。图9示出在温度循环测试期间层间连接部分114的电阻变化量。 在该测试中，温度在负55"C到正125。C的范围内变化约IOOO次。在 该测试期间，测量最高电阻和最低电阻之间的差值。当不使用压力调 整片40时，电阻差在0.01 — 0.3Q的范围内。当使用一个压力调整片 40时，电阻差在0.01—0.15Q的范围内。当使用两个压力调整片40 时，电阻差在0.01—0.02Q的范围内。这意味着当不使用压力调整片40时电阻变化量大，这是由于没 有施加用于组合导电膏14中的颗粒的充分压力。如果没有使导电膏 14中的金属颗粒充分组合，则层间连接部分114的电阻根据温度变 化在较高的范围内变化。通过使用压力调整片40，抑制电阻变化量。 通过使用它们中的两个，进一步抑制电阻变化量。这意味着通过使用 压力调整片40将足够的压力施加到位于叠层体20的中央部分中的导 电膏14。本发明不限于上述实施例，而是可以对其进行各种修改。例如， 用于形成压力调整片40的绝缘片41可以由除液晶聚合物之外的其它 材料制成，例如热塑性树脂或金属箔，只要该材料具有耐热性即可。 绝缘片41的厚度不限于12um的均匀厚度。可以使绝缘片41中的 与叠层体20的增加所施加压力的位置相对应的部分厚于其它部分。隔离膜50、 60和70的位置不限于图3所示的位置。可以根据加 压过程中的实际需要对它们的位置进行各种选择。至于位于缓冲部件 30上的隔离膜50，不必要求具有容易剥离的特性。尽管在前述实施例中将压力调整片40设置在叠层体20的下表面 之下，但是也可以将其设置在叠层体20的上表面上。如图10所示， 可以将压力调整片40设置在叠层体20的上表面和下表面上。在这种 情况下，所完成的电路板100a具有两个凹陷部分，上凹陷部分142b 和下凹陷部分142a，如图11所示。突出图形42可以通过除蚀刻金属膜或板之外的各种方法来形 成，只要突出图形42形成在所希望的位置处即可，在上述所希望的 位置处需要增加所施加的压力。突出图形42的高度可以不一致，但 是其在位置和位置之间可以是不同的，以便将均匀的压力施加到叠层 体20。虽然已经参考前述优选实施例示出和说明了本发明，但是对于本 领域技术人员而言显而易见的是，在不背离由附属权利要求所限定的 本发明范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的变化。
权利要求
1、一种多层电路板(100)，包括由热塑性树脂制成的绝缘层(111)；具有电路图形的导体层(112)，交替地叠置所述导体层与所述绝缘层，从而形成叠层体；以及层间连接部分(114)，各自形成在连接相邻导体层的通孔(13)中，其中在一对热压板(80)之间对所述叠层体进行加压同时进行加热，从而形成作为整体的所述多层电路板(100)；以及至少在所述多层电路板的上表面或下表面上形成凹陷部分(142)，所述凹陷部分位于叠置的导体层(112)的数量小于叠置在所述多层电路板中的所述导体层的最大数量的位置处。
2、 如权利要求l所述的多层电路板，其中所述凹陷部分(142)形成在叠置的所述导体层的数量比所述最 大数量少预定数量的位置处。
3、 如权利要求1或2所述的多层电路板，其中-所述层间连接部分(114)包括由两种以上的金属材料构成的金属颗粒，所述金属颗粒在从所述热压板(80)施加的热量和压力下形 成合金；以及所述凹陷部分形成在与形成有至少一个层间连接部分(114)的 位置相对应的位置处。
4、 如权利要求1或2所述的多层电路板，其中 形成所述凹陷部分(142)，其深度(D)根据叠置在形成所述凹陷部分的位置处的所述导体层(112)的数量来确定。
5、 如权利要求4所述的多层电路板，其中叠置的所述导体层(112)的数量越小，形成的所述凹陷部分(142) 的深度(D)就越深。
6、 如权利要求1或2所述的多层电路板，其中 所述凹陷部分(142)仅形成在所述多层电路板的一个表面上，可以形成在所述上表面或所述下表面上。
7、 如权利要求1或2所述的多层电路板，其中 所述凹陷部分(142a、 142b)形成在所述多层电路板(100a)的两个表面上。
8、 一种制造多层电路板(100)的方法，包括 形成图形膜(10a、 10b)，其各自具有形成在热塑性树脂膜(11)上的电路图形(12);叠置多个图形膜(10a、 10b)，从而形成叠层体(20);对所述叠层体(20)进行加压同时对其进行加热，从而形成作为 整体的所述多层电路板(100)，其中在所述加压步骤中，至少在所述多层电路板(100)的上表面或 下表面上、在与其它位置相比所叠置的电路图形(12)的数量较小的 位置相对应的位置处，形成凹陷部分(142)。
全文摘要
叠置各自具有形成在其上的电路图形(12)的多个热塑性树脂膜(11)。在热塑性树脂膜中形成填充有导体膏(14)的通孔(13)，以电连接相邻层。在一对热压板(80)之间在加热的情况下对叠层体(20)进行加压，从而形成作为整体的多层电路板(100)。为了在加压过程中将均匀的压力施加到叠层体(20)，将形成在压力调整片(40)上的突出部分(42)压在叠层体(20)的一部分上，在该部分处所叠置的电路图形(12)的数量小于其它部分。以这种方式，将多个热塑性膜(11)均匀地结合在一起，并且将通孔(13)中的膏(14)充分地转换成合金。由此，增强了叠置的多层电路板的可靠性。
文档编号H05K3/46GK101212870SQ20071015379
公开日2008年7月2日 申请日期2007年9月25日 优先权日2006年12月26日
发明者原田敏一, 近藤宏司 申请人:株式会社电装