專利名稱：便于激光通路鉆孔的微纖維介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含由樹脂浸漬的無紡微纖維玻璃增強(qiáng)材料的預(yù)浸漬體。本發(fā)明也包含用本發(fā)明的電子襯底制造的電子產(chǎn)品，包括但不限于用本發(fā)明的預(yù)浸漬體制成的各層包括激光加工的通路的印刷線路板。
(2)現(xiàn)有技術(shù)的描述基于無機(jī)編紡增強(qiáng)材料結(jié)合熱固性或熱塑性聚合物的電子襯底就是通常所說的編紡玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧基樹脂體系。這種編紡纖維增強(qiáng)的襯底構(gòu)成了常規(guī)印刷電路板襯底的基礎(chǔ)。雖然這種襯底用于常規(guī)電路非常之好，但用它們來制造高密度電子電路就會有許多缺點(diǎn)。例如，用編紡玻璃制造具有所需均勻度的極薄結(jié)構(gòu)(小于4密耳)可能會很困難，因?yàn)楫?dāng)纖維直徑降到約5微米以下時(shí)，制造連續(xù)玻璃(硅石)纖維就越發(fā)困難。另外，控制電子襯底的熱膨脹系數(shù)(CTE)的能力也受到編紡玻璃纖維的性質(zhì)和玻璃密度的限制。因此常規(guī)的電子電路襯底技術(shù)應(yīng)用在高密度電路的制造上就更加困難。
對于有微通路互聯(lián)電路層的多層印刷電路板一直有不斷增長的需求。制造微通路的主要技術(shù)途徑之一是用激光從電路板的外面燒蝕成孔，穿過一層或多層絕緣層，一直通到另一電路層。編紡玻璃纖維增強(qiáng)的預(yù)浸漬體很難用激光鉆孔，因?yàn)椴ＡУ臒g很慢，而且需要燒蝕的玻璃量也隨與玻璃織物有關(guān)的通孔的位置而大不相同。
樹脂涂覆箔(RCCTM)一直用來制造有激光加工的通路的高密度多層電路板。但RCCTM既昂貴，又只能用于通過蝕刻銅建立電路圖案的去掉法電路制造方法。而且，用RCCTM形成的介質(zhì)層未被增強(qiáng)，內(nèi)在強(qiáng)度小，熱膨脹系數(shù)高，且尺寸穩(wěn)定性差。如果在燒蝕通孔后再想鍍覆電路，用樹脂覆銅產(chǎn)品就很難作到了。
有機(jī)纖維增強(qiáng)體可作為編紡玻璃可增強(qiáng)材料的一種選擇。但有機(jī)纖維增強(qiáng)材料很昂貴，而且它們會有很強(qiáng)的吸濕性(芳族聚酰胺增強(qiáng)體)。
雖然在增強(qiáng)電子襯底的質(zhì)量方面已有不少進(jìn)步，但仍需改進(jìn)。具體地說，仍需要能清潔地用激光燒蝕以制造出高質(zhì)量的通孔或通路的增強(qiáng)電子襯底。而且也需要尺寸穩(wěn)定性更好，且熱膨脹系數(shù)(CTE)能與電路層的CTE更相匹配的增強(qiáng)型可用激光燒蝕的電子襯底。
發(fā)明概述本發(fā)明包括用于制造帶激光鉆孔通路的多層組合印刷線路板(PWB)的增強(qiáng)型預(yù)浸漬體材料。
本發(fā)明也包括在改變的例如溫度和濕度的環(huán)境條件下具有高度尺寸穩(wěn)定性和均一性的預(yù)浸漬體。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是非常薄因而便于制造激光微通路的預(yù)浸漬體。
本發(fā)明的再一個(gè)方面是適宜于激光微通路制造的介質(zhì)材料。
本發(fā)明的又一個(gè)方面是一種在具有均一介質(zhì)間隔的印刷線路板制造中有用的介質(zhì)材料。
本發(fā)明的再一個(gè)方面是在銅箔表面上制作激光可燒蝕預(yù)浸漬體，構(gòu)成增強(qiáng)型樹脂覆銅(RRCC)材料。
本發(fā)明的再一個(gè)方面是利用本發(fā)明的介質(zhì)材料制造印刷線路板的方法，其中通路可用激光均勻一致地加工到介質(zhì)材料中，方便了多層電路的制作。
本發(fā)明包括用于制造多層印刷線路板的可用激光加工的預(yù)浸漬體。此預(yù)浸漬體包括主要由微纖維玻璃和一種部分固化的聚合物構(gòu)成的無紡增強(qiáng)材料。
本發(fā)明還包括制造RRCC材料的方法，其中首先將樹脂涂層涂覆在銅箔上，再將增強(qiáng)體涂在樹脂覆銅箔板上，然后使此組合的增強(qiáng)樹脂覆銅箔板通過加熱器，使樹脂部分固化。
本發(fā)明也包括帶多個(gè)激光制作通路的多層電子電路的制造方法。此方法包括將具有第一和第二表面并且包括主要由用部分固化聚合物浸漬的微纖維玻璃組成的無紡增強(qiáng)材料的預(yù)浸漬體涂在由位于襯底表面的由至少一層電路構(gòu)成的襯底上，這樣預(yù)浸漬體最先接觸電路層，形成部分固化的疊層板。該部分固化的疊層板然后在高溫和高壓下被固化足夠的一段時(shí)間，以使部分固化疊層板完全固化。最后，用激光在固化的疊層板中形成多個(gè)通路。


圖1為含微通路的多層印刷線路板的側(cè)剖視圖；圖2為包括連接電路各層的激光加工的通路的多層線路板的側(cè)剖視圖；圖3是按現(xiàn)有技術(shù)用編紡玻璃增強(qiáng)材料制造的介質(zhì)襯底的照片，該襯底上有多個(gè)激光加工的通路，其中許多含有不合格的熱損壞微通路；圖4是本發(fā)明的介質(zhì)層，其上包括了按實(shí)例5用激光以8KHZ頻率的80個(gè)脈沖制作的微通路；圖5是本發(fā)明的介質(zhì)層，其上有按例實(shí)5用激光以6KHZ頻率的35個(gè)脈沖制作的微通路；圖6是本發(fā)明的介質(zhì)層，其上有按實(shí)例4用激光以8KHZ頻率的40個(gè)脈沖制作的微通路；圖7是本發(fā)明的介質(zhì)層，其上有按實(shí)例5用激光以4KHZ頻率的45個(gè)脈沖制作的微通路。
當(dāng)前實(shí)施例的描述本發(fā)明涉及包括無紡微纖維玻璃增強(qiáng)材料和聚合材料的電子襯底，它們適用于制造帶激光鉆孔微通路的組合多層線路板(BUM)。本發(fā)明的另一方面是用可激光鉆孔的電子襯底制作的BUM。
本發(fā)明的一個(gè)方面是用微纖維玻璃制成的無紡增強(qiáng)體制造的預(yù)浸漬體。本發(fā)明的預(yù)浸漬體是用微纖維制作的，此微纖維的直徑比編紡玻璃纖維中的微纖維直徑約小5到10倍。用微纖維玻璃增強(qiáng)體制出的預(yù)浸漬體空間均一?？臻g的均一性和直徑小使預(yù)浸漬體適宜于激光燒蝕。
本發(fā)明的預(yù)浸漬體可用于制造有微通路的組合多層(BUM)印刷電路板。預(yù)浸漬體和銅箔一起或單獨(dú)壓到至少包括一層，典型情況是兩層或更多層用標(biāo)準(zhǔn)印刷電路板制造技術(shù)制成的銅電路的核心疊層板上。這樣，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，將價(jià)格低廉且易于激光燒蝕的介質(zhì)層加在核心電路板上，并且可用于在加成法或去掉法的電路制造工藝中在各個(gè)連續(xù)組合層上添加另外的電路層。這種分層加工可以重覆進(jìn)行，即將制出的電路用作新的核心層，在其上添加包含本發(fā)明的預(yù)浸漬體的附加組合層，以獲得另外的電路層。
術(shù)語“微纖維玻璃”此處是指標(biāo)稱直徑約小于2微米，最好是約小于1微米的玻璃纖維。無紡微纖維玻璃最好“基本上全部”是微纖維玻璃，也就是說，至少80％的微纖維玻璃具有上述直徑。
本發(fā)明的預(yù)浸漬體也可選用包括含有不同于微纖維玻璃的無紡增強(qiáng)材料。增強(qiáng)材料可以僅是微纖維玻璃，也可與任何纖維材料共同構(gòu)成。可用的纖維材料的例子包括玻璃，聚合物，陶瓷，二氧化硅，以及如液晶聚合物(LCP)纖維，天然纖維，聚合物纖維，及其混合物的有機(jī)物。
這些可選用的纖維增強(qiáng)材料應(yīng)易于激光燒蝕。首選的補(bǔ)充纖維增強(qiáng)材料包括有機(jī)聚合物人造纖維或漿料。這些添加的增強(qiáng)材料只能為獲得所需的如撕裂強(qiáng)度，加工能力，較好的CTE控制等預(yù)浸漬體特性而少量添加。
本發(fā)明的預(yù)浸漬體應(yīng)含有相當(dāng)數(shù)量的增強(qiáng)材料，既足以產(chǎn)生良好的CTE及尺寸穩(wěn)定性，又能在預(yù)浸漬體壓到電路層上時(shí)仍有足夠聚合物流動。預(yù)浸漬體中的聚合物必須能在電路線條周圍流動并完全填滿電路線條間的空間以便在固化后形成固態(tài)無孔隙的薄層。也就是說，本發(fā)明的預(yù)浸漬體應(yīng)含有約5至60wt％(重量百分比)的增強(qiáng)材料和約40至95wt％的聚合物，最好是約15至50wt％的增強(qiáng)材料和約50至85wt％的聚合物。
玻璃微纖維增強(qiáng)材料可以是任一種類型的無紡玻璃微纖維材料。這里的術(shù)語“玻璃”是指含有E-玻璃，B-玻璃，D-玻璃，M-玻璃及其混合物等纖維的二氧化硅。玻璃微纖維通常制成薄片并繞成卷。有用的無紡玻璃微纖維材料包括，但不限于Johns Manville制造的AAAAA-100，AAAA-102，AAA-104，和AA-108微纖維玻璃以及Evanite制造的608M和700B微纖維玻璃。
制造含織物的無紡微纖維玻璃時(shí)可不用粘合劑，但最好是用吸濕性低的樹脂粘合劑制造以增加織物的撕裂強(qiáng)度以及提高織物作預(yù)浸和浸漬處理的容易程度。常用的樹脂粘合劑包括環(huán)氧醋酸乙烯酯粘合劑，環(huán)氧樹脂類的水分散體等?？蛇x粘合劑的用量應(yīng)足在使織物制造中提供改進(jìn)了的織物處理，而預(yù)浸漬體的用量以增強(qiáng)材料重量為基礎(chǔ)，從約0.1到20wt％，最好是從約5.0到15wt％的范圍。
本發(fā)明的預(yù)浸漬體是利用已知的制造濕法(wet-laid)織物的制造工藝(造紙工藝)，利用已經(jīng)被制成主要含微纖維玻璃的無紡織物材料的無紡微纖維玻璃制成。用于制造無紡織物的纖維包括玻璃微纖維(直徑小于2微米，最好小于1微米)。增強(qiáng)材料最好“主要”包括無紡玻璃微纖維的意思是增強(qiáng)材料至少應(yīng)有50wt％的微纖維玻璃。最好有75wt％以上按重量計(jì)算的微纖維玻璃，其余為補(bǔ)充增強(qiáng)材料。
含增強(qiáng)材料的微纖維玻璃可含有偶聯(lián)劑，以利于將增強(qiáng)材料粘著到聚合物上。通常在現(xiàn)有技術(shù)中用于增強(qiáng)材料粘接并便于聚合物粘接到增強(qiáng)材料的任何偶聯(lián)劑均可使用。較好的偶聯(lián)劑是硅烷基偶聯(lián)劑，有用的硅烷基偶聯(lián)劑包括Clark Schwebel公司制造的CS718。其它有用的硅烷基偶聯(lián)劑包括也是由Clark-Schwebel制造的CS767和CS440。若使用硅烷基偶聯(lián)劑，一般應(yīng)在樹脂浸漬以前將其涂在增強(qiáng)材料上。偶聯(lián)劑的用量應(yīng)足以基本涂覆全部增強(qiáng)材料纖維。通常對應(yīng)的偶聯(lián)劑以增強(qiáng)材料重量為基礎(chǔ)，大約從0.05到3.0wt％的范圍內(nèi)，最好是從約0.125到1.5wt％。
本發(fā)明的預(yù)浸漬體是用適當(dāng)?shù)木酆衔锝n所選增強(qiáng)材料而制成的。聚合物通常由至少一種聚合物加上本技術(shù)領(lǐng)域所熟知的其它材料構(gòu)成，所謂其它材料應(yīng)能用于電子襯底且能對由樹脂制造的材料提供所需強(qiáng)度，耐久性，抗熱性，防水性等等。樹脂添加劑的一些實(shí)例包括增鏈劑，固化劑，催化劑，反應(yīng)性控制劑，染料等等。本發(fā)明中使用的樹脂成分包括熱塑性或熱固性樹脂的組合，例如但不限于環(huán)氧樹脂，氰酸酯，硅酮，聚酰胺，雙馬來酰亞胺三嗪，或尿烷樹脂體系。其它可用于制造電子襯底的樹脂體系的例子已在美國專利No.5,508,328，No.5,620,789，No.5,534,565及順序號No.60/019,853的美國臨時(shí)申請中作了描述，在此附上供參考。在PCT/EP97/05308中提出了另一種樹脂體系的例子，在此也附上供參考。其它可用的樹脂體系包括例如環(huán)氧樹脂體系的熱固性聚合物樹脂體系，例如基于聚降冰片烯，苯并環(huán)丁烷，聚茚-環(huán)氧樹脂及其混合物的脂環(huán)樹脂的熱塑性樹脂體系，其它可用的樹脂還包括高溫工程熱塑性聚合物，例如聚醚醚酮(PEEK)，聚亞苯基硫(PPS)，熱塑性聚酰亞胺，ULTEM，1，2-二氫化茚環(huán)氧樹脂及其混合物。
預(yù)浸漬體的厚度可以通過調(diào)節(jié)樹脂含量或增強(qiáng)材料織物的厚度控制。預(yù)浸漬體的厚度根據(jù)其最終用途而各不相同，預(yù)浸漬體厚度的范圍約在0.25到18密耳之間，最好約在0.5到4.0密耳之間。包括激光微通路的預(yù)浸漬體的厚度在沒有金屬層時(shí)至少應(yīng)為0.5密耳厚，在沒有金屬層時(shí)最好是至少約為6.0到12密耳。為提供最佳厚度約為2.0到8.0密耳的均勻電子襯底，電子襯底制成片狀，并含有大約10到80wt％的樹脂。
將無紡微纖維玻璃織物通過用樹脂浸漬制成預(yù)浸漬體，并且若選用的樹脂是熱固性的，就部分固化襯底。樹脂浸漬的增強(qiáng)材料最好是b階段(b-staged)的，固化的程度應(yīng)足以在以后用預(yù)浸漬體制作PWB的電路板制造中獲得所需的流量。這種浸漬和部分固化(處理)的步驟最好一卷一卷地執(zhí)行，和現(xiàn)用的制造基于編紡玻璃織物的PWB預(yù)浸漬體的過程相同。樹脂的固化程度一般在10％到50％之間。樹脂量和固化程度依據(jù)預(yù)浸漬體的最終用途調(diào)節(jié)以得到所需的樹脂流量。在將預(yù)浸漬體壓入PWB的內(nèi)部核心層時(shí)預(yù)浸漬體中應(yīng)有足夠的樹脂流動并覆蓋電路跡線。若所用的樹脂是熱塑性而不是熱固性時(shí)，可用加熱板或壓帶機(jī)從一側(cè)，最好是從兩側(cè)，將樹脂壓到織物上。
本發(fā)明的預(yù)浸漬體可通過把有銅箔，或無銅箔的預(yù)浸漬體壓到已制作好的印刷電路板上的方法用于在已制造好的印刷電路板之上制作帶激光鉆孔微通路的附加電路層。本發(fā)明包括的預(yù)浸漬體和介質(zhì)層價(jià)格低廉，可用激光燒蝕，并且大量的各種加成法或去掉法的電路加工技術(shù)都可使用。本發(fā)明的電子介質(zhì)預(yù)浸漬體層對制作含有激光鉆孔微通路的電路板特別有用。
本發(fā)明的含微纖維玻璃增強(qiáng)體的預(yù)浸漬體對用標(biāo)準(zhǔn)的加成法或去掉法技術(shù)制造帶微通路的PWB很有用。參見圖1，包括兩個(gè)電路層12和14的核心10是用本發(fā)明的預(yù)浸漬體構(gòu)建電路層的起始點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的預(yù)浸漬體16和18被置于核心10的電路層12和14上。然后分別在預(yù)浸漬體16和18上覆蓋導(dǎo)電金屬箔，例如銅箔，再將這一疊材料在一定壓力和溫度下壓制，使預(yù)浸漬體中的聚合物充分固化。典型的條件是溫度為160℃至250℃之間，壓力為100至500磅/平方英寸(psi)之間。在預(yù)浸漬體固化過程中聚合物應(yīng)有足夠的流量以完全覆蓋板核心上已形成圖案的電路層12和14。若樹脂是熱塑性的，則需加溫加壓使之熔化，把材料層壓在一起，然后顯著地降低壓力。
疊層板制備好以后，可利用激光在疊層板上鉆微通路。疊層板中的微通路可在疊層板表面上電路形成之前或之后制作。有一種方法是，在需要微通路(電路層間的連接)的金屬箔上制孔，這些孔可用PWB產(chǎn)業(yè)的銅箔標(biāo)準(zhǔn)平版印刷和刻蝕技術(shù)制成。銅箔中的孔制成后，孔下方已固化的預(yù)浸漬體材料用激光器燒蝕“鉆孔”，一般用CO2，或三倍頻Nd∶yag(釔鋁石榴石)或準(zhǔn)分子激光器?；蛘撸绻軌驘g金屬箔，則可用激光器來形成這些孔。
用激光作好微通孔后，可以用化學(xué)法或等離子處理清潔微通路。常用的技術(shù)是將電路板浸入高錳酸鹽腐蝕池中。如果激光作出的通孔很清潔，這一步可省去。清潔通孔后，可用無電鍍或電鍍行業(yè)中各種標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)中任何一種技術(shù)來形成微通路20，后者以導(dǎo)電的方式連接相鄰的電路層?；蛘咭部稍谕穬?nèi)放入如導(dǎo)電性膠或?qū)щ娔膶?dǎo)電材料，使各電路層導(dǎo)電連接。再用標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)技術(shù)在導(dǎo)電金屬箔上作圖案，作出兩個(gè)新的外電路層24和26。此時(shí)該過程可根據(jù)需要反覆進(jìn)行多次，以在PWB上作成更多的組合層，或者，如果制作的電路層已足夠多，制板結(jié)束。
另外，利用本發(fā)明的預(yù)浸漬體，也可用加成法制造連續(xù)組合電路層。在加成法中，預(yù)浸漬體疊放在一個(gè)或多個(gè)外露電路的核心層上，以制成通過充分固化本發(fā)明的預(yù)浸漬層準(zhǔn)備的一個(gè)外露介質(zhì)層的疊層板。其次，用濺射技術(shù)或其他任何在襯底上加薄導(dǎo)電金屬層的已知技術(shù)在介質(zhì)層表面加一個(gè)薄導(dǎo)電金屬層。在濺射步驟之前或之后用激光再介質(zhì)層中鉆出微通路。若在濺射之前鉆出微通路，可同時(shí)在微通路內(nèi)壁上濺射一極薄的導(dǎo)電金屬層。濺射步驟完成后，用抗蝕層覆蓋已濺射的金屬表面并顯影，這樣可以把需作電路線路的已濺射金屬部分暴露出來，把不需作電路線路的已濺射金屬部分保護(hù)起來。再次，為了制作電路線路，在暴露的濺射金屬部分表面上形成一個(gè)導(dǎo)電金屬層。在形成步驟中，導(dǎo)電金屬也充填到微通路中，把核心層中的一個(gè)或多個(gè)電路層和所形成的電路連接起來。一旦電路形成步驟完成，則去掉保護(hù)性抗蝕層，露出已濺射金屬的被保護(hù)部分，并通過腐蝕從介質(zhì)層表面去除露出的濺射金屬。
激光制作的通路可以是電子襯底中使用的任何尺寸的通路。但通路最好是直徑小于約0.5到約8密耳，最好小于約0.5到約6微米的微通路。另外，激光制作的通路最好不要穿透整個(gè)疊層板，相反，激光制作的通路一般使其連接兩個(gè)相鄰的電路層。但是，如果非鄰近電路層是在核心的最外表面，或是在用本發(fā)明的預(yù)浸漬體制備的組合介質(zhì)層的表面時(shí)，則激光制作的通路也可能連接該非鄰近電路層。
用本發(fā)明的預(yù)浸漬體形成的可用激光加工的介質(zhì)層可采用均勻的激光設(shè)置在多處進(jìn)行激光加工，不會產(chǎn)生不合格的熱損壞通路。最好，本發(fā)明的激光加工的介質(zhì)可以用調(diào)到恒定值的激光，比如至少使80％，最好95％或以上的激光加工的通路都合格，即通路沒有不合格的熱損壞。不合格的熱損壞有幾種表現(xiàn)跡象。一種跡象是樹脂流動遠(yuǎn)離通路，暴露出大于5微米的增強(qiáng)體。另一種跡象是燒焦或變黑的樹脂從通孔邊緣延伸大于2或3微米。觀察到的另一種跡象是樹脂沿增強(qiáng)體的一條纖維熔融或褪色，遠(yuǎn)離孔的距離為2微米到25或50微米。
在如圖2所示的另一實(shí)施例中，按圖1描述的核心30，包括標(biāo)準(zhǔn)PWB材料上的兩個(gè)電路層，組合電路任一側(cè)的一層被用作形成另一組組合層的起始點(diǎn)。本發(fā)明的預(yù)浸漬體36和38被設(shè)置在核心層30的電路層32和34上。在預(yù)浸漬體36和38上分別覆蓋如銅箔的導(dǎo)電金屬箔，給這一疊材料加溫加壓使預(yù)浸漬體36和38中的聚合物充分固化。典型的固化條件是溫度為160℃至250℃之間，壓力在100至500磅/平方英寸(psi)之間。在預(yù)浸漬體固化過程中聚合物應(yīng)有足夠的流量以完全覆蓋板核心上已形成圖案的電路層32和34。若用的是熱塑性樹脂，則需加溫加壓使之熔化，把材料層壓在一起，然后顯著地降低壓力。
疊層板制備好以后，可利用激光器在疊層板上鉆微通路。微通路可向下延伸一層，如通路40向下延伸到第一組合層34。例如微通路42的微通路，也可穿過第一組合層中的固化預(yù)浸漬體36和36’，向下通到電路層32下面與之相鄰的電路層44。例如微通路46的微通路，也可穿過外面可激光加工的固化預(yù)浸漬體36，并在可激光加工的預(yù)浸漬體36的頂部連接作為核心層30一部分的多個(gè)電路層32和44。通路46通常被稱為疊層通路。通路可用導(dǎo)電材料填充而外部電路層由印刷電路行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)定義。
本發(fā)明包括制造RRCC的方法。用例如縫模涂料器或反向凹版涂料器(reverse gravure coater)的液體涂料器將樹脂溶液涂覆在一卷銅箔上。把第二卷無紡增強(qiáng)材料展開并且鋪在銅箔和增強(qiáng)材料上面濕的樹脂中，使之被樹脂浸透。然后此增強(qiáng)體、樹脂和銅箔一起通過一個(gè)烘箱，在其中溶劑被蒸發(fā)而樹脂被固化到10％至50％以形成增強(qiáng)型樹脂覆銅預(yù)浸漬體。銅箔涂覆樹脂的量最好超過使增強(qiáng)材料飽和所需的量。這樣最終的RRCC產(chǎn)品就會有一個(gè)與銅箔表面相對的富含樹脂的第一表面。
本發(fā)明還包括用RRCC材料制造包括多個(gè)激光成型通路的多層電子電路的方法。所用的RRCC最好包括主要由位于富含樹脂的第一表面和銅的第二表面的之間浸漬了部分固化樹脂的微纖維玻璃構(gòu)成的無紡增強(qiáng)材料。此方法包括將RRCC富含樹脂的表面向下放到至少由一層位于襯底表面的電路組成的襯底上，形成部分固化的疊層板。固化此部分固化的疊層板，然后在把銅層從疊層板去除之前或之后，在疊層板表面中形成通路。
實(shí)例1用制造濕鋪織物(造紙工藝)的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)操作方法制成無紡微纖維玻璃織物。在此過程中，把纖維漿料涂在移動的網(wǎng)上(形成線)，使纖維形成纏結(jié)的薄片，再干燥成織物。制造織物所用的漿料中的纖維主要包括來自Evanite公司的微纖維玻璃。用含甲基乙基酮(按重量計(jì)占60份)，Ciba Arocy B-10(按重量計(jì)占40份)和辛酸錳(100ppm錳(Mn))的氰酸酯溶液浸漬此織物，在90℃的烘箱中干燥5分鐘，獲得樹脂重量約占70％的預(yù)浸漬體。
預(yù)浸漬體疊放在印刷線路板上，在壓力機(jī)內(nèi)170℃，350psi壓力下固化3小時(shí)。在SEM(掃描電子顯微鏡)下預(yù)浸漬體層的玻璃纖維分布看上去很均勻。用紫外和CO2激光器在預(yù)浸漬體層中鉆直徑為1-6密耳的微通孔。對于充分固化的預(yù)浸漬體層，玻璃的轉(zhuǎn)變溫度是230℃，在85℃和85％相對濕度條件下飽和濕氣約為1.2％。
實(shí)例2用制造濕鋪織物(造紙工藝)的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)常操作方法成無紡微纖維玻璃織物。制造織物用的漿料含直徑小于2微米的硅石微纖維。用含Dow Chemical XUR-1544-55284-24環(huán)氧樹脂混合物(按重量計(jì)占200份)，elf Autochem SMA EF-30苯乙烯馬來酸酐(按重量計(jì)占150份)，N，N’-二甲基甲酰胺(按重量計(jì)占150份)，以及2-乙基-4-甲基咪唑(EMI，按重量計(jì)占0.15份)的環(huán)氧樹脂溶液浸漬此織物，在165℃烘箱中干燥并部分固化3分鐘，獲得樹脂按重量計(jì)占70％的預(yù)浸漬體。
預(yù)浸漬體疊放在印刷電路板上，在壓力機(jī)內(nèi)200℃下固化90分鐘。在SEM(掃描電子顯微鏡)下預(yù)浸漬體層的玻璃纖維分布看上去很均勻。用紫外和CO2激光器在預(yù)浸漬體層中鉆直徑為1-6密耳的合格微通孔。對于充分固化的預(yù)浸漬體層，玻璃的轉(zhuǎn)變溫度是180℃而飽和濕氣約為0.5％。
實(shí)例3此例證明了微纖維無紡玻璃增強(qiáng)體相對編紡玻璃增強(qiáng)體在激光加工應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)。樹脂混合物制備如下稱378.20克的Dow環(huán)氧樹脂DER 592-A80，放入混合用燒杯中。其次，加入92.50克二甲荃甲酰胺(DMF)溶劑，把混合物蓋上，用氣動攪拌器攪拌。待樹脂完全溶解后，加入17.45克Shell環(huán)氧樹脂EPON-1031-A70，再把混合物蓋上并攪拌，直至所有樹脂溶解。最后，加入1.20克硼酸，1.05克2-甲基咪唑和9.4克Dicy。把混合物蓋上并攪拌，直至均勻。此基本樹脂混合物再用聚甲基丙烯酸酯(PMA)稀釋，稀釋比率為24克樹脂溶液對8.0克PMA。
使用從Hollingsworth & Vose Corporation得到的型號為BMG03310的無紡微纖維玻璃織物。此織物完全用標(biāo)稱直徑為0.8微米的M-玻璃微纖維制作。把樣品切成13英寸乘12英寸的薄片。一片13英寸乘12英寸的織物重約3.7克。兩條薄銅條(0.032英寸厚，12英寸長，半英寸寬)被插入織物一邊約1/4到1/2英寸。它們沿一邊從12英寸長的一側(cè)跨至另一側(cè)。這樣，余下未被覆蓋的織物面積至少有12英寸寬乘12英寸長。用三個(gè)小粘合夾把織物夾在銅條之間。
把一片F(xiàn)EP(氟化乙丙烯)膜放在一個(gè)平的表面上。把夾在銅條間的織物放在FEP膜上，使夾住的邊沿離制樣品人最遠(yuǎn)。從Gardner & Co購得的#12 Meyer棒放在相鄰于鄰近銅條的織物上。把一張薄的吸墨紙放在FEP膜上，要正好在無紡織物下面，這樣就可在Meyer棒拉過織物片后吸收所有多余的樹脂。將上述配方的樹脂從一小容器倒在織物上，形成在Meyer棒前方聚集成池，與Meyer棒接觸的液體樹脂溶液小珠。慢慢朝向制樣品的人滾動Meyer棒，把樹脂向前推，讓樹脂填充無紡織物。Meyer棒要移動得足夠慢，以便Meyer棒拉過織物時(shí)樹脂池能使織物變濕。樹脂被無紡織物片吸收后，再倒一些樹脂在織物上，以保持Meyer棒前有一池樹脂。當(dāng)Meyer棒到達(dá)織物片的末端時(shí)，它就把多余的樹脂推離薄片末端，掉到吸墨水紙上。
用銅條和夾子提起浸有樹脂和溶劑的無紡片，掛在溫度設(shè)為171℃的對流烘箱中。濕的織物掛在烘箱中2.5分鐘。這2.5分鐘的烘烤使溶劑蒸發(fā)以及環(huán)氧樹脂部分固化(b-階段)。從烘箱中取出織物片。打開夾子，從織物片上剝離銅條。這樣就構(gòu)成了無紡微纖維玻璃增強(qiáng)預(yù)浸漬體(NW-PP)。把NW-PP修整成12英寸乘12英寸，再次稱重?？傊亓楷F(xiàn)約為9.66克，其相應(yīng)的樹脂含量約為65％。
同樣工藝可用來制造編紡玻璃預(yù)浸漬體，只不過是用一層編紡玻璃代替無紡織物。使用Clark Schwebel的101型編紡玻璃織物。這種織物是可利用的重量最輕的編紡玻璃織物。單根纖維的直徑約在5.0到6.0微米之間。把這些纖維排成n束或n支紗，再把它們編紡到一起形成織物。故其單根玻璃纖維比在NW-PP中用的微纖維大得多。另外，纖維在織物中的分布極不均勻。樹脂濃度也要調(diào)節(jié)到在預(yù)浸漬體干燥和部分固化后生產(chǎn)樣品中有50％到70％的樹脂。
實(shí)例4在此實(shí)例中，用激光鉆孔試驗(yàn)來評估在實(shí)例3中制備的預(yù)浸漬體。使用著的預(yù)浸漬體將被壓到作有圖案的電路板上。然后樹脂被充分固化。用激光器燒孔作通路(穿過各層的電連接)。固化的預(yù)浸漬體用激光加工，上覆銅箔或無銅箔均可。一般說來，銅箔可使激光打孔更容易，因?yàn)殂~箔起了熱導(dǎo)體作用，降低了孔附近地方熱損壞的傾向。
本實(shí)例描述了模擬沒有銅箔覆蓋的已固化預(yù)浸漬體材料中激光打孔的過程。預(yù)浸漬體被壓在銅釋放薄膜之間，在高溫下使之充分固化。銅箔發(fā)光或平滑的一面對著預(yù)浸漬體。把該銅-預(yù)浸漬體-銅的疊層板放在1/8英寸厚的不銹鋼板之間。把薄的紙板放在該銅-預(yù)浸漬體-銅的疊層板上面和下面。現(xiàn)在將疊層板放入預(yù)熱到180°F的熱壓力機(jī)開口中。關(guān)上壓力機(jī)，在疊層板上加450磅/平方英寸的壓力。溫度升至350°F，樣品在此溫度下加壓1.5小時(shí)。1.5小時(shí)后，停止加熱，讓預(yù)浸漬體冷卻至室溫。然后從壓力機(jī)中取出樣品。
ESI Inc的Nd∶yag激光器系統(tǒng)是專門設(shè)計(jì)用來在印刷電路板上用激光制作通路的，調(diào)節(jié)其光波長為355nm時(shí)可鉆144孔的陣列。此激光器可被設(shè)置為向同一點(diǎn)發(fā)出一連串脈沖而成孔，或?qū)⑵渚幊淌辜す馐匆欢ǚ绞揭苿佣@出孔。要快速制作小孔(直徑1密耳)，最好設(shè)定成使激光器用一連串脈沖對準(zhǔn)同一點(diǎn)。在此情況下，激光器的重覆頻率可在2KHz到20KHz間調(diào)節(jié)。制作每個(gè)孔所用的脈沖數(shù)也可設(shè)定。激光器的時(shí)間平均輸出功率設(shè)為570毫瓦。制作一系列144孔的陣列。用每個(gè)孔的重覆頻率和脈沖數(shù)的一次調(diào)整制作144孔陣列。這些參數(shù)對各個(gè)陣列各不不同。作完后，用顯微鏡觀察這些陣列，以確定對該材料鉆孔的最佳參數(shù)。沒有能在WG-PP中對所有孔陣列都好的參數(shù)組。要把參數(shù)設(shè)置成有足夠的能量能夠在編紡玻璃中相互交錯(cuò)的紗處(鉸接處)的位置鉆通孔，造成如圖3所示的這些區(qū)域的樹脂有實(shí)質(zhì)性的熱損壞。若將激光器的參數(shù)設(shè)定到使熱損壞降低到某一可接受的程度，激光器就不能形成足夠?qū)挼目淄ㄟ^玻璃鉸接處。對比之下，較寬范圍的設(shè)定在如圖4-7所示的固化NW-PP材料中可產(chǎn)生144非常好的孔。本實(shí)例說明了本發(fā)明的微纖維無紡玻璃增強(qiáng)材料實(shí)質(zhì)性地提高了激光加工的可能性。
權(quán)利要求
1.一種用于制造組合多層印刷線路板的可激光加工的預(yù)浸漬體，它包括a.主要含微纖維玻璃的無紡增強(qiáng)材料；以及b.部分固化的聚合物。
2.按照權(quán)利要求1所述的預(yù)浸漬體，其特征在于其中所述無紡增強(qiáng)材料包括少于40wt％(重量百分比)的從有機(jī)纖維、有機(jī)漿料及其混合物中選擇的補(bǔ)充增強(qiáng)材料。
3.按照權(quán)利要求1所述的預(yù)浸漬體，其特征在于其中所述聚合物是從熱塑性聚合物、熱固性樹脂及其混合物中選擇的。
4.按照權(quán)利要求1所述的預(yù)浸漬體，其特征在于包括約5wt％到約45wt％的無紡增強(qiáng)材料和約55wt％到約95wt％的聚合物。
5.按照權(quán)利要求1所述的預(yù)浸漬體，其特征在于至少80％的所述微纖維玻璃的直徑小于約1微米。
6.按照權(quán)利要求1所述的預(yù)浸漬體，其特征在于其中所述聚合物為充分固化的10％到50％之間固化的熱固性樹脂。
7.按照權(quán)利要求1所述的預(yù)浸漬體，其特征在于其中所述預(yù)浸漬體包括第一表面和第二表面，其中銅箔粘著到預(yù)浸漬體的至少一個(gè)表面上。
8.按照權(quán)利要求7所述的預(yù)浸漬體，其特征在于其中所述銅箔粗糙表面粘著到所述預(yù)浸漬體的表面。
9.一種制造帶多個(gè)激光加工的通路的多層電子電路的方法，它包括以下步驟(a)將具有第一表面和第二表面并且包括主要由用部分固化聚合物浸漬的微纖維玻璃組成的無紡增強(qiáng)材料的預(yù)浸漬體涂在襯底上，所述襯底由位于所述襯底的所述表面的第一電路層組成，使得所述預(yù)浸漬體的所述第一表面與所述第一電路層接觸；(b)將所述疊層板暴露于高溫和高壓下一段足夠的時(shí)間，以便能夠?qū)⑺霾糠止袒寞B層板完全固化得到一個(gè)包括介質(zhì)表面層的疊層板；以及(c)在所述介質(zhì)表面層中用激光制作多個(gè)微通路。
10.按照權(quán)利要求9的方法中，其特征在于其中導(dǎo)電材料要涂覆到所述通路中。
11.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于其中導(dǎo)電金屬箔要在步驟(b)之前加到所述預(yù)浸漬體的第二表面上。
12.按照權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于其中所述激光加工的通路包括從所述導(dǎo)電金屬箔層延伸到所述第一電路層的通路。
13.按照權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于其中在所述導(dǎo)電箔層上形成第二電路圖案。
14.按照權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于其中利用激光鉆孔穿通所述導(dǎo)電金屬箔層和所述介質(zhì)表面層形成微通路。
15.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于其中所述襯底包括用介質(zhì)層與所述第一電路層分隔的嵌入電路層，其中至少有一個(gè)激光加工的通路從所述介質(zhì)層延伸到所述嵌入電路層。
16.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于其中在激光加工的通路形成之前在所述導(dǎo)電金屬箔層上形成多個(gè)小孔而其中所述微通路是在所述暴露的孔中用激光加工得到的。
17.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于其中至少95％的所述多個(gè)微通路是合格的。
18.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于其中在所述激光加工至少一個(gè)微通路后，在覆蓋了所述可激光加工的介質(zhì)層的所述金屬膜層上形成電路。
19.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于其中在所述激光加工至少一個(gè)微通路前在所述金屬膜層上形成所述電路。
20.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于其中所述疊層板繼續(xù)用以下步驟處理(i)在所述介質(zhì)表面層上和所述疊層板的所述微通路內(nèi)作一層濺射金屬，形成濺射金屬表面；(ii)在所述濺射金屬表面上涂覆抗蝕劑層，在所述抗蝕劑層上形成圖案以限定需要和不需要的抗蝕劑層部分，去除所述不需要的抗蝕劑層部分，露出至少一部分所述濺射金屬表面和至少一個(gè)微通路；(iii)電鍍所述金屬層，使電鍍金屬充填所述露出的微通路，以及對應(yīng)于所述露出的濺射金屬表面構(gòu)造第二電路層；(iv)去除所述抗蝕層的所述需要部分；(v)把所述已去除的所需抗蝕層部分下面的所述濺射金屬層去掉。
21.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于其中所述可用激光加工的介質(zhì)包括約5wt％到約45wt％的無紡微纖維玻璃和從約55wt％到約95wt％的聚合物。
22.按照權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于其中80％的所述微纖維玻璃的直徑約小于1微米。
23.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于其中通過均勻功率設(shè)置的激光器加工每一個(gè)微通路。
24.一種制造用增強(qiáng)樹脂涂覆的銅預(yù)浸漬體的方法，它包括a.在銅箔表面涂覆樹脂；b.在涂覆在所述銅箔上的所述樹脂中加增強(qiáng)材料；以及c.干燥所述樹脂中的所述溶劑，繼續(xù)使樹脂固化到充分固化的10％到50％之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及由主要含微纖維玻璃和樹脂材料的無紡填充材料組成的電子襯底。本發(fā)明也包括用本發(fā)明的電子襯底制造的包括但不限于預(yù)浸漬體(16,18)、金屬鍍層疊層板以及有或無激光通孔(20)的印刷線路板的電子產(chǎn)品。本發(fā)明還包括印刷組合線路板的制造方法,其中包括形成預(yù)浸漬體(16,18)以及在預(yù)浸漬體(16,18)中形成至少一個(gè)通路的步驟。
文檔編號H05K3/46GK1370389SQ00811807
公開日2002年9月18日 申請日期2000年6月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月25日
發(fā)明者D·R·哈爾斯, M·麥奧利菲, C·徐 申請人:聯(lián)合訊號公司