專利名稱：多層印刷電路中的層壓品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及印刷電路，尤其是應(yīng)用于制造印刷電路板的元件。
近幾年的趨勢(shì)是減小電子元件的尺寸和提供具有多芯片模塊的印刷電路板等。這就產(chǎn)生了增加元件數(shù)目的需求，例如設(shè)在印刷電路板上的表面安裝元件。這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致所謂的“高密度”或簡(jiǎn)言之“密集的”的印刷電路板。提供高密度印刷電路板的關(guān)鍵是在所產(chǎn)生的多層印刷電路板的外表面(即裸露的表面)上產(chǎn)生緊密且精確的電路圖案。印刷電路板上的導(dǎo)電路徑的寬度和間距通常由其上所用的銅箔的厚度所決定。例如，如果銅箔的厚度為35微米(即在制造許多印刷電路中所使用的普通的1盎司箔片)，將印刷電路板在蝕刻過(guò)程中裸露一段時(shí)間，以去除上述的箔片厚度，則會(huì)導(dǎo)致印刷電路路徑的側(cè)面寬度也會(huì)減小大約相同的量。換言之，因?yàn)殂~箔的原始厚度，設(shè)計(jì)印刷電路板必需考慮到蝕刻過(guò)程同樣會(huì)腐蝕掉電路路徑的側(cè)面(即底切掉掩蔽材料)。換言之，相鄰電路路徑之間的間距的厚度基本上由多層印刷電路板的外表面上所使用的銅箔的厚度所限制。
總之，為了制造“高密度”型的印刷電路板，有必要減小銅的厚度，至少減小多層印刷電路組件的最外表面上的銅的厚度。
銅箔片板的厚度通常由箔片制造者處理并運(yùn)輸該箔片的能力所限制。在這種情況下，當(dāng)箔片厚度降低到35微米以下時(shí)，人工處理該箔片將變得更加困難。
本發(fā)明克服了以上問(wèn)題以及其他問(wèn)題，并提供了一種用于形成多層印刷電路板的外表面層壓品，該印刷電路板具有能促使多層印刷電路板上的電路路徑更精確以及路徑間距更緊密的外部銅層。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用作多層印刷電路板的表面層的層壓品。該層壓品包括由第一聚合材料形成的一薄膜襯底。至少一層閃光金屬涂敷到薄膜襯底的第一側(cè)。至少一層銅被布置在閃光金屬層上。由第二聚合材料形成的粘附層具有與薄膜襯底第二側(cè)相連接的第一表面。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種多層印刷電路，其由內(nèi)芯和表面層組成。內(nèi)芯由一個(gè)或多個(gè)印刷電路層壓品形成，該印刷電路層壓品包括一具有第一表面的芯襯底，第一表面上布置有條型導(dǎo)體。表面層包括由第一聚合材料形成的薄膜襯底，其中薄膜襯底的第一側(cè)上涂敷有至少一層閃光金屬。在閃光金屬層上至少布置一層銅。由第二聚合材料形成的粘附層具有與薄膜襯底第二側(cè)相連接的第一表面。粘附層具有第二表面，其與內(nèi)芯中的條形導(dǎo)體連接。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種多層印刷電路的成形方法，其以下包括步驟a)由一個(gè)或多個(gè)印刷電路層壓品形成一內(nèi)芯，每個(gè)印刷電路層壓品具有一芯襯底和其上具有條形導(dǎo)體的一第一表面；b)形成至少一個(gè)表面層，該表面層包括由第一聚合材料形成的一薄膜襯底、涂敷在薄膜襯底的第一側(cè)上的至少一層閃光金屬、布置在閃光金屬層上的至少一層銅以及由第二聚合材料形成的粘附層，該粘附層具有第一表面和第二表面，粘附層的第一表面與薄膜襯底的第二側(cè)相連接，而粘附層的第二表面與內(nèi)芯中的條形導(dǎo)體相連接。
c)通過(guò)熱壓將內(nèi)芯和表面層壓縮在一起，以生成第一多層印刷電路。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于形成多層柔性電路的柔性層壓品。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于多層印刷電路的外表面層壓品，其中該外表面層壓品具有一特別薄的銅層，所述銅層有助于形成精確的電路路徑和“高密度”的電路表面。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種如上所述的外表面層壓品，其具有一裸露的銅表面，該銅表面具有改善的光敏粘合特性，從而進(jìn)一步有助于通過(guò)蝕刻過(guò)程而產(chǎn)生精確的電路路徑和“高密度”的電路表面。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種如上所述的外表面層壓品，其中該外表面層壓品的一個(gè)側(cè)面包括一用于連接到內(nèi)芯層壓品上的粘附層。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種如上所述的外表面層壓品，其中該外表面層壓品由聚合薄膜組成，所述聚合薄膜包括粘合到聚合薄膜一側(cè)上的薄的銅層和涂敷到聚合薄膜第二側(cè)上的粘附層。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種如上所述的外表面層壓品，其中粘附層是一種由未固化樹(shù)脂材料制成的尺寸穩(wěn)定的薄膜。
這些和其他目的及優(yōu)點(diǎn)將在以下結(jié)合附圖
所做的優(yōu)選實(shí)施例的描述中變得更加清楚。
聚合薄膜12優(yōu)選由聚酰亞胺形成，并且厚度在12.5微米和125微米之間。可以形成聚合薄膜12的特殊材料包括Kapton-E或Kapton-HN(由I.E.Dupont杜邦公司制造)、Upilex-S或Upilex-SGA(由Ube公司制造)以及Apical NP(由Kaneka公司制造)。閃光層14可由從以下一組中選出的金屬形成，即鉻、鉻基合金、鎳基合金、鈦、鋁、釩、硅、鐵以及它們的合金。閃光層14優(yōu)選厚度在0埃(無(wú))和500埃之間，尤其最好在大約50埃和200埃之間。
如上所述，金屬層16優(yōu)選由銅形成，并且厚度最好在0.1微米(1000埃)和70微米之間。所述銅制金屬層或多個(gè)金屬層16可以通過(guò)真空噴鍍、電鍍、化學(xué)鍍或以上方法的結(jié)合而涂敷在閃光層或多個(gè)閃光層14上。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，金屬層16被電鍍到閃光層14上。
現(xiàn)在參照粘附層18，粘附層18的總厚度優(yōu)選在12.5微米和125微米之間。粘附層18優(yōu)選是一種尺寸穩(wěn)定的粘合劑，它可以是B級(jí)固化或部分固化的樹(shù)脂材料或是一種壓敏粘合劑。一種由明尼蘇達(dá)采礦及制造股份有限公司(3M)生產(chǎn)并銷售的名為“高性能環(huán)氧樹(shù)脂膠粘接膜”被發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)本發(fā)明的柔性層壓品時(shí)用作粘附薄膜具有優(yōu)越性。該產(chǎn)品由環(huán)氧樹(shù)脂組成并且厚度可為1-3密耳。制造商提供的該材料的兩面上均有可釋放的保護(hù)性聚合物薄膜。該材料具有以下由制造商提供的物理特性。
其它適用于本發(fā)明粘附層18的粘合劑包括丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、腈橡膠、酚醛塑料、聚酰胺、聚芳撐醚、聚苯并咪唑、聚酯、聚酰亞胺、聚苯基喹喔啉、聚乙烯醇縮乙醛、聚亞胺酯、硅樹(shù)脂、乙烯基酚、脲甲醛及其組合物。粘合劑優(yōu)選是天然阻燃劑的或者添加了阻燃材料。
保護(hù)薄膜22的厚度優(yōu)選在12.5微米和125微米之間。適于用作保護(hù)薄膜22的薄膜包括氟塑料、聚酯、聚烯烴、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、乙烯基樹(shù)脂(聚氯乙烯和聚二氯乙烯)以及它們的組合物。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，層壓品10優(yōu)選成形為單個(gè)元件，其隨后用于成形一多層印刷電路。圖2示出了一多層印刷電路30，其具有作為其外表面部分的表面層10。多層印刷電路30通常包括一內(nèi)層部分40，該內(nèi)層部分包括兩個(gè)先前形成的印刷電路層50。電路層50由一中間介電層62分開(kāi)。每個(gè)印刷電路層50由一內(nèi)芯52組成，該內(nèi)芯具有形成于其外表面上的電路引線或接頭54。如上所述，內(nèi)芯52可被強(qiáng)化或非強(qiáng)化，并如公知那樣，可包括環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯、氰酸鹽酯、雙馬來(lái)酰亞胺三嗪、聚降冰片烯、聚四氟乙烯、聚酰亞胺或樹(shù)脂類材料以及以上的組合物。印刷電路層50如公知那樣，可連接到介電層62上。
根據(jù)本發(fā)明，表面層10被涂敷到內(nèi)層部分40上。尤其是，從表面層10上去除可分離保護(hù)薄膜22以裸露粘附層18的表面。粘附層18與相應(yīng)的印刷電路層50上的電路引線54形成接觸。依靠粘附層18所使用的材料，可以通過(guò)熱壓而實(shí)現(xiàn)粘附層18和電路引線54之間的永久連接。
所生成的多層印刷電路30因此具有外表面層10，該外表面薄片帶有一裸露的金屬層16，其可用在隨后的蝕刻過(guò)程以便從金屬層16上確定出一明確的表面路徑或者圖案。重要的是，如上所示，因?yàn)榻饘賹踊蚨鄠€(gè)金屬層16可以被沉積到聚合薄膜12上，所以金屬層16的厚度與傳統(tǒng)的金屬箔片相比可以特別的薄。如上所述，金屬層16的厚度可以低于0.1微米(1000埃)。多層印刷電路30的外表面上的如此薄的銅層有助于通過(guò)蝕刻過(guò)程而形成特別精確且間距緊密的路徑和圖案。另外，金屬層16的裸露的銅表面可以比標(biāo)準(zhǔn)銅箔的典型的平表面更加粗糙，從而提高了光致抗蝕劑的粘附性，這樣也有助于通過(guò)蝕刻過(guò)程而形成特別精確且間距緊密的電路路徑和圖案。另外，缺少玻璃纖維(通常存在于玻璃強(qiáng)化的半固化片中)使得微型孔的激光鉆更加容易，以在印刷電路層50上將金屬層16與電路引線54相連。再者，聚合材料，例如聚酰亞胺，與傳統(tǒng)玻璃強(qiáng)化的半固化片相比具有更好的介電特性，從而具有改善的電氣性能，比如高速信號(hào)的衰減降低。另外，聚酰亞胺等材料的高溫穩(wěn)定性能夠更好抵制在芯片接合過(guò)程中所產(chǎn)生的熱偏差。因此，用作多層印刷電路組件中外表面層的表面層10，有助于制造更高密度的多層印刷電路板。
以下將通過(guò)實(shí)例的形式而描述本發(fā)明。例一根據(jù)本發(fā)明的表面層10通過(guò)如下方式準(zhǔn)備，即將上述3M公司生產(chǎn)的一條高性能環(huán)氧樹(shù)脂粘接膜9002涂敷到預(yù)成形的無(wú)附著力的柔性層壓品上，該層壓品包括25微米的Kapton-E聚合薄膜12，該聚合薄膜12上具有由蒙乃爾銅鎳合金(monel)制造的70埃的閃光層14以及由銅制造的5微米的金屬層16。優(yōu)選應(yīng)用加熱和/或加壓將粘附層18粘接到聚酰亞胺薄膜12上。包括層12、14和16的無(wú)附著力的柔性層壓品材料優(yōu)選通過(guò)熱軋層壓的方式連接到粘附層18上。熱軋的溫度大約為140°F。線路傳輸速率大約為每分鐘9英寸。一種保護(hù)涂層，通常使用3M公司的環(huán)氧樹(shù)脂粘接膜，被用作保護(hù)薄膜層22。所產(chǎn)生的組合物包括5微米的銅、70埃的蒙乃爾銅鎳合金粘結(jié)層、25微米的Kapton-E聚酰亞胺薄膜以及大約50微米、處于部分固化狀態(tài)、且其上覆蓋有50微米覆蓋層的3M環(huán)氧樹(shù)脂粘接膜。
使用表面層10的一種預(yù)期的方法如下所示1)取一多層電路板，其由交替式的內(nèi)層和粘合疊層(可以是先前在熱壓下堆疊在一起的，也可以不是)組成，然后在去除保護(hù)性的可釋放層22以后，在多層電路板的一面或兩面覆蓋表面層10。粘附層18于是和多層電路板接觸。
2)通過(guò)傳統(tǒng)的層壓技術(shù)，將表面層10堆疊到多層電路板上。
3)通過(guò)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知的技術(shù)，加工表面層10的外表面以形成條形導(dǎo)體(即印刷電路)，從而完成了一個(gè)多層印刷電路板。例2根據(jù)本發(fā)明的表面層10通過(guò)如下方式準(zhǔn)備，即將上述3M公司生產(chǎn)的高性能環(huán)氧樹(shù)脂粘接膜9901或9902涂敷到預(yù)成形的無(wú)附著力的柔性層壓品上，該層壓品包括50微米的Kapton-E聚合薄膜12，該聚合薄膜上具有由蒙乃爾銅鎳合金(monel)制造的70埃的閃光層14以及由銅制造的18微米的金屬層16。優(yōu)選應(yīng)用加熱和/或加壓將粘附層18粘接到聚酰亞胺薄膜12上。包括層12、14和16的無(wú)附著力的柔性層壓品材料優(yōu)選通過(guò)熱軋層壓法而結(jié)合到粘附層18上。熱軋的溫度大約為140°F。線路傳輸速率大約為每分鐘9英寸。一種保護(hù)涂層，通常使用3M公司的環(huán)氧樹(shù)脂粘接膜，被用作保護(hù)薄膜層22。所產(chǎn)生的組合物包括18微米的銅、70埃的蒙乃爾銅鎳合金粘結(jié)層、50微米的Kapton-E聚酰亞胺薄膜以及大約50微米、處于部分固化狀態(tài)、且其上覆蓋有50微米的覆蓋層的3M環(huán)氧樹(shù)脂粘接膜。
使用表面層10的一種預(yù)期的方法如下所示1)應(yīng)用本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知的技術(shù)，加工上述一個(gè)或多個(gè)組合結(jié)構(gòu)中的覆銅的側(cè)面，以在其上形成一所需的電路圖形或電路引線。在該過(guò)程期間，可分離的保護(hù)層22優(yōu)選覆蓋粘附層18，從而保護(hù)粘合劑不受加工用化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。
2)在此時(shí)，可在適當(dāng)?shù)奈恢毛@得穿過(guò)表面層10的合適的開(kāi)孔，以允許金屬層相互連接。開(kāi)孔的形成可通過(guò)激光燒蝕或其他本領(lǐng)域所公知技術(shù)。
3)在此時(shí)，可通過(guò)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的技術(shù)實(shí)現(xiàn)金屬間的相互連接。
4)如上所述，去除保護(hù)性的可分離薄膜22以裸露出粘附層18，并將表面層10與內(nèi)層部分40對(duì)齊。
5)通過(guò)傳統(tǒng)的層壓技術(shù)而將表面層10堆疊到內(nèi)層部分40上。
6)此時(shí)可應(yīng)用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的技術(shù)而產(chǎn)生開(kāi)孔及金屬間的相互連接。
7)應(yīng)用傳統(tǒng)技術(shù)處理表面層10的外表面，以完成多層印刷電路板。
前面的描述是關(guān)于本發(fā)明的具體實(shí)例。應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)施例的描述僅僅為了舉例而已，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下，可作出各種改變和改型。這些改型和改變均應(yīng)包括在苯發(fā)明內(nèi)，因?yàn)樗鼈冊(cè)诒景l(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)或者與其相類似。
權(quán)利要求
1.一種用于多層印刷電路板的表面層的層壓品，所述層壓品包括由第一聚合材料形成的薄膜襯底；被涂敷到所述薄膜襯底的第一側(cè)上的至少一層閃光金屬；位于所述閃光金屬層上的至少一層銅；以及由第二聚合材料形成的粘附層，所述粘附層具有第一表面和第二表面，所述粘附層的第一表面放置在所述薄膜襯底的第二側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層壓品，其特征在于，至少一個(gè)閃光層由從下面一組中選出的金屬組成，即銅、鎳、鉻、鈦、鋁、鐵、釩、硅以及它們的合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的層壓品，其特征在于，至少一個(gè)閃光層的厚度在大約50埃和大約500埃之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的層壓品，其特征在于，至少一個(gè)銅層的厚度在大約1000埃和大約35微米之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的層壓品，其特征在于，所述第一聚合材料為聚酰亞胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的層壓品，其特征在于，所述粘附層可由從下面一組中選擇的材料形成，即丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、腈橡膠、酚醛塑料、聚酰胺、聚芳撐醚、聚苯并咪唑、聚酯、聚酰亞胺、聚苯基喹喔啉、聚乙烯醇縮乙醛、聚亞胺酯、硅樹(shù)脂、乙烯基酚、脲甲醛以及它們的組合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的層壓品，其特征在于，所述粘附層為由樹(shù)脂類材料形成的尺寸穩(wěn)定的粘接膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的層壓品，其特征在于，所述粘附層被固化到B級(jí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的層壓品，其特征在于，所述粘接膜的所述第一表面被固化到C級(jí)，而所述粘附層的所述第二表面被固化到B級(jí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的層壓品，其特征在于，所述粘附層為一種壓敏粘合劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的層壓品，其特征在于，所述壓力靈敏粘合劑從下面一組中選擇，即聚丙烯酸脂、橡膠、硅樹(shù)脂和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯合成橡膠。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層壓品，其特征在于，進(jìn)一步包括位于所述粘附層的所述第二表面上的保護(hù)性的分離層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的層壓品，其特征在于，所述保護(hù)性的釋放層由從下列一組中選出的材料組成，即氟塑料、聚酯、聚烯烴、聚乙烯醇、乙烯基樹(shù)脂(聚氯乙烯和聚二氯乙烯)、乙烯醇以及它們的混合物。
14.一種多層印刷電路板，包括a)由一個(gè)或多個(gè)印刷電路層形成的內(nèi)芯，所述印刷電路層包括一芯襯底，該芯襯底上具有第一表面，所述第一表面上設(shè)有條形導(dǎo)體，以及b)至少一個(gè)表面層，包括由第一聚合材料形成的薄膜襯底；被涂敷到所述薄膜襯底上的至少一層閃光金屬；位于所述閃光金屬層上的至少一層銅；以及由第二聚合材料形成的粘附層，所述粘附層具有第一表面和第二表面，所述粘附層的第一表面被放置到所述薄膜襯底的第二側(cè)，所述第二表面被放置到所述條形導(dǎo)體上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的多層印刷電路的成形方法，其特征在于，所述內(nèi)芯由強(qiáng)化聚合物形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的多層印刷電路的成形方法，其特征在于，所述內(nèi)芯由非強(qiáng)化聚合物形成。
17.一種多層印刷電路的成形方法，包括以下步驟a)由一個(gè)或多個(gè)印刷電路層形成一個(gè)內(nèi)芯，每個(gè)所述印刷電路層具有一芯襯底和一第一表面，其中所述第一表面上設(shè)有一條形導(dǎo)體，以及b)形成至少一個(gè)表面層，所述表面層包括由第一聚合材料形成的薄膜襯底；被涂敷到所述薄膜襯底的第一側(cè)上的至少一層閃光金屬；位于所述閃光金屬層上的至少一層銅；由第二聚合材料形成的粘附層，所述粘附層具有第一表面和第二表面，所述粘附層的第一表面被放置到所述薄膜襯底的第二側(cè)，所述第二表面被放置到所述條形導(dǎo)體上；以及c)通過(guò)熱壓將所述內(nèi)芯和所述表面層壓制在一起，以形成一第一多層電路。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在至少一個(gè)表面層上由銅層形成一條形導(dǎo)體。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括以下步驟d)根據(jù)步驟a)、b)和c)形成一第二多層印刷電路；e)在熱壓條件下將所述第一印刷電路和所述第二印刷電路粘接在一起，從而形成一多層印刷電路板。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)芯包括由第一聚合材料形成的薄膜襯底；被涂敷到所述薄膜襯底的第一側(cè)上的至少一層閃光金屬；位于所述閃光金屬層上的至少一層銅；以及由第二聚合材料形成的粘附層，所述粘附層具有第一表面和第二表面，所述粘附層的第一表面被放置到所述薄膜襯底的第二側(cè)。
全文摘要
一種用作于多層印刷電路板的表面層的層壓品。該層壓品包括由第一聚合材料形成的薄膜襯底。至少一層閃光金屬被涂敷到薄膜襯底的第一側(cè)上。至少一層銅被設(shè)置在閃光金屬層上。由第二聚合材料形成的粘附層具有第一表面,該第一表面被放置到薄膜襯底的第二側(cè)。
文檔編號(hào)H05K3/38GK1333920SQ99815800
公開(kāi)日2002年1月30日 申請(qǐng)日期1999年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月12日
發(fā)明者塔德·貝格施特雷瑟, 查爾斯·A·普塔斯 申請(qǐng)人:Ga－Tek公司(商業(yè)活動(dòng)中稱哥德電子公司)