專利名稱：高分子板和導電板連接體以及使用高分子板和導電板連接體的部件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過不使用粘合劑來連接高分子板和導電板而形成的高分子板和導電板連接體，還涉及使用這種高分子板和導電板連接體的部件。
背景技術：
迄今為止，已經(jīng)建議了許多諸如金屬薄膜的導電板被層壓到諸如薄膜的高分子板上的層壓材料。例如，那些在由聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亞胺典型代表的耐熱薄膜上形成金屬薄膜的層壓材料表現(xiàn)出優(yōu)越的機械、電學和熱學特性，并且舉例來說，已經(jīng)在柔性電路基板中使用。
作為層壓金屬箔形成薄膜的方法，除了使用粘合劑連接金屬薄膜和薄膜的方法外，已經(jīng)建議了許多直接在薄膜上形成金屬薄膜的方法。例如，在JP-A 11-207866中，1μm厚或更薄的金屬薄膜通過例如離子電鍍或濺射的成膜方法形成在薄膜上，進而在需要1μm或更厚的膜的情況下，通過例如電鍍的方法來增加薄膜的厚度。
但是，因為在對于例如金屬的導電部分需要較大厚度的情況下，必須一起使用多種不同的生產過程，所以從生產需要的時間和生產成本的角度來看上述現(xiàn)有的層壓方法會引起問題。
考慮到上述的技術背景，本發(fā)明的目標是提供一種通過不使用粘合劑而在高分子板上連接具有所需厚度的導電板來形成的高分子板和導電板的連接體，并且提供使用這種高分子板和導電板連接體的部件，即印刷線路板、IC(集成電路)封裝件和散熱板。

發(fā)明內容
本發(fā)明的高分子導電板連接體是導電板被層壓到高分子板的一個或兩個表面上的連接體，其中待連接的高分子板和導電板的表面都先前在真空室中進行活化處理，再相鄰地堆疊在一起，使高分子板和導電板的活化表面彼此相對，然后進行冷壓結合。對于活化處理，優(yōu)選地是在惰性氣氛中進行輝光放電，以及對高分子板和導電板的每個表面實施濺射蝕刻處理。
本發(fā)明的部件使用高分子板和導電板的連接體，并且舉例來說它優(yōu)選地用于印刷線路板、IC封裝件和散熱板。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明的高分子板和導電板連接體的一個實施方案的示意性橫斷面視圖。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的高分子板和導電板連接體的另一個實施方案的示意性橫斷面視圖。
圖3是生產本發(fā)明中使用的高分子板和導電板連接體的裝置示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施方案描述如下。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的高分子板和導電板連接體的一個實施方案的示意性橫斷面視圖，該圖表示在高分子板28的一個表面上層壓導電板26的實施例。圖2表示另一個實施方案的示意性橫斷面視圖，該圖表示在高分子板28的兩個表面上層壓導電板24和26的實施例。圖3是用于生產本發(fā)明中使用的高分子板和導電板連接體的裝置示意圖。
在圖1所示的高分子板和導電板連接體20中，層壓導電板26和高分子板28。另外，在圖2所示的高分子板和導電板連接體22中，層壓導電板26、高分子板28和導電板24。
高分子板28的材料在種類上沒有特別限制，只要它是能生產高分子板和導電板連接體的材料就行，并且可以根據(jù)高分子板和導電板連接體的用途來適當?shù)剡x擇和使用。例如，可以使用有機高分子材料，比如塑料和混合纖維及塑料形成的混合物。在將高分子板和導電板連接體應用于柔性印刷基板等的情況下，可以使用聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、例如聚對苯二甲酸乙二醇酯的聚酯和例如尼龍的芳香族聚酰胺。
作為用于高分子板的塑料，舉例來說可應用的材料包括?；鶚渲?acrylo resin)、氨基樹脂(例如三聚氰胺樹脂、尿素樹脂和苯代三聚氰胺樹脂)、烯丙基樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯樹脂、液晶高分子、EEA樹脂(乙烯-丙烯酸乙酯樹脂、無規(guī)共聚物樹脂、乙烯和丙烯酸乙酯)、AAS樹脂(丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯樹脂)、ABS樹脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂，樹脂由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯組成)、ACS樹脂(丙烯腈-聚氯乙烯-苯乙烯樹脂)、AS樹脂(丙烯腈-苯乙烯樹脂)、離子鍵樹脂、乙烯-聚四氟乙烯共聚物、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、苯乙烯-丁二烯樹脂、酚醛樹脂、氟乙烯樹脂、氟樹脂、聚縮醛、聚烯丙基酯(polyallylate)、聚酰胺(例如6尼龍、11尼龍、12尼龍、66尼龍、610尼龍和612尼龍)、聚酰胺酰亞胺、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚醚酮醚、聚醚砜、聚酯(例如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、 聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸環(huán)己二醇酯(polycyclohexne dimel terephthalate)、聚對苯二甲酸亞丙基酯(polytrimethylene terephthalate)、聚萘二甲酸亞丙基酯(polytrimethylene naphthalate)等)、聚烯烴(例如聚乙烯和聚丙烯)、聚碳酸酯、聚氯三氟乙烯、聚砜、聚苯乙烯、聚亞苯基硫醚、聚丁二烯、聚丁烯，以及聚甲基戊烯。
此外，根據(jù)高分子板和導電板連接體的用途，可以適當選擇高分子板28的厚度。例如可以是1～1000μm。在小于1μm的情況下，高分子板的生產是困難的。在超過1000μm的情況下，連接體的生產是困難的。在高分子板和導電板連接體的應用是柔性印刷基板的情況下，舉例來說可以使用3～300μm范圍內的厚度。在小于3μm的情況下，機械強度不好。在超過300μm的情況下，柔性不好。優(yōu)選地是10～150μm，并且更優(yōu)選地是20～75μm。
導電板26的材料在種類上沒有特別限制，只要它是能生產高分子板和導電板連接體的材料就行，并且可以根據(jù)高分子板和導電板連接體的用途來適當?shù)剡x擇和使用。例如，可以使用常溫下是固體的金屬(例如Al、Ni、Cu、Ag、Pt和Au)、至少包括一種金屬的合金(例如根據(jù)JIS的合金)，或者至少具有上述金屬和合金之一的層壓材料(例如金屬包層材料、鍍金材料和蒸汽沉積薄膜材料)。在高分子板和導電板連接體的應用是柔性印刷基板的情況下，可以使用具有極好導電性的金屬Cu、Al、Ni或Ag、至少包含上述金屬之一的合金，或者至少具有一層金屬或其合金的層壓材料。
作為根據(jù)JIS的合金，例如可以使用銅系合金的板或箔，如無氧高導電性的銅、紫銅、磷脫氧銅、紅色黃銅、黃銅、自由切削黃銅、錫黃銅、軍用黃銅、Neval黃銅、鋁青銅和例如在JIS H 3100、JIS H 3110或JIS H 3130中描述的銅鎳合金，以及例如在JIS H4000或JIS H 4160中描述的1000系列、2000系列、3000系列、5000系列、6000系列和7000系列合金號的鋁合金系列。作為Ni系列合金，可以使用普碳鎳、低碳鎳、鎳-銅合金、鎳-銅-鋁-鈦合金、鎳-鉬合金、鎳-鉬-鉻合金、鎳-鉻-鐵-鉬-銅合金和鎳-鉻-鉬-鐵合金。
導電板的厚度也可以根據(jù)高分子板和導電板連接體的用途來適當選擇。例如可以是1～1000μm。在小于1μm的情況下，導電板的生產是困難的。在超過1000μm的情況下，連接體的生產是困難的。在高分子板和導電板連接體的應用是柔性印刷基板的情況下，應使用較薄的厚度。例如可以是1～150μm。在小于1μm的情況下，導電性不好。在超過150μm的情況下，柔性不好。優(yōu)選地是3～100μm，并且更優(yōu)選地是10～30μm。在高分子板和導電板連接體的應用是散熱板或底盤的情況下，應使用較大厚度。例如可以是30～1000μm。在小于30μm的情況下，機械強度不好。在超過1000μm的情況下，連接體太重。優(yōu)選地是50～500μm。
導電板24的材料沒有特別限制，只要它是能用于導電板的材料就行，并且它可以是與導電板26相同或不同的材料。另外，導電板24的厚度可以與導電板26的厚度相同或不同。
下面來說明如圖1所示的生產高分子板和導電板連接體的方法。如圖3所示，放在展開卷筒(unwinding reel)62上的高分子板28在真空室52中用活化裝置70進行活化處理。以相同的方式，放在展開卷筒64上的導電板26用活化裝置80進行活化。
活化處理按下面的描述進行。也就是說，真空室52中的高分子板28和導電板26被分別接觸，其中一個電極A接地，在極低壓力的惰性氣體氣氛中，優(yōu)選地在10～1×10-3Pa的氬氣中，通過在電極A與支載在絕緣體下的另一個電極B間施加1～50MHz交流電的方法來進行輝光放電，并且濺射蝕刻處理如此進行暴露在輝光放電所產生的等離子體中的高分子板28和導電板26與電極A接觸的面積都是電極B面積的1/3或更少。在惰性氣體的壓力低于1×10-3Pa的情況下，很難進行穩(wěn)定的輝光放電，從而很難實施高速度的蝕刻。在惰性氣體的壓力高于10Pa的情況下，活化處理的效率降低。在施加的交流電低于1MHz的情況下，很難保持穩(wěn)定的輝光放電并且繼續(xù)蝕刻。在施加的交流電高于50MHz的情況下，出現(xiàn)振動，使電力供應系統(tǒng)復雜化，這不是優(yōu)選的。另外，對于高效的蝕刻，需要減小電極A的面積小于電極B的面積，并且通過設定其為1/3或更低可以足夠高效率地進行蝕刻。
然后，實行活化處理的高分子板28和導電板26被堆疊起來，使它們彼此相對的活化表面相鄰，并且通過壓力結合裝置60進行冷壓力結合連接。這種情況中的連接可以在低溫且低壓縮比下進行，并且可以減輕或消除高分子板和導電板結構中的不可取影響，例如變化或斷裂。在使用本發(fā)明方法的情況下，有利的壓力結合狀態(tài)在0＜T≤300，0.1≤R≤30的條件下獲得，其中T代表高分子板和導電板的溫度(℃)，R代表壓縮比(％)。在0℃以下，需要特殊的冷凍系統(tǒng)。在超過300℃的情況下，引起結構上的不可取影響，例如變化或斷裂。另外，在壓縮比小于0.1％時，不能獲得足夠連接強度。在超過30％的情況下，引起例如斷裂的不可取影響。壓縮比更優(yōu)選地是0.5≤R≤10。
通過上述的連接，形成了高分子板和導電板的連接體20并且由卷線盤66卷起。如此，生產出如圖1所示的高分子板和導電板的連接體20。
然后，除了使用在一個表面上具有導電板的高分子板和導電板的連接體20來代替高分子板28并且使用導電板24來代替導電板26外，按上述相同的方式生產如圖2所示的高分子板和導電板的連接體。
為了除去或降低導電板中的殘余應力，對如上所制備的高分子板和導電板的連接體進行熱處理。例如，在導電板由銅組成時，在約250～300℃×1h的條件下，可以使殘余應力充分地降低。在熱處理中，因為可以降低連接強度的毒性氣體(例如氧氣)可能會滲過高分子板，所以優(yōu)選地熱處理在真空下，或者在減壓或還原性氣氛中進行。
在高分子板或導電板的厚度和硬度不適于使用滾筒生產的情況下，可以使用間歇式處理。這可以通過以下方法來達到裝載每塊在真空室中被切割成預定大小的多塊高分子板或導電板來，將其傳輸至活化處理站，當通過將其放置或夾持成要處理的表面彼此相對，或者以例如平行或垂直的適當位置彼此平行設置的狀態(tài)來將其固定后，進行活化處理，接著在高分子板和導電板的夾持裝置也用作壓力結合裝置的情況下，當在活化處理后放置或夾持它們時，將其壓力結合，或者在高分子板和導電板的夾持裝置沒有用作壓力結合裝置的情況下，通過將其傳輸至例如壓力機的壓力結合裝置上來將其壓力結合。
此外，高分子板和導電板連接體被按需要切割成適當?shù)拇笮?，并且對高分子板和導電板連接體的導電板實施蝕刻加工等，從而形成電路圖形，因此得到電路基板。因此，舉例來說它可以應用于印刷線路板(例如剛性印刷線路板或柔性印刷線路板)，并且還可以應用于IC封裝，例如IC卡、CSP(芯片尺寸封裝(chip size package)或芯片規(guī)模封裝(chip scale package))或BGA(球柵陣列(ball grid array))。特別地，在高分子板和導電板連接體在兩面都具有導電板時，通過進行加工可以形成更復雜的電路，例如通過使用諸如電鍍的適當方法，通過孔洞來形成并因此確保兩個表面間導通。
通過在一個表面上施用電路線而將另一個表面用作用于靜電屏蔽的屏蔽板的方法，兩面都具有導電板的高分子板和導電板連接體可以用作底盤，或者用作散熱板或底材。此外，還可以使用本身在一個表面具有導電板的高分子板和導電板連接體作為用于靜電屏蔽的屏蔽板，或者用作底盤或用作散熱板或接地底材。另外，需要時可以對高分子板和導電板連接體使用例如彎曲加工的機械。
實施例參照附圖來描述實施例。
(實施例1)50μm厚的聚酰亞胺薄膜用作高分子板28，而35μm厚的銅箔用作導電板26。聚酰亞胺薄膜和銅箔被放置到高分子板和導電板連接體生產裝置上，從展開卷筒62上松開的聚酰亞胺薄膜和從展開卷筒64上松開的銅箔被分別繞著水冷卻的電極滾筒72、78纏繞，并且分別在活化處理裝置70、80中進行濺射蝕刻活化處理。。然后，實施活化處理后的聚酰亞胺薄膜和銅箔被用壓力結合裝置60堆疊成活化的表面彼此相鄰，接著在0.5％的壓縮比下進行冷壓力結合并且纏繞到卷線盤66上，從而生產出高分子板和導電板連接體20。
(實施例2)50μm厚的液晶高分子薄膜用作高分子板28，而35μm厚的銅箔(JIS H 3100合金號C1020，無氧高導電性銅)用作導電板26。液晶高分子薄膜和銅箔被放置到高分子板和導電板連接體生產裝置上，從展開卷筒62上松開的液晶高分子薄膜和從展開卷筒64上松開的銅箔被分別在真空室52中繞著水冷卻的電極滾筒72、78纏繞，并且分別在活化處理裝置70、80中進行濺射蝕刻活化處理。然后，實施活化處理后的液晶高分子薄膜和銅箔被用壓力結合裝置60堆疊成活化的表面彼此相鄰，接著在3％的壓縮比下進行冷壓力結合并且纏繞到卷線盤66上，從而生產出高分子板和導電板連接體20。
(實施例3)20μm厚的聚酯薄膜用作高分子板28，而35μm厚的銅箔(JISH 3100合金號C1020，無氧高導電性銅)用作導電板26。聚酯薄膜和銅箔被放置到高分子板和導電板連接體生產裝置上，從展開卷筒62上松開的液晶高分子薄膜和從展開卷筒64上松開的銅箔被分別在真空室52中繞著水冷卻的電極滾筒72、78纏繞，并且分別在活化處理裝置70、80中進行濺射蝕刻活化處理。然后，實施活化處理后的聚酯薄膜和銅箔被用壓力結合裝置60堆疊成活化的表面彼此相鄰，接著在1％的壓縮比下進行冷壓力結合并且纏繞到卷線盤66上，從而生產出高分子板和導電板連接體20。
(實施例4)50μm厚的液晶高分子薄膜用作高分子板28，而30μm厚的鋁箔(JIS H 4160合金號1085)用作導電板26。液晶高分子薄膜和銅箔被放置到高分子板和導電板連接體生產裝置上，從展開卷筒62上松開的液晶高分子薄膜和從展開卷筒64上松開的銅箔被分別在真空室52中繞著水冷卻的電極滾筒72、78纏繞，并且分別在活化處理裝置70、80中進行濺射蝕刻活化處理。然后，實施活化處理后的液晶高分子薄膜和銅箔被用壓力結合裝置60堆疊成活化的表面彼此相鄰，接著在2％的壓縮比下進行冷壓力結合并且纏繞到卷線盤66上，從而生產出高分子板和導電板連接體20。
工業(yè)應用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明的高分子板和導電板連接體是通過對彼此相對的高分子板和導電板的表面進行活化，然后在低壓縮比下通過將活化的表面彼此堆疊在一起來冷壓力結合，以至于它們彼此鄰接的方法形成的。因此，不使用粘合劑，而且可以實現(xiàn)重量的減小或厚度的降低，并且舉例來說它可以適當?shù)赜糜贗C封裝件或散熱板。此外，因為使用需要厚度的導電板，所以簡化了生產步驟并降低了生產成本。
權利要求
1.一種通過層壓導電板至高分子板一個或兩個表面上形成的高分子板和導電板的連接體，其中連接是通過先在真空室中分別對高分子板和導電板的每個表面進行活化處理，然后在相鄰堆疊高分子板和導電板使其活化表面彼此相對時，進行冷壓力結合的方法進行的。
2.根據(jù)權利要求1的高分子板和導電板連接體，其中活化處理包括在惰性氣體氣氛中進行輝光放電和分別蝕刻高分子板和導電板的每個表面。
3.一種使用如權利要求1或2中描述的高分子板和導電板連接體的部件。
4.根據(jù)權利要求3的部件，其中部件是印刷線路板。
5.根據(jù)權利要求3的部件，其中部件是IC封裝件。
6.根據(jù)權利要求3的部件，其中部件是散熱板。
全文摘要
通過不使用粘合劑來連接高分子板和導電板而形成的高分子板和導電板連接體，以及使用這種高分子板和導電板連接體的部件；高分子板和導電板的表面彼此相對的連接體在置于極低壓力下受到活化處理后被彼此連接；一種部件。
文檔編號H05K3/38GK1509232SQ0280657
公開日2004年6月30日 申請日期2002年2月5日 優(yōu)先權日2001年3月16日
發(fā)明者西條謹二, 西 謹二, 吉田一雄, 雄, 岡本浩明, 明, 司, 大澤真司 申請人:東洋鋼鈑株式會社