專利名稱：印刷電路用基材、其制造方法及所述基材的半成品塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為印刷電路板半成品的基材、該基材的生產(chǎn)方法以及生產(chǎn)該基材所使用的半成品塊。
背景技術(shù)：
印刷電路板的一面具有許多用于集成電路的狹槽和用于連接各種電子元件的端子，而另一面上具有將這些元件互連的印刷導(dǎo)電通路，并作為電子設(shè)備的關(guān)鍵部件被大量使用。
圖6是表示一個(gè)印刷電路板的透視圖。在圖6中，基材1包含由絕緣材料(例如環(huán)氧樹(shù)脂或玻璃)組成的片狀材料，以及通過(guò)電鍍之類(lèi)的方法在片狀材料中形成的將片狀材料兩個(gè)面電連接的導(dǎo)電金屬2；在基材1的兩個(gè)表面上，層合著光學(xué)加工層3(導(dǎo)電層)，在該層中成形了規(guī)定的導(dǎo)電圖形(電路)；在光學(xué)加工層3上面和下面，通過(guò)印刷之類(lèi)的方法成形了端子和導(dǎo)電通路4；于是，構(gòu)成了印刷電路板。
印刷電路板使用的基材1迄今一直采用例如下面的方法來(lái)制造生產(chǎn)由絕緣材料(如環(huán)氧樹(shù)脂或玻璃)構(gòu)成的片狀材料，通過(guò)在片狀材料上的預(yù)定位置鉆出通孔(through hole)(用于電連接)，借助電鍍之類(lèi)方法在通孔中充填導(dǎo)電金屬(如銅)，然后用密封劑將通孔密封。
然而，在上述生產(chǎn)中，在片狀材料上鉆孔將產(chǎn)生碎屑，并一向存在產(chǎn)生次品的危險(xiǎn)，而電鍍則很可能會(huì)在基材的周邊產(chǎn)生裂紋，從而導(dǎo)致電連接不良。再者，采用鉆孔能達(dá)到的通孔長(zhǎng)度(基材厚度)/孔徑比值在最好的情況下為約5，譬如在厚度為1mm的基材中，孔徑的下限為約0.2mm。為了獲得高密度印刷電路板，優(yōu)選較小的孔徑；然而，此種孔徑難以用鉆孔的方法獲得。
曾有人提出一種電路板，其制備方法是，在框架中插入由鎳、鈷之類(lèi)構(gòu)成的電線，向其中倒入由環(huán)氧樹(shù)脂之類(lèi)組成的熔融絕緣材料，使絕緣材料固化，并沿垂直于金屬線的方向剖切所獲材料，從而使切下的材料的兩個(gè)表面之間彼此電連接(見(jiàn)，JP-A-49-8759)。
然而在此種電路板中，所使用的環(huán)氧樹(shù)脂之類(lèi)在固化時(shí)會(huì)發(fā)生約2～3％的體積收縮，這有損于通孔節(jié)距等的尺寸精確性。這一直是個(gè)大缺陷，因?yàn)槌叽缇仍诟呙芏扔∷㈦娐钒逯惺欠浅Ｖ匾摹?br> 再者，在此種電路板中，由于沒(méi)有注意到基材與層合在基材一面或兩面上的導(dǎo)電層[光學(xué)加工層]之間的熱膨脹差異，在使用期間由于沖擊和/或溫差的作用，基材與導(dǎo)電層之間就可能出現(xiàn)剝離。在絕緣材料與金屬線之間也存在剝離的危險(xiǎn)。
因此，有鑒于上述種種傳統(tǒng)上存在的問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種印刷電路用基材，它保證良好的電連接并具有受控的熱膨脹，從而消除使用期間基材與導(dǎo)電層以及絕緣材料與金屬線之間的脫離；以及生產(chǎn)此種印刷電路用基材的方法。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種印刷電路用基材，它可生產(chǎn)出高密度、尺寸精度極佳的印刷電路板；以及生產(chǎn)此種印刷電路用基材的方法。
本發(fā)明又一個(gè)目的是提供一種半成品塊，由它能方便并高效地生產(chǎn)出上述印刷電路用基材。
發(fā)明公開(kāi)本發(fā)明提供一種印刷電路用基材，它包含由塑料及陶瓷組成的片狀復(fù)合材料以及按規(guī)定節(jié)距固定在復(fù)合材料中的導(dǎo)電金屬線，其中基材的兩個(gè)面通過(guò)該金屬線彼此電連接。
本發(fā)明的基材優(yōu)選其一面或兩面具有銅層，因?yàn)椋~層利于圖形成形。復(fù)合材料中的陶瓷含量?jī)?yōu)選在40～90體積％，因?yàn)樗軠p少固化期間的體積收縮。從防止金屬線與復(fù)合材料剝離考慮優(yōu)選的是，在復(fù)合材料中，塑料與陶瓷各自均經(jīng)過(guò)耦合處理，而且金屬線與復(fù)合材料借助耦合劑彼此粘合。
希望的是，復(fù)合材料由環(huán)氧樹(shù)脂及切斷成預(yù)定長(zhǎng)度的玻璃纖維或玻璃珠構(gòu)成，因?yàn)槿绱双@得的基材在熱膨脹上不具有各向異性并可具有預(yù)期的強(qiáng)度。
還有，在本發(fā)明基材中優(yōu)選的是，所使用的金屬線具有8或更高的長(zhǎng)徑比，金屬線按照1.1mm或更小的節(jié)距固定在片狀復(fù)合材料中，而且金屬線的直徑(對(duì)應(yīng)于通孔的孔徑)為0.2mm或更小，因?yàn)檫@樣，可獲得高密度印刷電路板。
本發(fā)明基材被賦予了各向同性熱膨脹特性，并具有5～30ppm/℃的熱膨脹系數(shù)；該復(fù)合材料所具有的熱膨脹系數(shù)至少等于金屬線的熱膨脹系數(shù)；且者的熱膨脹系數(shù)之差可做到小至1～10。借此，在各個(gè)步驟的溫度歷史中的可靠性得以達(dá)到非常高的程度。
本發(fā)明還提供一種在生產(chǎn)印刷電路用基材中使用的半成品塊，它包含由塑料及陶瓷組成的復(fù)合材料以及按規(guī)定節(jié)距固定在復(fù)合材料中的導(dǎo)電金屬線，其中在復(fù)合材料中陶瓷的含量為40～90體積％，且其中金屬線沿直線從半成品塊的一面延伸到面對(duì)該面的半成品塊的另一面，并突出于這兩個(gè)面以外。
在本發(fā)明的印刷電路用基材及其半成品塊二者中，金屬線優(yōu)選地由選自銅、銅合金、鋁、鋁合金的任何一種金屬構(gòu)成，而從電導(dǎo)率、耐磨、柔韌、抗氧化、強(qiáng)度等因素考慮，更優(yōu)選由鈹青銅構(gòu)成。
本發(fā)明還提供一種生產(chǎn)印刷電路用基材的方法，它包括在模具中按規(guī)定節(jié)距繃緊導(dǎo)電金屬線，然后向模具中倒入由塑料與陶瓷構(gòu)成的復(fù)合材料，使復(fù)合材料固化，然后沿大致垂直于金屬線的方向?qū)⒅瞥傻牟牧锨谐善?br> 在上述生產(chǎn)過(guò)程中，構(gòu)成模具的材料的熱膨脹系數(shù)優(yōu)選大于金屬線的熱膨脹系數(shù)，且金屬線的直徑優(yōu)選小于或等于0.2mm并在模具中按優(yōu)選小于或等于1.1mm的節(jié)距固定。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是表示本發(fā)明印刷電路用基材的實(shí)例的透視圖。
圖2(a)及2(b)是表示一種印刷電路板生產(chǎn)步驟實(shí)例的斷面圖。圖2(a)表示基材；圖2(b)表示基材上涂布了環(huán)氧樹(shù)脂的實(shí)例；圖2(c)表示基材上層合了銅箔的實(shí)例。
圖3(a)、3(b)及3(c)是表示一種印刷電路板生產(chǎn)步驟實(shí)例的斷面圖。圖3(a)是在銅箔上成形了抗蝕劑圖形的實(shí)例；圖3(b)表示銅箔被腐蝕后的狀態(tài)；圖3(c)表示環(huán)氧樹(shù)脂被腐蝕后的狀態(tài)。
圖4(a)、4(b)是表示一種印刷電路板生產(chǎn)步驟實(shí)例的斷面圖。圖4(a)表示在化學(xué)鍍銅之后的狀態(tài)；圖4(b)表示電解鍍銅之后的狀態(tài)。
圖5(a)及5(b)是表示一種印刷電路板生產(chǎn)步驟實(shí)例的斷面圖。圖5(a)表示層合了膜狀抗蝕劑，又經(jīng)顯影之后的狀態(tài)；圖5(b)表示抗蝕劑剝離后，又經(jīng)腐蝕之后的狀態(tài)。
圖6是表示印刷電路板的透視圖。
圖7是表示按本發(fā)明生產(chǎn)基材的方法實(shí)例的透視圖。
圖8是表示本發(fā)明半成品塊實(shí)例的局部透視圖。
本發(fā)明最佳實(shí)施模式下面將根據(jù)各種實(shí)施方案進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
本發(fā)明的印刷電路用基材包含由塑料及陶瓷構(gòu)成的復(fù)合材料以及按規(guī)定節(jié)距固定在復(fù)合材料中的金屬線，其中金屬線保證基材兩個(gè)面之間的電連接。
包含復(fù)合材料以及按規(guī)定節(jié)距固定在其中的金屬線的基材可用作印刷電路用標(biāo)準(zhǔn)基材，因此可用于各種各樣的電路和用途，是所希望的。再者，由于包含由塑料與陶瓷構(gòu)成的復(fù)合材料，該基材具有優(yōu)良的可模塑性和優(yōu)異的絕緣性、熱膨脹性(即，低熱膨脹)及耐磨性；而且，通過(guò)改變塑料與陶瓷的種類(lèi)及配料比，該基材的熱膨脹可控制在與成形在基材一面或兩面上的導(dǎo)電層熱膨脹相匹配的水平，并因此基本上沒(méi)有諸如脫層之類(lèi)的危險(xiǎn)。
圖1是表示本發(fā)明印刷電路用基材的實(shí)例的透視圖?；?0包含由塑料與陶瓷構(gòu)成的片狀復(fù)合材料11，以及按規(guī)定節(jié)距固定在復(fù)合材料中的金屬線12。金屬線12的端頭暴露在復(fù)合材料11的兩面上，借此，基材10的兩面彼此電連接。
在如此構(gòu)成的基材10的兩面上，提供了導(dǎo)電層3[其中成形了要求的導(dǎo)電圖形(電路)]，以及端子4，例如在圖6中所示，于是就構(gòu)成了印刷電路板。
包含塑料與陶瓷的本發(fā)明的基材可制成顯示出各向同性熱膨脹的材料并具有5～30ppm/℃間任何所希望的熱膨脹系數(shù)。通常通過(guò)在基材表面上成形銅線，再安放上硅半導(dǎo)體，便制成印刷電路板。由浸焊(in-solder-dipping)步驟之類(lèi)熱歷史的可靠性來(lái)考慮，該基材必須具有接近銅或硅的熱膨脹系數(shù)。
銅的熱膨脹系數(shù)為約17ppm/℃，而硅的為約4ppm/℃?；牡臒崤蛎浵禂?shù)，當(dāng)安裝設(shè)計(jì)中要求它接近銅的熱膨脹系數(shù)時(shí)，優(yōu)選是30ppm/℃(上限)和10ppm/℃(下限)；當(dāng)令其接近硅的系數(shù)時(shí)，優(yōu)選是10ppm/℃(上限)?；臒崤蛎浵禂?shù)的下限，考慮到基材生產(chǎn)的限制，正如下面將要解釋的，是5ppm/℃。
在本文中，各向同性熱膨脹是指，基材厚度方向與平面方向熱膨脹系數(shù)之差處于以上二者中較小熱膨脹系數(shù)的30％范圍內(nèi)。
構(gòu)成本發(fā)明基材的復(fù)合材料由塑料與陶瓷構(gòu)成，并且是陶瓷顆粒、陶瓷纖維之類(lèi)在塑料基質(zhì)中的分散體。
塑料及陶瓷在復(fù)合材料中的含量可根據(jù)復(fù)合材料的性能(例如，絕緣、低熱膨脹及耐磨)及其使用目的恰當(dāng)?shù)卮_定。然而優(yōu)選的是，陶瓷顆粒、陶瓷纖維之類(lèi)在復(fù)合材料中的含量為40～90體積％，這是因?yàn)?，如此制成的?fù)合材料將表現(xiàn)出低熱膨脹以及固化期間的低體積收縮。
在本發(fā)明的復(fù)合材料中，固化期間的體積收縮可控制在小于或等于1％，優(yōu)選在小于或等于0.5％。這對(duì)于金屬線固定在基材中的尺寸精度的改善是非常有利的。
通過(guò)將塑料及陶瓷在復(fù)合材料中的含量控制在上述范圍內(nèi)，可有效地賦予復(fù)合材料低熱膨脹、耐磨等性能。
下面，做具體的解釋。當(dāng)作為塑料采用，例如，各種各樣環(huán)氧樹(shù)脂之一時(shí)，該環(huán)氧樹(shù)脂的熱膨脹系數(shù)應(yīng)至少約50ppm/℃。為采用環(huán)氧樹(shù)脂及熱膨脹系數(shù)為0.5ppm/℃的陶瓷(一種石英玻璃)生產(chǎn)熱膨脹系數(shù)為30ppm/℃的復(fù)合材料，所需陶瓷用量為40體積％。相反，當(dāng)生產(chǎn)低熱膨脹系數(shù)的復(fù)合材料時(shí)，優(yōu)選使用較多的陶瓷。然而，當(dāng)陶瓷含量超過(guò)90體積％時(shí)，塑料含量將過(guò)少，致使所獲得的基材在模塑期間的流動(dòng)性顯著降低，導(dǎo)致無(wú)法模塑；因此，陶瓷用量的上限為90體積％。在該含量水平，復(fù)合材料將具有5ppm/℃的熱膨脹系數(shù)。
陶瓷包括氧化鋁、氧化鋯、氮化硅等，乃至玻璃(如石英玻璃)。該陶瓷是以顆?；蚶w維的形式用于復(fù)合材料中的。
作為塑料，可使用任何熱塑性樹(shù)脂及熱固性樹(shù)脂。作為熱塑性樹(shù)脂，可使用各種樹(shù)脂，例如，聚氯乙烯、聚乙烯及聚丙烯。這些樹(shù)脂可以以兩種或更多種的組合形式使用。
而作為熱固性樹(shù)脂，可使用酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂等。這些樹(shù)脂可以以兩種或更多種的組合形式使用。
作為本發(fā)明的復(fù)合材料，優(yōu)選這樣一種塑料(例如環(huán)氧樹(shù)脂)與陶瓷的混合物，其中該陶瓷是要求長(zhǎng)度的玻璃纖維碎屑或玻璃珠，因?yàn)樗跓崤蛎浄矫鏇](méi)有各向異性，且在絕緣、低熱膨脹、耐磨、強(qiáng)度等方面均極為優(yōu)異。
至于按規(guī)定節(jié)距固定在復(fù)合材料中的金屬線的種類(lèi)，則沒(méi)有特定限制，只要它是導(dǎo)電金屬即可。優(yōu)選高電導(dǎo)率的金屬，因?yàn)?，?dǎo)線通常做得很細(xì)，故要求電阻要低。由于金過(guò)分昂貴，故而在實(shí)際使用中優(yōu)選選自銅、銅合金、鋁、鋁合金中的任何一種金屬。鈹青銅乃是最優(yōu)選的，因?yàn)樗熬哂辛己秒妼?dǎo)率，又具有高楊氏模量和剛度(這使得鈹青銅絲在模具中繃緊時(shí)允許施加適當(dāng)?shù)膹埩?。
鈹青銅具有足夠的電導(dǎo)率(相當(dāng)于純銅的10～70％，但具體視鈹青銅的組成而定)，200～450的維氏(Vickers)硬度以及出色的耐磨性。而且，鈹青銅還具有出色的柔韌性，因此能吸收應(yīng)變。
鈹青銅的組成優(yōu)選包含，以總重量為基礎(chǔ)(其中銅是主要成分)，0.2～5.0wt％鈹、0.1～3.0wt％鎳與鈷的總和、0.05～3.0wt％選自鋁、硅、鐵、鈦、錫、鎂、錳、鋅及銦中至少1種元素的總和。
鈹含量超過(guò)5wt％是不可取的，因?yàn)榻饘倬€的電導(dǎo)率將過(guò)低。然而當(dāng)鈹含量低于0.2wt％時(shí)，金屬線強(qiáng)度會(huì)不足。當(dāng)鈹含量為2.0wt％時(shí)，金屬線的楊氏模量為13,000kg/mm2，拉伸強(qiáng)度為160kg/mm2，均高于銅的楊氏模量11,000kg/mm2及其拉伸強(qiáng)度60kg/mm2，在受拉時(shí)表現(xiàn)出的形變?。灰虼嗽试S在模具中承受較大的張緊力并表現(xiàn)出高尺寸精度。
在本發(fā)明的基材中，復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)優(yōu)選至少等于金屬線的熱膨脹系數(shù)，且這兩個(gè)熱膨脹系數(shù)之差優(yōu)選在0～10ppm/℃，更優(yōu)選1～5ppm/℃。理由如下。
譬如，當(dāng)復(fù)合材料倒入到80℃的模具中并在130℃進(jìn)行固化時(shí)，如果該金屬線的熱膨脹系數(shù)小于復(fù)合材料的話，復(fù)合材料冷卻步驟期間在金屬線與復(fù)合材料之間將不出現(xiàn)空隙，所得復(fù)合材料能夠?qū)⑵淅慰康毓潭?。如果熱膨脹系?shù)的差值小于1，則發(fā)揮不出此種有利的效果。當(dāng)該差值大于10ppm/℃時(shí)，復(fù)合材料伸縮期間金屬線受壓的應(yīng)力將變得過(guò)大并會(huì)出現(xiàn)裂紋。
固定在復(fù)合材料中的金屬線具有的長(zhǎng)徑比(長(zhǎng)度/直徑)優(yōu)選大于或等于8，更優(yōu)選大于或等于10。當(dāng)長(zhǎng)徑比大于或等于5時(shí)，必將在實(shí)際上(大規(guī)模生產(chǎn)中)難以在例如0.8mm厚的基材中成形0.1mm的通孔。因此，在厚度1.0mm的基材中，基材上可形成通孔的直徑下限為0.2mm。在這種情況下，當(dāng)在節(jié)距為1.27mm的通孔之間成形例如線寬度0.1mm、節(jié)距0.2mm的導(dǎo)線時(shí)，在這兩個(gè)通孔之間可能成形的最大導(dǎo)線數(shù)目是4。然而，當(dāng)通孔的直徑是0.1mm(即長(zhǎng)徑比為8)時(shí)，上面所說(shuō)的數(shù)目便可達(dá)到5，于是導(dǎo)線的密度就可顯著提高。
在本發(fā)明的基材中，金屬線的直徑，也就是通孔的直徑優(yōu)選小于或等于0.15mm，更優(yōu)選小于或等于0.10mm，尤其優(yōu)選小于或等于0.075mm。原因就在于此種直徑可實(shí)現(xiàn)高密度布線。在本發(fā)明中，鑒于通孔直徑取決于金屬線直徑，只要金屬線能夠加工成符合此種直徑范圍，前者的直徑就可以做得很小(例如，甚至到0.05mm)。
在復(fù)合材料中，金屬線固定的節(jié)距，優(yōu)選小于或等于1.1mm，更優(yōu)選小于或等于0.9mm。當(dāng)按0.2mm的節(jié)距在通孔之間成形4根線寬度0.1mm的導(dǎo)線時(shí)，在直徑0.2～0.3mm的傳統(tǒng)通孔情況下要求通孔之間的節(jié)距為大于或等于1.2mm；而在本發(fā)明基材的情況下，由于對(duì)應(yīng)于通孔直徑的金屬線直徑允許設(shè)計(jì)成約0.1mm，4根導(dǎo)線即使在金屬線間節(jié)距小于或等于1.1mm的情況下也是可能的，這對(duì)于高密度布線是非常有利的。
希望的是，塑料及陶瓷各自經(jīng)過(guò)耦合處理，且復(fù)合材料與金屬線借助耦合劑彼此結(jié)合。當(dāng)塑料和陶瓷各自接受耦合處理時(shí)，所形成的復(fù)合材料具有較高的穩(wěn)定性。當(dāng)復(fù)合材料與金屬線借助復(fù)合材料所使用的耦合劑彼此結(jié)合時(shí)，所形成的底層金屬將具有較高的粘合強(qiáng)度，因此可有效地防止基材使用期間發(fā)生脫離。
作為耦合劑，可使用已知的耦合劑。如同硅烷耦合劑一樣有效的，例如還有乙烯基型、環(huán)氧型、甲基丙烯酸基型、氨基型、氯丙基型及巰基型耦合劑。同樣有效的是通過(guò)將此種硅烷耦合劑溶解在水、有機(jī)溶劑之類(lèi)中獲得的底漆。此外，還可舉出鈦-基耦合劑和鋁-基耦合劑。
復(fù)合材料與金屬線之間的粘合程度還可通過(guò)對(duì)金屬線表面的粗糙化處理獲得提高。
以上，針對(duì)本發(fā)明的基材做了詳細(xì)描述。該基材甚至包括那些在其一面或兩面帶有銅層的基材。
該銅層包括，緊密粘附在基材上的銅箔、通過(guò)電鍍?cè)诨纳铣尚蔚你~層、通過(guò)噴鍍成形的銅層等等，而且可通過(guò)任何希望的方法成形。在基材上已經(jīng)成形了銅層的狀態(tài)下，所有的通孔均具有電連接；然后，在實(shí)際使用成形了銅層的基材時(shí)，利用蝕刻之類(lèi)的手段成形圖形。在銅層已被蝕刻掉之后，不需要的通孔可采用環(huán)氧樹(shù)脂之類(lèi)予以覆蓋，于是這部分就變?yōu)榻^緣層了。為了精確地完成圖形定位，可在基材的一部分上事先設(shè)置標(biāo)記。
此種在一面或兩面上成形銅層的基材是優(yōu)選的，因?yàn)?，它使得圖形成形變得容易。
下面，將參照?qǐng)D7來(lái)說(shuō)明本發(fā)明生產(chǎn)基材的方法實(shí)例。
如圖7所示，多根金屬線31按規(guī)定間距繃緊在具有給定容積的模具30中。然后，向模具30中倒入由塑料與陶瓷組成的復(fù)合材料32。此時(shí)，優(yōu)選使用真空澆鑄，其中在模具30內(nèi)部造成真空，不留任何氣體。
然后，復(fù)合材料32固化成形為半成品塊33，如圖8所示。
在圖8中，半成品塊33包含由塑料與陶瓷組成的復(fù)合材料32以及按規(guī)定節(jié)距固定在復(fù)合材料32中的導(dǎo)電金屬線31。復(fù)合材料32中的陶瓷含量?jī)?yōu)選為40～90體積％。
金屬線31按這樣的狀態(tài)固定，即它們沿直線從半成品塊33的表面34延伸到面對(duì)表面34的半成品塊33的另一表面35，并突出到表面34及35以外。
制成半成品塊33之后，用帶(式)鋸(band saw)、鋼絲鋸(wire saw)之類(lèi)沿平面A1、A2等，全部垂直于金屬線，將半成品塊33切成片，于是便生產(chǎn)出本發(fā)明的基材。
按照上述方法，金屬線31能夠按給定間距以高尺寸精度排列；因此，可獲得這樣的基材，其中金屬線以小節(jié)距(高密度)，例如約1mm或更小，排列，串?dāng)_(cross-talk)(往往發(fā)生在小節(jié)距情況下)可減少到最低限度。
于是，在按本發(fā)明獲得的印刷電路用基材中，通孔的直徑(由金屬線直徑?jīng)Q定)可做得小至0.2mm或更小，例如甚至小于或等于0.05mm，只要能夠加工出對(duì)應(yīng)直徑的金屬線。
至于本發(fā)明生產(chǎn)方法中所使用的模具的材料，希望該材料的熱膨脹系數(shù)大于所用金屬線的熱膨脹系數(shù)，因?yàn)椋趶?fù)合材料倒入到模具中并進(jìn)行固化期間，模具將比金屬線膨脹得更多，從而使金屬線承受張力并使其恰當(dāng)?shù)乜嚲o。
下面將通過(guò)實(shí)施例具體地描述本發(fā)明。
實(shí)施例1如圖7所示，直徑0.1mm的鈹青銅絲被排列在內(nèi)部尺寸為200mm×200mm×500mm的模具中，形成節(jié)距1.27mm的格柵形式。
含70體積％石英玻璃珠的環(huán)氧樹(shù)脂(復(fù)合材料)與固化劑進(jìn)行混合。混合物從模具的側(cè)面倒入模具中。要附帶指出的是，石英玻璃珠和鈹青銅絲預(yù)先已涂布了環(huán)氧型硅烷耦合劑。環(huán)氧樹(shù)脂的倒入是在振動(dòng)情況下進(jìn)行的，因此樹(shù)脂得以散布到模具的整個(gè)內(nèi)部中。
環(huán)氧樹(shù)脂倒入到模具中之后，整個(gè)模具加熱到130℃以進(jìn)行約5h的固化，然后打開(kāi)模具，從其中取出半成品塊。
用鋼絲鋸沿垂直于鈹青銅絲的方向?qū)氤善穳K切成厚度為1mm的片材，于是便制成基材10，其尺寸為1mm(厚)×200mm×200mm，包含環(huán)氧樹(shù)脂(復(fù)合材料)11以及按1.27mm節(jié)距排列在環(huán)氧樹(shù)脂中的0.1mm直徑鈹青銅絲。
對(duì)所制備的基材的檢查表明，鈹青銅絲與環(huán)氧樹(shù)脂之間的界面不存在間隙，整個(gè)基材高度牢靠。而且，鈹青銅絲的節(jié)距(對(duì)應(yīng)于通孔之間的節(jié)距)在1.27±0.02mm范圍內(nèi)并具有良好的尺寸精度。再有，環(huán)氧樹(shù)脂(復(fù)合材料)的熱膨脹系數(shù)為18ppm/℃。
實(shí)施例2按下面所描述的步驟在實(shí)施例1中制備的基材上成形銅鍍層。
將基材浸漬在主要由高錳酸鉀組成的蝕刻溶液中，以便使基材環(huán)氧樹(shù)脂表面粗糙化。
基材蝕刻后，基材經(jīng)過(guò)充分洗滌，并浸漬在氯化錫溶液中以使基材表面活化。進(jìn)而，為了促進(jìn)銅鍍層的生長(zhǎng)，將基材浸漬在主要含氯化鈀的溶液中，然后實(shí)施化學(xué)鍍銅，結(jié)果形成約2μm的鍍銅薄膜層。然后，實(shí)施電解鍍銅，直至獲得約18μm的厚度，這樣，便制成導(dǎo)電層。
對(duì)表面具有導(dǎo)電層的基材進(jìn)行的評(píng)估表明，由于基材與導(dǎo)電層之間的熱膨脹系數(shù)彼此匹配，故基材上成形的導(dǎo)電層高度抗剝離。
實(shí)施例3如圖2(a)及2(b)所示，在實(shí)施例1中制備的基材10上涂布環(huán)氧樹(shù)脂13；在其上放置厚度50μm的銅箔14；它們?cè)谡婵罩小?50℃加熱1h，此間維持約50kg/cm2的壓力進(jìn)行壓制以便發(fā)生層合，從而獲得銅箔-層合的基材15。
實(shí)施例4
在實(shí)施例3中獲得的銅箔-層合基材15上，層合上光敏薄膜狀抗蝕劑16，如圖3(a)所示。然后，通過(guò)掩模進(jìn)行曝光，掩模中畫(huà)有要求的導(dǎo)線圖形，曝光后，抗蝕劑16的未曝光部分以顯影劑除掉，便形成抗蝕劑圖形。
然后，采用主要含氯化鐵的蝕刻溶液將抗蝕劑薄膜沒(méi)有覆蓋住的銅箔部分蝕刻并除掉；隨后，揭去抗蝕劑膜，以便除掉不需要的銅箔部分，如圖3(b)所示。
然后，為了除掉殘留在銅箔-層合的基材15上的環(huán)氧樹(shù)脂層，將銅箔-層合的基材15浸漬在主要含高錳酸鉀的蝕刻溶液中以去除環(huán)氧樹(shù)脂層，如圖3(c)所示。
隨后，為了促進(jìn)銅鍍層的生長(zhǎng)，將形成的材料浸漬在主要含氯化鈀的溶液中；然后，進(jìn)行化學(xué)鍍銅，從而形成約2μm的鍍銅薄膜層17，如圖4(a)所示。
繼而，實(shí)施電解鍍銅，直至獲得約10μm的厚度，于是便在鍍銅薄膜層17上成形了導(dǎo)電層18，如圖4(b)所示。
進(jìn)而，為了成形導(dǎo)線圖形，層合上光敏膜狀抗蝕劑19。隨后，透過(guò)掩模進(jìn)行曝光，掩模中畫(huà)有要求的導(dǎo)線圖形，曝光后，未曝光部分以顯影劑除掉，便形成抗蝕劑圖形，如圖5(a)所示。
然后，采用主要含氯化鐵的腐蝕溶液將未被抗蝕劑膜覆蓋的銅鍍層及銅箔部分腐蝕并除掉；隨后，揭去抗蝕劑，從而獲得第2導(dǎo)電層20，如圖5(b)所示；于是，便制成具有多個(gè)導(dǎo)電層的印刷電路板21。
評(píng)估如上所述，本發(fā)明的基材在其鈹青銅絲與復(fù)合材料(環(huán)氧樹(shù)脂)之間沒(méi)有間隙且高度牢靠。而且該基材，由于其熱膨脹與其上成形的導(dǎo)電層熱膨脹能很好地匹配，故極少表現(xiàn)出與導(dǎo)電層的脫離。
該基材，當(dāng)在其表面上成形銅層時(shí)，就比較容易在上面成形導(dǎo)線圖形。
工業(yè)應(yīng)用如上所述，本發(fā)明印刷電路用基材可保證良好的導(dǎo)電，且由于具備控制的熱膨脹，故在使用中基本上不會(huì)出現(xiàn)基材與其上成形的導(dǎo)電層之間，或者絕緣材料與金屬線之間的脫離。
再有，采用本發(fā)明印刷電路用基材，可獲得高密度，且尺寸精度又極佳的印刷電路板。
最后，采用本發(fā)明的半成品塊，可方便和高效地制備印刷電路用基材。
權(quán)利要求
1.一種印刷電路用基材，它包含由塑料與陶瓷構(gòu)成的片狀復(fù)合材料以及按給定節(jié)距固定在復(fù)合材料中的導(dǎo)電金屬線，其中基材的兩個(gè)表面通過(guò)金屬線彼此電連接。
2.權(quán)利要求1的印刷電路用基材，其中在基材的一面或兩面上成形了銅層。
3.權(quán)利要求1的印刷電路用基材，其中陶瓷在復(fù)合材料中含量為40～90體積％。
4.權(quán)利要求1的印刷電路用基材，其中在復(fù)合材料中，塑料及陶瓷各自經(jīng)過(guò)了耦合處理。
5.權(quán)利要求1的印刷電路用基材，其中金屬線與復(fù)合材料借助耦合劑彼此粘合。
6.權(quán)利要求1的印刷電路用基材，其中復(fù)合材料由環(huán)氧樹(shù)脂及切為預(yù)定長(zhǎng)度的玻璃纖維或玻璃珠構(gòu)成。
7.權(quán)利要求1的印刷電路用基材，其中金屬線的長(zhǎng)徑比(長(zhǎng)度/直徑)為8或更高。
8.權(quán)利要求1的印刷電路用基材，其中金屬線按1.1mm或更小的節(jié)距固定在該片狀復(fù)合材料中。
9.權(quán)利要求1的印刷電路用基材，其中金屬線的直徑為0.2mm或更小。
10.權(quán)利要求1的印刷電路用基材，它表現(xiàn)出各向同性的熱膨脹并具有5～30ppm/℃的熱膨脹系數(shù)。
11.權(quán)利要求1的印刷電路用基材，其中復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)不小于金屬線的熱膨脹系數(shù)，且這兩種熱膨脹系數(shù)的差值為1～10。
12.權(quán)利要求1的印刷電路用基材，其中金屬線由選自銅、銅合金、鋁和鋁合金中的任何一種金屬構(gòu)成。
13.權(quán)利要求1的印刷電路用基材，其中金屬線由鈹青銅構(gòu)成。
14.一種用于生產(chǎn)印刷電路用基材的半成品塊，它包含由塑料與陶瓷構(gòu)成的復(fù)合材料以及按給定節(jié)距固定在復(fù)合材料中的導(dǎo)電金屬線，其中陶瓷在復(fù)合材料中的含量為40～90體積％，且其中金屬線沿直線從半成品塊一面延伸到面對(duì)該面的半成品塊另一面，且突出到這兩個(gè)表面以外。
15.權(quán)利要求14的用于生產(chǎn)印刷電路用基材的半成品塊，它表現(xiàn)出各向同性的熱膨脹并具有5～30ppm/℃的熱膨脹系數(shù)。
16.權(quán)利要求14的用于生產(chǎn)印刷電路用基材的半成品塊，其中金屬線由選自銅、銅合金、鋁及鋁合金的任何一種金屬構(gòu)成。
17.權(quán)利要求14的用于生產(chǎn)印刷電路用基材的半成品塊，其中金屬線由鈹青銅構(gòu)成。
18.一種生產(chǎn)印刷電路用基材的方法，它包括在模具中按給定節(jié)距繃緊導(dǎo)電金屬線，然后向模具中倒入由塑料與陶瓷組成的復(fù)合材料，使復(fù)合材料固化，然后，沿垂直于金屬線的方向?qū)@得的材料切成片。
19.權(quán)利要求18的生產(chǎn)印刷電路用基材的方法，其中陶瓷在復(fù)合材料中的含量為40～90體積％。
20.權(quán)利要求18的生產(chǎn)印刷電路用基材的方法，其中在復(fù)合材料中，塑料及陶瓷各自經(jīng)過(guò)了耦合處理。
21.權(quán)利要求18的生產(chǎn)印刷電路用基材的方法，其中金屬線與復(fù)合材料借助耦合劑彼此粘合。
22.權(quán)利要求18的生產(chǎn)印刷電路用基材的方法，其中復(fù)合材料由環(huán)氧樹(shù)脂及切成預(yù)定長(zhǎng)度的玻璃纖維或玻璃珠構(gòu)成。
23.權(quán)利要求18的生產(chǎn)印刷電路用基材的方法，其中金屬線由選自銅、銅合金、鋁和鋁合金中的一種金屬構(gòu)成。
24.權(quán)利要求18的生產(chǎn)印刷電路用基材的方法，其中金屬線由鈹青銅構(gòu)成。
25.權(quán)利要求18的生產(chǎn)印刷電路用基材的方法，其中構(gòu)成模具的材料的熱膨脹系數(shù)大于金屬線的熱膨脹系數(shù)。
26.權(quán)利要求18的生產(chǎn)印刷電路用基材的方法，其中金屬線具有0.2mm或更小的直徑，且按1.1mm或更小的節(jié)距固定在模具中。
全文摘要
印刷電路用基材10,包含由塑料與陶瓷構(gòu)成的片狀復(fù)合材料11,以及按規(guī)定節(jié)距固定在復(fù)合材料中的金屬線12,其中基材10的兩面借助金屬線12彼此電連接。生產(chǎn)印刷電路用基材的方法,它包括:在模具中按給定節(jié)距繃緊導(dǎo)電金屬線,然后向模具中倒入由塑料與陶瓷構(gòu)成的復(fù)合材料,使復(fù)合材料固化,然后,沿大致垂直于金屬線的方向?qū)@得的材料切成片?？杀ＷC良好的電連接,且可防止使用期間在基材與導(dǎo)電層之間以及絕緣材料與金屬線之間的脫離?？色@得高密度和優(yōu)異尺寸精度的印刷電路板。
文檔編號(hào)H05K3/46GK1273762SQ99801096
公開(kāi)日2000年11月15日 申請(qǐng)日期1999年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月6日
發(fā)明者鈴木富雄, 小田切正, 河合悟, 石川修平 申請(qǐng)人:日本礙子株式會(huì)社