CN109699131B - 制造多层基板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制造多层基板的方法，该方法包括：准备多个基板、以插入有粘结片的状态将基板进行堆叠、以及通过由加热器对堆叠的基板局部地进行加热并使粘结片局部地熔融来将基板粘合至彼此的第一粘合过程。基板中的每个基板均设置有通孔和覆盖通孔的内周表面的金属膜。在第一粘合过程中，金属膜由加热器加热并且热经由金属膜从加热器传递至粘结片。

Description

制造多层基板的方法

技术领域

本发明涉及制造多层基板的方法。

背景技术

日本未审专利申请公开NO.2010-123901(JP 2010-123901A)公开了一种制造多层基板的方法。该方法包括准备多个基板的步骤、以插入有粘结片的状态将基板进行堆叠的步骤、以及通过由加热器加热堆叠的基板以使粘结片熔融而将基板粘合至彼此的步骤。基板中的每个基板均设置有通孔，并且熔融的粘结片流入该通孔中，由此基板被粘合至彼此。

发明内容

在上述方法中，通过加热基板的包括通孔的区域而将定位在基板之间的粘结片熔融。在这种情况下，热经由基板传递至定位在基板之间的粘结片，但是相对而言热不会传递至由树脂材料等制成的基板。因此，为了将粘结片充分地熔融，需要将加热器的加热时间设定得相对较长，使得相应地，施加至基板的热传递至较宽的范围并且粘结片在比所需更宽的范围内熔融。本公开提供了一种用于在短时间内将定位在基板之间的粘结片熔融的制造多层基板的方法。

本公开的方面涉及制造多层基板的方法。该方法包括准备多个基板，以插入有粘结片的状态将基板进行堆叠，以及通过由加热器对堆叠的基板局部地进行加热并使粘结片局部地熔融而将基板粘合至彼此的第一过程。基板中的每个基板均设置有通孔和覆盖该通孔的内周表面的金属膜。在第一粘合过程中，金属膜由加热器加热并且热经由金属膜从加热器传递至粘结片。

在根据本公开的该方面的方法中，基板中的每个基板均设置有通孔和覆盖该通孔的内周表面的金属膜。因此，可以通过由加热器加热金属膜而经由金属膜对定位在基板之间的粘结片进行加热。由于金属膜的热导率高于基板的热导率，因此可以在短时间内对定位在基板之间的粘结片局部地加热。由于粘结片可以在短时间内熔融，因此可以缩短加热器的加热时间。因而，例如可以避免粘结片的熔融超出需求。

在根据本公开的该方面的方法中，加热器可以具有加热器头。在第一粘合过程中，加热器头可以与基板的包括通孔的区域接触。通过这种构造，可以在堆叠的基板被按压的同时经由金属膜加热粘结片。加热器的具体构造不受特别地限制，并且加热器可以是非接触型加热器(例如，辐射激光的加热器)。

在根据本公开的该方面的方法中，金属膜可以延伸至通孔的位于基板两侧的外侧。在第一粘合过程中，金属膜可以与加热器头和粘结片两者接触。通过这种构造，有效地执行从加热器头至粘结片的热传递。

在根据本公开的该方面的方法中，加热器头可以设置有接触表面和从接触表面突出的突出部分。在第一粘合过程中，当加热器头与包括通孔的区域接触时，接触表面可以与基板或金属膜接触并且突出部分可以设置在通孔中。通过这种构造，可以更有效地加热金属膜，并且因此，可以在短时间内将粘结片熔融。

根据本公开的该方面的方法还可以包括在第一粘合过程之后通过用一对加热压板来整体地按压堆叠的基板并将粘结片完全地熔融而将基板粘合至彼此的第二粘合过程。通过这种构造，在第一粘合过程中执行用于将基板固定至彼此的初步粘合，并且此后，在第二粘合过程中可以将基板牢固地粘合以形成多层基板。

在根据本公开的该方面的方法中，基板和粘结片中的每一者还可以设置有定位孔。当对基板进行堆叠时，基板和粘结片可以交替地堆叠同时将定位销插入到定位孔中，并且第一粘合过程可以在基板和粘结片由定位销支撑的状态下执行。如上所述，可以以较高的精度执行对每个基板的定位。

在根据本公开的该方面的方法中，通孔的数目和布置中的至少一者可以在基板中的至少两个基板之间不同。如上所述，可以在基板中的每个基板中自由地设置通孔，并且可以减少对布线设计的限制。

附图说明

将在下文参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术意义和工业意义，所述附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是示出了根据示例的多层基板的平面图；

图2是沿着图1中的线II-II截取的横截面图；

图3是示出了基板的平面图；

图4是示出了制造多层基板的方法的视图，该视图指示了以插入有粘结片的状态将多个基板进行堆叠的定位步骤(第一步骤)；

图5是示出了制造多层基板的方法的视图，该视图指示了通过加热器对基板的包括通孔的区域进行加热并使粘结片局部地熔融的第一粘合步骤(第二步骤)；

图6是图5中的VI部分的放大图；

图7是示出了制造多层基板的方法的视图，该视图指示了用加热压板沿竖向方向按压堆叠的基板并使整个粘结片熔融的第二粘合步骤(第三步骤)；以及

图8是示出了测量构成粘结片的材料的流动量的方法的视图。

具体实施方式

参照附图，将描述根据示例的多层基板10。如图1和图2中所示，多层基板10包括多个基板12。在基板12中的每个基板上印刷有包括多个焊盘和焊垫的各种布线图案(部分未示出)。基板12被堆叠并且插入有粘结片14。作为示例，在图2中三个基板12被堆叠，但构成多层基板10的堆叠的基板12的数目没有特别的限制。基板12中的每个基板均设置有多个通孔16。在多层基板10中，设置在基板12的一个表面上的布线图案经由通孔16连接至设置在另一表面上的布线图案。

如图1和图2中所示，基板12呈板状并且由具有绝缘性质的材料制成。例如，在本示例中，基板12由树脂材料比如玻璃环氧树脂制成。基板12的厚度尺寸没有特别的限制，例如可以是约0.4mm至1.6mm。要形成在基板12上的布线图案可以印刷在基板12的一侧或两侧上。

粘结片14也被称为树脂片或预浸料。构成粘结片14的材料没有特别的限制，可以使用任何材料，只要该材料具有绝缘性质并且在受热时将相邻的基板12粘合至彼此即可。例如，在本示例中，粘结片14由树脂材料比如玻璃环氧树脂制成。粘结片14的厚度尺寸没有特别的限制，例如可以是每片约50μm至250μm。粘结片14可以是单个片或者可以通过堆叠多个片而形成。

通孔16中设置有覆盖该通孔16的内周表面的金属膜18。在本示例中，通孔16形成为呈孔状，但该形状没有特别的限制，并且可以形成为沿着基板12的侧表面的槽形形状。构成金属膜18的材料可以是具有比树脂材料的热导率高的热导率的材料，并且该材料的示例包括金属材料比如铜。例如，树脂的热导率是0.4W/m·K，并且铜的热导率是396W/m·K。金属膜18的厚度尺寸例如可以是约20μm至30μm。包括金属膜18的通孔16的直径尺寸例如可以是约1.0mm。覆盖通孔16的内周表面的金属膜18可以延伸至通孔16的位于基板12两面的外侧，并且可以形成例如焊盘部分18a。

参照图3至图7，将描述制造该示例的多层基板10的方法。首先，准备基板12和粘结片14。在该准备步骤中，如图3中所示，基板12的两个端部部分处设置有边缘部分12x。边缘部分12x在稍后描述的第三步骤之后沿切割线X被切掉。边缘部分12x设置有定位孔22。这种构造也适用于粘结片14，并且定位孔24设置在边缘部分中(见图4)。在第一步骤中，如图4中所示，基板12定位成堆叠在一起并且插入有粘结片14。在第一步骤中，当定位销20插入穿过基板12的定位孔22和粘结片14的定位孔24时，基板12与粘结片14交替地堆叠。如上所述，可以以较高的精度实施每个基板的定位。此时，可以在基板12和粘结片14通过定位销20支撑的状态下执行稍后将描述的第一粘合步骤。

在第二步骤中，如图5和图6中所示，执行第一粘合步骤，在该第一粘合步骤中，通过加热器26对基板12的包括通孔16的区域进行加热并且粘结片14被部分地熔融。覆盖通孔16的内周表面的金属膜18设置在基板12的通孔16中。因此，当金属膜18由加热器26加热时，来自加热器26的热经由金属膜18传递至粘结片14。也就是说，加热器26经由通过金属膜18对定位在基板12之间的粘结片14进行加热。由于金属膜18的热导率高于基板12的热导率，因此可以在短时间内将定位在基板12之间的粘结片14局部地加热。此时，热沿图6中的箭头的方向传递。由于粘结片14可以在短时间内熔融，因此可以缩短加热器26的加热时间，并且例如可以避免使粘结片14熔融超过需求。

例如，在本示例中使用的加热器26具有经加热的加热器头26a，并且在第一粘合步骤中，经加热的加热器头26a与基板12的包括通孔16的区域接触。通过这种构造，可以在堆叠的基板12被按压的同时经由金属膜18对粘结片14进行加热。加热器26的具体构造没有特别的限制，作为另一示例，加热器26可以是非接触型的(例如，辐射激光的加热器26)。

加热器头26a可以设置有接触表面S1和从接触表面S1突出的突出部分26b。在第一粘合步骤中，当加热器头26a与包括通孔16的区域接触时，接触表面S1可以与基板12或金属膜18接触，并且突出部分26b可以设置在通孔16中。通过这种构造，可以更有效地加热金属膜18，并且因此，可以在更短时间内熔融粘结片14。

如上所述，金属膜18可以延伸至通孔16的位于基板12两面的外侧以形成焊盘部分18a。在第一粘合步骤中，金属膜18可以与加热器头26和粘结片14两者接触。通过这种构造，热被有效地从加热器头26a传递至粘结片14。通过采用本公开的技术，可以使用诸如印刷在基板12上的焊盘等部件的通孔16而无需额外的加工。因此，不需要单独设置用于粘合的通孔16，因此可以节省基板12的空间。

在第一粘合步骤中，例如，加热器头26a可以被按压并粘合至基板12的包括通孔16的区域。作为示例性的粘合条件，可以在按压压力为10N至20N并且加热器26的温度为320℃的情况下执行按压直到粘结片14达到140℃或更高的温度为止。

在第三步骤中，如图7中所示，用一对上下加热压板28对在第二步骤中堆叠的基板12进行按压(沿图7中的箭头的方向)并且使整个粘结片14熔融，从而执行将基板12粘合至彼此的第二粘合步骤。加热压板28中的每个加热压板均具有足够宽的按压表面S2，并且可以在均匀地加热整个基板12的同时进行按压。通过这种构造，在第一粘合步骤中执行用于将基板12固定至彼此的初步粘合，并且此后，在第二粘合步骤中将基板12牢固地粘合以形成多层基板。例如，第二粘合步骤可以通过在真空下或减压条件下进行热压来执行。在这种情况下，作为示例性的按压条件，理想的是在220℃的设定温度下执行包括以0.3MPa的压力进行的第一按压和以3.0MPa的压力进行的第二按压的两步按压成形。在这种情况下，执行第一按压的持续时间和执行第二按压的持续时间没有特别的限制，例如可以分别为2.5分钟。

最后，当移除多层基板的基板12和粘结片14的边缘部分(在图3中从切割线X至端部部分的包括定位孔22、24的部分)时，则完成多层基板10，然而这并非是必然需要的步骤。在采用如上所描述的本公开的技术的制造方法中，未在已制成的多层基板中形成通孔16，多层基板10可以通过使用预先设置有通孔16的基板12来制造。因此，在基板12中的至少两个基板之间，通孔16的数目或布置中的至少一者可以是不同的。如上所述，可以在基板12中的每个基板中自由地设置通孔16，并且可以减少在布线设计上的限制。

将描述本示例中的粘合条件。第一粘合步骤中的加热温度可以设定成使得粘结片14达到140℃或更高。另外，考虑到传热速率，加热器26的温度没有特别的限制，可以设定至300℃或更高。在本示例中，采用具有30％或更少的流动量的粘结片14。这里所涉及的流动量是表示流动性的指标并且通过以下方法来测得。也就是说，如图8中所示，粘结片14的样本100在加热至175℃的同时以1.6MPa的压力进行按压。此时，从初始形状向外周侧部流动的流动部分100a的重量比率为所述流动量。

用于将多层基板按压成形的按压条件可以进行不同地改变。如上所述，在本示例中采用的按压条件被应用于包括在220℃的设定温度下以0.3MPa的压力进行的第一按压和以3.0MPa的压力进行的第二按压的两步按压成形，并且第一按压的持续时间和第二按压的持续时间均为2.5分钟。作为替代性按压条件，当将设定温度降低至190℃时，以3.0MPa的压力进行的第二按压的持续时间可以延长至7.5分钟。前文提及的按压条件是用于能够在短时间内实现按压成形的高速成形的按压条件，但是即使在如上所述的按压条件下也可以形成多层基板。

替代性地，代替前述用于高速成形的按压条件，可以采用如下的一系列的按压条件。在这种按压条件下，首先，在施加0.8MPa的压力的同时将温度以3℃/min的速率从室温升高。当温度达到80℃时，将这种状态保持15分钟。接下来，将温度以2.5℃/min的速率从80℃升高，并且在温度达到110℃的状态下，将压力增大至3.0MPa。最后，当温度达到180℃时，将这种状态保持45分钟。多层基板也可以在如上所述的按压条件下形成。

尽管上文已经详细描述了一些具体示例，但是这些示例仅仅是说明性的并且不限制权利要求的范围。权利要求中描述的技术包括以上例示的具体示例被不同地修改和改变的那些技术。本说明书或者附图中所描述的技术元素单独地或以各种组合的方式发挥技术的实用性。

Claims (5)

1.一种制造多层基板的方法，所述方法的特征在于包括：

准备多个基板；

以插入有粘结片的状态将所述基板进行堆叠；以及

通过利用加热器对堆叠的所述基板局部地进行加热并使所述粘结片局部地熔融来将所述基板粘合至彼此的第一粘合过程，其中：

所述基板中的每个基板设置有通孔和覆盖所述通孔的内周表面的金属膜；以及

在所述第一粘合过程中，所述金属膜被所述加热器加热并且热经由所述金属膜从所述加热器传递至所述粘结片，

并且其中：

所述加热器具有加热器头；以及

在所述第一粘合过程中，经加热的所述加热器头与所述基板的包括所述通孔的区域接触，

并且其中：

所述加热器头设置有接触表面和从所述接触表面突出的突出部分；以及

在所述第一粘合过程中，当所述加热器头与包括所述通孔的所述区域接触时，所述接触表面与所述基板或所述金属膜接触，并且所述突出部分设置在所述通孔中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述金属膜延伸至所述通孔的位于所述基板两面的外侧；以及

在所述第一粘合过程中，所述金属膜与所述加热器头和所述粘结片两者接触。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于还包括：在所述第一粘合过程之后，通过用一对加热压板完全地按压堆叠的所述基板并使所述粘结片完全地熔融来将所述基板粘合至彼此的第二粘合过程。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述基板和所述粘结片中的每一者还设置有定位孔；以及

当对所述基板进行堆叠时，将所述基板与所述粘结片交替地堆叠同时将定位销插入到所述定位孔中，并且所述第一粘合过程是在所述基板和所述粘结片通过所述定位销支撑的状态下执行的。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述基板中的至少两个基板之间，所述通孔的数目和布置中的至少一者是不同的。

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