DE60034516T2 - Ultraschall-Herstellungsvorrichtung, mehrschichtige flexible Leiterplatten und Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen flexiblen Leiterplatten - Google Patents

Ultraschall-Herstellungsvorrichtung, mehrschichtige flexible Leiterplatten und Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen flexiblen Leiterplatten Download PDF

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet flexibler Leiterplatten (gedruckter Schaltungen), insbesondere das Gebiet flexibler Leiterplatten mit Mehrschichtaufbau.
  • STAND DER TECHNIK
  • In letzter Zeit werden flexible Leiterplatten mit Mehrschichtaufbau in vielen Schaltungen verwendet. Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Leiterplatten sind aus US-A-5401913 , US-A-5939789 und EP-A-0 533 198 bekannt.
  • Als Beispiel wird ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte erläutert. Auf 20(a) Bezug nehmend, stellt das Bezugszeichen 311 eine Kupferfolie mit einer Dicke von Dutzenden Mikrometern dar.
  • Zuerst wird ein Polyimidlack auf diese Kupferfolie 311 aufgebracht, um einen Basisfilm 312 bestehend aus einem Polyimidfilm zu bilden (20(b)). Dann wird eine Resistschicht 313 auf dem Basisfilm 312 (20(c)) gebildet, und die Resistschicht 313 wird mittels fotografischer Verfahren gemustert. Das Bezugszeichen 131 in 20(d) stellt eine Öffnung in der Resistschicht 313 dar, und der Basisfilm 312 ist am unteren Ende dieser Öffnung 131 freigelegt.
  • Dann wird der am unteren Ende der Öffnung 131 freigelegte Teil des Basisfilms 312 weggeätzt (20(e)). Dann wird die Resistschicht 313 entfernt, um einen gemusterten Basisfilm 312 zum Resultat zu haben (20(f)).
  • Bei 21(g) ist der Basisfilm 312 seitenverkehrt, so dass die Kupferfolie 311 nach oben zeigt.
  • Ein Maskierungsfilm 317 wird auf den Basisfilm 312 aufgebracht (21(h)), und eine Resistschicht 315 wird auf der Kupferfolie 311 gebildet (21(i)).
  • Dann wird die Resistschicht 315 mittels Belichtungs- und Entwicklungsverfahren gemustert. Das Bezugszeichen 332 in 21(j) stellt eine durch Bemusterung in der Resistschicht 315 gebildete Öffnung dar. Die Kupferfolie 311 ist am unteren Ende dieser Öffnung 332 freigelegt.
  • Dann wird die Kupferfolie 311 am unteren Ende der Öffnung 332 geätzt, um die Kupferfolie 311 in eine erste Verdrahtungsschicht 316 hinein zu mustern (21(k)). Das Bezugszeichen 333 stellt den Teil dar, von dem die Kupferfolie 311 entfernt worden ist, sowie eine Öffnung, die die erste Verdrahtungsschicht 316 segmentiert. Das obere Ende des Basisfilms 312 ist am unteren Ende der Öffnung 333 freigelegt. Die Resistschicht 315 wird entfernt (21(l)), und ein Polyimidlack wird auf das obere Ende der ersten Verdrahtungsschicht 316 aufgebracht, so dass der Polyimidlack in die Öffnung 333 in der ersten Verdrahtungsschicht 316 fließt, um einen aus einem Polyimidfilm mit einer flachen Oberfläche bestehenden Deckfilm 318 zu bilden.
  • Eine Resistschicht 319 wird auf dem oberen Ende des Deckfilms 318 gebildet (22(n)), und die Resistschicht 319 wird mittels Belichtungs- und Entwicklungsverfahren gemustert.
  • Das Bezugszeichen 334 in 22(o) stellt eine durch Bemusterung in der Resistschicht 319 gebildete Öffnung dar. Der Deckfilm 318 ist am unteren Ende dieser Öffnung 334 freigelegt.
  • Dann wird der Teil des Deckfilms 318, der am unteren Ende der Öffnung 334 angeordnet ist, mit einer metallischen Ätzlösung weggeätzt, um den Deckfilm 318 so zu mustern, dass die erste Verdrahtungsschicht 316 am unteren Ende der Öffnung 334 freigelegt ist. Die hier verwendete Ätzlösung wird ausgewählt, nicht die erste Verdrahtungsschicht 316 zu ätzen.
  • Schließlich wird die Resistschicht 319 entfernt, gefolgt von einer Wärmebehandlung, um den Basisfilm 312 und den Deckfilm 318 zu imidisieren, wodurch man ein erstes einschichtiges Leiterplattenstück 310 erhält (22(q)).
  • Das auf diese Weise erhaltene erste einschichtige Leiterplattenstück 310 umfasst die erste Verdrahtungsschicht 316, den auf eine Seite der ersten Verdrahtungsschicht 316 aufgebrachten gemusterten Basisfilm 312 und den auf die gegenüberliegende Seite der ersten Verdrahtungsschicht 316 aufgebrachten gemusterten Deckfilm 318. Die Öffnung 333 in der ersten Verdrahtungsschicht 316 wird mit dem Deckfilm 318 gefüllt.
  • Das Bezugszeichen 380 in 23(a) stellt ein zweites einschichtiges Leiterplattenstück dar, das auf das erste einschichtige Leiterplattenstück 310 geschichtet wird. Dieses zweite einschichtige Leiterplattenstück 380 umfasst einen Basisfilm 381 bestehend aus einem Polyimidfilm, eine auf den Basisfilm 381 aufgebrachte zweite Verdrahtungsschicht 386 und einen auf die zweite Verdrahtungsschicht 386 aufgebrachten Deckfilm 382.
  • Die zweite Verdrahtungsschicht 386 besteht aus einer gemusterten Kupferfolie, und der Deckfilm 382 besteht aus einem Polyimidfilm.
  • Das zweite einschichtige Leiterplattenstück 380 weist eine Vielzahl von Bumps 384 (Buckel) auf, die mit der zweiten Verdrahtungsschicht 386 an den unteren Enden verbunden sind und aus dem Deckfilm 382 an den oberen Enden hervorstehen.
  • Das erste einschichtige Leiterplattenstück 310 ist der Fläche des zweiten einschichtigen Leiterplattenstücks 380, aus denen die oberen Enden der Bumps 384 parallel dazu hervorstehen, entgegengesetzt, und die Bumps 384 sind mit den Öffnungen 331 in dem Basisfilm 312 ausgerichtet, um die Bumps 384 in Kontakt mit der Oberfläche der ersten Verdrahtungsschicht 316 zu bringen, wodurch die erste und zweite Verdrahtungsschicht 316 bzw. 386 über die Bumps 384 verbunden werden.
  • Wenn einer der beiden Deckfilme 312, 382 ein thermoplastisches Harz mit der Eigenschaft Klebkraft bei Erwärmung zu entwickeln umfasst, können das erste und zweite einschichtige Leiterplattenstück 310, 380 durch deren Erwärmung gebondet werden, während die Bumps 384 in Kontakt mit der Oberfläche der ersten Verdrahtungsschicht 316 sind. Das Bezugszeichen 351 in 23(b) stellt eine mehrschichtige Leiterplatte dar, die das gebondete erste und zweite einschichtige Leiterplattenstück 310, 380 umfasst.
  • Das Verfahren zur Bildung einer Öffnung durch Bemusterung eines Polyimidfilms mittels Ätzung, wie oben beschrieben, stellt feinere Öffnungen als das Laserätzen oder -bohren bereit, so dass es bei der Herstellung von mehrschichtigen flexiblen High-Density-Leiterplatten viel eingesetzt wird, bei denen Öffnungen mit engen Spalten bereitgestellt werden sollen.
  • Jedoch beinhaltet das Ätzverfahren unter Verwendung einer alkalischen Lösung, wie oben beschrieben, eine aufwendige Regelung der Lösungstemperatur oder des Lösungszustands. Insbesondere, wenn die Ätzbedingungen unzureichend geregelt werden, können sich Abweichungen bei der Größe der in dem Polyimid gebildeten Öffnungen ergeben.
  • Ferner erhöht die Verwendung einer aus einem lichtempfindlichen Film bestehende Resistschicht zur Bildung einer Öffnung die Produktionskosten.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das aufwendige herkömmliche Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte, wie oben beschrieben, zu vereinfachen, und eine zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte geeignete einschichtige flexible Leiterplatte, die resultierende mehrschichtige flexible Leiterplatte, ein Verfahren zur Anfertigung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte sowie eine Ultraschall-Herstellungsvorrichtung bereitzustellen, die zur Verwendung in dem Herstellungsverfahren geeignet ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte bereit, indem ein erstes einschichtiges Leiterplattenstück mit einer ersten gemusterten Verdrahtungsschicht und einem ersten Harzfilm, der in engem Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht ist, und ein zweites einschichtiges Leiterplattenstück mit einer zweiten gemusterten Verdrahtungsschicht und einer Vielzahl von Bumps, die mit der zweiten Verdrahtungsschicht an den unteren Enden verbunden sind, verwendet werden, um das erste und zweite einschichtige Leiterplattenstück in eine mehrschichtige flexible Leiterplatte zu schichten, wobei das Verfahren umfasst, dass das obere Ende eines jeden der Bumps in Kontakt mit dem ersten Harzfilm gebracht wird, dass Ultraschallwellen auf zumindest eines von erstem und zweitem einschichtigen Leiterplattenstück angewendet werden, um den Bump in den ersten Harzfilm einzutreiben, der in Kontakt mit jedem Bumps ist, um eine Öffnung zu bilden, und dass jeder Bumps in Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht gebracht wird, um die erste und zweite Verdrahtungsschicht über jeden Bumps elektrisch zu verbinden.
  • Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung, kann jeder Bumps mit Ultraschall in Richtung entlang der Oberfläche des ersten Harzfilms in Schwingungen versetzt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Anwendung von Ultraschallwellen fortgesetzt werden, nachdem das obere Ende eines jeden Bumps in Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht gekommen ist, um jeden Bumps mit Ultraschall mit der ersten Verdrahtungsschicht zu bonden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können die erste und zweite Verdrahtungsschicht und die Bumps aus einem Metallmaterial auf der Basis von Kupfer bestehen, und entweder die Oberfläche von zumindest dem oberen Ende eines jeden Bumps oder die Oberfläche der ersten Verdrahtungsschicht, die zumindest mit dem oberen Ende eines jeden Bumps in Kontakt ist, oder beide können mit einem Metallmaterial auf der Basis von einem oder mehreren Metallen, die aus Gold, Silber, Platin, Palladium, Zinn, Zink, Blei, Nickel oder Iridium ausgewählt sind, beschichtet sein.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Anwendung der Ultraschallwellen unter Druck erfolgen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der erste Harzfilm ein wärmeaushärtendes Harz umfassen und kann vorgehärtet werden, bevor eine Öffnung durch jeden Bumps gebildet wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der erste Harzfilm einen wärmeaushärtenden Polyimidfilm umfassen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann jeder Bumps in Kontakt mit dem ersten Harzfilm gebracht werden, um Ultraschallwellen anzuwenden, nachdem ein zweiter Harzfilm auf der Seite der zweiten Verdrahtungsschicht aufgebracht worden ist, die die Bumps derart aufweist, dass der zweite Harzfilm in engen Kontakt mit der zweiten Verdrahtungsschicht ist und das obere Ende eines jeden Bumps über den zweiten Harzfilm hervorsteht.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann zumindest die Oberfläche des zweiten Harzfilms ein Harz umfassen, das bei Erwärmung Klebkraft entwickelt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der zweite Harzfilm während der Anwendung von Ultraschallwellen erwärmt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann zumindest die Oberfläche des zweiten Harzfilms einen thermoplastischen Polyimidfilm umfassen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann jeder Bumps eine Größe von maximal 19,6 × 10-8 m2 oder weniger aufweisen, die als Querschnittsfläche parallel zu der zweiten Verdrahtungsschicht ausgedrückt wird.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte bereit, indem ein erstes einschichtiges Leiterplattenstück mit einer ersten gemusterten Verdrahtungsschicht und einem ersten Harzfilm, der in engem Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht ist, und ein zweites einschichtiges Leiterplattenstück mit einer zweiten gemusterten Verdrahtungsschicht und einer Vielzahl von Bumps, die mit der zweiten Verdrahtungsschicht an den unteren Enden verbunden sind, verwendet werden, um das erste und zweite einschichtige Leiterplattenstück in eine mehrschichtige flexible Leiterplatte zu schichten, wobei das Verfahren umfasst, dass ein Vorsprung auf einer Ultraschall-Herstellungsvorrichtung in Kontakt mit dem ersten Harzfilm gebracht wird, dass Ultraschallwellen auf den Vorsprung angewendet werden, um diesen in den ersten Harzfilm einzutreiben, um eine Öffnung zu bilden, und dass dann das obere Ende eines jeden Bumps des zweiten einschichtigen Leiterplattenstücks in Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht am unteren Ende der Öffnung gebracht wird.
  • Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die erste Verdrahtungsschicht am unteren Ende der Öffnung freigelegt sein.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Ultraschall-Herstellungsvorrichtung eine Vielzahl der Vorsprünge aufweisen, um durch eine einzige Anwendung von Ultraschallwellen eine Vielzahl der Öffnungen in dem ersten Harzfilm zu bilden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann jeder Vorsprung mit Ultraschall in Richtung entlang der Oberfläche des ersten Harzfilms in Schwingungen versetzt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der erste Harzfilm gebildet werden, indem ein flüssiges Rohmaterial auf die erste Verdrahtungsschicht aufgebracht wird und dieses durch Erwärmung ausgehärtet wird, und die Öffnung kann in dem ersten Harzfilm in einem ausgehärteten Zustand gebildet werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Klebstofffilm, der bei Erwärmung Klebkraft entwickelt, nach Bildung der Öffnung aufgebracht werden, und das erste und zweite einschichtige Leiterplattenstück können mittels des Klebstofffilms gebondet werden.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine mehrschichtige flexible Leiterplatte bereit, umfassend eine erste und zweite gemusterte Verdrahtungsschicht, einen ersten Harzfilm, der zwischen der ersten und zweiten Verdrahtungsschicht eingefügt ist, und einen Bumps, der am unteren Ende mit der zweiten Verdrahtungsschicht verbunden ist, bei der der erste Harzfilm eine Öffnung aufweist, die durch Anwenden von Ultraschallwellen auf den Bumps gebildet wird, um den Bumps in den ersten Harzfilm einzutreiben, wobei der Bumps in der Öffnung gelassen wird, um das obere Ende des Bumps mit der ersten Verdrahtungsschicht (16) elektrisch zu verbinden.
  • Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Vielzahl der Öffnungen vorgesehen sein und der Bumps kann in jeder Öffnung gelassen werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der erste Harzfilm ein Harz umfassen, das bei Erwärmung Klebkraft entwickelt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können das obere Ende eines jeden Bumps und die erste Verdrahtungsschicht mit Ultraschall miteinander gebondet werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Oberfläche des oberen Endes eines jeden Bumps oder die Oberfläche der ersten Verdrahtungsschicht, die mit dem oberen Ende eines jeden Bumps verbunden werden soll, mit einem Metallmaterial auf der Basis eines oder mehrerer Metalle, die aus Gold, Silber, Platin, Palladium, Zinn, Zink, Blei, Nickel oder Iridium ausgewählt sind, beschichtet sein.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine mehrschichtige flexible Leiterplatte bereit, umfassend eine erste und zweite gemusterte Verdrahtungsschicht, einen ersten Harzfilm, der zwischen der ersten und zweiten Verdrahtungsschicht eingefügt ist, sowie eine Vielzahl von Bumps, die an den unteren Enden mit der zweiten Verdrahtungsschicht verbunden sind, bei der der erste Harzfilm eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die durch Anwenden von Ultraschallwellen auf einen Vorsprung einer Ultraschall-Herstellungsvorrichtung, um diesen in den ersten Harzfilm einzutreiben, gebildet werden, und jeder der Bumps in jeder der Öffnungen angeordnet ist, um das obere Ende jedes Bumps mit der ersten Verdrahtungsschicht elektrisch zu verbinden.
  • Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann jede Öffnung eine Fläche von 19,6 × 10-8 m2 oder weniger aufweisen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Ultraschall-Herstellungsvorrichtung bereit, umfassend einen Ultraschallschwingungen erzeugenden Ultraschallwellen-Generator und einen die Ultraschallschwingungen übertragenden Resonator, bei der die Ultraschall-Herstellungsvorrichtung geeignet ist, eine Vielzahl von Öffnungen in einem ersten einschichtigen Leiterplattenstück mit einer ersten gemusterten Verdrahtungsschicht und einem ersten Harzfilm, der in engem Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht ist, auszubilden, und bei der der Resonator eine Vielzahl von Vorsprüngen aufweist, die gleichzeitig in Kontakt mit einer flachen Oberfläche eines Werkstücks kommen können; wobei jeder Vorsprung an der Stelle vorgesehen ist, die der Stelle eines jeden Bumps auf einem zweiten einschichtigen Leiterplattenstück entspricht, um mit dem ersten einschichtigen Leiterplattenstück gebondet zu werden.
  • Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Ultraschallwelle, die in Richtung parallel zu der flachen Oberfläche des Werkstücks schwingt, auf jeden Vorsprung angewendet werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann jeder Vorsprung eine Größe von maximal 19,6 × 10-8 m2 oder weniger aufweisen, die als Querschnittsfläche parallel zu der zweiten Verdrahtungsschicht ausgedrückt wird. Wenn eine Form des Bumps mit einer Größe von 19,6 × 10-8 m2 als Querschnittsfläche parallel zu der zweiten Verdrahtungsschicht oder eine Form der Öffnung mit derselben Größe wie der Bumps beispielsweise ein Kreis ist, beträgt der Durchmesser des Kreises 5 × 10-4 m oder weniger. Beträgt der Durchmesser des halbkugelig gebildeten Vorsprungs 5 × 10-4 m oder weniger, beträgt die Höhe des Vorsprungs 2,5 × 10-4 m oder weniger. Daher beträgt H1 der Bumpshöhe und der Vorsprungshöhe 2,5 × 10-4 m oder weniger.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallwellen-Generator schräg zu der flachen Oberfläche des Werkstücks positioniert sein.
  • Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Resonator austauschbar sein.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Ultraschall-Herstellungsvorrichtung bereit, umfassend einen Ultraschallschwingungen erzeugenden Ultraschallwellen-Generator und einen die Ultraschallschwingungen übertragenden Resonator, bei der die Ultraschall-Herstellungsvorrichtung geeignet ist, eine Vielzahl von Öffnungen in einen ersten einschichtigen Leiterplattenstück mit einer ersten gemusterten Verdrahtungsschicht und einem ersten Harzfilm, der in engem Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht ist, zu bilden, und bei der der Resonator eine Vielzahl von Vorsprüngen aufweist, die gleichzeitig in Kontakt mit einer flachen Oberfläche eines Werkstücks kommen können; wobei jeder Vorsprung an der Stelle vorgesehen ist, die der Stelle eines jeden Bumps auf einem zweiten einschichtigen Leiterplattenstück entspricht, um mit dem ersten einschichtigen Leiterplattenstück gebondet zu werden; und wobei der Resonator eine Pressfläche aufweist, um gegen eine flache Oberfläche eines Werkstücks gedrückt zu werden, wobei der Resonator schräg zu der flachen Oberfläche des Werkstücks positioniert ist, wenn die Pressfläche gegen die flache Oberfläche des Werkstücks gedrückt wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1(a)–(g) zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines ersten einschichtigen Leiterplattenstücks zur Verwendung in einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 2(a)–(e) zeigen frühe Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines zweiten einschichtigen Leiterplattenstücks zur Verwendung in einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 3(f)–(j) zeigen die nachfolgenden Schritte.
  • 4(k)–(n) zeigen die nachfolgenden Schritte.
  • 5 zeigt eine Ultraschall-Herstellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 6 zeigt eine alternative Ultraschall-Herstellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 7(a)–(c) zeigen ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 8(a), (b) zeigen den Schritt der weiteren Vervielfachung der mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte.
  • 9(a)–(d) zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines alternativen einschichtigen Leiterplattenstücks gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte unter Verwendung des einschichtigen Leiterplattenstücks.
  • 10(a)–(f) zeigen ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung, bevor eine Öffnung gebildet wird.
  • 11(g)–(i) zeigen den Schritt der Bildung einer Öffnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 12(j)–(m) zeigen Schritte, nachdem eine Öffnung gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet worden ist.
  • 13(a), (b) zeigen ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 14(a), (b) zeigen ein Verfahren zur Herstellung einer alternativen mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 15 zeigt eine alternative Ultraschall-Herstellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 16 ist eine vergrößerte Ansicht ihres Kopfbereichs.
  • 17 zeigt eine weitere alternative Ultraschall-Herstellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 18 ist eine vergrößerte Ansicht ihres Kopfbereichs.
  • 19(a)–(d) zeigen Ausführungsformen der Öffnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 20(a)–(f) zeigen frühe Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines einschichtigen Leiterplattenstücks zur Verwendung in einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte.
  • 21(g)–(l) zeigen die nachfolgenden Schritte.
  • 22(m)–(q) zeigen die nachfolgenden Schritte.
  • 23(a), (b) zeigen ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Zuerst werden ein einschichtiges Leiterplattenstück der vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zu dessen Herstellung erläutert.
  • Das Bezugszeichen 11 in 1(a) stellt einen Metallfilm bestehend aus einer Kupferfolie dar. Ein Polyimidlack einschließlich eines Polyimidvorgängers wird auf den Metallfilm 11 aufgebracht, um einen Basisfilm 12 einschließlich eines Polyimidfilms zu bilden (1(b)).
  • Dann wird eine Resistschicht 13 auf der gegenüberliegenden Seite des Metallfilms 11 gebildet (1(c)) und gemustert. Das Bezugszeichen 31 in 1(d) stellt eine Öffnung in der gemusterten Resistschicht 13 dar.
  • Dann wird die Resistschicht 13 als Maske verwendet, und die Anordnung wird in eine Ätzlösung eingetaucht, um den Metallfilm 11 zu ätzen, wodurch der am unteren Ende der Öffnung 31 freigelegte Metallfilm 11 entfernt wird. Als Folge dieser Ätzung wird der Metallfilm 11 gemustert, um eine erste Verdrahtungsschicht 16, wie in 1(e) gezeigt, zu bilden. Während der Ätzung des Metallfilms 11 wird der Basisfilm 12 nicht geätzt.
  • Die Resistschicht 13 wird entfernt (1(f)), und ein Polyimidlack mit derselben Zusammensetzung wie oben wird auf die erste Verdrahtungsschicht 16 aufgebracht, so dass der Polyimidlack in die Öffnung 32 in der ersten Verdrahtungsschicht 16 fließt, um einen Deckfilm 17 einschließlich eines Polyimidfilms mit einer flachen Oberfläche überall auf der Oberfläche der ersten Verdrahtungsschicht 16 zu bilden.
  • Schließlich werden der Basisfilm 12 und der Deckfilm 17 durch eine Wärmebehandlung in ein erstes einschichtiges Leiterplattenstück 10, die in 1(g) gezeigt wird, imidisiert. Als Folge der Imidisierung sind der Basisfilm 12 und der Deckfilm 17 ausgehärtet.
  • Dann wird ein zweites einschichtiges Leiterplattenstück, das auf das erste einschichtige Leiterplattenstück 10 geschichtet werden soll, erläutert.
  • Auf 2(a) Bezug nehmend, wird ein Metallfilm 81 bestehend aus einer Kupferfolie angefertigt, und ein Schutzfilm 82 wird auf das untere Ende des Metallfilms 81 aufgebracht, während ein UV-belichtbarer Maskenfilm 83 auf das obere Ende aufgebracht wird. Dann wird der Maskenfilm 83 mittels fotografischer Verfahren und Entwicklungsverfahren gemustert. Der Metallfilm 81 wird an den unteren Enden einer Vielzahl von Öffnungen 91 freigelegt, die im Maskenfilm 83 durch Bemusterung gebildet werden (2(c)).
  • Wird in diesem Zustand Strom durch die in eine Verkupferungslösung eingetauchte Anordnung geführt, wachst Kupfer am oberen Ende des am unteren Ende einer jeden Öffnung 91 freigelegten Metallfilms 81, um einen Bumps 84 aus Kupfer in jeder Öffnung 91 zu bilden (2(d)).
  • Jeder Bumps 84 ist mit dem Metallfilm 81 am unteren Ende verbunden und steht über dem Maskenfilm 83 am oberen Ende hervor. Jeder Bumps 84 wächst über der Öffnung 91 oberhalb des Maskenfilms 83 und wird größer als die Öffnung 91. Jeder Bumps 84 weist normalerweise eine maximale Größe an dem Teil auf, der in Kontakt mit dem Maskenfilm 83 ist.
  • Die Öffnung 91 hat normalerweise die Form eines Kreises mit einem Durchmesser zwischen 100 μm und 250 μm, und der maximale Durchmesser des Bumps 84 entlang der Richtung parallel zum Metallfilm 81 beträgt ungefähr 200 μm für die Öffnung 91 mit einem Durchmesser von 100 μm oder ungefähr 500 μm für die Öffnung 91 mit einem Durchmesser von 250 μm.
  • Daher beträgt die Querschnittsfläche des Bumps 84 entlang der Richtung parallel zum Metallfilm 81 zwischen 3,14 × 10-8 m2 und 19,6 × 10-8 m2.
  • Obwohl in 2(d) nur ein Bumps 84 gezeigt wird, sind eine Vielzahl von Bumps 84 auf dem Metallfilm 81 gebildet, um einer Vielzahl von Öffnungen 91 zu entsprechen.
  • Dann werden der Maskenfilm 83 und der Schutzfilm 82 entfernt, so dass eine Vielzahl von Bumps 84 aufrecht auf einer Seite des Metallfilms 81 stehen, wie in 2(e) gezeigt.
  • In diesem Zustand wird ein Trägerfilm 84a die gegenüberliegende Seite der Seite, auf der die Bumps 84 gebildet sind, aufgebracht (3(f)). Dann wird ein Polyimidlack einschließlich eines Polyimidvorgängers aufgebracht und auf der Seite, auf der die Bumps 84 gebildet sind, getrocknet, wodurch eine Isolierungsschicht 87a einschließlich einer Polyimidschicht gebildet wird (3(g)).
  • Dann wird die Isolierungsschicht 87a mit einem klebrigen Polyimidlack überzogen, um eine Klebstoffschicht 87b zu bilden, wodurch man einen Deckfilm 87 einschließlich eines doppelschichtigen Polyimidfilms erhält (3(h)). Die Oberfläche dieses Deckfilms 87 hat die Eigenschaft bei Erwärmung und Isolierung Klebkraft zu entwickeln.
  • Dieser Deckfilm 87 ist auf der Oberfläche des Metallfilms 81 dicker und am oberen Ende des Bumps 84 dünner. Somit wird der Teil eines jeden Bumps 84, der über den Deckfilm 87 hervorsteht, freigelegt, wenn eine alkalische Lösung auf die Oberfläche des Deckfilms 87 gesprüht wird, um die Oberfläche des Deckfilms 87 zu ätzen (3(i)).
  • Dann wird der Trägerfilm 84a am unteren Ende des Metallfilms 81 abgeschieden (3(j)) und stattdessen wird eine Resistschicht gebildet und durch Belichtung und Entwicklung gemustert.
  • Das Bezugszeichen 88 in 4(k) stellt die Resistschicht dar, die gemustert wird, um eine Vielzahl von Öffnungen 91 aufzuweisen. Die Oberfläche des Metallfilms 81 ist am unteren Ende einer jeden Öffnung 91 freigelegt.
  • Der am unteren Ende einer jeden Öffnung 91 freigelegte Metallfilm 81 wird in diesem Zustand von der Unterseite geätzt, um den Metallfilm 81 in Übereinstimmung mit dem Muster der Resistschicht 88 zu mustern.
  • Das Bezugszeichen 86 in 4(l) stellt eine zweite Verdrahtungsschicht dar, die in dem Metallfilm 81 durch Bemusterung gebildet wird. Das Bezugszeichen 92 stellt eine die zweite Verdrahtungsschicht 86 segmentierende Öffnung dar.
  • Dann wird die Resistschicht 88 entfernt (4(m)), und ein Polyimidlack einschließlich eines Polyimidvorgängers wird auf die Oberfläche der Verdrahtungsschicht 86 aufgebracht, so dass der Polyimidlack in die Öffnung 92 in der Verdrahtungsschicht 86 fließt, um einen Basisfilm 89 einschließlich eines Polyimidfilms mit einer flachen Oberfläche zu bilden. Das Bezugszeichen 80 in 4(n) stellt ein zweites einschichtiges Leiterplattenstück mit dem Basisfilm 89 dar.
  • Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte unter Verwendung von erstem und zweitem einschichtigen Leiterplattenstück 10, 80 erläutert.
  • Das Bezugszeichen 50 in 5(a) stellt eine Ultraschall-Herstellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
  • Diese Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 50 umfasst eine Plattform 56, zwei auf der Plattform 56 aufrecht stehende Führungsstangen 571 , 572 , einen zylindrischer Ultraschallwellen-Generator 51, der angebracht ist, um vertikal zu den Führungsstangen 571 , 572 bewegbar zu sein, sowie einen Resonator 52, der an einem Ende des Ultraschallwellen-Generators 51 angebracht ist.
  • Ein flacher Halter 58 ist auf der Plattform 56 angebracht, und ein erstes einschichtiges Leiterplattenstück 10 wird auf dem oberen Ende des Halters 58 angeordnet, wobei der Basisfilm 12 nach unten und der Deckfilm 17 nach oben zeigt.
  • Das Bezugszeichen 801 in 7(a) stellt ein zweites einschichtiges Leiterplattenstück dar. Dieses zweite einschichtige Leiterplattenstück 801 weist eine Vielzahl von Bumps 841 mit ungefähr derselben Höhe auf, die an den oberen Enden mit dem Deckfilm 17 des ersten einschichtigen Leiterplattenstücks 10 in Kontakt sind. Das erste und zweite einschichtige Leiterplattenstück 10, 801 sind in diesem Zustand aufeinander geschichtet.
  • Der Resonator 52 weist einen Kopfbereich 54 mit einer flachen Pressfläche 59 auf, die mit einem Werkstück zu kontaktieren ist. 5(b) zeigt eine vergrößerte Ansicht des Kopfbereichs 54. Die Pressfläche 59, die mit einem Werkstück zu kontaktieren ist, ist parallel mit der Oberfläche des Halters 58. Wird ein Zylinder 53 auf der Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 50 aktiviert, so dass der Ultraschallwellen-Generator 51 und der Resonator 52 entlang den Führungsstangen 571 , 572 vertikal herunterfahren, kommt der Kopfbereich 54 in engen Kontakt mit dem zweiten einschichtigen Leiterplattenstück 801 (7(b)).
  • Wird der Ultraschallwellen-Generator 51 aktiviert, um Ultraschallwellen zu erzeugen, während das zweite einschichtige Leiterplattenstück 801 von dem Kopfbereich 54 gegen das erste einschichtige Leiterplattenstück 10 gedrückt wird, werden die Ultraschallwellen an den Resonator 52 übertragen, um Ultraschallschwingungen von dem Kopfbereich 54 des Resonators 52 auf das zweite einschichtige Leiterplattenstück 801 anzuwenden.
  • Das erste einschichtige Leiterplattenstück 10 auf dem Halter 58 ist in diesem Zustand fixiert, so dass eine Vielzahl von Bumps 841 gleichzeitig mit Ultraschall in Richtung parallel zur Oberfläche des ersten einschichtigen Leiterplattenstücks 10 in Schwingungen versetzt werden, wodurch jeder Bumps 841 in das den Deckfilm 17 des ersten einschichtigen Leiterplattenstücks 10 bildende Harz eingetrieben wird, um den Deckfilm zu penetrieren.
  • Das Bezugszeichen H1 in 4(n) stellt die Höhe eines jeden Bumps 841 über der Oberfläche des Deckfilms 87 dar, und T1 in 1(g) stellt die Dicke des Deckfilms 17 dar, die von Bumps 841 penetriert wird. Die Höhe H1 eines jeden Bumps 841 ist größer als die Dicke T1 des Deckfilms 87 (H1 > T1).
  • Die erste Verdrahtungsschicht 16 liegt unter dem Deckfilm 17, der in Kontakt mit dem Bumps 841 ist. Während Ultraschallwellen auf den Bumps 841 angewendet werden, wird der Teil des Deckfilms 17 zwischen dem Bumps 841 und der ersten Verdrahtungsschicht 16 erweicht und eine Öffnung wird gebildet. Bumps 841 wird in die Öffnung gedrückt. Der Deckfilm 17, in den der Bumps 841 eingetrieben wird, erhöht sich rund um die Öffnung. Das Bezugszeichen 95 in 7(b) stellt den Teil des Deckfilms 17 dar, in den der Bumps 841 eingetrieben wird.
  • Kommt das obere Ende des Bumps 841 in Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht 16, und wird die Ultraschallanwendung in diesem Zustand fortgesetzt, wird das obere Ende des Bumps 841 mit der ersten Verdrahtungsschicht 16 mit Ultraschall gebondet. Ist der Bumps 841 in Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht 16 oder damit verbunden, beginnt das auf dem Halter 58 angeordnete erste einschichtige Leiterplattenstück 10 synchron mit dem zweiten einschichtigen Leiterplattenstück 801 mit Ultraschall zu schwingen, so dass der Bumps 841 die erste Verdrahtungsschicht 16 nicht durchdringen kann.
  • Kommt der Bumps 841 in Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht 16, kommt der Deckfilm 87 des zweiten einschichtigen Leiterplattenstücks 801 in engen Kontakt mit dem Deckfilm 17 des ersten einschichtigen Leiterplattenstücks 10. Daher, wenn Ultraschallwellen angewendet werden, um das zweite einschichtige Leiterplattenstück 801 gegen das erste einschichtige Leiterplattenstück 10 zu drücken, während das zweite einschichtige Leiterplattenstück 801 durch einen Heizkörper im Resonator 52 oder in der Plattform 58 direkt erwärmt wird oder das zweite einschichtige Leiterplattenstück 801 über das erste einschichtige Leiterplattenstück 10 erwärmt wird, entwickelt der erwärmte Deckfilm 87 Klebkraft, um die Deckfilme 87, 17 zu bonden.
  • Als Folge werden das erste und zweite einschichtige Leiterplattenstück 10, 801 in eine einzelne mehrschichtige flexible Leiterplatte 41 gebondet. Die elektrische Verbindung zwischen der ersten und zweiten Verdrahtungsschicht 16, 861 des ersten und zweiten einschichtigen Leiterplattenstücks 10, 801 wird über Bumps 841 sichergestellt.
  • Wie oben beschrieben, ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass Verdrahtungsschichten mittels Bumps miteinander verbunden werden, um Öffnungen zu bilden, ohne die Verdrahtungsschichten vorher freizulegen.
  • Die Höhe H1 des Bumps 841 sollte größer sein als die Dicke T1 des Deckfilms 87, um mit Ultraschall über der ersten Verdrahtungsschicht 16 eingetrieben zu werden, um eine Verbindung zwischen jedem Bumps 841 und der ersten Verdrahtungsschicht 16 sicherzustellen.
  • Erste einschichtige Leiterplattenstücke wurden durch Variieren der Dicke T1 des Deckfilms 17 über der ersten Verdrahtungsschicht 16 angefertigt, und ein zweites einschichtiges Leiterplattenstück mit Bumps 841 mit einer Höhe H1 von 20 μm wurde durch das oben beschriebene Verfahren geschichtet, um mehrschichtige flexible Leiterplatten anzufertigen. Dann wurden die verschiedenen Dicken des Deckfilms 17 auf den Widerstand an der Verbindungszone geprüft. Das Verhältnis zwischen der Dicke T1 des Deckfilms 17 und dem Widerstandswert an der durch die Bumps 841 verbundenen Zone wird in der folgenden Tabelle 1 gezeigt.
  • In der folgenden Tabelle 1 entspricht die Deckfilmdicke "0" dem Fall, in dem der Deckfilm 17 des ersten einschichtigen Leiterplattenstücks 10 geöffnet wurde, um Bumps in direkten Kontakt mit der Verdrahtungsschicht zu bringen. Tabelle 1: Bumpshöhe und Verbindungswiderstand (Bumpshöhe 20 μm)
    Dicke des Deckfilms T1 (μm) 5 10 15 20 25 0
    Verbindungswiderstand (Ω) 0,5 0,5 0,5 ∞ (offen) ∞ (offen) 0,5
  • Während der Anfertigung mehrschichtiger flexibler Leiterplatten wurde eine Last von 3–7 kg pro Bumps 841 unter einer Ultraschallwellenanwendung angewendet.
  • Die Dicke des Deckfilms 87 über der zweiten Verdrahtungsschicht 86 mit den Bumps 841 beträgt 20 μm, und daher beträgt die Höhe des Bumps 841 von der zweiten Verdrahtungsschicht 86 40 μm. Bumps 841 weist die Form eines Kreises mit einem maximalen Durchmesser von 150 μm auf. Die erste Verdrahtungsschicht 16 wurde in Form eines Kreises mit einem Durchmesser von 250 μm an dem mit dem Bumps 841 zu verbindenden Teil gemustert.
  • Tabelle 1 zeigt, dass der durch Öffnung eines Deckfilms erhaltene Verbindungswiderstand reproduziert wird, wenn die Bumpshöhe H1 größer ist als die Dicke des Harzfilms, in die der Bumps eingetrieben werden soll, oder die Dicke des Harzfilms über der Verdrahtungsschicht kleiner ist als die Höhe der Bumps, die aus dem Harzfilm hervorstehen.
  • Als nächstes wird der Schritt des weiteren Schichtens eines einschichtigen Leiterplattenstücks auf eine mehrschichtige Leiterplatte 41 erläutert.
  • Wie in 8(a) gezeigt, ist ein zweites Stück des zweiten einschichtigen Leiterplattenstücks 802 auf den Basisfilm 891 des zweiten einschichtigen Leiterplattenstücks 801 aufgeschichtet, das die in 7(c) gezeigte mehrschichtige flexible Leiterplatte 41 bildet, wobei der Bumps 842 in Kontakt mit dem Basisfilm 891 sind, und der Kopfbereich 54 des Resonators 52 in Kontakt mit dem Basisfilm 892 des zweiten Stücks des zweiten einschichtigen Leiterplattenstücks 802 gebracht wird.
  • Werden in diesem Zustand Ultraschallwellen auf das zweite Stück des zweiten einschichtigen Leiterplattenstücks 802 unter Druck angewendet, werden der Bumps 842 in den Basisfilm 891 auf dem oberen Ende der mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte 41 eingetrieben und penetrieren diesen.
  • Das Bezugszeichen T2 in 4(n) stellt die Dicke des Basisfilms 89 des zweiten einschichtigen Leiterplattenstücks oberhalb der zweiten Verdrahtungsschicht 86 dar. Diese Dicke T2 ist kleiner als die Bumpshöhe H1 und entspricht der Dicke des Basisfilms 891 , der in Kontakt mit dem Bumps 842 ist, so dass der Bumps 842 den Basisfilm 891 an der zwischen dem Bumps 842 und der Verdrahtungsschicht 861 angeordneten Stelle 96 penetriert, um den Bumps 842 mit der zweiten Verdrahtungsschicht 861 unterhalb des Basisfilms 891 zu verbinden.
  • Das Bezugszeichen 42 in 8(b) stellt die auf diese Weise gebildete mehrschichtige flexible Leiterplatte mit einer Dreischichtstruktur dar. Die erste Verdrahtungsschicht 16 und zwei andere Verdrahtungsschichten 861 , 862 sind über Bumps 841 , 842 verbunden, um die gewünschte Verdrahtung einer Vielzahl von Verdrahtungsschichten 16, 861 , 862 elektrisch zu verbinden.
  • Obwohl die erste und die anderen Verdrahtungsschichten 16, 861 , 862 sowie die Bumps 841 , 842 aus Kupfer bestehen, um eine direkte Ultraschallverbindung über Kupfer in den vorhergehenden Ausführungsformen bereitzustellen, kann entweder eine der Verdrahtungsschichten und Bumps oder beide mit einem Metall beschichtet werden, das eine bessere Ultraschall-Konnektivität als Kupfer aufweist, wie zum Beispiel eine Goldbeschichtung oder eine Lotbeschichtung.
  • Auf 9(a) Bezug nehmend, wird die Anordnung des Basisfilms 12 und der ersten Verdrahtungsschicht 16 in dem Zustand von 1(f) zuerst in ein Goldgalvanisierbad eingetaucht, um eine Metallbeschichtung 14 auf Goldbasis auf der Oberfläche von zumindest der ersten Verdrahtungsschicht 16 durch Galvanisieren zu bilden. Das Bezugszeichen 18 stellt eine erste Verdrahtungsschicht mit einer Metallbeschichtung 14 auf der Oberfläche dar.
  • Dann wird ein Polyimidlack auf die erste Verdrahtungsschicht 18 aufgebracht, um diese in einen Deckfilm 17 zu imidisieren, wodurch man ein erstes einschichtiges Leiterplattenstück 20 mit einer Metallbeschichtung 14, wie in 9(b) gezeigt, erhält.
  • 9(c) zeigt, dass eine Vielzahl von Bumps 841 des zweiten einschichtigen Leiterplattenstücks 801 in Kontakt mit dem Deckfilm 17 des ersten einschichtigen Leiterplattenstücks 20 sind, und dass der Kopfbereich 54 des Resonators 52 gegen den Basisfilm 891 des zweiten einschichtigen Leiterplattenstücks 801 gedrückt wird.
  • Wird der Resonator 52 in diesem Zustand mit Ultraschall in Schwingungen versetzt, um die Bumps 841 mit Ultraschall in Richtung parallel zur Oberfläche des Deckfilms 17 in Schwingungen zu versetzen, penetrieren die Bumps 841 den Deckfilm 17, bis die oberen Enden der Bumps 841 in Kontakt mit der Metallbeschichtung 14 kommen.
  • Werden Ultraschallwellen angewendet, während die oberen Enden der Bumps 841 gegen die Metallbeschichtung 14 gedrückt werden, werden die oberen Enden der Bumps 841 mit der Metallbeschichtung 14 mit Ultraschall gebondet.
  • Während der Ultraschallverbindung wird der Deckfilm 871 des zweiten einschichtigen Leiterplattenstücks 801 gegen die Oberfläche des Deckfilms 17 des ersten einschichtigen Leiterplattenstücks 20 gedrückt. Daher, wenn der Deckfilm 871 des zweiten einschichtigen Leiterplattenstücks 801 durch einen Heizkörper im Resonator 52 oder in der Plattform 58 erwärmt wird, um eine Klebkraft der Klebstoffschicht 871b auf der Oberfläche des Deckfilms 871 zu entwickeln, werden das erste und zweite einschichtige Leiterplattenstück 20, 801 in eine einzelne mehrschichtige flexible Leiterplatte 42, wie in 9(d) gezeigt, gebondet.
  • Obwohl die Metallbeschichtung 14 in diesem Beispiel auf die Seite der ersten Verdrahtungsschicht 18 aufgebracht wurde, kann diese auch auf das obere Ende des Bumps 841 aufgebracht werden.
  • Obwohl eine Klebstoffschicht zum Einkleben der einschichtigen Leiterplattenstücke in eine mehrschichtige flexible Leiterplatte in den vorhergehenden Ausführungsformen verwendet wurde, kann eine mehrschichtige flexible Leiterplatte auch nur durch die Verbindungskraft zwischen den Bumps und den Verdrahtungsschichten gebildet werden.
  • Obwohl Polyimidfilme als Harzfilme in den vorhergehenden Ausführungsformen verwendet wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen begrenzt, sondern auch auf andere Harzfilme, wie zum Beispiel Polyethylenfilme, Polyesterfilme, Epoxidharzfilme etc. anwendbar. Verdrahtungsschichten können auch andere Metalle, wie zum Beispiel Aluminium statt Kupfer umfassen.
  • Obwohl eine Universal-Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 50 in den vorhergehenden Ausführungsformen verwendet wurde, umfasst die vorliegende Erfindung auch eine Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 60, bei der die Mittelachse 63 des Ultraschallwellen-Generators 61 und des Resonators 62 von der Horizontalrichtung geneigt ist, wie in 6 gezeigt.
  • Bei dieser Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 60 ist der Kopfbereich 64 des Resonators 62 schräg zum Ultraschallwellen-Generator 61 und zum Resonator 62 positioniert. Der Kopfbereich 64 weist eine flache Pressfläche 69 auf, die ausgelegt ist horizontal zu sein, wenn die Anordnung schräg an den Führungsstangen 671 , 672 angebracht ist.
  • Obwohl die zuvor beschriebene Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 50 die einschichtigen Leiterplattenstücke 10, 80 auf dem Halter 58 anordnen musste, kann der Resonator 62 die Plattform 68 oder den Halter 68 nicht berühren, wenn bei der Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 60 die Neigung der Mittelachse 63 von der Horizontalrichtung zwischen 5° und 60° ausgerichtet wird. Somit kann ein großflächiger Halter 68 verwendet werden, wodurch die einschichtigen Leiterplattenstücke 10, 80 einfach angeordnet werden können.
  • Wie oben beschrieben worden ist, kann die vorliegende Erfindung das Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte durch das Verbinden von Bumps mit Verdrahtungsschichten ohne die Bereitstellung von Öffnungen in einem Harzfilm vereinfachen.
  • Obwohl in den vorhergehenden Ausführungsformen eine Metallbeschichtung 14 auf der Basis von Gold bereit gestellt wurde, kann entweder eine Oberfläche von zumindest den oberen Enden der Bumps oder die Oberfläche der ersten Verdrahtungsschicht, die zumindest mit den oberen Enden der Bumps in Kontakt ist, oder beide mit einem Metallmaterial auf der Basis von einem oder mehreren Metallen, die aus Gold, Silber, Platin, Palladium, Zinn, Zink, Blei, Nickel oder Iridium ausgewählt sind, beschichtet sein.
  • Als nächstes werden eine alternative mehrschichtige Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zu dessen Herstellung erläutert.
  • Auf 10(a) Bezug nehmend, stellt das Bezugszeichen 101 einen Metallfilm bestehend aus einer Kupferfolie mit einer Dicke von 18 μm–30 μm mit einem Trägerfilm 102 einschließlich eines auf das untere Ende aufgebrachten Harzfilms dar. Ein lichtempfindlicher Film 103 wird auf das obere Ende dieses Metallfilms 101 (10(b)) aufgebracht, und der lichtempfindliche Film 103 wird durch Belichtung und Entwicklung gemustert (10(c)).
  • Dann wird der gemusterte lichtempfindliche Film 103 als Maske für eine alkalische Ätzung verwendet, um den Metallfilm 101 zur Bildung einer ersten Verdrahtungsschicht 109 zu mustern (10(d)). Das Bezugszeichen 105 in 10(d) stellt eine Nut dar, die in der ersten Verdrahtungsschicht 109 oder in einem Teil, der die Verdrahtung segmentiert, durch Bemusterung gebildet wird. Das obere Ende des Trägerfilms 102 ist am unteren Ende dieser Nut 105 freigelegt.
  • Dann wird der lichtempfindliche Film 103 abgeschieden, um die erste Verdrahtungsschicht 109 freizulegen (10(e)), und eine Polyimidvorgängerlösung wird auf ihr oberes Ende aufgebracht, um die Nut 105 mit der Polyimidvorgängerlösung zu füllen. In diesem Zustand hat eine Imidisierung durch Erwärmung einen Basisfilm 106 einschließlich eines wärmeaushärtenden Polyimidharzfilms zum Resultat (10(f)). Dieser Basisfilm 106 weist eine flache Oberfläche auf. Das Bezugszeichen 104 in 10(f) stellt ein einschichtiges Leiterplattenstück mit dem Basisfilm 106 dar.
  • Dieses einschichtige Leiterplattenstück 104 wird als Werkstück in einer Ultraschall Herstellungsvorrichtung angeordnet, um eine Öffnung in dem Basisfilm 106 zu bilden. Das Bezugszeichen 160 in 15 stellt eine Ultraschall-Herstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung dar, die zur Bildung einer Öffnung verwendet wird. Diese Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 160 umfasst einen zylindrischen Ultraschallwellen-Generator 161, einen Resonator 162, der Ultraschallschwingungen auf ein Werkstück anwendet, eine Plattform 166 und zwei Führungsstangen 1671 , 1672 .
  • Die Führungsstangen 1671 , 1672 stehen aufrecht auf der Plattform 166, und der Ultraschallwellen-Generator 161 ist derart an den Führungsstangen 1671 , 1672 angebracht, dass er sich vertikal in einer horizontalen Position bewegen kann.
  • Ein Ende des Resonators 162 ist an einem Ende des Ultraschallwellen-Generators 161 angebracht, während das andere Ende gebogen ist, so dass seine Stirnfläche 169 parallel mit der Mittelachse 181 des Ultraschallwellen-Generators 161 und des Resonators 162 ist.
  • 16 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Kopfbereichs 164 des Resonators 162.
  • Der Kopfbereich 164 weist eine Pressfläche 169 auf, die horizontal positioniert ist, wenn der Ultraschallwellen-Generator 161 und der Resonator 162 derart an den Führungsstangen 1671 , 1672 angebracht sind, dass die Pressfläche 169 nach unten zeigt und die Mittelachse 181 horizontal ist.
  • Die Pressfläche 169 weist eine Vielzahl von Vorsprüngen 165 auf, die jeweils vertikal nach unten zeigen, wenn sich die Pressfläche 169 in einer horizontalen Position befindet.
  • Ein flacher Halter 168 ist auf der Plattform 166 angebracht, und ein Werkstück (einschichtiges Leiterplattenstück 104) ist auf dem oberen Ende des Halters 168 angeordnet, wobei der Basisfilm 106 nach oben zu öffnen ist, wodurch die Pressfläche 169 des Resonators 162 und der Basisfilm 106 parallel zu einander in einer horizontalen Position zeigen.
  • Wird ein über dem Resonator 162 angeordneter Druckluftzylinder 163 aktiviert, so dass der Ultraschallwellen-Generator 161 und der Resonator 162 entlang den Führungsstangen 1671 , 1672 vertikal herunterfahren, kommen alle Vorsprünge 165 auf der Pressfläche 169 gleichzeitig in Kontakt mit dem Basisfilm 106. Jeder Vorsprung 165 kommt bei einem vertikalen Winkel mit dem Basisfilm 106 in Kontakt.
  • Dieser Zustand wird in 11(g) gezeigt, bei dem jeder Vorsprung 165 auf der Pressfläche 169 nahezu dieselbe Höhe H3 von der Pressfläche 169 hat, so dass jeder Vorsprung 165 nahezu gleichzeitig in Kontakt mit dem Basisfilm 106 kommt, wenn der Resonator 162 vertikal herunterfährt.
  • Wird der Ultraschallwellen-Generator 161 aktiviert, während jeder Vorsprung 165 in Kontakt mit dem Basisfilm 106 ist, werden die resultierenden Ultraschallschwingungen über den Resonator 162 auf jeden Vorsprung 165 übertragen. Die Richtung der im Ultraschallwellen-Generator 161 erzeugten Ultraschallschwingen weist fast keine Komponenten vertikal zum Ultraschallwellen-Generator 161 auf, sondern besteht nur aus Komponenten parallel zur Mittelachse 181 des Ultraschallwellen-Generators 161. Werden die in dem horizontalen Ultraschallwellen-Generator 161 erzeugten Ultraschallschwingungen auf den Vorsprung 165 übertragen, wird jeder Vorsprung 165 mit Ultraschall in horizontaler Richtung in Schwingungen versetzt.
  • Jeder Vorsprung 165 wird mit Ultraschall in Schwingungen versetzt, während er von dem Druckluftzylinder 163 gegen den Basisfilm 106 gedrückt wird, aber das einschichtige Leiterplattenstück 104, das zu bearbeiten ist, bleibt durch Reibungskraft am Halter 168 fixiert.
  • Somit erweicht der Vorsprung 165 den Basisfilm 106 durch eine Ultraschall-Schwingungsenergie, und jeder Vorsprung 165 wird in den Basisfilm 106 eingetrieben. Jeder Vorsprung 165 mit einer halbkugeligen Form wird hier in den Basisfilm 106 mit einer gekrümmten Fläche eingetrieben, die die Oberfläche eines jeden Vorsprungs 165 bildet, um eine elliptische Aussparung mit einer Hauptachse in der Schwingungsrichtung der Ultraschallwellen zu bilden. Das Bezugszeichen 107 in 11(h) stellt eine derartige Aussparung dar. Ein Teil des Basisfilms 106, in den der Vorsprung 165 eingetriebenen wird, wird rund um die Aussparung 107 erhöht.
  • Die Position einer jeden im Basisfilm 106 zu bildenden Öffnung 107 ist vorbestimmt, und jeder Vorsprung 165 ist an der Position angeordnet, die jeder Öffnung 107 entspricht. Die erste Verdrahtungsschicht 109, aber nicht die Nut 105 besteht unter jedem Vorsprung 165, da die erste Verdrahtungsschicht 109 am unteren Ende der im Basisfilm 106 zu bildende Öffnung 107 freigelegt sein sollte.
  • Die Höhe H3 eines jeden Vorsprungs 165 ist hier größer als die Dicke T3 des Basisfilms 106 (H3 > T3), so dass das obere Ende eines jeden Vorsprungs 165 die erste Verdrahtungsschicht 109 erreicht, bevor die Pressfläche 169 in Kontakt mit dem Basisfilm 106 kommt, während das Eintreiben fortschreitet.
  • Dieser Zustand wird in 11(i) gezeigt. Unter den Ultraschallschwingungen wird der Vorsprung 165 gegen die erste Verdrahtungsschicht 109 gedrückt, um die erste Verdrahtungsschicht 109 synchron zum Vorsprung 165 mit Ultraschall in Schwingungen zu versetzen, so dass keine Ultraschall-Schwingungsenergie mehr auf die erste Verdrahtungsschicht 109 angewendet wird, um das Eintreiben zu stoppen.
  • Als Folge wird eine Öffnung 108 in dem Basisfilm 106 gebildet, wobei die erste Verdrahtungsschicht 109 am unteren Ende freigelegt ist. Die Anzahl der Öffnungen 108 ist identisch mit der Anzahl der Vorsprünge 165.
  • Nachdem die Öffnungen 108 gebildet worden sind, wird der Ultraschallwellen-Generator 161 angehalten und der Druckluftzylinder 163 aktiviert, so dass der Resonator 162 und der Ultraschallwellen-Generator 161 entlang den Führungsstangen 1671 , 1672 aufsteigen, um das einschichtige Leiterplattenstück 104 mit den Öffnungen 108 von dem Halter 168 zu entfernen. 12(j) zeigt das einschichtige Leiterplattenstück 104 in diesem Zustand. Wird gewünscht, Öffnungen kontinuierlich zu bilden, kann das verarbeitete einschichtige Leiterplattenstück 104 durch eine nicht verarbeitete, flexible Leiterplatte ersetzt werden, die dann durch Ultraschallschwingungen eingetrieben wird.
  • 19(a) ist eine perspektivische Ansicht der Öffnung 108, die in dem Basisfilm 106 mittels des halbkugelförmigen Vorsprungs 165 gebildet ist. 19(b) ist eine Draufsicht der Öffnung 108 gesehen von der Oberseite des Basisfilms 106. Die Richtung der Ultraschallschwingungen ist die Richtung des Außendurchmessers L1, wobei der Außendurchmesser L1 > Kerndurchmesser L2 ist.
  • Das Verhältnis zwischen der Größe des Vorsprungs 165 und der Größe der im Basisfilm 106 gebildeten Öffnung 108 wird in der folgenden Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2: Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Vorsprungs und der Größe der Öffnung
    Verbindungsmittel Ultraschallwellen Ultraschallwellen Ultraschallwellen Ultraschallwellen Ultraschallwellen Ätzung
    Dicke des Basisfilms (μm) 10 25 25 25 50 20
    Durchmesser des Vorsprungs (μm) 150 150 100 50 150 (Öffnung in der Maske) 150
    Größe der Öffnung (μm) 152 155 105 52 nicht geöffnet 140
    Ergebnis der Bewertung bestanden bestanden bestanden bestanden nicht bestanden bestanden
    • (Höhe des Vorsprungs 40 μm)
  • Die Frequenz der auf den Vorsprung 165 angewendeten Ultraschallschwingungen beträgt 40 kHz, und die Zeit zum Eintreiben in den Basisfilm 106 mittels des Vorsprungs 165 während der Anwendung von Ultraschallwellen beträgt eine Minute.
  • Die Größen der Öffnungen werden als maximale Längen gezeigt.
  • Tabelle 2 zeigt, dass die Größe der Öffnung 108 mit dem Anstieg des Durchmessers des Vorsprungs 165 zunimmt.
  • Bei den Versuchen der Tabelle 2 unter Verwendung eines Vorsprungs 165 mit einer Höhe H3 von 40 μm war das Ergebnis nicht bestanden bzw. keine Öffnung 108 wurde gebildet, wenn die Dicke T3 des Basisfilms 106 die Höhe H3 des Vorsprungs 165 überschreitet. Diese Tabelle 2 zeigt auch die Größe einer durch herkömmliches Ätzen gebildeten Öffnung und das Ergebnis eines Verbindungstests auf einer mit derartigen Öffnungen und Bumps gebauten mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte.
  • Obwohl der Vorsprung 165 ein halbkugelförmiges oberes Ende zur Bildung einer elliptischen Öffnung 108 aufweist, kann eine Vielzahl rechteckiger Vorsprünge 165', wie in 19(c) gezeigt, auf der Pressfläche 169 vorgesehen sein und gegen den Basisfilm 106 in einem vertikalen Winkel gedrückt werden, um Ultraschallwellen zur Eintreibung in den Basisfilm 106 anzuwenden, wodurch eine rechteckige Öffnung 108', wie in 19(d) gezeigt, gebildet wird.
  • Dann wird der Trägerfilm 102 des einschichtigen Leiterplattenstücks 104 mit Öffnungen 108 abgeschieden, um das untere Ende der ersten Verdrahtungsschicht 109 freizulegen (12(k)).
  • Eine Polyimidvorgängerlösung wird auf die freigelegte erste Verdrahtungsschicht 109 aufgebracht, wobei der Basisfilm 106 nach unten und die erste Verdrahtungsschicht 109 nach oben zeigt (Umkehrung von 12(k), gefolgt von einer Imidisierung durch Erwärmung, um einen Deckfilm 110 einschließlich eines Polyimidfilms zu bilden (12(l)).
  • Dann wird dieser Deckfilm 110 mit der oben beschriebenen Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 160 mittels desselben wie oben beschriebenen Verfahrens eingetrieben, um eine Vielzahl von Öffnungen zu bilden, wodurch man ein erstes einschichtiges Leiterplattenstück 122 erhält (12(m)). Das Bezugszeichen 111 in 12(m) stellt eine derartige Öffnung dar. Die erste Verdrahtungsschicht 109 ist am unteren Ende der Öffnung 111 freigelegt.
  • Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung einer flexiblen Leiterplatte mit einer Mehrschichtstruktur unter Verwendung dieses ersten einschichtigen Leiterplattenstücks 122 erläutert.
  • Das Bezugszeichen 116 in 13(a) stellt ein zweites einschichtiges Leiterplattenstück dar, das einen Basisfilm 115, eine auf den Basisfilm 115 aufgebrachte zweite Verdrahtungsschicht 113, eine Vielzahl von auf der zweiten Verdrahtungsschicht 113 aufrecht stehenden Bumps 117 sowie einen auf das obere Ende der zweiten Verdrahtungsschicht 113 aufgebrachten Deckfilm 114 umfasst.
  • Der Basisfilm 115 und der Deckfilm 114 umfassen ein wärmeaushärtendes Polyimidharz. Das obere Ende eines jeden Bumps 117 steht aus dem oberen Ende des Deckfilms 114 hervor.
  • Der Basisfilm 115 weist eine Vielzahl von Öffnungen 118 auf, wobei die zweite Verdrahtungsschicht 113 am unteren Ende freigelegt ist.
  • Jeder einer Vielzahl von Bumps 117 ist an der Position angeordnet, die einer Öffnung 108 in dem ersten einschichtigen Leiterplattenstück 122 entspricht.
  • Jeder Bumps 117 auf diesem zweiten einschichtigen Leiterplattenstück 116 befindet sich gegenüber der Öffnung 108 in dem ersten einschichtigen Leiterplattenstück 122 mit einem eingefügten Klebstofffilm 112 dazwischen, um jeden Bumps 117 in Kontakt mit der am unteren Ende der Öffnung 108 freigelegten ersten Verdrahtungsschicht 109 zu bringen.
  • Werden der Bumps 117 mit einer Lotbeschichtung auf der Oberfläche und der Klebstofffilm 112 erwärmt, werden die Bumps 117 und die erste Verdrahtungsschicht 109 über die geschmolzene Lotbeschichtung elektrisch verbunden, und zwei einschichtige Leiterplattenstücke 122, 116 werden durch den Klebstofffilm 112 gebondet, der in eine in 13(b) gezeigte mehrschichtige flexible Leiterplatte 123 Klebkraft entwickelt.
  • Ein zusätzliches einschichtiges Leiterplattenstück mit Bumps kann mit der zweiten Verdrahtungsschicht 113, die am unteren Ende der Öffnung 118 im Basisfilm 115 dieser mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte 123 freigelegt ist, gebondet werden, indem die Bumps in Kontakt mit der am unteren Ende der Öffnung 118 freigelegten zweiten Verdrahtungsschicht 113 gebracht werden, um kontinuierlich einschichtige Leiterplattenstücke aufeinander zu schichten.
  • Die im Deckfilm 110 des ersten einschichtigen Leiterplattenstücks 122 gebildeten Öffnungen 111 können zur Verbindung mit Bumps von Halbleiterbauelementen oder als Anschlussklemmen für andere Schaltkreise verwendet werden.
  • Obwohl die Öffnungen 108, 111 in Basisfilm 106 bzw. Deckfilm 110 auf beiden Seiten der ersten Verdrahtungsschicht 109 in dem ersten einschichtigen Leiterplattenstück 122 gemäß der vorhergehenden Ausführungsform gebildet wurden, können sowohl der Basisfilm 106 als auch der Deckfilm 110 der ersten Verdrahtungsschicht 109 durch Ultraschallschwingungen geöffnet werden, um den Metallfilm am unteren Ende gemäß der vorliegenden Erfindung freizulegen.
  • Obwohl die erste Verdrahtungsschicht 109 gemustert wurde und dann die Öffnungen 108, 111 in der vorhergehenden Ausführungsform gebildet wurden, kann der Basisfilm 106 geöffnet werden, um den Metallfilm am unteren Ende freizulegen, bevor der Metallfilm gemustert wird.
  • Als nächstes wird eine alternative Ultraschall-Herstellungsvorrchtung erläutert, die geeigneter ist eine Öffnung zu bilden.
  • Auf 17 Bezug nehmend, stellt das Bezugszeichen 170 eine Ultraschall-Herstellungsvorrichtung dar, die entwickelt wurde, um die in der vorhergehenden Ausführungsform verwendete Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 160 zu verbessern. Ähnlich wie die oben beschriebene Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 160, umfasst diese Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 170 einen zylindrischen Ultraschallwellen-Generator 171, einen Resonator 172, der Ultraschallschwingungen auf ein Werkstück anwendet, eine Plattform 176 und zwei Führungsstangen 1771 , 1772 .
  • Die Führungsstangen 1771 , 1772 bei dieser Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 170 stehen ebenfalls aufrecht auf der Plattform 176, aber im Gegensatz zu der oben beschriebenen Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 160 ist der Ultraschallwellen-Generator 171 schräg an den Führungsstangen 1771 , 1772 angebracht.
  • An einem Ende ist der Resonator 172 an einem Ende des Ultraschallwellen-Generators 171 angebracht und weist eine Pressfläche 179 am anderen Ende auf. 18 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Resonators 172. Die Pressfläche 179 ist flach, aber weist eine Vielzahl von Vorsprüngen 175 auf, die auf der Oberfläche vertikal aufrecht stehen. Der Kopfbereich des Resonators 172 ist gebogen, so dass die Pressfläche 179 in einem Winkel von der Mittelachse 182 des Ultraschallwellen-Generators 171 und des Resonators 172 geneigt ist. Bei dieser 18 wird die Neigung der Pressfläche 179 von der Mittelachse 182 als θ ausgedrückt.
  • Somit wird die Oberfläche 179 des Kopfbereichs des Resonators 172 horizontal, wenn der Ultraschallwellen-Generator 171 an den Führungsstangen 1771 , 1772 angebracht ist, wobei die Mittelachse 182 des Ultraschallwellen-Generators 171 in einem Winkel θ von der horizontalen Richtung geneigt ist. Jeder Vorsprung 175 zeigt vertikal nach unten, wenn die Pressfläche 179 horizontal ist.
  • Nachdem die Pressfläche 179 so positioniert worden ist, wird ein zu bearbeitendes einschichtiges Leiterplattenstück 104 auf einem Halter 178 auf der Plattform 176 angeordnet, und ein Druckluftzylinder 173 ermöglicht dem Ultraschallwellen-Generator 171 und dem Resonator 172 vertikal herabzufahren, wodurch das obere Ende des Vorsprungs 175 in einem vertikalen Winkel in Kontakt mit dem Basisfilm 106 auf dem oberen Ende des einschichtigen Leiterplattenstücks 104 kommt, ähnlich der vorhergehenden Ausführungsform unter Verwendung der Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 160.
  • Bei dieser Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 170 weisen die von dem Ultraschallwellen-Generator 171 erzeugten Ultraschallschwingungen Komponenten auf, die parallel und vertikal zur Mittelachse 182 des Ultraschallwellen-Generators 171 sind, so dass der Vorsprung 175 nur in der horizontalen Richtung mit Ultraschall in Schwingungen versetzt wird, wenn der Ultraschallwellen-Generator 171 geneigt ist und die Pressfläche 179 des Resonators 172 horizontal ist.
  • Somit, wenn der Vorsprung 175 mit Ultraschall in Schwingungen versetzt wird, während er gegen das obere Ende des Basisfilms 106 gedrückt wird, wird der Vorsprung 175 in den Basisfilm 106 auf dieselbe Weise eingetrieben wie bei der zuvor genutzten Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 160.
  • Diese Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 170 hat eine hohe Verarbeitbarkeit, da der Ultraschallwellen-Generator 171 und der Resonator 172 geneigt sind, um zu verhindern, dass der Resonator 172 in Kontakt mit einem Werkstück kommt.
  • Die Fläche des Halters 178 kann vergrößert werden, um eine Öffnung in einem großflächigen Werkstück zu bilden. Obwohl die Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 160 in der vorhergehenden Ausführungsform einen bearbeitbaren Bereich von ungefähr 20–30 mm hatte, hat diese Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 170 im Wesentlichen keine Einschränkung. Die Neigung zwischen dem Resonator 172 und der Pressfläche 179, d.h. der Winkel der Mittelachse 182 von der horizontalen Richtung sollte größer als 0° sein (horizontale Position), typischerweise aber zwischen 5° und 60°, wünschenswerterweise zwischen 5° und 30°.
  • Die folgende Tabelle 3 zeigt auf den Vorsprung 175 angewendete Ultraschallschwingungskomponenten (horizontale und vertikale Komponenten) und die Verbindungsergebnisse. Die Bezugnahme auf "horizontal" bei der Bauart des Resonators (Neigung von 0° von der horizontalen Richtung) entspricht der oben beschriebenen horizontalen Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 160. Horizontal bedeutet die Richtung der X-Achse, und vertikal bedeutet die Richtung der Y-Achse in 18. Tabelle 3: Ultraschallschwingungskomponenten und Verbindungsergebnisse
    Neigung des Resonators von der horizontalen Richttung (°) 15 10 15 30 0 (Horizontal) 0 (Horizontal) 15
    Bauart des Resonators schräg schräg schräg schräg horizontal horizontal horizontal
    Frequenz der UltraschallSchwingungen (kHz) 40 40 20 20 40 20 20
    Horizontale Amplitude (μm) 36 15 18 20 36 18 12
    Vertikale Amplitude (μm) 0 0 0 0 0 0 5
    Bewertung des Verbindungsergebnisses bestanden bestanden bestanden bestanden bestanden bestanden nicht bestanden
  • Diese Tabelle 3 zeigt, dass die Einbeziehung vertikaler Schwingungskomponenten ein Verbindungsversagen verursacht.
  • Obwohl in den vorhergehenden Ausführungsformen Öffnungen in ausgehärteten Polyimidfilmen mittels der Ultraschall-Herstellungsvorrichtungen 160, 170 gebildet wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf Polyimidfilme begrenzt, sondern auch anwendbar, um in anderen Harzfilmen, wie zum Beispiel Polyesterfilme, Epoxidharzfilme etc., eine Öffnung zu bilden.
  • Obwohl die Resonatoren 162, 172 und die Vorsprünge 165, 165', 175 aus Eisen hergestellt wurden, und die Vorsprünge 165, 165', 175 durch Anwenden des Entladungsverfahrens auf die Kopfbereiche der Resonatoren 162, 172 gebildet wurden, sind die Ultraschall-Herstellungsvorrichtungen der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen begrenzt, sondern umfassen auch diejenigen, die aus Titan oder anderen Metallen hergestellt sind.
  • Die Höhe T eines jeden Vorsprungs 165, 165', 175 kann vorzugsweise durch Abschleifen nach dem Entladungsverfahren angepasst werden. Jeder Vorsprung 165, 165', 175 kann auf der Oberfläche beschichtet werden, um die Lebensdauer zu verbessern.
  • Eine Vielzahl von Vorsprüngen 165, 165', 175 kann bereitgestellt werden oder ein einziger kann auf den Oberflächen 169, 179 der Endbereiche bereitgestellt werden. Die Form des oberen Endes eines jeden Vorsprungs 165, 165' und 175 kann halbkugelförmig oder eben flach ausgebildet sein. Ist die Form flach ausgebildet, kann die Fläche einen Kreis oder ein Rechteck bilden. Ist die Form des oberen Vorsprungendes halbkugelförmig oder flach kreisförmig ausgebildet, wird bevorzugt, dass der Durchmesser zwischen 100 μm und 500 μm beträgt. Daher beträgt die Größe für die Querschnittsfläche in eine Richtung parallel zum einschichtigen Leiterplattenstück des Vorsprungs 165, 165' und 175 zwischen 0,79 × 10-8 m2 und 19,6 × 10-8 m2. Beträgt der Durchmesser des zu verbindenden Bumps zwischen 250 μm und 500 μm, wird ferner bevorzugt, dass der Durchmesser eines jeden Vorsprungs derselbe ist wie der Durchmesser des Bumps oder höher.
  • Wie beschrieben worden ist, verwendet die vorliegende Erfindung keine Ätzlösung, um eine Öffnung zu bilden, wodurch der Bedarf nach einer Lösungsverwaltung entfällt und das Verfahren zur Verbesserung der Produktivität vereinfacht wird. Die resultierende Öffnung weist ferner eine hohe Präzision auf.
  • Mehrschichtige flexible Leiterplatten können auch ohne Verwendung des Klebstofffilms 112 konstruiert werden.
  • Auf 14(a) Bezug nehmend, wird das zweite einschichtige Leiterplattenstück 90 mit dem Deckfilm 87, der bei Erwärmung Klebkraft an der Oberfläche entwickelt, parallel mit dem ersten einschichtigen Leiterplattenstück 122 mit durch die Ultraschall-Herstellungsvorrichtung 170 gebildeten Öffnungen 111 angeordnet.
  • Dieses zweite einschichtige Leiterplattenstück 90 ist identisch mit dem in 4(n) gezeigten zweiten einschichtigen Leiterplattenstück 80 und weist eine Vielzahl von Bumps 84 auf, die jeweils an der Stelle vorgesehen sind, die jeder einer Vielzahl von Öffnungen 108 in dem Basisfilm 106 des ersten einschichtigen Leiterplattenstücks 122 entspricht.
  • Wird jeder Bumps 84 in Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht 109, die am unteren Ende der Öffnung 108 freigelegt ist, gebracht und erwärmt, entwickelt der Deckfilm 87 des zweiten einschichtigen Leiterplattenstücks 90 an der Oberfläche Klebkraft, so dass er mit dem Basisfilm 106 des ersten einschichtigen Leiterplattenstücks 122 gebondet wird, um eine mehrschichtige flexible Leiterplatte 125, wie in 14(b) gezeigt, zum Resultat zu haben.
  • Dieses zweite einschichtige Leiterplattenstück 90 weist Öffnungen 119 in dem Basisfilm 89 auf, und die zweite Verdrahtungsschicht 86 ist am unteren Ende der Öffnung 119 freigelegt.
  • Daher können die Bumps eines zusätzlichen einschichtigen Leiterplattenstücks in Kontakt mit der zweiten Verdrahtungsschicht 86 gebracht werden, die am unteren Ende der Öffnung 119 freigelegt ist, um die zusätzliche einschichtige Leiterplatte weiter aufeinander zu schichten.
  • Wie beschrieben worden ist, werden Öffnungen mehrschichtiger flexibler Leiterplatten der vorliegenden Erfindung gebildet, indem Bumps eines einschichtigen Leiterplattenstücks oder Vorsprünge einer Ultraschall-Herstellungsvorrichtung in Kontakt mit einem Harzfilm gebracht werden und Ultraschallwellen unter Druck auf sie angewendet werden, ohne den Harzfilm durch Ätzen zu mustern.
  • Der mit Ultraschall zu öffnende Harzfilm sollte geeigneterweise aus einem wärmeaushärtenden Harz bestehen und vorzugsweise durch Vorwärmen ausgehärtet werden, bevor Öffnungen mit Ultraschall gebildet werden. Wird ein Polyimidharz verwendet, sollte das Harz vorzugsweise mit einem Polyimidlack beschichtet werden, gefolgt von einer Imidisierung, um einen zu öffnenden Harzfilm zu bilden.
  • Die Imidisierung muss nicht abgeschlossen sein, sondern ein halbausgehärteter Polyimidfilm kann mit Ultraschall geöffnet und dann vollständig durch Wiedererwärmung ausgehärtet werden.
  • Alternativ kann ein getrockneter Polyimidfilm mit einem aufgebrachten Harzmaterial mit Ultraschall geöffnet und dann ausgehärtet werden.
  • Ultraschall-Herstellungsvorrichtungen der vorliegenden Erfindung sollten Vorsprünge in einer Anzahl aufweisen, die der Anzahl an Öffnungen entspricht, da sie ausgelegt sind, eine Öffnung pro einem Vorsprung zu bilden.
  • Wird das Anordnungsmuster der Öffnungen in einem zu öffnenden Harzfilm in eine Vielzahl von Muster aufgeteilt, und wird ein Kopfbereich mit Vorsprüngen an den Stellen bereitgestellt, die jedem Muster entsprechen, können Ultraschallwellen in einer Vielzahl von Schüssen angewendet werden, um eine Vielzahl von Öffnungen auf einem einzigen Harzfilm zu bilden.
  • Das obere Ende eines jeden Vorsprungs sollte vorzugsweise in einer zu bildenden Öffnung nahezu zentriert sein, da die Öffnung größer wird als der Durchmesser des Vorsprungs, wenn sie durch Anwendung von Ultraschallschwingungen auf den Vorsprung, der gegen einen Harzfilm gedrückt wird, um in diesen eingetrieben zu werden, gebildet wird.

Claims (31)

  1. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte (41), indem ein erstes einschichtiges Leiterplattenstück (10) mit einer ersten gemusterten Verdrahtungsschicht (16) und einem ersten Harzfilm (17), der in engem Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht (16) ist, und ein zweites einschichtiges Leiterplattenstück (80) mit einer zweiten gemusterten Verdrahtungsschicht und einer Vielzahl von Bumps (84), die mit der zweiten Verdrahtungsschicht (86) an den unteren Enden verbunden sind, verwendet werden, um das erste und zweite einschichtige Leiterplattenstück (80) in eine mehrschichtige flexible Leiterplatte (41) zu schichten, wobei das Verfahren umfasst, dass das obere Ende eines jeden der Bumps (84) in Kontakt mit dem ersten Harzfilm (17) gebracht wird, dass Ultraschallwellen auf zumindest eines von erstem und zweitem einschichtigen Leiterplattenstück (80) angewendet werden, um den Bump (84) in den ersten Harzfilm (17) einzutreiben, der in Kontakt mit jedem Bump (84) ist, um eine Öffnung zu bilden, und dass jeder Bump (84) in Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht (16) gebracht wird, um die erste und zweite Verdrahtungsschicht (86) über jeden Bump (84) elektrisch zu verbinden.
  2. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte nach Anspruch 1, bei dem jeder Bump (84) mit Ultraschall in Richtung entlang des ersten Harzfilms (17) in Schwingungen versetzt wird.
  3. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte (41) nach Anspruch 1, bei dem die Anwendung von Ultraschallwellen fortgesetzt wird, nachdem das obere Ende eines jeden Bumps (84) in Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht (16) gekommen ist, um jeden Bump (84) mit Ultraschall mit der ersten Verdrahtungsschicht (16) zu bonden.
  4. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte nach Anspruch 3, bei dem die erste und zweite Verdrahtungsschicht (86) und die Bumps (84) ein Metallmaterial auf der Basis von Kupfer umfassen, und entweder die Oberfläche von zumindest dem oberen Ende eines jeden Bumps (84) oder die Oberfläche der ersten Verdrahtungsschicht (16), die zumindest mit dem oberen Ende eines jeden Bumps (84) in Kontakt ist, oder beide mit einem Metallmaterial auf der Basis von einem oder mehreren Metallen, die aus Gold, Silber, Platin, Palladium, Zinn, Zink, Blei, Nickel oder Iridium ausgewählt sind, beschichtet ist bzw. sind.
  5. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte (41) nach Anspruch 3, bei dem die Anwendung von Ultraschallwellen unter Druck erfolgt.
  6. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte (41) nach Anspruch 1, bei dem der erste Harzfilm (17) ein wärmeaushärtendes Harz umfasst und vorgehärtet wird, bevor eine Öffnung durch jeden Bump (84) gebildet wird.
  7. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte (41) nach Anspruch 6, bei dem der erste Harzfilm (17) einen wärmeaushärtenden Polyimidfilm umfasst.
  8. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte (41) nach Anspruch 1, bei dem jeder Bump (84) in Kontakt mit dem ersten Harzfilm (17) gebracht wird, um Ultraschallwellen anzuwenden, nachdem ein zweiter Harzfilm (17) auf der Seite der zweiten Verdrahtungsschicht (86) aufgebracht worden ist, die die Bumps (84) derart aufweist, dass der zweite Harzfilm (17) in engen Kontakt mit der zweiten Verdrahtungsschicht (86) ist und das obere Ende eines jeden Bumps (84) über den zweiten Harzfilm (17) hervorsteht.
  9. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte (41) nach Anspruch 8, bei dem zumindest die Oberfläche des zweiten Harzfilms (17) ein Harz umfasst, das bei Erwärmung Klebkraft entwickelt.
  10. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte (41) nach Anspruch 9, bei dem der zweite Harzfilm (17) während der Anwendung von Ultraschallwellen erwärmt wird.
  11. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte (41) nach Anspruch 9, bei dem zumindest die Oberfläche des zweiten Harzfilms (17) einen thermoplastischen Polyimidfilm umfasst.
  12. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte (41) nach Anspruch 1, bei dem jeder Bump (84) eine Größe von maximal 19,6 × 10-8 m2 oder weniger aufweist, die als Querschnittsfläche parallel zu der zweiten Verdrahtungsschicht (86) ausgedrückt wird.
  13. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte (41), indem ein erstes einschichtiges Leiterplattenstück (10) mit einer ersten gemusterten Verdrahtungsschicht und einem ersten Harzfilm (17), der in engem Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht (16) ist, und ein zweites einschichtiges Leiterplattenstück (80) mit einer zweiten gemusterten Verdrahtungsschicht und einer Vielzahl von Bumps (84), die mit der zweiten Verdrahtungsschicht (86) an den unteren Enden verbunden sind, verwendet werden, um das erste und zweite einschichtige Leiterplattenstück (80) in eine mehrschichtige flexible Leiterplatte (41) zu schichten, wobei das Verfahren umfasst, dass ein Vorsprung auf einer Ultraschall-Herstellungsvorrichtung (50) in Kontakt mit dem ersten Harzfilm (17) gebracht wird, dass Ultraschallwellen auf den Vorsprung angewendet werden, um diesen in den ersten Harzfilm (17) einzutreiben, um eine Öffnung zu bilden, und dass dann das obere Ende eines jeden Bumps (84) des zweiten einschichtigen Leiterplattenstücks (80) in Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht (16) am unteren Ende der Öffnung gebracht wird.
  14. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte (41) nach Anspruch 13, bei dem die erste Verdrahtungsschicht (16) am unteren Ende der Öffnung freigelegt ist.
  15. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte (41) nach Anspruch 13, bei dem die Ultraschall-Herstellungsvorrichtung (50) eine Vielzahl der Vorsprünge aufweist, um durch eine einzige Anwendung von Ultraschallwellen eine Vielzahl der Öffnungen in dem ersten Harzfilm (17) zu bilden.
  16. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte (41) nach Anspruch 15, bei dem jeder Vorsprung mit Ultraschall in Richtung entlang der Oberfläche des ersten Harzfilms (17) in Schwingungen versetzt wird.
  17. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte (41) nach Anspruch 13, bei dem der erste Harzfilm (17) gebildet wird, indem ein flüssiges Rohmaterial auf die Verdrahtungsschicht aufgebracht wird und dieses durch Erwärmung ausgehärtet wird, und die Öffnung wird in dem ersten Harzfilm (17) in einem ausgehärteten Zustand gebildet.
  18. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen flexiblen Leiterplatte nach Anspruch 13, bei dem ein Klebstofffilm, der bei Erwärmung Klebkraft entwickelt, nach Bildung der Öffnung aufgebracht wird, und das erste und zweite einschichtige Leiterplattenstück (80) werden mittels des Klebstofffilms gebondet.
  19. Mehrschichtige flexible Leiterplatte (41), umfassend eine erste und zweite gemusterte Verdrahtungsschicht, einen ersten Harzfilm (17), der zwischen der ersten und zweiten Verdrahtungsschicht (86) eingefügt ist, und einen Bump (84), der am unteren Ende mit der zweiten Verdrahtungsschicht (86) verbunden ist, bei der der erste Harzfilm (17) eine Öffnung aufweist, die durch Anwenden von Ultraschallwellen auf den Bump (84) gebildet wird, um den Bump (84) in den ersten Harzfilm (17) einzutreiben, wobei der Bump (84) in der Öffnung gelassen wird, um das obere Ende des Bumps (84) mit der ersten Verdrahtungsschicht (16) elektrisch zu verbinden.
  20. Mehrschichtige flexible Leiterplatte (41) nach Anspruch 19, bei der eine Vielzahl der Öffnungen vorgesehen ist und der Bump (84) in jeder Öffnung gelassen wird.
  21. Mehrschichtige flexible Leiterplatte (41) nach Anspruch 19, bei der der erste Harzfilm (17) ein Harz umfasst, das bei Erwärmung Klebkraft entwickelt.
  22. Mehrschichtige flexible Leiterplatte (41) nach Anspruch 20, bei der das obere Ende eines jeden Bumps (84) und die erste Verdrahtungsschicht (16) mit Ultraschall miteinander gebondet werden.
  23. Mehrschichtige flexible Leiterplatte (41) nach Anspruch 22, bei der die Oberfläche des oberen Endes eines jeden Bumps (84) oder die Oberfläche der ersten Verdrahtungsschicht (16), die mit dem oberen Ende eines jeden Bumps (84) verbunden werden soll, mit einem Metallmaterial auf der Basis eines oder mehrerer Metalle, die aus Gold, Silber, Platin, Palladium, Zinn, Zink, Blei, Nickel oder Iridium ausgewählt sind, beschichtet ist.
  24. Mehrschichtige flexible Leiterplatte (41), umfassend eine erste und zweite gemusterte Verdrahtungsschicht, einen ersten Harzfilm (17), der zwischen der ersten und zweiten Verdrahtungsschicht (86) eingefügt ist, sowie eine Vielzahl von Bumps (84), die an den unteren Enden mit der zweiten Verdrahtungsschicht (86) verbunden sind, bei der der erste Harzfilm (17) eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die durch Anwenden von Ultraschallwellen auf einen Vorsprung einer Ultraschall-Herstellungsvorrichtung (50), um diesen in den ersten Harzfilm (17) einzutreiben, gebildet werden, und jeder der Bumps (84) in jeder der Öffnungen angeordnet ist, um das obere Ende jedes Bumps (84) mit der ersten Verdrahtungsschicht (16) elektrisch zu verbinden.
  25. Mehrschichtige flexible Leiterplatte (41) nach Anspruch 24, bei der jede Öffnung eine Fläche von 19,6 × 10-8 m2 oder weniger aufweist.
  26. Ultraschall-Herstellungsvorrichtung (50) umfassend einen Ultraschallschwingungen erzeugenden Ultraschallwellen-Generator (51) und einen die Ultraschallschwingungen übertragenden Resonator (52), bei der die Ultraschall-Herstellungsvorrichtung (50) geeignet ist, eine Vielzahl von Öffnungen in einem ersten einschichtigen Leiterplattenstück (10) mit einer ersten gemusterten Verdrahtungsschicht und einem ersten Harzfilm (17), der in engem Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht (16) ist, auszubilden, und bei der der Resonator (52) eine Vielzahl von Vorsprüngen aufweist, die gleichzeitig in Kontakt mit einer flachen Oberfläche eines Werkstücks kommen können; wobei jeder Vorsprung an der Stelle vorgesehen ist, die der Stelle eines jeden Bumps (84) auf einem zweiten einschichtigen Leiterplattenstück (80) entspricht, um mit dem ersten einschichtigen Leiterplattenstück (10) gebondet zu werden.
  27. Ultraschall-Herstellungsvorrichtung (50) nach Anspruch 26, bei der eine Ultraschallwelle, die in Richtung parallel zu der flachen Oberfläche des Werkstücks schwingt, auf jeden Vorsprung angewendet wird.
  28. Ultraschall-Herstellungsvorrichtung (50) nach Anspruch 26, bei der jeder Vorsprung eine Größe von maximal 19,6 × 10-8 m2 oder weniger aufweist, die als Querschnittsfläche parallel zu der zweiten Verdrahtungsschicht (86) ausgedrückt wird.
  29. Ultraschall-Herstellungsvorrichtung (50) nach Anspruch 26, bei der der Ultraschallwellen-Generator (51) schräg zu der flachen Oberfläche des Werkstücks positioniert ist.
  30. Ultraschall-Herstellungsvorrichtung (50) nach Anspruch 26, bei der der Resonator (52) austauschbar ist.
  31. Ultraschall-Herstellungsvorrichtung (50) umfassend einen Ultraschallschwingungen erzeugenden Ultraschallwellen-Generator (51) und einen die Ultraschallschwingungen übertragenden Resonator (52), bei der die Ultraschall-Herstellungsvorrichtung (50) geeignet ist, eine Vielzahl von Öffnungen in einem ersten einschichtigen Leiterplattenstück mit einer ersten gemusterten Verdrahtungsschicht und einem ersten Harzfilm (17), der in engem Kontakt mit der ersten Verdrahtungsschicht (16) ist, zu bilden, und bei der der Resonator (52) eine Vielzahl von Vorsprüngen aufweist, die gleichzeitig in Kontakt mit einer flachen Oberfläche eines Werkstücks kommen können; wobei jeder Vorsprung an der Stelle vorgesehen ist, die der Stelle eines jeden Bumps (84) auf einem zweiten einschichtigen Leiterplattenstück (80) entspricht, um mit dem ersten einschichtigen Leiterplattenstück (10) gebondet zu werden; und wobei der Resonator (52) eine Pressfläche aufweist, um gegen eine flache Oberfläche eines Werkstücks gedrückt zu werden, wobei der Resonator (52) schräg zu der flachen Oberfläche des Werkstücks positioniert ist, wenn die Pressfläche gegen die flache Oberfläche des Werkstücks gedrückt wird.
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