CN109906670A - 具有迹线和通孔的等离子蚀刻催化层压板 - Google Patents
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Abstract
电路板由具有富含树脂的表面的催化层压板形成,其中催化颗粒分散在表面排除深度之下。催化层压板受到钻孔和毯式表面等离子蚀刻操作,以暴露催化颗粒,后面是在表面上沉积一薄层导电材料的化学镀操作。然后光掩模步骤限定电路迹线,其后,电镀沉积发生,后面是抗蚀剂剥去操作和快速蚀刻,以去除之前被光致抗蚀剂覆盖的化学镀铜。
Description
发明领域
本发明涉及催化层压板及其在电路板制造中的使用。特别是,层压板具有提供细间距电路互连的性质,细间距电路互连可以在催化层压板的表面上或在沟槽中形成以形成具有被嵌有表面导体的平坦表面或具有表面导体的电路板层。
发明背景
使用在介电衬底上形成的导电金属互连(被称为“迹线”)来形成现有技术的印刷电路板(PCB),其中携带导体的每个表面被称为“层”。每个介电芯具有在一个表面上或在两个表面上形成的迹线,并且通过堆叠几个这样的介电芯(其具有在它们中形成的散布有裸介电层的迹线)并且在温度和压力下将它们层压在一起,可以形成多层印刷电路。介电衬底包括嵌在纤维基质(诸如被编织到布内的玻璃纤维)中的环氧树脂。在一种现有技术的制造方法中,将铜层压到介电层的外表面上,铜表面被图案化(诸如,用光致抗蚀剂或光敏膜)以产生掩模区和未掩模区,且然后被蚀刻以在芯电介质的一侧或两侧上形成导电迹线层。然后,具有导电迹线的介电芯的叠层可以层压在一起,以形成多层板以及用通孔制成的任何层互连(layer interconnect),通孔是被镀有铜以形成提供从一层到另一层的连接的环形圈的钻孔。
印刷电路板(PCB)通常用于在安装在PCB上的各种电子部件之间提供导电迹线。通过使引线定位为穿过PCB中的一个或更多个孔,而使一种类型的电子部件安装在PCB上的通孔设备,其中PCB孔包括在每个迹线连接层上的导电环形圈焊盘,并且部件引线焊接到PCB孔的环形圈焊盘。通孔部件具有往往难以与相关PCB安装孔对准的引线,但是表面安装技术(SMT)提供了优选的安装系统,其中部件引线简单地放置在PCB焊盘的表面上并被焊接,这由于更高的密度和机械化组装的容易而对PCB组装来说是优选的。表面安装部件只需要在外部成品PCB层上的表面安装焊盘。在两层或多层PCB中,使用通孔来实现导电迹线从一层到另一层的互连,其中在一个迹线层上的导电迹线通向通常钻穿PCB的一个或更多个介电层并被镀有铜或其他导电金属以完成迹线层连接的孔。钻穿所有介电层的孔被称为贯通孔(thru-via),仅钻穿外层(通常作为单独层的制造的一部分)的孔被称为微通孔(micro-via),并且钻穿一个或更多个内层的孔被称为盲孔。对于这些通孔类型中的任何一种,通孔被图案化以包括在PCB的相对迹线层上的环形圈导体区,并且钻孔用导电材料作衬里,该导电材料连接在层压板或PCB的任一侧上的环形圈导体。
可以使用电镀来增加在印刷电路板层压板上的图案化前或图案化后的铜的厚度,其中具有迹线的PCB或介电层被放置在电解槽中,并且DC源被连接在牺牲阳极导体(诸如铜棒)和PCB的现有导电层之间。在PCB上不存在便于电镀的、预先存在的导电铜层的情况下(诸如裸介电材料或钻出的通孔的情况),必须首先沉积铜的种子层。这使用化学镀工艺来完成,化学镀工艺借助于沉积在电介质的表面上的“种子”催化材料(其增强特定导电材料的沉积)化学镀,且然后板被放置在化学镀液中。对于催化剂(诸如铜的化学镀液和钯),在溶液中的铜离子沉积在钯上,直到表面被充分覆盖以提供均匀的导电性为止,其后使用化学镀工艺沉积的铜为使用电镀工艺随后添加材料提供了导电支架。电镀对于完成电镀操作是优选的,因为它比化学镀工艺具有更快的沉积速率。
当电子组件在复杂性方面增加时,期望诸如通过结合日益密集的集成电路(IC)引线图案使用较小的迹线宽度(被称为细间距迹线)来增加在PCB组件上的部件密度。现有技术的表面安装PCB制造和组装方法的一个问题是,因为迹线在电介质的表面上形成,所以对于较窄的导体线宽度(被称为细间距迹线),在铜迹线和下层层压板之间的粘附性降低,使细间距迹线和部件焊盘在部件更换操作期间分离(提升),破坏了整个电路板组件和其上的昂贵部件。细间距表面迹线的另一个问题是,当制造多层电路板时,单独迹线层在高温环境中在压力下被层压在一起。在层压期间,细间距迹线倾向于越过电介质的表面横向迁移。在高速电路设计中,希望保持在迹线之间的固定阻抗,尤其是对于差分对(边缘耦合的)传输线。在层压期间的迹线的这个横向迁移使成品PCB差分对的传输线阻抗随着迹线的长度而改变,这与具有由恒定间距产生的固定阻抗特性的传输线比较引起在传输线中的折转和损耗。
期望利用提供暴露催化颗粒的毯式蚀刻表面的催化预浸渍材料,其后使用用于提供导电沉积层的化学镀接着用于针对细迹线线宽和迹线分离而形成具有期望厚度的迹线的化学镀的组合,来形成迹线。还期望提供一种用在印刷电路处理中的催化预浸渍体,其中催化预浸渍体具有无催化表面,并且催化预浸渍体的表面的去除暴露了催化颗粒,该催化颗粒用于在表面材料已经被去除的区域中形成迹线。
发明目的
本发明的第一个目的是包含催化颗粒的催化预浸渍体,其中催化预浸渍体将催化颗粒隐藏在富含树脂的外表面下,该外表面不暴露催化颗粒,除非催化预浸渍体的外表面已经被去除,其中表面去除可以使用激光切割、机械磨蚀、机械切割、化学或等离子蚀刻或去除预浸渍体的外表面并使在预浸渍体的表面下方的底层催化颗粒暴露的任何其它手段中的任何一个来完成,其后通过钻孔并在表面上执行毯式蚀刻、电镀整个表面、用光致抗蚀剂图案化该表面、在没有光致抗蚀剂的情况下电镀表面、剥去光致抗蚀剂并快速蚀刻足够长的时间以去除暴露的化学镀铜来形成迹线。
本发明的第二个目的是用于制造催化预浸渍体的方法,该催化预浸渍体具有不含暴露的催化颗粒的富含树脂的外表面和在富含树脂的外表面下方的富含催化剂的层,其中催化预浸渍体使用具有下面的步骤的方法来形成:
纤维灌注步骤,其中纤维布被灌注有用由将树脂与催化颗粒混合而形成的催化树脂;
在高温下执行的真空压缩步骤,由此,被灌注有催化树脂的纤维布的外表面在温度斜升时间期间在环境真空条件中受到外部施加的压力;
凝胶点步骤,由此,在被灌注有催化树脂的纤维布的外表面上保持施加的压力,以在足以使催化颗粒从外表面被吸走的持续时间期间维持液体/固体平衡;
停留步骤,由此,在凝胶点温度下在停留时间持续期间将高温施加到层压板;
冷却步骤,由此,用催化树脂灌注的纤维布被冷却成基本上平坦的薄片。
发明概述
在本发明的第一实施例中,通过下列操作来形成催化预浸渍体:混合树脂、挥发性溶剂和催化颗粒以形成催化树脂混合物,将催化树脂灌注到纤维织物(诸如编织玻璃纤维)或其它织物中,以形成“A阶段”催化预浸渍体,在高温下将纤维和树脂一起烘烤,以除去大部分挥发性溶剂并形成诸如以薄片形式的部分固化的“B阶段”催化预浸渍体,其后将B阶段预浸渍体放入层压机中,在凝胶点处加热B阶段预浸渍体,使得预浸渍体在液体/固体平衡中,其后在高温和压力下在足以使催化颗粒远离预浸渍体的外表面迁移并形成具有富含树脂的表面的成品“C阶段”预浸渍体的停留时间内固化预浸渍体,富含树脂的表面没有暴露的表面催化颗粒。机械去除该富含树脂的表面,从而暴露下层催化颗粒,形成适合于使用溶液中的铜离子或溶液中的任何合适的化学镀金属离子来进行化学镀的表面。
在本发明的第二实施例中,通过将暴露的表面图案化到具有富含树脂的表面的催化预浸渍体上来形成单层或多层PCB,该富含树脂的表面从该表面排除催化颗粒,其中催化颗粒分布在富含树脂的表面之下并且不被暴露。在第一步骤中,通过使用任何去除手段(包括激光消融、等离子蚀刻、化学蚀刻、机械磨蚀或切割)在有或没有图案掩模的情况下使用这些技术中的任何一种去除材料的表面来暴露催化颗粒。在第二步骤中,将催化层压板放置于化学镀镀液中,其中化学镀的金属(诸如Cu)被吸引并结合到在富含树脂的表面已被去除的图案化区中的暴露的催化颗粒(诸如Pt)。第二步骤继续,直到化学镀用电镀金属将图案化沟槽的侧面和底部填充到催化层压板的周围自然表面水平为止。在可选的第三步骤中,图案化沟槽的表面诸如通过抛光、研磨、机械加工或蚀刻被平面化,以使化学镀水平与催化层压板的周围自然表面相匹配。在可选的第三或第四步骤中,贴阻焊层以覆盖催化层压板的区域和图案化迹线的区域。
在本发明的第三实施例中,第一实施例的催化预浸渍体具有通过钻孔或消融或用于去除材料以在催化预浸渍体中形成洞的其它手段来形成的孔,该洞相邻于焊盘区,在这里相邻于洞的催化预浸渍体的表面被去除,从而暴露在洞的内表面以及还有催化预浸渍体的外表面中的催化预浸渍体的下层催化颗粒,该催化预浸渍体接着被镀到化学镀镀液中。因而得到的催化预浸渍体其后形成电连接到导电通孔的导电表面迹线,导电通孔可以可选地形成部件安装焊盘。通孔还可以包括在催化预浸渍体的相对侧上的导电表面迹线,其中第一表面迹线、通孔和第二表面迹线都在单个化学镀步骤中产生。在化学镀之后,催化层压板的外表面可以被平面化,使得导电迹线与催化层压板的自然表面齐平,使得形成有迹线的催化层压板的单独层可以被堆叠和层压成多层PCB。
在使用常规非催化预浸渍体的本发明的第四实施例中,单层或多层PCB由具有将催化粘合剂涂敷到非催化预浸渍体的一侧或两侧的第一步骤的工艺形成,其中催化粘合剂包括与催化颗粒混合的树脂,并在非催化预浸渍体上形成催化粘合剂层。在第二步骤中,诸如通过在足以暴露催化颗粒的持续时间期间使用等离子清洁或等离子蚀刻工艺同时留下将催化颗粒固定到非催化预浸渍体的下层粘合剂树脂来选择性地部分地去除催化预浸渍体表面层。在第三步骤中,使用在溶液中的结合到催化颗粒的金属离子来使部分地被去除或蚀刻的催化粘合剂暴露于化学镀,这被执行直到金属的基本上连续的导电层被沉积为止。在第四步骤中,贴图案掩模,其提供迹线被需要的开放区域。在第五步骤中,连续导电层用作用于在金属镀液中的电镀的电极,使得溶液中的金属离子电沉积到在第三步骤化学沉积中形成的图案化暴露导电层上。在第六步骤中,图案掩模被剥去,并且在第七步骤中,快速蚀刻被执行足够长的时间,以去除在图案掩模下的先前未暴露的区域中的化学镀。
在本发明的第五实施例中,通过下列操作来在非催化层压板中形成导电通孔:在非催化层压板(可选地相邻于由在非催化层压板的第一表面或第二表面上的导体形成的第一焊盘或第二焊盘)中形成第一洞,用催化树脂或催化粘合剂填充第一洞,允许催化树脂或粘合剂固化,在第一洞中钻出在直径上小于该洞的第二孔,以及化学镀第二孔和周围的焊盘,从而形成从第二孔的内表面到第一焊盘或第二焊盘的连接。
在本发明的第六实施例中,非催化层压层具有被涂敷的催化粘合剂,该催化粘合剂包括树脂和催化颗粒,该催化粘合剂具有比粘合剂中的最大催化颗粒大至少两倍的厚度,该催化粘合剂固化并使富含树脂的表面和在富含树脂的表面下方的排除区显影,在该排除区中催化颗粒被排除,富含树脂的表面的去除提供适合于化学镀的暴露的催化颗粒,非催化层压板可选地还具有孔,该孔可以被填充有催化粘合剂并被钻出以提供暴露的催化颗粒,用于钻出的孔连同由化学镀铜沉积形成的导电迹线的化学镀。
在本发明的第七实施例中,催化层压板具有涂敷到至少一个表面的催化粘合剂,该催化层压板包括具有催化颗粒的预浸渍体,该粘合剂包括树脂和催化颗粒,该催化粘合剂和催化层压板被钻孔以形成通孔,迹线通过去除催化粘合剂的表面层而在催化粘合剂的表面上被图案化,其后通过在图案化迹线上化学镀来形成迹线,其后平面化该至少一个表面。
在本发明的第八实施例中,通过下列操作来形成电路板:毯式蚀刻催化预浸渍体以暴露在排除深度之下的催化颗粒,钻通孔,化学镀电路板、用光致抗蚀剂图案化电路板,电镀电路板以在未用光致抗蚀剂涂覆的区域上形成迹线,其后去除光致抗蚀剂,以及快速蚀刻暴露的化学镀铜以形成具有迹线的电路板。
附图简述
图1A示出了用于形成原始催化预浸渍体的工艺的示意图。
图1B示出了用于从原始催化预浸渍体形成成品催化预浸渍体的真空层压机。
图1C示出了用于在层压期间形成催化预浸渍体的多个层的真空层压阶段。
图2示出了图1的真空层压步骤的处理时间。
图3示出了用于形成催化预浸渍体的工艺步骤。
图4示出了在预浸渍材料中的催化颗粒分布相对于预浸渍材料的截面图的曲线图。
图5A示出了天然催化预浸渍体的截面图。
图5B示出了在表面去除步骤之后的催化预浸渍体的截面图。
图5C示出了在时间序列期间在化学镀步骤期间的催化预浸渍体的截面图。
图5D示出了在表面平滑化步骤之后的催化预浸渍体的截面图。
图5E示出了在阻焊步骤之后的催化预浸体的截面图。
图5F示出了在非催化预浸渍体上的现有技术蚀刻铜迹线的截面图。
图6A示出了涂敷到非催化预浸渍体的催化粘合剂的截面图。
图6B示出了在等离子蚀刻步骤之后的图6A的截面图。
图6C示出了在预浸渍衬底上的化学镀的截面图。
图6D示出了在预浸渍衬底上图案化的掩模材料的截面图。
图6E示出了在预浸渍衬底上的铜电镀品的截面图。
图6F示出了在剥去掩模之后的铜电镀品的截面图。
图6G示出了在快速蚀刻以去除表面铜之后的预浸渍衬底的截面图。
图7A示出了具有箔层压的非催化预浸渍体的截面图。
图7B示出了在图案化之后的蚀刻的非催化预浸渍体的截面图。
图7C示出了在孔被钻出之后的非催化预浸渍体的截面图。
图7D示出了在用催化填料填充孔之后的非催化预浸渍体的截面图。
图7E示出了在钻出第二环形孔之后的非催化预浸渍体的截面图。
图7F示出了在环形孔的化学镀后的非催化预浸渍体的截面图。
图7G示出了使用图7A至7F的工艺形成的通孔的透视透明视图。
图8A示出了非催化预浸渍层压板的截面图。
图8B示出了在涂敷催化粘合剂之后的图8A。
图8C示出了在钻孔/打孔操作之后的图8B。
图8D示出了在表面去除操作之后的图8C。
图8E示出了在化学镀操作之后的图8D。
图9A、9B、9C、9D和9E示出了涂敷在催化层压板上的催化粘合剂的截面图的各种阶段,该催化层压板被钻孔、蚀刻、化学镀和平面化。
图10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、10H和10I示出了催化层压板的截面图的各种阶段,该催化层压板具有在暴露的催化表面上形成的迹线。
本发明的详细描述
图1A示出了用于制造预浸渍体(被结合在树脂中的预浸渍纤维的基体)的示例工艺。许多不同的材料可用于预浸渍体的纤维,包括编织玻璃纤维布、碳纤维或其他纤维,并且各种不同的材料可用于树脂,包括环氧树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、PTFE(特氟隆)掺混树脂或其他树脂。本发明的一个方面是能够支撑1密耳(25u)数量级的细间距导电迹线的印刷电路板层压板,并且尽管本描述集中于使用用于化学镀铜形成的催化剂来形成铜迹线,但是应当理解,本发明的范围可以扩展到适合于化学镀和电镀的其他金属。对于铜(Cu)通道的化学沉积,元素钯(Pd)作为催化剂是优选的,然而所选择的周期表过渡金属元素(诸如第9至11族铂(Pt)、铑(Rh)、铱(Ir)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、钴(Co)或铜(Cu))或这些的其它化合物(包括其它金属(诸如铁(Fe)、锰(Mn)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)、锡(Sn)))或上述项的混合物或盐中的任何一种都可以用作催化颗粒。本候选列表被规定为是示例性的,而不是全面的,在本领域已知也可以使用用于吸引铜离子的其他催化剂。在本发明的一个例子中,催化颗粒是均匀催化颗粒。在本发明的另一个例子中,催化颗粒是无机颗粒或耐高温塑料颗粒,其被涂覆有几埃厚度的催化金属,从而形成具有薄催化外表面的非均匀催化颗粒,该催化外表面包封非催化内颗粒。对于较大的催化颗粒(诸如最长尺寸在25u的数量级的颗粒),这个配方可能是合乎需要的。这个配方的非均匀催化颗粒可以包括无机、有机或惰性填料(诸如二氧化硅(SiO2))、无机粘土(诸如高岭土)或者用催化剂涂覆在表面上的高温塑料填料(诸如通过气相沉积或化学沉积来吸附到填料的表面上的钯)。为了使催化颗粒具有有助于化学镀的理想性质,催化剂的仅仅几个原子层是需要的。
在形成非均匀催化颗粒的一个例子中,(有机的或无机的)填料镀液按尺寸被分类以包括在尺寸上小于25u的颗粒,这些经分类的无机颗粒在罐中被混合到水镀液中、被搅拌,且然后钯盐(诸如PdCl(或任何其它催化剂(诸如其它催化剂的银盐))在有酸(诸如HCl)的情况下和有还原剂(诸如水合肼)的情况下被引入,混合物从而减少涂覆无机颗粒的金属钯,提供涂覆在填料上的几埃厚度的Pd,从而在有与使用均匀Pd金属颗粒比较的极大地减小Pd的体积要求的情况下产生具有均匀Pd颗粒的催化性质的非均匀催化颗粒。然而,对于在几nm的数量级的极小催化颗粒,均匀催化颗粒(诸如纯Pd)可能是优选的。
示例无机填料包括可以包含可变数量的铁、镁、碱金属、碱土金属和其他阳离子的粘土矿物,诸如水合铝硅酸盐。这一族的示例无机填料包括二氧化硅、硅酸铝、高岭石(Al2Si2O5(OH)4)、聚硅酸盐或属于高岭土或瓷土族的其他粘土矿物。示例有机填料包括PTFE(特氟隆)和具有高耐温性的其他聚合物。
钯盐的例子是:BrPd、CL2Pd、Pd(CN)2、I2Pd、Pd(NO3)2*2H2O、Pd(NO3)2、PdSO4、Pd(NH3)4Br2、Pd(NH3)4Cl2H2O。本发明的催化粉末还可以包含非均匀催化颗粒(例如,涂覆在无机填料颗粒上的催化材料)、均匀催化颗粒(诸如元素钯)以及非催化颗粒(选自无机填料族)的混合物。
在催化剂当中,钯由于比较的经济性、可用性和机械性质而是优选的催化剂,但是也可以使用其他催化剂。
图1A示出了当一组辊将织物引导到罐108中时,一卷织物布102(诸如编织玻璃纤维)被送入通过,罐108填充有与催化颗粒混合的环氧树脂,并与挥发性液体混合以降低粘度,从而形成A阶段(液体)预浸渍体。
该树脂可以是聚酰亚胺树脂、环氧树脂和氰化酯的混合物(其在高温下提供固化)或者具有在涂覆期间的可选择的粘度和在冷却后的热固性的任何其他合适的树脂配方。可以添加阻燃剂,例如以符合可燃性标准或者与预浸渍体的标准FR系列之一(诸如FR-4或FR-10)相容。对高速电路的附加要求是介电常数ε(电容率)以及损耗角正切δ,介电常数ε常常约为4并控制在电介质上形成的传输线的特征阻抗,并且损耗角正切δ是在一段距离上的频率相关的能量吸收的度量,由此,损耗角正切是电介质如何与高频电场相互作用以不合意地将信号振幅减小传输线长度的dB/cm的可计算的量的度量。该树脂与按尺寸分类的催化颗粒混合。在一个示例配方中,催化颗粒包括均匀催化颗粒(金属钯)或非均匀催化颗粒(涂覆在无机颗粒或高温塑料上的钯)中的至少一个,并且对于任一配方,催化颗粒优选地具有小于25u的最大范围,并且按总数计有50%的颗粒尺寸在12u和25u之间或者在1-25u的范围内或者更小。这些是示例催化颗粒尺寸实施例,其并不意欲限制本发明的范围。在一个示例实施例中,催化颗粒(均匀或非均匀)在1u-25u的尺寸范围内。在本发明的另一个例子中,通过将金属钯研磨成颗粒并使因而得到的颗粒通过具有带有25u矩形开口的网孔的筛子来形成均匀催化颗粒。在另一个例子中,通过按重量比(诸如按重量基本上为12%的催化颗粒与树脂的重量之比)将均匀或非均匀催化颗粒混合到预浸渍树脂中,来形成催化树脂混合物106。在树脂混合物中的催化颗粒按重量的比可以可选地在催化颗粒重量相对于树脂的总重量的8-16%的范围内。应当理解,也可以使用其他混合比,并且使用更小的颗粒可能是优选的。在本发明的一个例子中,选择催化颗粒密度以提供在3u-5u的数量级的催化颗粒之间的平均距离。
在用辊104将织物浸入催化树脂镀液106中之后,催化树脂浸透的布被引导至辊110,辊110确立未固化液体A阶段预浸渍体105的厚度,该厚度也按照树脂/玻璃+树脂比确立树脂的百分比。然后,A阶段预浸渍体105通过烘箱103,烘箱103将A阶段预浸渍体的有机物和其它挥发性化合物逐出,并大大降低液体含量,形成由辊111输送的无粘性B阶段预浸渍体107。在示例实施例中,烘箱103将挥发性化合物从A阶段预浸渍体的约80%溶剂比干燥到B阶段预浸渍体的小于约0.1%溶剂比。因而得到的B阶段预浸渍体107被提供到材料处理装置111,并且可为了易于处理和储存而被切割成薄片,并且随后被放置到图1B的层压机126中,该层压机在真空下在薄片的整个表面上施加压力,在预浸渍体芯在层压机中时改变温度分布,遵循图2所示的温度曲线202。在本发明的一个例子中,为了产生富含树脂的表面,位于外表面附近的预浸渍薄片(其稍后将使表面被去除以暴露下层催化颗粒)被选择为具有大于65%的树脂(诸如玻璃106(71%树脂)、玻璃1067或玻璃1035(65%树脂)),并且内部预浸渍薄片(其不受到表面去除)被选择为具有小于65%的树脂。此外,为了降低玻璃纤维存在于催化预浸渍体的表面附近的可能性,编织玻璃纤维可以与内部预浸渍层一起被使用,且平坦的非编织玻璃纤维可以用在外部富含树脂的预浸渍层中。在外表面层上的富含树脂的预浸渍体和平坦非编织玻璃纤维的组合导致在外表面和封装玻璃纤维之间的0.7密耳(17u)至0.9密耳(23u)的排除区。玻璃类型106、1035和1067对在富含树脂的外表面上使用是优选的,因为玻璃纤维厚度(1.3-1.4密耳/33-35u)小于在一般预浸渍薄片中找到的玻璃纤维厚度,该预浸渍薄片具有在层压板的中心区域中使用的大于65%的树脂,诸如具有3.7密耳(94u)纤维的玻璃类型2116。这些值作为例子被给出,预期在市场上可买到的最小玻璃纤维在直径上继续减小。温度与时间的关系曲线202在本发明中被修改,以使催化颗粒和玻璃纤维迁移远离层压板的外表面,在凝胶点温度的液态期间被环氧树脂的表面张力排斥。在曲线202的冷却循环之后,固化的C阶段预浸渍薄片被卸载114。形成固化的C阶段预浸渍薄片的工艺可以使用单个或多个纤维织物薄片来改变成品厚度,其可以从2密耳(51u)到60密耳(1.5mm)之间变化。
图3示出了制造具有被灌注的但从预浸渍体的外表面排除的催化颗粒的预浸渍层压板的工艺的流程图。步骤302是将催化颗粒混合到树脂中,有机挥发物常常被添加以降低混合物粘度,这形成放置在储器108中的催化树脂106。步骤304是将催化树脂灌注到织物内(诸如图1的辊104可提供以形成A阶段预浸渍体),并且步骤306是例如通过辊110将灌注有催化树脂的织物最初碾成B阶段预浸渍体,步骤307是用于去除有机溶剂以形成B级预浸渍体的烘烤步骤,并且步骤308是在层压机126中将灌注有催化树脂的织物130压制成催化C阶段预浸渍体的薄片,这遵循曲线202的温度循环,并且真空泵128在整个层压工艺中排空室124,以从环氧树脂中去除气泡并减少可能在环氧树脂中形成的任何气孔。冷却的成品催化C阶段预浸渍薄片被切割并储存,用于稍后使用。
图2的温度与时间的关系曲线202示出了在层压机112中的预浸渍体的温度分布,其对于催化预浸渍体的形成是至关重要的,该催化预浸渍体具有从富含树脂的外表面排除的但正好存在于富含树脂的外表面之下的催化颗粒的表面性质。树脂在储器108中处于液体状态,并且在树脂浸透到玻璃纤维中并且预浸渍体通过辊110之后,预浸渍体处于A阶段。预浸渍体在烘烤103之后处于B阶段,其中挥发性有机物被烘烤掉,伴随有初始树脂硬化,其在层压循环结束时(例如图2的冷却阶段)将在B阶段预浸渍体转换为变成C阶段预浸渍体。将B阶段预浸渍体放置到层压机中,并抽真空以防止截留空气在层压层之间形成。在温度斜升时间204期间施加热,以在大约10-15秒的持续时间内达到温度和压力确定的预浸渍凝胶点205(凝胶点被定义为液体和固体状态彼此接近平衡的状态),这对于使催化颗粒迁移远离表面的工艺是至关重要的,此后预浸渍体的温度被保持在停留温度和停留时间206,停留时间可以在60-90分钟的范围内,后面是冷却循环208。停留温度和凝胶点温度是与压力和树脂相关的,在120℃(对于环氧树脂)至350℃(对于特氟隆/聚酰亚胺树脂)的示例范围内。将预浸渍体保持在凝胶点205处太短的持续时间将导致催化颗粒或玻璃纤维不合意地存在于成品预浸渍体的表面处。
图4示出了通过图1、2和3的工艺形成的因而得到的催化预浸渍体402,其中催化颗粒414均匀地分布在预浸渍体402的中心区内,但是不存在于第一表面404下方的边界区408之下,或者第二表面406下方的边界区410之下。对于小于25u的颗粒的示例颗粒分布,催化颗粒边界通常在表面之下10-12u(大约为颗粒尺寸的一半),因此为了使嵌入的催化颗粒可供化学镀利用,这个深度或更大深度的表面材料必须被去除。
现有技术的催化层压板具有活化表面,该活化表面必须被掩模以防止在催化层压板的活化表面上的不希望有的化学镀。相反,本发明的催化层压板排除在从第一表面404到第一边界408以及从第二表面406到第二边界410的厚度范围内的催化颗粒,提供了如下益处:对于化学镀,防止与催化颗粒接触的单独掩模层是不需要的,如它在现有技术中的那样。因此,从第一表面404至边界层408的深度或更深的表面材料的去除或者从第二表面406至第二边界410的表面材料的去除导致可用于化学镀的催化材料的暴露。它对于提供富含树脂的表面以不仅排除催化剂而且排除纤维织物的工艺也是合乎需要的,因为在导致纤维的暴露的后续步骤中,表面层的去除需要额外的清洁步骤,因此表面去除仅仅是对于树脂以便暴露下层催化颗粒是优选的。这通过使用富含树脂的外部预浸渍层和在外层上具有较小直径纤维的平坦非编织玻璃纤维层的组合来实现。使用化学镀在通道中形成迹线的另一个优点是迹线在三个侧面上被机械地支撑,这提供对介电层压板的极大地提高的迹线粘附力。
图5A至5E的顺序示出了识别各种结构的工艺步骤(但不是按比例的),并且仅为理解本发明而提供工艺步骤的简化视图。图5A示出了通过图1、2和3的工艺形成的催化预浸渍体508的放大截面图。催化颗粒502可以在25u和更小的尺寸范围内,在本例子中为了清楚起见,它们被示为在12u至25u的范围内。如前所述,催化颗粒可以包括非均匀催化颗粒(具有催化表面涂层的有机或无机颗粒)或均匀颗粒(催化金属颗粒)。第一边界504在第一表面506下方大约25u。第二表面505和在相对表面上的第二表面边界503为了参考而被示出,但是可以以与针对图5A至5E的顺序描述的方式相同的方式形成。还示出了钻孔511,其将提供在第一层506上的迹线和第二层505上的迹线之间的连接。
图5B示出了具有通道510的图5A的层压板,通道510通过在需要迹线的区域中去除表面层506而形成。预浸渍体也在围绕通路的环形圈513中与迹线通道510相同或不同的深度处被去除。可以通过激光消融来去除表面材料,其中催化预浸渍体的温度立即升高,直到催化预浸渍体被蒸发为止,同时保持周围的预浸渍体在结构上不变,保持催化颗粒被暴露。对于被消融的预浸渍材料,使用有具有低反射率的波长(诸如紫外(UV)波长)和该光学波长的高吸收的激光器可能是优选的。这种UV激光器的例子是UV准分子激光器或钇铝石榴石(YAG)激光器,其由于窄光束范围和高可用功率因此也是良好的选择,窄光束范围和高可用功率用于形成具有精确机械深度和界限分明的侧壁的通道。示例激光器可以在由激光功率控制的深度和在整个表面上的移动的速度的情况下按照0.9-1.1密耳(23u至28u)直径宽度来去除材料。用于形成通道510和环形圈513的另一种表面去除技术是等离子蚀刻,其可以局部地或者通过用图案化掩模制备表面来完成,该图案化掩模(诸如是干膜光致抗蚀剂或与催化预浸渍体的蚀刻速率相比具有低蚀刻速率的其他掩模材料)将等离子从表面层506或505中排除。通常基于环氧树脂/光致抗蚀剂蚀刻选择性来选择光致抗蚀剂厚度(使得用于移除固化环氧树脂期望深度的等离子蚀刻在蚀刻结束时留下足够的光致抗蚀剂),或者在光致抗蚀剂用作电镀掩模的情况下,根据期望沉积厚度来选择厚度。一般干膜厚度在0.8-2.5密耳(20-64u)的范围内。适于蚀刻富含树脂的表面的等离子包括与惰性气体(诸如氮(N))混合的氧(O)和CF4等离子的混合物,或者氩(Ar)可以作为反应气体的载气而被添加。也可以用干膜掩模、金属掩模或任何其他类型的具有洞的掩模来形成掩模图案。在使用机械掩模的情况下,可以使用光刻法、丝网印刷、模版印刷、用涂刷器涂刷或涂敷抗蚀剂的任何方法来涂敷抗蚀剂。用于去除预浸渍体的表面层的另一种方法是机械研磨,诸如线性或旋转切割工具。在这个例子中,预浸渍体可以固定在真空板卡盘中,并且旋转切割器(或具有可移动真空板的固定切割器)可以行进限定诸如由Gerber格式照片文件的x、y坐标对限定的迹线的图案。在去除表面材料的另一个例子中,可以使用水切割工具,其中在流中夹带有磨蚀颗粒的水喷射流可以撞击在表面上,从而去除在第一边界504下方的材料。这些方法中的任何一种都可以单独或组合地被使用,以从预浸渍体508去除表面材料并形成通道510,优选地通道在第一边界504之下延伸。因此,最小通道深度是暴露下层催化颗粒(这是固化的预浸渍体的特征)所需的深度。因为催化材料均匀地分散在排除边界504下方的整个固化预浸渍体中,最大通道深度被编织纤维(诸如玻璃纤维)织物的深度限制,编织纤维往往使通道清洁变得复杂,因为纤维可能断裂并重新沉积在预定用于化学镀的通道中,或者以其他方式干扰后续的工艺步骤。一般通道深度为1密耳(25u)至2密耳(70u)。在去除表面材料以形成通道510之后的最后步骤是清理掉被去除的材料的任何颗粒,这可以使用超声波清洗、与表面活性剂混合的水喷射流或不导致在通道周围的表面506的材料被去除的任何其他清洗手段来完成。
图5C示出了化学镀随时间的过去的进展的等高线图,其中使用溶解的还原剂将图5B的催化预浸渍体置于化学镀镀液中,以将在催化预浸渍体上的金属离子还原成金属状态。一个示例化学镀铜镀液配方使用作为络合剂的罗谢尔盐、作为铜金属源的硫酸铜、作为还原剂的甲醛以及作为反应物的氢氧化钠的混合物。在这个例子中,为了废物处理的容易,酒石酸盐(罗谢尔盐)镀液是优选的;罗谢尔盐不如替代物(诸如EDTA或乙二胺)一样强地螯合。在这个例子中,酒石酸盐(罗谢尔盐)是完成剂,硫酸铜是金属源,甲醛是还原剂,以及氢氧化钠是反应物。其他化学镀配方也是可能的,该例子为了参考而被给出。化学镀最初在暴露的催化颗粒的表面上形成,如在时间t1的阴影图案520和通孔535中的匹配阴影图案中所示的。随着化学镀继续进行到对后续时间t2 522、t3 524和t4 526所示的沉积的散列区时,铜沉积有进展,此时沉积526可以延伸到表面506上方,并且通孔535也被填充有铜。
具有在催化材料中蚀刻的通道的化学镀的一个关键优点是,与仅从底部(最初电镀的)层处理的电镀相比,化学镀在所有三个侧面上同时进展。
图5D示出了表面平滑化操作的结果,其中完成的化学镀迹线534和通孔535与表面532共面。表面平滑化可以用许多不同的方式实现,例如使用在平坦表面上涂敷的420至1200砂粒磨料,在板和平坦表面之间有温和的压力和线性或旋转搅动以提供研磨操作。可以使用用于平面化表面的其他方法,包括使用化学工艺、机械工艺的铣削或机加工或用于形成平坦表面的其他方法。图5E示出了阻焊层536,其可以是在迹线534上用于隔离和保护的丝网印刷,诸如多层板的成品外层。
图5F示出了用于比较目的的现有技术蚀刻铜迹线。使用现有技术的相减蚀刻工艺来形成迹线554,其中迹线554是在蚀刻存在于非催化预浸渍体550上的表面层上的铜的剩余部分之后剩余的东西。铜外层用光致抗蚀剂(诸如干膜)图案化,且随后表面被蚀刻,这产生迹线554的梯形截面轮廓,因为迹线的顶部比相邻于非催化预浸渍体550的迹线的底部经历更大的横向蚀刻。本发明的添加工艺的另一个优点是,对于使用蚀刻除了期望迹线铜之外的所有铜的现有技术工艺形成的迹线,,因为铜桥(其中污染存在于铜的表面上)保留,所以在表面上的表面污染引起相邻的迹线短路,这在本发明的添加化学镀中不出现。为了与本发明的图相比较,还示出了阻焊层552。如在图中看到的,迹线554仅通过粘附到衬底550来被支撑,而图5E的迹线534在三个侧面上被支撑,并且被锁定到它在催化预浸渍体508中的相关通道中。
图6A至6G示出了使用非催化预浸渍体602的本发明的另一个实施例,该预浸渍体可以是不含催化颗粒的常规预浸渍体。在图6A的这个例子中,首先在非催化预浸渍体602中打孔或钻孔出通孔603。通过混合树脂和催化颗粒来配制催化粘合剂,树脂和催化颗粒可以是以与前面描述的催化树脂相同的比例和方式(然而对于某些表面涂覆应用(诸如通过用涂刷器涂刷),它可以具有更高的粘度),主要区别在于催化粘合剂被涂敷到(一般)非催化衬底,然而它也可以被涂敷到催化衬底。为了在催化粘合剂中使用,催化颗粒被搅拌直到充分润湿为止,使得催化粘合剂604确保催化颗粒606不被暴露,直到随后的表面涂层604去除操作(诸如图6B的等离子清洁)为止。在本例子中,催化树脂被喷涂或用涂刷器涂刷到非催化预浸渍体602的表面上并进入通孔603内,如图6A所示。催化粘合剂包括树脂604,该树脂604包含催化颗粒604(诸如小于25u的钯颗粒)的分布,或者在本发明的一个例子中,按数量50%的颗粒在最长颗粒尺寸方面落在12-25u的范围内或者具有1-25u的颗粒范围作为可能的例子。催化粘合剂可以使用催化剂重量与树脂重量的8-16%的比(其中12%是优选值)来形成,如前面对催化树脂所述的。因而得到的催化粘合剂可以被涂敷到非催化衬底,并且都被烘烤以将催化粘合剂固化到非催化预浸渍衬底602。在一种涂敷方法中,催化粘合剂被涂敷到机械化涂刷器的前缘,该涂刷器的前缘包括携带催化粘合剂并在非催化层压板的表面之上经过的柔性刀片,并且在柔性刀片和非催化层压板之间的压力和间距被调节,使得任何钻孔被催化层压板填充,并且期望厚度的催化层压板在涂刷器的单程中均匀地布置在非催化层压板的表面上。一般催化粘合剂厚度为12-75u厚。催化粘合剂厚度应比最大的催化颗粒厚至少2倍,以确保催化颗粒保持在催化粘合剂的表面之下。
图6A的表面接着受到等离子清洁步骤,该步骤从在催化颗粒和非催化树脂的表面上方的区域剥去树脂,留下如图6B所示粘附到非催化预浸渍体602的表面的催化颗粒606。图6C示出了将图6B的等离子清洁表面置于化学镀镀液中的结果,其在足够长的时间内完成,以形成化学镀铜沉积608的薄的但连续的涂层,该涂层最初在催化颗粒606上形成,并在整个顶表面上扩展。图6D示出了在化学镀层608上的图案掩模610的添加。因为化学镀层现在覆盖非催化预浸渍体602的表面,所以电镀操作可以接着发生以将额外的铜电镀到暴露的图案化区域上,如图6E的迹线612所示的,其可以将铜612沉积到在掩模610下方或上方的水平。在图6F中示出了掩模剥去操作,其移除图案掩模610,留下铜迹线612和化学镀铜层608。图6G示出了快速蚀刻的结果,该快速蚀刻去除了化学镀铜薄层608和等量的迹线612的表面,留下包括均匀迹线的迹线,该均匀迹线包括电镀铜612和下层化学镀铜沉积608,从而提供导电电路迹线。
图10A、10B、10C、10D、10D、10E、10F、10G、10H和10I示出了可以对先前在图4中描述的催化层压板执行的一系列步骤,催化层压板具有分布在整个催化层压板中的催化颗粒414并且具有在表面404和406下方的催化颗粒排除深度418,使得化学镀不出现,除非表面406或404被移除到排除深度418之下,从而暴露催化颗粒。
图10A示出了与外表面1004和1008相关联的预浸渍体1006,外表面1004和1008不含催化颗粒,直到外表面被去除到分别足以暴露在排除深度之下的下层催化颗粒的深度1002和1010为止。
图10B示出了示例通孔或通孔1012,其当被钻出时暴露出在钻孔1012的内表面1014上的催化颗粒。
图10C示出了在将催化层压板1006的整个外表面毯式蚀刻至排除深度之下之后的催化层压板1006,从而产生暴露有催化颗粒的外表面1018。示出了原始的蚀刻前催化层压板表面1016用于参考。图10B的用于孔/通孔1012的钻出和图10C的外表面毯式蚀刻的操作的顺序可以以任何顺序被执行。可以优选地使用反应等离子、化学蚀刻剂来执行毯式蚀刻,然而可以使用激光切割、水喷射流切割、机械磨蚀、机械切割或均匀地蚀刻预浸渍体的外表面并暴露在表面下方和进入排除深度内的下层催化颗粒的任何其他手段。图10C的步骤在没有先前催化层压板蚀刻操作的任何图案掩模的情况下执行,因为目标是将富含树脂的表面去除到排除深度之下,以暴露出在催化层压板1006的整个表面上的催化颗粒。
可以使用两种不同的电镀技术对表面执行表面导体(诸如铜)的沉积。在第一化学镀技术中,将具有暴露的催化颗粒(诸如钯)的介电层1006浸入含有金属离子(诸如铜)的镀液中。金属铜化学沉积到催化表面上的速率比金属铜的电镀沉积速率慢,但是化学镀出现在具有暴露的催化颗粒的所有表面上,且也在具有铜的表面上。电镀需要均匀的导电表面,因此化学镀被用作电镀的前指标。电镀还需要外部电压源,导致比化学沉积更快的铜沉积的速率。将具有正电压的牺牲铜阳极置于电解质镀液中,并且待电镀的导电表面连接到负电压。阳极铜作为金属离子从阳极迁移并通过电解质到达阴极表面,金属离子沉积在阴极表面上。在本例中,阴极表面是需要镀铜的PCB。电镀要求所有表面都具有共同的电势,这通常通过使用铜箔或在具有暴露的催化颗粒的介电表面上的化学镀步骤来实现,直到在整个板上的连续电导率允许板用作阳极为止,如对阴极铜源所需的。
图10D示出了化学镀步骤的完成,其中被钻孔和表面蚀刻的催化层压板1006被放置在金属离子(通常是铜)的化学镀镀液中,金属离子沉积到层压板1018的外表面上以及图10C的钻孔1014的内部,以产生后续电镀操作所需的连续导电表面1020。化学镀铜1020的厚度应该是确保对成功电镀的连续覆盖所需的最小厚度,且通常在0.15密耳的数量级上。
图10E示出了在先前涂敷的化学镀铜1020上涂敷图案化光致抗蚀剂1024的后续步骤,其中光致抗蚀剂1024覆盖除了在钻出的孔或通孔1012周围的迹线或环形导体被需要的区域之外的所有区域。图案化光致抗蚀剂1024具有将图案化区域与后续电镀隔离的效果。
图10F示出了在化学镀铜1020上电镀铜1022的后续步骤,化学镀铜1020在电镀操作中用作电极。电镀厚度1022可以是具有任何厚度,优选地小于抗蚀剂1024的厚度并且大于化学镀金属沉积1020的厚度的1倍(或者优选地2倍或更多)。
图10G示出了剥去图10F的抗蚀剂1024的后续步骤,从而暴露最初涂敷的薄化学镀铜区域1026。优选地,电镀铜1022的厚度大于化学镀铜1020的厚度,使得图10H的快速蚀刻步骤优先去除暴露的化学镀铜区域1026,并留下基本上所有的电镀铜1022。
图10I示出了完成的工艺。在理解本发明和处理步骤时为了清楚,在前面呈现在化学镀铜1020和电镀铜1022之间的边界。当电镀铜1022在图10F的步骤期间沉积在暴露的化学镀铜1020上时,在图10I的孔1012和迹线1020/1022周围的因而得到的通孔镀层是连续铜,如所示。
图7A至7G的系列示出了用于在具有上箔层压层704和下箔层压层706的传统非催化预浸渍体702中形成通孔的一系列步骤的截面图。图7G示出了成品的通孔的透视图,而图7A至7F是在各种中间处理步骤结束时穿过图7G的A-A的截面图。
图7B示出了在图案化之后的上层704和下层706的截面图,其中迹线704将连接到在非催化剂电介质702的相对表面上的迹线706。图7B示出了可以通过打孔或钻孔形成的通孔708,孔708位于由上迹线704形成的焊盘716和由下迹线706形成的焊盘718的环形圈的中心中。图7D示出了催化填料710,诸如具有催化颗粒的堵塞通孔的配方。催化填料710通常是具有在70,000-80,000厘泊(cP)的范围内的粘度的稠流体,其被放置在图7C的通孔708中,并且图7E示出了在催化填料710中钻出的次级孔712,其暴露了存在于催化填料710中的催化填料颗粒,从而使催化剂变得可供化学镀操作利用。化学镀铜沉积步骤跟在后面,并且化学镀铜Cu++在顶部迹线704、环形圈顶部焊盘716上、穿过具有被暴露的催化颗粒的次级孔712、在下部焊盘718上和在下部迹线706上形成导电沉积层714,这完成了从上部迹线704通过通孔结构710/714到下部迹线704的电路。如对本领域中的技术人员清楚的,尽管在每个连接表面上示出了环形圈导体,但是迹线可能在有或没有环形圈的情况下直接连接到通孔中。
图8A示出了用于使用非催化衬底或预浸渍体802来进行迹线到层压板上的化学镀的另一方法,为了层到层连接,可选的孔804被钻孔或打孔。图8B示出了诸如使用涂刷器、丝网印刷、模板或如前面对图6A所述的任何其他方法来涂敷催化粘合剂806。在该涂覆操作中,孔804也被填充有催化粘合剂806。图8C示出了在孔804的环形圈中的次级钻孔808,其通过暴露催化颗粒来激活在钻孔808中的催化粘合剂806。图8D示出了足以暴露用于形成化学镀导电迹线、焊盘和通孔的催化颗粒的表面层806的去除814。图8E示出了化学镀的完成,其中铜816镀到已经被钻孔、蚀刻或以其他方式去除的催化粘合剂上。如对图5D所述的,平面化可以可选地被执行,或者阻焊层被涂敷。在某些应用(诸如其中介电损耗角正切是至关重要的高频应用)中,使用非催化层压板802(诸如PTFE)与基于树脂的催化层压板的非均匀混合物可能是合乎需要的。在这种情况下,可能有必要使用等离子蚀刻、化学蚀刻或在现有技术中已知的用于破坏长链聚合物分子的其他方法来粗糙化非催化层压板802(诸如PTFE)的表面,从而在催化粘合剂/PTFE边界处为催化粘合剂提供更好的粘附。在本发明的一个例子中,PTFE非催化衬底802是均匀PTFE,在另一个例子中,它是层压板,并且在任一情况下,衬底802可以包括或可以不包括纤维(诸如玻璃纤维)增强。
图8A至8E的层压结构的变形在图9A至9E中示出,其中在催化层压板902上使用催化粘合剂906。这个方法有几个优点。一个优点是催化粘合剂906的涂敷不需要如在图8A的804中所示地在催化粘合剂的涂敷之前预先钻出通孔908。另一个优点是富含树脂的表面可以由催化粘合剂906而不是催化衬底904形成,使得衬底902的催化颗粒不需要具有如图4所示的在表面附近的排除区,因为这现在由涂敷到衬底902的一侧或两侧的催化粘合剂906提供。图9C示出在孔908被钻出之后的截面图,步骤9D示出表面去除914,以及图9E示出使用前述方法的化学镀916。
前面的描述仅仅为了理解所使用的下侧机构和结构而提供本发明的例子,且并不意欲将本发明的范围限制到仅仅所示的特定方法或结构。例如,图5A至5E和6A至6G的顺序示出了具有仅在第一表面上切割的迹线通道的单面结构,而相同的结构和方法可以应用于第二表面505而不失一般性,因为化学镀步骤可以在单个步骤中应用于在板的两侧上的通道或暴露的催化剂。此外,如在图5A至5E、6A至6G、8A至8E、9A至9E、10A至10I中制造的层和图7A至7F的通孔可以在单独的层上形成,这些层随后一起被层压为具有催化预浸渍体和非催化预浸渍体的混合层的单个板,并且与“多层PCB”相关的权利要求的范围将被解释为包括这种结构。类似地,尽管图5A至5E、6A至6G、8A至8E和7A至7F的迹线结构和通孔结构因为它们通常出现在PCB上而被组合示出,但是这些示例仅用于说明,且并不意欲将本发明限制到这些结构。例如,根据该工艺的新颖方面,在没有电连接的情况下的通孔部件的安装孔可以在没有连接迹线或环形圈的情况下形成。
在本说明书中,“近似”被理解为意指小于4倍或更大或更小,“基本上”被理解为意指小于2倍或更大或更小。值的“数量级”包括从0.1倍于该值到10倍于该值的范围。
对于印刷电路板制造是通有的某些后处理操作未被示出,并且可以使用现有技术方法对根据新工艺而产生的板执行。这样的操作包括为了改善的焊料流动的镀锡、为了改善的导电性和减少的蚀刻的闪金、阻焊操作、在电路板上的丝网印刷信息(零件号、参考指示符等)、刻划成品的板或提供分离翼片等。当对本发明的某些方面的平面化板执行时,这些操作中的某些可以产生改进的结果。例如,由于在电路板表面上的迹线和通孔厚度,在迹线或通孔上的丝网印刷的刻字传统上分裂,而这些操作将在平坦表面上提供极好的结果。
Claims (19)
1.一种用于在催化层压板上形成导电迹线的工艺,所述催化层压板具有富含树脂的表面,所述富含树脂的表面具有用于表面化学镀的不足的密度的催化颗粒,所述催化层压板具有分散在被暴露时足够用于化学镀的催化颗粒排除深度之下的催化颗粒,所述工艺包括:
在所述催化层压板中钻孔;
蚀刻所述催化层压板的外表面,直到所述催化颗粒被暴露;
化学镀所述催化层压板,直到导电金属被镀在所述外表面上以及还被镀在所钻的孔内;
将图案掩模贴到所述催化层压板的外表面;
化学镀所述催化层压板的外表面;
剥去所述图案掩模;
快速蚀刻所述电路板,以足够去除任何先前掩模的化学镀导电金属。
2.如权利要求1所述的工艺,其中所述化学镀和所述电镀沉积铜。
3.如权利要求1所述的工艺,其中电镀沉积厚度大于所述化学沉积的厚度。
4.如权利要求1所述的工艺,其中所述图案掩模是干燥膜。
5.如权利要求1所述的工艺,其中所述图案掩模是液体光致抗蚀剂。
6.如权利要求1所述的工艺,其中等离子蚀刻所述外表面使用以下项中的至少一个:反应等离子、化学蚀刻剂、激光切割、水喷射流切割、机械磨蚀或机械切割。
7.如权利要求1所述的工艺,其中所述排除深度小于25u。
8.如权利要求1所述的催化层压板,其中所述催化颗粒是非均匀的。
9.如权利要求8所述的催化层压板,其中所述催化颗粒包括涂覆有催化剂的填料。
10.如权利要求9所述的催化层压板,其中所述填料是以下项中的至少一个:粘土矿物、水合铝硅酸盐、二氧化硅、高岭石、聚硅酸盐、高岭土或瓷土族的成员或高温塑料。
11.如权利要求9所述的催化层压板,其中所述颗粒尺寸在3u或小于3u的数量级上。
12.如权利要求9所述的催化层压板,其中按重量所述催化颗粒与所述树脂的比在8%至16%的范围内。
13.如权利要求9所述的催化层压板,其中所述催化颗粒是涂有催化材料的二氧化硅或高岭土。
14.如权利要求9所述的催化层压板,其中所述催化剂是钯。
15.如权利要求9所述的催化层压板,其中所述催化剂是以下项中的至少一个:钯(Pd)、铂(Pt)、铑(Rh)、铱(Ir)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、钴(Co)或铜(Cu)或它们的其它化合物或盐。
16.如权利要求1所述的催化层压板,其中所述催化颗粒是均匀的。
17.如权利要求16所述的催化层压板,其中所述催化剂是钯。
18.如权利要求16所述的催化层压板,其中所述催化剂是以下项中的至少一个:钯(Pd)、铂(Pt)、铑(Rh)、铱(Ir)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、钴(Co)或铜(Cu)或它们的其它化合物或盐。
19.如权利要求16所述的催化层压板,其中所述催化颗粒中的大多数具有小于25u的尺寸。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN87107655A (zh) * | 1986-12-30 | 1988-07-13 | 纳幕尔杜邦公司 | 利用嵌入的催化剂受体制造多层电路的方法及所用元件 |
EP0472158A2 (en) * | 1990-08-20 | 1992-02-26 | Mitsubishi Rayon Company Ltd. | Process for producing a printed wiring board |
CN104170532A (zh) * | 2012-03-16 | 2014-11-26 | 住友电木株式会社 | 层压板及印刷电路板的制造方法 |
US9380700B2 (en) * | 2014-05-19 | 2016-06-28 | Sierra Circuits, Inc. | Method for forming traces of a printed circuit board |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3629185A (en) * | 1969-10-17 | 1971-12-21 | Kollmorgen Corp | Metallization of insulating substrates |
US4512829A (en) * | 1983-04-07 | 1985-04-23 | Satosen Co., Ltd. | Process for producing printed circuit boards |
US20060068173A1 (en) * | 2004-09-30 | 2006-03-30 | Ebara Corporation | Methods for forming and patterning of metallic films |
KR100688864B1 (ko) * | 2005-02-25 | 2007-03-02 | 삼성전기주식회사 | 인쇄회로기판, 플립칩 볼 그리드 어레이 기판 및 그 제조방법 |
TWI466604B (zh) * | 2008-12-08 | 2014-12-21 | Unimicron Technology Corp | 線路板及其製程 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN87107655A (zh) * | 1986-12-30 | 1988-07-13 | 纳幕尔杜邦公司 | 利用嵌入的催化剂受体制造多层电路的方法及所用元件 |
EP0472158A2 (en) * | 1990-08-20 | 1992-02-26 | Mitsubishi Rayon Company Ltd. | Process for producing a printed wiring board |
CN104170532A (zh) * | 2012-03-16 | 2014-11-26 | 住友电木株式会社 | 层压板及印刷电路板的制造方法 |
US9380700B2 (en) * | 2014-05-19 | 2016-06-28 | Sierra Circuits, Inc. | Method for forming traces of a printed circuit board |
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