DE69303837T2

DE69303837T2 - Gedruckter Schaltungsträger mit vorspringender Elektrode und Verbindungsverfahren

Info

Publication number: DE69303837T2
Application number: DE69303837T
Authority: DE
Inventors: Kazuuo Ouchi; Masakazu Sugimoto
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1992-02-24
Filing date: 1993-02-11
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2013-02-12
Also published as: EP0557812B1; EP0557812A3; EP0557812A2; US5330825A; JPH05235498A; DE69303837D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen gedruckten Schaltungsträger mit mindestens einer vorspringenden Elektrode und ein Verbindungsverfahren, das diesen benutzt. Im speziellen betrifft sie einen gedruckten Schaltungsträger mit mindestens einer vorspringenden Elektrode, der es ermöglicht durch Ausbildung eines Elektrodenanschlusses an der Seitenoberfläche der elektrisch leitfähigen Schaltung eine verdünnung beim Verbinden oder Befestigen eines Halbleiterbauelementes, eines Druckers, einer Aufzeichnungsvorrichtung, eines elektrischen Teiles, eines elektrischen Schaltkreisteiles, einer Produktionsvorrichtung, einer Inspektionsvorrichtung, etc. zu erreichen und eine yerbindungsmethode, die den gedruckten Schaltungsträger benutzt.
In letzter Zeit schreiten Verdünnung, Verkleinerung und Gewichtsverringerung von elektronischen Instrumenten mit der Entwicklung der Halbleiterindustrie voran und es ist wünschenswert, elektrische Schaltkreisteile mit hoher Dichte zu montieren. Im speziellen zeigen verschiedene funktionelle Teile, die in OA-(Büroautomations-)Instrumenten enthalten sind, eine Tendenz zur Verkleinerung. Eine solche Verkleinerung wurde konventionellerweise durch Miniaturisierung verschiedener Teile, die auf der Oberfläche montiert werden, realisiert (Dickenrichtung).
Bei einer derartigen konventionellen Vorgehensweise kann die Montagefläche klein werden, jedoch wird die Gesamtdicke der befestigten Teile durch das wiederholte Anwenden der Oberflächenmontage vergrößert. Deshalb ist im technischen Gebiet der Oberflächenmontage die Entwicklung einer Technik, die imstande ist eine Verdünnung zu erreichen, erwünscht.
US-PS 4 164 071 offenbart einen prägegepreßten Schaltungsträger mit mindestens einer vorspringenden Elektrode, der einen isolierten Träger umfaßt, auf dem eine elektrisch leitende Schaltung ausgebildet ist, wobei mindestens eine vorspringende Elektrode, die eine metallische Substanz umfaßt, an der Seite des Endbereiches der elektrisch leitfähigen Schaltung ausgebildet ist.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebene Forderung zu erfüllen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen gedruckten Schaltungsträger mit mindestens einer vorspringenden Elektrode bereitzustellen, die es ermöglicht, in Richtung der Ebene verbunden zu werden und ein Montageverfahren bereitzustellen, das den gedruckten Schaltungsträger gebraucht.
Dieses Ziel wird durch einen gedruckten Schaltungsträger bzw. ein Verbindungsverfahren, die die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 3 aufweisen, gelöst.
Die Erfinder haben entdeckt, daß ein gedruckter Schaltungsträger, der, ohne die Dicke zu erhöhen verbunden werden kann, durch das Ausbilden von mindestens einer vorspringenden Elektrode, die eine metallische Substanz umfaßt, an der Seite des Endbereiches der elektrisch leitfähigen Schaltung erreicht werden kann und haben diese Erfindung erfolgreich ausgeführt.
Das heißt, daß entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein gedruckter Schaltungsträger mit mindestens einer vorspringenden Elektrode bereitgestellt wird, der einen isolierten Träger aufweist, der einen elektrisch leitfähigen Schaltkreis auf einer Oberfläche oder auf beiden Oberflächen hat und, wenn nötig, zusätzlich eine dielektrische Schicht auf der elektrisch leitfähigen Schaltung, wobei mindestens eine vorspringende Elektrode, die eine metallische Substanz umfaßt, einzeln an dem elektrisch leitfähigen Bereich geformt ist, der an der Seite des Endbereiches der elektrisch leitfähigen Schaltung freiliegt.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verbindungsverfahren bereitgestellt, das den gedruckten Schaltungsträger mit mindestens einer vorspringenden Elektrode gebraucht und das Verbinden des gedruckten Schaltungsträgers mit der vorspringenden Elektrode an eine Elektrode eines Materials umfaßt, die mit der vorspringenden Elektrode durch Erhitzen, Pressen oder Heißpressen verbunden werden soll.
Figuren 1(a), (b) bzw. (c) sind eine Querschnittsansicht des Endbereiches, eine Draufsicht des Endbereiches bzw. eine Seitenansicht des Endbereiches eines Beispiels des gedruckten Schaltungsträgers mit vorspringenden Elektroden,
Fig. 2 ist eine schräge Ansicht des Endbereiches, die einen Zustand des gedruckten Schaltungsträgers vor dem Ausbilden der vorspringenden Elektroden zeigt,
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht, die einen Zustand beim Verbinden des gedruckten Schaltungsträgers mit vorspringenden Elektroden, der in Fig. 1 gezeigt ist, an Elektrodenbereiche eines externen Elementes als Material, das verbunden werden soll, zeigt,
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht des Endbereiches, die ein anderes Beispiel des gedruckten Schaltungsträgers mit vorspringenden Elektroden der vorliegenden Erfindung zeigt, und
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht des Endbereiches, die ein weiteres Beispiel des gedruckten Schaltungsträgers mit vorspringenden Elektroden der vorliegenden Erfindung zeigt.
Der gedruckte Schaltungsträger mit mindestens einer vorspringenden Elektrode der vorliegenden Erfindung und das Verbindungsverfahren davon werden praktischerweise mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1(a) ist eine Querschnittsansicht des Endbereiches [die Querschnittsansicht geschnitten entlang der Linie X-X' der Fig. 1(b)], die ein Beispiel des gedruckten Schaltungsträgers mit vorspringenden Elektroden der vorliegenden Erfindung zeigt, Fig. 1(b) ist eine Draufsicht des Endbereiches des gedruckten Schaltungsträgers und Fig. 1(c) ist eine Seitenansicht des Endbereiches des gedruckten Schaltungsträgers.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt der gedruckte Schaltungsträger 1 mit vorspringenden Elektroden der vorliegenden Erfindung einen elektrisch leitfähigen Schaltkreis 2 und, wenn nötig, eine dielektrische Schicht 3, die darauflaminiert ist, und vorspringende Elektroden 4 zum Verbinden mit einem Material, wie einem externen Element, das verbunden werden soll, die an der Endseite des elektrisch leitfähigen Schaltkreises 2 gebildet sind.
Wie es aus der Fig. 1 klar wird, ist es unnötig, wie im konventionellen Fall, an die Oberfläche des elektrisch leitfähigen Schaltkreises zu verbinden, da bei der vorliegenden Erfindung vorspringende Elektroden 4, die die Verbindungsanschlüsse des elektrisch leitfähigen Schaltkreises 2 werden, an der Seite des elektrischen Schaltkreises 2 und nicht an dessen Oberfläche gebildet werden und der gedruckte Schaltungsträger kann an ein elektrisch leitfähiges Muster in derselben Ebene damit verbunden werden, wobei die substantielle Erhöhung der Dicke beim Montieren des leitfähigen Schaltungsmusters verhindert werden kann. Außerdem wird der elektrisch leitfähige Schaltkreis 2 mit der dielektrischen Schicht 3 und der vorstehenden Elektrode 4 von außen geschützt und liegt nicht frei, wodurch die Verläßlichkeit der Isolierung verbessert wird.
Es gibt keine spezielle Einschränkung für den isolierenden Träger 1, der in der vorliegenden Erfindung benutzt wird, wenn der Träger elektrisch isolierend ist, und es kann ein fumförmiger Träger, ein plattenförmiger Träger etc. benutzt werden. Unter diesen Trägern wird, vom Gesichtspunkt der Anwendbarkeit für einen Befestigungsbereich her, ein Träger mit einer guten Flexibilität bevorzugt und es können z.B. wärmehärtbare Harze und thermoplastische Harze, wie Polyestergruppenharze (Harze der Polyestergruppe, "polyester series resins"), Epoxygruppenharze ("epoxy series resins"), Urethangruppenharze ("urethane series resins"), Polystyrolgruppenharze ("polystyrene series resins"), Polyethylengruppenharze ("polyethylene series resins"), Polyamidgruppenharze (polyamide series resins"), Polyimidgruppenharze ("polyimide series resins"), ABS-Harze ("ABS resins"), Polycqrbonatharze Siliconharze, Fluorgruppenharze ("fluorine series resins") etc. benutzt werden.
Unter diesen Harzen werden, vom Gesichtspunkt der Erleichterung der Positionierung im Falle des Ausbildens der vorspringenden Elektroden im unten beschriebenen Schritt her, transparente Harze bevorzugt; der Gebrauch eines Polyimidgruppenharzes wird auch von den Gesichtspunkten der Hitzewiderstandsfähigkeit und der mechanischen Stärke bevorzugt. Weiterhin ist die Dicke des Filmes ungefähr 5 bis 500 µm, wenn der Harzfilm als isolierender Träger 1 benutzt wird, vom Gesichtspunkt der Flexibilität her, vorzugsweise 10 bis 200 µm.
Auf einer Oberfläche oder beiden Oberflächen des isolierenden Trägers 1 wird ein elektrisch leitfähiger Schaltkreis 2 mit gewünschter Form ausgebildet, kombiniert mit einem Grundmuster, das aus Kupfer, Nickel, Lötzinn, Gold, Silber etc. zusammengesetzt ist, und vorzugsweise wird, je nach Gelegenheit, eine dielektische Schicht 3 mit einer freiwählbaren Dicke auf den freiliegenden elektrisch leitfähigen Schaltkreis 2 laminiert, um dem freiliegenden elektrisch leitfähigen Schaltkreis 2 eine elektrisch isolierende Eigenschaft und mechanische Stärke zu verleihen und den elektrisch leitfähigen Schaltkreis 2 vor externen Verunreinigungen, fremdem Material, Feuchtigkeit etc. zu schützen.
Als dielektrische Schicht 3 kann eine Schicht benutzt werden, die den oben beschriebenen isolierenden Harz umfaßt; ein Film, der im vorhinein aus so einem Harz geformt worden ist, wird laminiert, oder eine Lösung des Harzes wird aufgetragen und getrocknet, um die Schicht zu laminieren.
Fig. 2 ist eine schräge Ansicht des Endbereiches, die einen Zustand des gedruckten Schaltungsträgers mit vorspringenden Elektroden, der in Fig. 1 gezeigt ist, zeigt, bevor die vorspringenden Elektroden 4 ausgebildet werden. Wie in Fig. 2 gezeigt, werden Teile der dielektrischen Schicht 3 am Endbereich des gedruckten Schaltungsträgers entfernt, um Teile des elektrisch leitfähigen Schaltkreises 2 freizulegen und vorspringende Elektroden 4 können an den freigelegten Bereichen gebildet werden.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand beim Verbinden des gedruckten Schaltungsträgers mit vorspringenden Elektroden der vorliegenden Erfindung, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, an Elektrodenbereiche 6 eines externen Elementes als zu verbindendem Material 5 zeigt. Wie es aus Fig. 3 klar wird, kann eine Verdünnung des Systems erreicht werden, da der gedruckte Schaltungsträger der vorliegenden Erfindung leicht an die Elektrodenbereiche 6 des zu verbindenden Materials mit den vorspringenden Elektroden 4, die an der Seite des Trägers angeordnet sind, durch Erhitzen, Pressen oder Heißpressen verbunden werden kann.
Jede der Figuren 4 und 5 ist eine Querschnittsansicht des Endbereiches, die ein anderes Beispiel des gedruckten Schaltungsträgers mit vorspringenden Elektroden der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie oben beschrieben, werden bei dem gedruckten Schaltungsträger, der in Fig. 1 gezeigt ist, Teile des Endbereiches der dielektrischen Schicht 3 entfernt, um Teile des Endbereiches des elektrisch leitfähigen Schaltkreises 2 freizulegen, und vorspringende Elektroden 4 werden an den freigelegten Bereichen gebildet. Jedoch werden bei dem gedruckten Schaltungsträger, der in Fig. 4 gezeigt ist, keine Teile der dielektrischen Schicht 3 entfernt und die vorspringenden Elektroden 4 werden an den elektrisch leitfähigen Bereichen, die an der Seite des Endbereiches des elektrisch leitfähigen Schaltkreises 2 freiliegen, geformt. Entsprechend sind die geformten vorspringenden Elektrodenbereiche kleiner als die vorspringenden Elektrodenbereiche in Fig. 1, wodurch die Montagedichte weiter verbessert werden kann.
Genauso ist der gedruckte Schaltungsträger mit den vorspringenden Elektrodenbereichen, der in Fig. 5 gezeigt ist, eine Modifikation des gedruckten Schaltungsträgers mit den vorspringenden Elektrodenbereichen, der in Fig. 1 gezeigt ist, und, im Fall der Fig. 5, ist der isolierende Träger 1 großflächig freigelegt und vorspringende Elektroden 4 werden an teilweise freigelegten Bereichen des elektrisch leitfähigen Schaltkreises 2 gebildet.
Der gedruckte Schaltungsträger mit vorspringenden Elektroden der vorliegenden Erfindung kann z.B. durch das folgende Verfahren erhalten werden.
Zuerst wird eine metallische Schicht auf eine Oberfläche oder beide Oberflächen eines isolierenden Trägers 1 durch Dampfablagerung oder Druckhaftung gebildet. Wenn der isolierende Träger 1 ein Film ist, der aus Harz geformt ist, kann zusätzlich das Laminat durch Auftragen einer Lösung des Harzes erhalten werden, um den isolierenden Film auf einer metallischen Schicht zu erhalten.
Dann wird ein gewünschtes Schaltungsmuster durch Anwendung einer konventionellen Ätzmethode auf die Metallschicht gebildet, die so laminiert wurde, um den elektrischen Schaltkreis 2 zu bilden. Danach wird, wenn nötig, eine dielektrische Schicht 3 auf dem elektrisch leitfähigen Schaltkreis 2 durch ein Gießverfahren, ein Druckhaftungsverfahren etc. gebildet. Die dielektrische Schicht 3 kann so ausgebildet sein, daß nur die Bereiche des Endbereiches des elektrisch leitfähigen Schaltkreises, die die vorspringenden Elektroden bilden, freigelegt werden, oder es werden nur die Bereiche der dielektrischen Schicht 3 entfernt, die die vorspringenden Elektroden bilden, nachdem die dielektrische Schicht auf der ganzen Oberfläche des elektrisch leitfähigen Schaltkreises 2 geformt worden ist.
Danach werden vorspringende Elektroden 4 an den freiliegenden Endbereichen des elektrisch leitfähigen Schaltkreises 2 gebildet, die eine metallische Substanz enthalten, um den gedruckten Schaltungsträger mit vorspringenden Elektroden der vorliegenden Erfindung bereitzustellen.
In dem oben beschriebenen Produktionsverfahren können als Prozessierungsverfahren für die dielektrische Schicht 3 und den isolierenden Träger 1 ein mechanisches Prozeßverfahren, ein Laserprozeßverfahren, ein Lichtprozeßverfahren, ein chemisches Ätzverfahren etc. benutzt werden. Unter diesen Verfahren wird unter den Gesichtspunkten der feinen Prozessierbarkeit, der Freiheit der prozessierten Form und ähnlichem wie in Fig. 2 gezeigt, vorzugsweise ein Laserprozessierungsverfahren durch Bestrahlung mit einem ultravioletten Laser, wie einem Excimerlaser, benutzt.
Als Verfahren zur Ausbildung von vorspringenden Elektroden 4 können ein Plattierungsverfahren, so wie ein elektrolytisches Plattierungsverfahren, ein elektrofreies Plattierungsverfahren etc., ein Drahtverbindungsverfahren, ein Einbettungsverfahren mit Lötpaste benutzt werden. Unter diesen Verfahren wird unter den Gesichtspunkten der Erleichterung der Bildung von feinen vorspringenden Elektroden und der Verarbeitbarkeit vorzugsweise ein Plattierungsverfahren, wie ein elektrolytisches Plattierungsverfahren etc., benutzt.
Die ausgebildeten vorspringenden Elektroden 4 umfassen ein Metall wie Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Zinn etc., oder eine Legierung, die die oben beschriebenen Metalle als Hauptkomponenten umfaßt. Die Größe der vorspringenden Elektrode kann entsprechend der Größe der Elektrodenbereiche frei ausgewählt werden. Außerdem ist die Form der vorspringenden Elektrode frei wählbar, jedoch wird gewöhnlich eine Kugelform benutzt.
Die vorspringende Elektrode 4 kann aus einer einzelnen Metallschicht bestehen oder eine Vielschichtstruktur haben, die mehrere Metalle gebraucht, um die Eigenschaften der vorspringenden Elektrode so zu steuern, daß die Elektrode zu der Elektrode des zu verbindenden Materials paßt. Zum Beispiel im Fall, daß die vorspringende Elektrode für Anschlüsse gebraucht wird, auf die wiederholt eine Kraft angewendet wird und im Fall, daß es nötig ist, daß die vorspringende Elektrode in die Elektrode des zu verbindenden Materials eingeführt wird, wird vorzugsweise eine Vielschichtstruktur ausgebildet, die ein relativ hartes Metall, wie Nickel, als Kermetall der vorspringenden Elektrode und als Oberflächenmaterial zur Verbindung ein Metall, wie Gold, Lötzinn, etc. gebraucht.
Wie oben beschrieben, kann der gedruckte Schaltungsträger ohne Erhöhung der Dicke nach der Verbindung befestigt werden und Verdünnung kann leicht realisiert werden, da der gedruckte Schaltungsträger mit vorspringenden Elektroden der vorliegenden Erfindung vorspringende Elektroden zur Verbindung an der Seite des Endbereiches des elektrisch leitfähigen Schaltkreises ausgebildet hat. Im speziellen kann der gedruckte Schaltungsträger mit vorspringenden Elektroden der vorliegenden Erfindung ausreichend die Verkleinerung der verschiedenen funktionalen Teile erfüllen, die in OA-(Büroautomations-) Instrumenten enthalten sind und kann zudem die Forderung zur Verdünnung bei der Oberflächenmontage erfüllen.
Während die Erfindung im Detail und mit Bezug zu ihren spezifischen Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird es für den Fachmann erkennbar sein, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen darin gemacht werden können, ohne ihren Anwendungsbereich zu verlassen.

Claims

1. Gedruckter Schaltungsträger mit mindestens einer vorspringenden Elektrode (4), der einen isolierenden Träger (1) umfaßt, auf dessen einer Oberfläche oder dessen beiden Oberflächen ein elektrisch leitfähiger Schaltkreis (2) geformt ist, wobei die mindestens eine vorspringende Elektrode eine metallische Substanz umfaßt und einzeln an dem elektrisch leitfähigen Bereich, der an der Seite des Endbereiches des elektrisch leitfähigen Schaltkreises (2) freiliegt, ausgebildet ist.

2. Gedruckter Schaltungsträger nach Anspruch 1, wobei der isolierende Träger eine dielektrische Schicht (3) hat, die auf den elektrisch leitfähigen Schaltkreis (2) laminiert ist.

3. Verbindungsverfahren, das einen gedruckten Schaltungsträger entsprechend den Ansprüchen 1 oder 2 gebraucht, das die folgenden Schritte umfaßt: zuerst das Bilden eines elektrisch leitfähigen Schaltkreises, danach das einzelne Ausbilden von mindestens einer vorspringenden Elektrode und das Verbinden des gedruckten Schaltungsträgers mit vorspringender Elektrode mit einem Elektrodenbereich eines zu verbindenden Materials über die vorspringende Elektrode durch Erhitzen, Pressen oder Heißpressen.