MXPA06008564A - Pelicula dielectrica parcialmente grabada quimicamente con caracteristicas conductoras - Google Patents

Abstract

Se proporcionan películas dieléctricas rabadas químicamente de manera parcial con características conductoras elevadas. También se proporcionan métodos para formar las características conductoras elevadas en las películas dieléctricas, cuyos métodos incluyen grabado químico parcial de las películas dieléctricas.

Description

PELÍCULA DIELÉCTRICA PARCIALMENTE GRABADA QUÍMICAMENTE CON CARACTERÍSTICAS CONDUCTORAS CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con la formación de características conectivas y conductoras en circuitos impresos flexibles grabando químicamente de manera parcial las películas dieléctricas. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Un patrón de circuitos conductores de cobre grabado químicamente o impresos sobre una base de película polimérica puede denominarse circuito flexible o tarjeta de alambrado impresos flexible. Originalmente diseñados para reemplazar mallas de alambre voluminosas, con frecuencia los circuitos flexibles son la única solución para la miniaturización y movimiento necesario para los actuales montajes electrónicos de vanguardia. Las soluciones de diseños de circuitos electrónicos ligeros e ideales para dispositivos complicados, varían desde trayectorias conductoras de un solo lado o paquetes complejos tridimensionales de capas múltiples. Comúnmente los materiales base para películas dieléctricas utilizados para paquetes electrónicos flexibles incluyen poliimida, poliéster tereftalato (PET), aramida de fibras aleatorias, y cloruro de polivinilo. Los cambios en el diseño del dispositivo electrónico crean la necesidad por Ref 174816 materiales con propiedades o posibilidades de diseño que sobrepasan el diseño que puede lograrse u las capacidades de procesamiento. Por ejemplo, una constante dieléctrica más baja permite una transferencia de señales eléctricas más rápida, un buen desempeño térmico facilita el enfriamiento de un paquete, una mayor transición vitrea o temperatura de fusión mejora el desempeño del paquete a mayor temperatura, y una menor absorción de humedad da lugar al procesamiento se señales y datos a frecuencias mucho mayores . La película de poliimida es un substrato comúnmente usado para circuitos flexibles que cumple con los requerimientos de montajes electrónicos de vanguardia, complejos. La película tiene propiedades excelentes tales como estabilidad térmica y baja constante dieléctrica. Las películas de polímero de cristal líquido (LCP, por sus siglas en inglés) representan materiales adecuados como substratos para circuitos flexibles que tienen desempeño de alta frecuencia, baja pérdida dieléctrica, y menor absorción que las películas de poliimida.

Los circuitos flexibles también pueden incluir características de conexión de circuitos que caen bajo el término general de "protuberancias conductoras" tales como las que están presentes en juegos de contactos, también denominados como intercaladores, que proporcionan interconexión temporal por ej emplo entre probadores de circuitos integrados y dispositivos bajo prueba (DUT) , durante la prueba y homologación. Otras estructuras de este tipo incluyen sondas de circuitos, y conectores con protuberancias a compresión que incluyen interconexiones de de circuito flexible a circuito flexible, o de circuito flexible a tarjeta de circuitos . BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un aspecto de la presente invención proporciona un proceso para formar una protuberancia conductora unida a una película dieléctrica, el proceso comprende: proveer una película dieléctrica que tiene un primer lado, un segundo lado al menos una vía rellenada con un tapón de metal que tiene una superficie plana expuesta a ese primer lado de la película dieléctrica; grabar químicamente de manera controlada la película dieléctrica alrededor de la superficie plana del tapón metálico para proporcionar una película dieléctrica que tiene una proyección metálica que sobresale de la misma. En el proceso, un arreglo de vías puede rellenarse con tapones metálicos y el grabado químico controlado puede proporcionar un arreglo de proyecciones metálicas coplanares . En el proceso, un arreglo de vías puede rellenarse con tapones metálicos y el grabado químico controlado puede proporcionar un arreglo de proyecciones metálicas rodeadas por una máscara dieléctrica. El proceso puede comprender adicionalmente el depósito de metal sobre la proyección metálica para producir la protuberancia conductora que extendiéndose hacia fuera desde la proyección metálica para cubrir una porción de la superficie grabada químicamente. En el proceso, la película dieléctrica puede comprender un polímero de policarbonato, un polímero de cristal líquido y/o un copolímero de poliimida incluyendo unidades estructurales de éster carboxílico en la estructura polimérica. Los polímeros de cristal líquido pueden ser copolímeros que contienen p-fenileneterftalamida y/o copolímeros que contienen ácido p-hidrobenzoico. Los copolímeros de poliimida pueden ser el producto de reacción de monómeros incluyendo p-fenileno bis (monoéster anhídrido del ácido trimetílico) . En el proceso, el grabado químico controlado de la película dieléctrica puede incluir el uso de un reactivo de abrasión química incluyendo un hidróxido de metal alcalino. El reactivo de abrasión química puede incluir además una amina. El hidróxido de metal alcalino puede ser hidróxido de potasio y la amina puede ser etanolamina. Otro aspecto de la presente invención proporciona un proceso para formar una protuberancia conductora que sobresale de una película dieléctrica, dicho proceso comprende: proveer una película dieléctricas que tiene un primer lado y un segundo lado; aplicar una capa tope al menos al primer lado de la película dieléctrica, la capa tope tiene un lado inferior en contacto con el primer lado de la película dieléctrica; formar una cavidad en la película dieléctrica que se extiende a través de la película dieléctrica desde el segundo lado de la película dieléctrica hasta la capa tope; depositar material conductor para formar un tapón conductor en la cavidad; remover la capa tope del primer lado de la película dieléctrica para exponer una superficie del tapón conductor; grabar químicamente de manera controlada la película dieléctrica alrededor de la superficie del tapón conductor para formar la protuberancia conductora que sobresale de la película dieléctrica. El proceso puede incluir además depositar metal sobre la protuberancia conductora de tal manera que se extienda hacia fuera en las direcciones laterales x y y con respecto al eje vertical de la protuberancia para cubrir una porción de la superficie dieléctrica grabada químicamente . En el proceso un arreglo de cavidades puede rellenarse con tapones de metal y el grabado químico controlado puede proporcionar un arreglo de proyecciones metálicas coplanares. En el proceso, un arreglo de cavidades puede rellenarse con tapones de metal y el grabado químico controlado puede proporcionar un arreglo de proyecciones metálicas rodeadas por una máscara dieléctrica. En el proceso, la capa tope puede ser una capa de metal, tal como una capa de metal aplicada por galvanoplastia rápida. En el proceso, la película dieléctrica puede comprender un polímero de policarbonato, un polímero de cristal líquido y/o un copolímero de poliimida incluyendo unidades estructurales de éster carboxílico en la estructura polimérica.

Otro aspecto de la presente invención proporciona un proceso para formar una protuberancia conductora que se sobresale de una película dieléctrica, el proceso comprende: proveer una película dieléctricas que tiene un primer lado y un segundo lado; formar una abertura en la película dieléctrica que se extiende a través de la película desde el primer lado hasta el segundo lado de la película dieléctrica; aplicar una capa tope al menos al segundo lado de la película dieléctrica de tal manera que la abertura es cerrada por la capa tope en el lado de la abertura adyacente al segundo lado, formando con ello la cavidad; depositar material conductor para formar un tapón conductor en la cavidad; remover la capa tope del segundo lado de la película dieléctrica para exponer una superficie del tapón conductor; y grabar químicamente de manera controlada la película dieléctrica alrededor de la superficie del tapón conductor para formar la protuberancia conductora que sobresale de la película dieléctrica. El proceso puede incluir además depositar metal sobre la protuberancia conductora de tal manera que se extienda hacia fuera en las direcciones laterales x y y para cubrir una porción de la superficie dieléctrica grabada químicamente . En el proceso un arreglo de cavidades puede rellenarse con tapones de metal y el grabado químico controlado puede proporcionar un arreglo de proyecciones metálicas coplanares . En el proceso, un arreglo de cavidades puede rellenarse con tapones de metal y el grabado químico controlado puede proporcionar un arreglo de proyecciones metálicas rodeadas por una máscara dieléctrica. En el proceso, la capa tope puede ser una capa de resina polimérica. La película dieléctrica puede comprender un polímero de policarbonato, un polímero de cristal líquido y/o un copolímero de poliimida incluyendo unidades estructurales de éster carboxílico en la estructura polimérica. Otro aspecto de la presente invención provee un artículo para proporcionar una conexión eléctrica entre al menos un par de componentes electrónicos, el artículo comprende: una película dieléctricas que tiene un primer lado y un segundo lado y al menos una vía rellenada con metal, la película tiene además una porción de película grabada químicamente sobre al menos el primer lado, la porción de película grabada químicamente incluye una superficie grabada químicamente adyacente a la vía rellenada con metal; y una protuberancia conductora se extiende hacia arriba desde la al menos una vía rellenada con metal en el primer lado de la película dieléctrica, al protuberancia conductora proporciona una conexión eléctrica con uno del al menos un par de componentes electrónicos. En el artículo, la protuberancia conductora puede extenderse hacia fuera en las direcciones x y y laterales al eje vertical de la protuberancia desde al menos una vía rellenada con metal para cubrir una porción de la superficie grabada químicamente . El artículo puede comprender un arreglo de protuberancias conductoras coplanares. El arreglo de protuberancias conductoras coplanares puede estar rodeada por la película dieléctrica parcialmente grabada químicamente formando con ello una máscara no conductora alrededor de las protuberancias conductoras . Una ventaja de algunas modalidades de circuitos flexibles de la presente invención es que tienen una uniformidad superficial de la película dieléctrica, después del procesamiento de espesor controlado, y contactos de protuberancias conductoras planas que mejoras la continuidad eléctrica de las características interconectadas . Una ventaja de algunas modalidades de la presente invención es que el uso de contactos de protuberancias planas permite interconectar estructuras que tienen un paso más finos que las estructuras similares anteriormente conocidas . Una ventaja de algunas modalidades de la presente invención es que las protuberancias conductoras y otros elementos conductores están substancialmente alineados sin la necesidad de registro. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las figuras la a If ilustran un método de la presente invención. Las figuras 2a a 2h ilustran otro método de la presente invención.

A figura 3 es una imagen digital de una protuberancia conductora elaborada por medio de un método de la presente invención. La figura 4 es una imagen digital de una sección transversal de una protuberancia conductora elaborada por medo de otro método de la presente invención. Las figuras 5a y 5b son una representación esquemática de sensores que contienen protuberancias conductoras de la presente invención respectivamente en un depósito abierto y en un canal. La figura 6 es una representación esquemática de un sensor que contiene protuberancias conductoras de la presente invención en un canal cerrado. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN A menos que se establezca otra cosa, las concentraciones de componentes se presentan aquí en términos de % en peso. Tal como es requerido, se describen aquí detalles de la presente invención; sin embargo, se entenderá que las modalidades descritas son simplemente de ejemplo. Por lo tanto, lo detalles estructurales y funcionales específicos descritos aquí no deberán interpretarse como limitantes, sino simplemente como una base para las reivindicaciones y como una base representativa para enseñar a alguien con experiencia en la técnica para emplear de manera variada la presente invención.

La película dieléctrica inicial para los circuitos flexibles de conformidad con la presente invención pueden ser películas dieléctricas estándar de poliimida, polímero de cristal líquido, o de policarbonato, por ejemplo aproximadamente 12.5 µm a aproximadamente 175 µm, típicamente de aproximadamente 25 µm o aproximadamente 50 µm de espesor. Esto permite la implementación de una manipulación de trama convencional para formar circuitos impresos flexibles . Durante el proceso de formación de circuitos de etapas múltiples, la película dieléctrica puede reducirse selectivamente en espesor, para formar regiones adelgazadas. Sin embargo, típicamente antes de la etapa de adelgazamiento, se agregan capas adicionales a la estructura, de tal manera que el adelgazamiento no afecta substancialmente la manipulación. Los procesos incluyendo grabado químico, también denominado aquí como abrasión química, son adecuados para remover parcialmente regiones en circuitos flexibles que comprenden poliimida, polímero de policarbonato, o substratos poliméricos de cristal líquido de conformidad con la presente invención. Las técnicas de abrasión química son apropiadas para uso con esquemas de manufactura ya sean por lotes o continuos para producir circuitos impresos flexibles . La formación de una o más vías en una película dieléctrica puede usar una técnica seleccionada de abrasión química, perforación mecánica y ablación por láser. Las vías son rellenadas entonces con material conductor. Las lapas tope de metal o de resina polimérica pueden usarse para facilitar la formación de vías rellenadas . La película dieléctrica puede entonces grabarse químicamente de manera parcial para formar una o más protuberancias conductoras que sobresales de la película dieléctrica. Cuando se utiliza abrasión química para la formación de vías, el siguiente proceso de etapas múltiples proporciona una protuberancia conductora unida a una película dieléctrica. El proceso comprende un número de etapas incluyendo la provisión de una película dieléctrica que tiene un primer lado y un segundo lado. Una capa de metal, aplicada a al menos el primer lado de la película dieléctrica, tiene n lado inferior en contacto con el primer lado de la película dieléctrica. Puede existir una capa de unión entre la capa dieléctrica y la capa metálica. Después de aplicar una capa de resina fotosensible sin curar al segundo lado de la película dieléctrica, la exposición de la resina fotosensible sin curar a un patrón de radiación proporciona una resina fotosensible curada excepto en al menos una porción. Un revelador aplicado a la resina fotosensible sin curar la remueve de esa al menos una porción. Un ácido para grabar aplicado a la al menos una porción proporciona una cavidad en la película dieléctrica. La cavidad es esencialmente una vía que se extiende a través de la capa dieléctrica hasta el lado inferior de la capa de metal . La vía típicamente tiene una pared substancialmente de forma de cónica o de forma cilindrica. La aplicación de una capa simiente conductora a la pared de la vía y al lado inferior de la capa de metal activa la cavidad para el depósito de metal para proporcionar un tapón de metal que rellena la vía. El tapón de metal tiene una superficie substancialmente plana en donde se pone en contacto con el metal unido al primer lado de la película dieléctrica. En el extremo opuesto de la vía, el tapón de metal puede extenderse hacia fuera de la vía y traslapar el segundo lado de la película dieléctrica. La remoción de la capa de metal del primer lado de la película dieléctrica expone la superficie substancialmente plana del tapón de metal . También expone el primer lado de la película dieléctrica. Este primer lado de la película dieléctrica puede entonces grabarse químicamente de manera controlada alrededor de la superficie plana del tapón de metal para proporcionar una película dieléctrica que tiene una proyección metálica que sobresale de la misma. Un depósito adicional opcional de metal en la proyección metálica puede producir una protuberancia conductora que se extiende hacia fuera en las direcciones x y y (así como en la dirección z) de la proyección metálica para cubrir una porción de la superficie de la película grabada químicamente . Esta formación puede mejorar la retención del tapón en la vía.

Un artículo de conformidad con la presente invención puede tener un uso como un conector eléctrico entre al menos un par de componentes electrónicos. Por ejemplo, puede usarse como sonda de prueba, un intercalador, un medro de unión de troquel en un paquete de chips, y un contacto eléctrico en un zócalo de prueba de homologación, todos los cuales se generalmente conocidos en la técnica. El procesamiento de circuitos flexibles de conformidad con la presente invención tiene similitudes con el proceso de la patente estadounidense No. 5,227,008 que describe el procesamiento de películas de poliimida para producir agujeros pasantes, tales como vías, y huecos relacionados. Esta patente y la presente solicitud son de posesión común. Las capacidades de grabado químico parta producir circuitos impresos flexibles que tienen regiones parcialmente grabadas químicamente requieren la especificación de materiales y capacidades de proceso que no se han descrito anteriormente. Por ejemplo, a pesar de que la poliimida es el material de substrato más frecuentemente usado en la manufactura de circuitos flexibles, la formación de patrones de substratos dieléctricos se logra principalmente por medio de tales etapas de proceso como punzonado o perforación mecánica y ablación por láser. La remoción completa de material de poliimida, para la formación de agujeros, es relativamente común. Tal como se describe en la patente estadounidense No. 5,227,008 es posible producir vías grabadas químicamente y a través de agujeros y circuitos de poliimida flexibles, según se necesite para la interconexión eléctrica entre el circuito y la tarjeta de circuitos impresos. Sin embargo, el grabado químico controlado sin la formación de agujeros es muy difícil debido a que las películas de poliimida comúnmente usadas se hinchan sin control en presencia de soluciones para grabar convencionales . La película de poliimida comercialmente más disponible comprende monómeros de anhídrido piromelítico (PMDA, por sus siglas en inglés) , u oxidianilina (ODA) , o dianhídrido de bifenilo (BPDA, por sus siglas en inglés) , o fenilén diamina (PPD) . Los polímeros de poliimida que incluyen uno o más de estos monómeros pueden usarse para producir productos de películas tales como los disponibles bajo los nombres comerciales de KAPTON H, K, E de E. I. Du Pont de Nemours and Company, Circleville, OH, y APICAL AV, NP de Kaneka Corporation, Tokio, Japón. Las películas de este tipo se hinchan en presencia de grabadores químicos convencionales . El hinchamiento cambia el espesor de la película y puede ocasionar un deslaminado localizado de la resina. Esto puede dar lugar a la pérdida de control del espesor de la película grabada químicamente y características de formas irregulares debido a la migración del ácido para grabar hacia el interior de las áreas deslaminadas . El grabado químico controlado de las películas, de conformidad con la presente invención, es más exitoso con polímeros que substancialmente no se hinchan. ??Substancialmente no se hinchan" se refiere a una película que se hincha en una cantidad insignificante al exponerse a una solución para grabar alcalina que no impide la acción reductora del espesor del proceso de grabado químico. Por ejemplo, cuando se exponen a algunas soluciones de grabado químico, algunas de las poliimidas descritas arriba se hincharán hasta tal grado que su espesor no puede controlarse específicamente en reducción. En contraste con otras películas de poliimida conocidas es evidente muestren un adelgazamiento controlable de las películas APICAL HPNF (disponibles de Kaneka Corporation, Otsu, Japón) . La existencia de unidades estructurales de éster carboxílico en la estructura polimérica de la película APICAL HPNF que no se hincha significa una diferencia entre esta poliimida y otros polímeros de poliimida que se conocen que se hinchan al contacto con soluciones de grabado alcalinas . Se cree que la película de poliimida APICAL HPNF es un copolímero que deriva su estructura que contiene unidades de éster de la polimerización de monómeros incluyendo p-fenilén bis (monoéster anhídrido del ácido trimelítico) . No se conoce comercialmente otros polímeros de poliimida que contienen unidades de éster. Sin embargo, para alguien con experiencia en la técnica, sería razonable sintetizar otros polímeros de poliimida que contienen unidades de éster dependiendo de la selección de monómeros similar a la usada para APICAL HPNF. Tales síntesis podrían ampliar el rango de los polímeros de poliimida para películas, la cuales, como APICAL HPNF, pueden grabarse químicamente de manera controlada. Los materiales que pueden seleccionarse para incrementar el número polímeros de poliimida que contiene éster incluyen bis (anhidro-trimelitato) de 1,3-bifenol, bis (anhidro-trimelitato) de 1,4-bifenol, bis (anhidro-trimelitato) de etilénglicol, bis (anhidro-trimelitato) de bifenol, bis (anhidro-trimelitato) de oxi-bifenol, bis (anhidro-trimelitato) de bis (4-hidroxifenil sulfuro), bis (anhidro-trimelitato) de bis (4-hidroxibenzofenona) , bis (anhidro-trimelitato) de bis (4-hidroxifenil sulfona) , bis (hidroxifenoxibenceno) , bis (anhidro-trimelitato), bis (aminobenzoato) de 1,3-bifenol, bis (aminobenzoato) de 1,4-bifenol, bis (aminobenzoato) de etilénglicol, bis (aminobenzoato) de bifenol, bis (aminobenzoato) de oxi-bifenol, bis (aminobenzoato) de bis (4-aminobenzoato) , y similares. Las películas de poliimida pueden grabarse químicamente usando soluciones de hidróxido de potasio o hidróxido de sodio solo, como se describe e la patente estadounidense No. 6,611,046 Bl, o usando una solución de grabado alcalina que contiene un solubilizante. Las películas de cristal líquido (LCP, por sus siglas en inglés) representan materiales adecuados como substratos para circuitos flexibles que tienen desempeño de alta frecuencia mejorado, menor pérdida dieléctrica, mejor resistencia química, y menos absorción de humedad que las películas de poliimida. Las películas de LCP representan materiales adecuados como substratos para circuitos flexibles que tienen desempeño de alta frecuencia mejorado, menor pérdida dieléctrica, mejor resistencia química, y menos absorción de humedad que las películas de poliimida. Las características de las películas de LCP incluyen aislamiento eléctrico, absorción de humedad menor que 0.5% e la saturación, un coeficiente de expansión térmica que se aproxima al del cobre usado para agujeros pasantes enchapados, y una constante dieléctrica que no excede 3.5 sobre el rango de frecuencia funcional de 1 kHz a 45 GHz. Estas propiedades benéficas de los polímeros de cristal líquido eran conocidas anteriormente pero dificultades con el procesamiento evitó la aplicación de los polímeros de cristal líquido a montajes electrónicos complejos. La solución para grabado químico con solubilizante descrito aquí hace posible el uso de la película de LCP para circuitos flexibles . Las películas que no se hinchan de polímeros de cristal líquido comprenden poliésteres aromáticos incluyendo copolímeros que contienen p-fenilentereftalamida tal como la película BIAC (Japan Gore-Tex Inc., Okayama-Ken, Japón) y lí copolímeros que contienen ácido p-hidroxibenzoico tal como la película LCP CT (Kuraray Co., Ltd., Okayama, Japón) . Las películas de polímeros de cristal líquido, todas las cuales presentan esta propiedad, comprenden poliésteres aromáticos incluyendo copolímeros que contienen p-fenilentereftalamida tal como el disponible bajo el nombre comercial de BIAC de Japan Gore-Tex Inc., Okayama-Ken, Japón, y copolímeros que contienen ácido p-hidroxibenzoico tal como el disponible bajo el nombre comercial de LCP CT de Kuraray Co., Ltd., Okayama, Japón. Una similitud entre polímeros de cristal líquido y la poliimida APICAL HPNF es la presencia de unidades de éster carboxílico en ambos tipos de estructuras poliméricas . Ejemplos de películas de policarbonato adecuadas, incluyen policarbonatos sustituidos y no substituidos, tales como los disponibles bajo el nombre comercial de LEXAN de GE Plastics, Pittsfield, MA, disponible bajo el nombre comercial de ZELUX de Westlake Plastics Company, Lenni, PA, y disponible bajo el nombre comercial de MAKROFOL de Bayer Plastics Div., Pittsburg, PA; mezclas de policarbonato tales como mezclas de policarbonato/poliéster alifático, incluyendo las mezclas disponibles bajo el nombre comercial de XYLEX de GE Plastics, Pitsfield, MA, mezclas de policarbonato/polietilentereftalato (PC/PET) , mezclas de policarbonato/polibutilentereftalato (PC/PBT) , y mezclas de policarbonato/poli (etilén 2,6-naftalato) (PC/PEN) y cualquier otra mezcla de policarbonato con una resina termoplástica; y copolímeros de policarbonato tales como policarbonato/ polietilentereftalato (PC/PET) , policarbonato/polieterimida (PC/PEI) , y similares. Una similitud entre polímeros de cristal líquido y la poliimida APICAL HPNF es la presencia de unidades de éster carboxílico en cada tipo de estructura polimérica. La existencia de unidades estructurales de éster carboxílico en la estructura polimérica de la película de APICAL HPNF significa una diferencia entre esta poliimida y otros polímeros de poliimida que se sabe que se hinchan en contacto con soluciones para grabar alcalinas . Se cree que la película de poliimida APICAL HPNF es un copolímero que deriva su estructura que contiene unidades de éster de la polimerización de monómeros incluyendo p-fenilén bis (monoéster anhídrido del ácido trimelítico) . No se conoce comercialmente otros polímeros de poliimida que contienen unidades de éster. Sin embargo, para alguien con experiencia en la técnica, sería razonable sintetizar otros polímeros de poliimida que contienen unidades de éster dependiendo de la selección de monómeros similar a la usada para APICAL HPNF. Tales síntesis podrían ampliar el rango de los polímeros de poliimida para películas, la cuales, como los polímeros de cristal líquido y APICAL HPNF, pueden grabarse químicamente de manera controlada. Los materiales que pueden seleccionarse manera controlada materiales de conformidad con la presente invención incluyen grabado químico de películas poliméricas substancialmente curadas de policarbonato, polímero de cristal líquido, y polímeros de poliimida que contienen unidades de éster carboxílico, por ejemplo el uso de p-fenilén bis (monoéster anhídrido del ácido trimelítico) como comonómero. La etapa de grabado químico del proceso incluye poner en contacto áreas sin enmascarar de la película polimérica con un fluido de grabado químico alcalino concentrado. Las soluciones para grabar alcalinas incluyen soluciones acuosas de hidróxidos de metales alcalinos y sus mezclas con aminas, como se describe en las patentes estadounidenses No. 5,227,008 y No. 6,403,211 Bl . Los requerimientos de tiempo para el adelgazamiento controlado de la película dieléctrica depende del tipo y espesor de la película polimérica. El grabado químico de la película, utilizando una solución para grabar alcalina calentada entre 50°C y 120°C típicamente requiere un tiempo de aproximadamente 10 segundos a aproximadamente 20 minutos. El tiempo de secado de la película dieléctrica en la solución para grabado químico determina cuánto se remueve de la película. Las etapas del proceso descritas arriba pueden llevarse a cabo como un proceso por lotes usando etapas individuales o en una forma automatizada usando equipo designado para transportar un material de trama a través de la secuencia del para incrementar el número polímeros de poliimida que contiene éster incluyen bis (anhidro-trimelitato) de 1,3-bifenol, bis (anhidro-trimelitato) de 1,4-bifenol, bis (anhidro-trimelitato) de etilénglicol, bis (anhidro-trimelitato) de bifenol, bis (anhidro-trimelitato) de oxi-bifenol, bis (anhidro-trimelitato) de bis (4-hidroxifenil sulfuro), bis (anhidro-trimelitato) de bis (4-hidroxibenzofenona) , bis (anhidro-trimelitato) de bis (4-hidroxifenil sulfona), bis (hidroxifenoxibenceno) , bis (anhidro-trimelitato) , bis (aminobenzoato) de 1,3-bifenol, bis (aminobenzoato) de 1,4-bifenol, bis (aminobenzoato) de etilénglicol, bis (aminobenzoato) de bifenol, bis (aminobenzoato) de oxi-bifenol, bis (aminobenzoato) de bis (4-aminobenzoato) , y similares . Los substratos dieléctricos, tales como películas de policarbonato, polímero de cristal líquido, y poliimida, que tienen un espesor entre aproximadamente 12.5 µm y aproximadamente 175 µm, típicamente de aproximadamente 25 µm o aproximadamente 50 µm de espesor, proporcionan materiales de partida adecuados para circuitos de la presente invención. Los materiales en este rango de espesor son adecuados para ser manipulados por equipo usado para producir circuitos flexibles convencionales del tipo descrito en la patente estadounidense No. 5,227,008. Las etapas de proceso para adelgazar selectivamente y e proceso desde un rodillo de suministro a un rodillo para enrollar, el cual recupera los circuitos de producción en masa que incluyen regiones selectivamente adelgazadas e indentaciones de profundidad controlada en la película polimérica. El procesamiento automatizado utiliza un dispositivo de manipulación e trama que tiene una variedad de estaciones de procesamiento para aplicar, exponer y revelar revestimientos de resina fotosensibles, así como grabado químico y galvanizado de las partes metálicas y grabado químico de la película polimérica del metal de partida al laminado polimérico. Las estaciones de grabado químico incluyen un número de barras de rociado con boquillas de chorros que rocían solución para grabar sobre la trama en movimiento para grabar químicamente aquellas partes de la trama no protegidas por la resina fotosensible de enlaces entrecruzados . La siguiente descripción proporciona un detalle de la formación de protuberancias conductoras en una sola vía en la película dieléctrica. Se apreciará que puede colocarse un número de tales protuberancias en cualquier punto en la película dependiendo del diseño de un circuito impreso o dispositivo relacionado tal como un intercalador . Los procesos para la formación de protuberancias de conformidad con la presente invención pueden proporcionas una protuberancia conductora, substancialmente plana que sobresale de una capa dieléctrica substancialmente uniforme. La planaridad de las protuberancias individuales y coplanaridad entre protuberancias adyacentes es útil para mejorar la continuidad eléctrica entre contactos conductores que están en contacto. Los contactos que tienen una continuidad eléctrica mejorada facilitan la formación de estructuras de conductores flexibles con protuberancias, por ejemplo intercaladores, de un paso mucho más fino que cualquiera previamente disponible. Las figuras la - lf ilustran un método de la presente invención para formar protuberancias conductoras. Una película dieléctrica 112 que tiene una capa de metal 114 , típicamente se proporciona una capa de cobre aplicada por galvanoplastia rápida, sobre un primer lado. Puede existir una capa de unión intermedia (no mostrada) , tal como cromo o aleaciones de cromo, entre la capa dieléctrica y de metal para mejorar la fuerza de unión de la película dieléctrica con la capa de metal. La abrasión química, la perforación mecánica, o la ablación con láser se pueden usar para formar una vía en la película dieléctrica. Esta etapa de formación de vía no remueve la capa de metal original, como se ilustra en la figura la. La película dieléctrica puede comprender una poliimida, tal como APICAL HPNF, policarbonato, o polímero de cristal líquido. La formación de la vía en la película dieléctrica, empleando una técnica de abrasión química incluye la aplicación de un material de resina fotosensible 116 a la segunda superficie de película opuesta que se cubrió por la capa continua de cobre enchapado por galvanoplastia rápida. En un proceso típico, el material de resina fotosensible procesable, aplicado al lado dieléctrico del laminado de cobre sobre película polimérica, entrecruza enlaces durante la exposición a un patrón de radiación ultravioleta o similar, a través de una máscara. La resina fotosensible es entonces revelada usando un solución acuosa diluida, por ejemplo una solución de carbonato de metal alcalino al 0.5% a 1.5%, hasta que se desarrollan los patrones deseados que identifican la localización de una o más vías 118. El proceso continúa con inmersión del laminado en un baño de solución para grabado alcalina concentrada a una temperatura entre 50°C y 120°C. Esto graba químicamente áreas seleccionadas no cubiertas por la resina fotosensible de enlaces entrecruzados . Las áreas expuestas de la película dieléctrica son removidas por abrasión química para proporcionar las vías deseadas a través de la película. La etapa de abrasión química utiliza una solución acuosa de hidróxido de metal alcalino o mezcla de hidróxido de metal alcalino y amina, tal como etanolamina, para disolver el material dieléctrico para producir una cavidad que esté cerrada por el primer lado por la capa continua de metal . La capa de metal resiste la solución alcalina acuosa usada para remover material dieléctrico. En esta forma, la capa de metal proporciona un cierre plano sobre un extremo de una vía, el cual se extiende a través del material dieléctrico. La capa de metal actúa como un tope del galvanizado durante las etapas de depósito subsiguientes y conforma el material que se está depositando, tal como un relleno de metal o conductor adecuado, al acumularse en la cavidad o vía. El tiempo de residencia en el baño de solución para grabar de abrasión química, para producir las vías en la película polimérica, es de aproximadamente 10 segundos a aproximadamente 20 minutos. Una solución acuosa diluida, que contiene de 2% a 5% de carbonato de metal alcalino, puede usarse entonces a temperaturas de aproximadamente 20°C a aproximadamente 80 °C, preferentemente de aproximadamente 20°C a aproximadamente 60°C, para remover la resina fotosensible 116 del laminado. Una capa de resina fotosensible protectora es laminada al primer lado de Cu aplicado por galvanoplastia rápida para evitar el depósito de metal adicional en procesos de galvanización subsiguientes. Después de limpiar la superficie de la vía para remover los contaminantes de abrasión química, puede usarse una variedad de técnicas conocidas, incluyendo bombardeo iónico de materiales conductores (carbón o metal) , revestimiento por inmersión de carbón conductor, y galvanoplastia por inmersión galvanización no electrolítica de metal para depositar una capa simiente conductora 120 (no mostrada en figuras subsiguientes) sobre las superficies de la cavidad cerrada producida por abrasión química, como se ilustra en la figura lb. Un método adecuado de depósito de una capa simiente conductora es el método de "metalización directa" descrito en la página 9, línea 19 a página 10, línea 20 de la solicitud de patente PCT en tramitación junto con la presente No. WO 02/03767. La capa simiente es típicamente de aproximadamente 10 a aproximadamente 200 nm (aproximadamente 100 a aproximadamente 2000 A) de espesor, pero puede de cualquier espesor para el uso pretendido . El depósito de la capa simiente proporciona una superficie activa sobre la cual se acumulará un espesor de metal, usualmente cobre, por galvanización no electrolítica, galvanización electrolítica o una combinación de ambas. El proceso de galvanización requiere en primer lugar la aplicación de una resina fotosensible (no se muestra) al segundo lado del material dieléctrico. La exposición y revelado de un patrón deseado proporciona aberturas sobre las cavidades con capas simientes formadas previamente en la película dieléctrica así como el patrón de los circuitos deseados . El depósito de un material conductor adecuado 122, por ejemplo cobre, en las cavidades utiliza una técnica de galvanización de metal adecuada, hasta que la cavidad es rellenada hasta una profundidad deseada. Típicamente una capa de metal se extenderá sobre la superficie de la película dieléctrica fuera de los bordes de la cavidad, tal como se ilustra en la figura le, para formar trazas de metal. Al llenarse la cavidad con metal, el lado inferior plano de la capa de metal actúa como una barrera o topo posterior al cual se conforma el metal que se deposita. El tope posterior confina el relleno conductor de tal manera que forma una cara substancialmente lana que es coplanar con el primer lado de la película dieléctrica. Las condiciones de galvanizado adecuadas incluyen una densidad de corriente de entre aproximadamente 0.005 amp/cm2 (5 amp/pie2) y aproximadamente 0.08 amp/cm2 (75 amp/pie2) aplicada a una temperatura de aproximadamente 25°C a aproximadamente 50°C. Entonces toda la resina fotosensible es removida. Enseguida del galvanizado de circuitos/rellenado de vías, todo rebaba de cobre y de la capa de unión expuestas en ambos o lados de la película dieléctrica, es removida para exponer una superficie del metal enchapado que llena la vía, como se ilustra en la figura Id. La remoción de la capa de metal puede hacerse con una solución para grabado químico que está comercialmente disponible bajo el nombre comercial de PERMA-ETCH de Electrochemicals Inc., Maple Plain, MN. Deberá notarse que las etapas subsiguientes no requieren la aplicación de material de resina fotosensible. Esto supera un problema con la tecnología actual que requiere el galvanizado de protuberancias mediante resina fotosensible sometiendo con ello toda la protuberancia a una densidad de corriente variable . Una densidad de corriente no uniforme da lugar a protuberancias no uniformes . Tal como se ilustra en la figura le, la formación de protuberancias conductoras continúa usando abrasión química pata el adelgazamiento controlado de la película dieléctrica. Un reactivo de abrasión química, tal como una solución acuosa de hidróxido de metal alcalino o mezcla de hidróxido de metal -alcalino u amina tal como etanolamina, remueve selectivamente material del lado de la película dieléctrica, por ejemplo, poliimida, polímero de cristal líquido, o policarbonato, que se protegió previamente por medio de la rebaba de la capa de metal. Reactivos de abrasión química de ejemplo contienen aproximadamente 45% de hidróxido acuoso o una mezcla de 40% de hidróxido de potasio y 20% de etanolamina. Al disminuir el espesor de la película dieléctrica, el metal galvanizado en la vía sobresale de la superficie de la película como una proyección de forma cónica truncada que tiene una superficie plana substancialmente igual en área, o menor que (dependiendo de la pendiente de las paredes de la vía) el diámetro de la vía, como se muestra en la figura 3. De esta manera, se forma una protuberancia conductora en una capa dieléctrica. Si no va a grabarse químicamente a la misma profundidad todo el substrato expuesto, una remoción parcial puede requerir laminación de la resina fotosensible en ambos lados del circuito flexible seguido por exposición al entrecruzamiento de enlaces de acuerdo con un patrón seleccionado. El revelado de la resina fotosensible, empleando una solución diluida de carbonato de metal alcalino descrita anteriormente, expone áreas de la película dieléctrica que se grabarán químicamente a profundidades controladas para producir regiones adelgazadas de la película. Después de dejar un tiempo suficiente para el grabado químico de una profundidad deseada en el substrato dieléctrico del circuito de conductores flexibles, la resina fotosensible de enlaces entrecruzados protectora es removida como se mencionó anteriormente, y el circuito resultante, incluyendo regiones selectivamente adelgazadas, se limpian remojando. Una etapa opcional es reenchapar la protuberancia conductora, por ejemplo con oro o níquel/oro, para formar una "tapa" 123 sobre la protuberancia conductora. El reenchapado puede aumentar el tamaño de la porción de la protuberancia que sobresale de la capa de película dieléctrica. Las tapas formadas de conformidad con esta etapa opcional pueden incluir porciones 124 que se extienden hacia fuera en las direcciones a y y lateralmente a los ejes verticales de la protuberancia, en donde "eje vertical" significa un eje substancialmente perpendicular al plano de una superficie mayor de la capa de película dieléctrica. Las porciones extendidas pueden traslapar la circunferencia de cada vía rellenada sobre lados opuestos de la película dieléctrica, como se ilustra en la figura lf . Las porciones que se traslapan sostienen las protuberancias en su lugar para protegerlas del desalojo. Una protuberancia conductora elabora por medio de este método se muestra en la figura 4. Las condiciones de reenchapado varían dependiendo del metal aplicado a la proyección corta de metal Por ejemplo, e reenchapado de cobre o níquel utiliza una densidad de corriente de aproximadamente 0.005 amp/cm2 (5 amp/pie2) a aproximadamente 0.08 amp/cm2 (75 amp/pie2) entre aproximadamente 25°C y aproximadamente 50°C, el reenchapado de oro utiliza una densidad de corriente de aproximadamente 0.001 amp/cm2 (1.0 amp/pie2) a aproximadamente 0.02 amp/cm2 (20 amp/pie2) entre aproximadamente 25°C y aproximadamente 50°C, y el reenchapado de estaño/plomo utiliza una densidad de corriente de aproximadamente 0.01 amp/cm2 (10 amp/pie2) a aproximadamente 0.04 amp/cm2 (40 amp/pie2) entre aproximadamente 25 °C y aproximadamente 50°C. Un proceso alternativo de conformidad con la presente invención se ilustra por medio de las figuras 2a - 2h. Este proceso incluye el uso de una capa de polímero en lugar de una capa de metal como tope posterior para el rellenado de vías . El polímero puede ser resina fotosensible o cualquier otro polímero no conductor adecuado. Tal como se ilustra en la figura 2a, la primera etapa proporciona un material de película dieléctrica 212 que tiene una capa de metal 214 en un lado, tal como una capa de poliimida de APICAL 2HP laminada a una capa de cobre, típicamente de aproximadamente 1 a 5 µm de espesor. La ablación por láser o un método equivalente de formación de agujeros tal como perforación mecánica se utiliza para formar las vías 218 que se extienden a través del material de dos capas, tal como se ilustra en la figura 2b. Enseguida de la formación de un patrón de vías deseado, se aplica una capa polimérica 216 al lado de la película dieléctrica opuesta a la capa de metal, como se ilustra en la figura 2c. La aplicación de la capa polimérica cierra un lado de las vías, produciendo con ello cavidades que tiene superficies de fondo substancialmente planas en el material de la película dieléctrica. La capa de polímero sirve como una barrera o capa tope para las etapas de depósito subsiguientes y conforma al material que es depositado al acumularse en la vía. La colocación de la capa simiente (no se muestra) se efectúa entonces como se describió en el proceso anterior con respecto a las cavidades formadas por abrasión química. Tal como se ilustra en la figura 2d, el metal es laminado después para formar la capa 222, la cual rellena cada cavidad. El metal galvanizado también puede cubrir porciones de la capa de meta 214 (tal como se muestra) , para formar trazas de metal y otras características de circuitos metálicos . La capa polimérica 216 se remueve después, exponiendo así al material de metal galvanizado en la vía 218. La altura de la superficie metálica expuesta está a nivel con la altura de la capa dieléctrica 212, tal como se ilustra en la figura 2e.

A continuación se explicará el procesamiento adicional de esta estructura para formar una protuberancia conductora. Sin embargo, el proceso puede incluir etapas intermedias opcionales como se ilustra por medio de las figuras 2f-2g (y porciones de 2h) . Una capa de cubierta de película dieléctrica 226 puede laminarse sobre la capa de metal galvanizada (y con patrones) , adherirse al metal con un adhesivo 228 ó unirse directamente, para producir características de circuitos que está integradas entre la película dieléctrica y los materiales de capas de cubierta, como se ilustra en la figura 2f. Posteriormente, tal como se ilustra en la figura 2g, puede emplearse la aplicación de una resina fotosensible y el revelado de un patrón para exponer porciones de película dieléctrica y/o la capa de cubierta para adelgazarse de acuerdo con el proceso descrito en la patente estadounidense en tramitación junto con la presente del mismo autor No. 10/235465. El proceso de adelgazamiento puede usarse aún para remover selectivamente material dieléctrico del lado de la película dieléctrica que se protegió previamente mediante la capa polimérica 216. De hecho, pueden removerse porciones de la capa dieléctrica para exponer la capa metálica 214, formando con ello una superficie de conexión 230 (mostrada en la figura 2h) . Si no se desea reducir el espesor de la película dieléctrica alrededor de la cavidad rellenada, esta área de la estructura puede cubrirse con resina fotosensible.

Como con la presente invención, reactivos de abrasión química de ejemplo contienen aproximadamente 45% de hidróxido acuoso o una mezcla de 40% de hidróxido de potasio y 20% de etanolamina. La selección apropiada del adhesivo de unión entre las películas dieléctricas proporciona una capa tope que protege las características de circuitos subyacentes porque no se disuelve por el reactivo de abrasión química. Tal como se ilustra en la figura 2h, el espesor de la película dieléctrica alrededor de la cavidad rellenada puede reducirse al mismo tiempo que la reducción den el espesor de las áreas adyacentes del material dieléctrico. Al disminuir e espesor de la película dieléctrica, el metal galvanizado en la vía sobresale de la superficie de la película dieléctrica como una proyección conductora que tiene una superficie plana. La superficie es substancialmente igual en área a, o menor que, el diámetro de la vía (dependiendo de la pendiente de las paredes de la vía) . El reconformado y aumento opcionales de a proyección de metal puede realizarse por medio de la aplicación de material conductor adicional como se describió anteriormente .

En al menos algunas modalidades de la presente invención, debido a que las protuberancias conductoras que sobresalen del substrato dieléctrico están formadas como una imagen inversa del dieléctrico con patrones, el registro substancialmente perfecto entre las protuberancias conductoras y la capa dieléctrica es una consecuencia de la formación de la protuberancia. Esto contrasta con muchos enfoques convencionales para producir características conductoras rodeadas por material dieléctrico, por ejemplo por ejemplo usando material foto sensible formador de imágenes o máscaras de soldaduras impresas, las cuales frecuentemente requieren dos etapas separadas : una para la formación de patrones de las protuberancias conductoras y una para la formación de patrones de la capa dieléctrica. En estos enfoques convencionales, la mala alineación entre las dos construcciones con patrones es frecuentemente un problema y puede requerir restricciones de diseño suficientes para asegurar una tolerancia mínima de registro. Como se explicó anteriormente, al menos algunas modalidades de la presente invención eliminan substancialmente la necesidad por este tipo de restricción de diseño. La formación de protuberancias planas de conformidad con la presente invención tiene aplicación a una amplia variedad de circuitos impresos, circuitos de capas múltiples, circuitos flexibles y estructuras de conexión incluyendo juegos de contactos e intercaladores que requieren una capacidad de interconexión de alta densidad y paso fino. Las etapas del proceso anterior permiten la formación de estructuras de conductores flexibles incluyendo arreglos grandes de protuberancias conductoras . Las interconexiones de alta densidad, producidas como se describió ofrecen ventajas con respecto a sistemas de interconexión comerciales existentes, los cuales proporcionan contactos que tienen menos área superficial de contacto disponible que las protuberancias conductoras planas de conformidad con la presente invención. La figura 5a. es una representación esquemática de un sensor 500 que contiene al menos una protuberancia conductora 510 de la presente invención en un pozo abierto o depósito 530. La figura 5a es una representación esquemática de un sensor 500 que contiene al menos una protuberancia conductora 510 de la presente invención en un canal abierto 520. La diferencia entre las configuraciones de pozo abierto y de canal abierto es la forma de la indentación hecha en la película dieléctrica alrededor de las protuberancias conductoras . Estas indentaciones pueden ser de cualquier forma que pueden producirse fácilmente por medio de procesos de formación de imágenes fotográficas convencionales incluyendo conos truncados (figura 5a), cilindros truncados, poliedros, canales, y combinaciones de los mismos. La al menos una protuberancia conductora se puede usar como un electrodo, por ejemplo en un sensor electroquímico. El sensor puede establecer una interfaz con un dispositivo de medición (no se muestra) que mide la reacción electroquímica entre un analito y un reactivo en contacto con los electrodos sensores . Para formar el electrodo sensor, la protuberancias conductora puede formarse como se muestra en las figuras la -Id. Sin embargo, para formar el pozo alrededor del electrodo, el material dieléctrico que rodea a las protuberancias debe removerse selectivamente sin disminuir el espesor de la película dieléctrica en el área del pozo. Para lograr esto, se lamina una capa de resina fotosensible a la capa de metal 114. Posteriormente se forma un patrón en la resina fotosensible para definir los pozos alrededor de los electrodos de protuberancias conductoras mediante la exposición a luz UV a través de una fotoherramienta o máscara. La resina fotosensible es revelada después con una solución acuosa al 75% de carbonato de sodio para obtener la imagen deseada del patrón de circuitos . Se puede usar PERMA-ETCH de Electrochemical Inc . para el grabado químico de las porciones expuestas de la capa de metal 114 para descubrir la región de la película dieléctrica que va o a grabarse químicamente. La película dieléctrica, la cual puede ser de LCP, policarbonato, o poliimida, puede grabarse entonces usando una solución de KOH al 35.55% a 70-95°C para formar el pozo alrededor de las protuberancias conductoras .

Este método de grabado químico parcial crea el pozo y expone los lados del tapón de cobre enchapado en la vía, por lo tanto formando una protuberancia de cobre que sobresale a una altura de 30 µm de la superficie dieléctrica de poliimida en el fondo del pozo. Puede enchaparse cobre adicional para aumentar ligeramente la altura de la protuberancia para incrementar el espesor total en 0.5 -2 µm. El pozo puede ser de cualquier forma determinada incluyendo cono truncado (frustocónica) mostrada en la figura 5a o el canal mostrado en la figura 5b, y tiene una profundidad que es de hasta 75% del espesor de la película dieléctrica original. La(s) protuberancia (s) conductora (s) pueden ser de cualquier forma incluyendo cilindros, conos truncados, poliedros, o combinaciones de los mismos. La altura de las protuberancias generalmente se extenderá al plano creado por la superficie sin grabado químico de la película dieléctrica. Puede enchaparse cobre adicional para aumentar ligeramente la altura de la protuberancia y para formar una tapa de la protuberancia. Alternativamente, la altura de las protuberancias puede reducirse por el levando a cabo de una segunda etapa de grabado químico del metal . La figura 6 es una representación esquemática de un sensor que contiene protuberancias conductoras de la presente invención en un canal cerrado. Una capa de tapa 630 se ha agregado a la superficie de la película dieléctrica sobre un canal grabado químicamente . La capa de tapa debe ser una película termoplástica, una cinta o capa adhesiva, la cual ha sido laminada a la primera superficie de la película conductora. La capa de tapa puede ser sólida o tener aberturas a través de su espesor. Ua capa de tapa también se puede agregar sobre un pozo o depósito, tal como se muestra en la figura 5a. Además, cuando, existe una protuberancia conductora en un canal o pozo que está cubierto con una capa de tapa, las protuberancias conductoras pueden servir como soportes estructurales para que la capa de tapa evite colapsar o hundirse . Un proceso de ejemplo para la elaboración de un circuito de la presente invención incluye lo siguiente. Se provee una película dieléctrica de poliimida APICAL HPNF de 50 µm de espesor de Kaneka. Una primera capa simiente de cobre se coloca por bombardeo iónico sobre un primer lado de la película de poliimida en el rango de espesor de 50-200 nm, seguido por una galvanoplastia rápida de cobre hasta un espesor total de 0.5 - 3 µm. Opcionalmente, una primera capa de unión de cromo o de níquel-cromo puede depositarse a vacío antes del depósito de las primera capa simiente de cobre. Subsiguientemente, es laminada una resina fotosensible tal como aquella disponible bajo el nombre comercial de SF320 ó SF310 de MacDermid sobre el segundo lado (sin metalizar) de la película de poliimida. Se forma un patrón a la resina fotosensible para definir aberturas de vías por exposición a luz ultravioleta (UV) a través de una fotoherramienta o máscara, después se revela con una solución acuosa al 0.75% de carbonato de sodio para obtener la imagen deseada del patrón de vías . Las vías se forman por grabado químico de la película de poliimida de su segundo lado usando una solución de KOH al 35-55% calentada hasta una temperatura de 70-95 °C. La primera capa de cobre aplicada por galvanoplastia rápida sirve como un tope de grabado químico para el grabado químico de las vías . La capa de resina fotosensible es removida después de que las vías son grabadas químicamente . Una vez que se forman las vías, una segunda capa de cromo o de Ni-Cr se aplica por bombardeo químico sobre el segundo lado de la película de poliimida (incluyendo en las aberturas de vías) hasta un rango de espesor de aproximadamente 5-30 nm. Después se aplica por bombardeo iónico una segunda capa simiente de cobre sobre la segunda capa de unión de cromo hasta un espesor de aproximadamente 50-200 nm. Una resina fotosensible es laminada a la primera capa de cobre aplicada por galvanoplastia rápida y después, la segunda capa simiente de cobre se aplica por galvanoplastia con cobre para formar una segunda capa de cobre por galvanoplastia rápida con un espesor de aproximadamente 0.5 - 3 µm. La resina fotosensible es laminada a la segunda capa delgada de cobre y se le forma un patrón para definir circuitos (trazas o conductores, almohadillas de adhesión y similares) y entradas de vías por exposición a luz UV a través de una fotoherramienta o máscara, después se revela con una solución acuosa al 75% de carbonato de sodio para obtener una imagen deseada del patrón de circuitos . Posteriormente se aplica cobre por galvanoplastia sobre la segunda capa de cobre aplicada por galvanoplastia rápida para formar los conductores de circuitos finales y el cobre tapona las vías hasta un espesor de aproximadamente 20-40 µm. o Una solución de KOH diluida al 3-8% se usa para remover la resina fotosensible de ambos lados de la película dieléctrica. Una solución para grabado químico disponible de PERMA-ETCH de Electrochemical Inc . , se usa entonces para grabar químicamente todo el cobre expuesto en ambos lados de la poliimida que revela una superficie del metal galvanizado que rellena la vía (el cual se convertirá en la superficie superior de las protuberancias) en el primer lado de las razas de circuitos dieléctricos y discretos sobre el segundo lado del dieléctrico de poliimida. Los conductores de circuitos de cobre se conectarán con las vías, que son taponadas con cobre sólido durante el proceso de galvanoplastia. Una resina fotosensible es laminada al lado del circuito de cobre sobre el segundo lado de la película dieléctrica como una capa protectora seguida por grabado químico dieléctrico de todo el lado de la poliimida usando una solución de KOH al 35-55% a 70-95°C para reducir la totalidad del espesor de ' la película de poliimida de un espesor original de aproximadamente 50 µm hasta un espesor final de aproximadamente 20 µm. Alternativamente, se puede aplicar una segunda capa de resina fotosensible al primer lado de la poliimida y formarse un patrón para definir áreas específicas en donde va a adelgazarse la película dieléctrica. La altura de las salida de las vías de cobre permanece sin cambio durante el grabado químico de la poliimida. Por lo tanto, sobresalen protuberancias de cobre de 30 µm de alto de la superficie de poliimida grabada químicamente a través del resto de la película de poliimida de 20 µm de espesor y se conecta por medio de los conductores de circuito de cobre sobre el lado de los circuitos . Todas las protuberancias de cobre tienen substancialmente la misma altura, lo cual está determinado por el espesor original de la película dieléctrica. Puede aplicarse cobre adicional por galvanoplastia para aumentar ligeramente la altura de la protuberancia y formar tapas que aumentan el espesor total en 0.5-2 µm. Subsiguientemente, puede aplicarse por galvanoplastia una capa de níquel sobre la protuberancia de cobre expuesta a partir de una solución de sulfamato de níquel que contiene aproximadamente 300 gramos de sulfamato de níquel por litro, a 0.0215 amperios por centímetro cuadrado (20 amperios por pie cuadrado) hasta un espesor de aproximadamente 3 µm. Finalmente puede aplicarse por galvanoplastia una capa superficial de oro sobre la capa de níquel a partir de una solución de cianuro de oro que contiene aproximadamente 1.7 onzas Troy de oro por galón de solución de cianuro de oro, a 0.003 amperios por centímetro cuadrado (3 amperios por pie cuadrado) hasta un espesor de aproximadamente 1 µm. EJEMPLO Se proveyó una película de poliimida de 50 µm, disponible bajo el nombre comercial de APICAL 2HP de Kaneka, Tokio, Japón, y con una capa de cobre de 3 µm de espesor laminada a un primer lado de la película de poliimida. Se formaron vías de 25 µm de diámetro a través del laminado por ablación con un láser YAG. Se aplicó una capa de resina fotosensible de 38 µm (SF315 proveída por MacDermid de Wterbury, CT) al segundo lado de la película dieléctrica, que cerró uno de los extremos de las vías. Una suspensión conductora de carbón disponible bajo e nombre comercial de SHADOW CONDUCTIVE COLLOID 2 de Electrochemical Inc., Maple Plain, MN) se aplicó en un baño por inmersión a las paredes laterales de las vías . Subsiguientemente se laminó una capa adicional de resina fotosensible sobre el primer lado del substrato. Se formó un patrón en la resina fotosensible para definir razas de circuitos y características de espacios al exponerse a luz ultravioleta a través de una fotoherramienta o máscara, y después se reveló con una solución acuosa de carbonato de sodio al 75% para, obtener la imagen deseada del patrón de circuitos . Después se formó por galvanoplastia una capa de cobre de 15 µm de espesor a partir de una solución de sulfamato de cobre sobre la capa simiente para rellenar la vía y formar una capa de tracas sobre el primer lado del laminado.

Se utilizó una solución de KOH aproximadamente al 3-5% para remover la resina fotosensible de ambos lados del substrato con patrones. Se usó PERMA-ETCH de Electrochemical Inc. para grabar químicamente el cobre aplicado por galvanoplastia sobre el primer lado y aproximadamente cobre aplicado por galvanoplastia de 3 µm de espesor del segundo lado de las vías . Ahora se expuso la superficie de poliimida después de removerse el primer lado de cobre . Se laminó una resina fotosensible al primer lado del substrato con trazas de circuitos sobre el mismo para proteger el primer lado, seguido por grabado de la película de poliimida usando aproximadamente solución de KOH al 45% a aproximadamente 90 °C para reducir le espesor global de la película de poliimida desde aproximadamente 50 µm hasta aproximadamente 20 µm (una secuencia de proceso alterna podría incluir la provisión de una capa adicional de resina fotosensible sobre el segundo lado del substrato con patrones, formación de imágenes y formación de patrones de la capa de resina fotosensible para producir una poliimida parcialmente adelgazada en regiones selectivas como se muestra en la figura 2g) . Esta etapa de grabado químico parcial expuso el lado inferior del cobre que se había aplicado por galvanoplastia en la vía, formando de esta manera una protuberancia de cobre sobresaliendo a una altura de 30 µm de la superficie dieléctrica de la poliimida (puede aplicarse por galvanoplastia cobre adicional para incrementar ligeramente la o altura de la protuberancia y para conformar una forma de hongo con aproximadamente 0.5-2 µm de espesor total) . Subsiguientemente, se aplicó níquel por galvanoplastia sobre la protuberancia de cobre expuesta a partir de una solución de sulfamato de níquel a 0.0215 amperios por centímetro cuadrado (20 amperios por pie cuadrado) hasta un espesor de aproximadamente 3 µm. Después de aplicó oro por galvanoplastia sobre el níquel a partir de una solución de cianuro de oro a 0.003 amperios por centímetro cuadrad (3 amperios por pie cuadrado) hasta un espesor de aproximadamente 1 µm. Se produjo un número de arreglos de protuberancias de cobre conductoras en una película dieléctrica flexible usando el proceso descrito anteriormente. Los diámetros de las protuberancias de aproximadamente 75 µm (0.75 mm) a aproximadamente 125 µm (1.25 mm) se revelaron para protuberancias con un perfil redondeado Se produjeron otras protuberancias con diámetros de aproximadamente 150 µm (1.50 mm) a aproximadamente 200 µm (2.0 mm) con superficies substancialmente planas que ofrecieron áreas superficiales mayores para contacto con conectores coincidentes . El reenchapado se usa para formar el perfil redondeado mientras que el perfil plano puede formarse eliminando la etapa de reenchapado. El espaciamiento entre protuberancias, o independientemente del tamaño o forma, varió de aproximadamente 125 µm (1.25 mm) a aproximadamente 250 µm (2.5 mm) La altura de las protuberancias de varias muestras de arreglos de protuberancias se midió usando un medidor de perfil disponible bajo el nombre comercial de DEKTAK de Veeco/Sloan Technology, Sata Bárbara, CA. Las mediciones indicaron una altura de protuberancias uniforme y una superficie del substrato dieléctrico plana. Las exploraciones del medidor de perfil de muestras de protuberancias superiores planas arrojaron alturas de aproximadamente 25 µm (0.25 mm) . Aquellos con experiencia en la técnica apreciarán, en vista de la presente descripción, que pueden hacerse cambios a las modalidades descritas aquí sin alejarse del espíritu y alcance de la presente invención. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (27)

1. REIVINDICACIONES
2. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un proceso para formar una protuberancia conductora unida a una película dieléctrica, caracterizado porque el proceso comprende : proveer una película dieléctrica que tiene un primer lado, un segundo lado y al menos una vía rellenada mediante un tapón de metal que tiene una superficie plana expuesta a ese primer lado de la película dieléctrica; grabar químicamente de manera controlada la película dieléctrica alrededor de la superficie plana del tapón de metal para proporcionar una película dieléctrica que tiene una proyección metálica que sobresale de la misma. 2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque un arreglo de vías se rellena con tapones de metal y el grabado químico controlado proporciona un arreglo de proyecciones metálicas coplanares .
3. 3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque un arreglo de vías se rellena con tapones de metal y el grabado químico controlado proporciona un arreglo de proyecciones metálicas rodeadas por una máscara dieléctrica.
4. 4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende depositar meta sobre la proyección metálica para producir la protuberancia conductora extendiéndose hacia fuera desde la proyección metálica para cubrir una porción de la superficie grabada químicamente .
5. 5. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la película dieléctrica comprende un polímero seleccionado del grupo que consiste de polímeros de policarbonato, polímeros de cristal líquido y copolímeros de poliimida incluyendo unidades estructurales de éster carboxílico en la estructura polimérica.
6. 6. El proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque los polímeros de cristal líquido se seleccionan del grupo que consiste de copolímeros que contiene p-fenilentereftalamida y copolímeros que contienen ácido p-hidrobenzoico .
7. 7. El proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque los copolímeros de poliimida comprenden el producto de reacción de monómeros incluyendo p-fenilén bis (monoéster anhídrido de ácido trimelítico) .
8. 8. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el grabado químico controlable de la película dieléctrica emplea un reactivo de abrasión química incluyendo hidróxido de metal alcalino .
9. 9. El proceso de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el reactivo de grabado químico incluye además una amina.
10. 10. El proceso de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el hidróxido de metal alcalino es hidróxido de potasio y la amina es etanolamina.
11. 11. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de proporcionar una película dieléctrica que tiene un primer lado y un segundo lado, al menos una vía rellenada mediante un tapón de metal que tiene una superficie plana expuesta al primer lado de la película dieléctrica comprende: aplicar una capa tope a al menos el primer lado de la película dieléctrica, la capa tope tiene un lado inferior en contacto con el primer lado de la película dieléctrica; formar una cavidad en la película dieléctrica que se extiende a través de la película dieléctrica desde el segundo lado de la película dieléctrica hasta la capa tope; depositar material conductor para formar un tapón conductor en esa cavidad; remover la capa tope del primer lado de la película dieléctrica para exponer una superficie del tapón conductor.
12. 12. El proceso de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque adicionalmente comprende depositar metal sobre la protuberancia conductora de tal forma que se extiende en las direcciones x e y para cubrir una porción de la superficie dieléctrica grabada químicamente.
13. 13. El proceso de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque un arreglo de cavidades se rellena con tapones de metal y el grabado químico controlado proporciona un arreglo de proyecciones metálicas coplanares.
14. 14. El proceso de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque un arreglo de cavidades es rellenado con tapones de metal y el grabado químico controlado proporciona un arreglo de proyecciones metálicas rodeado por una máscara dieléctrica.
15. 15. El proceso de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la capa tope es una capa de metal.
16. 16. El proceso de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la capa tope es una capa de metal aplicada por galvanoplastia rápida.
17. 17. El proceso de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la película dieléctrica comprende un polímero seleccionado del grupo que consiste de polímeros de cristal líquido, policarbonatos y copolímeros de poliimida incluyendo unidades estructurales de éster carboxílico en la estructura polimérica.
18. 18. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porgue la etapa de proveer una película dieléctrica que tiene un primer lado y un segundo lado, y al menos una vía rellenada mediante un tapón de metal que tiene una superficie plana expuesta al primer lado de la película dieléctrica comprende : formar una abertura en la película dieléctrica que se extiende a través de la película dieléctrica desde el primer lado hasta el segundo lado de la película dieléctrica; aplicar una capa tope al segundo lado de la película dieléctrica de tal manera que la abertura se cierra por medio de la capa tope del lado de la abertura adyacente al segundo lado, formando así una cavidad; depositar material conductor para formar un tapón conductor en esa cavidad; remover la capa tope del segundo lado de la película dieléctrica para exponer una superficie del tapón conductor.
19. 19. El proceso de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque adicionalmente comprende depositar metal sobre la protuberancia conductora de tal manera que se extiende hacia fuera en las direcciones x e y para cubrir una porción de la superficie dieléctrica grabada químicamente.
20. 20. El proceso de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque un arreglo de cavidades se rellenan con tapones de metal y el grabado químico controlado proporciona un arreglo de proyecciones metálicas coplanares .
21. 21. El proceso de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque un arreglo de cavidades se rellenan con tapones de metal y el grabado químico controlado proporciona un arreglo de proyecciones metálicas rodeadas por una máscara dieléctrica.
22. 22. El proceso de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la capa tope es una capa de resina polimérica.
23. 23. El proceso de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la película dieléctrica comprende un polímero seleccionado del grupo que consiste de polímeros de policarbonato, polímeros de cristal líquido y polímeros de poliimida incluyendo unidades estructurales de éster carboxílico en la estructura polimérica.
24. 24. Un artículo para proporcionar una conexión eléctrica entre al menos un par de componentes electrónicos, caracterizado porque el artículo comprende: una película dieléctrica que tiene un primer lado, un segundo lado y al menos una vía rellenada con metal, la película dieléctrica tiene adicionalmente una porción de película grabada químicamente sobre al menos el primer lado, la porción de película grabada químicamente incluye una superficie grabada químicamente adyacente a la vía rellenada con metal; y una protuberancia conductora que se extiende hacia arriba desde al menos una vía rellenada con metal en el primer lado de la película dieléctrica, la protuberancia conductora proporciona una conexión eléctrica a uno del al menos un par de componentes electrónicos .
25. 25. El artículo de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la protuberancia conductora se extiende hacia fuera en las direcciones x e y desde el la al menos una vía rellenada con metal para cubrir una porción de esa superficie grabada químicamente.
26. 26. El artículo de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque comprende un arreglo de protuberancias coplanares .
27. 27. El artículo de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el arreglo de protuberancias coplanares está rodeado por la película dieléctrica grabada químicamente de manera parcial formando así una máscara no conductora alrededor de las protuberancias conductoras.