專利名稱：直接金屬化法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將碳分散液涂層固定在印刷線路板表面上的改良的方法。
背景技術(shù)：
印刷線路板(也稱為印刷電路板或PWB)通常為由兩層或更多層面板或銅箔組成 的層壓材料，它們通過非傳導(dǎo)材料層彼此隔開。雖然通常將銅用作電鍍金屬，但是例如鎳、 金、鈀、銀等的其它金屬也可用于電鍍。非傳導(dǎo)層優(yōu)選為有機材料，例如浸漬在玻璃纖維中 的環(huán)氧樹脂。非傳導(dǎo)層還可由熱固性樹脂、熱塑性樹脂和它們的混合物組成，具有或不具有 例如玻璃纖維和填充料的增強材料。合適的材料通常是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。在許多印刷線路板的設(shè)計中，電路徑或圖案需要在該圖案中的特定點上將分開的 銅面板之間連接，這可通過在想要的位置上穿透銅面板與非傳導(dǎo)層的層壓體而鉆孔以將分 開的金屬面板連接而完成。印刷線路板中的典型孔徑范圍通常在直徑約0. 5 約10毫米 之間。該些孔隨后被金屬化，以形成傳導(dǎo)材料之間的連接，這通常是通過鍍敷來完成。為了 避免通孔的化學(xué)鍍敷步驟(其需要多個步驟，包括預(yù)活化、以適當(dāng)活化劑來活化、促進劑的 涂布、化學(xué)鍍金屬(即銅)的沉積以及在電鍍步驟發(fā)生前的多次清洗)，已經(jīng)研發(fā)了各種“直 接金屬化”法，其在本領(lǐng)域是公知的，并且例如描述于Ferrier等人的美國第5，759，378號 專利中，其主題以參照的方式全部并入于此。直接金屬化法的步驟簡要描述如下在鉆出通孔以后，對孔進行去毛刺處理，以使孔壁相對平滑。在多層印刷線路板的 情形中，同樣希望對板材進行去鉆污或凹蝕操作，以清潔通孔的內(nèi)部銅界面表面。合適的準(zhǔn) 備操作是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，并且通過舉例的方式而非限制性地包括常規(guī)的高錳酸 鹽去鉆污操作。一旦通孔表面已經(jīng)相對平滑用于鍍敷，就對PWB進行預(yù)清潔操作，從而使印刷線 路板處于適合接受傳導(dǎo)性碳分散液的狀態(tài)。例如，可將印刷線路板放置在溫度約45°C 70°C的清潔槽中大約1 10分鐘，以從孔壁表面上移除油脂和其它雜質(zhì)。之后，對PWB進行清洗，以從板上移除多余的清潔劑，并與調(diào)節(jié)劑溶液接觸。接觸 調(diào)節(jié)劑的優(yōu)選方法為將清潔過的PWB浸入到室溫的含水調(diào)節(jié)劑槽中一段時間(例如，約 1 10分鐘)。調(diào)節(jié)劑溶液確?；旧纤械目妆诓Ａ?環(huán)氧表面做好適當(dāng)準(zhǔn)備，以接受 傳導(dǎo)性碳顆粒的連續(xù)層。隨后將液體碳分散液涂布到調(diào)節(jié)后的PWB上或與其接觸。該分散液含有三種關(guān)鍵 性成分——碳源如炭黑和/或石墨、能夠分散炭黑的一種或多種表面活性劑以及液體分散 介質(zhì)如水。使分散液與PWB接觸的優(yōu)選方法包括浸漬和噴灑。其它方法對于本領(lǐng)域技術(shù)人 員來說也是熟知的。在制備液體碳分散液時，將這三種關(guān)鍵性成分與任何其它優(yōu)選的成分徹底混合在 一起以形成穩(wěn)定的分散液。這可通過使?jié)饪s形式的液體碳分散液接受球磨、膠體磨、高剪切 磨、超聲波技術(shù)，或通過高速混合或其它標(biāo)準(zhǔn)混合技術(shù)來完成。徹底混合的炭黑分散液隨后通過攪拌用更多的水稀釋成工作溶液所希望的濃度。碳源通常選自石墨、炭黑和它們的組合?？墒褂迷S多種類的炭黑，包括一般可得到 的爐黑。用于液體碳分散液的液體分散介質(zhì)包括水和極性有機溶劑，其包括低級醇 (C1-C4),如甲醇、乙醇、異丙醇和異丁醇；多元醇，如二醇(即三乙二醇)；或醇，如溶纖劑； 有機酸，如甲酸和乙酸；酸衍生物，如三氯乙酸；以及磺酸，如甲磺酸；醛，如乙醛；酮，如丙 酮；芳烴溶劑，如甲苯和礦油精；非質(zhì)子鹵代烴，如二氯氟甲烷和二氯二氟甲烷(FRE0N )； 二甲基甲酰胺(DMF) ；N-甲基吡咯烷酮；二甲亞砜(DMSO)；以及羧酸酯，如甲酸甲酯、乙酸 乙酯和乙酸溶纖劑。優(yōu)選的液體分散介質(zhì)是水，尤其是不含鈣、氟、碘和通常在自來水中發(fā) 現(xiàn)的其它雜質(zhì)的去離子水，以便在隨后的電鍍步驟期間使外在離子的干擾減至最低。分散液還含有能夠?qū)⑻亢诨蚴稚⒃谝后w分散介質(zhì)中的表面活性劑。在分散液 中添加一種或多種表面活性劑以便提高炭黑的潤濕能力和穩(wěn)定性，并且允許炭黑在非傳導(dǎo) 層的細(xì)孔和纖維內(nèi)得到最大滲透。適當(dāng)?shù)臐櫇駝┌庪x子表面活性劑、非離子表面活性 劑和陽離子表面活性劑(或它們的組合，例如兩性表面活性劑)。選擇表面活性劑，以便在 液體碳分散液中可溶解、穩(wěn)定并優(yōu)選不起泡沫。表面活性劑的優(yōu)選類型主要取決于分散液 的PH值。合適的表面活性劑對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是熟知的，并且例如描述于Ferrier 等人的美國第5，759，378號專利中，其主題以參照的方式全部并入于此。分散液中的碳量通常小于分散液重量的約4wt%，優(yōu)選小于約2wt%。同樣，固含 量(即，除液體分散介質(zhì)之外的所有成分)優(yōu)選小于分散液重量的10wt%。分散液還可含有強堿性材料，如堿性氫氧化物，包括堿金屬氫氧化物，如氫氧化 鉀、氫氧化鈉和氫氧化鋰，以及氫氧化銨。以足以將所得的含碳分散液的PH提高到約10 約14之間并優(yōu)選約10 約12之間的比例，將充分的堿性氫氧化物添加到液體分散液中。液體分散液通常放置在適度攪拌的容器中，而待處理的印刷線路板浸漬在液體分 散液中，或用液體分散液噴灑或者與其接觸。浸漬槽中液體分散液的溫度維持在約15°C 約35°C之間的范圍，同時經(jīng)調(diào)節(jié)的印刷線路板則浸漬于其中。通常浸漬的時間在1 10分 鐘的范圍內(nèi)。在傳送帶化的方法中，可使用20 60秒的停留時間。在浸漬期間，液體含碳 分散液穿透印刷線路板的孔，并且潤濕并接觸玻璃纖維以及形成絕緣層成分的環(huán)氧樹脂。 該浸漬后的板隨后可從液體含炭黑分散液槽中移出。涂碳的印刷線路板隨后在干燥前經(jīng)受固定步驟，以從PWB表面移除多余碳分散 液，并且使碳分散液更有作用。固定可通過至少兩種不同方式來完成，即，通過化學(xué)固定方 法或物理固定方法。固定步驟通常在所述的碳分散液接觸步驟之后實施，而沒有介于其間 的干燥步驟。在化學(xué)固定中，固定溶液涂布到已通過碳分散液而潤濕的表面上。固定溶液移除 了多余的碳組合物沉積物，并因此通過除去隆起和通過使涂層更均勻而使凹表面上的碳涂
層平滑化。在物理固定中，已通過碳分散液而潤濕的基板的凹處或其它表面經(jīng)受機械力以在 干燥之前移除碳涂層的多余沉積物。機械力可通過各種方式來施加。例如，可使用液體流 束來接觸已用碳分散液涂布的表面。該流束會吹走碳沉積物的任何多余聚積，特別是任何 碳分散液的吸留物，其在某些情形中會阻塞通孔或其它凹處。該固定方法移除多余的碳沉積物，并通過除去隆起和通過使涂層更均勻而使凹表面上的碳涂層平滑化。固定還可使直 接附著在基板上的第一單層碳或者使結(jié)合涂層的水性有機黏合劑交聯(lián)。所得的涂層具有低 電阻，并且堅韌到足以鍍敷并曝露于熔融焊料而不會產(chǎn)生空隙或失去黏附性?；蛘撸商峁?呈“氣刀”形式的氣體流束——即，移動空氣的簾幕。該簾幕由垂直于線路板表面行進的空 氣或另一氣體形成，線路板穿過該幕簾以吹掃凹處，從而更加固定碳分散液。該空氣簾幕還 可加熱，由此進一步有助于使基板干燥。在涂布并固定碳分散液以后，通常將基板的涂碳部分干燥，由此使干燥的碳涂層 沉積在基板上，該步驟的作用是使碳涂層更完整地交聯(lián)。此后，涂碳的印刷線路板經(jīng)受一步驟，在該步驟中，在所涂布的分散液中基本上全 部(即，超過約95wt%)的水被移除，且含炭黑和/或石墨的干燥沉積物留在孔中和非傳導(dǎo) 層的其它曝露表面上。這是通過包括室溫蒸發(fā)、真空、高溫下加熱面板一小段時間、氣刀或 者本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉的其它等同方式的各種方法來完成的。為了確?？妆诘耐暾采w，將板浸漬在碳分散液中并隨后干燥的程序會重復(fù)一次 或多次。一旦完成此步驟，PWB就完全地涂以炭黑和/或石墨分散液，這是因為該分散液不 僅如所希望的那樣涂布了所鉆孔的表面，還如所不希望的那樣完全涂布了銅板或銅箔的表 面。因此，在許多后續(xù)操作之前，所有炭黑和/或石墨都必須從銅板或銅箔表面上移除。在很多方法中，移除操作包含“微蝕刻”，其通過使涂碳的印刷線路板或其它基板 曝露于蝕刻劑而實施，該蝕刻劑可從基板的覆銅表面上移除少量的銅而沒有明顯侵蝕基板 的非涂銅部分上的碳涂層。微蝕刻起作用的機理不是直接侵蝕沉積在銅箔上的炭黑材料或石墨材料，而是專 門地直接侵蝕銅的最表面幾原子的層，在該層下提供涂層用黏附力。因此，完全涂布的板浸 漬于微蝕刻溶液或與其接觸，以將炭黑和石墨以微小片的形式從銅表面上“剝落”。這些微 小片隨后可通過過濾或本領(lǐng)域已知的其它方式從微蝕刻槽中移除。在微蝕刻步驟與隨后的水清洗以后，PWB可行進到光成像步驟，稍后進行電鍍或直 接進行電鍍。已處理的印刷線路板可通過將PWB浸漬在合適的電鍍槽中來電鍍，以將銅涂層涂 布在非傳導(dǎo)層的所制備的孔壁上。印刷線路板隨后從銅電鍍槽中移出，然后清洗并干燥，以提供可進行進一步處理 的面板。例如，PWB可接受錫鉛電鍍操作。直接金屬化法通常使用自動化的水平處理設(shè)備，以將傳導(dǎo)性碳涂層涂布到基板 上，包括以上描述的方法中的步驟。在印刷線路板上沉積傳導(dǎo)性碳之后的固定步驟期間，在吹泄室中移除的多余溶液 會在該室中進行空中傳播，并且再沉積在基板表面上，從而在基板上產(chǎn)生不均勻的碳分散 液的覆蓋。因此，希望以另一種移除多余溶液的手段來替代吹泄室，該手段能夠從基板和室 中有效地移除多余溶液，還能避免溶液再沉積到基板上。此外，還希望提供一種改良的手段，以移除留在基板表面上的多余碳沉積溶液，以 使對微蝕刻的需求降至最低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改良的手段，用于在直接金屬化法期間從印刷線路板上 移除多余碳分散液。本發(fā)明的另一目的是提供一種改良的手段，用于移除多余碳分散液，使溶液在基 板上的再沉積降至最少或消除該再沉積。本發(fā)明的還一目的是在印刷線路板上提供更清潔的銅表面，以使對微蝕刻的需求 降至最低。為此目的，本發(fā)明一般性地涉及一種改良的直接金屬化法，其包含以下步驟a)將傳導(dǎo)性碳分散液涂布到含傳導(dǎo)性部分和非傳導(dǎo)性部分的基板的表面上；b)使該基板與至少一個非吸收性滾筒接觸，以從基板上移除多余含碳分散液；并 且/或者c)使基板通過真空抽吸室，以抽出殘留在基板表面上的多余碳分散液。
具體實施例方式本發(fā)明一般性地涉及從印刷線路板基板表面移除多余碳分散液溶液，同時避免多 余溶液再沉積于印刷線路板表面上的改良的方法。本發(fā)明還一般性地涉及一種改良的方 法，其通過在印刷線路板或其它類似基板上提供更清潔的銅表面，以使對微蝕刻的需求降 至最低。在一實施方案中，本發(fā)明一般性地涉及一種改良的直接金屬化法，其包含以下步 驟a)將傳導(dǎo)性碳分散液涂布到含傳導(dǎo)性部分和非傳導(dǎo)性部分的基板的表面上；b)使該基板與至少一個非吸收性滾筒接觸，以從基板上移除多余含碳分散液；并 且/或者c)使基板通過真空抽吸室，以抽出殘留在基板表面上的多余碳分散液。將傳導(dǎo)性碳分散液涂布到基板表面上的步驟討論如上，并且可通過使用本領(lǐng)域技 術(shù)人員已知的各種含傳導(dǎo)性碳的分散液來完成。此外，盡管基板可為含傳導(dǎo)性部分和非傳 導(dǎo)性部分的印刷線路板，包含類似傳導(dǎo)性部分和非傳導(dǎo)性部分的其它基板也可使用本發(fā)明 的方法來處理。同樣，盡管基板的傳導(dǎo)性部分通常為銅，其它傳導(dǎo)性金屬或金屬合金也可用 于本發(fā)明的實踐。本發(fā)明使用一個或多個非吸收性滾筒，其設(shè)計用來從基板的基本平坦的表面上移 除多余碳分散液。即，該至少一個非吸收性滾筒與基板的基本平坦的表面相接觸，并施加壓 力以將滾筒推向基板。該滾筒隨后在基板的至少一部分上，優(yōu)選在基板的整個基本平坦的 表面上經(jīng)過或滾過，以滾壓出多余碳分散液。因為該滾筒為非吸收性并且不容易變形，所以 該滾筒在該基板的基本平坦的表面上方停留，從而起到從基板的基本平坦的表面上推擠或 “滾壓”出多余材料的作用。在本發(fā)明中“非吸收性”滾筒意味著該至少一個滾筒不吸收水或其它材料。此外， 非吸收性滾筒還不容易變形，由此，該滾筒留在基板表面上，并起到從基板表面“滾壓”出多 余材料的作用。以此方式，實現(xiàn)了更清潔的銅表面，其使對后續(xù)微蝕刻步驟的需求降至最 低。本發(fā)明的非吸收性滾筒可由例如吸收極少或不吸收碳分散液的模制聚氨酯的材料制成。適合滾筒制造并且為非吸收性的其它類似材料也可用于本發(fā)明的實踐，并且這些材料 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說也是熟知的。通常，非吸收性滾筒構(gòu)造成具有至少40度，優(yōu)選約 15 18度的邵氏㈧硬度。注意到滾筒先前建議用于從開口——例如印刷電路板中的通孔——中移除材料， 例如討論于Florio等人的美國第6，231，619號專利，其主題以參照的方式全部并入于此。 然而，在此方法中，該滾筒為吸收性滾筒，其在壓力下變形以從通孔的開口中移除材料，并 具有僅僅大約35 70硬度計數(shù)值的硬度。相比之下，本發(fā)明使用非吸收性滾筒，其在基板 表面上充當(dāng)橡膠滾筒，以提供更清潔的傳導(dǎo)性部分(即，更清潔的銅表面)，以使對微蝕刻 的需求降至最低。一旦將碳分散液涂布到基板表面上，就使用一個或多個滾筒通過滾壓將多余溶液 移除，基板將進一步進行處理。先前，殘留在基板表面——包括在其中鉆出的通孔——上的多余碳分散液通常已 經(jīng)過了吹泄室，以從基板的表面上和孔中移除多余溶液。吹泄操作的困難之一為該溶液在 整個室中空中傳播，隨后可再沉積到基板表面上。因此，在一個實施方案中，本發(fā)明用真空 抽吸室來替代吹泄室，以從基板的表面上和孔中移除多余溶液，同時避免溶液再沉積到基 板上。真空抽吸室鄰近碳沉積室放置。一旦印刷線路板涂布了碳分散液，并且通過滾壓 滾筒將表面上的多余涂層移除，印刷線路板就輪轉(zhuǎn)到真空抽吸室中，在此，抽吸真空達一段 合適的時間，以移除殘留在印刷線路板上的多余含碳溶液。通常，抽吸真空約0. 01 約1 分鐘。本發(fā)明設(shè)計用來避免炭黑再沉積在銅基板表面上，從而減少了對移除它的微蝕刻步 驟的依賴。一旦多余溶液已經(jīng)移除，本方法就使用隨后的干燥步驟以干燥殘留在基板上的 溶液。最后，盡管本發(fā)明如上所述利用非吸收性滾筒和真空抽吸室兩者以從印刷線路板 或其它類似基板表面上移除多余碳分散液，但應(yīng)理解的是，非吸收性滾筒和真空室也可單 獨使用。即，非吸收性滾筒與真空室中之一或另一個可用來從印刷線路板表面上移除多余 碳分散液。盡管本發(fā)明發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)非吸收性滾筒與真空室的組合就清潔表面而言可提供 更好的結(jié)果，但這些步驟中的每一個單獨使用也可產(chǎn)生良好的結(jié)果。此外，本發(fā)明可應(yīng)用于需要在電鍍以前移除在銅或其它表面上的涂層的任何直接 金屬化法。最后，盡管本發(fā)明已參考特定實施方案如上進行了說明，但很明顯，可在不背離公 開于此的發(fā)明范圍內(nèi)進行多種改變、變更和變化。因此，意圖包含在所附權(quán)利要求書的精神 與寬范圍內(nèi)的所有這些改變、變更和變化。在此所提及的所有專利申請、專利和其它文獻以 參照的方式并入于此。
權(quán)利要求
1.一種在直接金屬化法中在基板表面上提供碳分散液涂層的方法，該基板具有傳導(dǎo)性 部分和非傳導(dǎo)性部分，該方法包含以下步驟a)使該基板與該碳分散液接觸，以用該含碳分散液涂布該基板；b)在該基板的基本平坦的表面的至少一部分上移動非吸收性滾筒，以從該基板的基本 平坦的表面上移除多余碳分散液；并且之后；c)使該基板通過真空抽吸室，以抽出殘留在該基板表面上的多余碳分散液。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該非吸收性滾筒包含模制聚氨酯。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該非吸收性滾筒具有至少40度的邵氏(A)硬度。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該非吸收性滾筒具有約15 18度的邵氏(A)硬度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該非吸收性滾筒不容易變形。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該碳分散液包含碳源、能夠分散該碳源的一種或多 種表面活性劑以及液體分散介質(zhì)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中該含碳分散液是通過將該基板浸漬在該分散液中或 是通過在該基板上噴灑該分散液來涂布的。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該基板為印刷線路板。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該印刷線路板具有鉆穿該板的通孔。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，還包含從該基板的傳導(dǎo)性部分移除基本上所有的碳分 散液的步驟。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該移除步驟包含使該基板與能夠微蝕刻該基板的 傳導(dǎo)性部分的蝕刻劑接觸的步驟。
12.一種在直接金屬化法中將碳分散液涂層涂布到基板表面上的方法，該方法包含以 下步驟a)將傳導(dǎo)性碳分散液涂布到基板表面上，該基板包含傳導(dǎo)性部分和非傳導(dǎo)性部分；并且b)使該基板通過真空抽吸室，以抽出殘留在基板上的多余含碳分散液；由此，該真空抽吸室避免了該碳分散液再沉積到基板表面上。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該基板為具有鉆穿該板的通孔的印刷線路板，并 且其中該真空抽吸室從該印刷線路板的通孔中抽出碳分散液。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該傳導(dǎo)性碳分散液是通過浸漬來涂布的，并且通 過真空抽吸室抽出的多余含碳分散液被循環(huán)返回到浸漬槽中。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該基板在該真空抽吸室中處理約0.01 約1分鐘 的一段時間。
16.一種在直接金屬化法中在基板的基本表面的至少一部分上提供碳分散液的方法， 該基板具有傳導(dǎo)性部分和非傳導(dǎo)性部分，該方法包含以下步驟a)將該碳分散液涂布到該基板的基本平坦的表面上；并且b)使經(jīng)涂布的基板與至少一個非吸收性滾筒接觸，其中該非吸收性滾筒在該基板表面 的至少該部分上移動，以從該基板的基本平坦的表面上移除多余碳分散液。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該非吸收性滾筒包含模制聚氨酯。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中該非吸收性滾筒具有至少40度的邵氏(A)硬度。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中該非吸收性滾筒具有約15 18度的邵氏(A)硬度。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中該非吸收性滾筒不容易變形。
21.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該碳分散液是通過將該基板浸漬在該分散液中或 是通過在該基板上噴灑該分散液來涂布的。
22.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該基板為印刷線路板。
23.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該印刷線路板具有鉆穿該板的通孔。
全文摘要
一種在直接金屬化法中在基板表面上提供碳分散液涂層的改良方法，其中該基板包含傳導(dǎo)性部分和非傳導(dǎo)性部分。該方法包含如下步驟使基板與碳分散液接觸，以用含碳分散液來涂布基板，并且在基板的基本平坦的表面的至少一部分上移動至少一個非吸收性滾筒，以從基板的基本平坦的表面上移除多余碳分散液，并且使基板通過真空抽取室，以抽出殘留在基板表面上的多余碳分散液。該方法提供了更清潔的銅表面，以使對微蝕刻的需求降至最低，并且還可避免碳分散液令人不希望地再沉積到基板表面上。
文檔編號C25D5/02GK102112663SQ200980130219
公開日2011年6月29日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日
發(fā)明者J·舒斯特, R·C·雷塔利克, W·饒 申請人:麥克德米德股份有限公司