專利名稱：半固化片、印制線路板和多層印制線路板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在各種電子儀器上使用的印制線路板用半固化片(又稱為預(yù)浸料坯；prepreg)、使用該半固化片的印制線路板及其制造方法和多層印制線路板及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著電子儀器的小型化、輕量化和高性能化，對(duì)印制線路板提出了小型、輕量化和高密度安裝化以及信號(hào)處理的高速化的要求。為了使印制線路板滿足上述的要求，需要多層化、導(dǎo)孔的小徑化和電路精巧化技術(shù)等，利用由現(xiàn)有的通孔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)層間電連接的多層基板使其滿足上述要求仍然非常困難。為此，開發(fā)了新結(jié)構(gòu)的印制線路板，在材料方面，開發(fā)了不僅使用現(xiàn)有的玻璃基材，而且使用有機(jī)纖維組成的基材或薄膜的印制線路板。
作為代表例之一，有提案(日本專利第2601128號(hào)說明書)提出取代現(xiàn)有的印制線路板的以層間連接為主流的通孔結(jié)構(gòu)，利用導(dǎo)電性糊確保層間連接的全層內(nèi)導(dǎo)孔(IVH)結(jié)構(gòu)的印制線路板。該印制線路板在半固化片層使用芳族聚酰胺—環(huán)氧樹脂等復(fù)合材料，使其具有低熱膨脹、低介電常數(shù)、量輕等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用在小型、輕量化的多種電子儀器中。
但是，由于圖案的微細(xì)化和導(dǎo)孔的小徑化，在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)中，初期連接電阻值上升或偏差增大。信息儀器隨著使用環(huán)境的高頻化，要求印制線路板具有高可靠性、特別是吸濕特性、高頻特性優(yōu)良。高頻特性之一為印制線路板的傳送損失。所謂傳送損失是指在半固化片層中電介質(zhì)損失和導(dǎo)電層的銅箔等的損失，電介質(zhì)帶來的損失通常是大的。這里增強(qiáng)材料所使用的材料是一種相對(duì)介電常數(shù)和介電損耗因數(shù)低的物質(zhì)，特別是介電損耗因數(shù)低的物質(zhì)適合抑制信號(hào)傳送損失。具有該特性的材料可列舉出氟樹脂，但是由于成型溫度為高溫，加工性也不太好，不能簡(jiǎn)單地使用。另外盡管化學(xué)性穩(wěn)定，但是粘接性差，不適合制成多層印制線路板材料。
另外，市售的基板不是只用氟樹脂制成，而是使玻璃纖維芯材中含有氟樹脂。但是，這種情況下，在上述課題中，為了使其浸漬，要對(duì)玻璃纖維的表面進(jìn)行處理，成型基板時(shí)的熱處理溫度增高，為了進(jìn)行通孔鍍敷要對(duì)浸漬氟樹脂進(jìn)行特殊的表面處理。而且向玻璃纖維中浸漬氟樹脂的不均一性、玻璃纖維的高介電特性和氟樹脂的低介電特性的不均一性等，可能在將印制線路板的配線圖案制成精巧圖案時(shí)對(duì)高頻特性具有影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的印制線路板用半固化片含有碳氟纖維(也稱為氟纖維；fluorocarbon fiber)作為增強(qiáng)材料，在前述增強(qiáng)材料中浸漬有樹脂，其特征在于，所述碳氟纖維含有具有分支結(jié)構(gòu)的短纖維；所述增強(qiáng)材料由所述碳氟纖維沿厚度方向交織的無紡布(也稱為非織造布)形成；構(gòu)成所述無紡布的纖維中的碳氟纖維的比例為50重量％至100重量％，所述無紡布是在溫度330℃至390℃的范圍進(jìn)行熱處理，且然后在200℃至270℃的溫度范圍進(jìn)行退火處理；所述無紡布由樹脂浸漬。
其次，本發(fā)明的印制線路板的特征在于，所述的印制線路板用半固化片被壓縮，在兩主面上形成被組成圖案的配線，兩配線間通過在基板的厚度方向連接的導(dǎo)電體進(jìn)行電連接。
本發(fā)明的另外的印制線路板為具有2層或以上的配線層和與所述配線層電絕緣的半固化片層的印制多層電路板，其特征在于，半固化片層使用前述的印制配線電路板用半固化片。
本發(fā)明的制造方法包含有如下步驟在所述的印制線路板用半固化片構(gòu)成的半固化片層中設(shè)有貫通孔，在所述貫通孔中填充導(dǎo)電體，使所述半固化片進(jìn)行加壓加熱的步驟；在表面形成被組成圖案的配線(patterned wire)步驟。
本發(fā)明的多層板的制造方法的特征在于，在利用所述的制造方法形成的兩面印制線路板的兩側(cè)，進(jìn)一步貼附在貫通孔中填充了導(dǎo)電體的至少2片或以上的所述半固化片和金屬箔，進(jìn)行加熱加壓，將所述金屬箔形成預(yù)定的圖案，制成多層印制線路板。
本發(fā)明的另外的多層板的制造方法的特征在于，在利用所述制造方法形成的多片兩面印制線路板之間，進(jìn)一步貼附在貫通孔中填充了導(dǎo)電體的至少2片或以上的所述半固化片，進(jìn)行加熱加壓，由此在存在于所述半固化片的表面的樹脂層中埋設(shè)所述兩面印制線路板的配線層，制成多層印制線路板。


圖1A-C是本發(fā)明的實(shí)施例的碳氟纖維增強(qiáng)材料的SEM表面照片。
圖2是比較例的碳氟纖維增強(qiáng)材料的SEM表面照片。
圖3是現(xiàn)有的玻璃纖維布(cloth)增強(qiáng)材料的表面照片。
圖4是顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，以碳氟纖維作為增強(qiáng)材料的印制線路板的熱處理溫度與基材強(qiáng)度關(guān)系的圖。
圖5是顯示印制線路板的熱處理溫度同基材伸長的關(guān)系圖。
圖6是具有通孔結(jié)構(gòu)的印制線路板的斷面圖。
圖7是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中的具有全層IVH結(jié)構(gòu)的印制線路板的斷面圖。
圖8A至8F是顯示制造本發(fā)明的實(shí)施方案1中的具有全層IVH結(jié)構(gòu)的印制線路板的步驟的斷面圖。
圖9A至9L是顯示制造本發(fā)明的實(shí)施方案4中的具有全層IVH結(jié)構(gòu)的印制線路板的步驟的斷面圖。
圖10是顯示本發(fā)明的實(shí)施方案1中的退火溫度和電阻值的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的增強(qiáng)材料使用氟樹脂構(gòu)成的碳氟纖維，所述碳氟纖維含有具有分支結(jié)構(gòu)的短纖維，所述增強(qiáng)材料由沿厚度方向交織的無紡布構(gòu)成。為此，與向玻璃纖維中浸漬或者向現(xiàn)有的碳氟纖維中浸漬相比，可以更加均勻地浸漬樹脂。另外所述碳氟纖維由于含有具有分支結(jié)構(gòu)的短纖維，利用只有碳氟纖維交織得到的無紡布，由于氟的表面特性，樹脂不至于被排斥，由此樹脂進(jìn)入纖維的內(nèi)部深處，可以保證在微小樹脂的區(qū)域形成均勻含有的狀態(tài)。
本發(fā)明的制造方法只要使用其中浸漬了樹脂的半固化片作為絕緣材料，就可以改善氟樹脂本身的粘接性差的缺點(diǎn)，提高粘接性，從而可以形成多層化。由此本發(fā)明可以提供多層板，該多層板在濕度環(huán)境下的可靠性提高，具有優(yōu)良高頻特性，且本發(fā)明還可以提供多層板的制造方法，而且，這樣的結(jié)構(gòu)有以如下條件作為實(shí)施方案的一個(gè)例子。
本發(fā)明的印制線路板用基材的特征在于，在330℃至390℃的溫度范圍內(nèi)使具有分支結(jié)構(gòu)的碳氟纖維進(jìn)行熱處理，其后在200℃至270℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行退火處理之后，用作增強(qiáng)材料，浸漬有機(jī)樹脂。
構(gòu)成該增強(qiáng)材料的無紡布的纖維中的碳氟纖維的比例為50重量％至100重量％，當(dāng)有其它的纖維存在時(shí)，該其它的纖維為合成纖維或無機(jī)纖維，浸漬樹脂量的偏差優(yōu)選在任意選擇部分的300μm方形區(qū)域內(nèi)保持±5重量％或以內(nèi)。
更優(yōu)選的是，在任意選擇的部分的300μm方形區(qū)域且厚度為100μm的容積中所述規(guī)定的浸漬樹脂量的偏差保持±5重量％或以內(nèi)。
這樣的碳氟纖維、浸漬樹脂只要是處于均勻保持的狀態(tài)，例如利用線寬100μm、線間距離100μm例如從天線到地面的距離為100μm的配線圖案，傳遞從數(shù)GHz到數(shù)10GHz的高頻信號(hào)時(shí)，可以得到良好的信號(hào)傳遞特性。
本發(fā)明的印制線路板及其制造方法的特征在于，加工上述印制線路板用基板，將導(dǎo)電體填充在內(nèi)部，由此可以確保全層IVH結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明中，碳氟纖維為聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯—全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏1，1-二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、四氟乙烯—六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯—乙烯共聚物(PETFE)等。這些可以混合使用。在碳氟纖維中，從耐熱性和高頻特性考慮最優(yōu)選PTFE。另外，也可以使用化學(xué)改性的聚合物也就是通過化學(xué)反應(yīng)只使聚合物的側(cè)鏈發(fā)生變化的聚合物。
所述碳氟短纖維的平均纖維長度優(yōu)選1～50nm的范圍。因?yàn)閷?duì)于形成無紡布而言是合適的。平均纖維長度不足1mm時(shí)，纖維間的交織性降低，傾向于得不到強(qiáng)度高的無紡布。而平均纖維長度超過50nm時(shí)，毛刺(變成絨毛狀)增多，傾向于厚度不均勻。所述碳氟纖維的平均纖度優(yōu)選為1dtex至10dtex的范圍。不足1dtex的纖維難于制造，而超過10dtex的纖維，其厚度傾向于不均勻。纖維的形狀優(yōu)選扁平。本發(fā)明的氟碳短纖維是主纖維，該主纖維上附著有枝毛纖維。枝毛纖維比主纖維更細(xì)且更短。這樣的碳氟纖維通過沿薄膜的長度方向切割薄膜成為切膜纖維，其后切斷成所定的長度而得到。這樣的纖維制造方法可以通過例如美國專利第2,772,444號(hào)說明書、美國專利第3,953,566號(hào)說明書、美國專利第4,187,390號(hào)說明書、日本專利第3079571號(hào)公報(bào)、WO96-00807號(hào)公報(bào)得到。
本發(fā)明中使用的PTFE纖維特別優(yōu)選是，通過切割雙向延伸薄膜、然后切斷而成的纖維。因?yàn)槠淠蜔嵝愿摺?br> 浸漬在無紡布中的樹脂可以是熱塑性樹脂，也可以是熱固性樹脂。熱塑性樹脂例如有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯醚、氰酸酯、聚氨酯樹脂等公知的樹脂，但不限于上述樹脂，可以適當(dāng)?shù)亟M合使用。熱固性樹脂例如有酚醛樹脂、萘樹脂、脲醛樹脂、氨基樹脂、醇酸樹脂、硅樹脂、呋喃樹脂、不飽和聚酯樹脂和環(huán)氧樹脂等公知的樹脂，但不限于上述樹脂，可以適當(dāng)?shù)亟M合使用。如果是選自環(huán)氧樹脂、聚亞苯醚(polyphenylene oxide)、聚苯醚(polyphenylene ether)和氰酸酯樹脂的至少一種樹脂，就適合和碳氟纖維形成一體化，而且高頻特性高。另外為了調(diào)整熔融粘度或提高耐熱性等可以添加氫氧化鋁或二氧化硅等填料等，或者為了提高浸漬性，可以添加添加劑或溶劑。
當(dāng)將由以碳氟纖維為主要成分的無紡布構(gòu)成的增強(qiáng)材料和浸漬樹脂的總量作為100重量％時(shí)，使樹脂優(yōu)選浸漬40～60重量％的范圍，特別優(yōu)選浸漬45～55重量％。樹脂量少，則基板和配線的粘接性低下，具有容易剝離的傾向。而樹脂量多時(shí)，加壓加熱時(shí)樹脂流出，可能使連接不良。
在碳氟纖維中添加其它的纖維例如合成纖維或無機(jī)纖維時(shí)，這些其它的纖維不足50重量％。若多添加其它的纖維，高頻特性有降低的傾向。作為前述的合成樹脂纖維有芳族聚酰胺纖維、聚苯硫醚(PPS)纖維、聚醚醚酮(PEEK)纖維、聚苯醚(PPO)纖維、聚酰亞胺(PI)纖維。而作為前述的無機(jī)纖維有玻璃纖維、硅石纖維等。其中從高頻特性考慮，特別優(yōu)選PEEK纖維。
本發(fā)明的印制線路板以包含具有分支結(jié)構(gòu)的短纖維的碳氟纖維作為增強(qiáng)材料的主要成分，所述增強(qiáng)材料由沿厚度方向交織的無紡布形成，只要是通過所述無紡布在溫度330℃至390℃的范圍進(jìn)行熱處理的步驟、在200℃至270℃的溫度范圍進(jìn)行退火處理的步驟和浸漬有樹脂的步驟而制造的印制線路板用半固化片，制成絕緣材料，就可以解決碳氟纖維存在的粘接性低下或多層化困難的問題，可以提供濕度環(huán)境下可信性得到提高和具有優(yōu)良的高頻特性的多層板及其制造方法。
下面利用本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)地說明。
下面實(shí)施方案中使用的Daikin公司制商品名“Polyflonweb B”是由具有分支結(jié)構(gòu)的碳氟纖維構(gòu)成的短纖維無紡布薄片。該纖維將聚四氟乙烯(PTFE)的薄膜供給至帶針旋轉(zhuǎn)輥中，在長度方向切割，將其切斷成預(yù)定長度，平均纖度5dtex、平均纖維長度15～20mm、枝毛的長度為數(shù)μm，斷面為無定形。若切割薄膜形成切膜纖維時(shí)，可以得到具有分支結(jié)構(gòu)的碳氟纖維。無紡布為水流(噴刺)交織的射流噴網(wǎng)法無紡布，觀察水流交織形成的細(xì)孔，具有通氣性，空隙率為75％以下，表觀比重為0.5～0.6，強(qiáng)度7N/cm2以上，每單位面積的重量為100～120g/m2。
實(shí)施方案1在本實(shí)施方案1中，首先將前述“Polyflonweb B”在300℃到400℃的溫度范圍內(nèi)在每隔10℃的溫度下進(jìn)行熱處理。在350℃進(jìn)行熱處理的試樣的SEM照片示于圖1。圖1a)、b)、c)都是相同的試樣，分別是顯示50倍、150倍、500倍的照片。如圖1c)所示，短纖維以最多為數(shù)10μm的距離交織著，而且表面的凹凸明顯，沒有均勻的表面連續(xù)地與樹脂接觸。為此樹脂不被排斥，使樹脂浸透到內(nèi)部深處。
另一方面，將不含有具有分支結(jié)構(gòu)的短纖維，而只有直線狀的碳氟纖維形成的無紡布的例子示于圖2，圖2中，比本發(fā)明的碳氟纖維更加均一的纖維交織著，纖維表面的凹凸少，樹脂被排斥，從而樹脂不能浸漬到深處。圖2左下的模糊的部分為無紡布基材的表面。
下面將玻璃纖維布的表面照片示于圖3?，F(xiàn)在使用最多的是在玻璃纖維布中浸漬樹脂得到的電路板用半固化片。一般在低頻下作為電路板使用不發(fā)生問題，但是，在細(xì)小的間隙、高頻時(shí)，玻璃纖維織物本來具有的不均一特性更加明確。也就是，如圖3所示，在縱絲、橫絲的交叉部無論如何出現(xiàn)間隙或纖維密度不同的部分，局部看時(shí)，都發(fā)生樹脂含有密度不同的部分。這樣的狀態(tài)在處理從數(shù)MHz得到數(shù)10MHz的頻數(shù)的信號(hào)時(shí)，不發(fā)生任何問題。但是在傳遞數(shù)mm的短波長或從數(shù)GHz到數(shù)10GHz的高頻信號(hào)時(shí)，在縱絲、橫絲的交叉部的間隙或纖維密度不同的部分的微小區(qū)域處的不均一性可引起阻抗的不匹配和噪音，引起特性低下或偏差。
利用本發(fā)明的包含具有分支結(jié)構(gòu)的短纖維的碳氟纖維的無紡布，不引起上述的問題，可以得到在局部區(qū)域均一、信號(hào)通過性好的電路板。
為此，測(cè)定在上述的300℃到400℃溫度范圍內(nèi)在每隔10℃的溫度下進(jìn)行熱處理的“Polyflonweb B”的基材強(qiáng)度和基材伸長度。圖4中顯示熱處理溫度與基材強(qiáng)度的關(guān)系，圖5顯示熱處理溫度與基材伸長度的關(guān)系。結(jié)果可知，在330～390℃下，強(qiáng)度為2～10N/cm的范圍，在MD方向(機(jī)械拉伸方向)伸長度為15～40％、TD(與MD垂直的方向)伸長度為50～90％的伸長度，超過該溫度范圍，特性將有很大的變化。也就是可知，如果合適地進(jìn)行熱處理方法，在330～390℃的熱處理溫度范圍內(nèi)，可以使用該材料。
下面使這些熱處理無紡布浸漬環(huán)氧樹脂。環(huán)氧樹脂的存在率在干燥后為52重量％。結(jié)果，在不足330℃時(shí)，雖然使環(huán)氧樹脂浸漬，但是薄片的強(qiáng)度存在問題，通過干燥之后，不能形成樹脂處于半硬化狀態(tài)(B階段)的半固化片薄片。另外，若溫度超過390℃，雖然薄片的強(qiáng)度沒有問題，但是樹脂被排斥，不能浸漬到無紡布中。本來PTFE和其它樹脂的潤濕性差。但是，通過對(duì)諸如所述“Polyflonweb B”的纖維薄片進(jìn)行適當(dāng)?shù)責(zé)崽幚恚梢源_保具有分支結(jié)構(gòu)的纖維間的空隙中很好地浸漬樹脂的狀態(tài)。從330℃到390℃的熱處理溫度范圍，與基材強(qiáng)度增高、同時(shí)基材伸長度變低的特性發(fā)生變化的溫度范圍相一致。
然后，使用365℃熱處理的半固化片，制造電路板。
圖6和圖7為顯示本發(fā)明的實(shí)施方案的印制線路板結(jié)構(gòu)的斷面。圖6、7中1為絕緣層、2為配線層、3為貫通孔導(dǎo)體、4為孔內(nèi)填充的導(dǎo)孔導(dǎo)體。圖6，7所示的印制線路板使絕緣層1和配線層2相互層疊，圖6中通過貫通孔導(dǎo)體3(鍍敷或?qū)щ娦詷渲?，圖7通過導(dǎo)孔(via hole)導(dǎo)體4(導(dǎo)電性樹脂)使層間進(jìn)行電連接。
圖8A至8F顯示本發(fā)明的連接中間體和印制線路板的制造方法的一個(gè)例子。圖8A至8F中101為絕緣層、102為貫通孔、103為導(dǎo)電體、104為金屬箔、105為配線圖案、106為連接中間體、107為兩面基板、108為4層基板。
首先，在365℃進(jìn)行熱處理的Polyflonweb B作為增強(qiáng)材料，利用激光加工法在浸漬熱固性環(huán)氧樹脂的半固化片101的預(yù)定位置上，形成貫通孔102(圖8A)，在貫通孔102中填充由銅粉和環(huán)氧樹脂構(gòu)成的導(dǎo)電性糊103，形成連接中間體106(圖8B)。然后用銅箔104夾持連接中間體106的兩面的表面，在200℃、4.9Mpa下加熱加壓1小時(shí)，成型兩面銅箔熱固化樹脂體(圖8c)。隨后，通過刻蝕形成內(nèi)層配線圖案，制成兩面基板107(圖8D)。再用預(yù)先制成的連接中間體106夾持所述兩面基板107的兩面，進(jìn)一步在其兩面上層疊銅箔104(圖8E)，在前述條件下加熱加壓成形之后，利用刻蝕形成外層用電路圖案，得到4層結(jié)構(gòu)的印制線路板108(圖8F)。
測(cè)定此時(shí)的初期電阻值，結(jié)果可知電阻值的偏差大。據(jù)認(rèn)為，盡管使當(dāng)初的熱處理適合樹脂浸漬，但是由于高溫處理在局部部分的膨脹程度出現(xiàn)差別，從而引起熱變形，由于在基板制作時(shí)進(jìn)入加熱加壓成型，前期變形不緩和。為此在前處理之后進(jìn)行樹脂浸漬之前為了消除熱變形，在比熱處理溫度低的溫度下進(jìn)行退火。退火溫度在180℃到290℃，以每隔10℃對(duì)試樣進(jìn)行樹脂浸漬，觀察電阻值的偏差。結(jié)果示于圖10。
圖10所示的電阻值是將聯(lián)系由上述方法制作的4層結(jié)構(gòu)電路板的內(nèi)部和表面的串聯(lián)導(dǎo)孔連接成300個(gè)電路(chain)時(shí)，包含配線電阻的總電阻值的值。使用365℃下進(jìn)行熱處理的試樣，在各退火溫度下制備3個(gè)試樣，觀察電阻值的偏差程度。由圖可知，在180℃、190℃、280℃、290℃的退火溫度下，偏差沒有降低，沒有退火的效果，在從200℃到270℃的溫度范圍內(nèi)，偏差降低得多，盡管隨著退火溫度處于高溫，電阻值慢慢地增加，但是得到幾乎預(yù)定的值。
由此，作為實(shí)施方案1，制備在365℃熱處理、250℃退火的試樣。
實(shí)施方案2對(duì)由碳氟纖維構(gòu)成的無紡布(Polyflonweb B)進(jìn)行365℃熱處理、250℃退火之后，除使用浸漬了聚苯醚的半固化片(聚苯醚存在率在干燥后為52重量％)之外，用和實(shí)施方案1同樣的方法得到4層結(jié)構(gòu)的印制線路板。
實(shí)施方案3將碳氟纖維和玻璃纖維混合制成的無紡布(碳氟纖維85重量％和玻璃纖維15重量％)進(jìn)行365℃熱處理、250℃退火之后，除使用浸漬熱固性環(huán)氧樹脂的半固化片(熱固性環(huán)氧樹脂存在率在干燥后為52重量％)之外，用和實(shí)施方案1同樣的方法得到4層結(jié)構(gòu)的印制線路板。
實(shí)施方案4在實(shí)施方案4中利用圖9A-L所示的步驟制備。圖9A-L顯示本發(fā)明的連接中間體和印制線路板的制造方法的一個(gè)例子，201是金屬箔、202是支持基材、203是配線圖案、204是絕緣層、205是貫通孔、206是導(dǎo)電體、207是連接中間體、208是金屬箔、209是配線圖案、210是兩面基板、211是3層基板。
首先，通過刻蝕在支持基材202上形成銅箔的201的結(jié)構(gòu)在預(yù)定的位置上制作凸型配線圖案203(圖9A-B)。然后利用激光加工法在碳氟纖維構(gòu)成的無紡布Polyflonweb B上浸漬熱固性環(huán)氧樹脂的半固化片204(熱固性環(huán)氧樹脂的存在率在干燥后為52重量％)的預(yù)定位置上，通過盲孔(blind via)加工形成貫通孔205(圖9C-D)。然后填充由銅粉和環(huán)氧樹脂構(gòu)成的導(dǎo)電性糊206，制成連接中間體207(圖9E)。然后在連接中間體207的表面上層疊銅箔208，在200℃、4.9Mpa的條件下加熱加壓成型2小時(shí)，之后通過刻蝕形成凸型的配線圖案209，制成兩面基板210(圖9F-G)。另外，在利用激光加工法等，在碳氟纖維構(gòu)成的無紡布(Polyflonweb B)中浸漬了熱固性環(huán)氧樹脂的半固化片204的預(yù)定位置上，通過盲孔加工形成貫通孔205(圖9H-1)。然后填充由銅粉和環(huán)氧樹脂構(gòu)成的導(dǎo)電性糊206，制成連接中間體207′(圖9J)。然后在連接中間體207′的表面上層疊銅箔208，在前述的條件下加熱加壓成型后，通過刻蝕形成外層的配線圖案209，除去支持基材202得到3層結(jié)構(gòu)的印制線路板211(圖9K-L)。
實(shí)施方案5將以“Polyflonweb B”使用的碳氟纖維90重量％和PEEK短纖維(直徑約8μm、長度約20mm)10重量％混合，制成纖維薄片，相對(duì)該纖維從水流噴嘴噴出水壓為5Mpa的高壓水，使前述纖維薄片的構(gòu)成纖維交織，作成無紡布，在365℃熱處理、250℃退火之后，除使用用熱固性環(huán)氧樹脂浸漬的半固化片(干燥后，熱固性環(huán)氧樹脂的存在率為52重量％)之外，其它和實(shí)施方案1相同的方法得到印制線路板。
將上述利用實(shí)施方案1～5得到的印制線路板的評(píng)價(jià)結(jié)果示于表1～2。
(比較例1)除使用由玻璃纖維構(gòu)成的增強(qiáng)材料用熱固性環(huán)氧樹脂浸漬的半固化片之外，用和實(shí)施方案1同樣的方法得到4層結(jié)構(gòu)的印制線路板。
該結(jié)果總結(jié)后示于表1。
比較例2使用現(xiàn)有的碳氟纖維(圖2所示的)作為增強(qiáng)材料，旨在制作用熱固性環(huán)氧樹脂浸漬的半固化片，然而即使和實(shí)施方案1進(jìn)行同樣的熱處理也不能很好地浸漬樹脂，不能得到印制線路板。
對(duì)實(shí)施方案1～5以及比較例1得到的印制線路板的連接可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)(PCT試驗(yàn)、高溫高濕環(huán)境試驗(yàn)、爆裂(popcorn)試驗(yàn))結(jié)果示于表1。
表1

備注*連接電阻值的變化率不足3％為A，至少為3％但不足5％為B，至少為5％但不足10％為C。
表1中PCT試驗(yàn)是在121℃/0.2Mpa的條件下處理試樣300小時(shí)后，測(cè)定試樣的連接電阻。爆裂試驗(yàn)是在85℃、相對(duì)濕度85％RH的條件下處理試樣168小時(shí)，然后進(jìn)行260/30秒的回流后，測(cè)定試樣的連接電阻。高溫高濕環(huán)境試驗(yàn)是在85℃/85％RH的環(huán)境下處理試樣168小時(shí)后，測(cè)定試樣的連接電阻值。每個(gè)測(cè)定中都測(cè)定投入前后電阻值的變化率。連接電阻值的測(cè)定是使用3456A(惠普公司制)，利用4端子法進(jìn)行測(cè)定。
由表1可知，將碳氟纖維構(gòu)成的無紡布用作增強(qiáng)材料的半固化片用作絕緣層，由此可以得到吸濕特性好的印制線路板。另外通過使用無紡布，可以進(jìn)一步提高連接可靠性。
對(duì)于在各個(gè)實(shí)施例和比較例中使用的半固化片和完成后的電路基板，從多個(gè)地方任意切除不存在配線部和導(dǎo)孔的地方，調(diào)整厚度使其分別形成大致100μm，測(cè)定其厚度。然后將樣品設(shè)置在切割機(jī)上，調(diào)整裝置使間隙為300μm，對(duì)每個(gè)試樣分別準(zhǔn)備150個(gè)300μm方形片。并且，在測(cè)定各個(gè)片的重量之后用有機(jī)溶劑溶解樹脂成分。除去樹脂成分之后，再測(cè)定各個(gè)片的重量。結(jié)果在實(shí)施例1到5中，可知半固化片和樹脂硬化后的電路基板中使浸漬樹脂量的偏差在5％或以內(nèi)。一方面在使比較例的玻璃纖維構(gòu)成的增強(qiáng)材料中浸漬熱固性環(huán)氧樹脂的情況下，浸漬樹脂量的偏差不在5％或以內(nèi)。由結(jié)果可知，本發(fā)明的半固化片和電路基板即使在微小區(qū)域也非常均勻。
另外，高頻特性評(píng)價(jià)是利用分子定向計(jì)測(cè)定介電常數(shù)和介電損耗因數(shù)。結(jié)果示于表2。
表2

由表2可知，通過將碳氟纖維構(gòu)成的無紡布用于增強(qiáng)材料的基材用作絕緣層，介電常數(shù)和介電損耗因數(shù)變小。
在以上本發(fā)明的實(shí)施方案中，使用銅箔作為金屬箔電路圖案，但不限于銅箔，例如可以使用不銹鋼箔、鋁箔、鎳箔等公知的金屬箔。
另外，使用浸漬了熱固性環(huán)氧樹脂和聚苯醚樹脂(PPO)的半固化片作為絕緣層，但是本發(fā)明不限于此，例如可以使用酚醛樹脂、萘樹脂、脲醛樹脂、氨基樹脂、醇酸樹脂、硅樹脂、呋喃樹脂、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂等公知的樹脂。構(gòu)成絕緣層1的半固化片可以使用這些熱固性樹脂的組合，可以得到和本實(shí)施方案同樣的效果。
另外，使用銅和環(huán)氧樹脂構(gòu)成的導(dǎo)電性糊作為導(dǎo)電體，本發(fā)明不限于此，例如有鍍層或金屬凸出部分(metal bump)、或者金屬或高分子化合物或其組合而成的導(dǎo)電性粘合劑等公知的導(dǎo)電體。特別是導(dǎo)電性粘接劑由導(dǎo)電粉和粘合劑樹脂構(gòu)成。所述導(dǎo)電粉中例如有銅、銀、鎳、鋁等金屬粉，以及具有上述金屬的包敷層的粉體，其形態(tài)可以是粉末狀、樹脂狀、鱗片狀、球狀、不定型之中的任意形態(tài)。另外，對(duì)于所述粘合劑樹脂，例如有酚醛樹脂、萘樹脂、脲醛樹脂、氨基樹脂、醇酸樹脂、硅樹脂、呋喃樹脂、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂等公知的高分子化合物，這些可以適當(dāng)?shù)鼗旌?。此外，為了調(diào)整導(dǎo)電體的氧化穩(wěn)定性或粘度，可以添加添加劑或溶劑。
權(quán)利要求
1.一種印制線路板用半固化片，其含有碳氟纖維作為增強(qiáng)材料，且該增強(qiáng)材料由樹脂浸漬，其中，所述碳氟纖維含有具有分支結(jié)構(gòu)的短纖維；所述增強(qiáng)材料由所述碳氟纖維沿厚度方向交織的無紡布形成；構(gòu)成所述無紡布的纖維中的碳氟纖維的比例為50重量％至100重量％，所述無紡布是在溫度330℃至390℃的范圍進(jìn)行熱處理，且然后在200℃至270℃的溫度范圍進(jìn)行退火處理；所述無紡布由樹脂浸漬。
2.如權(quán)利要求1所述的印制線路板用半固化片，其中所述半固化片中碳氟纖維為40重量％至60重量％的范圍，浸漬樹脂為40重量％至60重量％的范圍。
3.如權(quán)利要求1所述的印制線路板用半固化片，其中所述浸漬樹脂量的偏差在任意選擇的部分的300μm方形區(qū)域?yàn)椤?重量％或以內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的印制線路板用半固化片，其中所述碳氟纖維的平均纖維長為1～50mm的范圍。
5.如權(quán)利要求1所述的印制線路板用半固化片，其中所述碳氟纖維的平均纖度為1dtex至10dtex的范圍。
6.如權(quán)利要求1所述的印制線路板用半固化片，其中所述沿厚度方向交織的無紡布是通過加壓水流使構(gòu)成纖維交織，而且具有由加壓水流形成的孔。
7.如權(quán)利要求1所述的印制線路板用半固化片，其中在所述無紡布中浸漬的樹脂為熱固性樹脂或熱塑性樹脂。
8.如權(quán)利要求1所述的印制線路板用半固化片，其中在所述無紡布中浸漬的樹脂為選自環(huán)氧樹脂、聚亞苯醚、聚苯醚和氰酸酯樹脂之中的至少一種樹脂。
9.如權(quán)利要求1所述的印制線路板用半固化片，其中所述碳氟纖維為扁平狀。
10.如權(quán)利要求1所述的印制線路板用半固化片，其中所述碳氟纖維為將薄膜沿長度方向切割而成的切膜纖維。
11.如權(quán)利要求1所述的印制線路板用半固化片，其中，在構(gòu)成所述無紡布的纖維中有其它纖維的情況下，該其它纖維是合成纖維或無機(jī)纖維。
12.一種印制線路板，其中使用了含有碳氟纖維作為增強(qiáng)材料且該增強(qiáng)材料由樹脂浸漬的印制線路板用半固化片，其中，所述碳氟纖維含有具有分支結(jié)構(gòu)的短纖維；所述增強(qiáng)材料由所述碳氟纖維沿厚度方向交織的無紡布形成；構(gòu)成所述無紡布的纖維中的碳氟纖維的比例為50重量％至100重量％，所述無紡布是在溫度330℃至390℃的范圍進(jìn)行熱處理，且然后在200℃至270℃的溫度范圍進(jìn)行退火處理；所述無紡布由樹脂浸漬而形成半固化片，前述半固化片被壓縮而制成基板；所述半固化片或所述基板的兩主面上形成被組成圖案的配線；兩配線間通過與前述基板的厚度方向連接的導(dǎo)電體進(jìn)行電連接。
13.如權(quán)利要求12所述的印制線路板，其中所述被壓縮的印制線路板用半固化片在任意的300μm方形的區(qū)域內(nèi)，浸漬樹脂量的偏差保持在±5％或以內(nèi)。
14.如權(quán)利要求12所述的印制線路板，其中所述印制線路板被層疊2片或以上而形成多層基板。
15.一種制造印制線路板的方法，該印制線路板使用含有碳氟纖維作為增強(qiáng)材料且前述增強(qiáng)材料由樹脂浸漬的半固化片，其中，所述碳氟纖維含有具有分支結(jié)構(gòu)的短纖維；所述增強(qiáng)材料由所述碳氟纖維沿厚度方向交織的無紡布形成；構(gòu)成所述無紡布的纖維中的碳氟纖維的比例為50重量％至100重量％，所述無紡布是在溫度330℃至390℃的范圍進(jìn)行熱處理，且然后在200℃至270℃的溫度范圍進(jìn)行退火處理；所述無紡布由樹脂浸漬以形成印制線路板用半固化片；所述方法包括在前述基板的厚度方向設(shè)有貫通孔，在所述貫通孔中填充導(dǎo)電體，然后對(duì)所述半固化片進(jìn)行加壓加熱；和在所述半固化片或所述基板的兩主面上形成被組成圖案的配線。
16.如權(quán)利要求15所述的印制線路板的制造方法，其中在所述半固化片的兩側(cè)重疊金屬箔，對(duì)重疊了所述金屬箔的所述半固化片進(jìn)行加熱加壓，之后將所述金屬箔形成為被組成預(yù)定圖案的配線。
17.如權(quán)利要求15所述的印制線路板的制造方法，其中在對(duì)所述半固化片進(jìn)行加壓加熱時(shí)，在所述半固化片的至少一面上重疊形成了凸型的配線圖案的支持基板。
18.一種多層印制線路板的制造方法，其包括下列步驟在利用權(quán)利要求15所述的制造方法形成的兩面印制線路板的兩側(cè)上，進(jìn)一步粘附在其貫通孔填充了導(dǎo)電體的2片或以上的權(quán)利要求15所述的半固化片和金屬箔，進(jìn)行加熱加壓，將所述金屬箔形成預(yù)定的圖案。
19.如權(quán)利要求18所述的多層印制線路板的制造方法，其包括下列步驟在形成所述配線圖案時(shí)，在所述半固化片層的至少單面上重疊形成了凸型配線圖案的支持基板，將重疊了所述支持基板的所述半固化片進(jìn)行加熱加壓，在所述半固化片中埋設(shè)所述凸型配線圖案，保留所述配線圖案并除去支持基板。
20.一種多層印制線路板的制造方法，其包括下列步驟在利用如權(quán)利要求15所述的制造方法形成的多片兩面印制線路板之間，進(jìn)一步粘附在其貫通孔中填充了導(dǎo)電體的至少2片或以上的權(quán)利要求15所述的半固化片，進(jìn)行加熱加壓，在所述半固化片的表面存在的樹脂層中埋設(shè)所述兩面印制線路板的配線層。
21.如權(quán)利要求20所述的多層印制線路板的制造方法，其包括下列步驟在形成所述配線圖案時(shí)，在所述半固化片層的至少單面上重疊形成了凸型配線圖案的支持基板，將重疊了所述支持基板的所述半固化片進(jìn)行加熱加壓，在所述半固化片中埋設(shè)所述凸型配線圖案，保留所述配線圖案并除去支持基板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種印制線路板用半固化片，其包括碳氟纖維作為增強(qiáng)材料，且該增強(qiáng)材料由樹脂浸漬。所述碳氟纖維含有具有分支結(jié)構(gòu)的短纖維。所述增強(qiáng)材料由所述碳氟纖維沿厚度方向交織的無紡布形成。構(gòu)成所述無紡布的纖維中的碳氟纖維的比例為50重量％至100重量％，剩余纖維為合成纖維或無機(jī)纖維。所述無紡布在溫度330℃至390℃的范圍進(jìn)行熱處理，然后在200℃至270℃的溫度范圍進(jìn)行退火處理，所述無紡布由樹脂浸漬。由此提供具有低的間隙導(dǎo)孔連接電阻和連接穩(wěn)定性的印制線路板用半固化片、印制線路板及其制造方法。
文檔編號(hào)D04H13/00GK1592541SQ20041007162
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月16日
發(fā)明者中桐康司, 增田忍, 越智正三, 留河悟 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社