專利名稱：二信號(hào)單功率平面電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及到電路板等的制作，更確切地說(shuō)是涉及到具有二個(gè)信號(hào)平面和一個(gè)功率平面(2S/1P)的電路板的制作，其中的功率平面夾在二個(gè)光圖形化介電材料層之間，且信號(hào)平面的電路層排列于其上。
在某些常規(guī)電路板結(jié)構(gòu)中，電路板剖面包括諸如FR4的環(huán)氧樹(shù)脂灌注的玻璃纖維之類的非光圖形化介質(zhì)以及一個(gè)或更多個(gè)銅層。在介電材料中機(jī)械地或用激光鉆出通路和鍍敷的通孔。這一鉆孔要求與各個(gè)被鉆的孔一點(diǎn)不錯(cuò)地不斷精確對(duì)準(zhǔn)。而且，在某些情況下，必須有隔離邊界圍繞板的邊沿以防止功率平面暴露于此邊沿。在板內(nèi)也制作隔離邊界，以便分隔同一平面上的各個(gè)電壓區(qū)。借助于將銅腐蝕掉，使下方的FR4材料暴露的方法，來(lái)制作隔離邊界。暴露的FR4材料使二個(gè)設(shè)計(jì)成不應(yīng)該彼此接觸的相鄰的銅區(qū)隔離。在板的邊沿周圍也使用隔離邊界，以便防止邊界上的暴露的銅在板的成型操作中連接到一起。同樣的技術(shù)被用來(lái)顯示板上諸如零件數(shù)目之類的內(nèi)容。
雖然光成象材料已經(jīng)被用在金屬襯底一側(cè)上，但當(dāng)用光成象材料制作2S/1P板，使光成象材料位于金屬功率板二側(cè)上時(shí)，卻遇到了各種各樣的工藝?yán)щy。在用作為其上待要制作電路圖形的介電材料的光成象介電聚合物將預(yù)制的金屬功率板夾在中間的工序中，無(wú)法用與非光圖形化FR4相同的方法制作隔離邊界。若在銅被腐蝕掉之后使用相同的工序，則由于沒(méi)有留下的材料使之連在一起，面板的各個(gè)零件可以被隔離，并且橫向分開(kāi)。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種工藝，其中在制作功率平面的金屬層的相反的側(cè)上使用光成象介電材料層，并在其上制作電路圖形，在其中制作通路和鍍敷的通孔。在一種情況下，提供了一種技術(shù)，其中能夠在功率平面中制作隔離邊界而面板不分開(kāi)。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種制作印刷電路板的方法，其中用作功率平面的金屬層夾在一對(duì)光成象介電層之間，且其中感光制作的金屬填充的通路和感光制作的鍍敷的通孔被制作在光圖形化材料中，而信號(hào)電路被制作在各個(gè)介電材料的表面上，并被了解到通路和鍍敷的通孔。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了板周圍的邊界，其中所述金屬層終止于離一個(gè)介電層邊沿一定距離處。在板的內(nèi)部也可以使用邊界來(lái)隔離同一平面上的各個(gè)電壓。此方法包括提供金屬層，最好是具有通孔的銅箔的步驟。第一層光成象介電可固化材料排列在箔的一側(cè)上，而第二層光成象可固化介電材料排列在所述材料層的另一側(cè)上。此光成象介電材料最好是環(huán)氧基樹(shù)脂。
第一和第二層可固化光成象材料被光圖形化成各個(gè)側(cè)上的預(yù)選圖形。(若要制作邊界，則第一光成象材料層包括邊界圖形，而第二光成象材料層上的圖形不包括邊界圖形)。此圖形被顯影在第一和第二光成象材料層上，以通過(guò)通路顯現(xiàn)金屬層，而在邊界的情況下，顯現(xiàn)顯影的圖形中的邊界處的金屬。在金屬層中的通孔處，在二個(gè)介電層中的孔被圖形化處已經(jīng)顯影出通孔。然后，用光刻技術(shù)，最好是通過(guò)疊加銅鍍敷，對(duì)各個(gè)光成象材料的表面、通路和通孔進(jìn)行金屬化。若存在邊界，則通過(guò)第一層顯現(xiàn)的環(huán)繞邊界的金屬被腐蝕，從而提供一個(gè)襯底，它具有延伸到金屬層邊沿以上的由第二光成象材料層確定的邊沿。最好用光刻膠保護(hù)電路其他部分并利用光刻技術(shù)，來(lái)進(jìn)行這一腐蝕。當(dāng)采用這一技術(shù)時(shí)，光刻膠被隨后清除，從而得到具有二側(cè)金屬化、從二側(cè)延伸到中心金屬層的通路、連接二個(gè)外圍電路化的金屬層的鍍敷的通孔的電路板，而在制作板的情況下，用清除的金屬形成由仍然未顯影的可圖形化的介電材料支持的邊界。


圖1是示意平面圖，示出了工藝過(guò)程中制作在面板上的各種板；圖2a-2k是基本上沿圖1中2-2線所示平面的剖面圖，示出了各個(gè)制造階段中電路板的制作。
現(xiàn)參照附圖，圖1示出了當(dāng)卡、板或者卡或板的各個(gè)區(qū)域需要電學(xué)上分隔，亦即被制作的各個(gè)卡或板之間的功率平面中不能有物理接觸時(shí)，用來(lái)在其上制作多個(gè)電路卡或板的面板的示意圖。如圖1所示，面板10具有多個(gè)制作在其上的由參考號(hào)12所示的電路卡，且各個(gè)卡12被完全延伸在各個(gè)卡12周圍的邊界14分隔。邊界16提供了卡內(nèi)部的電隔離。此處用術(shù)語(yǔ)“卡”或“電路卡”來(lái)表示可以用作安裝元件和芯片的芯片載體或電路板。圖2a-2k中的各個(gè)階段示出了卡12的制作，開(kāi)始于形成功率平面的金屬層，通過(guò)各個(gè)步驟加工形成最終的被沒(méi)有金屬的邊界環(huán)繞的形成功率平面的電路化卡或板。
現(xiàn)參照?qǐng)D2a，示出了金屬層20，雖然可以采用其他尺寸的銅箔，例如1/2盎司銅箔，但在一個(gè)最佳實(shí)施例中，這是1盎司銅箔形式的銅。然而，1盎司銅箔是通常用于功率平面的標(biāo)準(zhǔn)材料。預(yù)期金屬層的厚度應(yīng)該約為0.7-2.8密爾。下面描述具有1P/2S結(jié)構(gòu)，亦即一個(gè)功率平面和二個(gè)信號(hào)平面的電路卡的制作。
在許多情況下，需要從一個(gè)介電層的暴露表面上的電路延伸到另一個(gè)介電材料的暴露表面上的電路的鍍敷的通孔。在這種情況下，其中之一示于22的通孔被制作在銅箔20中?？梢杂脵C(jī)械鉆孔或腐蝕的方法來(lái)制作。一種腐蝕方法是采用光刻工藝，其中各個(gè)孔的位置被圖形化和顯影在涂敷于銅的二個(gè)表面上的光刻膠中，再用諸如氯化銅(CuCl2)之類的腐蝕劑將孔腐蝕穿過(guò)銅。然后剝離光刻膠。這一工藝在本技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的。
如28所示，在銅箔20的一側(cè)上涂敷第一光成象介電材料層24，在銅箔20的相反的一側(cè)上涂敷第二光成象介電材料層26，并在通孔22中填充介電材料。各個(gè)介電材料層的厚度最好在2-4密爾之間。一種特別有用的光成象材料是此處列為參考的題為“光成象組分”的共同受讓的美國(guó)專利No.5026624所述類型的環(huán)氧基樹(shù)脂材料。如圖2b所示，此材料被光成象即光圖形化并被顯影，以顯現(xiàn)所希望的圖形，然后被固化，以便提供其上能夠制作用來(lái)形成電路板的諸如鍍敷的銅的金屬電路圖形的介電襯底。此介電材料可以如所述專利No.5026624所述那樣幕涂，或含有觸變劑并如美國(guó)專利No.5300402所述那樣遮蔽涂敷。此材料也可以涂敷成干膜。制作干膜的方法如下。
制備固體含量約為86.5-89％的光成象介質(zhì)組分，這種固體包含大約27.44％的PKHC苯氧樹(shù)脂；41.16％的Epirez 5183四溴雙酚A；22.88％的Epirez SU-8八功能環(huán)氧雙酚A甲醛酚醛合成樹(shù)脂；4.85％的UVE 1014光引發(fā)劑；0.07％的乙基紫染料；從3M公司得到的0.03％的Fc 430氟化聚酯非離子表面活化劑；從Degussa得到的3.85％的Aerosil 380非晶二氧化硅；以便提供固體組分。溶劑約為總光成象介質(zhì)組分的11-13.5％。光成象介電組分被涂敷在從DuPont得到的稱為Mylar D的1.42密爾厚的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚酯層上?？梢詫?duì)光成象介電組分進(jìn)行干燥，以便在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯背面提供厚度為2.8密爾的光成象介電膜。
如所述美國(guó)專利No.5026624和5300402所述的那樣，此特定材料24和26是負(fù)性感光介質(zhì)。因此，當(dāng)此材料在顯影液中被顯影時(shí)，暴露于光化輻照(此時(shí)為紫外線)的區(qū)域?qū)⒉槐伙@影(亦即仍然保留)，而不暴露的區(qū)域被清除，亦即顯影出來(lái)。掩模被置于待要完全顯影出來(lái)的那些區(qū)域所在的光刻膠24和26上，而其余的介電材料24和26暴露于紫外線。對(duì)此材料進(jìn)行顯影的最佳試劑是丙烯碳酸酯。如圖2c所示，這將提供延伸到銅箔20表面的窗口32和顯現(xiàn)下方銅箔20的形成邊界的光刻膠24上的窗口34，以及直徑小于銅箔20中的窗口32的能夠得到鍍敷的通孔的窗口36。在顯影之后，用紫外線沖擊留下的介電材料24和26，然后如所述專利No.5026624所述的那樣，在150-190℃下進(jìn)行固化。在所述美國(guó)專利No.5026624中詳細(xì)描述了這一顯影和固化?？梢猿浞值仨g化此介電材料，以便形成其上能夠淀積或制作電路的基底。然后，用蒸汽噴射或可選擇的去涂抹方法處理整個(gè)表面，再為鍍敷銅而引晶，最好是用鈀38，以便如本技術(shù)眾所周知的那樣提供無(wú)電銅鍍敷。圖2c示出了這一制造階段。
此時(shí)，如圖2d所示，用光刻膠40涂敷產(chǎn)品二側(cè)，此光刻膠最好是負(fù)性光刻膠DuPont Resiston T168。然后暴露除待要鍍敷銅的地方之外的整個(gè)光刻膠并顯影。如眾所周知的那樣，最好用丙烯碳酸酯對(duì)光刻膠進(jìn)行顯影，從而在要鍍敷銅的地方形成穿過(guò)光刻膠40的窗口42。這些窗口將位于待要制作電路圖形、待要制作孔、待要制作通路和待要制作通孔處的層24和26上。圖2e示出了這一制造階段。
然后，如圖2f所示，根據(jù)熟知的方法，將銅無(wú)電鍍敷在通過(guò)光刻膠40中的窗口42暴露的區(qū)域上，以便在介電材料24和26上形成電路圖形44、穿過(guò)介電材料24和26與銅層10接觸的無(wú)出口的通路46和鍍敷的通孔48。接著，雖然常常不要求，但也可以對(duì)表面進(jìn)行整平。
在無(wú)電鍍敷之后，如圖2g所示，用丙烯碳酸酯在提高的溫度下剝離光刻膠40，以便提供電路44、通路46和鍍敷的通孔48。光刻膠的顯影還顯現(xiàn)了窗口34中的光刻膠24下方的銅20。銅20在反側(cè)上不通過(guò)光刻膠26顯現(xiàn)。此時(shí)，最好在氰化物浴液中剝離其上未發(fā)生鍍敷的留下的鈀引晶38。
在剝離鈀引晶之后，如圖2h所示，在零件二側(cè)涂敷另一個(gè)光刻膠涂層50。此光刻膠最好是MacDermid公司所售的負(fù)性光刻膠MI。覆蓋光圖形化材料24的光刻膠50除窗口34處外，被整個(gè)暴露并顯影，以便提供與窗口34連通的窗口52?？梢杂锰妓徕c來(lái)顯影。圖2i示出了這一點(diǎn)。
然后，最好用氯化銅溶液腐蝕窗口34下面顯現(xiàn)的銅，這就提供了圖2j所示的零件。
接著，用NaOH剝離光刻膠50的殘留部分，從而得到圖2k所示的零件。如所見(jiàn)，銅箔20終止于光圖形化材料24的外邊沿，而光圖形化材料26的外邊沿延伸到銅24以上。再參照?qǐng)D1，于是，即使在頂部光圖形化材料24和周圍的銅20中制作了邊界，整個(gè)面板仍然被底部光圖形化材料26固定在一起，從而保持了整個(gè)面板10的整體性。
若不要求邊界，亦即Cu片20能夠保持為一個(gè)整體并延伸到板的邊沿，則可以略去上述工藝中有關(guān)制作邊界的各個(gè)步驟。于是，不制作窗口34，并將如圖2c-2g所示進(jìn)行光圖形化和鍍敷，由于不需要圖2h-2k所示的各個(gè)步驟，故這就是最終產(chǎn)品。
因此，已經(jīng)描述了本發(fā)明的最佳實(shí)施例。但記住前面的描述，需要理解的是，這一描述僅僅是用舉例的方法進(jìn)行的，本發(fā)明不局限于此地方述的特定的實(shí)施例，而是可以作出各種各樣的重組、修正和替換而不超越下列權(quán)利要求所述的本發(fā)明的實(shí)際構(gòu)思。
權(quán)利要求
1.一種制作印刷電路卡的方法，其中在一對(duì)介電層之間夾有金屬層，且周圍有邊界，其中所述金屬層終止于離一個(gè)介電層的邊沿一定距離處，此方法包含下列步驟提供具有相反的側(cè)面的金屬層；在所述金屬層的相反的側(cè)面上提供第一和第二可光成象的可固化的介電材料層；將所述第一和第二層所述可固化的光成象材料光圖形化成預(yù)選的圖形，所述第一光成象材料層上的圖形包括邊界圖形，而所述第二光成象材料層上的圖形沒(méi)有邊界圖形；然后，對(duì)所述光成象材料的所述第一和第二層上的所述圖形進(jìn)行顯影，以便通過(guò)顯影的圖形中的通路和所述邊界顯現(xiàn)所述金屬層部分；接著，對(duì)各個(gè)所述第一和所述第二層進(jìn)行金屬化，以便用光刻技術(shù)制作所述第一和第二層所述光成象材料上的電路和所述第一和第二光成象材料層中的通路，并腐蝕所述邊界處通過(guò)所述第一層暴露的金屬，從而提供具有由延伸到所述金屬層邊沿以外的第二層所述光成象材料確定的邊沿的襯底。
2.權(quán)利要求1所述的發(fā)明，其進(jìn)一步特征是，感光制作穿過(guò)所述介電材料層和所述金屬層二者的孔，并在所述孔中淀積金屬。
3.權(quán)利要求1所述的發(fā)明，其中所述介電材料層之間的所述金屬層是銅。
4.權(quán)利要求1所述的發(fā)明，其中所述光成象材料是環(huán)氧基樹(shù)脂。
5.權(quán)利要求1所述的發(fā)明，其中在對(duì)第一和第二層進(jìn)行金屬化之后，對(duì)所述邊界處暴露的金屬進(jìn)行腐蝕。
6.權(quán)利要求3所述的發(fā)明，其中第一和第二層的金屬化用無(wú)電鍍敷銅的方法完成。
7.權(quán)利要求1所述的發(fā)明，其中在面板上制作多個(gè)電路板。
8.權(quán)利要求1所述的發(fā)明，其中所述第一和第二光成象材料層被涂敷成干膜材料。
9.權(quán)利要求2所述的發(fā)明，其進(jìn)一步特征是，在提供第一和第二光成象材料層之前，在所述金屬層中制作窗口，用所述光成象材料填充所述窗口，在光成象材料中制作通過(guò)金屬層窗口的孔，以及在所述光成象材料中的所述孔中提供金屬填充所述窗口。
10.一種印刷電路卡，它包含夾在一對(duì)介電層之間的金屬層，所述介電層各由光成象的固化的介電材料組成，且各具有外邊沿、環(huán)繞所述電路卡的邊界，所述邊界由終止于離一個(gè)介電層的邊沿一定距離且鄰近所述另一個(gè)介電層的邊沿的所述金屬層組成；形成所述光成象材料的所述第一和第二層上的電路的各個(gè)所述第一和所述第二層上的金屬化，以及所述第一和第二光成象材料層中的連接于所述電路和所述金屬層的填充有金屬的通路。
11.權(quán)利要求10所述的發(fā)明，其進(jìn)一步特征是，延伸穿過(guò)各個(gè)介電材料層和穿過(guò)金屬層的鍍敷的通孔。
12.權(quán)利要求11所述的發(fā)明，其中所述鍍敷的通孔被電連接到二個(gè)介電材料上的電路。
13.權(quán)利要求10所述的發(fā)明，其中多個(gè)電路板包含由所述一個(gè)介電材料層處的邊界連接的面板。
14.權(quán)利要求10所述的發(fā)明，其中的金屬層是銅。
15.權(quán)利要求10所述的發(fā)明，其中的電路是銅。
16.一種制作印刷電路卡的方法，它包含下列步驟提供具有相反的側(cè)面的金屬層，制作至少一個(gè)穿過(guò)所述金屬層的窗口，在所述金屬層的相反的側(cè)上提供第一和第二光成象材料層；對(duì)所述光成象材料的所述第一和第二層進(jìn)行光圖形化和顯影，以形成穿過(guò)所述光成象材料層和所述金屬層中的所述至少一個(gè)窗口二者的窗口，且所述光成象層中的窗口小于所述金屬層中的窗口，在至少一個(gè)終止于所述金屬層處的光成象材料層中，制作至少一個(gè)通路，對(duì)具有電路的各個(gè)所述光成象材料層的暴露表面進(jìn)行電路化，并在所述光成象材料中的所述至少一個(gè)孔和所述至少一個(gè)通路中淀積金屬。
17.權(quán)利要求16所述的發(fā)明，其中所述光成象材料被淀積成干膜。
18.權(quán)利要求16所述的發(fā)明，其中所述電路用附加的鍍敷來(lái)制作。
19.一種印刷電路卡，它包含夾在一對(duì)介電層之間的金屬層，所述介電層各由光成象的固化的介電材料組成，形成所述光成象材料的所述第一和第二層上的電路的各個(gè)所述第一和所述第二層上的金屬化，以及至少所述第一光成象材料層中的連接于所述電路和所述金屬層的填充有金屬的通路和所述金屬層中與所述第一和第二光成象材料層中的窗口，所述窗口被金屬化，以便使所述第一層上的至少一部分電路與所述第二層上的一部分電路連接起來(lái)而不接觸所述金屬層。
20.權(quán)利要求19所述的發(fā)明，其中所述的孔和所述介電材料中的通路被感光制作。
全文摘要
制作電路板或電路卡的方法,金屬層夾在光成象介電層之間。金屬填充通路和鍍敷通孔位于光成象材料中,信號(hào)電路位于其表面上并連接到通路和通孔。光成象可固化介電材料在銅的相反的光成象材料側(cè)上。在光成象材料上顯影出圖形,在銅中顯影出通孔,孔圖形化在介電層中。對(duì)光成象材料的表面、通路和通孔進(jìn)行金屬化。清除光刻膠得到具有二側(cè)金屬化、從二側(cè)延伸到中心銅層的通路、連接二個(gè)外圍電路化銅層的鍍敷通孔的電路板或卡。
文檔編號(hào)H05K3/44GK1256612SQ9912097
公開(kāi)日2000年6月14日 申請(qǐng)日期1999年11月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月2日
發(fā)明者肯尼思·法倫, 米古爾·A·基馬茲, 羅斯·W·基斯勒, 約翰·M·勞福, 羅伊·H·馬格努森, 沃雅·R·馬克維奇, 埃爾·莫米斯, 基姆·P·鮑勒蒂, 馬里伯斯·伯里諾, 約翰·A·沃爾西, 威廉姆·E·維爾森 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司