FI121774B - Monikerroksinen levy ja menetelmä sen valmistamiseksi - Google Patents

Description

Monikerroksinen levyjä menetelmä sen valmistamiseksi

Tekninen ala

Esillä oleva keksintö koskee monikerroksisia levyjä ja menetelmää monikerroksisen levyn valmistamiseksi, ja erityisesti monikerroksista levyä, jo-5 ta käytetään pakkausalustana (package substrate) tai vastaavana, ja menetelmää monikerroksisen levyn valmistamiseksi.

Tekniikan taso

Elektronisten laitteiden tullessa yhä kompaktimmiksi edistystä on tapahtunut puolijohdesirujen ja osien rakentamisessa pienoiskoossa, liitäntöjen 10 välien pienentymisessä, piirilevyn (johdotusalustan) pakkausalueen pienentämisessä ja kytkennän tarkkuuden lisäämisessä. Lisäksi mitä informaatioon liittyviin laitteisiin tulee, laajakaistasignaalitaajuuden yhteydessä on olemassa suuri tarve saada osien välinen piirien kytkentä lyhyeksi. Näin ollen suuren tiheyden ja suuren suorituskyvyn aikaansaamiseksi piirilevystä täytyy tehdä 15 monikerroksinen.

Monikerroksisen levyn osalta avainasemassa on piiri (circuitry) (kerrosten väliset johtavat osuudet), jolla aikaansaadaan sähköinen kytkentä kerrosten välillä; tätä ei ole perinteisessä piirilevyssä. Monikerroksisen levyn perusmateriaaliin, josta monikerroksisen levyn vastaavat kerrokset rakentuvat, on 20 muodostettu läpivientireikiä eristyskerrokseen, ja läpivientireikien sisäseinämi-en pintoihin pinnoitettujen {plated) johdinten ansiosta monikerroksisen johdo-tusperusmateriaalin yksi sivupinta ja toinen sivupinta on sähköisesti kytketty.

IBM tarjoaa SLC-piirin (Surface Laminar Circuitry), joka on tyypillinen kasvatettu monikerroksinen levy (build-up multi-layer board), ja sen mene-25 telmän mukaisesti osa monikerroksisen levyn perusmateriaalin eristyskerrok-5 sesta poistetaan fotolitografiaprosessilla valoherkkää muovia, lasersäteellä

(M

^ työstämistä tai vastaavaa käyttämällä, ja muodostetaan kerrosten välisiä johta- T via osuuksia kerrosten välisen kytkennän aikaansaamiseksi pinnoittamalla

(M

(esimerkiksi ”Build-up multi-layer printed wiring board technology”, Kiyoshi Tall 30 kagi, julkaisija THE NIKKAN KOGYO SHINBUN, LTD.).

Pinnoitusta käyttämällä aikaasaadussa johtavassa kytkennässä on § se etu, että hienopiiri voidaan kytkeä siten, että se on johtava pienellä resists tanssilla. Koska valmistusprosessi on kuitenkin monimutkainen ja henkilötyö- ^ tuntien määrä on suuri, kulut kasvavat, jolloin siitä tulee monikerroksisen levyn 35 käyttöä rajoittava tekijä.

2

Hinnaltaan edullisena kerrosten välisenä kytkentämenetelmänä pinnoituksen asemesta viime vuosina on otettu hyötykäyttöön monikerroksinen levy, jossa käytetään johtavaa muovia, joka on tyypillinen MATSUSHITA GROUPin ALIVH (Any Layer Interstitial Via Hole) -levylle tai TOSHIBA 5 GROUPin B2bit (Buried Bump Interconnection Technology) -tekniikalle, ja monikerroksisen levyn käyttö on alkanut nopeasti laajeta (esimerkiksi asiakirjoissa Japanese Patent Application Laid-Open No. H6-302957, Japanese Patent Application Laid-Open No. H9-82835 ja ’’Build-up multi-layer printed wiring board technology”, Kiyoshi Takagi, julkaisija THE NIKKAN KOGYO SHINBUN, ' 10 LTD.).

ALIVH:n mukaisesti kuvioissa 1A - 1H esitetysti käytetään eristysle-! vyä 101, joka on valmistettu esiastelevy (prepreg) lähtöaineena, ja eristyslevyn 101 yhden sivupinnan ja toisen sivupinnan kautta kulkevat läpivientireiät 102 on muodostettu laseria käyttämällä, ja kerrosten väliset johtavat osuudet 103a 15 on muodostettu täyttämällä läpivientireiät 102 johtavalla pastalla 103 painatus-prosessin avulla. Suorittamalla tämä toiminta halutuilla alueilla aikaansaadaan eristysperusmateriaali 104, jossa on kerrosten väliset johtavat osuudet 103a. Lisäksi kuparifoliot 105 kiinnitetään puristamalla vastaavasti eristysperusmate-riaalin 104 yhteen sivupintaan ja toiseen sivupintaan, ja halutut johdotuskuviot 20 (kuparifoliopiiri) 106 muodostetaan syövyttämällä. Tällä tavoin saadun eristys-perusmateriaalin 104 yhden sivupinnan ja toisen sivupinnan osalta eristyspe-rusmateriaalin 104 kanssa rakenteeltaan samanlaiset eristysperusmateriaalit 107 ja kuparifoliot 108 vastaavasti kiinnitetään puristamalla yhteen. Monikerroksinen piiri 100 aikaansaadaan kasvatusprosessin avulla, jossa johdotusku-25 vion 109 muodostamista kuparifolion 108 päälle toistetaan puristuskiinnityksen jälkeen.

o ALIVH:n menetelmästä poikkeavasti ja SLC.n valmistusmenetelmän ^ mukaisesti läpivientireiät voidaan muodostaa valottamalla ja kehittämällä eris- ζζ tyskerrosta halutun monta kertaa valoherkkää muovia käyttämällä, ja käyttäen 30 mätön muovi poistetaan kemiallisella syövyttämisellä tai kuivasyövyttämällä.

x Johtavaa pastaa sisältävän monikerroksisen levyn valmistusmene-

CC

telmä on hinnaltaan edullinen, mutta toisaalta siinä on joitakin haittapuolia, !£ esimerkiksi se, että johtavan pastan sähköinen resistanssi on suurempi kuin 00 g kasvatusprosessissa käytetty pinnoitus, kosketusresistanssi kuparifoliopiirin o 35 kanssa on epävakaa jne. Nämä tullaan kuitenkin vähitellen ratkaisemaan.

3

Johdotuslevyn, kuten monisiruisen moduulin tai vastaavan, johon paljas siru kootaan, osalta kehityssuuntana on, että monikerroksisen levyn yhden kerroksen paksuus pienenee, jolloin johdotuksesta saadaan erittäin tiheä. Tästä kerroksen paksuuden pienenemisestä johtuen eristyskalvon ollessa yk-5 sittäinen kalvo muodostuu helposti mutkia tai ryppyjä, ja mittojen vakautta on vaikea varmistaa.

Tätä ongelmaa tarkasteltaessa monikerroksisen levyn valmistusmenetelmänä, jossa käytetään johtavaa pastaa kerrosten väliseen kytkentään kuviossa 2A - 2F esitetysti, on valmistusmenetelmä, jossa käytetään kalvoa 201 10 (lähtöaine), jossa on eristyskerros 204 ja kuparifolio 202 eristyskerroksen 204 yhdellä sivulla. Valmistusmenetelmän mukaisesti monikerroksinen levy 200 muodostetaan, kun useat monikerroksiset johdotusperusmateriaalit 207 kiinnitetään toisiinsa ja laminoidaan yhteen siten, että perusmateriaalit 207 kiinnittyvät toisiinsa. Haluttu johdotuskuvio (kuparifoliopiiri) 203 muodostetaan syövyt-15 tämällä kuparifolion 202 päälle, ja läpivientireiät 205 avataan eristyskalvoker-rokseen 204, ja kerrosten väliset johtavat osuudet 206a muodostetaan täyttämällä läpivientireikiin 205 johtavia pastoja 206 (läpivientireikiä ei kuitenkaan muodosteta perusmateriaaliin 208, joka toimii alakerroksena; esimerkiksi Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-353621). Tätä menetelmää 20 kutsutaan yhteenlaminointipuristusmenetelmäksi (colaminating press process).

Yhteenlaminointipuristusmenetelmän mukaisesti kuparipinnoitettua perusmateriaalia (kalvo, jossa on toispuoleinen kuparifolio), joka käsittää muovikalvon, joka toimii eristyskerroksena, ja kuparifolion, joka on järjestetty muovikalvon (eristyskerroksen) päälle ja joka toimii johtavana kerroksena, käyte-25 tään lähtöaineena. Näin ollen kalvon jäykkyys paranee, ja suurta mittatarkkuutta voidaan ylläpitää.

o Lisäksi yhteenlaminointipuristusmenetelmän mukaisesti koska sisäi- ° nen virtapiiri muodostetaan ennen yhteenlaminointia, yhteenlaminointipuristus- menetelmällä valmistettu monikerroksinen levy voidaan valmistaa lyhyemmäs- i cm 30 sä ajassa ja suuremmalla tuotolla kuin kasvatusmenetelmällä valmistettu moni- x kerroksinen levy. Kasvatusmenetelmän kanssa saman tarkkuuden saavuttami-

CC

“ seksi on kuitenkin välttämätöntä kohdistaa vastaavat monikerroksisen levyn ί perusmateriaalit erittäin tarkasti toistensa kanssa, sillä yhteenlaminointipuris- g tusmenetelmä suoritetaan sen jälkeen, kun yhteenlaminointipuristusmenetel- o o 35 mässä on muodostettu monikerroksisen levyn perusmateriaali, josta vastaavat monikerroksisen levyn kerrokset rakentuvat.

s i I ^ Tähän asti yhteenlaminointimenetelmässä kerrosten paikalleen asettamiseksi suurella tarkkuudella käytetään neulakohdistusmenetelmää (pin j alignment process), jossa neula menee ennalta määrättyyn osuuteen muodos-

A

tetun neulareiän läpi. Neulakohdistusmenetelmän mukaisesti menetelmän tark- f! 5 kuuden lisäämiseksi on tärkeää, että neulareikä tarkkuuskäsitellään ja että neulareiän ja neulan väliin jäävä rako saadaan pieneksi. Tällaiselle kerros kerrokselle paikalleen asettamisen tarkkuudelle tulee kuitenkin raja vastaan, ja I kasvatusmenetelmään verrattuna tarkkuus on huonompi. Täten vaikka valmis- 1 tetaan levy, jolle etukäteen muodostetaan erittäin pieni piiri (minute circuitry) I 10 (painettu hienopiiri, fine printed circuitry), näiden levyjen kohdistus monikerrok- I sisen johdotuslevyn aikaansaamiseksi on vaikeaa. Lisäksi erittäin pieni piiri tarkoittaa piiriä, jossa piirin muodostavan johtimen johdotustiheys on erittäin suuri.

! Toisaalta kasvatusmenetelmällä valmistetun monikerroksisen levyn, 15 kuten SLC:n, osalta, koska piirin laminointi ja muodostus toistetaan järjestyksessä kerros kerrokselta, viereisen monikerroksisen levyn perusmateriaalin piirin, läpivientireikien, piirin kohdistus pinnoilla riippuu kohdistuksen tarkkuudesta valolitografiaa suoritettaessa. Yleensä kasvatusmenetelmässä kohdistuksen tarkkuus on suurempi kuin yhteenlaminoinnilla, jossa etukäteen laminoidut piirit 20 kohdistetaan ja kiinnitetään toisiinsa, valmistetun monikerroksisen levyn kohdistuksen tarkkuus. Näin ollen kasvatusmenetelmää käytetään moniin monikerroksisiin levyihin, joihin puolijohdesirut kiinnitetään suoraan. Edellä kuvatus-ti kasvatusmenetelmän monikerrostuksen yhteydessä valmistusmenetelmä on kuitenkin monimutkainen, henkilötuntien määrä ja kulut ovat suuret.

25 Esillä oleva keksintö on tehty edellä kuvattujen ongelmien ratkaise miseksi, ja esillä olevan keksinnön eräs tavoite on tarjota käyttöön monikerrok-o sinen levy, jossa erittäin pieni piiri muodostetaan pintakerrokseen ja puolijoh- ^ de-elementit, joilla on pieni väli, voidaan asentaa yhteenlaminointimenetelmän etua menettämättä, ja sen valmistusmenetelmä.

i

(M

30 Keksinnön lyhyt selostus

X

£ Edellä kuvatun tavoitteen saavuttamiseksi keksintö aikaansaa itse- näisen patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän monikerroksisen levyn o valmistamiseksi. Menetelmän edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten pa- § tenttivaatimusten 2 - 6 kohteena. Lisäksi keksintö aikaansaa itsenäisen patent ee 35 tivaatimuksen 7 mukaisen monikerroksisen levyn. Monikerroksisen levyn edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten 8-12 kohteena.

'4 5

Kuvioiden lyhyt selostus l Kuviot 1A - 1H ovat menetelmäpiirustuksia, jotka esittävät perintei- (I sen monikerroksisen levyn valmistusmenetelmää.

Kuviot 2A - 2F ovat menetelmäpiirustuksia, jotka esittävät perintei-5 sen monikerroksisen levyn erästä toista valmistusmenetelmää.

Kuviot 3A - 3G ovat piirustuksia, jotka esittävät esillä olevan keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen monikerroksisen levyn valmistusmenetelmän alkupuoliskon prosessin.

Kuviot 4A - 4C ovat piirustuksia, jotka esittävät esillä olevan kek-j 10 sinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen monikerroksisen levyn valmis tusmenetelmän jälkipuoliskon prosessin.

Kuviossa 5 on esitetty tapaus, jossa muodostetaan erittäin pieni piiri ainoastaan pintakerroksen yhteen pintaan.

Kuviot 6A - 6E ovat menetelmäpiirustuksia, jotka esittävät ensim- 15 mäisen suoritusmuodon muunneltuun esimerkkiin liittyvän monikerroksisen le-j vyn valmistusmenetelmän.

Kuviot 7A - 7C ovat menetelmäpiirustuksia, jotka esittävät ensimmäisen suoritusmuodon muunnellun esimerkin mukaisen monikerroksisen levyn valmistusmenetelmän erään toisen esimerkin.

20 Kuviossa 8 on esitetty tapaus, jossa muodostetaan erittäin pieni piiri ainoastaan pintakerroksen yhteen pintaan.

Kuviot 9A - 9H ovat menetelmäpiirustuksia, jotka esittävät esillä olevan keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisen monikerroksisen levyn valmistusmenetelmän.

25 Kuviot 10A - 10D ovat menetelmäpiirustuksia, jotka esittävät esillä olevan keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisen monikerroksisen levyn ° erään toisen valmistusmenetelmän, o cv Kuviot 11A - 11D ovat menetelmäpiirustuksia, jotka esittävät en- ^ simmäisen esimerkin toisen suoritusmuodon mukaisesta pinnoitustekniikasta.

£! 30 Kuviot 12A - 12E ovat menetelmäpiirustuksia, jotka esittävät toisen x esimerkin toisen suoritusmuodon mukaisesta pinnoitustekniikasta.

Kuviot 13A - 13C ovat menetelmäpiirustuksia, jotka esittävät kol- LO ...

£ mannen esimerkin pinnoitustekniikasta.

§ Kuviot 14A - 14G ovat menetelmäpiirustuksia, jotka esittävät muun- ^ 35 nellun esimerkin toisesta suoritusmuodosta.

f s I 6 δ

Js I Kuviot 15A - 15C ovat piirustuksia, jotka esittävät esimerkin pinnoi- 1 tuksen kasvusta kerrosten välisellä johtavalla osuudella.

Kuvio 16 on piirustus, joka esittää erään toisen muunnellun esimerkin esillä olevan keksinnön toisesta suoritusmuodosta.

5 Parhaat tavat keksinnön toteuttamiseksi

Esillä olevan keksinnön suoritusmuotoja kuvaillaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin.

(Ensimmäinen suoritusmuoto)

Kuviossa 3A esitetysti toispuoleista kupari päällystettyä laminaattia 10 (CCL) 1, jossa polyimidikalvon 2 (eristyskerros) yhdellä sivupinnalla on kupari-folio 3, käytetään lähtöaineena. Kuparifolion 3 päälle muodostetaan piirikuvio (sisäkerroksen piiri) 4 syövyttämällä (kuvio 3B). Kuparifolioon 3 syövytys voidaan suorittaa käyttämällä vesiliuosta, jonka pääasiallinen aineosa on rauta-kloridi, ja syövytysnestettä, jonka pääasiallinen aineosa on kuparikloridi.

15 Tämän jälkeen kuviossa 3C esitetysti polyimidikalvon 2 liima-aine- pintapuolen (kuparifolion 3 vastakkaisen pinnan) alle muodostetaan liima-aine-kerros 5. Jos käytetään lakkatyyppistä (vanish type) liima-ainekerrosta, liima-ainekerros 5 muodostetaan pintaustelaa tai seulapainantakonetta käyttämällä. Toisaalta jos käytetään kalvotyyppistä liima-ainekerrosta, liima-ainekerros 5 20 muodostetaan suorittamalla lämpöpuristuskiinnitys laminaattoria käyttämällä.

Esillä olevassa suoritusmuodossa käytetään polyimidiä, jolla on plastisiteettia. Polyimidimateriaalina, jolla on termoplastisuutta, voidaan myös käyttää polyeetteri-imidimateriaalia (PEI-materiaalia), polyeetteriketonimateri-aalia (PEEK-materiaalia) tai vastaavaa.

25 On huomioitava, että sisäkerroksen piirikuvion 4 muodostusproses- o sin ja liima-ainekerroksen 5 muodostusprosessin järjestys voidaan kääntää. Li- ^ säksi kun eristyskerros toimii myös liima-ainekerroksena, liima-ainekerros 5 voidaan jättää pois. Tässä myös liima-ainekerroksena toimivan eristyskerrok-cvj sen materiaalina voidaan käyttää polyimidiä, termoplastista polyimidiä, termo- x 30 plastista polyimidiä, johon on lisätty kestomuovia, tai nestekidepolymeeriä.

* Tämän jälkeen muodostetaan säteilyttämällä laserilla liima-aineker- !£ roksen 5 sivusta läpivientireiät 6, jotka menevät liima-ainekerroksen 5 ja poly- 00 o imidikalvon 2 läpi. Kuparifolion 3 sisäkerroksen piiriin 4 muodostettu pieni reikä o 6Aja läpivientireiän 6 keskiosa kohdistetaan syövytyksen aikana. Tällä syövy- 35 tyksellä saadaan muodostettua pienireikäinen läpivientireikä 6, jossa on pieni reikä 6A, jonka halkaisija on pienempi kuin läpivientireiän 6 halkaisija. Läpi- 7 vientireiän 6 halkaisija on esimerkiksi noin 100 μτη, ja pienen reiän 6A halkaisija on noin 30 μιτι - 50 μιτι.

Seuraavaksi kuviossa 3E esitetysti kaikkiin läpivientireikiin 6 ja pieniin reikiin 6A viedään täytteeksi johtavaa pastaa 7, kuten hopeapastaa tai 5 vastaavaa, puristamalla sitä liima-ainekerroksen 5 sivusta käyttämällä seula-painannassa yleisesti käytettyä vetolastalevyä. Johtavalla pastalla 7 täytön aikana ei käytetä painatusmaskia, ja täyttäminen suoritetaan muilla kuin ohuella suojakalvolla peitettyjen läpivientireikien 6 pinnan osuuksilla. Tällä menetelmällä on mahdollista ehkäistä hukkaan menneen johtavan pastan jääminen reikiin 10 6,6A.

Tämän mukaisesti saadaan monikerroksisen levyn perusmateriaali (ensimmäinen sisäkerroksen perusmateriaali) 10 sisäkerroksen piiriä varten, niin että sisäkerroksen piiri 4 muodostetaan johtavilla pastoilla täytetyt eristys-kerroksen yhdelle sivupinnalle ja muodostetaan kerrosten väliset johtavat 15 osuudet 7a sähköisen kytkennän muodostamiseksi yhdestä sivupinnasta toiseen sivupintaan. Lisäksi piirustuksen ylempi puoli on määritelty yhdeksi sivupinnaksi ja piirustuksen alempi puoli on määritelty toiseksi sivupinnaksi.

Kuviossa 3F esitetysti kaksi monikerroksisen levyn perusmateriaalia (ensimmäiset sisäkerroksen perusmateriaalit) 10, 10 sisäkerroksen piiriä var-20 ten, perusmateriaali 20 pintakerroksen piirille, johon on muodostettu kuparifolio (johtava folio) 21, polyimidikalvon 22 (eristyskerroksen) yhdelle sivupinnalle, ja liima-ainekerros 23, joka on muodostettu sen toiselle sivupinnalle floka vastaa rakennetta, jossa johtava kalvo 21 kiinnitetään pintakerroksen piirin eristyspe-rusmateriaaliin 70), monikerroksisen levyn perusmateriaali (toinen sisäkerrok-25 sen perusmateriaali) 30 sisäkerroksen piiriä varten, johon on muodostettu piiri-kuvio (piiri) 32 sisäkerroksen piiriksi polyimidikalvon 31 (eristyskerroksen) yh-o teen sivupintaan, ja sen toiseen sivupintaan muodostettu liima-ainekerros 33 ja ° johtava kalvo 40 pintakerroksen piiriä varten laminoidaan yhteen toistensa ^ kanssa. On huomioitava, että esillä olevassa suoritusmuodossa on esitetty cm 30 esimerkki, jossa käytetään kahta ensimmäistä sisäkerroksen perusmateriaalia x 10. Esimerkkiä voidaan kuitenkin muuttaa sopivalla tavalla.

CC

Toisin sanoen monikerroksisen levyn perusmateriaali pintakerrok- ί! sen piiriä (pintakerroksen piirin perusmateriaalia) 20 varten on järjestetty kah- 00 g den monikerroksisen levyn perusmateriaalin (ensimmäisten sisäkerroksen pe- § 35 rusmateriaalien) 10, 10 yhden pinnan puolelle (sisäkerroksen piirin 4 puolelle) sisäkerroksen piiriä varten, ja monikerroksisen levyn perusmateriaali (toinen 8 sisäkerroksen perusmateriaali) 30 sisäkerroksen piiriä varten on järjestetty kahden monikerroksisen levyn perusmateriaalin 10 toisen pinnan puolelle sisäkerroksen piiriä varten, eli ensimmäisen sisäkerroksen perusmateriaalin 10 liima-ainekerroksen 5 puolelle, ja johtava kalvo 40 on järjestetty monikerroksi-5 sen levyn perusmateriaalin 30 alle, eli liima-ainekerroksen 33 puolelle, ja sen I jälkeen, kun nämä osat on kohdistettu tämän mukaisesti, nämä kaikki laminoi- ; daan yhteen ja kiinnitetään toisiinsa.

| Monikerroksisen levyn perusmateriaalilla (toisella sisäkerroksen pe rusmateriaalilla) 30 sisäkerroksen piiriä varten on sama kokoonpano kuin mo-10 nikerroksisen levyn perusmateriaalilla (ensimmäisellä sisäkerroksen perusmateriaalilla) 10, johon ei ole muodostettu läpivientireikiä 6 (kerrosten välisiä johtavia osuuksia 7a). Lisäksi monikerroksisen levyn perusmateriaali (pintakerroksen piirin perusmateriaali) 20 pintakerroksen piiriä varten vastaa sitä CCL:ää, johon on muodostettuliima-ainekerros 23.

15 Lisäksi ennen yhteenlaminointia suoritetaan neulakohdistus siten, että sisäkerroksen piiri 4 ja 32 saadaan kytkettyä sähköisesti toisiinsa kerrosten välisten johtavien osuuksien 7 kautta, ja tämän jälkeen kerrokset 10, 20, 30 ja 40 laminoidaan yhteen lämpöpainamalla.

Täten kuviossa 3G esitetysti muodostetaan yhteenlaminoitu levy 50, 20 jossa sisäiset piirikuviot (sisäpiiri) 4 ja 32 on sähköisesti kytketty läpivienti-reikiin 6 viedyistä johtavista pastoista 7 muodostettujen, kerrosten välisten johtavien osuuksien 7a avulla. Levy 50 käsittää pintakuparikalvon 21, johon ei ole muodostettu läpivientireikiä 6, ja takapinnan kuparikaivon 40 levyn 50 toisella sivupinnalla.

25 Yhteenlaminoinnin jälkeen yhteenlaminoidun levyn 50 yhdelle sivu pinnalle ja toiselle sivulle muodostetaan läpivientireikä ja erittäin pieni piiri (pai-o nettu hienopiiri). Ensiksi laseria käyttämällä kuviossa 4A esitetysti yhteenlami- oj noidun levyn 50 yhdelle sivupinnalle ja toiselle sivupinnalle muodostettujen i erittäin pienen piirin ja sisäkerroksen piirin yhdistämiseksi muodostetaan läpi- i £! 30 vientiaukot 51 vastaavasti pintakerroksen piirin perusmateriaaliin 20 (ylin ker- x ros), toiseen sisäkerroksen perusmateriaaliin 30 (alin kerros) ja kuparifolioon 40. Seuraavissa suoritusmuodoissa erittäin pienellä piirillä tarkoitetaan piiriä, ^ jossa piirin muodostavan johtimen johdotustiheys on erittäin suuri.

§ On huomioitava, että lasersäteellä työstämällä muodostettujen reiki- o ^ 35 en ja suoraan reikien alla sijaitsevien kerrosten kohdistus suoritetaan röntgen säteillä. Yhteenlaminoidun levyn 50 yhdelle sivupinnalle ja toiselle sivupinnalle 9 i % muodostettujen erittäin pienen piirin ja sisäkerroksen piirin yhdistämiseksi järjestettyjä läpivientireikiä 51 paikalleen asetettaessa piirin sijainnit nimittäin nähdään röntgensäteiden avulla.

Läpivientireiät 51 voidaan muodostaa myös YAG-laseria, eksimeeri-5 laseria ja hiilidioksidilaseria käyttämällä, kemiallisella syövytyksellä resistiä tai kuparikaivoa maskina käyttämällä ja kuivasyövytyksellä.

Kuviossa 4 esitetysti pinnan käsittely läpivientireikien 51 sisäseinä-miin suoritetaan ennen kuin läpivientireikien 51 sisäseinämät päällystetään ku-paripinnoituksella 52. Kuparifolio 21 ja kuparifolio 40 ja piirikuvio (sisäkerrok-10 sen piiri) 4 tai 32, joka on suoraan kuparifolioiden alla, kytketään vastaavasti sähköisesti toisiinsa. Tämän mukaisesti muodostetaan ensimmäinen ja toinen pintakerroksen kerrosten välinen johtava osuus 51a ja 51b, jotka yhdistävät piirin ja sisäkerroksen piirin, jotka on muodostettu yhteenlaminoidun levyn 50 yhdelle sivupinnalle ja toiselle sivupinnalle.

15 Kuparifolioiden 21 ja 40 päälle muodostetaan fotoresistit. Piirikuvio (sisäkerroksen piiri) 4 tai 32 ja kuparifolio 21 sijoitetaan tämän mukaisesti, ja tämän jälkeen suoritetaan valotus ja kehitys. Paikalleen asetus suoritetaan röntgensäteiden avulla. Lisäksi kuparifolioille suoritetaan syövytys rautakloridi-vesiliuosta käyttämällä, resistit kuoritaan ja kuviossa 4C esitetysti muodoste-20 taan erittäin pieni piiri 54 yhteenlaminoidun levyn 50 molemmille pinnoille. Kun näiden peittämiseksi muodostetaan juotosresistikalvot tarvittavalla tavalla, saadaan esillä olevan suoritusmuodon mukainen monikerroksinen levy 60.

Monikerroksisella levyllä 60 sisäkerroksen piirin 4 ja 32, läpivientireikien 6 ja erittäin pienen piirin 54 paikalleen asettamisen tarkkuus on sama 25 kuin erittäin pienen piirin 54 muodostamiskuvion valottamiseksi käytettävän kohdistustyökalun tarkkuus, ja se on erittäin paljon suurempi kuin perinteisen ° yhteenlaminointimenetelmän yhteydessä käytetty kerros kerrokselle paikalleen

O

cv asettamisen tarkkuus. Täten esillä olevaan suoritusmuotoon liittyvällä erittäin ^ pienellä piirillä läpivientireikien ympärillä olevia liitäntäalueita voidaan pienensi 30 tää tämän tarkkuuden mukaan, jolloin piiri voidaan rakentaa tarkasti pienois- x koossa. Esimerkiksi sisäkerrosten piirien 4 ja 32 liitäntäalueiden halkaisijat ovat noin 400 μιτι - 600 μιτι, ja erittäin pienen piirin 54 liitäntäalueen halkaisija LO __ ^ on noin 50 μιη - 70 μιτι.

§ Siinä tapauksessa, että puolijohdevälittäjän (semiconductor interpo-

O

^ 35 ser) yksi sivu on liitetty puolijohdesiruun ja sen vastakkainen sivu on liitetty lait teiston piirilevyyn, vaaditaan erittäin tarkka kuvio vain tämän yhdelle sivupin- 10 nalle. Tällöin kuviossa 5 esitetystä ensimmäinen sisäkerroksen perusmateriaali 10 (joka sisältää sisäkerroksen piirin 4 ja läpivientireiät 6), toinen sisäkerroksen perusmateriaali 30 (joka sisältää sisäisen kerroksen piirin 32) ja kuparifolio 40 laminoidaan yhteen, minkä jälkeen muodostetaan toiset johtavat osuudet 51b, 5 jotka liittävät johtavan piirin ja sisäkerroksen piirin, johon puolijohdesiru on liitetty, ja erittäin pieni piiri 54.

On huomioitava, että kuvioissa 4C ja 5 käytettyjen vastaavien kerrosten eristävät (insulting) kerrokset on edullisesti valmistettu samoista materi-: aaleista. Täten monikerroksisen levyn warppaus yhteenlaminoinnin jälkeen j 10 voidaan ehkäistä. Lisäksi vastaaviin eristäviin kerroksiin käytetyistä samoista \ materiaaleista johtuva vaikutus on jopa suurempi silloin, kun erittäin pieni piiri | on muodostettu vain yhdelle sivupinnalle kuviossa 5 esitetysti. Lisäksi kuviois sa 4C ja 5 esitetyssä suoritusmuodossa käytetään kahta ensimmäistä sisäker-ä roksen perusmateriaalia 10. Kolmea tai useampaa ensimmäistä sisäkerroksen 15 perusmateriaalia 10 käyttämällä voidaan kuitenkin saavuttaa sama vaikutus.

I Kuvioissa 6A - 6E on esitetty eräs toinen muunneltu esimerkki edel lä kuvatusta ensimmäisestä suoritusmuodosta. On huomioitava, että kuvioissa 6A - 6E kuvioiden 3A - 3G ja kuvioiden 4A - 4C osuuksia vastaavat osuudet on merkitty viitenumeroilla, jotka ovat samoja viitenumerolta, joita käytetään 20 kuvioissa 3A - 3G ja 4A - 4C, ja niiden kuvaukset on jätetty pois.

Kuviossa 6A esitetysti kaksi monikerroksisen levyn perusmateriaalia (ensimmäiset sisäkerroksen perusmateriaalit) 10 sisäkerroksen piiriä varten, yksi monikerroksisen levyn perusmateriaali (pintapiirin eristysperusmateriaali) 70 pintakerroksen piiriä varten, jossa on liima-ainekerros 72 polyimidikalvon 71 25 (eristävä kerros) yhdellä sivupinnalla, ja yksi monikerroksisen levyn perusmateriaali (toinen sisäkerroksen perusmateriaali) 30 sisäkerroksen piiriä varten o laminoidaan yhteen ja kiinnitetään toisiinsa. On huomioitava, että esillä olevas- ° sa suoritusmuodossa toisen sisäkerroksen perusmateriaalin eristävänä kerrok- i ^ sena käytetään eristävää kerrosta, jossa ei ole liima-ainekerrosta.

cv 30 Toisin sanoen monikerroksisen levyn perusmateriaali (pintakerrok- x sen piirin eristysperusmateriaali) 70 on järjestetty yhden monikerroksisen levyn perusmateriaalin (ensimmäisen sisäkerroksen piirin perusmateriaalin) 10 sisä-kerroksen piirin 4 päälle, ja monikerroksisen levyn perusmateriaalit (toiset si-§ säkerroksen perusmateriaalit) 30 on järjestetty jonkin toisen monikerroksisen

O

^ 35 piirin perusmateriaalin (ensimmäisen sisäkerroksen piirin perusmateriaalin) 10 11 toisen sivupinnan (liima-ainekerroksen 5 sivun) alle, ja tämän jälkeen nämä materiaalit laminoidaan yhteen.

Edellä kuvatusti vastaavat perusmateriaalit, eli ensimmäiset sisäkerroksen perusmateriaalit 10, toinen sisäkerroksen perusmateriaali 30 ja pinta-5 kerroksen piirin eristysperusmateriaali 70 sijoitetaan siten, että sisäkerroksen piirit 4 ja 32 on sähköisesti kytketty toisiinsa kerrosten välisten johtavien osuuksien 7a kautta neulakohdistusmenetelmän tai vastaavan avulla, ja ne laminoidaan yhteen lämpöpuristamalla. Tämän mukaisesti kuviossa 6B esitetysti sisäpiirin kuviot (sisäpiiri) 4 ja 32 yhdistetään siten, että ne ovat johtavia kerros-10 ten välillä johtavista pastoista 7, joita vietiin läpivientireikiin 6, muodostettujen kerrosten välisten johtavien osuuksien 7a avulla, jolloin yhteenlaminoitu runko 80, jossa on sen yhdessä sivupinnassa ja toisessa sivupinnassa eristyskerrokset (polyimidikalvot 71, 31), joihin ei ole muodostettu kerrosten välisiä johtavia osuuksia eikä erittäin pientä piiriä, on valmis.

15 Yhteenlaminoinnin jälkeen yhteenlaminoidun rungon 80 yhdelle si vupinnalle ja toiselle sivupinnalle muodostetaan kerrosten väliset osuudet ja erittäin pieni piiri.

Kuviossa 6C esitetysti pintakerroksen piirin eristysperusmateriaaliin 70 ja toiseen sisäkerroksen perusmateriaaliin 30 muodostetaan laseria käyt-20 tämällä vastaavasti läpivientireiät 81 yhteenlaminoidun rungon 80 yhdelle sivupinnalle ja toiselle sivupinnalle muodostettujen erittäin pienen piirin ja sisäkerroksen piirin liittämiseksi. Reikien, jotka muodostetaan lasersäteellä työstämällä, ja niiden alla välittömästi sijaitsevat kerrosten paikalleen asetus saadaan osumaan kohdalleen röntgensäteiden avulla. Yhdelle sivupinnalle ja toiselle si-25 vupinnalle muodostettujen erittäin pienen piirin ja sisäkerroksen piirin liittämiseksi tarkoitettujen läpivientireikien 81 paikalleen asettaminen suoritetaan ni-o mittäin katsomalla sisäkerroksen piirin (piirikuvio 4 tai 32) läpi röntgensäteiden ° avulla. On huomioitava, että mikäli toinen sisäkerroksen perusmateriaali 30 ja ^ pintakerroksen piirin eristysperusmateriaali 70 valmistetaan materiaalista, jolla cm 30 on valonläpäisevyystila, paikalleen asetus voidaan suorittaa kuvankäsittelyme- x netelmällä.

tr

Seuraavaksi muodostetaan kalvoiksi kahdesta kerroksesta, jotka si- ί sältävät Cu:ta ja Niitä, muodostuvat ohuet kalvokerrokset pohjustukseksi sput- § teroimalla eristyskerrosten pintoja yhteenlaminoidun rungon 80 yhdellä sivupin- o o 35 nalla ja toisella sivupinnalla läpivientireikien 81 sisäseinämät mukaan lukien.

5 12

On huomioitava, että Ni:n lisäksi voidaan käyttää Cr:a tai Ti:a tai niitä sisältävää seosta.

Kuparipinnoitus suoritetaan käyttämällä sputteroitua kerrosta sie-menkerroksena (seed Ιβγβή, ja kuviossa 6D esitetysti muodostetaan kupari-5 kerroksia 82 eristyskerrosten pintaan ja läpivientireikiin 81. Yleensä pinnoitettu kalvo muodostetaan niin, että saadaan yhtenäinen paksuus. Kupari pinnoitetaan kuitenkin selektiivisesti läpivientireikiin 81 läpivientireikien täytepinnoituk-sella, jossa matalalla osuudella pinnoitusnopeus on suurempi kuin pinnoitus-nopeus syvällä osuudella tai vastaavalla, ja pinnoituksen jälkeen pinta voidaan 10 siloittaa. Esillä olevassa suoritusmuodossa on esitetty jälkimmäinen esimerkki. Sen mukaisesti läpivientireiät 81, jotka liittävät pintakerroksen ja sisäkerroksen, täytetään kuparipinnoituksella (kuparikerrokset 82), ja muodostetaan ensimmäinen ja toinen pintakerroksen kerrosten välinen johtava osuus 81a ja 81b.

Kun kuparikerrokset 82 on muodostettu pinnoittamalla, niiden käyt-15 tämätön osa poistetaan syövyttämällä ja kuviossa 6E esitetysti muodostetaan pintakerroksen piiri (erittäin pieni piiri). Lisäksi sen jälkeen, kun juotteenesto-kalvot on muodostettu tarvittavan peiton aikaansaamiseksi, monikerroksinen levy 90 on aikaansaatu. On huomioitava, että kuten kuviosta 6E on ymmärrettävissä, sisäkerroksen piirin 4 väliset välit ovat suuremmat kuin erittäin pienen 20 piirin 83 välit.

Monikerroksisella levyllä 90 sisäkerroksen piirin 4 tai 32, pintakerroksen kerrosten välisten johtavien osuuksien 81a ja erittäin pienen piirin 83 paikalleen asetuksen tarkkuus on sama kuin erittäin pienen piirin 83 muodostavien syövytyskuvioiden kohdistustyökalun tarkkuus. Tämän vuoksi levyn 90 25 tarkkuus on myös erittäin paljon suurempi kuin kerros kerrokseen kohdistuksen tarkkuus perinteisen yhteenlaminoinnin yhteydessä. Lisäksi päällimmäisellä 0 (ylimmällä) pintakerroksella pintakerroksen kerrosten välisten johtavien osuuk- c3 sien 81a ympärillä olevat liitäntäalueet saadaan pienemmiksi tämän tarkkuu- den mukaisesti, ja voidaan muodostaa piiri, joka on tarkempi kuin läheisen i cm 30 tekniikan mukainen piiri.

x Edellä kuvatussa valmistusmenetelmässä on esitetty poistoproses- cc sista johtuva käyttöesimerkki. Voidaan kuitenkin käyttää additiivista prosessia, ί jossa eristyskerrosten pinnat päällystetään resisteillä siten, että piirikuvioidut g osuudet jäävät jäljelle, ja pinnoitetut kalvot saatetaan kasvamaan vain läpivien- o ° 35 tireikien ja piiriosuuksien kohdalla.

13 Tämän jälkeen kuvataan additiivisesta prosessista johtuva käyttöesimerkkiä kuvioihin 7A - 7C viittaamalla.

Kuviossa 7A esitetysti läpivientireiät 81 yhteenlaminoidun rungon 80 yhdelle sivupinnalle ja toiselle sivupinnalle muodostettujen erittäin pienen piirin 5 ja sisäkerroksen piirin liittämiseksi muodostetaan vastaavasti pintakerroksen piirin perusmateriaaliin 70 ja toiseen sisäkerroksen perusmateriaaliin 30 yhteenlaminoidun rungon 80 yhdestä sivupinnasta ja toisesta sivupinnasta, ja sen jälkeen, kun Ni ja Cu on muodostettu kalvoiksi eristyskerrosten päälle yhteenlaminoidun rungon 80 yhdelle sivupinnalle ja toiselle sivupinnalle muodos-10 tettujen läpivientireikien 81 sisäseinämät mukaan lukien sputterointimenetel-mää käyttämällä, sputteroitujen kalvojen päälle kiinnitetään resistit 84, ja ne valotetaan ja kehitetään. Valotuksella ja kehityksellä tuolloin saaduista kuvioista saadaan hienoja.

Tämän jälkeen muodostetaan kuparipiiri 85 elektrolyyttisellä pinnoi-15 tuksella ja samalla syötetään sähköä sputteroitujen kalvojen läpi. Tässä tapauksessa erittäin pienen piirin ja sisäpiirin liittämiseksi muodostettujen läpivientireikien 81 sisäpuolet täytetään kuparipinnoituksella, ja muodostetaan ensimmäinen ja toinen pintakerroksen kerrosten välinen johtava osuus 81a ja 81b (kuvio 7B). Pinnoitusprosessin jälkeen resistit 84 poistetaan, ja sputteroidut 20 kalvot piiriä lukuun ottamatta poistetaan syövyttämällä. Tämän mukaisesti muodostuu monikerroksinen levy 90, joka on samanlainen kuin kuviossa 6E esitetty monikerroksinen levy (kuvio 7C).

Myös edellä kuvatun ensimmäisen suoritusmuodon muunnellussa esimerkissä, kun erittäin pieni piiri muodostetaan ainoastaan yhteen sivupin-25 taan kuviossa 8 esitetysti, riittää, että ensimmäinen sisäkerroksen perusmateriaali 10, johon piiri ja läpivientireiät (kerrosten väliset johtavat osuudet) on jo o muodostettu, ja toinen sisäkerroksen perusmateriaali 30, johon piiri on jo muo- dostettu, ja laminoidaan yhteen, ja erittäin pienen piirin ja sisäkerroksen piirin ^ liittämiseksi muodostettavat läpivientireiät 81 muodostetaan toiseen sisäker- cm 30 roksen perusmateriaaliin 30 yhteenlaminoinnin jälkeen ja suoritetaan erittäin x pienen piirin 83 muodostus kuparipinnoituksella ja toisten pintakerroksen ker- tr rosten välisten johtavien osuuksien 81b muodostus.

ί? On huomioitava, että kuvioissa 7C ja 8 käytettyjen vastaavien ker- g rosten eristyskerrokset on edullisesti valmistettu samoista materiaaleista. Vas- o o 35 taaviin eristyskerroksiin käytetyistä samoista materiaaleista johtuen moniker roksisen levyn warppaus yhteenlaminoinnin jälkeen voidaan estää. Lisäksi 14 vastaaviin eristäviin kerroksiin käytetyistä samoista materiaaleista johtuva vaikutus on jopa suurempi silloin, kun erittäin pieni piiri on muodostettu vain yhdelle sivupinnalle kuviossa 8 esitetysti. Lisäksi kuvioissa 7C ja 8 esitetyssä suoritusmuodossa käytetään kahta ensimmäistä sisäkerroksen perusmateriaa-5 lia 10. Kolmea tai useampaa ensimmäistä sisäkerroksen perusmateriaalia 10 käyttämällä voidaan kuitenkin saavuttaa sama vaikutus.

On huomioitava, että esillä olevassa suoritusmuodossa on esitetty kuparilla päällystetty laminaatti, jossa eristyskerrokset ja liima-ainekerrokset sijaitsevat vastaavien perusmateriaalien kohdalla. Silloin kun eristyskerros toimii 10 liima-ainekerroksena edellä kuvatusti, liima-ainekerros 5 voidaan kuitenkin jättää pois. On huomioitava, että myös liima-ainekerroksena toimivan eristyskerroksen materiaalina voidaan käyttää polyimidiä, termoplastista polyimidiä, termoplastista polyimidiä, johon on lisätty kestomuovia, tai nestekidepolymeeriä.

(Toinen suoritusmuoto) 15 Seuraavassa kuvataan esillä olevan keksinnön toisen suoritusmuo don mukaista menetelmää monikerroksisen levyn valmistamiseksi piirustuksiin viittaamalla.

Toispuoleista kuparipäällystettyä laminaattia (CCL: Copper Clad Laminate), jossa on kuparifolio 13 (lähtöaine) eristyskerroksen 12 (liima-aine-20 kerros) pinnassa (ks. kuvio 9A), käyttämällä kuparifolioon 13 muodostetaan kuparipiiri ja kupariliitäntäalueosuudet 11 syövytystä tai vastaavaa (kuvio 9B) käyttämällä. Toispuoleisena CCL:nä eristysmuovikerrosta varten käytetään edullisesti esimerkiksi polyimidiä, termoplastista polyimidiä, kuumakovettuvaa polyimidiä, termoplastista polyimidiä, johon on lisätty kuumakovetustoiminto, 25 tai nestekidepolymeeriä. Tämän lisäksi eristyskerroksen paksuus on edullisesti noin 10 μνη - 70 μηι, ja kuparifolion paksuus on edullisesti noin 5 μητι - 20 μηι 0 (toiminta 1 A).

™ Tämän jälkeen eristyskerrokseen 12 muodostetaan läpivientireiät 14 ^ kuparipiirin ja kupariliitäntäalueosuuksien 11 liittämiseksi sähköisesti lasersä- i cm 30 teellä työstämällä, syövytyksellä tai vastaavalla tavalla (kuvio 9C) (toiminta x 2A). Läpivientireiän halkaisija on edullisesti noin 20 μνη - 50 μνη.

CC

“ Kolmannet pintakerroksen piirin kerrosten väliset johtavat osuudet 15 (jäljempänä kolmas johtava osuus 15) muodostetaan täyttämällä johdin g pinnoittamalla tai vastaavalla tavalla toiminnassa 1A valmistettujen läpivienti- o o 35 reikien 14 sisäpuolilta, ja kuparipiiriosuus ja kupariliintäntäalueosuudet 16 muodostetaan eristyskerroksen 12 pintaan (kuvio 9D). Tällä toiminnalla saa- 15 daan muodostettua kolmas pintakerroksen piirin perusmateriaali A. Lisäksi ku-I vioissa 10A - 10D on esitetty kolmannen pintakerroksen piirin perusmateriaalin | A valmistusprosessin eräs toinen järjestys. Perusmateriaali A voidaan muodos taa tässä järjestyksessä. Kuviossa 10A esitetysti nimittäin toispuoleista kupari-5 päällystettyä laminaattia CCL lähtöaineena käyttämällä muodostetaan läpivien-tireiät 14 lasersäteellä työstämällä, syövyttämällä tai vastaavalla tavalla (kuvio 10B), pinnoittamalla sen jälkeen, kun kuparipiiri ja kupariliitäntäalueosuudet 11 on muodostettu kuparifolion 13 läpivientireikiä 14 vastaaviin sijaintipaikkoihin (kuvio 10C), ja tämän jälkeen muodostetaan kolmas pintakerroksen piirin pe-10 rusmateriaali A (10D). Kolmanteen pintakerroksen piirin perusmateriaaliin A sen toiselle sivupinnalle muodostetaan karkea piiri, joka on karkeampi kuin erittäin pieni piiri, joka on muodostettu sen yhdelle sivupinnalle. Muodostetun karkean piirin tarkkuus asetetaan olemaan yhteenlaminointia varten tarvittavan toleranssin sisällä.

15 Kuviossa 11A - 11D on esitetty esimerkki pinnoituksesta. Esimer kiksi perusmateriaaliin, johon on muodostettu läpivientireikä 14 eristyskerroksen 12 päälle, ja kupariliitäntäalueosuus 11 on muodostettu paikkaan, joka vastaa läpivientireikää 14, muodostetaan pinnoitettu siemenkerros 31 kuparilii-täntäalueosuuden 11 vastakkaiseen pintaan ja läpivientireiän 14 sisäpuolelle 20 esimerkiksi sputteroimalla, saattamalla katalyytti adsorboitumaan tai vastaavalla tavalla (kuvio 11 A). Sen jälkeen, kun resisti 32 on muodostettu kupariliitäntä-alueosuuden 11 päällystämiseksi, pinnoitetaan kuparia 330 elektrolyyttisellä pinnoituksella (kuvio 11B). Tämän jälkeen resisti 32 muodostetaan siten, että se muodostaa halutun piirikuvion pinnoituksella pinnoitetun kuparin 330 päälle 25 (kuvio 11C), ja kupari 330 ja siemenkerros 310 alueilla, joita ei käytetä piiriku-vioon, poistetaan. Näillä prosesseilla muodostetaan perusmateriaali (kolmas ° pintakerroksen piirin perusmateriaali) C, jossa läpivientireiän 14 sisäpuoli on ^ täytetty kuparilla pinnoittamalla (kuvio 11D).

^ Lisäksi kuvioissa 12A - 12E esitetysti sama perusmateriaali (kolmas i cv 30 pintakerroksen piirin perusmateriaali) C voidaan saada seuraavalla menetel- x mällä, eli sen jälkeen, kun siemenkerros 310 on muodostettu samalla tavalla kuin kuvioissa 11A - 11D (kuvio 12A), ja resisti 32 on muodostettu siten, että se muodostaa halutun kuvion (kuvio 12B), resisti 32 poistetaan, koska kuparia § 330 on pinnoitettu ainoastaan sellaiselle alueelle, jossa piirikuviota tarvitaan,

O

^ 35 elektrolyyttisellä pinnoituksella tai vastaavalla (kuviot 12C, 12D), ja siemenker- 16 ros 310 poistetaan käyttämällä kuparia, joka oli pinnoitettu etukäteen syövy-tysmaskiksi (kuvio 12E).

Tämän lisäksi kuvioissa 13A - 13C esitetysti on olemassa tekniikka, jossa resisti muodostetaan siten, että aikaansaadaan haluttu kuvio siemenker-| 5 rosta 310 muodostamatta (kuvio 13A), ja kupari 330 pinnoitetaan kemiallisen kuparipinnoituksen tai vastaavan menetelmän avulla (kuvio 13B), ja resisti 32 poistetaan (kuvio 13C).

Käyttämällä edellä kuvattuja vastaavia toimintoja saadaan kolmas pintakerroksen piirin perusmateriaali C, jossa on kolmas pintakerroksen ker-10 rosten välinen johtava osuus, jossa läpivientireiän 14 sisäpuoli täytetään kuparilla (toiminta 3A). On huomioitava, että pinnoittamalla muodostetun puolijohde-kerroksen paksuus on edullisesti noin 3 μιτι - 10 μιτι, ja kupariliitäntäalueosuu-den 11 halkaisija on edullisesti noin 80 μιτι - 150 μιτι.

Seuraavaksi tekniikoilla, jotka ovat samoja kuin toiminnoissa 1A ja 15 2A, saadaan kolmas kerrosten välinen perusmateriaali B, jossa kuparipiiri ja kupariliitäntäalueosuudet 11 muodostetaan eristyskerroksen (liima-ainekerrok-sen) pintaan, ja läpivientireiät 14 avataan (kuvio 9E) (toiminta 4A). Läpivientireiän halkaisija on edullisesti noin 50 μιτι - 200 μηι, ja kupariliitäntäalueosuu-den halkaisija on edullisesti noin 250 μιτι - 400 μιτι.

20 Toiminnassa 4A muodostetun perusmateriaalin läpivientireikien 14 sisäpuoli täytetään johtavilla pastoilla siten, että metallitäytteenä käytetään hopeaa, kuparia, kuparipäällystettyä hopeaa tai vastaavaa painatustoimintaa tai vastaavaa käyttämällä, ja saadaan kerrosten väliset johtavat osuudet 14a (kuvio 9F) (toiminta 5A).

25 Sen jälkeen kun on valmistettu tarvittava määrä toiminnassa 4A

saatavia kolmansia sisäkerroksen perusmateriaaleja B, toiminnassa 3A saata-° vaa kolmatta pintakerroksen piirin perusmateriaalia A järjestetään siten, että

O

w erittäin pienen piirin pinnoituksella saadusta sivusta tulee pintakerros, ja sen Y jälkeen, kun paikalleen asettaminen on suoritettu siten, että vastaavat kerrosti! 30 ten väliset johtavat osuudet ja kupariliitäntäalueosuudet on sähköisesti kytketty x kohdistusmerkkejä (ei esitetty) vertailureikiä, piirikuvioita tai vastaavia, jotka on muodostettu vastaavien perusmateriaalien pinnoille tai sisäpuolille, käyttämällä ^ lä, nämä materiaalit A, B, B ja B laminoidaan yhteen (kuvio 9G). Tämän jätin keen yhteenlaminoitua levyä puristetaan 1-5 MPa:lla alipainekovetuspuristin- oj 35 konetta (vacuum cure press machine) tai kovetuspuristinkonetta (cure press machine) käyttämällä, ja koska levyä kuumennetaan 150 - 250 celsiusastee- 17 seen ja sitä pidetään siinä 30 minuutista kahteen tuntiin, vastaavat kerrokset A, B, B ja B kiinnittyvät toisiinsa (kuvio 9H) (toiminta 6A). Edellä kuvatusti monikerroksinen levy D, jossa sen yhdellä pinnalla on erittäin pieni piirikuvio, voidaan aikaansaada helposti yhteenlaminointitoimintaa käyttämällä.

5 Kuten edellä esitetystä kuvauksesta ilmenee, ensimmäisestä suori tusmuodosta poiketen toisessa suoritusmuodossa on piirre, jonka mukaan monikerroksisen levyn perusmateriaaliksi muodostetaan useita perusmateriaaleja, joihin muodostettu piiri, joka sisältää ainakin levyn, johon on etukäteen i muodostettu erittäin pieni piiri, ja ne laminoidaan yhteen.

| 10 Seuraavaksi kuvataan menetelmä toisen suoritusmuodon muunnel tuun esimerkkiin liittyvän monikerroksisen johdotusalustan valmistamiseksi viittaamalla kuvioihin 14A- 14G.

Tässä suoritusmuodossa lähtöaineena käytetään toispuoleista ku-paripäällystettyä laminaattia (CCL: Copper Clad Laminate), jossa on kuparifolio 15 23, jossa on eristyskerros 22 (liima-ainekerros) (kuvio 14A). Toiminnassa 1B

muodostetaan kuparihienopiiri ja kupariliintätäalueosuudet 21 pintaan, johon kuparifolio 23 on muodostettu etukäteen syövyttämällä tai vastaavalla tavalla (kuvio 14B). Toispuoleisena CCL:nä, johon erittäin pieni piiri muodostetaan syövyttämällä, käytetään edullisesti esimerkiksi polyimidiä, termoplastista poly-20 imidiä, kuumakovettuvaa polyimidiä, termoplastista polyimidiä, johon on lisätty kuumakovetustoiminto, tai nestekidepolymeeriä tai vastaavaa eristysmuoviker-rosta varten, ja eristyskerroksen paksuus on edullisesti noin 10 μιτι - 70 μιτι, ja kuparifolion paksuus on edullisesti noin 5 μιτι - 20 μιη, ja kupariliitäntäalue-osuuden halkaisija on edullisesti noin 80 μιτι - 150 μιτι.

25 Tämän jälkeen toiminnassa 2B muodostetaan läpivientireiät 24 eris tyskerrokseen 22 lasersäteellä työstämällä, syövyttämällä tai vastaavalla taval-° la (kuvio 14C). Läpivientireiän 24 halkaisija on edullisesti noin 20 μιτι - 50 μιτι.

cm Edellä kuvatun toisen suoritusmuodon kanssa samanlaista toimin- nan 3A menetelmää käyttämällä kolmannet pintakerroksen kerrosten väliset 30 johtavat osuudet 24a muodostuvat, kun johdin täyttyy pinnoituksella toiminnas-x sa 2B muodostettujen läpivientireikien 24 sisäpuolilta, ja eristyskerroksen 22 tämän pinnan vastakkaiseen pintaan muodostuu kuparihienopiiriosuus ja ku-

LO

£ pariliitäntäalueosuudet 26, johon pintaan muodostetaan edellä kuvatut kupariin piiriosuus ja kupariliitäntäalueosuudet 12, ja valmistetaan kolmas pintakerrok-

O

^ 35 sen piirin perusmateriaali E (kuvio 14D) (toiminta 3B). On huomioitava, että pe rusosan E pinnan sivulle muodostetut kuparipiiriosuus ja kupariliitäntäalue- 18 osuudet 12 ovat hienompia kuin pinnoituksella toiseen pinnan sivuun muodostetut kuparipiiriosuus ja kupariliitäntäalueosuudet 26.

Lisäksi toiminnassa 3B kolmansien pintakerroksen kerrosten välisten johtavien osuuksien 24a suhteen läpivientireiät 24 täytetään pinnoittamalla.

5 Kuvioissa 15A - 15C esitetysti suoraan kerrosten välisen johtavan osuuden 24a yläpuolelle muodostuu kuitenkin helposti painuma 61 pinnoitusta suoritettaessa. Tämän vuoksi pinnoituksella muodostetun johtavan kerroksen paksuus on edullisesti noin 15 μιτι - 20 μηη. Tällöin kupariliitäntäalueosuuden 26 halkai-I sija on edullisesti noin 250 μιτι - 400 μιη, ja se asetetaan edullisesti yhteenla- j 10 minoinnin vaatiman toleranssin sisälle. Tämän mukaisesti voidaan aikaansaa da monikerroksinen levy, johon erittäin pieni piiri muodostetaan pintakerrokseen paikalleen asettamisen tarkkuudella, joka on sama kuin perinteisessä yh-I teenlaminoinnissa.

Seuraavaksi muodostetaan toiminnoissa 1A, 2A ja edellä kuvatun 15 toisen suoritusmuodon mukaisen toiminnan 3A tekniikoiden kanssa samoja tekniikoita käyttämällä kolmas sisäkerroksen perusmateriaali F, jossa kuparipiiriosuus ja kupariliitäntäalueosuudet 26 muodostetaan liima-aine-eristysker-roksen yhteen sivupintaan, ja muodostetaan sisäkerroksen johtavat osuudet 27a (kuvio 14E) (toiminta 4B). On huomioitava, että läpivientireiän halkaisija on 20 edullisesti 50 μιτι - 200 μιτι, ja kolmannen sisäkerroksen perusmateriaalin F kupariliitäntäalueosuuden 26 halkaisija on edullisesti 250 pm -400 pm.

Valmistetaan tarvittava määrä toiminnassa 4A saatavia kolmansia sisäkerroksen perusmateriaaleja F (F1, F2, F3), toiminnassa 3B saatavaa kolmatta pintakerroksen piirin perusmateriaalia E järjestetään siten, että kolman-25 nen pintakerroksen piirin perusmateriaalin E pinnoituksella saaduista kuparipii-riosuudesta (pinnan, johon erittäin pieni piiri on muodostettu, vastakkainen ρίπο ta) ja kupariliitäntäalueosuuksista 26 tulee sisäkerros, ja sen jälkeen, kun pai- c3 kalleen asettaminen on suoritettu kohdistusmerkkejä (ei esitetty), vertailureikiä, i piirikuvioita tai vastaavia elementtejä, jotka on muodostettu vastaavien perus- i cv 30 materiaalien pinnoille tai sisäpuolille, käyttämällä, kerrokset laminoidaan yh- x teen ja kiinnitetään toisiinsa (kuvio 14F). On huomioitava, että kuviossa 14F on esitetty kolmannet pintakerroksen piirin perusmateriaalit F1, F2, F3, joilla kulla-kin on eri sisäpiiri. Tällä tavoin koska käytetään kolmansia pintakerroksen piirin § perusmateriaaleja F, joilla on kullakin niihin muodostettu eri piiri, näitä perus-

O

£3 35 materiaaleja yhdistelemällä on mahdollista aikaansaada useita erilaisia moni kerroksisia levyjä, joilla on haluttu sisäinen virtapiiri.

19 Tämän järjestelyn jälkeen laminoitu levy puristetaan alipainekove-tuspuristinkonetta tai kovetuspuristinkonetta käyttämällä 1-5 Mpa:lla, ja koska levyä kuumennetaan 150 - 250 celsiusasteeseen ja sitä pidetään siinä 30 minuutista kahteen tuntiin, nämä perusmateriaalit yhteenlaminoituvat toisiinsa 5 (kuvio 13G). Tällä tavalla monikerroksinen levy G, jossa sen päällimmäisellä (ylimmällä) pintakerroksella on erittäin pieni piirikuvio, voidaan aikaansaada helposti yhteenlaminointitoimintaa käyttämällä.

Kuten voidaan huomata vertaamalla kuviossa 9H esitettyä moniker- i | roksista levyä D ja kuviossa 14G esitettyä monikerroksista levyä G, päinvas- ; 10 toin kuin silloin, kun päällimmäiseen pintakerrokseen muodostettu erittäin pieni I piiri yhdessä kolmansien pintakerroksen kerrosten välisten johtavien osuuksien kanssa on yhdistetty puolijohdesiruun (ei esitetty) tai vastaavaan monikerroksisella levyllä D, edellä kuvatun toiminnan 1B avulla päällimmäiseen pintakerrokseen muodostetun pienen piirin kupariliitäntäalueet 21 taas yhdistetään 15 puolijohdesiruun tai vastaavaan levyllä G.

Esillä olevan keksinnön toisessa suoritusmuodossa ja toisen suoritusmuodon muunnellussa esimerkissä on myös mahdollista käyttää toispuoleista CCL:ää siten, että kuparifoliota käytetään lähtökappaleena, ja kun läpi-vientireiät on avattu, voidaan muodostaa piiriosuus syövyttämällä tai vastaaval-20 la tavalla. Liima-aine-eristyskerroksen käyttö ei myöskään ole välttämätöntä. Näin ollen kuviossa 16 esitetysti voidaan käyttää rakennetta, jossa kerroksia on kaksi tai useampi ja joka koostuu liima-ainekerroksesta 81 ja eristyskerroksesta 82, jotka on valmistettu eri kappaleista. Tuolloin liima-ainekerroksena voidaan käyttää esimerkiksi kuumakovettuvaa polyimidiä, termoplastista poly-25 imidiä, termoplastista polyimidiä, johon on lisätty kuumakovetustoiminto, tai nestekidepolymeeriä. o o Teollinen käyttökelpoisuus -A Esillä olevan keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisesti sen vuoksi, että piirin perusmateriaali pintakerroksessa on laminoitu yhteen si-30 säkerroksen kanssa, ja että ainoastaan piirin muodostus päällimmäiseen ker- £ rokseen suoritetaan yhteenlaminoinnin jälkeen, voidaan erittäin pieni piiri muo- !£ dostaa yhteenlaminoinnin kohdistuksen tarkkuuden vaikuttamatta siihen. Li- 00 o säksi voidaan tarjota käyttöön monikerroksinen levy, jossa puolijohde-element- § tien välit ovat kapeita, voidaan asentaa ilman että menetetään yhteenlaminoin- 35 nin etua, jonka mukaan voidaan odottaa suurta tuottoa pienellä määrällä hen- kilötyötunteja.

! 20 ι y i

Lisäksi esillä olevan keksinnön toisessa suoritusmuodossa ensim-j mäisestä suoritusmuodosta poiketen piirin muodostus voidaan suorittaa ennen yhteenlaminointia. Tämän menetelmän mukaisesti monikerroksinen levy, jossa 1 pintakerrokseen on muodostettu hienopiirikuvio, voidaan muodostaa yhteen- | 5 laminointitoiminnalla. Täten edellä kuvatut läheisen tekniikan ongelmat voidaan | ratkaista, ja monikerroksinen levy, jossa on hienopiirikuvio, voidaan valmistaa I pienin kustannuksin ja suurella tuotolla.

Lisäksi monikerroksisessa levyssä voi esiintyä joitakin pintakerrok-! sen epäsäännöllisyyksiä, jotka johtuvat laminoidusta piirikuviosta, mikä vaikut- 10 taa haitallisesti erittäin pienen piirin muodostamiseen. Toiseen suoritusmuotoon liittyvän monikerroksisen levyn valmistusmenetelmän mukaisesti voidaan kuitenkin muodostaa piiri, joka on vielä hienompi kuin edellä kuvattu ensimmäisen suoritusmuodon mukainen piiri, sillä pintakerroksessa esiintyvä epäsäännöllisyys yhteenkasaamislaminoinnin jälkeen ei vaikuta.

o δ cv cv

X

cc

CL

LO

δ o

LO

o o cv

Claims (12)

1. Menetelmä monikerroksisen levyn valmistamiseksi käsittäen: muodostetaan ensimmäinen sisäkerroksen perusmateriaali (10), jossa eristyskerroksen (2) yhdellä sivupinnalla on johtava piiri (4) ja jossa on 5 kerrosten välinen johtava osuus (7a) johtavan piirin (4) ja eristyskerroksen toisen sivupinnan kytkemiseksi sähköisesti, muodostetaan toinen sisäkerroksen perusmateriaali (30), jossa eristyskerroksen (31) yhdellä sivupinnalla on johtava piiri (32), menetelmän ollessa tunnettu siitä, että: 10 laminoidaan yhteen ensimmäinen sisäkerroksen perusmateriaali (10) ja toinen sisäkerroksen perusmateriaali (30) siten, että ensimmäisen sisäkerroksen perusmateriaalin (10) kerrosten välinen johtava osuus (7a) ja toisen sisäkerroksen perusmateriaalin (30) johtava piiri (32) saadaan kytkettyä sähköisesti; 15 tämän jälkeen muodostetaan toinen kerrosten välinen johtava osuus (51b) toisen sisäkerroksen perusmateriaalin (30) eristyskerrokseen (31) toisen sisäkerroksen perusmateriaalin (30) yhteen sivupintaan muodostetun johtavan piirin (32) ja toisen sisäkerroksen perusmateriaalin (30) toisen sivupinnan kytkemiseksi sähköisesti; ja 20 muodostetaan erittäin pieni piiri (54) toisen sisäkerroksen perusma teriaalin (30) toiseen sivupintaan, jolloin erittäin pienen piirin (54) johdotustihe-ys on suurempi kuin johtavien piirien (4, 32) johdotustiheys.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen valmistusmenetelmä, tunnettu siitä, että erittäin pienen piirin (54) muodostus sisältää johtavan folion 25 (40) käsittelyä, joka on aikaisemmin muodostettu toisen sisäkerroksen perusti materiaalin (30) toiseen sivupintaan yhteenlaminoinnilla. O <m

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen monikerroksisen levyn i r valmistusmenetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen ja toisen sisäker- ™ roksen perusmateriaalien (10, 30) eristyskerrokset (2, 31) valmistetaan samas- x 30 ta materiaalista. tr

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen monikerroksisen levyn valmis- LO tusmenetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen ja toisen sisäkerroksen 00 J § perusmateriaalien (10, 30) eristekerrokset (2, 31) valmistetaan liima- o ^ ainemateriaalista, tai niiden päällä on liima-ainemateriaalia oleva liimakerros 35 (5).

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen monikerroksisen levyn valmistusmenetelmä, tunnettu siitä, että eristyskerrokset (2, 31) valmistetaan yhdestä seuraavista: polyimidi, termoplastinen polyimidi, kuumakovettuva poly-imidi, termoplastinen polyimidi, johon on lisätty kovamuovia, tai nestekidepo- 5 lymeeri.

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen monikerroksisen levyn valmistusmenetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi paikannusvai-heen, jossa kerrosten väliset johtavat osuudet (7a) ja johtavat piiriosuudet (4, 32) paikannetaan toistensa suhteen röntgensäteiden avulla.

7. Monikerroksinen levy, joka käsittää: ensimmäisen sisäkerroksen perusmateriaalin (10), joka käsittää: eristyskerroksen (2), jonka yhdellä sivupinnalla on johtava piiri (4), ja kerrosten välisen johtavan osuuden (7a), joka sähköisesti kytkee johtavan piirin (4) ja eristyskerroksen toisen sivupinnan; 15 toisen sisäkerroksen perusmateriaalin (30), joka käsittää: eristysker roksen (31) ja johtavan piirin (32) eristyskerroksen (31) yhdellä sivupinnalla; toisen kerrosten välisen johtavan osuuden (51b) toisen sisäkerroksen perusmateriaalin (30) eristyskerroksessa (31), joka toinen kerrosten välinen johtava osuus sähköisesti kytkee toisen sisäkerroksen perusmateriaalin 20 (30) yhdellä sivupinnalla olevan johtavan piirin (32) ja toisen sisäkerroksen pe rusmateriaalin (30) toisen sivupinnan; ja erittäin pienen piirin (54) toisen sisäkerroksen perusmateriaalin (30) toisella sivupinnalla; tunnettu siitä, että ensimmäinen sisäkerroksen perusmateriaali (10) ja toinen sisäker-25 roksen perusmateriaali (30) on laminoitu yhteen ensimmäisen sisäkerroksen o perusmateriaalin (10) kerrosten välisen johtavan osuuden (7a) ja toisen sisä- ^ kerroksen perusmateriaalin (30) johtavan piirin (32) kytkemiseksi toisiinsa säh- ^ köisesti; i cvj toinen kerrosten välinen johtava osuus (51b) on muodostettu myö- x 30 hemmin sen jälkeen, kun ensimmäinen sisäkerroksen perusmateriaali (10) ja CC toinen sisäkerroksen perusmateriaali (30) on laminoitu yhteen; ja erittäin pienen piirin (54) johdotustiheys on suurempi kuin johtavien 00 g piirien (4, 32) johdotustiheys. o

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen monikerroksinen levy, t u n - 35. e 11 u siitä, että erittäin pieni piiri (54) sisältää johtavan folion (40), joka on muodostettu toisen sisäkerroksen perusmateriaalin (30) toiseen sivupintaan yhteenlaminoinnilla.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen monikerroksinen levy, tunnettu siitä, että ensimmäisen ja toisen sisäkerroksen perusmateriaalien 5 (10, 30) eristyskerrokset (2, 31) on valmistettu samasta materiaalista.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen monikerroksinen levy, tunnettu siitä, että ensimmäisen ja toisen sisäkerroksen perusmateriaalien (10, 30) eristyskerrokset (2, 31) on valmistettu liima-ainemateriaalista, tai niiden päällä on liima-ainemateriaalia oleva liimakerros (5).

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen monikerroksinen levy, tun nettu siitä, että eristyskerrokset (2, 31) on valmistettu yhdestä seuraavista: polyimidi, termoplastinen polyimidi, kuumakovettuva polyimidi, termoplastinen polyimidi, johon on lisätty kovamuovia, tai nestekidepolymeeri.

12. Jonkin patenttivaatimuksista 7-11 mukainen monikerroksinen le-15 vy, t u n n e tt u siitä, että ulommalla sivulla olevan erittäin pienen piirin liitän-täalue on pienempi kuin sisäkerroksen piirin liitäntäalue. o δ CVJ CM X cc CL LO δ o LO o o CM