多层印刷电路中的层压品 【发明领域】
本发明通常涉及印刷电路，尤其是应用于制造印刷电路板的元件。发明背景
最近几年，印刷电路元件被广泛用于各种电子设备中。尤其感兴趣的是这种多层印刷电路板中的层压品，即已发展到满足电子元件小型化需求以及满足具有高密度电连接和电路系统的印刷电路板需求的多层印刷电路板层压品。在印刷电路板的制造过程中，原材料，包括通常为铜箔的导电箔片，被固定到通常为强化或非强化绝缘材料的芯部的相反侧。(在说明书全文中，术语“芯”意味着包括各种芯材料中的任何一种，所有材料可以是强化的或非强化的，并可包括环氧树脂、聚酯、聚酰亚胺和聚四氟乙烯，在某些应用中，可以是先前形成印刷电路的一种芯材料。)
该过程包括一个或多个蚀刻步骤，在蚀刻步骤中，通过从层压品表面上蚀刻掉导电箔片的一部分，从而除去不想要或不需要的铜，以便在被腐蚀的层压品表面上留下导线和成形元件的一个清晰图案。腐蚀后地层压品和其他层压品材料然后被组装在一起，以形成一多层电路板组件。另外再进行钻孔和元件连接等加工，最终将完成印刷电路板产品。
近几年的趋势是减小电子元件的尺寸和提供具有多芯片模块的印刷电路板等。这就产生了增加元件数目的需求，例如设在印刷电路板上的表面安装元件。这反过来又导致所谓的“高密度”或简言之“密集的”的印刷电路板。提供高密度印刷电路板的关键是在所产生的多层印刷电路板的外表面(即裸露的表面)上产生紧密且精确的电路图案。印刷电路板上的导电路径的宽度和间距通常由其上所用的铜箔的厚度所决定。例如，如果铜箔的厚度为35微米(即在制造许多印刷电路中所使用的普通的1盎司箔片)，将印刷电路板在蚀刻过程中裸露一段时间，以去除上述的箔片厚度，则会导致印刷电路路径的侧面宽度也会减小大约相同的量。换言之，因为铜箔的原始厚度，设计印刷电路板必需考虑到蚀刻过程同样会腐蚀掉电路路径的侧面(即底切掉掩蔽材料)。换言之，相邻电路路径之间的间距的厚度基本上由多层印刷电路板的外表面上所使用的铜箔的厚度所限制。
总之，为了制造“高密度”型的印刷电路板，有必要减小铜的厚度，至少减小多层印刷电路组件的最外表面上的铜的厚度。
铜箔片板的厚度通常由箔片制造者处理并运输该箔片的能力所限制。在这种情况下，当箔片厚度降低到35微米以下时，人工处理该箔片将变得更加困难。
本发明克服了以上问题以及其他问题，并提供了一种用于形成多层印刷电路板的外表面层压品，该印刷电路板具有能促使多层印刷电路板上的电路路径更精确以及路径间距更紧密的外部铜层。发明概述
根据本发明，提供了一种用作多层印刷电路板的表面层的层压品。该层压品包括由第一聚合材料形成的一薄膜衬底。至少一层闪光金属涂敷到薄膜衬底的第一侧。至少一层铜被布置在闪光金属层上。由第二聚合材料形成的粘附层具有与薄膜衬底第二侧相连接的第一表面。
根据本发明的另一方面，提供了一种多层印刷电路，其由内芯和表面层组成。内芯由一个或多个印刷电路层压品形成，该印刷电路层压品包括一具有第一表面的芯衬底，第一表面上布置有条型导体。表面层包括由第一聚合材料形成的薄膜衬底，其中薄膜衬底的第一侧上涂敷有至少一层闪光金属。在闪光金属层上至少布置一层铜。由第二聚合材料形成的粘附层具有与薄膜衬底第二侧相连接的第一表面。粘附层具有第二表面，其与内芯中的条形导体连接。
根据本发明的又一方面，提供了一种多层印刷电路的成形方法，其以下包括步骤：
a)由一个或多个印刷电路层压品形成一内芯，每个印刷电路层压品具有一芯衬底和其上具有条形导体的一第一表面；
b)形成至少一个表面层，该表面层包括：由第一聚合材料形成的一薄膜衬底、涂敷在薄膜衬底的第一侧上的至少一层闪光金属、布置在闪光金属层上的至少一层铜以及由第二聚合材料形成的粘附层，该粘附层具有第一表面和第二表面，粘附层的第一表面与薄膜衬底的第二侧相连接，而粘附层的第二表面与内芯中的条形导体相连接。
c)通过热压将内芯和表面层压缩在一起，以生成第一多层印刷电路。
本发明的一个目的是提供一种用于形成多层柔性电路的柔性层压品。
本发明的另一个目的是提供一种用于多层印刷电路的外表面层压品，其中该外表面层压品具有一特别薄的铜层，所述铜层有助于形成精确的电路路径和“高密度”的电路表面。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的外表面层压品，其具有一裸露的铜表面，该铜表面具有改善的光敏粘合特性，从而进一步有助于通过蚀刻过程而产生精确的电路路径和“高密度”的电路表面。
本发明的又一个目的是提供一种如上所述的外表面层压品，其中该外表面层压品的一个侧面包括一用于连接到内芯层压品上的粘附层。
本发明的再一个目的是提供一种如上所述的外表面层压品，其中该外表面层压品由聚合薄膜组成，所述聚合薄膜包括粘合到聚合薄膜一侧上的薄的铜层和涂敷到聚合薄膜第二侧上的粘附层。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的外表面层压品，其中粘附层是一种由未固化树脂材料制成的尺寸稳定的薄膜。
这些和其他目的及优点将在以下结合附图所做的优选实施例的描述中变得更加清楚。附图简介
本发明采取具体的形式表示某些零件和零件的结构，其实施例将在说明书中详细描述并结合附图进行，其中：
图1示出了本发明一优选实施例的层压品的剖面图；以及
图2示出了应用图1所示的层压品的多层印刷电路的分解剖面图。最佳实施例的详细描述
现在参照附图，其中附图仅仅为了描述本发明的最佳实施例，而不是为了限制它，图1示出了描述本发明的最佳实施例的表面层10的剖面图。广义地说，表面层10由聚合薄膜12组成，聚合薄膜12具有第一表面12a和第二表面12b。由闪光金属组成的薄的金属层14(通常被称作“粘结层”)被涂敷到聚合薄膜12的表面12a上。至少一金属层16，最好由铜制成，被涂敷到闪光层14上。粘附层18被布置在聚合薄膜12的表面12b上。在所示的实施例中，在粘附层18的裸露表面上设有一可分离的保护薄膜层22。
聚合薄膜12优选由聚酰亚胺形成，并且厚度在12.5微米和125微米之间。可以形成聚合薄膜12的特殊材料包括：Kapton-E或Kapton-HN(由I.E.Dupont杜邦公司制造)、Upilex-S或Upilex-SGA(由Ube公司制造)以及Apical NP(由Kaneka公司制造)。闪光层14可由从以下一组中选出的金属形成，即：铬、铬基合金、镍基合金、钛、铝、钒、硅、铁以及它们的合金。闪光层14优选厚度在0埃(无)和500埃之间，尤其最好在大约50埃和200埃之间。
如上所述，金属层16优选由铜形成，并且厚度最好在0.1微米(1000埃)和70微米之间。所述铜制金属层或多个金属层16可以通过真空喷镀、电镀、化学镀或以上方法的结合而涂敷在闪光层或多个闪光层14上。根据本发明的优选实施例，金属层16被电镀到闪光层14上。
现在参照粘附层18，粘附层18的总厚度优选在12.5微米和125微米之间。粘附层18优选是一种尺寸稳定的粘合剂，它可以是B级固化或部分固化的树脂材料或是一种压敏粘合剂。一种由明尼苏达采矿及制造股份有限公司(3M)生产并销售的名为“高性能环氧树脂胶粘接膜”被发现在生产本发明的柔性层压品时用作粘附薄膜具有优越性。该产品由环氧树脂组成并且厚度可为1-3密耳。制造商提供的该材料的两面上均有可释放的保护性聚合物薄膜。该材料具有以下由制造商提供的物理特性。 性能 单位 IPC测试 璃态转变 ℃ 180热膨胀系数20°-110° 110°-180° 180°-250° 百万分率/摄氏度 (ppm/℃) 60 87 213剥离强度 磅/英寸(Lbs。/inch) 8 2.4.9挥发物质含量 ％ 1 2.3.37吸湿率 ％ 1.7 2.6.2B化学稳定性 ％ ＞90 2.3.2介电常数 3.4 2.5.5.3耗损系数 .022 2.5.5.3介电强度 伏特/密耳 2200 D-149 绝缘电阻 兆欧姆1.00E＋06 2.6.3.2 体电阻率 兆欧姆-厘米5.00E＋07 2.5.17 表面电阻率 兆欧姆-厘米7.00E＋05 2.5.17 焊接浮动 合格 2.4.13 低温挠性 合格 2.6.18 弯曲持久性 次数 1787 3.7.4 断裂韧度 兆帕*米1/2(Mpa*m1/2) 0.65 弹性模量 吉帕(Gpa) 3.5
其它适用于本发明粘附层18的粘合剂包括丙烯酸树脂、环氧树脂、腈橡胶、酚醛塑料、聚酰胺、聚芳撑醚、聚苯并咪唑、聚酯、聚酰亚胺、聚苯基喹喔啉、聚乙烯醇缩乙醛、聚亚胺酯、硅树脂、乙烯基酚、脲甲醛及其组合物。粘合剂优选是天然阻燃剂的或者添加了阻燃材料。
保护薄膜22的厚度优选在12.5微米和125微米之间。适于用作保护薄膜22的薄膜包括氟塑料、聚酯、聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、乙烯基树脂(聚氯乙烯和聚二氯乙烯)以及它们的组合物。
根据本发明的一个方面，层压品10优选成形为单个元件，其随后用于成形一多层印刷电路。图2示出了一多层印刷电路30，其具有作为其外表面部分的表面层10。多层印刷电路30通常包括一内层部分40，该内层部分包括两个先前形成的印刷电路层50。电路层50由一中间介电层62分开。每个印刷电路层50由一内芯52组成，该内芯具有形成于其外表面上的电路引线或接头54。如上所述，内芯52可被强化或非强化，并如公知那样，可包括环氧树脂、聚酯、氰酸盐酯、双马来酰亚胺三嗪、聚降冰片烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺或树脂类材料以及以上的组合物。印刷电路层50如公知那样，可连接到介电层62上。
根据本发明，表面层10被涂敷到内层部分40上。尤其是，从表面层10上去除可分离保护薄膜22以裸露粘附层18的表面。粘附层18与相应的印刷电路层50上的电路引线54形成接触。依靠粘附层18所使用的材料，可以通过热压而实现粘附层18和电路引线54之间的永久连接。
所生成的多层印刷电路30因此具有外表面层10，该外表面薄片带有一裸露的金属层16，其可用在随后的蚀刻过程以便从金属层16上确定出一明确的表面路径或者图案。重要的是，如上所示，因为金属层或多个金属层16可以被沉积到聚合薄膜12上，所以金属层16的厚度与传统的金属箔片相比可以特别的薄。如上所述，金属层16的厚度可以低于0.1微米(1000埃)。多层印刷电路30的外表面上的如此薄的铜层有助于通过蚀刻过程而形成特别精确且间距紧密的路径和图案。另外，金属层16的裸露的铜表面可以比标准铜箔的典型的平表面更加粗糙，从而提高了光致抗蚀剂的粘附性，这样也有助于通过蚀刻过程而形成特别精确且间距紧密的电路路径和图案。另外，缺少玻璃纤维(通常存在于玻璃强化的半固化片中)使得微型孔的激光钻更加容易，以在印刷电路层50上将金属层16与电路引线54相连。再者，聚合材料，例如聚酰亚胺，与传统玻璃强化的半固化片相比具有更好的介电特性，从而具有改善的电气性能，比如高速信号的衰减降低。另外，聚酰亚胺等材料的高温稳定性能够更好抵制在芯片接合过程中所产生的热偏差。因此，用作多层印刷电路组件中外表面层的表面层10，有助于制造更高密度的多层印刷电路板。
以下将通过实例的形式而描述本发明。例一
根据本发明的表面层10通过如下方式准备，即将上述3M公司生产的一条高性能环氧树脂粘接膜9002涂敷到预成形的无附着力的柔性层压品上，该层压品包括25微米的Kapton-E聚合薄膜12，该聚合薄膜12上具有由蒙乃尔铜镍合金(monel)制造的70埃的闪光层14以及由铜制造的5微米的金属层16。优选应用加热和/或加压将粘附层18粘接到聚酰亚胺薄膜12上。包括层12、14和16的无附着力的柔性层压品材料优选通过热轧层压的方式连接到粘附层18上。热轧的温度大约为140°F。线路传输速率大约为每分钟9英寸。一种保护涂层，通常使用3M公司的环氧树脂粘接膜，被用作保护薄膜层22。所产生的组合物包括：5微米的铜、70埃的蒙乃尔铜镍合金粘结层、25微米的Kapton-E聚酰亚胺薄膜以及大约50微米、处于部分固化状态、且其上覆盖有50微米覆盖层的3M环氧树脂粘接膜。
使用表面层10的一种预期的方法如下所示：
1)取一多层电路板，其由交替式的内层和粘合叠层(可以是先前在热压下堆叠在一起的，也可以不是)组成，然后在去除保护性的可释放层22以后，在多层电路板的一面或两面覆盖表面层10。粘附层18于是和多层电路板接触。
2)通过传统的层压技术，将表面层10堆叠到多层电路板上。
3)通过本领域的普通技术人员所公知的技术，加工表面层10的外表面以形成条形导体(即印刷电路)，从而完成了一个多层印刷电路板。例2
根据本发明的表面层10通过如下方式准备，即将上述3M公司生产的高性能环氧树脂粘接膜9901或9902涂敷到预成形的无附着力的柔性层压品上，该层压品包括50微米的Kapton-E聚合薄膜12，该聚合薄膜上具有由蒙乃尔铜镍合金(monel)制造的70埃的闪光层14以及由铜制造的18微米的金属层16。优选应用加热和/或加压将粘附层18粘接到聚酰亚胺薄膜12上。包括层12、14和16的无附着力的柔性层压品材料优选通过热轧层压法而结合到粘附层18上。热轧的温度大约为140°F。线路传输速率大约为每分钟9英寸。一种保护涂层，通常使用3M公司的环氧树脂粘接膜，被用作保护薄膜层22。所产生的组合物包括：18微米的铜、70埃的蒙乃尔铜镍合金粘结层、50微米的Kapton-E聚酰亚胺薄膜以及大约50微米、处于部分固化状态、且其上覆盖有50微米的覆盖层的3M环氧树脂粘接膜。
使用表面层10的一种预期的方法如下所示：
1)应用本领域的普通技术人员所公知的技术，加工上述一个或多个组合结构中的覆铜的侧面，以在其上形成一所需的电路图形或电路引线。在该过程期间，可分离的保护层22优选覆盖粘附层18，从而保护粘合剂不受加工用化学物质的侵蚀。
2)在此时，可在适当的位置获得穿过表面层10的合适的开孔，以允许金属层相互连接。开孔的形成可通过激光烧蚀或其他本领域所公知技术。
3)在此时，可通过本领域普通技术人员所公知的技术实现金属间的相互连接。
4)如上所述，去除保护性的可分离薄膜22以裸露出粘附层18，并将表面层10与内层部分40对齐。
5)通过传统的层压技术而将表面层10堆叠到内层部分40上。
6)此时可应用本领域普通技术人员所公知的技术而产生开孔及金属间的相互连接。
7)应用传统技术处理表面层10的外表面，以完成多层印刷电路板。
前面的描述是关于本发明的具体实例。应当理解，实施例的描述仅仅为了举例而已，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围下，可作出各种改变和改型。这些改型和改变均应包括在苯发明内，因为它们在本发明的权利要求保护范围内或者与其相类似。