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Technisches Feld
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein einseitiges Schaltkreissubstrat für eine mehrlagige
Schaltkreisplatine, auf eine mehrlagige Schaltkreisplatine und auf
ein Verfahren zur Herstellung selbiger, und besonders schlägt sie eine
einseitige Schaltkreisplatine vor, die für die Herstellung einer mehrlagigen Schaltkreisplatine
mit einer die Zwischenräume
füllenden
Durchgangslochstruktur mit höherer
Ausbeute und Effizienz entwickelt wird, und auf eine mehrlagige
Schaltkreisplatine, die produziert wird durch Laminieren einer Vielzahl
solcher einseitigen Schaltkreisplatinen, und auf ein Verfahren zur
Herstellung selbiger.
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Hintergrund der Erfindung
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Die
konventionelle mehrlagige Schaltkreisplatine ist ein mehrlagiger
Körper,
der durch abwechselndes Aufbauen von kupferkaschierten Laminaten und
Prepregs (kunstharzimprägnierten
Flächenstoff) gebildet
wird. Dieser mehrlagige Körper
hat ein Oberflächenverdrahtungsmuster
an seiner äußeren Oberfläche und
ein Zwischenschichtverdrahtungsmuster zwischen seinen innenliegenden
Laminatsschichten. Diese Verdrahtungsmuster sind elektrisch über Durchgangslöcher verbunden,
die in dem mehrlagigen Körper
in seiner Dickenrichtung zwischen den benachbarten, innenliegenden
Verdrahtungsmustern oder zwischen den innenliegenden Verdrahtungsmustern
und dem Oberflächenverdrahtungsmuster ausgebildet
sind.
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In
der mehrlagigen Schaltkreisplatine mit der oben beschriebenen Durchgangslochstruktur
ist es jedoch erforderlich, einen Bereich für die Ausbildung der Durchgangslöcher zu
sichern, so daß es
schwierig ist, eine hohe Verdichtung der montierbaren Bauteile zu
erreichen, und daher gibt es Nachteile dadurch, daß es nicht
möglich
ist, die Anforderungen der Superminiaturisierung portabler elektrischer
Geräte
und der praktischen Anwendung der Packungen mit engem Zwischenraum
und der MCM (Multi Chip Module) zu erfüllen.
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Kürzlich wurde
statt der mehrlagigen Schaltkreisplatine mit der oben beschriebenen
Durchgangslochstruktur eine mehrlagige Schaltkreisplatine mit einer
die Zwischenräume
ausfüllenden
Durchgangslochstruktur (IVH, interstitial viahole) bekannt, die
sich für
die Miniaturisierung und hohe Verdichtung der elektronischen Geräte eignet.
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Die
mehrlagige Schaltkreisplatine mit der IVH-Struktur ist eine Schaltkreisplatine
mit einer derartigen Struktur, daß leitende Durchgangslöcher, welche
die Leiterschichten miteinander verbinden, in jeder der isolierenden
Zwischenschichten angeordnet sind, die den mehrlagigen Körper bilden.
D.h., in solchen Schaltkreisplatinen wird die elektrische Verbindung
zwischen den benachbarten, innenliegenden Verdrahtungsmustern oder
zwischen den innenliegenden Verdrahtungsmustern und den Oberflächenverdrahtungsmustern über Durchgangslöcher (vergrabene
Durchgangslöcher
oder vergrabene Kontakte) hergestellt, die das Verdrahtungssubstrat
nicht durchdringen. Deshalb ist es bei den mehrlagigen Schaltkreisplatinen
mit der IVH-Struktur nicht erforderlich, spezifische Bereiche für die Ausbildung
der Durchgangslöcher
vorzusehen, und daher kann die Miniaturisierung und hohe Verdichtung
der elektrischen Geräte
leicht erreicht werden.
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Was
die mehrlagigen Schaltkreisplatinen mit der IVH-Struktur angeht,
wird ein Vorschlag für
die Entwicklung der mehrlagigen Schaltkreisplatinen mit der IVH-Struktur
für alle
Schichten z.B. auf Seite 57 der "The
9th National Convention Record JIPC" (2. März 1995) oder in einer "draft collection
for 9th Circuit Packaging Academic Lecture" vorgetragen. Die mehrlagige Schaltkreisplatine
nach diesem Vorschlag wurde entwickelt aufgrund (1) der Hochgeschwindigkeitbohrtechnik
kleinster Durchgangslöcher
mittels Kohlenstoffdioxidgaslasern, (2) Verwendung eines Verbundmaterials
von nicht-gewebtem Aramid-Faserkunststoff und Epoxidharz als ein
Substratmaterial, und (3) Zwischenschichtverbindungstechnik durch
Füllen
mit einer Leitpaste, und wurde hergestellt durch die folgend beschriebenen
Prozesse.
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Zuerst
wird ein nicht-gewebter, mit Epoxid imprägnierter Aramid-Faserkunststoff
als Prepreg benutzt und Lochbohren mit Kohlenstoffdioxidgaslaser
wird auf das Prepreg angewendet, und dann wird eine Leitpaste in
die sich ergebenden Lochabschnitte (siehe 1(a))
gefüllt.
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Dann
werden Kupferfolien auf beide Oberflächen des Prepregs aufgebracht
und unter Erhitzen mittels einer Heizpresse verpreßt. Auf
diese Weise wird das Epoxidharz in dem Prepreg und die Leitpaste
ausgehärtet,
um eine elektrische Verbindung zwischen den Kupferfolien auf beiden
Oberflächen
des Prepregs herzustellen (siehe 1(b)).
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Und
dann wird das Verdrahtungsmuster auf die Kupferfolien durch einen Ätzprozeß aufgebracht, um
ein doppelseitiges, hartes Substrat mit Durchgangslöchern vorzusehen
(siehe 1(c)).
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Die
Bildung der weiteren Lagen wird durchgeführt unter Verwendung des doppelseitigen
Substrats als eine Kernschicht. Konkret wird das Prepreg mit der
Füllung
mit obiger Leitpaste und mit den Kupferfolien nacheinander auf beiden
Oberflächen
der Kernschicht laminiert, positioniert und erneut unter Hitze verpreßt und dann
werden die Kupferfolien der äußeren Schichten
geätzt,
um ein vierlagiges Substrat vorzusehen (siehe 1(d),
(e)). Falls gewünscht wird,
die Bildung weiterer Schichten durchzuführen, werden die obigen Schritte
wiederholt, um ein sechs- oder achtlagiges Substrat zu erhalten.
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Der
Nachteil der obigen konventionellen Technik ist, daß die Produktionsschritte
kompliziert werden, und ein lange Zeit für die Produktion gebraucht
wird, weil das Erhitzen und Pressen in der Heizpresse und der Schritt
des Aufbringens des Verdrahtungsmusters auf die Kupferfolien mittels Ätzens beliebig
oft zu wiederholen ist.
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Bei
der mehrlagigen Schaltkreisplatine mit der IVH-Struktur, die durch
das obige Produktionsverfahren erreicht wird, ist es schwierig,
im Produktionsprozeß ein
schlechtes Aufbringen des Verdrahtungsmusters auf die Kupferfolie
festzustellen, so daß selbst
bei einem schlechten Aufbringen des Musters auch nur an einer Stelle
(auch nur einem Schritt) im Produktionsprozeß die ganze Schaltkreisplatine
als Endprodukt mangelhaft wird.
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D.h.
das obige konventionelle Produktionsverfahren hat einen gravierenden
Nachteil dadurch, daß sich
eine Verschlechterung der Produktionseffizienz oder der Produktionsausbeute
daraus ergibt, daß bei
Auftreten eines Produktmangels auch nur an einer Stelle unter den
Beschichtungsschritten ein an allen anderen Stellen erzeugtes gutes
Produkt zu Ausschuß wird.
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Es
ist ein Ziel der Erfindung, ein einseitiges Schaltkreissubstrat
für mehrlagige
Schaltkreisplatinen vorzusehen, das für die effiziente Herstellung
einer mehrlagigen Schaltkreisplatine mit einer IVH-Struktur mit
einer hohen Ausbeute entwickelt wurde.
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Es
ist ein anderes Ziel der Erfindung, eine mehrlagige Schaltkreisplatine
mit einer IVH-Struktur vorzusehen, die aus obigen einseitigen Schaltkreissubstraten
besteht.
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Es
ist noch ein anderes Ziel der Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen
zur effizienten Herstellung der mehrlagigen Schaltkreisplatinen
mit der IVH-Struktur mit einer höheren
Ausbeute durch Verwendung der einseitigen Schaltkreissubstrate.
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US 4,712,161 beschreibt
eine hybride und viellagige Schaltkreisanordnung. Die Anordnung schließt mindestens
ein keramisches Substrat ein, welches eine sauerstofffreie Kupferlegierungsfolie aufweist,
welche mit demselben durch ein Verbindungsglas verbunden ist. Die
Kupferlegierungsfolie kann ein Schaltkreis sein, an welchen ein
Metalllegierungsband mit Widerstand verbunden sein kann, um einen
Weg mit einem genauen Widerstand bereitzustellen. Die Folienschichten
können
aufeinandergestapelt sein, um eine vielschichtige Schaltung auszubilden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfinder haben mehrere Studien durchgeführt, um die obigen Ziele zu
erreichen, und als Ergebnis wurde die Erfindung mit den folgenden
Merkmalen und der folgenden Konstruktion gemacht.
- (1)
Als ein einseitiges Schaltkreissubstrat für eine mehrlagige Schaltkreisplatine,
die für
die effiziente Herstellung einer mehrlagigen Schaltkreisplatine
mit IVH-Struktur mit hoher Ausbeute verwendet wird, sieht die Erfindung
eine einseitige Schaltkreisplatte für eine mehrlagige Schaltkreisplatine
vor, die ein einseitig kupferkaschiertes Laminat, einen auf einer
Oberfläche
des Substrats durch Ätzen
einer Kupferfolie des kupferkaschierten Laminats ausgebildeten Leiterschaltkreis
und eine klebende Harzschicht (im Folgenden als eine klebende Schicht
bezeichnet) enthält,
die auf der anderen Oberfläche
des Substrats gebildet ist, in der in dem Substrat und in der klebenden
Schicht Löcher
ausgebildet sind, die den Leiter kontaktieren, und eine Leitpaste
dort drin eingefüllt
ist, um Durchgangslöcher
zu bilden.
- (2) Als eine mehrlagige Schaltkreisplatine mit einer IVH-Struktur, welche
die einseitige, in dem obigen Absatz (1) beschriebene Schaltkreisplatine
enthält,
sieht die Erfindung eine mehrlagige Schaltkreisplatine mit einer
Struktur vor, in der laminierte Schaltkreissubstrate miteinander
elektrisch über
den Zwischenraum füllende
Durchgangslöcher
verbunden sind, und die dadurch charakterisiert ist, daß mindestens
eine Schicht der Schaltkreissubstrate ein einseitiges Schaltkreissubstrat
ist, das ein einseitig kupferkaschiertes Laminat, einen Leiterschaltkreis,
der auf einer Oberfläche
des Substrats durch Ätzen
einer Kupferfolie des kupferkaschierten Laminats gebildet ist, und
eine klebende Harzschicht enthält,
die auf der anderen Oberfläche
des Substrats gebildet ist, wobei in dem Substrat und der klebenden Schicht
Löcher
ausgebildet sind, die den Leiter kontaktieren, und eine Leitpaste
dort drin eingefüllt
ist, um Durchgangslöcher
zu bilden.
- (3) Als ein Verfahren für
die effiziente Herstellung einer mehrlagigen Schaltkreisplatine
mit einer IVH-Struktur und mit einer hohen Ausbeute unter Einsatz
der einseitigen Schaltkreisplatine des obigen Absatzes (1), sieht
die Erfindung ein Verfahren für
die Herstellung einer mehrlagigen Schaltkreisplatine vor, das die
Schritte enthält:
[1]
einen Schritt für
die Ausbildung eines Leiterschaltkreises auf einer Oberfläche eines
einseitig kupferkaschierten Laminats durch Ätzen einer Kupferfolie, die
auf der Oberfläche
des einseitig kupferkaschierten Laminats haftet;
[2] einen
Schritt für
die Ausbildung einer klebenden Schicht auf einer Oberfläche gegenüber dem Leiterschaltkreis,
der auf der Oberfläche
des Substrats ausgebildet ist;
[3] einen Schritt für die Ausbildung
von Löchern
in dem isolierenden Substrat und in der klebenden Schicht, die den
Leiter kontaktieren, und für
das Füllen
der Löcher
mit einer Leitpaste, um eine einseitige Schaltkreisplatte vorzusehen;
und
[4] einen Schritt für
das Stapeln zweier oder mehrerer der einseitigen Schaltkreissubstrate
aufeinander oder für
das Stapeln des einseitigen Schaltkreissubstrats auf ein anderes
Schaltkreissubstrat und für
das darauffolgende, einmalige Verpressen durch die klebende, auf
dem Substrat vorgesehene Schicht zu einer mehrlagigen Form.
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Hier
ist vorzuziehen, die durch das isolierende, harte Substrat und die
klebende Schicht hindurchgehenden und den Leiter kontaktierenden
Löcher
durch Laserstrahlung zu bilden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
ein Diagramm mit Schnittdarstellung, das die Herstellungsschritte
einer mehrlagigen Schaltkreisplatine nach konventioneller Technik
veranschaulicht.
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2 ist
ein Diagramm mit Schnittdarstellung einer Ausführungsform der mehrlagigen
Schaltkreisplatine nach der Erfindung.
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3 ist
ein Diagramm mit Schnittdarstellung, das die Herstellungsschritte
eines einseitigen Schaltkreissubstrats veranschaulicht, das für die Herstellung
der obigen mehrlagigen Schaltkreisplatine verwendet wird.
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4 ist
ein Diagramm mit Schnittdarstellung, das eine Ausführungsform
der Schritte beim Vereinigen der einseitigen Schaltkreissubstrate
bei der Herstellung der obigen mehrlagigen Schaltkreisplatine veranschaulicht.
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5 ist
ein Diagramm mit teilweiser Schnittdarstellung, das die Herstellungsschritte
eines anderen einseitigen Schaltkreissubstrats veranschaulicht,
das für
die Herstellung der mehrlagigen Schaltkreisplatine verwendet wird.
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6 ist
ein Diagramm mit teilweiser Schnittdarstellung einer andere Ausführungsform
der obigen mehrlagigen Schaltkreisplatine nach der Erfindung.
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In
den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine mehrlagige
Schaltkreisplatine; 2a, 2b, 2c und 2d isolierende,
harte Substrate; 3a, 3b, 3c und 3d Leiterschaltkreise; 4a, 4b, 4c und 4d klebende
Schichten; 5 eine Leitpaste; 6a, 6b und 6c Durchgangslöcher; 7a, 7b, 7c und 7d einseitige
Schaltkreissubstrate; 8 eine Chip-Komponente; 9 Lötzinn; 12a, 12b, 12c und 12d isolierende,
harte Substrate; 13 eine Metallfolie; 13a, 13b, 13c und 13d Leiterschaltkreise; 14a, 14b, 14c und 14d klebende Schichten; 16 ein
Loch; 17a, 17b, 17c und 17d einseitige
Schaltkreissubstrate; 18 einen Leiterschaltkreis am Boden
des Loches; 21 eine andere Ausführungsform der mehrlagigen
Schaltkreisplatine; 22 die andere Ausführungsform des isolierenden,
harten Substrats; 23 die andere Ausführungsform des Leiterschaltkreises; 24 die
andere Ausführungsform
der klebenden Schicht; 25 die andere Ausführungsform des
Durchgangsloches; und 26 eine andere Ausführungsform
des Durchgangsloches.
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Beste Art der Ausführung der
Erfindung.
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Das
einseitige Schaltkreissubstrat für
die mehrlagige Schaltkreisplatine nach der Erfindung enthält ein einseitig
kupferkaschiertes Laminat, einen Leiterschaltkreis, der auf einer
Oberfläche
des Substrats durch Ätzen
einer Kupferfolie des kupferkaschierten Laminats gebildet ist, und
eine klebende Harzschicht, die auf der anderen Oberfläche des Substrats
gebildet ist, in dem Löcher
in dem Substrat und in der klebenden Harzschicht ausgebildet sind, die
den Leiter kontaktieren, und eine Leitpaste ist in sie gefüllt, um
Durchgangslöcher
zu bilden.
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Die
klebende Schicht, die Bestandteil des einseitigen Schaltkreissubstrats
für die
mehrlagige Schaltkreisplatine ist, spielt eine Rolle beim Anhaften des
obigen einseitigen Schaltkreissub strats aneinander oder des obigen
einseitigen Schaltkreissubstrats an ein anderes Schaltkreissubstrat
bei der Herstellung der mehrlagigen Schaltkreisplatine mit einer IVH-Struktur.
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Das
Durchgangsloch, das einen Bestandteil des einseitigen Schaltkreissubstrats
für die
mehrlagige Schaltkreisplatine darstellt, spielt eine Rolle bei der
elektrischen Verbindung der Leiterschaltkreises des obigen einseitigen
Schaltkreissubstrats mit einem Leiterschaltkreis eines anderen Schaltkreissubstrats,
das bei der Herstellung der mehrlagigen Schaltkreisplatine mit der
IVH-Struktur anzulaminieren ist. Insbesondere haftet die Leitpaste,
die in die das isolierende, harte Substrat und die klebende Schicht
durchdringenden und den Leiterschaltkreis kontaktierenden Löcher gefüllt ist,
am Leiterschaltkreis des angrenzenden Schaltkreissubstrats, das durch
thermische Aushärtung
anlaminiert wird, und verbindet elektrisch mit dem jeweiligen Leiterschaltkreis.
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Die
Leiterschaltkreise, die Teil des einseitigen Schaltkreissubstrats
für die
mehrlagige Schaltkreisplatine sind, sind ein Oberflächenverdrahtungsmuster
oder ein Zwischenschichtverdrahtungsmuster, das die mehrlagige Schaltkreisplatine
mit der IVH-Struktur bildet. Solche Leiterschaltkreise werden durch Ätzen der
Metallfolie gebildet, die an einer Oberfläche des isolierenden, harten
Substrats anhaftet, und werden vorzugsweise durch Ätzen einer
Kupferfolie eines einseitig kupferkaschierten Laminats gebildet,
das durch Laminieren der Kupferfolie auf eine Oberfläche des
isolierenden, harten Substrats erreicht wurde.
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Die
mehrlagige Schaltkreisplatine mit der IVH-Struktur kann effizient
mit einer höheren
Ausbeute hergestellt werden durch Verwendung der einseitigen Schaltkreisplatte
mit der oben beschriebenen Struktur.
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Das
Verfahren der Herstellung der mehrlagigen Schaltkreisplatine unter
Verwendung des obigen einseitigen Schaltkreissubstrats nach der
Erfindung wird unten beschrieben. D.h., das Verfahren der Erfindung
ist gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- [1]
einen Schritt für
die Ausbildung eines Leiterschaltkreises auf einer Oberfläche eines
einseitig kupferkaschierten Laminats durch Ätzen einer Kupferfolie, die
auf der Oberfläche
des kupferkaschierten Laminats haftet;
- [2] einen Schritt für
die Ausbildung einer klebenden Schicht auf einer Oberfläche gegenüber dem Leiterschaltkreis,
der auf der Oberfläche
des Substrats ausgebildet ist;
- [3] einen Schritt für
die Ausbildung von Löchern
in dem isolierenden, harten Substrat und in der klebenden Schicht,
die einen Leiter kontaktieren, und für das Füllen der Löcher mit einer Leitpaste, um eine
einseitige Schaltkreisplatte vorzusehen; und
- [4] einen Schritt für
das Stapeln zweier oder mehrerer der einseitigen Schaltkreissubstrate
aufeinander oder für
das Stapeln des einseitigen Schaltkreissubstrats auf ein anderes
Schaltkreissubstrat und für
das darauffolgende einmalige Verpressen zu einer mehrlagigen Form
aufgrund der klebenden, auf dem Substrat vergesehenen Schicht.
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Daher
liegt das Verfahren der Herstellung der mehrlagigen Schaltkreisplatine
nach der Erfindung in einem Merkmal, daß die einseitigen Schaltkreissubstrate
mit den ein gegebenes Verdrahtungsmuster bildenden Leiterschaltkreisen
vorab individuell hergestellt werden. Deshalb kann das Vorliegen oder
Fehlen einer mangelhaften Stelle des Leiterschaltkreises in diesen
einseitigen Schaltkreissubstraten vor dem Laminieren festgestellt
werden, so daß nur
einseitige Schaltkreissubstrate ohne mangelhafte Stellen in der
Laminierungsstufe verwendet werden. Folglich nimmt nach dem Verfahren
der Erfindung das Auftreten mangelhafter Produkte in der Herstellungsstufe
ab und deshalb kann die mehrlagige Schaltkreisplatine mit der IVH-Struktur
mit einer höheren
Ausbeute hergestellt werden.
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Ferner
ist es nach dem Verfahren für
die Herstellung der mehrlagigen Schaltkreisplatine nach der Erfindung
nicht erforderlich, den Schritt des Laminierens der Prepregs und
ihrem Zusammenpressen unter Hitze wie in dem konventionellen Verfahren
zu wiederholen, und die einseitigen Schaltkreissubstrate können auf
ein anderes Schaltkreissubstrat gestapelt und ganzheitlich miteinander
auf einmal durch Heißpressen
vereinigt werden unter Verwendung der klebenden Schicht, die auf
dem einseitigen Schaltkreissubstrat ausgebildet ist. D.h., nach
dem Verfahren der Erfindung kann die mehrlagige Schaltkreisplatine
mit der IVH-Struktur effizient in kurzer Zeit und ohne Wiederholung
komplizierter Schritte hergestellt werden.
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In
dem obigen Verfahren ist es wünschenswert,
die durch das isolierende, harte Substrat und die klebende Schicht
gehenden und die Leiter kontaktierenden Löcher durch Laserstrahlung zu
bilden. Weil es wie beim Loch zum Bilden des Durchgangsloches in
dem einseitigen Schaltkreissubstrat vorteilhaft ist, Löcher mit
einer feinen Größe so weit
wie möglich
mit einer hohen Dichte zu bilden, und die Anwendung eines Lasers
als Lochbohrtechnik kann leicht Löcher mit einer feinen Größe und mit
hoher Dichte bilden.
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Ferner
können
Löcher,
die nur durch das isolierende, harte Substrat und die klebende Schicht
gehen, durch die Bohrtechnik mittels Laser gebildet werden, ohne
den Leiterschaltkreis zu beschädigen. Im
Ergebnis werden die Löcher
in dem Zustand nach dem Ätzen
des Leiterschaltkreises gebildet ohne Bildung der das Prepreg-Substrat
durchdringenden Löcher
wie in der konventionellen Technik, so daß die Leitpaste in die geschaffenen
Löcher
gefüllt
wird, um einen Stirnkontakt zwischen dem Durchgangsloch und dem
Leiterschaltkreis zu bilden, wodurch eine sichere Verbindung erreicht
wird.
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So
ist die mehrlagige Schaltkreisplatine mit der IVH-Struktur nach
der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schicht des
einen Teil der Platine bildenden Schaltkreisplatte ein einseitiges
Schaltkreissubstrat ist, das ein einseitig kupferkaschiertes Laminat,
einen auf einer Oberfläche
des Substrats durch Ätzen
einer Kupferfolie des kupferkaschierten Laminats ausgebildeten Leiterschaltkreis,
und eine klebende Harzschicht enthält, die auf der anderen Oberfläche des
Substrats gebildet ist, in dem Löcher
im Kontakt mit dem Leiter in dem Substrat und in der klebenden Schicht
gebildet sind, und eine Leitpaste dort hinein gefüllt ist,
um Durchgangslöcher
zu bilden.
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Hier
haftet das einseitige Schaltkreissubstrat nach der Erfindung, das
einen Teil der mehrlagigen Schaltkreisplatine bildet, an einem anderen
Schaltkreissubstrat durch die klebende Schicht. Als solch ein anderes
Schaltkreissubstrat kann Gebrauch gemacht werden von dem einseitigen
Schaltkreissubstrat nach der Erfindung und von dem wohlbekannten, konventionellen
Schaltkreissubstrat.
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Ferner
kann die mehrlagige Schaltkreisplatine nach der Erfindung verschiedenen
Behandlungen unterzogen werden, wie etwa Bildung einer Lötschutzschicht
auf der Oberfläche,
Nickel- oder Goldplattierung oder Löten des Oberflächenverdrahtungsmusters,
Bohren von Löchern,
Hohlraumbehandlung, Plattierung von Durchgangslöchern und Ähnliches.
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Ferner
wird die mehrlagige Schaltkreisplatine nach der Erfin dung verwendet
für die
Montage von elektronischen Komponenten, wie etwa IC-Packungen, "bare chip", Chip-Komponenten
oder Ähnliches.
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[Beispiel]
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2 ist
ein Diagramm mit Schnittdarstellung einer Ausführungsform der mehrlagigen
Schaltkreisplatine nach der Erfindung. In dieser Zeichnung ist die
mehrlagige Schaltkreisplatine 1 eine vierlagige Platine,
die durch Laminieren der einseitigen Schaltkreissubstrate 7a, 7b, 7c und 7d gebildet
wird, welche aus den isolierenden, harten Substraten 2a, 2b, 2c und 2d,
den durch Ätzen
einer an einer Oberfläche
des Substrats haftenden Metallfolie gebildeten Leiterschaltkreisen 3a, 3b, 3c und 3d,
den klebenden Schichten 4a, 4b, 4c und 4d,
die jede auf einer Oberfläche
des Substrats gegenüber
dem Leiterschaltkreis gebildet sind, und den Durchgangslöchern 6a, 6b und 6d bestehen,
die durch Füllen
von Löchern, die
durch die isolierenden, harten Substrate 2a, 2b, 2c und 2d und
die klebenden Schichten 4a, 4b, 4c und 4d hindurchgehen,
mit einer Leitpaste 5 und durch Kontaktieren mit den Leiterschaltkreisen 3a, 3b, 3c und 3d gebildet
sind, und durch ihr gegenseitiges Zusammenführen über die klebenden Schichten 4a, 4b, 4c und 4d,
die auf den einseitigen Schaltkreissubstraten 7a, 7b, 7c bzw. 7d ausgebildet
sind.
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In
diesem Fall sind der Leiterschaltkreis 3a des einseitigen
Schaltkreissubstrats 7a und der Leiterschaltkreis 3d des
einseitigen Schaltkreissubstrats 7d jeweils mit einem gegebenen
Verdrahtungsmuster gebildet, und auf einer oberen Oberfläche und
einer unteren Oberfläche
der mehrlagigen Schaltkreisplatine 1 als Oberflächenverdrahtungsmuster
angeordnet. Und ebenfalls sind der Leiterschaltkreis 3b des
einseitigen Schaltkreissubstrats 7b und der Leiterschaltkreis 3d des
einseitigen Schaltkreissubstrats 7c jeweils mit einem gegebenen
Verdrahtungsmuster gebildet, und auf einer unteren Seite des einseitigen Schaltkreissubstrats 7a und
einer oberen Seite des einseitigen Schaltkreissubstrats 7d in
der mehrlagigen Schaltkreisplatine 1 als ein Zwischenschichtverdrahtungsmuster
angeordnet.
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Ferner
ist es günstig,
daß die
Leiterschaltkreise 3a, 3b, 3c und 3d durch Ätzen einer
Kupferfolie eines einseitig kupfer kaschierten Laminats gebildet
sind, das durch Ausbilden der Kupferfolie auf z.B. einer Oberfläche des
isolierenden, harten Substrats 2a, 2b, 2c und 2d vorgesehen
ist.
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Und
ebenfalls wird das Durchgangsloch 6a gebildet durch Passieren
des isolierenden, harten Substrats 2a und der klebenden
Schicht 4a in Dickenrichtung, und das Durchgangsloch 6b wird
gebildet durch Passieren der isolierenden, harten Substrate 2b und 2c und
der klebenden Schichten 4b und 4c in Dickenrichtung,
das Durchgangsloch 6d wird gebildet durch Passieren des
isolierenden, harten Substrats 2d und der klebenden Schicht 4d in
Dickenrichtung, und die Leitpaste 5 wird in jede dieser Durchgangslöcher gefüllt. Unter
diesen Durchgangslöchern
ist das Durchgangsloch 6a ein vergrabener kontakt, das
den Leiterschaltkreis 3a als Oberflächenverdrahtungsmuster mit
dem Leiterschaltkreis 3b als Zwischenschichtverdrahtungsmuster
elektrisch verbindet, und das Durchgangsloch 6b ist ein vergrabenes
Durchgangsloch, das die Leiterschaltkreise 3b und 3c miteinander
als Zwischenschichtverdrahtungsmuster elektrisch verbindet, und
das Durchgangsloch 6d ist ein vergrabener kontakt, das den
Leiterschaltkreis 3c als Zwischenschichtverdrahtungsmuster
mit dem Leiterschaltkreis 3d als Oberflächenverdrahtungsmuster elektrisch
verbindet. Sie sind die Zwischenräume füllende Durchgangslöcher.
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Als
isolierende, harte Substrate 2a, 2b, 2c und 2d kann
Gebrauch gemacht werden von einem Substrat, das durch Aushärten z.B.
von glasfaserbewehrtem Epoxidharz, nicht-verwebtem glasfaserbewehrtem
Epoxidharz, glasfaserbewehrtem Bismaleimidtriazinharz, nicht-verwebtem
aramidfaserbewehrtem Epoxidharz oder Ähnlichem in Plattenform gebildet
wird.
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Die
klebenden Schichten 4a, 4b, 4c und 4d können aus
einem harzigem Kleber bestehen, wie etwa Epoxidharz, Polyimid, Bismaleimidtriazin,
Acrylharz, Phenolharz oder Ähnlichem.
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Als
Leitpaste kann Gebrauch gemacht werden von z.B. Kupfer, Silber,
Gold, Kohlenstoff oder Ähnlichem.
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Verschiedene
elektronische Komponenten können
auf die mehrlagige Schaltkreisplatine nach der Erfindung montiert
werden. Wie in 2 durch Stricheln gezeigt, kann
z.B. eine Chip- Komponente wie
etwa eine IC-Packung, ein "bare
chip" oder. Ähnliches
an einer gegebenen Position des Oberflächenverdrahtungsmusters 3a plaziert
und mit Lötzinn 9 dort
fixiert werden.
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Das
Verfahren der Herstellung der mehrlagigen, in 2 gezeigten
Schaltkreisplatine nach der Erfindung wird folgend beschrieben.
- (1) Zuerst wird ein einseitiges Schaltkreissubstrat 7a (17a)
nach der Erfindung vorbereitet, das Bestandteil der mehrlagigen
Schaltkreisplatine 1 von 2 ist. Es
wird konkret mit Bezug auf 3 beschrieben.
[1]
Ein isolierendes, hartes Substrat 12a mit einer an einer
Oberfläche
haftenden Metallfolie 13 wird vorgesehen, wie in 3(a) gezeigt. Z.B. ist es vorteilhaft,
ein einseitig kupferkaschiertes Laminat als das isolierende, harte
Substrat 12a zu verwenden, das auf der Oberfläche mit
der Metallfolie 13 versehen ist.
[2] Als nächstes wird
die Metallfolie 13 in ein gegebenes Muster geätzt, wie
in 3(b) gezeigt, wobei die Leiterschaltkreise 13a gebildet
werden. Ferner können
die wohlbekannten, üblichen
Mittel als Ätzverfahren
angewendet werden. Die Leiterschaltkreise 13a sind als
Oberflächenverdrahtungsmuster
angeordnet. Falls die Leiterschaltkreise als Zwischenschichtverdrahtungsmuster angeordnet
sind, ist es zur Verbesserung der Hafteigenschaften zwischen den
Schichten vorteilhaft, die Oberfläche der Leiterschaltkreise
aufzurauhen, unter Verwendung wohlbekannter Techniken wie Mikroätzen, Aufrauhplattierung, Verwendung
von beidseitig rauher Folie oder Ähnlichem.
[3] Dann wird
eine klebende Schicht 14a auf einer Oberfläche des
isolierenden, harten Substrats 12a gebildet, die den Leiterschaltkreisen 13a gegenüberliegt,
wie in 3(c) gezeigt. Die klebende
Schicht 14a kann gebildet werden durch Aufbringen eines
gegebenen Klebeharzes mittels einer Rollenauftragsmaschine, einer Überzugauftragsmaschine,
einer Spritzmaschine, eines Siebdruckers oder Ähnlichem und darauffolgender Vorhärtung, oder
durch Laminieren eines klebenden Films. In diesem Fall liegt die
Dicke der klebenden Schicht vorzugsweise im Bereich von 10 – 50 μm.
[4]
Die Löcher 16 werden
so gebildet, daß sie
die klebende Schicht 14a und das isolierende, harte Substrat 12a in
Dickenrichtung durchdringen und einen Leiter kontaktieren, wie in 3(d) gezeigt. Es ist vorzuziehen, die
Löcher 16 durch
Laser-Bestrahlung des isolierenden, harten Substrats 12a von
der Seite der klebenden Schicht 14a aus zu bilden. Als
Bohrmaschine mit Laser-Strahlung kann z.B. eine pulsierende Kohlenstoffdioxidgaslaserbohrmaschine
verwendet werden. Auf diese Weise können Löcher mit einer Mikrogröße von 60 – 200 μm ϕ mit
großer
Genauigkeit unter Verwendung der Kohlenstoffdioxidgaslaserbohrmaschine
gebildet werden. Folglich ist es möglich, Durchgangslöcher mit
hoher Dichte in einer mehrlagigen Schaltkreisplatine herzustellen,
die ein geringes Ausmaß und
eine hohe Dichte haben.
Entsprechend dem Laserstrahlbohrverfahren können Löcher nur
in der klebenden Schicht 14a und Teilen des isolierenden,
harten Substrats 12a ohne Beschädigung des Leiterschaltkreises 13a gebohrt
werden, so daß die
sich ergebenden Löcher 16 sich
nur zur Seite der klebenden Schicht 14a hin öffnen und
durch den Leiterschaltkreis am anderen Ende verschlossen sind. Auf
diese Weise kann die elektrische Verbindung zwischen dem Durchgangsloch
und dem Leiterschaltkreis 13a sicher erreicht werden. Ferner
kann eine Reinigungsbehandlung angewendet werden, um die Oberfläche 18 des
Leiterschaltkreises am Boden des Loches 16 zu reinigen.
[5]
Dann wird, wie in 3(e) gezeigt, eine
Leitpaste 5 in das Loch 16 eingefüllt, um
ein einseitiges Schaltkreissubstrat 17a vorzubereiten.
Als Verfahren zum Einfüllen
der Leitpaste 5 kann ein Siebdruckverfahren unter Anwendung
z.B. einer Metallmaske angenommen werden. Um das Durchgangsloch
mit hoher Genauigkeit der Füllung
zu bilden, ist es vorteilhaft, im Vorhinein eine Schutzmaske um
das Loch 16 herum zu bilden. Die Schutzmaske kann durch
Laminieren eines Films oder eines Papiers auf der Oberfläche der klebenden
Schicht 14a und gemeinsames Bohren zur Ausbildung des Loches
gebildet werden. Auch ist es vorteilhaft, daß die Leitpaste in einem das Loch 16 etwas übersteigendem
Ausmaß eingefüllt wird,
um sicherzustellen, daß das
Durchgangsloch eine gute elektrische Verbindung mit dem Leiterschaltkreis
als eine Zwischenschicht eines anderen, zu laminierenden Schaltkreissubstrats hat.
Ferner ist es vorteilhaft, die eingefüllte Leitpaste zur Verbesserung
der Arbeitseffizienz der nachfolgenden Schritte vorzuhärten, und
die Schutzmaske wird vor dem Laminieren abgezogen.
- (2) Wie in 4 gezeigt, werden die einseitigen Schaltkreissubstrate 17b, 17c und 17d,
welche die isolierenden, harten Substrate 12b, 12c und 12d,
die auf einer Oberfläche
des Substrats gebildeten Leiterschaltkreise 13b, 13c und 13d,
die auf der anderen Oberfläche
gebildeten, klebenden Schichten 14b, 14c und 14d und
die Durchgangslöcher
bildenden Löcher 16 enthalten,
welche die isolierenden, harten Substrate und die klebenden Schichten
durchdringen und den Leiter kontaktieren und mit Leitpaste 5 aufgefüllt sind,
mittels derselben Schritte vorbereitet, wie oben beschrieben.
- (3) Dann werden die obigen einseitigen Schaltkreissubstrate 17a, 17b, 17c und 17d in
vorgegebener Reihenfolge und unter Positionierung mittels Führungslöchern und
Führungsstiften
aufeinander gestapelt, die in peripheren Abschnitten der einseitigen
Schaltkreisplatten angeordnet sind. In diesem Fall wird der Leiterschaltkreis 13c des
einseitigen Schaltkreissubstrats 17c auf die klebende Schicht 14d des
einseitigen Schaltkreissubstrats 17d gestapelt, und die
klebende Schicht 14b des einseitigen Schaltkreissubstrats 17b wird
auf die klebende Schicht 14c gestapelt, und die klebende
Schicht 14a des einseitigen Schaltkreissubstrats 17a wird
auf den Leiterschaltkreis 13b gestapelt.
- (4) Nachdem die einseitigen Schaltkreissubstrate auf diese Weise
gestapelt sind, werden sie erhitzt und innerhalb eines Temperaturbereichs
von 140°C – 200°C mit einer
Heizpresse gepreßt,
wobei diese einseitigen Schaltkreissubstrate verpreßt und ganzheitlich
verbunden werden, um auf einen Schlag einen mehrlagigen Aufbau zu
bilden.
-
In
diesem Schritt werden die über
die klebenden Schichten 14a, 14b, 14c und 14d übereinander gestapelten,
einseitigen Schaltkreissubstrate 17a, 17b, 1c und 17d in
der Form eines mehrlagigen Aufbaus durch thermische Aushärtung der
klebenden Schichten 14a, 14b, 14c und 14d in
einem abgeschlossenen Zustand ganzheitlich vereinigt. Gleichzeitig
wird die Leitpaste in einem Zustand des Anschlusses an den jeweiligen
Leiterschaltkreis zur Bildung von Durchgangslöchern thermisch ausgehärtet, wodurch
die mehrlagige Schaltkreisplatine 1 entsteht.
-
[Ein anderes Beispiel]
-
- (1) Obwohl in dem obigen Beispiel die mehrlagige,
aus vier einseitigen Schaltkreissubstraten bestehende Schaltkreisplatine
beschrieben wurde, kann die Erfindung in ähnlicher Weise auf den Fall von
drei Schichten oder von vielschichtigen Aufbauten mit fünf oder
noch mehr Schichten angewendet werden, oder kann mehrlagige Schaltkreisplatinen
herstellen durch Laminieren des einseitigen Schaltkreissubstrats
nach der Erfindung auf ein einseitiges Schaltkreissubstrat, ein
doppelseitiges Schaltkreissubstrat, ein doppelseitiges Schaltkreissubstrat
mit Durchgangslöchern
oder ein mehrlagiges Schaltkreissubstrat, die durch das konventionelle
Verfahren hergestellt sind.
- (2) Obgleich im obigen Beispiel das Bohren zur Erzeugung der
Löcher
für die
Bildung der Durchgangslöcher
durch Laserstrahlung ausgeführt wird,
kann ein mechanisches Mittel wie etwa Bohren, Stanzen oder Ähnliches
eingesetzt werden. Das Verfahren der Herstellung der einseitigen Schaltkreissubstrate
und der mehrlagigen Schaltkreisplatinen im letzteren Fall wird mit
Bezug auf 5 und 6 beschrieben.
[1]
Zuerst wird, wie in 5(a) gezeigt,
ein Leiterschaltkreis 23 auf einem isolierenden, harten
Substrat 22 durch Ätzen
einer an der Oberfläche
des Substrats haftenden Metallfolie gebildet, und eine klebende
Schicht 24 wird auf einer Oberfläche des Substrats gegenüber dem
Leiterschaltkreis 23 gebildet.
[2] Als nächstes wird
das Durchgangsloch 25 mittels eines mechanischen Mittels
wie Bohren, Stanzen oder Ähnlichem gebildet,
wie in 5(b) gezeigt, und eine Leitpaste 5 wird
in das Durchgangsloch 25 eingefüllt, um ein einseitiges Schaltkreissubstrat
vorzubereiten. In diesem Fall ist es vorteilhaft, daß die Leitpaste 5 in
einem das Durchgangsloch 25 etwas übersteigendem Maß eingefüllt wird,
um das Durchgangsloch mit einer guten Verbindung zum Leiterschaltkreis
eines anderen, anzuschließenden
Schaltkreissubstrats zu versehen, wie in 5(c)
[3]
Dann wird, wie in 6 gezeigt, eine mehrlagige Schaltkreisplatine 21 mit
Durchgangslöchern 26 durch
Stapeln einer Vielzahl von einseitigen Schaltkreissubstraten aufeinander
und durch ihre ganzheitliche Vereinigung in derselben Weise erreicht,
wie oben beschrieben.
[4] In der mehrlagigen Schaltkreisplatine
nach der Erfindung kann das Oberflächenverdrahtungsmuster nur
mit Anschlußstellen
zur Montage einer elektronischen Chip-Komponente gebildet werden.
-
[Industrielle Anwendbarkeit]
-
Wie
oben beschrieben, kann das einseitige Schaltkreissubstrat für die mehrlagige
Schaltkreisplatine nach der Erfindung effizient eine mehrlagige Schaltkreisplatine
hoher Dichte mit einer IVH-Struktur unter Verwendung solcher einseitigen
Schaltkreissubstrate und durch ihre ganzheitliche Vereinigung zu
einer mehrlagigen Form durch Pressen auf einen Schlag mit hoher
Ausbeute herstellen, weil es einer gegebenen Behandlung unterzogen
wird und eine klebende Schicht hat.
-
Und
es werden auch nach dem Verfahren für die Herstellung der mehrlagigen
Schaltkreisplatine nach der Erfindung unter Benutzung der obigen
einseitigen Schaltkreissubstrate nur die einseitigen Schaltkreissubstrate
ohne Mängel über die
auf dem Substrat gebildete, klebende Schicht zusammengeführt, so
daß die
mehrlagige Schaltkreisplatine hoher Dichte mit einer IVH-Struktur
effizient und mit hoher Ausbeute hergestellt werden kann, ohne das
komplizierte Verfahren mit vielen, sich wiederholenden Schritten
wie bei der konventionellen Technik anzunehmen.
-
Ferner
hat die mehrlagige Schaltkreisplatine nach der Erfindung, die aus
einseitigen Schaltkreisplatten aufgebaut ist, eine Struktur, in
der die einseitigen Schaltkreissubstrate über die klebende Schicht zusammengeführt werden,
so daß sie
leicht als mehrlagige Schaltkreisplatine hoher Dichte mit der IVH-Struktur
vorgesehen werden kann, ohne das komplizierte Verfahren mit vielen,
sich wiederholenden Schritten wie beim konventionellen Verfahren anzunehmen.