CN1229002C - 电路形成基板及电路形成基板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能确保通电连接良好的电路形成基板。该基板的结构特征是，具有层间连接手段的绝缘基板材料中包含加强材料，上述绝缘基板材料的厚度在上述加强材料的厚度以上且在上述加强材料厚度的1.5倍以下。

Description

电路形成基板及电路形成基板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于各种电子仪器的电路形成基板及电路形成基板的制造方法。

背景技术

随着近年来电子仪器的小型化、高密度化，搭载电子部件的电路形成基板也从原来的单面基板发展为采用双面基板、多层基板，正在开发能将更多电路和部件集成在一块基板上的高密度基板(例如，日刊工业新闻社发行的《表面实装技术》1997年1月号，高木清著，《惊人的组合式多层PWB开发动向》)。

现用图例来说明以往例。

图3A所示的基板材料1是一种作为电路形成基板用加强材料的玻璃纤维织布中预浸热固性环氧树脂等而做成的B级状态的所谓预成形料。通过采用热辊等的层压法，在基板材料1的两面压接薄膜2。

然后，如图3B所示，用激光等加工方法，在基板材料1上形成通孔3之后，将铜粉等导电粒子和热固性树脂、固化剂、溶剂等进行混捏，将浆状导电胶4充填到通孔中，得到图3C所示的结构。然后，剥离薄膜2得到图3D所示的导电胶4突出的形状，在其两侧配制铜箔5。接着，如图3E所示用热压装置(图中未示出)通过热压法使基板材料1热固化，导电胶4被压缩，使表里的铜箔5实现通电连接。此时，基板材料1中浸渍的环氧树脂呈流动状态，流出到外侧，形成流出部6。尔后把端部的多余部分切除，得到图3F所示形状。再通过腐蚀等方法，把铜箔5加工成所希望的图案，形成电路7，得到图3G所示的双面电路形成基板。

但是，按上述电路形成基板的制造方法，在通过导电胶形成电路形成基板的表里两面的电路以及多层电路形成基板的情况下，存在着表层电路和内层电路的通电连接不稳定的情况。

为了考察其原因，发明者进行了实验试制，并对制成的电路形成基板进行了解析，结果确认上述接触不良的原因是由于图3E所示导电胶4中的导电粒子从通孔3流到外部产生流出粒子8等的缘故。

也就是说，要实现理想的通电连接，必须沿图中上下方向压缩导电胶4，这样既能使导电胶导电粒子之间有效、牢固地接触，又能与铜箔5牢固接触。但是，如从3D到3E的工序中形成流出部6那样，基板材料1中的热固性树脂在加热压缩时向外侧的开放端流动。此时，流动的热固性树脂会引起导电胶4中的导电粒子沿图中横向挤流的现象。其结果是，不能有效进行导电胶4的压缩，造成起因于导电胶4的通电接触不稳定。在上述说明中，虽然是对使用玻璃织布和热固性树脂做基板材料的情况进行了说明，但即便是使用除玻璃以外的无机纤维或芳族聚酰胺纤维等有机纤维，或使用织布之外的无纺布做加强材料的情况下，也同样会出现接触不良的现象。

尤其是在使用织布的情况下，由于使用了织布的结构流动阻力小，上述热固性树脂的流动变得显著，所以通过导电胶来实现通电连接便很难了。

发明者反复进行了各种实验，考察了通电接触不良的通孔部周边的情况，结果发现，图3E所示的流出粒子8多在基板材料的表面侧看到。进一步究其原因，得到如下结论。

在使用玻璃纤维织布做的预成形料作为基板材料的情况下，基板材料具有图4所示的截面形状。也就是说，基板材料1是通过在玻璃纤维织布9上，用环氧树脂漆等热固性树脂做浸渍树脂10进行浸渍，再用滚筒等调节浸渍树脂10的厚度，得到所希望的厚度之后，干燥之，通过B级化工序而制得的。因此，相对于初期玻璃纤维织布9的厚度，加上在其表面形成的浸渍树脂10的层厚，便是基板材料1的厚度。表面形成的浸渍树脂10层，在上述电路形成基板制造工序中的热压工序中剧烈流动，在基板材料1的表面附近产生大量流出粒子8，其结果便导致起因于导电胶4的层间接触不良。

在用通常的预成形料做基板材料用电路形成基板时，通过热压可使预成形料完全固化，也就是说在C级化后，通过使用钻头等工具实施打孔和用铜等金属进行电镀来实现层间连接，上述的问题就不会产生。近年来，在高密度电路形成基板中开发了这样一种工艺，即在B级状态的基板材料中形成的通孔内填充导电性物质，通过这种导电胶等来实现层间连接。但采用这种方法制造电路形成基板时，上述问题一直明显存在。

作为电路形成基板，在设计上对层间的绝缘层厚度有各种要求，预成形料中使用的加强材料的厚度种类有限，所以目前如图4所示，大多数情况下都使用浸渍树脂10层比较厚的基板材料。

发明内容

针对上述以往存在的问题，发明者进行大量实验和样品试制，从其结果分析发现，基板材料的表面附近，即存在于加强材料上下的浸渍树脂为主体的部分的厚度与浸渍树脂和加强材料成为一体的基板材料中心部分的厚度保持适当的比率是很重要的。也就是说，上述比率不合适的情况下，在基板材料的表面附近，导电粒子等的层间连接手段在进入热压等工序时，会引起起因于基板材料成分的流动等造成流出的现象。

本发明的电路形成基板的制造方法中，B级状态基板材料含有作为加强材料的织布或无纺布，或织布与无纺布的混合材料。在热压工序中，成形后的上述B级状态基板材料的厚度在上述加强材料厚度以上、上述加强材料厚度1.5倍以下。

本发明中，利用导电胶等层间连接手段可有效实现通电连接。

另外，在本发明的电路形成基板的制造材料中，加强材料在基板材料中的重量比占30％以上、60％以下，或加强材料的厚度在基板材料厚度的50％以上、90％以下。

本发明中，利用导电胶等层间连接手段可有效实现通电连接。

其结果是，使用了导电胶等的层间通电连接的可靠性大幅度提高，可提供高密度且品质优良的电路形成基板。

附图说明

图1A～1G是本发明实施方式1的电路形成基板的制造方法的工艺截面图。

图2A～2E是本发明实施方式2的电路形成基板的制造方法的工艺截面图。

图3A～3G是以往例1的电路形成基板的制造方法的工艺截面图。

图4是以往例2的电路形成基板的制造用材料的截面模拟图。

具体实施方式

本发明的电路形成基板的制造方法的特征是，在(1)金属箔或贴在支撑体上的金属箔或贴在支撑体上形成了电路图的金属箔(2)设置了层间连接手段的B级状态基板材料(3)备有电路或金属箔的B级状态基板材料(4)备有电路或金属箔的C级状态基板材料，或备有电路或金属箔和层间连接手段的C级状态基板材料之中，包括将含有至少1种以上B级状态基板材料的2种以上的金属箔或基板材料作为层叠物进行层叠的层叠工序，上述层叠工序中包括伴随加热及加压的热压工序，上述B级状态基板材料中含有作为加强材料的织布或无纺布或织布与无纺布的混合材料，在热压工序中，成形后的上述B级状态基板材料的厚度在上述加强材料厚度以上且在上述加强材料厚度的1.5倍以下。本发明在热压工序中采用层间连接手段有效实现了层间的通电连接。

本发明的权利要求1所述的电路形成基板的制造方法中，层间连接手段是填入B级状态基板材料中所形成的贯通或非贯通孔中的导电物质，该导电物质通过在热压工序中有效地压缩形成低电阻的层间连接等。

本发明提供了电路形成基板的制造方法，该方法的特征是，导电物质是以导电粒子和树脂成分为主体的导电胶。导电物质填入贯通孔或非贯通孔的作业十分简便，与此同时所形成的层间连接手段具挠性，所以对热冲击和机械重复应力的可靠性有所提高。

本发明提供了具有两面或多层电路的电路形成基板，该基板的特征是，具备使上述电路在层间实现通电连接的层间连接手段，上述存在层间连接手段的层的基板材料中含有作为加强材料的织布或无纺布或织布与无纺布的混合材料，上述层间连接手段存在层的基板材料的厚度在上述加强材料的厚度之上且在上述加强材料厚度的1.5倍以下。通过热压工序中的层间连接手段有效实现了层间通电连接。

本发明提供了一种电路形成基板，该基板的特征是，层间连接手段是填入在基板材料中形成的贯通孔或非贯通孔的导电物质。在得到低阻力的层间连接的同时，能够容易地在多层电路形成基板等中沿基板厚度方向实现层间连接部的重叠。

本发明提供了一种电路形成基板，该基板的特征是，导电物质为以导电粒子和树脂成分为主体的导电胶，能够得到可靠性较高的层间连接。

本发明提供了电路形成基板的制造用材料，该材料使用导电物质作为层间连接手段，用于在制造工序中压缩上述导电物质的电路形成基板的制造，该材料的特征是，含有作为加强材料的织布或无纺布或织布与无纺布的混合材料，上述加强材料在基板材料中的重量比占30％以上、60％以下。热压工序中的基板材料的流动可以得到控制，层间连接手段的形成稳定。

本发明提供了电路形成基板的制造用材料，该材料使用导电物质作为层间连接手段，用于在制造工序中压缩上述导电物质的电路形成基板的制造，该材料的特征是，含有作为加强材料的织布或无纺布或织布与无纺布的混合材料，上述加强材料的厚度在基板材料厚度的50％以上、90％以下。热压工序中的基板材料的流动可以得到控制，层间连接手段的形成稳定。

实施方式1

图1A～1G是表示本发明实施方式1的电路形成基板的制造方法以及电路形成基板的制造用材料的工艺截面图。

如图1A所示，准备两面贴有厚度20μm薄膜2的基板材料1。基板材料1是使用玻璃纤维织布作为加强材料的预成形料。为了表达作为加强材料的玻璃纤维织布的厚度，使用常用的公称厚度这一数据。

薄膜2采用厚度为20μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。也可不用PET薄膜，而用喷镀了环氧树脂等热固性树脂的薄膜作为薄膜2。

如图1B所示，使用二氧化碳激光，加工出直径约200μm的通孔3。

然后，如图1C所示，用丝网印刷等方法将导电胶4填入通孔3中。导电胶4是将直径约5μm的铜粉和热固性树脂及硬化剂一起混捏而制成的。为了调整粘度也可以在导电胶中添加溶剂。

如图1D所示，剥离基板材料1两面的薄膜2，得到与薄膜2厚度相当的导电胶4突出的基板材料1之后，在两面配置铜箔5。

在基板厚度方向上经过加热加压的热压工序，得到图1E所示的形状。此时基板材料1中的热固性树脂流动，形成流出部。

如图1F所示，将基板材料1的周边部切断成所需尺寸之后，用腐蚀等方法在铜箔5上形成电路图7，得到图1C所示的双面电路形成基板。

按以上工艺制造电路形成基板的情况下，为了解决以往例中所述的由于导电胶4的导电粒子流动而导致的通电连接不良的问题，发明者对各种基板材料和热压工艺条件进行了研究。

使用厚度为60、80、100μm的3种普通的印刷电路板用平纺玻璃纤维织布作为加强材料，在加强材料中浸渍的热固性树脂的量以重量比作为树脂量表示。浸渍的热固性树脂用干燥机B级化，制得预成形料。测定热压后的基板厚度，算出与玻璃织布厚度之比。然后，在制得的双面基板上通过500个直径约200μm的通孔串联配置层间连接部，形成试验图案，测定其电路电阻。算出每一处的表里连接电阻值，即连接双面基板表里的层间连接部一处的电阻值的平均值作为通孔电阻值。

现将以上结果归纳于表1。

                                表1

序号	玻璃织布的厚度T1(μm)	预成形料的厚度(μm)	热压后的基板材料厚度T2(μm)	厚度比T2/T1	通孔电阻值(mΩ)
						1	60	94	70	1.17	3
2	60	112	95	1.58	30
						3	60	133	115	1.92	不规则
4	80	120	105	1.31	3.8
						5	100	165	125	1.25	4.5
6	100	185	155	1.55	120

从表1的结果可知，基板材料1中的加强材料，即实施方式1中热压后的厚度(T2)在玻璃纤维织布的厚度(T1)的1.5倍以下的情况下，电阻值很稳定。

另外，实验编号1的样品的通孔电阻值虽然较低，但把铜箔5从基板材料1剥离的皮尔(ピ-ル)强度比通常低，在对皮尔强度有更高要求的用途中使用的情况下，树脂量需约增加66％，最好是67～68％。

如果对实验编号2的试样进行高温高湿条件下的保存可靠性试验，则可以看到通孔电阻值的上升。因此，测定热压后的基板厚度，得到将T2/T1之比控制在1.5以下为好的结论。

为了更好的通电连接，图1E状态下的基板材料1压制后，虽然越薄越有效，但是另一方面，上述皮尔强度的问题和热压工序中的成形性以及制造后述的多层电路基板时埋入内层电路形成基板的电路凹凸的必要性等理由，得到了压后厚度至少要在加强材料厚度以上这样的实验结果。

还有，在把上述压后厚度(T2)减得太薄的情况下，存在加强材料中的纤维与铜箔接触，容易引起铜迁移等问题，这也通过试样的可靠性试验等的结果得到确认。

另外，从实验结果确认，作为达到上述基板材料的压后厚度(T2)的手段，将基板材料中加强材料的比例控制在30％以上、60％以下，把在图1A状态的基板材料1的厚度设定在加强材料厚度的2倍到1.1倍之间，即把加强材料厚度调整到基板材料1厚度的50％～90％。

实施方式2

实施方式1对双面电路形成基板作了说明。实施方式2则对图2所示的制造多层电路形成基板的情况进行说明。

首先，准备图2A所示的双面电路形成基板11。如图2B所示，把填充了导电胶4的基板材料1以及铜箔5对准位置配置在双面电路形成基板11的表里。在此状态下，通过热压装置等加热加压，对基板材料1进行成形和固化，得到图2C的形状。此时，流动的基板材料1的成分形成流动部6。

然后，切断周边多余的部分，得到图2D所示的形状，之后用腐蚀铜箔等方法形成电路图7，得到图2E所示的4层电路形成基板。

在这样的多层电路形成基板的制造中，通过采用本发明的电路形成基板的制造方法及制造用材料，可以形成良好的层间通电连接。

另外，本实施方式所采用的双面电路形成基板11可以是实施方式1中所述的基板，但也可采用通常电镀法形成层间连接的基板，如图2B所示，双面电路形成基板11可采用基板材料1能临时压接这样的结构。

现说明该制造方法的例子。如图2A所示的电路形成基板的两面，使用层压等方法，如图1A～G所示，按薄膜2、基板材料1、电路形成基板7、薄膜2的顺序贴合。然后，用激光加工方法加工出通孔3，在通孔3中填入导电胶4，然后剥离薄膜2，再把铜箔5配置在外侧进行热压。

上述实施方式1和2中，基板材料，即作为预成形料说明的材料的例子，可使用在通常的玻璃纤维织布或无纺布中浸渍热固性树脂再B级化处理的材料，也可以不用玻璃纤维而采用芳族聚酰胺纤维等有机纤维。

另外，可采用织布和无纺布的混合材料作为加强材料，例如，将在2张玻璃纤维之间夹入玻璃纤维无纺布这样的材料作为加强材料。

另外，本发明的实施方式中，作为热固性树脂可采用选自环氧系树脂、环氧-三聚氰胺系树脂、不饱和聚酯系树脂、酚醛系树脂、聚酰亚胺系树脂、氰酸盐系树脂、氰酸酯系树脂、萘系树脂、尿素系树脂、氨基系树脂、醇酸系树脂、硅系树脂、呋喃系树脂、聚氨酯系树脂、氨基醇酸系树脂、丙烯酸系树脂、氟系树脂、聚二苯醚系树脂、氰酸盐酯系树脂等1种或2种以上混合而成的热固性树脂组成物，或者经过热塑性树脂改性的热固性树脂组成物，根据需要还可以添加阻燃剂和无机填充剂。

另外，也可以不用铜箔而用由点固在支撑体的金属箔组成的电路。

以上说明了使用导电胶作为层间连接手段的情况，但作为导电胶，除了把铜粉等导电粒子与含有固化剂的热固性树脂混捏而制得之外，还可以把导电粒子与适当粘度的高分子材料或溶剂等混合而制得。

另外，除了导电胶以外，也可以用电镀等形成的柱状导电性突起、未胶化的粒径较大的导电粒子单独作为层间连接手段。

产业上利用的可能性

在上述本发明的电路形成基板的制造方法和电路形成基板中，层间连接手段所在层的基板材料厚度应在上述加强材料厚度以上、且在上述加强材料厚度的1.5倍以下，导电胶等层间连接手段可有效实现通电连接。

特别是作为基板材料的预成形料的加强材料，使用玻璃等纤维织布的情况下，不仅发挥织布所具有的尺寸稳定性及铜箔等剥离强度大的优点，还能发挥能使层间连接稳定化这一特别的效果。

另外，在本发明的电路形成基板的制造用材料中，通过把加强材料占基板材料中的重量比设定为30％以上、60％以下，或者加强材料的厚度设定在基板材料厚度的50％以上、90％以下等，通过导电胶等层间连接手段可有效实现通电连接。

作为以上结果，使用了导电胶等的层间通电连接的可靠性大幅度提高，可以提供高密度且品质优异的电路形成基板。

Claims (8)

1.电路形成基板，所述基板包括具有贯通孔的绝缘基板、填入上述贯通孔的层间连接手段和在上述绝缘基板两面形成的电路图，其特征在于，上述绝缘基板由含有纤维加强材料的热固性树脂形成，上述纤维加强材料包含织布或无纺布，并且上述绝缘基板的厚度在上述纤维加强材料的厚度以上且在上述纤维加强材料厚度的1.5倍以下。

2.如权利要求1所述的电路形成基板，其特征还在于，所述电路形成基板由多块基板层叠而成。

3.如权利要求1所述的电路形成基板，其特征还在于，上述纤维加强材料的重量在上述绝缘基板重量的30％以上、60％以下。

4.如权利要求1所述的电路形成基板，其特征还在于，上述层间连接手段以导电粒子和树脂成分为主体。

5.电路形成基板的制造方法，所述方法包括基材形成工序和在加热条件下对包含前述基材的层叠体进行加压处理的热压工序，基材形成工序包括在两面有薄膜的B级预成形料上形成贯通孔的工序，在上述贯通孔内填入导电材料的工序，以及填入上述导电材料后除去两面的薄膜的工序，上述B级预成形料中包含纤维加强材料，上述纤维加强材料包含织布或无纺布，上述热压工序是对上述预成形料进行加压处理，使上述绝缘基板的厚度达到上述纤维加强材料的厚度以上且在上述纤维加强材料厚度的1.5倍以下的工序。

6.如权利要求5所述的电路形成基板的制造方法，其特征还在于，以重量比计上述预成形料中包含30％以上、60％以下的上述纤维加强材料。

7.如权利要求5所述的电路形成基板的制造方法，其特征还在于，上述预成形料中的上述纤维加强材料的厚度为上述预成形料整体厚度的50％以上、90％以下。

8.如权利要求5所述的电路形成基板的制造方法，其特征还在于，上述导电材料是以导电粒子和树脂成分为主体的导电胶。

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