[发明专利]用于改善聚合材料与金属表面的黏着性的方法

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及改善印刷电路板多层板结构中聚合材料与金属表面的黏着性的方法。

背景技术

由于电子设备对于进一步减轻重量和节约空间的需求持续增加，目前主要使用含有一个或多个电路系统内层的印刷电路。

在通常的多层印刷电路的制造过程中，首先通过以下方法制备图案化电路内层：其中用抗蚀剂在包覆有铜箔的介电基材上按所需电路图案以正像形式形成图案，然后蚀除裸露的铜。在去除抗蚀剂后，使所需的铜电路图案保留。

通过在电路系统内层之间插入一个或多个部分固化的介电基板材料层(称之为半固化片(pre-preg)层)，将任何特定类型的电路图案的一个或多个电路系统内层，和可构成接地层和电源层的电路系统内层装配成多层电路，以形成电路内层和介电基板材料交替的复合材料。然后，将此复合材料进行加热和加压，以固化上述部分固化的基板材料，并且将电路系统内层黏合于其上。之后，在已固化的复合材料上钻出数个通孔，并将所述通孔金属化以作为所有电路系统层的导电互连的手段。在通孔金属化工艺的过程中，所需的电路系统图案通常形成在多层复合材料外表层上。

形成多层印刷电路板的另一种方法是通过添加或表面层压电路技术。这些技术以非导电性基板起始，在其上以添加形式镀覆电路元件。其它层是通过在电路上重复施加可成像涂层并且在可成像涂层上进一步镀覆电路元件。

电路系统内层的铜金属和与其接触的固化的半固化片层或其它非导电涂层之间所形成黏着接合的强度并不充分，结果使得固化的多层复合材料或涂层在后续的加工和/或使用中容易发生脱层。针对此问题，已开发出各种技术以在电路系统内层的铜表面上形成一层氧化铜(在将其和半固化片层装配成多层复合材料之前)，例如对铜表面进行化学氧化。

与没有提供氧化铜的情况相比，在这方面最早的研究成果(称之为“黑色氧化物”黏着促进剂)在最终的多层电路中对电路系统内层与介电基板层之间的黏合仅产生了极小的改善。黑色氧化物处理技术的后续变化包括首先在铜表面上生成黑色氧化物层，接着用15％的硫酸后处理该黑色氧化物沉积物，以产生作为黏着促进剂的“红色氧化物”，如A.G.Osborne于1984年8月在PC Fab.“An Alternate Route To Red Oxide For Inner Layers”中所述；以及关于直接形成红色氧化物黏着促进剂的各种变形，其可获得各种不同程度的成功。在Landau的美国专利4,409,037和4,844,981号中描述了本领域的一项显著的改善，其教示通过引用方式完整地并入本文，其包括由相对高的亚氯酸盐/相对低的腐蚀性铜氧化组合物形成的氧化物，并且在电路系统内层黏着方面产生了实质性的改善结果。

如上文所述，经装配和固化的多层电路复合材料设置有需要金属化以作为电路的电路系统层导电互连手段的通孔。通孔的金属化过程包括孔洞表面的树脂除胶渣、催化活化、化学镀铜沉积、电解铜沉积等步骤。这些方法步骤涉及介质的使用，例如酸，其能够溶解暴露在通孔处或靠近通孔处的电路系统内层部分上的氧化铜黏着促进剂涂层。这种氧化铜的局部性溶解可由在通孔周围形成的粉红圈或晕环得到证明(由于暴露的底层铜金属的粉红色所致)，其反过来可导致在多层电路中产生局部脱层。

本领域技术人员深知该“粉红圈(pink ring)”现象，并且已经投入许多精力，来寻求能达到不受此种局部脱层影响的多层印刷电路板的制造方法。一种建议的方法是以黏着促进氧化铜作为厚涂层，从而简单地凭借氧化铜的绝对数量来减缓其在后续加工处理中的溶解。然而，就黏着促进剂本身而言，这种较厚的氧化物涂层固有的有效性就较差。其它关于优化装配多层复合材料的加压/固化条件的建议也只有少数能够成功。

解决这种问题的其它方法包括在将电路系统内层和半固化片层装配成多层复合材料之前，对氧化铜黏着促进剂涂层进行后处理。例如，Cordani的美国专利4,775,444号公开了一种方法，其中首先是在电路系统内层的铜表面上涂覆氧化物涂层，然后在将电路系统内层并入多层装配之前，使其与铬酸水溶液接触。该处理有助于稳定和/或保护氧化铜涂层，使其在后续处理步骤(例如通孔金属化)中遭遇酸性介质时不会被溶解，从而使粉红圈/脱层的可能性降至最低。