TR201802555T4 - Dielektrik substratlar üzerine iletken polimerlerin depo edilmesine yönelik bileşim ve yöntem. - Google Patents

Abstract

Buluş, dielektrik substratlar üzerine iletken polimerlerin depo edilmesine yönelik bir bileşim ve yöntemle ilgilidir. Buluş özellikle, bir dielektrik substratın yüzeyinin metallenmesine ve ayrıca, baskılı devre kartlarının (PCB) üretiminde yaygın olarak kullanılan dielektrik substratlarda delinen açık delikler ve mikro kanalların yüzeyinin metallenmesine yönelik bir proseste kullanılan bir bileşim ve yöntemle ilgilidir.

Description

TARIFNAME DIELEKTRIK SUBSTRATLAR ÜZERINE ILETKEN POLIMERLERIN DEPO EDILMESINE YÖNELIK BILESIM VE YÖNTEM Bulus, dielektrik substratlar üzerine iletken polimerlerin depo edilmesine yönelik bir bilesim ve yöntemle ilgilidir. Bulus özellikle, bir dielektrik substratin yüzeyinin metallenmesine ve ayrica, baskili devre kartlarinin (PCB) üretiminde yaygin olarak kullanilan dielektrik substratlarda delinen açik delikler ve mikro kanallarin yüzeyinin metallenmesine yönelik bir proseste kullanilan bir bilesim ve yöntemle ilgilidir.

Elektrigi ileten polimerlerin bir dielektrik polimerik reçine substratinin metallenmesinde kullanimi, Hupe ve digerleri (U.S. 5,194,313 sayili belge) tarafindan PCB üretiminde epoksi reçine substratlarinin metallenmesiyle iliskili olarak ifsa edilmistir. Bu belgede açiklanan yöntem, polimerik reçine substratinin açikta kalan yüzeylerinin permanganat gibi oksitleyici bir maddeyle oksidasyonunu ve daha sonra, polimerlesebilen bir heterosiklik aromatik molekülü ve bir asidi içeren bir katalizör çözeltisinden iletken bir polimerin depo edilmesini içermistir. Katalizör bilesimindeki örnek heterosiklik aromatik moleküller pirrol, furan ve tiyofen seklinde olmustur. Heterosîklik aromatik moleküller polimerik reçine substratinin açikta kalan oksitlenmis yüzeyleri üzerinde polimerlesmis ve depo edilen polipirrol, polifuran veya politiyofen epoksi reçine substratinin açikta kalan yüzeylerini elektriksel olarak iletken hale getirmistir. Iletken polimerler tarafindan saglanan iletkenligin, dielektrik yüzeyler üzerine elektrolitik bakir kaplama yapilmasi amaciyla kullanilmasi mümkün olmustur. Örnegin proses, bakir giydirilmis bir Iaminatta delinen açik deliklerin açikta kalan yan duvarlarinin sonradan bakirla kaplanmak Üzere elektrigi iletir hale getirilmesi amaciyla kullanilmistir.

Avantajli bir durum olmak üzere, oksidasyon adimi epoksi reçinesinin açikta kalan alanlari, yani delinen açik deliklerin yan duvarlari için seçici olmus ve bakir Iaminati polimerlesmeye karsi katalîtik hale getirmemistir.

Jonas ve digerleri (U.S. 5,403,467 sayili belge), polimerik reçine substratlarinin elektrolitik bakir kaplamaya yatkin hale getirilmesinde kullanilmaya yönelik spesifik bir iletken polimer olan poli(3,4- etilendioksitiyofen)'i (PEDOT) ifsa etmistir. Günümüzde uygulandigi haliyle, plastik substratlardaki açik deliklerin ve mikro kanallarin metallenmesi birkaç adimi içermektedir: Delme, kosullandirma, durulama, oksitleme, durulama, katalize etme, durulama ve kaplama.

PEDOT'a alternatif olarak, dielektrik yüzeylerin sonraki elektrolitik metal kaplama için elektriksel olarak iletken hale getirilmesi amaciyla polianilin (PAni) kullanilabilmektedir.

EP 1 897 974 A sayili belgede, örnegin PWB'lerdeki açik deliklerin iç yüzeyi gibi bir substrat yüzeyi üzerinde birinci bir iletken tabakanin olusturulmasi amaciyla iletken polimerler kullanilarak, bir dielektrik substrata ait bir yüzeyin elektrolitik olarak kaplanmis bakirla metallenmesine yönelik bir proses ifsa edilmektedir. Ayrica US 5,194,313 sayili belge, elektrikli kaplama veya elektriksiz kaplama yoluyla en az bir elektrigi ileten tabakayla istege bagli olarak her iki tarafinda donatilan ve iletken bir metal tabakasiyla kaplanmamis olan yüzeyler üzerinde de bir metal tabakasina yer veren, polimerik bir substrat malzemesini veya bir seramik malzemesini temel alan açik deligi kaplanmis tek tabakali veya çok tabakali baskili devre kartlarinin üretilmesine yönelik bir prosesi açiklamakta olup söz konusu prosesin özelligi, a) substrat yüzeylerinin oksitleyici aktiviteye sahip bir çözelti içinde ön isleme tabi tutulmasi, b) kalan çözeltinin durulama yoluyla uzaklastirilmasinin ardindan, substratin polimerik veya kopolimerik formda elektrigi ileten en az bir monomeri ve daha belirgin bir ifadeyle pirrol, furan, tiyofen veya bunlarin türev(ler)ini barindiran bir çözeltinin içine verilmesi, c) substratin daha sonra asidik bir çözeltiye transfer edilmesi ve burada elektrigi ileten polimerik bir tabakanin ve daha belirgin bir ifadeyle polimerlesmis veya kopolimerlesmis pirrol, furan, tiyofen veya türev(ler)ine ait elektrigi ileten polimerik bir tabakanin olusturulmasi ve bunun ardindan arzu edilmesi veya gerekli olmasi halinde, herhangi bir artik çözeltinin durulama yoluyla uzaklastirilmasi ve galvanik veya elektriksiz metallemenin gerçeklestirilmesidir. Ayrica diger kaplama prosedürlerinin örnegin US mümkündür.

Klasik prosesler örnegin PCB üretiminde kullanilan tipteki epoksi reçineleri gibi dielektrik substrat yüzeylerinin metallenmesinde etkili olmakla birlikte, prosesin ve içerdigi bireysel adimlarin optimize edilmesi yönünde firsatlar mevcuttur. Örnegin, iletken polimerlerin depo edilmesiyle ilgili olarak bu alanda bilinen karsilik gelen bilesim ve prosesler, yalnizca sinirli bir ömre ve stabiliteye sahiptir ve dolayisiyla, kullanilmis bilesimlerin örnegin bes ila yedi gün gibi nispeten kisa araliklarla taze bilesimlerle degistirilmesine ihtiyaç duyulmaktadir.

Diger yönleri arasinda bulusun bir amaci özellikle, dielektrik yüzeylerin metallenmesine yönelik bir proseste iletken polimerlerin dielektrik substratlar üzerine depo edilmesine yönelik olan ve artiriimis bir ömre ve stabiliteye sahip bulunan iyilestirilmis bir bilesimin temin edilmesidir. Ayrica bulusun bir yönü, bir metalin elektrolitik olarak depo edilmesi yoluyla bir dielektrik substratin yüzeyinin metallenmesine yönelik iyilestirilmis bir prosesin temin edilmesidir.

Sasirtici bir biçimde, bir dielektrik substratin yüzeyi üzerinde elektrigi ileten polimerlerin olusturulmasina yönelik olan ve X'in 0, S veya N oldugu ve R1 ve R2'den her birinin bagimsiz olarak hidrojen, bir halojen, 1 ila 8 karbon atomuna sahip degistirilmis veya degistirilmemis bir alkil grubu, 1 ila 8 karbon atomuna sahip degistirilmis veya degistirilmemis bir alkoksi grubu oldugu seklindeki yapiya sahip, elektrigi ileten bir polimeri olusturabilen en az bir polimerlesebilir heterosiklik aromatik monomeri, bir emülgatörü ve bir asidi içeren, ayrica Iityum iyonlari, sodyum iyonlari, alüminyum iyonlari, berilyum iyonlari, bor iyonlari ve indiyum iyonlarindan olusan gruptan seçilen en az bir metal iyonuna yer veren ve asidin bir polimerik sülfonik asit veya bir polimerik sülfonik asit tuzu olmasi ve metal iyonunun 0.002 mol/L ile 0.8 mol/L arasindaki bir konsantrasyonda mevcut bulunmasi ve emülgatörün bir sülfopropillenmis polialkoksillenmis ß-naftol veya bunun bir tuzu seklinde olmasiyla nitelendirilen bir bilesimin, bu alanda bilinen bilesimlere kiyasla anlamli ölçüde artirilan bir ömre sahip bulundugu saptanmistir.

Bir metalin elektrolitik olarak depo edilmesi yoluyla bir dielektrik substrata ait bir yüzeyin metallenmesine yönelik prosesle ilgili olarak, asagidaki adimlari içeren bir prosesin artan bir verimi ve özellikle artan bir yanal metal gelisme hizini gösterdigi saptanmistir: Substrat bir dielektrik substratin yüzeyi üzerinde elektrigi ileten polimerlerin olusturulmasina yönelik olan ve iletken bir polimeri olusturabilen en az bir polimerlesebilir monomeri, bir emülgatörü ve bir asidi içeren ve Iityum iyonlari, sodyum iyonlari, alüminyum iyonlari, berilyum iyonlari, bizmut iyonlari, bor iyonlari ve indiyum iyonlarindan olusan gruptan seçilen en az bir metal iyonuna yer vermesiyle nitelendirilen bir bilesimin içine daldirilarak dielektrik substratin yüzeyi üzerinde elektrigi ileten bir polimerin olusturulmasi ve söz konusu elektrigi ileten polimerin üzerine bir metalin elektrolitik olarak depo edilmesi.

Bulusun bir yapilanmasinda Iityum iyonlari, sodyum iyonlari, alüminyum iyonlari, berilyum iyonlari, bor iyonlari ve indiyum iyonlarindan olusan gruptan seçilen iyonlar, bir dielektrik substratin yüzeyi üzerinde elektrigi ileten polimerlerin olusturulmasina yönelik bir bilesime ilave edilmektedir. Sasirtici bir biçimde, bu iyonlarinin ilave edilmesinin de bilesimdeki polimerlesebilir monomerlerin iletken olmayan oligomerleri olusturma egilimini anlamli ölçüde azalttigi saptanmistir. Bu, bilesimin ömrünü artirmaktadir. Ayrica lityum iyonlari, sodyum iyonlari, alüminyum iyonlari, berilyum iyonlari, bizmut iyonlari, bor iyonlari ve indiyum iyonlarindan olusan gruptan seçilen iyonlarin, yüzey üzerinde elektrigi ileten polimerlerin olusturulmasina yönelik bilesimin ömrünün tamami süresince, elektrolitik metal depo etme sirasindaki ortalama yanal metal gelisme hizini en az %SO'Iik bir faktörle artirdigi saptanmistir. iyonlar bilesimde 0.001 mol/L ile çözünürlük limiti arasindaki, tercihen 0.002 mol/L ile 0.8 mol/L arasindaki ve daha fazla tercih edilen durumda 0.04 mol/L ile 0.4 mol/L arasindaki bir konsantrasyonda mevcut bulunabilmektedir.

Katalizör bilesimine dahil edilmeye elverisli asitler arasinda sülfürik asit, fosforik asit, sülfonik asit, alkil sülfonik asitler, polimerik sülfonik asitler (tercihen polistiren sülfonik asit), polifosforik asit, izetiyonik asit, sülfosuksinik asit, ariI sülfonik asitler (örnegin p-toluen sülfonik asitler) ve bunlarin tuzlari yer almaktadir. Asit, yaklasik 0.1 g/L ile yaklasik 50 g/L arasindaki bir konsantrasyonda ilave edilebilmektedir. Bulusun özellikle tercih edilen bir yapilanmasinda, asit bir polimerik asit ve örnegin polistiren sülfonik asit seklindedir. Yine bulusun baska bir yapilanmasinda, bilesim 2 25.000 Da ve en fazla tercih edilen durumda 2 100.000 Da seklindeki bir ortalama moleküler agirliga sahip bir polimerik asidi içermektedir. Bulusun özellikle tercih edilen bir yapilanmasinda, polimerik asit 2 200.000 Da seklindeki bir ortalama moleküler agirliga sahiptir. Sasirtici bir biçimde, bu spesifik aralik dahilindeki bir ortalama moleküler agirliga sahip bir polimerik asidin kullanilmasinin, bilesimdeki polimerlesebilir monomerlere ait iletken olmayan oligomerlerin olusumunun, teknigin bilinen durumundaki bilesimlere kiyasla %50'nin üzerindeki bir faktörle azaltilmasini destekledigi ve bunu yaparken, substrat yüzeyi üzerinde amaçlanan iletken polimer yapilarinin olusumunu olumsuz yönde etkilemedigi saptanmistir. Oligomerlerin azalan olusumu, bilesimin ömrünü dogrudan en az iki kat artirmaktadir. Bu, kaplama kenari üzerindeki bilesimin tazelenmesi veya degistirilmesi ihtiyacini azaltmakta, bu ise azalan maliyetler nedeniyle dogrudan ekonomik fayda ve ayrica azalan atik nedeniyle ekolojik fayda saglamaktadir. Bulusa uygun bilesimin tercih edilen bir yapilanmasinda, asit bilesime bir tuz halinde ve tercihen Iityum, sodyum, alüminyum, berilyum, bizmut, bor ve indiyumdan olusan gruba ait bir metalin bir tuzu olarak ilave edilmektedir. Asidin metal tuzlarindan biri halinde ilave edilmesi, bulusa uygun bilesimde gerekli iki bilesenin, yani metal iyonlari ile asidin bir kerede ilave edilmesine olanak tanidigi için yararlidir.

Yine diger bir yapilanmada Iityum iyonlari, sodyum iyonlari, alüminyum iyonlari, berilyum iyonlari, bizmut iyonlari, bor iyonlari ve indiyum iyonlarindan olusan gruba ait iyonlarin örnegin manganez iyonlari gibi diger metal iyonlariyla bir araya getirilmesinin yararli oldugu saptanmistir. Bu amaçla, bu tür iyonlara ait bir kaynak, örnegin bir manganez tuzu bulusa uygun bilesime ilave edilebilmektedir.

Bu ilave iyonlar 0.5 mol/L'ye kadar, tercihen 0.1 mol/L'ye kadar ve daha fazla tercih edilen durumda 0.05 mol/L'ye kadar bir konsantrasyonda eklenebilmektedir.

Bulusa uygun bilesim, elektrigi ileten bir polimerin olusturulmasina yönelik polimerlesebilir bir monomeri, örnegin polimerlesebilir heterosiklik aromatik molekülü ve yukarida ifade edildigi gibi bir asidi içermektedir. Bu monomerler, bir dielektrik substratin bulusa uygun bilesime temas ettirilmeden önce islemden geçirildigi bir baslatici çözeltide yer alan bir oksidanla reaksiyona girebilmektedir. Bu tür bir oksidan örnegin, permanganat içeren bir baslatici çözeltiden depo edilen manganez (IV) oksit seklinde olabilmektedir. Asit, heterosiklik aromatik molekülün tercihen polimerik bir reçine substrati seklinde olan dielektrik substrata ait oksitlenmis yüzey üzerindeki polimerlesmesini katalize etmekte, böylece yüzey üzerinde elektrigi ileten bir polimerin olusmasini saglamaktadir. Heterosiklik aromatik molekül, asagidaki yapiya sahip bir siklopentadien (yani iki tane çift baga sahip 5 üyeli halka) heterosiklik halkasindan türetilebilmektedir: Burada X 0, S veya N'dir ve R1 ve R2'den her biri bagimsiz olarak hidrojen, bir halojen, 1 ila 8 karbon atomuna sahip degistirilmis veya degistirilmemis bir alkil grubu, 1 ila 8 karbon atomuna, örnegin 1 ila 4 karbon atomuna sahip degistirilmis veya degistirilmemis bir alkoksi grubudur. Degistirilmis veya degistirilmemis alkoksi grubu 5 üyeli heterosiklik halkaya oksijen atomu üzerinden baglanabilmektedir. Ayrica R1 ve R2 birlikte, 3 veya 4 karbon atomuna sahip degistirilmis veya degistirilmemis bir alkil grubu vasitasiyla ya da 1 veya 2 karbon atomuna sahip degistirilmis veya degistirilmemis bir alkildioksi grubu vasitasiyla bes üyeli bir halkayi ya da alti üyeli bir halkayi olusturabilmektedir. Degistirilmis veya degistirilmemis alkildioksi grubu 5 üyeli heterosiklik halkaya oksijen atomlari üzerinden baglanabilmektedir. Tercihen heterosiklik aromatik molekül, iyi iletkenligî ve islenebilirligi nedeniyle degistirilmis veya degistirilmemis bir tiyofen (X sülfürdür) olabilmektedir.

Tercih edilen bir substitüen, 5 üyeli tiyofen halkasina iki oksijen atomu üzerinden baglanan ve böylece, yapinin 5 üyeli bir halkayi ve 6 üyeli bir halkayi içeren birlestirilmis bir halka sistemine yer vermesini saglayan degistirilmemis bir etilendioksi grubudur. 3,4-etilendioksitiy0fen adiyla bilinen bu malzeme, mükemmel iletkenliginden ötürü tercih edilen bir elektrigi ileten polimer olan poli(3,4- etilendioksitiyofen) halinde polimerlesmektedir. Tercih edilen 3,4-etilendioksitiyofenin yapisi asagida gösterilmektedir: Asagida bulusa uygun bilesim, katalizör bilesimi olarak da anilacaktir.

Emülgatörlerle ilgili olarak, bulusa uygun bilesim sülfopropillenmis polialkoksillenmis ß-naftol veya bunun bir tuzunu içermektedir. Iyonik olmayan yüzey aktif maddelerin makul ölçüde iyi islev gösterdigi ortaya konulmus olmakla birlikte, anyonik yüzey aktif maddelerin eklenmesi bilesimdeki polimerlesebilir monomerlere ait iletken olmayan oligomerlerin olusumunun azaltilmasini desteklediginden, anyonik yüzey aktif maddeler tercih edilmektedir. Uygun anyonik emülgatörler örnegin anyonik poliarilfenolalkoksilatlar ve bunlarin tuzlari ya da anyonik sülfopropillenmis polialkoksillenmis ß-naftoller ve bunlarin tuzlari seklindedir.

Bulusa uygun olmayan bir emülgatör, Rhodia S.A. sirketinden Soprophor 40 384 adi altinda ticari olarak temin edilebilen ve asagidaki formüle uygun bir moleküler yapiya sahip olan bir üründür: CH3 CH3 Bulusa uygun olmayan baska bir emülgatör, Rhodia S.A. sirketinden Soprophor DSS/15 adi altinda ticari olarak temin edilebilen ve poli(0ksi-1,2-etanediil)alfa.-sülfo-.omega.-[bis(1-fenileti|)fenoksi]- amonyum tuzuna karsilik gelen bir bilesiktir. Özellikle tercih edilen baska bir emülgatör, Raschig GmbH sirketinden RALUFON NAPE 14 90 adi altinda ticari olarak temin edilebilen ve asagidaki formüle uygun bir moleküler yapiya sahip olan bir Genel olarak, emülgatör bulusa uygun bilesimde 0.1 mL/L ila 200 mL/L araliginda, tercihen 5 mL/L ile 100 mL/L arasindaki bir aralikta ve daha fazla tercih edilen durumda 10 mL/L ile 50 mL/L arasindaki bir aralikta yer alabilmektedir.

Mevcut bulus, dielektrik substratlarin açikta kalan yüzeylerinin, örnegin PCB üretiminde yaygin olarak kullanilan polimerik reçine substratlarinda delinen açik delikler ve mikro kanallarin yan duvarlarinin metallenmesinde yararli olan katalizör bilesimlerinin kesfinden kaynaklanmaktadir. Bu bulusa iliskin asagidaki açiklama delinen açik delikler ve mikro kanallarin yan duvarlarinin metallenmesine odaklanmakla birlikte, mevcut bulusa uygun metalleme prosesi genel olarak dielektrik substratlarin metallenmesi konusuna da uygulanabilir özelliktedir. Örnegin metalleme prosesi, tek veya çift bakir dielektrik substratin bir veya her iki tarafinin metallenmesi amaciyla kullanilabilmektedir.

Katalizör bilesimleri, klasik metalleme proseslerinde bilinenlerden farkli ve siklikla daha basit kimyalarla nitelendirilmekte ve klasik metalleme proseslerine kiyasla daha az sayida adimi ve daha yüksek akim yogunluklarini kullanan metalleme proseslerinde faydali olmaktadir. Bütün bu eslik eden avantajlar daha az çözelti israfi, daha yüksek verimlilik ve daha yüksek kaliteli bir kaplanmis PCB ürünüyle sonuçlanan bir metalleme prosesini temin etmektedir.

Bulusa uygun katalizör bilesiminin kullanilabildigi metalleme prosesi, herhangi bir dielektrik substrat malzemesine uygulanabilir özelliktedir, Baskili devre kartlari için uygun substrat malzemeleri arasinda örnegin, fiber takviyeli epoksi reçine substratlari (yani isi ve basinç altinda isiyla sertlesen bir reçineyle birbirine baglanan lifli malzeme tabakalari) yer almaktadir. Genel olarak bir epoksi reçine substrati, bir epoksi-reçine sistemiyle baglanan sürekli telli bir cam bezini içermektedir. Epoksi reçine substratlarinin Özel örnekleri arasinda asagidakiler yer almaktadir: Cam lifli bez tabakalariyla takviye edilmis epoksi reçinesini içeren bir substrat olan G-10; G-10'a benzer kendinden yok olan bir substrat olan FR-4; bir cam bezi ve epoksi karisimi olan G-11 ve G-11'in aleve dirençli bir versiyonu olan FR-5.

FR-4 substratlari, Rogers Corporation'dan (Chandler, AZ) temin edilebilenler gibi seramik parçaciklariyla takviye edilebilmektedir. Diger reçineler arasinda polifenilen eter, siyanat ester ve bismaleimid/triazin yer almaktadir.

Metallemeye yönelik substrat halinde kullanilabilen ek dielektrik malzemeler arasinda seramikler, cam, Teflon, cam lifi takviyeli Teflon, seramik takviyeli Teflon, polistiren ve poliimid (esnek levha uygulamalari için) yer almaktadir.

Yukarida açiklanan malzemelere ek olarak, substrat örnegin silisyum, Si02 veya galyum arsenid gibi yari iletken bir malzemeyi ya da alüminyum oksit, titanyum veya zirkonyum gibi bir inorganik oksidi içerebilmektedir.

Bir PCB substratinin üretilmesi için, yukarida açiklanan dielektrik substratlar klasik prosesler vasitasiyla, bir veya her iki taraflarinda bakir folyoyla lamine edilmektedir. Yaygin olarak kullanilan laminatlar 18 um kalinliginda bir bakir giydirmeye sahiptir. Çok tabakali devre kartlari, yukarida açiklanan substrat malzemeleri tarafindan birbirinden ayrilan ve desteklenen 16'ya kadar bakir tabakasinin istiflenmesi yoluyla olusturulmaktadir. Bakir tabakalari arasinda bir elektrik baglantisinin olusturulmasi için, PCB substratlari örnegin karbür matkap uçlari vasitasiyla ve lazerli delme yoluyla delinerek açik delikler (PCB'nin veya çok tabakali devre kartinin tüm derinligi boyunca uzanan delikler) ve kör kanallar (PCB'nin veya çok tabakali devre kartinin derinliginin yalnizca bir bölümü boyunca uzanan delikler) olusturulmaktadir. Delinen açik delikler ve kör kanallar, mevcut bulusa uygun metalleme prosesi kullanilarak metallenebilmektedir.

Alternatif olarak, bulusa uygun katalizör bilesimi, klasik bakir laminasyonu yerine yukarida açiklanan dielektrik substratlarin tüm yüzeyinin örnegin bir bakir tabakasiyla lamine edilmesine yönelik bir metalleme prosesinde kullanilabilmektedir. Mevcut bulusa uygun bilesim ve proses kullanilarak bakirin depo edilmesinin/elektrolitik olarak kaplanmasinin ardindan, PCB substrati delinerek açik delikler ve kör kanallar olusturulabilmekte ve bunlar da mevcut bulusa uygun metalleme prosesi kullanilarak metallenebilmektedir.

Yine diger bir alternatifte, bakir Iamineli bir PCB substratinda delinen açik delikler ve kör kanallarin metallenmesi, bakir bir iletken paternin olusturulmasiyla es zamanli olarak meydana gelebilmektedir.

Bir PCB'nin içindeki delikler tipik olarak karbür matkap uçlariyla delinmektedir. Çok küçük kanallar gerekli oldugu zaman, kanallar Iazerlerle olusturulabilmektedir. Lazerle delinen ve mikro kanal seklinde adlandirilan kanallar tipik olarak deligin içinde, metallenmelerinde bir güçlügü gündeme getiren alt derecede bir yüzey bitirmesine sahiptir. Bu delikler mikro kanal olarak adlandirilmaktadir.

Endüstri, 150 um'nin altindaki çaplara sahip olan ve yüksek boyut oranlarina sahip olacak sekilde genisliklerine kiyasla daha fazla derinlige sahip olabilen mikro kanallara dogru geçis yapmaktadir.

Boyut oranlari tipik olarak en az yaklasik 0.5:1 seklinde ve bazi durumlarda yaklasik 1:1'in Üzerindedir.

Bu tarifnamede boyut orani, kanal derinliginin, kanal açikliginin genisligine oranidir. Tekli PCB levhalari bakir Iaminasyonu öncesinde kontrollü derinlikle delme, lazerli delme veya ön delmeye tabi tutularak kartin tamami içinden geçmek yerine yalnizca bazi bakir tabakalarini baglayan deliklerin üretilmesi de mümkündür. Bu delikler dahili bir bakir tabakasini bir dis tabakaya bagladigi zaman kör kanal olarak ya da iki veya daha fazla dahili bakir tabakasini bagladigi zaman gömülü kanal olarak adlandirilmaktadir.

Açik deliklerin ve kör kanallarin duvarlari, mevcut bulusa uygun metalleme prosesi kullanilarak metallenebilmektedir.

Mevcut bulusa uygun bilesimin kullanildigi bir metalleme prosesi, PCB üretiminde yaygin olarak kullanilan cam lifi takviyeli epoksi reçine substratlari gibi dielektrik substratlari metalleyebilmektedir.

Proses, delinmis bir açik deligin veya mikro kanalin yan duvarinin bakirla kaplanmasi amaciyla uygulanabilir özelliktedir ve ayrica, tekli veya çiftli bakir kaplamali bir PCB substratinin üretilmesine yönelik olarak bir dielektrik substratin metallenmesinde de kullanilabilmektedir. Bir yapilanmada, iletken olmayan bir substratin elektriksel olarak iletken ve elektrolitik bakir kaplamasina yatkin hale getirilmesine yönelik adimlar sunlari içermektedir: 1. Substrat bir kosullandirma çözeltisine tabi tutularak açikta kalan yüzeyin islatilabilir hale getirilmesi yoluyla, bir dielektrik substrata ait açikta kalan bir yüzeyin (bir açik delik veya mikro kanalin bir yan duvari gibi) kosullandirilmasi, 2. suyla durulama yapilmasi, 3. dielektrik malzemenin açik delikteki ve mikro kanaldaki kosullandirilmis açikta kalan yüzeyinin bir oksidan içeren bir bilesimle oksitlenmesi, 4. suyla durulama yapilmasi, . oksitlenmis açikta kalan yüzeyin polimerlesebilir bir heterosiklik aromatik molekülü, bir asidi, bir emülgatörü ve lityum iyonlari, sodyum iyonlari, alüminyum iyonlari, berilyum iyonlari, bizmut iyonlari, bor iyonlari ve indiyum iyonlarindan olusan gruptan seçilen en az bir metal iyonunu içeren bulusa uygun bir katalizör çözeltisiyle katalize edilmesi ve böylece, dielektrik malzemenin oksitlenmis açikta kalan yüzeyi üzerine elektrigi ileten bir polimerin depo edilmesi ve bu yolla söz konusu yüzeyin elektriksel olarak iletken hale getirilmesi, 6. suyla durulama yapilmasi.

Substrat daha sonra, dielektrik substratin üzerinde elektrigi ileten polimerin yer aldigi yüzeylerinin, bir anodu ve bir elektrolitik bakir kaplama bilesimini içeren bir elektrolitik bakir kaplama banyosuna maruz birakilmasi ve harici bir elektron kaynaginin uygulanmasi yoluyla metallenebilmektedir.

Yukarida açiklanan metalleme prosesindeki kosullandirici çözelti, DE420519O sayili Alman patent basvurusunda açiklanan bilesenleri içerebilmektedir. Örnegin kosullandirici çözelti azot içeren bir heterosiklik aromatik molekülü agirlikça en az %0.001 oranindaki bir miktarda barindirabilmekte ve ayrica bir çapraz baglayiciyi ve bir pH tamponlama maddesini içerebilmektedir. Azot içeren örnek aromatik moleküller arasinda piridin, kinolin, pirrol, indol, akridin, izokinolin, piridazin, pirimidin, kinoazolin, fenazin, sinolin, piteridin, karbazol, pirazol, imidazol, triazol, benzimidazol, purin, izoindol, bunlarin türevleri ve karisimlari yer almaktadir. Örnek kosullandirici çözeltiler Enthone Inc. (West Haven, Conn.) sirketinden temin edilebilmekte ve bu çözeltiler arasinda Envision® HDI Kosullandirici E Kosullandirici 7310 yer almaktadir.

Dielektrik malzemelerin yüzeylerinin kosullandirma çözeltisine maruz birakilmasi, yüzeyleri islatilabilir hale getirerek bir sonraki adimda gerçeklestirilecek oksidasyon için kosullandirilmalarini saglamaktadir. Yaklasik 100 um'den az veya hatta yaklasik 50 um'den az olabilen küçük çaplara sahip olan ve delinmis PCB substratlarinda giderek daha yaygin hale gelen delikler ve kanallar için, söz konusu delik ve kanallarin oksidasyon öncesinde islatilmasi avantajlidir. Dielektrik substrat kosullandirici çözeltiye tasirma, daldirma veya püskürtme gibi herhangi bir yöntem vasitasiyla maruz birakilabilmekte olup buradaki kosul, maruz birakma yönteminin dielektrik substratin açikta kalan yüzeylerini, örnegin açik delikler ve mikro kanallarin yan duvarlarini yeterli ölçüde islatmasidir. Maruz birakma tipik olarak yaklasik 30°C ila yaklasik 65°C araligindaki, örnegin yaklasik 30°C ila yaklasik 50°C araligindaki veya yaklasik 40°C ila yaklasik 65°C araligindaki sicakliklarda yaklasik 1 ile yaklasik 6 dakika arasindaki bir süre boyunca, Örnegin yaklasik 2 ila 5 dakika araligindaki veya yaklasik 1 ila 3 dakika araligindaki bir süre boyunca gerçeklestirilmektedir.

Yukarida açiklanan metalleme prosesindeki baslatici bilesim, bir oksidani içermektedir. Oksidan manganez (VII) bilesikleri, manganez (VI) bilesikleri, iyot (VII) bilesikleri ve seryum (IV) bilesikleri gibi bilinen oksidan siniflari içinden seçilebilmektedir. Yukarida açiklanan bilesikler tercihen oksijen bilesikleridir. Örnegin oksidan permanganat, manganat ve periyodat olabilmektedir. Tercih edilen bir oksidan, sodyum veya potasyum tuzu olarak temin edilebilen permanganattir. Baslatici çözeltideki oksidan permanganat oldugu zaman, dielektrik substratin kosullandirilmis yüzeylerinin buna maruz birakilmasi açikta kalan dielektrik malzeme yüzeyini oksitlemekte ve üzerinde bir manganez (IV) oksit (MnOZ) filminin depo edilmis oldugu bir yüzeyi temin etmektedir. Bu yüzey de bir oksidan olarak islev göstermekte ve sonraki polimerlesme için bu yüzeye ihtiyaç duyulmaktadir. MnOz tüketilmekte ve Mn (II) iyonlari olusmaktadir. Manganez (IV) oksit filminin yogunlugu baslatici çözeltideki oksidan konsantrasyonu, maruz birakma süresi ve maruz birakma tarzi gibi faktörlere baglidir. Tipik olarak, baslatici çözeltideki permanganat konsantrasyonu yaklasik 40 g/L ile yaklasik 70 g/L arasinda ve örnegin yaklasik 60 g/L degerindedir. Baslatici bilesim, manganez (IV) oksidin depo edilmesinin iyilestirilmesine yönelik iyonik veya iyonik olmayan floro-yüzey aktif maddeleri gibi ek islatici maddeleri barindirabilmektedir.

Baslatici pH 6 degerinde çalistirildigi zaman tampon olarak genellikle borik asidi içermektedir.

Fosforik asit, üretim sirasinda pH ayarlamasi amaciyla kullanilmaktadir. Baslatici bilesenleri bu alanda bilinmekte ve örnegin referans olarak yer verilen DE 4113654 sayili belgede ifsa edilmektedir.

Polimerik reçine substratinin kosullandirilmis yüzeyleri baslatici çözeltiye tasirma, daldirma veya püskürtme gibi herhangi bir yöntem vasitasiyla maruz birakilabilmekte olup buradaki kosul, maruz birakma yönteminin kosullandirilmis yüzeyler üzerinde yaklasik 1 mg/dm2 ile yaklasik 10 mg/dm2 arasindaki, örnegin dielektrik substratin açikta kalan kosullandirilmis yüzeyleri üzerinde 4 mg/dm2 ile yaklasik 6 mg/dm2 arasindaki bir MnOi yogunluguna sahip bir manganez (IV) oksit filmini üretmek için yeterli olmasidir. Maruz birakma tipik olarak yaklasik 80°C ila yaklasik 90°C araligindaki sicakliklarda ve yaklasik 3 dakika ile yaklasik 6 dakika arasindaki bir süre boyunca gerçeklestirilmektedir. Örnek baslatici çözeltiler Enthone Inc. (West Haven, Conn.) sirketinden temin edilebilmekte ve bu çözeltiler arasinda Envision® HDI Baslatici 7320 ve Envision® DMS-E Baslatici 7020 yer almaktadir.

Yukarida açiklanan metalleme prosesindeki katalizör çözeltisi, yukaridaki ve asagidaki yapilanmalarda açiklanan bulusa uygun bilesim olabilmektedîr.

Katalizör bilesimi hidrojen fosfat, dihidrojen fosfat ve asetat alkali metal tuzlari gibi tamponlayici maddeler kullanilarak uygun bir pH degerine göre tamponlanabilmektedir. Katalizör bilesiminde kullanilmaya uygun çözücüler arasinda metanol, etanol, n-pr0pan0l, izopropanol, yüksek alkoller, polialkoller, DMF (dimetil formamid), ketonlar, daha belirgin bir ifadeyle metiletilketon, kumen sülfonat, N-metil pirrolîdon, Triglim, Diglim, toluen sülfonatlarin alkali metal tuzlari veya etil esterleri, sulu alkalin çözeltiler veya bunlarin karisimlari yer almaktadir.

Dielektrik substratin oksîtlenmis yüzeylerinin katalizör bilesimine maruz birakilmasi oksitlenmis yüzey üzerindeki MnOZ filmi, polimerlesebilir heterosiklik aromatik molekül ve asit arasinda bir reaksiyonu baslatmakta ve bu reaksiyon, dielektrik substratin açikta kalan oksitlenmis yüzeyleri üzerinde elektrigi ileten bir polimerin polimerlesmesi ve depo edilmesiyle sonuçlanmaktadir. Maruz birakma tasirma, daldirma veya püskürtme yoluyla gerçeklestirilebilmekte ve tipik olarak oda sicakliginda veya oda sicakliginin biraz altinda ve yaklasik 1 dakika ile yaklasik 8 dakika arasindaki, örnegin yaklasik 2 dakika ile yaklasik 4 dakika arasindaki bir süre boyunca meydana gelmektedir. Örnek katalizör çözeltileri Enthone Inc. (West Haven, Conn.) sirketinden temin edilebilmekte ve bu çözeltiler arasinda Envision® HDI Katalizör 7350 ve Envision® DMS-E Katalizör 7050 yer almaktadir.

Polimerik reçine substratinin yüzeyinin katalizör çözeltisine maruz birakilmasinin ve bunun sonucunda yüzeyin üzerine depo edilmis elektrigi ileten bir polimerin elde edilmesinin ardindan bir durulama adimi gerçeklestirilmekte, bunu ise bir elektrolitik bakir kaplama bilesimini ve bir anodu içeren bir elektrolitik bakir kaplama banyosuna maruz birakma adimi takip etmektedir. Elektrolitik bakir kaplama bilesimi bakir iyonlarina ait bir kaynagi ve bir asidi içermektedir. Elektrolitik bakir banyosu ayrica bu alanda bilinen klorür iyonu, parlaklastiricilar, inhibitörler ve tane rafine ediciler gibi katki maddelerini içerebilmektedir.

Bakir iyonlarinin kaynaklari arasinda bakir sülfat, bakir sülfat pentahidrat, bakir oksit, bakir karbonat, bakir floroborat, bakir pirofosfat, bakir siyanür, bakir fosfonat ve bakir metan sülfonat gibi diger bakir metal kompleksleri yer almaktadir. Tercihen bakir kaynagi bakir sülfat bazli kaynaklardan biri, yani bakir sülfat veya bakir sülfat pentahidrat seklindedir. Bakir konsantrasyonu genis limitler arasinda, örnegin yaklasik 5 ila yaklasik 75 g/L Cu araliginda degisebilmektedir. Düsük Cu sistemlerinde (yani düsük bir bakir konsantrasyonunu içeren elektrolitlerde), Cu iyonu konsantrasyonu yaklasik 5 g/L ile yaklasik 30 g/L arasinda, örnegin yaklasik 8 g/L ile yaklasik 25 g/L arasinda olabilmektedir. Örnek düsük Cu sistemleri 8 g/L bakir iyonu, 10 g/L bakir iyonu, 20 g/L bakir iyonu veya 25 g/L bakir iyonu içerebilmektedir. Bazi yüksek Cu sistemlerinde (yani yüksek bir bakir konsantrasyonunu içeren elektrolitlerde), Cu iyonu konsantrasyonu yaklasik 35 g/L ile yaklasik 75 g/L arasinda, tercihen yaklasik g/L ile yaklasik 60 g/L arasinda, örnegin yaklasik 38 g/L ile yaklasik 42 g/L arasinda olabilmektedir.

Bazi yüksek Cu sistemlerinde, Cu iyonu konsantrasyonu yaklasik 46 g/L ile yaklasik 60 g/L arasinda, örnegin yaklasik 48 g/L ile yaklasik 52 g/L arasinda olabilmektedir. Örnek bir yüksek Cu sisteminde, Cu iyonu konsantrasyonu yaklasik 40 g/L'dir.

Baska bir örnek yüksek Cu sisteminde, Cu iyonu konsantrasyonu yaklasik 50 g/L'dir. Yine baska bir örnek yüksek Cu sisteminde, Cu iyonu konsantrasyonu yaklasik 75 g/L'dir. Yaklasik 5 g/L'lik bir bakir konsantrasyonunun elde edilmesi için, çözeltinin 1 L'si basina yaklasik 19 gram bakir sülfat pentahidrat ilave edilmektedir. Yaklasik 75 g/L'lik bir bakir konsantrasyonunun elde edilmesi için, çözeltinin 1 L'si basina yaklasik 292 gram bakir sülfat pentahidrat ilave edilmektedir.

Klorür iyonu da banyoda 200 mg/L'ye kadar bir düzeyde, örnegin yaklasik 40 mg/L ile yaklasik 200 mg/L arasindaki ya da yaklasik 10 ila 90 mg/L araligindaki bir düzeyde kullanilabilmektedir. Klorür iyonu bu konsantrasyon araliklarinda, diger banyo katki maddelerinin islevinin iyilestirilmesi amaciyla ilave edilmektedir. Tipik klorür iyonu kaynaklari arasinda hidroklorik asit ve klorür alkali metal tuzlari, en tipik durumda sodyum klorür yer almaktadir. Parlaklastiricilar, inhibitörler ve tane rafine ediciler gibi bu alanda bilinen diger katki maddeleri de ilave edilebilmektedir. Tercih edilen elektrolitik bakir kaplama katki maddeleri, Enthone Inc. (West Haven, Conn.) sirketinden temin edilebilen Cuprostar® LP-l Katki Maddeleridir ve bunlar yaklasik 2 mL/L ile yaklasik 8 mL/L arasindaki, daha fazla tercih edilen durumda yaklasik 3 mL/L ile yaklasik 6 mL/L arasindaki, örnegin yaklasik 4 mL/L veya yaklasik 5 mL/L degerindeki bir konsantrasyonda ilave edilebilmektedir. Elektrikli kaplama banyosundaki asit kaynaklari arasinda sülfürik asit, metan sülfonik asit, fosforik asit ve polistiren sülfonik asit gibi belirli polimer asitleri yer almaktadir. Klasik bakir elektrikli kaplama bilesimlerinde tipik olarak, asit yaklasik arasindaki, örnegin yaklasik 200 g/L degerindeki bir konsantrasyonda mevcut bulunabilmektedir.

Mevcut bulusun tercih edilen bir yapilanmasinda, yaklasik 1 ile yaklasik 35 arasindaki, tercihen yaklasik 1.5 ile yaklasik 3.5 arasindaki, daha fazla tercih edilen durumda yaklasik 1.5 ile yaklasik 2.5 arasindaki ve örnegin yaklasik 2 degerindeki bir çözelti pH'inin elde edilmesi amaciyla, katalizör bilesimindeki asit konsantrasyonu düsük, örnegin yaklasik 0.1 g/L ile yaklasik 30 g/L arasinda, daha fazla tercih edilen durumda yaklasik 1 g/L ile yaklasik 3 g/L arasinda tutulmaktadir. Örnegin sülfürik asit, yaklasik 2 degerindeki bir çözelti pH'inin elde edilmesi amaciyla yaklasik 1 g/L'lik bir konsantrasyonda ilave edilebilmektedir. Alternatif olarak, tercih edilen bir yapilanmada polistiren sülfonik asit gibi bir polimerik asit, yaklasik 2 degerindeki bir çözelti pH'inin elde edilmesi amaciyla yaklasik 2.5 g/L'lik bir konsantrasyonda ilave edilebilmektedir. Bu bulus uyarinca yaklasik 1.5 ile 2.5 arasindaki bir pH'in elde edilmesi için, yaklasik 1 g/L seviyesindeki, örnegin yaklasik 0.5 g/L ile yaklasik g/L arasindaki veya yaklasik 0.5 g/L ile yaklasik 5 g/L arasindaki asit ilaveleri kullanilmaktadir. Bu, en az 50 g/L asit, örnegin yaklasik 200 g/L sülfürik asit kullanan klasik asit bakir banyolariyla tezat teskil eden bir durumdur. Klasik banyonun pH'i genellikle ölçülmedigi veya ölçülebîlir olmadigi için, asidite g/L asit cinsinden nitelendirilmektedir. Bulusun bu yönü, iletken substratlar üzerine klasik kaplama yapilmasi ve ayrica elektrigi ileten bir polimerle islemden geçirilmis dielektrik substratlar üzerine kaplama yapilmasi durumu için geçerlidir.

Bulusa uygun katalizör bilesiminin baska bir yapilanmasinda, katalizör bilesimi ek olarak bir bakir iyonu kaynagini içermekte ve katalizör çözeltisine maruz birakma sonrasinda gerçeklesen durulama adimi ortadan kaldirilmaktadir. Bu yapilanmada, katalizör bilesiminin bilesenleri ve elektrolitik bakir kaplama bilesiminin bilesenleri tek bir bilesim halinde bir araya getirilmektedir. Bu bilesim, hem elektrigi ileten bir polimeri dielektrik substrata ait açikta kalan bir yüzey üzerine depo edebilmekte hem de uygulanan bir akimin varliginda bakiri elektrigi ileten polimerin yüzeyi üzerine depo edebilmektedir. Yüksek asit konsantrasyonu ve monomer (EDT) çökelmesi nedeniyle, bunun normal bakir banyolarinda yapilmasi mümkün degildir. Örnek bir katalizör bilesimi/elektrolitik bakir kaplama bilesimi polimerlesebilir bir heterosiklik aromatik molekülü, bir bakir iyonu kaynagini, bir asidi ve tipik olarak elektrolitik bakir kaplama bilesimine ilave edilen diger katki maddelerini içermektedir. Katalizör bilesimi/elektrolitik bakir kaplama bilesimine ait bilesenlerin kimlikleri ve konsantrasyonlari, yukarida ayri çözeltilerle baglantili olarak açiklananlarla büyük ölçüde aynidir.

Bu kombine çözüm ve kombine isletmenin avantajlari arasinda ara bir durulama adiminin ortadan kaldirilmasi, ayri kataliz ve elektrolitik kaplama kaplarina duyulan ihtiyacin ortadan kaldirilmasi ve toplam proses sürelerinin azalmasi yer almaktadir.

Proses mevcut bulusa uygun katalizör bilesimi kullanilarak gerçeklestirilirken, yukarida açiklanan bilesimler, tekli veya çiftli bakir Iamineli bir PCB substratinin veya çok tabakali devre karti substratinin açik delikleri ve mikro kanallarina ait yan duvarlar üzerine bakir depo edilmesi amaciyla kullanilmaktadir. Bir yapilanmada, açik deliklerin ve mikro kanallarin yan duvarlari üzerine bakir kaplanmasi prosesi asagidaki adimlari içermektedir: 1. Karbür matkap ucu veya lazerli delme kullanilarak, tekli veya çiftli bakir Iamineli bir PCB substratinda veya çok tabakali devre karti substratinda açik delikler veya mikro kanallarin delinmesi, 2. açik delik veya mikro kanal duvarlarina ait açikta kalan yüzeylerin, substratin Envision® DMS-E Kosullandirici 7015'e (40 mL/L) 40°C'de 3 dakika süreyle maruz birakilmasi yoluyla kosullandirilmasi, 3. suyla durulama yapilmasi, 4. açik delik veya mikro kanal duvarlarina ait açikta kalan kosullandirilmis yüzeylerin, substratin 3 dakika süreyle maruz birakilmasi yoluyla oksitlenmesi (ve bununla ayni zamanda Mn (IV) oksidin depo edilmesi), . suyla durulama yapilmasi, 6. substratin Envision® HDI Katalizör 7350A (15 mL/L, 3,4-etilendioksitiyofen ve emülgatör içermektedir) ve Envision® HDI Katalizör 73508 (45 mL/L, polistirensülfonik asit içermektedir) ve lityum iyonlari, sodyum iyonlari, alüminyum iyonlari, berilyum iyonlari, bizmut iyonlari, bor iyonlari ve indiyum iyonlarindan olusan gruptan seçilen en az bir metal iyonunu içeren bir bilesime maruz birakilmasi yoluyla, açik delik veya mikro kanal duvarlarina ait oksitlenmis yüzeyler üzerine elektrigi ileten polimerin depo edilmesi, 7. suyla durulama yapilmasi, 8. (a) substratin bir anodu ve bakir sülfat pentahidrat (80 g/L), sülfürik asit (1 g/L, pH 2 degerinin elde edilmesi için), klorür iyonu (60 mg/L) ve Cuprostar® LP-1 katki maddelerinden (5 mL/L) olusan bir elektrolitik bakir kaplama bilesimini içeren bir elektrolitik kaplama banyosuna maruz birakilmasi ve (b) açik delik ve mikro kanal duvarlari üzerine bakir depo edilmesi için substrata akim (3 A, 5 dakika) uygulanmasi yoluyla, açik delik veya mikro kanal duvarlarina ait yüzeyler üzerindeki elektrigi ileten polimerin üzerine bakirin elektrolitik olarak kaplanmasi.

Yukarida açiklanan yöntem kullanilarak, bir PCB veya çok tabakali devre karti substratindaki açik delik ve mikro kanal duvarlari üzerine yüksek kaliteli bir bakir birikimi kaplanabilmektedir. Yukarida açiklanan proses ayrica, önceden uygulanmis bir bakir folyoya sahip olmayan çiplak bir dielektrik substrat (yani cam lifi takviyeli bir epoksi reçinesi substrati) üzerine bir bakir laminatinin kaplanmasi amaciyla da kullanilabilmektedir. Bunlara ek olarak yukarida açiklanan proses, çiplak bir dielektrik substratin (yani cam lifi takviyeli bir epoksi reçinesi substratinin) bir veya her iki tarafi üzerine bir bakir Iaminatinin kaplanmasi ya da önceden açik deliklerin delinmis oldugu çiplak bir dielektrik substratin (yani cam lifi takviyeli bir epoksi reçinesi substratinin) açik delikleri ve mikro kanallarina ait yan duvarlarin üzerine bakir kaplanmasi amaciyla da kullanilabilmektedir.

Baska bir yapilanmada, açik deliklerin ve mikro kanallarin yan duvarlari üzerine bakir kaplanmasi prosesi asagidaki adimlari içermektedir: 1. Karbür matkap ucu veya Iazerli delme kullanilarak, tekli veya çiftli bakir Iamineli bir PCB substratinda veya çok tabakali devre karti substratinda açik delikler veya mikro kanallarin delinmesi, 2. açik delik veya mikro kanal duvarlarina ait açikta kalan yüzeylerin, substratin Envision® DMS-E Kosullandirici 7015'e (40 mL/L) 40°C'de 3 dakika süreyle maruz birakilmasi yoluyla kosullandirilmasi, 3. suyla durulama yapilmasi, 4. açik delik veya mikro kanal duvarlarina ait açikta kalan kosullandirilmis yüzeylerin, substratin 3 dakika süreyle maruz birakilmasi yoluyla oksitlenmesi, . suyla durulama yapilmasi, 6. substratin Envision® HDI Katalizör 7350A (15 mL/L, 3,4-etilendioksitiyofen ve emülgatör içermektedir) ve Envision® HDI Katalizör 73508 (15 mL/L, polistirensülfonik asit içermektedir), lityum iyonlari, sodyum iyonlari, alüminyum iyonlari, berilyum iyonlari, bizmut iyonlari, bor iyonlari ve indiyum iyonlarindan olusan gruptan seçilen en az bir metal iyonu, bakir sülfat pentahidrat (80 g/L), sülfürik asit (1 g/L, pH 2 degerinin elde edilmesi için), klorür iyonu (60 mg/L) ve Cuprostar® LP-1 katki maddelerini (5 mL/L) içeren bir katalizör çözeltisi/elektrolitik kaplama bilesimine 3 dakika süreyle maruz birakilmasi yoluyla, açik delik veya mikro kanal duvarlarina ait oksitlenmis yüzeyler üzerine elektrigi ileten polimerin depo edilmesi, 7. açik delik ve mikro kanal duvarlari üzerine bakir depo edilmesi için substrata akim (1 ila 2 A/dmz, 5 dakika) uygulanmasi yoluyla, üzerinde iletken polimere sahip bulunan açik delik veya mikro kanal duvarlarina ait yüzeyler üzerine bakirin elektrolitik olarak kaplanmasi.

Yukarida açiklanan yöntem kullanilarak, bir PCB veya çok tabakali substrattaki açik delik ve mikro kanal duvarlari üzerine yüksek kaliteli bir bakir birikimi kaplanabilmektedir.

Yine baska bir yapilanmada, mevcut bulusa uygun katalizör bilesiminin kullanildigi proses, bakir bir iletken paternin elde edilmesi için ek isleme tabi tutulan bir PCB veya çok tabakali substrattaki açik delik ve mikro kanallara ait duvarlarin üzerine bakir kaplanmasi amaciyla kullanilabilmektedir. Bu prosesteki adimlar su sekildedir: 1. Klasik bir proses veya yukarida açiklanan proseslerden biri vasitasiyla bir veya her iki tarafi bakirla lamine edilmis olan cam lifi takviyeli bir epoksi reçinesi substratinda deliklerin açilmasi, 2. delinen levha kosullandirici, baslatici ve bulus uygun katalizör bilesimleriyle islemden geçirilerek delinen açik deliklerin yan duvarlari üzerine elektrigi ileten bir polimer filminin depo edilmesi, 3. bakir folyoya bir foto rezistin uygulanmasi, 4. bakir iletken paternin koyu ve geri kalan kismin saydam oldugu bir patern maskesinin uygulanmasi, . maske ultraviyole isikla isinlanarak, bakir iletken paterni belirleyen açik renkli alanlarin altindaki foto rezist malzemesinin çözünür hale getirilmesi, 6. patern maskesinin çikarilmasi, 7. isinlanmamis foto rezisti (genellikle sodyum karbonat içeren gelistirici içinde çözünürdür) çözen alkalin gelistiricinin uygulanmasi (bu durumda, katki teknolojisi adi verilen negatif bir görüntü üretilmektedir; bakir izlerinin olusturulacagi yerlerde foto rezist uzaklastirilmaktadir; sonraki kaplama asamasinda bakir, isinlanmis rezist arasindaki ”oluklara” ve açik delikler veya mikro kanallara depo edilmektedir), 8. pH 2 degerindeki elektrolitik bakir kaplama banyosu kullanilarak, açikta kalan paternin Üzerine yaklasik 5 mikronluk bir kalinliga göre bakirin elektrolitik olarak kaplanmasi (açik delikler de kaplanmaktadir) (25 mikronluk (normal kalinlik) sonraki kaplama için, yaklasik 200 g/L ila yaklasik 250 g/L araligindaki yüksek asit içerigine sahip bakir banyolari kullanilabilmektedir), 9. oksidasyonu önleyen ve bir rezist paterni olarak islev gösteren kalay-kursun veya baska bir rezist malzemesiyle bakir iletken paternin korunmasi, . geri kalan foto rezistin çözücüyle çözdürülmesi (tipik olarak, piyasada bulundugu sekliyle güçlü alkalin çözeltiler içinde), 11. bakir folyo asitle çözdürülerek reçine substratinin açiga çikarilmasi (rezist tarafindan korundugu için, bakir iletken patern çözünmemektedir), 12. metalik rezistin uzaklastirilmasi.

Dolayisiyla, mevcut bulusa uygun katalizör bilesiminin kullanildigi proses, bakir giydirmeli bir dielektrik substratin açikta kalan yüzeylerinin, örnegin dielektrik substratta delinmis bir açik delige ait yan duvarin seçmeli olarak metallenmesi ve böylece, epoksi-cam lifi substratin bir tarafindaki bakir laminat ile epoksi-cam lifi substratin diger tarafindaki bakir laminat arasinda bir elektrik baglantisinin kurulmasi amaciyla kullanilabilmektedir. Proses ayrica, bir dielektrik substratin bütün yüzeyinin metallenmesi amaciyla da kullanilabilmektedir.

Bulus baska bir yönü çerçevesinde bir dielektrik substrat üzerindeki iletken bir polimer tabakasiyla ilgili olup özelligi, polimer tabakasinin lityum, sodyum, alüminyum, berilyum, bizmut, bor ve indiyumdan olusan gruptan seçilen bir metali veya metal iyonlarini içermesidir. Sasirtici bir biçimde, bir dielektrik substratin yüzeyi üzerinde elektrigi ileten polimerlerin olusturulmasi amaciyla yukarida açiklanan sekildeki bir bilesim kullanildigi zaman, bilesimde yer alan metal iyonlarinin iletken polimer tabakasina dahil oldugu saptanmistir. Bu teoriye bagli kalinmamakla birlikte, metal iyonlarinin iletken polimer tabakasina bu sekilde dahil olmasinin, iletken polimer tabakasinin iletkenligine katkida bulunduguna ve dolayisiyla tabakanin elektrik direncini azalttigina inanilmaktadir.

Lityum, sodyum, alüminyum, berilyum, bizmut, bor ve indiyumdan olusan gruptan seçilen metal iyonlari iletken polimer tabakasinda atomik bazda en az %0.01, tercihen atomik bazda en az %0.05 ve daha fazla tercih edilen durumda atomik bazda en az %O.1 seklindeki bir konsantrasyonda yer alabilmektedir.

Bu iyonlarin metal yüzeye dahil olmasi örnegin ESCA (kimyasal analize yönelik elektron spektroskopisi), GDOES (akkor bosalimli optik emisyon spektroskopisi) veya AES (Auger elektron spektroskopisi) gibi uygun analiz yöntemleri vasitasiyla ölçülebilmektedir.

Asagidaki örnekler mevcut bulusu daha etraflica göstermektedir.

Sekil 1, yanal bakir gelisiminin iletken olmayan Oligomerlerin konsantrasyonuna bagimliligini gösteren bir projeksiyondur.

Sekil 1, bir substrat yüzeyi üzerindeki yanal bakir gelisiminin (LCGR), substrat yüzeyi üzerine iletken bir polimer filminin depo edilmesi amaciyla kullanilan bir katalizör bilesimindeki iletken olmayan Oligomerlerin konsantrasyonuna bagimliligini göstermektedir. Sekil 1'den anlasilabilecegi gibi, iletken bir polimer filminin depo edilmesi amaciyla örnegin ENVISION HDI prosesi gibi bu alanda bilinen klasik bir yöntem uyarinca islemden geçirilen standart bir test kuponu (10 x 3 cm seklindeki serit büyüklügüne ve 7 x 3 cm seklindeki bakirsiz bir alana sahip olan IS 410 laminat malzemesi) üzerindeki LCGR, katalizör bilesiminde kullanilan monomerik bilesiklere ait Oligomerlerin konsantrasyonundakî artmayla birlikte azalmaktadir. iletken polimer filminin depo edilmesinden sonra, test kuponlari ENTHONE Inc. sirketinden LP-1 adi altinda ticari yoldan temin edilebilen bir bakir elektroliti içinde 5 dakika süreyle 2 A/dmz'lik bir akim yogunlugunda bakirla kaplanmaktadir. Oligomerlerin göreceli konsantrasyonu, UV-VIS spektrumlarinda 870 nm'deki absorpsiyonla ölçülmektedir. Taze bir katalizör bilesiminin 870 nm'deki absorpsiyonu yaklasik sifir araliginda bulunmasina ve LCGR yaklasik 5.5 mm/dak oraninda bulunmasina ragmen, iletken olmayan oligomerlerin neden oldugu absorpsiyon yaklasik 3.0 degerine yükseldigi zaman, LCGR yaklasik 2.5 mm/dak oranina düsmektedir. Bu durum, katalizör bilesimindeki iletken olmayan oligomerlerin sonraki metal kaplama prosesi anlaminda oynadigi role dair bir delili temin etmektedir. Örnek 1 (Karsilastirma Amaçli Örnek) Örnek 1 karsilastirma amaciyla kullanilmakta ve teknigin bilinen durumuna uygun bir katalizör bilesimini temsil etmektedir. 1000 mL'Iik bir deney sisesinde, 500 mL deiyonize su temin edilmektedir. 45 mL Envision® HDI Katalizör 73508 (polistirensülfonik asit içermektedir) ve 15 mL Envision® HDI Katalizör 7350A (3,4-etilendi0ksitiyofen ve emülgatör içermektedir) karistirma altinda ilave edilmektedir. Karisim, 440 mL deiyonize suyla 1000 mL'Iik bir hacme tamamlanmaktadir.

Karisimin pH degeri, 23°C'de 2.2'dir. Birkaç günlük hizmet ömrü sonrasinda UV-VIS spektrumlarinda 870 nm'deki absorpsiyon degerleri Tablo 1'de listelenmektedir. Örnek 2 !Bulusa Uygun! 1000 mL'Iik bir deney sisesinde, 500 mL deiyonize su temin edilmektedir. 45 mL Envision® HDI etilendioksitiyofen ve emülgatör içermektedir) karistirma altinda ilave edilmektedir. Bu karisima, 2.6 tamamlanmaktadir. Karisimin pH degeri, 25.80C'de 2.18'dir. Birkaç günlük hizmet ömrü sonrasinda UV-VIS spektrumlarinda 870 nm'deki absorpsiyon degerleri Tablo 1'de listelenmektedir. Örnek 3 !Bulusa Uygun! 1000 mL'Iik bir deney sisesinde, 500 mL deiyonize su temin edilmektedir. 45 mL Envision® HDI etilendioksitiyofen ve emülgatör içermektedir) karistirma altinda ilave edilmektedir. Bu karisima, 3.8 tamamlanmaktadir. Karisimin pH degeri, 25.80C'de 2.21'dir. Birkaç günlük hizmet ömrü sonrasinda UV-VIS spektrumlarinda 870 nm'deki absorpsiyon degerleri Tablo 1'de listelenmektedir. Örnek 4 !Bulusa Uygun! 1000 mL'Iik bir deney sisesinde, 500 mL deiyonize su temin edilmektedir. 45 mL Envision® HDI etilendioksitiyofen ve emülgatör içermektedir) karistirma altinda ilave edilmektedir. Bu karisima, 1.9 tamamlanmaktadir. Karisimin pH degeri, 25.8°C'de 2.19'dur. Birkaç günlük hizmet ömrü sonrasinda UV-VIS spektrumlarinda 870 nm'deki absorpsiyon degerleri Tablo 1'de listelenmektedir. Örnek 5 (Bulusa Uygun! 1000 mL'lik bir deney sisesinde, 500 mL deiyonize su temin edilmektedir. 45 mL Envision® HDI etilendioksitiyofen ve emülgatör içermektedir) karistirma altinda ilave edilmektedir. Bu karisima, 2.95 Karisimin pH degeri, 25.8°C'de 2.3'tür. Birkaç günlük hizmet ömrü sonrasinda UV-VIS spektrumlarinda 870 nm'deki absorpsiyon degerleri Tablo 1'de listelenmektedir.

Ornek 6 (Referans Örnek! 1000 mL'lik bir deney sisesinde, 500 mL deiyonize su temin edilmektedir. 46 mL Envision® HDI etilendioksitiyofen ve emülgatör içermektedir) karistirma altinda ilave edilmektedir. Bu karisima, 1 mL bizmut metansülfonik asit eklenmektedir. Karisim, 449 mL deiyonize suyla 1011 mL'lik bir hacme tamamlanmaktadir. Karisimin pH degeri, 22.20C'de 1.85'tir. Birkaç günlük hizmet ömrü sonrasinda UV-VIS spektrumlarinda 870 nm'deki absorpsiyon degerleri Tablo 1'de listelenmektedir. Örnek 7 iBqusa Uygun! 1000 mL'lik bir deney sisesinde, 500 mL deiyonize su temin edilmektedir. Yaklasik 75 kDa'lik bir ortalama moleküler agirliga sahip polistirensülfonik asidin (AkzoNobel AB sirketinden Versa TL 77 adi etilendioksitiyofen ve emülgatör içermektedir) karistirma altinda ilave edilmektedir. Bu karisima, 2.5 edilmesi yoluyla, pH degeri 22.3OC'de 1.97 olarak ayarlanmaktadir. Birkaç günlük hizmet ömrü sonrasinda UV-VIS spektrumlarinda 870 nm'deki absorpsiyon degerleri Tablo 1'de listelenmektedir. Örnek 8 !Bulusa Uygun! ortalama moleküler agirliga sahip polistirensülfonik asidin (AkzoNobeI AB sirketinden Versa TL 501 adi altinda ticari olarak temin edilebilmektedir) 45 mL'si ve 15.5 mL Envision® HDI Katalizör 7350A (3,4-etilendioksitiyofen ve emülgatör içermektedir) karistirma altinda ilave edilmektedir. Bu karisima, edilmesi yoluyla, pH degeri 22.30C'de 1.99 olarak ayarlanmaktadir. Birkaç günlük hizmet ömrü sonrasinda UV-VIS spektrumlarinda 870 nm'deki absorpsiyon degerleri Tablo 1'de listelenmektedir. Örnek 9 lBqusa Uygun! ortalama moleküler agirliga sahip polistirensülfonik asidin (AkzoNobeI AB sirketinden Versa TL 501 adi altinda ticari olarak temin edilebilmektedir) 23 mL'si, 75 kDa'lik bir ortalama moleküler agirliga sahip bir poli(4-stirensülf0nik asit) Iityum tuzu çözeltisinin (HzO içinde agirlikça %30'Iuk) 23 mL'si ve mL Envision® HDl Katalizör 7350A (3,4-etilendioksîtiyofen ve emülgatör içermektedir) karistirma altinda ilave edilmektedir. Karisim, 440 mL deiyonize suyla 1001 mL'lik bir hacme tamamlanmaktadir. degeri 22.3°C'de 1.99 olarak ayarlanmaktadir. Birkaç günlük hizmet ömrü sonrasinda UV-VIS spektrumlarinda 870 nm'deki absorpsiyon degerleri Tablo 1'de listelenmektedir. Örnek 10 (Bulusa Uygun) ortalama moleküler agirliga sahip polistirensülfonik asidin (AkzoNobeI AB sirketinden Versa TL 501 adi altinda ticari olarak temin edilebilmektedir) 23 mL'si, 75 kDa'lik bir ortalama moleküler agirliga sahip bir poli(4-stirensülfonik asit) sodyum tuzu çözeltisinin (HZO içinde agirlikça %30'luk, AkzoNobeI AB sirketinden Versa TL 77 adi altinda ticari olarak temin edilebilmektedir) 23 mL'si ve 15 mL Envision® HDI Katalizör 7350A (3,4-etilendioksitiyofen ve emülgatör içermektedir) karistirma altinda ilave edilmektedir. Karisim, 440 mL deiyonize suyla 1001 mL'Iik bir hacme tamamlanmaktadir. degeri 21.90C'de 1.98 olarak ayarlanmaktadir. Birkaç günlük hizmet ömrü sonrasinda UV-VIS spektrumlarinda 870 nm'deki absorpsiyon degerleri Tablo 1'de listelenmektedir. Örnek 11 (Karsilastirma Amaçli Örnek) 1000 mL'Iik bir deney sisesînde, 500 mL deiyonize su temin edilmektedir. 46 mL Envision® HDI ve emülgatör olarak agirlikça %12 oraninda Soprophor 4D384 içeren sulu bir çözeltinin 15 mL'si karistirma altinda ilave edilmektedir. Karisim, 440 mL deiyonize suyla 1001 mL'Iik bir hacme tamamlanmaktadir. Karisimin pH degeri, 21.20C'de 2.13'tür. Birkaç günlük hizmet ömrü sonrasinda UV-VIS spektrumlarinda 870 nm'deki absorpsiyon degerleri Tablo 1'de listelenmektedir.

Ornek 12 !Karsilastirma Amaçli Örnekl 1000 mL'Iik bir deney sisesinde, 500 mL deiyonize su temin edilmektedir. 45 mL Envision® HDI ve emülgatör olarak agirlikça %6 oraninda Soprophor 4D384 ve agirlikça %6 oraninda Soprophor TS 29 içeren 5qu bir çözeltinin 15 mL'si karistirma altinda ilave edilmektedir.

Karisimin pH degeri, 20.60C'de 1.97'dir. Birkaç günlük hizmet ömrü sonrasinda UV-VIS spektrumlarinda 870 nm'deki absorpsiyon degerleri Tablo 1'de Iistelenmektedir. Örnek 13 [Bulusa Uygun! 1000 mL'Iik bir deney sisesinde, 500 mL deiyonize su temin edilmektedir. Yaklasik 25 kDa'Iik bir ortalama moleküler agirliga sahip polistirensülfonik asit (AkzoNobel AB sirketinden Versa TL 4 adi altinda ticari olarak temin edilebilmektedir) ile maleik aside ait 1:1 oranindaki bir karisimin 45 mL'si ve 15 mL Envision® HDl Katalizör 7350A (3,4-etilendi0ksitiyofen ve emülgatör içermektedir) ilave edilmektedir. Karisim, 440 mL deiyonize suyla 1000 mL'lik bir hacme tamamlanmaktadir. Karisimin pH degeri, 20.60C'de 9.11'dir. ilave edilmesi yoluyla, pH degeri .7°C'de 2.07 olarak ayarlanmaktadir. Birkaç günlük hizmet ömrü sonrasinda UV-VIS spektrumlarinda 870 nm'deki absorpsiyon degerleri Tablo 1'de Iistelenmektedir.

Tablo 1: Katalizör Çözeltilerinin 870 nm'deki Absorpsiyonu 0,571 0,314 2,888 > 3,000 > 3,000* Mevcut bulusun elemanlari veya tercih edilen yapilanmasi (yapilanmalari) tanitilirken, ”bir" ve ”söz konusu” gibi artikellerin bir veya daha fazla elemanin var oldugu anlamina gelmesi amaçlanmistir.

”Içeren", “yer veren” ve ”sahip olan” terimlerinin kapsayici olmasi ve listelenen elemanlar disinda ek elemanlarin mevcut bulunabilecegi anlamina gelmesi amaçlanmistir.

Bulusun kapsami disina çikilmaksizin yukarida çesitli degisikliklerin yapilmasi mümkün oldugundan, yukaridaki açiklamada yer alan ve ekli çizimlerde gösterilen bütün konular gösterim amaçli olarak yorumlanmali ve sinirlayici bir anlamda yorumlanmamalidir. Bulusun kapsami ekli istemlerle tanimlanmaktadir ve yukaridaki yapilanmalar üzerinde, bulusun kapsami disina çikmayan degisikliklerin yapilmasi mümkündür.

LCGR (mm/dak) 870 nm“deki Absorpsiyon

Claims (6)

ISTEMLER

1. Bir dielektrik substratin yüzeyi üzerinde elektrigi ileten polimerlerin olusturulmasina yönelik olan X'in 0, S veya N oldugu ve R1 ve R2'den her birinin bagimsiz olarak hidrojen, bir halojen, 1 ila 8 karbon atomuna sahip degistirilmis veya degistirilmemis bir alkil grubu, 1 ila 8 karbon atomuna sahip degistirilmis veya degistirilmemis bir alkoksi grubu oldugu seklindeki yapiya sahip, elektrigi ileten bir polimeri olusturabilen en az bir polimerlesebilir heterosiklik aromatik monomeri, bir emülgatörü ve bir asidi içeren ve ayrica Iityum iyonlari, sodyum iyonlari, alüminyum iyonlari, berilyum iyonlari, bor iyonlari ve indiyum iyonlarindan olusan gruptan seçilen en az bir metal iyonuna yer veren bir bilesim olup özelligi, asidin bir polimerik sülfonik asit veya bir polimerik sülfonik asit tuzu olmasi ve metal iyonunun 0.002 mol/L ile 0.8 mol/L arasindaki bir konsantrasyonda mevcut bulunmasi ve emülgatörün bir sülfopropillenmis polialkoksillenmis ß-naftol veya bunun bir tuzu seklinde olmasidir.

2. Istem 1'e uygun bilesim olup ayrica su, metanol, etanol, n-propanol, izopropanol, yüksek alkoller, polialkoller, dimetil formamid, metiletilketon, kumen sülfonat, N-metil pirrolidon, Triglim, Diglim ve toluen sülfonatlarin alkali metal tuzlari veya etil esterlerinden olusan gruptan seçilen en az bir çözücüyü içermektedir.

3. Önceki istemlerden birine uygun bilesim olup ayrica, bir metalin elektrolitik olarak depo edilmesine yönelik metal iyonlarina ait bir kaynagi içermektedir.

4. Bir metalin elektrolitik olarak depo edilmesi yoluyla bir dielektrik substrata ait bir yüzeyin metallenmesine yönelik bir yöntem olup proses, substrat istem 1 ila 3'ten birine uygun bir bilesimin içine daldirilarak dielektrik substratin yüzeyi üzerinde elektrigi ileten bir polimerin olusturulmasini ve söz konusu elektrigi ileten polimerin üzerine bir metalin elektrolitik olarak depo edilmesini içermektedir.

5. istem 4'e uygun yöntem olup burada, substratin Istem 1 ila 3'ten birine uygun bir bilesimin içine daldirilmasi öncesinde, substrat bir oksidani içeren bir bilesime temas ettirilmektedir.

6. Istem 1 ila 3'ten birine uygun bir bilesimin bakir, kalay, gümüs, altin ve platinden olusan gruptan seçilen bir metalin elektrolîtik olarak depo edilmesine yönelik bir proseste kullanimidir.