CN1434674A - 以预浸基材作为粘着层制作多层电路板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以预浸基材作为粘着层制作多层电路板的方法。所述的多层电路板是由若干单位电路薄板堆栈组成，并以预浸材作为粘着层。所述的单位电路薄板由一纤维强化的双顺丁烯二酸酰亚胺/三氮阱复合树脂绝缘层，与至少一面的图案化导电层所共同组成。所述的预浸材也由双顺丁烯二酸酰亚胺/三氮阱复合树脂构成。在堆栈单位电路薄板之前，将双顺丁烯二酸酰亚胺/三氮阱复合树脂沉积在单位电路薄板的表面，以填充金属图案间的空隙。其优点在于可消除预浸材表面的纤维突出及任何两单位电路薄板间形成空隙的现象，该方法制作出的多层电路板具有优良的粘着性及高抗热性，并提供良好的可靠度。
Description
技术领域
本发明涉及一种电路板的制作方法，特别是指一种高密度多层电路板(multilayer circuit board)的制作方法。
背景技术
一般印刷电路板由玻璃/纤维强化的环氧树脂(epoxy resin)所构成。然而，随着电子工业中集成电路微小化的趋势，环氧树脂在许多现代高速组件的高热和电的作用上却不如人意。为了制造高电路密度的多层电路板，缩短传播延迟(propagation delays)，提升操作温度和取得更高的可靠性，一些更高级的材料，例如双顺丁稀二酸酰亚胺(bismaleimide，BMI)、氰酯树脂(cyanate ester，CE)和双顺丁稀二酸酰亚胺/三氮阱复合树脂(bismaleimide triazine-based，BT)都可满足制作工艺的需要。而在这些材料中，双顺丁稀二酸酰亚胺/三氮阱复合树脂(以下简称BT树脂)被认为是最具潜力的一种。
通常BT树脂是由双顺丁稀二酸酰亚胺(bismaleimide)与多功能的氰酯类(Polyfunctional cynate ester)合成而成：
其中双顺丁稀二酸酰亚胺为第一分子型式(formula I)，且其Ar1可为芳香醚(aromatic ester)、苯基(phenyl group)、烷基(alkyl group)、环烷基(cycloalkyl)或其混合体；且其氰酯类分子中至少含有两氰基(-OCN)。而第二分子型式(formula II)的双功能氰酯类(bifunctional)：
N≡C-O-Ar2-O-C≡N
其中Ar2可为氢(H)、苯基(phenyl group)、烷基(alkyl group)、环烷基(cycloalkyl)或其混合体，且此氰酯可经三聚环化(cyclotrimerized)形成-三氮六环(triazine)结构物。另外，所形成的BT树脂可借由添加如环氧树脂(epoxy resin)、聚胺酯(polyurethane)、环胺(polyamine)及丁二烯(butadiene)等树脂以调节其性质。卤素(Halogen)也可与其结合以增加其防火性能。而通常典型的BT树脂可由二苯基甲烷(diphenylmethane)基双顺丁稀二酸酰亚胺与不同莫耳比例的2，2-双(4-□苯基)联苯酚(biphenol A)氰酯树脂混合制成。
常见制作多层电路板的方法是以预浸材(prepreg)为粘着剂(adhesion)将若干单位电路薄板进行叠合而成。美国专利第4,526,835号公开了一种借由纤维强化(fiber-reinforced)的BT基板完成多层电路板的制作方法，如图1所示，该方法利用BT基(BT-based)预浸材为粘着层而叠合单位电路薄板1。各单位电路薄板1包含纤维强化的BT绝缘层(insulation layer)2，且至少在BT绝缘层2的一面上设置有电路层3。两单位电路薄板1借着预浸材4以热键结(heat bonded)方式达到叠合的目的。
美国专利第4,075,757号公开了一种在两单位电路薄板间，利用两片纤维强化的环氧(epoxy)预浸基材作为粘着层，以叠合形成多层电路板的方法。另一美国专利第5,544,773号也公开丁应用预浸基材作为粘着层以制造多层电路板的方法，且该专利更提出使用两片环氧基(epoxy-based)预浸基材而非一片环氧预浸基材作为粘着层。不同的是，此专利是利用所述的两片环氧预浸基材作为粘着层，将一片铜箔(copperfoil)和一单位的电路薄板进行热压叠合，再以微影技术在铜箔层制作铜导线图案，经逐步重复此叠合过程，而最终制作出一多层电路板。
这类方法的缺点之一，是以预浸基材作为粘着层，而预浸材4中原有的树脂将在热键结时流入金属图案电路层3间的沟渠6内(箭头所指处)，如图2所示。在这种情况下，沟渠6内缺少纤维的树脂将具有较高的热膨胀系数，而使得多层电路板的可靠性恶化。另一个缺点则是在热键结期间，纤维5可能未填入沟渠6内，甚至接触电路层3的边角7，也将导致该多层电路板可靠性的恶化。这类方法的又一缺点为：在某些特殊情况下，如所使用树脂含量少的预浸材4中的树脂填满电路层3间的沟渠6，尤其是在上单位电路薄板1，空气气泡可能形成在沟渠6内，这将导致抗热性(heat-resistance)的退化，该问题在制作高电路密度的多层电路板时，将更加明显。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题为提供一种多层电路板的制作方法，尤其是高密度多层电路板，由该方法制作出的多层电路板具有优良的粘着性及高抗热性，并提供良好的可靠度。
本发明要解决的另一技术问题为提供一种多层电路板的制作方法，尤其是高密度与高抗热性的多层电路板，该方法在热键结之前，先覆上一BT基覆盖层在单位电路薄板表面，在叠合多单位电路薄板时，纤维强化的BT预浸基材则作为粘着层。所述的单位薄板包含纤维强化的BT绝缘层，且至少在此绝缘层的一面设置有电路层。
本发明要解决的又一技术问题为提供一种多层电路板的制作方法，该方法以BT基树脂化合物形成覆盖层，该BT基覆盖层可在热键结之前，先填充在单位电路薄板表面的金属图案电路层间。该BT基树脂化合物的流变性质(rheological properties)可适当地选择，其流动性在低室温时容易掌握，但是在高温时如80℃～100℃则具有高流动性，更容易填入单位电路层间的空隙。所述的化合物是由BT基树脂、填充材(filler)及/或溶剂(solvent)所混合而成。
为解决上述技术问题，本发明提供一种多层电路板的制作方法，所述的多层电路板是以预浸材作粘着剂，叠合若干单位电路薄板而形成，并以预浸材(prepreg)作为粘着层(adhesion layer)。所述的单位电路薄板包含一纤维强化的双顺丁稀二酸酰亚胺/三氮阱复合树脂化合物(bismaleimide triazine-based Resin composite)的绝缘层，及至少一面的图案化导电层。作粘着用的预浸材也以双顺丁稀二酸酰亚胺/三氮阱复合树脂所构成。在堆栈单位电路薄板之前，将双顺丁稀二酸酰亚胺/三氮阱复合树脂涂覆在单位电路薄板的表面，以填充金属图案间的空隙。
本发明的优点在于可消除预浸材表面的纤维变形现象及在任何两单位电路薄板间形成气泡(void)的现象，提高多层电路板的可靠度。
附图说明
图1为己知技术的叠合两单位电路薄板的示意图。
图2为另一已知技术的叠合两电路薄板所遭遇问题的示意图。
图3为本发明第一实施例中叠合两单位电路薄板的示意图。
图4为本发明第二实施例中叠合两单位电路薄板结构的示意图。
图5为本发明另一实施例中多层电路板的结构示意图。
具体实施方式
本发明针对多层电路板的制作，提出一高密度与高抗热性的多层电路板的制作方法，其中的预浸基材在两单位电路薄板间作粘着用，而叠合形成多层电路板。
如图3所示，首先提供单位电路薄板8、9，各单位电路薄板8或9包含有绝缘层2，该绝缘层2由双顺丁稀二酸酰亚胺/三氮阱复合树脂(bismaleimide triazine-based Resin)或其衍生的化合物所构成。在绝缘层2的顶部和/或底部的表面设置图案化电路层3，例如铜或铝，上述制作方法可由一般已知技术轻易完成。其中电路层也可经表面化学或物理性粗化，以增加对BT树脂的粘着性，此粗化制作方法也可由一般已知的技术轻易完成。
接着用一BT基化合物10覆于单位电路薄板8、9的表面，该BT基化合物10是以如网印(screen printing)等方式沉积于沟渠6内。将一预浸材4置于两单位电路薄板8、9之间，该预浸材4为纤维强化的BT基树脂或纤维强化的未完全反应双顺丁稀二酸酰亚胺/三氮阱复合树脂(bismaleimidetriazine-based Resin system)。再将单位电路薄板8、9以预浸材4为粘着层进行热压。经过热压，在预浸材4中的树脂固化之后，两单位电路薄板8、9的叠合步骤即完成。
其中的两单位电路薄板的叠合步骤也可以另一方式实施，如图4所示，BT基化合物13也能覆盖在单位电路薄板11、12的表面上，并形成一覆盖层完全覆盖在电路层3上，其覆盖方式可由滚轮旋涂(roller coating)、网印(screen printing)及喷涂(spray coating)等一般方法完成。
所述的BT基化合物主要包含了(a)BT树脂系统(BT resin system)、和/或(b)无机或有机填充材(filler)、和/或(c)溶剂以及其它添加料，当然该BT基化合物也可添加各种染剂(coloring agents)，例如炭黑(CarbonBlack)或氧化铁等。
(a)BT树脂系统：为一可借加入反应稀释剂(Reactive Dillunes)而调整其性质的BT基树脂，该反应稀释剂为具可聚合双键结构的乙烯基(vinyl-)、丙烯基(allyl-)或酰基(cyloyl)分子，并可降低BT树脂系统的粘滞性(viscosity)。另外，也可加入催化剂，如三乙烯双胺(thethylenediamine)、儿茶酚(catechol)或是辛酸锌(zinc octylate 8％Zn)等，其占BT树脂系统的比例在0.01～10P.H.R.之间。
(b)填充材：所述的无机填充材，是从熔硅(fused silica)、滑石(talc)、硫酸钡、碳酸钙、云母(mica)、炭黑(carbon Black)、氧化钛、氧化铁、氧化铍、氮化铝、氮化硅、氮化硼、碳化硅等或其混合物选出形成。所述的有机填充材，可为三聚氰胺粉末(melamine powders)与聚苯乙烯粉末(polystyrene powders)等。其中填充材占总BT基化合物的重量比在0.01～90wt％之间，最佳比例在50～85wt％，且填充材的平均粒径在100μm以下，较佳者在10μm以下。然而一些耦合剂(couplingagent)，如甲硅耦合剂(silane)，钛耦合剂、锆耦合剂、铝耦合剂等也可加入使填充材稳定地散布。
(c)该溶剂是从N-甲基氮环戊(N-methyl pyrrolidone)、二甲烯甲酰胺(dimethylformamide)、二甲烯乙酰胺(dimethylacetamide)、四甲基脲(tetramethyl urea)、丁内酯(butyrolactone)、丙酮(acetone)、丁酮(methylethyl ketone)、2-甲基戊酮(methyl isobutyl ketone)、环己酮(cyclohexanone)、二氯甲烷(methylene chloride)、氯乙烷(ethyl chloride)、1，2-二氯乙烷(1，2-dichloroethane)、二氧杂环己烷(dioxane)、四氢呋喃(tetrahydrofuran)、乙基乙二醇(ethyl glycol)、乙酸乙酯(ethyl acetate)、乙基乙二醇乙酸脂(ethyl glycol acetate)、甲基乙二醇乙酸酯(methyl glycolacetate)、二甘醇(diethylene glycol)、乙醚(diethyl ether)、一甲基醚乙酸酯(monoethyl ether acetate)、苯(benzene)、二甲基(xylene)所选出，所述溶剂可根据需要加入BT基化合物适当地降低其粘滞性，但其重量比不可超过化合物的30wt％。
该BT基化合物的(a)BT树脂系统(BT resin system)、和/或(b)无机或有机填充材(filler)、和/或(c)溶剂以及其它添加料，是用如Banbury搅拌器(Banbury mixer)、旋挤压出机(screw extruder)、柔捏机(kneader)或热滚(hot roll)等方式混合。该BT基树脂化合物的流变性质(rheologicalproperties)可适当地选择，其流动性在低室温时容易掌握，但是在高温时如80℃～100℃则具高流动性，更容易填入各单位电路薄板导线间的空隙。因此如有必要，可以在各单位电路薄板叠合之前使预浸材的树脂先部分固化，以减少树脂流动。适用于本发明的BT基树脂可取自日本Mitsubishi Gas Chemical公司的商业产品，包括BT-M355F、BF-S657或BT-S652等。
接下所述为本发明另一实施例，其为多层电路板的制作方法。如图5所示，一多层电路板20通过七个单位电路薄板18，19，21～25叠合制成。在将所有单位电路薄板叠合以形成多层电路板20之前，先将单位电路薄板19，21叠合制成一次多层电路板26(sub-multilayer)，该次多层电路板26中已定义完成导电孔15，同样在所有单位电路薄板进行叠合之前，导电孔16及17也必须在单位电路薄板18及23叠合之前完成；当然，导电孔的数目与位置可视实际需要决定。在导电孔15，16，17制成之后，所有单位电路薄板18，19，21～25依序叠合，经热压之后，单位电路薄板18，19，21～25借由预浸材27键结在一起，再制成包含导电孔14的多层电路板20。
综上所述，本发明公开一种高密度多层电路板的制作方法，该方法制作电路板的电路层间具有良好的粘着性、高抗热性及良好的可靠度。
当然，以上所述仅为本发明电路板结构与制作方法的较佳实施例，并非用以限制本发明的实施范围，任何熟悉此项发明的技术人员不违背本发明的精神所做的修改，均应属于本发明的范围。
Claims (11)
1、一种以预浸基材作为粘着层制作多层电路板的方法，其特征在于包括以下步骤：
(a)提供一第一单位电路薄板；
(b)在所述第一单位电路薄板的表面上形成一覆盖底层；
(c)提供一预浸基材及一第二单位电路薄板；
(d)在所述第二单位电路薄板的表面上形成一覆盖底层；
(e)将所述预浸基材置于该两单位电路薄板间；
(f)用该预浸基材桥接所述的两单位电路薄板；
(g)对所述的两单位电路薄板进行热压合形成多层电路板。
2、如权利要求1所述的以预浸基材作为粘着层制作多层电路板的方法，其特征在于所述的单位电路薄板包括一绝缘层，该绝缘层由纤维强化的双顺丁稀二酸酰亚胺/三氮阱复合树脂构成，且所述的单位电路薄板至少一面设置有图案化的导电层。
3、如权利要求1所述的以预浸基材作为粘着层制作多层电路板的方法，其特征在于所述的预浸基材为纤维强化的未完全反应双顺丁稀二酸酰亚胺/三氮阱复合树脂。
4、如权利要求2或权利要求3所述的以预浸基材作为粘着层制作多层电路板的方法，其特征在于所述的双顺丁稀二酸酰亚胺/三氮阱复合树脂，是由双顺丁稀二酸酰亚胺，与具至少两不同比例氰基的多功能性氰化酯所反应合成的树脂产物，该树脂可借加入从环氧树脂、聚酯胺及丁二烯所选出的树脂而调整其性质。
5、如权利要求2所述的以预浸基材作为粘着层制作多层电路板的方法，其特征在于所述的双顺丁稀二酸酰亚胺/三氮阱复合树脂可借加入反应稀释剂而调整其性质，该反应稀释剂从具可聚合双键结构的乙烯基、丙烯基或酰基分子所选出而形成。
6、如权利要求1所述的以预浸基材作为粘着层制作多层电路板的方法，其特征在于所述的覆盖层由一双顺丁稀二酸酰亚胺/三氮阱复合树脂，及一占总重量0.01～90％的填充材所组成；
7、如权利要求6所述的以预浸基材作为粘着层制作多层电路板的方法，其特征在于所述的覆盖层还添加了一溶剂以降低粘度，而其添加量不超过总重量的30％。
8、如权利要求6所述的以预浸基材作为粘着层制作多层电路板的方法，其特征在于所述的填充材占总重量的比例为50-85％。
9、如权利要求6或权利要求8所述的以预浸基材作为粘着层制作多层电路板的方法，其特征在于所述的填充材为一无机填充材，并从熔硅、硫酸钡、碳酸钙、云母、滑石、炭黑、氧化钛、氧化铁、氧化铍、氮化铝、氮化硅、氮化硼、碳化硅或其混合物所选出而形成。
10、如权利要求6或权利要求8所述的以预浸基材作为粘着层制作多层电路板的方法，其特征在于所述的填充材为一有机填充材，并从三聚氰胺粉末与聚苯乙烯粉末所选出而形成。
11、如权利要求7所述的以预浸基材作为粘着层制作多层电路板的方法，其特征在于所述的溶剂是从N-甲基氮环戊、二甲烯甲酰胺、二甲烯乙酰胺、四甲基脲、丁内酯、丙酮、丁酮、2-甲基戊酮、环己酮、二氯甲烷、氯乙烷、1，2-二氯乙烷、二氧杂环己烷、四氢呋喃、乙基乙二醇、乙酸乙酯、乙基乙二醇乙酸脂、甲基乙二醇乙酸酯、二甘醇、乙醚、一甲基醚乙酸酯、苯、二甲基或其混合所选出而形成。
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