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Dokumentenidentifikation DE69926939T2 13.07.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0000948247
Titel Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte
Anmelder Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Asai, Tsutomu, Ageo-shi, Saitama 362-0021, JP;
Kuwako, Fujio, Urawa-shi, Saitama 338-0805, JP;
Obata, Shinichi, Kitaadachi-gun, Saitama 362-0802, JP
Vertreter Wilhelms, Kilian & Partner, 81541 München
DE-Aktenzeichen 69926939
Vertragsstaaten AT, BE, DE, ES, FI, FR, GB, IT, LU, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 30.03.1999
EP-Aktenzeichen 991065327
EP-Offenlegungsdatum 06.10.1999
EP date of grant 31.08.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.07.2006
IPC-Hauptklasse H05K 3/46(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte, insbesondere betrifft sie ein Verfahren, in dem in einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte unter Verwendung eines Lasers leicht ein Durchgangsloch gebildet wird, wobei die Haftung zwischen einem äußeren Leiter aus plattiertem Kupfer (einer Kupferschicht) und einem isolierenden Harz (einer warmaushärtenden Harzschicht), welche zwischen dem äußeren Leiter und dem inneren Leiter vorliegt, wie in dem Oberbegriff von Anspruch 1 beschrieben, verbessert ist. Ein derartiges Verfahren ist aus A. Kestenbaum el al.: "Laser drilling of microvias in epoxy-glass printed circuit boards" IEEE TRANSACTIONS ON COMPONENTS, HYBRIDS, AND MANUFACTURING TECHNOLOGY., Vol. 13, No. 4. Dezember 1990, Seiten 1055–1062, XP000176849 New York, USA, bekannt.

Hintergrund der Erfindung

Da elektronische Geräte mit höherer Leistung kleiner und leichter werden, ist es notwendig, die Breite von Leitungen und den Durchmesser von Durchgangslöchern, welche die Schichten in mehrschichtigen gedruckten Leiterplatten verbinden, zu reduzieren. Es ist extrem schwierig, mechanisches Bohren zur Bildung von Löchern unter etwa 200 &mgr;m Durchmesser zu verwenden; zur Erzeugung solcher kleinen Löcher werden Laser verwendet.

Ein Kohlenstoffdioxidlaser kann Löcher mit hoher Geschwindigkeit in organischen Substanzen, wie Epoxidharz und Polyimidharz, erzeugen. Derartige Laser werden allgemein bei der Herstellung gedruckter Leiterplatten verwendet. Jedoch ist das Ausbilden von Löchern in dicker Kupferfolie schwierig, da die Kupferfolie den Laserstrahl reflektiert. Um dieses Problem zu lösen, wird, wie in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4-3676 vorgeschlagen, ein Loch durch die Kupferfolie geätzt, welches den gleichen Durchmesser wie das zu erzeugende Durchgangsloch aufweist. Dann wird der Laserstrahl verwendet, um das Loch durch das organische Substrat zu bilden, wobei der Durchmesser des Strahls größer ist als der des Durchgangslochs.

Da es in dem Verfahren der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4-3676 notwendig ist, ein Loch mit dem gleichen Durchmesser durch die Kupferfolie zu ätzen und anschließend mit dem Laserstrahl zu bestrahlen, um das Durchgangsloch zu bilden, muss das Ätzen zweimal durchgeführt werden, d.h. zunächst zur Bildung des Durchgangslochs in der Kupferfolie und danach zur Bildung des Leitermusters. Das wiederholte Ätzen in einem derartigen Verfahren führt zu einem beträchtlichen Verlust der Produktivität. Dies ist vergleichbar mit der Anwendung konventionellen mechanischen Bohrens, bei dem das Ätzen lediglich einmal durchgeführt wird, nämlich zur Bildung des Leitermusters. Außerdem ist es nicht leicht, ein Loch derart in einen äußeren Leiter zu ätzen, dass das Loch mit der inneren Kontaktfläche fluchtet, da eine äußerst akkurate Ausrichtung erforderlich ist.

In einem anderen Verfahren werden die Oberflächen einer inneren isolierenden Trennplatte, welche innere Leitermuster aufweist, mit einem isolierenden Harz beschichtet, Löcher in dem Harz durch Laserstrahlen erzeugt und dann die Harzoberflächen direkt mit Kupfer plattiert, um eine äußere Kupferschicht zu bilden. Dabei wird lediglich eine einzige Kupferschicht abgelagert. In diesem Verfahren ist es jedoch notwendig, die Oberflächen der isolierenden Harzschichten, die durch Auftragen des isolierenden Harzes gebildet werden, aufzurauen, um eine ausreichende Haftfestigkeit zwischen dem plattierten Kupfer und der isolierenden Harzschicht zu erhalten. Das Aufrauen der isolierenden Harzoberflächen kann jedoch oftmals keine ausreichende Haftfestigkeit zwischen der Kupferschicht und der isolierenden Harzschicht liefern.

Die vorliegende Erfindung löst die obigen Probleme aus dem Stand der Technik und stellt ein Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger gedruckter Leiterplatten zur Verfügung, in dem Durchgangslöcher leicht mit einem Laser gebildet werden, und die Haftung zwischen dem äußeren Leitermuster, welches von der plattierten Kupferschicht gebildet wird, und der isolierenden Harzschicht zwischen dem äußeren Leitermuster und dem inneren Leitermuster verbessert ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Durch umfassende Studien der Erfinder betreffend die oben genannten Probleme des Standes der Technik stellte sich heraus, dass durch ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte gemäß Anspruch 1 ein Loch schnell in der äußeren Kupferschicht und der isolierenden Harzschicht gebildet werden kann, ohne das innere Leitermuster zu beschädigen.

Spezifische Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 7.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt die Stufen (i)–(v) eines Flächen-Galvanisierungsverfahrens zur Herstellung einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung.

2 zeigt die Stufen (i)–(vi) eines Leiterbild-Galvanisierungsverfahrens oder Semi-Additivverfahrens zur Herstellung einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen

Im Folgenden wird das Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben.

1 zeigt die Stufen eines Flächen-Galvanisierungsverfahrens zur Herstellung einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt die Stufen eines Leiterbild-Galvanisierungsverfahrens zur Herstellung einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesen 1 und 2 sind eine Kupferfolie 1, eine isolierende Harzschicht 2, ein inneres Leitermuster (Stromkreis) 3, eine innere Harzschicht 4, ein (Durchgangs-)Loch 5, eine äußere Kupferschicht 6, ein äußeres Leitermuster (Stromkreis) 7, ein Ätzresistmuster 8 und eine Kontaktfläche 9 dargestellt.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger gedruckter Leiterplatten wird zunächst eine mehrschichtige Platte (a) hergestellt, indem ein innerer Kern, der ein inneres Leitermuster 3 umfasst, und eine äußere Schicht aus Kupferfolie 1 mit einer organischen isolierenden Schicht 2 zwischen dem inneren Leitermuster und der äußeren Schicht aus Kupferfolie laminiert werden (siehe 1(i)). Der in 1(i) dargestellte innere Kern umfasst zwei innere Leitermuster 3 und eine innere Harzschicht 4.

Die Laminierung des inneren Kerns, welcher das innere Leitermuster 3 umfasst, und der äußeren Schicht aus Kupferfolie 1 mit der isolierenden Harzschicht 1 wird beispielsweise durch folgendes Verfahren durchgeführt.

  • 1) Ein warmaushärtender Harzlack wird auf eine Oberfläche einer äußeren Schicht einer ultradünnen Kupferfolie, die von einem Träger getragen wird (ein Trägerteil), aufgetragen, wobei die äußere Schicht aus ultradünner Kupferfolie, die eine Dicke von nicht mehr als 7 &mgr;m, bevorzugt nicht mehr als 4 &mgr;m, und nicht mehr als einem Fünftel der Dicke des inneren Leitermusters aufweist, auf den Träger (beispielsweise eine Trägermetallfolie), welcher eine organische Trennschicht aufweist, laminiert wird, um die warmaushärtende Harzschicht (isolierende Harzschicht) 2 zu bilden. Dann wird die warmaushärtende Harzschicht 2 für 5–20 Minuten auf eine Temperatur von 140–150°C bis zu einem halb gehärteten Zustand (B-Stadium) erhitzt, um eine Verbundkupferfolie herzustellen. Als Basispolymeres des warmaushärtenden Harzlackes kann beispielsweise Epoxidharz (beispielsweise Epicote 1001, hergestellt von Yuka Shell Co., Ltd.) und Ähnliches verwendet werden. Bei dem warmaushärtenden Harzlack zur Bildung der warmaushärtenden Harzschicht 2 kann es sich um eine Epoxidharzzusammensetzung handeln, welche das Epoxidharz, Dicyandiamid als Härtungsmittel, einen Härtungsbeschleuniger (beispielsweise 2E4MZ, hergestellt von Shikoku Kasei Co., Ltd.) und Methylethylketon als Lösungsmittel enthält. Die Epoxidharzzusammensetzung kann durch geeignetes Mischen der obigen Komponenten hergestellt werden. Alternativ kann als warmaushärtende Harzschicht ein Prepreg, hergestellt durch Imprägnieren einer Fasermatrix, wie Glasfasergewebe, Aramidpapier oder Ähnlichem, mit einem warmaushärtenden Harz, oder eine warmaushärtende Harzfolie verwendet werden. Die Dicke der warmaushärtenden Harzschicht 2 liegt bevorzugt in einem Bereich von 20–200 &mgr;m. Wenn die warmaushärtende Harzschicht 2 dünner als 20 &mgr;m ist, können keine ausreichende Isolation und Haftfestigkeit zwischen den Schichten erreicht werden. Wenn die warmaushärtende Harzschicht 2 dicker als 200 &mgr;m ist, ist es schwierig, ein Loch mit einem kleinen Durchmesser auszubilden.

    Die beschichtete Verbundkupferfolie mit der warmaushärtenden Harzschicht 2 in dem halb gehärteten Zustand wird auf eine oder beide der gegenüberliegenden Oberflächen des inneren Kerns derart aufgetragen, dass die Harzseite der Verbundkupferfolie als Haftungsfläche verwendet wird; dann wird unter Erwärmen und Pressen bei einer Temperatur von etwa 150–200°C laminiert.

    Als Nächstes wird von der so erhaltenen mehrschichtigen Platte der Träger entfernt, beispielsweise durch Abziehen oder Ätzen, wodurch eine mehrschichtige Platte (a) wie in 1(i) dargestellt, erhalten wird.
  • 2) Alternativ kann die mehrschichtige Platte in 1(i) hergestellt werden, indem das warmaushärtende Harz auf die äußere Schicht aus Kupferfolie ohne einen Träger auf die gleiche Weise wie oben beschrieben aufgetragen wird, wobei die Kupferfolie eine Dicke von nicht weniger als 7 &mgr;m aufweist, die Kupferfolie auf eine oder beide gegenüberliegende Oberflächen des inneren Kerns laminiert wird, anschließend heiß gepresst wird und dann die Kupferfolie teilweise durch Ätzen aufgelöst wird, um die Dicke der äußeren Schicht aus Kupferfolie auf 7 &mgr;m oder weniger und auf nicht mehr als ein Fünftel der Dicke des inneren Leitermusters zu reduzieren.
  • 3) Die mehrschichtige Platte in 1(i) kann ebenso hergestellt werden, indem das warmaushärtende Harz auf eine äußere Schicht aus Kupferfolie mit einem Träger auf die gleiche Weise wie oben beschrieben aufgetragen wird, wobei die Kupferfolie eine Dicke von nicht mehr als 7 &mgr;m aufweist, die Kupferfolie auf eine oder beide gegenüberliegende Oberflächen des inneren Kerns laminiert wird, anschließend heiß gepresst wird, der Träger durch Ätzen oder Abziehen entfernt wird, und dann teilweise durch Ätzen aufgelöst wird, um die Dicke der äußeren Schicht aus Kupferfolie auf 7 &mgr;m oder weniger und nicht mehr als ein Fünftel der Dicke des inneren Leitermusters zu reduzieren.

Obwohl ultradünne Kupferfolie mit einer Dicke von 7 &mgr;m oder weniger ohne Verwendung eines Trägers verwendet werden kann, ist es schwierig, die Kupferfolie zu handhaben, ohne Runzeln oder Falten zu erzeugen. Ebenso ist es im allgemeinen schwierig, eine ultradünne Kupferfolie ohne Träger zu erhalten, wenn die Folie eine Dicke von 7 &mgr;m oder weniger aufweist.

In der vorliegenden Erfindung sollte die Dicke der Kupferfolie für die äußere Schicht nicht mehr als 7 &mgr;m und nicht mehr als ein Fünftel der Dicke des inneren Leitermusters betragen. Wenn die Dicke der Kupferfolie, die als äußere Schicht verwendet wird, ein Fünftel des inneren Leitermusters übersteigt, werden nicht nur die isolierende Harzschicht, sondern ebenso das innere Leitermuster beschädigt, wenn mit einem Laserstrahl, insbesondere einem Kohlendioxidlaserstrahl, gleichzeitig in der äußeren Schicht aus Kupferfolie und der isolierenden Harzschicht ein Loch erzeugt wird. Wenn die Dicke der Kupferfolie 7 &mgr;m übersteigt, werden während der Bestrahlung mit dem Laserstrahl viele Formgrate in der äußeren Schicht aus Kupferfolie erzeugt, was zu einer instabilen Lochform führt.

Wenn die Dicke der äußeren Schicht aus Kupferfolie erhöht wird, muss die Energie des Lasers zur Bildung eines Lochs erhöht werden. Die erhöhte Energiezufuhr führt zu einer Temperaturerhöhung. Im Ergebnis kann das Harz zwischen der äußeren Schicht aus Kupferfolie und dem inneren Leitermuster schwer beschädigt werden. Es ist möglich, die Dicke der inneren Leitermuster zu erhöhen, um Wärme zu streuen; wenn jedoch die inneren Leitermuster eine Dicke über 35 &mgr;m aufweisen, wird, wenn die Dicke der äußeren Schicht aus Kupferfolie 7 &mgr;m übersteigt, die auf das Harz übertragene Energie zu hoch, wodurch die Peripherie des Loches anschwillt. Dieses Anschwellen wird durch Schmelzen und thermische Zersetzung des Harzes verursacht und ist nicht wünschenswert, da dies ein Grund sein kann, die gedruckte Leiterplatte zurückzuweisen. Aus diesem Grund sollte die Dicke der äußeren Schicht aus Kupferfolie nicht mehr als 7 &mgr;m und nicht mehr als ein Fünftel der Dicke der inneren Stromkreise betragen.

Als isolierende Harzschicht zum Verbinden des inneren Leitermusters und der äußeren Schicht aus Kupferfolie können beispielsweise Epoxid-imprägniertes Aramidpapier (z.B. "Thermount", hergestellt von Dupont Co., Ltd.), Epoxidharz-Klebefolie (z.B. "AS3000", hergestellt von Hitachi Kasei Co., Ltd.) oder Ähnliches verwendet werden.

Die beschichtete Verbundkupferfolie, welche durch Auftragen eines Harzes auf die Kupferfolie des Komposits hergestellt wird, kann wie oben beschrieben verwendet werden. Als Harz können verschiedene warmaushärtende Harze, wie Epoxy-, Polyimid-, Polyphenylenether-, BT-Harz und Ähnliches verwendet werden. Für mehrschichtige gedruckte Leiterplatten zur allgemeinen Verwendung ist Epoxidharz in Anbetracht sowohl der Kosten als auch der Leistung am geeignetesten.

Als innere Harzschicht 4 in der vorliegenden Erfindung können verschiedene Typen isolierender Schichten verwendet werden, wie beispielsweise Glas-Epoxid-, Glas-Polyimid-, Glas-Polyester-, Aramid-Epoxid-Komposits und Ähnliche. Es ist notwendig, dass das innere Leitermuster des inneren Kerns, auf den die äußere Schicht aus Kupferfolie mit dem Harz laminiert wird, eine Dicke von nicht weniger als dem Fünffachen der äußeren Schicht aus Kupferfolie aufweist. Wenn die Dicke des inneren Leitermusters weniger als das Fünffache der Dicke der ultradünnen Kupferfolie beträgt, kann das innere Leitermuster nicht der Hitze standhalten, die durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl zur Bildung eines Lochs erzeugt wird, wodurch im Ergebnis das Leitermuster schwer beschädigt werden kann, und die innere Harzschicht unter dem inneren Leitermuster anschwellen kann.

Die Durchgangslöcher 5 werden sowohl in der äußeren Schicht aus Kupferfolie 1 als auch in der isolierenden Harzschicht 2 gleichzeitig durch Bestrahlen der mehrschichtigen Platte (a) mit dem Laserstrahl, wie in 1(i) dargestellt, gebildet, wodurch eine mehrschichtige Platte (b) mit einem Loch erhalten wird (siehe 1(ii)). Bevorzugt wird ein Kohlendioxidlaser verwendet; die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Laser beschränkt. Nach Bildung des Loches durch Bestrahlung mit dem Laserstrahl kann gegebenenfalls eine Behandlung zur Entfernung von Verschmutzungen durchgeführt werden.

Nach Bildung jedes Durchgangsloches 5 wird die mehrschichtige Platte (b) mit dem Loch unter Verwendung einer Kupferpyrophospat-Galvanisierungslösung (beispielsweise OPC-750 Electroless Copper Plating Solution, hergestellt von Okuno Seiyaku Co., Ltd.) bei einer Lösungstemperatur von 20–25°C für 15–20 Minuten einer chemischen Beschichtung unterzogen, wodurch ein chemischer Kupferniederschlag mit einer Dicke von etwa 0,1 &mgr;m gebildet wird. Die chemisch abgeschiedene Kupferschicht wird ebenso auf der Harzoberfläche jedes Durchgangsloches 5 ausgebildet. Danach kann eine Galvanisierungslösung, enthaltend 30–100 g/l Kupfer und 50–200 g/l Schwefelsäure, bei einer Temperatur von 30–80°C mit einer Kathodenstromdichte von 10–100 A/dm2 verwendet werden, um eine äußere Kupferschicht 6 mit einer Dicke von 5–35 &mgr;m, wie in 1(iii) dargestellt, zu bilden. Die äußere Kupferschicht 6 wird ebenso auf der Harzoberfläche des Durchgangsloches 5 galvanisch abgeschieden. Die äußere Schicht aus Kupferfolie 1 besitzt eine starke Haftfestigkeit mit der isolierenden Harzschicht 2. Da die äußere Kupferschicht 6 eine starke Haftfestigkeit zu der äußeren Schicht aus Kupferfolie aufweist, ist somit die Haftfestigkeit zwischen der isolierenden Harzschicht und der äußeren Kupferschicht 6 höher als wenn die äußere Kupferschicht 6 direkt auf der Harzschicht 2 galvanisch abgeschieden würde.

In einem typischen Verfahren wird ein Photoresist (beispielsweise Microposit 2400, hergestellt von Shiplay Co., Ltd.) auf die Oberfläche der äußeren Kupferschicht 6 bis zu einer Dicke von etwa 7 &mgr;m aufgetragen und getrocknet. Anschließend wird das Photoresist Bestrahlung durch eine Photomaske mit einem vorbestimmten Leitermuster ausgesetzt, um einen exponierten Teil und einen nicht exponierten Teil zu bilden. Nach der Bestrahlung wird das Photoresist unter Verwendung 10%iger KOH-Lösung entwickelt, wodurch Kupfer teilweise exponiert wird und ein Resistmuster 8 bildet (siehe 1(iv)). Das exponierte Kupfer wird dann unter Verwendung einer Lösung, enthaltend 100 g/l CuCl2 und 100 g/l freie Salzsäure, bei einer Temperatur von 50°C säuregeätzt, um die äußere Schicht aus Kupferfolie 1 und die äußere Kupferschicht 6 teilweise aufzulösen, wodurch das äußere Leitermuster 7 gebildet wird. Das so erhaltene äußere Leitermuster 7 ist elektrisch mit einer Kontaktfläche 9 in dem inneren Leitermuster 3 verbunden.

Schließlich wird das auf jedes äußere Leitermuster 7 aufgetragene Photoresist bei einer Temperatur von 50°C unter Verwendung 3%iger NaOH-Lösung entfernt, wodurch eine mehrschichtige gedruckte Leiterplatte, wie in 1(v) dargestellt, erhalten wird.

Die Dicke der äußeren Schicht aus Kupferfolie 1 ist besonders dünn, wodurch die Ätzleistung bemerkenswert verbessert wird und ein feines Leitermuster leicht hergestellt werden kann.

Als weiteres Verfahren wird ein Leiterbild-Galvanisierungsverfahren oder ein Semi-Additivverfahren, wie in 2 dargestellt, beschrieben. Die 2(i) und (ii) entsprechen den 1(i) beziehungsweise (ii). Auf die mehrschichtige Platte (b) mit einem Durchgangsloch 5 wird ein Photoresist aufgetragen oder laminiert und durch eine Photomaske exponiert und anschließend entwickelt, wodurch ein Photoresistmuster 8 gebildet wird. Dieses exponiert die äußere Schicht aus Kupferfolie 1 an der/den Position(en), die dem äußeren Leitermuster entsprechen, und das innere Leitermuster entsprechend einer Kontaktfläche 9 (siehe 2(iii)). Die Kupferschicht 6 wird durch chemisches Beschichten und anschließendes Galvanisieren, wie oben beschrieben, hergestellt, wodurch eine äußere Kupferschicht 6 gebildet wird, die sowohl das innere als auch das äußere Leitermuster kontaktiert (siehe 2(iv)). Bei Entfernen des Photoresists unter Verwendung 3%iger NaOH-Lösung nach den Galvanisierungsstufen wird das Leitermuster 7 gebildet und die äußere Schicht aus Kupferfolie 1 auf der Harzschicht 2 zwischen den Kupferleitungen exponiert (siehe 2(v)).

Da die äußere Schicht aus Kupferfolie 1 in der vorliegenden Erfindung sehr dünn ist im Vergleich zu dem äußeren Leitermuster 7, ist es möglich, die äußere Schicht aus Kupferfolie zwischen den Leitungen zu entfernen, ohne das äußere Leitermuster 7 durch Verzinnung zu schützen, da bei Verwendung einer Säureätzlösung, wie beispielsweise Kupferchlorid oder Eisenchlorid, nur eine kurze Zeit erforderlich ist (siehe 1(v)). Die Unterätzung der Leitungen wird reduziert und die Genauigkeit der Leitermuster verbessert.

Die vorliegende Erfindung kann ebenso auf einen inneren Kern mit drei oder mehreren Schichten angewendet werden. Zudem kann eine Schicht, in der ein Durchgangsloch durch einen Laser wie oben beschrieben gebildet wurde, mehrlagig ausgebildet werden, indem die Stufen der Laminierung, der Bildung eines Loches durch einen Laser, der Plattierung und der Musterbildung wiederholt werden. Aus diesem Grund kann die vorliegende Erfindung auf die Herstellung von mehrlagigen gedruckten Leiterplatten mit jeglicher Anzahl von Schichten angewendet werden.

Nachdem die ultradünne Kupferfolie, die von einem Träger getragen wird, in der vorliegenden Erfindung an den inneren Kern gebunden und der Träger entfernt wurde, kann eine feine Aufrauungsbehandlung auf der äußeren Oberfläche der Kupferfolie unter Verwendung bekannter Verfahren, wie Schwarzoxid-Behandlung, eine Behandlung zur Herstellung roten Kupferoxids oder eine "MECetchBOND"-Behandlung, hergestellt von Meck Co., Ltd., durchgeführt werden, um die Absorption des Lasers zu verbessern und die Bildung des Loches mit dem Laser zu erleichtern.

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Laser ist nicht besonders eingeschränkt; es können verschiedene Kohlendioxidlaser, wie beispielsweise NLC-1B21, hergestellt von Hitachi Seiko Co., Ltd., IM-PACT MODEL L500, hergestellt von Sumitomo Juki Co., Ltd., oder ML 505DT, hergestellt von Mitshubishi Denki Co., Ltd., verwendet werden.

Wirkung der Erfindung

Wie oben beschrieben, können gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung mehrschichtiger gedruckter Leiterplatten Durchgangslöcher direkt gebildet werden, ohne zunächst vor der Bestrahlung mit einem Laserstrahl ein Loch auf der Oberfläche der Kupferfolie zu bilden; im Ergebnis wird die Produktivität der mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte beträchtlich verbessert.

Die vorliegende Erfindung wir im Folgenden anhand der Beispiele und Vergleichsbeispiele genauer beschrieben.

Beispiel 1

Die in Tabelle 1 angegebene Epoxidharzzusammensetzung wurde auf eine Oberfläche einer ultradünnen Kupferfolie, die von einem Träger getragen wurde (Trägerkupferfolie), aufgetragen, wobei eine organische Trennschicht (Carboxybenzotriazol) zwischen der Trägerkupferfolie und der ultradünnen Kupferfolie vorlag (Dicke der Trägerkupferfolie: 35 &mgr;m, Dicke der ultradünnen Kupferfolie: 4 &mgr;m). Die Dicke der Epoxidharzzusammensetzung betrug 60 &mgr;m. Die beschichtete Kupferfolie wurde in einem Ofen 8 Minuten bei einer Temperatur von 135°C bis zum halb gehärteten Zustand getrocknet, wodurch eine beschichtete Verbundkupferfolie erhalten wurde.

Tabelle 1

Als Nächstes wurden unter Verwendung konventioneller Verfahren innere Leitermuster mit einer Dicke von 18 &mgr;m auf den gegenüberliegenden Oberflächen einer FR-4-Matrix (R-1766, hergestellt von Matsushita Denko Co., Ltd.) mit einer Dicke von 0,5 mm ausgebildet, wodurch ein innerer Kern erhalten wurde. Dann wurden die Leitermuster einer Schwarzoxid-Behandlung unterzogen. Die harzbeschichtete Verbundkupferfolie wurde auf jede der gegenüberliegenden Oberflächen der inneren Leitermuster derart laminiert, dass sich die Harzoberfläche zwischen der ultradünnen Kupferfolie und dem inneren Leitermuster befand. Die Laminierung wurde 60 Minuten bei einer Temperatur von 180°C und unter einem Druck von 20 kg/cm2 unter Verwendung einer Vakuumpresse durchgeführt. Nach Abziehen des Trägerteils von der Kupferfolie wurde eine vierschichtige Platte mit eingebetteten inneren Leitermustern erhalten.

Es wurden vier Impulse eines Kohlendioxidlasers (ML 505DT, hergestellt von Mitsubishi Denki Co., Ltd.) bei einer vorbestimmten Position auf die Kupferfolienoberfläche der äußeren Schicht der oben beschriebenen vierschichtigen Platte ausgesendet und dadurch ein Loch gebildet. Der Durchmesser des Laserstrahls betrug 220 &mgr;m, der elektrische Strom betrug 12A und die Pulsbreite 50 &mgr;sec.

Beispiel 2

Eine Kupferfolie mit einer Dicke von 35 &mgr;m wurde auf jede der gegenüberliegenden Oberflächen einer FR-4-Matrix (R-1766, hergestellt von Matsushita Denko Co., Ltd.) mit einer Dicke von 0,5 mm als Kernmaterial laminiert. Unter Verwendung konventioneller Verfahren wurden innere Leitermuster aus der Kupferfolie gebildet, anschließend wurde eine Schwarzoxid-Behandlung durchgeführt.

Als Nächstes wurden zwei Lagen einer Kupferfolie mit einem Aluminiumträger (UTC40E9, hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.), die durch galvanisches Abscheiden von Kupfer mit einer Dicke von 9 &mgr;m auf einem 40 &mgr;m dicken Aluminiumträger hergestellt worden waren, auf die inneren Leitermuster mit einer dazwischenliegenden Isolierschicht aus FR-4-Glas-Epoxy-Prepreg (R-1661, hergestellt von Matsushita Denko Co., Ltd.) mit einer Dicke von 0,1 mm laminiert. Nach dem Laminieren unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 wurde alkalisches Ätzen mit 5%iger NaOH-Lösung angewendet, um den Aluminiumträger aufzulösen, wodurch eine vierschichtige Platte mit eingebetteten inneren Leitermustern hergestellt wurde.

Als Nächstes wurde eine Kupferchloridlösung auf die vierschichtige Platte aufgetragen und die gesamte Oberfläche der äußeren Kupferfolie bis zu einer Dicke von 4 &mgr;m teilweise aufgelöst.

Es wurden sieben Schüsse eines Laserstrahls auf eine vorbestimmte Position der äußeren Kupferfolienoberfläche wie in Beispiel 1 ausgesendet, um ein Loch zu bilden.

Vergleichsbeispiel 1

Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass Kupferfolie (3EC, hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.) mit einer Dicke von 9 &mgr;m anstelle der in Beispiel 1 verwendeten ultradünnen Kupferfolie mit einem Träger als äußere Kupferfolie verwendet wurde. Epoxidharz wurde auf die Oberfläche der Folie wie in Beispiel 1 aufgetragen, um eine mit Harz beschichtete Kupferfolie zu erhalten.

Als Nächstes wurden innere Leitermuster mit einer Dicke von 35 &mgr;m auf den gegenüberliegenden Oberflächen einer FR-4-Matrix (R-1766, hergestellt von Matsushita Denko Co., Ltd.) mit einer Dicke von 0,5 mm aufgebildet, um einen inneren Kern zu erhalten; dann wurde eine Schwarzoxid-Behandlung durchgeführt. Die mit Harz beschichtete Kupferfolie wurde auf jede der gegenüberliegenden Oberflächen der inneren Leitermuster des inneren Kerns derart laminiert, dass die Harzoberfläche an die inneren Leitermuster angrenzte; anschließend wurden die gleichen Stufen wie in Beispiel 1 durchgeführt, wodurch eine vierlagige Platte mit eingebetteten inneren Leitermustern erhalten wurde.

Obwohl acht Impulse eines Kohlenstoffdioxidlasers unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 auf eine vorbestimmte Position der äußeren Schicht aus Kupferfolie angewendet wurden, war die Form der Durchgangslöcher ungleichmäßig, und an manchen Positionen konnte kein Loch gebildet werden. Wenn die Anzahl der Impulse erhöht wurde, wurde das Harz durch die Wärme des Lasers schwer beschädigt. Selbst wenn ein Durchgangsloch gebildet werden konnte, wurde in dem Harz zwischen der Kupferfolie und der Harzmatrix ein größeres Loch im Vergleich zu der Öffnung in der Kupferfolienoberfläche gebildet, das heißt, die Kupferfolie wurde unterschnitten, was zu beträchtlichen Schwierigkeiten bei der Plattierung des Lochs in den nachfolgenden Stufen führte.

Vergleichsbeispiel 2

Zwei Lagen FR4-Glas-Epoxy-Prepreg (R-1661, hergestellt von Matsushita Denko Co. Ltd.,) mit einer Dicke von 0,1 mm wurden auf die raue Oberflächenseite einer Kupferfolie (3EC, hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.) mit einer Dicke von 9 &mgr;m gelegt. Eine weitere Lage Kupferfolie mit einer Dicke von 9 &mgr;m wurde auf die FR4-Glas-Epoxy-Prepreg-Lagen mit ihrer rauen Oberfläche in Richtung Prepreg gelegt. Die überlagerten Lagen aus FR-4-Glas-Epoxy-Prepreg und Kupferfolien wurden 60 Minuten bei einer Temperatur von 180°C und unter einem Druck von 15 kg/cm2 mittels einer Vakuumpressvorrichtung laminiert, wodurch eine doppelseitige Platte erhalten wurde, bei der die Kupferfolien auf die Außenseite eines FR-4-Prepregs laminiert waren.

Nach Ausbildung innerer Leitermuster mit einer Dicke von 9 &mgr;m auf den gegenüberliegenden Oberflächen der Kupferfolie der doppelseitigen Platte unter Verwendung der gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 wurde eine Schwarzoxid-Behandlung durchgeführt. Dann wurde unter Verwendung der harzbeschichteten ultradünnen (4 &mgr;m) Kupferfolien mit einem Träger, die wie in Beispiel 1 hergestellt worden waren, auf jede der gegenüberliegenden Oberflächen der Stromkreise unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 laminiert. Nach Abziehen des Trägers wurde eine vierschichtige Platte mit eingebetteten inneren Leitermustern erhalten.

Es wurde die gleiche Anzahl von Impulsen eines Laserstrahls unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 an vorbestimmten Positionen der äußeren Schicht der Kupferfolienoberfläche der vierschichtigen Platte angewendet.

In ihrem Aussehen glichen die Löcher denen, die in Beispiel 1 gebildet worden waren. In einem Querschnitt wurde jedoch zwischen den inneren Leitermustern und der inneren Harzschicht an den Stellen, wo Laserbestrahlung stattgefunden hatte, Delaminierung beobachtet. Diese Delaminierung entwickelte sich aufgrund der Wärme der Zinnaufschmelzung weiter und könnte letztendlich zu einem Brechen in den Leitungswegen durch die Löcher führen, was ein schwerwiegender Fehler wäre.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen gedruckten Leiterplatte, welches:

    (a) das Laminieren eines inneren Kerns (4) mit einem inneren Leitermuster (3) und einer äußeren Schicht (1) aus Kupferfolie mit einer organischen isolierenden Harzschicht (2) zwischen dem inneren Leitermuster (3) und der äußeren Schicht (1) aus Kupferfolie zum Erhalt einer mehrschichtigen Platte,

    (b) das Ausbilden eines Lochs (5) in der in Stufe (a) hergestellten mehrschichtigen Platte und

    (c) das elektrische Verbinden der äußeren Schicht (1) aus Kupferfolie mit dem inneren Leitermuster (3) umfasst,

    (d) wobei das Loch (5) gleichzeitig in der äußeren Schicht (1) aus Kupferfolie und der organischen isolierenden Schicht (2) durch Laserbestrahlung ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass

    (e) die Dicke der äußeren Schicht (1) aus Kupferfolie nicht mehr als 4 &mgr;m und nicht mehr als 1/5 der Dicke des inneren Leitermusters (3) beträgt.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei in Stufe (a) eine äußere Schicht (1) aus ultradünner Kupferfolie auf einem Träger auf den inneren Kern (4), welcher das innere Leitermuster (3) mit einem dazwischen liegenden organischen isolierenden Harz umfasst, laminiert wird, und der Träger entfernt wird.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei in Stufe (a) eine äußere Schicht (1) aus Kupferfolie auf einem Träger auf den inneren Kern (4) laminiert wird, wobei die Dicke der äußeren Schicht (1) aus Kupferfolie nicht mehr als 4 &mgr;m beträgt, der Träger entfernt wird, und die äußere Schicht (1) aus Kupferfolie teilweise aufgelöst wird, um die Dicke auf nicht mehr als 4 &mgr;m zu reduzieren.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 3, wobei nach dem Laminieren einer äußeren Schicht (1) aus Kupferfolie mit einer Dicke von 4 &mgr;m oder mehr auf den inneren Kern (4) die äußere Schicht (1) aus Kupferfolie teilweise durch Ätzen aufgelöst wird, um ihre Dicke auf nicht mehr als 4 &mgr;m zu reduzieren, wobei die Dicke nicht mehr als 1/5 der Dicke des inneren Leitermusters (3) beträgt.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei in Stufe (a) ein warmaushärtendes Harz auf die äußere Schicht (1) aus Kupferfolie aufgetragen wird, das warmaushärtende Harz bis zu einem halb gehärteten Zustand erwärmt wird, um eine Verbundkupferfolie zu erhalten, die Verbundkupferfolie auf eine oder beide gegenüber liegende Oberflächen des inneren Kerns (4), welcher das innere Leitermuster (3) umfasst, laminiert wird und anschließend erwärmt wird.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ein äußeres Leitermuster (7) hergestellt wird, indem eine äußere Kupferschicht (6) auf die mehrschichtige Platte mit dem Loch (5) aufgebildet wird, ein Fotoresist auf die äußere Kupferschicht (6) aufgetragen wird, anschließend ein Resistmuster (8) gebildet wird, und das entstandene Produkt säuregeätzt wird, um die äußere Kupferschicht (6) und die äußere Schicht (1) aus Kupferfolie teilweise zu entfernen.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ein äußeres Leitermuster (7) hergestellt wird, indem ein Fotoresist auf die mehrschichtige Platte mit dem Loch (5) aufgetragen wird, anschließend ein Resistmuster (8) gebildet wird, eine äußere Kupferschicht (6) zwischen dem Resistmuster (8) und auf der Harzoberfläche (9) des Lochs gebildet wird, und, nach Entfernen des Resistmusters (8), das entstandene Produkt säuregeätzt wird, um einen Teil der äußeren Schicht (1) aus Kupferfolie zu entfernen, wobei dieser Teil durch das Entfernen des Resistsmusters (8) exponiert wird.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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