本發(fā)明整體涉及一種用于印刷電路板制造的碳基直接鍍覆工藝。

背景技術(shù)：

1、印刷線路板(也稱為印刷電路板)通常為包括兩個或更多個銅箔板的層合材料，該銅箔板通過非導電材料層彼此分離。雖然銅最常用作印刷線路板中的電鍍金屬，但其也可電鍍其他金屬，諸如鎳、金、鈀、銀等。非導電層通常包含有機材料(諸如經(jīng)玻璃纖維浸漬的環(huán)氧樹脂)，但也可包含熱固性樹脂、熱塑性樹脂、以及它們的混合物，單獨地或以其與增強材料諸如玻璃纖維和填料的組合。為了在印刷線路板上容納額外的電路，可將額外的金屬(例如，銅)層夾置在絕緣材料層之間以產(chǎn)生多層線路板。

2、在眾多印刷線路板設計中，電通路或圖案需要在圖案中的某些點處在分開的金屬層(即銅板)之間進行連接。這通常通過以下方式實現(xiàn)：在所需位置處貫通銅板與非導電層的層合物鉆孔并將單獨的金屬層連接起來。通孔壁的金屬化是實現(xiàn)印刷線路板每側(cè)上的兩個金屬電路圖案之間和/或多層板的內(nèi)層電路圖案之間的連接所必需的。

3、雖然電鍍是在表面上沉積銅和其他導電金屬的理想方法，但電鍍并不能用于涂布非導電表面，諸如未處理的通孔。因此，有必要用導電材料處理通孔以使通孔可適于電鍍。

4、一種用于使通孔導電的工藝涉及用導電膜對其進行物理涂布。因此，經(jīng)涂布的通孔足夠?qū)щ娨赃M行電鍍，但通常并不足夠?qū)щ姴⒆銐驁怨桃栽谕兹我欢颂幍碾娐穼又g形成永久性電連接。因此，對經(jīng)涂布的通孔進行電鍍以提供永久性連接。電鍍將通孔的電阻降低至可忽略不計的水平，這不會消耗可觀的功率量或改變電路特性。

5、可通過利用液體碳分散體的碳基工藝來制備用于電鍍的通孔壁。該工藝的典型步驟如下：

6、1)對通孔的表面進行鉆孔和去毛刺。就多層印刷電路板而言，也可對板進行去鉆污或回蝕操作以清潔通孔的內(nèi)部銅對接表面。

7、2)任選地但優(yōu)選地對印刷線路板進行包括將預清潔劑施加到印刷線路板的表面的預清潔處理，以使該印刷線路板準備好在其上接收液體炭黑分散體。

8、3)在施加清潔劑之后，在水中沖洗該印刷線路板以去除板中過量清潔劑，并且使該板與整孔物質(zhì)溶液接觸。該整孔物質(zhì)溶液確保基本上所有的通孔壁表面已準備好以接受隨后施加的碳基分散體的連續(xù)層。

9、4)將該液體碳基分散體施加到經(jīng)清潔且整孔的印刷線路板上或與經(jīng)清潔且整孔的印刷線路板接觸。將分散體施加到印刷線路板的優(yōu)選方法包括浸漬和噴涂。

10、5)使碳覆蓋的印刷線路板經(jīng)受以下步驟，其中去除所施加的分散體中基本上所有(即，按重量計大于約95％)的水，并將含碳的干燥沉積物留在通孔中和非導電層的其他暴露表面上。該干燥步驟可通過多種方法完成，包括例如室溫揮發(fā)、將印刷線路板處于高溫加熱一段時間、氣刀或本領(lǐng)域技術(shù)人員通常已知的其他類似方法。為了確保對通孔壁的完全覆蓋，可重復將板浸入液體碳分散體中然后進行干燥的步驟。

11、6)此后，以高噴涂壓力和高總蝕刻量對基底的金屬部分進行強力蝕刻，以從基底的金屬部分充分去除干燥的碳涂層。該微蝕刻步驟同時執(zhí)行兩個非常期望的任務：(1)微蝕刻步驟去除粘附到多層印刷線路板中的外部銅板或銅箔以及粘附到內(nèi)部銅板或銅箔的暴露表面的基本上所有過量的炭黑或石墨材料；以及(2)微蝕刻步驟化學地清潔和略微微蝕刻外部銅表面，從而使表面成為用于干膜應用或銅的電解沉積的良好基底，之后進行對印刷線路板的機械洗擦。

12、該微蝕刻步驟起作用的機制不是直接攻擊沉積在銅箔上的炭材料，而是僅攻擊為涂層提供粘附性的銅正下方的前幾個原子層。使經(jīng)炭黑或石墨涂布的印刷線路板與微蝕刻溶液接觸，以從銅表面“剝落”該炭黑或石墨，然后通過過濾或其他類似方法將炭黑或石墨從微蝕刻浴中去除。

13、該工藝的基本步驟在例如美國專利4,619,741中進行了更詳細的描述，該專利的主題以引用方式全文并入本文。對該工藝的各種修改和改進在美國專利4,622,107、4,622,108、4,631,117、4,684,560、4,718,993、4,724,005、4,874,477、4,897,164、4,964,959、4,994,153、5,015,339、5,106,537、5,110,355、5,139,642、5,143,592、5,725,807和7,128,820中示出，這些專利中的每一個專利的主題均以引用方式全文并入本文。

14、授予piano等人的美國專利4,897,164描述了一種工藝，其中在干燥步驟之后，在微蝕刻之前，將通孔中干燥的炭黑沉積物與堿金屬硼酸鹽的水溶液接觸，以從通孔的區(qū)域去除松散的或易于去除的炭黑顆粒。

15、授予piano等人的美國專利4,964,959描述了將導電聚合物或其組合添加到碳黑分散體中。

16、授予piano等人的美國專利4,994,153描述了一種用于處理工具孔或狹槽的工藝，該模具孔或狹槽已涂布有非導電材料中的炭黑分散體，該工藝包括用水溶液去除所述炭黑，該水溶液包含：(a)烷醇胺；(b)陰離子表面活性劑，其為馬來酸和/或富馬酸與聚(氧化)醇的中和加成產(chǎn)物；(c)非離子表面活性劑，其為脂族單磷酸酯和/或二磷酸酯；和(d)堿金屬或堿土金屬氫氧化物。

17、授予pendleton的美國專利5,015,339描述了電鍍預處理，其中首先使非導電材料與堿性高錳酸鹽溶液接觸，然后與中和劑/整孔物質(zhì)溶液接觸，并且再后與炭黑分散體接觸。

18、在該基本工藝的變型中，碳涂布的線路板在干燥之前經(jīng)受固定步驟，以便從印刷線路板的表面去除過量的碳分散體并使碳分散體更可處理，如在例如retallick等人的美國專利公布2010/0034965中所述，其主題以引用方式全文并入本文?？赏ㄟ^化學固定方法或通過機械固定方法來實現(xiàn)固定。

19、在化學固定中，將固定溶液施用到已被碳分散體潤濕的表面上，并且該固定溶液去除過量的碳沉積物，從而通過消除團塊使凹陷表面上的碳涂層平滑化，并且使涂層更均勻。在物理固定中，使已被碳分散體潤濕的基底的凹陷或其他表面經(jīng)受機械力以在碳涂層干燥之前去除該碳涂層的過量沉積物，諸如使用流體射流或空氣射流。例如，可使用流體或空氣射流來接觸已涂布有碳分散體的表面，以吹走任何過量的碳沉積物積聚，并且通過消除團塊并使涂層更均勻來使凹陷表面上的碳涂層平滑化。

20、一旦碳涂布的印刷線路板已被微蝕刻，就可利用合適的導電金屬對印刷線路板進行電鍍。

21、上文所描述的所有工藝均包括一個步驟，其中在微蝕刻步驟前，使碳覆蓋的印刷線路板經(jīng)受將所施加的分散體中基本上所有(即，按重量計大于約95％)的水的去除，使得含碳的干燥沉積物留在孔中和非導電層的其他暴露表面上。即，在上述所有這些工藝中，在微蝕刻步驟之前干燥碳涂布的線路板。

22、在很多情況下，微蝕刻會引起問題，尤其是在對銅電介質(zhì)界面區(qū)域進行電鍍時。具體地講，對銅進行頻繁的蝕刻還會將碳涂層從與銅直接相鄰的電介質(zhì)區(qū)域剝離，從而在后續(xù)電鍍步驟中形成對電氣連續(xù)性的絕緣屏障物。之后，該屏障物可導致不良的鍍覆和缺陷(諸如空隙、匯流線和鍍覆折痕(plating?fold))。為了避免此類缺陷，需要更低強度的微蝕刻步驟。

23、為了從銅表面充分去除炭黑或石墨，通常必須采用大泵、高壓、大蝕刻腔和/或強力蝕刻化學物質(zhì)來產(chǎn)生可接受的結(jié)果。此外，還需要經(jīng)常清潔設備以減少金屬鍍覆步驟中已從銅表面剝落的炭黑或石墨的鍍瘤(nodulation)。

24、還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，部分由于膠體顆粒的尺寸，碳基直接鍍覆膠體/分散體傾向于對介電基底的粘附性較差。由于較大尺寸的膠體顆粒的存在，寬的粒度分布也可導致較差的粘附性。

25、因此，期望提供一種直接鍍覆工藝，該工藝提供減少的鍍瘤并且還不需要額外的處理步驟或條件來產(chǎn)生良好的結(jié)果。此外，期望提供一種改善碳分散體對印刷線路板基底的粘附性的直接鍍覆方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種用于制備印刷線路板以接受其上的電鍍的改進的直接鍍覆工藝。

2、本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠減少金屬電鍍步驟中的鍍瘤的改進的直接電鍍工藝。

3、本發(fā)明的又一個目的是提供一種改善電鍍條件的直接鍍覆工藝。

4、本發(fā)明的又一個目的是提供一種石墨或炭黑分散體，其中碳顆粒具有較小的平均粒度以增強顆粒對印刷線路板的粘附性。

5、本發(fā)明的又一個目的是提供一種具有更緊密粒度分布以增強顆粒對印刷線路板的粘附性的石墨或炭黑分散體。

6、本發(fā)明的又一個目的是提供一種石墨或炭黑分散體，其中石墨或炭黑顆粒是粘附性的。

7、為此，在一個實施方案中，本發(fā)明整體涉及一種制備非導電基底以允許在其上進行金屬鍍覆的方法，該方法包括以下步驟：

8、a)任選地但優(yōu)選地，使非導電基底與預清潔劑接觸；

9、b)使非導電基底與包含高分子量整孔劑的整孔物質(zhì)接觸；

10、c)將液體碳基分散體施加到經(jīng)整孔的非導電基底以在經(jīng)整孔的非導電基底上形成碳/整孔物質(zhì)凝膠涂層，其中碳基分散體包含分散在液體溶液中的粘附性碳黑或石墨顆粒，其中碳顆粒凝結(jié)到經(jīng)整孔的基底上以形成碳/整孔物質(zhì)凝膠涂層；以及

11、d)蝕刻經(jīng)碳/整孔物質(zhì)凝膠涂布的基底；

12、其中液體碳基分散體中的粘附性炭黑或石墨顆粒具有小的粒度和緊密的粒度分布。

13、在一個實施方案中，本發(fā)明還整體涉及一種用于制備非導電基底以允許在其上進行鍍覆金屬的雙組分凝膠涂料組合物，該雙組分凝膠涂料包含：

14、a.整孔物質(zhì)，該整孔物質(zhì)包含：

15、i具有大于1,000,000g/mol的分子量的聚季銨鹽化合物；

16、ii.ph緩沖劑；和

17、iii.表面張力降低劑，

18、其中整孔物質(zhì)具有約8至約10的范圍內(nèi)的ph；和

19、b.液體碳基分散體，其中體碳基分散體包含：

20、i.分散在分散劑中的粘附性碳或石墨顆粒，以及

21、ii.ph調(diào)節(jié)劑；

22、其中粘附性炭黑或石墨顆粒具有小的粒度和緊密的粒度分布，并且其中液體碳分散體的ph在約8至約10的范圍內(nèi)；

23、其中當將整孔物質(zhì)和所述液體碳基分散體依次施加到非導電基底時，

24、在非導電基底的表面上形成粘附性碳/整孔物質(zhì)凝膠涂層。