DE2204957A1

DE2204957A1 - Multilayer circuit prodn - using insulating carriers provided with copper foils on both sides

Info

Publication number: DE2204957A1
Application number: DE19722204957
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Fasbender; Hugo Mangold
Original assignee: AEG Isolier und Kunststoff GmbH; Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: AEG Isolier und Kunststoff GmbH; Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-02-03
Filing date: 1972-02-03
Publication date: 1973-08-09

Abstract

Insulating carriers (pref. epoxy resins, polyimide or bisdiene resins reinforced with a glass fibre web) are provided, pref. on both sides, with Cu foil coatings fixed to the carrier by means of an adhesive contg. Cu powder, Cu2O and CuO; the outer side of the Cu foil is also coated with this adhesive, whereby the coherence of the multilayer circuit is improved. Interlayer electric connections are provided, and interlayer insulating foils are placed between the Cu-clad carriers. The assembly is consolidated by pressing.

Description

Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtleiterplatten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtleiterplatten durch Verpressen von mehreren mit Kupfer folien kaschierten und als Basismaterial dienenden Trägerkörpern, bei welchen aus der Kupferfolie ein Leiterbild herausgebildet worden ist, unter Verwendung von zçischengelegten Verbindungs-und Isolierfolien zum Verbinden der Trägerkörper.Method of making multilayer printed circuit boards The invention relates to a method for producing multilayer printed circuit boards by pressing of several carrier bodies laminated with copper foils and serving as base material, in which a conductor pattern has been formed from the copper foil, below Use of interposed connecting and insulating foils to connect the Carrier body.

Es ist bekannt, für die Herstellung von Mehrschichtleiterplatten, auch Multilayer genannt, von dünnen kupferkaschierten Trägerkörpern bzw. Laminaten aus Epoxidglasseidenhadgewebe auszugehen, aus ihnen im Druck- und Ätzverfahren die Teilschaltungen in Form von Leiterbildern herzustellen und diese Leiterbilder unter Verwendung von Klebefolien, z.B. mit sogenannten Prepregs, die aus einem feinen Giasseidengewebe mit einer Imprägnierung von vorgehärtetem Epoxidharz als Klebemittel bestehen, zu einer Mehrschichtloiterplatte zu verpressen.It is known for the production of multilayer circuit boards, also called multilayer, of thin copper-clad carrier bodies or laminates from epoxy glass silk fabric, from them in the printing and etching process the Produce sub-circuits in the form of conductor patterns and these conductor patterns under Use of adhesive films, e.g. with so-called prepregs, which are made from a fine Cast silk fabric with an impregnation of pre-hardened epoxy resin as an adhesive consist of pressing to form a multilayer loiter plate.

Kritisch ist beim Verpressen der einzelnen Schichten zur MehrscilichtLeiterplatte die ausreichende Verklebung des Leiterbildes luit der Verbindungsfolie bzw. dem Prepregharz,da die Klebekraft #tuch gut haftender Epoxidharzformulierungen auf blankem Kupfer ullbriedienn ist. Dieser Nachteil fällt beim Verpressen von Leiterplatten mit Leiterbildern aus feinen Leiterzügen nicht sehr ins Gewicht, da das Prepreg auf den durch Ätzen von Kupfer befreiten Stellen der Oberfläche eine ausreichende Klebkraft eiitfaltet, wodurch der Zusammenhalt der einzelnen Schichten gewährleistet ist. In diesem Fall genügt es, das Leiterbild vor dem Verpressen gründlich zu reinigen und zu entfetten.Schwieriger wird es, wenn das Leiterbild größere zusammenhängende Kupferflächen, z.B. Masseflächen, aufweist. Es hat sich gezeigt, daß größere Kupferflächen, die in verschiedenen Leiterebenen übereinanderliegen, bei Temperaturbelastung (- 70 OC) zu Delaminierungen führen können. Um hier eine ausreichende Haftung zur Verbindungsfolie, d.h. eine ausreichende Lagenbindung zwischen den einzelnen Schichten zu erhalten, rauht man diese größeren Kupferflächen mechanisch der chemisch an. Für das mechanische Anrauhen hat sich das Sandstrahlen mit feinem Korn trocken oder naß, das sogenannte ~+rahl]t.ppen, sehs gut erwährt, Das Verfahren ist nur dann schwierig anzuwenden, wenn neben den Masseflächen noch feine Leiterzüge auf dem Leiterbild enthalten sind. Diese müssen dann vor der mechanischen Behandlung, vor allem beim trockenen Sandstrahlen, abgeklebt werden, damit sie nicht durch den Strahl vom Basismaterial versehentlich abgelöst werden. In jedem Fall bleibt das mechanische Anrauhen der Leiterbilder mittels Sandstrahlen ein zeitraubendes und kostspieliges Verfahren.The pressing of the individual layers to form a multi-light circuit board is critical the adequate bonding of the conductor pattern luit the connecting foil or the Prepreg resin, as the adhesive strength of #cloth well adhering epoxy resin formulations on bare Copper is ullbriedienn. This disadvantage falls when pressing Printed circuit boards with conductor patterns made of fine conductor tracks is not very important because the prepreg on the areas of the surface that have been freed from copper by etching, a sufficient amount Adhesive strength unfolds, which ensures the cohesion of the individual layers is. In this case, it is sufficient to thoroughly clean the conductor pattern before pressing and degrease. It becomes more difficult if the conductor pattern is larger, coherent Has copper surfaces, e.g. ground planes. It has been shown that larger copper areas, which are on top of each other in different conductor levels, with temperature load (- 70 OC) can lead to delamination. In order to ensure sufficient adhesion to the connecting foil, i.e. to obtain a sufficient bond between the individual layers, If you roughen these larger copper surfaces mechanically or chemically. For the mechanical Sandblasting with fine grain dry or wet, the so-called roughening ~ + rahl] t.ppen, very well proven, the procedure is only difficult to use, if, in addition to the ground planes, there are also fine conductor tracks on the conductor pattern. These must then be treated before mechanical treatment, especially with dry sandblasting, be masked off so that they are not accidentally carried by the beam from the base material be replaced. In any case, the mechanical roughening of the conductor patterns remains sandblasting is a time-consuming and costly process.

Für das chemische Anrauhen von Kupfer sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, z.B. Anätzen oder Beizen mit oxydierenden Lösungen, z.B. CuC12 + Hel, oder auch Verfahren, die dunkelfarbene Oxydschichten erzeugen, wie z.B. eine Behandlung mit alkalischer Natriumchloritlösung.There are different processes for the chemical roughening of copper have been proposed, e.g. etching or pickling with oxidizing solutions, e.g. CuC12 + Hel, or processes that produce dark-colored oxide layers, such as a Treatment with alkaline sodium chlorite solution.

Das Verpressen von Leiterbildern mit größeren zusammenhängenden Kupferflächen bleibt somit weiterhin problematisch. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Haftfestigkeit der Schichten, insbesondere mit den Leiterbildern, in der Mehrschichtleiterplatte zu verbessern.The pressing of conductor patterns with larger, connected copper surfaces thus remains problematic. The invention is based on the object the adhesive strength of the layers, in particular with the conductor patterns, in the multilayer circuit board to improve.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Leiterbild aus einem kupferkaschierten Basismaterial herausgebildet wird, dessen Kupferfolie beidseitig mit einem Haftvermittler versehen ist.The object is achieved according to the invention in that the conductor pattern is formed from a copper-clad base material, the copper foil of which is provided with an adhesion promoter on both sides.

Bekanntlich hat die zur Herstellung von kupferkaschiertem Basismaterial benutzte Kupferfolie zwei verschiedene Seiten, eine glatte kupferfarbene und eine rauhe, samtartige von brauner Färbung. Die glatte Seite ist die bei der elektrolytischen Herstellung der Kupferfolie durch Abscheidung an einer zylindrischen rotierenden Stahikathode die dieser Kathode zugekehrte Seite, während die Rückseite, welche ihre Rauheit der sogenannten 'Dendritenstruktur" verdankt, in einem zweiten Verfahrensschritt zusätzlich mit einem H>S<tvermittler versehen wird. Dieser Haftvermittler, auch gelegentlich als Finish bezeichnet, ist z.B.It is well known that the production of copper-clad base material used copper foil two different sides, one smooth copper-colored and one rough, velvety brown in color. The smooth side is that of the electrolytic one Production of the copper foil by deposition on a cylindrical rotating Steel cathode the side facing this cathode, while the back, which owes its roughness to the so-called 'dendrite structure' in a second process step is additionally provided with an intermediary. This adhesion promoter, also sometimes referred to as finish, e.g.

ein Gemisch, das Kupferpulver, Kupfer(I)- und Kupfer(II)-oxid enthält und die Adhäsion der Kupferfolie an der zu verklebenden Unterlage erheblich verbessert.a mixture containing copper powder, copper (I) and copper (II) oxide and the adhesion of the copper foil to the substrate to be bonded is considerably improved.

Der Haftvermittler kann auch zweiseitig aufgebracht werden, haftet dann natürlich an der blanken Kupferoberfläche nicht so gut wie auf der rauhen Rückseite und ist dadurch weniger abriebfest. Die Klebkraft einer so beidseitig behandelten Kupferfolie, z.B. auf einem Epoxidharzglasfaserlaminat, ist somit von Seite zu Seite unterschiedlich, jedoch auch auf der glatten mit Haftvermittler versehenen Seite noch voll ausreichend. Gegebenenfalls wird die "glatte" Seite vor Aufbringen des Haftvermittlers aufgerauht. Preßt man eine derartige beidseitig mit Haftvermittler versehene Kupferfolie auf ein dünnes Epoxidharzglasfaserlaminat, das zur Herstellung von Teilschaltungen für eine Mehrschichtleiterplatte dient, so kann ein nachträgliches Anrauhen des Leiterbildes vor dem Verpressen unterbleiben, da das Kupfer durch Haftvermittler von vornherein die entsprechende notwendige Rauhigkeit aufweist. Voraussetzung für das Funktionieren eines solchen Verfahrens ist allerdings, daß der Haftvermittler beim Fotoätzverfahren, das bei Mehrebenenschaltungen meist angewendet wird, eine ausreichende Reflexion des auftreffenden Lichts gewährleistet und daß er ferner beim Entfernen des gehärteten Fotoresists durch "Strippen", d.h. durch Bewandlung mit einem organischen Lösungsmittel gegebenenfalls unter gleichzeitiger Anwendung von mechanischer Energie, nicht abgerieben wird.The adhesion promoter can also be applied on both sides, adheres then of course not as good on the bare copper surface as on the rough back and is therefore less resistant to abrasion. The bond strength of a treated on both sides Copper foil, e.g. on an epoxy resin fiberglass laminate, is thus from side to side different, but also on the smooth side with adhesion promoter still fully sufficient. If necessary, the "smooth" side is applied before the Roughened adhesion promoter. If you press one of these on both sides with an adhesion promoter provided copper foil on a thin epoxy resin fiberglass laminate that is used for manufacturing of subcircuits is used for a multilayer circuit board, a subsequent Do not roughen the conductor pattern before pressing, as the copper is bound by an adhesion promoter has the necessary roughness from the outset. requirement for the working of such a process is, however, that the adhesion promoter in the photo-etching process, which is mostly used in multi-level circuits, one sufficient reflection of the incident light is guaranteed and that it also in removing the hardened photoresist by "stripping", i.e. by treatment with an organic solvent if necessary under simultaneous Application of mechanical energy, not being rubbed off.

Der erfindungsgemäße Vorteil des beschriebenen Verfahrens liegt darin, daß von einem Material ausgegangen werden kann, das fabrikmäßig hergestellt werden und insofern als handelsüblich bezeichnet werden kann. Damit entfällt das nachträgliche Anätzen, Anbeizen oder mechanische Anrauhen der Teilsehaltung.The inventive advantage of the method described is that that can be assumed from a material that is factory-made and to that extent can be described as customary in the trade. This eliminates the need for subsequent Etching, pickling or mechanical roughening of the partial structure.

Zusätzlich erhält man eine verbesserte Haftfestigkeit von Kupfer am ausgehärteten Prepreg, was insbesondere beim Verpressen von großen Masseflächen eine zusätzliche Sicherheit bietet.In addition, the bond strength of copper to the copper is improved cured prepreg, which is particularly important when pressing large ground areas offers additional security.

Als Basismaterial für die Kupferfolien finden vorteilhaft Schichtpreßstoffe Anwendung, wobei als Bindeharz für das Basismaterial vorzugsweise Epoxidharz verwendet wird. Für bestimmte Zwecke kann als Bindeharz für das Basismaterial ein Polyimidharz oder ein Bisdienharz Anwendung finden.Laminates are advantageously used as the base material for the copper foils Application, wherein epoxy resin is preferably used as the binding resin for the base material will. A polyimide resin can be used as the binder resin for the base material for certain purposes or a bisdiene resin can be used.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Nehrebenenschaltung in folgender Weise, wie durch die beigefügten Abbildungen I - V veranschaulicht, z.B. hergestellt: I. Ausgangsmaterial ist ein Basismaterial 1, das zum Beispiel beidseitig mit einer Kupferfolie 2 kaschiert ist, welche auf beiden Seiten mit einem Haftvermittler 3 versehen ist.In accordance with the present invention, a sub-level circuit is shown in in the following manner, as illustrated by the accompanying Figures I - V, e.g. manufactured: I. Starting material is a base material 1, for example on both sides is laminated with a copper foil 2, which on both sides with an adhesion promoter 3 is provided.

II. Das kupferkaschierte Basismaterial wird im Foto- oder Siebdruckverfahren mit einem Ätzresist 4 bedruckt.II. The copper-clad base material is photo or screen printing printed with an etching resist 4.

III. Das nicht mit Ätzresist abgedeckte Kupfer wird in einem gebräuchlichen Ätzverfahren entfernt.III. The copper not covered with etch resist is used in a common Etching process removed.

IV. Der Ätzresist wird durch Abwaschen oder Strippen entfernt, wodurch die Leiterzüge mit dem auf ihrer Oberfläche befindlichen ifaftvermittler freigelegt werden. Die Leiterplatte ist nun direkt zu einer Mehrschichtleiterplatte laminierbar, ohne daß eine weitere Vorbehandlung der Leiterzüge durch Beizen, Sandstrahlen oder dergleichen erforderlich ist.IV. The etch resist is removed by washing or stripping, whereby exposed the conductor tracks with the ifaftvermittler located on their surface will. The circuit board is now directly to a multilayer circuit board laminable, without further pretreatment of the conductor tracks by pickling, sandblasting or the like is required.

V. Nach dem Laminieren ist das Leiterbild beidseitig durch eine Verbindungs- und Isolierfolie 5 abgedeckt. Die weitere Verarbeitung der Mehrschichtleiterplatte zum Zwecke der Durchkontaktierung erfolgt in an sich bekannter Weise durch Bohren, chemisches und galvanisches Anmetallisieren der Bohrungen, negatives Bedrucken der Oberflächen, galvanisches Verstärken sowohl der anmetallisierten Bohrungen als auch der Leiterzüge auf der Oberfläche, Aufbringen eines Galvanoresists, Entfernen der Druckfarbe und Abätzen der Grundkupferschicht, 5 Seiten Beschreibung 7 Patentansprüche 1 Blatt ZeichnungV. After lamination, the conductor pattern is connected on both sides by a connection and insulating film 5 covered. The further processing of the multilayer circuit board for the purpose of through-hole plating is carried out in a manner known per se by drilling, chemical and galvanic plating of the holes, negative printing of the Surfaces, galvanic reinforcement of the metallized holes as well the conductor tracks on the surface, applying a galvanic resist, removing the Printing ink and etching of the base copper layer, 5 pages of description, 7 claims 1 sheet of drawing

Claims

p a t e n t a n s p r ü c h e Process for the production of multilayer circuit boards by pressing Ehrerel. clad with copper # c1ien and as a base material serving support bodies, in which a conductive pattern is formed from the copper foil has been, using completely interposed connecting and insulating foils for connecting the carrier body, characterized in that the conductor pattern consists of a copper-clad base material is formed, its copper foil on both sides is provided with an adhesion promoter.

2. The method according to claim 1, characterized in that as the base material a laminate is used.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that as Carrier body is used for the base material fiberglass hard fabric.

4. The method nacil claim 1 to 3, characterized in that an epoxy resin is used as a binder resin for the base material.

5. The method according to claim 1 to 3, characterized in that as Binding resin is used for the base material, a polyimide resin.

6. The method according to claim 1 to 3, characterized in that as Binding resin is used for the base material, a bisdiene resin.

7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that as Adhesion promoter a mixture is used, which copper powder, copper (I) - and Contains copper (II) oxide.

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