CN1327514C - 配线衬底及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种配线衬底,其包括:衬底;配线图形,其形成埋设在衬底上使其表面部露出,且由以银为主体的导电性树脂构成;覆盖导体,其以碳为主体且形成覆盖该配线图形的表面部。该配线衬底通过该结构实现耐吸湿性和耐水性优良,防止水分影响导致的银迁移和减少配线衬底的端子部与外部设备连接时的接触电阻。
Description
技术领域
本发明涉及在衬底上形成由以银为主体的导电性树脂构成的配线图形的配线衬底及其制造方法。
背景技术
使用网目印刷等印刷方式在衬底形成由银膏构成的配线图形的配线衬底现在已被熟知。但用银膏形成的配线图形,存在由于吸湿或附着水滴的原因而附着水分时和有电场时配线图形中银迁移,配线电阻变化的问题。其原因是银虽然是电阻低的优良导电性金属,但与其他的导电性金属比较其容易发生迁移。因此,现在有种种防止银迁移的提案。特别是与外部设备连接用的配线衬底的端子部由于必须露出电极故容易发生迁移,对防止该端子部迁移的要求就更强烈。
另外,通常使用的由含银粒子的导电性树脂构成的膏的情况,印刷并硬化处理后的配线图形的表面部凹凸大。因此在把配线衬底的端子部与外部设备机械接触连接的结构中还存在接触电阻不能小的课题。
防止迁移用的配线衬底结构例如特开2000-307207号公报所示的如图8的结构。图8是表示现有配线衬底中与外部设备连接的连接部的端子的结构的立体图。端子部200包括由在塑料膜210的表面上印刷的银膏构成的银膏层220和由在其上印刷的碳膏构成的碳膏层230。端子部200间的塑料膜210为便于连接而除去。在端子部200以外的区域形成保护膜240。这样,通过在银膏层220上层积难以发生迁移的碳膏层230的双层结构来防止吸湿或附着水滴导致的银迁移。
作为减小连接部接触电阻的方法例如有特开昭58-134496号公报所示的方法。即把在塑料膜等衬底上印刷的由银膏构成的配线图形的表面通过压延辊或抛光使其平滑化,增加接触面积,减小接触电阻。
但在银膏层上形成碳膏层这双层结构的情况下,银膏层的侧面部不被碳膏层覆盖。并且,由于银膏层侧面部露出,所以不能可靠防止银从侧面部迁移。另外,还存在由于配线图形间的距离变得越窄电场强度越强,所以容易产生银的迁移,不能形成具有微小间距的配线图形的问题。在上述公报中完全没记载把银膏层的表面凹凸通过碳膏平滑化。
把银膏层的表面用辊子等平滑化的现有方法对减小配线图形的端子部与外部设备的连接部的接触电阻是有效的,但存在不具有对付银迁移的对策,不能防止由迁移导致的不合格产品的发生的课题。
发明内容
本发明的配线衬底包括以下结构:衬底;配线图形,其由含银粒子的导电性树脂构成,以至少其表面部露出的形状埋设在所述衬底上且所述表面部具有平滑面;覆盖导体,其由含碳的导电性树脂构成并覆盖所述配线图形的露出部。
本发明的配线衬底包括以下结构:衬底;配线图形,其形成在所述衬底上,由含银粒子的导电性树脂构成;覆盖导体,其由含具有比所述银粒子微细的粒径的碳粒子的导电性树脂构成,覆盖所述配线图形的露出面且表面部具有平滑形状。
本发明配线衬底的制造方法包括以下工序:形成配线图形工序,其在衬底上形成由含银粒子的导电性树脂构成的配线图形;埋设配线图形工序,其在加热所述衬底的同时把所述配线图形向所述衬底方向加压,使所述配线图形以与其厚度同样深度或一部分地埋设在所述衬底中,同时使其表面部平滑;形成覆盖导体工序,其把含碳的导电性树脂覆盖在埋设于所述衬底上的所述配线图形的露出部上。
本发明配线衬底的制造方法包括以下工序:形成配线图形工序,其在衬底上形成由含银粒子的导电性树脂构成的配线图形;形成覆盖导体工序,其以内包所述配线图形的形状,且使用模绘版印刷方式把含具有比所述银粒子微细的粒径的碳粒子的导电性树脂印刷在所述配线图形上,所述模绘版印刷方式使用模绘版,该模绘版具有比所述配线图形的厚度厚的开口部。
附图说明
图1是模式表示本发明实施例1的配线衬底主要部分的剖面图;
图2是模式表示本发明实施例1的配线衬底的变形例的配线衬底主要部分的剖面图;
图3A、图3B、图3C是表示本发明实施例1的配线衬底的制造方法的一例的工序剖面图;
图4是表示本发明实施例1的配线衬底其他制造方法的工序剖面图;
图5是模式表示本发明实施例2的配线衬底主要部分的剖面图;
图6是仅表示本发明实施例2的配线衬底的端子部的区域部的平面图;
图7A、图7B、图7C是表示本发明实施例2的配线衬底的制造方法的一例的工序剖面图;
图8是表示现有配线衬底中与外部设备的连接部的端子结构的立体图。
具体实施方式
(实施例1)
下面用图1到图3说明本发明实施例1的配线衬底。为便于理解配线衬底的结构,把附图厚度方向的尺寸放大来表示。
图1是模式表示配线衬底主要部分的剖面图。
配线衬底10把用网目印刷等印刷方式形成的由含银粒子的导电性树脂构成的配线图形25埋设成仅露出其表面部30而形成在由热塑性树脂薄膜板构成的衬底15上。另外把由含碳的导电性树脂构成的覆盖导体35形成在配线图形25的表面部30上。即通过加热由热塑性树脂构成的衬底15并把配线图形25向衬底15方向加压而把配线图形25埋设在软化了的衬底15中。这时配线图形25的表面部30通过埋设时的加压而变平滑。然后把配线图形25的表面部30用由含碳的导电性树脂构成的覆盖导体35覆盖构成配线衬底10。
图2是模式表示本发明实施例1的配线衬底的变形例的配线衬底40主要部分的剖面图。
配线衬底40通过把配线图形25的厚度方向一部分加热、加压而埋设在衬底15中。配线图形25露出的区域部用由含碳的导电性树脂构成的覆盖导体35覆盖。这时配线图形25的表面部30与图1同样地通过埋设时的加热、加压而变平滑。
本发明实施例1的配线衬底的结构特征有以下几方面。
第一,配线图形25的表面部30通过加热、加压而变平滑。通过该结构提高配线图形25与覆盖导体35的粘接强度,在把配线图形25的一部分作为端子部时能减轻端子部与外部设备连接部的接触电阻。由在变平滑的同时由加热、加压而使配线图形25的银粒子间变致密,所以能减小配线图形25的电阻。
由于配线图形25的凹凸变平滑,所以能使覆盖配线图形凹凸用的覆盖导体35形成得很薄。因此能抑制通过覆盖导体35连接的外部设备连接部与配线图形25间的电阻增加,减小接触电阻。
第二,配线图形25埋设在衬底15中且被由含碳的导电性树脂构成的覆盖导体35所覆盖。通过该结构提高了耐吸湿性和耐水性,并且能防止银的迁移。
因此,配线衬底10或配线衬底40的任一结构都能得到良好的上述特性。特别是配线衬底10由于配线图形25与衬底15的表面部20形成同一面上,所以在形成覆盖导体35和形成多层配线时形成层间绝缘膜变得容易的方面上是理想的。
衬底15只要是由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)等聚酯树脂、ABS树脂(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、聚碳酸酯等热塑性树脂构成的薄膜板等通过加热容易变形的材料都可使用。
作为含银粒子的导电性树脂,把粒径0.1μm~20μm的银微粒子分散混合在粘接剂中形成的银膏在印刷性优良的方面上是理想的。特别是把聚酯树脂、环氧树脂、丙烯树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨基甲酸酯树脂等热硬性树脂用于粘接剂的银膏在与由薄膜板构成的衬底15的粘接强度强,并使配线图形25自身的机械强度变强的方面上是理想的。
作为含碳的导电性树脂在粘接剂中分散混合把石墨、乙炔炭黑等导电性碳微细化至粒径0.01μm~1μm的微粒子而形成的碳膏,在有效防止银迁移方面上是理想的。特别是把聚酯树脂、环氧树脂、丙烯树脂、聚酰亚胺树脂、聚氨基甲酸酯树脂等热硬性树脂用于粘接剂的碳膏在与银膏的粘接强度强且耐磨损性优良的方面上是理想的。该碳膏的电阻率是约1×10-1Ω·cm左右。因此在必须进一步减小电阻率时也可以使用把一部分银粒子添加到碳膏中的混合膏。
下面用图3说明本发明实施例1的配线衬底的制造方法。
图3是表示配线衬底制造方法一例的工序剖面图。对与图1和图2同样的结构元件赋予同样的符号。
首先如图3A所示,使用网目印刷和凹版印刷等印刷方式把由银膏构成的配线图形25印刷在衬底15的表面部20上(把本工序叫做配线图形形成工序)。然后,配线图形25通过热硬化成为低电阻。这时作为印刷方式可以使用上述以外的各种方法。其中特别是网目印刷方式在能形成的配线图形25的自由度高、批量生产性优良、且制造成本低的方面上是理想的。
这时如图3A所示,配线图形25至少与衬底15不接触的相反侧表面部30形成数微米至数十微米的凹凸状。这反映出在银膏内含的银粒子的形状和进行网目印刷时网眼的形状。
接着如图3B所示,使用能加热和加压的冲压机45把形成有配线图形25的衬底15加热到软化温度以上,同时加压。这样配线图形25被按压而埋设到软化了的衬底15中(把本工序叫做配线图形埋设工序)。这时配线图形25的表面部30通过加热和加压一边使其表面部30的凹凸变平滑一边被埋入直至与衬底15的表面部20在同一面。
接着如图3C所示,使用网目印刷、模绘版印刷等印刷方式形成由含碳的导电性树脂构成的覆盖导体35,以至少把配线图形25的表面部30覆盖(把本工序叫做覆盖导体形成工序)。
通过这些工序能得到配线图形25被埋设在衬底15中且其表面部30被覆盖导体35覆盖的配线衬底10。
在配线图形埋设工序中也可以构成把配线图形25厚度的一部分埋设到衬底15中的结构。这时如图4所示,使用具有比配线图形25的宽度大的开口部的模绘版50,用模绘版印刷方式把由含碳的导电性树脂构成的覆盖导体35印刷到从配线图形25的衬底15露出的部分上。这时模绘版50的厚度必须比从衬底15突出的配线图形25的厚度厚。这样就如图2所示,能得到配线图形25的露出部分被覆盖导体35覆盖了的配线衬底40。
下面根据实施例具体说明本发明实施例1的配线衬底的制造方法。
本实施例按以下条件把由银膏构成的配线图形印刷到衬底上。这时作为衬底15使用厚度是100μm、软化温度是130℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。作为银膏使用把由粒径0.5μm~10μm的球状银粒子与鳞片状银粒子的混合粒子构成的银粒子作为75重量份和把由硬化温度120℃的热硬化环氧树脂构成的粘接剂作为15重量份的膏。另外银膏的印刷用网目印刷方式进行,为使配线图形的线宽度形成为150μm,把网版网眼的线径设定为25μm、把感光乳剂层厚度设定为10μm。
然后,把银膏印刷到衬底15的表面部20上,通过自然干燥和加热的硬化处理而形成配线图形25。然后把形成了配线图形25的衬底15用冲压机45进行130℃、10分钟的加热、加压。其结果能使配线图形25埋设在衬底15中,使其表面部30与衬底15的表面部20成为同一平面。这时的配线图形25的膜厚是20μm~30μm、线宽度是160μm~170μm,其表面部30的凹凸是2μm以下。且配线图形25的表面部30与衬底15的表面部20的台阶差是1μm以下。
接着按以下条件把由含碳的导电性树脂构成的碳膏印刷到配线图形25上。这时作为碳膏使用把由粒径0.1μm~0.3μm的乙炔炭黑构成的导电性碳粒子作为85重量份和把由硬化温度120℃的热硬化环氧树脂构成的粘接剂作为15重量份而配成的膏。作为碳膏的印刷方式使用模绘版印刷法。这时的模绘版的厚度是15μm。这样把由碳膏构成的导电性树脂印刷到配线图形25上之后,把衬底15进行130℃、10分钟的加热使碳膏热硬化。其结果是能得到配线图形25上覆盖有由碳膏构成的覆盖导体35的配线衬底10。硬化后的覆盖导体35的膜厚是10μm~15μm。
用上述方法制作的配线衬底10的可靠性用以下的条件进行评价。评价方法是在65℃、95%RH的环境中以施加电压的状态放置1000小时,通过观察配线衬底10的表面来进行。其结果完全观察不到银的迁移。
另外,使与外部设备连接用的配线图形的端子部与外部设备的端子机械接触并进行接触电阻的测量。其结果是与现有的端子部相比,发现接触电阻大致小了一位,接触电阻也能充分减小。
本发明的实施例1对覆盖导体形成在配线图形的整个面上的配线衬底进行了说明,但本发明并不限定于此。例如也可以仅形成在成为与外部设备连接用的端子部的配线图形区域上。这时也可以把没形成有覆盖导体的配线图形部分通过形成绝缘保护膜来进行保护。
本发明实施例1对单层结构的配线衬底进行了说明,但本发明并不限定于此。其也可以是多层结构的配线衬底。这时通过在最上层的配线图形上用本发明实施例1说明的方法形成由含碳的导电性树脂构成的覆盖导体能得到同样的效果。
(实施例2)
下面用图5到图7说明本发明实施例2的配线衬底及其制造方法。对与实施例1相同的元件赋予相同的符号。另外以下是特别对具有端子部的配线衬底进行说明,但并不限定于此。
图5是模式表示配线衬底主要部分的剖面图。
配线衬底60包括:配线图形70,其通过网目印刷等的印刷方式把由含银粒子的导电性树脂构成的银膏形成在衬底65上;覆盖导体90,其形成在该配线图形70的端子部75上且是用由含碳粒子的导电性树脂构成的碳膏形成的。在此,碳膏是由含具有比银粒子还微细的粒径的碳粒子的导电性树脂构成的。通过使用该碳膏把配线图形70的端子部75上的凹凸状表面部80覆盖而使覆盖导体90的表面部95成为平滑的形状。
图6是仅表示配线衬底60的端子部75区域部的平面图。如图6所示,配线图形70的端子部75形成覆盖导体90覆盖配线图形70。没形成覆盖导体90的配线图形70区域部上形成有绝缘保护膜100。另外该绝缘保护膜100形成也覆盖覆盖导体90的一部分。
通过这种结构使在端子部75中配线图形70由覆盖导体90保护。并且通过由具有比银粒子微细的粒径的碳粒子构成的覆盖导体90覆盖,使覆盖导体90的表面部95成为平滑的形状。其结果是能防止配线图形70的银迁移,且通过增加接触面积还能减小与外部设备连接时的接触电阻。
作为衬底65其只要是加入玻璃纤维的环氧树脂、陶瓷板或玻璃板等比较硬质的衬底、或由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯树脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)树脂、聚碳酸酯或聚酰亚胺等高分子树脂构成的薄膜衬底等通常配线衬底使用的材料都可使用。特别是作为通用性塑料因广泛使用而便宜的薄膜板衬底,由于其厚度能薄到100μm~400μm,所以在使用该配线衬底的电子线路装置有效薄型化方面是理想的。
作为银膏,只要是把银粒子分散混合到粘接剂中的便可。特别是使用把聚酯树脂、环氧树脂、丙烯树脂、聚酰亚胺树脂、或聚氨基甲酸酯树脂等热硬性树脂用于粘接剂的银膏在与薄膜板衬底的粘接强度强,并且使配线图形70自身的机械强度变强的方面上是理想的。
作为碳膏其把导电性碳的微粒子分散混合到粘接剂中而成,所以只要是由比银膏中使用的银粒子的粒径小的粒径构成的微细的碳粒子便可。例如银膏中使用的银粒子的粒径是0.5μm~10μm的球状银粒子或鳞片状银粒子时,作为碳粒子的粒径比较理想的是0.1μm~1μm左右,若是0.3μm以下则更理想。通过使用这种粒径的碳膏在配线图形70上进行模绘版印刷,能容易地实现具有平滑形状的覆盖导体90的表面部95。为了容易进行模绘版印刷,必须把碳膏的粘度分别恰当地设定符合印刷条件。把聚酯树脂、环氧树脂、丙烯树脂、聚酰亚胺树脂、或聚氨基甲酸酯树脂等热硬性树脂用于粘接剂的碳膏在与银膏的粘接强度强、耐湿性和耐水性优良,且耐磨损性优良的方面上是理想的。
下面用图7说明本发明实施例2的配线衬底的制造方法。
图7是表示配线衬底制造方法一例的工序剖面图,表示从图6的X-X线剖开的端子部的剖面形状。
首先如图7A所示,使用网目印刷和凹版印刷等印刷方式把银膏印刷在衬底65上。然后把银膏干燥或加热使其硬化,形成低电阻且粘接强度良好的配线图形70(把本工序叫做配线图形形成工序)。
这时如图7A所示,配线图形70的表面部80形成数微米至数十微米的比较大的凹凸状。这特别是用网目印刷形成时的网眼形状引起的印刷厚度不匀和银膏中的银粒子大小和形状的偏差所引起。
接着如图7B所示,把模绘版110的开口部115与配线图形70对准位置。这时模绘版110的厚度比配线图形70的膜厚厚。且模绘版的开口部115的形状形成使配线图形70不露出的内包形状。
接着如图7C所示,在模绘版110的开口部115内的配线图形70上印刷含比银粒子微细的碳粒子的碳膏。除去模绘版110后把碳膏干燥或加热使其硬化,能得到如图5所示的用由碳膏构成的覆盖导体90覆盖端子部75且覆盖导体90的表面部95是平滑的配线衬底60(把本工序叫做覆盖导体形成工序)。
接着如图6所示,在端子部75以外的形成有配线图形70的区域部上形成绝缘保护膜100。这时在端子部75的一部分上也重叠形成绝缘保护膜100。绝缘保护膜100由聚酰亚胺等绝缘性树脂材料和二氧化硅、氮化硅等无机材料等形成便可,也可以构成无机材料和树脂材料层积的结构。如图5和图6所示,能得到配线图形70的端子部75用由碳膏构成的覆盖导体90覆盖的配线衬底60。
如上所述,通过仅是印刷方式的简单工序就能得到用由碳膏构成的覆盖导体90保护配线图形70,且得到具备其表面部80是平滑的端子部75的配线衬底60。其结果是能容易实现防止银迁移和减小接触电阻等,可靠性优良,且生产率高成本低的配线衬底60。
本发明的实施例2是使配线图形的银膏硬化后形成覆盖导体的,但本发明并不限定于此。例如也可以直至形成了覆盖导体后把银膏和碳膏同时进行硬化处理。另外,本发明的实施例2是在端子部上形成了覆盖导体后形成绝缘保护膜的,但本发明并不限定于此。例如也可以在形成绝缘保护膜后使用模绘版在端子部上形成覆盖导体。这时最好形成覆盖绝缘保护膜的一部分的覆盖导体。
下面根据实施例具体说明本发明实施例2的配线衬底的制造方法。
本实施例按以下条件把由银膏构成的配线图形印刷到衬底上。这时作为衬底65使用厚度是100μm、软化温度是130℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。作为银膏使用把由粒径0.5μm~10μm的球状银粒子与鳞片状银粒子的混合粒子构成的银粒子作为75重量份和把由硬化温度120℃的热硬化环氧树脂构成的粘接剂作为15重量份的膏。且银膏的印刷用网目印刷方式进行,为了配线图形的线宽度达到150μm,把网版网眼的线径设定为25μm、把感光乳剂层厚度设定为10μm。
然后,通过使银膏热硬化而形成配线图形70。这时的配线图形70的膜厚是20μm~30μm、其线宽度是160μm~170μm,其表面部80的凹凸是约10μm。
接着按以下条件把由碳膏构成的覆盖导体90印刷到配线图形70的端子部75上。这时作为碳膏使用把由粒径0.1μm~0.3μm的乙炔炭黑构成的导电性碳作为85重量份和把由硬化温度120℃的热硬化环氧树脂构成的粘接剂作为15重量份而配合混合成的膏。作为碳膏的印刷方式使用模绘版印刷。模绘版110的厚度是50μm,开口部115是可靠地内包配线图形70的端子部75的形状。在印刷碳膏后把衬底65进行130℃、10分钟的加热使碳膏热硬化。其结果是能得到配线图形70的端子部75被硬化的由碳膏构成的覆盖导体90覆盖的配线衬底60。硬化后的端子部75的膜厚是45μm~50μm,覆盖导体90的表面部95的凹凸是2μm以下。
在未用覆盖导体90覆盖的配线图形70部分上形成绝缘保护膜100,确保耐湿、耐水性。作为绝缘保护膜100一般地是把用作镀敷等的保护膜的树脂通过网目印刷形成。
用上述方法制作的配线衬底10的可靠性按以下的条件进行评价。评价方法是通过在65℃、95%RH的环境中以施加电压的状态放置1000小时,观察配线衬底10的表面来进行。其结果完全观察不到银的迁移。
另外,使与外部设备连接用的配线图形的端子部与外部设备的端子机械接触并进行接触电阻的测量。其结果是发现与现有的端子部相比接触电阻大致小了一位,接触电阻也能充分减小。
本发明的实施例2在未覆盖覆盖导体的配线图形区域部上形成了由镀敷保护膜构成的绝缘保护膜,但本发明并不限定于此。即也可以贴合由聚酰亚胺构成的薄膜片,也可以把由无机材料构成的保护膜通过溅射和化学气相成膜(CVD)法等形成。另外根据使用环境也可以完全不形成保护膜。
本发明的实施例2是在配线图形的露出部中仅把端子部用覆盖导体覆盖了,但也可以构成把配线图形的整个露出部用覆盖导体覆盖的结构。
当然可以把上述各实施例相互适用。
若把本发明的配线衬底使用在便携终端等时能充分发挥其效果。其理由是配线衬底是紧凑且薄型的衬底,同时即使对水分等也具有防止迁移的对策,所以其效果高。并且即使对变形也难以发生配线图形的剥离等,且不增加接触电阻等,所以是有用的。
Claims (8)
1、一种配线衬底,其包括以下结构:衬底;配线图形,其由含银粒子的导电性树脂构成,以至少其表面部露出的形状埋设在所述衬底上且所述表面部具有平滑面;覆盖导体,其由含碳的导电性树脂构成并覆盖所述配线图形的露出部。
2、如权利要求1所述的配线衬底,其中,在所述配线图形的露出部中仅在与外部设备连接的端子部区域上形成所述覆盖导体。
3、一种配线衬底,其包括以下结构:衬底;配线图形,其形成在所述衬底上,由含银粒子的导电性树脂构成;覆盖导体,其由含具有比所述银粒子微细的粒径的碳粒子的导电性树脂构成,覆盖所述配线图形的露出面且表面部具有平滑形状。
4、如权利要求3所述的配线衬底,其中,在所述配线图形的露出部中仅在与外部设备连接的端子部区域上形成所述覆盖导体。
5、一种配线衬底的制造方法,其包括以下工序:形成配线图形工序,其在衬底上形成由含银粒子的导电性树脂构成的配线图形;埋设配线图形工序,其在加热所述衬底的同时把所述配线图形向所述衬底方向加压,使所述配线图形以与其厚度同样深度或一部分地埋设在所述衬底中,同时使其表面部平滑;形成覆盖导体工序,其把含碳的导电性树脂覆盖在埋设于所述衬底上的所述配线图形的露出部上。
6、如权利要求5所述的配线衬底的制造方法,其中,在所述形成覆盖导体工序中仅在所述配线图形的与外部设备连接的端子部区域上形成所述覆盖导体。
7、一种配线衬底的制造方法,其包括以下工序:形成配线图形工序,其在衬底上形成由含银粒子的导电性树脂构成的配线图形;形成覆盖导体工序,其以内包所述配线图形的形状,且使用模绘版印刷方式把含具有比所述银粒子微细的粒径的碳粒子的导电性树脂印刷在所述配线图形上,所述模绘版印刷方式使用模绘版,该模绘版具有比所述配线图形的厚度厚的开口部。
8、如权利要求7所述的配线衬底的制造方法,其中,仅在所述配线图形的与外部设备连接的端子部区域上形成所述覆盖导体。
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