DE60217023T2

DE60217023T2 - Mehrschichtige Leiterplatte und Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte

Info

Publication number: DE60217023T2
Application number: DE60217023T
Authority: DE
Inventors: Koji Kariya-city Aichi-pref. Kondo
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2022-07-06
Also published as: US20030007330A1; DE60217023D1; EP1280393A3; SG107602A1; US20040208933A1; MXPA02006635A; US7328505B2; US6768061B2; CN1396796A; EP1280393A2; KR100502498B1; KR20030005054A; EP1280393B1; CN1247053C; TW519863B; JP2003023250A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vielschicht-Schaltungsplatte und auf ein Verfahren zur Herstellung der Vielschicht-Schaltungsplatte, sie bezieht sich insbesondere auf eine Vielschicht-Schaltungsplatte, welche Elektroden, die für die Verbindung mit einer Chipkomponente verwendet werden, lediglich auf einer Oberfläche der Platte besitzt, und auf ein Verfahren zur Herstellung der Vielschicht-Schaltungsplatte.
Eine herkömmliche bekannte Vielschicht-Schaltungsplatte desselben Typs wird unter Verwendung einer Mehrzahl sog. doppelseitiger Leiterplatten wie folgt hergestellt. Jede doppelseitige Leiterplatte enthält einen wärmeaushärtenden Harzfilm (thermosetting resin film) und eine Mehrzahl von Leiterschichten, welche auf zwei Seiten des wärmeaushärtenden Harzfilms befindlich sind. Die Leiterschichten auf einer Oberfläche sind elektrisch mit Leiterschichten auf der anderen Oberfläche verbunden. Die in der Mehrzahl vorkommenden doppelseitigen Leiterplatten sind mit einer Mehrzahl von Verbindungsleiterplatten aufgestapelt, welche nicht festgelegte wärmeaushärtende Harzschichten (unset thermosetting resin films) in einer B-Stufe enthalten und fertig für eine elektrische Verbindung mit den Leiterschichten sind, so dass die Verbindungsleiterplatten mit den doppelseitigen Leiterplatten verschachtelt sind. Zur selben Zeit wird ein nicht festgelegter wärmeaushärtender Harzfilm aufgestapelt, um eine Oberfläche, mit welcher die Chipkomponente nicht verbunden ist, des aufgestapelten Körpers zu bedecken, welcher die Verbindungsleiterplatten und die doppelseitigen Schaltungsplatten enthält. Danach wird der aufgestapelte Körper, welcher die Verbindungsleiterplatten, die doppelseitigen Leiterplatten und den nicht festgelegten wärmeaushärtenden Harzfilm enthält, gepresst und erwärmt, um die herkömmlich bekannte Vielschicht-Schaltungsplatte fertigzustellen.
Eine andere herkömmliche bekannte Vielschicht-Schaltungsplatte wird wie folgt hergestellt. Eine Verbindungsleiterplatte und eine leitende Folie werden in dieser Reihenfolge auf jeder Oberfläche einer doppelseitigen Leiterplatte aufgestapelt. Nachdem der aufgestapelte Körper, welcher die doppelseitige Leiterplatte, die Verbindungsleiterplatten und die leitenden Folien enthält, gepresst und erwärmt worden ist, werden die auf beiden Oberflächen der doppelseitigen Leiterplatte gebildeten leitenden Folien durch Ätzen geformt. Eine dazwischenliegende Vielschicht-Schaltungsplatte, welche eine vorbestimmte Anzahl von Schichten aufweist, wird durch Wiederholen einer Reihe von Stapel-, Press-, Erwärmungs- und Ätzschritten gebildet. Nachdem ein nicht festgelegter wärmeaushärtender Harzfilm mit der dazwischenliegenden Vielschicht-Schaltungsplatte aufgestapelt worden ist, um eine Oberfläche der Leiterplatte zu bedecken, wird der gestapelte Körper, welcher die dazwischenliegende Vielschicht-Leiterplatte und den nicht festgelegten wärmeaushärtenden Harzfilm enthält, gepresst und erwärmt, um die andere herkömmliche bekannte Vielschicht-Schaltungsplatte fertigzustellen.
Nachdem bei dem Verfahren zum Herstellen herkömmlich bekannter Vielschicht-Schaltungsplatten wie oben beschrieben eine Mehrzahl von doppelseitigen Leiterplatten und eine Vielzahl von Verbindungsleiterplatten separat gebildet worden sind, werden zwei miteinander kombiniert, oder nachdem eine doppelseitige Leiterplatte und eine Mehrzahl von Verbindungsleiterplatten separat gebildet worden sind, werden sie mit den leitenden Folien kombiniert. Daher ist der Herstellungsprozess relativ kompliziert.
Das Dokument EP-A-0 851 725 beschreibt eine Vielschicht-Schaltungsplatte, die mehrere Harzbasisplatten, die aufeinander geschichtet sind, so dass sie in einen Körper integriert sind; ein Leitermuster, das auf einer Seite einer jeweiligen Harzschicht ausgebildet ist; und leitende Durchgänge zum Verbinden der aufeinander geschichteten Leitermuster durch die Harzschichten aufweist. Die leitenden Durchgänge werden ausgebildet, wenn Metall mittels Plattierung in Einschnittsabschnitte gefüllt wird, die die Harzschichten durchdringen, so dass das Leitermuster, das auf einer Seite einer jeweiligen Harzschicht ausgebildet ist, zu einer Bodenfläche des Einschnittsabschnitts freigelegt ist, und dass die Oberflächen der leitenden Durchgänge im Wesentlichen auf der selben Ebene wie die Oberfläche der anderen Seite einer jeweiligen Harzschicht sein kann, wodurch die freigelegten Oberflächen der leitenden Durchgänge, die auf der anderen Seite der Harzschicht freigelegt sind, elektrisch mit dem Leitermuster, das auf der einen Seite einer anderen Harzbasisplatte ausgebildet ist, verbunden sind.
Das Dokument JP 2001 144206 A beschreibt eine strukturierte flexible Vielschicht-Schaltungsplatte, wobei, bevor eine Metallvorstehung einer flexiblen Platte in Kontakt mit einer anderen flexiblen Platte gebracht und mit einer Metallverdrahtung der anderen flexiblen Platte mittels Ultraschall verbunden wird, ein Weichmetallfilm, der eine Vickers-Härte von nicht mehr als 80 kgf/mm² aufweist, auf der Oberfläche von zumindest der Metallverdrahtung oder der Metallvorstehung ausgebildet wird. Wenn diese Teile aufgeheizt und mittels Ultraschall aneinander gebondet werden, sind sie zuverlässig miteinander verbunden.
Das Dokument WO 98/47331 A beschreibt eine Schaltungsplatte, die mit einer Leitung, einem Abschirmungsmuster, das parallel zur Leitung ausgebildet ist, einer ersten Leiterschicht, die gegenüber der Leitung und dem Abschirmungsmuster mit einer Isolierschicht dazwischen ausgebildet ist, eine zweite Leiterschicht, die gegenüber der Leitung und dem Abschirmungsmuster mit einer Isolierschicht dazwischen ausgebildet ist, und leitende Säulen zum Verbinden der ersten und zweiten Leiterschichten versehen ist. Diese leitenden Pfosten sind durch das Abschirmungsmuster miteinander verbunden. Durch Anlegen des Massepotentials an das Abschirmungsmuster, die ersten und zweiten Leiterschichten und die leitenden Pfosten wird ein elektromagnetisches Feld in der Richtung, in der sich die Leitung erstreckt, über 360° um die Leitung abgeblockt.
Das Dokument EP-A-0 957 513 beschreibt eine elektronische Teilvorrichtung, wobei in Bezug auf ein Packungssubstrat, auf dem ein Halbleiterchip angebracht ist, die Oberflächenkupferfolie einer doppelseitigen Kupferummantelungsglasoxidharzschichtungsplatte einer Schaltungsausbildung und einer Innenschichtbondierung ausgesetzt ist, wonach ein Epoxidharzhaftfilm mit einer Kupferfolie an die Oberfläche der Innenschichtschaltung durch Pressschichtung gebondet wird, und ein Durchgangsloch durch die Platte ausgebildet wird, gefolgt von einer elektrodenlosen Kupferplattierung, einer Außenschichtschaltungsausbildung durch das Subtraktivverfahren, und einer Lötbeschichtung, um das Packungssubstrat zu erhalten. Die Bump-Elektrode des Halbleiterchips und das Packungssubstrat werden durch einen Haftfilm miteinander verbunden.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Gesichtspunkte gemacht. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vielschicht-Schaltungsplatte bereitzustellen, deren Herstellungsprozess sogar vereinfacht werden kann, wenn die Vielschicht-Schaltungsplatte für die Verbindung mit einer Chipkomponente verwendete Elektroden lediglich auf einer Seite der Leiterplatte besitzt, und ein Verfahren zur Herstellung der Vielschicht-Schaltungsplatte zu schaffen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
1A bis 1F zeigen Schritt um Schritt Querschnittsansichten, welche den zusammengefassten Herstellungsprozess einer Vielschicht-Schaltungsplatte der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen; und
2A bis 2F zeigen Schritt um Schritt Querschnittsansichten, welche den zusammengefassten Herstellungsprozess einer Vielschicht-Schaltungsplatte der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
Die vorliegende Erfindung wird detailliert unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben.
Erste Ausführungsform
Wie in 1A dargestellt, besitzt ein einseitiger Leiterschichtfilm 21 Leiterschichten 22, welche durch Ätzen einer leitenden Folie (einer Kupferfolie mit einer Nenndicke von 18 Mikrometern bei dieser Ausführungsform) geformt werden, die auf einer Seite eines Harzfilms 22 anhaftet. Entsprechend 1A wird ein thermoplastischer Film mit einer Dicke von 25–75 Mikrometern, welcher aus einer Mischung von 65–35 Gew.-% Polyetheretherketonharz und 35–65 Gew.-% Polyetherimidharz gebildet wird, als der Harzfilm 23 verwendet.
Nachdem die Leiterschichten 22 wie in 1A dargestellt gebildet worden sind, um einen einseitigen Leiterschichtfilm 39 mit Elektroden 33, was später beschrieben wird, zu bilden, wird ein einseitiger Leiterschichtfilm 21 in Plattierungslösungen für eine sogenannte Nickel-Gold-Plattierung eingetaucht. Die Oberflächen der Leiterschichten 22 werden mit Nickel und Gold plattiert und wie in 1E dargestellt werden bearbeitete Oberflächenschichten 32 auf den Oberflächen der Leiterschichten 22 gebildet. Die bearbeiteten Oberflächenschichten 32 werden zum Zwecke des Verbesserns des Haftens mit einem Bondmaterial wie einem Lötmittel gebildet, wenn eine Chipkomponente mit den Elektroden 33 durch das Bondmaterial verbunden wird.
Nachdem die Leiterschichten 32 wie in 1A dargestellt gebildet worden sind, werden Durchgangslöcher 24, welche durch die Leiterschichten 22 mit einem Boden versehen sind, in dem einseitigen Leiterschichtfilm 21 durch Bestrahlung mit einem Kohlenstoffdioxidlaser von der Seite des Harzfilms 23 aus wie in 1C dargestellt bestrahlt. Wenn die Durchgangslöcher 24 gebildet werden, kommen die Leiterschichten 22 aus, welche durch Einstellen der Energie und der Aussetzzeitperiode des Karbondioxidlasers ausgegraben werden. Außer dem Kohlenstoffdioxidlaser können ebenfalls ein Excimerlaser usw. zur Bildung der Durchgangslöcher 24 verwendet werden. Außer dem Laser ist als Durchgangslochbildungsmittel auch Bohren anwendbar. Wenn jedoch Löcher durch einen Laserstrahl maschinell bearbeitet werden, ist es möglich, Löcher mit einem feinen Durchmesser zu bilden, und die Leiterschichten 22 erfahren eine geringere Beschädigung, so dass ein Laserstrahl bevorzugt wird.
Nachdem die Durchgangslöcher 24 wie in 1C dargestellt gebildet worden sind, wird danach eine leitende Paste 50 (Zwischenschichtverbindungsmaterial), welche ein Material zum elektrischen Verbinden ist, in die Durchgangslöcher 24 wie in 1D dargestellt eingebracht. Die leitende Paste 50 wird wie folgt präpariert. Ein organisches Lösungsmittel und ein Bindeharz werden Metallteilchen hinzugefügt, welche aus Kupfer, Silber, Zinn, usw. gebildet werden. Die Mischung wird durch einen Mixer gemischt, um sie zähflüssig bzw. klebrig (pasty) zu machen. Die leitende Paste 50 wird durch eine Siebdruckmaschine auf die Durchgangslöcher 24 gedruckt bzw. in sie eingebracht. Anstatt des Verfahrens, bei welchem die Siebdruckmaschine verwendet wird, können andere Verfahren angewandt werden, bei welchen ein Spender usw. so lange verwendet werden kann, wie die leitende Paste 50 sicher in die Durchgangslöcher 24 eingebracht wird. Obwohl bezüglich dem in 1B dargestellten einseitigen Leiterschichtfilm 31 nicht dargestellt werden die Durchgangslöcher 24 durch dieselben Schritte wie in 1C und 1D dargestellt gebildet und die leitende Paste 50 eingebracht.
Nachdem die leitende Paste 50 in die Durchgangslöcher 24 der einseitigen Leiterschichtfilme 21, 31 wie in 1E dargestellt eingebracht worden sind, werden in einer Mehrzahl vorkommende einseitige Leiterschichtfilme 21 (drei Filme in 1B) derart aufgestapelt, dass die Oberflächen, welche die Leiterschichten 22 besitzen, nach oben zeigen. Auf dem oberen Teil der aufgestapelten einseitigen Leiterschichtfilme 21 wird der einseitige Leiterschichtfilm 31, welcher die Elektroden 33 enthält, derart aufgestapelt, dass die Oberfläche, welche die Elektroden 33 besitzt, nach oben zeigt. Es werden keine Durchgangslöcher in dem einseitigen Leiterschichtfilm 21 gebildet, welcher an der untersten Position von 1E befindlich ist.
Nachdem die einseitigen Leiterschichtfilme 21, 31 zur Bildung eines aufgestapelten Körpers wie in 1E dargestellt aufgestapelt worden sind, wird der gestapelte Körper entsprechend 1E von den oberen und unteren Oberflächen des gestapelten Körpers durch eine Vakuumwarmpressmaschine gepresst und erwärmt. Insbesondere wird der aufgestapelte Körper entsprechend 1E unter einem Druck von 1–10 MPa gepresst, während er bei einer Temperatur von 250–350°C erwärmt wird, wodurch die einseitigen Leiterschichtfilme 21, 31 gebondet und ein integrierter Körper wie in 1F dargestellt, gebildet wird. Alle Harzfilme 23 werden aus demselben thermoplastischen Harz gebildet, und es wird der Elastizitätsmodul der Harzfilme 23 beim Pressen und Erwärmen durch die Vakuumwarmpressmaschine auf etwa 5–40 MPa verringert, so dass die Harzschichten 23 wie in 1F dargestellt leicht heissversiegelt (heat-sealed) und integriert werden. Darüber hinaus werden durch eine Erwärmung auf mehr als 250°C die Oberflächenaktivitäten der Leiterschichten 22 und der leitenden Paste 50 in den Durchgangslöchern 24 erhöht, so dass die leitenden Schichten 22 und die leitende Paste 50 miteinander verbunden werden und eine Mehrzahl von Paaren von leitenden Schichten 22, welche durch die Harzschichten 23 getrennt werden, durch die leitende Paste 50 elektrisch verbunden werden. Mit den obigen Schritten wird eine Vielschicht-Schaltungsplatte 100 hergestellt, welche die Elektroden 33 lediglich auf einer Oberfläche der Platte 100 enthält.
Bei dem Verfahren der ersten Ausführungsform beträgt der Elastizitätsmodul der Harzschichten 23 beim Pressen und Erwärmen vorzugsweise 1–1000 MPa. Wenn der Elastizitätsmodul größer als 1000 MPa ist, ist es schwierig, die Harzschichten 23 heiß zu versiegeln, und es werden die Leiterschichten 22 durch eine übermäßige Spannung leicht zerbrochen, welche sich die Leiterschichten 22 während des Pressens und Erwärmens zuziehen. Wenn andererseits der Elastizitätsmodul kleiner als 1 MPa ist, fließen die Harzschichten 23 leicht, und es driften die Leiterschichten 22 zu leicht, um die Vielschicht-Schaltungsplatte 100 zu bilden. Bei dem Verfahren der ersten Ausführungsform wird die Vielschicht-Schaltungsplatte 100 unter Verwendung lediglich der einseitigen Leiterschichtfilme 21, 31 hergestellt, so dass der Herstellungsprozess vereinfacht werden kann. Darüber hinaus werden die einseitigen Leiterschichtfilme 21, 31 während einer Zeit durch einmaliges Pressen und Erwärmen zusammengebondet. Daher ist es möglich, die Vorlaufzeit in dem Herstellungsprozess zu verkürzen und den Herstellungsprozess weiter zu vereinfachen. Darüber hinaus ist die Oberfläche, mit welcher die Chipkomponente nicht verbunden ist, der Vielschichtplatte 100 durch den Harzfilm 23 des einseitigen Leiterschichtfilms 21 isoliert, welcher an der tiefsten Position wie in 1E dargestellt befindlich ist. Daher wird eine aus einem Film usw. gebildete kundenspezifische Isolierschicht nicht benötigt.
Zweite Ausführungsform
Unter Verwendung von in 2A–2D dargestellten Schritten, welche dieselben wie diejenigen sind, die in 1A–1D bezüglich der ersten Ausführungsform dargestellt worden sind, werden die Leiterschichten 22 auf den Harzschichten 23 gebildet, werden die bearbeiteten Oberflächenschichten 32 und die Durchgangslöcher 24 in den Harzfilmen 23 gebildet und wird die leitende Paste 50 in die Durchgangslöcher 24 eingebracht. Eine Mehrzahl von einseitigen Leiterschichtfilmen 21 wird unter Verwendung derselben Schritte wie für die einseitigen Leiterschichtfilme 21 gebildet. Jeder einseitige Leiterschichtfilm 21a enthält eine Mehrzahl von thermischen Durchgänge 44, welche aus Durchgangslöchern 24a und der leitenden Paste 50 gebildet werden, die in die Durchgangslöcher 24a eingebracht wird.
Nachdem die leitende Paste 50 in die Durchgangslöcher 24, 24a der einseitigen Leiterschichtfilme 21, 21a, 31 wie in 2E dargestellt, eingebracht worden ist, wird eine Mehrzahl von einseitigen Leiterschichtfilmen 21, 21a (drei Filme bei dieser Ausführungsform) derart aufgestapelt, dass die Oberflächen, welche die Leiterschichten 22 besitzen, nach oben gerichtet sind. Auf dem oberen Teil der aufgestapelten einseitigen Leiterschichtfilme 21, 21a ist der einseitige Leiterschichtfilm 31, welcher die Elektroden 33 enthält, derart aufgestapelt, dass die Oberfläche, welche die Elektroden 33 besitzt, nach oben gerichtet ist.
Wie in 2E dargestellt ist eine aus einer Aluminiumlegierung gebildete Wärmesenke 46 unter dem aufgestapelten Körper platziert, welcher die einseitigen Leiterschichtfilme 21, 21a, 31 enthält. Die Wärmesenke 46 ist ein wärmefreisetzendes Teil und besitzt eine aufgerauhte Oberfläche an der oberen Seite der Wärmesenke 46 entsprechend 2E zum Zwecke des Verbesserns der Haftung, was später beschrieben wird, für ein Bonden auf den einseitigen Leiterschichtfilm 21a. Als Verfahren zur Bildung der aufgerauhten Oberfläche kann ein Zusammenstoßen (buffing), ein Strahlputzen mit Strahlsand (shot blasting), ein anodisches Oxidbeschichten (anodic oxide coating) usw. verwendet werden.
Nachdem der aufgestapelte Körper und die Wärmesenke 46 wie in 2E dargestellt aufgestapelt wurden, werden der gestapelte Körper und die Wärmesenke 46 durch die Vakuumwarmpressmaschine gepresst und erwärmt. Während des Pressens und Erwärmens werden die einseitigen Leiterschichtfilme 21, 21a, 31 und die Wärmesenke 46 zusammengebondet, und es wird wie in 2F dargestellt ein integrierter Körper gebildet. Die Harzfilme 23 werden heissversiegelt und integriert, und zur selben Zeit werden eine Mehrzahl von Paaren von Leiterschichten, welche durch die Harzfilme 23 getrennt sind, durch die leitende Paste 50 in den Durchgangslöchern 24, 24a elektrisch verbunden, und es wird eine Vielschicht-Schaltungsplatte 100 hergestellt, welche die Elektroden 33 lediglich auf einer Oberfläche der Platte 100 enthält. Wie in 2F dargestellt ist die Wärmesenke 46 auf der unteren Oberfläche der Platte 100 befindlich, und die untere Oberfläche liegt in der Richtung gegenüber der einen, in welcher die obere Oberfläche liegt, welche die Elektroden 33 besitzt.
Entsprechend 2E sind die Durchgangslöcher 24a an den mittleren Bereichen der zwei einseitigen Leiterschichtfilme 21a befindlich. Die in die Durchgangslöcher 24a der zwei einseitigen Leiterschichtfilme 21a eingebrachte leitende Paste 50 ist direkt oder indirekt mit der Wärmesenke 46 wie in 2F dargestellt verbunden. Insbesondere ist die leitende Paste 50 des einen einseitigen Leiterschichtfilms 21a, mit welchem die Wärmesenke 46 verbunden ist, direkt mit der Wärmesenke 46 verbunden und verbindet die Wärmesenke 46 und die Leiterschichten 22 des einen einseitigen Leiterschichtfilms 21a. Die leitende Paste 50 des anderen einseitigen Leiterschichtfilms 21a verbindet die Leiterschichten 22 des einen einseitigen Leiterschichtfilms 21a und die Leiterschichten 22 des anderen einseitigen Leiterschichtfilms 21a.
Wie in 2F dargestellt bilden die Durchgangslöcher 24a und die in die Durchgangslöcher 24a der zwei einseitigen Leiterschichtfilme 21a eingebrachte leitende Paste 50 thermische Durchgänge 44. Eine Mehrzahl von thermischen Durchgänge 44 wird zum Freisetzen von Wärme von den integrierten einseitigen Leiterschichtfilmen 21, 21a, 31 zu der Wärmesenke 46 gebildet. Bei dem Verfahren der zweiten Ausführungsform sind die thermischen Durchgänge 44 und die entsprechend 2F mit den thermischen Durchgängen 44 verbundenen Leiterschichten 22 von den anderen Leiterschichten 22 elektrisch isoliert, welche eine elektrische Schaltung in der Vielschichtschaltungsplatte 100 bilden. Die leitende Platte 50 der thermischen Durchgänge 44 wird lediglich für die thermische Leitung zu der Wärmesenke 46 gebildet. Die elektrische Schaltung der Vielschichtschaltungsplatte 100 ist an der Oberfläche isoliert, welche die Wärmesenke 46 besitzt.
Die Durchgangslöcher 24a der thermischen Durchgänge 44 werden derart gebildet, dass sie denselben Durchmesser (von nominell 100 Mikrometer entsprechend 2E und 2F) wie andere Durchgangslöcher 24 besitzen. Die thermische Leitfähigkeit der thermischen Durchgänge 44 kann durch Erhöhen des Durchmessers der Durchgangslöcher 24a der thermischen Durchgänge 44 und des in die Durchgangslöcher 24a gebrachten Verbindungsmaterials 50 verbessert werden. Jedoch verringert sich die Haftung zwischen der Vielschicht-Schaltungsplatte 100 und der Wärmesenke 46 äußerst an den Positionen, an denen die thermischen Durchgänge 44 gebildet wer den. Wenn demgegenüber die Anzahl der thermischen Durchgänge 44 ohne ein Ansteigen des Durchmessers erhöht wird, um die thermische Leitfähigkeit zu verbessern, kann verhindert werden, dass sich die Haftung zwischen der Vielschicht-Schaltungsplatte 100 und der Wärmesenke 46 verringert.
Die Harzschichten 23 werden aus demselben thermoplastischen Harz gebildet, und es wird der Elastizitätsmodul der Harzschichten 23 auf etwa 5–40 MPa beim Pressen und Erwärmen durch die Vakuumwarmpressmaschine verringert. Darüber hinaus werden die Oberflächenaktivitäten der Leiterschichten 22, der leitenden Paste 50 und der Wärmesenke 46 durch Erwärmung auf über 250°C erhöht. Daher können die Harzschichten 320 sicher aufeinander gebondet werden, und die Leiterschichten 22, die leitende Paste 50 und die Wärmesenke 46 können sicher miteinander verbunden werden. Der Elastizitätsmodul der Harzschichten 23 beträgt während des Pressens und Erwärmens vorzugsweise 1–1000 MPa aus denselben Gründen wie bezüglich der ersten Ausführungsform beschrieben.
Bei dem Verfahren der zweiten Ausführungsform wird die Vielschicht-Schaltungsplatte 100 unter Verwendung lediglich der einseitigen Leiterschichtfilme 21, 21a, 31 gebildet, so dass der Herstellungsprozess vereinfacht werden kann. Darüber hinaus werden die einseitigen Leiterschichtfilme 21, 21a, 31 zu einer Zeit durch einmaliges Pressen und Erwärmen zusammengebondet, und zur selben Zeit wird die Wärmesenke 46 mit der Vielschicht-Schaltungsplatte 100 verbunden, und es werden die thermischen Durchgänge 44 mit der Wärmesenke 46 verbunden. Daher ist es möglich, die Vorlaufzeit bei dem Herstellungsprozess zu verkürzen und den Herstellungsprozess weiter zu vereinfachen.
Die Wärmesenke 46 ist bezüglich einer Beschädigung von Plattierungslösungen zum Plattieren von Nickel und Gold auf Leiterschichten 22 zur Bildung der Elektroden 33 verwundbar. Daher muss die Wärmesenke 46 durch ein ummantelndes Harz usw. beschützt werden, wenn die Wärmesenke 46 in die Plattierungslösungen zur Bildung der verarbeiteten Oberflächenschichten 32 auf den leitenden Schichten 22 eingetaucht werden muss. Jedoch werden bei dem Verfahren der zweiten Ausführungsform die verarbeiteten Oberflächenschichten 32 gebildet, bevor der einseitige Leiterschichtfilm 21, 21a, 31 und die Wärmesenke 46 aufgestapelt werden. Daher muss die Wärmesenke 46 nicht geschützt werden.
Modifizierungen
Für die Vielschicht-Schaltungsplatten 100 der ersten und zweiten Ausführungsformen werden die aus einer Mischung von 65–35 Gew.-% Polyetheretherketonharz und 35–65 Gew.-% Polyetherimidharz hergestellten Harzschichten für die Harzschichten 23 verwendet. Ohne Einschränkung der Harzschichten ist es möglich, andere Harzschichten zu verwenden, die durch Hinzufügen eines nicht leitenden Füllstoffs zu Polyetheretherketonharz und Polyetherimidharz gebildet werden. Es ist ebenfalls möglich, separat Polyetheretherketon oder Polyetherimid zu verwenden.
Darüber hinaus sind thermoplastische Harze wie thermoplastisches Polyimid oder das, was Flüssigkristallpolymer genannt wird, ebenfalls verwendbar. Solange wie ein Harzfilm ein Elastizitätsmodul von 1–1000 MPa bei der Erwärmungstemperatur besitzt, während die einseitigen Leiterschichtfilme 21, 21a, 31 gepresst und erwärmt werden, und einen thermischen Widerstand besitzt, welcher bei einem späteren Lötschritt usw. benötigt wird, wird vorzugsweise der Harzfilm verwendet.
Bei den Vielschichtschaltungsplatten 100 der ersten und zweiten Ausführungsformen sind die bearbeiteten Oberflächenschichten 32 lediglich auf den Leiterschichten 22 des einen einseitigen Leiterschichtfilms 31 wie in 1F und 2F dargestellt befindlich. Jedoch können sie auf den Leiterschichten 22 der anderen einseitigen Leiterschichtfilme 21, 21a lokalisiert sein. Anstelle des Nickel-Gold-Plattierens, welches auf die Leiterschichten 22 angewandt wird, um die Elektroden 33 zu bilden und die Haftung des Bondmaterials zu verbessern, welches verwendet wird, wenn die Chipkomponente verbunden wird, kann ein wärmestabiles im voraus mit Flussmitteln Überziehen (heat-stable prefluxing), ein Palladium-Plattieren usw. angewandt werden. Wenn eine hinreichende Haftung ohne die verarbeiteten Oberflächenschichten 32 erreicht wird, besteht keine Notwendigkeit, die bearbeiteten Oberflächenschichten 32 zu bilden.
Bei der Vielschicht-Schaltungsplatte 100 der zweiten Ausführungsform wird die Wärmesenke 46 aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Jedoch kann sie aus anderen Metallen oder Keramiken gebildet werden. Obwohl die thermischen Durchgänge 44 lediglich in zwei einseitigen Leiterschichtfilmen 21a entsprechend 2E gebildet werden, gibt es andere Variationen. Beispielsweise können die thermischen Durchgänge 44 in vier einseitigen Leiterschichtfilmen 21a derart gebildet werden, dass die thermischen Durchgänge 44 zusammen verbunden werden, um die obere Oberfläche zu erreichen, auf welcher die Elektroden 33 gebildet werden, um relativ wirksam Wärme in der Chipkomponente, welche mit den Elektroden 33 verbunden ist, der Wärmesenke 46 freizusetzen. Elektrisch nicht von den leitenden Schichten 22 isoliert, welche die elektrische Schaltung in der Vielschicht-Schaltungsplatte 100 bilden, können die thermischen Durchgänge 44 als Teil der elektrischen Schaltung arbeiten. In dem Fall beispielsweise, bei welchem die Wärmesenke 46 aus einer Kupferlegierung gebildet ist und ein Massepotential besitzt, können die thermischen Durchgänge 44 als Verdrahtung arbeiten, welche die elektrische Schaltung mit der Wärmesenke 46 verbindet, um die elektrische Schaltung zu erden.
In dem Fall, bei welchem die Wärmesenke 46 ein Isolator ist, welcher aus einem Material wie Keramik gebildet wird, können sogar dann, wenn die thermischen Durchgänge 44 elektrisch mit der elektrischen Schaltung verbunden sind, die elektrische Schaltung durch die Wärmesenke 46 isoliert sein, während eine gewünschte Wärmefreisetzcharakteristik sichergestellt ist. Obwohl die Wärmesenke 46 direkt mit den einseitigen Leiterschichtfilmen 21a in der Vielschicht-Schaltungsplatte 100 verbunden ist, kann eine sogenannte Bondschicht wie eine Polyetherimidschicht, eine wärmeaushärtende Harzschicht, welche einen wärmeleitenden Füllstoff enthält, oder eine thermoplastische Harzschicht, welche einen wärmeleitenden Füllstoff enthält, auf der Oberfläche der Wärmesenke 46 gebildet werden, auf welcher die Wärmesenke 46 an den einseitigen Leiterschichtfilmen 21a anhaftet, um die Haftung oder die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern. Jedoch muss in dem Fall, bei welchem die Wärmesenke 46 als Teil der elektrischen Schaltung in Kombination mit den thermischen Durchgänge 44 fungiert, die Bondschicht an Positionen entfernt werden, an welchen die thermischen Durchgänge 44 die Wärmesenke berühren.
Die Vielschicht-Schaltungsplatten 100 der ersten und zweiten Ausführungsformen enthalten vier einseitige Leiterschichtfilme 21, 21a, 31. Jedoch ist natürlich die Gesamtzahl der einseitigen Leiterschichtfilme 21, 21a, 31 nicht beschränkt.
Vorstehend wurde eine Vielschicht-Schaltungsplatte und ein Verfahren zur Herstellung der Vielschicht-Schaltungsplatte offenbart. Eine Vielschicht-Schaltungsplatte, welche Elektroden lediglich auf einer Oberfläche besitzt, wird wie folgt hergestellt. Es wird eine Mehrzahl von Leiterschichten auf einem aus einem thermischen Harz gebildeten Harzfilm gebildet, um einen einseitigen Leiterschichtfilm zu bilden. Danach wird eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 24, welche durch die Leiterschichten mit einem Boden versehen sind, in dem Harzfilm gebildet. Danach wird das Zwischenschichtverbindungsmaterial in die Durchgangslöcher 24 eingebracht, um einen einseitigen Leiterschichtfilm zu bilden, welcher das Zwischenschichtverbindungsmaterial besitzt. Eine Mehrzahl von einseitigen Leiterschichtfilmen wird gebildet und derart aufgestapelt, dass Oberflächen, welche die Leiterschichten besitzen, in derselben Richtung liegen. Danach werden die einseitigen Leiterschichtfilme gepresst und erwärmt, um die Vielschicht-Schaltungsplatte fertigzustellen. Die Vielschicht-Schaltungsplatte wird unter Verwendung lediglich der einseitigen Leiterschichtfilme und unter einem einmaligen Pressen gebildet, so dass der Herstellungsprozess vereinfacht wird.

Claims

Vielschicht-Schaltungsplatte (100), die einen integrierten Körper mit mehreren einseitigen Leiterschichtfilmen (21, 21a, 31) aufweist, wobei jeder einseitige Leiterschichtfilm (21, 21a, 31) enthält: eine Harzschicht (23) aus einem thermoplastischen Harz; und mehrere Leiterschichten (22), die in einer Ebene nur auf einer Oberfläche der Harzschicht (23) angeordnet sind, wobei mindestens einer der einseitigen Leiterschichtfilme (21, 21a, 31) enthält: mehrere Durchgangslöcher (24, 24a); und ein Zwischenschichtverbindungsmaterial, das in den Durchgangslöchern (24, 24a) angeordnet ist und sich in Kontakt mit den Leiterschichten (22) befindet, wobei die Oberflächen, auf denen die Leiterschichten (22) angeordnet sind, in dieselbe Richtung zeigen; wobei einer der einseitigen Leiterschichtfilme (21, 21a, 31), der auf einer äußersten Seite des integrierten Körpers angeordnet ist und die Leiterschichten (22), die von dem integrierten Körper nach außen freigelegt sind, aufweist, als ein äußerster einseitiger Leiterschichtfilm (31) definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenschichtverbindungsmaterial aus einer leitenden Paste (50) besteht, die Leiterschichten (22) des äußersten einseitigen Leiterschichtfilms (31) Elektroden (33) bereitstellen, und wobei jede Elektrode (33) eine verarbeitete Oberflächenschicht (32) zur Verbesserung der Haftung zwischen den Elektroden (33) und einem Verbindungsmaterial enthält, das zum Verbinden einer Chipkomponente mit den Elektroden (33) verwendet wird.
Vielschicht-Schaltungsplatte (100) nach Anspruch 1, die ein wärmefreigebendes Teil enthält, das sich in Kontakt mit einer Oberfläche des integrierten Körpers befindet, wobei die Oberfläche in eine Richtung im wesentlichen derselben Richtung gegenüberliegend zeigt.
Vielschicht-Schaltungsplatte (100) nach Anspruch 3, wobei einer der einseitigen Leiterschichtfilme (21a), der sich in Kontakt mit dem wärmefreigebenden Teil befindet, die leitende Paste (50) enthält, die sich in Kontakt mit dem wärmefreigebenden Teil befindet, und wobei Wärme von dem integrierten Körper zum wärmefreigebenden Teil durch die leitende Paste (50) übertragen wird.
Vielschicht-Schaltungsplatte (100) nach Anspruch 3, wobei die leitende Paste (50) gegenüber den Leiterschichten (22) elektrisch isoliert ist, die eine elektrische Schaltung in dem integrierten Körper bilden.
Vielschicht-Schaltungsplatte (100) nach Anspruch 3, wobei sich die leitende Paste (50) in elektrischem Kontakt mit den Leiterschichten (22) befindet, die eine elektrische Schaltung in dem integrierten Körper bilden.
Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Leiterplatte (100) nach Anspruch 1, das die folgenden Schritte aufweist: Stapeln mehrerer einseitiger Leiterschichtfilme (21, 21a, 31), um einen gestapelten Körper mit den einseitigen Leiterschichtfilmen (21, 21a, 31) auszubilden, wobei jeder einseitige Leiterschichtfilm (21, 21a, 31) enthält: eine Harzschicht (23) aus einem thermoplastischen Harz; und mehrere Leiterschichten (22), die in einer Ebene nur auf einer Oberfläche der Harzschicht (23) angeordnet sind, wobei mindestens einer der einseitigen Leiterschichtfilme (21, 21a, 31) enthält: mehrere Durchgangslöcher (24, 24a); und ein Zwischenschichtverbindungsmaterial, das in die Durchgangslöcher (24, 24a) gepackt ist und sich in Kontakt mit den Leiterschichten (22) befindet, wobei die einseitigen Leiterschichtfilme (21, 21a, 31) derart gestapelt werden, dass die Oberflächen, auf denen die Leiterschichten (22) angeordnet sind, in dieselbe Richtung zeigen; und Integrieren der gestapelten einseitigen Leiterschichtfilme (21, 21a, 31) durch Pressen und Aufheizen des gestapelten Körpers, um einen integrierten Körper mit den einseitigen Leiterschichtfilmen (21, 21a, 31) nach dem Schritt des Stapelns auszubilden; und Definieren einer der einseitigen Leiterschichtfilme (21, 21a, 31), der auf einer äußersten Seite des integrierten Körpers angeordnet ist und die Leiterschichten (22), die nach außen von dem integrierten Körper freigelegt sind, aufweist, als einen äußersten einseitigen Leiterschichtfilm (31); dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenschichtverbindungsmaterial aus einer leitenden Paste (50) besteht, die Leiterschichten (22) des äußersten einseitigen Leiterschichtfilms (31) Elektroden (33) bereitstellen, und das Verfahren außerdem aufweist: Ausbilden einer verarbeiteten Oberflächenschicht (32) auf einer Oberfläche einer der Elektroden (33) zum Verbessern der Haftung zwischen den Elektroden (33) und einem Verbindungsmaterial, das zum Verbinden einer Chipkomponente mit den Elektroden (33) verwendet wird, vor dem Schritt des Stapelns.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der gestapelte Körper im Schritt des Integrierens mit einer Temperatur aufgeheizt wird, bei der das thermoplastische Harz einen Elastizitätsmodul von 1–1000 MPa aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei zwei der Leiterschichten (22), die durch eine der Harzschichten (23) in dem gestapelten Körper getrennt sind, durch die leitende Paste (50) durch Pressen und Aufheizen des gestapelten Körpers im Schritt des Integrierens elektrisch miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei ein wärmefreigebendes Teil (46) auf eine Oberfläche des gestapelten Körpers im Schritt des Stapelns gestapelt wird, wobei die Oberfläche in eine Richtung gegenüber derselben Richtung zeigt, und wobei das wärmefreigebende Teil in dem Schritt des Integrierens mit dem gestapelten Körper gepresst und aufgeheizt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei mehrere thermische Durchgänge (44), die die leitende Paste (50) enthalten, in einem der einseitigen Leiterschichtfilme (21a), mit dem das wärmefreigebende Teil verbunden ist, ausgebildet sind, wobei die leitende Paste (50) der thermischen Durchgänge (44) mit dem wärmefreigebenden Teil im Schritt des Integrierens verbunden wird, um Wärme von dem integrierten Körper zum wärmefreigebenden Teil durch das Zwischenschichtverbindungsmaterial (50) der thermischen Durchgänge (44) zu übertragen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Leiterschichten (22) in dem einseitigen Leiterschichtfilm (21a), mit dem das wärmefreigebende Teil verbunden ist, mit dem wärmefreigebenden Teil mittels der leitenden Paste (50) der thermischen Durchgänge (44) im Schritt des Integrierens thermisch verbunden werden.