專利名稱：電路、多層電路及其制造方法
背景技術：
本發(fā)明涉及包括液晶聚合物(LCP)的多層電路及其制造方法。
如在此所使用的，電路材料是用于制造電路及多層電路的物質，其包括電路層壓板、導熱雙面膠(bond ply)、傳導層、涂有樹脂的傳導層、及覆蓋薄膜。這些電路材料中的每一種均包括由熱硬化性或熱塑性聚合物形成的電介質材料。在導熱雙面膠、覆蓋樹脂的傳導層或覆蓋薄膜中的電介質材料可包括實質上不可變形的電介質材料，即其在制造期間變柔軟或變形、但在電路使用期間不可變形。相反，電路層壓板(即電介質襯底)中的電介質材料被設計成在制造或在電路或多層電路使用期間均不變軟或變形。電介質襯底材料通常進一步分為兩類軟的及硬的。軟的電介質襯底材料較所謂的硬電介質材料易于做得更薄且更容易彎曲，其通常包括纖維網或其它形式的加固如短纖維或長纖維或填料。
電路層壓板還具有固定連到電介質襯底層的傳導層。當第二傳導層布置在電介質層的另一側時，該材料通常被稱為雙包層電路層壓板。例如通過刻蝕形成電路層壓板的傳導層可提供電路層。雙包層層壓板的一或兩傳導層可被處理以提供電路層。
前述電路材料和電路可以多種結構進行組合以提供多層電路。在此使用的“多層電路”指具有至少兩電介質層和至少三傳導層的材料，其中至少一傳導層被電路化(circuitize)并包括用于形成完成的電路及該完成的電路本身的兩個子組件。
在一簡單的形式中，多層電路包括雙包層電路和涂有樹脂的傳導層，其中涂有樹脂的傳導層的電介質材料布置在雙包層電路的電路層上。在另一實施例中，具有第二涂有樹脂的傳導層，其中第二涂有樹脂的傳導層的電介質材料布置在雙包層電路的第二傳導層(或電路層)上。在另一簡單的形式中，多層電路包括第一電路和第二電路，其由布置在第一電路的電路層和第二電路的電介質襯底之間的導熱雙面膠連接。通常，這樣的多層電路通過使用加熱和/或壓力按同心性層壓電路和/或電路材料而形成。導熱雙面膠可用于提供電路之間和/或電路及傳導層之間、或兩傳導層之間的粘合。代替用導熱雙面膠粘結到電路的傳導層，多層電路可包括直接粘結到電路外層的涂有樹脂的傳導層。在這樣的多層結構中，在層壓之后，已知的孔形成和電鍍技術可用于在傳導層之間產生有用的電路徑。
已知液晶聚合物用作電路和多層電路中的電介質層、導熱雙面膠、及保護層。Forcier申請的加拿大專利申請2,273,542描述了通過將帶粘性的涂有樹脂的銅箔粘結到薄的液晶聚合物薄膜而制成的電路層壓板，但沒有公開怎樣將這些電路層壓板用于多層電路中。
還已知在將液晶聚合物使用在電路中之前對其進行退火，因為退火可增加其抗高溫性、抗焊接特性及面內熱膨脹系數。在此使用的術語“退火”是將晶體提升到液晶聚合物的向列熔點(由差示掃描量熱儀(DSC)測量中高于玻璃態(tài)轉變溫度的峰值吸熱確定)的過程，其通過將聚合物在高于其玻璃態(tài)轉變溫度、但低于其熔點的溫度保持延長的一段時間而實現。如VECTRA液晶聚合物的制造商Ticona出版的小冊子中所述，“Vectra液晶聚合物的抗高熱撓曲還可在模制品的處理之后由熱量提高30-50℃”。要退火熔點為280℃的液晶聚合物組合物，該小冊子建議在2小時左右將爐和模制品從室溫加熱到220℃、然后在1小時左右將溫度從220℃逐步增加到240℃、在240℃保溫2小時、在1小時左右將溫度從240℃逐漸增加到250℃、在250℃保溫2小時、然后冷卻到室溫。還對具有不同熔點和玻璃態(tài)轉變溫度的不同等級的液晶聚合物提供了類似的具有不同溫度定點的退火周期。美國專利6,274,242公開了特殊的熱處理進度表以更快速地退火液晶聚合物薄膜。
雖然已知多種材料和方法可用于使用包括退火的液晶聚合物的液晶聚合物制造多層電路，但它們具有很多限制其實用性的缺陷。例如，由于傳統(tǒng)電加熱壓力機的溫度極限低于或等于約280℃，因而可能非常希望使用在低于約280℃、最好低于約250℃的相對低溫度軟化和變形的導熱雙面膠。然而，也非常希望多層電路能抵抗260℃或更高的溫度。這對于將器件連接到多層電路板的焊接操作特別重要。當目前可通過商業(yè)途徑獲得的液晶聚合物用作導熱雙面膠時，導熱雙面膠在焊接或其它高溫操作下再熔化，這可導致導熱雙面膠起泡或模制品空間形狀變形。
授予Bross等人的美國專利5,259,110公開了具有液晶聚合物電介質襯底層的多層印刷電路板。Bross等還公開了幾個這樣的層可使用加熱和壓力結合在一起，且可使用導熱雙面膠膠粘層如另一液晶聚合物。然而，在制作Bross等人的多層板期間，液晶聚合物層必須在或高于其熔點進行加熱以實現良好的粘合，而這可導致電路層的扭曲或變形。
授予Jester等人的美國專利5,719,354公開了使用液晶聚合物導熱雙面膠制作多層電路，其中液晶聚合物導熱雙面膠的熔化溫度比液晶聚合物電路層電介質材料的熔化溫度至少低10℃。使用較低熔點的導熱雙面膠消除或實質上減少了電路層在層壓期間可能出現的變形，但為避免變形或起泡及損失粘附力，其也將隨后的層壓和/或元件焊接期間的多層電路最大處理溫度限制到低于或等于導熱雙面膠的熔化溫度。
授予St.Lawrence等人的美國專利6,538,211公開了包括電路和保護層的多層電路，保護層包括布置在電路上的液晶聚合物層。該電路可用于將細線薄外層添加到高布線密度多層電路板上。然而，如果幾個保護層被相繼添加到多層電路中，為避免先前層壓的層變形，必須使用其液晶聚合物熔點相繼降低的保護層。這是一個大問題，因為完成的多層電路的任何隨后的處理如焊接必須在低于涂有樹脂的箔液晶聚合物樹脂層的最低熔點的溫度下進行。
因此，需要一種制造具有熱塑性液晶聚合物層的多層電路的方法，其中該方法既允許用傳統(tǒng)電加熱壓力機在可用溫度下集結層，又允許隨后以更高的溫度進行處理，而不會出現扭曲、起泡和/或粘合劑的損失。

發(fā)明內容
前述缺陷和缺點可通過下述制造包括液晶聚合物層的多層電路的方法而得以避免或減少，該方法包括用足以將晶體升高到高于液晶聚合物層的向列熔點至少10℃的熱量處理多層電路，向列熔點由差示掃描量熱計測量中高于玻璃態(tài)轉變溫度的峰值吸熱確定。退火多層電路而不是電路材料可允許用傳統(tǒng)的電加熱壓力機在可用溫度制造多層電路，并允許在隨后以更高溫度進行處理，而不會出現扭曲、起泡和/或粘合劑損失。
該方法還允許制造具有多種構造的多層電路。在一實施例中，多層電路包括使用液晶聚合物導熱雙面膠粘結到第二電路的第一電路，導熱雙面膠位于兩電路之間。在另一實施例中，多層電路包括(單包層或雙包層)電路及粘結到電路的電路層的保護層。本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點將為本領域技術人員從下面的詳細描述中意識到并理解。


現在參考示例性的附圖，其中同樣的元件用同一附圖標記標示。
圖1為對比多層電路和本發(fā)明多層電路的比較數據。
圖2為示例性多層電路的示意性表示。
圖3為另一示例性多層電路的示意性截面表示。
圖4為另一示例性多層電路的示意性表示。
圖5為另一示例性多層電路的示意性表示。
圖6為另一示例性多層電路的示意性表示。
具體實施例方式
本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現在包含液晶聚合物層的多層電路中，在組裝后退火多層電路對隨后的組裝和制造均有很大的好處，既增加了制造過程的靈活性又提高了產品質量。具體地，本發(fā)明方法允許在低于先前實踐的溫度下形成多層電路，以產生較先前具有更高耐溫性的多層電路。多層電路通過曝露在液晶聚合物層的玻璃態(tài)轉變溫度和向列熔點之間溫度的熱度中而被退火。退火提高液晶聚合物層的向列熔點，從而增大多層電路的最大耐溫性。優(yōu)選地，向列熔點被提高至少約10℃或更多，最好提高至少約15℃或更多。該方法允許制造液晶聚合物粘結的多層電路或電路組件，其最大使用溫度高于層壓溫度。
適于用于在此描述的制造方法中的液晶聚合物是已知的，其有時被描述為“剛性桿”、“桿狀”或有序聚合物。這些聚合物被認為由于包括聚合鏈的重復單位的特性而具有固定的分子形狀，如線性或類似形狀。重復單位通常包括剛性分子成分。剛性分子成分(mesogens)常常是桿狀或盤狀形狀，并通常是芳香族的且常常是雜環(huán)的。剛性分子成分可出現在聚合物的主鏈或側鏈中。當出現在主鏈或側鏈中時，它們可由更柔軟的分子成分分隔，這些分子成分有時稱為隔離物。
液晶聚合物可與不是液晶聚合物的聚合物混合，其在下文中稱為非液晶聚合物。這些混合物有時稱為聚合物合金。一些這樣的混合物具有類似于液晶聚合物的處理和功能特性，并因而被包括在本發(fā)明的范圍之內。非液晶聚合物和液晶聚合物成分通常以10∶90到90∶10的重量比混合，最好在30∶70到70∶30的范圍內。在下文中，術語液晶聚合物將包括液晶聚合物混合物。
有用的液晶聚合物可以是熱塑性或熱固性聚合物。適當的熱致液晶聚合物包括液晶聚酯、液晶聚碳酸酯、液晶聚醚醚酮、液晶聚醚酮酮、液晶聚酯酰亞胺，其具體例子包括芳香族聚酯、聚酯酰胺、聚酰胺酰亞胺、聚碳酸酯、及聚甲亞胺。
有用的熱致液晶聚合物還包括這樣的聚合物，其包含能夠形成各向異性熔化相的聚合體段作為其一聚合物鏈的一部分并包含不能形成各向異性熔化相的聚合體段作為其余的聚合物鏈，及多個熱致液晶聚合物的合成物。
可用于形成熱致液晶聚合物的單體的代表性例子包括(a)至少一芳族二羧酸化合物，(b)至少一芳族羥基羧酸化合物，(c)至少一芳族二醇化合物，(d)芳族二硫醇(d1)、芳族硫代苯酚(d2)、芳族硫代羧酸(d3)中的至少一個，及(e)芳族羥基胺化合物和芳族二胺化合物中的至少一個。單體有時可單獨使用，但經常以(a)和(c)組合、(a)和(d)組合、(a)、(b)和(c)組合、(a)、(b)和(e)組合、(a)、(b)、(c)和(e)組合的形式使用。
芳族二羧酸化合物(a)的例子包括芳族二羧酸，如對苯二甲酸、4，4’-二苯基二甲酸、4，4’-三苯基二甲酸、2，6-萘二甲酸、1，4-萘二甲酸、2，7-萘二甲酸、二苯醚-4，4’-二甲酸、二苯氧基乙烷-4，4’-二甲酸、二苯氧基丁烷-4，4’-二甲酸、二苯乙烷-4，4’-二甲酸、間苯二甲酸、二苯醚-3，3’-二甲酸、二苯氧基乙烷-3，3’-二甲酸、二苯乙烷-3，3’-二甲酸和1，6-萘二甲酸；以及上述芳族二羧酸的烷基、烷氧基和鹵素取代衍生物，如氯代對苯二甲酸、二氯代對苯二甲酸、溴代對苯二甲酸、甲基對苯二甲酸、二甲基對苯二甲酸、乙基對苯二甲酸、甲氧基對苯二甲酸和乙氧基對苯二甲酸。
芳族羥基羧酸化合物(b)的例子包括芳族羥基羧酸，如4-羥基苯甲酸、3-羥基苯甲酸、6-羥基-2-萘甲酸和6-羥基-1-萘甲酸；以及這些芳族羥基羧酸的烷基、烷氧基和鹵素取代衍生物，如3-甲基-4-羥基苯甲酸、3，5-二甲基-4-羥基苯甲酸、6-羥基-5-甲基-2-萘甲酸、6-羥基-5-甲氧基-2-萘甲酸、2-氯-4-羥基苯甲酸、3-氯-4-羥基苯甲酸、2，3-二氯-4-羥基苯甲酸、3，5-二氯-4-羥基苯甲酸、2，5-二氯-4-羥基苯甲酸、3-溴-4-羥基苯甲酸、6-羥基-5-氯-2-萘甲酸、6-羥基-7-氯-2-萘甲酸和6-羥基-5，7-二氯-2-萘甲酸。
芳族二醇化合物(c)的例子包括芳族二醇，如4，4’-二羥基聯苯、3，3’-二羥基聯苯、4，4’-二羥基三苯基、對苯二酚、間苯二酚、2，6-萘二甲醇、4，4’-二羥基二苯醚、雙(4-羥基苯氧基)乙烷、3，3’-二羥基二苯醚、1，6-萘二甲醇、2，2-雙(4-羥基苯基)丙烷和雙(4-羥基苯基)甲烷以及這些芳族二醇的烷基、烷氧基和鹵素取代衍生物，如氯代對苯二酚、甲基對苯二酚、叔丁基對苯二酚、苯基對苯二酚、甲氧基對苯二酚、苯氧基對苯二酚、4-氯代間苯二酚和4-甲基間苯二酚。
芳族二硫醇(d1)的例子包括苯-1，4-二硫醇、苯-1，3-二硫醇、2，6-萘-二硫醇和2，7-萘-二硫醇。芳族硫代苯酚(d2)的例子包括4-巰基苯酚、3-巰基苯酚和6-巰基苯酚。芳族硫代羧酸(d3)的例子包括4-巰基苯甲酸、3-巰基苯甲酸、6-巰基-2-萘甲酸和7-巰基-2-萘甲酸。
芳族羥基胺化合物和芳族二胺化合物(e)的例子包括4-氨基苯酚、N-甲基-4-氨基苯酚、1，4-苯二胺、N-甲基-1，4-苯二胺、N，N’-二甲基-1，4-苯二胺、3-氨基苯酚、3-甲基-4-氨基苯酚、2-氯-4-氨基苯酚、4-氨基-1-萘酚、4-氨基-4’-羥基聯苯、4-氨基-4’-羥基二苯醚、4-氨基-4’-羥基二苯基甲烷、4-氨基-4’-羥基二苯基硫醚、4，4’-二氨基二苯基硫醚(硫代二苯胺)、4，4’-二氨基二苯基砜、2，5-二氨基甲苯、4，4’-次乙基二苯胺、4，4’-二氨基二苯氧基乙烷、4，4’-二氨基二苯基甲烷(亞甲基二苯胺)和4，4’-二氨基二苯醚(氧代二苯胺)。
熱致液晶聚合物由多種酯化方法如熔化酸解、淤漿聚合或類似方法進行準備?？身樌褂玫臒嶂乱壕Ь埘サ姆肿恿吭诩s2000到約200000之間，最好在約4000到約100000之間。分子量的測量可通過根據紅外光譜學確定其壓縮薄膜的端基或通過凝膠滲透色譜法(GPC)進行。
熱致液晶聚合物可單獨使用也可以其至少兩種的混合物進行使用。優(yōu)選的熱致液晶聚合物是2-萘甲酸、具有4-(乙酰氧基)苯甲酸的6-(乙酰氧基)-聚合物(6-(acetyloxy)-polymer with4-(acetyloxy)benzoic acid)。
適當的液晶聚合物包括可通過商業(yè)途徑從Ticona獲得的VECTRA、可通過商業(yè)途徑從Amoco Polymers獲得的XYDAR、及可通過商業(yè)途徑從DuPont獲得的ZENITE。上文中描述的液晶聚合物和聚合物混合物僅意為解釋說明并非限制，因為許多其它適當的液晶聚合物和聚合物混合物在本領域中眾所周知。同樣，增容劑、增塑劑、阻燃劑、及其它添加劑均可包含在液晶聚合物中。還可預計，在形成電路材料、電路和多層電路時，那些不同于在此公開的電介質材料也可與至少一液晶聚合物層組合使用。
液晶聚合物可以合成物的形式使用，包括無機或有機微粒填料、和/或機織織物或無紡布。有用的微粒填料包括但不限于二氧化鈦(金紅石和銳鈦礦)、鈦酸鋇、鍶、鈦酸鹽、包括熔融無定形硅石和煅制硅石的硅石(粒子及中空球)、剛玉、硅灰石、芳族聚酰胺纖維(如可從DuPont獲得的KEVLAR)、玻璃纖維、Ba2Ti9O20、玻璃球、石英、氮化硼、氮化鋁、碳化硅、氧化鈹、氧化鋁和氧化鎂。微粒填料可單獨使用也可組合使用。特別優(yōu)選的微粒填料是金紅石二氧化鈦及無定形硅石，因為這些填料分別具有高和低介電常數，從而允許通過調整組合物中兩種填料的數量而在最終產品中獲得寬范圍的介電常數和低耗散因數組合。
當使用時，微粒填料可以占組合物總重量的約1-約70重量百分比(wt％)，小于等于或等于約60wt％更好，最好小于等于或等于約50wt％。
偶聯劑可用于促進共價鍵的形成或參與共價鍵，共價鍵使填料表面與聚合物連接。示例性的偶聯劑包括3-巰基丙基甲基二甲氧基硅烷(3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane)和3-巰基丙基三甲氧基硅烷(3-mercaptopropyltrimethoxysilane)。當使用時，偶聯劑可以占樹脂組合物總重量約0.1wt％到約1wt％的量進行添加。
當用作實質上不可變形電介質材料如剛性電路層壓板的電介質襯底時，纖維網可被組合到液晶聚合物中。在此“纖維網”被定義為能夠經受在形成電介質材料、導熱雙面膠材料、電路材料、及其形成的電路時所涉及的處理條件的機織或無紡纖維集合。纖維網材料可以是有機材料也可是無機材料。特別有用的纖維網可包括熔點大于或等于最高處理溫度的材料。示例性的纖維網的熔點大于或等于約250℃，大于等于或等于約280℃更好，最好大于等于或等于約300℃。纖維網包括適當纖維的熱穩(wěn)定的網，最好是玻璃(E、S和D玻璃)或高溫聚合物纖維(如可從Eastman Kodak獲得的KODEL聚酯或可從Phillips Petroleum獲得的聚苯硫醚纖維)。這樣的熱穩(wěn)定纖維加固可提供具有所需結構剛度的合成物。此外，使用纖維網可獲得具有相對高機械強度的電介質材料、導熱雙面膠材料或電路材料。
纖維網的優(yōu)選例子在下表中提出

通常，纖維網的量占總液晶聚合物合成物的小于等于或等于約50wt％，小于等于或等于約40wt％更好，最好小于等于或等于約30wt％。優(yōu)選地，纖維網的量大于等于或等于約10wt％，大于等于或等于約15wt％則更好，最好大于等于或等于約20wt％。有用的纖維網厚度為約25-150微米，最好在約50-100微米之間。
用于形成電路材料、電路及多層電路的有用傳導層包括不銹鋼、銅、鋁、鋅、鐵、過渡金屬元素、及包括前述成分中至少一種的合金，優(yōu)選為銅。關于傳導層的厚度沒有特別限制，對傳導層的形狀、大小或表面紋理也沒有限制。然而，優(yōu)選地，傳導層厚度為約3-200微米，最好為約9-180微米。當出現兩或更多層傳導層時，兩層的厚度可以一樣或不同。
銅傳導層是首選。銅傳導層可被處理以增加表面面積、可用穩(wěn)定劑處理以阻止傳導層氧化(即防銹)、或被處理以形成阻熱層。用鋅或鋅合金阻熱層處理的低及高粗糙度銅傳導層特別有用，且還可包括防銹層。這樣的銅傳導層可從Co-Tech獲得，其商品名稱為“TWX”、“TW”和“TAX”；也可從Oak-Mitsui獲得，其商品名稱為“TOB”；也可從Circuit Foil Luxembourg獲得，其商品名稱為“TWS”和“NTTOR”；也可從Gould Electronics獲得，其商品名稱為“JTCS”；還可從長春石化公司獲得，其商品名稱為“PINK”。
有時，實心片的傳導包層如接地層或電源層可導致捕集微量在退火期間釋放的氣態(tài)物，從而導致起泡。如果在接地層和電源層之間有起泡現象，則使用“網格柵”層結構可使其消除或減輕。實際上，網格柵由蝕刻在固體傳導層中的形成圖案的孔組成，這些孔允許氣體漏出。
多層電路可使用本領域公知的不連續(xù)或半連續(xù)方法進行組裝和層壓。例如，用于形成多層電路的層按希望的順序排列以形成組套。這些層可被單獨組裝或以電路和/或電路材料如電路層壓板、保護層等的形式提供。之后，該組套被放置在壓力機中，其可以也可不被抽空以形成真空。溫度通常以在約0.5-3MPa的壓力下約2-10℃/分的增長速率增加。一旦達到所需的層壓溫度，該組套在所需溫度和壓力下保持足夠的時間以粘結那些層，例如保持約5-45分鐘。所需溫度取決于液晶聚合物的成分和組套材料的其它成分，溫度通常在液晶聚合物的熔點和高于液晶聚合物的熔點20℃的溫度之間。這樣的溫度通常為約200-350℃。在此所述的退火方法可很好地允許使用可在更低溫度層壓的液晶聚合物，優(yōu)選地，在約200-290℃之間的溫度，在約200-275℃之間更好，最好在約200-250℃之間。這樣的溫度可與傳統(tǒng)電加熱壓力機兼容。因而，未了層壓，液晶聚合物在退火之前的熔點優(yōu)選小于或等于約290℃，小于或等于約285℃更好，小于或等于約250℃更好，小于或等于約240℃則更好，最好小于或等于約230℃。
接下來，冷卻所得到的多層電路，通常在壓力下冷卻，當溫度小于或等于約100℃時將其從壓力機中取出。在退火前多層電路可被貯藏。
接著，多層電路在足以提升液晶聚合物層的向列熔點的溫度退火一段時間，從而改善多層電路的相關熱性質，如熱變形溫度、耐焊接溫度、和/或最大使用溫度。有效的退火溫度高于玻璃態(tài)轉變溫度但低于液晶聚合物的向列熔點，并可在不進行不適當的實驗的情況下基于液晶聚合物層的特性、其它層的數量和特性及類似考慮因素而容易地確定。退火通常包括使多層電路經受一連串程序升溫，其高于玻璃態(tài)轉變溫度但低于液晶聚合物層的向列熔點。
優(yōu)選地，退火使液晶聚合物的熔點升高約10℃或更多，最好升高約15℃或更多。優(yōu)選地，提升后的熔點大于或等于約250℃，大于或等于約290℃則更好，最好大于或等于約300℃。因此，在一優(yōu)選實施例中，選擇有效層壓溫度小于或等于約290℃的液晶聚合物，退火后的液晶聚合物的熔點大于或等于約300℃。例如，這可通過使用熔點在約250-290℃之間的液晶聚合物導熱雙面膠并在層壓后對導熱雙面膠退火以將其熔點提高到約300-315℃而實現。在另一實施例中，選擇有效層壓溫度小于或等于約250℃的液晶聚合物，退火后的液晶聚合物的熔點大于或等于約265℃。在另一實施例中，選擇有效層壓溫度小于或等于約235℃的液晶聚合物，退火后的液晶聚合物的熔點大于或等于約250℃。例如，這可通過使用熔點在約200-235℃之間的液晶聚合物導熱雙面膠并在層壓后對導熱雙面膠退火以將其熔點提高到約250-285℃而實現。
在一實施例中，退火多層電路是在完成的多層電路上進行以提高粘合層的熔點，從而提高完成的多層電路的耐焊接溫度、熱變形溫度和最大使用溫度。
或者，退火可在隨后將用于形成另一多層電路的多層電路上進行。在優(yōu)選實施例中，當添加新層時，執(zhí)行多個順序退火步驟。在退火多層電路前的外傳導層的電路化過程及隨后層壓另外的傳導層均可繼續(xù)，直到達到所需數量的傳導層為止。有利地，可使用相同成分的液晶聚合物導熱雙面膠及相同的層壓溫度進行多次順序層壓，而不會熔化先前層壓的層。
通過本發(fā)明方法制造的多層電路的示例性實施例如圖2中10所示，其包括位于雙包層電路14上的涂有樹脂的傳導層12。雙包層電路14包括電介質襯底20和兩個傳導層22、24，其中至少一傳導層22被電路化。如在此使用的，“位于”意為這些層部分或全部相互覆蓋。在一制造方法中，涂有樹脂的傳導層12，包括實質上可變形(在提高的溫度)的電介質材料16和傳導層18，鄰近雙包層電路14的電路層22放置。電介質材料16和/或電介質襯底20包括液晶聚合物。電介質襯底20還可包括微粒填料和/或機織網28?；蛘撸瑱C織網28可由非紡織集合代替。之后，組套被層壓，最好在不高于液晶聚合物層16和/或20的熔點20℃的溫度下進行。層壓后的多層電路接著可按上述方法進行退火或用于制造其它多層電路。
通過本發(fā)明方法制造的多層電路的另一示例性實施例110如圖3中所示，其包括通過導熱雙面膠115粘結到雙包層電路114的第一電路112。第一電路112包括實質上不可變形的電介質襯底116和電路層118。雙包層電路114包括電路層122、實質上不可變形的電介質襯底120、及位于其另一側上的傳導層124。傳導層124可以也可不被電路化。電介質材料115和/或電介質襯底116、120中的一個或兩個包括液晶聚合物。電介質襯底116、120中的每一個可包括微粒填料和/或機織或非機織網(未示出)。在一制造方法中，導熱雙面膠115位于電路層122和電介質襯底116之間。之后，組套被層壓，最好在不高于液晶聚合物層的熔點20℃的溫度下進行。層壓后的多層電路接著可按上述方法進行退火或用于制造其它多層電路。
如圖4中210所示，液晶聚合物導熱雙面膠115可與另外的聚合物層117結合以形成多層導熱雙面膠。層117最好為液晶聚合物，并具有與導熱雙面膠115相同或不同的成分和/或特性。在一實施例中，層117比層115薄并在比層115更低的溫度熔化。多層電路210可通過將包含導熱雙面膠層115、117的多層薄膜按如圖所示放置在電路層122和電介質襯底116之間并層壓該組套而制成。層壓后的多層電路接著可按上述方法進行退火或用于制造其它多層電路。
按照應用要求使用一個以上其它層也在本發(fā)明范圍之內。如圖5中所示，示例性的多層導熱雙面膠140包括聚合物層115、117和119，其中層115、117和119中至少一層最好是全部均為液晶聚合物層。在一實施例中，層115和119均比層117薄，和/或在更低的溫度熔化。制造圖5的多層電路310可通過按如圖所示將多層薄膜140放置在電路層136和電路層122之間并層壓該組套而實現。包括三層以上的多層薄膜(未示出)也在本發(fā)明范圍之內，其包括至少兩層外導熱雙面膠層和滿足需要的多層內導熱雙面膠層。多層薄膜接著可鄰近傳導層或多個傳導層布置以形成組套并按上述方法層壓。
通過本發(fā)明方法制造的多層電路的另一示例性實施例如圖6中410所示，其包括通過第一導熱雙面膠224粘結到第二電路214的第一電路212及通過導熱雙面膠232粘結到第二電路214的第三電路216。第一雙包層電路212包括實質上不可變形的電介質襯底222和電路層218、224。第二電路是雙包層電路并包括實質上不可變形的電介質襯底228和兩電路層226、230。第三電路216包括實質上不可變形的電介質襯底236和電路層234、238。其它構造也是可能的。導熱雙面膠216、232和/或電介質襯底220、228、236中的一個或多個包括液晶聚合物。優(yōu)選地，前述每一個均是液晶聚合物。電介質襯底222、226、230中的每一個可包括微粒填料和/或機織或非機織網。
在一制造方法中，導熱雙面膠224、232按如圖所示放置在電路212、214、216之間且該組套被層壓，其最好在不高于液晶聚合物層的熔點20℃的溫度進行。層壓后的多層電路接著可按上述方法進行退火或用于制造其它多層電路。
在另一制造方法中，使用連續(xù)退火，即導熱雙面膠224按如圖所示放置在電路212、214且該組套被層壓，其最好在不高于液晶聚合物層的熔點20℃的溫度進行，之后，按在此所述的接著進行退火。導熱雙面膠232被放置在第二電路214和第三電路218之間，其該組套被層壓，其最好在不高于液晶聚合物層的熔點20℃的溫度進行。所得的層壓板接著還可被退火或用于形成另一多層電路層壓板。
很明顯，本方法相比于現有技術具有許多優(yōu)點。使用低于290℃最好低于250℃的層壓溫度意味著層壓步驟可用傳統(tǒng)的電加熱壓力機進行。對多層電路使用新的層壓后退火步驟可將液晶聚合物熔點提高高高于層壓溫度的值。其允許連續(xù)退火，并對多層電路制造提高最大制造靈活性。
上述方法還可由下述例子證明，這些例子僅是說明性的而非限制。
例1增加Vectra LKX1112液晶聚合物導熱雙面膠的耐溫性為證明用層壓后退火步驟可獲得的實際多層電路特性，進行下述實驗。兩片17微米厚的NT-TOR銅箔(由Circuit Foils Luxembourg生產)與50微米厚的液晶聚合物導熱雙面膠片--VectraLKX1112液晶聚合物(Ticona Corporation)層壓在一起。VectraLKX1112液晶聚合物的熔點為232℃(由差示掃描量熱法(DSC)的熔點峰值度量)。壓合溫度程序以壓力機預加熱到95℃開始，以3.3℃/分的速率和400psi的壓力將溫度增加到230℃，將壓力機在230℃保持15分鐘，之后以3.3℃/分的速率將壓力機冷卻到室溫。
從上述層壓板準備四個不同的試樣，其中一個未退火，三個試樣在200℃、210℃和220℃的爐中退火8小時。
根據IPC-TM-650 2.4.13測試方法測量抗焊接變形溫度。
通過在氮保護氣氛中以10℃/分的加熱速率使用TA InstrumentsMDSC model 2920記錄DSC跟蹤中的吸熱值而測量熔點。
熱變形溫度(HDT)在3mm×9mm試樣上的“面內”測量，該試樣在拉伸載荷下放置在TA Instruments model 2940熱機分析器中。HDT被記錄為試樣在0.01牛頓拉伸載荷和10℃/分的加熱速率下突然屈服時的溫度。
如圖1中所示，在220℃退火使得所有三個實際的熱性質均有實質的增長。
例2用Rogers R/flex 3800 LCP薄膜多次連續(xù)多層層壓下面的例子示出了使用涂有液晶聚合物樹脂的導電箔連續(xù)層壓及本方法通過在層壓后退火多層電路集合而獲得的改善。
包括Rogers R/flex 3800液晶聚合物薄膜作為電介質層的電路可從Rogers Corporation獲得，其商品名稱為R/flex 3850，且其在兩側用銅箔包覆。該材料中的液晶聚合物電路襯底的向列熔點用DSC測量為315℃。具有Rogers R/flex 3800液晶聚合物薄膜作為電介質層的電路襯底可從Rogers Corporation獲得，其商品名稱為R/flex 3600，且其在一側用銅箔包覆。該材料中的液晶聚合物襯底的向列熔點用DSC測量為290℃。
模型雙邊電路通過在6英寸×6英寸×0.002英寸R/flex 3850層壓板的銅箔內蝕刻一系列并排的1/8英寸寬的行而制造。之后，兩片0.002英寸厚R/flex 3600電路襯底在290℃的溫度和75psi的壓力層壓到R/flex 3850層壓板的外層，層壓時間為35分鐘。多層電路子組件在壓力機中冷卻到室溫并繼而消除壓力。1/8英寸寬的條被蝕刻在銅箔的外層中。接著，通過將多層電路子組件在爐中270℃溫度的0.100英寸厚不銹鋼板之間放置1.5小時而對其退火。
另外兩層0.002英寸厚R/flex 3600電路襯底在290℃和75psi的壓力層壓到上述多層電路子組件的外層，層壓時間為35分鐘。所得的多層電路子組件(現在具有另外兩層R/flex 3600襯底)在壓力機中冷卻到室溫并繼而消除壓力。再一次，1/8英寸寬的條被蝕刻在銅箔的外層中且通過將多層電路子組件在爐中270℃溫度的0.100英寸厚不銹鋼板之間放置1.5小時而對其退火。
同樣的增加R/flex 3600襯底外層的步驟可被重復，包括蝕刻1/8英寸寬的行及第三退火步驟。
在第三退火步驟之后使用DSC方法測量外層薄膜的向列熔點。發(fā)現退火已將R/flex 3600襯底的熔點從290℃增加到311℃。
對多層電路組件進行橫截并檢查，沒有發(fā)現在三個層壓步驟的任一步驟期間存在銅跡線的移動。
在沒有有效的爐退火步驟的情況下重復同樣的步驟，則沒有發(fā)現向列熔點有任何實質的增長，且發(fā)現內層中蝕刻的銅線有明顯的移動。在沒有退火步驟的情況下，使用相同熔點的液晶聚合物材料和相同的粘結溫度連續(xù)層壓多層電路子組件并不會得到可用的多層電路。
在優(yōu)選實施例已被示出和描述的同時，在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下可對其進行多種修改和替換。因此，應該理解，本發(fā)明僅通過舉例說明進行了描述，這些描述并非對本發(fā)明的限制。
權利要求
1.制造電路的方法，所述電路包括布置在液晶聚合物層上的已電路化的傳導層，液晶聚合物層具有Tg及第一晶態(tài)到向列熔點，該熔點由差示掃描量熱計測量中高于玻璃態(tài)轉變溫度的峰值吸熱確定，該方法包括在Tg和第一熔點之間的溫度處理電路以足以將第一熔點升高到第二晶態(tài)到向列熔點，所述熔點由差示掃描量熱計測量中高于玻璃態(tài)轉變溫度的峰值吸熱確定，其中第二熔點至少高于第一熔點10℃。
2.根據權利要求1的方法，其中第二熔點至少高于第一熔點15℃。
3.根據權利要求1的方法，其中第一熔點小于或等于約250℃。
4.根據權利要求1的方法，其中第一熔點小于或等于約290℃。
5.根據權利要求1的方法，其中第二熔點大于或等于約250℃。
6.根據權利要求1的方法，其中第二熔點大于或等于約290℃。
7.根據權利要求1的方法，其中第二熔點大于或等于約300℃。
8.根據權利要求1的方法，其中液晶聚合物層的第一熔點為約200-235℃，第二熔點為約250-285℃。
9.根據權利要求1的方法，其中液晶聚合物層的第一熔點為約250-290℃，第二熔點為約300-315℃。
10.根據權利要求1的方法，其中電路為單包層電路、雙包層電路、多層電路、或包括前述電路類型中的任一或多個的電路結構。
11.制造多層電路的方法，包括層壓包括第一電路、第二電路及位于其間的導熱雙面膠層的組套，導熱雙面膠包括具有Tg和第一晶態(tài)到向列熔點的液晶聚合物層，所述熔點由差示掃描量熱計測量中高于玻璃態(tài)轉變溫度的峰值吸熱確定；及在Tg和第一熔點之間的溫度處理所層壓的組套以足以將第一熔點升高到第二晶態(tài)到向列熔點，所述熔點由差示掃描量熱計測量中高于玻璃態(tài)轉變溫度的峰值吸熱確定，其中第二熔點至少高于第一熔點10℃。
12.根據權利要求11的方法，其中第二熔點至少高于第一熔點15℃。
13.根據權利要求11的方法，其中第一熔點小于或等于約250℃。
14.根據權利要求11的方法，其中第一熔點小于或等于約290℃。
15.根據權利要求11的方法，其中第二熔點大于或等于約250℃。
16.根據權利要求11的方法，其中第二熔點大于或等于約300℃。
17.根據權利要求11的方法，其中層壓溫度小于或等于約290℃，第二熔點大于或等于約300℃。
18.根據權利要求11的方法，其中層壓溫度小于或等于約250℃，第二熔點大于或等于約265℃。
19.根據權利要求11的方法，其中層壓溫度小于或等于約235℃，第二熔點大于或等于約250℃。
20.根據權利要求11的方法，還包括層壓包括所處理的經層壓的組套、第三電路、及位于其間的第二導熱雙面膠層的第二組套，第二導熱雙面膠包括具有Tg和第一晶態(tài)到向列熔點的液晶聚合物層，所述熔點由差示掃描量熱計測量中高于玻璃態(tài)轉變溫度的峰值吸熱確定；及在第二導熱雙面膠的Tg和第二導熱雙面膠的第一熔點之間的溫度處理第二層壓的組套以足以將第二導熱雙面膠的第一熔點升高到第二導熱雙面膠的第二晶態(tài)到向列熔點，所述熔點由差示掃描量熱計測量中高于玻璃態(tài)轉變溫度的峰值吸熱確定，其中第二導熱雙面膠的第二熔點至少高于第二導熱雙面膠的第一熔點10℃。
21.根據權利要求11的方法，其中第一和/或第二電路是單包層電路。
22.根據權利要求11的方法，其中第一和/或第二電路包括位于兩傳導層之間的電介質襯底層，其中至少一襯底層被電路化。
23.根據權利要求11的方法，其中第一和/或第二電路是多層電路。
24.制造多層電路的方法，包括層壓包括雙包層電路和涂有樹脂的傳導層的組套，其中涂有樹脂的傳導層的電介質層位于雙包層電路的電路層上，且其中涂有樹脂的傳導層的電介質層具有Tg和第一晶態(tài)到向列熔點，所述熔點由差示掃描量熱計測量中高于玻璃態(tài)轉變溫度的峰值吸熱確定；及在Tg和第一熔點之間的溫度處理所層壓的組套以足以將第一熔點升高到第二晶態(tài)到向列熔點，所述熔點由差示掃描量熱計測量中高于玻璃態(tài)轉變溫度的峰值吸熱確定，其中第二熔點至少高于第一熔點10℃。
25.根據權利要求24的方法，還包括將第二涂有樹脂的傳導層布置在雙包層電路的第二電路層上，其中第二涂有樹脂的傳導層的電介質層具有第三Tg和第三晶態(tài)到向列熔點，所述熔點由差示掃描量熱計測量中高于玻璃態(tài)轉變溫度的峰值吸熱確定；及在Tg和第三熔點之間的溫度處理所層壓的組套以足以將第三熔點升高到第四晶態(tài)到向列熔點，所述熔點由差示掃描量熱計測量中高于玻璃態(tài)轉變溫度的峰值吸熱確定，其中第四熔點至少高于第一熔點10℃。
26.制造多層電路的方法，包括層壓包括雙包層電路、第一涂有樹脂的傳導層、及第二涂有樹脂的傳導層的組套，其中雙包層電路包括位于第一電路層和第二電路層之間的電介質襯底；第一涂有樹脂的傳導層包括第一電介質層和第一傳導層，其中第一電介質層具有Tg和第一晶態(tài)到向列熔點，所述熔點由差示掃描量熱計測量中高于玻璃態(tài)轉變溫度的峰值吸熱確定；及第二涂有樹脂的傳導層包括第二電介質層和第二傳導層，其中第二電介質層具有第二Tg和第二晶態(tài)到向列熔點，所述熔點由差示掃描量熱計測量中高于玻璃態(tài)轉變溫度的峰值吸熱確定；且其中第一電介質層位于第一電路層上，第二電介質層位于第二電路層上；及在第一Tg和第一熔點之間的溫度處理所層壓的組套以足以將第一熔點升高到第三晶態(tài)到向列熔點，所述熔點由差示掃描量熱計測量中高于玻璃態(tài)轉變溫度的峰值吸熱確定，其中第三熔點至少高于第一熔點10℃。
27.根據權利要求26的方法，其中處理溫度在第二Tg和第二熔點之間，并足以將第二熔點提高到第四晶態(tài)到向列熔點，所述熔點由差示掃描量熱計測量中高于玻璃態(tài)轉變溫度的峰值吸熱確定，其中第四熔點至少高于第一熔點10℃。
28.根據權利要求26的方法，其中第一和第二Tg相同，且第一和第二熔點也相同。
29.由權利要求1、11、20、24或26制造的多層電路。
全文摘要
制造包括液晶聚合物層的多層電路的方法，該方法包括用足以將晶體提高到高于液晶聚合物層的向列熔點至少約10℃的熱量處理多層電路，向列熔點由差示掃描量熱計測量中高于玻璃態(tài)轉變溫度的峰值吸熱確定。
文檔編號H05K1/03GK1914964SQ200480038038
公開日2007年2月14日 申請日期2004年9月27日 優(yōu)先權日2003年12月17日
發(fā)明者E.·克利福德·小羅森, 斯科特·D.·肯尼迪, 多麗斯·I.·漢德, 邁克爾·S.·懷特, 艾倫·F.Ⅲ·霍恩 申請人:環(huán)球產權公司