CN1468048A - 具有增强载流量的多层电路板 - Google Patents

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Abstract

一种多层电路板(100)，其中多个绝缘层(23)和多个导电层被层叠在一起，每个导电层包括一导电图案(22，22a)，该多层电路板(100)包括一绝缘层(23)、一导电件(51)和一导电图案(22a)。该绝缘层(23)具有一沟槽(24a)。该导电件(51)位于该沟槽(24a)中。该导电图案(22a)邻接该沟槽(24a)，并与该导电件(51)电连接。该导电图案(22a)和该导电件(51)构成一具有比该导电图案(22a)高的载流量的导电线路。

Description

具有增强载流量的多层电路板
技术领域
本发明涉及可通入高电流的多层电路板和制造该多层电路板的方法。
背景技术
最近，多层电路板在密集封装的半导体器件和电子元件(如电容和电阻)方面具有很大的需求。这种多层电路板例如可以通过以下方式制成：将导电图案薄膜层叠起来，其中，在每个薄膜层中，在一作为绝缘层的热塑性树脂薄膜上已形成例如由铜制成的导电图案；通过热压将上述层叠体结合成一整体。
对于上述多层电路板，已经存在这样的需求，例如需要将一功率器件安装在该电路板上，以形成一功率源(如电源)电路，或者需要在该电路板上构造一特定元件，例如线圈，以使其应用更加广泛。在这种情况下，有必要向与功率器件电连接的导电图案和该线圈通入高电流，因此该导电图案必须相对较厚，以增大上述多层电路板中的载流量。
然而，如果通过加厚导电图案的方式来增大载流量，则很难使该导电图案小型化，因为当该导电图案通过蚀刻方式形成时其蚀刻精度将会变差。此外，如果采用特别厚的导电图案，则当通过热压方式融化热塑性树脂薄膜时，在其上形成导电图案的热塑性树脂薄膜将不能均匀地覆盖该厚的导电图案。其结果是，将产生空洞或该热塑性树脂薄膜将会分层。
发明内容
本发明是在考虑到以上问题的基础上提出的，其一个目的在于增大多层电路板的载流量而不需要加大包含在该电路板中的导电图案的厚度。
为达到上述目的，本发明提出一种多层电路板，其中多个绝缘层和多个导电层被层压在一起，每个导电层包括一导电图案，该多层电路板包括有绝缘层、导电件(conductive compound)和导电图案。该绝缘层具有一沟槽。该导电件位于该沟槽内。该导电图案位于该沟槽上方并与该导电件电连接。该导电图案和该导电件构成一布线线路，其具有比该导电图案高的载流量。
附图说明
从下面参考附图所做的详细说明，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加清楚。
图1A-1E示出了制造根据本发明的第一实施例的多层电路板的制造步骤的横截面示图；以及
图2为包括在一多层电路板中的单面导电图案薄膜的局部平面图，其中一线圈已经被形成。
具体实施方式
下面参考不同实施例对本发明进行详细说明。
第一实施例
根据第一实施例，图1E所示的多层电路板100采用如1A-1E所示的步骤制造而成。首先，一图1C所示的单面导电图案薄膜21采用如图1A-1C所示的步骤形成。首先，一厚度为18μm的铜箔和一热塑性树脂薄膜23被层压在一起，该热塑性树脂薄膜23形成如图1E所示的多层电路板100中的一绝缘层，接着，如图1A所示，该铜箔通过蚀刻方式形成第一导电图案22和第二导电图案22a。
该导电图案22、22a由铜制成，并具有18μm的厚度。但是，该导电图案22、22a也可以由其它金属制成。此外，该厚度可以不为18μm。但是，考虑到当导电图案22、22a由蚀刻方式形成时的蚀刻精度以及在随后步骤中使多个如图1C所示的单面导电图案薄膜21通过热压结合成一整体时可能产生的空洞，该厚度优选处于5-75μm的范围内。
该第一导电图案22作为一电连接用作构成例如多层电路板100中的一控制电路的半导体器件的布线线路，因此该第一导电图案22通入相对较低的电流。另一方面，该第二导电图案22a作为一电连接用作构成例如一功率源电路或形成多层电路板100中的一线圈的元件的布线线路，因此该第二导电图案22a被通入相对较高的电流。
图1A所示的热塑性树脂薄膜23由所谓的液晶聚合物制成，并具有75μm的厚度。该图1A所示的热塑性树脂薄膜23在280-300℃的温度下被软化，因此当在后来的步骤中使多个如图1C所示的单面导电图案薄膜21的层叠体在上述温度下被热压时，该层叠体中的多个单面导电图案薄膜21的热塑性树脂23将被结合在一起。考虑到处理起来的容易性和该导电图案22、22a的厚度(其需要均匀地被层叠体中的热塑性树脂薄膜23均匀地覆盖)，图1A所示的热塑性树脂薄膜23的厚度最好为10-200μm。
如图1A所示，当第一和第二导电图案22、22a完成之后，如图1B所示，一通孔24和一沟槽24a通过二氧化碳激光器形成，它们分别以第一和第二导电图案22、22a为底部。当通孔24和沟槽24a形成时，通过调整二氧化碳激光器的功率和曝光时间，使得导电图案22、22a免于被激光器所挖穿。该通孔24具有50-100μm的直径。该沟槽24a具有比第二导电图案22a窄的宽度，以防止已经通过热压粘接在热塑性树脂薄膜23上的第二导电图案22a脱落。
当如图1B所示，通孔24和沟槽24a形成后，如图1C所示，一较低电阻率的夹层接触材料50或较低电阻率的导电膏50被封装在通孔24中。该导电膏50通过以下方式制备。将由6克乙基纤维素树脂溶解在60克松油醇(作为有机溶剂)中所形成的溶液加入到300克的锡微粒和300克的银微粒中，该锡微粒具有5μm的平均粒度，并具有0.5m2/g的特定表面，该银微粒具有1μm的平均粒度，并具有1.2m2/g的特定表面。该混合物通过搅拌器混合，以使其呈粘稠的浆糊状。该乙基纤维素树脂被添加，以提高该导电膏50的形状保持能力。作为提高形状保持能力的材料，也可以使用丙烯酸树脂。
当利用金属掩膜并通过丝网印刷机将导电膏50印制和封装在通孔24和沟槽24a中后，该松油醇在140-160℃的温度下保持大约30分钟，从而被蒸发(即浓缩或脱水)。在如图1C所示的步骤中，丝网印刷机被用于将导电膏50封装到通孔24和沟槽24a中。其它方法(例如采用一分配器)也可以被使用，只要可以确保封装效果即可。
接着，如图1D所示，六个单面导电图案薄膜21被堆叠在一起，这些单面导电图案薄膜21已经通过如图1A-1C所示的步骤形成。在图1D中的下方的三个单面导电图案薄膜21被堆积在一起，以使包括有导电图案22、22a的一面面向下。在图1D中的上方的三个单面导电图案薄膜21被堆积在一起，以使包括有导电图案22、22a的一面面向上。也就是说，最内侧的两个单面导电图案薄膜21被层叠在一起，以使得不包括导电图案22、22a的一面彼此面对。另外的四个单面导电图案薄膜21被堆叠在一起，以使得包括有导电图案22、22a的一面面对着不包括导电图案22、22a的一面。
单面导电图案薄膜21的以上层叠布置方式允许导电图案22、22a暴露在图1E所示的多层电路板100的两侧，尽管该多层电路板100由多个单面导电图案薄膜21构成。该暴露的导电图案22、22a可以被用作与电子元件或外部电路电连接的端子，从而通过该多层电路板100的结构可以获得多层电路板的高密度封装或小型化。
当单面导电图案薄膜21如图1D所示层叠起来后，该层叠体被一真空热压机(未示出)从顶表面和底表面被热压。更具体地说，该层叠体承受1-10Mpa的压力，并在300-350℃的温度下被加热40-60分钟。通过该热压过程，如图1E所示，多个单面导电图案薄膜21的树脂薄膜23被塑性变形并结合在一起。因为该树脂薄膜23均由同样的热塑性树脂制成，所以这些树脂薄膜23可以很容易地结合在一起。在图1E所示的多层电路板100中，每个树脂薄膜23构成一个绝缘层，且形成于每个树脂薄膜23上的导电图案22，22a构成一导电层。这些导电层通被树脂薄膜23被隔开。
同时，位于通孔24和沟槽24a中的导电膏50被烧结，以制成导电件(即导电剂或导电化合物)51，并与相邻的导电图案22，22a一起产生扩散层。其结果是，成对的相邻第一导电图案22，22a通过导电件51被电互连，并且沟槽24a中的导电膏50和第二导电图案22a被结合并整合在一起，以形成可通入高电流的导电线路。通过上述步骤，图1E所示的多层电路板100被完成。
下面将简要地描述相邻第一导电图案22，22a的互连机构和导电线路的构成。在图1C中，被封装和蒸干在单面导电图案薄膜21的通孔和沟槽24a中的导电膏50呈将锡微粒和银微粒混合在一起的状态。当在如图1D所示的步骤中使导电膏50在300-350℃的温度下被加热时，由于锡微粒和银微粒的熔点分别为232℃和961℃，因此锡微粒将熔化、粘结和覆盖银微粒的表面。
随着加热的继续，熔融的锡开始从银微粒的表面去除融合，并在锌和锡之间形成一具有熔点为480℃的合金。随着该合金的形成，由于该导电膏50处于1-10MPa的压力下，由该合金制成的导电件51便形成于通孔24和沟槽24a中。当该导电件51被形成时，每个导电件被压至位于每个通孔24和沟槽24a的两端的导电图案22，22a的每个表面上。
因此，每个导电件51中的锡组分和与该导电件51相邻的导电图案22，22a中的铜组分相互扩散，并在每个导电件51和对应的导电图案22，22a之间的边界处形成一固态扩散层，以将导电件51和对应的导电图案22，22a电连接。
接着，将描述如图1E所示的多层电路板100的一种应用。在该应用中，一变压器已经安装在该多层电路板中。该多层电路板由多个单面导电图案薄膜21组成，其中的一个如图2所示。在图2的单面导电图案薄膜21中，基本上呈环形的内部和外部导电图案22a1，22a2同轴地形成于一热塑性树脂薄膜23上。导电件51位于每个沟槽24a1，24a2中，该沟槽24a1，24a2分别以导电图案22a1，22a2为底。每个导电图案22a1，22a2包括一个第一端子35和一个第二端子37。
图2中的内部导电图案22a1已经通过一上方单面导电图案薄膜21的导电件51在第一端子35处与该上方单面导电图案薄膜21的基本上呈环形的内部导电图案22a1电连接，该上方单面导电图案薄膜21位于图2所示的导电图案22a1的前面。图2中的该内部导电图案22a1还通过图2所示的导电件51在第二端子37处与一下方单面导电图案薄膜21的基本上呈环形的内部导电图案22a1电连接，该下方单面导电图案薄膜21位于图2所示的导电件51的后面。
以同样的方式，图2中的外部导电图案22a2已经在第一端子35处与与所述上方单面导电图案薄膜21的外部导电图案22a2电连接，并在第二端子37处与所述下方单面导电图案薄膜21的外部导电图案22a2电连接。通过将多个单面导电图案薄膜21之间的导电图案22a2，22a2顺次连接，利用内部导电图案22a1和外部导电图案22a2在该应用的多层电路板中形成第一和第二线圈。
在上方和下方单面导电图案薄膜21中，基本上呈环形的内部和外部导电图案22a1，22a2的直径与图2中的导电图案22a1，22a2的直径不同，以防止导电图案22a1，22a2沿着位于图2所示的单面导电图案薄膜21与每个上方或下方单面导电图案薄膜21之间的整个导电件51电连接。
如图2所示，由第一和第二线圈形成的变压器的芯体30位于一通孔中，该通孔沿着第一和第二线圈的共同轴线穿过多层电路板。图2中的导电件51以分别对应于导电图案22a1，22a2的形状的方式成形。
该应用中的具有一固定变压器的多层电路板按照与如图1E中所示的多层电路板100同样的方式制成。特别是，分别以内部和外部导电图案22a1，22a2为底的沟槽24a1，24a2通过激光器形成。接着，一低电阻率的导电膏50被封装在沟槽24a1，24a2中。多个单面导电图案薄膜21被层叠起来，并且该层叠体被热压。
通过该热压，位于沟槽24a1，24a2中的导电膏50被烧结，以形成导电体51，并同时与对应的导电图案22a1，22a2形成一整体。结果是，位于多层电路板中的变压器的每个线圈具有较高的载流量，并不需要加厚导电图案22a1，22a2。
其他实施例
图1E所示的多层电路板100单一地通过单面导电图案薄膜21形成。然而，除了单面导电图案薄膜21外，也可以采用双面导电图案薄膜和没有导电图案的树脂薄膜。该双面导电图案薄膜、单面导电图案薄膜21以及没有导电图案的树脂薄膜可以结合在一基底上，以形成一多层电路板。
在图1C的单面导电图案薄膜21中，沟槽24a伸过树脂薄膜23并以第二导电图案22a为底。但是，该沟槽24a并不是必须完全伸过树脂薄膜23。相反，该沟槽24a可以比树脂薄膜23的厚度浅。在这种情况下，一比树脂薄膜23的厚度浅的沟槽在预定的区域上形成于树脂薄膜中。接着，一导电膏封装在该沟槽中，且一导电箔被涂覆在该树脂薄膜上，以覆盖该沟槽。然后，采用蚀刻技术在导电箔上形成导电图案，以完成一单面导电图案薄膜。
图1A-1E的热塑性树脂薄膜23由液晶聚合物制成。作为替换，也可以使用由重量百分比为65-35％的聚醚醚酮(PEEK)树脂和重量百分比为35-65％的聚醚酰亚胺(PEI)树脂的混合物制成的热塑性树脂。另外，不局限于此，也可以采用由在聚醚醚酮树脂和聚醚酰亚胺树脂中加入非导电添加剂所制成的薄膜。还可以采用单一地由聚醚醚酮(PEEK)或(PEI)制成的薄膜。此外，也可以采用由热塑性聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二(醇)酯(PET)或聚乙烯硫化物(PPS)制成的热塑性薄膜。
另外，除了热塑性树脂薄膜23外，也可采用通过在热塑性树脂薄膜上形成粘附层的方式制备而成的薄膜，以作为多层电路板中的绝缘层。
图1所示的多层电路板包括有六个单面导电图案薄膜21。但是，当然，该单面导电图案薄膜21的数目并不局限于六个。

Claims (9)

1.一种多层电路板(100)，其中多个绝缘层(23)和多个导电层被层叠在一起，每个导电层包括一导电图案(22，22a)，该多层电路板(100)包括：
绝缘层(23)，它具有一沟槽(24a)；
导电件(51)，它位于该沟槽(24a)中；
导电图案(22a)，它邻接该沟槽(24a)，并与该导电件(51)电连接，其中该导电图案(22a)和该导电件(51)构成一具有比该导电图案(22a)高的载流量的导电线路。
2.根据权利要求1所述的多层电路板(100)，其特征在于，该沟槽(24a)延伸穿过该绝缘层(23)。
3.根据权利要求2所述的多层电路板(100)，其特征在于，该沟槽(24a)具有比导电图案(22a)窄的宽度。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的多层电路板(100)，其特征在于，该绝缘层(23)为热塑性树脂薄膜。
5.根据权利要求4所述的多层电路板(100)，其特征在于，该绝缘层(23)具有10-200μm的厚度，该导电图案(22a)具有5-75μm的厚度。
6.一种多层电路板(100)的制造方法，其中多个绝缘层(23)和多个导电层被层叠在一起，每个导电层包括一导电图案(22，22a)，该方法包括：
制备一导电图案薄膜(21)，该制备过程包含：
在一绝缘层(23)上形成一导电图案(22a)；
在该绝缘层(23)中形成一沟槽(24a)；以及
在该沟槽(24a)中封装包含有金属微粒的低电阻率的导电膏(50)；
将导电图案薄膜(21)和绝缘层(23)层叠在一起，以形成一层叠体；
热压该层叠体，以使该绝缘层(23)结合在一起，该导电膏(50)被烧结而形成一与该导电图案(22a)电连接的导电件(51)，该导电件(51)和该导电图案(22a)组成一具有比该导电图案(22a)高的载流量的导电线路。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该沟槽(24a)被形成为延伸穿过该绝缘层(23)，并以导电图案(22a)作为底部。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该沟槽(24a)被形成为具有比导电图案(22a)窄的宽度。
9.根据权利要求6-8中任何一项所述的方法，其特征在于，该绝缘层(23)被形成为具有10-200μm的厚度，该导电图案(22a)被形成为具有5-75μm的厚度。
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