CN1370388A - 高密度基板及其制备方法 - Google Patents

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CN1370388A
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G·史密斯
J·T·戈特罗
M·海恩
N·M·W·安德罗夫
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明涉及用于制备高密度电路的含超薄金属层的基板以及采用所述基板制备层压片、电路、插入层以及其它电子层压片的新方法。

Description

高密度基板及其制备方法
                     发明背景
本申请为于1998年5月11日提交的同时待审的美国专利申请系列号09/075,736的连续部分，该申请要求于1997年5月13日提交的美国临时专利申请系列号60/047,019的优先权。本申请将前述同时待审的美国专利申请系列号09/075,732的整篇说明书通过引用结合到本文中来。
(1)发明领域
本发明涉及用于制备高密度电路的基板以及采用所述基板，以比标准的平板电镀(panel plating)和图形电镀(pattern plating)技术更少的步骤制备层压片、电路、插入层以及其它电子层压片的新方法。
(2)本领域描述
电子工业在持续追求改善产品性能以满足顾客对功能更高、成本更低的计算机和电子设备的需求。在这些提高系统性能的方法中，电子工业厂可用的是设计具有更小、更细的电路线和空间的线路板。增加电路线密度会导致更少的电路层数，结果是得到更小的电子仪器。在印制线路板基板上以及在应用芯片封装的插入层中，需要更细的电路细节(feature)。由于电子工业朝向采用面阵互连技术(areaarray interconnect technology)实现小的表面安装的方向发展，在主板内选择I/O信号的路由由于封装采用微细的沥青焊球进行连接而变得更具挑战性。当焊球沥青减少时，位于球和焊接点之间的换码线路(escape circuit)必须很窄才能保持电绝缘。这些要求得不到满足则需将电路设计成使用盲孔(blind vias)并增加电路层数，从而导致成本更高。同样，所述表面安装的芯片封装插入层本身挑战较大。生产能够路由连接超过1000个输入和输出的引线结合(wire bond)或倒装片的基板将导致提高换码路由的限制。没有更细的线路能力，由冲模发展到封装焊球方案必然会增加线路层数和提高成本。
常规用于生产印制线路板和生产芯片封装插入层的基板由覆盖有铜箔片的玻璃增强树脂复合层压片组成。层压片通过将铜箔片冲压在玻璃布增强树脂上制得。所述铜箔充当基层(seed layer)以在层压片表面形成电路。在高密度电路生产中普遍使用的箔片为电镀膜，所述电镀膜具有粗糙的表面以将“牙”嵌入所述层压片中而提高所述电镀箔片的粘合力。但该粗糙表面有一个缺点：箔片的粗糙度和嵌入的铜会在蚀刻电路时带来种种困难。由于所述粗糙度接近电路的尺寸，因而难于在微细的电路线迹之间蚀刻铜。另外，为将所述牙完全清除，需要更长且更苛刻的蚀刻条件，从而影响电路线质量。很明显，为满足更微细的电路细节的更高的要求，需要其它可选择的基板技术。
                          发明概述
本发明包括采用薄的金属敷箔板制备电子基板的有效方法。
本发明还包括由薄的金属敷箔板材制备的电子基板。
另外，本发明包括用于制备具有微细导体的电子基板的方法。
本发明的一种实施方案包括由金属敷箔板制备的电子基板。所述基板含有载体膜、覆盖在所述载体膜表面上的脱模剂层(其中所述脱模剂层包含水溶性聚合物，并且可从所述载体层上机械剥离)以及厚度不大于10,000埃的导电金属层。
本发明的另一种实施方案包括一种采用金属敷箔板在电子基板上形成至少一条电路线迹(circuit trace)的方法。所述方法包括以下步骤：将含有载体膜、覆盖在所述载体膜表面的脱模剂层(其中所述脱模剂层包含水溶性聚合物，并可从所述载体层上机械剥离)以及厚度不大于10,000埃的导电金属层的金属敷箔板粘合到增强树脂层上以制成电子基板；将所述载体膜从所述包敷基板上去除；将至少一个通孔引入到所述包敷基板中，并将一层光致抗蚀剂层涂布到所述包敷基板的表面上；将所述光致抗蚀剂层曝光及显影以暴露出所述导电金属层的第一部分，并覆盖所述导电金属层的第二部分；将所述导电金属层已曝光的第一部分以及至少一个通孔用导电材料电镀；将剩余的抗蚀剂层从所述金属敷箔板去除从而暴露出所述导电金属层的第二部分，将所述金属敷箔板进行快速蚀刻(flash etch)，以从所述层压片上去除所述导电金属层已曝光的第二部分。
本发明另一种实施方案包括一种采用金属敷箔板在电子基板上形成至少一条电路线迹的方法。所述方法包括以下步骤：将含有载体膜、覆盖所述载体膜表面的脱模剂层(其中所述脱模剂层包含水溶性聚合物，且可从所述载体层上机械剥离)以及厚度不大于10,000埃的导电金属层的金属敷箔板粘合到增强树脂层上制成电子基板；将至少一个通孔引入到所述包敷基板中；将所述载体膜从所述包敷基板上去除，并将一层光致抗蚀剂层涂布到所述包敷基板的表面上；将所述光致抗蚀剂层曝光及显影以暴露出所述导电金属层的第一部分，并覆盖所述导电金属层的第二部分；将所述导电金属层已曝光的第一部分以及至少一个通孔用导电金属电镀；随后将剩余的抗蚀剂层从所述金属敷箔板去除而暴露出将所述导电金属层的第二部分；最后，将所述敷箔板进行快速蚀刻以从所述层压片上去除所述导电金属层已曝光的第二部分。
                         附图描述
图1为根据本发明构造的一种金属敷箔板中间层的横截面图；
图2为根据本发明构造的作为选择的金属敷箔板的横截面图；
图3-6对本发明的作为选择的实施方案的横截面图进行说明；
图7A-7K阐明了图形电镀方法的一种实施方案，由于在所述方法中采用了本发明的金属敷箔板而使其所包括的先有技术步骤成为多余；
图8A-8K阐明了一种简化了的图形电镀方法的实施方案，由于在所述方法中采用了本发明的金属敷箔板而使其所包括的先有技术步骤成为多余；
图9A-9K阐明了图形电镀方法的一种实施方案，由于在所述方法中采用了本发明的金属敷箔板而使其所包括的先有技术步骤成为多余；
图10为采用如实施例11中制备的5μm箔片的电路的横截面。
图11为采用如实施例11中制备的0.6μm箔片的电路的横截面。
                 本发明实施方案描述
本发明涉及超薄金属导电层，所述超薄金属导电层是通过将导电金属汽相沉积或溅射在已用有机聚合物脱模剂涂布的聚合物或金属载体膜上而制成。随后可将所述金属导电层结合到印制线路板基板上，如环氧基层压片上。接着可将所述载体膜与所述聚合物脱模剂层分离，而留下所述金属导电层结合在所述基板上。使用这种方法，制备0.005μm到1.0μm(50到10,000埃)范围的导电金属层成为可能。
根据本发明，可制得用于生产印制线路板的金属敷箔板产品，所述产品包括聚合物或金属箔片载体层、在所述载体膜上形成的聚合物隔离层(parting layer)、在所述脱模剂层上形成的超薄金属层。图1中所示为根据本发明制备的金属包敷中间层10。中间层10由载体膜11制成，在载体膜11上涂布了聚合物脱模剂层12，在脱模剂层12上包敷了超薄导电金属层13。
图2中所示为此种金属敷箔板产品(在此标记为20)的作为选择的实施方案。在图2的实施方案中，载体膜21已涂布了聚合物脱模剂层或隔离层22。在脱模剂层22上沉积了第一超薄导电金属层23。在第一金属层23的上面为第二金属层24，所述第二金属层24同样优选通过溅射或汽相沉积制得。
图3中所示为金属敷箔板中间层30的作为选择的实施方案，表明中间层30包括载体膜31，脱模剂或隔离层32以及第一超薄导电金属层33。同样在金属层33上沉积了粘合层35。
图4中所示为金属敷箔板中间层40的另一种实施方案，所述中间层40包括载体膜41、脱模剂层42、超薄的第一金属层43、第二金属层44以及粘合层45。
图5中所示为作为选择的金属敷箔板中间层50，所述中间层包括载体膜51、脱模剂层52、超薄的第一金属层53以及粘合层54。该实施方案还包括两层线路板树脂层压材料(或预浸材料，在此标记为56和57)。
图6中所示为另一种作为选择的金属敷箔板中间层60，所述中间层包括载体膜61、脱模剂层62、第一金属层63、第二金属层64、粘合层65以及两层树脂层压材料66和67。
阐述和讨论这些可选择的实施方案是为了表明用于组装所述中间层的层的选择和数目是可广泛变化。
优选所述载体膜包括具有良好抗撕裂性和耐化学品性能的柔软的、尺寸稳定的材料。所述载体膜应能忍受高于室温的温度。优选所述载体膜由具有低吸湿性和低残留溶剂的材料制成，这是因为水和溶剂会干扰镀金属步骤。适合的材料包括聚合物膜或金属箔。优选采用金属箔，因为金属箔在高温下往往具有高拉伸强度、低吸湿性和低残留溶剂。
在以下实施例中采用的载体膜为电镀铜箔、聚酰亚胺膜或聚酯膜。其它可制成适合的载体膜的金属箔包括辊压的或电沉积的金属和金属合金，包括钢、铝(Aloca，AllFoils)和铜(Gould Inc.，Oak Mitsui 30Inc.)。可以预计某些聚合物膜适用于本发明。适合的聚合物膜的实例包括聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚邻苯二甲酸乙二醇酯(KaladexICI America)、聚丙烯、聚氟乙烯(TedlarDuPont)、聚酰亚胺(Kapton，DuPont；Upilex UBEIndustries)以及尼龙(Capran，AlliedSignal)。
脱模剂层(图1中的11、图2中的21、图3中的31等)用于促进从超薄金属层除去载体膜。为避免残痕(其结果是在层压时，超薄金属箔不完全转移到基板上)，将脱模剂层设计成在隔离层和膜载体之间的界面上剥离。随后将所述隔离层在等离子体、氧化环境、强光或适合的溶剂的协助下去除。优选通过采用溶剂，最优选用水溶液将所述隔离层清洗去除。在缺少脱模剂层的方法中，以及在采用于隔离层和超薄金属层之间的界面上剥离的脱模剂层的方法中，通常会发生超薄金属箔的金属不完全转移到基板上。
所述隔离层(图1中的12、图2中的22等)由聚合物材料制成。优选所述隔离层为水溶性材料以利于将其方便地从超薄金属层去除。由于光致抗蚀剂是在碱性环境中显影，最优选采用可溶于碱性水溶液中的隔离膜。有用的聚合物为能很好成膜的材料。所述聚合物可在挥发性碱如氢氧化铵的协助溶解下从水中涂敷。任选所述隔离层含有水溶性表面活性剂以提高溶液的润湿性能，并控制干燥缺陷。
正如以下实施例的详细描述，一种有用的脱模剂层(或隔离层)是作为含有聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)聚合物、表面活性剂和水的制剂施加。在实施例中描述的隔离层制剂的湿重组成为10％的PVP及0.5％的表面活性剂。可以预期含大约1％到大约50％的PVP、大约0％到大约5％的表面活性剂的制剂也适合于实施本发明。优选在本发明中所用的PVP的分子量为大约10,000到大约5,000,000。可合理地预期含有聚合物如酸改性的丙烯酸聚合物、丙烯酸共聚物、聚氨酯及聚酯、羧酸官能的苯乙烯丙烯酸树脂(S.C.Johnson Wax，Joncryl)、聚乙烯醇(Air Products & Chemicals，Airvol)以及纤维素基聚合物的脱模剂层可成功地用以实施本发明。其它适合的可用作本发明的隔离层的水溶性表面活性剂包括烷基芳基聚醚醇(Rohm & Haas，TritonX100)、丙三醇、乙氧基蓖麻油(CasChem Inc.，Surfactols365)以及氟代脂族聚酯(3M Corporation，Fluorad430)。所述脱模剂层制剂的施加量为足以达到大约10mg/ft2到大约1000mg/ft2的干重、大约0.1μm到10μm的厚度。优选所述脱模剂层制剂的施加量为足以达到大约100mg/ft2到大约400mg/ft2的干重、大约1μm到4μm的厚度。
正如实施例中详细的描述，薄的第一导电金属层(图1中13、图2中23等)可通过采用Desk III(Denton Vacuum)或903M(MRC)溅射装置溅射到所述隔离层上。可预期任何本领域所知的溅射或汽相沉积方法均可成功地应用于本发明。所述第一金属层用作用于生产后续电路的种子层。在下面的实施例中，所述金属层由金、铬或铜制成。其它适合的金属包括但不限于锡、镍、铝、钛、锌、铬-锌合金、黄铜、青铜和它们的合金。所述金属层可由适合的金属混合物制成。所述第一金属层的厚度为大约0.005μm(50埃)到大约1.0μm(10,000埃)。最优选所述第一层的厚度为大约0.1μm到大约0.3μm(1000到大约3000埃)。
任选第二金属层(如图2中层24、图4中44、图6中64)可应用于保护所述第一层免于氧化，在层压过程中提高粘合力或者用作金属迁移的屏障。所述第二层的厚度可为大约0.001μm(10埃)到大约0.1μm(1000埃)。最优选所述第二层的厚度为大约0.01μm(100埃)到大约0.03μm(300埃)。为了生成所述第二金属层，可将一层锌、铟、锡、钴、铝、铬、镍、镍-铬、黄铜或青铜沉积在所述第一金属层上。其它适合的金属包括镁、钛、锰、铋、钼、银、金、钨、锆、锑和铬-锌合金。所述第二金属层阻止了第一金属层的金属从金属化反应器中移出后发生氧化，并提高了对热固性树脂体系的粘附。
任选粘合层(例如图3中35、图4中45等)可施加于所述金属层上。所述粘合层可在层压后提高金属层和基板层之间的粘合力。所述粘合层可为有机、有机金属或无机化合物，并可施加成厚度为0.0005μm(5埃)到10μm(100,000埃)的膜。可使用多层，如在有机金属层后接有机层。一般当采用有机金属层，例如硅烷时，涂层的厚度可为0.0005μm(5埃)到0.005μm(500埃)。当采用有机粘合层如热塑性、热固性聚合物或混合物时，所述涂层的厚度可为0.1μm(1000埃)到10μm(100,000埃)。
有用的有机金属化合物包括基于锆、钛和硅的材料。硅基有机金属(即硅烷或偶联剂)广泛使用并且易得。所述偶联剂可直接使用或在溶解于适合的溶剂后再使用。适合的偶联剂一般具有硅烷-可水解端基如烷氧基、酰氧基或胺官能团，以及有机官能端基。所述可水解的端基与金属表面反应，从而使所述有机官能团结合到金属层压在其上的基板层上。如果在涂布前溶解在酸性介质中，所述偶联剂可能会发生水解。有用的偶联剂包括如N-(2-氨乙基)-3氨丙基三甲氧基硅烷(Dow Corning，Huls America Inc.)和3-环氧丙氧基丙基三甲基硅烷(Dow Corning，Huls America Inc.)的化合物。由热塑性塑料、热固性聚合物或混合物组成的有机粘合层为适合的粘合层。这些粘合剂可基于聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、丁二烯橡胶等。可得到由聚酯环氧体系组成的一种有用的粘合剂(Cortaulds，Z-FlexTM)。在使用时，在需要控制介电厚度的地方，可将树脂层施加到的金属层或粘合层(如有的话)上。这些使用包含积层(built up)技术。一般所述树脂为从适合的溶剂中涂布的热固性体系。如果在层压成线路板之前需要再次固化的话，可在干燥后将所述树脂固化成半固化状态。可采用单一的半固化树脂层。优选采用两层树脂层，其中下面的第一树脂层(第一层)固化的程度比第二树脂层大。所述第一树脂层用作受控的介电隔离层，厚度为大约5到大约500μm，优选为大约20到大约50μm。适合的树脂体系包括(但不限于)：用酚或双氰胺硬化剂固化的环氧树脂、氰酸酯、双马来酰亚胺和聚酰亚胺体系。第二层的组合物可与第一层的不同；但为达到良好的层间粘合，优选第二层的组合物与第一层的组合物相同。第二树脂层用作粘合层并在层压过程中用作空隙填充层(void fillinglayer)，其厚度为5至500μm，优选20至50μm。“在适合的层压条件下层压”指在适合的温度和压力层压条件下层压一段适合的时间，以将各层粘合在一起而在实践中适合于制备线路板层压片。本发明的金属敷箔板可用于制备不同种类的电子基板。所述层压片也适用于制备单面的硬基板、用于芯片封装插入层的双面层以及在积层技术中使用。例如，可将一层或多层所述层压片结合到多层印制线路板中。
本发明的片材一般用不同电镀方法(包括平板电镀和图形电镀法)结合到技术元件(technical components)中，所述电镀方法可往制备的基板中引入或不引入通孔。实际上，优选在平板或图形电镀方法中使用所述层压片以产生多层电子基板。在图形电镀方法中采用本发明的层压片可减少先有技术方法中的步骤。因此，本发明的一个方面是采用本发明的层压片的新型平板电镀和图形电镀方法。
图7-9描述了采用本发明的层压片的简化的新型平板和图形电镀方法。每种方法都以包敷基板100开始。包敷基板100由含有相对的载体膜层101、脱模剂层102(两者都位于导电金属层103之内)、任选的第二金属层104以及任选的粘合层105的夹层组成。所述各层中每一层都与树脂增强的中心层(core layer)107缔合在一起，其中两层树脂增强层互相粘合在一起形成中心层107。
在步骤7B中，将载体膜101从包敷基板上去除，并将脱模剂层102按以上述方法去除以在步骤7C中暴露出超薄导电金属层103。通过钻孔或激光照射得到通孔110，直到包敷基板100。与先有技术方法不同的是，将光致抗蚀剂111施加到超薄导电金属层103上并覆盖通孔110。在步骤7F中，将所述光致抗蚀剂曝光并显影以得到暴露的超薄导电金属层103的第一部分(即电路图形112)，以及覆盖的超薄导电金属层103的第二部分115。在步骤7G中，沿已曝光的电路线迹将通孔110电镀而得到电镀层114。图7H描述了在先有技术中的一个步骤，其中一般将抗蚀剂施加到所需的电路线迹上。但是，由于所述超薄导电金属层103太薄，可将残留的抗蚀剂层在步骤7i中去除，从而暴露出超薄金属层103的第二部分115，并在步骤7J中将所述包敷基板快速蚀刻以去除超薄导电金属层103的任何已曝光的、非积层的第二部分。所述快速蚀刻可通过喷射、浸渍、涂布商品蚀刻剂如过硫酸盐或氯化亚铁来实现。快速蚀刻步骤7J还免除了图7K中的清除抗蚀剂的先有技术步骤，所述抗蚀剂通常在先有技术步骤7H中涂布于电路线迹上。在图7j中显示的快速蚀刻产品为含有第一线路116和第二线路116’的层对(layer pair)。
图8表示作为选择的图形电镀方法，所述方法使用了本发明的层压片的优点以减少生产含有一条或多条电路线迹的层压片所必需的步数。除了在步骤8C中不用如步骤7C中的那样要清除脱模剂层103外，其余图8的方法与图7的方法相同。作为代替，在步骤7D中在所述包敷基板中经过钻孔得到通孔110，所述抗蚀剂在步骤7E中涂布并在步骤7F中曝光。所述光致抗蚀剂的曝光和显影同时去除了隔离层部分，即去除光致抗蚀剂部分，由此暴露出超薄导电金属层103的第一部分112(即电路线迹)。在步骤8G中将通孔110和所述电路线迹电镀。在步骤8H中可略去涂布抗蚀剂，在步骤8i中将所述残留的隔离层去除，以暴露出超薄金属层103的被覆盖的第二部分115。最后，将超薄导电金属层103已曝光的第二部分115从含有所需的电路线迹的基板中进行快速蚀刻。
图9描述了本发明的一种图形电镀-钻孔改进方法，所述方法采用了本发明的金属包敷基板。所述方法的一个重要方面是步骤9b，其中在不清除载体膜层101或脱模剂层102的情况下通过钻孔或激光照射得到通孔110，直到包敷基板100内。一旦将通孔110位于包敷基板100内，则可在步骤9C和9D中清除载体膜层101和脱模剂层102。接着在步骤9E和9F中将光致抗蚀剂涂布于所述超薄导电金属层上，进行曝光并显影以制成电路线迹。在步骤9G中将所述电路线迹和通孔110用导电金属电镀。此时，不需要如先有技术方法那样添加抗蚀剂。相反，将所述抗蚀剂层剥除并将基板快速蚀刻以清除超薄导电金属层103和任何任选的第二金属层104及粘合层105。
下述非限定性的实施例的目的仅仅是用于说明。
                          实施例1
将从Ube Industries获得的Upilex50μm聚酰亚胺薄膜用作载体膜。溅射涂布0.15μm(1500埃)铜，随后是涂布0.01μm(100埃)镍铬合金。将所述样品冲压以制备线路板层压片。将称为FR406(AlliedSignal)的四层FR-4预浸材料放在玻璃增强的Teflon片材上。所述片材下面为不锈钢冲压板。将上述结构以金属面朝下放在所述FR406预浸材料上。将第二层玻璃增强的Teflon片材放在顶部并覆盖第二层不锈钢片冲压板。将所述叠层放在于350°F下预热的压力机内，并在50psi下模压1.2小时。尝试剥离所述薄膜，但难于剥离。在180°的角度下测量剥离强度，发现范围为1-5 lbs./in.。大约100μm尺寸的金属涂层不转移，保留在膜上。再次重复以上步骤，确定金属涂层不会从所述膜载体上剥离。金属与所述膜的粘合强度足以使所述膜承受剥离试验。
                          实施例2
将从Gould Inc.获得的1盎司(oz.)电镀铜箔样品用作载体膜。通过用18号线绕棒控涂漆器在所述铜载体层上涂布隔离层制剂PI(表1)而形成脱模剂层。在载体膜上完成涂布后，将所述脱模剂层在160℃下干燥大约2分钟。涂层透明。采用Desk III溅射装置，用空气作处理气体将金金属导电层溅射到所述透明隔离层上。沉积金3分钟。采用显微镜检查所述金涂层边缘表明沉积了厚度为大约0.3μm(3000埃)的金层。
将所述样品冲压制备线路板层压片。将称为FR406(AlliedSignal)的四层FR-4预浸材料放在玻璃增强的Teflon片材上。所述片材下面为不锈钢片冲压板。将上述结构以金属面朝下放在FR406预浸材料上。将第二层玻璃增强的Teflon片材放在顶部并覆盖第二层不锈钢片冲压板。将所述叠层放在于350°F下预热的压力机内，并在50psi下模压1.2小时。冷却到室温后，所述铜载体膜易于剥离，表明所述隔离层完全从所述金属涂层转移。在温水中清洗所述表面以清除脱模剂层，露出发亮的金属表面。
                 表1.  隔离层制剂P1的组成
    成分     来源     数量
聚乙烯基吡咯烷酮，PVP-K90  ISP Technologies   5.00g
Surfactol 365  CasChem   0.025g
水   44.975g
                           实施例3
将从Gould Inc.获得的1 oz.电镀铜箔样品用作载体膜。用18号线绕棒控涂漆器在所述铜载体膜上涂布制剂P1(表1)形成脱模剂层。完成在载体膜上的涂布后，将所述隔离层在160℃下干燥大约2分钟。涂层透明。将金脱膜剂层在160℃下干燥大约2分钟。涂层透明。采用Desk III溅射装置，用空气作处理气体将金的金属导电层溅射到所述透明的隔离层上。沉积金3分钟。采用显微镜检查所述金涂层的边缘表明沉积了厚度为大约0.3μm(3000埃)的金层。将所述样品冲压成线路板层压片。将称为FR406(AlliedSignal)的四层FR-4环氧基预浸材料放在玻璃增强的Teflon片材上。所述片材下面是不锈钢冲压板。将上述结构以金属面朝下放在FR406预浸材料上。将第二层玻璃增强的Teflon片材放在顶部并覆盖第二层不锈钢冲压板。将所述叠层放在于350°F下预热的压力机内，并在50psi下模压1.2小时。冷却到室温后，所述铜载体膜易于剥离，表明所述隔离层完全转移至所述金属涂层和树脂层上。在温水中清洗所述表面清除所述脱模剂层，露出发亮的金属表面。
               表2树脂制剂R1.的组成
    成分     来源     数量
Epon 1031A70  Shell Chemical  1.98g
DER 732  Dow Chemical  5.67g
PKHS-40  Phenoxy Associates  18.16
Ciba 1138A85  Ciba Geigy  15.91g
Quatrex 6410  Dow Chemical  22.69
BT2110  Mitsubishi Gas & Chemical  34.97g
DMF  7.37g
甲基乙基酮  46.13g
               表3  隔离层制剂P2的组成
    成分     来源     数量
聚乙烯基吡咯烷酮，PVP-K120  ISP Technologies  5.00g
 Surfactol 365  CasChem  0.25g
水  44.975g
本制剂P2与P1的不同之处在于选择了PVP K120，其重均分子量为2,900,000。在制剂P1中采用的PVP为PVP K90，其重均分子量为1,270,000。更高的分子量适合于涂布和成膜，而更低的分子量适合于提高层溶解度。
                            实施例4-7
将从Oak-Mitsui获得的1/2 oz.的电镀的高温伸长铜箔样品用作载体膜。用18号线绕棒控涂漆器在所述载体膜上涂布脱模剂制剂P2并在160℃下干燥2分钟。涂层透明，经测量为250mg/ft2。用氩气作处理气体，在P2涂层上溅射沉积不同金属层的组合：
金属层 注释
实施例4 金，3000埃
实施例5 铬，100-200埃
实施例6 铜，3000埃，其后为铬，100埃 薄的铬层在铜和层压片之间用作钝化层。
实施例7 铜，1500埃，其后为锌，50-100埃 薄的锌层在铜和层压片之间用作钝化层。当将所述结构在压力机内加热时，锌合金与薄的铜层形成黄铜。
所述结构为在图1中阐述的形式。
将由硅烷组成的粘合层涂布在实施例6和7的金属层上。将γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷溶液以0.5％的比例加入甲醇和水的混合物中，所述混合物中甲醇占90％，水占10％。将所述溶液涂布在所述金属的表面，并在90℃下干燥1分钟。将每个样品冲压以制成线路板层压片。将称为FR406(AlliedSignal)的四层FR-4预浸材料放在玻璃增强的Teflon片上。在所述片材下为不锈钢冲压板。将上述结构以金属面朝下放在FR406预浸材料上。将第二层玻璃增强的Teflon片材放在顶部，并覆盖第二层不锈钢冲压板。将所述叠层放在于350°F下预热的压力机内，并在50psi下模压1.2小时。冷却到室温后，所述铜载体膜易于剥离，表明所述隔离层完全转移至所述金属涂层上。在温水中清洗所述表面以清除所述隔离层，露出发亮的导电层的金属表面。
在实施例6和实施例7中在180°的角度下测量去除载体膜所需的剥离力。测得剥离力很低，并具有高度的重复性。实施例6测得为0.025lbs./in.，而实施例7测得为0.015lbs./in.。
                            实施例8
从Ube Industries获得Upilex50μm聚酰亚胺膜。用18号线绕棒控涂漆器往所述载体膜上涂布脱模制剂P2，并在160℃下干燥2分钟。涂层透明，经测量为250mg/ft2。采用Desk III溅射装置以空气作处理气体将金的金属层溅射在所述透明涂层上。沉积金3分钟。采用可见光显微镜检查所述金涂层的边缘，显示沉积了0.3μm(3000埃)的金。
将所述样品冲压以制备线路板基板。将称为FR406(AlliedSignal)的四层FR-4预浸材料放在玻璃增强的Teflon片材上。所述片材下面是不锈钢冲压板。将上述结构以金属面朝下压在FR406预浸材料上。将第二层玻璃增强的Teflon片材放在顶部，并覆盖第二层不锈钢冲压板。将所述叠层放在于350°F预热的压力机内，并在50psi下模压1.2小时。冷却到室温后，所述聚酰亚胺膜易于剥离，表明所述隔离层完全转移至金属涂层上。在温水中清洗所述表面以清除所述隔离层，露出发亮的金属表面。
                            实施例9
将从Ube Industries获得的Upilex50μm聚酰亚胺膜用作载体膜。用18号线绕棒控涂漆器在所述载体膜上涂布脱模制剂P2，并在160℃下干燥2分钟。涂层透明，经测量为250mg/ft2。采用由CVCProducts Inc.制造的CVE真空箱将铜金属层汽相沉积在所述透明涂层上。沉积铜大约4分钟。将由硅烷组成的粘合层涂布在所述金属层上。将γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷溶液以0.5％的比例加入甲醇和水的混合物中，所述混合物中甲醇占90％，水占10％。将所述溶液涂布在所述金属的表面，并在90℃下干燥1分钟。
将所述样品冲压以制成线路板基板。将称为FR408(AlliedSignal)的六层FR-4预浸材料放在玻璃增强的Teflon片上。在所述片材下面为不锈钢冲压板。将上述结构以金属面朝下放在FR408预浸材料上。将第二层玻璃增强的Teflon片材放在顶部，并覆盖第二层不锈钢冲压板。将所述叠层放在于350°F下预热的压力机内，并在50psi下模压1.2小时。冷却到室温后，所述聚酰亚聚酰亚胺膜易于剥离，表明所述隔离层完全转移至金属涂层上。在温水中清洗所述表面以清除隔离层，并露出发亮的金属表面。
在180°的角度下测量去除载体膜所需的剥离力，测得剥离力很低，为0.010lbs./in.，重复性很高。
                            实施例10
将从Oak-Mitsui获得的1/2 oz.电镀的高温伸长铜箔样品用作载体膜。用18号线绕棒控涂漆器在涂布脱模剂剂P2，并在160℃下干燥2分钟。涂层透明，经测量为250mg/ft2。采用由CVC Products Inc.制造的CVE真空箱将铜金属层汽相沉积在所述透明涂层上。沉积铜大约4分钟。
将所述样品冲压成线路板层压片。将称为FR406(AlliedSignal)的四层FR-4预浸材料放在玻璃增强的Teflon片材上。将玻璃增强的Teflon片材放在顶部，并覆盖第二层不锈钢冲压板。将所述叠层放在于350°F下预热的压力机内，并在50psi下模压1.2小时。冷却到室温后，所述铜载体膜易于剥离，表明所述隔离层完全转移至金属涂层上。在温水中清洗所述表面以清除所述隔离层，露出发亮的金属表面。
                            实施例11
将从DuPont获得的厚度为2mil.(密耳)的聚酯膜用作载体膜。制备于表4中所示的脱模隔离层制剂，并用常规涂布技术涂布在所述薄膜上。在100℃下干燥大约2分钟后，涂层透明。随后将所述涂膜用连续薄膜溅射体系进行敷金属，沉积6000埃的铜，接着是100埃的铬钝化层。将所述经过敷金属的超薄结构制片并准备层压。
                   表4隔离层的组成
    成分     来源   数量
聚乙烯基吡咯烷酮，PVP-K120  ISP Technologies  500.0g
Surfactol 365  CasChem  2.5g
水  4497.5g
将所述经过敷金属的结构与5μm厚的电镀铜箔进行对比，所述铜箔为得自Circuit Foils的以72μm厚提供的铜箔。所述5μm箔片为电镀箔片，表面粗糙并有“牙”以嵌入层压片内。层压片用从AlliedSignal Laminate System获得的UltrastableTM预浸材料进行包敷而制得。在加热和加压下将所述箔片层压到所述预浸材料上，形成总厚度为200μm(8密耳)的双面包敷基板。
采用图形电镀技术尝试在每一层包敷层上设计在14mil的底座(pad)上有2mil电路线、2mil空间、6mil钻孔的电路。所述超薄敷箔板的制备方法是去除聚酯覆盖片材，并在温水中清洗所述隔离层而露出清洁的铜表面。5μm包敷基板的制备方法是去除其铜箔覆盖片。用本领域所知的常规技术将每块基板钻成6mil的孔。随后，将每片基板经过常规的去油污(desmear)和无电镀的化学处理以清洁并在洞墙上作籽晶(seed)以用于电镀。将负活性干燥膜光致抗蚀剂(negativeaction dry film photo resist)层压到每片基板上，通过对底片曝光，并显影而露出所述线路的底片。将每片基板电镀以生成电路线迹和焊接点(pad)。将所述抗蚀剂层剥离并将所述包敷层快速蚀刻以生成独立的轨迹和焊接点。
通过电镀和抗蚀剂剥离可很好地处理所述亚微米级的包敷层和5μm的电镀铜箔。然而，当检测所述蚀刻过程时差别便变得明显。将所述平板从蚀刻剂通过、周期性地去除、并用光学显微镜研究。继续蚀刻直到在所述线路基板上没有明显的基脚，且电路线之间的背景没有残余金属。与亚微米技术相比，采用5μm铜箔的平板蚀刻时间需增加60％。
在印制线路板行业经常对蚀刻因数进行监控，以判断电路质量。通过获取电路的横截面，并测量线迹的高度和宽度来确定蚀刻因数。从这些测量出发，蚀刻因数可通过电路高度除以所述线迹的底部宽度与所述电路面的差值而计算得到。蚀刻因数用下式确定：式中T为所述电路线迹的顶部宽度；B为所述电路线迹的底部宽度，t为所述电路线迹的高度。大多数电路图形方法生产的电路具有2.5到3.5的蚀刻因数。具有平直电路墙(circuit wall)的更高质量电路得到的蚀刻因数更高。
将用5微米箔片得到的电路线迹的质量与亚微米技术进行对比。蚀刻之后，将电路横向截断。用光学显微镜检查所述电路，并测定蚀刻因数。图10和图11显示了从5微米箔片和亚微米包敷得到的典型电路。从这些图中，很明显所述亚微米材料的质量高。用亚微米铜制成的线迹电路线墙(line wall)垂直，坡度很小。但5微米样品线路高度相对更短、电路线侧壁陡。认为这种差异是由于5微米铜需要更长的蚀刻时间以从更厚的基层蚀刻并清除嵌入的“牙”。对每一种包敷都测定蚀刻因素，并示于表5。可从其看出亚微米样品质量更高，在本实施例中令人印象深刻的是蚀刻因素为8.0。
                  表5电路线的质量
工业标准 5μm箔片 0.6μm包敷片
  蚀刻因数   2.5-3.5     1.7     8.0

Claims (19)

1.一种从金属敷箔板制备的电子基板，所述电子基板包括：
载体膜；
覆盖所述载体膜表面的脱模剂层，所述脱模剂层含有水溶性聚合物，所述脱膜剂层能从所述载体层上机械剥离；以及
厚度不大于10,000埃的导电金属层。
2.权利要求1的电子基板，其中所述基板选自印制线路板、含有至少一条电路线迹的层压片以及含有至少一个导电通孔的层压片。
3.权利要求1的电子基板，所述基板在其与所述脱模剂层相对的导电金属层上还含有粘合层。
4.权利要求1的电子基板，所述基板还含有至少一层粘合在所述导电金属层上的半固化树脂层压片层。
5.一种采用金属敷箔板在电子基板上生成至少一条电路线迹的方法，所述方法包含以下步骤：
(a)将含有载体膜、覆盖在所述载体膜表面的脱模剂层以及一层厚度不超过10,000埃的导电金属层的金属敷箔板粘合到增强树脂层上以制成电子基板，其中所述脱模剂层含有能从所述载体层上机械剥离的水溶性聚合物；
(b)从所述包敷基板上去除所述载体膜；
(c)往所述包敷基板内引入至少一个通孔；
(d)往所述包敷基板的表面涂布光致抗蚀剂层；
(e)将所述光致抗蚀剂层曝光并显影，以暴露出所述导电金属层的第一部分，并覆盖所述导电金属层的第二部分；
(f)采用导电金属将所述导电金属层已曝光的第一部分及至少一个通孔进行电镀；
(g)从所述金属敷箔板去除所述抗蚀剂层，以暴露出所述导电金属层的第二部分；并
(h)将所述敷箔板进行快速蚀刻，以从所述层压片上去除所述导电金属层已曝光的第二部分。
6.权利要求5的方法，其中所述脱膜剂层的去除是在步骤(b)将所述载体膜去除之后并且在步骤(c)将所述通孔引入到所述基板内之前进行的。
7.权利要求5的方法，其中所述金属敷箔板在所述导电金属层和所述增强树脂层之间含有第二金属层。
8.权利要求7的方法，其中与所述导电金属层已曝光的第二部分缔合在一起的第二金属层是在快速蚀刻步骤(h)过程中从所述电子基板上去除的。
9.权利要求7的方法，其中所述金属敷箔板在所述第二金属层和所述增强树脂层之间含有一层粘合层。
10.权利要求9的方法，其中所述粘合层是在快速蚀刻步骤(h)过程中从所述电子基板上去除的。
11.权利要求9的方法，其中所述粘合层是在快速蚀刻步骤(h)之后从所述电子基板上去除的。
12.一种采用金属敷箔板在电子基板上形成至少一条电路线迹的方法，所述方法包含以下步骤：
(a)将含有载体膜、覆盖在所述载体膜表面的脱模剂层以及一层厚度不超过10,000埃的导电金属层的金属敷箔板粘合到增强的树脂层上以生成电子基板，其中所述脱模剂层含有能从所述载体层上机械剥离的水溶性聚合物；
(b)往所述包敷基板内引入至少一个通孔；
(c)从所述包敷基板上去除所述载体膜；
(d)往所述包敷基板的表面涂布光致抗蚀剂层；
(e)将所述光致抗蚀剂层曝光并显影，以暴露出所述导电金属层的第一部分，并覆盖所述导电金属层的第二部分；
(f)采用导电金属将所述导电金属层已曝光的第一部分及至少一个通孔进行电镀；
(g)从所述金属敷箔板去除所述抗蚀剂层，以暴露出所述导电金属层的第二部分；并
(h)将所述敷箔板进行快速蚀刻，以从所述层压片上去除所述导电金属层已曝光的第二部分。
13.权利要求12的方法，其中所述脱模剂层是在步骤(c)将所述载体膜去除之后并在步骤(d)将所述通孔引入到所述基板内之前清除的。
14.权利要求12的方法，其中所述金属敷箔板在所述导电金属层和所述增强树脂层之间含有第二金属层。
15.权利要求14的方法，其中与所述导电金属层已曝光的第二部分缔合在一起的第二金属层是在快速蚀刻步骤(h)过程中从所述电子基板上去除的。
16.权利要求14的方法，其中所述金属敷箔板在所述第二金属层和所述增强树脂层之间含有一层粘合层。
17.权利要求16的方法，其中所述粘合层是在快速蚀刻步骤(h)过程中从所述电子基板上去除的。
18.权利要求16的方法，其中所述粘合层是在快速蚀刻步骤(h)之后从所述电子基板上去除的。
19.权利要求12的方法，其中所述通孔是用钻孔或用激光照射引入到所述电子基板中的。
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