CN1438834A - 嵌入厚膜组件的改进方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种把厚膜电阻器组合物嵌入印制电路板的方法，它包括：把增强组合物施涂到置于金属基片上的电阻器组合物上，形成部件，其中用增强组合物至少部分涂覆电阻器组合物；处理部件；和把部件施加到有机基片的至少一侧上，形成组件，其中用粘合剂层至少部分涂覆有机基片，部件的增强组合物一侧嵌入粘合剂层中。增强组合物允许激光微调烧制的电阻器，也消除了在本发明层压步骤中产生的破裂。

Description

嵌入厚膜组件的改进方法
技术领域
本发明涉及一种这样的方法，由这种方法制得的产品的特征是在基片和厚膜电阻器组件之间有增强层，以及其它任选加入的是覆盖厚膜电阻器组件的密封层。增强层减少了组件进行嵌入(通常是通过层压进行的)时的破裂。增强层也使电阻器组件的激光微调成为可能。
背景技术
现在无源(passive)组件可作为载体基片，而内装的无源组件通常来自电阻器或介质厚膜技术，这些组件的终端用金属导体连接。组件使用拾取和安放设备一次一个地安装在印制电路板(PWB)的表面上，并通过一些复杂方法中的一种连接到电路上，所述复杂方法包括粘合剂、焊剂(flux)、焊接组合物(soldercomposition)、波焊或回流(reflow)。
由于对小型化电子设备的需求上升，每单位面积的电路密度和组件密度已经得到极大的提高。组件数目按指数上升，从而迫使组件尺寸变小。因为设计得越小，所以越密集的电路板正在接近现有技术的实际极限，电路设计者已经使有效区(real-eatate)最大，不能再加入任何部件，除非它们对于表面安装变得小得多，或者包埋在内层中，即垂直堆叠组件。所希望的是让得自厚膜组合物的组件在嵌入的层中。厚膜电阻器和介质组合物是现有技术，使得粘性厚膜组合物丝网印刷成所需的图案，然后在某一温度烧制，以烧掉有机组分和烧结无机物。结果是厚膜组件被嵌入到电路中。
尽管厚膜电阻器薄到足够能够嵌入，它们也不能直接印刷到印制电路板上，这是因为在制造过程中有烧制的步骤。电阻器组合物可在可烧制的基片上进行印刷和烧制，然后层压到电路板上。但是，烧制的组件容易在层压时破裂，从而降低产率。所以需要一种在降低发生破裂的条件下把厚膜组件层压到印制电路板上的方法。
在印制电路板上使用厚膜电阻器的另一个障碍是它们不能使用现有技术来进行激光微调。激光微调是一种调节烧制的厚膜电阻器的电阻的方法。先测量电阻，然后计算达到适当电阻所需的宽度改变。使用激光可切穿厚膜电阻器，穿过电路通路切割一部分。这种切割可减少厚膜电阻器的有效宽度，把电阻提高到所需的值。当在印制电路板上进行微调时，激光会切穿厚膜电阻器，并烧焦电路板。烧焦的材料会穿过切割路径形成导电碳桥，从而降低厚膜电阻器的电阻和/或造成电阻的漂移(drifting)。本发明解决了在有机基片(如印制电路板)上激光微调印刷的厚膜电阻器的问题，也解决了层压时会破裂的问题。
发明内容
本发明涉及把厚膜组件嵌入电路板的方法，它包括以下步骤：
(a)在位于金属基片上的电阻器组合物上施加增强组合物，以形成一种部件，其中电阻器组合物是用增强组合物至少部分涂覆的；
(b)处理上述部件；
(c)把上述部件施加到有机基片的至少一侧上，以形成一个组件，其中有机基片是用粘合剂层至少部分涂覆的，上述部件的增强组合物侧嵌入粘合剂层中。
附图说明
图1是本发明的一般方法的示意图。
具体实施方式
本发明涉及一种把厚膜组件嵌入电路板的方法，其中使用了增强层。增强层提高了厚膜组件的强度，从而减少了层压时发生破裂。在层压软金属基片把组件载在电路板上，以及当电路层层压在厚膜组件的上面上时是有利的。使用密封层和增强层(使厚膜组件夹在中间)还可减少破裂。
增强层也可作为屏障，以在激光微调厚膜电阻器组件时保护下面的基片。该层可防止烧坏下面的基片和形成厚膜电阻器组件碳桥。可在密封层存在或不存在的条件下进行激光微调。
厚膜组合物
厚膜组合物可用作本发明的电阻器和介质、非导电增强和密封层和导电底印制层(underprint)。厚膜电阻器、导体和介质组合物在工业中是众所周知的，且能够从市场上买到。通常，在本发明中使用的厚膜组合物主要有两种类型。都是在电子工业中出售的常用产品。首先，厚膜组合物(其中在处理时组合物的有机物可燃烧或烧制掉)指“可烧制厚膜组合物”。它们通常包括导电、电阻性或介电粉末和分散在有机介质中的无机粘合剂。烧制前，所需的处理包括任选的加热处理，如：干燥、固化、回流、焊接和其它在现有厚膜技术中的已知技术。第二，厚膜组合物(通常包括导电、电阻性或介电粉末并分散在有机介质中，其中在处理时组合物固化，有机物留了下来)指“聚合物厚膜组合物”。可烧制厚膜组合物和聚合物厚膜组合物在此通常指“厚膜组合物”，除非有更具体的说明。“有机物”包括厚膜组合物的聚合物组分。
在导体的用途中，如当导电底印制层用在本发明的方法中时，厚膜组合物的功能相由具有电功能的微细的导体粉末组成。在某一厚膜组合物中，具有电功能的粉末可包括单一类型粉末、粉末混合物、几种粉末元素的合金或化合物。这些粉末的例子包括：金、银、铜、镍、铝、铂、钯、钼、钨、钽、镧、钆、钌、钴、钛、钇、铕、镓和合金以及它们的组合和其它在现有厚膜组合物中常用的粉末。通常，，存在于底印制层可烧制厚膜组合物中的导体粉末与存在于金属箔基片(它用于本发明的方法中)中的金属组分是相配的。
在电阻器厚膜组合物中，功能相通常是导电氧化物粉末，如RuO2。市售厚膜电阻组合物中导体相的例子选自RuO2、SnO2、TaN和LaB6。其它例子包括钌烧绿石氧化物，它是一种Ru+4、Ir+4或这些(M″)的混合物的多组分化合物，所述化合物可用下述通式表示：
(MxBi2-x)(M’yM″2-y)O7-z
其中M选自钇、铊、铟、镉、铅、铜和稀土金属，
M’选自铂、钛、铬、铑和锑，
M″是钌、铱或它们的混合物，
x表示0-2，但对于单价铜x≤1，
y表示0-0.5，但当M’是铑或者铂、钛、铬、铑和锑中的两种或更多种时，y表示0-1，
z表示0-1，但当M是二价铅或镉时，z至少等于约x/2。
这些钌烧绿石氧化物已经在美国专利3583931中详细说明。优选的钌烧绿石氧化物是钌酸铋(Bi2Ru2O7)和钌酸铅(Pb2Ru2O6)。
在介质或非导电组合物中，给于非导电性质的功能相通常是玻璃、陶瓷或非导电性填料。介质厚膜组合物是分隔电荷的非导电性组合物或绝缘体组合物，并能储存电荷。它们用作本发明的非导电性增强和密封组合物。厚膜介质组合物通常包含陶瓷粉末、氧化物和/或非氧化物玻璃料、结晶引发剂或抑制剂、表面活性剂、着色剂、有机介质和其它在厚膜介质组合物中的常用组分。陶瓷固体的一些例子包括：氧化铝、钛酸盐、锆酸盐、锡酸盐、BaTiO3、CaTiO3、SrTiO3、PbTiO3、CaZrO3、BaZrO3、CaSnO3、BaSnO3、Al2O3、玻璃和玻璃陶瓷。也可适用这些材料的前体，即在烧制转变成介质固体和它的混合物的固体材料。
上述粉末微细分散在有机介质中，且任选地伴有无机粘合剂、金属氧化物、陶瓷和填料，如其它固体粉末。厚膜组合物中，无机粘合剂的作用是使微粒相互粘合，以及粘合到烧制后的基片上。无机粘合剂的例子包括玻璃粘合剂(玻璃料)、金属氧化物和陶瓷。用于厚膜组合物的玻璃粘合剂是现有技术中常用的粘合剂。一些例子包括硼硅酸盐和铝硅酸盐玻璃。这些例子还包括氧化物的组合，如：B2O3、SiO2、Al2O3、CdO、CaO、BaO、ZnO、SiO2、Na2O、PbO和ZrO，它们可单独或组合使用形成玻璃粘合剂。用于厚膜组合物的典型金属氧化物是现有技术中常用的氧化物，例如，可以是ZnO、MgO、CoO、NiO、FeO、MnO和它们的混合物。
功能相和其它粉末通常通过机械混合方法与有机介质混合，形成适合印刷用的稠度和流变性的胶状组合物。许多种惰性液体可用作有机介质。有机介质必须是这样的，即固体可以足够的稳定性分散在该介质中。介质的流变性必须是这样的，即它们能对组合物提供良好的应用性能。这些性能包括：固体以足够的稳定性分散、组合物良好涂布、适当的粘度、触变作用、基片和固体的适当的湿润性、良好的干燥速率、良好的烧制性和足以经受变粗糙处理的干膜强度。有机介质是在现有技术中常用的介质，通常是聚合物在溶剂中的溶液。在可烧制厚膜组合物中，使用最频繁的聚合物是乙基纤维素。聚合物的其它例子包括乙基羟乙基纤维素、木松香、乙基纤维素和酚醛聚合物的混合物、聚甲基丙烯酸低级烷基酯，也可使用乙二醇单乙酸酯的单丁醚。在可烧制厚膜组合物中使用最广泛的溶剂是乙酸乙酯和萜烯，如α-或β-萜品醇或与其它溶剂(如煤油、对苯二甲酸二丁酯、二乙二醇单丁醚、二丁基卡必醇和其它乙二醇醚、二甘醇-丁醚乙酸酯、己二醇和高沸点醇和醇酯)的混合物。配制这些化合物和其它溶剂的各种混合物，得到所需的粘度和挥发性。
另外，厚膜组合物也可包括其它金属微粒和无机粘合剂微粒，以提高组合物的各种性能，如加工时粘合性、烧结性、加工性、钎接性、焊接性、安全性等。草酸催化的烷基叔丁基/戊基酚醛聚合物是增粘剂的一个例子，该增粘剂可用来提高厚膜组合物与支撑物(将在下面更详细的说明)之间的粘合。
在可烧制的厚膜组合物中，当在300-1000℃的温度范围内烧制时，厚膜组合物与基片之间的粘合通常通过用熔融玻璃料润湿基片得到。厚膜组合物的无机粘合剂(玻璃料、金属氧化物和其它陶瓷)部分是粘合到基片的中心。例如，在传统厚膜导体组合物的烧制过程中，烧结的金属粉末用无机粘合剂润湿或结合，同时，无机粘合剂润湿或结合基片，从而在烧结金属粉末和基片之间产生粘合。因此，对于厚膜的功能性，很重要的是形成图形的技术沉积良好分散的、所有必需组分在规定范围内的厚膜组合物。对于超过1000℃的烧制温度，除了无机粘合剂润湿/结合粘合机理外，其它相互作用和化合物形成都可给出粘合机理。
聚合物厚膜组合物主要由导电、电阻性或介质粉末组成，如上面提到的粉末，它们分散在含聚合物和/或天然和/或合成树脂(在这里指“聚合物”)和溶剂(通常是挥发性溶剂和聚合物)的有机介质中。它们通常不包括玻璃料，因为它们是固化的，而不是烧制的。有用的聚合物在工业中是为人们所熟知的。聚酰亚胺和聚丙烯酸酯是合适的。粘合剂也可是可交联聚合物。这使非导电组合物在固化时变硬。可交联聚合物可以是环氧树脂。在聚合物厚膜组合物中使用的典型聚合物的一些例子是聚酯、丙烯酸类聚合物、氯乙烯、乙酸乙烯酯、氨基甲酸酯、聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂体系或它们的混合物。优选配制有机介质，得到适当的微粒和基片的湿润性、良好干燥速率、足以经受变粗糙处理的干膜强度。干燥组合物的良好的外观也是重要的。
合适的溶剂必须溶解聚合物。溶剂的一些例子如下：丙二醇单甲醚乙酸酯、甲基丙醇乙酸酯、1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯、甲基溶纤剂乙酸酯、丙酸丁酯、乙酸伯戊酯、乙酸己酯、溶纤剂乙酸酯、丙酸戊酯、草酸二亚乙酯、琥珀酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、甲基异戊基酮、甲基正戊基酮、环己酮、双丙酮醇、二异丁酮、N-甲基吡咯烷酮、丁内酯、异佛尔酮、甲基正异丙基酮(methyln-isopropyl ketone)。配制这些溶剂和其它溶剂的各种混合物，得到加工(要使用了聚合物厚膜组合物)用所需的粘度和挥发性。
在聚合物厚膜组合物中，需要有机介质来把必需的粘合给予所需的基片；它也提供组合物所需的表面硬度、耐环境改变性和柔性。本领域技术人员所熟知的添加剂可用在有机介质中，以微调印刷时的粘度。
把聚合物厚膜组合物施涂到基片上后，组合物通常通过在上限约为150℃的温度下加热进行干燥，这样可使挥发性溶剂挥发掉或干燥。干燥后，根据用途，组合物进行固化处理，其中聚合物会粘合粉末，形成电路图形或其它所需的结果。为了得到所需的最终性能，本领域的技术人员知道，重要的是厚膜组合物包含每种最佳量的所需组分，以满足最终结果。每种组分的最佳量对于得到所需的厚膜导体、电阻器和介质性能是很重要的。所需的性质可包括覆盖性、密度、均匀厚度和电路图形尺寸、电性能(如：电阻率、电流-电压-温度特性、微波、无线电-高频特性、电容、电感等)、互连特性(如：焊接或铜焊润湿、压缩(compression)和丝焊(wire bonding)、粘接和连接特性)、光学性质(如：荧光性)和其它所需的初始和老化/应力测试性质。
通常，在配制厚膜组合物中，固体可使用行星式搅拌器通过机械混合的方法与有机介质混合在一起，然后在三辊研磨机中分散，形成具有适合丝网印刷的稠度和流变性的组合物。后者可用常用方法以“厚膜”印刷在基片上。除了三辊研磨之外的分散方法也是可行的，包括粉末混合。这些分散方法在工业上是熟知的。
在分散体中，连接料与固体之比的变化很大，这取决于分散体施涂的方法和所用有机介质的种类。如上述，使用含30-91％固体和70-9％连接料的分散体可得到良好的覆盖性。本发明的组合物当然可添加其它材料来进行改性，所述材料不影响其有利的特性。这些制剂都很好地在本领域的范围内。
组合物通常在三辊研磨机或粉末混合器中制备。当用粘度计在低、中和高剪切速率下测量时，组合物的粘度可在下述范围内：
       剪切速率(秒-1)                     粘度(帕·秒)
           0.2                              100-5000
                                            300-2000
                                            600-1500
           4                                40-400
                                            100-250
                                            120-200
           40                               10-150
                                            25-120
                                            50-100
增强组合物
增强组合物可以是上述可烧制或聚合物厚膜组合物，这取决于所需的应用和用途。组合物的一种组分是非导电固体或折射填料。
在增强组合物中，非导电固体的目的有两个：(1)尽可能快地折射激光束，以防止它在进行激光微调电阻器时深度切入基片。(2)给带有烧制的电阻器和/或其它厚膜组件的金属箔在层压到印制电路板中心部分上或多层板中时提供额外的强度和刚性。
衍射光线的能力限制了可选择填料的数目。光线被涂层中的填料折射，且与涂层中所用的填料的折射率与聚合物基质的折射率之差成比例关系。如果填料和有机基质的折射率是相同的，那么涂层对于肉眼来说是透明的。因为大部分有机聚合物具有大约1.35-1.6的折射率，折射率明显高于有机基质的折射率是必然的。优选的填料的例子如下：
             填料                          近似折射率
         氧化铅(PbO)                          ～2.6
         二氧化钛(TiO2)                      ～2.5
         氧化锆(ZrO2)                        ～2.3
         氧化锌(ZnO)                          ～2.0
         氧化铝(Al2O3)                     ～1.75
其中，氧化铅是有毒的，氧化锆较贵。氧化锌和氧化铝的折射率明显小于前三种。锌在化妆品上用在防晒乳中防止太阳灼伤。二氧化钛是无毒的，且较便宜，所以它是油漆和涂料中最常用的白色颜料；它也可优选用作增强组合物中增强层的折射性填料。它使激光不能完全烧蚀增强层，并可完全除去周围的粘合剂，从而不会产生碳桥和污物或不稳定的微调。术语碳桥指作为导体的激光微调区域残余的碳，并可改变厚膜电阻器的电阻。它也可在激光微调后稳定性测试和其它随后的处理时使电阻值明显漂移。
填料混合物也是有用的。例如，可使用氧化铝和二氧化钛混合物。另外，可使用微粒尺寸的混合物，以提高组合物中的固体含量。提高固体含量是有利的，因为它减少了有机材料(它最终激光微调时烧掉)的量。
非导电填料的用量应足以减少厚膜组件中发生破裂。它也应足以在激光微调时防止损坏下面的基片。以组合物总量计，非导电填料的合适量约35-75重量％。
厚膜组件中破裂的产生还可通过使用高玻璃化转变温度(Tg)的增强层来进一步减少。更高的Tg可保证尽管层压使用高温，增强层仍可保持刚性。刚性增强层防止应力转移到厚膜组件中，从而厚膜组件不会变形和破裂。聚酰亚胺具有超过200℃的高Tg，而层压通常在150℃的温度下进行，所以它们特别适合作为非导电组合物用的粘合剂。高Tg对于密封层也是合适的，其中其它层被层压到位于厚膜组件顶部的基片上。例如，双酚A/甲醛/表氯醇是合适的环氧树脂。这种聚合物以EPON862购自Shell。
非导电组合物组分可包含可交联聚合物和交联剂。交联剂使可交联聚合物在固化时交联并变硬。变硬使增强层或密封层更耐用。不是所有的交联剂都可交联所有的可交联聚合物。选择双组分作为一个体系。这种双组分体系在本领域中是众所周知的。一些体系可通过加热进行固化，而其它体系可通过紫外光辐照进行固化。例如，氰基胍是一种合适的交联剂，它可制备环氧交联聚合物。氰基胍购自SKF，Inc。这种体系可加热固化。交联剂的用量应足以使非导电组合物在固化时变硬。以所有组分重量计，交联剂的合适量是2-4重量％。
一些可交联聚合物/交联剂体系固化非常慢。固化速率对于工业可行方法来说太慢了。在使用可交联聚合物的地方，可在非导电组合物组分中包含加速剂，以加速固化。所用加速剂的选择取决于可交联聚合物和/或交联剂和所用的固化方法。合适的组合在本领域中是众所周知的。脲化合物是适合环氧体系的热加速剂。DYHARDUR500是适合环氧树脂/氰基胍体系的热加速剂，它购自SKF，Inc。加速剂的用量应足以把可交联聚合物所需的固化时间缩短到所要求的时间。以所有组分总量计，加速剂的合适量是0.1-2重量％。
溶剂可包含在非导电组合物组分中，以得到所需的印刷厚度的流变性。二甘醇二丁基醚是对于环氧体系的合适溶剂的例子。
其它非导电组合物也包含在本发明的范围内，它们可如上述固化或者烧制。术语“处理”包括固化或烧制。增强组合物通常用丝网印刷的方法进行施涂，但是厚膜组合物技术中的其它涂布方法也是适合的。
方法
本发明的方法如下述。图1是说明方法的示意图。第一步是得到金属基片(101)。金属基片应该是软的，以能够层压到基片上。金属基片可以是金属箔。金属箔可得自电子工业。例如，许多种金属箔(如铜箔)是可得到的，并广泛用在印制电路板工业中，箔通常具有用于不同用途的不同粘合性能。例如，现在已经有反处理铜箔和提供了更粗糙表面的双面处理铜箔，从而提高了在印制电路板中的粘合性。电镀铜箔也可在一些应用中具有改进的粘合性。经过单面鼓处理和辊退火的铜箔会具有更光滑的表面，预计这不能对大部分厚膜组合物提供足够的粘合性，其中机械结合机理优选是粘合方法。现在也有许多施涂到商用级用于印制电路板工业中的铜箔上的涂料，以提高粘合性、减少生锈或其它原因。这些箔包括镀镍的和镀锌的铜箔。用于印制电路板的各种铜箔都可从各公司买到，如Gould和Oak-Mitsui。除了上面提到的铜箔，其它合适的金属箔可包括银、金、铝、镍或铁箔。箔厚度通常是5-250微米。10-150微米的厚度是优选的，15-50微米是更优选的。在一些方法中，如使用电阻器组合物涂布的方法，把烧制的厚膜电阻器组合物粘合到基片上在现有技术中是已知的，它受到许多因素的影响，包括电阻器组合物和基片表面的特性。依据电阻器组合物，关键因素是厚膜组合物中玻璃料的类型和体积含量，玻璃料越多通常会使粘合更好。在厚膜组合物中也有现有技术已知的其它添加剂，它们能够通过在烧制处理时在厚膜组合物与基片之间的界面上形成新的化合物来与基片表面形成反应粘合。最后，厚膜组合物与基片的普通粘合机理是简单的机械结合机理，它取决于基片表面的粗糙度。
在一个实例中，如图l所示，必须在金属基片上形成底印制层(110)。底印制层可使电阻器组合物粘附到金属基片上。底印制层对于金属基片和烧制的厚膜组件都必须具有良好的粘合性。制备底印制层的合适方法是在金属基片上施涂一层厚膜导体组合物，然后烧制金属基片。
存在于底印制层组合物中的金属与存在于金属基片中的金属相配。例如，如果使用了铜箔，那么可使用铜组合物作为可烧制底印制层组合物。其它应用的例子可以是与相似金属厚膜底印制层组合物配对的银、金和镍箔。
厚膜底印制层组合物可以稀疏涂层(open coating)施涂到金属基片的整个表面上或者选择的区域上。丝网印刷方法可用来施涂厚膜底印制层组合物。也可通过印刷和蚀刻方法来选择区域。当使用铜箔，且箔在注入氧的气氛中烧制时，箔的全部表面都应被涂覆。铜组合物中的玻璃可延迟铜箔的氧化腐蚀。
施涂的厚膜导体组合物可进行干燥除去溶剂，然后在高温下烧制，烧掉有机物和烧结剩余的组分。烧制可在金属的软化点或熔点以下进行。当使用铜组合物和铜箔时，铜组合物可在120-130℃的温度下进行干燥，在900℃的温度下在氮气气氛中烧制。
银箔可代替铜箔。当使用银箔时，可使用空气烧制电阻器，因为银在空气烧制中是稳定的。空气烧制的电阻器具有优良的电性能。银具有更高的成本、易在电场中发生迁移(在湿气存在下)，且蚀刻方法在工业中是熟知的。存在于金属基片中的金属在加工时可成为组件的终端，以及任选是这层上的电路轨迹。这种方法还在美国专利6317023中提到，该专利在此参考引用。
下一步是把一种或更多种厚膜电阻器组合物和/或厚膜介质组合物施涂到金属基片上。如果存在底印制层，那么组合物应该施涂到箔基片的底印制层一侧。可使用丝网印刷、喷墨或者其它在现有厚膜技术中已知的方法来施涂组合物。然后干燥这些湿组合物，除去溶剂并烧制。烧制通常在金属的软化点或熔点以下进行。烧制的组合物称为“厚膜组件”。这个术语“厚膜组件”是通用术语，例如可指“厚膜电阻器组件”或“厚膜介质组件”。本发明使用了增强组合物(图1(b)(103))，它至少部分涂覆了厚膜组件。增强组合物形成了增强层。施涂增强组合物的一种方法是丝网印刷。增强层允许激光微调厚膜电阻器而不损坏有机基片。增强层也可防止厚膜组件破裂。另外，增强层涂覆在厚膜组件上，以具有激光微调性或者防止破裂或者具有激光微调性和防止破裂。通常，可在增强层中使用粘合剂来提高粘合性，所述增强组合物与有机基片/粘合层是化学相容的。例如，使用可交联环氧聚合物可提高聚合物厚膜组合物与有机基片(104)的环氧预浸渍粘合剂层之间的粘合性。如图1(b)所示，增强组合物(103)全部覆盖厚膜组件。在一个实例中，增强组合物可延伸超过厚膜组件的边缘。在另一个实例中，增强组合物可涂覆整个金属基片。然后增强组合物固化形成增强层。固化方法可是加热或紫外线照射方法。当用作增强组合物时，可对可烧制厚膜组合物进行烧制。当粘合剂是聚合物时，非导电组合物可通过加热固化除去溶剂，并使组合物凝固。当粘合剂是可交联聚合物时，固化步骤可使聚合物交联，使组合物凝固。
任选具有底印制层的金属基片、厚膜组件和增强层指层压部件。层压部件可施加到基片104(如印制电路板(PWB))上。基片用粘合剂浸渍或用至少一层粘合剂(预浸渍片)(105)至少部分涂覆，从而厚膜组件和增强层沉入粘合剂中，以使表面适合蚀刻终端。增强层提高了厚膜组件的强度，减少了破裂(在层压时发生)的量。层压部件可层压到基片的两侧或基片的一侧上。层压部件也可层压到已经具有一层或更多层电路的基片上。
用于本发明的基片的例子可以是下面提到的电路板的类型。通常，用于电子工业和热敏的基片都可用于本方法。可使用所有类型的印制电路板，如高压层压物。根据定义，层压物由几层用热固性聚合物在加热和压力下粘合在一起的纤维材料组成。通常是用酚醛或环氧聚合物粘合的电气级纸，或者用环氧聚合物体系粘合的连续长丝玻璃布。更具体地说，一些例子包括：
XXXPC，由浸渍了酚醛聚合物的高质量电气纸做成；
FR-2，类似于XXXPC级，除了阻燃性；
FR-3是自熄纸环氧树脂；
G-10是由用环氧聚合物粘合的玻璃布片做成的高质量层压物；
FR-4非常类似于G-10，不同的是增加了自熄性。G-11是玻璃布-环氧树脂；
FR-5是G-11的阻燃改性产物。
粘合剂层应是电绝缘的。一些粘合剂通常叫做预浸渍片。例子包括环氧树脂、聚合物、丙烯酸或陶瓷型粘合剂。施涂的粘合剂的厚度可约为0.04-越0.2毫米。一些市售粘合剂包括DuPont THERMOUNT和PYRALUX WA粘合剂。
任选地，除了电阻器终端电路轨迹也可形成图形和蚀刻在金属基片上。形成图形和蚀刻技术在现有技术中是熟知的。更具体地说，光刻胶(如DuPont RISTON(106))可层压在基片的金属一侧上。然后光刻胶通过带图形的光刻掩模板(107)暴露在UV光线(109)下，形成金属终端和任选的其它电路轨迹的图形。然后对曝光的光刻胶进行显影，因此曝光的金属就会被蚀刻掉，从而制造出所示的终端(和任选的电路轨迹)(如图1(g)所示)。然后除去光刻胶，留下所需的终端和电路轨迹(如图1(h)所示)。
然后曝光的厚膜组件可进行激光微调。激光微调技术在工业中是熟知的。当厚膜电阻器进行激光微调时，增强层就可避免损坏电路板和形成碳桥。消除碳桥可提高电阻器的电性能和稳定性。因为激光束的功率是可调的，所以功率可设定为足够高以完全切穿厚膜电阻器，但不能完全切穿增强层(如图1(i)所示)。如果激光功率太高的话，它也可能切穿增强层，损坏电路板。因此，所用的激光功率应是最小的。使用最小的功率(能完全切穿电阻器)是优选的，因为过大功率会产生造成电阻漂移的碳化材料。
当厚膜介质进行激光微调时，金属终端进行微调。然后厚膜介质就会阻挡激光，防止损坏下面的基片。增强层不需要防止损坏。但是，增强层还可防止厚膜介质的破裂。
任选地，至少一种非导电组合物(图1(j))(108)可以密封组合物的形式至少部分涂覆在厚膜组件的顶部。这将进一步保护厚膜组件在随后的层压过程中不发生破裂和减少由于层压产生的应力而造成的电性能漂移。丝网印刷是一种合适的施涂密封组合物的方法。
涂覆在组件上的固化的密封组合物可以是一层或更多层。密封层可覆盖部分或全部厚膜组件，或者全部下面的基片。如图1(k)所示，即使在用顶部密封层涂覆之后，也可激光微调厚膜组件。
密封组合物的合适的组成配方、涂布方法和加工条件和增强组合物是相同的。当厚膜组件穿过密封层进行激光微调时，应使用非导电填料(不能散射激光)。氧化铝是合适的非导电填料。当厚膜组件进行激光微调时，氧化铝也可用于增强组合物中。
也可使用不具有增强层的密封层。这有助于防止在随后的层压步骤的破裂。
上述方法可应用于双面构造。接着层压部件就层压到基片的两侧。另外的电路层也可层压或施加在层压部件的顶部。
下面通过给出的实施例进一步详细说明本发明。但是，本发明的范围并没有局限于这些实施例。
实施例1
金属基片是1oz.铜箔。导体组合物是具有下列组成的铜组合物：
TEXANOL                   15重量％
乙基纤维素                   0.75重量％
玻璃A                        0.60重量％
球形铜                       83.50重量％
磷酸盐润湿剂*               0.15重量％
*磷酸三癸酯
玻璃A的组成：
二氧化硅                     9.4重量％
B2O3                      12.2重量％
氧化镉                       65.9重量％
氧化钙                       6.7重量％
氟化钠                       3.2重量％
氧化铝                       0.2重量％
导体组合物可用丝网印刷方法施涂，且几乎覆盖整个箔。它可在130℃的温度进行干燥，然后在带式炉中、在最高温度为900℃的氮气气氛中烧制10分钟。在炉中的总停留时间是1小时。电阻器组合物是DuPont QP602，它是LaB6基厚膜电阻器组合物。厚膜电阻器组合物以两种尺寸的小矩形(20×50mil和30×55mil)丝网印刷到同一金属基片上。在基片上每种尺寸各有96个厚膜电阻器。电阻器组合物在150℃的温度下进行干燥，并在900℃的氮气气氛中烧制，如前述在炉中的总停留时间同样是1小时。
增强组合物可通过混合下列组分形成：
EPON862环氧聚合物(Shell)    35.5重量％
氰基胍                         2.4重量％
DYHARDUR500脲(Shell)        1.3重量％
二氧化钛粉末(0.3微米)          55.9重量％
二甘醇二丁基醚                 4.9重量％
前三种组分使用装有叶轮的空气动力粉末混合机混合10分钟。逐渐加入二氧化钛粉末，并混合粉末。当粘度对于良好混合组合物来说太高时，可在加入更多二氧化钛粉末之前加入二甘醇二丁基醚。增强组合物可以大的矩形进行丝网印刷，该矩形完全覆盖且重叠数排电阻器。每个矩形覆盖16个厚膜电阻器。增强组合物在150℃的温度下固化1小时，以交联环氧聚合物。
真空层压机可用来把层压部件层压到下面的基片，电阻器一侧向下。下面的基片是8mil FR-4芯，粘合剂是1.5mil织造玻璃填充的环氧FR-4预浸渍片。层压条件是208psi和在165℃的真空下层压1小时。然后把DuPont RISTON干膜光刻胶层压到该箔上。光刻胶用图形掩模板覆盖，并暴露在UV光线中。拿走图形掩模板，对光刻胶显影，露出部分铜箔，以蚀刻掉它。蚀刻掉铜，并除去剩余的光刻胶。剩余的铜形成测试垫和引到电阻器终端的电路轨迹。电阻器的有效尺寸为20×20mil和30×30mil。
测量每个厚膜电阻器的电阻。然后对厚膜电阻器进行激光微调，并再次测量。使用六种不同功率设置的激光：0.6、0.8、1.0、1.2、1.5和1.8瓦。Q值(rate)设定为2000脉冲/秒，咬合尺寸(bite size)设定为0.1mil。把厚膜电阻器微调到45或者60欧姆。激光微调并没有破坏电路板，且对于厚膜电阻器的切割是完全且精确的。然后通过在120℃加热15分钟检查电路板微调后的稳定性。再测量厚膜电阻器。在微调后的稳定性测试中，电阻的改变平均百分数为1.5％。
实施例2
重复实施例1的方法，并作下列变化：QP601(The DuPont Company生产，且是氮气可烧制的10欧姆/sq LaB6基电阻器组合物)用作厚膜电阻器组合物；功率设定为1.2、1.5和1.8瓦；目标电阻是14欧姆。激光微调并没有破坏电路板，且对于厚膜电阻的切割是完全且精确的。在微调后的稳定性测试中，电阻的改变平均百分数为1.2％。

Claims (14)

1.一种把厚膜电阻器组合物嵌入印制电路板的方法，它包括：
(a)把增强组合物施涂到置于金属基片上的电阻器组合物上，形成部件，所述电阻器组合物至少部分涂覆所述增强组合物；
(b)处理该部件；和
(c)把所述部件施加到有机基片的至少一侧上，形成组件，所述有机基片至少部分涂覆粘合剂层，并且部件的增强组合物一侧嵌入粘合剂层中。
2.如权利要求1所述的方法，它还包括在施涂电阻器组合物之前把底印制层施涂到金属基片上的步骤，其中底印制层和基片是经过处理的。
3.如权利要求1所述的方法，它还包括以下步骤：
(d)将光刻胶施加到金属基片上；
(e)处理光刻胶；和
(f)蚀刻金属基片。
4.如权利要求1所述的方法，它还包括激光微调厚膜组件的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，它还包括施涂密封组合物，以至少部分覆盖组件的步骤。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述金属基片是铜箔。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述底印制层包括与金属基片相同的金属。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述有机基片是高压层压物。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述增强组合物包含二氧化钛。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述处理步骤包括烧制。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述处理步骤包括固化。
12.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述密封组合物是聚合物厚膜组合物。
13.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述密封组合物包括氧化铝。
14.根据权利要求1所述的方法形成的制品。
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