DE69100960T2

DE69100960T2 - Leiterplatte.

Info

Publication number: DE69100960T2
Application number: DE91104776T
Authority: DE
Inventors: Megumu Takeuchi
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: EP0450470A3; JPH03283594A; EP0450470B1; EP0450470A2; US5200579A; DE69100960D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplatte mit einem mehrlagigen Harzfilm zur Verwendung in elektronischen Geräten und dergleichen.
Für elektrische Haushaltsgeräte muß man elektronische Bauteile insbesondere leichtgewichtig, dünn und kurz machen und miniaturisieren. Solche elektrische Geräte lassen sich durch Verkleinern ihrer Bauteile herstellen. Wenn man auf eine elektronische Leiterplatte der Komponenten abstellt, besteht diese im allgemeinen aus einer Glasepoxyplatte. Wenn für eine Leiterplatte eines miniaturisierten elektronischen Bauteils eine hohe Dichte erforderlich ist, wird die Leiterplatte mehrlagig oder zusammen mit einer biegsamen Platte, als Hybrid-IC oder dergleichen hergestellt.
Bei privaten Herstellern von Leiterplatten, die streng auf niedrige Kosten achten müssen, bedarf es jedoch eines komplizierten Verfahrens zur Bildung durchgehender Löcher in einer mehrlagigen (nicht mehr als vier Schichten) Glasepoxyplatte, was hohe Kosten verursacht. Als flexible Platte kann man im Hinblick auf seine Wärmebeständigkeit unvermeidlich nur ein teures Material verwenden. Diese Nachteile sind bei der Verbesserung einer hochdichten Ausbildung der Leiterplatte immer noch ungelöst.
Zur Lösung dieser Probleme wurde bereits eine Leiterplatte aus einem mehrlagigen Harzfilm hergestellt. Diese zeichnet sich durch ein einfaches Herstellungsverfahren, geringe Kosten und eine dreidimensionale Verdrahtung aus.
Fig. 3 veranschaulicht eine übliche Leiterplatte, bei der Harzfilme 1 noch nicht aufeinanderlaminiert sind. Die Harzfilme 1 besitzen Wärmeverformungseigenschaften. An gegebenen Stellen der Harzfilme sind durchgehende Löcher 2 ausgebildet. Auf den Oberflächen und Unterseiten der Harzfilme sind Leitermuster 3 und Elektroden 4 zum Anschluß der Harzfilme an Montageteile aufgedruckt. Die Harzfilme 1, Leitermuster 3 und Elektroden 4 werden zur integralen Bildung einer Leiterplatte 6 (vgl. Fig. 4) erwärmt und unter gegebenem Druck mit Hilfe von starren Platten 5 einer (nicht dargestellten) Wärmepresse verpreßt.
Anders als eine normale Glasepoxyplatte wird (hier) ein Leiterteil der Leiterplatte 6 durch intragrales Vereinigen der Leitermuster 3, Elektroden 4 und starren Platten 5 mittels der Wärmepresse gebildet. Die Leitermuster eines jeden der Harzfilme werden durch integrale Bildung der Harzfilme mit Hilfe der Wärmepresse aneinander angeschlossen, mit anderen Worten gesagt, werden sie (miteinander) durch das Fließen des Harzes der Filme verbunden. Die durchgehenden Löcher dienen zur Verbindung der Leitermuster miteinander oder zur Verbindung der Leitermuster mit den Elektroden in der Leiterplatte. Sie werden gleichzeitig in einem einzigen Verfahren gebildet. Die Herstellung dar beschriebenen Leiterplatte erfordert kein kompliziertes Plattierverfahren, wie dies bei der Glasepoxyplatte erforderlich ist. Folglich läßt sich die Leiterplatte preisgünstig herstellen.
Wenn bei der geschilderten Herstellung der Leiterplatte die Harzfilme und Leitermuster wärmeverpreßt werden, werden die unten liegenden Harzfilme und deren Leitermuster durch plastische Verformung des Harzes zum Fließen veranlaßt, wobei es zu einer Quellung über die durchgehenden Löcher kommt (Quelleffekt).
Die von unten vorragenden Leitermuster werden mit den Stegen (Elektroden) um die oben liegenden durchgehenden Löcher (herum) verbunden. Es ist folglich zweckmäßig, daß das Harz der Harzfilme und Leitermuster in ausreichendem Maße verformt wird, um die Leitermuster miteinander zu verbinden.
Da - wie beschrieben - die Harzfilme durch Verformen der Leitermuster durchgehender Lochteile beim Wärmeverpressen der Filme verbunden werden, müssen die oben liegenden und unten liegenden Leitermuster einschließlich der Harzfilme in ausreichendem Maße verformt werden. Es werden jedoch auch die sich von den Leitermustern der durchgehenden Lochteile unterscheidenden Leitermuster beim Wärmeverpressen der Harzfilme verformt. Folglich besteht die Möglichkeit, daß die Leitermuster sowohl in seitlicher Richtung als auch in Dickerichtung verformt werden. Wenn eine gerade Linie besonders sorgfältig gezogen wird, bleiben die Zwischenräume zwischen den Leitermustern nicht regelmäßig erhalten, so daß die Zuverlässigkeit der Leiterplatte sinkt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Leiterplatte, bei der die Leitermuster zwischen oberen und unteren Filmsubstraten an einer elektrischen Anschlußstelle in ausreichendem Maße miteinander verbunden und an den anderen Stellen so stark gehärtet und verformt sind, daß ein Kurzschluß zwischen benachbarten Leitermustern verhindert wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Leiterplatte aus einem mehrlagigen Film, der auch ohne ein kompliziertes Plattierverfahren, wie es bei der Herstellung einer Glasepoxyplatte erforderlich ist, preisgünstig herstellbar ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit eine Leiterplatte, umfassend ein Substrat, bei dem eine Mehrzahl von Harzfilmen mit Wärmeverformungseigenschaften aufeinanderlaminiert ist; auf mindestens einer Oberfläche jeden Harzfilms gebildete Leitermuster und Anschlußteile zum elektrischen Verbinden der Leitermuster wobei die Anschlußteile aus Teilen der Leitermuster gebildet sind, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Teile der Leitermuster aus einem leitenden Material einschließlich einem thermoplastischen Harz und die sonstigen Teile der Leitermuster aus einem leitenden Material einschließlich einem wärmehärtbaren Harz gebildet sind.
Ein erfindungsgemäßes Beispiel für einen Anschlußteil ist ein in einem Harzfilm gebildetes durchgehendes Loch. Zur Verbindung von auf beiden Seiten des Harzfilms gebildeten Leitermustern wird in das durchgehende Loch ein leitendes Glied eingefügt. Als weiteres Beispiel werden auf den Oberflächen von zwei Harzfilmen einander gegenüberliegend Leitermuster gebildet, worauf diese Harzfilme miteinander wärmeverpreßt werden.
Als Werkstoff für die Leitermuster wird erfindungsgemäß ein gut leitendes Metall, z.B. Ag, Ni, Cu, Au und Pd verwendet. Aus Kostengründen ist es zweckmäßig, Ag, Ni und Cu zu verwenden.
Als wärmeverformbares Harz für die Harzfilme können erfindungsgemäß Polycarbonat-, Polyvinylchlorid-, Polystyrol-, gesättigte Polyester-, Polyethylen-, Polypropylen-, Polyphenylenoxid-, Polysulfon-, Polyacrylat- oder Polyethersulfonharze u.dgl. verwendet werden.
Als thermoplastisches Harz für die thermoplastischen Harzleiterschichten können erfindungsgemäß Polycarbonat-, Polyvinylchlorid-, Polystyrol-, gesättigte Polyester-, Polyethylen-, Polypropylen-, Polyphenylenoxid-, Polysulfon-, Polyacrylat- oder Polyethersulfonharze u.dgl. verwendet werden. Die thermoplastischen Harzleiterschichten lassen sich durch Aufdrucken einer das thermoplastische Harz als Bindemittel enthaltenden leitfähigen Paste herstellen.
Als wärmehärtbares Harz für die wärmehärtbaren Harzleiterschichten können Epoxy-, ungesättigte Polyester-, Phenol- oder Diallylphthalatharze u.dgl. verwendet werden. Die wärmehärtbaren Harzleiterschichten lassen sich durch Aufdrucken einer das wärmehärtbare Harz als Bindemittel enthaltenden Paste herstellen.
Obwohl im Zusammenhang mit der geschilderten Ausführungsform die typischen Harzwerkstoffe für den Harzfilm bzw. als Bindemittel zur Verwendung in einer leitenden Paste aufgelistet sind, können sie unter Beachtung ihrer Wärmeverformungstemperatur auch in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden.
Da erfindungsgemäß die auf den Hauptflächen der Harzfilme gebildeten Leitermuster (insbesondere die ünteren und oberen Stegmuster) an den Anschlußstellen, z.B. durchgehenden Löchern, aus thermoplastischen Harzleiterschichten bestehen, werden sie beim Wärmeverpressen der Harzfilme in ausreichendem Maße verformt und miteinander in einem elektrisch stabilen Zustand verbunden. Da es sich bei den an anderen Stellen als den Anschlußstellen gebildeten Leitermustern um wärmehärtbare Harzleitermuster handelt, werden sie ohne starke Verformung beim Wärmepreßvorgang in ausreichendem Maße gehärtet.
Diese Erfindung läßt sich anhand der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen (noch) besser verstehen. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt von eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leiterplatte bildenden Harzfilmen;
Fig. 2 einen Querschnitt von eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leiterplatte bildenden Harzfilmen;
Fig. 3 einen Querschzsnitt von eine bekannte Leiterplatte bildenden Harzfilmen;
Fig. 4 einen Querschnitt der bekannten Leiterplatte, bei der die Harzfilme aufeinanderlaminiert sind, und
Fig. 5 einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte im Endzustand.
Im Zusammenhang mit Fig. 1 wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Harzfilme 11 bis 14 zeigen Wärmeverformungseigenschaften. Die Dicke eines jeden der Harzfilme beträgt 50 um. Der die Harzfilme bildende Werkstoff wird aus wärmeverformbaren Harzen, z.B. einem Polycarbonatharz, Polyvinylchlorid, Polystyrol, einem gesättigten Polyesterharz, einem Polyethylenharz, Polypropylen, Polyphenylenoxid, Polysulfonharz, einem Polyacrylatharz oder einem Polyethersulfonharz ausgewählt. An durchgehenden Lochstellen der Harzfilme 11 bis 14 werden durchgehende Löcher 15 jeweils eines Durchmessers von 0,3 mm gebildet.
In den durchgehenden Löchern 15 und auf den Hauptflächen der Harzfilme 11 bis 14, die die durchgehenden Lochstellen direkt kontaktieren, werden erste Leitermuster 16 aus einem thermoplastischen Harz ausgebildet. Die ersten Leitermuster 16 erhält man durch Aufdrucken einer leitfähigen Paste, in der als Bindemittel ein wärmeverformbares Harz, z.B. ein Polycarbonat-, Polyvinylchlorid-, Polystyrol-, gesättigtes Polyester-, Polyethylen-, Polypropylen-, Polyphenylenoxid-, Polysulfon-, Polyacrylat- oder Polyethersulfonharz enthalten ist.
Auf den Hauptflächen der Harzfilme 11 bis 14, die weder die durchgehenden Löcher 15 noch die durchgehenden Lochteile direkt kontaktieren, werden zweite Leitermuster 17 aus einem wärmehärtbaren Harz ausgebildet. Als wärmehärtbares Harz werden typische Harze, wie Epoxy-, ungesättigte Polyester-, Phenol- oder Diallylphthalatharze verwendet. Die Anschlußteile zwischen den ersten und zweiten Leitermustern überlappen einander.
Die Leiterplatte des beschriebenen Aufbaus wird wie folgt hergestellt: Zunächst werden an den dafür vorgesehenen Stellen der Harzfilme 11 bis 14 durchgehende Löcher 15 gebildet. In die Nähe der durchgehenden Löcher der Harzfilme 11 bis 14 wird zur Bildung erster Leitermuster 16 eine leitfähige Paste mit einem thermoplastischen Harz als Bindemittel aufgedruckt. Danach wird zur Bildung der zweiten Leitermuster 17 eine leitfähige Paste mit einem wärmehärtbaren Harz als Bindemittel an anderen Stellen der Harzfilme als denjenigen der durchgehenden Löcher oder deren Nachbarschaft aufgedruckt. Nachdem die Harzfilme in geeigneter Form aufeinandergelegt worden waren, werden sie zwischen die (nicht dargestellten) starren Platten einer Wärmepresse eingefügt. Danach werden die Harzfilme zur Bildung einer Einheit erwärmt und unter gegebenem Druck (miteinander) verpreßt. Hierbei erhält man eine Leiterplatte (vgl. Fig. 5) mit miteinander durch die durchgehenden Löcher verbundenen ersten und zweiten Leitermustern 16 und 17.
Bei dieser Ausführungsform der Leiterplatte sind die ersten Leitermuster 16 in den durchgehenden Löchern 15 entsprechend den durchgehenden Lochteilen der Harzfilme 11 bis 14 und an Stellen, die direkt an die durchgehenden Lochteile angeschlossen sind, ausgebildet. Die an den durchgehenden Lochteilen gebildeten ersten Leitermuster 16 werden beim Wärmeverpressen der Harzfilme in ausreichendem Maße verformt und (miteinander) in engen Kontakt gebracht, so daß man eine stabile Verbindung durch das Loch hindurch erreicht. Da an den anderen Stellen der Harzfilme 11 bis 14 zweite Leitermuster 17 aus einem wärmehärtbaren Harz gebildet sind, werden sie beim Wärmepreßvorgang gehärtet und gegen eine starke Verformung geschützt. Man kann folglich die zweiten Leitermuster 17 mit guter Genauigkeit ausbilden und Kurzschlüsse zwischen benachbarten Leitermustern 17 verhindern. Auf diese Weise läßt sich preisgünstig ohne die Notwendigkeit eines komplizierten Plattierverfahrens, wie es bei der Herstellung einer Glasepoxyplatte erforderlich ist, eine Leiterplatte mit mehrlagigen Harzfilmen herstellen.
Bei der geschilderten Ausführungsform bestehen die Anschlußteile aus durchgehenden Löchern. Wie jedoch aus Fig. 2 hervorgeht, können die Anschlußteile auch durch Ausbilden von Leitermustern 21a und 22a aus einem thermoplastischen Harz auf einander gegenüberliegenden Oberflächen von Harzfilmen 21 und 22 aus einem wärmeverformbaren Harz und Verbinden dieser Leitermuster im Rahmen eines Wärmepreßvorgangs hergestellt werden. Die Leitermuster 21a und 21b sind miteinander unter guter Haftung verbunden. Leitermuster 23 und 24 aus einem wärmehärtbaren Harz lassen sich gegen eine starke Verformung während des Wärmepreßvorgangs schützen.

Claims

1. Leiterplatte, umfassend ein Substrat, bei dem eine Mehrzahl von Harzfilmen (11 - 14; 21, 22) mit Wärmeverformungseigenschaften aufeinanderlaminiert sind; auf mindestens einer Oberfläche jeden Harzfilms gebildete Leitermuster (16, 17; 21a, 22a, 23, 24) und Anschlußteile (16; 21a, 22a) zum elektrischen Verbinden der Leitermuster, wobei die Anschlußteile aus Teilen der Leitermuster gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (16; 21a, 22a) der Leitermuster aus einem leitenden Material einschließlich einem thermoplastischen Harz und die sonstigen Teile der Leitermuster aus einem leitenden Material einschließlich einem wärmehärtbaren Harz gebildet sind.

2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußteile aus in den Harzfilmen gebildeten durchgehenden Löchern (15) bestehen.

3. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitermuster aus einem gut leitenden Metall, wie Ag, Ni, Cu, Au und Pd, gebildet sind.

4. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzfilme aus einem Polycarbonatharz, Polyvinylchlorid, Polystyrol, gesättigten Polyesterharz, Polyethylenharz, Polypropylen, Polyphenylenoxid, Polysulfonharz, Polyacrylatharz oder Polyethersulfonharz gebildet sind.

5. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harz aus einem Polycarbonatharz, Polyvinylchlorid, Polystyrol, gesättigten Polyesterharz, Polyethylenharz, Polypropylen, Polyphenylenoxid, Polysulfonharz, Polyacrylatharz oder Polyethersulfonharz besteht.

6. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmehärtbare Harz aus einem Harz, ungesättigten Polyesterharz, Phenolharz oder Diallylphthalat besteht.