[发明专利]增进抗酸性的组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种在印刷电路板(PCB)的制造中用于处理金属表面(例如铜和铜合金表面)的组合物。

背景技术

由于在电子器件中进一步节约重量与空间的需求增加，现已广泛使用包含一层或多层电路内层的印刷电路。多层PCB是通过将已成像的导电铜层与介电层层压以制成多层的夹层结构而构成。介电层通常是与铜层接合在一起的有机树脂层。通常，通过施加热和压力将铜层与介电层接合在一起。虽然铜表面平滑，但其不易与介电层接合。

多层印刷电路板的成功制造需要将铜与树脂层接合在一起。然而，直接将铜与树脂层接合未必能提供充分的接合强度。因此，通常通过为铜表面提供表面粗糙度，由此提高铜与树脂层之间的机械强度来改良铜-树脂的接合强度。例如，可以通过机械清洁(即，使用抛光或擦洗)或化学清洁来提供表面粗糙度。

在一种化学处理方法中，通过在铜表面上沉积氧化物层(例如氧化亚铜、氧化铜等)来为铜表面提供表面粗糙度。氧化层的形成将粉红色的铜表面转换成黑褐色，在铜表面上产生微小的凹凸，造成铜表面和树脂之间的互锁效应，由此改良接合强度。

另一种改良介电材料对铜电路布线(circuit trace)的黏附性的方法是使用微蚀刻技术。在微蚀刻时，铜(例如铜电路布线)的任一部分都没有被完全蚀刻掉。相反，表面被蚀刻(或氧化)至有限的程度，从而保持被蚀刻铜的原始图案完整。通常，测量从原始表面至微蚀刻的深度，铜表面仅蚀刻至约20～约500微英寸的深度。这可通过例如选择合适的微蚀组合物并根据蚀刻溶液的参数(包括浓度、温度、组成等)限制蚀刻的程度来实现。

浅的金属蚀刻深度至少因三个原因而有利。第一，浅的蚀刻深度从表面移除较少的金属，因此保持更多的原始金属截面完整。这对于具有必须维持的阻抗或电阻容差的电路布线特别重要，因为这些性质直接关系到电路的截面积。第二，浅的金属蚀刻深度允许有缺陷的零件返工。最后，浅的金属蚀刻深度降低金属在黏附促进组合物中的累积速率。由于累积在微蚀刻组合物中的金属影响组合物的最终可用寿命，所以浅的蚀刻深度延长了微蚀刻溶液按每加仑微蚀刻组合物的可处理金属的最大平方英尺计的可用寿命。

微蚀刻溶液与转换涂层溶液可由过氧化氢与例如硫酸和磷酸的无机酸组成，例如Price等人的美国第5,800,859号专利以及Ferrier的美国第7,186,305号、第6,554,948号和第6,383,272号专利所述，每一篇专利的主题以参照的方式全部并入于此。

另一种类型的微蚀刻溶液利用二价铜离子来源、有机酸和卤素离子来源，例如Okada等人的美国第6,426,020号专利与Maki等人的美国第5,807,493号专利所述，每一篇专利的主题以参照的方式全部并入于此。

另一种可替代的氧化物涂布方法描述于Bernard等人的美国第7,351,353号专利，其主题以参照的方式全部并入于此。Bernard专利描述了一种提供适合用于后续的多层层压的粗化铜表面的方法和组合物。该方法包括将平滑铜表面与黏附促进组合物接触，该组合物包含氧化剂、pH调节剂、形貌改质剂以及涂布促进剂或均匀性增进剂。

尽管可替代的转换涂层方法因各种原因优于传统氧化物涂布方法，由该方法形成的粗化铜表面显示出化学敏感性，因此倾向于易受化学侵蚀。化学侵蚀通常发生在层压后的处理步骤。当通过层压方法形成多层的铜和介电层的夹层结构之后，进行一些层压后的处理步骤来制备多层PCB。

例如，将多层的夹层结构钻通形成“通孔”用于连接电路板的各内层。钻这些孔的动作通常在通孔互相连通处留下树脂胶渣的痕迹，这些痕迹必须通过去胶渣操作来移除。一种去胶渣操作包括使用溶剂膨胀剂和高锰酸盐蚀刻剂，其能在通孔的位置化学侵蚀铜表面与介电树脂之间的接合。高锰酸盐蚀刻剂之后通常是可化学侵蚀该接合且引起分层的酸中和剂。同时，其他的通孔清洁技术例如等离子体蚀刻或激光烧蚀是已知的，这些方法会产生同样可侵蚀铜/树脂界面的酷热。

一旦完成去胶渣操作，就通过直接金属化或类似方法使所钻的孔导电。这些方法包含许多碱和酸处理步骤，所有这些步骤均可化学侵蚀铜/树脂界面。此外，导电的通孔通常用电解铜层密封。电解方法包括碱浴和酸浴，它们同样可导致通孔互连的化学侵蚀。这些化学侵蚀的结果可能是夹层结构层在通孔区域处的分层。

在电路板工业中，化学侵蚀区域称为“粉红环”(pink ring)或“楔形缺口”(wedge void)。在PCB工业中，特别是在对高品质和可靠性的需求日益增长的时代，粉红环或楔形缺口的形成代表在PCB上有严重的缺陷。