DE69505553T2

DE69505553T2 - MONOLITHISCHE MIKROELEKTRONISCHE SCHALTUNGSMODULE AUS FLüSSIGKRISTALLPOLYMER

Info

Publication number: DE69505553T2
Application number: DE69505553T
Authority: DE
Inventors: Edwin C. Greer Sc 29650 Culbertson; Detlef M. D-6500 Main 43 Frank; Randy D. Greer Sc 29651 Jester; Mioru Okayama 712 Onodera; John A. Greenville Sc 29615 Penoyer; Sherman H. Greenville Sc 29615 Rounsville; Toru Okayama 710 Sanefuji; Toshiaki Okayama 710 Sato; Takeichi Okayama 710 Tsudaka
Original assignee: Kuraray Co Ltd; Hoechst Celanese Corp
Current assignee: Kuraray Co Ltd; CNA Holdings LLC
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1995-09-05
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2015-09-06
Also published as: JPH0897565A; DE69505553D1; EP0781501B1; ATE172592T1; US5719354A; WO1996008945A1; EP0781501A1; JP3190547B2

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft verbesserte mehrlagige mikroelekronische Verdrahtungsmodule mit mehreren zusammenlaminierten Flüssigkristallpolymerlagen.

Stand der Technik

Mehrlagige Leiterplatten (PCB) sind in der Elektronikindustrie als Basis zur Bereitstellung leitfähiger Wege zwischen den verschiedenen auf der Leiterplatte angebrachten Bauelementen bekannt. Die üblichen PCBs umfassen mehrere Lagen, die so hergestellt werden, daß sie ein leitfähiges Verdrahtungsmuster auf den Lagenseiten und eine Anzahl von durch jede Lage hindurch ausgebildeten (nicht durchgehenden) elektrisch leitfähigen Kontaktlöchern enthalten, so daß, wenn mehrere solcher Lagen in entsprechender Ausrichtung unter Verwendung von Hitze und/oder Druck zusammenlaminiert werden, in der PCB nützliche, elektrisch leitfähige Wege zwischen Lagen gebildet werden. Nachdem die Lagen zusammenlaminiert sind, werden typische Lochbildungs- und Galvanisierungsverfahren verwendet, um nützliche elektrische Wege durch die PCB herzustellen, um leitfähige Kontaktlöcher herzustellen. Typischerweise werden die Lagen der mehrlagigen Leiterplatte unter Verwendung eines thermisch aushärtenden oder vernetzbaren Polymerharzes verklebt. In manchen Fällen besteht dieses Verklebungematerial aus einem thermoplastischen Polymerharz, so daß das Harz schmilzt, um eine haftende Verklebung zwischen den Lagen der mehrlagigen Leiterplatte zu bilden.
Eines der Probleme der Verwendung von Lagen aus Polymermaterial und insbesondere aus thermoplastischem Polymermaterial besteht darin, daß Hitze und Druck normalerweise während der Herstellung der Leiterplatte angewandt werden müssen, um das Polymer ausreichend zu schmelzen, so daß an jeder Lagengrenzfläche eine gute haftende Verklebung hergestellt wird.
Wenn das Lagenmaterial ein einfach oder biaxial ausgerichtetes Folienmaterial ist, dann kann die molekulare Ausrichtung der Lage durch Hitze so verändert werden, daß die Lage ihre Form verändert, schrumpft, sich kräuselt oder anderweitig verzerrt, oder sich Schaltkreise verzerren oder sie unterbrochen werden. Sogar geringfügige Veränderungen der Form können die elektrischen Eigenschaften der mehrlagigen PCB nachteilig beeinflussen und können zu kohesiven Lücken in der PCB zwischen den Polymerphasen oder zu adhäsiven Lücken zwischen den Polymer-/leitfähigen Metallphasen führen.
Bei einer vorgeschlagenen Lösung dieses Problems wird zwischen den Schaltungslagen ein Klebstoff als eine Zwischenschicht eingesetzt, z. B. ein Polyamsäureklebstoff, der auf Polyamid basierende Schaltungslagen verbindet. Wenn als Schaltungslagen thermoplastische Polymere verwendet werden, ist es möglich, eine separate Lage aus dem Thermoplaststoff als eine Klebschicht zu verwenden. Diese Klebschichten können als eine Leiterbahnen verkapselnde dielektrische Lage dienen und auch eine Haftung an den dielektrischen Lagen bereitstellen, die Schaltungsbahnen auf angrenzenden Schaltungslagen trennen.
Die Verwendung von Klebschichten führt aber zu einer Reihe von Problemen und Variablen bei der Herstellung dieser Leiterplatten und ihrer Leistung. Die Klebschicht kann verglichen mit dem die Schaltungslage bildenden Polymermaterial andere (normalerweise schlechtere) dielektrische Eigenschaften aufweisen. Die Klebschicht ist außerdem normalerweise weicher als das Material der Schaltungslagen, was während nachfolgender Bohroperationen, mit denen Verbindungskontaktlöcher hergestellt werden, zu Verschmierungen führen kann, wodurch ein Entschmierungsschritt erforderlich wird. Außerdem kann durch den typischerweise hohen Wärmeausdehnungskoeffizient der Klebschicht das Auftreten von Löthülsenbrüchen auf Kontaktlöchern häufiger werden.
Obwohl viele dieser Probleme durch die Verwendung desselben Polymers sowohl für die Klebschicht als auch für die Schaltungslagen vermieden werden, wirkt sich die angewandte Hitzemenge zum Aufweichen, Schmelzen oder Aushärten der Klebschicht zur Erzeugung einer guten Verklebung zwischen Lagen ebenfalls wie oben beschrieben nachteilig auf die Schaltungslagen aus, was zu Schrumpfung, Fehlausrichtung und Zerstörung der elektrischen Durchgängigkeit führt.
Aus dem US-Patent 5 259 110 ist eine elektronische Leiterplatte bekannt, bei der die Schaltungslagen aus einem Flüssigkristallpolyesterpolymer (LCP) bestehen. Aus dem Patent ist bekannt, daß mehrere solcher Lagen durch Hitze und Druck zusammengeklebt werden können, und daß vor dem thermischen Verkleben der Schaltungslagen eine haftende Beschichtung wie zum Beispiel ein Polyimid oder eine weitere LCP-Lage zwischen den LCP-Schaltungslagen angeordnet werden kann. Die Herstellung dieser Leiterplatten unter Verwendung einer LCP-Klebschicht würde jedoch immer noch deren Erhitzung auf oder über den Schmelzpunkt des LCP-Polymers erfordern, um eine zufriedenstellende Haftung zu erzielen, was aus den oben besprochenen Gründen zu einer Verzerrung des Folienmaterials und zu einem Verlust elektrischer Eigenschaften führen kann.

Kurze Darstellung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt eine mehrlagige Leiterplatte nach Anspruch 1 bereit. Sie besteht aus einem Laminat aus einer Mehrzahl von Schaltungslagen, die leitfähige Kontaktlöcher in den Lagen enthalten, leitfähigen Verdrahtungsmustern auf einer oder beiden Oberflächen der Lagen oder einer Kombination aus leitfähigen Kontaktlöchern und leitfähigen Verdrahtungsmustern auf der Oberfläche der Lagen, wobei die besagten Lagen aus einem ersten Flüssigkristallpolymer bestehen und zwischen den besagten Schaltungslagen eine Schicht aus einem zweiten Flüssigkristallpolymer mit einem Schmelzpunkt von mindestens etwa 10ºC unter dem Schmelzpunkt des ersten Flüssigkristallpolymers angeordnet ist. Die Leiterplatten werden durch Stapeln mehrerer Schaltungslagenfolien in entsprechender Ausrichtung so hergestellt, daß sie durch eine Zwischenlage aus dem zweiten Flüssigkristallpolymer mit niedrigerem Schmelzpunkt getrennt werden, und durch Erhitzung der gestapelten Polymerfolien mit einem Druck, der ausreicht, die Folien oder Lagen zu einer mikroelektronischen Leiterplatte zu verkleben, wobei die Temperatur beim Erhitzen ausreicht, um das niedriger schmelzende zweite Polymer zu schmelzen, aber nicht ausreicht, um das in den Schaltungslagen vorliegende Polymer zu schmelzen. Die zweite Polymerlage kann während des Aufbaus als eine separate Folie dazwischen angeordnet werden, die ausschließlich aus dem zweiten Flüssigkristallpolymer bestehen oder einen mehrlagigen Film oder eine mehrlagige Filmbaugruppe aus dem besagten ersten und zweiten Flüssigkristallpolymer umfassen kann.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Schaltungslagen der PCB mit der elektrischen Verdrahtung zusammengeklebt werden können, ohne daß dabei der Flüssigkristallpolymerbestandteil der Schaltungslagen auf oder über seinen Schmelzpunkt erhitzt werden muß, wodurch alle bedeutsamen Änderungen der molekularen Ausrichtung der Polymer-Kristallketten und die folgende Verzerrung des Schaltungslagenmaterials, das die elektrische Verdrahtung enthält, vermieden werden.
Das zweite Polymer mit der niedrigeren Schmelztemperatur kann ebenfalls über die freiliegende äußere Schaltungslage in der mehrlagigen PCB laminiert werden, um eine Schutzabdeckung zu erzeugen.
Die resultierende PCB ist ein monolithisches, ganz flüssiges Polymer-Kristallgefüge, das relativ einfach aufzubauen ist und zuverlässigere elektrische Eigenschaften aufweist. Verfahren zur Herstellung solcher mehrlagigen PCBs werden von den Merkmalen in den Ansprüchen 13 oder 16 definiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A ist eine seitliche Schnittansicht mehrerer Polymer-Schaltungslagen, die vor der Zusammenlaminierung gestapelt wurden.
Fig. 1B ist eine seitliche Schnittansicht der Schaltungslagen von Fig. 1A mit einer Klebschichtfolie zwischen Schaltungslagenfolien.
Fig. 1C ist eine seitliche Schnittansicht einer mehrlagigen Klebefolie.
Fig. 1D und 1E sind seitliche Schnittansichten zweier der Polymer-Schaltungsfolien von Fig. 1B, die zusammenlaminiert wurden, um eine mehrlagige PCB zu bilden.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Mikroelektronische PCBs, die durch Laminieren thermoplastischer Lagen mit darin befindlichen leitfähigen Kontaktlöchern oder mit einer Kombination aus leitfähigen Kontaktlöchern und auf der Oberfläche angebrachten leitfähigen Verdrahtungsmustern hergestellt werden, sind in der Technik bekannt. Fig. 1A zeigt eine seitliche Schnittansicht einer mehrlagigen PCB mit vor dem Laminieren gestapelten und ausgerichteten Lagen. Die Kontaktlöcher 12 können durch Bohren, Stanzen (gewöhnliches Bohren, mit Laser oder Plasma gebildet) oder durch Gießlöcher in der Folienlage 10 nach dem Aufbau der Schaltungslage mit anschließender Ausbildung von Metallverbindern in den Löchern, die eine elektrische Verbindung von der Oberseite zur Unterseite der Folien (durch Füllen der Löcher mit Lötzinn oder durch Galvanisieren der Lochränder) herstellen, hergestellt werden. Leitfähige Verdrahtungsmuster oder Verteilungsschichten, die bei 16 gezeigt sind, können dann manchen der Folien durch geeignete bekannte Verfahren, wie zum Beispiel durch Auftragen einer dünnen Schicht aus einem leitfähigen Metall wie zum Beispiel Kupfer, Silber, Aluminium oder Kupferchrom auf eine Oberfläche der Folie 10 und Ausbildung eines leitfähigen Musters durch ein beliebiges geeignetes Verfahren wie zum Beispiel computergesteuertes Ätzen oder die herkömmlichere Fotoresistbelichtung mit anschließender Entwicklung und Maskenätzung, hinzugefügt werden.
Die Schaltungslagenfolien 10 sind dann fertig zum Stapeln in entsprechender elektrischer Ausrichtung und zum thermischen Verdichten, während gleichzeitig die thermoplastischen Eigenschaften der Folien oder jeder beliebige zwischen angrenzende Folien aufgebrachte Klebstoff bewirken, daß die Folien miteinander verklebt werden, um eine mehrlagige PCB mit mechanischer Beständigkeit zu ergeben.
Eine vollständigere Beschreibung solcher mehrlagigen PCBs und deren Herstellung ist aus dem US- Patent 5 259 110 bekannt.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung der Herstellung mehrlagiger mikroelektronischer Leiterplatten dar, bei der die Schaltungslagen, die aus einem Flüssigkristallpolymer bestehen, durch eine dazwischen angeordnete Klebschicht verbunden werden, die aus einem anderen Flüssigkristallpolymer besteht, wobei die dazwischen angeordnete Klebschicht einen Schmelzpunkt von mindestens 10ºC unter dem Schmelzpunkt des Flüssigkristallpolymers in der Schaltungslage aufweist.
Geeignete thermoplastische Flüssigkristallpolymere, die als Polymerbestandteile bei der Herstellung der Module verwendet werden können, sind u. a. Polyester mit von 4-Hydroxybenzoesäure und 2,6-Hydroxynaphthoesäure abgeleiteten Monomereinheiten; ein Polyester mit von 2,6-Hydroxynaphthoesäure, Terephthalsäure und Acetaminophen abgeleiteten Monomereinheiten; und ein Polyester mit von 4- Hydroxybenzoesäure und Terephthalsäure und 4,4'- Biphenol abgeleiteten Monomereinheiten.
Besonders bevorzugte Polyester sind die unter dem Warenzeichen VECTRA® von der Firma Hoechst Celanese erhältlichen Polyester.
VECTRA® A Polyester umfaßt 73 Mol-% von 4-Hydroxybenzoesäure ("HBA") abgeleitete Monomereinheiten und 27 Mol-% von 2,6- Hydroxynaphthoesäure ("HNA") abgeleitete Monomereinheiten.
VECTRA® E Polyester umfaßt 60 Mol-% von HBA abgeleitete Monomereinheiten, 4 Mol-% von HNA abgeleitete Monomereinheiten, 18 Mol-% von Terephthalsäure ("TA") abgeleitete Monomereinheiten und 18 Mol-% von pp'-Biphenol abgeleitete Monomereinheiten.
Andere bevorzugte Ausführungsformen sind z. B. VECTRA® C (Schm.p. etwa 320ºC) und/oder VECTRA® B Polyester. VECTRA® C Polyester umfaßt 80 Mol-% von HBA abgeleitete Monomereinheiten und 20 Mol-% von HNA abgeleitete Monomereinheiten. VECTRA® B Polyester umfaßt 60 Mol-% von HNA abgeleitete Monomereinheiten, 20 Mol-% von TA abgeleitete Monomereinheiten und 20 Mol-% aus Acetaminophen abgeleitete Monomereinheiten.
Außerdem deckt die vorliegende Erfindung die Verwendung von anderen Flüssigkristallpolymeren als die oben beschriebenen VECTRA®-Polyester ab. Im allgemeinen können in der Praxis dieser Erfindung beliebige solche Polymere verwendet werden, die verkleben. Beispiele solcher Flüssigkristallpolymere sind u. a. XYDAR® LCP (ein von der Amoco Co. hergestellter Polyester) mit von HBA, TA und 4,4'-Biphenol abgeleiteten Einheiten sowie andere LCPs mit mesogenischen Gruppen.
Die LCP-Polmere können mit einem beliebigen in der Technik bekannten geeigneten Schmelzverarbeitungsverfahren, wie zum Beispiel den aus dem US-Patent 4 384 016 bekannten, zu einzelnen Filmen oder Folien verarbeitet werden, obwohl Guß filmextrudierung mit anschließender einfacher oder biaxialer Ausrichtung des Films oder Blasfilmextrudierung bevorzugte Verfahren sind. Nachdem der Film extrudiert wurde, kann auf eine beliebige herkömmliche Weise eine Ausrichtung erzeugt werden; zum Beispiel richtet Senkung den LCP-Film in der Maschinenrichtung aus, während Querstreckung den Film in der Querrichtung ausrichtet. Eine Maschinenscherungsausrichtung kann auch aufgrund von herkömmlichem Maschinenrichtungsfluß auftreten, während eine Querscherungsausrichtung aufgrund von sich bewegenden Plattenoberflächen z. B. bei sich drehenden oder sich entgegengesetzt drehenden Platten auftreten kann.
Die vorliegende Erfindung umfaßt außerdem die Verwendung von mehrlagigen Filmen als der Schaltungslagenfilm und/oder der Klebschichtfilm. Diese Filme können zweilagige H/L-Filme oder dreilagige L/H/L-Filme sein, wobei L das niedriger schmelzende Polymer und H das höher schmelzende Polymer darstellt. Somit können mehrere H/L-Schaltungslagen mit Leiterbahnen auf der "H"-Lage zusammengebaut und durch Hitzeverdichtung verklebt werden, so daß zwischen jeder "H"-Lage eine "L"-Lage angeordnet ist. Als Alternative dazu können Schaltungslagen aus einem H-Film zusammengeklebt werden, wobei ein "L"-Film oder ein "L/H/L"-Film als die Klebschicht verwendet wird.
Bei einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung von Filmen oder Folien mit mehreren Bauelementen gemäß der vorliegenden Erfindung werden zwei Extrudierer verwendet, um zwei Polymere mit verschiedenen Schmelzpunkten zu extrudieren. Mit einem Kombinierungsblock werden die Polymere so in eine einzige Platte geführt, daß das niedriger schmelzende Polymer eine äußere Lage oder die äußersten Lagen bildet, wo ein dreilagiger Film hergestellt wird. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens wird statt Kombinierungsblock und Platte eine Mehrfacheinlaßplatte verwendet. Die in der Praxis der vorliegenden Erfindung nützlichen Extrudierer, Platten und Kombinierungsblöcke sind Fachleuten wohlbekannt. Es wird in Betracht gezogen, daß eine große Vielfalt solcher Geräte in verschiedenen Kombinationen verwendet werden kann, deren Wahl zum Teil von den eingesetzten Polymeren und der gewünschten Anzahl an und Dicke der Lagen abhängt.
Wenn die Klebefolie eine dreischichtige "L/H/L"-Folie ist, dann müssen die inneren Lagen des Films oder der Folie nicht alle denselben Schmelzpunkt aufweisen, sonderen es sollte mindestens eine innere Lage einen Schmelzpunkt aufweisen, der in ausreichendem Maße höher als der Schmelzpunkt der beiden äußeren Lagen ist, so daß die äußeren Lagen ohne Schmelzen der inneren Lage geschmolzen werden können. Diese Anordnung von Lagen ermöglicht eine Schmelzlaminierung oder -verklebung der äußeren Lagen, während die innere Lage ihre Form, ihr Gefüge, ihre Steifigkeit und andere physikalische Eigenschaften beibehält.
Die Filmdicke kann sowohl bei den Schaltungslagen als auch bei den Klebschichten innerhalb großer Grenzen schwanken. Für die Schaltungslage werden Filme mit einer Dicke im Bereich von etwa 0,5 bis 20 Millizoll (1 Millizoll = 25,4 um) und für die Klebschichten mit einer Dicke von 0,5 bis 20 Millizoll bevorzugt. Wenn mehrlagige H/L- oder L/H/L-Filme eingesetzt werden, dann liegt die bevorzugte Dicke für die "L"-Lage im Bereich von 0,1 bis 10 Millizoll und für die "H"-Lage im Bereich von 0,25 bis zu knapp 20 Millizoll.
Wie oben erwähnt, sollte die Schmelzpunktdifferenz zwischen den LC-Polymeren für die "L"- und "H"-Lagen größer als etwa 10ºC, vorzugsweise größer als etwa 25ºC und besonders bevorzugt größer als etwa 50ºC sein. Je größer diese Differenz ist, desto größer ist das Wärmefenster zwischen den Punkten, an denen die LCPs mit mit niedrigem und hohem Schmelzpunkt schmelzen, was eine größere Schwankung der Betriebstemperaturen gewährleistet, wenn die verschiedenen Lagen während der Herstellung der mikroelektronischen PCB verdichtungserhitzt werden. Zum Beispiel schmilzt VECTRA® A Harz bei etwa 280ºC; VECTRA® C Harz schmilzt bei etwa 320ºC; und VECTRA® E Harz schmilzt bei etwa 350ºC. Dies legt eine Kombination von C-Harz als das höher schmelzende Polymer und von A-Harz als das niedriger schmelzende Polymer nahe, oder eine Kombination aus einem E-Harz als das höher schmelzende Polymer entweder mit C-Harz oder A-Harz als die niedriger schmelzenden Polymere. Eine bevorzugte Kombination umfaßt ein Polymer mit einem Schmelzpunkt von über etwa 315ºC und ein Polymer mit einem Schmelzpunkt von 285ºC oder weniger.
Die Temperatur- und Druckbedingungen für den Laminationsprozeß schwanken abhängig von den Schmelzpunkten der "H"- und "L"-Polymere, die als Lagen in der Baugruppe verwendet werden. Die maximale Erhitzungstemperatur und Laminationszeit ist vorzugsweise ausreichend, um den "L"-Polymerfilm völlig zu schmelzen, ohne den "H"-Polymerfilm zu schmelzen. Es können Laminationsdrücke im Bereich von etwa 15 bis etwa 500 Pfund/Quadratzoll (1 Pfund/Quadratzoll = 0,06895 bar) verwendet werden. Vorzugsweise erfolgt die Lamination durch allmähliches Erhöhen der Temperatur der Baugruppe über einen Zeitraum von mindestens etwa 5 Minuten hinweg auf eine Maximaltemperatur, die höher als die Schmelztemperatur der in der Baugruppe vorliegenden "L"-Klebschichten, bevorzugt mindestens etwa 2ºC über solcher Schmelztemperatur, besonders bevorzugt mindestens etwa 5ºC über solcher Schmelztemperatur ist.
Nochmals mit Bezug auf die Zeichnungen zeigt Fig. 1B eine seitliche Schnittansicht der Baugruppe von Schaltungslagen von Fig. 1A mit einer Folie mit einer zwischen Schaltungslagen 10 von Fig. 1A angeordneten einzelnen Klebschicht 21. Bei dieser Ausführungsform besteht die Schaltungsfolienlage 10 aus dem "H"- Polymer, und dazwischen angeordnete Folienlage 21 besteht aus dem "L"-Polymer.
Fig. 1C zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der es sich bei der Klebefolie 21 entweder um einen mehrlagigen Verbundfilm oder um drei separate aufgelegte Filme handelt, wobei die äußeren Lagen 22 aus dem "L"-Polymer bestehen und die innere Lage 23 aus einem "H"-Polymer besteht, bei dem es sich um denselben wie den in Fig. 1B bei 10 gezeigten "H"- Polymer handeln kann. Bei dieser Ausführungsform dienen die Schichten 22 als Klebschichten und die Lagen 22 und 23 wirken zusammen als dielektrische Lagen.
Fig. 1D zeigt die gestapelten beiden obersten Lagen von Fig. 1B und dazwischen angeordneten Klebstoff nach der Anwendung von Hitze und Druck, zusammenlaminiert zur Bildung eines Teils einer mehrlagigen PCB. Bei dieser Ausführungsform dient die Lage 21 als eine Klebschicht, die die Schaltungslagen 10 zusammenklebt. Ausgewählte Kontaktlöcher können durch anschließendes Bohren durch die Klebschicht 21 und Metallauftragung elektrisch verbunden werden, um eine elektrische Verbindung zu gewährleisten.
Fig. 1E zeigt die gestapelten beiden obersten Lagen von Fig. 1B, wobei die dazwischen angeordnete Klebschicht die mehrlagige Anordnung von Fig. 1C ist. Bei dieser Ausführungsform dienen die "L"-Klebschichten 22 dazu, die freiliegenden Verdrahtungsmuster zu verkapseln, und stellen eine Haftung zwischen den Schaltungslagen 10 und der dielektrischen Lage 23 bereit. WIE in Fig. 1D können ausgewählte Kontaktlöcher durch anschließendes Bohren durch die Klebschicht und die dielektrische Lage und Metallauftragung elektrisch verbunden werden.
Erfindungsgemäß hergestellte Filme können in einer beliebigen Richtung und zu einem beliebigen Grad ausgerichtet werden, darunter uniaxial und biaxial. Die Ausrichtung kann auf eine beliebige herkömmliche Weise erzeugt werden; zum Beispiel richtet Senkung die LCP- Lagen in der Maschinenrichtung aus, während Streckung den Film in der Streckrichtung ausrichtet. Maschinenscherausrichtung wird sich hauptsächlich auf die äußeren Lagen beschränken, da innere Lagen vom Kontakt mit Plattenoberflächen isoliert wurden.
Die erfindungsgemäß hergestellten PCBs können als monolithische Ganz-LCP-Leiterplatten charakterisiert werden. Geeignete monolithische Gefüge, die erzielt werden können, sind zum Beispiel die folgenden Ausführungsformen:
A. Zusammenextrudierte Klebefilme aus einem H- Harzkern mit dünnen L-Harzlagen auf jeder Seite werden zwischen mit Schaltungen versehenen Lagen aus H-Film plaziert. Ein zusammenextrudierter H-Harzfilm mit einer dünnen, zusammenextrudierten L-Harzlage auf einer Seite wird auf die äußeren Lagen des Stapels (L-Harzseite in der gegenüberliegenden Schaltung) als eine Schutzabdeckung auf der äußeren Schaltung plaziert. Das Laminat wird unter Bedingungen laminiert, bei denen die L- Harzlagen genug schmelzen, um eine gute Haftung zu erzielen, aber das H-Harz nicht schmilzt, wodurch eine gute Schaltungsüberdeckungsgenauigkeit aufrechterhalten wird.
B. Ein L-Film mit modifizierter niedriger Schmelztemparatur wird als eine Klebschicht zwischen Lagen aus mit Schaltungen versehenen H-Filmen mit höherem Schmelzpunkt verwendet. Das Laminatgefüge wird unter Bedingungen unter Druck gesetzt, bei denen das niedriger schmelzende LCP schmilzt, das LCP für die mit Schaltungen versehene Lage aber nicht, um ein verschmolzenes Ganz-LCP-Gefüge zu erzeugen.
C. Ein dicker Film von 508 um (20 Millizoll) aus einem L-Harz mit niedriger Schmelztemperatur wird auf der Oberfläche einer Ganz-LCP- Leiterplatte mit oberflächenmontierten Bauelementen plaziert. Das Laminatgefüge wird auf einen Punkt oberhalb der Schmelztemperatur des dicken L-Films und unterhalb der Schmelztemperatur der in den mit Schaltungen versehenen Lagen verwendeten LCP-Polymere erhitzt. Es wird ein niedriger Druck angewandt, und die Oberflächenbauelemente werden durch den dicken Film schmelzverkapselt, um eine "monolithische" Ganz-LCP-Leiterplatte zu erzeugen.
Die folgenden Beispiele illustrieren die Erfindung; die Erfindung ist jedoch nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt.

Beispiel 1

Kupferbeschichtete Laminate (CCL - Copper Clad Laminates) mit VECTRA® C Harzfilm als Dielektrikum wurden durch herkömmliche Leiterplattenverarbeitungsverfahren (PCB-Verarbeitungsverfahren) (Fotoresist, Abbildung, Ätzen) mit Schaltungen versehen, um die vier mit Schaltungen versehenen Lagen zur Erzeugung einer mehrlagigen PCB gemäß den militärischen Spezifikationen 50884 zu erzeugen. VECTRA® C Harzfilm hat einen Schmelzpunkt von 320ºC. Diese mit Schaltungen versehenen Lagen (Vectra C- Harzfilm mit 152,4 um (6 Millizoll)) wurden in der ordnungsgemäßen Reihenfolge und Position mit Zwischenlagen aus 50,8 um (2 Millizoll) extrudiertem VECTRA-A-Gußharzfilm als Klebstoff konfiguriert. VECTRA® A-Harzfilm hat einen Schmelzpunkt von 280- 282ºC. Die aufgelegten mehrlagigen Materialien wurden in eine herkömmliche Laminierungspresse mit Teflon- Löseteilen plaziert und unter den folgenden Bedingungen laminiert:
Eine Prüfung der resultierenden mikroelektronischen PCB zeigte an, daß sie allen wesentlichen MIL-50884-Prüfstandards gerecht wurde, z. B. traten keine Brüche in den leitfähigen Oberflächen oder Trennungen der leitfähigen Oberflächen auf, es gab keine Anzeichen von Galvanisierungslücken und es gab keine Anzeichen von Laminatlücken.

Beispiel 2

Eine gedruckte Leiterplatte aus einem 4 Millizoll (1 Millizoll = 25,4 um) dicken, biaxial ausgerichteten VECTRA® C-Harzfilm und einer 18 u dicken Kupferfolie, und mit Verdrahtungsschaltungen mit einer Breite von 0,1 mm und einem Abstand von 0,1 mm wurde durch herkömmliche Leiterplattenverarbeitungsverfahren (PCB-Verarbeitungsverfahren) (Fotoresist, Abbildung, Ätzen) hergestellt. Der biaxial ausgerichtete VECTRA® C Harzfilm hat einen Schmelzpunkt von 320ºC.
Zwei Folien des somit erhaltenen, mit Schaltungen versehenen Films wurden in der ordnungsgemäßen Reihenfolge und Position mit einer Zwischenlage aus 1,25 Millizoll dickem, biaxial ausgerichtetem VECTRA® A Harzfilm als Klebstoff konfiguriert. Der biaxial ausgerichtete VECTRA® A Harzfilm hat einen Schmelzpunkt von 280ºC.
Die aufgelegten mehrlagigen Materialien wurden in eine herkömmliche Unterdruck-Laminierungspresse mit 4 Millizoll dicken Lösefilmen aus Polyimid plaziert und unter den folgenden Bedingungen laminiert:
Die 4 Millizoll dicken Lösefilme wurden dann von dem erlangten laminierten entfernt. Es gab keine Anzeichen von Laminatlücken. Weder bestanden Brüche in den leitfähigen Oberflächen noch Trennung der leitfähigen Oberflächen. Die Abziehfestigkeit zwischen dem VECTRA® C Harzfilm und dem VECTRA® A Harzfilm ergab sich zu 0,6 kg/cm.

Beispiel 3

Beispiel 2 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Pressentemperatur im Schritt 3 auf 305-308ºC geändert wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 4

Beispiel 2 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Pressentemperatur im Schritt 3 auf 315-318ºC geändert wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 1

Beispiel 2 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Pressentemperatur im Schritt 3 auf 278-280ºC geändert wurde, was unter dem Schmelzpunkt des als Klebstoff verwendeten VECTRA® A Harzfilms liegt. Obwohl keine Brüche oder Trennung auf den leitfähigen Oberflächen beobachtet wurden, wurden in der Nähe der Verdrahtung viele Lücken beobachtet. Die Abziehfestigkeit zwischen dem VECTRA® C Harzfilm und dem VECTRA® A Harzfilm betrug 0,05 kg/cm, d. h. das Laminat erfährt leicht Delaminierung und ist daher nicht praktisch verwendbar.

Vergleichsbeispiel 2

Beispiel 2 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Pressentemperatur im Schritt 3 auf 320-323ºC geändert wurde, was über dem Schmelzpunkt des als Substrat verwendeten VECTRA® C Harzfilms liegt. Obwohl sich keine Laminatlücken zeigten, hatte sich der VECTRA® C Harzfilm stark verformt, und auf den leitfähigen Oberflächen wurden viele Brüche und Trennungsteile beobachtet. Aufgrund der starken Deformation des Films konnte die Abziehfestigkeit zwischen dem VECTRA® C Harzfilm und dem VECTRA® A Harzfilm nicht gemessen werden. TABELLE 1
Fachleuten werden viele Varianten und Äquivalente der vorliegenden Erfindung einfallen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfaßt die gesamte Fragestellung im Gedanken und Schutzbereich der angefügten Ansprüche und der obigen Beschreibung.

Claims

1. Mehrlagige mikroelektronische Leiterplatte mit einem Laminat aus mehreren Schaltungslagen (10), die leitfähige Kontaktlöcher (12) in den Lagen enthalten, leitfähigen Verdrahtungsmustern (16) auf einer oder beiden Oberflächen der Lagen oder einer Kombination aus leitfähigen Kontaktlöchern und leitfähigen Verdrahtungsmustern auf der Oberfläche der Lagen, wobei die Schaltungslagen (10) aus einem ersten Flüssigkristallpolymer bestehen und zwischen den Schaltungslagen eine Klebschicht (21) aus einem zweiten Flüssigkristallpolymer mit einem Schmelzpunkt von mindestens 10ºC unter dem Schmelzpunkt des ersten Flüssigkristallpolymers angeordnet ist, wobei die Lagen miteinander verklebt werden, indem das zweite Polymer geschmolzen wird, ohne das erste Polymer zu schmelzen.

2. Leiterplatte nach Anspruch 1, wobei der Schmelzpunkt des zweiten Flüssigkristallpolymers mindestens 25ºC unter dem Schmelzpunkt des ersten Flüssigkristallpolymers liegt.

3. Leiterplatte nach Anspruch 2, wobei der Schmelzpunkt des zweiten Flüssigkristallpolymers mindestens 50ºC unter dem Schmelzpunkt des ersten Flüssigkristallpolymers liegt.

4. Leiterplatte nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkristallpolymere Polyesterpolymere sind.

5. Leiterplatte nach Anspruch 4, wobei alle Polyester aus der folgenden Reihe: ein Polyester mit von 4-Hydroxybenzoesäure und 2,6-Hydroxynaphthoesäure abgeleiteten Monomereinheiten; ein Polyester mit von 2,6-Hydroxynaphthoesäure, Terephthalsäure und Acetaminophen abgeleiteten Monomereinheiten; und ein Polyester mit von 4-Hydroxybenzoesäure und Terephthalsäure und 4,4'-Diphenol abgeleiteten Monomereinheiten ausgewählt werden.

6. Leiterplatte nach Anspruch 1, wobei das erste Flüssigkristallpolymer einen Schmelzpunkt von mehr als 335ºC und das zweite Flüssigkristallpolymer einen Schmelzpunkt von höchstens 325ºC besitzt.

7. Leiterplatte nach Anspruch 1, wobei das erste Flüssigkristallpolymer einen Schmelzpunkt von mehr als 315ºC und das zweite Flüssigkristallpolymer einen Schmelzpunkt von höchstens 285ºC besitzt.

8. Leiterplatte nach Anspruch 1, wobei die Klebschicht aus dem zweiten Flüssigkristallpolymer besteht.

9. Leiterplatte nach Anspruch 1, wobei die Klebschicht aus dem zweiten Flüssigkristallpolymer ein Laminat aus zwei Schichten (22) des zweiten Flüssigkristallpolymers mit einer dazwischen angeordneten Schicht (23) aus Flüssigkristallpolymer mit einem Schmelzpunkt von mindestens 10ºC über dem des zweiten Flüssigkristallpolymers umfaßt.

10. Leiterplatte nach Anspruch 9, wobei das zwischengeschaltete Flüssigkristallpolymer das gleiche Polymer wie das erste Flüssigkristallpolymer ist.

11. Leiterplatte nach Anspruch 1, wobei die Schaltungslagen und die Klebschichten eine Stärke im Bereich von 12,7 bis 508 um (0,5 bis 20 Millizoll) aufweisen.

12. Leiterplatte nach Anspruch 1, mit auf einer Oberfläche der Leiterplatte angebrachten elektrischen Bauelementen, die durch einen Film aus Flüssigkristallpolymer verkapselt werden.

13. Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen mikroelektronischen Leiterplatte mit:

(a) Bereitstellung mehrerer Schaltungslagenfolien (10), die leitfähige Kontaktlöcher (12) in den Folien, ein leitfähiges Verdrahtungsmuster (16) auf einer Oberfläche der Folien oder eine Kombination aus Kontaktlöchern und Verdrahtungsmustern auf den Folien enthalten, wobei die Folien aus einem ersten Flüssigkristallpolymer bestehen;

(b) Bereitstellung mehrerer Klebefolien (21) aus einem zweiten Flüssigkristallpolymer mit einem Schmelzpunkt von mindestens 10ºC unter dem Schmelzpunkt des ersten Flüssigkristallpolymers;

(c) Stapeln der mehreren Schaltungslagenfolien in entsprechender elektrischer Ausrichtung mit einer zwischen jeder Schaltungslagenfolie angeordneten Klebefolie; und

(d) Verkleben der Folien zu einer mehrlagigen mikroelektronischen Leiterplatte durch Erhitzen der gestapelten Polymerfolien unter Druck auf eine zum Schmelzen des Flüssigkristallpolymers der Klebschichten, nicht aber zum Schmelzen des Flüssigkristallpolymers der Schaltungslagen ausreichende Temperatur erhitzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Klebefolien aus dem zweiten Flüssigkristallpolymer bestehen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Klebefolien ein Laminat aus zwei Schichten (22) aus dem zweiten Flüssigkristallpolymer mit einer dazwischen angeordneten Schicht (23) aus Flüssigkristallpolymer mit einem Schmelzpunkt von mindestens 10ºC über dem des zweiten Flüssigkristallpolymers umfassen.

16. Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen mikroelektronischen Leiterplatte mit:

(a) Ausbilden eines Musters aus leitfähigen Kontaktlöchern (12) oder eines leitfähigen Verdrahtungsmusters (16) oder einer Kombination aus diesen auf mehreren Folienmaterialien, die aus Flüssigkristall-Polymermaterial bestehen, wobei das Folienmaterial eine aus einem ersten Flüssigkristallpolymer bestehende Schicht in Kontakt mit einer aus einem zweiten Flüssigkristallpolymer mit einem Schmelzpunkt von mindestens 10ºC unter dem Schmelzpunkt des ersten Flüssigkristallpolymers bestehenden Schicht umfaßt;

(b) Stapeln der Folienmaterialien in entsprechender elektrischer Ausrichtung, so daß Schichten aus dem zweiten Flüssigkristallpolymer zwischen Schichten aus dem ersten Flüssigkristallpolymer angeordnet sind; und

(c) Verkleben der Folien zu einer mehrlagigen mikroelektronischen Leiterplatte durch Erhitzen der gestapelten Polymerfolien unter Druck auf eine zum Schmelzen des zweiten Flüssigkristallpolymers, nicht aber zum Schmelzen des ersten Flüssigkristallpolymers ausreichende Temperatur erhitzt wird.