DE69934379T2

DE69934379T2 - Verbundmaterial zur Verwendung in der Herstellung von gedruckten Leiterplatten

Info

Publication number: DE69934379T2
Application number: DE69934379T
Authority: DE
Inventors: Takashi Ageo-shi Kataoka; Yutaka Okegawa-shi Hirasawa; Takuya Ageo-shi Yamamoto; Kenichiro Harashin-machi Ageo-shi Iwakiri; Tsutomu Ageo-shi HIGUCHI
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 1998-10-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: CN1255038A; KR20000028606A; US20020090497A1; US6548153B2; SG101924A1; DE69934379D1; EP0996319B1; EP0996319A2; EP0996319A3; KR100633515B1; CN1190115C; TW462210B; MY120367A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verbundmaterial und Verwendungen dafür. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verbundmaterial, das zur Herstellung einer gedruckten Leiterplatte mit feinen Leitungsmustern verwendet werden kann.
Angesichts der in neuerer Zeit zu beobachtenden Miniaturisierung und Komprimierung elektronischer Apparaturen wurden die Breiten und Abstände von Leitungen gedruckter Leiterplatten (d.h. Schaltkreisplatten), die für elektronische Apparaturen verwendet werden, von Jahr zu Jahr kleiner. Als Ergebnis davon wurden die Kupferfolien, die für die Bildung von Leitungsmustern verwendet wurden, zunehmend dünner, beispielsweise von 35 μm oder 18 μm auf 12 μm.
Bei der Verwendung solcher Metallfolien kann eine gedruckte Leiterplatte über die in den 1(a)–(f) (ein Panel-Plating-Verfahren) gezeigten Schritte hergestellt werden. Wie in 1(a) gezeigt, wird eine Metallfolie 2 an ein aus einem isolierenden Harz bestehendes Substrat 1 gebunden, um ein Laminat zu bilden. Um das untere Leitungsmuster mit dem oberen Leitungsmuster elektrisch zu verbinden, wird ein Loch durch Bohren oder mit Hilfe eines Laserstrahls eröffnet, um wie in 1(b) gezeigt ein Durchgangsloch 3 zu bilden. Dann wird über stromloses Plattieren und Elektroplattieren eine Kupferschicht 4 auf den Metallfolien 2 und dem Durchgangsloch 3 ausgebildet, wie in 1(c) gezeigt ist. Die Oberfläche der Schicht 4 wird mit einem Fotolack 5 beschichtet, der durch eine Photomaske bestrahlt und entwickelt wird, wodurch wie in 1(d) gezeigt das Leitungsmuster definiert wird. Daraufhin werden die plattierte Schicht 4 und die Metallfolie 2 durch Ätzen entfernt, wodurch wie in 1(e) gezeigt das erwünschte Leitungsmuster 6 zurückbleibt, woraufhin wie in 1(f) gezeigt der Fotolack entfernt wird.
Bei der Herstellung der gedruckten Leiterplatte über das Panel-Plating-Verfahren kann ein Leitungsmuster mit einem geringeren Abstand gebildet werden, indem die Dicke der Metallfolie verringert wird. Dementsprechend hat der Bedarf an dünneren Metallfolien zugenommen. Die Handhabung einer extrem dünnen Metallfolie ist schwierig, und manchmal treten Risse oder Falten auf, wenn die Metallfolie mit dem isolierenden Substrat verbunden wird, um ein Laminat zu bilden. Wenn das Laminat direkt mit einem Laserstrahl bestrahlt wird, um ein Durchgangsloch zu bilden, kann sich darüber hinaus bei dem Panel-Plating-Verfahren ein Grat am Rand der Metallfolie in der Nähe des Durchgangslochs bilden. Da das Plattieren auf solchen Graten schneller voranschreitet als das Plattieren auf einer Metallfolie, werden die Grate größer, was Probleme hinsichtlich des Haftens der Plattierung auf der Metallfolie und des Haftens des Fotolacks verursacht. Aus diesem Grund muss die Metallfolie an der Lochöffnung durch mechanisches Abschleifen oder dergleichen entfernt werden, wodurch das Verfahren zur Erzeugung von Durchgangslöchern komplexer wird.
Es gibt auch ein Verfahren zur direkten Herstellung einer gedruckten Leiterplatte ohne Verwendung irgendeiner Metallfolie. Bei diesem Verfahren wird eine gedruckte Leiterplat te über die in 2(a)–(e) (ein Pattern-Plating-Verfahren) gezeigten Schritte hergestellt. Ein aus einem isolierenden Harz bestehendes Substrat 11 weist ein Loch auf, das durch Bohren oder mit Hilfe eines Laserstrahls geöffnet wurde, wodurch ein Durchgangsloch 12 wie in den 2(a) und 2(b) gezeigt gebildet wird. Anschließend wird das Substrat mit einem Fotolack 13 beschichtet und durch eine Fotomaske bestrahlt und entwickelt, wodurch das Leitungsmuster wie in 2(c) gezeigt erzeugt wird. Stromloses Plattieren und Elektroplattieren werden eingesetzt, um eine plattierte Schicht wie in 2(d) gezeigt zu bilden, woraufhin der Fotolack 13 entfernt wird, wodurch wie in 2(e) gezeigt das gewünschte Leitungsmuster 14 zurückbleibt.
Das Pattern-Plating-Verfahren, bei dem keine Metallfolie verwendet wird, ist insofern vorteilhaft, als dass es möglich ist, eine dünne oberflächenplattierte Schicht zu erzeugen und die Verfahrensschritte einfach sind. Es ist jedoch erforderlich, die Oberfläche des isolierenden Harzsubstrats durch chemische oder physikalische Mittel aufzurauen, um die Bindungsstärke zwischen dem Harz und dem leitenden Material zu erhöhen. Jedoch selbst wenn die Oberfläche aufgeraut ist, stellt eine unzureichende Bindungsstärke zwischen dem Leitungsmuster, das gebildet wird, und dem isolierenden Harz ein Problem dar. Weiterhin weist die gedruckte Leiterplatte, die durch das Pattern-Plating-Verfahren gebildet wird, nicht immer eine zufriedenstellende Wärmeresistenz auf. Wenn die gedruckte Leiterplatte erwärmt wird, beispielsweise beim Löten zum Anbringen von elektronischen Teilen, wird daher die Bindungsstärke zwischen dem Leitungsmuster und dem Substrat geschwächt, und das Leitungsmuster kann sich abtrennen. Da die gebildete metallische Schicht spröde ist, wird darüber hinaus gelegentlich aufgrund einer angelegten Biegespannung ein Brechen der Drähte beobachtet.
Verbundmaterialien sind im Stand der Technik bekannt. Die EP-A-0297678 offenbart eine leitende Metallschicht, die auf einem Substrat gebildet wird durch Abscheiden von Kupfer- oder Nickelmetallteilchen auf ein Substrat über eine Transferplatte, beispielsweise eine Aluminiumplatte. Die US-A-4889573 betrifft ein Verfahren zur Bildung eines Musters von Leiterbahnen auf einer Lage eines dielektrischen Materials, wobei man eine Trägerfolie mit einem Beschichtungsmaterial verwendet, das an eine Seite adhärierte Metallteilchen enthält. Die US-A-4088544 offenbart ein Verbundmaterial umfassend: einen dünnen Aluminiumträger mit einer aufgerauten Oberfläche; eine dünne metallische Schicht ausgewählt unter Zinn und Zink, die auf der aufgerauten Oberfläche angeordnet ist; und eine Trennschicht eines Metalls ausgewählt unter Chrom, Nickel und Kobalt auf der Oberfläche des dünnen metallischen Films.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung fanden heraus, dass es die Verwendung eines Verbundmaterials, das einen Träger umfasst, der abziehbare leitfähige feine Teilchen auf seiner Oberfläche aufweist, ermöglicht, eine gedruckte Leiterplatte herzustellen, die kei nes der oben genannten Probleme aufweist, und die Bildung von Leitungsmustern mit einem sehr geringen Abstand ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung soll die oben angesprochenen Probleme lösen und ein Verbundmaterial bereitstellen, mit dem gedruckte Leiterplatten hergestellt werden können, die eine ausgezeichnete Bindung zwischen dem Leitungsmuster und dem Substrat sowie eine ausgezeichnete Hitzeresistenz aufweisen, wobei sehr feine Leitungslinien und Leitungsabstände vorliegen.
Das erfindungsgemäße Verbundmaterial umfasst einen Träger und leitfähige feine Teilchen, die abziehbar auf dem Träger bereitgestellt werden, wobei die leitfähigen feinen Teilchen eine Ausdehnung von 0,1 bis 5,0 μm in der Richtung der Dicke des Verbundmaterials aufweisen und wobei zwischen dem Träger und den leitfähigen feinen Teilchen eine Trennschicht angeordnet ist und die Trennschicht eine unter stickstoff- oder schwefelhaltigen Verbindungen oder Carbonsäuren ausgewählte organische Verbindung umfasst.
In dem Verbundmaterial liegt die Oberflächenrauigkeit (Rz) des Trägers, auf dem die leitfähigen feinen Teilchen ausgebildet sind, vorzugsweise im Bereich von 1,0 bis 10,0 μm. Die Erfindung umfasst weiterhin sowohl ein Laminat, das hergestellt ist durch Laminieren des oben beschriebenen Verbundmaterials auf die Oberfläche eines Substrats, als auch das erhaltene Laminat, von dem der Träger entfernt wurde.
Die Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Leiterplatte verwenden das oben beschrieben Verbundmaterial.
In den beigefügten Figuren:
veranschaulichen die 1(a)–(f) ein Panel-Plating-Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Leiterplatte.
veranschaulichen die 2(a)–(e) ein Pattern-Plating-Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Leiterplatte.
ist 3 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundmaterials.
veranschaulichen die 4(a)–(f) ein Panel-Plating-Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Leiterplatte.
veranschaulichen die 5(a)–(f) ein Pattern-Plating-Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Leiterplatte.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
Verbundmaterial zur Herstellung von Leiterschaltkreisen
3 ist eine Schnittdarstellung, die eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundmaterials zeigt. Bei dieser Ausführungsform umfasst das Verbundmaterial 21 einen Träger 22 und abziehbare leitfähige feine Teilchen 23 auf der Trägeroberfläche.
Beispiele für den Träger 22 umfassen:

(a) Metallfolien, wie beispielsweise Kupferfolien, Folien aus Kupferlegierungen, Aluminiumfolien, und Folien aus Edelstahl, und Verbundmetallfolien, z.B. auf Aluminiumfolien plattiertes Kupfer oder Zink;
(b) Lagen synthetischer Harze wie beispielsweise Polyimid, Polyester, Polyurethan und Teflon; und
(c) Lagen anorganischer Materialien.

Der Träger 22 weist üblicherweise eine Dicke von 5 bis 200 μm auf, vorzugsweise eine Dicke von 18 bis 70 μm.
Es gibt keine Beschränkungen hinsichtlich der Art der abziehbaren leitfähigen Teilchen 23, solange sie elektrisch leitfähig sind. Beispiele für die leitfähigen Teilchen umfassen feine Metallteilchen, wie beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, Platin, Zink und Nickel, feine Teilchen von Legierungen dieser Metalle, feine Teilchen anorganischer Verbindungen, wie beispielsweise Indiumoxid und Zinnoxid, und feine Teilchen leitfähiger organischer Verbindungen, wie beispielsweise Polyanilin.
Die leitfähigen feinen Teilchen 23 können aus leitfähigen feinen Teilchen einer einzigen Art oder aus einer Mischung feiner Teilchen zweier oder mehrerer Arten von leitfähigem Material bestehen.
Die Ausdehnung (d) der leitfähigen feinen Teilchen liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 5,0 μm, vorzugsweise dabei im Bereich von 0,2 bis 2,0 μm und besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 1,0 μm, relativ zur Dicke des Verbundmaterials 21.
Bei den leitfähigen feinen Teilchen gibt es keine Beschränkung hinsichtlich der Form der einzelnen Teilchen oder der Aggregate der Teilchen, und einige der leitfähigen feinen Teilchen können sich unter Bildung beispielsweise eines Clusters, eines Blocks, eines Whiskers oder einer Verzweigung zusammenlagern.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Teil der leitfähigen feinen Teilchen 23 nicht miteinander verbunden. Die leitfähigen feinen Teilchen können dispergiert vorliegen, oder Aggregate der leitfähigen feinen Teilchen können in solcher Weise dispergiert vorliegen, dass die Aggregate nicht miteinander verbunden sind. Gleichermaßen können die leitfähigen feinen Teilchen und die Aggregate der leitfähigen feinen Teilchen in einer solchen Weise dispergiert vorliegen, dass die leitfähigen feinen Teilchen und die Aggregate nicht miteinander verbun den sind. Anders als Filme oder Folien können die leitfähigen feinen Teilchen 23 per se nicht einzeln entfernt oder einzeln gehandhabt werden.
Die leitfähigen feinen Teilchen 23 können von der Oberfläche des Trägers 22 abgezogen werden. Bei der Herstellung eines Laminats kann nach dem Binden des erfindungsgemäßen Verbundmaterials an ein isolierendes Substrat der Träger daher leicht entfernt werden und die leitfähigen feinen Teilchen verbleiben auf dem isolierenden Substrat.
Die Oberflächenrauigkeit (Rz) des Trägers, auf dem die leitfähigen feinen Teilchen gebildet werden, liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 10,0 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 1,0 bis 5,0 μm und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2,0 bis 4,5 μm. Die Oberflächenrauigkeit im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird gemäß dem Verfahren nach JIS-C-6515 oder IPC-TM-650 bestimmt.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials können verschiedene Verfahren verwendet werden. Beispielsweise kann das Verbundmaterial hergestellt werden durch Ausbilden und Binden der leitfähigen feinen Teilchen auf dem Träger durch Elektroplattieren, stromloses Plattieren oder dergleichen, oder das Verbundmaterial kann hergestellt werden durch Beschichten des Trägers mit einer organometallischen Verbindung wie beispielsweise einem Alkoxid und anschließende Hydrolyse. Das Verbundmaterial kann auch hergestellt werden durch Beschichten des Trägers mit einer Dispersion der leitfähigen feinen Teilchen oder durch Aufsprühen der leitfähigen feinen Teilchen auf den Träger, um sie an den Träger zu binden.
Bei der Bildung von teilchenförmigem Kupfer durch elektrolytische Abscheidung auf dem Träger kann das Verbundmaterial über das folgende Verfahren hergestellt werden. Für die elektrolytische Abscheidung feiner Kupferteilchen auf dem Träger wird der Träger in ein Plattierungsbad gegeben. Die Stromdichte wird durch die Zusammensetzung des Plattierungsbades bestimmt, beispielsweise 1 bis 50 A/dm². Beispiele für Plattierungsbäder, die verwendet werden können, umfassen ein Kupferpyrophosphat-Plattierungsbad, ein Kupfercyanid-Plattierungsbad, und ein Plattierungsbad mit saurem Kupfersulfat. Unter diesen Plattierungsbädern ist das Plattierungsbad mit saurem Kupfersulfat bevorzugt.
Dem sauren Kupfersulfat-Bad können optional Hilfsstoffe, wie beispielsweise α-Naphthoquinolin, Dextrin, Leim, PVA, Triethanolamin und Thioharnstoff in Mengen von 0,5 bis 20 ppm zugegeben werden. Wenn die Hilfsstoffe dem Plattierungsbad zugegeben werden, kann die Form des teilchenförmigen, elektrolytisch abgeschiedenen Kupfers kontrolliert werden.
Beispiele für Kombinationen der leitfähigen feinen Teilchen und des Trägers in dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial sind in Tabelle 1 aufgeführt.
TABELLE 1
Mit dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial wird vorzugsweise zuvor eine Behandlung durchgeführt, die es ermöglicht, den Träger abzutrennen, wenn ein Leitungsmuster gebildet wird.
Beispiele für solche Behandlungen umfassen die Bildung einer Trennschicht zwischen den leitfähigen feinen Teilchen und dem Träger, und das Entfernen des Trägers durch Auflösen, ohne die leitfähigen feinen Teilchen zu beschädigen.
Eine Trennschicht ermöglicht die Bindung zwischen den leitfähigen feinen Teilchen und dem Träger mit einer solchen Bindungsstärke, dass die leitfähigen feinen Teilchen einfach abgezogen werden.
Es wird eine organische Trennschicht stickstoff- oder schwefelhaltiger Verbindungen oder von Carbonsäuren verwendet. Ein Beispiel für eine geeignete stickstoffhaltige Verbindung ist ein substituiertes Triazol, z.B. Carboxybenzotriazol, Benzotriazol oder Imidazol. Thiocyanursäure ist ein Beispiel für eine geeignete schwefelhaltige Verbindung. Oleinsäure ist ein Beispiel für geeignete Carbonsäuren.
Das erfindungsgemäße Verbundmaterial wird vorzugsweise behandelt, um zu verhindern, dass die leitfähigen feinen Teilchen während des Bindens des Verbundmaterials an das Harzsubstrat in dem Harzsubstrat eingebettet werden. Ein Beispiel für eine derartige Behandlung ist das Plattieren einer bedeckenden Schicht über die leitfähigen feinen Teilchen auf der Oberfläche des Trägers.
Mit den leitfähigen feinen Teilchen wird weiterhin vorzugsweise eine Passivierungsbehandlung durchgeführt.
Laminate und gedruckte Leiterplatten
Ein erfindungsgemäßes Laminat wird unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials gebildet. Das Laminat wird erhalten durch Binden des Verbundmaterials an ein isolierendes Harzsubstrat, wobei die feinen Teilchen dem Substrat zugewandt sind.
Hinsichtlich der zu verwendenden isolierenden Harzsubstrate gibt es keine Beschränkungen. Beispiele dafür umfassen Verbundsubstrate, wie beispielsweise Glas-Epoxy, Glas-Polyimid, Glas-Polyester, Aramid-Epoxy, FR-4, Papier-Phenol und Papier-Epoxy. Die Bindung zwischen dem Verbundmaterial und dem isolierenden Harzsubstrat wird typischerweise bei einer Temperatur von etwa 155°C bis 230°C und bei einem Druck von etwa 15 bis 150 kgf/cm² durchgeführt.
In der vorliegenden Erfindung kann das Laminat, das durch Laminieren des Verbundmaterials auf eine Oberfläche eines Substrats erhalten wird, als „das Laminat mit einem Träger" bezeichnet werden, und das erhaltene Laminat, von dem der Träger entfernt wurde, kann als „das Laminat ohne Träger" bezeichnet werden. Die feinen Teilchen bleiben auf der Oberfläche des Substrats.
Beispiele für Verfahren zum Entfernen des Trägers umfassen Abziehen und Entfernen des Trägers durch Abschleifen oder Auflösen.
Für das Abziehen des Trägers weist das Verbundmaterial vorzugsweise eine gemäß dem JIS-C-6481-Verfahren gemessene Haftfestigkeit von 1 bis 300 gf/cm, vorzugsweise 5 bis 100 gf/cm auf. Wenn das Verbundmaterial eine Haftfestigkeit in diesem Bereich aufweist, kann der Träger leicht von dem Verbundmaterial abgezogen werden, nachdem sich das Laminat gebildet hat. Wenn der Träger abgezogen werden soll, so ist bevorzugt, dass wie oben beschrieben zwischen dem Träger und den leitfähigen feinen Teilchen eine Trennschicht ausgebildet wurde.
Die Entfernung des Trägers durch Abschleifen, Auflösen oder dergleichen kann wie folgt durchgeführt werden. Wenn der Träger eine Metallfolie ist, wie beispielsweise eine Kupferfolie, eine Aluminiumfolie, oder eine Folie aus einer Aluminiumlegierung, so kann der Träger durch Ätzen oder Auflösen der Metallfolie in einer Säurelösung oder Alkalilösung entfernt werden. Wenn der Träger eine Lage eines synthetischen Harzes ist, kann der Träger durch Auflösen des synthetischen Harzes in einem organischen Lösungsmittel entfernt werden.
Eine erfindungsgemäße gedruckte Leiterplatte kann durch Bilden gedruckter Leitungsmuster auf dem Laminat ohne Träger erhalten werden. Das Verfahren zur Bildung der gedruckten Leitungsmuster unterliegt keinen besonderen Beschränkungen, und beispielsweise können sowohl das zuvor genannte Panel-Plating-Verfahren als auch das zuvor genannte Pattern-Plating-Verfahren verwendet werden.
Beim Panel-Plating-Verfahren wird die gedruckte Leiterplatte über die Schritte hergestellt, die beispielsweise in den 4(a)–(f) gezeigt sind. Genauer gesagt, wird ein Laminat erhalten durch Binden des Verbundmaterials an das isolierende Harzsubstrat 31 und anschließendes Entfernen des Trägers vom Verbundmaterial 21, wodurch die leitfähigen feinen Teilchen 23 wie in 4(a) gezeigt auf dem Substrat 31 verbleiben. Dann wird das Laminat 21 mit einem Laserstrahl bestrahlt, um wie in 4(b) gezeigt, ein Durchgangsloch 32 zu bilden, woraufhin mit dem Durchgangsloch und der Oberfläche der isolierenden Harzschicht eine stromlose Plattierung und anschließend eine Elektroplattierung durchgeführt wird, um wie in 4(c) gezeigt eine plattierte Schicht 33 zu bilden. Die Oberfläche der plattierten Schicht 33 wird mit einem Fotolack 34 beschichtet und durch eine Fotomaske bestrahlt, um ein Leitungsmuster zu definieren, wie in 4(d) gezeigt ist. Anschließend werden wie in 4(e) gezeigt die plattierte Schicht 33 und die leitfähigen feinen Teilchen 23 an von dem Leitungsmuster unterschiedlichen Stellen durch Ätzen entfernt. Wie in 4(f) gezeigt, wird schließlich wird der Fotolack entfernt, wodurch ein Leitungsmuster gebildet wird.
Da bei der erfindungsgemäßen gedruckten Leiterplatte das erfindungsgemäße Verbundmaterial verwendet wird, können dünne Leitungsmuster mit geringem Abstand gebildet werden. Da das Verbundmaterial anstelle einer Metallfolie die leitfähigen feinen Teilchen umfasst, werden weiterhin während des Öffnens des Durchgangslochs unter Verwendung eines Lasers keine Grate am Rand des Durchgangslochs erzeugt. Daher gibt es keinen Grat, der größer wird, wenn die Schicht 33 aufgetragen wird. Folglich besteht kein Grund dafür, die Lochöffnung durch Ätzen oder dergleichen freizumachen, bevor die Schicht 33 aufgetragen wird. Darüber hinaus kann die Lochöffnung mit einem Laser von geringerer Leistung als bisher vorgeschlagen erzeugt werden.
In einem weiteren Verfahren, das als ein Pattern-Plating-Verfahren bezeichnet werden kann, wird das Leitungsmuster unter Verwendung der beispielsweise in den 5(a)–(f) gezeigten Schritte plattiert. Ein in 5(a) gezeigtes Laminat, bei dem sich die leitfähigen feinen Teilchen 23 auf dem Substrat 41 befinden und das auf die gleiche Weise erhalten wurde wie oben in 4(a), wird mit einem Laserstrahl direkt bestrahlt, um ein Durchgangsloch 42 wie in 5(b) gezeigt zu erzeugen. Anschließend wird wie in 5(c) gezeigt, mit der gesamten Oberfläche, einschließlich der Oberfläche des Durchgangslochs, ein stromloses Plattieren durchgeführt, wodurch eine stromlos plattierte Schicht 43 gebildet wird. Wie in 5(d) gezeigt wird dann ein Fotolack 44 aufgetragen und bestrahlt, um das Leitungsmuster zu definieren. Wie in 5(e) gezeigt, wird Elektroplattieren angewendet, um ein Leitungsmuster 45 zu bilden, das die gewünschte Dicke aufweist. Wie in 5(f) gezeigt, wird anschließend der Fotolack 44 auf der Oberfläche entfernt, und die stromlos plattierte Schicht 43 und die leitfähigen feinen Teilchen 23 auf den von dem Leitungsmuster unterschiedlichen Bereichen werden durch Ätzen entfernt (manchmal als „Flash-Ätzen" bezeichnet), wodurch ein gedrucktes Leitungsmuster gebildet wird. Bei diesem Verfahren kann vor dem Entfernen des Fotolacks die Leiteroberfläche einer Zinn-Blei-Plattierung unterzogen werden, um einen Ätz-Lack zu bilden.
Unabhängig davon, ob eine gedruckte Leiterplatte unter Verwendung der Verfahren gemäß den 4 und 5 hergestellt wird, können eine ausgezeichnete Bindungsstärke zwi schen dem Leitungsmuster und dem isolierenden Harz und eine ausgezeichnete Wärmeresistenz erzielt werden.
Unter Verwendung der erfindungsgemäßen gedruckten Leiterplatte kann eine mehrschichtige gedruckte Leiterplatte hergestellt werden. Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäße gedruckte Leiterplatte als ein Substrat verwendet wird, das Leitungsmuster einer inneren Schicht enthält, und die gedruckte Leiterplatte wird über eine isolierende Harzschicht mit dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial verbunden. Anschließend wird der Träger vom Verbundmaterial entfernt, und ein Durchgangsloch und ein Leitungsmuster werden gebildet, woraufhin sich ein Plattieren anschließt, wie oben beschrieben, um eine mehrschichtige Leiterplatte zu erhalten. Wenn solche Arbeitsgänge wiederholt werden, kann die Anzahl der Schichten der mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte weiter erhöht werden.
Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials kann das Problem der Gratbildung während des Öffnens der Durchgangslöcher durch Bohren, Bestrahlung mit Laserstrahlen oder anderen Methoden gelöst werden, und das Öffnen der Löcher kann sogar mit Lasern geringer Leistung erfolgen. Darüber hinaus macht die Verwendung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials es möglich, gedruckte Leiterplatten herzustellen, die Leitungsmuster mit geringem Abstand aufweisen, d.h. sowohl die Leiterlinien als auch die Räume zwischen ihnen sind schmal, da die Dicke des leitfähigen Materials verringert ist.
Die Eliminierung der Verwendung von Kupferfolie erlaubt die Bildung feinerer Leiterlinien, da plattiertes Kupfer präziser geätzt wird als Kupferfolie. Die Verwendung der Schicht feiner leitfähiger Teilchen stellt die erforderliche Haftfestigkeit bereit, die nicht verfügbar ist, wenn direkt auf ein Substrat plattiert wird.
Die vorliegende Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Beispiele beschrieben, wobei jedoch nicht beabsichtigt wird, die Erfindung auf diese Beispiele zu beschränken.
BEISPIEL 1
Eine elektrolytisch abgeschiedene Kupferfolie mit einer Dicke von 35 μm wurde als Metallfolienträger hergestellt. Die Seite mit der glänzenden Oberfläche der elektrolytisch abgeschiedenen Kupferfolie wurde 30 Sekunden lang in einer Reinigungsflüssigkeit gereinigt, die Schwefelsäure in einer Konzentration von 100 g/L enthielt. Nach der Reinigung mit Schwefelsäure wurde die Kupferfolie mit gereinigtem Wasser gespült.
Anschließend wurde die Seite mit der glänzenden Oberfläche der Kupferfolie in eine wässrige Lösung, die Triazinethiol (Thiocyanursäure) in einer Konzentration von 5 g/L enthielt, bei einer Temperatur der Flüssigkeit von 40°C 30 Sekunden eingetaucht, um eine organische Trennschicht auf der Kupferfolienträgeroberfläche zu bilden. Anschließend wurde die Oberfläche der organischen Trennschicht gespült. Die Kupferfolie mit der organischen Trennschicht wurde bei einer Stromdichte von 15 A/dm² mit einem Plattierungsbad, das 10 g/L Kupfer und 170 g/L Schwefelsäure enthielt, bei einer Temperatur der Bades von 30°C elektroplattiert, um leitfähige feine Teilchen abzuscheiden.
Die erhaltene Verbundfolie, auf der sich die leitfähigen feinen Teilchen befanden, wurde unter Verwendung eines Plattierungsbades, das 75 g/L Kupfer und 80 g/L Schwefelsäure enthielt, bei einer Temperatur des Bades von 50°C und einer Stromdichte von 30 A/dm² elektroplattiert, um auf den leitfähigen feinen Teilchen eine bedeckende Kupferschicht zu bilden.
Das Verbundmaterial wurde gespült, anschließend einer Passivierungsbehandlung unterworfen und getrocknet.
Die Ausdehnung der auf diese Weise erhaltenen leitfähigen feinen Teilchen betrug 1,0 μm in Richtung des Verbundmaterials (Ausdehnung d in 3).
Die Oberflächenrauigkeit (Rz) der Oberfläche des Verbundmaterials, auf der die Gruppierung leitfähiger feiner Teilchen gebildet wurde, betrug 2,2 μm.
Laminatherstellung
Das oben erhaltene Verbundmaterial wurde auf vier Lagen von 0,1 mm dickem FR-4 Prepreg laminiert, wobei die leitfähigen feinen Teilchen dem Prepreg zugewandt waren. Sie wurden bei einem Druck von 25 kg/cm² 60 Minuten auf 175°C erwärmt, um sie als Laminat zu verbinden.
Nachdem der Kupferträger durch Abziehen von dem Laminat entfernt worden war, wurde mit der gesamten Oberfläche des Laminats ein stromloses Plattieren und anschließend ein Elektroplattieren durchgeführt, um eine Kupferschicht mit einer Gesamtdicke von 35 μm auf der Oberfläche des Laminats zu bilden. Anschließend wurden Muster aus Fotolack auf der Kupferoberfläche gebildet und dann ein Leitungsmuster mit einer Breite von 10 mm über ein herkömmliches Ätz-Verfahren hergestellt.
Bindungseigenschaften
Die Bindung zwischen den Leiterlinien und dem Substrat (FR-4) einer Probe wurde durch Messen der Haftfestigkeit gemäß dem Verfahren nach JIS-C-6481 ermittelt. Die Haftfestigkeit betrug 1,35 kg/cm, und somit wiesen die Leiterlinien eine zufriedenstellende Stärke der Bindung an das Substrat auf.
Wärmeresistenz
Man ließ die Probe 20 Sekunden auf einem Lötbad bei 160°C schwimmen. Dann wurden als Haftfestigkeit zwischen dem Substrat und den Leiterlinien 1,35 kg/cm gemessen. Diese Haftfestigkeit entsprach beinahe der Haftfestigkeit vor dem Lötbadschwimmtest. Es erwies sich somit, dass die Probe eine ausgezeichnete Wärmeresistenz aufwies.
Herstellung einer gedruckten Leiterplatte
Das oben erhaltene Verbundmaterial wurde auf vier Lagen von 0,1 mm dickem FR-4 Prepreg laminiert, wobei die leitfähigen feinen Teilchen dem Prepreg zugewandt waren. Sie wurden 60 Minuten bei einem Druck von 25 kg/cm² bei 175°C laminiert, um sie als Laminat zu verbinden.
Nach dem Entfernen des Trägers vom Laminat durch Abziehen wurde durch Bestrahlung mit einem Kohlendioxid-Laser ein Durchgangsloch geöffnet. Grate wurden nicht gebildet. Mit dem Laminat wurde dann ein stromloses Plattieren und anschließend ein Elektroplattieren durchgeführt, um eine Kupferschicht mit einer Gesamtdicke von 18 μm auf der Laminatoberfläche zu bilden. Danach wurde durch Ätzen ein Leitungsmuster mit einem Verhältnis von Linienbreite zu Linienabstand (Breite/Abstand) von 30 μm/30 μm gebildet. Die gedruckte Leiterplatte erwies sich somit als brauchbar für die Herstellung von Leitungsmustern mit einem geringen Abstand.
BEISPIEL 2
Eine elektrolytisch abgeschiedene Kupferfolie mit einer Dicke von 35 μm wird als Metallfolienträger hergestellt. Die Seite mit der glänzenden Oberfläche der elektrolytisch abgeschiedenen Kupferfolie wird 30 Sekunden lang in einer Reinigungsflüssigkeit gereinigt, die Schwefelsäure in einer Konzentration von 100 g/L enthielt.
Nach der Reinigung mit Schwefelsäure wird die Kupferfolie mit gereinigtem Wasser gespült.
Anschließend wird die glänzende Seite der Oberfläche der Kupferfolie in eine wässrige Lösung, die Triazinethiol (Thiocyanursäure) in einer Konzentration von 5 g/L enthält, bei einer Temperatur der Flüssigkeit von 40°C 30 Sekunden eingetaucht, um eine organische Trennschicht auf der Kupferfolienträgeroberfläche zu bilden.
Die Kupferfolie mit der organischen Trennschicht wird 2 Sekunden bei einer Stromdichte von 30 A/dm² mit einem Plattierungsbad, das 15 g/L Kupfer, 2 g/L Kobalt und 5 g/L Nickel enthält, bei einer Temperatur der Bades von 50°C elektroplattiert, um leitfähige feine Teilchen einer Kupfer-Kobalt-Nickel-Legierung abzuscheiden.
Die erhaltene Verbundfolie, auf der sich die leitfähigen feinen Teilchen befinden, wird unter Verwendung eines Plattierungsbades, das 8 g/L Kobalt und 18 g/L Nickel enthält, bei einer Temperatur des Bades von 50°C und einer Stromdichte von 3 A/dm² elektroplattiert, um auf den leitfähigen feinen Teilchen eine bedeckende Schicht einer Kobalt-Nickel-Legierung zu bilden.
Das erhaltene Verbundmaterial wird gespült, anschließend einer Passivierungsbehandlung unterworfen und getrocknet.
Die Ausdehnung der auf diese Weise erhaltenen leitfähigen feinen Teilchen beträgt 3,5 μm in Richtung des Verbundmaterials (Ausdehnung d in 3).
Die Oberflächenrauigkeit (Rz) der Oberfläche des Verbundmaterials, auf der die Gruppierung leitfähiger feiner Teilchen gebildet wurde, beträgt 3,2 μm.
Laminatherstellung
Das oben erhaltene Verbundmaterial wird auf vier Lagen von 0,1 mm dickem FR-4 Prepreg laminiert, wobei die leitfähigen feinen Teilchen dem Prepreg zugewandt sind. Sie werden bei einem Druck von 25 kg/cm² 60 Minuten auf 175°C erwärmt, um sie als Laminat zu verbinden.
Nachdem der Kupferträger durch Abziehen von dem Laminat entfernt wurde, wird mit der gesamten Oberfläche des Laminats ein stromloses Plattieren und anschließend ein Elektroplattieren durchgeführt, um eine Kupferschicht mit einer Gesamtdicke von 35 μm auf der Oberfläche des Laminats zu bilden. Anschließend werden Muster aus Fotolack auf der Kupferoberfläche gebildet und dann ein Leitungsmuster mit einer Breite von 10 mm über ein herkömmliches Ätz-Verfahren hergestellt.
Bindungseigenschaften
Die Bindung zwischen den Leiterlinien und dem Substrat (FR-4) einer Probe werden durch Messen der Haftfestigkeit gemäß dem Verfahren nach JIS-C-6481 ermittelt. Die Haftfestigkeit beträgt 1,50 kg/cm, und somit wiesen die Leiterlinien eine zufriedenstellende Stärke der Bindung an das Substrat auf.
Wärmeresistenz
Man lässt die Probe 20 Sekunden auf einem Lötbad bei 160°C schwimmen. Anschließend werden als Haftfestigkeit zwischen dem Substrat und den Leiterlinien 1,50 kg/cm gemessen. Diese Haftfestigkeit entspricht beinahe der Haftfestigkeit vor dem Lötbadschwimmtest. Es erweist sich somit, dass die Probe eine ausgezeichnete Wärmeresistenz aufweist.
Herstellung einer gedruckten Leiterplatte
Das oben erhaltene Verbundmaterial wird auf vier Lagen von 0,1 mm dickem FR-4 Prepreg laminiert, wobei die leitfähigen feinen Teilchen dem Prepreg zugewandt sind. Sie werden 60 Minuten unter einem Druck von 25 kg/cm² bei 175°C laminiert, um sie als Laminat zu verbinden.
Nach dem Entfernen des Trägers vom Laminat durch Abziehen wird durch Bestrahlung mit einem Kohlendioxid-Laser ein Durchgangsloch geöffnet. Grate werden nicht gebildet. Mit dem Laminat wird dann ein stromloses Plattieren und anschließend ein Elektroplattieren durchgeführt, um eine Kupferschicht mit einer Gesamtdicke von 18 μm auf der Laminatoberfläche zu bilden. Danach wird durch Ätzen ein Leitungsmuster mit einem Verhältnis von Linienbreite zu Linienabstand (Breite/Abstand) von 30 μm/30 μm gebildet. Die gedruckte Leiterplatte erweist sich somit als brauchbar für die Herstellung von Leitungsmustern mit einem geringen Abstand.

Claims

Verbundmaterial (21) zur Herstellung gedruckter Leiterplatten, umfassend einen Träger (22) und abziehbar auf dem Träger vorgesehene leitfähige feine Teilchen (23), wobei die leitfähigen feinen Teilchen eine Ausdehnung (d) von 0,1 bis 5,0 μm in der Richtung der Dicke des Verbundmaterials aufweisen und wobei zwischen dem Träger und den leitfähigen feinen Teilchen eine Trennschicht angeordnet ist und die Trennschicht eine unter stickstoff- oder schwefelhaltigen Verbindungen oder Carbonsäuren ausgewählte organische Verbindung umfasst.
Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenrauigkeit (Rz) des Trägers, auf dem die leitfähigen feinen Teilchen vorgesehen sind, im Bereich von 1,0 bis 10,0 μm liegt.
Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei den leitfähigen feinen Teilchen um Teilchen aus Kupfer oder einer Kupferlegierung handelt.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die leitfähigen feinen Teilchen mit einer plattierten Schicht bedeckt sind.
Laminat, umfassend das Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, laminiert auf eine Oberfläche eines Substrats, wobei die leitfähigen feinen Teilchen dem Substrat zugewandt sind.
Laminat nach Anspruch 5, wobei der Träger entfernt worden ist.
Verfahren zur Herstellung eines Laminats, bei dem man a) das Verbundmaterial (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf eine Oberfläche eines Substrats (31) laminiert, wobei die leitfähigen feinen Teilchen (23) dem Substrat (31) zugewandt sind; und b) nur den Träger (22) entfernt, wobei die leitfähigen feinen Teilchen (23) auf dem Substrat (31) zurückbleiben.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Entfernen durch Abziehen oder Auflösen erfolgt.
Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Leiterplatte, bei dem man a) auf einem Träger (22) eine Trennschicht abscheidet, die eine unter stickstoff- oder schwefelhaltigen Verbindungen oder Carbonsäuren ausgewählte organische Verbindung umfasst; b) auf der Trennschicht leitfähige feine Teilchen (23) abscheidet, wobei die leitfähigen feinen Teilchen eine Ausdehnung (d) von 0,1 bis 5,0 μm in der Richtung der Dicke des Verbundmaterials (21) aufweisen; c) eine Deckschicht aus Metall über die leitfähigen feinen Teilchen plattiert; d) ein Produkt aus (c) auf wenigstens eine Oberfläche eines Substrats (31, 41) laminiert, wobei die leitfähigen feinen Teilchen dem Substrat zugewandt sind; e) den Träger (22) von dem laminierten Produkt aus (d) entfernt und die leitfähigen feinen Teilchen (23) auf dem Substrat (31, 41) zurücklässt, und f) eine gedruckte Leiterplatte auf dem in (e) hergestellten Substrat (31, 41) nach einem Panel-Plating- oder Pattern-Verfahren ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei in Schritt (d) das Produkt aus (c) auf gegenüberliegende Oberflächen des Substrats laminiert wird.
Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Leiterplatte, wobei wenigstens zwei gedruckte Leiterplatten nach dem Verfahren von Anspruch 9 aneinander laminiert werden.
Verwendung eines Verbundmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung gedruckter Leiterplatten.