DE69412952T2

DE69412952T2 - Verbindungsteil eines Schaltungssubstrats und Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Schaltungssubstrate unter Verwendung dieses Teils

Info

Publication number: DE69412952T2
Application number: DE69412952T
Authority: DE
Inventors: Akihito Suita-Shi Osaka 564 Hatakeyama; Kouji Jouyou-Shi Kyoto-Fu 610-01 Kawakita; Tamao Suita-Shi Osaka 565 Kojima; Seiichi Hirakata-Shi Osaka 573 Nakatani; Tatsuo Amagasaki-Shi Hyogo Ogawa; Hiroshii Hyogo 662 Sogou
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1993-09-21
Filing date: 1994-09-20
Publication date: 1999-05-12
Anticipated expiration: 2014-09-21
Also published as: US5484647A; EP0645950A1; CN1108026A; US6108903A; DE69412952D1; EP0645950B1; US20010003610A1; CN1075338C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungsteil zur Verbindung von Schaltungssubstraten, das Schaltungssubstrate elektrisch und mechanisch verbindet, und betrifft ferner ein einfaches Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Schaltungssubstraten unter Verwendung des Verbindungsteils.
Entsprechend der Tendenz, daß elektronische Vorrichtungen bzw. Anordnungen kleiner und leichter werden, muß ein Montagesubstrat, das Teil dieser Anordnungen ist, in jüngster Zeit eine höhere Montagedichte erbringen. Die Montagetechnik selbst ist zu einem der Hauptelemente auf dem Gebiet der Entwicklung neuer elektronischer Anordnungen geworden. Diese Montagetechnik kann in zwei Komponenten geteilt werden: 1. Oberflächenmontagekomponenten, z. B. Halbleiter oder Chipkomponenten, und 2. Substrate zum Montieren und elektrischen Verbinden dieser Komponenten einschließlich ihres Montageverfahrens. Es ist allgemein bekannt, daß Halbleiter zunehmend größere Chipabmessungen und Anschlüsse zur Erreichung einer höheren Integrationsdichte und von Funktionsverbesserungen haben. Daher hat der Anschlußabstand die Tendenz, schmaler zu werden. Beispielsweise beträgt der Anschlußabstand gegenwärtig 0,3 mm, während der Abstand in der Vergangenheit 0,5 mm betrug. Wenn der Abstand schmaler als 0,3 mm wäre, wäre es schwer, ein herkömmliches Lötverfahren zum Montieren anzuwenden. Die Chip- auf-Karte-(COB-)Technik, mit der Halbleiter direkt auf dem Substrat montiert werden, wird künftig als wichtiger erachtet als das bekannte "package" ("Kapselung"). Deshalb ist die COB- Technik auf vielen Gebieten erforscht worden. Ferner hat sich die Tendenz zu kleineren Chipkomponenten soweit entwickelt, daß heutzutage ein 1005-Chip (1,0 · 0,5 mm) täglich verwendet wird. Ähnlich wie bei Halbleitern wäre es schwierig, kleinere Chipkomponenten als diese Größe herzustellen, da das Montageverfahren der Verringerung der Größe eine Grenze setzt. Außerdem wären die Montagekosten deutlich höher.
Andererseits gibt es eine dominante Entwicklung bei elektronischen Anordnungen hin zu digitalisierten Schaltungen, die von einer höheren Frequenz und Beschleunigung begleitet wird. Infolgedessen können Montagesubstrate den Problemen des Rauschens und der Wärme nicht mehr entgehen. Um dieses Problem der höheren Frequenz und der Beschleunigung zu lösen, besteht ein gegenwärtig praktiziertes, übliches Verfahren darin, zunächst einen Prototyp herzustellen und ihn dann immer wieder zu modifizieren, wenn ein Problem auftreten sollte. Dadurch ist bisher sehr viel Zeit für die Entwicklung von elektronischen Anordnungen aufgewendet worden, und dieses Verfahren verlängert die Entwicklungsdauer. Es ist künftig erwünscht, daß die Entwicklung von Substraten so erfolgt, daß eine Simulation der Wärme, der Übertragungsleitung und des Rauschens im Planungsstadium stattfindet und daß die Ergebnisse dieser Simulation in die Substratplanung zurückfließen, so daß ein Prototyp für einen Abschluß des Prozesses ausreicht. Dieses Substratplanungssystem ist jedoch noch weit von einem perfekten Arbeitsablauf entfernt. Daher wird ein Entwurfsverfahren, bei dem Know-how aus vergangenen Erfahrungen verwendet wird, im Moment immer roch als die Hauptrichtung angesehen. Jedenfalls stützen sich entgegengesetzte Verfahren, die den Weg zu einer höheren Frequenz freikämpfen, mit Sicherheit auf Substrate und Montageformen, die kürzere Verdrahtungen haben.
Wie oben beschrieben, sind die Oberflächenmontagekomponenten sowie die Substrattechniken in der Zukunft wichtige Aspekte zur Herstellung von elektronischen Anordnungen mit hoher Montagedichte. Gegenwärtig ist ein Montagesubstrat hoher Dichte, das allgemein verwendet wird, ein Glas-Epoxidharz- Substrat. Dieses Substrat besteht aus Textilglasgeweben, die mit Epoxidharz imprägniert sind, um ein isolierendes Substratmaterial zu bilden. Glas-Epoxidharz-Mehrschichtsubstrate sind in der Vergangenheit zur Verwendung bei Computern entwickelt worden, werden heute jedoch in großem Maße für Konsumzwecke verwendet. Ein Verfahren zur Herstellung eines Glas-Epoxidharz-Mehrschichtsubstrats weist die Schritte auf:
(1) Aufbringen einer Cu-Folie durch Warmpressen des oben erwähnten Materials, das aus Textilglasgeweben besteht, die mit Epoxidharz imprägniert sind (dies wird als Prepreg bezeichnet);
(2) Strukturierung der Cu-Folie durch eine Photolithographietechnik, um eine Verdrahtung für eine Innenschicht auszubilden;
(3) Ausbilden eines Mehrschichtlaminats durch weiteres Warmpressen unter Verwendung eines weiteren Prepregs und einer Cu-Folie;
(4) Bohren von Durchgangslöchern in das Laminat und Ausbilden einer Cu-Elektrode an der Innenwand der Durchgangslöcher in einem elektrolytischen Beschichtungsprozeß, wobei die Schichten elektrisch verbunden werden; und
(5) Ätzen der Cu-Oberfläche zu Strukturen.
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht dieses Glas- Epoxidharz-Mehrschichtsubstrats. In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 500 ein isolierendes Grundmaterial aus Textilfasergeweben, die mit Epoxidharz imprägniert sind; 501 Cu- Verdrahtungen in Innenschichten; 502 gebohrte Löcher, die nach Ausbildung zu einem Mehrschichtlaminat ausgeführt worden sind; 503 eine durch einen Galvanisierprozeß ausgebildete Cu-Schicht an Innenwänden; und 504 Schaltungsstrukturen auf der obersten Schicht. Dieser Bohrprozeß und die verkupferten Durchgangslöcher entstanden im Laufe der Entwicklung dieser Techniken, bei denen diese Art von Glas-Epoxidharz-Grundmaterial verwendet wird, um Innenschichten mit Außenschichten elektrisch zu verbinden. Dieses Verfahren ist auch weltweit anerkannt.
Angesichts der Forderung nach höherer Dichte in der Zukunft, wie bereits erwähnt, kann dieses Verfahren jedoch nicht als zufriedenstellend betrachtet werden. Der Grund dafür ist, daß ein gewöhnliches Glas-Epoxidharz-Mehrschichtsubstrat mit Durchgangslöchern bereitgestellt wird, die demzufolge den Platz für Verdrahtung verringern. Wenn hochdichte Verdrahtungen durchgeführt werden, müssen daher die notwendigen Verdrah tungen einen Umweg und dadurch eine Verlängerung der Verdrahtungen in Kauf nehmen. Außerdem ist es schwierig, eine automatische Verdrahtung mit CAD (computergestützte Konstruktion) durchzuführen, da nicht genug Platz für Verdrahtung vorhanden ist. Entsprechend der heutigen Tendenz zur Ausbildung kleinerer Löcher kann ferner das Bohren nicht so einfach erfolgen. Diese Tendenz erhöht in der Tat den Kostenanteil des Bohrens an den Gesamtkosten. Nicht nur dies, der Verkupferungsprozeß, der für die Durchgangslöcher nötig ist, ist aus Umweltgründen problematisch.
Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, ist auf dem Gebiet der Mehrschichtsubstrate eine Anzahl neuer Mehrschichtsubstrate entwickelt worden. Zunächst besteht eine Technik, die das Verfahren zur Ausbildung von Substraten mit verkupferten Durchgangslöchern mittels Bohrer anwendet, darin, SVH-(halbbegrabene Kontaktlöcher-)Mehrschichtsubstrate auszubilden. Dieses Verfahren zur Ausbildung von SVH-Substraten wird mit Hilfe von Kontaktlochverbindungen, die nicht nur aus Durchgangslöchern, sondern auch aus Kontaktlochverbindungen auf der Oberfläche bestehen, durchgeführt, wodurch mehr hochdichte Verdrahtungen als mit dem Durchgangslochsubstrat möglich sind. Kontaktlochteile auf der Oberfläche werden mit isolierendem Harz gefüllt, die dann verkupfert werden, um auf den Kontaktlochteilen Montageauflagen für die Komponenten auszubilden. Bei diesem Verfahren sind Durchgangslöcher für Bestückungskomponenten nur auf der Oberfläche vorhanden, und deshalb können Komponenten mit hoher Dichte montiert werden. Aber dieses Verfahren ist eine verbesserte Technik zum Ausbilden des oben erwähnten Glas-Epoxidharz-Mehrschichtsubstrats, so daß es mit dem gleichen Problem behaftet ist, nämlich der Schwierigkeit beim Bohren und der Notwendigkeit der Verkupferung.
Andererseits sind neue Mehrschichtsubstrate mit einer ausgezeichneten Innenkontaktloch-(IVH- bzw. Zwischenraumkontaktloch-)Struktur beispielsweise in einem SLC-(oberflächenlaminierten Schaltungs-[eingetragenes Warenzeichen von IBM]) Substrat und einem Mehrschichtsubstrat unter Verwendung eines thermoplastischen Harzes offenbart worden. Ein Verfahren zur Herstellung von SLC-Substraten weist die Schritte auf: Bereit stellen eines doppelseitigen Substrats mit üblichen Cu- strukturierten Schichten, Beschichten der Oberfläche dieses Substrats mit Harz als Isoliermaterial, Ausbilden von Kontaktlöchern durch ein photolithographisches Verfahren, Aufbringen einer Cu-Beschichtung auf die gesamte Oberfläche und Verbinden eines Boden- bzw. Unterseitenleiters, eines Kontaktlochteils und einer Verdrahtung auf einer Oberflächenschicht. Dann werden durch Anwendung des gleichen photolithographischen Verfahrens Strukturen ausgebildet. Dieser Prozeß wird wiederholt, um ein Mehrschichtsubstrat auszubilden. Gegenwärtig wird dieses Verfahren mit besonderem Interesse beobachtet, da es sehr genaue Verdrahtungen bei einem extrem geringen Kostenaufwand ausbilden kann. Die Probleme bei diesem Verfahren bestehen darin, daß die Haftkraft zwischen dem Isoliermaterial und der Cu-Elektrode gering ist und Substrate sich aufgrund der Differenz der Wärmeausdehnung zwischen dem Kernsubstrat und dem Harz leicht verwerfen können.
Ein Mehrschichtsubstrat unter Verwendung von thermoplastischem Harz wird hergestellt, indem zuerst Löcher in einem thermoplastischen bahnartigen Grundmaterial angeordnet und Strukturen auf die Oberfläche der Bahn mit leitfähiger Harzpaste aus Silber aufgedruckt werden und dann eine andere, getrennt ausgebildete Bahn warm aufgepreßt wird, um ein Mehrschichtsubstrat auszubilden. Das Problem besteht in diesem Fall darin, daß das thermoplastische Harz nicht wärmebeständig ist. Außerdem hat die leitfähige Harzpaste einen hohen Verdrahtungswiderstand, und es ist außerdem schwierig, den Oberflächenteil zu löten. Dennoch wird beiden Verfahren Aufmerksamkeit geschenkt, da sie den großen Vorteil der Ausbildung von Mehrschichtsubstraten mit einer ausgezeichneten Innenkontaktloch-(IHV-)Struktur haben.
Eine weitere Technik ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung (Tokkai Sho) 50-49 495 und im US-Patent 3 998 513 offenbart, in dem ein elektrischer Verbinder (Gummiverbinder) verwendet wurde, um NESA-Glas aus Flüssigkristallelementen und ein flexibles bedrucktes Substrat (FPC) zu verbinden. Dieser Verbinder hat die Form von laminierten Schichten, die so übereinander angeordnet sind, daß die mit Ruß ge mischten Siliciumgummischichten und Schichten ohne Ruß als abwechselnde Schichten vorhanden sind.
Die oben erwähnten herkömmlichen Verfahren haben jedoch die folgenden Probleme. Zunächst erlaubt die herkömmliche Struktur die einfache Bearbeitung von Durchgangslöchern nicht ohne weiteres, wenn das Substrat zu einem Mehrschichtsubstrat laminiert ist. Dieser Aufbau erschwert die Bemühungen bei der Bewältigung der Tendenz zu einer Verdrahtung hoher Dichte. Es ist nämlich notwendig, roch kleinere Löcher zu bearbeiten, und es ist außerdem schwierig, Löcher zu bearbeiten, die mit den Verdrahtungen in den Innenschichten übereinstimmen. Was die Bearbeitung von kleineren Löchern betrifft, so muß der Durchmesser des Bohrers immer kleiner werden, und die Kosten für die Verarbeitung eines derartigen Bohrers sind erheblich. Es wird außerdem davon ausgegangen, daß genaue Löcher in Dickenrichtung nicht mit kleinen Bohrern ausgebildet werden können. Obwohl die Genauigkeit bei der Positionierung der Verdrahtungen in einer Innenschicht gegenüber den Verdrahtungen auf Außenschichten immer besser werden muß, wird es aufgrund eines Abmessungsspalts oder einer Streckung der Substratmaterialien immer schwieriger, Löcher an genauen Stellen zu bearbeiten. Es ist immer noch ein großes Problem, auf dem gegenwärtigen Weg zu höher integrierten Schichten Innenschichten genau zueinander zu positionieren.
Infolge der oben erwähnten Probleme haben die herkömmlichen Substrate, die für Schaltungen verwendet werden, eine Grenze bezüglich ihrer Anzahl der Durchgangslochverbindungen, die pro Flächeneinheit realisiert werden können, und auch bezüglich der Dichte der Schaltungsstrukturen. Daher weist das herkömmliche Verfahren größere Schwierigkeiten bei der Herstellung von für hochdichte Montage verwendeten Mehrschichtsubstraten auf, für die immer größere Nachfrage besteht.
Ferner bestand bei dem Gummiverbinder, der in der oben erwähnten offengelegten japanischen Patentanmeldung (Tokkai Sho) 50-94 495 und im US-Patent 3 620 873 offenbart ist, das Problem, daß ein hoher elektrischer Widerstand von mehreren kΩ/mm² vorlag, da Ruß in den Silikongummi gemischt war.
EP-A-0 568 930 (ein Dokument nach Artikel 54(3) EPÜ) betrifft ein Verfahren zur Herstellung von für gedruckte Schaltungen verwendeten, organischen Substraten und damit hergestellte organische Substrate. Das Verfahren weist die Schritte auf: Ausbilden von Durchgangslöchern in einem porösen Rohmaterial, das mit freien Klebefolien versehen ist, Einfüllen einer elektrisch leitfähigen Paste in die Durchgangslöcher, Trennen der freien Klebefolien von dem in ihren Durchgangslöcher mit der elektrisch leitfähigen Paste gefüllten, porösen Rohmaterial, Aufbringen von Metallfolien auf die Oberflächen des porösen Rohmaterials, von dem die freien Klebefolien abgetrennt worden sind, und Zusammenpressen des mit den Metallfolien versehenen, porösen Rohmaterials unter Erwärmung und Druckbeaufschlagung, wobei die elektrisch leitfähigen Substanzen in der elektrisch leitfähigen Paste zwecks elektrischer Verbindung zwischen den Metallfolien verbunden werden.
Eine ähnliche Technologie ist in EP-A-0 530 840 offenbart.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die oben beschriebenen Probleme zu lösen, indem ein Verbindungsteil zur Verbindung von Schaltungssubstraten bereitgestellt wird, das eine Innenkontaktlochverbindung ermöglicht und hohe Zuverlässigkeit und hohe Qualität aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht- Schaltungssubstrats unter Verwendung des oben genannten Verbindungsteils bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verbindungsteil zur Verbindung von Schaltungssubstraten bereitzustellen, das für einen elektrischen Verbinder mit einem geringen elektrischen Widerstand geeignet ist.
Diese Aufgaben werden durch das elektrische Verbindungsteil gemäß Anspruch 1 und die Verfahren gemäß Anspruch 3 und 4 gelöst.
Um diese und weitere Aufgaben und Vorteile zu realisieren, weist ein erfindungsgemäßes Verbindungsteil zur Verbindung von Schaltungssubstraten ein auf beiden Seiten mit nicht klerigen bzw. klebfreien Folien versehenes, anorganisches poröses Grundmaterial auf, wobei das Verbindungsteil an ge wünschten Stellen mehrere Durchgangslöcher hat und die Durchgangslöcher bis zur Oberfläche der klebfreien Folien mit einer leitfähigen Harzverbindung gefüllt sind.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht-Schaltungsubstrats weist die Schritte auf: Bereitstellen eines Mehrschicht-Schaltungssubstrats mit mindestens zwei Schichten von Schaltungsstrukturen, eines Schaltungssubstrats mit mindestens einer Schaltungsstrukturschicht und eines Verbindungsteils für Schaltungssubstrate, das ein organischen porösen Grundmaterial aufweist, das auf beiden Seiten mit nicht klebrigen bzw. klebfreien Folien versehen ist, wobei das Verbindungsteil mehrere Durchgangslöcher hat und die Durchgangslöcher bis zur Oberfläche der nicht klebrigen bzw. klebfreien Folien mit einer leitfähigen Harzverbindung gefüllt sind, von denen die nicht klebrigen bzw. klebfreien Folien abgetrennt werden, Positionieren des Verbindungsteils für Schaltungssubstrate zwischen dem Mehrschicht-Schaltungssubstrat und dem Schaltungssubstrat und Erwärmen und Beaufschlagen mit Druck.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht-Schaltungssubstrats gemäß der Erfindung weist die Schritte auf: Bereitstellen eines Mehrschicht-Schaltungssubstrats mit mindestens zwei Schichten von Schaltungsstrukturen und zwei Stücken Verbindungsteile für Schaltungssubstrate, die ein auf beiden Seiten mit nicht klebrigen bzw. klebfreien Folien versehenes, organisches poröses Grundmaterial aufweisen, wobei das Verbindungsteil mehrere Durchgangslöcher hat und die Durchgangslöcher bis zur Oberfläche der nicht klebrigen bzw. klebfreien Folien mit einer leitfähigen Harzverbindung gefüllt sind, von denen die nicht klebrigen bzw. klebfreien Folien getrennt werden, Positionieren des Mehrschicht- Schaltungssubstrats zwischen zwei Verbindungsteilen für Schaltungssubstrate, Aufbringen einer Metallfolie auf beiden Seiten, Erwärmen und Beaufschlagen mit Druck und Ausbilden von Schaltungsstrukturen auf den Metallfolien.
Es ist bevorzugt, daß das organische poröse Grundmaterial ein Verbundmaterial aufweist, das aus wärmebeständigen synthetischen Faservliesstoffen besteht, die mit wärmehärtbarem Harz imprägniert sind.
Ferner ist bevorzugt, daß die wärmebeständigen synthetischen Faservliesstoffe Aramidharz aufweisen und daß das wärmehärtbare Harz Epoxidharz ist.
Es ist außerdem bevorzugt, daß die wärmebeständigen synthetischen Faservliesstoffe Papier aufweisen und daß das wärmehärtbare Harz eine Verbindung ist, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus Phenolharz und Epoxidharz besteht.
Ferner ist bevorzugt, daß eine in der leitfähigen Harzverbindung enthaltene leitfähige Substanz mindestens ein Metallpulver ist, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Silber, Nickel, Kupfer und einer Legierung daraus besteht.
Es ist bevorzugt, daß die in der leitfähigen Harzverbindung enthaltene Harzkomponente die gleiche ist wie das wärmehärtbare Harz in dem organischen porösen Grundmaterial. Das heißt, es wird vorzugsweise beispielsweise Epoxidharz mit Epoxidharz verwendet.
Außerdem ist bevorzugt, daß das Mehrschicht- Schaltungssubstrat mit mindestens zwei Schichten von Schaltungsstrukturen und das Schaltungssubstrat mit mindestens einer Schaltungsstrukturschicht jeweils Glas-Epoxidharz-Mehrschicht-Schaltungssubstrate mit Kupferfolienverdrahtungen und verkupferten Durchgangslöchern aufweisen.
Ferner ist bevorzugt, daß das Mehrschicht-Schaltungssubstrat mit mindestens zwei Schichten von Schaltungsstrukturen und das Schaltungssubstrat mit mindestens einer Schaltungsstrukturschicht jeweils Aramidvliesstoffe und Mehrschicht-Schaltungssubstrate aus wärmehärtbarem Epoxidharz aufweisen.
Es ist bevorzugt, daß die Durchgangslöcher durch Laserstrahlung ausgebildet werden.
Ferner ist bevorzugt, daß die mit der leitfähigen Harzverbindung gefüllten Durchgangslöcher einen Durchmesser von 50 um bis 1 mm haben.
Es ist bevorzugt, daß die mit der leitfähigen Harzverbindung gefüllten Durchgangslöcher einen Abstand von 50 um oder mehr haben.
Es ist außerdem bevorzugt, daß die mit der leitfähigen Harzverbindung gefüllten Durchgangslöcher einen elektrischen Widerstand von 0,05 bis 5,0 mΩ haben.
Ferner ist bevorzugt, daß das poröse Grundmaterial eine Porosität von 2 bis 35% hat.
Es ist außerdem bevorzugt, daß die Erwärmung mit einer Temperatur von 170 bis 260ºC erfolgt.
Außerdem ist bevorzugt, daß die Druckbeaufschlagung mit einem Druck von 20 bis 80 kg/cm² erfolgt.
Erfindungsgemäß weist ein Verbindungsteil für Schaltungssubstrate ein auf beiden Seiten mit nicht klebrigen bzw. klebfreien Folien versehenes, organisches poröses Grundmaterial auf, wobei das Verbindungsteil für Schaltungssubstrate an gewünschten Stellen Durchgangslöcher hat und die Durchgangslöcher bis zur Oberfläche der nicht klebrigen Folien mit einer leitfähigen Harzverbindung gefüllt sind. Diese Struktur ermöglicht eine Innenkontaktlochverbindung, und daher kann ein Verbindungsteil für Schaltungssubstrate von hoher Zuverlässigkeit und hoher Qualität hergestellt werden. Ferner ist es einfach, feine Abstände an den leitfähigen Teilen zu bestimmen, und gleichzeitig ist dieses Verbindungsteil für Schaltungssubstrate als elektrischer Verbinder von geringem elektrischem Widerstand geeignet. Das heißt, dieses Verbindungsteil für Schaltungssubstrate besteht aus einem porösen Grundmaterial mit einem Kompressionswiderstand, das ein Verbundmaterial aus Vliesstoffen und wärmehärtbarem Harz aufweist, und das poröse Grundmaterial hat Löcher, die bis zur Oberfläche der nicht klebrigen Folien mit leitfähiger Paste gefüllt sind.
Mit diesem Aufbau ist es möglich, Verbindungsteile für Schaltungssubstrate stabil und sehr zuverlässig herzustellen, wobei feine Abstände auf einfache Weise bestimmt werden können. Dadurch ist es möglich, aus einem doppelseitigen Substrat oder einem Vierschichtsubstrat ohne Komplikationen ein vielschichtiges Substrat auszubilden. Außerdem wird die leitfähige Harzverbindung bis zur Oberfläche der nicht klebrigen Folien eingefüllt, so daß die leitfähige Paste von der Oberfläche des organischen porösen Grundmaterials vorsteht, wenn die nicht klebrigen Folien abgetrennt sind. Wenn dieses Verbindungsteil als elektrischer Verbinder verwendet wird, dienen diese vorstehenden Teile günstigerweise zur elektrischen Verbindung, da durch die vorstehenden Teile ohne weiteres eine elektrische Verbindung hergestellt werden kann.
Als nächstes wird gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein Mehrschicht- Schaltungssubstrat das Verbindungsteil für Schaltungssubstrate zwischen einem Mehrschicht-Schaltungssubstrat mit mindestens zwei Schichten von Schaltungsstrukturen und einem Schaltungssubstrat mit mindestens einer Schaltungsstrukturschicht gehalten, wobei die nicht klebrigen Folien des Verbindungsteils bereits getrennt sind. Und dann wird die gesamte Anordnung mit Wärme und Druck versorgt. Das verwendete organische poröse Grundmaterial hat einen Kompressionswiderstand und weist ein Verbundmaterial aus Vliesstoffen und ungehärtetem wärmehärtbarem Harz auf, und wenn das poröse Grundmaterial durch Erwärmung und Druckbeaufschlagung zusammengepreßt wird, tritt daher die Haftung zwischen den Schaltungssubstraten durch die Wärmehärtungsreaktion innerhalb des oben erwähnten Verbindungsteils für Schaltungssubstrate in starkem Maße ein, und gleichzeitig wird in diesem Prozeß auch die leitfähige Paste zusammengedrückt. In diesem Moment wird eine Bindemittelkomponente zwischen den leitfähigen Substanzen herausgedrückt, wodurch die gegenseitige Bindung zwischen den leitfähigen Substanzen und die Bindung zwischen der leitfähigen Substanz und den Metallfolien verstärkt wird. Somit erreicht die in der leitfähigen Paste enthaltene leitfähige Substanz ihre Dichte. Da die leitfähige Paste bis zur Oberfläche der nicht klebrigen Folien eingefüllt wird, steht außerdem die leitfähige Paste von der Oberfläche des organischen porösen Grundmaterials vor, wenn die nicht klebrigen Folien abgetrennt sind. Demzufolge nimmt die eingefüllte Menge der leitfähigen Substanz nach der Laminierung zu, und somit wird der Verbindungswiderstand beträchtlich verringert.
Ferner dringt bei Verwendung eines porösen Grundmaterials mit Kompressionswiderstand die Bindemittelkomponente der in die Durchgangslöcher eingefüllten, leitfähigen Paste in die poröse Grundmaterialseite ein. Dadurch wird die eingefüllte Menge so verringert, daß die leitfähige Paste nicht mehr zwischen das poröse Grundmaterial und die auf beiden Seiten aufgebrachte Metallfolie eindringt, und demzufolge können Kurzschlüsse zwischen den benachbarten Schaltungsstrukturen verhindert werden. Ferner können bei Verwendung eines porösen Grundmaterials mit Kompressionswiderstand, das das Verbundmaterial aus Vliesstoffen and wärmehärtbarem Harz aufweist, nicht nur die Schaltungssubstrate miteinander verbunden werden, sondern es werden auch die Metallfolien für die Verdrahtungen auf den obersten Schichten durch Erwärmung und Druckbeaufschlagung fest aufgeklebt. Es ist außerdem umweltfreundlich, wenn der Galvanisierprozeß im Herstellungsverfahren der Mehrschicht-Schaltungssubstrate nicht mehr notwendig ist.
Anschließend wird gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein Mehrschicht-Schaltungssubstrat das Mehrschicht-Schaltungssubstrat zwischen den beiden Verbindungsteilen für Schaltungssubstrate, von denen die nicht klebrigen Folien bereits getrennt sind, positioniert. Nachdem eine Metallfolie auf beide Seiten aufgebracht worden ist, wird sie erwärmt und mit Druck beaufschlagt, und dann werden die Metallfolien zu Schaltungsstrukturen ausgebildet. Auf diese Weise werden Mehrschicht-Schaltungssubstrate effizient hergestellt, wie im Falle des ersten Herstellungsverfahrens.
Es ist bevorzugt, daß das organische poröse Grundmaterial ein Verbundmaterial aufweist, das aus wärmebeständigen synthetischen Vliesstoffen besteht, die mit wärmehärtbarem Harz imprägniert sind. Somit hat das Mehrschicht-Schaltungssubstrat eine hervorragende thermische und mechanische Festigkeit.
Ferner ist bevorzugt, daß die wärmebeständigen synthetischen Faservliesstoffe Aramidharz aufweisen, während das wärmehärtbare Harz Epoxidharz ist. Somit hat das Mehrschicht- Schaltungssubstrat eine noch hervorragendere thermische und mechanische Festigkeit.
Es ist außerdem bevorzugt, daß die wärmebeständigen synthetische Faservliesstoffe Papier aufweisen, während das wärmehärtbare Harz aus der Gruppe gewählt ist, die aus Phenol harz und Epoxidharz besteht. Demzufolge hat das Mehrschicht- Schaltungssubstrat eine noch hervorragendere thermische und mechanische Festigkeit.
Ferner ist bevorzugt, daß die in der leitfähigen Harzverbindung enthaltene leitfähige Substanz mindestens ein Metallpulver ist, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Silber, Nickel, Kupfer und einer Legierung daraus besteht. Infolgedessen hat das Mehrschicht-Schaltungssubstrat eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit.
Außerdem ist bevorzugt, daß die in der leitfähigen Harzverbindung enthaltene Harzkomponente die gleiche ist wie das wärmehärtbare Harz in dem organischen porösen Grundmaterial. Dadurch hat die leitfähige Harzverbindung eine hervorragende Haftung am organischen porösen Grundmaterial.
Ferner ist bevorzugt, daß das Mehrschicht-Schaltungssubstrat mit mindestens zwei Schichten von Schaltungsstrukturen und das Schaltungssubstrat mit mindestens einer Schaltungsstrukturschicht Glas-Epoxidharz-Mehrschicht-Schaltungssubstrate mit Kupferfolienverdrahtungen und verkupferten Durchgangslöchern aufweisen. Infolgedessen kann es in Kombination mit herkömmlichen Glas-Epoxidharz-Mehrschicht-Schaltungssubstraten verwendet werden.
Es ist bevorzugt, daß das Mehrschicht-Schaltungssubstrat mit mindestens zwei Schichten von Schaltungsstrukturen und das Schaltungssubstrat mit mindestens einer Schaltungsstrukturschicht Aramidfaservliesstoffe und Mehrschicht- Schaltungssubstrate aus wärmehärtbarem Epoxidharz aufweisen, wodurch Mehrschichtsubstrate auf einfache Weise ausgebildet werden.
Ferner ist bevorzugt, daß die Durchgangslöcher durch Laserstrahlung ausgebildet werden. Dieses Verfahren ist zur Ausbildung genau beabstandeter Löcher geeigneter als ein Bohrer. Außerdem wird bei diesem Verfahren kein Staub erzeugt.
Es ist außerdem bevorzugt, daß die mit der leitfähigen Harzverbindung ausgefüllten Durchgangslöcher einen Durchmesser von 50 um bis 1 mm haben, wobei der leitfähige Teil mit einem gewünschten Durchmesser ausgebildet wird. Ein besonders bevorzugter Durchmesser ist 100 bis 300 um.
Ferner ist bevorzugt, daß die mit der leitfähigen Harzverbindung ausgefüllten Durchgangslöcher einen Abstand (Strecke zwischen den ausgefüllten Teilen) von 50 um oder mehr haben. Infolgedessen sind die ausgefüllten Teile vollständig voneinander isoliert.
Zusätzlich ist bevorzugt, daß die mit der leitfähigen Harzverbindung gefüllten Durchgangslöcher einen elektrischen Widerstand von 0,05 bis 5,0 mΩ haben. Dieser Widerstand stellt für eine praktische Verwendung als Schaltungssubstrat oder als Verbinder einen guten Stromdurchgang bereit. Ein besonders bevorzugter Bereich beträgt 0,1 bis 0,8 mΩ.
Ferner ist bevorzugt, daß das poröse Grundmaterial eine Porosität von 2 bis 35% hat. Dies ist praktisch, da mit der leitfähigen Paste ein "Anker"-Effekt erreicht werden kann.
Es ist außerdem bevorzugt, daß die Erwärmung mit einer Temperatur von 170 bis 260ºC erfolgt. Wenn ein wärmehärtbares Harz verwendet wird, kann die Härtungsreaktion effektiv erfolgen.
Außerdem ist bevorzugt, daß die Druckbeaufschlagung mit einem Druck von 20 bis 80 kg/cm² erfolgt. Das Substrat hat effektive Eigenschaften dadurch, daß Luftlöcher im Substrat wesentlich verringert werden.
Wie oben beschrieben, können bei Verwendung des elektrischen Verbindungsteils, das das poröse Grundmaterial mit Kompressionswiderstand aufweist, das aus einem Verbundmaterial aus einer wärmebeständigen organischen Verstärkung und ungehärtetem wärmehärtbarem Harz besteht, wobei die Löcher bis zur Oberfläche der nicht klebrigen Folien mit der leitfähigen Paste gefüllt sind, doppelseitige Substrate oder Vierschichtsubstrate ohne Probleme, insbesondere bei der Herstellung, elektrisch und mechanisch miteinander verbunden werden. Dadurch können doppelseitige Substrate auf einfache Weise zu Mehrschichtsubstraten mit einer Innenkontaktlochstruktur ausgebildet werden.
Was das poröse Grundmaterial mit Kompressionswiderstand betrifft, so kann ein Verbundmaterial verwendet werden, das aus einer organischen Verstärkung und ungehärtetem wärmehärtbarem Harz besteht. Wenn das poröse Grundmaterial durch Erwär mung und Druckbeaufschlagung komprimiert wird, kann somit die leitfähige Paste in diesem Prozeß auch zusammengedrückt werden. Die organische Bindemittelkomponente, die zwischen den leitfähigen Substanzen herausgedrückt wird, wird hart und verstärkt die Bindung zwischen den leitfähigen Substanzen und zwischen der leitfähigen Substanz und der Metallfolie. Demzufolge erreicht die leitfähige Substanz in der leitfähigen Paste ihre Dichte. Dies führt zu einer Kontaktlochverbindung von extrem geringem widerstand. Da die leitfähige Paste bis zur Oberfläche der nicht klebrigen Folien eingefüllt wird, steht die leitfähige Paste außerdem von der Oberfläche des organischen porösen Grundmaterials vor, wenn die nicht klebrigen Folien abgetrennt sind. Infolgedessen nimmt die eingefüllte Menge der leitfähigen Substanz nach der Laminierung zu, und somit wird der Verbindungswiderstand beträchtlich verringert.
Bei Verwendung eines porösen Grundmaterials mit Kompressionswiderstand dringt außerdem die Bindemittelkomponente der in die Durchgangslöcher eingefüllten leitfähigen Paste in die poröse Grundmaterialseite ein. Dadurch wird die eingefüllte Menge verringert, so daß die leitfähige Paste nicht zwischen das poröse Grundmaterial und die auf beiden Seiten aufgebrachte Metallfolie eindringt. Infolgedessen können Kurzschlüsse zwischen benachbarten Schaltungsstrukturen verhindert werden. Ferner können bei Verwendung eines wärmehärtbaren Harzes des porösen Grundmaterials mit Kompressionswiderstand, das das Verbundmaterial aus einer organischen Verstärkung und wärmehärtbarem Harz aufweist, die Schaltungssubstrate nicht nur miteinander verbunden werden, sondern es können auch die Verdrahtungen aus Metallfolien durch Erwärmung und Druckbeaufschlagung elektrisch verbunden werden.
Es ist außerdem umweltfreundlich, wenn der Galvanisierprozeß bei der Herstellung von Mehrschicht-Schaltungssubstraten nicht mehr erforderlich ist. Wie oben erwähnt, ist das erfindungsgemäße Verbindungsteil zur Verbindung von Schaltungssubstraten zum Verbinden von Schaltungssubstraten miteinander geeignet. Dieses Verbindungsteil ist auch zum elektrischen und mechanischen Verbinden von Schaltungssubstraten mit Bauelementen wirkungsvoll geeignet.
Fig. 1(a) bis (c) sind Schnittansichten eines Verfahrens zur Herstellung eines Verbindungsteils zur Verbindung von Schaltungssubstraten in einer ersten bis vierten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 1(a) zeigt einen Schritt, in dem nicht klebrige bzw. klebfreie Folien auf beiden Seiten eines organischen porösen Grundmaterials angeordnet sind. Fig. 1(b) zeigt einen Schritt, in dem Durchgangslöcher ausgebildet sind. Fig. 1(c) zeigt einen Schritt, bei dem leitfähige Paste in die Durchgangslöcher eingefüllt ist.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines Mehrschicht- Schaltungssubstrats, das ein Verbindungsteil für Schaltungssubstrate in einer fünften bis achten Ausführungsform der Erfindung verwendet.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Mehrschicht- Schaltungssubstrats, das ein Verbindungsteil für Schaltungssubstrate in einer neunten bis zwölften Ausführungsform der Erfindung verwendet.
Fig. 4(a) ist eine perspektivische und Fig. 4(b) ist eine Schnittansicht eines elektrischen Verbinders, der ein Verbindungsteil für Schaltungssubstrate in einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung verwendet.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht eines Glas-Epoxidharz- Mehrschichtsubstrats, das in einem herkömmlichen Verfahren hergestellt ist.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachstehenden erläuternden Beispiele und beigefügten Figuren beschrieben.
Ein Verbindungsteil zur Verbindung von Schaltungssubstraten und ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht- Schaltungssubstrats unter Verwendung des Verbindungsteils wird nachstehend anhand einer Ausführungsform der Erfindung erläutert.

(A) Leitfähige Paste

(a) Füllstoff

Die leitfähige Paste gemäß dieser Ausführungsform besteht aus einem metallischen Füllstoff, wärmehärtbarem Harz und einem Härtungsmittel. Zunächst wird der leitfähige Füllstoff erläutert. Gemäß der Hauptaufgabe dieses leitfähigen Füllstoffs sollte er in hoher Konzentration in der leitfähigen Verbindung enthalten sein. Der Grund dafür ist, daß, wie oben erwähnt, die Zuverlässigkeit der Leitfähigkeit beibehalten werden muß, indem die Wahrscheinlichkeit des Kontakts der leitfähigen Füllstoffe zueinander erhöht wird, wenn die Substrate aufgrund geringeren Widerstands der verbundenen Kontaktlöcher oder aufgrund thermischer oder mechanischer Belastung beeinträchtigt werden. Silber, Kupfer oder Nickel sind sinnfällige Beispiele von leitfähigen Füllstoffen, und es können auch zwei verschiedene Arten oder mehr von diesen Materialien gleichzeitig verwendet werden. Solange der leitfähige Füllstoff die oben genannte Charakteristik hat, kann er eine Kugelform oder Blättchenform usw. haben. Es ist besonders angesichts der Migrationssteuerung, des wirtschaftlichen Angebots und der Preisstabilität erwünscht, Kupferpulver als leitfähigen Füllstoff zu verwenden. Doch im allgemeinen oxidiert Kupferpulver leicht, und diese Oxidation des Kupferpulvers kann die Leitfähigkeit behindern, wenn es zum Füllen von Kontaktlöchern im erfindungsgemäßen Verbindungsteil zur Verbindung von Schaltungssubstraten wird. Deshalb wird der Prozeß des Aufklebens durch Erwärmen und Druckbeaufschlagung bevorzugt in einer Atmosphäre durchgeführt, in der der Sauerstoffgehalt 1,0% oder weniger beträgt.

(b) Epoxidharz

Als nächstes wird ein Epoxidharz mit einer spezifischen Charakteristik erläutert. Wie oben erwähnt, wird das erfindungsgemäße Verbindungsteil zur Verbindung von Schaltungssubstraten durch Erwärmung und Druckbeaufschlagung in einem geschlossenen Zustand ausgebildet, um die Metallfolien elektrisch zu verbinden. Daher ist es ungünstig, wenn ein flüchtiger Bestandteil, z. B. ein Lösungsmittel, vorhanden ist, da dies zu einer Innenblasenbildung führen kann. Um die leitfähige Verbindung in einer nichtlösenden Flüssigkeit auszubilden, muß grundsätzlich ein flüssiges Harz als das Epoxidharz verwendet werden.
Beispiele für geeignete Epoxidharze sind Flüssigepoxidharze mit zwei oder mehr Epoxyradikalen, z. B. Bisphenol-A- Epoxidharz, Bisphenol-F-Epoxidharz, alizyklisches Epoxidharz und Aminepoxidharz usw.
Was die Härtungsmittel betrifft, so kann jedes normale Härtungsmittel verwendet werden. Allgemein verwendete Härtungsmittel sind Aminhärtungsmittel, z. B. Dicyandiamid und Carbonsäurehydrazid, Harnstoffhärtungsmittel, z. B. 3-(3,4- dichlorophenyl)-1,1-Dimethylharnstoff, Säureanhydridhärtungsmittel, z. B. Phthalsäureanhydrid, Phromellitsäureanhydrid, und Hexahydrophthalsäureanhydrid, und aromatische Aminhärtungsmittel, z. B. Diamiddiphenylmethan, Diamiddiphenylsulfonsäure (Aminaddukt). Es wird bevorzugt, ein festes subklinisches Härtungsmittelpulver zu verwenden, insbesondere im Hinblick auf Stabilität und Verarbeitbarkeit.

(B) Nicht klebrige bzw. klebfreie Folie

Nicht klebrige Folien im Verbindungsteil zur Verbindung von Schaltungssubstraten fungieren während der Prozesse der Ausbildung von Löchern und des Einfüllens der leitfähigen Paste, aber auch während des Transports als Verschmutzungskontrollfolien. Diese Folien werden abgetrennt, wenn die Schaltungssubstrate verbunden werden, und deshalb müssen sie eine ausreichende Haftkraft haben, bis sie verwendet werden, während sie bei Verwendung auf einfache Weise abzutrennen sind.
Ferner sind nicht klebrige Folien vorzugsweise in einer erwärmten Umgebung bei einer Temperatur aufzubringen, bei der das wärmehärtbare Harz des porösen Grundmaterials nicht anfängt auszuhärten. Gleichzeitig sind die Folien vorzugsweise Folien, die sich bei Erwärmung nicht zusammenziehen.
Eine Kunststoffbahn von etwa 10 um Dicke, die mit einem Si-Schmiermittel auf eine Seite aufgebracht wird, wurde in diesem Beispiel verwendet. Beispielsweise können Polyethylenterephthalat (nachstehend mit PET-Bahn abgekürzt) und Polypropylen hier verwendet werden.

(C) Prepreg

Das Grundmaterial, das im Verbindungsteil zur Verbindung von Schaltungssubstraten in dieser Ausführungsform verwendet wird, ist mindestens ein organisches poröses Grundmaterial. Wenn dieses Grundmaterial jedoch mit einem anderen Grundmaterial kombiniert wird, um ein Mehrschichtsubstrat zu bilden, kann ein bekanntes laminiertes Grundmaterial verwendet werden. Im allgemeinen ist ein laminiertes Grundmaterial, das für Schaltungssubstrate verwendet wird, ein Verbundmaterial aus einer anorganischen oder organischen Verstärkung und wärmehärtbarem Harz. Die Verstärkung hat die Funktionen des Verstärkens des Schaltungssubstrats selbst und der Steuerung des Verwerfens, das durch die Wärme bewirkt wird, wenn Teile auf dem Substrat montiert werden.
Beispiele für eine anorganische Verstärkung sind Textilglasgewebe mit Textilglasfasern und Vliesstoffe aus Glasfasern, die auf eine Länge von mehreren mm bis zu mehreren 10 mm geschnitten sind. Das Glasgewebe wird hergestellt durch Weben von Fasern mit einem Durchmesser von 5 bis 15 um als Ketten und Schnüre (Garn), wobei mehrere hundert Stück als Einzelfäden miteinander verbunden werden. Das Glas, das im allgemeinen für bedruckte Substrate verwendet wird, besteht hauptsächlich aus SiO&sub2;, CaO, Al&sub2;O&sub3; und B&sub2;O&sub2;, die als E-Glas bezeichnet werden. Die Glasfaservliesstoffe sind hauptsächlich Glaspapiervliesstoff, der durch Schneiden der oben erwähnten Glasfasern zu Papier und Zusammenkleben derselben mit einem wasserdispergierbaren Epoxidharz erzeugt wird. Gelegentlich wird ein anorganischer Füllstoff zwecks Verbesserung der Maßstabilität hinzugefügt.
Dagegen sind Beispiele für eine organische Verstärkung Web- oder Vliesstoffe (z. B. Handelsname "THERMOUNT", hergestellt von E. I. Dupont), die aus Papier oder aromatischen Polyamidfasern bestehen (z. B. Handelsname "KEVLAR", hergestellt von E. I. Dupont). Das hier verwendete THERMOUNT (Warenzeichen) wird hergestellt, indem zuerst die oben erwähnten KEVLAR-Stoffe aus paraständigem Aramid auf eine Länge von etwa 6,7 mm zugeschnitten, etwa 10 bis 15 Gew.-% folienüberzogenes metaständiges Aramid hinzugefügt wird, um Papier auszubilden, und unter hoher Temperatur und hohem Druck nach einer Trocknung kalandriert wird (z. B. US-Patent 4 729 921).
Substrate, die Aramid verwenden, finden wegen ihrer Verwendung in MCM aufgrund der hervorragenden Wärmebeständigkeit und des kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten (z. B. IEEE TRANSACTIONS OF COMPONENTS, HYBRIDS, AND MANUFACTURING TECH- NOLOGY, VOL. 13, NO. 3, SEPTEMBER 1990, S. 570 bis 575) Beachtung.
Ein Prepreg ist ein Verbundmaterial, das aus einer Verstärkung und ungehärtetem Harz besteht, wobei die oben beschriebene Verstärkung mit wärmehärtbarem Harz, aus dem das Lösungsmittel entfernt ist, imprägniert ist. Normalerweise hat es die Form eines Glas-Epoxidharz-Prepregs oder eines Aramid- Epoxidharz-Prepregs, wobei das erstere Prepreg aus Textilglasgeweben und Epoxidharz und das letztere aus Aramidverstärkung und Epoxidharz besteht. Der Ausdruck "Prepreg" wird verwendet für den Schritt bis zu dem Punkt, wo das Harz durch Erwärmung und Druckbeaufschlagung aushärtet, wenn doppelseitige Substrate und Mehrschichtsubstrate hergestellt werden.

(D) Wärmehärtbares Harz

Wärmehärtbares Harz ist ein unlösliches und nichtschmelzendes Makromolekül mit einer dreidimensionalen Maschenstruktur der Moleküle, die schmelzen und bei denen Wärme eine Kettenwachstums- und Vernetzungsreaktion bewirkt. Ein wärmehärtbares Harz für bedruckte Substrate wird im Hinblick auf die Wärme- und Lösungsmittelbeständigkeit gewählt. Beispiele sind Epoxidharz, Phenol, Melamin und Polyester. Durch Zugabe eines Hilfsmaterials, z. B. eines Härtungsmittels, eines Modifizierers oder eines Füllstoffs, können wärmehärtbare Harze verschiedener Reaktionstemperaturen hergestellt werden.
Das am meisten verwendete Harz ist Epoxidharz. Epoxidharz ist unter den verschiedenen Arten von wärmehärtbaren Harzen am meisten verbreitet und ist durch hervorragende mechanische, elektrische und chemische Eigenschaften gekennzeichnet. In jüngster Zeit wird normales Epoxidharz auf verschiedene Weise modifiziert, um den Anforderungen einer höheren Montagedichte und höherer Wärmebeständigkeit zu entsprechen.
Es gibt auch ein Novolak-Epoxidharz, bei dem Novolak- Phenol zum Zwecke der Verbesserung der Wärmebeständigkeit verwendet wird. In bestimmten Fällen wird ein Flammschutzmittel zugegeben, um nicht nur Wärmebeständigkeit, sondern auch Flammenbeständigkeit zu erreichen.

(E) Kupferfolie

Ein Leiter, der in diesem Beispiel als Metallfolie verwendet wird, ist Kupfer in Form einer Folie. Dicken von 18 bis 70 um werden weitgehend als Kupferfolien verwendet, und es handelt sich normalerweise um elektrolytische Kupferfolien. Kupferfolie, die zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verbindungsteil für Schaltungssubstrate verwendet wird, wird so angeordnet, daß die behandelte Kupferfolienseite im allgemeinen als die elektrische Verbindungsoberfläche in bezug auf Kontaktlochverbindungen mittels leitfähiger Paste verwendet wird. Der Grund dafür ist, daß der Grad der Behandlung für die Zuverlässigkeit der Verbindung wichtig ist. Das heißt, je rauher die Oberfläche behandelt ist, um so bessere Ergebnisse können beim Verbindungswiderstand, der elektrischen Stärke und Zuverlässigkeit erzielt werden.
Wenn ein Mehrschichtsubstrat unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Verbindungsteils zur Verbindung von Schaltungssubstraten hergestellt wird, kann eine Kupferfolie, die in einem Oxidationsprozeß behandelt worden ist, nicht für elektrische Verbindungsteile für zu verbindende Schaltungssubstrate verwendet werden. Der Grund dafür ist, daß die oxidationsbehandelte Seite eine oxidierte Kupferschicht bildet, die elektrisch isoliert. Deshalb kann keine Verbindung hergestellt werden. Es wird bevorzugt, daß der Kupferfolienoberflächenteil auf den zu verbindenden Substraten behandelte Kupferfolie ist, wie oben erwähnt.
Die nachstehenden Ausführungsformen werden nach den folgenden Verfahren bewertet:

(1) Kontaktlochverbindungswiderstand

Das Bewertungsverfahren für den Kontaktlochverbindungswiderstand in einem mit dem erfindungsgemäßen Verbindungsteil für Schaltungssubstrate hergestellten Schaltungssubstrat besteht darin, zwei verschiedene Widerstände zu messen, nämlich den Verbindungswiderstand pro Kontaktloch zu messen und den Verbindungswiderstand zu messen, wenn 500 Kontaktlochverbindungen zwecks Verdrahtung in einer Reihe angeordnet sind.
Der Verbindungswiderstand pro Kontaktloch wird mit einer Vieranschlußwiderstandsmessung gemessen, die an beiden Enden der Metallverdrahtungen beider Kontaktlochenden durchge führt wird. Der Reihenwiderstand von 500 Stück kann in einem Verfahren bewertet werden, das hauptsächlich für Zuverlässigkeitsprüfungen verwendet wird. Dieses Verfahren wird durchgeführt, indem zuerst der Widerstand für 500 Stück und der Widerstand der metallischen Verdrahtungen nach dem oben erwähnten Vieranschlußmeßverfahren addiert wird, und dann der Anfangswiderstandsbetrag von dem gemessenen Betrag nach dem Experiment subtrahiert wird. Das heißt, dieses Verfahren bestimmt den Änderungsbetrag des Kontaktlochwiderstands von 500 Stück.

(2) Verschiedene Arten von Zuverlässigkeitsprüfungen bei Kontaktlochverbindungen

1. Temperaturzyklusprüfung

Eine Temperaturzyklusprüfung basiert auf dem Änderungsbetrag des Kontaktlochverbindungswiderstands nach 30 min bei -55ºC in der Dampfphase und dann nach 30 min bei +125ºC mit eintausend Wiederholungen. Der Bewertungsstandard ist derartig, daß der Änderungsbetrag des kontaktlochseriellen Substrats mit 500 Stück 250 mΩ oder weniger beträgt. Dies entspricht einer Änderung von 0,5 mΩ oder weniger pro Kontaktloch.

2. Loteintauchprüfung

Eine Loteintauchprüfung wird durchgeführt, indem zuerst für 10 s ein Eintauchen in ein Lotgefäß erfolgt, das auf 230ºC erwärmt und in Lösung versetzt ist, und dann der Änderungsbetrag des Kontaktlochverbindungswiderstands auf die gleiche Weise wie oben gemessen wird. Der Bewertungsstandard ist der gleiche wie oben.

3. Öleintauchprüfung

Eine Öleintauchprüfung ist eine Temperaturzyklusprüfung, die im Ölteil einer Flüssigphase durchgeführt wird. Ein Probesubstrat wird für 10 s in das Öl eingetaucht, das auf 260ºC erwärmt ist, für 10 s bei Raumtemperatur gehalten und weiterhin 10 s bei 20ºC in das Öl eingetaucht. Die Bewertung findet statt, nachdem dieser Temperaturzyklus 200mal wiederholt worden ist. Diesmal wird gemessen, ob der Widerstand während der 200 Wiederholungen keine Unterbrechung aufweist, wenn er in die Seite mit der höheren und mit der niedrigeren Tempe ratur eingetaucht wird. Gleichzeitig wird der Änderungsbetrag des Widerstands gemessen und nach dem gleichen Bewertungsstandard wie oben bewertet.
Ausführungsformen werden im einzelnen anhand der nachstehenden, der Veranschaulichung dienenden Beispiele beschrieben.

Beispiele 1 bis 4

Ein Verbindungsteil zur Verbindung von Schaltungssubstraten und ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht- Schaltungssubstrats unter Verwendung des Verbindungsteils wird mit Bezug auf die beigefügten Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung nachstehend erläutert.
Zuerst sind die für das Verbindungsteil zur Verbindung von Schaltungssubstraten verwendeten Prepregs unter Prepreg 1 bis 4 dargestellt.

(1) Prepreg 1

Textilglasgewebe als anorganische Verstärkung wurden verwendet, wobei E-Glas mit einem Faserdurchmesser von 4,6 um zu 4, 4 Stück pro Zoll verwebt wurden. Als wärmehärtbares Harz wurde Epoxidharz mit einem hohen Glasübergangspunkt verwendet, und zwar in diesem Fall Shell EPON 1151B60 mit einem Glasübergangspunkt von 180ºC. Dieses Harz wurde mit Methylethylketon (MEK) als Verdünnungsmittel zur Impregnierung verwendet. Dieser Prepregstrang konnte nacheinander zwecks Harzimprägnierung und Lösungsmittelentfernung getrocknet werden. Die Harzmenge nach dem Trocknen betrug etwa 30 Gew.-% gegenüber dem Glasgewebe. Die Dicke des Prepregs nach dem Trocknen betrug 120 um.

(2) Prepreg 2

Glasvliesstoffe wurden auch als anorganische Verstärkung verwendet, und das imprägnierte Harz war das gleiche wie bei Prepreg 1. Die Glasvliesstoffe wurden zu Glaspapiervliesstoff verarbeitet, indem die oben erwähnten Glasvliesstoffe zu Papier geschnitten und mit wasserlöslichem Epoxidharz zusammengeklebt worden sind. Ein anorganischer Füllstoff aus Aluminiumoxidpulver wurde zugegeben, um die Maßstabilität zu verbessern. Die Menge des imprägnierten Harzes betrug etwa 40 Gew.-% gegenüber den Textilglasgeweben, und die Dicke des Prepregs betrug 140 um.

(3) Prepreg 3

Ein Papierfaserstoff aus aromatischem Polyamid wurde als organische Verstärkung verwendet, und zwar in diesem Fall "THERMOUNT", hergestellt von E. I. Dupont, mit einem Basisgewicht von 72 g/m² und einer Papierdichte von 0,5 g/cm³. Das imprägnierte Harz war Epoxidharz von Dow DER 532A80, und der Glasübergangspunkt lag bei 140ºC. Die Harzimprägnierung und der Trocknungsprozeß fanden nach dem gleichen Verfahren wie bei Prepreg 1 statt. Die Menge des imprägnierten Harzes betrug 52 Gew.-%, und die Dicke des Prepregs betrug 150 um.

(4) Prepreg 4

Papier als organische Verstärkung wurde auch hier verwendet, und zwar in diesem Fall ein Papierphenolprepreg. Das verwendete Papier war Kraftpapier mit einem Basisgewicht von 70 g/m². Das wärmehärtbare Harz war ein mit einer Alkylphenolgruppe erweitertes Harz. Die Menge des Harzes betrug 48 Gew.-% gegenüber dem Kraftpapier, und die Dicke des Prepregs betrug 145 um.

(5) Leitfähige Paste

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung der leitfähigen Paste ist in Tabelle 1 dargestellt. Metallische Silber-, Kupfer- und Nickelfüllstoffe wurden in Kugel- und Blättchenform verwendet. Die Harzverbindung war ein Bisphenol-A-Epoxidharz (EPICOAT 828, hergestellt von Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), und das verwendete Härtungsmittel war ein Aminaddukt (MY-24, hergestellt von Ajinomoto Co., Ltd.).
Drei Rollen der oben beschriebenen Verbindung wurden geknetet und zu Paste vermischt. Tabelle 1 zeigt die Form der Metallpartikel, die durchschnittliche Größe der Partikel, die gemischte Menge (Gew.-%) und die Viskosität der Paste bei 0,5 U/min in einem E-Viskosimeter bei Raumtemperatur. Tabelle 1
Fig. 1(a) bis (c) sind Schnittansichten eines Verfahrens zur Herstellung eines Verbindungsteils zur Verbindung von Schaltungssubstraten in der erfindungsgemäßen Ausführungsform unter Verwendung der oben erwähnten Prepregs 1 bis 4. Wie in Fig. 1(a) dargestellt, wurde ein poröses Grundmaterial 102 (Prepreg 3) hergestellt, das auf beiden Seiten mit klebfreien Folien 101 (Dicke etwa 12 um) aus Polyester versehen wurde. Das Verfahren zum Aufbringen der nicht klebrigen Folien besteht darin, das oben erwähnte Prepreg zwischen den nicht klebrigen Folien zu positionieren und es weiter zwischen nichtrostenden Stahlplatten zu positionieren. Danach wird es für 4 min mit einer Temperatur von 110ºC erwärmt und mit 20 kg/cm² Druck beaufschlagt. In diesem Moment wird das Pre preg durch die Erwärmung und Druckbeaufschlagung so zusammengedrückt, daß die Innenporen 102a kleiner werden.
So wird eine Aramidepoxidbahn mit nicht klebrigen Folien hergestellt. Als nächstes wurden mit einem Kohlenstoffdioxidlaser in der Aramidepoxidbahn 102 (Dicke etwa 130 um) an vorbestimmten Stellen Durchgangslöcher 103 (Durchmesser etwa 250 um) ausgebildet, wie in Fig. 1(b) dargestellt. Danach wird, wie in Fig. 1(c) dargestellt, leitfähige Paste 104 in die Durchgangslöcher 103 eingefüllt, um das erfindungsgemäße Verbindungsteil für Schaltungssubstrate auszubilden. Im Zusammenhang mit dem Einfüllverfahren für leitfähige Paste 104 wurde die Aramidepoxidbahn 102 mit den Durchgangslöchern 103 auf einem Tisch einer Druckmaschine (nicht dargestellt) angeordnet, und leitfähige Paste 104 wurde direkt von oben auf die nicht klebrigen Folien 101 aufgedruckt. Die nicht klebrigen Folie 101 auf der oberen Fläche dient als Druckmaske und verhindert außerdem, daß die Oberfläche der Aramidepoxidbahn 102 verschmutzt.

Beispiele 5 bis 8

Zunächst wurden, wie in den Beispielen 1 bis 4, Einschicht-Schaltungssubstrate hergestellt, wie oben dargestellt. Tabelle 2
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht-Schattungssubstrats unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verbindungsteils für Schaltungssubstrate beschrieben. Die zu kombinierenden Schaltungssubstrate waren zwei Paar doppelseitige Leiterplatten mit Glas-Epoxidharz- Substrat. Diese doppelseitigen Glas-Epoxidharz-Leiterplatten wurden aus Textilglasgeweben hergestellt, die mit vier Bahnen Prepreg (Dicke etwa 100 um) laminiert waren, das mit wärmehärtbarem Harz entsprechend FR-4 imprägniert war, wie im oben erwähnten Fall. Dann wurde eine Kupferfolie, die auf beiden Seiten behandelt war, mit einer Dicke von 35 um auf beiden Seiten der Substrate auflaminiert. Durch Erwärmung und Druckbeaufschlagung für etwa eine Stunde mit einer Temperatur von 170ºC und mit 40 kg/cm² im Vakuum durch Warmpressen wurden Substrate gehärtet und auf den Kupferfolien aufgeklebt. Die auf diese Weise hergestellten Substrate wurden an vorbestimmten Stellen unter Verwendung einer Bohrmaschine mit Löchern mit einem Durchmesser von 0,6 mm versehen.
Dann wurden die Substrate weiterverarbeitet in einem Verkupferungsverfahren, um galvanisierte Kupferschichten an der Innenwand der Durchgangslöcher und auf der gesamten oberen Oberfläche auszubilden. Danach wurden mittels eines photolithographischen Verfahrens Schaltungsstrukturen ausgebildet, um Verdrahtungen auf den oberen Schichten auszubilden. Die auf diese Weise hergestellte doppelseitige Glas-Epoxidharz- Leiterplatte und eine weitere doppelseitige Glas-Epoxidharz- Leiterplatte mit anderen Strukturen, die auf die gleiche Weise hergestellt war, wurden verwendet, um das Verbindungsteil für die Schaltungssubstrate in der oben erwähnten ersten bis vierten Ausführungsform zu positionieren, von dem die nicht klebrigen Folien auf beiden Seiten abgetrennt worden waren. Sie wurden für eine Laminierung positioniert und einer Erwärmung und Druckbeaufschlagung durch Warmpressen unter den gleichen Bedingungen wie oben unterzogen. Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht dieser Ausführungsform vor der Laminierung. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 305 ein Glas-Epoxidharz-Substrat; 307 gebohrte Löcher; 308 eine verkupferte Innenwand; 306 Schaltungsstrukturen aus Kupfer. Das Verbindungsteil für Schaltungssubstrate 309 ist zwischen den oben erwähnten doppelseitigen Leiterplatten angeordnet.
Bei dieser Struktur haben die oben erwähnten doppelseitigen Leiterplatten einen Kontaktfleck an elektrisch zu verbindenden Stellen, und der Kontaktfleckteil ist so positioniert, daß er mit der leitfähigen Paste 304 des oben erwähnten Verbindungsteils für Schaltungssubstrate zusammentrifft. Es muß deshalb so angeordnet werden, daß die gebohrten Durchgangslochteile nicht mit dem leitfähigen Pastenteil des oben erwähnten Verbindungsteils für Schaltungssubstrate in Kontakt kommen. Das auf diese Weise hergestellte Mehrschichtteil ist ein Vierschichtsubstrat mit vier Schichten von Schaltungsstrukturen, wobei das Epoxidharz des oben erwähnten Verbindungsteils für Schaltungssubstrate in die Durchgangslochteile der oben erwähnten doppelseitigen Leiterplatte floß, wodurch eine vollständige geschlossene Struktur entstand. Dieses Vierschichtsubstrat wurde geprüft, und die Ergebnisse verschiedener Zuverlässigkeitsprüfungen sind in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3
Wie in Tabelle 3 dargestellt, waren die Ergebnisse der Temperaturzyklusprüfung, der Loteintauchprüfung und der Öleintauchprüfung in allen Fällen zufriedenstellend.
Bei diesem Herstellungsverfahren für Mehrschichtsubstrate wurde auch das mit dem Verbindungsteil für Schaltungssubstrate hergestellte doppelseitigen Aramid-Epoxidharz- Substrat verwendet, und zwar anstelle des doppelseitigen Glas- Epoxidharz-Schaltungssubstrats, das zwischen den oben erwähnten Verbindungsteilen für Schaltungssubstrate gehalten wurde, wobei die gleichen zufriedenstellenden Eigenschaften erreicht worden sind.

Beispiele 9 bis 12

Das Verbindungsteil für Schaltungssubstrate wird nachstehend in dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform erläutert. Es wurde das gleiche Verbindungsteil für Schaltungssubstrate wie in Beispiel 1 bis 4 verwendet.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Mehrschicht- Schaltungssubstrats vor der Laminierung in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform und wird nachstehend mit Bezug auf die Figur beschrieben. Ein zu kombinierendes Schaltungssubstrat war ein Vierschichtsubstrat, das aus einem Glas-Epoxidharz- Substrat bestand. Dieses Vierschichtsubstrat wurde aus Textilglasgewebe hergestellt, das mit vier Bahnen des Prepregs (Dicke etwa 100 um) laminiert war, das mit einem wärmehärtbaren Harz wie in dem oben erwähnten Fall imprägniert war. Dann wurde eine Kupferfolie, die auf einer Seite behandelt war, mit einer Dicke von 35 um auf beiden Seiten des Substrats aufgebracht. Durch Erwärmung und Druckbeaufschlagung für etwa eine Stunde bei der Temperatur von 170ºC und 40 kg/cm² im Vakuum durch Warmpressen wurde das Substrat gehärtet und auf die Kupferfolien aufgeklebt. Nachdem die Kupferfolien aufgeklebt waren, wurde ein photolithographisches Verfahren verwendet, um die Schaltungsstrukturen auszubilden. Im einzelnen wurden wasserabstoßende Schichten auf beiden Seiten unter Verwendung eines Laminiermittels aufgebracht, und dann wurden die Strukturen belichtet. Danach folgten die Prozesse der Entwicklung, des Ätzens und der Trennung der wasserabstoßenden Schichten. Anschließend wurde die Kupferfolienoberfläche des Substrats mit den oben erwähnten Strukturen behandelt, und ferner wurden zwei Bahnen des oben erwähnten Prepregs auf beiden Seiten an geordnet. Die behandelte Oberfläche der einseitig behandelten Kupferfolie wurde auf beiden Seiten so angeordnet, daß die behandelten Oberflächen nach innen gewandt waren, und sie wurden noch einmal durch Warmpressen laminiert. Dieses Substrat wurde an gewünschten Stellen unter Verwendung einer Bohrmaschine mit Löchern mit einem Durchmesser von 0,6 mm versehen.
Dann wurde eine Kupferbeschichtung auf der Innenwand der Durchgangslöcher und dem gesamten oberen Schichtteil aufgebracht, um verkupferte Schichten auszubilden. Danach wurden in einem Photolithographieverfahren Schaltungsstrukturen auf der oberen Schicht ausgebildet. Das auf diese Weise hergestellte Glas-Epoxidharz-Vierschichtsubstrat wurde als Zwischenschicht zwischen den Verbindungsteilen für Schaltungssubstrate angeordnet, von denen die nicht klebrigen Folien auf beiden Seiten abgetrennt worden waren. Wie in Fig. 3 dargestellt, wurden sie für die Laminierung zusammen mit den einseitig behandelten Kupferfolien positioniert und einer Erwärmung und Druckbeaufschlagung durch Warmpressen unter den gleichen Bedingungen wie oben unterzogen. Aus den Kupferfolien auf der Oberfläche dieses Mehrschichtsubstrats wurden mit dem gleichen Photolithographieverfahren Strukturen gebildet. In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 410 das oben erwähnte Glas-Epoxidharz-Vierschichtsubstrat; 410 gebohrte Löcher; 412 eine verkupferte Innenwand; und 413 Schaltungsstrukturen aus Kupfer, die durch das photolithographische Verfahren ausgebildet worden sind. Das oben erwähnte Glas-Epoxid-Vierschichtsubstrat wurde zwischen Verbindungsteilen für Schaltungssubstrate 414 und 415 gehalten, die wiederum zwischen einseitig behandelten Kupferfolien 416 und 417 gehalten wurden.
Bei dieser Struktur haben das oben erwähnte Vierschichtsubstrat und die Verbindungsteile für Schaltungssubstrate an elektrisch zu verbindenden Stellen einen Kontaktfleck 419 und einen leitfähigen Pastenteil 418. Der oben erwähnte Kontaktfleckteil wurde so positioniert, daß er mit der leitfähigen Paste 418 der oben erwähnten Verbindungsteile für Schaltungssubstrate zusammentraf. Es ist also notwendig, so zu positionieren, daß die gebohrten Durchgangslochteile nicht mit dem leitfähigen Pastenteil der oben erwähnten Verbindungsteile für Schaltungssubstrate in Kontakt kommen. Ein auf diese Weise hergestelltes Mehrschichtteil ist ein Sechsschichtsubstrat mit sechs Schichten von Verdrahtungen, wobei die oben erwähnten Verbindungsteile für Schaltungssubstrate mit Epoxidharz gefüllt worden sind, das in die Durchgangslochteile der oben erwähnten doppelseitigen Leiterplatte floß, wodurch eine vollständige geschlossene Struktur entstand. Dieses Mehrschichtsubstrat wurde geprüft, und die Ergebnisse verschiedener Zuverlässigkeitsprüfungen sind in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4
Wie in Tabelle 4 dargestellt, waren die Ergebnisse der Temperaturzyklusprüfung, der Loteintauchprüfung und der Öleintauchprüfung in allen Fällen zufriedenstellend.
Ferner kann ein Mehrschicht-Schaltungssubstrat mit noch mehr Schichten hergestellt werden, indem der oben beschriebene Prozeß mit der notwendigen Anzahl von Wiederholungen durchgeführt wird. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Substrats mit Mehrschicht-Schaltungsstrukturen besteht darin, eine gewünschte Anzahl der oben erwähnten dazwischenliegenden Mehrschichtteile und der Verbindungsteile für Schaltungssubstrate herzustellen und sie auf einmal zu laminieren.
Bei diesem Herstellungsverfahren für Mehrschichtsubstrate wurde das doppelseitige Aramid-Epoxidharz-Substrat, das mit dem oben erwähnten Verbindungsteil für Schaltungssubstrate hergestellt wurde, anstelle des Glas-Epoxidharz- Vierschicht-Schaltungssubstrats verwendet, das zwischen den Verbindungsteilen für Schaltungssubstrate gehalten wurde, wobei sich die gleichen zufriedenstellenden Eigenschaften gezeigt haben.
In dem Verfahren zur Herstellung von Mehrschicht- Schaltungssubstraten, wie oben beschrieben, waren die verwendeten Schaltungssubstrate und Verbindungsteile für Schaltungssubstrate bereits geprüft worden, so daß eine hohe Prozeßausbeute bei einem kontrollierten Kostenanstieg erhalten bleiben konnte.
Bei den nach dem oben erwähnten Verfahren hergestellten Mehrschicht-Schaltungssubstraten werden das erste Schaltungssubstrat und das zweite Schaltungssubstrat durch die Kompression der Verbindungsteile für Schaltungssubstrate durch Erwärmung und Druckbeaufschlagung miteinander verbunden. Infolgedessen kann ein hochlaminiertes Substrat ziemlich einfach hergestellt werden.

Beispiel 13

Das poröse Grundmaterial mit einer Dicke von etwa 150 bis 170 um, das in der ersten Ausführungsform verwendet wurde, wurde auf beiden Seiten mit nicht klebrigen Fluorkohlenstoffolien (Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymer, hergestellt von Ashai Garasu Co. Ltd., Handelsname: Aflex) mit einer Dicke von etwa 30 um versehen. Als nächstes wurde ein Excimerlaser verwendet, um Durchgangslöcher mit einem Durchmesser von etwa 200 um auszubilden. Die Entfernung (Abstand) zwischen den Löchern war auf etwa 200 um festgelegt. Anschließend wurde leitfähige Paste in die Durchgangslöcher eingefüllt. Was das Füllverfahren der leitfähigen Paste betrifft, so wurde eine Aramid-Epoxidharz-Bahn mit Durchgangslöchern auf einem Tisch einer Druckmaschine (nicht dargestellt) angeordnet, und die leitfähige Paste 104 wurde direkt von oben auf die nicht klebrigen Folien 1 aufgedruckt. In diesem Moment dient die nicht klebrigen Folie auf der oberen Oberfläche als Druckmaske und verhindert auch, daß die Oberfläche der Aramid-Epoxidharz-Bahn verschmutzt. Die verwendete leitfähige Paste war Silberpulver mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 2 um als leitfähiger Füllstoff, und das Harz war das gleiche (nichtlösende) wärmehärtbare Epoxidharz wie in dem oben erwähnten Substratmaterial. Ein Härtungsmittel wurde hergestellt, indem drei Rollen Säureanhydrid-Härtungsmittel mit jeweils 85, 12,5 und 2,5 Gew.-% geknetet und ausreichend gemischt wurden. Danach wurde das Substrat für eine Stunde bei einer Temperatur von 170ºC und einem Druck von 40 kg/cm² im Vakuum Wärme und Druck ausgesetzt. Dann wurden die nicht klebrigen Folien abgetrennt, wobei ein elektrischer Verbinder mit einer Dicke von etwa 100 um entstand. Fig. 4(a) und (b) sind Beispiele für elektrische Verbinder, die auf die oben beschriebene Weise hergestellt worden sind. Fig. 4(a) ist eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Verbinders, und Fig. 4(b) ist eine Schnittansicht desselben. In Fig. 4(a) und (b) bezeichnet das Bezugszeichen 102 ein organisches poröses Grundmaterial (Aramid-Epoxidharz- Bahn); und 104 einen leitfähigen Harzverbindungsteil. Dieser elektrische Verbinder kann nur in der vertikalen, nicht in der horizontalen Richtung elektrisch leiten. Ferner ist eine leitfähige Harzverbindung 104 mit einem Abstand von 3 Rollen pro 1 mm ausgebildet. Die leitfähige Harzverbindung 104 steht etwa 30 um vor, was sie zum Verbinden von NESA-Glas von Flüssigkristallelementen und einem flexiblen bedruckten Substrat (FPC) geeignet macht. Wenn ein Kleber auf die Oberfläche A und die Oberfläche B aufgebracht wird, ist außerdem ein Aufkleben auf anderen Schaltungssubstraten ohne weiteres möglich.
Das Verbindungsteil für Schaltungssubstrate der oben erwähnten Ausführungsform kann beispielsweise als elektrischer Verbinder zum Verbinden von NESA-Glas von Flüssigkristallelementen und einem flexiblen bedruckten Substrat (FPC) oder als elektrischer Verbinder zum Verbinden einer Treiberschaltung eines elektrischen Signalleiters in einem Mobiltelefon oder einem FPC verwendet werden.
Gemäß den Ausführungsformen der Erfindung, wie oben beschrieben, kann bei Verwendung des Verbindungsteils zur Verbindung von Schaltungssubstraten, die das poröse Grundmaterial mit Kompressionswiderstand aufweist, das aus einem Verbundma terial aus Vliesstoffen und wärmehärtbarem Harz besteht, das außerdem mit nicht klebrigen Folien und Löchern versehen ist, die bis zur Oberfläche der nicht klebrigen Folien mit der leitfähigen Paste gefüllt sind, auf einfache Weise ein vielschichtiges Substrat aus doppelseitigen Leiterplatten oder Vierschichsubstraten ausgebildet werden, die ziemlich stabil hergestellt werden können. Wenn das Verbindungsteil für Schaltungssubstrate gemäß den Ausführungsformen verwendet wird, wird das poröse Grundmaterial durch Erwärmung und Druckbeaufschlagung so zusammengedrückt, daß die leitfähige Paste auch zusammengedrückt wird. Während dieses Prozesses verstärkt eine Bindemittelkomponente, die zwischen den leitfähigen Substanzen herausgedrückt wird, die Bindung zwischen den leitfähigen Substanzen miteinander und zwischen der leitfähigen Substanz und der Metallfolie, und dadurch erreicht die in der leitfähigen Paste enthaltene leitfähige Substanz ihre Dichte. Da die leitfähige Paste bis zur Oberfläche der nicht klebrigen Folien eingefüllt wird, steht die leitfähige Paste außerdem von der Oberfläche des organischen porösen Grundmaterials vor, wenn die nicht klebrigen Folien abgetrennt sind. Infolgedessen nimmt die eingefüllte Menge der leitfähigen Substanz nach der Laminierung zu, und daher wird der Verbindungswiderstand beträchtlich verringert.
Ferner können bei Verwendung des porösen Grundmaterials mit Kompressionswiderstand, das ein Verbundmaterial aus Faservliesstoff und wärmehärtbarem Harz aufweist, nicht nur die Schaltungssubstrate miteinander verbunden werden, sondern es kann auch die Metallfolie für Verdrahtungen auf der obersten Schicht durch Erwärmung und Druckbeaufschlagung fest aufgeklebt werden. Es ist außerdem umweltfreundlich, wenn beim Herstellungsverfahren der Mehrschicht-Schaltungssubstrate kein Bohr- oder Galvanisierprozeß mehr notwendig ist.
Gemäß der oben beschriebenen Erfindung weist das Verbindungsteil zur Verbindung von Schaltungssubstraten ein organisches poröses Grundmaterial auf, das auf beiden Seiten mit nicht klebrigen Folien versehen ist, wobei das Verbindungsteil für Schaltungssubstrate an gewünschten Stellen Durchgangslöcher hat und die Durchgangslöcher bis zur Oberfläche der nicht klebrigen Folien mit einer leitfähigen Harzverbindung gefüllt sind. Diese Struktur ermöglicht eine Innenkontaktlochverbindung, und dadurch kann das Verbindungsteil für Schaltungssubstrate mit hoher Zuverlässigkeit und hoher Qualität hergestellt werden. Außerdem ist es leicht, feine Abstände in den leitfähigen Teilen zu bestimmen, und ein elektrischer Verbinder von geringem elektrischem Widerstand kann hergestellt werden.

Claims

1. Elektrisches Verbindungsteil zur Verbindung von Schaltungssubstraten, wobei das elektrische Verbindungsteil ein organisches poröses Grundmaterial (102), das auf beiden Seiten mit nicht klebrigen Folien (101) versehen ist, und Durchgangslöcher (103) durch das organische poröse Grundmaterial (102) aufweist, die mit einer leitfähigen Harzverbindung (104) gefüllt sind, wobei die leitfähige Harzverbindung bis zur Oberfläche der nicht klebrigen Folien eingefüllt ist und die Dicke der nicht klebrigen Folien derartig ist, daß die leitfähige Harzverbindung nach Abtrennung der nicht klebrigen Folien auf beiden Seiten von der Außenfläche des organischen porösen Grundmaterials (102) vorsteht, um die elektrische Verbindung zwischen den Schaltungssubstraten zu verbessern.

2. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Verbindungsteils zur Verbindung von Schaltungssubstraten, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

(a) Bereitstellen eines organischen porösen Grundmaterials (102) mit nicht klebrigen Folien (101) auf beiden Seiten, wobei das organische poröse Grundmaterial (102) Durchgangslöcher (103) hat und die Durchgangslöcher bis an die Oberfläche der nicht klebrigen Folien mit einer leitfähigen Harzverbindung (104) gefüllt sind,

(b) Abtrennen der nicht klebrigen Folien von dem Verbindungsteil, so daß die leitfähige Harzverbindung (104) von der Oberfläche des organischen porösen Grundmaterials (102) vorsteht.

3. Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht- Schaltungssubstrats mit den Schritten:

(a) Bereitstellen eines Mehrschicht-Schaltungssubstrats (305) mit mindestens zwei Schichten von Schaltungsstrukturen (306), einem Schaltungssubstrat (305) mit mindestens einer Schaltungsstrukturschicht (306) und einem elektrischen Verbindungsteil (309) für die Substrate (305), wobei das elektrische Verbindungsteil (309) ein organisches poröses Grundmaterial (302) und Durchgangslöcher durch das organische poröse Grundmaterial (102) aufweist, wobei die Durchgangslöcher mit einer leitfähigen Harzverbindung (304) gefüllt sind, die auf beiden Seiten von der Außenfläche des organischen porösen Grundmaterials (302) vorsteht,

(b) Positionieren des Verbindungsteils (309) zwischen dem Mehrschicht-Schaltungssubstrat (305) und dem Schaltungssubstrat (305) und

(c) Erwärmen und Druckbeaufschlagung.

4. Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht- Schaltungssubstrats mit den Schritten:

(a) Bereitstellen eines Mehrschicht-Schaltungssubstrats (410) mit mindestens zwei Schichten von Schaltungsstrukturen (413) und zwei elektrischen Verbindungsteilen (414, 415), wobei jedes der elektrischen Verbindungsteile (414, 415) ein organisches poröses Grundmaterial und Durchgangslöcher durch das organische poröse Grundmaterial aufweist, wobei die Durchgangslöcher mit einer leitfähigen Harzverbindung (418) gefüllt sind, die auf beiden Seiten von der Außenfläche des organischen porösen Grundmaterials vorsteht,

(b) Positionieren des Mehrschicht-Schaltungssubstrats (410) zwischen zwei elektrischen Verbindungsteilen (414, 415);

(c) Aufbringen einer Metallfolie auf beiden Seiten; und

(d) Erwärmen und Druckbeaufschlagung und Ausbilden von Schaltungsstrukturen auf den Metallfolien.

5. Elektrisches Verbindungsteil und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das organische poröse Grundmaterial ein Verbundmaterial ist, das einen wärmebeständigen synthetischen Faservliesstoff aufweist, der mit einem ungehärteten wärmehärtbaren Harz imprägniert ist.

6. Elektrisches Verbindungsteil und Verfahren nach Anspruch 5, wobei der wärmebeständige synthetische Faservliesstoff Aramidharz aufweist und das ungehärtete wärmehärtbare Harz Epoxidharz ist.

7. Elektrisches Verbindungsteil und Verfahren nach Anspruch 5, wobei der wärmebeständige synthetische Faservliesstoff Papier aufweist und das ungehärtete wärmehärtbare Harz aus der Gruppe gewählt ist, die aus Phenolharz und Epoxidharz besteht.

8. Elektrisches Verbindungsteil und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine leitfähige Substanz, die in der leitfähigen Harzverbindung enthalten ist, mindestens ein Metallpulver ist, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Silber, Nickel, Kupfer, Silberlegierung, Nickellegierung und Kupferlegierung besteht.

9. Elektrisches Verbindungsteil und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Harzkomponente, die in der leitfähigen Harzverbindung enthalten ist, die gleiche ist wie das wärmehärtbare Harz in dem organischen porösen Grundmaterial.

10. Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht- Schaltungssubstrats nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Mehrschicht-Schaltungssubstrat mit zumindest zwei Schichten von Schaltkreisstrukturen und/oder das Schaltungssubstrat mit zumindest einer Schaltungsstrukturschicht Glas-Epoxidharz- Substrate mit Kupferfolienverdrahtungen und verkupferten Durchgangslöchern aufweisen.

11. Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht- Schaltungssubstrats nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Mehrschicht-Schaltungssubstrat mit zumindest zwei Schichten von Schaltungsstrukturen und/oder das Schaltungssubstrat mit zumindest einer Schaltungsstrukturschicht Aramidvliesstoffe und wärmehärtbares Epoxidharz ausweisen.

12. Elektrisches Verbindungsteil und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Durchgangslöcher durch Laserstrahlung ausgebildet werden.

13. Elektrisches Verbindungsteil und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Durchgangslöcher, die mit der leitfähigen Harzverbindung gefüllt sind, einen Durchmesser von 50 um bis 1 mm haben.

14. Elektrisches Verbindungsteil und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Durchgangslöcher, die mit der leitfähigen Harzverbindung gefüllt sind, einen Abstand von 50 um oder mehr haben.

15. Elektrisches Verbindungsteil und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Durchgangslöcher, die mit der leitfähigen Harzverbindung gefüllt sind, einen elektrischen Widerstand von 0,05 bis 5,0 mΩ haben.

16. Elektrisches Verbindungsteil und Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das poröse Grundmaterial eine Porosität von 2 bis 35% hat.

17. Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht- Schaltungssubstrats nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Erwärmung mit einer Temperatur von 170 bis 260ºC erfolgt.

18. Verfahren zur Herstellung eines Mehrschicht- Schaltungssubstrats nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Druckbeaufschlagung mit einem Druck von 20 bis 80 kg/cm² erfolgt.