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Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich auf ein mehrschichtiges Substrat und auf ein Verfahren zur Herstellung desselben.
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Die
US 2006/0042078 A (welche der
JP 2006-73763 A entspricht) offenbart ein Herstellungsverfahren für ein mehrschichtiges Substrat, das ein Isolierbasiselement und ein elektrisches Element (im Folgenden auch als elektronisches Element bezeichnet) aufweist, das in das Isolierbasiselement eingebettet ist. Bei dem Herstellungsverfahren weist das Isolierbasiselement eine Vielzahl von Harzfilmen auf, und ein Teil der Harzfilme weist ein Durchgangsloch auf, in das das elektrische Element eingeführt wird. Wenigstens einer der Harzfilme mit dem Durchgangsloch ist mit einer Vielzahl von hervorstehenden Elementen versehen. Die hervorstehenden Elemente stehen von Randabschnitten des Durchgangslochs in das Durchgangsloch hervor. Die hervorstehenden Elemente sind derart angeordnet, dass ein Abstand zwischen gegenüberliegenden Spitzen (oberen Enden) der hervorstehenden Elemente geringer ist als eine Außenabmessung des elektrischen Elements. Das elektrische Element wird in das Durchgangsloch eingeführt, während die Spitzen der hervorstehenden Elemente zerquetscht werden. Ein gestapelter Körper aus den Harzfilmen, in dem sich das elektrische Element befindet, wird mit Wärme gepresst, um das mehrschichtige Substrat auszuformen.
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Das in das Durchgangsloch eingeführte elektrische Element wird durch den Harzfilm befestigt, welcher die hervorstehenden Elemente aufweist, wodurch eingeschränkt wird, dass das elektrische Element in eine Zwischenschicht der gestapelten Harzfilme gelangt oder dass es aufgrund von Schwingungen, die dadurch erzeugt werden, dass ein anderes elektrisches Element in ein benachbartes Durchgangsloch eingeführt wird oder dass der gestapelte Körper zu einem nächsten Bearbeitungsvorgang gebracht wird, aus dem Durchgangsloch springt. Somit wird eingeschränkt, dass das elektrische Element während eines Herstellungsvorgangs verschoben wird.
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Gemäß Versuchen durch den Erfinder der gegenwärtigen Anmeldung kann das elektrische Element in einem Fall, wo es sich hinsichtlich des Durchgangslochs nicht an der richtigen Stelle befindet, dann, wenn es in das Durchgangsloch eingeführt wird, die hervorstehenden Elemente abschlagen, und es kann Harzstaub erzeugen.
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Außerdem kann der Harzstaub eine Verbindung zwischen einer Elektrode in dem elektrischen Element und einem leitenden Muster beeinträchtigen. Im Gegensatz dazu kann es in einem Fall, wo das elektrische Element hinsichtlich des Durchgangslochs sehr genau positioniert ist, lange dauern, um das elektrische Element einzuführen. Somit ist das sehr genaue Positionieren des elektrischen Elements in einem Fall ungeeignet, bei dem in ein mehrschichtiges Substrat eine Vielzahl von elektrischen Elementen eingeführt wird.
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Die Erzeugung von Harzstaub muss eingeschränkt werden, wenn ein elektrisches Element in ein Durchgangsloch von gestapelten Harzfilmen eingeführt wird, während das elektrische Element schnell eingeführt wird.
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Aus der
US 5 994 648 A ist eine elektrische Schaltungsanordnung bekannt, bei der eine Sicherung von Bauelementen in Vertiefungen durch besondere Ausgestaltung der Anschlusselemente erfolgt.
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Die
US 2006/0 154 496 A1 zeigt die Anordnung eines elektrischen Elements in einem Durchgangsloch, in dem auch hervorstehende Elemente ausgebildet sind.
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Es ist Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung, ein mehrschichtiges Substrat zu schaffen. Ferner soll ein Herstellungsverfahren für ein mehrschichtiges Substrat geschaffen werden.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1 und 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung weist ein mehrschichtiges Substrat ein Isolierbasiselement, ein elektrisches Element, das in das Isolierbasiselement eingebettet ist, und einen Abstandshalter auf. Das Isolierbasiselement weist eine Vielzahl von leitenden Mustern und eine Vielzahl von Harzfilmen, die aus einem thermoplastischen Harz hergestellt, gestapelt und aneinander befestigt sind, auf. Das elektrische Element weist eine Elektrode auf, die mit wenigstens einem der leitenden Muster elektrisch gekoppelt ist. Wenigstens ein Harzfilm weist ein Durchgangsloch auf, in welches das elektrische Element eingeführt wird. Ferner weist der eine Harzfilm eine Vielzahl von hervorstehenden Elementen auf, von welchen jedes von einem Randabschnitt des Durchgangslochs in dieses hervorsteht. Ein hervorstehendes Element liegt einem anderen hervorstehenden Element derart gegenüber, dass sowohl das eine hervorstehende Element als auch das andere hervorstehende Element mit dem elektrischen Element in Kontakt steht und sie das elektrische Element zwischen sich einschließen. Der Abstandshalter ist zwischen dem einen Harzfilm und einem benachbarten Harzfilm angeordnet und befindet sich an einem Basisabschnitt von einem der hervorstehenden Elemente.
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In dem gegenwärtigen mehrschichtigen Substrat ist der Abstandshalter an dem Basisabschnitt von einem der hervorstehenden Elemente angeordnet, wodurch eingeschränkt wird, dass das hervorstehende Element durch das elektrische Element abgeschlagen wird. Somit wird eingeschränkt, dass bei dem mehrschichtigen Substrat Harzstaub erzeugt wird.
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Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Substrats einen Schritt zum Bereitstellen einer Vielzahl von Harzfilmen, einen Schritt zum Stapeln der Harzfilme und eines Abstandshalters, einen Schritt zum Einführen eines elektrischen Elements durch Druck und einen Schritt zum Erwärmen und Pressen der gestapelten Harzfilme. In dem Schritt zum Bereitstellen der Harzfilme sind diese aus einem thermoplastischen Harz hergestellt, und wenigstens ein Harzfilm weist ein Durchgangsloch zum Einführen des elektrischen Elements auf, und ein anderer Harzfilm weist kein Durchgangsloch auf. Der eine Harzfilm umfasst ferner eine Vielzahl von hervorstehenden Elementen, von welchen jedes von einem Randabschnitt des Durchgangslochs in dieses hervorsteht. Ein hervorstehendes Element liegt einem anderen hervorstehenden Element derart gegenüber, dass ein Abstand zwischen oberen Enden des einen und des anderen hervorstehenden Elements geringer ist als eine Außenabmessung des elektrischen Elements. In dem Schritt zum Stapeln der Harzfilme und des Abstandshalters ist der Abstandshalter zwischen dem einen Harzfilm und einem benachbarten Harzfilm angeordnet, und er befindet sich an einem Basisabschnitt von dem einen der hervorstehenden Elemente. In dem Schritt zum Einführen des elektrischen Elements mit Druck wird dieses in das Durchgangsloch mit Druck derart eingeführt, dass die oberen Enden der hervorstehenden Elemente durch das elektrische Element gequetscht werden. In dem Schritt zum Erwärmen und Pressen der gestapelten Harzfilme wird aus den gestapelten Harzfilmen ein Isolierbasiselement ausgeformt, und das elektrische Element wird in das Isolierbasiselement eingebettet.
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Bei dem gegenwärtigen Herstellungsverfahren kann sich dann, wenn das elektrische Element in das Durchgangsloch eingeführt wird, das hervorstehende Element, das von dem elektrischen Element gepresst wird, von dem Abstandshalter als Stützstelle mit einem großen Biegewinkel biegen. Sogar wenn sich das elektrische Element hinsichtlich des Durchgangslochs nicht an der richtigen Stelle befindet, wird dadurch das elektrische Element durch eine Reaktionskraft der hervorstehenden Elemente zu einem Zentrumsabschnitt des Durchgangslochs gedrückt, bevor die hervorstehenden Elemente eine Kraft oberhalb ihrer Bruchfestigkeit aufnehmen. Dadurch begrenzt das gegenwärtigen Herstellungsverfahren die Erzeugung von Harzstaub, der durch Einführen des elektrischen Elements erzeugt wird.
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Außerdem wird das elektrische Element durch den einen Harzfilm, welcher die hervorstehenden Elemente aufweist, befestigt, wodurch eingeschränkt wird, dass das elektrische Element in eine Zwischenschicht der gestapelten Harzfilme gelangt. Daher wird eingeschränkt, dass das elektrische Element während eines Herstellungsvorgangs verschoben wird.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht, die einen Vorgang zum Einführen eines elektrischen Elements in ein Durchgangsloch aus gestapelten Harzfilmen gemäß dem Stand der Technik darstellt;
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2A und 2B schematische Diagramme, die ein Verhältnis zwischen einem Biegen und einer Beschädigung eines hervorstehenden Elements gemäß einem in Beziehung stehenden Stand der Technik des Erfinders der gegenwärtigen Anmeldung darstellen;
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3 eine schematische Perspektivansicht eines hervorstehenden Elements gemäß einem anderen in Beziehung stehenden Stand der Technik des Erfinders;
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4 eine schematische Querschnittsansicht eines mehrschichtigen Substrats gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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5A bis 5D Querschnittsansichten, die einen Herstellungsvorgang für einen Harzfilm darstellen, um ein mehrschichtiges Substrat gemäß der ersten Ausführungsform zu bilden;
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6 eine Draufsicht des Harzfilms, der durch den in den 5A bis 5D dargestellten Herstellungsvorgang gebildet worden ist;
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7A eine Querschnittsansicht eines Abstandshalters gemäß der ersten Ausführungsform, und 7B eine Draufsicht auf den Abstandshalter;
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8 eine Draufsicht, die ein positionelles Verhältnis der hervorstehenden Elemente und des Abstandshalters gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
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9A bis 9C Querschnittsansichten, die einen Stapelvorgang der Harzfilme und einen Anordnungsvorgang des elektrischen Elements darstellen;
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10A bis 10C Querschnittsansichten, die Details des Anordnungsvorgangs des elektrischen Elements darstellen;
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11 eine Querschnittsansicht, die einen Erwärmungs- und Pressvorgang darstellt;
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12 eine Querschnittsansicht, die einen gestapelten Körper gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform darstellt;
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13 eine Draufsicht eines Abstandshalters gemäß einer anderen Modifikation der ersten Ausführungsform;
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14 eine Querschnittsansicht, die einen Stapelvorgang von Harzfilmen gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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15 eine schematische Querschnittsansicht, die ein mehrschichtiges Substrat gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt; und
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16 eine Querschnittsansicht, die gestapelte Harzfilme gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform darstellt.
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Als Erstes wird auf der Grundlage eines Verfahrens, das in der
US 2006/0042078 A (welche der
JP 2006-73763 A entspricht) offenbart ist, ein mehrschichtiges Substrat hergestellt, das ein Isolierbasiselement und ein elektrisches oder elektronisches Element (im Folgenden lediglich als elektrisches Element bezeichnet) aufweist, das in das Isolierbasiselement eingebettet ist. In dem Herstellungsverfahren wird ein elektrisches Element
2 in ein Durchgangsloch
11 von gestapelten Harzfilmen
10 eingeführt, wie es in
1 gezeigt ist.
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Gemäß Versuchen durch den Erfinder kann in einem Fall, wo sich das elektrische Element 2 hinsichtlich des Durchgangslochs 11 nicht an der richtigen Position befindet, das elektrische Element 2 dann, wenn es in das Durchgangsloch 11 eingeführt wird, hervorstehende Elemente 12 von dem Harzfilm 10 abschlagen und Harzstaub erzeugen. Der Harzstaub (d. h. die Beschädigung der hervorstehenden Elemente 12) kann in dem folgenden Mechanismus erzeugt werden.
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Wie in 2A dargestellt ist, wird ein Reibungskoeffizient zwischen dem elektrischen Element 2 und einem Presselement 110 zum Pressen des elektrischen Elements 2 in das Durchgangsloch 11 als ”μ” festgelegt, ein Biegewinkel des hervorstehenden Elements 12, das mittels dem Presselement 110 durch das elektrische Element 2 gepresst wird, wird als ”θ1” festgelegt, eine Reaktionskraft des hervorstehenden Elements 12, das von dem elektrischen Element 2 gepresst worden ist, wird als ”F1” festgelegt, und ein Biegebetrag des hervorstehenden Elements 12 wird als ”V” festgelegt. Dadurch werden eine horizontale Komponente der Rückstellkraft ”F1” als ”F1·sinθ1” und eine vertikale Komponente der Rückstellkraft ”F1” als ”F1·cosθ1” angegeben. Außerdem wird eine Reibungskraft zwischen dem Presselement 110 und dem elektrischen Element 2 als ”μ·F1·cosθ1” angegeben. Wenn die folgende Formel (1) erfüllt ist, wird somit das elektrische Element 2 aufgrund der Rückstellkraft des hervorstehenden Elements 12, das von dem elektrischen Element 2 gepresst worden ist, zu einem Zentrumsabschnitt des Durchgangslochs 11 (d. h. der rechten Seite in 2A) gedrückt. F1·sinθ1 > μ·F1·cosθ1 (1)
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Formel (1) kann durch Formel (2) ersetzt werden. tanθ1 > μ (2)
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Somit wird das elektrische Element 2 zu dem Zentrumsabschnitt des Durchgangslochs 11 gedrückt, wenn der Biegewinkel ”θ1” groß ist. Insbesondere wird das elektrische Element 2 bestimmt zu dem Zentrumsabschnitt des Durchgangslochs 11 gedrückt, wenn θ1 ≥ 45° ist, weil der Reibungskoeffizient μ < 1 beträgt.
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Wie in 2B gezeigt ist, wird in einem Fall, wo ein Verformungsbetrag des hervorstehenden Elements 12 den Biegebetrag ”V” erreicht, ohne dass die obigen Formeln (1) und (2) erfüllt werden, und wo das hervorstehende Element 12 in einem Zustand gepresst wird, in dem es nach unten nicht mehr weiter gebogen werden kann, ein Biegewinkel ”θ2” kleiner als der Biegewinkel ”θ1” in 2A. In dem gegenwärtigen Fall ist eine horizontale Komponente ”F2·sinθ2” einer Reaktionskraft ”F2” geringer als eine Reibungskraft ”μ·F2·cosθ2” zwischen dem Presselement 110 und dem elektrischen Element 2. Somit wird das elektrische Element 2 nicht zu dem Zentrumsabschnitt des Durchgangslochs gedrückt. Wenn das elektrische Element 2 mit einer Kraft oberhalb der Bruchfestigkeit des hervorstehenden Elements 12 ausgestattet ist, so dass das elektrische Element 2 in das Durchgangsloch 11 mit Gewalt eingeführt wird, kann das elektrische Element 2 das hervorstehende Element 12 abschlagen. So kann das hervorstehende Element 12 beschädigt werden.
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In einem anderen Test durch den Erfinder ist das hervorstehende Element 12 an einem freitragenden planaren Dreieck ausgebildet, wie in 3 gezeigt ist. Wenn auf eine Spitze des hervorstehenden Elements 12 eine Last ”F” aufgebracht wird, werden ein Biegebetrag ”V(x)” und ein Biegewinkel ”dV(x)/dx” (= θ) an einem Punkt ”x” durch die folgenden Formeln (3) und (4) wiedergegeben: V(x) = 12L/Eb0h2(1/2Fx2 – FLx + 1/2FL2) (3) dV(x)/dx = 12L/Eb0h2(Fx – FL) (4) worin ”h” eine Dicke des hervorstehenden Elements 12, ”L” eine Länge zwischen einer Stützstelle und der Spitze des hervorstehenden Elements 12, ”b0” eine Breite eines Basisabschnitts des hervorstehenden Elements 12, ”bx” eine Breite des hervorstehenden Elements 12 an einem Punkt ”x” und ”E” ein Elastizitätsmodul sind. Wenn x = 0 gilt, werden die Formeln (3) und (4) durch die Formeln (5) und (6) zum Ausdruck gebracht. V(0) = 6FL3/Eb0H2 (5) dV(0)/dx = –2V(0)/L (6)
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Wenn der Biegebetrag ”V” konstant ist, wird der Biegewinkel ”dV(x)/dx” (= θ) als Funktion von nur der Länge ”L” des hervorstehenden Elements 12 angegeben. Wenn die Länge ”L” zwischen der Stützstelle und der Spitze des hervorstehenden Elements 12 gering ist, ist somit der Biegewinkel ”θ” groß, wodurch das elektrische Element 2 zu dem Zentrumsabschnitt des Durchgangslochs 11 gedrückt werden kann, bevor das hervorstehende Element 12 beschädigt wird.
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(Erste Ausführungsform)
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Wie in 4 gezeigt ist, umfasst ein mehrschichtiges Substrat 100 ein Isolierbasiselement 1 und ein elektrisches Element 2, das in das Isolierbasiselement 1 eingebettet ist. Das Isolierbasiselement 1 umfasst eine Vielzahl von Harzfilmen 10, die aneinander befestigt sind. Die Harzfilme 10 weisen beispielsweise sechs Harzfilme 10a bis 10f mit einer thermischen Plastizität auf, die der Reihe nach von oben nach unten angeordnet sind. Das mehrschichtige Substrat 100 umfasst auch leitende Muster 3, die eine mehrschichtige Struktur aufweisen und durch leitende Elemente 4 miteinander gekoppelt sind. Die leitenden Elemente 4 sind aus einer gesinterten leitenden Paste hergestellt. Das elektrische Element 2 weist Elektroden 2a auf, die durch die leitenden Elemente 4 mit den leitenden Mustern 3 gekoppelt sind. In den sechs Harzfilmen 10a bis 10f weisen vier Harzfilme 10b bis 10e, die zwischen einem oberen Harzfilm 10a und einem unteren Harzfilm 10f angeordnet sind, ein Durchgangsloch 11 zum Einführen des elektrischen Elements 2 auf. Jeder der vier Harzfilme 10b bis 10d weist eine Vielzahl von hervorstehenden Elementen 12 auf, die von Randabschnitten des Durchgangslochs 11, die durch gestrichelte Linien C in 4 dargestellt sind, in das Durchgangsloch 11 hervorstehen. Ein hervorstehendes Element 12 liegt einem anderen hervorstehenden Element 12 so gegenüber, dass beide mit dem elektrischen Element 2 in Kontakt stehen und das elektrische Element 2 zwischen sich einschließen. Die hervorstehenden Elemente 12 sind in das Isolierbasiselement 1 integriert.
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Das mehrschichtige Substrat 100 weist ferner eine Vielzahl von Abstandshaltern 20 mit einer bestimmten Dicke auf. Die Abstandshalter 20 sind zwischen jedem der Harzfilme 10b bis 10e angeordnet. Insbesondere sind die Abstandshalter 20 an Basisabschnitten der hervorstehenden Elemente 12 angeordnet. In dem gegenwärtigen Beispiel unterscheidet sich das Material der Abstandshalter 20 von dem von anderen Komponenten in dem mehrschichtigen Substrat 100, aber es hat einen ähnlichen linearen Ausdehnungskoeffizienten. Außerdem sind die Abstandshalter 20 dünner als die Harzfilme 10a bis 10f.
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Unter Bezugnahme auf 5A–11 wird im Folgenden ein Herstellungsverfahren des mehrschichtigen Substrats 100 beschrieben. Als Erstes wird unter Bezugnahme auf 5A–6 ein Herstellungsvorgang des Harzfilms 10b beschrieben. Wie in 5A dargestellt ist, wird an einer Oberfläche eines Films 1a, der aus einem thermoplastischen Harz hergestellt ist, wie z. B. einem Flüssigkristallpolymer, ein Metallfilm angebracht und durch Fotolithografie und Ätzen gemustert, um die leitenden Muster 3 zu bilden. Anstelle des Flüssigkristallpolymers können als thermoplastisches Harz für das Material des Films 1a Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherimid (PEI), Polyetheretherketon/Polyetherimid(PEEK/PEI)-Verbundwerkstoffe und dergleichen verwendet werden. Ein bevorzugter Metallfilm für die leitenden Muster 3 ist ein Kupferfilm, der eine hohe elektrische Leitfähigkeit und eine hohe Festigkeit besitzt.
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Wie in 5B dargestellt ist, wird anschließend das Durchgangsloch 11 in dem Film 1a durch Laserbearbeitung ausgebildet. Wenn das Durchgangsloch 11 ausgebildet ist, werden die hervorstehenden Elemente 12 so geformt, dass sie von den Randabschnitten, die durch die gestrichelten Linien C gezeigt sind, in das Durchgangsloch 11 hervorstehen, wie es in 6 dargestellt ist. Ein hervorstehendes Element 12 ist zu einem anderen hervorstehenden Element 12 gegenüberliegend angeordnet. In dem gegenwärtigen Beispiel sind zwei gegenüberliegende Paare von hervorstehenden Elementen 12 (d. h. vier hervorstehende Elemente 12) ausgeformt. Außerdem sind das Durchgangsloch 11 und die hervorstehenden Elemente 12 so ausgebildet, dass ein Abstand W1 zwischen oberen Enden der gegenüberliegenden hervorstehenden Elemente 12 kürzer ist als eine Außenabmessung des elektrischen Elements 2. Die hervorstehenden Elemente 12 können verschiedene Formen haben. In einem Fall, wo die hervorstehenden Elemente 12 eine ungefähr dreieckige planare Form haben, sind Federkonstanten kleiner als in einem Fall, wo die hervorstehenden Elemente 12 eine ungefähr rechtwinklige planare Form haben, wenn der Abstand W1 und eine Größe des Durchgangslochs 11 in beiden Fällen nahezu gleich sind. Deshalb wird das elektrische Element 2 in das Durchgangsloch 11 leicht eingeführt, wenn die hervorstehenden Elemente 12 ungefähr dreieckige planare Formen haben.
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Nach dem Ausbilden des Durchgangslochs 11 werden durch Laserbearbeitung mit Boden versehene Löcher 13 vorgesehen, wie in 5C gezeigt ist. Als Boden für die mit Boden versehenen Löcher 13 werden die leitenden Mustern 3 verwendet. Anschließend wird in die mit Boden versehenen Löcher 13 durch ein Siebdruckverfahren eine leitende Paste 4 eingefüllt. Wenn die leitende Paste 4 in die mit Boden versehenen Löcher 13 gefüllt wird, können an einer oberen Fläche und einer unteren Fläche des Films 1a Schutzfilme angebracht werden, um eine Verschmutzung des Films 1a durch die leitende Paste 4 und eine Beschädigung der leitenden Muster 3 einzuschränken, und die Schutzfilme können entfernt werden, nachdem die leitende Paste 4 eingefüllt worden ist.
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Die Harzfilme 10c bis 10e werden durch Herstellungsvorgänge gebildet, welche dem des Harzfilms 10b ähnlich sind. Außerdem werden die Harzfilme 10a und 10f durch den in 5B gezeigten Herstellungsvorgang des Harzfilms 10b erzeugt, ohne dass das Durchgangsloch 11 ausgebildet wird.
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Die Abstandshalter 20 werden getrennt von den Harzfilmen 10a bis 10f ausgeformt. Wenn das mehrschichtige Substrat 100 ausgeformt worden ist, werden die Abstandshalter 20 zwischen wenigstens einem der Harzfilme 10b bis 10e, welche die hervorstehenden Elemente 12 aufweisen, und einem benachbarten Harzfilm in einer Richtung angeordnet, in der das elektrische Element 2 eingeführt wird. Ferner werden die Abstandshalter 20 an den Basisabschnitten der hervorstehenden Elemente 12 angeordnet. Dadurch haben die Abstandshalter 20 die Funktion von Stützstellen der hervorstehenden Elemente 12, wenn die hervorstehenden Elemente 12 durch Aufnehmen einer Kraft von dem elektrischen Element 2 in einem Anordnungsvorgang des elektrischen Elements 2 elastisch verformt werden. Somit können die hervorstehenden Elemente 12 aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein, die die Funktion der Stützstellen haben können. In dem gegenwärtigen Beispiel sind die Abstandshalter 20 aus einem Harzfilm hergestellt, der dahingehend eingeschränkt ist, dass er in einem Erwärmungs-/Pressvorgang fluidisiert, und der einen ähnlichen linearen Ausdehnungskoeffizienten hat wie die Filme 1a. Außerdem sind die Abstandshalter 20 dünner als die Filme 1a (d. h. die Harzfilme 10a bis 10f). Wie in 7A und 7B dargestellt ist, sind die Abstandshalter 20 in ungefähr rechtwinkligen Ringformen durch Stanzen der Harzfilme ausgeformt, wodurch die Abstandshalter 20 den Basisabschnitten der vier hervorstehenden Elemente 12 entsprechen, wie es in 8 dargestellt ist.
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Anschließend werden die Harzfilme 10a bis 10f und die Abstandshalter 20 gestapelt, und das elektrische Element 2 wird eingeführt. Wie in 9A dargestellt ist, werden insbesondere die Harzfilme 10b bis 10f so positioniert, dass die in den Harzfilmen 10b bis 10f ausgebildeten Durchgangslöcher 11 derart verbunden sind, dass sie ein konkaves Teil ausformen, um das elektrische Element 2 darin einzuführen. Zu diesem Zeitpunkt sind die Abstandshalter 20 zwischen jedem der Harzfilme 10b bis 10e und nahe dem Durchgangsloch 11 angeordnet. Somit werden in den vier Harzfilmen 10b bis 10e, welche die hervorstehenden Elemente 12 aufweisen, die oberen drei Harzfilme 10b bis 10d, in welche das elektrische Element 2 vor dem Harzfilm 10e eingeführt wird, dazu verwendet, eine Verschiebung des elektrischen Elements 2 einzuschränken, d. h. das elektrische Element 2 zu zentrieren. Die hervorstehenden Elemente 12 des Harzfilms 10e, die nicht dazu verwendet werden, eine Verschiebung des elektrischen Elements 2 einzuschränken, werden mit den hervorstehenden Elementen 12 der Harzfilme 10b bis 10d dazu verwendet, das elektrische Element 2 nach dem Einführen zu befestigen und nach dem Erwärmen und Pressen zu bedecken.
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In dem gegenwärtigen Beispiel weisen die vier Harzfilme 10b bis 10e das Durchgangsloch 11 auf. Die Anzahl der gestapelten Harzfilme, welche das Durchgangsloch 11 aufweisen, kann jedoch gemäß einer Höhe des elektrischen Elements 2 bestimmt werden. Außerdem kann die Anzahl der gestapelten Abstandshalter 20 gemäß der Anzahl der Harzfilme bestimmt werden, welche die hervorstehenden Elemente 12 haben, die zum Einschränken der Verschiebung des elektrischen Elements 2 verwendet werden.
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Anschließend wird das elektrische Element 2 in das Durchgangsloch 11 gepresst, das mit den hervorstehenden Elementen 12 versehen ist, während die oberen Enden der hervorstehenden Elemente 12 gequetscht werden, wie es in 9B dargestellt ist. Wie in 10A gezeigt ist, ist der Abstand W1 zwischen den oberen Enden der hervorstehenden Elemente 12 der Harzfilme 10b bis 10e so festgelegt, dass er kleiner ist als die Außenabmessung W2 des elektrischen Elements 2. Außerdem sind die Abstandshalter 20 an den Basisabschnitten der hervorstehenden Elemente 12 angeordnet. Wenn das elektrische Element 2 in das Durchgangsloch 11 dadurch eingeführt wird, dass es durch das Presselement 110 gepresst wird, werden somit die hervorstehende Elemente 12, die von dem elektrischen Element 2 gepresst wird, von benachbarten Abstandshaltern 20 als Stützstellen mit einem großen Biegewinkel ”θ” elastisch verformt, wie es in 10B dargestellt ist. Sogar wenn sich das elektrische Element 2 hinsichtlich des Durchgangslochs 11 nicht an der richtigen Position befindet, wie es in 10A gezeigt ist, wird somit das elektrische Element 2 durch eine horizontale Komponente einer Reaktionskraft der hervorstehenden Elemente 12 zu dem Zentrumsabschnitt des Durchgangslochs 11 gedrückt, bevor die hervorstehenden Elemente 12 eine Kraft oberhalb ihrer Bruchfestigkeit aufnehmen, wie es in 10B dargestellt ist. Dadurch wird das elektrische Element 2 in den Durchgangslöchern 11 angeordnet. So wird eingeschränkt, dass die hervorstehenden Elemente 12 durch Einführen des elektrischen Elements 2 beschädigt werden, und das mehrschichtige Substrat 100 begrenzt die Erzeugung von Harzstaub.
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In dem gegenwärtigen Beispiel sind die hervorstehenden Elemente 12 derart ausgeformt, dass der Reibungskoeffizient ”μ” zwischen dem Presselement 110 und dem elektrischen Element 2 und die Biegewinkel ”θ” der hervorstehenden Elemente 12 die oben erwähnte Formel (2) erfüllen. Sogar wenn sich das elektrische Element 2 hinsichtlich des Durchgangslochs 11 nicht an der richtigen Position befindet, wird daher das elektrische Element 2 durch die horizontale Komponente der Rückstellkraft der hervorstehenden Elemente 12 zu dem Zentrumsabschnitt des Durchgangslochs 11 gedrückt, bevor die hervorstehenden Elemente 12 eine Kraft oberhalb ihrer Bruchfestigkeit aufnehmen.
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Wie in 9B und 10C gezeigt ist, wird das elektrische Element 2, das in den konkaven Teil eingeführt wird, der durch die verbundenen Durchgangslöcher 11 hergestellt wird, durch die Harzfilme 10b bis 10e, welche die hervorstehenden Elemente 12 aufweisen, befestigt. Daher wird eingeschränkt, dass das elektrische Element 2 in eine Zwischenschicht der gestapelten Harzfilme 10 gelangt oder aus dem konkaven Teil aufgrund von Schwingungen springt, die dadurch erzeugt werden, dass ein anderes elektrisches Element (nicht dargestellt) in ein benachbartes Durchgangsloch (nicht dargestellt) eingeführt wird oder dass ein gestapelter Körper zu einem weiteren Bearbeitungsvorgang gebracht wird.
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Nachdem das elektrische Element 2 angeordnet worden ist, wird der Harzfilm 10a ohne Durchgangsloch 11 auf dem gestapelten Körper angeordnet, welcher die Harzfilme 10b bis 10f umfasst, wie es in 9C gezeigt ist.
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Der gestapelte Körper, welcher die Harzfilme 10a bis 10f, das elektrische Element 2 und die Abstandshalter 20 aufweist, wird zwischen einem Paar von Heizpressplatten 120, welche Heizeinrichtungen aufweisen, angeordnet. Anschließend wird der gestapelte Körper durch die Heizpressplatten 120 von beiden Seiten erwärmt und gepresst. Ein bevorzugter angelegter Druck liegt bei ungefähr 4 MPa. Eine bevorzugte Heiztemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 300 bis 350°C, wenn die thermoplastischen Harzfilme 1a aus einem Flüssigkristallpolymer hergestellt sind. Wenn der gestapelte Körper erwärmt und gepresst wird, werden die thermoplastischen Harzfilme 1a erweicht. Dadurch werden die Harzfilme 10a bis 10f aneinander befestigt, so dass das Isolierbasiselement 1 gebildet wird. Darüber hinaus sind Zwischenräume um das elektrische Element 2 herum vollständig mit fließenden Filmen 1a gefüllt, wodurch das elektrische Element 2 in dem Isolierbasiselement 1 eingebettet ist. Wenn der gestapelte Körper erwärmt und gepresst wird, wird ferner die leitende Paste 4 gesintert, so dass die leitenden Elemente 4 zum elektrischen Koppeln der leitenden Muster 3 gebildet werden. So wird das in 4 gezeigte mehrschichtige Substrat 100 gebildet.
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Das gegenwärtige Herstellungsverfahren des mehrschichtigen Substrats 100 schränkt die Erzeugung von Harzstaub ein, wenn das elektrische Element 2 eingeführt wird. Somit schränkt das mehrschichtige Substrat 100, das durch das gegenwärtige Verfahren hergestellt wird, eine schlechte Verbindung zwischen den Elektroden 2a des elektrischen Elements 2 und den leitenden Mustern 3 ein. Gemäß Versuchen durch den Erfinder wird bestätigt, dass dann, wenn das elektrische Element 2 hinsichtlich des Durchgangslochs 11 gewollt verschoben ist, das gegenwärtige Herstellungsverfahren im Vergleich zu einem Herstellungsverfahren aus dem Stand der Technik die Erzeugung von Harzstaub einschränkt, wenn das elektrische Element 2 in das Durchgangsloch 11 eingeführt wird.
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Außerdem wird durch das gegenwärtige Herstellungsverfahren das elektrische Element 2 dahingehend eingeschränkt, dass es in eine Zwischenschicht der gestapelten Harzfilme 10b bis 10f gelangt, wodurch eine Verschiebung des elektrischen Elements 2 bei dem Herstellungsvorgang eingeschränkt wird. Ferner schränkt das gegenwärtige Herstellungsverfahren die Erzeugung von Harzstaub ein, wodurch eine Vielzahl von elektrischen Elementen 2 unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeitsmontiervorrichtung in kurzer Zeit eingeführt werden kann.
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Die Abstandshalter 20 sind in einer Richtung, in welcher die Harzfilme 10a bis 10f gestapelt sind, dünner als die Harzfilme 10a bis 10f, wodurch Stufen aufgrund der Abstandshalter 20 leicht mit den erweichten Filmen 1a gefüllt werden. Daher werden Zwischenräume, die in dem Isolierbasiselement 1 verbleiben, verringert, wenn das mehrschichtige Substrat 100 gebildet wird.
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In dem oben beschriebenen Beispiel sind alle Harzfilme 10b bis 10e, welche das Durchgangsloch 11 aufweisen, mit den hervorstehenden Elementen 12 versehen, und die Abstandshalter 20 sind zwischen jedem der Filme 10b bis 10e angeordnet. Als Alternative kann wenigstens einer der Harzfilme 10, welche das Durchgangsloch 11 aufweisen, mit den hervorstehenden Elementen 12 versehen sein, und der Abstandshalter 20 kann zwischen dem Harzfilm, welcher die hervorstehenden Elemente 12 aufweist, und einem benachbarten Film angeordnet sein. Wie beispielsweise in 12 dargestellt ist, kann bei vier Harzfilmen 10b bis 10e, welche das Durchgangsloch 11 aufweisen, nur der Harzfilm 10b mit den hervorstehenden Elementen 12 versehen sein, und der Abstandshalter 20 kann zwischen den Harzfilmen 10b und 10c angeordnet sein. Der Abstandshalter 20 in 8 weist die ungefähr rechtwinklige Form auf, welche das Durchgangsloch 11 umgibt und den Basisabschnitten der vier hervorstehenden Elemente 12 entspricht. Der Abstandshalter 20 muss an den Basisabschnitten der hervorstehenden Elemente 12 so angeordnet sein, dass er die Funktion der Stützstellen des hervorstehenden Elements 12 hat. Wie in 13 gezeigt ist, kann beispielsweise somit eine Vielzahl von Abstandshaltern 20 an den Basisabschnitten der hervorstehenden Elemente 12 unabhängig angeordnet sein.
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(Zweite Ausführungsform)
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In dem mehrschichtigen Substrat 100 in 4 unterscheidet sich das Material der Abstandshalter 20 von dem der anderen Komponenten in dem mehrschichtigen Substrat 100. Alternativ können die Abstandshalter 20 aus dem gleichen Material wie eine der anderen Komponenten hergestellt sein.
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Wie beispielsweise in 14 dargestellt ist, können Abstandshalter 21, die aus dem gleichen thermoplastischen Harz (wie z. B. dem Flüssigkristallpolymer) wie die Filme 1a hergestellt sind, als Abstandshalter 20 verwendet werden. Die Abstandshalter 21 werden durch Stanzen eines thermoplastischen Harzfilms ausgeformt, der dünner ist als die Filme 1a. Die Abstandshalter 21 haben ähnliche Formen wie die Abstandshalter 20.
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In einem Fall, wo die Abstandshalter 21 und die Filme 1a aus dem gleichen Material hergestellt sind, werden dann, wenn die Harzfilme 10a bis 10f in dem Erwärmungs- und Pressvorgang aneinander angebracht worden sind, um das Isolierbasiselement 1 zu bilden, die Abstandshalter 21 auch weich gemacht und an den angrenzenden Filmen 10 angebracht, wie es in 15 dargestellt ist. Somit erhöht sich die Verbindungszuverlässigkeit zwischen den Abstandshaltern 21 und den Harzfilmen 10.
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Darüber hinaus werden die Abstandshalter 21 weich gemacht und zum Fließen gebracht, wodurch Zwischenräume, die in dem Isolierbasiselement 1 zurückbleiben, effektiv verringert werden, wenn das mehrschichtige Substrat 100 gebildet wird.
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Die Harzfilme 10 und die Abstandshalter 21 werden zwar getrennt ausgeformt, aber sie sind aus dem gleichen Material hergestellt. Somit hat das mehrschichtige Substrat 100 einen einfachen Aufbau.
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Alternativ können die Abstandshalter 20 aus dem gleichen Material wie eine der anderen Komponenten hergestellt sein, ohne die Filme 1a einzuschränken. Wie beispielsweise in 16 gezeigt ist, können als Abstandshalter 20 die Abstandshalter 22, die aus dem gleichen Material wie die leitenden Muster 3 hergestellt sind, verwendet werden. Insbesondere sind die Abstandshalter 22 an oberen Flächen der Harzfilme 10c bis 10e zusätzlich zu den leitenden Mustern 3 als Blindmuster, die mit den leitenden Mustern 3 nicht gekoppelt sind, angeordnet. Die Abstandshalter 22 werden zur gleichen Zeit ausgeformt wie die leitenden Muster 3. Die Abstandshalter 22 sind in die Harzfilmen 10c bis 10e integriert und müssen nicht getrennt ausgeformt werden, wodurch das mehrschichtige Substrat 100 einen einfachen Aufbau hat. Als Alternative kann ein Teil der leitenden Muster 3 die Funktion der Abstandshalter 22 haben.
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(Andere Ausführungsformen)
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In dem Vorgang zum Anordnen eines elektrischen Elements, der in 10A–10C dargestellt ist, wird das elektrische Element 2 in den konkaven Teil des gestapelten Körpers in einem Zustand eingeführt, wo die Harzfilme 10b bis 10f und die Abstandshalter 20 gestapelt sind. Als Alternative kann das elektrische Element 2 in einem Zustand eingeführt werden, in dem die Harzfilme 10b bis 10f und die Abstandshalter 20 vorläufig befestigt sind. In dem gegenwärtigen Fall sind die gestapelten Harzfilme 10b bis 10f aneinander befestigt, wenn das elektrische Element 2 eingeführt wird, wodurch eingeschränkt wird, dass das elektrische Element 2 in eine Zwischenschicht der gestapelten Harzfilme 10b bis 10f aufgrund von Schwingungen gelangt, die durch Einführen des elektrischen Elements 2 und durch Transportieren des gestapelten Körpers zu einem anschließenden Vorgang erzeugt werden. Die Harzfilme 10b bis 10f und die Abstandshalter 20 werden vorläufig dadurch befestigt, dass der gestapelte Körper zwischen den Heizpressplatten 120 angeordnet und im Vergleich zu dem Erwärmungs- und Pressvorgang in 11 mit einer geringeren Temperatur und einem geringeren Druck erwärmt und gepresst wird. Ein bevorzugter angelegter Druck liegt bei ungefähr 2 Mpa. Eine bevorzugte Erwärmungstemperatur liegt in einem Bereich von 200 bis 250°C, wenn die Filme 1a aus einem Flüssigkristallpolymer hergestellt sind.
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Ein erfindungsgemäßes mehrschichtiges Substrat 100 umfasst ein Isolierbasiselement 1 mit einer Vielzahl von Harzfilmen 10, 10a–10f, ein elektrisches Element 2, das in das Isolierbasiselement 1 eingebettet ist, und einen Abstandshalter 20–22. Die Harzfilme 10, 10a–10f sind aus einem thermoplastischen Harz hergestellt, gestapelt und aneinander befestigt. Wenigstens ein Harzfilm 10, 10b–10e weist ein Durchgangsloch 11 zum Einführen des elektrischen Elements 2 auf. Der eine Harzfilm 10, 10b–10e weist ferner eine Vielzahl von hervorstehenden Elementen 12 auf. Ein hervorstehendes Element 12 liegt einem anderen hervorstehenden Element 12 derart gegenüber, dass sowohl das eine als auch das andere hervorstehende Element 12 mit dem elektrischen Element 2 in Kontakt steht und sie das elektrische Element 2 zwischen sich einschließen. Der Abstandshalter 20–22 ist zwischen dem einen Harzfilm 10, 10b–10e und einem benachbarten Harzfilm 10, 10a–10f angeordnet und befindet sich an einem Basisabschnitt von einem der hervorstehenden Elemente 12.
