多層印刷電路的製造方法和多層印刷電路的製作方法

2023-07-18 00:35:26

專利名稱：多層印刷電路的製造方法和多層印刷電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及多層、即至少為兩層的印刷電路的製造方法。此外，本發明的產品是至少為兩層的印刷電路。
具有兩層或多層通過觸點連接而互相連接的電路的多層印刷電路在電子工業中業已獲得了廣泛的應用。至少有三層電路的印刷電路稱為多層。
多層印刷電路的各層電路之間是通過對事先鑽好或衝好的孔進行電化學金屬化的方法(即通過式連接)實現電氣連接的，這種通過式連接方法只能用於環氧樹脂玻璃布層壓板，技術上格外繁瑣，因而造價較高。
在由雙面敷銅基底材料構成的兩層印刷電路中，兩電路上各導線的電氣連接是通過在事先鑽好的孔眼中擠入導電膏實現的。然後，這種導電膏在較高溫度作用下固化。這種方法的弊端是接觸部位的可靠性差。此外，通常所採用的含銀導電膏的造價也比較高。
在DE-A-1540249、EP-A2-0137279和FR-A-1，464，288所述各方法中，在一塊基板上貼敷上了另一個比較薄的由一層帶有經過浸蝕的導線圖的基材層構成的電路板。各層電路的接觸面和連接面的電氣連接是採用焊接方法實現的，而焊接時只有在元器件的引線部位才能實現觸點連接，這樣就使這種方法的實際應用受到很大的限制。
US-A-3，052，823所述方法類似，在該方法中，所貼敷的第二個或更多的電路板上有許多孔眼，以便與位於其下的那層電路的接觸面相連通。觸點連接是通過對這些小孔的邊緣進行焊接實現的，焊接時，相鄰的接觸面或連接面可以直接、即不藉助於引線連接起來。這個方法只有在手工焊接時才具有足夠的可靠性，因而沒能應用在大工業生產上。
DE-B1-1923199所述的是一種製造一個帶有至少兩層通過絕緣層而彼此隔離的電路的電路板的方法。在這種方法中，各層電路是藉助於比方說塗有焊錫塗層的接觸點，通過絕緣層上的孔隙逐點相互連接的。觸點接通是通過在選定的壓力下壓擠接觸面實現的，在壓擠過程中，外層被壓入內層，並與內層連接。US-A-4，319，708所述方法也與此類似，這些方法造價非常高，而且不允許生產配裝密度大的多層電路板。
最後，DE-A1-3152603(＝EP-A1-0067231)公開了一種分級實現的方法，在此方法中，先在具有第一層電路和接觸面的基板上塗上一層絕緣層，該絕緣層給接觸面留出空位。通過一層粘合劑層將一塊銅箔貼敷在該絕緣層上，使得粘合劑層和銅箔在第一層電路的接觸面所在位置呈現若干孔眼。然後，通過浸蝕使銅箔成為帶連接面的第二層電路板，而使這些連接面成為環繞在粘合劑層各孔眼周圍的焊盤。這些焊盤與接觸面之間通過敷上一種導電材料，如銀膏或焊錫實現觸點連接。在此方法中，第一層電路的接觸面與第二層電路的焊盤僅通過粘合劑層的厚度隔開。但在自動化焊接，如浸焊時，仍無法充分保證接觸面與焊盤之間的連接。DE-A12716545所述方法也與此相似。
因此，本發明的任務在於，使第一層電路接觸面和第二層電路相應的連接面之間能夠簡便而可靠地實現電氣化連接。
本發明通過將帶有粘合劑層的穿孔導電金屬箔在50至150巴的壓力下擠壓並貼敷在帶有第一層電路的基板上，第一層電路的接觸面通過粘合劑層和導電金屬箔上的孔眼至少部分地向第二層電路19連接面的表面方向隆起，這使得接觸面的表面與第二層電路相應連接的表面之間的間距小於連接面的厚度的方法改進位造多層電路板的方法，以得到具有第一層電路的接觸面通過粘合層上的孔眼至少部分地向第二層電路連接面的表面方向隆起並且接觸面的表面與第二層電路連接面的表面之間的間距小於連接面厚度的特徵的至少兩層的印製電路。
首先，在至少有一面配置著第一層電路的基板上，在50至150巴、特別是80至120巴高壓和至少80℃溫度的作用下，貼敷上一層塗有粘合劑的導電金屬箔。最好採用層壓方法來擠壓，在該方法中，層壓板至少5分鐘保持著140℃以上的溫度。在這些擠壓條件下，基板材料將變軟，所以第一層電路的接觸面至少局部、即其表面的部分區域會通過塗有粘合劑的導電金屬箔上的孔眼嚮導電金屬箔表面的方向隆起。第一層電路接觸面只是在穿孔導電金屬箔上有孔眼的地方上方向外或向上隆起，因為擠壓時這些地方沒有反壓，或者至少是反壓很小。
裝有第一層電路的基板可以以人們熟知的方法、例如通過浸蝕(即減除雜質法)由敷銅層壓板製造。當然也可以採用其他從目前來看為人們熟悉的方法，如助劑法或類似方法製造。
對本實用新型


如下圖1是本實用新型的結構示意2是構成控制部件的比較放大器電子原理3是電熱控溫管構造中(1)控制部件(2)電熱及測溫部件(3)電熱體導線(4)溫度傳感器導線(5)硬質玻璃管體(6)溫度傳感器(7)電熱體圖1中的控制部件就是由圖2所示的比較放大器構成，它是一個由運算放大器F007組成的恆溫電路，採用電容降壓，並由一個雙向可控矽控制負載，這一部分元件可置於一個小型塑料合中，設有發光二極體指示工作狀態。圖3中的電熱控溫管內，溫度傳感器(6)與電熱體(7)相互隔離絕緣安置，確保溫度傳感器接受的溫度為被加熱液體的實際溫度(誤差∠±0.5℃)。管內用填充物(如石膏粉、水泥或環氧樹脂)塞實固定。溫度傳感器(6)和電熱體(7)引出線分別按圖導2中的
和「負載」兩端。
實際應用時，將電熱控溫管置於盛有液體的顯影盤內一側(用夾具或膠紙稍加固定)然後將插頭接220V電源就進入自動工作狀態。隨著照片顯影操作，液體處於攪動狀態促使熱量的均勻擴散，從而確保顯影效果。
層壓後，導電金屬箔比方說以人們熟知的方式被蝕刻成上層電路，以至於只剩下帶有導電金屬箔連接面的上層電路圖。上層電路的連接面位於導電金屬箔上有孔眼的地方，它們比方說完全環繞著被敷上的夾層材料上的孔眼，並因而各自成為一個焊盤。通過焊盤孔眼和粘合層孔眼可以看到它們下面的第一層電路的接觸面。
在浸蝕後，最好以人們熟知的方式給多層印刷電路塗覆防焊保護層、鑽孔或衝孔、安裝元、器件並最終自動焊接。在此，塗覆防焊保護層時應使得第二層電路的各連接面分別留出一塊可被焊劑浸潤的面積，該面積比方說以焊盤的形式環繞著第一層電路接觸面上通過粘合劑層上的孔眼可以看見的部分。這樣接觸面與連接面就可以特別可靠地連接起來，因為液態焊劑均勻地分布在這兩個面(即接觸面和連接面)上。
在焊接時，第一層電路的接觸面在所貼敷的塗有粘合劑的導電金屬箔上有孔眼的地方與第二層電路相應的連接面電氣連接起來。在某些情況下，第一層電路接觸面與第二層電路相應連接面的電氣連接也可以通過塗敷和固化一種導電膏、例如銀膏加以實現。然而焊接造價更適宜些，因而也更受歡迎。
因為不能完全排除在基材上層壓帶粘合劑層的穿孔導電金屬箔時會有少量粘合劑滲透進導電金屬箔的孔眼中並從而覆蓋第一層電路的接觸面，因此按照本發明的一種優選的實施方案，建議在上一層電路的連接面或焊盤內裝上穿越基板的孔眼。這樣，這些孔眼，例如其直徑可為0.7mm，就完全穿透上層(第二層)電路的連接面或焊盤、第一層電路的接觸面以及基板。在浸焊槽或波峰焊槽中焊接時，因焊劑高溫而至少部分被氣化的粘合劑殘餘可以通過這些排氣孔排向對面電路板表面，這樣就可以進一步提高焊接的可靠性。
本發明所述方法可以以令人驚訝地簡便而廉價的方式製造出具有第一層電路和通過粘合劑層與之隔開的第二層電路的多層印刷電路，其中，第一層電路具有若干接觸面(襯墊)而第二層電路具有與其相應的若干連接面(焊盤)，並且這些接觸面和相應的連接面可以彼此進行電氣連接。由於粘合劑層在接觸面與相應連接面可以彼此電氣連接的地方具有若干孔眼，而第一層電路的接觸面通過這些孔眼至少部分地向第二層電路連接面的表面方向隆起，還由於接觸面表面與第二層電路連接面表面之間的間距小於連接面的厚度，所以，即使是自動焊接，也可以實現具有高度可靠性的電氣連接。
如果絕緣層上的孔眼小於第一層電路的相應接觸面，並且如果這些孔眼的面積-在投影中觀察-完全落入相應的接觸面的面積之內，則特別有利。
從本說明中對第一層電路和第二層電路的描述可以看出，還可以以相應的方式裝設更多層電路。此外還可以使用一種雙面敷銅層壓板材料，以便通過在一面上貼敷一塊導電金屬箔而製成總共為三層的印刷電路，或者通過在雙面各貼敷一塊導電金屬箔而製成四層印刷電路。
下面通過實施例和附圖對本發明作進一步的闡述。
圖1為帶有第一層電路的基板的截面圖;
圖2為圖1基板的俯視圖;
圖3為帶粘合劑層的穿孔導電金屬箔的截面圖;
圖4為帶有固定於其上的穿孔導電金屬箔的基板截面圖;
圖5為圖4基板的俯視圖;
圖6為層壓後電路板的截面圖;
圖7為浸蝕上層導電金屬箔後的電路板截面圖;
圖8為塗覆防焊保護層後的電路板截面圖;
圖9為安裝元器件和焊接後的兩層印刷電路截面圖。
以上這些附圖均未按實際幾何尺寸繪製。
首先需要說明的是在下述本發明實施例中，使用的是一種市售具有35μm銅箔層的單面敷銅基底材料。這種基底材料(層壓板)由Hüls Troisdorf AG公司以商品號Trolitax DN8034銷售。這種層壓板由一塊酚醛樹脂硬紙質的基板2、一層粘合劑層3和一塊銅箔4構成。以大家熟知的方式，通過浸蝕由此層壓板製造出一塊配有一層(第一層)帶導線5和接觸面(襯墊)6的電路7的電路板8(見圖1)。
從圖2可以看出，接觸面6約呈園形或橢園形。此接觸面6的準確形狀並不嚴格，因為只有塗有粘合劑的穿孔銅箔9中的孔眼12的形狀才能決定可焊接接觸面6以後的形狀。
要製造具有粘合劑層的穿孔導電金屬箔，需在一塊厚為35μm的銅箔11上塗上一層厚為40μm的粘合層10。作為粘合劑可採用市售的丙烯酸酯粘合劑，該粘合劑在玻璃化溫度調至60℃時被固化成B狀態。重要的是，構成粘合層10的粘合劑的結網只需使其粘合性能可以保證以後層壓板1層合牢固即可。另一方面，粘合劑應具有足夠高的粘度，以便在擠壓時儘量抑制粘合劑溢到銅箔11的孔眼12中。接著用衝壓工具給塗有粘合劑層10的銅箔11(導電金屬箔)穿孔，使得在第一層電路7的接觸面6和第二層電路19連接面16之間有觸點連接17的每一個地方均被衝壓出一個穿過塗有粘合劑的銅箔9的孔眼12。這些孔眼12呈園形，這尤其從圖5中可以看出來。
然後準確地將被衝壓過的銅箔9(見圖3)置於被浸蝕過的電路板8上，通過若干粘合點固定銅箔，並以100巴的壓力在層壓機上壓擠它。在擠壓過程中層壓機被加熱到約160℃的溫度。由被浸蝕過的電路板8和被衝壓過的銅箔9構成的層壓板13在壓擠時通過輸熱在大約20分鐘內被加熱到160℃。然後，在保持壓力的情況下它在30分鐘內被冷卻下來。
在壓擠過程中，粘合層10和被浸蝕後的電路板8的基板2變軟。因為銅箔9上有孔眼12的地方沒有壓力或者至少壓力很小，所以第一層電路7的接觸面6的位於孔眼12下面的部分通過孔眼12向上面第二層電路19的表面方向隆起。這個效果在圖6中可以清楚地看到。由於接觸面6經孔眼12這樣局部地向上隆起，可以儘可能地抑制粘合劑層10的粘合劑向孔眼12滲透。同時，接觸面6的(向上隆起的)表面與相鄰的連接面16的表面靠得非常近，其間距小於連接面16的厚度，這樣就簡化了以後的焊接連接。在壓擠時，粘合劑層10的粘合劑散布在導線5和第一層電路7的接觸面6之間的空隙上，而導線5和銅箔11之間留下了一層絕緣層23。在實施例中，粘合劑層10的厚度為40μm，這在第一層電路7的導線厚度為35μm時可以保證留下的絕緣層厚度約為15至20μm，這足以絕緣。
根據所採用粘合層10的粘合劑和基板2的樹脂的硬度和粘度的不同，第一層電路7的導線5在壓擠時也會被全部或部分壓入基板2的表面中。以至於所留下的絕緣層23的厚度幾乎與粘合劑層10原來的厚度一樣(這一點在各附圖中均未表示出來)。
層壓之後，緊接著以人們熟知的方式浸蝕上層的銅箔(導電金屬箔11)。(除第二層電路19外)使得在銅箔(導電金屬箔11)上僅剩下導線15和連接面16(見圖7)。
然後以傳統方式給被浸蝕後的層壓板14塗覆上防焊保護層20，在此，對上層的連接面16應作如下限制，即它們以焊盤的形式出現，環繞著接觸面6上通過孔眼12可以看見的那些部分。
在塗覆上防焊保護層20之後，多層印刷電路1以人們熟知的方法被鑽孔(孔眼22)、安裝元、器件(見圖8和圖9)並緊接著在浸焊槽中自動焊接。這裡，一方面元、器件的引線21可通過焊錫18與第二層電路19的上層導線15連接。元器件引線21也可以與第一層電路的相應焊盤連接(未繪在圖中)，只要相應位置上的粘合劑層10被事先除去，或者通過銅箔9上的一個較大的孔眼被留下空隙。
圖9繪出了連接面16與位於其下的接觸面6之間通過焊劑18的電氣連接17。在某種情況下，通過穿過連接面16、接觸面6和基板2的排氣孔22可以提高焊接的可靠性。
接觸面6的表面的粘合劑殘餘儘可能少，和接觸面6的表面被盡可遠的壓入塗有粘合劑的穿孔銅箔9的孔眼12中並因而與連接面16幾乎處於同一平面上，對於焊點連接的可靠性是至為重要的。通過選擇接觸面6和連接面16上被焊劑17浸潤的面積，可以根據表面張力效應使得焊錫18均勻分布。
以與敷設並連接上層電路19的方法相同的方式，也可以在基板2的背面附設一層或兩層電路。
1多層印刷電路2基板3粘合劑(第一層電路)4銅箔層(第一層電路)5導線(第一層電路)6接觸面(第一層電路)，襯墊7第一層電路8被浸蝕後的電路板(單面)9金屬箔(塗有粘合劑的穿孔銅箔)10粘合劑層(第二層電路)11導電金屬箔(第二層電路)12孔眼13浸蝕前的層壓板14浸蝕後的層壓板15上層導線16連接面(第二層電路)，焊盤17電氣連接，觸點連接18焊錫
19第二層電路20防焊保護塗覆層21元器件引線22孔眼23絕緣層
權利要求
1.一種製造至少為兩層的、由基板2、帶有接觸面(襯墊6)的第一層電路7和帶有連接面(焊盤16)的第二層電路19構成的印刷電路1的方法，在這種方法中在帶有第一層電路7和接觸面6的基板2上，在大於80℃的溫度下貼敷一層帶粘合劑層10的導電金屬箔11，其中，粘合劑層11和導電金屬箔11上有若干孔眼12，這些孔眼與第一層電路7上的接觸面(襯墊6)相對應，然後，由導電金屬箔11製作出帶連接面(焊盤16)的第二層電路19，其中，第二層電路19的連接面(焊盤16)與粘合劑層10上的孔眼12鄰接，再後，通過粘合劑層10的孔眼12，將第一層電路7的接觸面6與第二層電路19的相應連接面(焊盤16)通過焊接或塗覆一種導電膏進行電氣連接，該方法的特徵在於將帶有粘合劑層10的穿孔導電金屬箔11在50至150巴的壓力下擠壓並貼敷在帶有第一層電路7的基板2上，在此過程中，第一層電路7的接觸面6通過粘合劑層10和導電金屬箔11上的孔眼12至少部分地向第二層電路19連接面16的表面方向隆起，這使得接觸面6的表面20與第二層電路19相應連接面16的表面21之間的間距都小於連接面16的厚度。
2.按照權利要求1的方法，其特徵在於，粘合劑層10是由一種玻璃化溫度TG為50至70℃，厚為20至150μm，最好是35至60μm的、受熱後變軟的丙烯酸脂粘合劑構成的。
3.按照權利要求1或2的方法，其特徵在於，第一層電路7的接觸面(襯墊6)與第二層電路19的相應連接面(焊盤16)通過在浸焊槽中自動焊接電氣連接起來。
4.按照權利要求3的方法，其特徵在於，在焊接前鑽制或衝制穿過兩層電路(7、19)的連接面(焊盤16)和接觸面6的孔眼22，這些孔眼亦穿透基板2。
5.按照權利要求1至4之一的方法，其特徵在於，採用的是由樹脂浸漬的紙層構成的層壓板作為基板2。
6.按照權利要求7的方法，其特徵在於，帶有粘合劑層10的穿孔導電金屬箔11在80至120巴壓力和大於140℃溫度的作用下貼敷在第一層電路7的基板2上。
7.帶有第一層電路7和通過粘合劑層10與其隔離的第二層電路19的、至少兩層的印刷電路1，其中第一層電路7上具有若干接觸面(襯墊6)，第二層電路則具有若干連接面(焊盤16)，並且這些接觸面6與相應的連接面16可以彼此進行電氣連接，粘合劑層10在接觸面6與相應連接面16彼此電氣連接的地方具有孔眼12，該印刷電路特徵在於第一層電路7的接觸面6通過粘合層10上的孔眼12至少部分地向第二層電路19連接面16的表面方向隆起，並且接觸面6的表面20與第二層電路19連接面16的表面21之間的間距都小於連接面16的厚度。
8.在按照權利要求1至6中的任一條所述方法中使用帶有一塊導電金屬箔11和一層直接塗覆其上的粘合劑層10的塗有粘合劑的銅箔9，其特徵在於，此粘合劑層10由丙烯酸酯構成，其玻璃化溫度TG為50至70℃。
全文摘要
本發明闡述了一種至少兩層的印刷電路的製造方法，其中，將一層帶粘合劑層的導電金屬箔貼敷在具有第一層電路和若干接觸面的基板上。塗覆著粘合劑層的穿孔導電金屬箔在50至150巴壓力和最低80℃溫度下被擠壓並貼敷在裝有第一層電路的基板上。然後，由導電金屬箔製成帶連接面(焊盤)的第二層電路。以便第一層電路的接觸面與第二層電路的相應連接面通過粘合劑層上的孔眼經焊接或塗覆導電膏進行電氣連接。
文檔編號H05K3/38GK1072557SQ9211258
公開日1993年5月26日 申請日期1992年10月30日 優先權日1991年10月31日
發明者H·布魯克納, S·柯普尼克, W·尤戈維策 申請人:希爾斯特羅斯多夫股份公司, 菲利浦電子有限公司