JP2010166058A - 電子回路構造機構を得るための方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】電子回路構造機構を得るための方法を提供する。
【解決手段】本開示は、回路基板プレカーサを配置することにより微細な回路構造機構を得る方法であって、カバー層および絶縁性基板を有する回路基板プレカーサをレーザ放射線源に近接して配置する方法に関する。カバー層を介して下位の絶縁性基板にレーザアブレーションが選択的に行われ、次いで、水、希アルカリ溶液または希酸溶液で処理されて、カバー層が除去されて、カバー層が用いられない場合より小さい絶縁性基板上の1つ以上の回路構造機構が露呈される。
【選択図】図1

Description

本開示は、一般に、電子回路材料に関する。より具体的には、本開示は、微細な回路構造機構を製造するための方法に関する。
プリント回路基板は、典型的には、薄い導電性層を支持する絶縁性基板を特定の用途のために設計されたパターンで備えている。パターン化された導電性層(プリント回路としても称される)は、抵抗器、コンデンサ、集積回路および他の電子素子などの種々の電気部品間で電圧および電流を輸送するための手段である。
マイクロプロセッサ、チップセット、およびグラフィックチップなどの高性能チップのための運用要求を満たすために、高I/O数のパッケージのトレンドに適宜応答するために、例えば、チップシグナル伝達、帯域幅、およびインピーダンス制御に関する回路基板の機能を高める必要がある。しかしながら、軽量、小型、多機能、高速および高周波数に向かう半導体パッケージの開発傾向に適合するために、半導体チップのパッケージングのための回路基板は、より微細なライン、より小径のスルーホールまたはビア、およびアセンブリ全体の薄厚化の傾向にある。それ故、ますますより微細な回路ラインを製造する必要性がある。
本発明が、本明細書において、添付の図面を参照して、単なる一例として記載されている。
カバー層および絶縁性基板を有する回路基板プレカーサの一部の断面図である。 犠牲カバー層が用いられる場合の、回路基板プレカーサ上の回路構造機構をレーザアブレーションした後の回路基板プレカーサの一部の断面図である。 レーザアブレーション後に犠牲カバー層が除去された後であるが、金属化前の絶縁性基板の断面図である。 可剥離カバー層が用いられる場合の、回路基板プレカーサ上の回路構造機構をレーザアブレーションした後の回路基板プレカーサの一部を示す、図2Aと同様の断面図である。 可剥離カバー層が用いられる場合の、金属化後の回路基板プレカーサの一部の断面図である。 可剥離カバー層が金属化の後に除去されている絶縁性基板の一部の断面図である。 カバー層が用いられ、除去される場合の、トレンチ幅の計測値を示す絶縁性基板の断面図である。 カバー層が用いられ、除去される場合の、トレンチ幅の計測値を示す絶縁性基板の上面図である。 カバー層が用いられていない場合の、トレンチ幅の計測値を示す絶縁性基板の断面図である。 カバー層が用いられていない場合の、トレンチ幅の計測値を示す絶縁性基板の上面図である。
前述の概要および以下の記載は単なる例示および説明であり、添付の特許請求の範囲に定義されている本発明を限定するものではない。
「可活性化」という用語は、本明細書において、金属化に好ましいさらなる反応性の誘起を示す。
「回路構造機構」という用語は、本明細書において、金属化前のトラフ、ルート、トレンチ、ビア、ルートライン、ルートトレースを示す。これらの用語は、同義的に用いられ得る。「回路構造機構」という用語はまた、この開示の目的については、金属化後の回路ライン、回路トレース、トラフ、トレンチ、およびビアをも示す。これらの用語は同義的に用いられ得、「パターン化導電層」と同義的に用いることが可能である。
「回路基板プレカーサ」という用語は、本明細書において、カバー層を備える絶縁性基板層を示し、ここで、カバー層は絶縁性基板と直接的に接触している。
「微細な」(より微細な)という用語は、本明細書において、薄い(より薄い)、細長い、より小さいまたは細い(より細い)ことを示す。開示の目的のためには、これらの用語は同義的に用いられ得る。
「焦点面」という用語は、本明細書において、回路基板プレカーサの上方面を示す。
「絶縁性」という用語は、本明細書において、電気的に絶縁性であることを示す。
「レーザ染料」という用語は、本明細書において、用いられるレーザの波長に近いその吸収ピークにより、レーザ放射線の吸収を促進させる材料を示す。
「金属化」という用語は、本明細書において、表面上への金属の堆積を意味する。金属の堆積は、表面の一部のみであってもよい。より具体的には、この用語は、回路構造機構上への金属の堆積を示す。金属化(metallization)という用語は、金属化(metallizing)およびめっきという用語と同義的に用いられ得る。
「オーバーめっき」という用語は、本明細書において、回路構造機構の側方および上方に蓄積される過剰な金属を示す。
「可溶性」という用語は、本明細書において、懸濁液あるいは液体中に完全にもしくは部分的に溶解可能であることを示すか、または、コーティングを液体の作用によって除去する能力を示し、単に、層の下に浸透し、これにより、いずれかの下位の層または基板とのその接着を破壊し、そして、この層を単に離脱させるに十分に活性であり得る。
本開示は、回路構造機構を得るための方法に関する。この方法および材料は、微細な回路構造機構の製造によく適している。本開示の方法は、より微細な回路構造機構を製造するためにカバー層を用いる。この方法は:回路基板プレカーサをレーザ放射線源に近接して配置する工程;カバー層を介して、下位の絶縁性基板の少なくとも一部分を、選択的にレーザアブレーションする工程;および、カバー層を除去(金属化の前または金属化の後かはカバー層が用いられるかどうかに応じることとなる)して、カバー層が用いられない場合よりも小さい絶縁性基板上の1つ以上の回路構造機構を露呈させるよう処理する工程を含む。いくつかの実施形態において、回路構造機構は2〜98%小さい。いくつかの実施形態において、回路構造機構は4〜97%小さい。他の実施形態において、回路構造機構は10〜80%小さい。他の実施形態において、回路構造機構は20〜70%小さい。さらに他の実施形態において、回路構造機構は30〜50%小さい。他の実施形態において、カバー層が用いられる場合、回路構造機構は少なくとも4%小さい。いくつかの実施形態において、回路構造機構は、以下の2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、24、28、30、34、38、40、44、48、50、54、58、60、64、68、70、74、78、80、84、88、90、94、95、96、97および98%の数字のいずれか2つの間(任意により両端を含む)小さい。
図1は、回路基板プレカーサ10を示す。回路基板プレカーサ10はカバー層14および絶縁性基板12を備えている。カバー層14は、絶縁性基板12の上に位置されていると共に絶縁性基板12に直接的に接触している。
カバー層
図2Aは、本開示の一実施形態を示す。カバー層14は犠牲カバー層であると共に保護層として機能し、その上に、レーザ(または同様のタイプのエネルギー源)がカバー層14を介して絶縁性基板12をアブレーションするに伴って、アブレーションデブリ16が位置する傾向となる。このレーザアブレーションプロセスは、トレンチ18またはビア20などの回路構造機構を形成する耕起プロセスのように作用する傾向にある。アブレーションデブリは、絶縁性高分子マトリックス材料を含む傾向となる。アブレーションデブリの金属化は一般に望ましくなく、最終的な印刷配線板製品の電気性能および/または信頼性に問題を生じさせる可能性がある。理想的には、金属化は、主に、完全にではないにしろ、絶縁性基板12中にレーザアブレーションされたトレンチ18またはビア20内で生じるべきである。
用いられるカバー層のタイプに関係なく、カバー層は、レーザアブレーションプロセス中に生じる熱に耐えるために熱安定性でなければならない。レーザアブレーションプロセス中に生成される熱量は、用いられるレーザのタイプおよびレーザが作動される条件に応じて様々となる。カバー層は、絶縁性基板に対して良好な接着性を有していなければならない。
いくつかの実施形態において、犠牲カバー層は、80、82、84、86、88、90、92、94、96、98および100重量%の間(任意により両端を含む)の量の可溶性高分子マトリックス材料を含む。いくつかの実施形態において、可溶性高分子マトリックス材料は水溶性高分子マトリックス材料である。本開示によれば、すべての水溶性高分子マトリックス材料が有用であるわけではない。水溶性マトリックス材料は、レーザアブレーションプロセス中に生じる熱に耐えるために熱安定性でなければならない。低いTgを有する水溶性高分子マトリックス材料は、レーザアブレーションプロセス中に生じる熱に耐えるような熱安定性とはならないであろう。ポリビニルアルコールは水溶性であるが低いTgを有しており、本開示の犠牲カバー層としては有用とならないであろう。いくつかの実施形態において、水溶性高分子マトリックス材料は少なくとも100℃のTgを有する。いくつかの実施形態において、水溶性高分子マトリックス材料は少なくとも110℃のTgを有する。いくつかの実施形態において、水溶性高分子マトリックス材料は少なくとも120℃のTgを有する。いくつかの実施形態において、水溶性高分子マトリックス材料は少なくとも137℃のTgを有する。いくつかの実施形態において、水溶性高分子マトリックス材料は、アクリルアミド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ビニルピロリジノン、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、これらの混合物および誘導体からなる群から選択される熱安定性親水性モノマーに由来する。いくつかの実施形態において、熱安定性親水性モノマーに由来する可溶性高分子マトリックス材料は、分子量が様々であり得ると共にモノマーの比が様々であることが可能である。
いくつかの実施形態において、犠牲カバー層は、0.5、1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95および100マイクロメートルの間(任意により両端を含む)の厚さを有する。
ここで図2Bを参照すると、犠牲カバー層は、レーザアブレーションの後であって金属化の前に除去されることが可能である。このような実施形態においては、一旦カバー層が除去されると、アブレーションされた絶縁性基板12が露出されて、これは、完全にではないが、実質的に絶縁性基板表面でアブレーションデブリフリーである。
いくつかの実施形態において、犠牲カバー層は、水、希アルカリ溶液、希酸溶液および有機溶剤からなる群から選択される液体での処理により除去される。この液体は、必ずしもカバー層全体を溶解せず、単に層の下に浸透し、これにより、下位の絶縁性基板とのその接着を破壊し、カバー層14が単に離脱されるに十分に活性であればよい。それにもかかわらず、洗浄溶液は、カバー層を溶解させるか、そうでなければ除去する能力について選択されるべきである。いくつかの実施形態において、犠牲カバー層は、水の噴霧で除去され得る。他の実施形態において、犠牲カバー層は、金属化される前の回路基板プレカーサを水、希アルカリ溶液、希酸溶液および有機溶剤中に浸漬させることにより除去され得る。
いくつかの実施形態において、カバー層は可剥離カバー層である。可剥離カバー層は、80、82、84、86、88、90、92、94、96、98および100重量%(任意により両端を含む)の間の量の可溶性高分子マトリックス材料を含む。いくつかの実施形態において、可溶性高分子マトリックス材料は、キトサン、メチルグリコールキトサン、乳酸キトサンオリゴ糖、グリコールキトサン、ポリ(ビニルイミダゾール)、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエーテルアミン、サイクレン(環状ポリアミン)、ポリエチレンアミン(直鎖、または分岐、またはベンジル化された)、ポリ(N−メチルビニルアミン)、ポリオキシエチレンビス(アミン)、N’−(4−ベンジルオキシ)−N,N−ジメチルホルムアミジンポリマー結合(アミジン樹脂)、ポリ(エチレングリコール)ビス(2−アミノエチル)、ポリ(2−ビニルピリジン)、ポリ(4−ビニルピリジン)、ポリ(2−ビニルピリジンN−オキシド)、ポリ(4−ビニルピリジンN−オキシド)、ポリ(4−ビニルピリジン−コ−ジビニルベンゼン)、ポリ(2−ビニルピリジン−コ−スチレン)、ポリ(4−ビニルピリジン−コ−スチレン)、ポリ(4−ビニルピリジン)−2%架橋、ポリ(4−アミノスチレン)、ポリ(アミノエチル)ポリスチレン、ポリ(ジメチルアミノエチルメタクリレート)、ポリ(t−ブチルアミノテイルメタクレート)、ポリ(ジメチルアミノエチルメタクリレート)、ポリ(アミノエチルメタクリレート)、スチレンおよびジメチルアミノプロピルアミンマレイミドのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される。すべての可溶性高分子マトリックス材料が、本開示による可剥離カバー層として有用であるわけではない。可溶性マトリックス材料は、レーザアブレーションプロセス中に生じる熱に耐えるよう熱安定性でなければならない。いくつかの実施形態において、可剥離カバー層可溶性高分子マトリックス材料は少なくとも100℃のTgを有する。いくつかの実施形態において、可剥離カバー層可溶性高分子マトリックス材料は少なくとも110℃のTgを有する。いくつかの実施形態において、可剥離カバー層可溶性高分子マトリックス材料は少なくとも120℃のTgを有する。いくつかの実施形態において、可剥離カバー層可溶性高分子マトリックス材料は少なくとも137℃のTgを有する。いくつかの実施形態において、可剥離カバー層の厚さは、最低限の機械的能力をもたらし、その上でその表面上の金属化デブリと一緒に容易に除去されるために十分に厚くすべきである。いくつかの実施形態において、可剥離カバー層の厚さは、可溶性高分子マトリックス材料および可剥離カバー層を除去するために用いられる溶剤の選択に応じることとなる。いくつかの実施形態において、可剥離カバー層は、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240および250マイクロメートル(任意により両端を含む)の間の厚さを有する。
可剥離カバー層は、7超のpHを有する溶剤に耐えることが可能であり、7未満のpHを有する溶剤中に可溶性である。可剥離カバーは、アルカリ性清浄浴および無電解めっき浴に耐えることができる。いくつかの実施形態において、可剥離カバー層は、金属化後に除去されることが可能である。可剥離カバー層は、オーバーめっきおよび金属化されたデブリを除去すると共に、オーバーめっきを部分的に除去するかまたは制限してより清浄な回路構造機構をもたらす。回路構造機構のオーバーめっきは短絡を生じさせる可能性がある。レーザ画像化後の追加的なデブリ除去プロセスは任意である。感圧接着剤テープを、この追加のクリーニングプロセスのために、基板の上に積層してデブリを除去することが可能である。また、ゴムローラを、感圧接着剤コーティングの補助で、デブリを画像化基板から拾い上げるために適用することが可能である。
図3Aは、本開示の一実施形態を示す。カバー層は、保護層として機能し、その上に、レーザ(または同様のタイプのエネルギー源)が可剥離カバー層28を介して絶縁性基板12をアブレーションしてトレンチ18またはビア20などの回路構造機構を形成するに伴って、アブレーションデブリ16が位置される傾向となる可剥離カバー層28である。可剥離カバー層28は、図3Bに示されているとおり、金属化後まで維持することが可能である。このような実施形態においては、トラフ18(またはビア20)が、金属化の最中に金属22で充填される。このような実施形態においては、可剥離カバー層が除去された後は、図3Cに示されているとおり絶縁性基板12が露出され、回路構造機構は、きわめて清浄で鮮鋭な金属化22をトレンチまたはビア縁部に有する傾向にあり、アブレーションされたトレンチ18またはビア20の外での所望されない金属化はあったとしてもほとんどないであろう。
いくつかの実施形態において、可剥離カバー層は水または弱酸水混合物中に可溶性である。いくつかの実施形態において、可剥離カバー層は有機溶剤中に可溶性である。それにもかかわらず、洗浄溶液は、カバー層を溶解させるか、そうでなければ除去する能力について選択されるべきである。
本開示のカバー層の1つの利点は、カバー層の除去に多くの無機カバー層のように強力なストリッパーを必要としないことである。強力なストリッパーは環境的およびプロセス操作の観点から望ましさに欠く。
カバー層が可剥離カバー層である実施形態において、可剥離カバー層は、金属化の前またはその後のいずれにおいて除去されてもよい。金属化化学および金属化プロセスは、金属化が実質的に、トレンチの表面などの意図される部分で停止するか、または、トレンチ上方面を越えるマウンドとして延在するよう、調整するかまたは微細に調節することが可能である。いくつかの実施形態において、金属化は、回路構造機構中のカバー層のアブレーションされた表面で生じる。他の実施形態において、金属化は、回路構造機構中のカバー層のアブレーションされた表面では生じない。
いくつかの実施形態においては、犠牲カバー層および可剥離カバー層が組み合わされて用いられる。いくつかの実施形態において、犠牲カバー層が可剥離層に隣接していると共に直接的に接触しており、ならびに絶縁性基板が、可剥離層の犠牲層とは反対側に可剥離層に隣接していると共に直接的に接触している。
絶縁性基板に埋設された微細な回路構成要素ラインを有することの1つの利点は、回路構造機構(導体)の基板に対するより高い接着性が達成されることである。より微細な回路構成要素ラインについて、幅に対するラインの厚さ(またはトレンチの深さ)は、より幅広のラインよりも割合がより大きい。この割合が高くなるに伴って、接着性の利益は、より多くの回路構成要素ラインが埋設された導体のための絶縁性基板と接触するために比例的に大きくなる。回路構成要素ラインが絶縁性基板中に埋設されていない場合、回路構成要素ラインの底面のみが絶縁性基板に接着されており、結果的に接着強度がより低い。
カバー層はレーザ染料を含む。レーザ染料の添加は、光分解を促進させると共に、熱分散を制御することが可能である。レーザ染料はレーザエネルギーの吸収を補助する。その結果、レーザアブレーションされた回路構造機構は、良好に画定された幾何学的形状および鮮鋭なエッジを伴う高解像度を有することとなる。レーザ染料はまた、レーザアブレーションプロセスの速度を高め、回路基板のより速い製造を可能とするであろう。本開示のカバー層は絶縁性基板より速くアブレーションされる。レーザ染料の選択は、用いられるレーザの波長に応じることとなる。いくつかの実施形態において、犠牲カバー層は、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1、2、4、6、10、12、14、16、18および20重量%(任意により両端を含む)の間の量で存在するレーザ染料を含む。いくつかの実施形態において、可剥離カバー層は、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1、2、4、6、10、12、14、16、18および20重量%(任意により両端を含む)の間の量で存在するレーザ染料を含有する。いくつかの実施形態において、単独でまたは組み合わせて用いられるカバー層のいずれか1つがレーザ染料を含有する。いくつかの実施形態において、レーザ染料は、0.2、0.3、0.355、0.4、0.5、0.532、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.06、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、5、10、および10.6マイクロメートル(任意により両端を含む)の間の吸収ピークを有する。いくつかの実施形態において、レーザ染料は、0.2〜10.6マイクロメートルの吸収ピークを有する。
いくつかの実施形態において、3X固体レーザ(およそ355nmの紫外波長)用のレーザ染料は、特にこれらに限定されないが、Stilbene420:2,3”−([1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジイルジ−2,1−エテンジイル)ビス−ベンゼンスルホン酸ジナトリウム塩、Carbostyril165:7−ジメチルアミノ−4−メチルカルボスチリル、Coumarin450:7−(エチルアミノ)−4,6−ジメンチル−2H,−1−ベンゾピラン−2−オン)、Coumarin445:7−(エチルアミノ)−4−メンチル−2H,−1−ベンゾピラン−2−オン)、Coumarin440:7−アミノ−4−メンチル−2H,−1−ベンゾピラン−2−オン)、Coumarin460:7−(エチルアミノ)−4−メンチル−2H,−1−ベンゾピラン−2−オン)、Coumarin481:7−(ジエチルアミノ)−4−(トリフルオロメチル)−2H,−1−ベンゾピラン−2−オン)、Coumarin487、Coumarin500:7−(エチルアミノ)−4−(トリフルオロメチル)−2H,−1−ベンゾピラン−2−オン)、Coumarin503:7−(エチルアミノ)−6−(トリフルオロメチル)−2H,−1−ベンゾピラン−2−オン)、BPBD−365、2−[1,1’−ビフェニル]−4−イル−5−[4−(1,1−ジメンチルエチル)フェニル]−1,2,4−オキサジアゾール、PBD、2−[1,1’−ビフェニル]−4−イル−5−フェニル]−1,3,4−オキサジアゾール、PPO、2−5−ジフェニル−オキサジアゾール、QUI、3,5,3””,5””−テトラ−t−ブチル−p−キンクフェニル、BBQ、4,4””−ビス[(2−ブチルオクチル)オキシ]−1,1’4’,1”,4”,1”’−クアテルフェニル、2−(1−ナフチル)−5−フェニル−オキサゾール、PBBO、2−[1,1’−ビフェニル]4−イル−6−フェニル−ベンゾキサゾール、DPS、4,4”−(1,2,−エテンジイル)ビス−1,1’−ビフェニル、
POPOP、2,2’−(1,4,−フェニレン)ビス[5−フェニル−オキサゾール]、ビス−MSB、1,4−ビス[2−(2−メチルフェニル)エテニル]−ベンゼン、5−フェニル−2−(4−ピリジル)オキサゾール、4−メチル−7−(4−モルホリニル)−2H−ピラノ[2,3−b]ピリジン−2−オン、7−(ジエチルアミノ−2H−1−ベンゾピラン−2−オン、7−(ジメチルアミノ)−4−メトキシ−1,8−ナフチリジン−2(1H)−オン、1,2,3,8−テトラヒドロ−1,2,3,3,8−ペンタメチル−5−(トリフルオロメチル)−7H−ピロロ[3,2−g]キノリン−7−オン、6,7,8,9−テトラヒドロ−6,8,9−トリメチル−4−(トリフルオロメチル)−2H−ピロロ[3,2−b][1,8]ナフチリジン−2−オン、7−アミノ−4−メチル−2(1H)−キノリノン、
2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H,1,1H−[1]ベンゾピラノ[6,7,8−ii]−キノリズ−11−オン、
EXALITE376、EXALITE384、EXALITE389、EXALITE392A、EXALITE398、EXALITE404、EXALITE411、EXALITE416、EXALITE417、EXALITE428、EXALITE392E、EXALITE400E、EXALITE377Eおよびこれらの混合物から選択される。
他の実施形態において、エキシマーレーザ用のレーザ染料は、特にこれらに限定されないが、p−ターフェニル、1,1’,4’,1’−ターフェニル、2”,3,3”,3”’−テトラメチル−1,1,4’,1”,4”,1”’−クアテルフェニル、2−メチル−5−t−ブチル−p−クアテルフェニル、EXALITE348、EXALITE351、EXALITE360:2,3,2”’,5”’−テトラメチル−p−クアテルフェニル、P−Quaterphenyl、1,1’4’,1”,4”,1”’−クアテルフェニルおよびこれらの混合物から選択される。
さらに他の実施形態において、IRレーザ用のレーザ染料は、特にこれらに限定されないが、8−[[3−[(6,7−ジヒドロ−2,4−ジフェニル−5H−1−ベンゾピラン−8−イル)メチレン]−2−フェニル−1−シクロヘキセン−1−イル]メチレン]−5,6,7,8−テトラヒドロ−2,4−ジフェニル−1−ベンゾピリリウムテトラフルオロボレート(IR−1100)、4−[2−[2−クロロ−3−[(2,6−ジフェニル−4H−チオピラン−4−イリデン)エチリデン]−1−シクロヘキセン−1−イル]エテニル]−2,6−ジフェニルチオピリリウムテトラフルオロボレート(IR−1061)、1−ブチル−2−[2−[3−[(1−ブチル−6−クロロベンズ[cd]インドール−2(1H)−イリデン)エチリデン]−2−クロロ−5−メチル−1−シクロヘキセン−1−イル]エテニル]−6−クロロベンズ[cd]インドリウムテトラフルオロボレート(IR−1050)、1−ブチル−2−[2−[3−[(1−ブチル−6−クロロベンズ[cd]インドール−2(1H)−イリデン)エチリデン]−2−クロロ−1−シクロヘキセン−1−イル]エテニル]−6−クロロベンズ[cd]インドリウムテトラフルオロボレート(IR−1048)、4−[2−[3−[(2,6−ジフェニル−4H−チオピラン−4−イリデン)エチリデン]−2−フェニル−1−シクロヘキセン−1−イル]エテニル]−2,6−ジフェニルチオピリリウムテトラフルオロボレート(IR−1040)、4−[2−[2−クロロ−3−[(2−フェニル−4H−1−ベンゾピラン−4−イリデン)エチリデン]−1−シクロヘキセン−1−イル]エテニル]−2−フェニル−1−ベンゾピリリウム(IR−27)、4−(7−(2−フェニル−4H−1−ベンゾチオピラン−4−イリデン)−4−クロロ−3,5−トリメチレン−1,3,5−ヘプタトリエニル)−2−フェニル−1−ベンゾチオピリリウム過塩素酸(IR26)、3−エチル−2[[3−[3−[(3−エチル−2(3H)−ベンゾチアゾリリデン)メチル]5,5−ジメチル−2−シクロヘキセン−1−イリデン]−1−プロペニル]−5,5−ジメチル−2−シクロヘキセン−1−イリデン]メチル]−ベンゾチアゾリウム過塩素酸(DNTPC−P)、3−エチル−2[[3−[3−[(3−エチルナフール[2,1−d]チアゾール−2(3H)−イリデン)メチル]−5,5−ジメチル−2−シクロヘキセン−1−イリデン]−1−プロペニル]−5,5−ジメチル−2−シクロヘキセン−1−イリデン]メチル]ナフサ油[2,1−d]チアゾリウム過塩素酸(DNDTPC−P)およびこれらの混合物から選択される。
さらに他の実施形態において、2x固体レーザ(およそ532nmの可視波長)用のレーザ染料は、特にこれらに限定されないが、Fluorol555、LDS698、DCM、LDS722、Disodium Fluorescein、Rhodamine560、Fluorescein、LDS821、LD688、Pyrromethene567、1,3,5,7,8−ペンタメチル−2,6−ジエチルピロメタン−ジフルオロボレート錯体、Rhodamine575、Pyrromethene580、Pyrromethene597、LDS720、LDS751、styril8、Rhodamine590、Rhodamine610、LDS759、LDS798、Pyrromethene605、8−アセトキシメチル−2,6−ジエチル−1,3,5,7−テトラメチルピロメタンフルオロホウ酸塩、LDS750、Rhodamine640Per、Sulforhodamine640、DODCIodide、Kiton Red620、LDS925、Pyrromethene650、LDS765、LDS730、LDS867、ヨウ化1,1’−ジエチル−2,2’−ジカルボシアニン、LD690過塩素酸、ヨウ化1,1’−ジエチル−4,4’−カルボシアニン、Cresyl Violet670、5−イミノ−5H−ベンゾ[a]フェノキサジン−9−アミンモノパークロレート、ヨウ化3,3’ジエチエルチアジカルボシアニン、1,3−ビス[4−(ジメチルアミノ)−2−ヒドロキシフェニル]−2,4−ジヒドロキシシクロブテンジイリウムジヒドロキシド、ビス(分子内塩)、Propyl Astra Blue Iodide、ヨウ化1,1’,3,3,3’,3’−ヘキサメチル−4,5,4’,5’−ジベンゾインドジカルボシアニン(IR−676)およびこれらの混合物から選択される。
さらに他の実施形態において、GaAsレーザ用のレーザ染料は、特にこれらに限定されないが、過塩素酸5,5’−ジクロロ−11−ジフェニルアミノ−3,3’−ジエチル−10,12−エチレンチアトリカルボシアニン(IR−140)、1,1’,3,3,3’,3’−ヘキサメチルインドトリカルボシアニン、ヨウ化1,1’,3,3,3’,3’−ヘキサメチルインドトリカルボシアニン、ヨウ化1,1’−ジエチル−2,2’−キノトリカルボシアニン、ビス[5−[[4−(ジメチルアミノ)フェニル]イミノ]−8(5H)−キノリノン]ニッケル(II)、2,4−ジ−3−グアイアズレニル−1,3−ジヒドロキシシクロブテンジイリウムジヒドロキシドビス(分子内塩)、ヨウ化3,3’−ジエチルチアトリカルボシアニン、3,3’−ジエチルチアトリカルボシアニン過塩素酸ジメチル{4−[1,5,5−トリス(4−ジメチルアミノフェニル)−2,4−ペンタジエニリデン]−2,5−シクロヘキサジエン−1−イリデン}過塩素酸アンモニウム(IR−800)、ヨウ化1,1’−ジエチル−4,4’−ジカルボシアニン、HITC、ジメチル{4−[1,7,7−トリス(4−ジメチルアミノフェニル)−2,4,6−ヘプタトリエニリデン]−2,5−シクロヘキサジエン−1−イリデン}過塩素酸アンモニウム(IR−895)、[2−[2−クロロ−3−[[1,3−ジヒドロ−1,1−ジメチル−3−(4−スルホブチル)−2H−ベンゾ[e]インドール−2−イリデン]−エチリデン]−1−シクロヘキセン−1−イル]−エテニル]−1,1−ジメチル−3−(4−スルホブチル)−1H−ベンゾ[e]インドリウムヒドロキシド分子内塩(IR−820)、ナフトールグリーンB、2−[2−[2−クロロ−3−[2−[1,3−ジヒドロ−3,3−ジメチル−1−(4−スルホブチル)−2H−インドール−2−イリデン]−エチリデン]−1−シクロヘキセン−1−イル]−エテニル]−3,3−ジメチル−1−(4−スルホブチル)−3H−インドリウムヒドロキシド(IR−783)、2−[2−[2−クロロ−3−[2−(1,3−ジヒドロ−1,3,3−トリメチル−2H−インドール−2−イリデン)−エチリデン]−1−シクロヘキセン−1−イル]−エテニル]−1,3,3−トリメチル−3H−インドリウムクロリド(IR−775クロリド)、2−[7−[1,3−ジヒドロ−3,3−ジメチル−1−(4−スルホブチル)−2H−インドール−2−イリデン]−ヘプタ−1,3,5−トリエニル]−3,3−ジメチル−1−(4−スルホブチル)−3H−インドリウムヒドロキシド(IR−746)、IR144およびこれらの混合物から選択される。
カバー層調製
本開示のカバー層は、当該技術分野において周知であるいずれかの方法により形成されることが可能である。一実施形態においては、レーザ染料は粉末レーザ染料である。一実施形態においては、粉末レーザ染料を溶剤中の可溶性高分子マトリックス材料に添加することが可能であり、または、レーザ染料を溶剤中に溶解させると共に溶剤中の可溶性高分子マトリックス材料と混合することが可能である。溶液は混合されている。溶液は、ろ過されていてもいなくてもよい。カバー層溶液をキャリアフィルム上にコートするためには、いずれのウェットコーティング法を用いてもよい。いくつかの実施形態においては、レーザ染料、可溶性高分子マトリックス材料溶液をキャリアフィルム上にコートするためにドクターナイフが用いられる。溶剤を除去するためにコーティングが加熱される。いくつかの実施形態において、キャリアフィルムはポリエステルフィルムである。
いくつかの実施形態において、カバー層(キャリアフィルムを備えた)は、ドライフィルム積層により絶縁性基板に適用されることが可能である。カバー層上のキャリアフィルムが除去される。いくつかの実施形態において、熱および圧力がカバー層を絶縁性基板に積層するために用いられる。いくつかの実施形態において、カバー層は、真空プレス中に絶縁性基板表面上に積層される。真空プレスの圧力および温度は、用いられるカバー層および絶縁性基板により決定されるであろう。いくつかの実施形態において、真空プレスは、摂氏60、65、70、75、80、85および90度の間(任意により両端を含む)に加熱される。いくつかの実施形態において、真空プレスの圧力は、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240および250psiの間(任意により両端を含む)である。
他の実施形態において、カバー層は、いずれかのウェットコーティング法または当業者に公知であるいずれかの他の方法により、絶縁性基板に適用されることが可能である。いくつかの実施形態において、絶縁性基板は、カバー層が適用される前に硬化される。ウェット法が用いられる場合、カバー層は加熱されて乾燥されてすべての溶剤が除去される。いくつかの実施形態において、絶縁性基板の表面を、イソプロピルアルコールで拭いて、接着を向上するためにすべての表面汚染を除去してもよい。
絶縁性基板
いくつかの実施形態において、絶縁性基板は、少なくとも50重量%の絶縁性高分子マトリックス材料を含む。いくつかの実施形態において、絶縁性基板は、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、97および100重量%の間(任意により両端を含む)の量の絶縁性高分子マトリックス材料を含む。一実施形態においては、絶縁性高分子マトリックス材料はポリイミドである。他の実施形態において、絶縁性高分子マトリックス材料はエポキシ樹脂である。いくつかの実施形態において、エポキシ樹脂はガラス繊維強化エポキシ樹脂またはシリカ充填エポキシ樹脂である。さらに他の実施形態において、絶縁性高分子マトリックス材料は、フェノール−ホルムアルデヒド、ビスマレイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン、フルオロポリマー、液晶ポリマーおよびこれらの混合物からなる群から選択される。他の実施形態において、絶縁性高分子マトリックス材料は、ポリエステル、ポリフェニレンオキシド/ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリブタジエン/ポリイソプレン架橋性樹脂およびこれらのコポリマー、ポリアミド、シアン酸エステル、およびこれらの混合物からなる群から選択される。いくつかの実施形態において、絶縁性高分子材料の混合物が用いられる。いくつかの実施形態において、絶縁性高分子マトリックス材料は、ポリイミド樹脂およびエポキシ樹脂の混合物である。いくつかの実施形態において、絶縁性高分子マトリックス材料は:
ポリイミド、
ガラス繊維強化エポキシ、
フェノール−ホルムアルデヒド、
エポキシ樹脂、
シリカ充填エポキシ、
ビスマレイミド樹脂、
ビスマレイミドトリアジン、
フルオロポリマー、
液晶ポリマー
およびこれらの混合物
からなる群から選択される。
一実施形態において、好適なエポキシ樹脂の例としては、これらに限定されないが、グリシジルエーテルタイプエポキシ樹脂、グリシジルエステル樹脂およびグリシジルアミンタイプエポキシ樹脂が挙げられる。さらに、いずれかのシリカまたはアルミナ−充填もまた好適である。
好適なグリシジルエーテルタイプエポキシ樹脂の例としては、これらに限定されないが:ビスフェノールAタイプ、ビスフェノールFタイプ、臭素化ビスフェノールAタイプ、水素化ビスフェノールAタイプ、ビスフェノールSタイプ、ビスフェノールAFタイプ、ビフェニルタイプ、ナフタレンタイプ、フルオレンタイプ、フェノールノボラックタイプ、クレゾールノボラックタイプ、DPPノボラックタイプ、三官能性タイプ、トリス(ヒドロキシフェニル)メタンタイプ、およびテトラフェニルオレタンタイプエポキシ樹脂が挙げられる。
好適なグリシジルエステルタイプエポキシ樹脂の例としては、これらに限定されないが:ヘキサヒドロフタレートタイプおよびフタレートタイプエポキシ樹脂が挙げられる。
好適なグリシジルアミン型エポキシ樹脂の例としては、これらに限定されないが:テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリジシルイソシアヌレート、ヒダントイン型、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、アミノフェノール型、アニリン型、およびトルイジン型エポキシ樹脂が挙げられる。
一実施形態において、絶縁性高分子マトリックス材料はポリエステルであり得る。好適なポリエステルの例としては、これらに限定されないが:ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ(トリメチレン)テレフタレート等、ポリ(e−カプロラクトン)、ポリカーボネート、ポリ(エチレン−2,6−ナフタレート)、ポリ(グリコール酸)、ポリ(4−ヒドロキシ安息香酸)−コ−ポリ(エチレンテレフタレート)(PHBA)、およびポリ(ヒドロキシブチレート)が挙げられる。
他の実施形態において、絶縁性高分子マトリックス材料はポリアミドであり得る。好適な脂肪族ポリアミドの例としては、これらに限定されないが:ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン6,10およびナイロン6,12、ナイロン3、ナイロン4,6が挙げられ、ならびにこれらのコポリマーが本発明で有用である。脂肪族芳香族ポリアミドの例としては、これらに限定されないが、ナイロン6T(またはナイロン6(3)T)、ナイロン10Tおよびこれらのコポリマー、ナイロン11、ナイロン12およびナイロンMXD6が挙げられ、これらもまた本発明での使用に好適である。芳香族ポリアミドの例としては、これらに限定されないが、ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)、ポリ(p−ベンズアミド)、およびポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)が挙げられ、これらもまた本発明での使用に好適である。
他の実施形態において、絶縁性高分子マトリックス材料はフルオロポリマーであり得る。フルオロポリマーという用語は、最低でも少なくとも1つのフッ素原子がポリマー構造の反復単位中に含有されている、いずれかのポリマーを意味することを意図する。フルオロポリマー、またはフルオロポリマー成分という用語はまた、フルオロポリマー樹脂(すなわちフルオロ−樹脂)を意味することを意図する。普通、フルオロポリマーは、ポリマーの反復分子に、または一緒に共有結合されたフッ素原子を含有するポリマー材料である。好適なフルオロポリマーコンポーネントとしては、これらに限定されないが以下が挙げられる:
1.その変型または誘導体を含み、少なくとも50、60、70、80、85、90、95、96、97、98、99または約100重量パーセントの全ポリマーに相当する以下の部位を有する「PFA」、ポリ(テトラフルオロエチレン−コ−パーフルオロ[アルキルビニルエーテル]):
Figure 2010166058
式中、R1はCn2n+1であり、式中、nは1以上で、20以下またはそれ以上を含むいずれかの自然数であることが可能であり、典型的には、nは、1〜3に等しく、式中、xおよびyはモル分率であり、ここで、xは0.95〜0.99の範囲、典型的には0.97であり、およびここで、yは0.01〜0.05の範囲、典型的には0.03であり、およびASTM D1238に記載のメルトフローレートは1〜100(g/10分)、好ましくは1〜50(g/10分)、より好ましくは、2〜30(g/10分)、および最も好ましくは5〜25(g/10分)の範囲である。
2.テトラフルオロエチレンおよびヘキサフルオロプロピレンから全体がまたは部分的に誘導され、その変型または誘導体を含み、全ポリマーの少なくとも50、60、70、80、85、90、95、96、97、98、99または約100重量パーセントに相当する以下の部位を有する「FEP」、ポリ(テトラフルオロエチレン−コ−ヘキサフルオロプロピレン)[a.k.a.ポリ(テトラフルオロエチレン−コ−ヘキサフルオロプロピレン)コポリマー]:
Figure 2010166058
式中、xおよびyはモル分率であり、ここで、xは0.85〜0.95の範囲、典型的には0.92であり、およびここで、yは0.05〜0.15の範囲、典型的には0.08であり、およびASTM D1238に記載のメルトフローレートは1〜100(g/10分)、好ましくは1〜50(g/10分)、より好ましくは、2〜30(g/10分)、および最も好ましくは5〜25(g/10分)の範囲である。
FEPコポリマーは:(i.)50、55、60、65、70または75パーセント〜約75、80、85、90または95パーセントテトラフルオロエチレン;および(ii.)5、10、15、20、または25パーセント〜約25、30、35、40、45または50パーセント(一般的には7〜27パーセント)ヘキサフルオロプロピレンから全体がまたは部分的に誘導されることが可能である。このようなFEPコポリマーは周知であると共に、米国特許第2,833,686号明細書および米国特許第2,946,763号明細書に記載されている。
3.その変型または誘導体を含み、テトラフルオロエチレンから全体がまたは部分的に誘導され、および全ポリマーの少なくとも50、60、70、80、85、90、95、96、97、98、99または約100重量パーセントに相当する以下の部位を有する「PTFE」、ポリテトラフルオロエチレン:
ここで、xは50および500,000の間の自然数に等しい。
4.その変型または誘導体を含み、エチレンおよびテトラフルオロエチレンから全体がまたは部分的に誘導され、および全ポリマーの少なくとも50、60、70、80、85、90、95、96、97、98、99、または約100重量パーセントに相当する以下の部位を有する「ETFE」、ポリ(エチレン−コ−テトラフルオロエチレン):
Figure 2010166058
式中、xおよびyはモル分率であり、ここで、xは0.40〜0.60の範囲、典型的には0.50であり、およびここで、yは0.40〜0.60の範囲、典型的には0.50であり、およびASTM D1238に記載のメルトフローレートは1〜100(g/10分)、好ましくは1〜50(g/10分)、より好ましくは、2〜30(g/10分)、および最も好ましくは5〜25(g/10分)の範囲である。
フルオロポリマー樹脂の有利な特徴としては、高温安定性、化学的攻撃に対する耐性、有利な電気的特性(特に高周波特性)、低摩擦特性、および低粘着性が挙げられる。他の特に有用なフルオロポリマー樹脂としては以下の:
1.クロロトリフルオロエチレンポリマー(CTFE);
2.テトラフルオロエチレンクロロトリフルオロエチレンコポリマー(TFE/CTFE);
3.エチレンクロロトリフルオロエチレンコポリマー(ECTFE);
4.ポリフッ化ビニリデン(PVDF);
5.フッ化ビニル樹脂(PVF);および
6.テフロン(Teflon)(登録商標)AF(本願特許出願人により販売されている)
が挙げられる。
さらに他の実施形態において、絶縁性高分子マトリックス材料は、液晶ポリマーまたはサーモトロピック液晶ポリマーであり得る。液晶ポリマーは、一般的には、可融性または溶融加工性ポリアミドまたはポリエステルを含む。液晶ポリマーとしてはまた、これらに限定されないが、ポリエステルアミド、ポリエステルイミド、およびポリアゾメチンが挙げられる。液晶ポリマーの商業的な例としては、商品名Zenite(登録商標)(DuPont)、VECTRA(登録商標)(Hoechst)、およびXYDAR(登録商標)(Amoco)で販売されている芳香族ポリエステルまたはポリ(エステル−アミド)が挙げられる。
一実施形態においては、絶縁性高分子マトリックス材料はポリイミドであり得る。他の実施形態において、絶縁性高分子マトリックス材料は、ポリイミドまたはポリアミド酸に対するプレカーサであり得る。ポリイミドは、典型的には、1種以上のジアミンと1種以上の二無水物の反応が関与するポリ縮合反応により合成される。
好適な二無水物の例としては、これらに限定されないが、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2−(3’,4’−ジカルボキシフェニル)5,6−ジカルボキシベンズイミダゾール二無水物、2−(3’,4’−ジカルボキシフェニル)5,6−ジカルボキシベンゾキサゾール二無水物、2−(3’,4’−ジカルボキシフェニル)5,6−ジカルボキシベンゾチアゾール二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、ビシクロ−[2,2,2]−オクテン−(7)−2,3,5,6−テトラカルボン酸−2,3,5,6−二無水物、4,4’−チオ−ジフタル酸無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホキシド二無水物(DSDA)、ビス(3,4−ジカルボキシフェニルオキサジアゾール−1,3,4)p−フェニレン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)2,5−オキサジアゾール1,3,4−二無水物、ビス2,5−(3’,4’−ジカルボキシジフェニルエーテル)1,3,4−オキサジアゾール二無水物、4,4’−オキシジフタル酸無水物(ODPA)、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)チオエーテル二無水物、2,2’−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物(BPADA)、2,2−ビス−(3,4−ジカルボキシフェニル)1,1,1,3,3,3,−ヘキサフルオロプロパン二無水物(6FDA)、5,5−[2,2,2]−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチリデン、ビス−1,3−イソベンゾフランジオン、1,4−ビス(4,4’−オキシフタル酸無水物)ベンゼン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、シクロペンタジエニルテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、エチレンテトラカルボン酸二無水物、ペリレン3,4,9,10−テトラカルボン酸二無水物、ピロメリト酸二無水物(PMDA)、テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、1,3−ビス−(4,4’−オキシジフタル酸無水物)ベンゼン、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,6−ジクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,7−ジクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−テトラクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、フェンタントレン−1,8,9,10−テトラカルボン酸二無水物、ピラジン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、;およびチオフェン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水物が挙げられる。
好適なジアミンの例としては、これらに限定されないが、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、2,5−ジメチル−1,4−ジアミノベンゼン、トリフルオロメチル−2,4−ジアミノベンゼン、トリフルオロメチル−3,5−ジアミノベンゼン、2,5−ジメチル−1,4−フェニレンジアミン(DPX)、2,2−ビス−(4−アミノフェニル)プロパン、4,4’−ジアミノビフェニル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、ビス−(4−(4−アミノフェノキシ)フェニルスルホン(BAPS)、4,4’−ビス−(アミノフェノキシ)ビフェニル(BAPB)、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−イソプロピリデンジアニリン、2,2’−ビス−(3−アミノフェニル)プロパン、N,N−ビス−(4−アミノフェニル)−n−ブチルアミン、N,N−ビス−(4−アミノフェニル)メチルアミン、1,5−ジアミノナフタレン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、m−アミノベンゾイル−p−アミノアニリド、4−アミノフェニル−3−アミノベンゾエート、N,N−ビス−(4−アミノフェニル)アニリン、2,4−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、2,4−ジアミン−5−クロロトルエン、2,4−ジアミン−6−クロロトルエン、2,4−ビス−(β−アミノ−t−ブチル)トルエン、ビス−(p−β−アミノ−t−ブチルフェニル)エーテル、p−ビス−2−(2−メチル−4−アミノペンチル)ベンゼン、m−キシリレンジアミン、およびp−キシリレンジアミン、1,2−ビス−(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス−(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,2−ビス−(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス−(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1−(4−アミノフェノキシ)−3−(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス−(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス−(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1−(4−アミノフェノキシ)−4−(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス−(4−[4−アミノフェノキシ]フェニル)プロパン(BAPP)、2,2’−ビス−(4−アミノフェニル)−ヘキサフルオロプロパン(6Fジアミン)、2,2’−ビス−(4−フェノキシアニリン)イソプロピリデン、2,4,6−トリメチル−1,3−ジアミノベンゼン、4,4’−ジアミノ−2,2’−トリフルオロメチルジフェニルオキシド、3,3’−ジアミノ−5,5’−トリフルオロメチルジフェニルオキシド、4,4’−トリフルオロメチル−2,2’−ジアミノビフェニル、2,4,6−トリメチル−1,3−ジアミノベンゼン、4,4’−オキシ−ビス−[2−トリフルオロメチル)ベンゼンアミン](1,2,4−OBABTF)、4,4’−オキシ−ビス−[3−トリフルオロメチル)ベンゼンアミン]、4,4’−チオ−ビス−[(2−トリフルオロメチル)ベンゼン−アミン]、4,4’−チオビス[(3−トリフルオロメチル)ベンゼンアミン]、4,4’−スルホキシル−ビス−[(2−トリフルオロメチル)ベンゼンアミン、4,4’−スルホキシル−ビス−[(3−トリフルオロメチル)ベンゼンアミン]、および4,4’−ケト−ビス−[(2−トリフルオロメチル)ベンゼンアミン]、1,4−テトラメチレンジアミン、1,5−ペンタメチレンジアミン(PMD)、ヘキサメチレンジアミン(HMD)、1,7−ヘプタメチレンジアミン、1,8−オクタメチレンジアミン、1,9−ノナメチレンジアミン、1,10−デカメチレンジアミン(DMD)、1,11−ウンデカメチレンジアミン、1,12−ドデカメチレンジアミン(DDD)、1,16−ヘキサデカメチレンジアミンが挙げられる。
いくつかの実施形態において、絶縁性基板マトリックス材料は、非導電性充填材、顔料、粘度変性剤、分散剤および当該技術分野において公知である他の通常の添加剤などの1種以上の添加剤を含み得る。いくつかの実施形態において、絶縁性基板は、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1、2、4、6、10、12、14、16、18および20重量%の間(任意により両端を含む)の量で存在するレーザ染料を含有する。いくつかの実施形態において、絶縁性基板は、0.1〜20重量%のレーザ染料をさらに含む。他の実施形態において、単独でまたは組み合わせで用いられるカバー層のいずれか1つ、および絶縁性基板はすべてレーザ染料を含有する。
一実施形態においては、絶縁性基板は、絶縁性マトリックス材料中に分散されたレーザ光可活性化金属酸化物をさらに含む。いくつかの実施形態において、絶縁性基板は、3、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55および60重量%(任意により両端を含む)の間の量のレーザ光可活性化金属酸化物をさらに含む。いくつかの実施形態において、絶縁性基板は、3〜60重量%のレーザ光可活性化金属酸化物をさらに含む。レーザ光可活性化金属酸化物は、回路構造機構の効率的、かつ、正確な表面パターン化を許容する。絶縁性基板が過剰量のレーザ光可活性化金属酸化物を含有する場合には、絶縁性基板は、充填材のより高い充填量では柔軟性を逸失する傾向にあるために、度々、後処理プロセスにおいて取り扱うには過度に脆くなってしまう可能性がある。
一実施形態においては、レーザ光可活性化金属酸化物は、2種以上の金属酸化物クラスター構成を認識可能な結晶形状中に含む。全結晶形状において、理想的な状態(すなわち、非汚染、非誘導体)では、レーザ光可活性化金属酸化物は、一般式AB24またはその誘導体の結晶形状を有する。
いくつかの実施形態において、Aは、カドミウム、マンガン、ニッケル、亜鉛、銅、コバルト、鉄、マグネシウム、錫、チタン、アルミニウム、クロムおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される2の原子価を有する金属カチオンであり、ここで、Aは、第1の金属酸化物クラスターの第1級カチオン成分をもたらし、第1の金属酸化物クラスターは四面体構造である。いくつかの実施形態において、Bは、カドミウム、マンガン、ニッケル、亜鉛、銅、コバルト、鉄、マグネシウム、錫、チタン、アルミニウム、クロムおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される3の原子価を有する金属カチオンであり、ここで、Bは、第2の金属酸化物クラスターの第1級カチオン成分をもたらし、第2の金属酸化物クラスターは八面体構造を有する。Oは酸素である。第1の金属酸化物クラスターおよび第2の金属酸化物クラスターは、一緒になって単一の認識可能な結晶構造をもたらす。記載の結晶構造は、通例、スピネル結晶構造として称され、その結晶構造を有する金属酸化物は、通例、スピネルまたはスピネル結晶充填材として称される。
他の実施形態においては、上記基AおよびBにおいて、2の原子価を有することが可能であるいかなる金属カチオンも「A」カチオンとして用いることができる。加えて、3の原子価を有することが可能であるいかなる金属カチオンも「B」カチオンとして用いることができるが、ただし、「金属酸化物クラスター1」の幾何学的構成は「金属酸化物クラスター2」の幾何学的構成とは異なる。さらに他の実施形態において、AおよびBは、「金属酸化物クラスター2」(典型的には八面体構造)の金属カチオンとして用いられることが可能である。これは、典型的には、一般式B(AB)O4を有する「逆」スピネルタイプ結晶構造の特定の場合に当てはまる。
いくつかの実施形態において、絶縁性基板は、レーザ光可活性化金属酸化物およびレーザ染料の両方を含有し得る。
絶縁性基板中に分散されたレーザ光可活性化金属酸化物を有することの1つの利点は、可活性化材料の層を絶縁性基板上に堆積させる追加のステップをなくすことができることである。絶縁性基板中に分散されたレーザ光可活性化金属酸化物を有することの第2の利点は、より薄い回路基板であることである。より薄く、より小型の基板を製造するトレンドにおいて、可活性化材料の層を追加することで回路基板の全体的な厚さが増大してしまう。
多くのポリマーフィルムは、他のタイプのスピネル結晶充填材を比較的高充填量で含有するフィルムでさえも、高速光活性製造工程において効果的に作用するために十分な光エネルギーを吸収すること、ならびに金属のめっきを良好に画定された回路パターンに受けることができない場合がある。高速とは、本明細書において、100ミリメートル/秒/レーザビーム以上の線速度を示す。
一実施形態においては、絶縁性基板がレーザ光活性化金属酸化物を含有する場合、カバー層の表面上に堆積されたレーザにより生成されたデブリが、レーザアブレーションプロセスにより活性化されることとなる。このような活性化されたデブリ16は、金属化の最中にレーザアブレーショントラフ18(またはビア20)が金属22で充填されるに伴って、図3Bに示されるとおり、金属化の最中に金属化プライマーとして作用する傾向となり、金属24をデブリ上に形成させる。可剥離カバー層が除去されると、いずれかのめっきされたデブリは図3Cに示されるとおり除去される。アブレーションデブリの金属化は一般に望ましくなく、最終印刷配線板製品の電気性能および/または信頼性における問題を起こす可能性がある。
絶縁性基板調製
絶縁性高分子マトリックス材料は、当該技術分野において周知である方法により形成されることが可能であると共に、多くが市販されている。絶縁性高分子マトリックス材料の調製に有用な有機溶剤は、絶縁性基板マトリックス材料を溶解させることができるべきである。好適な溶剤はまた、ポリマー溶液を中程度の(すなわち、より簡便におよびより経済的に)温度で乾燥させることが可能であるよう、例えば225℃未満といった好適な沸点を有するべきである。210、205、200、195、190、180、170、160、150、140、130、120または110℃未満の沸点が好適である。
いくつかの実施形態において、絶縁性基板は、いずれかのウェットコーティング法により、絶縁性高分子マトリックス材料の溶液を、第1の保護カバーシート上にキャストし、次いで、加熱して溶剤を除去することにより形成することが可能である。いくつかの実施形態において、第1の保護カバーシートはポリエステルである。いくつかの実施形態において、第2の保護カバーシートは、巻き取られるときに第1の保護カバーシートとは反対側の絶縁性基板に適用され得る。いくつかの実施形態において、第2の保護カバーシートはポリエチレンである。
一実施形態においては、レーザ光可活性化金属酸化物が絶縁性高分子マトリックス材料中に存在する場合、絶縁性基板は、絶縁性高分子マトリックス材料を十分に低い粘度(典型的には、50、40、30、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1.5、1、0.5、0.1、0.05、および0.001キロポアズ未満の粘度)溶媒和して、レーザ光可活性化金属酸化物を絶縁性高分子マトリックス材料溶液中に適切に分散させることにより調製される。いくつかの実施形態において、レーザ光可活性化金属酸化物は、絶縁性高分子マトリックス材料溶液中に直接的に分散されることが可能であり、または、絶縁性高分子マトリックス材料溶液中への分散に先立って、絶縁性高分子マトリックス材料と同様または同一の溶剤中に分散されてスラリーを形成することが可能である。いくつかの実施形態において、レーザ光可活性化金属酸化物は、粒子が、以下の50、100、300、500、800、1000、2000、3000、4000、5000、および10000ナノメートルの数字のいずれか2つの間(任意により両端を含む)の平均粒径に達するまで、溶剤中に混合されて分散体を形成することが可能である。一般に、少なくとも80、85、90、92、94、95、96、98、99または100パーセントの分散されたレーザ光可活性化金属酸化物が、上記サイズ範囲内である。次いで、分散体は、高速、または、高せん断混合装置を用いて混合され得る。レーザ光可活性化金属酸化物は、種々の好適な溶剤を用いて分散され得る。場合によっては、分散体はまた、特に商業規模生産について、安定な分散体の形成を補助すると当業者に公知である1種以上の好適な分散剤を含み得る。絶縁性高分子マトリックス材料溶液中の結晶サイズは、COULTER(登録商標)製の小体積モジュールを備えるLS130粒径分析器などのレーザ粒子分析器により測定することが可能である。
しかしながら、レーザ光可活性化金属酸化物絶縁性高分子マトリックス材料分散体が調製され、レーザ光可活性化金属酸化物の分散は、溶液または分散体中における粒子の過度の凝集が回避されるような様式で実施される。レーザ光可活性化金属酸化物の望ましくない凝集は、望ましくない界面の空隙部、または絶縁性基板における他の問題を生じさせることが可能である。望ましくない凝集物は、10、11、12、13、14、または15マイクロメートル超の平均粒径を有する結合された(隣接している)レーザ光可活性化金属酸化物の集合として定義される。いくつかの実施形態において、レーザ光可活性化金属酸化物は、ナノサイズの充填材をポリマー中に適切に分散させるために、望ましくない粒子凝集を破砕するためにいくらかのミリングまたはろ過を必要とし得る。
一実施形態においては、絶縁性高分子マトリックス材料溶液を含有するレーザ光可活性化金属酸化物は、平面またはドラム上にキャストされ、加熱され、乾燥され、および硬化または半硬化されて絶縁性基板が形成される。他の実施形態において、絶縁性高分子マトリックス材料溶液を含有するレーザ光可活性化金属酸化物は保護カバーシート上にキャストされる。
レーザパターン化工程(レーザアブレーションまたはレーザアブレーション工程)は、レーザエネルギーの吸収からもたらされる熱、光化学的または光機械的反応による三次元での材料の除去を含む。本開示のレーザパターン化プロセスはマスクの使用を伴わない。
レーザパルスのエネルギーは、理想的には、空間次元(x、yおよびz)においてガウシアンとして特徴付けられる。実際には、レーザ、光学および大気における不完全性は、ガウシアンビームプロファイルを変形させて、最低スポットサイズを増加させる傾向にある。ガウシアンスポットを向上させるために用いられる1つの技術は、ビームの前にアパーチャを置いて、意図される目標からの外来性の軸外レーザエネルギーを排除することである。実際の大量回路基板生産において、この技術は非実用的である。アパーチャがレンズの近くに配置される場合、この配置は、使用可能なエネルギーの相当の損失をもたらす。回路基板プレカーサの近くへのアパーチャの配置は、動作制御に対する問題を形成し、これも非実用的である。本開示のカバー層の使用は、絶縁性基板を外来性の(低い流束量)レーザエネルギーから保護することにより回路構造機構サイズの最小化を許容するが、これは、その意図される目標での(高流束量)レーザエネルギーにより強度に吸収されることにより容易にアブレーションされる。流束量は、単位面積またはエネルギー密度当たりのエネルギーである。カバー層は、カバー層が用いられない場合よりも微細な回路構造機構を絶縁性基板上に形成している絶縁性基板に決して到達しないよう低流束量または外来性エネルギーを遮断する。本開示のカバー層は、レーザ染料の添加により、絶縁性基板よりも速くアブレーションされる。いくつかの実施形態において、レーザ染料無しでは、カバー層はアブレーションされない場合がある。
高分子材料自体はいくらかの放射線を吸収することができる。異なる高分子材料は異なる量の放射線を吸収するであろう。いくつかの実施形態において、選択された絶縁性高分子マトリックス材料に応じて、レーザ染料などの追加の充填材が、絶縁性高分子マトリックス材料のエネルギー吸収を増強するために添加され得る。絶縁性高分子マトリックス材料中のレーザ染料は、染料が用いられるレーザの波長でレーザエネルギーを吸収することができる限りにおいては、カバー層中のレーザ染料とは同一であっても異なっていてもよい。
用いられるレーザのタイプ、ならびに平均出力および走査速度などのレーザ条件は、回路機構サイズに影響を与えることが可能である。いくつかの実施形態において、平均出力は、0.25、0.50、0.75、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、4.00および4.10ワットの間(任意により両端を含む)である。いくつかの実施形態において、平均走査速度は、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500および1600mm/sの間(任意により両端を含む)である。いくつかの実施形態において、有用なレーザシステムは、0.2、0.3、0.355、0.4、0.5、0.532、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.06、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、5、10、および10.6マイクロメートルの間(任意により両端を含む)の波長を放射する。
一実施形態においては、カバー層が犠牲カバー層である場合、回路構造機構を得る方法は
(1)回路基板プレカーサをレーザ放射線源に近接して配置する工程であって、回路基板プレカーサが
a.
i.80〜99重量%の水溶性高分子マトリックス材料であって、少なくとも89重量%の
アクリルアミド、
エチレンオキシド、
プロピレンオキシド、
ビニルピロリジノン、
アクリル酸、
メタクリル酸、
マレイン酸、
これらの混合物および誘導体
からなる群から選択される熱安定性親水性モノマーに由来する水溶性高分子マトリックス材料、ならびに
ii.0.1〜20重量%のレーザ染料
を含む犠牲カバー層、
b.少なくとも50重量%の絶縁性高分子マトリックス材料を含む絶縁性基板
を含む工程、
(2)犠牲カバー層を介して絶縁性基板の少なくとも一部分を、0.25〜4.10ワット(両端を含む)の平均出力で、100〜1600mm/s(両端を含む)の平均走査速度で、選択的にレーザアブレーションする工程、
(3)水、希アルカリ溶液または希酸溶液で処理して犠牲カバー層を除去して、絶縁性基板上の1つ以上の非金属化回路構造機構を露呈させる工程であって、回路構造機構の最狭直交幅寸法が、犠牲カバー層が用いられない場合の回路構造機構の対応する直交幅寸法よりも少なくとも2%小さい工程
を含む。
いくつかの実施形態において、この方法は、犠牲層を除去した後に絶縁性基板上の非金属化回路構造機構を金属化する追加のステップを含む。
典型的には、高速回路基板製造工程は、レーザアブレーションのための焦点面を判定するための視覚システムの使用を必要とする。視覚システムは、表面機構の位置を見つけるために前後にフォーカス(典型的には自動的に)する。コンピュータアルゴリズムが用いられて、識別された表面機構の最低限の相対的なサイズをもたらす集束レンズの位置が判定される。すべての場合において、アブレーションされる材料の最上面は、この視覚システムにより焦点面として定義される。レーザは、視覚システムにより定義されるとおり、アブレーションされる材料の最上面とレーザの最低スポットサイズが同一平面上となるようにフォーカスされる。
他の実施形態において、カバー層が可剥離カバー層である場合、回路構造機構を得るための方法は
(1)回路基板プレカーサをレーザ放射線源に近接して配置する工程であって、回路基板プレカーサが
a.
i.キトサン、メチルグリコールキトサン、乳酸キトサンオリゴ糖、グリコールキトサン、ポリ(ビニルイミダゾール)、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエーテルアミン、サイクレン(環状ポリアミン)、ポリエチレンアミン(直鎖、または分岐、またはベンジル化された)、ポリ(N−メチルビニルアミン)、ポリオキシエチレンビス(アミン)、N’−(4−ベンジルオキシ)−N,N−ジメチルホルムアミジンポリマー結合(アミジン樹脂)、ポリ(エチレングリコール)ビス(2−アミノエチル)、ポリ(2−ビニルピリジン)、ポリ(4−ビニルピリジン)、ポリ(2−ビニルピリジンN−オキシド)、ポリ(4−ビニルピリジンN−オキシド)、ポリ(4−ビニルピリジン−コ−ジビニルベンゼン)、ポリ(2−ビニルピリジン−コ−スチレン)、ポリ(4−ビニルピリジン−コ−スチレン)、ポリ(4−ビニルピリジン)−2%架橋、ポリ(4−アミノスチレン)、ポリ(アミノエチル)ポリスチレン、ポリ(ジメチルアミノエチルメタクリレート)、ポリ(t−ブチルアミノテイルメタクレート)、ポリ(ジメチルアミノエチルメタクリレート)、ポリ(アミノエチルメタクリレート)、スチレンおよびジメチルアミノプロピルアミンマレイミドのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される80〜99重量%の可溶性高分子マトリックス材料、
ii.1〜20重量%のレーザ染料
を含む可剥離カバー層、
b.少なくとも50重量%の絶縁性高分子マトリックス材料を含む絶縁性基板、
を含む工程、
(2)可剥離カバー層を介して絶縁性基板の少なくとも一部分を、0.25〜4.10ワット(両端を含む)の平均出力で、100〜1600mm/s(両端を含む)の平均走査速度で、選択的にレーザアブレーションする工程、
(3)金属化工程、ならびに
(4)水または弱酸水混合物で処理して可剥離カバー層を除去して、絶縁性基板上の1つ以上の金属化回路構造機構を露呈させる工程であって、回路構造機構の最狭直交幅寸法が、犠牲カバー層が用いられない場合の回路構造機構の対応する直交幅寸法より少なくとも2%小さい工程
を含む。
犠牲カバー層および可剥離カバー層が共に用いられる場合、回路構造機構を得るための方法は
(1)回路基板プレカーサをレーザ放射線源に近接して配置する工程であって、回路基板プレカーサが
a.
i.80〜99重量%の水溶性高分子マトリックス材料であって、少なくとも89重量%の
アクリルアミド、
エチレンオキシド、
プロピレンオキシド、
ビニルピロリジノン、
アクリル酸、
メタクリル酸、
マレイン酸、
これらの混合物および誘導体
からなる群から選択される熱安定性親水性モノマーに由来する水溶性高分子マトリックス材料、ならびに
ii.0.1〜20重量%のレーザ染料
を含む犠牲カバー層、
b.
i.キトサン、メチルグリコールキトサン、乳酸キトサンオリゴ糖、グリコールキトサン、ポリ(ビニルイミダゾール)、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエーテルアミン、サイクレン(環状ポリアミン)、ポリエチレンアミン(直鎖、または分岐、またはベンジル化された)、ポリ(N−メチルビニルアミン)、ポリオキシエチレンビス(アミン)、N’−(4−ベンジルオキシ)−N,N−ジメチルホルムアミジンポリマー結合(アミジン樹脂)、ポリ(エチレングリコール)ビス(2−アミノエチル)、ポリ(2−ビニルピリジン)、ポリ(4−ビニルピリジン)、ポリ(2−ビニルピリジンN−オキシド)、ポリ(4−ビニルピリジンN−オキシド)、ポリ(4−ビニルピリジン−コ−ジビニルベンゼン)、ポリ(2−ビニルピリジン−コ−スチレン)、ポリ(4−ビニルピリジン−コ−スチレン)、ポリ(4−ビニルピリジン)−2%架橋、ポリ(4−アミノスチレン)、ポリ(アミノエチル)ポリスチレン、ポリ(ジメチルアミノエチルメタクリレート)、ポリ(t−ブチルアミノテイルメタクレート)、ポリ(ジメチルアミノエチルメタクリレート)、ポリ(アミノエチルメタクリレート)、スチレンおよびジメチルアミノプロピルアミンマレイミドのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される80〜99重量%の可溶性高分子マトリックス材料、
ii.0.1〜20重量%のレーザ染料
を含む可剥離カバー層、
c.少なくとも50重量%の絶縁性高分子マトリックス材料を含む絶縁性基板
を含み、
ここで、犠牲カバー層が可剥離層に隣接していると共に直接的に接触しており、ならびに絶縁性基板が、可剥離層の犠牲層とは反対側に可剥離層に隣接していると共に直接的に接触している工程、
(2)犠牲カバー層および可剥離カバー層を介して、絶縁性基板の少なくとも一部分を、0.25〜4.10ワット(両端を含む)の平均出力で、100〜1600mm/s(両端を含む)の平均走査速度で、選択的にレーザアブレーションする工程、
(3)水、希アルカリ溶液または希酸溶液で処理して犠牲カバー層を除去する工程、
(4)金属化工程、ならびに
(5)水または弱酸水混合物で処理して可剥離カバー層を除去して、絶縁性基板上の1つ以上の金属化回路構造機構を露呈させる工程であって、回路構造機構の最狭直交幅寸法が、犠牲カバー層が用いられない場合の回路構造機構の対応する直交幅寸法より少なくとも2%小さい工程
を含む。
金属化
本開示は、完全なアディティブ無電解めっきを利用する。ポリマーフィルムまたはポリマー複合材を用いて回路を形成するために利用されるプロセスステップの回数は、度々、サブトラクティブ法におけるステップ数と比してかなり少ない。
絶縁性基板は、カバー層有りまたは無しで、用いられるカバー層に応じて、摂氏50度で90秒間、穏やかにかき混ぜながらアルカリ性クリーナ中に浸漬される。無電解銅化学が用いられて銅のストライク層が蒸着される。次いで、絶縁性基板は、めっき浴に15分間浸漬され、結果、3〜4マイクロメートルの銅が絶縁性基板のレーザ活性化された箇所に堆積される。穏やかな空気攪拌めっき化学は摂氏50度で操作され、浴濃度は、11mls/lホルムアルデヒド、7g/l遊離水酸化ナトリウム、2.5g/l、および2.5g/l銅であった。
銅がストライクした後、絶縁性基板は、無電解銅化学めっき浴に移されて、追加の10〜15マイクロメートルの無電解銅が蒸着される。めっき浴は、摂氏72度、1.8g/lNaOHおよび1.8g/lホルムアルデヒド、2.5g/l銅および18g/lの過剰量のキレート化剤で維持される。
図4Aは、犠牲カバー層を用いられると共に除去されたレーザアブレーション後の絶縁性基板の断面を含む。トレンチの幅は、WX2と計測される。
図4Bは、犠牲カバー層を用いられると共に除去されたレーザアブレーション後の絶縁性基板の上面図を含む。トレンチの幅は、WT2と計測される。
図5Aは、カバー層が用いられていない場合のレーザアブレーション後の絶縁性基板の断面を含む。トレンチの幅は、WX1と計測される。
図5Bは、カバー層が用いられていない場合のレーザアブレーション後の絶縁性基板の上面図を含む。トレンチの幅は、WT1と計測される。
犠牲カバー層が用いられると共に除去される(図4Aおよび4B)絶縁性基板上の回路構造機構は、一般に、犠牲カバー層が用いられない場合(図5Aおよび5B)の絶縁性基板上の回路構造機構と比してより微細である。
本明細書において用いられるところ、「を含む(comprises)」、「を含んでいる(comprising)」、「を含む(includes)」、「を含んでいる(including)」、「を有する(has)」、「を有している(having)」という用語またはこれらのいずれかの他の変形は、非排他的な包含を網羅すると意図される。一連の構成要素を含む、例えば、方法、プロセス、物品、または装置は、必ずしも、これらの構成要素のみによっては限定されず、明白に列挙されていない、または、このような方法、プロセス、物品、あるいは装置に固有の他の構成要素を含んでいてもよい。さらに、そうでないと明記されていない限りにおいて、「または」は、包括的な「または」を指し、排他的な「または」を指さない。例えば、条件AまたはBは以下のいずれか一つにより満たされる:Aが真であり(または存在し)およびBが偽である(または不在である)、Aが偽であり(または不在であり)およびBが真である(または存在する)、およびAおよびBの両方が真である(または存在する)。
また、単数形(「a」または「an」)の使用は、本発明の要素および構成要素を説明するために利用される。これは、単に簡便性のため、および本発明の一般的な意味を提供するためになされる。この記載は1つまたは少なくとも1つを包含し、単数形はまた、そうでないことを意味することが明らかでなければ複数形を包含すると読解されるべきである。
本発明の利点の多くが以下の実施例に例示されている。本発明の実施例における、用いた組成物の調製、処理および手法は以下のとおりである。
絶縁性基板調製
先ず、金属酸化物スラリーを、25グラムの分散剤Disperbyk−192(BYK−Chemie GmbH製の顔料親和性基を有するコポリマー)を247.5グラムのアセトン中に、Netzsch製の市販されている媒体ミルで溶解させることにより調製する。溶剤を1000rpmで攪拌する。250グラムの微細な亜クロム酸銅スピネル、CuCr24粉末(Shepherd Black 20C980)を添加し、約30分間混合する。その後、スラリー中の平均一次粒径は0.664マイクロメートルである。
10重量%充填エポキシ組成物を、7.20グラムのDyhard(商標)100SF(硬化剤、Degussa AG製の凝結防止剤を含むシアノグアニジンとして用いた)および10.80グラムのDyhard(商標)UR500(促進剤、Degussa AG製のカルバミド化合物として用いた)を162.00グラムのEpon(商標)862Resolution Performance Products,LLP製のビスフェノール−F/エピクロロヒドリンエポキシ樹脂)中に溶解させることにより調製する。Dyhard(商標)UR500の組成物は、>80%N,N’’−(4−メチル−m−フェニレン)ビス(N’,N’−ジメチル尿素)から構成されている。均質、かつ、粘性の有機媒体が達成された後、20グラムの予分散された金属酸化物スラリーが添加され、手作業で、または市販されているミキサで完全に混合される。この組成物を、3ロールミルでさらに処理して、一定の粘度および分散性のペーストを達成する。5番のスピンドルを用いてBrookfield HBT粘度計で、10rpmおよび25℃で計測したこの組成物についての粘度は、およそ30〜100Pa.Sである。
絶縁性基板積層プロセス
絶縁性高分子マトリックス材料の溶液が、ポリエステル保護カバーシート上にキャストされる。巻き取り時に、追加のポリエチレン保護カバーシートが、絶縁性基板のポリエステル保護カバー層と反対側に適用される。
保護カバーシートを備える絶縁性基板が、パターン両面あるいは多層コア基板、または層間基板に適用される。積層ステップの前に、層間基板は、オキシド処理プロセスに供されて、パターン化内側層銅の絶縁性基板に対する優れた接着強度が促進される。層間基板は、典型的には、積層前に摂氏80〜120度で15〜60分間かけて予乾燥されて、表面に吸収された水分が除去される。
絶縁性基板上の保護ポリエチレンカバーシートが手で剥離されることにより除去される。第1の露出された絶縁性基板が層間銅処理基板の最上部に置かれると共に、第2の露出された絶縁性基板が層間銅処理基板の底部に置かれる。これらの層は、Meike Laminatorの2つのプレスパッド間に配置される。両方のパッドが、アルミニウムシートおよびテトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレンコポリマー層を含む。プレスサイクルは、真空下に70℃で30秒、続いて、1.0MPAで5分間である。圧力が解除される。ポリエステルカバーシート/絶縁性基板/層間基板/絶縁性基板/ポリエステルカバーシート積層体がラミネータから取り出されて、冷却される。
ポリエステルカバーシートが手で剥離されることにより絶縁性基板から除去される。この積層体は、対流オーブン中に、50℃で60分間置かれて残存溶剤が除去される。温度は90℃に昇温され、積層体はさらに60分間焼成される。次いで、温度は、190℃に昇温され、積層体はこの温度で90分間保持されて、絶縁性基板が硬化される。
犠牲カバー層調製
2つのバッチ溶液が形成される。バッチAは、10グラムのCoumarin460(染料)を90グラムのメタノール中に溶解することにより形成される。バッチBは、20グラムのポリビニルピロリジノンを80グラムのメタノール中に溶解することにより形成される。これらの2種の溶液は、室温で一晩、広口瓶に入れてロール(混合)される。7重量%染料充填最終溶液が、3グラムのバッチAと20グラムのメタノールとを混合し、次いで、バッチBからバッチA/メタノール溶液に20グラムを添加することにより形成される。この最終溶液は広口瓶に入れて2時間ロールされ、次いで10マイクロメートルフィルタを通してろ過される。ろ過された最終溶液は、ドクターナイフでポリエステルキャリアフィルム上にコートされる。190.5マイクロメートルドクターナイフが用いられて、ポリエステルキャリアフィルム上に7〜10マイクロメートルの最終溶液コーティングフィルム厚が得られる。このフィルムは、室温で1時間かけて、続いて、80℃オーブン焼成で30分間かけて乾燥される。
犠牲カバー層積層
犠牲カバー層が硬化された絶縁性基板表面に適用される。表面汚染を除去するために、硬化された絶縁性基板の表面がイソプロピルアルコールで拭かれて接着が向上され得る。犠牲カバー層上のキャリアフィルムが除去され、犠牲カバー層が硬化された絶縁性基板表面上に、摂氏80度、200psiで30分間、真空プレス中に積層される。
レーザアブレーションプロセス
2つのサンプルがレーザアブレーションに供され、一方は犠牲カバー層無しであり、他方が犠牲カバー層である。これらのサンプルは、レーザアブレーションシステムに個別に装填した。このシステムは、共振三重固体レーザを用いて回路トレースを画定している。このシステムは、およそ355ナノメートルの波長を有する。用いたシステムに関する詳細は個別の実施例において開示されている。各サンプルは、その詳細は個別の実施例において開示されている一連のレーザ条件にさらされる。経路設定されたライン(トレンチ)が、20倍対物レンズを用いる顕微鏡で計測される。トレンチは、ストライクめっきの前に、トレンチを上から直接的に見ることにより計測される。トレンチはまた、回路ラインがめっきされた後に断面化することにより形成される。
ストライクめっきプロセス
レーザ画像化プロセスの後、画像化された回路基板プレカーサが、35〜40℃の温かい水で1分かけて犠牲カバー層を洗い落とすことによりめっきのために準備される。犠牲カバー層は、温かい水中への浸漬よりも噴霧で最もよく除去される。次いで、絶縁性基板は、摂氏50度で90秒間、穏やかにかき混ぜながらアルカリ性クリーナ中(Versaclean415)に浸漬される。
Enthone製のEnPlate9070無電解銅化学が用いられて銅のストライク層が蒸着される。絶縁性基板は、めっき浴に15分間浸漬され、3〜4マイクロメートルの銅が絶縁性基板のレーザ活性化された箇所に堆積される。穏やかな空気攪拌めっき化学は摂氏50度で操作され、浴濃度は、11mls/lホルムアルデヒド、7g/l遊離水酸化ナトリウム、2.5g/l、および2.5g/l銅であった。
銅がストライクした後、絶縁性基板は、AMPlate610無電解銅化学に移されて、追加の10〜15マイクロメートルの無電解銅が蒸着される。めっき浴は、摂氏72度、1.8g/lNaOHおよび1.8g/lホルムアルデヒド、2.5g/l銅および18g/lの過剰量のキレート化剤で維持される。
実施例1
実施例1は、より微細な回路機構を絶縁性基板上に形成するための犠牲カバー層の使用を、絶縁性基板を単独で用いる場合と比して示す。変形Electro Scientific Industries Model5650を用いて回路機構が画定される。このシステムは、このシステムについて用いられる標準的なレーザの代わりに「超高速」レーザを備えている。この発展的なシステムは、およそ80メガヘルツのパルス繰返し率、50ピコ秒未満のパルス長および焦点面でおよそ12マイクロメートルのスポットサイズを有する。平均出力は、0.25ワット〜4.10ワットの間の個別の値に設定される。垂直ラインは、100ミリメートル/秒〜1600ミリメートル/秒の間の個別の値に設定される走査速度で走査される。このレーザのビームプロファイルはほぼガウシアンである。
どのようにして幅が識別されるかに関する詳細について図4A、4B、5Aおよび5Bを参照する。顕微鏡を用いてトレンチを上から見たトレンチ幅の計測値が表1にまとめられている。同一のトレンチがストライクめっきされると共に断面化される。トレンチ最上部でのアブレーション幅が、同一の顕微鏡で計測される。結果が表2にまとめられている。
Figure 2010166058
Figure 2010166058
実施例2
実施例2は、より微細な回路機構を絶縁性基板上に形成するための犠牲カバー層の使用を、絶縁性基板を単独で用いる場合と比して示す。Electro Scientific Industries Model5330を用いて回路機構が画定される。このシステムは、産業において用いられる標準的なレーザを備えている。このレーザは、およそ42キロヘルツのパルス繰返し率、およそ100ナノ秒のパルス長および焦点面で12マイクロメートル〜60マイクロメートルの範囲のスポットサイズを有する。平均出力は、0.12ワット〜4.0ワットの間の個別の値に設定される。垂直ラインは、100ミリメートル/秒〜400ミリメートル/秒の間の個別の値に設定される走査速度で走査される。このレーザのビームプロファイルはほぼガウシアンである。
どのようにして幅が識別されるかに関する詳細について図4A、4B、5Aおよび5Bを参照する。顕微鏡を用いてトレンチを上から見たトレンチ幅の計測値が表3にまとめられている。同一のトレンチがストライクめっきされると共に断面化される。トレンチ最上部でのアブレーション幅が、同一の顕微鏡で計測される。結果が表4にまとめられている。
Figure 2010166058
Figure 2010166058
実施例3
実施例3は、より微細な回路機構を絶縁性基板上に形成するための犠牲カバー層の使用を、絶縁性基板自体を用いる場合と比して示す。用いられる材料は、Ajinomoto Fine−Techo Co.,Inc.製のエポキシ樹脂GX−3である。変形Electro Scientific Industries Model5650を用いて回路機構が画定される。このシステムは、このシステムについて用いられる標準的なレーザの代わりに「超高速」レーザを備えている。この発展的システムは、およそ80メガヘルツのパルス繰返し率、50ピコ秒未満のパルス長および焦点面でおよそ12マイクロメートルのスポットサイズを有する。平均出力は、0.25ワット〜0.50ワットの値に設定される。垂直ラインは、200ミリメートル/秒〜400ミリメートル/秒の個別の値に設定される走査速度で走査される。このレーザのビームプロファイルはほぼガウシアンである。
どのようにして幅が識別されるかに関する詳細について図4A、4B、5Aおよび5Bを参照する。顕微鏡を用いてトレンチを上から見たトレンチ幅の計測値が表5にまとめられている。同一のトレンチがストライクめっきされると共に断面化される。トレンチ最上部での幅が、同一の顕微鏡で計測される。結果が表6にまとめられている。
Figure 2010166058
Figure 2010166058
概要または実施例における上述のすべての作業が必須であるわけではなく、特定の作業の一部分が必要とされない場合があり、さらなる作業を上述のものに追加して実施してもよい場合があることに留意されたい。さらに、作業の各々が列挙されている順番は、必ずしも、これらが実施される順番ではない。この明細書を読了した後、当業者は、特定の必要性または要求のためにどの作業を行うことが可能であるかを判定することができるであろう。
以上の明細書において、本発明を、特定の実施形態に言及して記載してきた。しかしながら、当業者は、添付の特許請求の範囲に既定の本発明の範囲から逸脱することなく種々の改良および変更をすることが可能であることを認識する。従って、明細書および図は、限定的な意味ではなく、むしろ例示的であるとみなされるべきであり、すべてのこのような改良が発明の範囲内に包含されることが意図される。
有益性、他の利点、および問題に対する解答を、特定の実施形態に関して上述してきた。しかしながら、有益性、利点、問題への解答、およびいずれかの有益性、利点、または回答を生じさせ得るまたはより明確にさせ得るいずれかのエレメントは、重要であり、必要であり、または必須である機構またはいずれかのまたはすべての特許請求の範囲の要素として解釈されるべきではない。
量、濃度、または、他の値あるいはパラメータが、範囲、好ましい範囲または上方値および下方値の列挙のいずれかとして与えられている場合、これは、範囲が個別に開示されているかどうかに関わらず、いずれかの上限の範囲または好ましい上方値、および、いずれかの下限の範囲または好ましい下方値のいずれかの対から形成されるすべての範囲を明示的に開示しているとして理解されるべきである。数値の範囲が本明細書において言及されている場合、他に明記されていない限りにおいて、この範囲は、その端点、ならびにその範囲内のすべての整数および分数を含むことが意図される。本発明の範囲が、範囲が定義されるときに言及された特定の値に限定されることは意図されていない。
10 回路基板プレカーサ
12 絶縁性基板
14 カバー層
16 デブリ
18 トレンチ
20 ビア
22 金属
24 金属
28 可剥離カバー層

Claims (8)

  1. (1)回路基板プレカーサをレーザ放射線源に近接して配置する工程であって、回路基板プレカーサが
    a.
    i.80〜99重量%の水溶性高分子マトリックス材料であって、少なくとも89重量%の
    アクリルアミド、
    エチレンオキシド、
    プロピレンオキシド、
    ビニルピロリジノン、
    アクリル酸、
    メタクリル酸、
    マレイン酸、
    これらの混合物および誘導体、
    からなる群から選択される熱安定性親水性モノマーに由来する水溶性高分子マトリックス材料、ならびに
    ii.0.1〜20重量%のレーザ染料
    を含む犠牲カバー層、
    b.少なくとも50重量%の絶縁性高分子マトリックス材料を含む絶縁性基板
    を含む工程、
    (2)犠牲カバー層を介して絶縁性基板の少なくとも一部分を、0.25〜4.10ワット(両端を含む)の平均出力で、100〜1600mm/s(両端を含む)の平均走査速度で、選択的にレーザアブレーションする工程、
    (3)水、希アルカリ溶液または希酸溶液で処理して犠牲カバー層を除去して、絶縁性基板上の1つ以上の非金属化回路構造機構を露呈させる工程であって、回路構造機構の最狭直交幅寸法が、犠牲カバー層が用いられない場合の回路構造機構の対応する直交幅寸法よりも少なくとも2%小さい工程
    を含む回路構造機構を得る方法。
  2. 犠牲層を除去した後に絶縁性基板上の非金属化回路構造機構を金属化する追加のステップを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 絶縁性高分子マトリックス材料が、
    ポリイミド、
    ガラス繊維強化エポキシ、
    フェノール−ホルムアルデヒド、
    エポキシ樹脂、
    シリカ充填エポキシ、
    ビスマレイミド樹脂、
    ビスマレイミドトリアジン、
    フルオロポリマー、
    液晶ポリマー
    およびこれらの混合物
    からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
  4. レーザ染料が、0.2〜10.6マイクロメートルの吸収ピークを有する、請求項1に記載の方法。
  5. 絶縁性基板が、3〜60重量%のレーザ光可活性化金属酸化物をさらに含み、レーザ光可活性化金属酸化物が、一般式:
    AB24
    (式中:
    Aが、カドミウム、マンガン、ニッケル、亜鉛、銅、コバルト、鉄、マグネシウム、錫、チタン、アルミニウム、クロム、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される2の原子価を有する金属カチオンであり、Aは第1の金属酸化物クラスターの第1級カチオン成分を提供し、第1の金属酸化物クラスターは四面体構造であり、
    Bが、カドミウム、マンガン、ニッケル、亜鉛、銅、コバルト、鉄、マグネシウム、錫、チタン、アルミニウム、クロムおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される3の原子価を有する金属カチオンであって、Bは第2の金属酸化物クラスターの第1級カチオン成分を提供し、第2の金属酸化物クラスターは八面体構造を有し、
    Oが酸素であり、ならびに
    第1の金属酸化物クラスターおよび第2の金属酸化物クラスターは、一緒になって、単一の認識可能な結晶構造を提供する)
    の結晶形状またはその誘導体を有する、請求項1に記載の方法。
  6. 絶縁性基板が、0.1〜20重量%のレーザ染料をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  7. (1)回路基板プレカーサをレーザビーム源に近接して配置する工程であって、回路基板プレカーサが
    a.
    i.キトサン、メチルグリコールキトサン、乳酸キトサンオリゴ糖、グリコールキトサン、ポリ(ビニルイミダゾール)、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエーテルアミン、サイクレン(環状ポリアミン)、ポリエチレンアミン(直鎖、あるいは分岐、またはベンジル化された)、ポリ(N−メチルビニルアミン)、ポリオキシエチレンビス(アミン)、N’−(4−ベンジルオキシ)−N,N−ジメチルホルムアミジンポリマー結合(アミジン樹脂)、ポリ(エチレングリコール)ビス(2−アミノエチル)、ポリ(2−ビニルピリジン)、ポリ(4−ビニルピリジン)、ポリ(2−ビニルピリジンN−オキシド)、ポリ(4−ビニルピリジンN−オキシド)、ポリ(4−ビニルピリジン−コ−ジビニルベンゼン)、ポリ(2−ビニルピリジン−コ−スチレン)、ポリ(4−ビニルピリジン−コ−スチレン)、ポリ(4−ビニルピリジン)−2%架橋、ポリ(4−アミノスチレン)、ポリ(アミノエチル)ポリスチレン、ポリ(ジメチルアミノエチルメタクリレート)、ポリ(t−ブチルアミノテイルメタクレート)、ポリ(ジメチルアミノエチルメタクリレート)、ポリ(アミノエチルメタクリレート)、スチレンおよびジメチルアミノプロピルアミンマレイミドのコポリマー、ならびにこれらの混合物からなる群から選択される80〜99重量%の可溶性高分子マトリックス材料、
    ii.0.1〜20重量%のレーザ染料
    を含む可剥離カバー層、
    b.少なくとも50重量%の絶縁性高分子マトリックス材料を含む絶縁性基板、
    を含む工程、
    (2)可剥離カバー層を介して絶縁性基板の少なくとも一部分を、0.25〜4.10ワット(両端を含む)の平均出力で、100〜1600mm/s(両端を含む)の平均走査速度で、選択的にレーザアブレーションする工程、
    (3)金属化工程、ならびに
    (4)水または弱酸水混合物で処理して可剥離カバー層を除去して、絶縁性基板上の1つ以上の金属化回路構造機構を露呈させる工程であって、回路構造機構の最狭直交幅寸法が、犠牲カバー層が用いられない場合の回路構造機構の対応する直交幅寸法より少なくとも2%小さい工程
    を含む回路構造機構を得る方法。
  8. (1)回路基板プレカーサをレーザ放射線源に近接して配置する工程であって、回路基板プレカーサが
    a.
    i.80〜99重量%の水溶性高分子マトリックス材料であって、少なくとも89重量%の
    アクリルアミド、
    エチレンオキシド、
    プロピレンオキシド、
    ビニルピロリジノン、
    アクリル酸、
    メタクリル酸、
    マレイン酸、
    これらの混合物および誘導体
    からなる群から選択される熱安定性親水性モノマーに由来する水溶性高分子マトリックス材料、ならびに
    ii.0.1〜20重量%のレーザ染料
    を含む犠牲カバー層、
    b.
    i.キトサン、メチルグリコールキトサン、乳酸キトサンオリゴ糖、グリコールキトサン、ポリ(ビニルイミダゾール)、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエーテルアミン、サイクレン(環状ポリアミン)、ポリエチレンアミン(直鎖、または分岐、またはベンジル化された)、ポリ(N−メチルビニルアミン)、ポリオキシエチレンビス(アミン)、N’−(4−ベンジルオキシ)−N,N−ジメチルホルムアミジンポリマー結合(アミジン樹脂)、ポリ(エチレングリコール)ビス(2−アミノエチル)、ポリ(2−ビニルピリジン)、ポリ(4−ビニルピリジン)、ポリ(2−ビニルピリジンN−オキシド)、ポリ(4−ビニルピリジンN−オキシド)、ポリ(4−ビニルピリジン−コ−ジビニルベンゼン)、ポリ(2−ビニルピリジン−コ−スチレン)、ポリ(4−ビニルピリジン−コ−スチレン)、ポリ(4−ビニルピリジン)−2%架橋、ポリ(4−アミノスチレン)、ポリ(アミノエチル)ポリスチレン、ポリ(ジメチルアミノエチルメタクリレート)、ポリ(t−ブチルアミノテイルメタクレート)、ポリ(ジメチルアミノエチルメタクリレート)、ポリ(アミノエチルメタクリレート)、スチレンおよびジメチルアミノプロピルアミンマレイミドのコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択される80〜99重量%の可溶性高分子マトリックス材料、
    ii.0.1〜20重量%のレーザ染料
    を含む可剥離カバー層、
    c.少なくとも50重量%の絶縁性高分子マトリックス材料を含む絶縁性基板、
    を含み、
    犠牲カバー層が可剥離層に隣接していると共に直接的に接触しており、ならびに絶縁性基板が、可剥離層の犠牲層とは反対側に可剥離層に隣接していると共に直接的に接触している工程、
    (2)犠牲カバー層および可剥離カバー層を介して、絶縁性基板の少なくとも一部分を、0.25〜4.10ワット(両端を含む)の平均出力で、100〜1600mm/s(両端を含む)の平均走査速度で、選択的にレーザアブレーションする工程、
    (3)水、希アルカリ溶液または希酸溶液で処理して犠牲カバー層を除去する工程、
    (4)金属化工程、ならびに
    (5)水または弱酸水混合物で処理して可剥離カバー層を除去して、絶縁性基板上の1つ以上の金属化回路構造機構を露呈させる工程であって、回路構造機構の最狭直交幅寸法が、犠牲カバー層が用いられない場合の回路構造機構の対応する直交幅寸法より少なくとも2%小さい工程
    を含む回路構造機構を得る方法。
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