專利名稱：具有導(dǎo)電通孔有序分布的金屬化層狀材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于印刷電路基板的金屬化層狀材料及其制造方法。本發(fā)明尤其涉及適于諸如多芯片組件等高密度印刷電路基板的生產(chǎn)的具有導(dǎo)電通孔或過孔有序分布的金屬化層及其制造方法。
背景技術(shù)：
計算機、電子控制器和其他數(shù)字電子電路等的許多新應(yīng)用被接連不斷地開發(fā)出來。數(shù)字電子電路也被結(jié)合進(jìn)許多特殊應(yīng)用，這些應(yīng)用先前并不采用這種電子控制。在數(shù)字電子電路應(yīng)用增加的同時，對于諸如印刷布線板等印刷電路基板的需求也增加了，用這些電路板把電子器件在電氣上互連在一起以形成電子電路。
數(shù)字電子器件的處理速度和信息吞吐量也已顯著增加，對印刷布線板等的裝配密度、速度和其他電氣性能提出了額外的要求。例如，對于電子電路制造商來說，尤其在高性能應(yīng)用中，多芯片組件(MCM)已變得越來越普遍，多芯片組件把一些不加封裝的集成電路和其他電子器件直接安裝在高密度基板上而結(jié)合在一起。
然而，生產(chǎn)一塊印刷布線板需要大量的處理步驟。例如，對于一塊雙面印刷布線板，必須在一塊絕緣基板的兩面形成電路層，此外，在基板上要形成多個通孔，用于互連兩面的電路圖形。
在制造典型的雙面印刷布線板時，在諸如聚酰亞胺或聚酯的一塊絕緣基板內(nèi)形成過孔，而把諸如銅等導(dǎo)電材料淀積在基板的兩面以及在每個通孔中。通孔可以在淀積導(dǎo)電材料的步驟之前或者在該步驟之后形成，后者往往還需要電鍍步驟，以把導(dǎo)電材料淀積在孔內(nèi)。根據(jù)電路圖案之間所需的特殊的互連，一般用機械、激光或等離子體，在基板上的各點處形成通孔。
一旦完成了基板材料的金屬化以及形成了通孔，一般通過模板印刷或通過光致抗蝕劑成象過程把一抗蝕劑掩模施加于基板的兩面。其次，在基板兩面上的導(dǎo)電材料透過抗蝕劑加以腐蝕，以形成最終的電路圖形。最后，去除剩下的抗蝕劑，使導(dǎo)電材料所需的圖形留在基板的兩面。
上述過程一般稱之為去除過程。在本領(lǐng)域中還有添加或半添加淀積。對于添加淀積，透過一抗蝕劑掩模把導(dǎo)電材料層淀積在基板材料上，由此不需后續(xù)的腐蝕。在半添加過程中，在基板的兩面淀積很薄的發(fā)源層(seed layer)，透過一抗蝕劑掩模把額外的材料鍍在基板上，然后去除抗蝕劑，并腐蝕整塊板以去除露出的發(fā)源層而形成最終的電路圖形。
制成一塊印刷電路基板所需的上述步驟很多，并且許多步驟需要用昂貴和復(fù)雜的設(shè)備。例如，基板材料的金屬化需要若干分開的步驟，諸如等離子體處理、濺射、物理汽相淀積、化學(xué)汽相淀積、電鍍、無電淀積、離子電鍍等的組合，每個步驟一般都需要特殊的設(shè)備和有知識的操作者。此外，在許多個上述過程中采用化學(xué)鍍液(chemical bath)，通常在后面的步驟中必須用特殊的清除過程把它們清除，而這又要花費額外的費用。
對于許多制造商來說，特別是那些印刷布線板所需數(shù)量很少和/或要專門定做印刷布線板的制造商來說，所有那些制造印刷布線板需要的設(shè)備和專門人才代價太高。然而，在給定設(shè)備的價格和復(fù)雜性情況下，許多制造過程只適合于大量生產(chǎn)。一般，對于許多制造商來說，自行少量生產(chǎn)和/或按用戶要求設(shè)計來生產(chǎn)印刷布線板，在商業(yè)上是不切實際的。結(jié)果，許多制造商與少數(shù)幾家供應(yīng)商之一簽訂供應(yīng)成品印刷布線板的合同。一般，對于原型電路板也與供應(yīng)商簽訂合同。然而，許多制造商希望增加自行生產(chǎn)的過程的數(shù)目，以便更好地控制成本和周轉(zhuǎn)時間。
可以購得現(xiàn)成的層狀材料，使得制造商可以用它們以少量的設(shè)備和處理過程制造出成品印刷布線板。大多數(shù)現(xiàn)成的層狀材料包括一電介質(zhì)聚合物薄膜，在其單面或雙面具有未形成圖形的導(dǎo)電材料層。為生產(chǎn)單面印刷電路板，用這種材料特別方便，因為制造商只需淀積一光致抗蝕劑掩模，腐蝕掉導(dǎo)電材料，并去除掉剩下的光致抗蝕劑即可。此外，如果層狀材料是以成卷的形式提供的，則制造商需要從成卷的材料上切割出單塊的印刷電路板。所有這些步驟都不太復(fù)雜也不太昂貴，并且不需要大量昂貴和/或特殊的設(shè)備。
然而，為生產(chǎn)雙面印刷布線板結(jié)構(gòu)，為了互連兩面的電路圖形，制造商需要在印刷布線板的許多點處形成通孔。在已經(jīng)雙面淀積了導(dǎo)電材料的層狀材料內(nèi)鉆孔，需要在鉆好孔后再進(jìn)行單獨的電鍍或金屬化操作，用以在每個孔內(nèi)淀積導(dǎo)電材料。結(jié)果，現(xiàn)成的層狀材料時常不適用于高性能、高密度雙面印刷板的自行制造，因為電路板制造商時常必須完成鉆孔和淀積補充的導(dǎo)電材料等額外的步驟來形成通路。
授于Seibel的第4,770,900號美國專利揭示了一種在其兩面有未形成圖形的導(dǎo)電層，并有一個規(guī)則的導(dǎo)電通路的陣列，將兩導(dǎo)電層在電氣上互連。制造商或其他最終用戶可以采用Seibel的層狀材料來生產(chǎn)印刷電路板，其做法是先把抗蝕劑用模板印在導(dǎo)電層上，然后腐蝕和/或電鍍(根據(jù)淀積技術(shù))在其上的電路圖形，最后將模板從電路板上除去。通過提供一規(guī)則的過孔陣列，在孔內(nèi)淀積了導(dǎo)電材料，制造商可以設(shè)計一塊印刷電路板，該板只用了一部分過孔，在剩下的過孔周圍腐蝕，以使它們與電路的其他部分在電氣上隔離。這一系統(tǒng)的優(yōu)點在于，制造商所需完成的只有模板放置、形成圖形(即，腐蝕和/或電鍍)以及模板去除步驟。結(jié)果，制造商不需大量額外的設(shè)備和專門人才就能制造少量的和/或?qū)ｉT定做的印刷布線板。
Seibel的方法存在若干缺點。尤其是，Seibel揭示的方法特別不適合高性能/高密度應(yīng)用。首先，諸如銅箔等比較厚的導(dǎo)電層是通過粘接劑與基板粘合的，它們不如更薄和更高級的不用粘接劑附著的導(dǎo)電層那樣可靠。由于形成圖形時的困難和腐蝕時的鉆蝕這兩方面的原因，增加了印刷電路板所需的電路線條的間距，因而采用粘接劑和通常的銅箔還顯著地降低了在印刷電路板上可以得到的裝配密度。
此外，Seibel揭示了采用一毫米(1000微米)過孔，孔與孔之間的間距為2.5毫米。在當(dāng)今的諸如MCM等更高級的應(yīng)用中，線寬和線間距為100微米或100微米以下的數(shù)量級，其大小要比Seibel的過孔一個數(shù)量級。為與電路線條互連，圍繞大的過孔增添焊盤(pad)進(jìn)一步增加了在電路板上占有的表面積。結(jié)果，Seibel的過孔將在印刷電路板上占去過量的面積，從而顯著地影響了電路板的裝配密度。因為在每個圖形中需要圍繞許多個較大使用和/或不使用的過孔確定線條的走向，這樣的過孔也將顯著增加設(shè)計高密度印刷電路板的困難。結(jié)果，Seibel的方法特別不適合高密度、高性能雙面印刷布線板的應(yīng)用。
所以，存在著對于適于制造高性能、高密度的采用導(dǎo)電通孔互連的雙面印刷布線板層狀材料的需求，采用這種材料，不需要大量的額外的加工步驟、設(shè)備和/或?qū)ｉT人才，即可做出成品印刷布線板。
發(fā)明概要本發(fā)明著手解決與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的這些和其他一些問題，提供一種金屬化的層狀材料，該材料具有金屬化通孔的有序分布，可用于高性能、高密度雙面印刷布線板。過孔最好具有這樣的直徑和在孔周圍的焊接區(qū)，使之與完工的印刷布線板兩側(cè)表面上形成電路圖形的導(dǎo)電線條的寬度和間隔相一致。此外，過孔最好以有序的方式布置，它的間距既能提供適當(dāng)數(shù)目的通孔用于布線板的互連，又保持了足夠的表面區(qū)域用于在過孔之間安排電路的線條。
這種較佳的金屬化層狀材料適于大量生產(chǎn)，從而節(jié)省了相關(guān)的成本。此外，這種金屬化層狀材料很適合于制造少量的和/或?qū)ｉT定制的印刷布線板，因為該材料不需要許多額外的處理步驟、設(shè)備和/或?qū)ｉT人才來做出完工的印刷布線板。
因此，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種金屬化層狀材料，該材料包括一個電介質(zhì)聚合物薄膜基板，該基板有多個按有序分布方式布置的過孔，每個過孔的直徑小于或等于大約200微米，它還包括限定通孔在基板兩側(cè)的表面之間延伸的壁；不用粘接劑附著在基板兩側(cè)和通路壁上的導(dǎo)電材料以在基板的兩側(cè)限定第一和第二導(dǎo)電層；以及覆在基板兩側(cè)用于實際覆蓋導(dǎo)電層和過孔的第一和第二光致抗蝕劑層。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于制造印刷布線板的金屬化層狀材料，它具有在已做好的板上相鄰的電路線條的中心之間限定最小間隔的間距。此金屬化層狀材料包括一層電介質(zhì)聚合物薄膜基板，該基板包括多個按有序分布方式布置的過孔，具有確定相鄰過孔中心之間最小間隔的間距，每個過孔的直徑等于已做好的板的間距的10％至50％；以及不用粘接劑附著于基板兩側(cè)和過孔壁上的導(dǎo)電材料。
按照本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于制造印刷布線板的金屬化層狀材料，此金屬化層狀材料包括一層電介質(zhì)聚合物薄膜基板，該基板包括多個按有序分布方式布置的過孔，間距小于或等于大約2.1毫米，每個過孔包括一壁，它限定在基板相對的表面之間延伸的一個通孔，其直徑小于或等于大約125微米；不用粘接劑附著于基板兩側(cè)和每個過孔壁內(nèi)的導(dǎo)電材料，其最大厚度小于或等于大約35微米；以及覆在基板兩側(cè)用于實際覆蓋導(dǎo)電層和過孔的第一和第二光致抗蝕劑層，厚度小于或等于大約40微米。
按照本發(fā)明的再一方面，提供了一種制造金屬化層狀材料的方法，該材料用于制造印刷布線板，所述方法包括下述步驟在電介質(zhì)聚合物薄膜基板內(nèi)鉆多個過孔，孔的直徑小于或等于200微米，并且按有序的分布布置；不用粘接劑將導(dǎo)電材料同時附著在基板的兩面和每個過孔中。
指出了表征本發(fā)明的這些和其他一些的優(yōu)點和特征，其細(xì)目在構(gòu)成本文件的一個部分的所附的權(quán)利要求中給出。然而，為了更好地理解本發(fā)明，以及使用它可以得到的優(yōu)點，必須參看所附的描述性的材料，其中描述了本發(fā)明的一個較佳實施例。


圖1是與本發(fā)明一致的一種較佳的金屬化層狀材料的部分片斷的透視圖。
圖2是圖1的較佳金屬化層狀材料沿2-2線取的部分片斷的剖視圖。
圖3是制造圖1和2的金屬化層狀材料較佳方法的流程圖。
圖4是從圖1和2的金屬化層狀材料制造完整的印刷布線板的流程圖。
圖5A和5B分別是腐蝕和去除抗蝕劑前后金屬化通孔的部分片斷放大的剖視圖。
圖6是在金屬化層狀材料上的另一種通孔的有序分布布置的部分片斷的頂視圖，為描述方便起見，頂部的光致抗蝕劑未示出。
較佳實施例的詳細(xì)描述參看附圖，其中，相同的標(biāo)號在所有的幾幅圖中表示相同的部分，圖1和2示出與本發(fā)明一致的一種較佳的金屬化層狀材料10。層狀材料10包括一電介質(zhì)基板20，該板具有第一面22和第二面24，在板內(nèi)形成過孔的有序分布，過孔在第一和第二面之間延伸。導(dǎo)電材料30最好不用粘接劑地覆在基板20上，以形成第一導(dǎo)電層32和第二導(dǎo)電層34，它們由附著在過孔25上的導(dǎo)電圓柱體35電氣上互連。光致抗蝕劑40附著在導(dǎo)電材料30上，形成第一光致抗蝕劑層42和第二光致抗蝕劑層44。
最好以成卷的形式向客戶提供層狀材料20，該材料末腐蝕的導(dǎo)電層32和34大體上與所有的過孔25在電氣上接觸，而光致抗蝕劑層42核44大體上覆蓋了兩側(cè)的導(dǎo)電層表面區(qū)域。最好將過孔作有序分布，以使客戶(或“最終用戶”)只要用很少的幾個比較簡單而不昂貴的步驟就能制造出專用的高性能、高密度雙面印刷布線板，這些步驟包括(但不限于)使光致抗蝕劑形成圖象并去除多余的光致抗蝕劑，腐蝕導(dǎo)電材料以形成所需的電路圖形以及通孔互連，去除剩下的光致抗蝕劑，再從成卷的材料上切下已完工的電路。
雖然本發(fā)明的許多優(yōu)點和特征將結(jié)合最終用戶(他們是購買較佳的金屬化層狀材料并且用其做成專用的印刷電路或布線板的“客戶”)可能花費的成本和獲得的制造利益來加以描述，但應(yīng)理解，本發(fā)明的原理也適用于其他的印刷布線板等的制造商和生產(chǎn)者。特別，較佳的層狀材料的最終用戶可以是那種材料的最初的生產(chǎn)者。
金屬化層狀材料的制造圖3是制造與本發(fā)明一致的金屬化層狀材料的較佳方法50的流程圖。在該較佳的方法中，第一個步驟52是在成卷的電介質(zhì)基板材料中鉆出有序分布的過孔，最好用激光燒蝕或等離子體鉆孔過程。其次，在步驟56，把基板金屬化，以在基板的兩面上和在基板內(nèi)的過孔中形成導(dǎo)電材料。接下來，在步驟58中，在基板的兩側(cè)表面上附著光致抗蝕劑層，使之大體上覆蓋兩側(cè)得導(dǎo)電層和過孔。還可在金屬化之前可選地采用基板清潔步驟54以清除由鉆孔過程在基板上形成的任何表面污染。
有許多電介質(zhì)材料可以用作較佳的金屬化層狀材料中的基板。最好將諸如聚合薄膜等電介質(zhì)材料用作基板。在本發(fā)明中，最值得推薦的基板材料是聚酰亞胺，然而，也可采用諸如加聚物、縮聚物、天然聚合物、已處理的薄膜、熱固或熱塑樹脂等其他的電介質(zhì)材料。具體而言，可以采用聚酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、氟化乙丙烯共聚物(FEP)、乙二醇-對苯二甲酸共聚物、聚氟乙烯(PVF)和aramid paper。諸如陶瓷或硬質(zhì)玻璃環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)等硬質(zhì)基板材料也可與金屬化通孔步驟連用，然而，這些硬質(zhì)材料的價格較貴，并且不具備較佳方法的許多優(yōu)點提供的靈活性和厚度。此外，后面的這些材料不適合卷對卷(roll-to-roll)的生產(chǎn)，因而具有個更為復(fù)雜的加工要求。
做基板的電介質(zhì)材料的厚度最好在大約12至125微米之間。特別是，通常購得的聚酰亞胺薄膜的厚度在25至50微米之間?；遄詈靡猿删淼男问教峁?，由此可以通過卷對卷的操作方式使之經(jīng)不同的制造過程傳送。與其他的傳送材料的方式相比，這種類型的處理較快速、有效和便宜。然而，應(yīng)該理解，換一種方式，基板也可以片的方式提供，而在制造時作相應(yīng)的處理。
過孔的形成為制造較佳的金屬化層狀材料，第一個步驟(如圖3步驟52所示)是在一塊空白的電介質(zhì)基板材料上鉆出或形成多個過孔或通孔。形成通孔的較佳過程是激光燒蝕，由此將一高能激光束引至基板的表面，以在其表面上燒蝕孔來。不同的激光燒蝕過程在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的。
由于激光鉆孔或燒蝕可以用卷對卷的過程實施，并且可在較短的時間間隔內(nèi)掃描大量的過孔，因而它容易適合大量生產(chǎn)操作。此外，間隔燒蝕可以提供極小的通孔，其直徑低至25微米或更小。
在許多激光燒蝕過程中，將高能紫外激光束引至基板上，以使基板材料分解，并將一孔“鉆”入基板中。用一光學(xué)系統(tǒng)把光束傳送至基板表面，并且該光學(xué)系統(tǒng)是可控的，將光束移至多個位置，從而可按所需的預(yù)定的圖形掃描基板中的多個孔。在很多過程中，激光是脈沖式的，以提供更加可以控制的燒蝕，并減少在每個孔周圍沉積的表面煙炱污染物的數(shù)量。此外，激光燒蝕可在受控的惰性氣體的氛圍中進(jìn)行，以減少氧化和/或在周圍空氣與基板材料直之間的作用，這樣做時常能減少沉積在基板上的煙炱的數(shù)量。在名為“沒有表面煙炱污染物的激光通孔鉆孔”的美國專利申請No.

中揭示了一種較佳的激光燒蝕過程。
在基板中鉆過孔的另一種過程是等離子體鉆孔。例如，可以從德國Schonaich的Dyconex Engineering Gmbh獲得這項技術(shù)。在典型的等離子體鉆孔過程中，基底電介質(zhì)薄膜具有至少一層銅或其他導(dǎo)電金屬的發(fā)源層附著在該薄膜的兩側(cè)。將得到的層狀材料透過一光致抗蝕劑掩模進(jìn)行腐蝕，以在銅層中形成所需的開口的有序分布，由此露出其下的基底電介質(zhì)材料。在抗蝕劑掩模去除以后，將層狀材料在等離子體室內(nèi)進(jìn)行腐蝕。由銅層覆蓋的層狀材料的表面不會被等離子體腐蝕；然而，基底電介質(zhì)露出的區(qū)域?qū)⒈坏入x子體腐蝕掉，而在層狀材料中形成孔的有序分布?？梢韵嘈?，用等離子體鉆孔過程可以生產(chǎn)出與用激光燒蝕過程生產(chǎn)的同樣大小的過孔(小到25微米或更小)。
激光燒蝕和等離子體鉆孔過程兩者都是較佳的，因為它們能以快速而有效的方式提供很小的過孔。此外，兩種過程都能提供高的精度，使得對準(zhǔn)和過孔直徑可控制到誤差只在數(shù)個微米的范圍之內(nèi)?？梢韵嘈牛眠@兩種過程的任一種能形成圓孔或橢圓孔，其最大直徑小于大約200微米，小于大約125微米較好，小于大約35微米更好，小于大約25微米最好。此外，用兩種過程的任一種，可以獲得形狀比約為1∶1至1∶2，而以1∶1至1∶1.4為佳。
可能需要一個單獨的清潔過程(如圖3的可選步驟54所示)來清除在鉆孔過程中，特別是在激光燒蝕過程中圍繞過孔形成的煙炱或其他的污染物。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于導(dǎo)電材料對污染物的濕潤不特別好，因此如果在過孔周圍留有較多的污染物，則導(dǎo)電材料與基板的附著力變壞。清潔過程的例子包括使煙炱殘留物材料回流，把超聲波能量加至基板，將基板浸入一種腐蝕劑中，等離子體清潔或蝕刻基板，蒸汽搪磨或噴射基板，等等。
也可采用諸如沖壓、沖孔、鉆孔等其他在基板中形成孔的過程。然而，許多這些技術(shù)在仔細(xì)的控制條件下的實際限制大約是100微米直徑的孔，而且只能少量生產(chǎn)。在數(shù)量較大時(例如，如孔的高密度有序分布所要求的)，許多這些過程被限制于直徑為300微米或更大的孔。
對于較佳的層狀材料，過孔按有序分布的方式布置，其間距(相鄰過孔中心之間的距離)在大約0.25至2.1毫米(大約10至80密耳)之間，而以在0.5至1.3毫米(大約20至50密耳)之間較佳。所謂“有序分布”，我們指的是過孔的一種布置，其中，在基板上，過孔以確定的幾何與周期的圖形或網(wǎng)格相互在空間上定位。過孔可以諸如正方形、矩形、菱形、或者三角形等許多不同的圖形布置，這種布置可以只形成在基板的一部分上，或者基本上形成在整個基板上。圖1的層狀材料10例示了一種過孔的正方形的圖形分布，這樣，將過孔布置成許多平行的行和許多平行的列，并且每一行與每一列正交。這是一種較佳的布置，因為，例如，這種布置與諸如intermeshed power plane等簡單的雙面結(jié)構(gòu)相容。在層狀材料10′上的過孔的另一種有序布置如圖6所示，其中，將過孔25′布置成許多行，過孔的交替行偏移一距離，它等于相鄰行內(nèi)的過孔之間的距離之半，得出一大體上是三角形的圖形。
較佳的做法是使過孔的有序分布大體上遍及基板的工作區(qū)域。這一工作區(qū)域可以占據(jù)基板的整個表面區(qū)域，或者只占據(jù)其一部分。例如，工作區(qū)域可以將沿材料邊緣的條形除外，該條形區(qū)域有助于處理層狀材料，或者一般要把它們從完工的成品上去除。此外，沿基板材料卷相鄰部分的工作區(qū)域可以相互鄰接，從而沿材料卷提供連續(xù)的過孔有序分布。
金屬化一旦在基板上形成了孔(過孔)之后，最好用一蒸發(fā)通孔金屬化過程(如圖3的步驟56所示)在基板的整個露出的表面上形成導(dǎo)電材料。這一過程是授于Swisher的第5,112,462和第5,137,791號美國專利的主題。通過引用，把這些文獻(xiàn)的揭示包括于此，至支持本發(fā)明揭示所需的程度。
按照Swisher的過程，帶有通孔(或過孔)有序分布的基板先在等離子體室中受等離子體處理，以修整要在其表面上附著導(dǎo)電材料的基板。在等離子體室中，將基板材料的表面加以修整，其做法是在基板的表面上形成薄的、隨機的、最好是不連續(xù)的金屬氧化物分布。在等離子室中包括一陰極，該陰極以采用鉻、鈦、鐵、鎳、鉬、錳、鋯等材料或它們的混合物為佳，從而在等離子室中產(chǎn)生上述材料的一種或數(shù)種氧化物，并附著在基板的表面上。這一過程可使導(dǎo)電層以不用粘接劑的方式附著在基板材料上，而剝離強度超過2磅/英寸，甚至超過10磅/英寸。
經(jīng)過如此處理的基板隨后經(jīng)真空淀積(蒸發(fā))過程，以在基板的單面或雙面和在基板的通孔中形成導(dǎo)電材料薄層。銅是較佳的導(dǎo)電材料，因為它們的價格不貴并且容易對其進(jìn)行操作。另外的導(dǎo)電材料包括鋁、金、銀、或其他已知的導(dǎo)電材料。
蒸發(fā)金屬化(真空淀積)過程是一已知的低氣壓/高溫過程，其中，銅或其他金屬在低氣壓和高溫下蒸發(fā)，然后淀積在基板材料的表面上。在較佳實施例中，將銅淀積在基板的處理過的表面上和通孔(過孔)中，達(dá)到50-500納米的厚度，而以大約200納米為最佳。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這樣的銅層厚度為以后牢固地加至基板材料的銅層奠定了堅實的基礎(chǔ)。
除了真空淀積第一層銅以外，現(xiàn)有技術(shù)中已知的另外一種做法是化學(xué)淀積過程，可用該過程替代真空淀積過程，使銅附著在基板的處理過的表面上。
另一種替代真空淀積的步驟是采用濺射過程，把導(dǎo)電材料轉(zhuǎn)移到基板的處理過的表面上和通孔中。在濺射過程中，通過在室中產(chǎn)生高電位，使離子在低氣壓下對著陰極加速。這使得陰極材料(在此情形下為銅)被激勵，并向基板材料轉(zhuǎn)移，使基板作一定取向以接受被濺射的銅。
在通孔金屬化過程中采用真空淀積的一個優(yōu)點是，等離子體處理和真空淀積可以在同一真空室的分開的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。這樣做通?？色@得較高的可靠性和較低的拒收率，這是由將這些步驟組合在同一真空室中而減少觸模基板帶來的。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，后續(xù)的各個步驟也可在替代的過程中使用。
一旦在基板材料的每一面上和在通孔(過孔)中形成了50-500納米的薄導(dǎo)電層之后，最好用現(xiàn)有技術(shù)中已知的電鍍過程形成所需的銅材料的厚度。一般，電鍍包括將基板材料放入加有電力的溶液中，并以基板材料作為陰極。所需的導(dǎo)電材料(在此情形下為銅)存在于溶液中，并且在此過程中被淀積在基板上。電鍍是一種眾所周知的過程，它能提供高可靠性和可控制性，并且就是用這一過程在基板20的每一面產(chǎn)生導(dǎo)電材料30的最終的所需厚度。
替代電鍍，導(dǎo)電材料的最終厚度也可用現(xiàn)有技術(shù)中一般也已知的一種無電過程來形成。真空淀積厚度超過50-500納米導(dǎo)電層(甚至厚度達(dá)2到3微米)也是可能的。還可采用把導(dǎo)電材料附著在基板上的其他方法。
由于進(jìn)行了上述的過程步驟，在電介質(zhì)基板20的兩面形成了導(dǎo)電層32和34，以及在電氣上互連導(dǎo)電層32和34的金屬化通孔的有序分布，(每個金屬化通孔包括一通路或孔25，而在孔的壁上形成圓柱形的導(dǎo)電材料35)。雖然導(dǎo)電層最好大體上覆蓋基板的兩面，但應(yīng)理解，導(dǎo)電層可以只附著在基板的被選定的部分上，從而在基板上留下一些未附著導(dǎo)電層的區(qū)域。
導(dǎo)電層和金屬化通孔可以做成具有最厚約為35微米的完工厚度，完工厚度最厚約為12.5微米更好，并且完工厚度約為5微米則最好。根據(jù)諸如載流能力等考慮也可取其他的厚度。
金屬化通孔和導(dǎo)電層最好具有相同的厚度，因為最好將它們用通孔金屬化過程同時形成。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可以相互部分或完全獨立地附著導(dǎo)電層，以改變厚度。
可以采用其他的技術(shù)或一些技術(shù)的組合，以產(chǎn)生較薄但堅牢的層。真空淀積、化學(xué)淀積、濺射、電鍍和/或其他附著技術(shù)的任何組合也可與本發(fā)明相容地采用。同樣，其他用于增加它的粘合特性的處理基板的過程，包括各種氧化技術(shù)也可以與本發(fā)明相容地采用。雖然可采用基于粘接劑的層狀材料過程把導(dǎo)電材料附著在基板上，但“無粘接劑”過程(即，不依賴通常的粘接劑(如環(huán)氧或其他聚合物)而將導(dǎo)電層附著于基板的過程)一般要更好，后一種過程給出了可以從中獲得的性能方面的好處。
上述金屬化過程是一種相減過程，即，在基板上附著完整的導(dǎo)電材料層，然后再加以腐蝕，以形成完工的電路圖形。可以相信，可以將添加或半添加過程包括在某些應(yīng)用中；然而，這些過程將要求最終用戶完成另外的一些步驟來在制成完工的電路板結(jié)構(gòu)。例如，對于半添加過程，可以加上大約0.1至5微米的薄的導(dǎo)電材料發(fā)源層，以形成導(dǎo)電層。然后，最終用戶可在光致抗蝕劑上成象，形成負(fù)象抗蝕劑掩模，透過掩模進(jìn)行電鍍，以形成較厚的導(dǎo)電線條以及金屬化通孔，去除剩下的抗蝕劑，并腐蝕導(dǎo)電層以去除未電鍍的發(fā)源層。
比起現(xiàn)有技術(shù)的層狀材料構(gòu)造方法來，采用上述的金屬化通孔過程可以獲得許多好處。許多現(xiàn)有技術(shù)的過程一般都依賴粘接劑將導(dǎo)電層附著至基板；然而，無粘接劑通孔金屬化過程無需粘接劑。在許多現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，一般，用17微米的粘接材料把18微米或更厚的銅的基底層附著至基板材料。此外，為采用這些基于粘接劑的系統(tǒng)形成通孔，一般，要在銅的基底層在基板形成后再形成通孔并電鍍。一般，為在基板兩面之間形成電氣互連，要將額外的25微米(或在某些高級的結(jié)構(gòu)中可低至15微米)的銅電鍍在通孔上。結(jié)果，采用這些現(xiàn)有技術(shù)的基于粘接劑的系統(tǒng)在一基板上形成的每一個導(dǎo)電層最好要添加大約50-60微為的厚度。
然而，上述的無粘接劑過程能夠提供厚度在5微米左右或更薄的可靠而耐剝離的導(dǎo)電層。比起現(xiàn)有技術(shù)的基于粘接劑的層狀材料以及澆鑄薄膜無粘接劑的層狀材料來具有一顯著的優(yōu)點，此優(yōu)點是由于可靠性提高、柔順性和安裝密度增加以及環(huán)境特性的提高，而這些一般都是與較薄的結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的。
在無粘接劑通孔金屬化過程中去除了粘接劑提供了許多優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的基于粘接劑方法的好處。一般，用通孔金屬化過程制成的層狀材料要比現(xiàn)有技術(shù)的基于粘接劑的方法更能耐受熱應(yīng)力，因為在這些現(xiàn)有技術(shù)的方法中采用的粘接劑一般由于溫度升高或反復(fù)循環(huán)會斷裂。然而，當(dāng)采用耐溫度的基板材料時，特別是在后處理裝配以及工作環(huán)境處于高溫和/或反復(fù)循環(huán)時，無粘接劑的通孔金屬化過程能夠提供極好的耐熱性。
上述過程的另一好處是比現(xiàn)有技術(shù)的方法具有更高的化學(xué)穩(wěn)定性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在許多現(xiàn)有技術(shù)的基于粘接劑的方法中使用的粘接劑由于暴露于苛性化學(xué)藥品而變得有些容易斷裂，結(jié)果，在上述的無粘接劑過程中取消了粘接劑就能允許在后處理裝配步驟中采用種類更多的處理用化學(xué)藥品，并且允許該層狀材料可用于這樣的環(huán)境，其中有類似的化學(xué)藥品暴露。
上述過程可以提供更加結(jié)實的通孔，其部分原因是取消了粘接劑，而粘接劑一般總是使通孔的性能由于反復(fù)受到應(yīng)力而變壞。這些應(yīng)力一般來自元件裝配時或在極端的工作環(huán)境下正常工作時電路的熱循環(huán)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用較佳的過程做成的組件可以提供5微米厚的通孔，這些孔在180℃可以承受35kg/cm2的壓力而孔內(nèi)圓柱形不發(fā)生任何變形或呈現(xiàn)斷裂。這在以前用基于粘接劑的結(jié)構(gòu)是不可能做到的。
由于導(dǎo)電層厚度較薄(即，在較佳的結(jié)構(gòu)中大約為5微米，而在現(xiàn)有技術(shù)的基于粘接劑的組件中為50-60微米)，較佳的過程比起現(xiàn)有技術(shù)的方法來還有提供另外的優(yōu)點。一個優(yōu)點是可以獲得更高的裝配密度，這一點對于高級的高性能/高密度應(yīng)用尤為重要。這一優(yōu)點的獲得部分是基于這樣的事實，即，采用通孔金屬化過程，完工的銅層與淀積在通孔中的銅厚度相同。因為一般在基于粘接劑的過程中，在導(dǎo)電層上電鍍的銅多于通孔中的，因而必須在通孔周圍電鍍額外的銅，從而使通孔承受得住后續(xù)的腐蝕過程。結(jié)果，當(dāng)合適的通孔構(gòu)成時將在基板的表面上留下較厚的銅層。用較佳過程可以增加裝配密度的另一關(guān)鍵是基于這樣的事實，由于減少了表面銅層的厚度，鉆蝕也減至最小。在現(xiàn)有技術(shù)的方法中，由于銅層較厚，腐蝕劑材料要沿水平方向多腐蝕一些，為了經(jīng)受這一腐蝕過程，需將導(dǎo)電線條做得寬一些。在較佳的過程中，在表面上獲得較薄銅層的能力使得鉆蝕減至最小，因而結(jié)果可以采用更細(xì)的線條分辨力。較薄的銅層也意味著被腐蝕導(dǎo)體之間谷深減小，因而化學(xué)藥品在谷內(nèi)的滲透和腐蝕作用可以控制得更加均勻，這也能提供更細(xì)的分辨力。事實上，采用較佳的過程，對于線條分辨力的限制不再取決于基板上的銅層的厚度，而代之以受光致抗蝕劑材料的分辨能力的限制。
此外，具體對于提供由最終用戶用來生產(chǎn)專用印刷布線板的現(xiàn)成的層狀材料來說，上述的蒸發(fā)金屬化通孔過程比起其他的基于粘接劑的以及某些無粘接劑的過程來，可以提供另一個好處，即，蒸發(fā)金屬化通孔過程更適于大量和/或低成本生產(chǎn)。比起許多現(xiàn)有技術(shù)的方法來，在金屬化通孔過程中，步驟和材料的數(shù)目以及完成每一個步驟所花費的時間一般都較小。此外，較佳的過程也以“干”式方法為特征，這比起其他技術(shù)來，對于環(huán)境更友好。結(jié)果，金屬化通孔過程可用于為數(shù)更多的應(yīng)用中，比起許多現(xiàn)有技術(shù)來，其經(jīng)濟(jì)方面的制約也較小。
由較佳過程生產(chǎn)的較薄銅層比起現(xiàn)有技術(shù)的較厚的結(jié)構(gòu)來，另一個重要的好處是完工的層狀材料具有更大的柔順性和更高的可靠性。在許多應(yīng)用中，柔性基板承受反復(fù)的和/或小半徑的彎曲以及耐剝離的能力很重要，最值得注意的動態(tài)柔性應(yīng)用有軟盤驅(qū)動器讀/寫頭、打印頭、以及用于便攜式、手提式、筆記本式和次筆記本(sub-noteboot)式電腦中的顯示器互連。一般來說，層狀材料越薄，它就更柔軟，而受到由彎曲產(chǎn)生的拉伸力和壓縮力就越小。結(jié)果，由較佳過程提供的較薄的層比起現(xiàn)有技術(shù)的厚得多結(jié)構(gòu)來能提供一個顯著的好處，現(xiàn)有技術(shù)的較厚結(jié)構(gòu)遵循通常的厚度限制。
除了導(dǎo)電層較薄之外，柔順性與可靠性還可得益于無粘接劑通孔金屬化過程。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由較佳過程附著于基板的導(dǎo)電材料的表面具有合乎需要的表面輪廓線，它有助于增加柔順性以及與基板保持更可靠的抗剝離連接。這一點很重要，因為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，決定導(dǎo)電層柔順性和可靠性的一個重要因素是與基板材料相連的導(dǎo)電材料的表面輪廓線。
光致抗蝕劑的覆蓋一旦已在電介質(zhì)基板上形成了導(dǎo)電材料層30之后，即由光致抗蝕劑覆蓋過程(如圖3步驟58所示)將光致抗蝕劑層42和44覆蓋在其上。光致抗蝕層42和44最好大體上覆蓋整個導(dǎo)電層32和34，并且最好覆蓋每個過孔25的壁。如圖2所示，特別是在直徑范圍為25微米或更小的較小的過孔中，也可使過孔完全填滿光致抗蝕劑。然而，對于較大的過孔，只有過孔的壁覆蓋有光的抗蝕劑，留下貫穿過孔的露出的孔。此外，如果采用干的或硬的光致抗蝕劑膜，則過孔中的孔本身可以用導(dǎo)電層加以覆蓋，而在過孔的壁上不直接覆蓋任何光致抗蝕劑。
光致抗蝕劑最好是基于環(huán)氧的光致抗蝕劑，用電泳的方法加以覆蓋，其厚度在2至40微米之間，厚度在8至12微米之間較佳，厚度在10微米左右最佳。光致抗蝕劑可以是成正象或成負(fù)象的材料，其使用在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。也可以采用覆蓋光致抗蝕劑的其他材料和方法。然而，較佳的材料應(yīng)是適于對成卷的金屬化層狀材料覆蓋、運輸和貯存的材料，這一點對于為專門定制的印刷布線板設(shè)計提供現(xiàn)成的層狀材料來說尤其重要。
雖然較佳的光致抗蝕劑材料最好由金屬化層狀材料的制造商覆蓋，但售出的金屬化層狀材料不覆蓋光致抗蝕劑也是可能的，這樣，將由最終用戶來覆蓋光致抗蝕劑。然而，最終用戶這樣做就需額外的設(shè)備和處理步驟。此外，當(dāng)使用模板時，一般不可能獲得高性能/高密度應(yīng)用所需的線寬/間距。使用模板時的實際限制約為100微米的分辨力，這要比高密度應(yīng)用所需的分辨力差得多，高密度應(yīng)用所需的分辨力要低至25微米或更小。
因此，采用上述的過程，生產(chǎn)出了作為最終用戶用來制作特別定制的印刷布線板的現(xiàn)成材料的金屬化層狀材料10。由于提供了由上述處理步驟得取得出的可靠性和分辨力，過程特別適合于以較大的數(shù)量和較低的成本生產(chǎn)高性能和高密度的層狀材料。
金屬化層狀材料的使用較佳的金屬化層狀材料可以成卷的形式作為現(xiàn)成的材料提供最終用戶。最終用戶用該材料以少量的不太復(fù)雜和不太昂貴的操作來生產(chǎn)定制的印刷布線板等。
圖4示出制造印刷布線板的一種較佳過程60的步驟，所采用的是相減法，所用的層狀材料是在每個表面上和每個過孔中有5微米或更多的銅淀積。過程中的第一個步驟62是對光致抗蝕劑顯影，由此形成抗蝕劑掩模。其次，在步驟64中，透過抗蝕劑掩模腐蝕導(dǎo)電層和過孔以形成所需的電路圖形和通路互連。接下來，在步驟66中去除構(gòu)成抗蝕劑掩模的剩下的光致抗蝕劑，并在步驟68中把印刷布線板從基板材料卷上切下。
光致抗蝕劑的顯影是現(xiàn)有技術(shù)中公知的。先制出一塊不透明成象掩模，其透明部分對應(yīng)于要形成的所需電路圖形。在成象掩模制成后，使層狀材料上的光致抗蝕劑透過掩模暴露在高強度的紫外光下。把成過象的光致抗蝕劑暴露于諸如酸或堿等溶劑的水溶液中，把光致抗蝕劑所需區(qū)域溶解掉，從而形成抗蝕劑掩模。
一旦在光致抗蝕劑層中形成了抗蝕劑掩模，就在步驟64中把在導(dǎo)電層和過孔中露出的導(dǎo)電材料腐蝕掉。腐蝕一般是以一種現(xiàn)有技術(shù)中已知的方式在一盛有諸如氯化銅等腐蝕劑的槽中進(jìn)行。
腐蝕后，在步驟66中把抗蝕劑掩模中剩下的光致抗蝕劑去除，其做法是將它暴露于諸如酸或堿等溶劑的水溶液中。一旦去除了光致抗蝕劑材料，留在基板上的導(dǎo)電材料對于特別的印刷布線板設(shè)計形成了所需的電路圖形和互連通路。
應(yīng)當(dāng)理解，最好以卷對卷的方式完成上述步驟，這樣做可以通過制造過程提供對工件有效而價廉的處理。因此，對于采用卷對卷制品處理的過程，如較佳過程中的步驟68那樣，用標(biāo)準(zhǔn)的沖壓、沖切或切割操作將已經(jīng)完工的印刷布線板從材料卷上切下。
完工的印刷布線板可在許多種應(yīng)用中使用。結(jié)果，要把許多附加的步驟包括進(jìn)制造完工的印刷布線板的較佳過程中。例如，可以在該板的外表面上覆蓋絕緣覆蓋層。此外，可以用已知的方式將集成電路芯片或其他電子元件直接安裝在該板上。該板亦適于多層(層疊的三層或更多層導(dǎo)電層)結(jié)構(gòu)，這些導(dǎo)電層通過各向異性導(dǎo)電粘接劑層連在一起。還可進(jìn)行許多常規(guī)的后處理步驟。
上述的加工過程是許多種相減制造技術(shù)中典型的一種。應(yīng)當(dāng)理解，為采用半添加附著的辦法制造完工的電路板，要完成如上所述變更的相似的過程步驟。
可以用本發(fā)明的較佳的金屬化層狀材料生產(chǎn)出具有比許多現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)性能更好和裝配密度更高的印刷布線板。特別，采用較佳的層狀材料，可以制造出極為精細(xì)和堅牢的電路線條和金屬化過孔。如上所述，較佳的通孔蒸發(fā)金屬化過程在導(dǎo)電材料和基板之間提供了無粘接劑互連，這樣做能獲得更細(xì)的結(jié)構(gòu)和更高的裝配密度，同時又極其耐久，耐剝離和對環(huán)境堅牢。
可以提供窄間隔的電路線條，其線條間隔和寬度小于或等于大約100微米，低至大約25至50微米或更低更佳，大約50微米最佳(即，小于或等于大約200微米的相鄰線條中心間距，低至大約50至100微米或更低更佳，大約100微米最佳)。在較佳的層狀材料中，小到25微米的過孔也能形成，而相鄰孔中心之間間距大約在0.25至2.1毫米之間，以大約在0.5至1.3毫米之間更佳。可以相信，可以構(gòu)成圍繞每個過孔的合適的區(qū)域(即，用于與電路線條互連)，其范圍為125微米或更小。所以，過孔和它們相關(guān)的區(qū)域可占據(jù)與電路線條相似的寬度，因此簡化了電路設(shè)計，因為過孔并不是布置在其周圍的電路線條的較大的障礙。
過孔的尺寸宜這樣來取，其直徑是要在完工的印刷電路板上形成的導(dǎo)電線條的間距(即，相鄰線條中心線之間的最小距離)的10％至50％之間，而以25％左右為較佳。此外，過孔有序分布的間距(即，過孔中心之間的最小距離)應(yīng)該這樣來選擇，從而使過孔的直徑為有序分布間距的1％至25％，以大約5％為較佳。這一較佳的范圍為大多數(shù)雙面印刷布線板應(yīng)用提供了足夠數(shù)目的過孔連接，而在過孔之間留下的足夠大的間隔使得便于在過孔之間布置電路線條。
圖5A和5B示出了從完工的印刷電路圖形電氣上隔離不用的過孔的較佳方法。如圖5A所示，孔(諸如層42中的孔45)最好在包括光致抗蝕劑層42和44的抗蝕劑掩模中形成。這些孔最好透過掩模露出過孔25壁上的導(dǎo)電材料35，雖然在導(dǎo)電層32和34上圍繞過孔25的小區(qū)域也可能露出。如圖5b所示，在腐蝕并去除抗蝕劑掩模后，去除了在過孔25的壁上的導(dǎo)電材料，留下了露出的電介質(zhì)材料27，該材料通過過孔在電氣上隔絕了兩面的導(dǎo)電層。應(yīng)該理解，因為導(dǎo)電層之間的電氣連接在過孔的壁上發(fā)生“斷裂”，而不是在導(dǎo)電層上斷開，因此采用較佳的過程，不用的過孔只在板上占據(jù)最少量的空間。此外，即使導(dǎo)電層的圍繞過孔周圍的部分(例如，部分28)與過孔壁一起被腐蝕掉了，被不用的過孔占據(jù)的區(qū)域仍然要比常規(guī)過程中所占據(jù)的少很多?？梢韵嘈?，對于高性能、高密度應(yīng)用來說，腐蝕過孔的壁是有利的，因為任何遺留在不用的過孔壁上的導(dǎo)電材料會造成潛在的干擾或阻抗問題。然而，在某些應(yīng)用中，使過孔壁上的導(dǎo)電材料不與電路圖形相連可能有利，例如，為熱耗散提供熱的通路。
所以，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明提供了一種金屬化的層狀材料以及一種制造這種材料的方法，比起常規(guī)的技術(shù)來，在制造高性能、高密度印刷布線板等方面，本發(fā)明的方法具有明顯的優(yōu)點。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對于較佳實施例可以作許多改變和變更，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，本發(fā)明存在于下面所附的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種金屬化層狀材料，其特征在于，包括(a)一電介質(zhì)聚合物薄膜基板，所述基板包括多個按有序分布排列的過孔，其中每個所述過孔具有小于或等于大約200微米的直徑并且包括一壁，該壁確定所述通孔在基板的兩個表面之間的延伸；(b)一導(dǎo)電材料，不用粘接劑地附著在所述基板的兩面上和在所述過孔的壁上，其中所述導(dǎo)電材料確定了在所述基板兩面上的第一和第二導(dǎo)電層；以及(c)第一和第二光致抗蝕劑層，附著在所述基板的兩面，其中，所述光致抗蝕劑層大體上覆蓋了所述導(dǎo)電層和過孔。
2.如權(quán)利要求1的金屬化層狀材料，其特征在于，所述基板包括一柔性的聚合物薄膜，其熱膨脹系數(shù)大體上與所述導(dǎo)電材料的相似。
3.如權(quán)利要求2所述的金屬化層狀材料，其特征在于，所述基板具有小于或等于大約50微米的厚度。
4.如權(quán)利要求1的金屬化層狀材料，其特征在于，每個所述過孔具有小于或等于大約125微米的直徑。
5.如權(quán)利要求1的金屬化層狀材料，其特征在于，相鄰的所述過孔的中心在空間上隔開小于或等于大約2.1毫米的距離。
6.如權(quán)利要求1的金屬化層狀材料，其特征在于，每個所述過孔具有一直徑，其值在電路線條間距的大約10至50％之間選擇，所述電路線條是做在用所述金屬化層狀材料制造的印刷布線板上的，并且所述線條之間的間距小于或等于大約200微米。
7.如權(quán)利要求1的金屬化層狀材料，其特征在于，每個所述過孔具有一直徑，其值在所述過孔有序分布間距的大約1至25％之間選擇。
8.如權(quán)利要求1的金屬化層狀材料，其特征在于，按所述有序分布排列的所述過孔排列成許多平行的行和平行的列，所述每行與所述每列正交。
9.如權(quán)利要求1的金屬化層狀材料，其特征在于，按所述有序分布排列的所述過孔排列成許多平行的行，所述過孔的交替行偏移相鄰行的所述過孔之間的距離之半。
10.如權(quán)利要求1的金屬化層狀材料，其特征在于，在所述導(dǎo)電層和過孔壁中的所述導(dǎo)電材料通過一層不連續(xù)的隨機分布的金屬氧化物層附著于基板，所述金屬氧化物從由鐵、鉻、鎳、鉬、錳、鋯的氧化物或它們的混合物構(gòu)成的組中挑選。
11.如權(quán)利要求10的金屬化層狀材料，其特征在于，在所述導(dǎo)電層和過孔壁中的所述導(dǎo)電材料包括第一金屬層和第二金屬層，所述第一金屬層用氣相金屬化方法形成于所述隨機分布之上，其厚度約為50至500納米，而所述第二金屬層電鍍在所述第一金屬層上。
12.如權(quán)利要求1的金屬化層狀材料，其特征在于，在所述導(dǎo)電層和過孔壁中的所述導(dǎo)電材料包括銅，其厚度小于或等于大約35微米，并且所述導(dǎo)電層大體上覆蓋基板的兩面。
13.如權(quán)利要求12的金屬化層狀材料，其特征在于，在所述導(dǎo)電層和過孔壁中的所述導(dǎo)電材料的厚度小于或等于大約5微米。
14.如權(quán)利要求1的金屬化層狀材料，其特征在于，所述光致抗蝕劑是一種基于環(huán)氧樹脂的光致抗蝕劑。
15.如權(quán)利要求14的金屬化層狀材料，其特征在于，所述光致抗蝕劑層的厚度小于或等于大約10微米。
16.如權(quán)利要求14的金屬化層狀材料，其特征在于，進(jìn)一步包括附著在過孔壁上光致抗蝕劑。
17.如權(quán)利要求16的金屬化層狀材料，其特征在于，在所述過孔壁上光致抗蝕劑大體上填滿所述過孔。
18.一種用于制造印刷布線板的金屬化層狀材料，在制造好的板上具有限定相鄰電路線條中心之間最小間隔的間距，其特征在于，所述金屬化層狀材料包括(a)一電介質(zhì)聚合物薄膜基板，所述基板包括多個按有序分布排列的過孔，具有限定相鄰所述過孔中心之間最小間隔的間距，并且每個所述過孔的直徑是制造好的板的所述間距的10至50％；以及(b)一導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層不用粘接劑附著在所述基板的兩面和所述過孔上。
19.如權(quán)利要求18的金屬化層狀材料，其特征在于，每個所述過孔的直徑大約是制造好的板的所述間距的25％，而所述制造好的板具有的所述間距小于或等于大約200微米。
20.如權(quán)利要求18的金屬化層狀材料，其特征在于，每個所述過孔的直徑在所述有序分布的所述間距的1至25％之間。
21.如權(quán)利要求20的金屬化層狀材料，其特征在于，每個所述過孔的直徑約為有序分布的間距的5％。
22.如權(quán)利要求18的金屬化層狀材料，其特征在于，在所述過孔中和在所述基板兩面圍繞所述過孔的部分，所述導(dǎo)電材料的最大厚度小于或等于遍及所述基板兩面的所述導(dǎo)電材料的厚度。
23.如權(quán)利要求18的金屬化層狀材料，其特征在于，所述基板包括一柔性的聚合物薄膜，其厚度小于或等于大約50微米，并且其熱膨脹系數(shù)大體上與所述導(dǎo)電材料的相似。
24.如權(quán)利要求18的金屬化層狀材料，其特征在于，每個所述過孔的直徑小于或等于大約125微米。
25.如權(quán)利要求18的金屬化層狀材料，其特征在于，相鄰的所述過孔在空間上隔開一距離，該距離小于或等于大約2.1毫米。
26.如權(quán)利要求18的金屬化層狀材料，其特征在于，按所述有序分布排列的所述過孔排列成許多平行的行和平行的列，所述每行與所述每列正交。
27.如權(quán)利要求18的金屬化層狀材料，其特征在于，按所述有序分布排列的所述過孔排列成許多平行的行，所述過孔的交替行偏移相鄰行的所述過孔之間的距離之半。
28.如權(quán)利要求18的金屬化層狀材料，其特征在于，在所述過孔中和在所述基板兩面上的所述導(dǎo)電材料通過一層不連續(xù)的隨機分布的金屬氧化物層附著于基板，所述金屬氧化物從由鐵、鉻、鎳、鉬、錳、鋯的氧化物或它們的混合物構(gòu)成的組中挑選。
29.如權(quán)利要求28的金屬化層狀材料，其特征在于，在所述過孔中和所述基板兩面上的所述導(dǎo)電材料包括第一金屬層和第二金屬層，所述第一金屬層用氣相金屬化方法形成于所述隨機分布之上，其厚度約為50至500納米，而所述第二金屬層電鍍在所述第一金屬層上，所述第一和第二金屬層的厚度小于或等于大約35微米，并且大體上覆蓋所述基板的兩面。
30.如權(quán)利要求29的金屬化層狀材料，其特征在于，在所述過孔中和所述基板兩面上的所述導(dǎo)電材料的厚度小于或等于大約5微米。
31.一種金屬化層狀材料，其特征在于，包括(a)一電介質(zhì)聚合物薄膜基板，所述基板包括多個按有序分布排列的過孔，所述每個過孔包括一壁，該壁限定通孔在基板的兩個表面之間的延伸，其中，所述每個過孔的直徑小于或等于大約125微米，而所述有序分布的間距小于或等于大約2.1毫米；(b)一導(dǎo)電材料，不用粘接劑地附著在基板的兩面上和在每個過孔中，所述導(dǎo)電材料具有小于或等于大約35微米的厚度；以及(c)第一和第二光致抗蝕劑層，附著在所述基板的兩面，其中，所述光致抗蝕劑層大體上覆蓋了所述導(dǎo)電層和過孔，并且具有小于或等于大約40微米的厚度。
32.如權(quán)利要求31的金屬化層狀材料，其特征在于，所述基板包括一柔性的聚合物薄膜，其熱膨脹系數(shù)大體上與所述導(dǎo)電材料的相似。
33.如權(quán)利要求32所述的金屬化層狀材料，其特征在于，所述基板具有小于或等于大約50微米的厚度。
34.如權(quán)利要求31的金屬化層狀材料，其特征在于，每個所述過孔具有小于或等于大約25微米的直徑。
35.如權(quán)利要求31的金屬化層狀材料，其特征在于，所述有序分布的所述間距在0.5至1.3毫米之間。
36.如權(quán)利要求31的金屬化層狀材料，其特征在于，每個所述過孔具有一直徑，其值在電路線條的間距的大約10至50％之間選擇，所述電路線條要在用所述金屬化層狀材料制造的印刷布線板上形成，并且所述線條之間的間距小于或等于大約200微米。
37.如權(quán)利要求31的金屬化層狀材料，其特征在于，每個所述過孔具有一直徑，其值在所述有序分布的所述間距的大約1至25％之間。
38.如權(quán)利要求31的金屬化層狀材料，其特征在于，在所述過孔中和在所述基板兩面上的所述導(dǎo)電材料通過一層不連續(xù)的隨機分布的金屬氧化物層附著于基板，所述金屬氧化物從由鐵、鉻、鎳、鉬、錳、鋯的氧化物或它們的混合物構(gòu)成的組中挑選。
39.如權(quán)利要求38的金屬化層狀材料，其特征在于，在所述過孔中和所述基板兩面上的所述導(dǎo)電材料包括第一金屬層和第二金屬層，所述第一金屬層用氣相金屬化方法形成于所述隨機分布之上，其厚度約為50至500納米，而所述第二金屬層電鍍在所述第一金屬層上，其中，所述第一和第二金屬層的厚度小于或等于大約5微米，并且大體上覆蓋所述基板的兩面。
40.如權(quán)利要求31的金屬化層狀材料，其特征在于，在所述過孔中和在所述基板兩面圍繞所述過孔的部分，所述導(dǎo)電材料的最大厚度小于或等于遍及所述基板兩面的所述導(dǎo)電材料的厚度。
41.如權(quán)利要求31的金屬化層狀材料，其特征在于，所述光致抗蝕劑是一種基于環(huán)氧樹脂的光致抗蝕劑。
42.如權(quán)利要求41的金屬化層狀材料，其特征在于，所述光致抗蝕劑層具有大約8至12微米的厚度。
43.一種制造用于制造印刷布線板的金屬化層狀材料的方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟(a)在一電介質(zhì)聚合物薄膜基板內(nèi)鉆多個過孔，其中，所述過孔具有小于或等于大約200微米的直徑，并且按有序分布排列所述過孔；以及(b)不用粘接劑地把導(dǎo)電材料同時附著在所述基板的兩面上和在每個所述過孔中。
44.如權(quán)利要求43的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括這樣的步驟，在所述基板鉆孔后，清潔所述基板以去除附著于其上的污染物。
45.如權(quán)利要求43的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括這樣的步驟，采用一種卷對卷的處理過程，輸送所述基板使其經(jīng)過鉆孔、附著導(dǎo)電材料和附著光致抗蝕劑等步驟。
46.如權(quán)利要求43的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括這樣的步驟，把光致抗蝕劑附著在所述基板的兩面上，使之大體上覆蓋所述導(dǎo)電層和所述過孔。
47.如權(quán)利要求46的方法，其特征在于，附著所述光致抗蝕劑的步驟包括這樣的步驟，采用電泳的方法來附著基于環(huán)氧樹脂的光致抗蝕劑，達(dá)到小于或等于大約40微米的厚度。
48.如權(quán)利要求47的方法，其特征在于，所述光致抗蝕劑材料的厚度小于或等于大約10微米。
49.如權(quán)利要求46的方法，其特征在于，附著所述光致抗蝕劑的步驟進(jìn)一步包括這樣的步驟，使所述光致抗蝕劑附著在所述過孔的壁上。
50.如權(quán)利要求49的方法，其特征在于，附著所述光致抗蝕劑的步驟進(jìn)一步包括這樣的步驟，用所述光致抗蝕劑大體上填滿所述過孔。
51.如權(quán)利要求43的方法，其特征在于，所述基板包括一柔性聚合物薄膜，其熱膨脹系數(shù)大體上與所述導(dǎo)電材料的相似。
52.如權(quán)利要求51的方法，其特征在于，所述基板具有小于或等于大約50微米的厚度。
53.如權(quán)利要求43的方法，其特征在于，所述鉆孔步驟由激光燒蝕方法來完成。
54.如權(quán)利要求43的方法，其特征在于，所述鉆孔步驟由等離子體鉆孔方法來完成。
55.如權(quán)利要求43的方法，其特征在于，所述鉆孔步驟包括鉆每個所述過孔，其直徑小于或等于大約125微米。
56.如權(quán)利要求55的方法，其特征在于，所述鉆孔步驟包括鉆每個所述過孔，其直徑小于或等于大約25微米。
57.如權(quán)利要求43的方法，其特征在于，所述鉆孔步驟包括這樣鉆所述過孔，使相鄰所述過孔中心之間的空間間隔小于或等于大約2.1毫米。
58.如權(quán)利要求56的方法，其特征在于，所述鉆孔步驟包括這樣鉆所述過孔，使相鄰所述過孔中心之間的空間間隔在大約0.5至1.3毫米之間。
59.如權(quán)利要求43的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括這樣的步驟，選擇每個所述過孔的直徑，使其值在電路線條間距的大約10至50％之間，所述電路線條是做在用所述金屬化層狀材料制造的印刷布線板上的，并且所述線條之間的所述間距小于或等于大約200微米。
60.如權(quán)利要求59的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括這樣的步驟，選擇每個所述過孔的直徑，使其值大約等于所述電路線條的所述間距的25％。
61.如權(quán)利要求59的方法，其特征在于，所述電路線條的所述間距在大約50至100微米之間。
62.如權(quán)利要求61的方法，其特征在于，所述電路線條的所述間距在大約為100微米。
63.如權(quán)利要求43的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括這樣的步驟，選擇每個所述過孔的直徑，使其值在所述有序分布的所述間距的大約1至25％之間。
64.如權(quán)利要求63的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括這樣的步驟，選擇每個所述過孔的直徑，使其值等于所述有序分布的所述間距的大約5％。
65.如權(quán)利要求43的方法，其特征在于，把所述過孔排列成許多平行的行和平行的列，使所述每行與所述每列正交。
66.如權(quán)利要求43的方法，其特征在于，把所述過孔排列成許多平行的行，使所述過孔的交替行偏移相鄰行的所述過孔之間的距離之半。
67.如權(quán)利要求43的方法，其特征在于，附著在所述過孔中和在所述基板兩面圍繞所述過孔部分的所述導(dǎo)電材料具有的最大厚度小于或等于遍及所述基板兩面的所述導(dǎo)電材料的厚度。
68.如權(quán)利要求43的方法，其特征在于，所述附著導(dǎo)電材料的步驟包括這樣的步驟，用基板與等離子體接觸的方法，在所述基板的兩面形成金屬氧化物的不連續(xù)的隨機分布，所述等離子體由至少兩個金屬電極產(chǎn)生，所述等離子體包括氧離子，所述隨機分布包括從鐵、鉻、鎳、鉬、錳、鋯的氧化物或它們的混合物構(gòu)成的組中選擇的金屬氧化物，而在所述過孔中和在所述基板兩面上的所述導(dǎo)電材料通過所述隨機分布附著于所述基板。
69.如權(quán)利要求68的方法，其特征在于，附著所述導(dǎo)電材料的步驟進(jìn)一步包括這樣的步驟，在所述隨機分布上用氣相金屬化方法附著第一金屬層，達(dá)到大約50至500納米的厚度，并在所述第一金屬層上電鍍第二金屬層，從而所述第一和第二金屬層的厚度小于或等于大約35微米。
70.如權(quán)利要求69的方法，其特征在于，在所述過孔中和在所述基板兩面上的所述導(dǎo)電材料包括銅，其厚度小于或等于大約5微米，并且所述導(dǎo)電材料大體上覆蓋了所述基板的兩面。
全文摘要
一種用于制造印刷布線板等的金屬化層狀材料(10)包括使在電介質(zhì)聚合物薄膜基板(20)兩面的導(dǎo)電層(32，34)互連的過孔(25)的有序分布。此外，光致抗蝕劑層(42，44)大體上覆蓋了所述導(dǎo)電層和過孔。導(dǎo)電層(32，34)和過孔(25)中的導(dǎo)電材料不用粘接劑而附著于基板(20)，具有很強的抗剝離性。制造金屬化層狀材料(10)最好以適合大量和低成本生產(chǎn)的卷對卷的過程來完成。最終用戶可以用材料(10)和少量的設(shè)備、人力和成本，少量制造專用的印刷布線板。
文檔編號H05K3/38GK1165608SQ95193787
公開日1997年11月19日 申請日期1995年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月24日
發(fā)明者悉尼J·羅伯茨, 尤金T·澤爾比奇卡, 格倫W·根格爾, 布倫特N·斯韋策 申請人:謝爾達(dá)爾股份有限公司