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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplatte und ein Verfahren
zu deren Herstellung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
eine Leiterplatte, die Gebrauch von einer Verstärker-Schicht mit Dichte-Veränderungen
in Richtung ihrer Ebene macht, und betrifft ein Verfahren zur Herstellung
derselben.
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In
den jüngst
zurückliegenden
Jahren trat in Begleitung der Verringerung der Größe und des
Gewichts und der Funktions-Verbesserung und Leistungsverbesserung
von elektronischen Anlagen eine steigende Nachfrage nach zu geringen
Kosten bereitstellbaren Mehrschichten-Leiterplatten auf, die ein
Anordnen von Halbleiter-Chips wie beispielsweise integrierten Schaltungen
in großem
Maßstab
(large scale integrated circuits; LSIs) mit hoher Dichte erlauben,
und zwar im Bereich nicht nur industrieller Anlagen, sondern auch
in Heim-Elektronik-Anlagen.
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Um
auf eine solche Marktnachfrage zu antworten, wurde die Technologie
entwickelt, in der statt einer herkömmlichen Mehrschichten-Keramikplatte
eine Mehrschichten-Harz-Leiterplatte,
die zu niedrigeren Kosten geliefert werden kann, für ein Anordnen
mit hoher Dichte geeignet gemacht wird (hochdichte Schaltungsplatte).
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Ein
Beispiel einer derartigen Leiterplatte schließt eine mehrschichtige Platte
aus Harz ein, die eine Struktur mit innenliegenden Durchgangslöchern über alle
Schichten aufweist, wie offenbart wurde in der Druckschrift JP-A
6(1994)-268,345. Diese Mehrschichten-Platte aus Harz übernimmt
ein Verbindungsverfahren über Innen-Löcher, das
gewünschte
Positionen gewünschter
Verdrahtungsschichten über
eine elektrisch leitfähige Paste
verbinden kann, nämlich
die Innen-Durchgangsloch-Struktur über alle Schichten; dadurch
wird eine preiswerte Leiterplatte bereitgestellt, die für ein Montieren
mit hoher Dichte geeignet ist.
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In
einem Verfahren zur Herstellung dieser Leiterplatte werden zuerst
Innen-Durchgangslöcher in
einer komprimierbaren Isolator-Schicht (einem Aramid-Epoxy-Prepreg) gebildet,
und eine elektrisch leitfähige
Paste wird in die durchgehenden Löcher gefüllt. Danach werden Kupferfolien
auf beiden Seiten der Isolator-Schicht angelegt, gefolgt von einem
Erwärmen
und Komprimieren mit einer Heißpresse,
so dass dadurch Harze in der Isolator-Schicht und die elektrisch
leitfähige
Paste gehärtet
werden. Diese bringt die Kupfer-Folien an der Isolator-Schicht zum
Haften und verbindet elektrisch die Kupfer-Folien auf beiden Seiten über die
elektrisch leitfähige
Paste. Zum Schluss werden die Kupfer-Folien auf beiden Seiten zu
einem Verdrahtungs-Muster verarbeitet, wodurch eine zweiseitige
Leiterplatte fertig gestellt wird.
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Aufgrund
ihrer Verdrahtung mit hoher Dichte und ihres niedrigen Verbindungs-Widerstandes bei
geringer Schwankung ist diese Leiterplatte im Markt hoch geschätzt.
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Der
Grund, warum ein Verdrahten mit hoher Dichte benötigt wird, wurde oben beschrieben,
während die
Nützlichkeit
des Verbindungs-Widerstands bei geringerer Schwankung im Folgenden
beschrieben wird. Mit anderen Worten: Leiter-Widerstand einschließlich des
Verbindungs-Widerstands ist ein wichtiger Parameter für den Aufbau
einer Schaltung. Dementsprechend führt dies dann, wenn der Leiter-Widerstand
von einem Produkt zum nächsten
schwankt, zu einem Problem dahingehend, dass ein Design einer Schaltung
unmöglich ist
oder dass der Schaltungs-Widerstand des Produkts von einem vorgesehenen
Wert abweicht, so dass das Produkt nicht in passender Weise funktionieren
kann. Daher muss der Verbindungs-Widerstand weniger Schwankung haben.
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Insbesondere
sind mehr innere Durchgangslöcher
in einer Schaltung in der Verbindung durch die inneren Durchgangslöcher involviert
als bei der herkömmlichen
Verbindung durch die durchgehenden Löcher. Daher gibt es eine strengere
Anforderung in Bezug auf Schwankungen.
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Jedoch
hatte die oben beschriebene Leiterplatten-Technologie, die die Struktur
mit inneren Durchgangslöchern über alle
Schichten aufwies, das folgende Problem: Als die oben genannte Isolator-Schicht
wird ein Verbundmaterial aus einem mit Aramid beaufschlagten Vliesmaterial
als Verstärker
und einem Epoxy-Harz (ein Material auf Aramid-Epoxid-Basis) verwendet. In diesem Fall
ist es aufgrund ihrer starken Feuchtigkeitsab sorption nötig, Aramid-Fasern
so zu behandeln, dass verhindert wird, dass sie Feuchtigkeit absorbieren,
und zwar durch eine Vakuum-Packung oder dergleichen. Eine derartige
Behandlung würde
die Kosten erhöhen.
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Andererseits
ist ein Material auf Glas-Epoxy-Basis, wie es in einer allgemeinen
Leiterplatte verwendet wird, ein Material, das erhalten wird durch
Imprägnieren
eines Webstoffes, der aus Glasfasern hergestellt wurde, mit einem
Epoxy-Harz. Da die Glasfasern Feuchtigkeit nicht absorbieren, ist
die Verwendung eines Materials auf Glas-Epoxy-Basis vorteilhaft in Bezug auf die Handhabung
einer Wasserabsorption. Weiter war es deswegen, weil seine mechanische
Festigkeit hoch ist, erwünscht,
dass das Material auf Glas-Epoxy-Basis als Isolator-Schicht verwendet
wird, um zu erreichen, dass die Leiterplatte die Innen-Durchgangsloch-Struktur über alle
Schichten durch die innere Durchgangsverbindung aufweist.
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Wenn
jedoch einfach versucht wird, die oben beschriebene Innen-Durchgangsloch-Technologie über alle
Schichten auf das Material auf Glas-Epoxy-Basis anzuwenden, tritt
ein Problem dahingehend auf, dass die Schwankungen im Verbindungs-Widerstand
der inneren Durchgangslöcher
ansteigen. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten eine
Untersuchung durch, und sie fanden als Grund dafür heraus, dass das aus Glasfasern
gewebte Stoff-Material, das als Verstärker dient, Schwankungen der
Dichte in einer Richtung in der Ebene aufweist (Abschnitte, in denen
Kette und Schuss übereinander
liegen und solche, in denen dies nicht der Fall ist). Noch spezieller
dehnen sich in dem Heißpress-Prozess
des Erhitzens und des Pressens die Innen-Durchgangslöcher, die
in dem Abschnitt des Verstärkers
mit niedriger Dichte vorgesehen sind (wo die Ketten und die Schusse
nicht einander überlagern)
seitlich aus, da es weniger Verstärkung auf ihren Seitenwand-Flächen gibt.
Mit anderen Worten: Angelegter Druck wird seitlich abgebaut. Folglich
wird eine ausreichende Presskraft nicht in Längsrichtung des Innen-Durchgangslochs aufgebracht,
so dass elektrische Leiter nicht ausreichend verbunden werden können, wodurch
der elektrische Verbindungs-Widerstand steigt.
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Die
Ungleichheit der Dicke und Dichte in der Richtung in der Ebene verursacht
derartige Schwankungen in dem elektrischen Verbindungs-Widerstand
nicht nur in dem Glastuch, das mit einem Epoxy-Harz imprägniert ist,
sondern auch in einem Vliesmaterial einer Materialschicht und einem
Film.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen
Probleme zu lösen
und eine Leiterplatte und ein Verfahren zu deren Herstellung zu
schaffen, das eine Verdrahtung mit hoher Dichte und einen Verbindungs-Widerstand
der Innen-Durchgänge mit
weniger Schwankung erreichen kann, selbst wenn ein Basis-Material,
das eine Verstärker-Schicht
mit Dichte-Verteilung in Richtung ihrer Ebene einschließt, wie beispielsweise
ein Material auf Glas-Epoxy-Basis, als Isolator-Schicht verwendet
wird.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen,
schließt
eine Leiterplatte gemäß der vorliegenden
Erfindung eine elektrische Isolator-Schicht, die aus einer Verstärker-Schicht
mit einer Dichte-Verteilung in Richtung ihrer Ebene gebildet ist,
einen elektrischen Leiter, der in einer Mehrzahl innerer Durchgangslöcher gefüllt ist,
die in der elektrischen Isolator-Schicht in ihrer Dicken-Richtung
vorgesehen sind, und eine Verdrahtungs-Schicht, die mit dem elektrischen
Leiter verbunden ist, ein. Die inneren Durchgangslöcher, die
in einem Hoch-Dichte-Abschnitt der Verstärker-Schicht vorgesehen sind,
sind so ausgebildet, dass sie einen kleineren Querschnitt aufweisen
als die inneren Durchgangslöcher,
die in einem Bereich der Verstärker-Schicht
mit niedriger Dichte vorgesehen sind.
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Als
nächstes
schließt
ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte gemäß der vorliegenden
Erfindung die folgenden Schritte ein: Das Vorsehen einer Mehrzahl
von inneren Durchgangslöchern,
die mit einer elektrisch leitfähigen
Paste gefüllt
werden sollen, in einer Isolator-Schicht, die eine Verstärker-Schicht
mit einer Dichte-Verteilung in Richtung ihrer Ebene aufweist, wobei
die inneren Durchgangslöcher,
die in einem Bereich hoher Dichte der Verstärker-Schicht vorgesehen werden,
so ausgebildet werden, dass sie einen kleineren Querschnitt aufweisen
als die inneren Durchgangslöcher,
die in einem Bereich niedriger Dichte der Verstärker-Schicht vorgesehen werden;
Einfüllen
der elektrisch leitfähigen
Paste in die inneren Durchgangslöcher; und
Auflaminieren einer Verdrahtungs-Schicht oder einer Metall-Folie
zur Bildung einer Verdrahtungs-Schicht, so dass sie mit der elektrisch
leitfähigen
Paste verbunden wird, gefolgt von einem Schritt des Erwärmens und Verpressens.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird es möglich,
eine Leiterplatte und ein Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen,
die eine Verdrahtung mit hoher Dichte und einen Verbindungs-Widerstand
des Innen-Durchgangs mit weniger Schwankung selbst dann erreichen
können,
wenn ein Basis-Material für
eine Isolator-Schicht verwendet wird, das eine Verstärkerplatte
mit einer Dichte-Verteilung in Richtung ihrer Ebene einschließt, wie
beispielsweise ein Material auf Glas-Epoxy-Basis.
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1 ist
eine schematische Aufsicht, die eine Leiterplatte gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die 2A bis 2D sind
Figuren zum Erklären
von Prozessen in einem Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte
(die durchgehende Löcher
aufweist) gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die 3A bis 3B sind
Figuren zur Erklärung
von Prozessen in dem Verfahren zur Herstellung der Leiterplatte
(die durchgehende Löcher
aufweist) gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die 4A bis 4B sind
Figuren, die Prozesse in dem Verfahren zur Herstellung der Leiterplatte (die
durchgehende Löcher
aufweisen) gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erklären.
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Die 5A bis 5D sind
Figuren zum Erklären
des Verfahrens zur Herstellung der Leiterplatte (die nicht-durchgehende
Löcher
aufweist) gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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6 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die eine mehrschichtige Leiterplatte
gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die eine mehrschichtige Leiterplatte
gemäß einer dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die 8A bis 8D sind
Figuren zum Erklären
eines Verfahrens zur Herstellung der Mehrschichten-Leiterplatte
gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die 9A bis 9C sind
Figuren zum Erklären
des Verfahrens zur Herstellung der Mehrschichten-Leiterplatte gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die 10A bis 10B sind
Figuren zum Erklären
des Verfahrens zur Herstellung der Mehrschichten-Leiterplatte gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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11 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die eine Leiterplatte zeigt,
die mit Innen-Durchgangslöchern
verbunden ist, die vorstehende Glasfasern gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufweisen.
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12 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die eine Vier-Schichten-Leiterplatte
zeigt, die in der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erhalten wurde.
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In
dem Fall des Herstellens einer Verbindung durch Druck unter Verwendung
einer elektrisch leitfähigen
Paste wird der Verbindungs-Widerstand der inneren Durchgangslöcher plötzlich instabil
und weist dann eine erhöhte
Schwankung auf, wenn das Verhältnis
(Dicke der Isolator-Schicht/Durchgangsloch-Durchmesser) 1 übersteigt.
So ist es mit dem Ziel, ein Durchgangsloch mit einem kleinen Durchmesser
(beispielsweise einem Durchmesser von 50 μm) in einer Leiterplatte zu
erreichen, bevorzugt, dass die Isolator-Schicht eine Dicke von 50 μm oder weniger
aufweist. Wenn jedoch ein Material auf Glas-Epoxy-Basis oder ein
Material auf Aramid-Epoxy-Basis verwendet wird, hat eine Leiterplatte
als Kern-Substrat üblicherweise
eine Dicke von 50 μm
oder mehr. Darüber
hinaus ist ein übermäßig dünnes Kern-Substrat
nicht bevorzugt, da dessen mechanische Festigkeit verringert ist.
Daher ist bevorzugt, dass eine dünne
Isolator-Schicht eine Dicke von 50 μm oder weniger aufweist und
das Verhältnis
der Dicke der Isolator-Schicht
zum Durchmesser des Durchgangslochs 1 oder kleiner ist.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Verstärker-Schicht
mit einer Dichte-Verteilung in Richtung ihrer Ebene ein Webstoff
oder ein Vliesstoff ist, der aus wenigstens einer Faser gebildet
ist, die gewählt
ist aus der Gruppe, die besteht aus einer synthetischen Faser und
einer anorganischen Faser. Natürlich
kann die Verstärker-Schicht
mit Dichte-Verteilung in Richtung ihrer Ebene ein Film sein, der aus
einem synthetischen Harz gebildet ist.
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Auch
ist es bevorzugt, dass die Verstärker-Schicht
mit Dichte-Verteilung in Richtung ihrer Ebene ein gewebter Stoff
ist, der aus einer Glasfaser gebildet ist. Weiter ist es bevorzugt,
dass die Innen-Durchgangslöcher,
die in den überlappenden
Bereichen von Ketten und Schussen des gewebten Stoffes vorgesehen
werden, der aus der Glasfaser gebildet ist, einen kleineren Querschnitt
aufweisen als die Innen-Durchgangslöcher, die in anderen Bereichen
vorgesehen werden.
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Darüber hinaus
ist es bevorzugt, dass die Innen-Durchgangslöcher, die einen größeren Querschnitt aufweisen,
eine geringere Menge an vorstehenden Fasern an einer Seitenwandungs-Oberfläche aufweisen als
die Innen-Durchgangslöcher,
die einen kleineren Querschnitt aufweisen.
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Darüber hinaus
ist es bevorzugt, dass eine Mehrzahl der Verdrahtungs-Schichten
vorgesehen wird, und wenigstens eine der Verdrahtungs-Schichten
ist in die Isolator-Schicht eingebettet.
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Es
ist bevorzugt, dass die Innen-Durchgangslöcher einen schmalen Querschnitt
in den Hoch-Dichte-Abschnitt der Verstärker-Schicht aufweisen, während die
Innen-Durchgangslöcher einen
großen
Querschnitt in dem Abschnitt der Verstärker-Schicht mit geringer Dichte
aufweisen.
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Auch
kann eine Leiterplatte, die aus einem pressbaren elektrischen Isolationsmaterial
gebildet ist, weiter auf eine Oberfläche der Leiterplatte gemäß der vorliegenden
Erfindung laminiert werden
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Weiter
kann eine Leiterplatte, die aus einem verpressbaren elektrischen
Isolationsmaterial gebildet ist, weiter als Kern-Substrat zwischen
den Leiterplatten gemäß der vorliegenden
Erfindung laminiert werden, die auf beiden Seiten des Kern-Substrats
angeordnet sind.
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Darüber hinaus
wird die Leiterplatte gemäß der vorliegenden
Erfindung als Kern-Substrat
verwendet, und wenigstens eine Leiterplatte, die aus einer Isolator-Schicht
gebildet ist, die dünner
ist als die Isolator-Schicht des Kern-Substrats, kann weiter auf
wenigstens eine Oberfläche
des Kern-Substrats laminiert werden.
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Zusätzlich beträgt der größerer Querschnitt
der Innen-Durchgangslöcher
vorzugsweise das 1,15- bis 10-Fache, noch mehr bevorzugt das 1,4-
bis 5-Fache, besonders bevorzugt das 1,4- bis 2-Fache der Größe des kleineren
Querschnitts. Ein Querschnitts-Unterschied
von weniger als dem 1,15-Fachen macht es schwierig, Schwankungen
im elektrischen Widerstand zu verringern, die durch die Dichte-Schwankungen
der Verstärker-Platte
hervorgerufen werden, während
ein Unterschied von mehr als dem 10-Fachen zu einem übermäßig niedrigen Durchgangs-Widerstand
führt,
was es schwierig macht, Schwankungen in dem Durchgangs-Widerstand
zu verringern.
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Als
nächstes
ist es in einem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung bevorzugt, dass die inneren Durchgangslöcher, die
in dem Hoch-Dichte-Abschnitt der Verstärker-Platte vorgesehen sind, so ausgebildet werden,
dass sie einen kleineren Querschnitt aufweisen als die Innen-Durchgangslöcher, die
in dem Bereich der Verstärker-Schicht
mit niedriger Dichte vorgesehen sind, indem man einen umlaufenden
Bohrer in einer Dicken-Richtung der Verstärker-Schicht einführt und
so ein Durchgangsloch bildet, den Bohrer stoppt, während man
ihn umlaufend hält,
und den Bohrer dann herauszieht.
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Es
ist auch bevorzugt, dass die Innen-Durchgangslöcher, die in dem Hoch-Dichte-Abschnitt der Verstärker-Schicht
vorgesehen sind, so gebildet werden, dass sie einen geringeren Querschnitt
aufweisen als die Innen-Durchgangslöcher, die in dem Abschnitt
der Verstärker-Schicht
mit niedriger Dichte vorgesehen sind, und zwar durch Bearbeiten
mit einem thermischen Laser.
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Weiter
ist es bevorzugt, dass eine Mehrzahl von Verdrahtungs-Schichten
vorgesehen wird, und wenigstens eine der Verdrahtungs-Schichten
ist in die Isolator-Schicht eingebettet.
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Wenn
in der obigen Beschreibung das Material auf Glas-Epoxy-Basis verwendet
wird, ist der Querschnitt der Innen-Durchgangslöcher in dünnen Abschnitten des Glastuchs
vorzugsweise wenigstens 1,15 mal, weiter bevorzugt etwa 1,4 mal
größer als
derjenige der Innen-Durchgangslöcher
in den überlappenden
Bereichen von Ketten und Schussen des Tuchs. Innerhalb dieses Bereichs
wird die Schwankung des Durchgangs-Widerstandes verringert.
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Gemäß einer
Leiterplatte der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Leiterplatte mit
Verbindungs-Widerstand mit weniger Schwankung zu erhalten.
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Gemäß einer
weiteren Leiterplatte der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine
Leiterplatte zu erreichen, die Verbindungs-Widerstand mit weniger
Schwankung und hoher Verbindungs-Zuverlässigkeit aufweist.
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Auch
ist es in einer weiteren Leiterplatte der vorliegenden Erfindung
bevorzugt, dass wenigstens eine der Verdrahtungs-Schichten in die
Isolator-Schicht eingebettet ist. Mit diesem Beispiel ist es möglich, eine
Leiterplatte zu erhalten, die einen Verbindungs-Widerstand mit noch weniger Schwankung
aufweist. Weiter ist es gemäß einer
Mehrschichten-Leiterplatte der vorliegenden Erfindung möglich, eine
Mehrschichten-Leiterplatte zu
erhalten, die Verbindungs-Widerstand mit noch weniger Schwankung über alle
Schichten aufweist.
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Darüber hinaus
ist es gemäß einer
Mehrschichten-Leiterplatte der vorliegenden Erfindung möglich, eine
Mehrschichten-Leiterplatte zu erhalten, die eine feine Verdrahtungs-Schicht auf ihrer
Oberfläche
aufweist, indem man eine Leiterplatte verwendet, die einen Verbindungs-Widerstand
mit wenig Schwankung als Kern-Substrat verwendet.
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Darüber hinaus
kann gemäß einem
Verfahren zu Herstellung einer Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Leiterplatte mit Verbindungs-Widerstand mit weniger Schwankung
leicht hergestellt werden.
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In
dem Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte der vorliegenden
Erfindung ist es bevorzugt, ein Einbetten von wenigstens einer der
Verdrahtungs-Schichten in die Isolator-Schicht einzuschließen. Mit
diesem Beispiel kann eine Leiterplatte, die einen Verbindungs-Widerstand
mit noch weniger Schwankung aufweist, leicht hergestellt werden.
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Weiter
kann gemäß einem
Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichten-Leiterplatte der vorliegenden
Erfindung eine Mehrschichten-Leiterplatte mit einem Verbindungs-Widerstand mit weniger
Schwankung über
alle Schichten leicht hergestellt werden.
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Darüber hinaus
kann gemäß einem
Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichten-Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Mehrschichten-Leiterplatte mit einer feinen Verdrahtungs-Schicht
auf ihrer Oberfläche
leicht hergestellt werden, indem man eine Leiterplatte mit Verbindungs-Widerstand
mit weniger Schwankung als Kern-Substrat
verwendet.
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Als
erstes werden Materialien, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung
verwendet werden, beschrieben.
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(Elektrischer Leiter zum
Bilden eines Innen-Durchgangslochs)
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Ein
elektrischer Leiter, der zur Bildung von Innen-Durchgangslöchern verwendet
wird, kann eine Harz-Zusammensetzung sein, die ein elektrisch leitfähiges Pulver
enthält
(eine elektrisch leitfähige
Paste). Die elektrisch leitfähige
Paste ist bevorzugt, da ihre elektrische Leitfähigkeit ansteigt, wenn sie
verpresst wird.
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Ein
elektrisch leitfähiger
Füllstoff,
wie er hier verwendet wird, kann ein Füllstoff sein, der aus wenigstens
einem Metall gebildet ist, das gewählt ist aus der Gruppe, die
besteht aus Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Palladium, Blei, Zinn,
Indium und Bismuth und einer Legierung davon oder einer Mischung
davon. Es ist auch möglich,
einen beschichteten Füllstoff
zu verwenden, der erhalten wurde durch beschichtungsmäßiges Aufbringen
des oben genannten Metalls oder der oben genannten Legierung auf
eine Kugel, die gebildet wurde aus dem oben genannten Metall oder
der oben genannten Legierung, aus einem Oxid von Aluminium oder
Silicium oder aus einem organischen synthetischen Harz.
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Die
Form des elektrisch leitenden Füllstoffs
ist nicht speziell beschränkt,
sondern kann ein Pulver, ein faserförmiger Füllstoff, ein körnchenförmiges Pulver,
sphärische
Kugeln oder eine Mischung daraus sein.
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Ein
Harz, wie es als Bindemittel der Harz-Zusammensetzung verwendet
wird, kann sein ein flüssiges Epoxy-Harz,
ein Polyimid-Harz, ein Cyanatester-Harz oder ein Phenol-Resol-Harz. Das Epoxy-Harz
kann ein Glycidylether-Epoxy-Harz wie beispielsweise ein Epoxy-Harz
des Bisphenol A-Typs, ein Epoxy-Harz des Bisphenol F-Typs oder ein
Epoxy-Harz des Bisphenol AD-Typs sein oder kann ein Epoxy-Harz sein,
das zwei oder mehr Epoxy-Gruppen enthält, wie beispielsweise ein
alicyclisches Epoxy-Harz, ein Epoxy-Harz des Glycidylamin-Typs oder
ein Epoxy-Harz des Glycidylester-Typs. Dar über hinaus kann auch eine Epoxy-Verbindung, die
eine Epoxy-Gruppe enthält,
als reaktives Verdünnungsmittel
enthalten sein.
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Sofern
erforderlich, können
Zusatzstoffe wie beispielsweise dispergierende Mittel oder ein Lösungsmittel,
beispielsweise Butylcellosolve, Ethylcellosolve, Butylcarbitol,
Ethylcarbitol, Butylcarbitolacetat, Ethylcarbitolacetat oder α-Terpineol
zugegen sein.
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Der
elektrische Leiter der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die
oben beschriebene elektrisch leitfähige Paste beschränkt, sondern
kann ein Innen-Durchgänge
verbindendes Material sein, das eine elektrische Verbindung durch
Druck herstellt, beispielsweise ein Durchgangsstab, der gebildet
ist aus einem Metall wie beispielsweise Gold, Silber, Kupfer, Nickel,
Palladium, Blei, Zinn, Indium oder Bismuth.
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(Elektrische Isolator-Schicht
mit Dichte-Verteilung in Richtung ihrer Ebene)
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Das
Material für
eine elektrische Isolator-Schicht mit Dichte-Verteilung in Richtung
ihrer Ebene kann ein Material auf Glas-Epoxy-Basis sein. Das Material
auf Glas-Epoxy-Basis
ist ein Komposit-Material bzw. Verbund-Material, das erhalten wird
durch Imprägnieren
eines Glas-Webstoffs mit einem Epoxy-Harz. Die Materialien auf Glas-Epoxy-Basis in der
B-Stufe (im halb-gehärteten
Zustand) und diejenigen in der C-Stufe (im gehärteten Zustand) sind im Handel
erhältlich
als Material für
Leiterplatten. Sie sind bevorzugt aufgrund ihrer exzellenten mechanischen
Festigkeit und ihrer Verfügbarkeit
zu niedrigem Preis. Es ist besonders bevorzugt, das Material in
der B-Stufe (im halb-gehärteten
Zustand) zu verwenden, gegenüber
dem Material in der C-Stufe (im gehärteten Zustand). Dies liegt
daran, dass – verglichen
mit dem gehärteten
Zustand – das
Harz in dem halb-gehärteten
Zustand leichter mit einem Laser zu perforieren ist, größere Unterschiede
in der Verarbeitbarkeit gegenüber
einem Glastuch als Verstärker
zeigt und weniger effektiven Druck zum Komprimieren der elektrisch
leitfähigen
Paste benötigt.
Jedoch ist eine elektrische Isolator-Schicht nicht auf diese Beispiele
des Basis-Materials
beschränkt,
sondern kann eine Isolator-Schicht sein, die eine Verstärker-Platte
mit Dichte-Verteilung (Dichte-Schwankung) in Richtung ihrer Ebene
enthält.
Beispielsweise ist es möglich,
eine Verbundmaterial-Platte oder einen Verbundmaterial- Film zu verwenden,
die/der erhalten wird durch Imprägnieren
eines Webstoffs oder eines Vliesstoffs mit einem thermoplastischen
Harz oder einem wärmehärtenden
Harz. Der gewebte Stoff oder das Vliesmaterial können gebildet sein aus organischen
Fasern, wie beispielsweise PBO (Polyparaphenylenbenzobisoxazol)-Fasern,
PBI (Polybenzimidazol)-Fasern, Aramid-Fasern, PTFE (Polytetrafluorethylen)-Fasern,
PBZT (Polyparaphenylenbenzobisthiazol)-Fasern oder allen aromatischen
Polyesternfasern, oder anorganischen Fasern wie beispielsweise Glasfasern.
Das wärmehärtende Harz
kann ein Epoxy-Harz, ein Polyimid-Harz, ein Phenol-Harz, ein Fluorkohlenstoff-Harz,
ein ungesättigtes
Polyester-Harz, ein PPE (Polyphenylenether)-Harz, ein Bismaleinimidtriazin-Harz oder ein Cyanatester-Harz
sein.
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Die
Dicke der elektrischen Isolator-Schicht ist nicht speziell beschränkt, kann
jedoch 0,02 bis 0,5 mm sein, was eine allgemeine Dicke von im Handel
erhältlichen
Isolator-Schichten
ist. Es ist bevorzugt, dass die elektrische Isolator-Schicht ein
Gewicht pro Flächeneinheit
aufweist, das im Bereich 50 bis 800 b/m2 liegt.
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(Abdeck-Film)
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Während des
Herstellungsprozesses dient ein Abdeck-Film dazu, eine Kontamination
durch Stäube zu
verhindern, und dient als Maske, wenn man den elektrischen Leiter
einfüllt,
und sie wird am Ende entfernt. So ist bevorzugt, dass der Abdeck-Film
wenigstens auf der Seite des Füllens
des elektrischen Leiters in einem Prepreg vorgesehen wird. Es ist
auch bevorzugt, dass die Oberfläche,
die mit dem Prepreg in Kontakt kommt einer Ablöse-Behandlung unterzogen wird.
Das Material für
den Abdeck-Film ist nicht speziell beschränkt, sondern kann beispielsweise
eines sein, das erhalten wird durch Aufbringen eines Trennmittels
auf Silicon-Basis auf einen PET (Polyethylenterephthalat)-Film oder
ein PEN (Polyethylennaphthalat)-Film. Wenn die elektrisch leitfähige Paste
durch Drücken
eingeführt
wird, wird ein Überschuss
an elektrisch leitfähiger
Paste, der so dick ist wie der Abdeck-Film, oberhalb des Innen-Durchgangslochs
bereitgestellt. Nachdem der Abdeck-Film letztlich abgeschält wurde,
steht die elektrisch leitfähige
Paste von den Innen-Durchgangslöchern
hervor. Dieses Hervorstehen entspricht der Dicke, die in einem Heiß-Press-Prozess
verpresst werden soll. Dementspre chend werden dann, wenn der Abdeck-Film
dicker wird, die Innen-Durchgangslöcher mehr komprimiert, um einen niedrigeren
Verbindungs-Widerstand zu erhalten. Andererseits reißt ein übermäßig dicker
Abdeck-Film die elektrisch leitfähige
Paste heraus, wenn er abgeschält
wird. Beispielsweise ist die Dicke des Abdeck-Films vorzugsweise
35 μm oder
weniger, wenn das Innen-Durchgangsloch einen Durchmesser von 200 μm oder weniger
hat, während
sie vorzugsweise 20 μm
oder weniger ist, wenn das Innen-Durchgangsloch
einen Durchmesser von 100 μm
oder weniger aufweist.
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(Metall-Folie)
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Ein
spezielles Beispiel einer Metall-Folie schließt eine Elektrolyt-Kupfer-Folie
und eine gewalzte Kupfer-Folie ein. In dem Fall der Elektrolyt-Kupfer-Folie
ist es möglich,
eine im Handel erhältliche
Kupfer-Folie mit einer Dicke von etwa 3 bis 70 μm zu verwenden. Eine dünne Kupfer-Folie,
speziell eine Folie mit einer Dicke von 9 μm oder weniger kann mit einem
Träger
versehen werden, um leichter gehandhabt werden zu können. Bezüglich der
Oberflächenrauheit
der Kupfer-Folie liegt eine mittlere Rauheit Rz im Bereich von beispielsweise 0,5
bis 10 μm.
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Im
Folgenden findet sich eine Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung mit Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.
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Erste Ausführunsgsform
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1 ist
eine schematische Aufsicht, die eine Leiterplatte gemäß der ersten
Ausführungsform
zeigt. Die vorliegende Ausführungsform
ist gerichtet auf den Fall, in dem ein Material auf Glas-Epoxy-Basis
als Isolator-Schicht verwendet wird, die eine Verstärker-Platte 101 mit
einer Dichte-Verteilung in Richtung ihrer Ebene einschließt. Um die
Erklärung
zu erleichtern, zeigt 1 Schusse 102a und
Ketten 102b eines Glas-Gewebematerials
innerhalb des Basismaterials. Ein Innen-Durchgangsloch 103,
das in einem Abschnitt vorgesehen wird, der von einem überlappenden
Abschnitt von Glasfasern (einem Hoch-Dichte-Abschnitt der Verstärkerplatte)
verschieden ist, hat einen größeren Querschnitt
als ein Innen-Durchgangsloch 104, das in dem überlappenden
Abschnitt vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform ist der Querschnitt
des Innen- Durchgangslochs 103 in
dem dünnen
Abschnitt des Glas-Gewebes vorzugsweise 1,15 mal, noch mehr bevorzugt
wenigstens 1,4 mal, größer als
derjenige des Durchgangslochs 104 in dem überlappenden
Abschnitt des Gewebes. Innerhalb dieses Bereichs wird die Schwankung
des Durchgangs-Widerstandes verringert.
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Eine
Leiterplatte gemäß der vorliegenden
Erfindung kann wie folgt hergestellt werden.
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Zuerst
wird eine Verbindungs-Zwischenstufe hergestellt. Abdeck-Filme 202 werden
vorgesehen durch Thermokompressions-Binden eines Materials auf Glas-Epoxy-Basis
auf beiden Oberflächen
(eines Glas-Epoxy-Prepregs 201) in der B-Stufe (in der
halbgehärteten
Stufe). Danach werden innere Durchgangslöcher (durchgehende Löcher 203 und 203' in der vorliegenden
Ausführungsform)
an gewünschten
Positionen mittels eines mechanischen Bohrers gebildet (siehe 2A).
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Als
nächstes
werden die Innen-Durchgangslöcher
mit einer elektrisch leitfähigen
Paste 204 durch Drucken gefüllt, und danach werden die
Abdeck-Filme 202 abgeschält, wodurch eine Verbindungs-Zwischenstufe 205 fertig
gestellt wird (siehe 2B).
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Als
eine beispielhafte Bedingung für
den Perforationsprozess in 2A werden
die Durchgangslöcher 203 und 203' mit einer Verarbeitungs-Geschwindigkeit
von etwa 133 Löchern
pro Minute mit einem Bohrer gebildet, der einen Durchmesser von
150 μm und
eine Absenk-Geschwindigkeit von 2 m pro Minute aufweist. Nachdem
das Loch gebildet wurde, wird der Bohrer in der unteren Position
angehalten, während
man ihn für beispielsweise
etwa 0,2 s weiter umlaufen lässt,
und wird dann herausgezogen.
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In
diesem Fall bleibt der Durchmesser des Lochs 203 in dem
dichten Abschnitt intakt, da die Fasern als Verstärkungen
dienen, während
derjenige des Lochs 203' in
dem dünnen
Abschnitt (der an Harz reiche Abschnitt) steigt, und zwar aufgrund
der während
der Verarbeitung gebildeten Wärme,
aufgrund der leichten Ablenkungen des Bohrer-Zentrums oder dergleichen. Mit anderen
Worten: Der Loch-Durchmesser schwankt kontinuierlich gemäß der Menge
an Fasern in dem bearbeiteten Abschnitt, dass der Loch- Durchmesser umgekehrt
proportional zur Faser-Dichte in dem zu perforierenden Abschnitt
ist. Der Ausdruck „umgekehrt
proportional" bezieht
sich nicht auf einen Zustand, der umgekehrt proportional im mathematischen
Sinn ist, sondern bedeutet, dass der Loch-Durchmesser in dem Abschnitt
einer erhöhten
Verstärker-Dichte
klein ist, während
der Loch-Durchmesser in dem Abschnitt mit einer verringerten Verstärker-Dichte groß ist. Nachfolgend wird
dieser Begriff in diesem Sinn verwendet.
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In
einem üblichen
Herstellungsverfahren der Leiterplatte wird der Bohrer normalerweise
unmittelbar nach Eindringen in das Material herausgezogen. Dies
dient zur Sicherstellung der Loch-Qualität (Bilden von Löchern mit
einem einheitlichen Durchmesser) und verhindert den Bohrerbruch
und verbessert die Effizienz. In diesem Fall werden Löcher, die
im wesentlichen denselben Durchmesser haben, ohne Rücksicht
auf die Faser-Dichte gebildet.
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Wenn
beispielsweise Löcher
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
gebildet wurden durch Verwenden eins Prepregs mit einer Dicke von
etwa 70 μm,
hatten die Löcher
in den überlappenden
Abschnitten der Ketten und Schusse des Glas-Materials (die Abschnitte
der Glasfasern mit höchster
Dichte) einen Durchmesser von 150 μm, hatten diejenigen in den
dünnen
Abschnitten des Materials (Abschnitte der Glasfasern mit geringster
Dichte) einen Durchmesser von 180 μm, und hatten diejenigen in
dem Rest einen Durchmesser, der schwankte von 150 bis 180 μm, und zwar
umgekehrt zur Glasfaser-Dichte. Die Löcher, die in den überlappenden
Abschnitten der Ketten und Schusse des Glas-Gewebes vorgesehen wurden,
waren klein genug, um sich in die überlappenden Abschnitte einzupassen.
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Als
nächstes
wurden Metall-Folien 206 mit einer Dicke von 18 μm zum Bilden
eines Verdrahtungs-Musters auf beiden Oberflächen der Verbindungs-Zwischenstufe 205 aufgelegt,
gefolgt von einem Erhitzen und Verpressen mit einer Heißpresse
(siehe 2C). Die Bedingung der Heißpresse
kann die für
allgemeine Leiterplatten sein und liegt beispielsweise bei 180° C bis 250° C bei 30
bis 200 kgf/cm2 für 0,5 bis 2 h. Dieses Verfahren
härtet
das Harz in dem Prepreg und das Harz in der elektrisch leitfähigen Paste, so
dass die Metall-Folien an dem Prepreg angehaftet werden und die
Metall-Folien auf beiden Seiten über
die elektrisch leitfähige
Paste elektrisch miteinander verbunden werden.
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Zum
Schluss wird die Metall-Folie zu einem Verdrahtungsmuster 207 verarbeitet,
wodurch eine zweiseitige Leiterplatte 208 (siehe 2D)
fertig gestellt wird. Das Verdrahtungsmuster kann mit einer allgemeinen Verdrahtungsverarbeitungs-Technik
für Leiterplatten
wie beispielsweise durch Photolithographie verarbeitet werden.
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Der
Verbindungs-Widerstand des Innen-Durchgangslochs sinkt mit steigendem
Querschnitt des Innen-Durchgangslochs. Auch wird dann, wenn der
wirksame Druck, der auf die elektrisch leitfähigen Füllstoffe (einen elektrisch
leitenden Füllstoff
und eine Kupfer-Folie) größer wird,
die Zahl und die Größe der Kontakte größer, wodurch
der Verbindungs-Widerstand verringert wird. Um den wirksamen Druck
zu erhöhen,
ist es nicht nur nötig,
den Druck der Heißpresse
zu erhöhen,
sondern auch eine Struktur anzunehmen, in der eine Seitenwandoberfläche des
Innen-Durchgangslochs sich nicht seitlich ausdehnt. In dieser Ausführungsform kann
eine derartige Struktur erhalten werden durch Vorsehen der Löcher, die
klein genug sind, um sich in die überlappenden Abschnitte des
Glasgewebes einzupassen.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Innen-Durchgangslöcher (durchgehende
Löcher) so
ausgebildet, dass sie einen Durchmesser von 150 μm in den Abschnitten höchster Dichte
des Verstärkers (der überlappenden
Abschnitte der Faser des Glasgewebes) aufweisen, da die Seitenwandoberflächen dieser Abschnitte
sich nicht leicht ausdehnen. Die Innen-Durchgangslöcher werden
so ausgebildet, dass sie einen Durchmesser von 180 μm in den
Abschnitten des Verstärkers
mit niedrigster Dichte aufweisen (den dünnen Abschnitten des Glas-Gewebes),
da der wirksame Druck leicht aufgebracht werden kann. In den anderen
Abschnitten werden die Innen-Durchgangslöcher so gebildet, dass sie
einen Durchmesser aufweisen, der im Bereich von 150 bis 180 μm schwankt,
umgekehrt zur Glasfaser-Dichte. Die Innen-Durchgangslöcher der
vorliegenden Ausführungsform,
die unter den oben genannten Perforations-Bedingungen produ ziert
wurden, können
einen Verbindungswiderstand mit einer sehr kleinen Schwankung von
etwa 2 bis 3 mΩ erreichen.
Jedoch ist der Durchmesser der Innen-Durchgangslöcher nicht auf die vorstehend
beschriebenen Werte beschränkt.
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Die
oben beschriebenen Verbindungs-Zwischenstufen 205 und die
Metall-Folie 206 werden auf beiden Seiten der zweiseitigen
Leiterplatte 208 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
als Kernsubstrat übereinander
gelegt (siehe 3A), und das Kernsubstrat und
die Prepregs werden mit der Heißpresse
wie in dem Fall der zweiseitigen Leiterplatte laminiert. Zum Schluss
werden die Metall-Folien zu einem Verdrahtungsmuster 209 verarbeitet,
wodurch man eine vierschichtige Leiterplatte erhält (siehe 3B).
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Weiter
kann eine Mehrschichten-Leiterplatte hergestellt werden durch Wiederholen
des oben beschriebenen Laminier-Prozesses unter Verwendung der Mehrschichten-Leiterplatte aus
Kernsubstrat.
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In
der Mehrschichten-Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung
sind die Verdrahtungs-Schichten 207 des Kernsubstrats in
die Prepregs eingebettet, die auf beide Seiten des Kernsubstrats
laminiert werden sollen. In anderen Worten, erhöht sich deswegen, weil die
Verdrahtungs-Schichten auch in die Innen-Durchgangsabschnitte eingebettet
sind, die Verpressbarkeit der Innen-Durchgangslöcher während des Pressprozesses, und
dadurch werden der Verbindungs-Widerstand weiter gesenkt und dessen
Schwankungen reduziert.
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Auch
können
in der doppelseitigen Leiterplatte die Verdrahtungs-Schichten eingebettet
werden, indem man ein Verdrahtungs-Übertragungs-Verfahren anwendet,
wodurch man einen noch niedrigeren Verbindungs-Widerstand mit weniger
werdenden Schwankungen in einer ähnlichen
Weise erhält.
Noch spezieller ist es – wie
in 4A gezeigt – möglich, zu
verwenden, was eine mit einem Träger
versehene Metall-Folie genannt wird, die erhalten wird durch Bilden
einer Metall-Folie auf einem Trägersubstrat
(einem Träger).
Ein Beispiel der mit dem Träger 211 versehenen
Metall-Folie schließt
im Han del erhältliche
Metall-Folien ein, die erhalten werden durch Laminieren einer Kupfer-Folie auf einen Aluminium-Träger über eine
Trennschicht. Im Fall der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Kupfer-Folie mit einem Muster
versehen, indem man sie mit Eisen(III)-chlorid-Lösung oder einer Ammoniumpersulfat-Lösung vorher ätzt, und
dann werden die Verdrahtungsschichten 210 auflaminiert,
so dass sie in die Verbindungs-Zwischenstufe 205 eingebettet
sind. Danach kann der Aluminium-Träger entfernt
werden, indem man in mit Chlorwasserstoffsäure oder dergleichen ätzt (siehe 4B).
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Das
Verfahren zur Bildung der durchgehenden Löcher unter Verwendung des mechanischen
Bohrers in der vorliegenden Ausführungsform
ist natürlich
nicht auf das obige Verfahren beschränkt, sondern kann jedes beliebige
Verfahren sein, bei dem Bohrer verwendet werden, die unterschiedliche
Durchmesser haben. Mit anderen Worten: Die Innen-Durchgangslöcher in
den Bereichen, die verschieden sind von den überlappenden Bereichen der
Glasfasern (dem Hoch-Dichte-Abschnitt der Verstärkungsplatte), werden gebildet
mit einem Bohrer mit einem kleineren Durchmesser als demjenigen,
wie er zur Bildung der Innen-Durchgangslöcher in den überlappenden
Bereichen verwendet wird. Der Bohrer-Durchmesser muss entsprechend
der Dichte-Verteilung bei jedem Arbeitsschritt gewählt werden,
wenn die Dichte-Verteilung des Verstärkers unregelmäßig ist. Andererseits
ist es bevorzugt, den Verstärker
mit regelmäßiger Dichte-Verteilung
zu verwenden, wie beispielsweise einen Glaswebstoff, da ein derartiger
gesonderter Prozess nicht benötigt
wird (oder verringert wird, so dass der Prozess einfach wird).
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Im
Unterschied zu dem obigen Verfahren zur Bildung der Durchgangslöcher können die
Innen-Durchgangslöcher
(durchgehende Löcher)
gemäß der vorliegender
Erfindung in ähnlicher
Weise gebildet werden durch ein reguläres Perforations-Verfahren
von Leiterplatten, d. h. mittels eines Kohlendioxid-Gas-Lasers,
eines YAG-Lasers oder eines Excimer-Lasers oder durch Lochstanzen.
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Wie
in 11 gezeigt, haben dann, wenn die Durchgangslöcher durch
den Kohlendioxid-Gas-Laser gebildet werden, die Innen-Durchgangslöcher 702,
die in den Hoch- Dichte-Abschnitten
der Glasfasern gebildet werden (Innen-Durchgangslöcher mit
kleinem Durchmesser), viele Glasfasern 704, die in Richtung
auf das Innere der Innen-Durchgangslöcher hervorstehen.
Andererseits haben Innendurchgangslöcher 701, die in den Niedrig-Dichte-Abschnitten
der Glasfasern gebildet werden (Innen-Durchgangslöcher mit einem großen Durchmesser),
relativ dazu weniger Glasfasern 703, die in Richtung auf
das Innere der Innen-Durchgangslöcher
hervorstehen. Mit einer derartigen Struktur haften die Innen-Durchgangslöcher und
das Material auf Glas-Epoxy-Basis
der umgebenden Isolator-Schicht gut aneinander über einen Anker-Effekt, wodurch
die Festigkeit in Bezug auf eine mechanische (oder eine thermische)
Spannung erhöht
wird. Dies erhöht
die Zuverlässigkeit
der Verbindung der Innen-Durchgangslöcher, die
einen kleinen Durchmesser aufweisen. Da die Innen-Durchgangslöcher mit
einem kleinen Durchmesser weniger Kontakte mit den elektrischen
Leitern haben, besteht eine Wahrscheinlichkeit dafür, dass
ihre Verbindungs-Zuverlässigkeit
geringer wird als diejenige der Innen-Durchgangslöcher, die
einen großen
Durchmesser aufweisen. Jedoch kann die Verbindungs-Zuverlässigkeit
der Innen-Durchgangslöcher mit
einem kleinen Durchmesser durch das obige Verfahren gesteigert werden,
was es möglich
macht, die Verbindungszuverlässigkeit
des gesamten Substrats zu verbessern.
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Im
Fall einer Verwendung eines Kohlendioxid-Glas-Lasers kann beispielsweise
ein Kohlendioxid-Gas-Laser mit einer Wellenlänge von 9,4 oder 10,6 μm verwendet
werden. Die Schusszahl ist in passender Weise 1 bis 3. In diesem
Beispiel wurde die Wirkung der vorliegenden Erfindung größer, wenn
die Wellenlänge anstieg
und die Schusszahl sank. Der Perforations-Prozess macht Gebrauch
vom Unterschied der Verarbeitbarkeit, der verursacht wird durch
den Unterschied der Dichte-Verteilung des Glas-Matten-Basismaterials, wenn dieses mit
demselben Laser bestrahlt wird. Diese Beziehung wird nachfolgend
gezeigt.
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Als
nächstes
wird die Wellenlänge
des Laserstrahls beschrieben. In einem Laser, der dieselbe Energie aufweist,
reduziert allgemein ein Rückgang
der Wellenlänge
den Laserpunkt-Durchmesser und erhöht damit die Energiedichte
des Lasers. Der Laser, der eine große Energiedichte aufweist,
macht es leichter, eine Platte, die von einer Glasplatte Gebrauch
macht, zu perforieren, die allgemein schwierig zu perforieren ist,
und dadurch werden Löcher
gebildet, die einen Durchmesser mit weniger Schwankung aufweisen,
ungeachtet der Dichte-Verteilung des Basismaterials. Andererseits
dehnt eine Erhöhung
der Wellenlänge
den Laserpunkt-Durchmesser aus und reduziert damit die Energiedichte.
Dementsprechend kann ein Abschnitt des Matrix-Harzes, der leicht
zu perforieren ist, leicht perforiert werden, während der Abschnitt der Glasmatte
schwierig zu perforieren ist, so dass er zu der Dichte-Verteilung
des Basismaterials neigt. Mit anderen Worten: Die überlappenden
Bereiche der Ketten und Schusse der Glasmatte werden mit kleinen
Löchern
versehen, während
die dünnen
Abschnitte mit großen
Löchern
versehen werden. Daher ist es bevorzugt, dass die Wellenlänge des
Laserstrahls groß ist.
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Im
Folgenden wird die Schuss-Zahl beschrieben. Bei der Laser-Bestrahlung
erhöht
eine Erhöhung
der Schuss-Zahl die Gesamtmenge an Energie-Einstrahlung. Beispielsweise
erfordern zwei Schüsse
zweimal so viel Energie wie ein Schuss. Damit erhöht eine
Mehrzahl von Schüssen
an einer Position die Gesamtmenge an Energie, so dass die Glasmatte,
die nicht durch den ersten Schuss bearbeitet werden konnte, durch
den zweiten oder den dritten Schuss perforiert werden kann, wodurch
man einen einheitlichen Durchmesser erhält, ungeachtet der Dichte-Verteilung
in dem Basismaterial. Andererseits erhöht die geringe Schuss-Zahl
die Empfänglichkeit
gegenüber
der Dichte-Verteilung
des Basismaterials. Mit anderen Worten: Die überlappenden Abschnitte der
Ketten und Schusse der Glasmatte werden mit kleinen Löchern versehen,
während
die dünnen Abschnitte
mit großen
Löchern
versehen werden. Daher ist es bevorzugt, dass die Schuss-Zahl 1
bis 3 ist.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung sind die Innen-Durchgangslöcher durchgehende
Löcher,
sie können
jedoch auch nicht-durchgehende Löcher
sein. Das Verfahren zur Herstellung der Leiterplatte im Fall nicht-durchgehender
Löcher
ist in 5A bis 5D veranschaulicht.
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Zuerst
wird ein Verdrahtungs-Übertragungsmaterial,
das mit einem Verdrahtungsmuster 302 versehen ist, auf
eine Oberfläche
eines Prepregs 301 aufgebracht, so dass die Verdrahtung
auf der Oberfläche
des Prepregs angeordnet ist, während
ein Abdeckfilm 304 auf dessen Oberfläche angeordnet wird, und danach
werden diese zeitweise durch Druck befestigt. Als nächstes werden
blinde Durchgangslöcher
(nicht-durchgehende Löcher) 305 an
gewünschten
Positionen durch einen Kohlendioxid-Gas-Laser oder dergleichen gebildet (siehe 5A)
und werden danach mit einem elektrischen Leiter (einer elektrisch
leitfähigen
Paste) 306 gefüllt.
Anschließend
wird der Abdeckfilm entfernt (siehe 5B), und
eine Metall-Folie 307 wird über die Seite aufgebracht,
auf der der Abdeckfilm entfernt wurde, und dem folgt ein Schritt
des Erhitzens und Verpressens mit einer Heißpresse (siehe 5C).
Die Metall-Folie wird zu einem Verdrahtungsmuster 308 verarbeitet,
und dann wird ein Trägersubstrat 303 des
Verdrahtungs-Übertragungsmaterials
entfernt, wodurch eine zweiseitige Leiterplatte fertig gestellt
wird (siehe 5D). Wenn ein in Schichten vorliegendes
Produkt (ein Leiterplatten-Übertragungsmaterial)
verwendet wird, dessen Metall-Folie über ein Verdrahtungsmuster
als Übertragungsmaterial
verarbeitet wurde und der oben beschriebene Prozess notwendige Male
wiederholt wird, ist es möglich,
eine Mehrschichten-Leiterplatte
herzustellen. Mit diesen Verfahren ist es deswegen, weil Durchgangslöcher an
Positionen gemäß der Position
des Verdrahtungsmusters gebildet werden, möglich, die Dimensions-Genauigkeit
zu verbessern.
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Zweite Ausführunsgsform
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6 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die eine Mehrschichten-Leiterplatte
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Mehrschichten-Leiterplatte
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hat eine Struktur, in der die Leiterplatte, die in der ersten Ausführungsform
beschrieben wurde, auf wenigstens eine Oberfläche eines Kern-Substrats laminiert
wurde, das gebildet wurde aus einem komprimierbaren Isolator-Basismaterial.
In dieser Figur wird eine doppelseitige Leiterplatte 401 eines
Aramid-Epoxy-Substrats als Kern-Substrat verwendet, und Leiterplatten 402,
die aus einem Material auf Glas-Epoxy-Basis gebildet wurden, wie
es in der ersten Ausführungsform
beschrieben wurde, werden auf beide Seiten des Kern-Substrats auflaminiert.
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Die
Mehrschichten-Leiterplatte gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
kann wie folgt hergestellt werden.
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Zuerst
wird eine doppelseitige Leiterplatte hergestellt unter Verwendung
eines Aramid-Epoxy-Prepregs.
Abdeck-Filme werden zeitweise durch Druck auf beide Oberflächen des
Aramid-Epoxy-Prepregs befestigt, und danach werden durchgehende
Löcher
gebildet. Die durchgehenden Löcher
können
in der Weise gebildet werden, dass sie einen Durchmesser von 200 μm aufweisen,
und zwar beispielsweise durch einen Kohlendioxid-Gas-Laser. Das
Aramid-Epoxy-Prepreg ist ein Verbundmaterial, das erhalten wird
durch Imprägnieren
eines Vliesmaterials aus Aramid-Fasern mit einem Epoxy-Harz. Da
das Aramid-Epoxy-Prepreg viele Poren darin aufweist und damit verpressbar
ist, können
Innen-Durchgangslöcher
eine Verbindungs-Zuverlässigkeit mit
weniger Schwankung selbst ohne Verwendung des Verfahrens erreichen,
das in der ersten Ausführungsform
beschrieben ist. Es erübrigt
sich, festzustellen, dass es bevorzugt ist, den Loch-Durchmesser entsprechend
der Dichte des Verstärkers
(in diesem Fall: des Aramid-Vliesmaterials)
zu ändern
und so noch weniger Schwankung zu erreichen, wie in der ersten Ausführungsform
gezeigt ist.
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Als
nächstes
werden die durchgehenden Löcher
mit einer elektrisch leitfähigen
Paste gefüllt,
und der Abdeckfilm wird entfernt, wodurch eine Verbindungs-Zwischenstufe
fertig gestellt wird, die aus dem Aramid-Epoxy-Basismaterial gebildet
ist. Danach kann eine doppelseitige Leiterplatte aus dem Aramid-Epoxy-Substrat
erhalten werden wie in der ersten Ausführungsform. Darüber hinaus
können
die durchgehenden Löcher
unter Verwendung eines Lasers oder eines Bohrers gebildet werden.
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Unter
Verwendung dieser Anordnung als Kern-Substrat werden die Verbindungs-Zwischenstufen und die
in der ersten Ausführungsform
beschriebenen Metall-Folien auf beiden Seiten des Kern-Substrats übereinander
gelegt, mit einer Heißpresse
wie in der ersten Ausführungsform
aufeinander laminiert, und danach werden die Metall-Folien zu einem
Verdrahtungsmuster verarbeitet. So wird eine Vier-Schichten-Leiterplatte
(vier Schichten gibt hier vier Verdrahtungsschichten an) fertig
gestellt. Das verpressbare Kern-Substrat kann eine Mehrschichten-Leiterplatte
sein. 12 zeigt ein Beispiel der vier
Verdrahtungs-Schichten als Kern-Substrat.
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Sofern
nötig,
kann eine Mehrschichten-Leiterplatte mit noch mehr Schichten hergestellt
werden unter Verwendung der Mehrschichten-Leiterplatte gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
als Kern-Substrat und Wiederholen des Prozesses gemäß der vorliegenden
Ausführungsform.
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In
der Mehrschichten-Leiterplatte gemäß der vorliegenden Ausführungsform
werden die Verdrahtungs-Schichten in alle Isolator-Schichten des
Glas-Epoxy-Basismaterials eingebettet. So ist es – wie in
der ersten Ausführungsform
beschrieben – möglich, einen
Verbindungs-Widerstand mit noch weniger Schwankung zu erreichen.
Obwohl die Verdrahtungs-Schicht nicht in das Kern-Substrat eingebettet
wurde, gleicht die Verpressbarkeit des Aramid-Epoxy-Prepregs dies
aus, so dass die Innen-Durchgangslöcher ausreichend
verpresst werden können.
Mit anderen Worten: Die Mehrschichten-Leiterplatte gemäß der vorliegenden
Erfindung kann einen Verbindungs-Widerstand mit noch weniger Schwankung über alle
Schichten erreichen. Darüber
hinaus wird es dann, wenn die Glas-Epoxy-Basismaterialien auf beiden
Seiten la miniert werden, weniger wahrscheinlich, dass das Material
auf Aramid-Epoxid-Basis freiliegt und Feuchtigkeit absorbiert. Weiter
ist es deswegen, weil das Material auf Glas-Epoxy-Basis eine ausgezeichnete
mechanische Festigkeit aufweist, möglich, ein Substrat mit besserer
mechanischer Festigkeit als die Mehrschichten-Leiterplatte zu erhalten,
die von dem Material auf Aramid-Epoxy-Basis allein gebildet wird.
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Dritte Ausführungsform
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7 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die eine Mehrschichten-Leiterplatte
gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Mehrschichten-Leiterplatte
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
hat eine Struktur, in der eine Leiterplatte 501 gemäß der ersten
oder der zweiten Ausführungsform
als Kern-Substrat verwendet wird und eine Leiterplatte 502 mit
einer Isolator-Schicht, die dünner ist
als diejenige des Kern-Substrats, wird auf wenigstens eine Oberfläche des
Kern-Substrats auflaminiert. In einer dünneren Isolator-Schicht ist
es möglich,
feinere Innen-Durchgangslöcher mit
geringerem Widerstand zu bilden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass
sogar dann, wenn der Loch-Durchmesser derselbe ist, eine Reduktion
der Länge
des Innen-Durchgangslochs, nämlich
der Dicke der Isolator-Schicht, den Verbindungs-Widerstand senkt.
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Im
Folgenden findet sich eine Beschreibung des Falls der Verwendung
der Vierschichten-Leiterplatte der zweiten Ausführungsform als Kern-Substrat
und eines Polyimid-Films
als Isolator-Schicht, die dünner
ist als diejenige des Kern-Substrats.
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Die
Mehrschichten-Leiterplatte gemäß der vorliegenden
Erfindung kann wie folgt hergestellt werden. Zuerst wird das Verfahren
zur Herstellung eines Substrats der Isolator-Schicht des Polyimid-Films beschrieben.
Ein Abdeck-Film 604 wird auf eine Oberfläche eines
Films (eine dünne
Isolator-Schicht 603) angeordnet, die durch Bilden von
Klebe-Schichten 602 auf beiden Oberflächen eines Polyimid-Films 601 erhalten
wird, wie dies in 8A gezeigt ist, und ein Verdrahtungsmuster,
das mit einem Träger 605 versehen
ist, wird auf dessen andere Oberfläche vorgesehen, und dann werden
sie zeitweise durch Druck befestigt, wie dies in 8B gezeigt
ist. Die Klebe-Schichten 602 können ein Kleber auf Polyimid-Basis
oder ein Kleber auf Epoxy-Basis sein. Hinsichtlich der Dicke des
Films werden Klebe-Schichten von 5 μm Dicke jeweils auf beiden Oberflächen eines
Polyimid-Films von 13 μm
Dicke gebildet, um nur ein Beispiel zu nennen. Der Abdeckfilm kann
derselbe sein wie derjenige der ersten Ausführungsform. Auch kann das Verdrahtungsmuster
dasjenige sein, das erhalten wurde durch Bilden eines Verdrahtungsmusters
auf einer Kupfer-Folie, die mit einem Träger versehen ist, wie er für ein Transfer-Verfahren
verwendet wird, welches in der ersten Ausführungsform beschrieben ist.
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Als
nächstes
werden – wie
in 8C gezeigt – nicht-durchgehende
Löcher
in dem Film gebildet, und diese werden mit einem elektrischen Leiter 606 gefüllt, und
danach wird der Abdeckfilm entfernt. So wird eine doppelseitige
Zwischenstufe 614 aus einem eine Schaltung übertragenden
Material fertig gestellt. Die nicht-durchgehenden Löcher können gebildet
werden durch ein Laser-Perforations-Verfahren. Beispielsweise kann
ein UV-YAG-Laser (Dritte Harmonische: Wellenlänge 355 nm) verwendet werden.
Der UV-YAG-Laser ist bevorzugt, da es möglich ist, feine, nicht-durchgehende
Löcher
(mit einem Durchmesser von etwa 30 bis 50 μm in der vorliegenden Ausführungsform)
zu bilden, ohne die Kupfer-Folie zu schädigen.
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Der
elektrische Leiter kann eine elektrisch leitfähige Paste sein, wie in der
ersten Ausführungsform. Die
elektrisch leitfähige
Paste kann durch Drucken unter Verwendung einer Quetschwalze eingefüllt werden. Es
ist bevorzugt, dass der Druck während
oder nach dem Füllen
der nicht-durchgehenden Löcher
reduziert ist. Diese Druck-Reduktion dient zur Entfernung von Fehlstellen,
die auftreten, wenn man die Paste von einer Öffnung her einfüllt. Auch
ist es bevorzugt, dass eine aufgeraute Kupfer-Folie, deren Oberfläche mit
Rauheit versehen wird, als Kupfer-Folie verwendet wird, um sie temporär auf der
Klebe-Schicht zu befestigen, wobei man einen Raum lässt (einen
schmalen Raum, der der Rauheit der Kupfer-Folie-Oberfläche entspricht
und kleiner ist als ein elektrisch leitender Füllstoff der elektrisch leitfähigen Paste).
Dies geschieht, da das Harz, das in der elektrisch leitfähigen Paste
enthalten ist, aus diesem Raum während
des Füllens
der elektrisch leitfähigen
Paste oder während
des Komprimierens entweicht, so dass der Anteil an elektrisch leitfähigem Pulver,
das in dem Innen-Durchgangsloch enthalten ist, steigt, wodurch man
noch niedrigeren Widerstand erreicht.
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Danach
wird – wie
in 8D gezeigt – eine
Metall-Folie 607 über
die doppelseitige Zwischenstufe 614 aus eine Schaltung übertragendem
Metall auf der Seite gelegt, von der der Abdeckfilm entfernt wurde,
gefolgt von einem Erhitzen und Verpressen mittels einer Heißpresse.
Zu diesem Zeitpunkt wird das Verdrahtungsmuster in die Klebeschicht 602 eingebettet.
Die Bedingung der Heißpresse
kann dieselbe sein wie diejenige in der ersten Ausführungsform.
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Danach
wird die Metall-Folie zu einem Verdrahtungsmuster 608 durch
ein normales Photolithographie-Verfahren verarbeitet, wodurch ein
doppelseitiges, eine Schaltung übertragendes
Material fertig gestellt wird, das mit einem Träger 609 versehen ist
(siehe 9A).
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Bei
Verwenden des doppelseitigen, eine Schaltung übertragenden Materials, das
mit dem Träger 609 versehen
ist, als Metall-Folie, die mit dem Träger versehen ist, und Wiederholen
des oben beschriebenen Prozesses ist es möglich, eine mehrschichtige Übertragungsmaterial-Zwischenstufe 610 (siehe 9B)
und ein mehrschichtiges Schaltungs-Übertragungsmaterial 611 herzustellen
(siehe 9C). Die obige Beschreibung ist
gerichtet auf den Fall der Verwendung des Polyimid-Films als Isolator-Schicht, die dünner ist
als die des Kern-Substrats. Jedoch ist auch möglich, diejenige zu verwenden,
die erhalten wurde durch Bilden eines Klebers auf einem Film, der
aus einem Material wie beispielsweise BCB (Benzocyclobuten), PTFE
(Polytetrafluorethylen), Aramid, PBO (Polyparaphenylenbenzobisoxazol)
oder jedem aromatischen Polyester gebildet ist. Bei Verwendung eines
thermoplastischen Films kann der Film ohne einen Kleber verwendet
werden, da der Film selbstklebend wird, wenn er erhitzt wird.
-
Als
nächstes
wird das Übertragungsmaterial
auf das Kern-Substrat laminiert.
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Das
Kern-Substrat kann eine Leiterplatte 612 sein, wie sie
in der ersten oder zweiten Ausführungsform beschrieben
wurde. Die Übertragungsmaterial-Zwischenstufe 610 wird
auf wenigstens eine Oberfläche
des Kern-Substrats 612 gelegt, wie dies in 10A gezeigt ist, und wird dann mittels einer Heißpresse
auflaminiert. Die Bedingung der Heißpresse kann dieselbe sein,
wie in der ersten Ausführungsform.
Am Schluss wird der Träger
der Übertragungsmaterial-Zwischenstufe
durch Ätzen
entfernt und so eine Mehrschichten-Leiterplatte gemäß der vorliegenden
Erfindung fertig gestellt.
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Auch
wird statt der Verwendung der Übertragungsmaterial-Zwischenstufe
ein (mehrschichtiges) Schaltungs-Übertragungsmaterial 611 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
auf dem Kern-Substrat 612 über eine Verbindungs-Zwischenstufe 613 gemäß der ersten
oder zweiten Ausführungsform
auflaminiert, wodurch die Mehrschichten-Leiterplatte gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt wird (siehe 10B).
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Die
vorliegende Erfindung ist gerichtet auf das Verfahren zur Übertragung
der dünnen
Isolator-Schicht auf das Kern-Substrat mit dem Verdrahtungs-Übertragungsmaterial.
Mit diesem Verfahren kann die feinere Schaltung, die auf der dünnen Isolator-Schicht
und dem Kern-Substrat gebildet wurde, getrennt hergestellt werden.
Als Ergebnis wird es möglich,
eine Kontamination durch Staub in dem Abschnitt der feinen Schaltung zu
verringern und die Gesamt-Ausbeute, verglichen mit dem Verfahren
des aufeinander folgenden Laminierens von Schichten oben auf das
Kernsubstrat zu verbessern.
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In
der Mehrschichten-Leiterplatte gemäß der vorliegenden Ausführungsform
ist es möglich,
die Leiterplatte als Kern-Substrat zu verwenden, die eine IVH-Struktur über alle
Schichten aufweist, die mit Verbindungs-Widerstand mit weniger Schwankung
versehen sind, die in der ersten und zweiten Ausführungsform
beschrieben ist, und so Verdrahtungs-Schichten mit höherer Dichte
darauf auszubilden. Die mit einer Isolator-Schicht aus einem dünnen Polyimid-Film allein produzierte
Leiterplatte ist schwierig in einem Bereich anzuwenden, der mechanische
Festigkeit erfordert. Andererseits kann die Mehrschichten-Leiterplatte
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
die mechanische Festigkeit und die hochgradig dichte feine Verdrahtung
(einschließlich
des Kern- Substrats)
erreichen und ist speziell bevorzugt als Leiterplatte für ein Paket,
auf dem ein relativ großer
Halbleiter direkt montiert ist.
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Das
Kern-Substrat kann eine allgemeine Leiterplatte (eine Leiterplatte
mit durchgehenden Löchern aus
einem Glas-Epoxy-Material, eine Aufbau-Leiterplatte oder eine Mehrschichten-Leiterplatte
sein, die Gebrauch von einem Vliesmaterial aus Aramid-Fasern macht,
das mit einem Epoxy-Harz imprägniert
ist). Darüber hinaus
kann – wie
in der Figur gezeigt – das
oben beschriebene Übertragungsmaterial
direkt auf die Metall-Folie zur Ausbildung der Verdrahtung über die
Verbindungs-Zwischenstufe auflaminiert werden.