專利名稱：用于形成電阻器和電容器的多層構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可用于形成電容器和電阻器的多層構(gòu)造，其在印刷電路 板和其它微電子裝置等之上的。所述多層構(gòu)造包含順序附著的層，包括
第一導(dǎo)電層、第一熱固性聚合物層、耐熱的薄膜層、第二熱固性聚合物 層、和電鍍到第二導(dǎo)電層上的鎳-磷電阻材料層。
相關(guān)技術(shù)的描述
由于中央處理單元(CPU)的電路設(shè)計(jì)不斷地尋求獲得增加的運(yùn)算
速度，集成電路的性能日益變得更加重要。固定這些集成電路的印刷電 路板的電路設(shè)計(jì)也是很重要的。
元件。電容器用來(lái)穩(wěn)定此類裝置的操作電源供應(yīng)。電容器是用來(lái)將電容 引入到電路之中的裝置，并且其作用主要是存儲(chǔ)電能、阻礙直流電流、 或允許交變電流的流動(dòng)。其包括夾在兩個(gè)導(dǎo)電金屬層(例如銅箔)之間 的絕緣材料。通常，所述絕緣材料經(jīng)由粘合劑層、通過(guò)層壓或通過(guò)氣相 沉積與所述導(dǎo)電金屬層相連接。
迄今為止，排列印刷電路板表面上的電容器已經(jīng)是常見(jiàn)的。但是， 近年來(lái)，電容器由在多層的電路板層之內(nèi)的薄的、雙面的覆銅層壓片所 形成，從而產(chǎn)生了優(yōu)異的特性。有了這些選擇之后，現(xiàn)已優(yōu)選形成具有 嵌入型電容器的印刷電路板，以最大化所述電路板的表面面積，供其它 目的使用。為了獲得增強(qiáng)的信號(hào)傳送速度，印刷電路板制造商通常在這 種多層結(jié)構(gòu)之內(nèi)形成印刷電路板。所述電容器的電容主要依賴于所述電 容器層的形狀和尺寸以及所迷絕緣材料的介電常數(shù)。本領(lǐng)域已知有各種 類型的介電材料。例如，所述絕緣材料可以是氣體例如空氣、真空、液 體、固體或其結(jié)合。每種材料具有其固有的特定性能。
供印刷電路板使用的常規(guī)電容器的性能受到某些因素的限制，例如
絕緣材料有限的最小厚度(其降低了所述電容器的柔性)、可得到的電 容、在所述金屬箔上結(jié)合增強(qiáng)劑的作用、低的介電常數(shù)、以及差的絕緣強(qiáng)度。
期望形成用于電路板的具有高介電常數(shù)和極薄絕緣材料層的電容 器，從而增強(qiáng)所述電容器的電容和柔性。為了優(yōu)化所述電容器的性能， 重要的是所使用的絕緣材料具有良好的材料性能，顯示出下述性質(zhì)如優(yōu) 越的粘著力、高的絕緣強(qiáng)度和良好的柔性。但是，經(jīng)常地與極薄介電層 相伴隨的普遍問(wèn)題是微小缺陷或其它結(jié)構(gòu)缺陷的形成以及雜質(zhì)的夾
雜。這些導(dǎo)致了電短路。例如，美國(guó)專利5, 155， 655和5,161,086描 述了一種用于形成電容器的方法，其中單片絕緣材料與兩個(gè)導(dǎo)電箔一起 被層壓。該類型的介電層對(duì)于缺陷形成和雜質(zhì)夾雜來(lái)說(shuō)是很脆弱的，并 且探測(cè)以及補(bǔ)救過(guò)程是非常消耗時(shí)間的。
美國(guó)專利No. 6， 693， 79 3涉及一種具有一對(duì)導(dǎo)電箔和一對(duì)薄介電層 的結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)介電層在每一個(gè)所述箔的表面之上。所述兩個(gè)導(dǎo)電箔
對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的電容器和印刷電路板，該電容器提供了性能上的顯著改 進(jìn)。所述薄的介電層允許所述電容器具有更高的電容、更大的導(dǎo)熱性和 更大的柔性。所述中間耐熱層阻止了在所述導(dǎo)電箔之間電短路的形成。
希望形成兼而具有電容性和電阻性元件的多層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供了 這樣的一個(gè)多層結(jié)構(gòu)，其用于電阻器和電容器的形成。所述發(fā)明的結(jié)構(gòu) 提供了高的電容、更大的導(dǎo)熱性以及更大的柔性，同時(shí)還結(jié)合了電阻元 件。所述多層結(jié)構(gòu)包括順序附著的層包含第一導(dǎo)電層、第一熱固性聚 合物層、耐熱的薄膜層、第二熱固性聚合物層、以及電鍍到第二導(dǎo)電層 上的鎳-磷電阻材料層。
本發(fā)明概述
本發(fā)明提供了一種適于形成電阻器和電容器的多層結(jié)構(gòu)，其中所述 多層的結(jié)構(gòu)包括順序附著的層，包含第一導(dǎo)電層、第一熱固性聚合物 層、耐熱的薄膜層、第二熱固性聚合物層、以及電鍍到第二導(dǎo)電層上的 鎳-磷電阻材料層。
本發(fā)明還提供了一種電容器，其包括順序附著的層，包含第一導(dǎo) 電層、第一熱固性聚合物層、耐熱的薄膜層、第二熱固性聚合物層、以 及電鍍到第二導(dǎo)電層上的鎳-磷電阻材料層。
本發(fā)明進(jìn)一步地提供了一種形成多層結(jié)構(gòu)的方法，其包含將第一
熱固性聚合物層附著到第 一導(dǎo)電層的表面；將鎳-磷電阻材料層電鍍到 第二導(dǎo)電層的表面上；將第二熱固性聚合物層附著到所述電阻材料層的 表面；然后將所述第一和第二熱固性聚合物層附著到耐熱薄膜層的相對(duì)
表面上。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的一種多層結(jié)構(gòu)的示意圖，包括以下順序附著的 層第一導(dǎo)電層、第一熱固性聚合物層、耐熱的薄膜層、第二熱固性聚 合物層、以及電鍍到第二導(dǎo)電層上的鎳-磷電阻材料層。
圖2是根據(jù)圖1的多層結(jié)構(gòu)的示意圖，其中附加的鎳-磷電阻材料 層已經(jīng)被電鍍到所述第一導(dǎo)電層上，從而使所述附加的鎳-磷電阻材料 層被附著在所述第一熱固性聚合物層和所述第一導(dǎo)電層之間。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及適于形成電阻器、電容器等的多層結(jié)構(gòu)。如圖1所示， 所述多層結(jié)構(gòu)1包括順序附著的層，包含第一導(dǎo)電層2、第一熱固性 聚合物層4、耐熱的薄膜層6、第二熱固性聚合物層8、以及電鍍到第二 導(dǎo)電層12上的鎳-磷電阻材料層10。所述第一和第二熱固性聚合物層 4、 8可以為同樣的或不同的材料，并且所述第一和第二導(dǎo)電層2、 12可 以為同樣的或不同的材料。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，如圖2所示，所述多層的結(jié)構(gòu)l還包 括電鍍到所述第一導(dǎo)電層2上的附加鎳-磷電阻材料層14，從而使所述 附加的鎳-磷電阻材料層14被附著在所述熱固性聚合物層4和所述第一 導(dǎo)電層2之間。這樣，如圖2所示，所述層順序附著為第一導(dǎo)電層2、 電鍍到所述第一導(dǎo)電層2上的附加鎳-磷電阻材料層14、第一熱固性聚 合物層4、耐熱的薄膜層6、第二熱固性聚合物層8、以及電鍍到第二導(dǎo) 電層12上的鎳-磷電阻材料層10。
對(duì)于本發(fā)明的目的來(lái)說(shuō)，附著的意思是指任何將單層附加到鄰近層 的方法，非排他地包括涂覆、層壓、濺射、氣相沉積、電沉積、鍍覆、 或氣化，同時(shí)地或者順序地進(jìn)行。
所述第一導(dǎo)電層2和所述第二導(dǎo)電層12優(yōu)選以導(dǎo)電層或箔等形式 而存在。在一個(gè)最優(yōu)選的實(shí)施方案中，它們各自是以箔的形式而存在 的。每個(gè)導(dǎo)電層可以包括同樣的金屬或者可以包括不同的金屬。適合于
本發(fā)明目的的導(dǎo)電金屬可以依賴于所期望的應(yīng)用而有所不同。優(yōu)選地，
所述導(dǎo)電層2、 12包括選自由銅、鋅、黃銅、鉻、鎳、錫、鋁、不銹鋼、
鐵、金、銀、鈦、鉑和其結(jié)合與合金所組成的組的材料。最優(yōu)選地，所
述導(dǎo)電層包括銅。所述導(dǎo)電層優(yōu)選的厚度為約0. 5-約200微米，更優(yōu)選 約9-約70微米。用于本發(fā)明所述電容器的導(dǎo)電材料可以用光潔側(cè)表面 與無(wú)光表面來(lái)被生產(chǎn)。這種導(dǎo)電材料的例子在美國(guó)專利No. 5，679,230 中被公開(kāi)，在此處其被結(jié)合作為參考。
所述導(dǎo)電層2、 12可以在其一側(cè)或兩側(cè)被提供結(jié)合增強(qiáng)處理。所述 層的一側(cè)或兩側(cè)可以任選地被粗糙化，例如通過(guò)微蝕刻、通過(guò)電解處理 以形成粗糙的銅沉積、和/或在所述表面上或在所述表面中用金屬或金 屬合金的微球粒沉積來(lái)進(jìn)行電解處理。其包括用鎳、鉻、鉻酸鹽、鋅、 以及硅烷偶聯(lián)劑或其結(jié)合進(jìn)行處理。所述球?？梢园ㄅc所述導(dǎo)電層同 樣的或不同的金屬。所述球粒優(yōu)選為銅或銅合金、并增加對(duì)于高分子膜 的粘著。此種球?？梢愿鶕?jù)在美國(guó)專利No. 5， 679, 230中所描述的技術(shù) 而被施加，其在此處被結(jié)合以作為參考。在優(yōu)選實(shí)施方案中，第一導(dǎo)電 層和所述第二導(dǎo)電層中的至少一個(gè)在其一側(cè)或兩側(cè)上被提供以結(jié)合增 強(qiáng)處理。
M4P或S5P型，其可從辛辛那提，俄亥俄的MahrFeinpruef公司市售得 到)而被調(diào)節(jié)。根據(jù)互連和包裝電路協(xié)會(huì)(2115 Sanders Road, Northbrook 1 1 1. 60062 )的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IPC-TM-650 2.2.1 7節(jié)來(lái)進(jìn)4亍對(duì) 表面顆粒結(jié)構(gòu)的峰谷的形態(tài)測(cè)量。進(jìn)行所述表面處理以產(chǎn)生具有峰谷的 表面結(jié)構(gòu)，所述峰谷產(chǎn)生了粗糙度參數(shù)，其中算術(shù)平均粗糙度(Ra )為 約0. 2-約1微米，并且根據(jù)ISO 64287-1的不規(guī)則十點(diǎn)高度表面粗糙度 (Rz )可以為約0. 5 jum -約7 jum,更優(yōu)選為約0. 5 ju m -約5 |u m,并且 最優(yōu)選地為約0. 5 ju m - 3 |u m。
所述第一熱固性聚合物層4和所述第二熱固性聚合物層8可以獨(dú)立 地包括環(huán)氧化物、環(huán)氧化物與用環(huán)氧化物、三聚氰胺、不飽和聚酯、尿 烷，醇酸樹(shù)脂、雙-馬來(lái)酰亞胺三嗪、聚酰亞胺、酯、烯丙基化的聚苯 醚(或烯丙基聚苯醚)或其結(jié)合聚合而得到的材料的結(jié)合。所述熱固性 聚合物層4、 8典型地是千燥、固態(tài)的，并且可以包括約IO(W的以上任 何化合物，或可以包括這些化合物的混合物，或可以含有其它添加劑。 其它可接受的材料包括芳香熱固化共聚聚酯，例如描述于美國(guó)專利No.
5， 439, 541和5, 707， 782中的那些。在這些材料中，最優(yōu)選的電介質(zhì)是 具有約lO(TC-約25(TC,優(yōu)選約150。C-約20(TC的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度(Tg ) 的環(huán)氧化物。
所述熱固性聚合物層4、 8也可任選地包括填料金屬。優(yōu)選的填料 非排他地包括粉末鐵電材料、鈦酸鋇(BaTi03)、氮化硼、氧化鋁、鈦 酸鍶、鈦酸鍶鋇、及其他陶瓷填料和其組合。如果相結(jié)合的話，填料優(yōu) 選存在于所述熱固性聚合物層之中，其量為按所述層體積的約5% -約 80%,更優(yōu)選為按所述層體積的約10% -約50%。優(yōu)選所述第一熱固性聚 合物層4、所述耐熱的薄膜層6和所述第二熱固性聚合物層8中的至少 一個(gè)包含具有約IO或更高介電常數(shù)的粉末填料。此外，所述熱固性聚 合物層4、 8的一個(gè)或兩個(gè)可以含有染沖+或顏料以賦予顏色、改變電介 質(zhì)的不透明性或影響對(duì)比度。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述熱固性聚合物層4、 8以液態(tài)聚合 物溶液的形式被施加到所述導(dǎo)電層或耐熱的薄膜層，以實(shí)現(xiàn)所述聚合物 厚度的控制和均勻。所述溶液典型地粘度為約50-約35, OOO厘泊，優(yōu)選 的粘度為1 00-27, 000厘泊。所述聚合物溶液包括約10-約80°/。并且優(yōu)選 15-6Q重量°/。的聚合物，所迷溶液的其余部分包含一種或多種溶劑。有 用的溶劑包括丙酮、曱乙酮、N-曱基吡咯烷酮、N，N二甲基曱酰胺、N，N 二曱基乙酰胺及其混合物。最優(yōu)選的單一溶劑是曱乙酮。
所述熱固性聚合物層也可以以固體片材的形式被施加到所述導(dǎo)電 層2、 12或耐熱的薄膜層6上。在這樣一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)層壓來(lái)實(shí) 施將所述第一和第二熱固性聚合物層附著到耐熱薄膜層的相對(duì)表面 上?？梢栽诩s15(TC-約310°C,更優(yōu)選約160°C-約20(TC的溫度下進(jìn)行 壓制，從而實(shí)施所述層壓。層壓可以進(jìn)行約30分鐘-約120分鐘，優(yōu)選 約40分鐘-約80分鐘。優(yōu)選地，所述壓制在至少70厘米(28英寸) 汞柱真空度之下進(jìn)行，并維持在約3. 5 kgf/cm2 ( 50 psi )-約28 kgf/cm2
(400 psi )的壓力下，優(yōu)選約4. 9 kgf/cm2 (70 psi )-約14 kgf/cm2
(200 psi )。
優(yōu)選地，所述熱固性聚合物層4、 8的厚度為約2 -約200微米，更 優(yōu)選約2-約100微米。優(yōu)選所述熱固性聚合物層具有至少約19, 685伏 特/ mm厚度(500伏特/密耳)的絕緣強(qiáng)度。
所述耐熱的薄膜層6優(yōu)選包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸 乙二醇酯、聚乙烯?？ㄟ?、聚苯硫醚、芳族聚酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺-
聚酰亞胺、聚醚腈、聚醚-醚-酮、或其結(jié)合。其具有約l2. SMm或更少 的優(yōu)選厚度。所述第一熱固性聚合物層4、耐熱的薄膜層6、和第二熱 固性聚合物層8的結(jié)合厚度約為25miti或更少。所述耐熱的薄膜層6具 有約15(TC或更高的VICAT軟化點(diǎn)，通過(guò)IS0 306測(cè)定。所述耐熱的薄 膜層6優(yōu)選具有約300 kgf/mm2或更高的楊氏模量、約20 kgf/畫(huà)2或更 高的抗張強(qiáng)度、約5%或更多的伸長(zhǎng)率以及比所述第一熱固性聚合物層4 和所述第二熱固性聚合物層8的層壓溫度更高的軟化溫度。所述第一熱 固性聚合物層4、耐熱的薄膜層6、和第二熱固性聚合物層8中每一個(gè) 的介電常數(shù)約為2. 5或更多。所述耐熱的薄膜層6優(yōu)選具有至少約50 伏特，更優(yōu)選至少約250伏特，和最優(yōu)選地至少約500伏特的介電擊穿 電壓。
在附著所述層以形成多層的結(jié)構(gòu)之前，所述耐熱的薄膜層6可以經(jīng) 受結(jié)合增強(qiáng)處理，其可以包括等離子處理、電暈處理、化學(xué)處理或其結(jié)合。
所述鎳-磷電阻材料層1 0優(yōu)選使用常規(guī)的電鍍工藝電鍍到所述第二 導(dǎo)電層上。電鍍是在本領(lǐng)域中眾所周知的技術(shù)，其典型地通過(guò)將基材放
電極之間施加電勢(shì)而進(jìn)行。實(shí)施化學(xué)加工以在所述基材上形成材料層。 使用電鍍?cè)?lái)沉積電阻性的薄膜，典型地在顯著大于室溫的溫度下 運(yùn)行，也就是說(shuō)，在超過(guò)100°F ( 38°C )的溫度下運(yùn)行。事實(shí)上，大多 數(shù)先前用于沉積電阻性的合金薄膜的電鍍?cè)∵\(yùn)行在150°F (65°C ) -約 212°F ( 100°C )的溫度下。在已知工藝中，沉積在所述導(dǎo)電層上的所述 電沉積的電阻層的厚度是鍍覆效率的函數(shù)，其反過(guò)來(lái)又是溫度的函數(shù)。 適合的電鍍?cè)〉囊粋€(gè)例子包含次磷酸鹽離子的水溶液，并且特別 地，所述次磷酸鹽離子由次磷酸鎳(Ni(H2P0丄)形成。次磷酸鎳容易由 碳酸鎳(NiCO:,)與次磷酸(H3P02)的反應(yīng)而制備。也就是說(shuō)，適于導(dǎo)電 層上鎳-磷電阻層的電沉積的次磷酸鎳是通過(guò)如下過(guò)程制備的形成約 半摩爾碳酸鎳和一摩爾次磷酸以及有限量水的水溶液，從而產(chǎn)生結(jié)晶反 應(yīng)產(chǎn)物，其當(dāng)用水稀釋到約0. 67摩爾每升的濃度時(shí)完全溶解。并不意 圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，所述反應(yīng)被確信是根據(jù)以下方程而進(jìn)行的
NiC03 +2H3P02 =Ni(H2P02)2 +C02+H20
或者，由次磷酸鎳所形成的包含次磷酸鹽離子的電鍍?cè)】梢酝ㄟ^(guò)氯 化鎳(NiCh)與次磷酸鈉(NaH2P02)的反應(yīng)而生產(chǎn)。所述反應(yīng)方程式假 定為
NiCl2 +2NaH2P02 =Ni(H2P02)2 +2NaCl
盡管如此，優(yōu)選地使用由碳酸鎳和次磷酸與作為反應(yīng)產(chǎn)物的次-疇酸 鎳所形成的電鍍?cè)?，這是由于該反應(yīng)所產(chǎn)生的副產(chǎn)物為二氧化碳和水； 然而，由氯化鎳和次磷酸鈉產(chǎn)生次磷酸鎳而形成的電鍍?cè)〗?jīng)常產(chǎn)生副產(chǎn) 品氯化鈉，其必須被除去以防止在連續(xù)工藝中隨時(shí)間而產(chǎn)生的濃度累 積。由次磷酸鎳形成的包含次磷酸鹽離子的電鍍?cè)≡诩s20°C - 5(TC溫 度下操作。可期望的，所述浴在室溫下(20°C - 25°C)運(yùn)行。這樣的 浴實(shí)際上是溫度不敏感的。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所形成的電阻材料層含有至多約50重 量％的磷。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所迷電阻材料層含有至多約30 重量％的磷。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述電阻材料包含30-約50重量％
的磷。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案包括在包含鎳離子源、H3P03和H3P04的
水溶液的浴中對(duì)所述第二導(dǎo)電層進(jìn)行電鍍，其中所述浴基本上不含石危酸 鹽和氯化物。
在本領(lǐng)域中已知，電路板材料中電阻層的電阻取決于所述電阻層的 厚度以及其中所使用材料的電阻率。當(dāng)所迷電阻層的厚度下降時(shí)，所述 層的電阻上升。所述電阻材料層IO優(yōu)選具有約5歐姆/平方_約500歐 姆/平方，更優(yōu)選具有約10歐姆/平方-約300歐姆/平方，以及最優(yōu)選 具有約25歐姆/平方-約250歐姆/平方的電阻。所述鎳-磷電阻材料層 優(yōu)選具有約0. 02 ju m-約0. 2 ju m，更優(yōu)選約0. 03 |u m-約1 ju m,以及最優(yōu) 選約0. 04 p m -約0. 4 |u m的厚度。
在一個(gè)附加的優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述電阻材料層頂部至少約十個(gè) 原子的層是不含硫的。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述電阻材料層的 表面是基本上無(wú)缺陷(pit)的。 所述任選附加的鎳-磷電阻材料層14可以與所述鎳-磷電阻材料層
IO相同或不同。優(yōu)選地這兩個(gè)層IO、 14基本上相同。
本發(fā)明所述多層結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電層、第一熱固性聚合物層、耐熱 的薄膜層、第二熱固性聚合物層、以及電鍍到第二導(dǎo)電層層上的鎳-磷 電阻材料層的順序附著的層。順序附著是指所述的層必須以所指示的次 序而存在；但是，其它中間層可以任選地存在于所述指定的層之間。例 如，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述的多層結(jié)構(gòu)還包括電鍍到所述第一導(dǎo) 電層層上的額外鎳-磷電阻材料層，從而使所述額外的鎳-磷電阻材料層 被附著于所述第 一 熱固性聚合物層和所述第 一 導(dǎo)電層之間。
在本發(fā)明的一個(gè)附加的實(shí)施方案中(未顯示)，所述多層結(jié)構(gòu)還包 括粘附在所述電阻材料層IO和所述第二導(dǎo)電層12之間的阻擋層，其中 所述阻擋的厚度為小于約Q. 1 Mm,其與所述電阻材料層組成不同，并且 能夠保護(hù)所述電阻材料層10不受來(lái)自堿性銅氨蝕刻劑的侵蝕。所述阻 擋層優(yōu)選地具有小于約0. 1 pm的厚度，更優(yōu)選約50埃-約0. 1 以 及最優(yōu)選約150埃-約600埃。在優(yōu)選實(shí)施方案中，所述阻擋層是使用 傳統(tǒng)方法電鍍的。所述阻擋層可以是具有良好蝕刻劑選擇性的無(wú)機(jī)材
電阻率和其他功能性質(zhì)的一致性基本沒(méi)有不利影響。所述阻擋層優(yōu)選地 包括選自由Ni-Sn、 Co-Sn、 Cd-Sn、 Cd-Ni、 Ni-Cr、 Ni-Au、 Ni-Pd、 Ni-Zn、 Sn-Pb、 Sn-Zn、 Ni、 Sn和其組合所組成的組的材料。優(yōu)選的阻擋層包含
鎳-錫。
本發(fā)明所述的多層結(jié)構(gòu)優(yōu)選用于所述電阻器或電容器的形成。其可 以用于形成印刷電路板、電子器件等。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的電容器的電容優(yōu)選為至 少約100 pF/cm2,更優(yōu)選約IOO pF/cm2-約4， 000 pF/cm2。本發(fā)明的電
容器可以用于各種印制電路應(yīng)用。例如，可以在所述第一導(dǎo)電層上存在 電連接，并且另一個(gè)電連接到第二導(dǎo)電層。所述電容器可以被連接到或 被結(jié)合進(jìn)印刷電路板或其它電子器件，或者所述電子器件可以包括含所 述電容器的印刷電路板。它們可以結(jié)合于或包埋進(jìn)剛性的、柔性的或者 剛性/柔性的電路、印刷電路板或其它微電子裝置例如芯片封裝。通常， 它們被用于在一個(gè)或兩個(gè)導(dǎo)電材料層上制作第一電路圖案。通過(guò)電沉 積、賊射、氣相沉積或者其它方式，第二電路圖案也可以以導(dǎo)電箔的形
式被施加到所述聚合物表面。此外，可能必需在所述電容器中產(chǎn)生孔洞 以與相對(duì)的電路層連接。
一旦形成電容器，也可使用已知的蝕刻技術(shù)在所述導(dǎo)電材料層中制 作電路圖案。在蝕刻中，可光成像的抗蝕劑層、干燥薄膜或液體材料被 施加到所述導(dǎo)電箔層上。使用覆蓋在所述抗蝕劑上的負(fù)片圖案，所述光
致抗蝕劑被暴露于光化學(xué)輻射例如U V輻射下，制作期望的電路圖案。
然后，所述成像的電容器被暴露于薄膜顯影化學(xué)過(guò)程，其將選擇性地除 去不需要的未曝光部分。然后所述電容器與電路圖像與已知的化學(xué)蝕刻 劑浴接觸，以除去所述暴露的導(dǎo)電層，留下最終所期望的導(dǎo)電的圖案化 電容器。各個(gè)導(dǎo)電材料層也可以任選地被電連接，其通過(guò)形成通過(guò)整個(gè)
電容器的孔并且用導(dǎo)電金屬填充所述孔而實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選在最少15(TC下進(jìn)
行層壓步驟。
本發(fā)明所述的多層結(jié)構(gòu)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的電容器和印刷電路板在 性能上提供了顯著的進(jìn)步。該結(jié)構(gòu)提供了更好的一致性、更高的電容、 更強(qiáng)的導(dǎo)熱性以及更好的柔性，同時(shí)還結(jié)合了電阻元件。
以下非限制性的實(shí)施例用來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行:沈明。
實(shí)施例1
提供厚度為35 nm的電鍍(ED)銅箔，該箔具有3微米的表面粗糙 度并且已經(jīng)電鍍了鎳-磷層。所述鎳-磷層的厚度和組成導(dǎo)致了 25歐姆/ 平方的電阻層。厚度為6微米的環(huán)氧樹(shù)脂層被施加到12微米聚酰胺薄 膜的一側(cè)。 一個(gè)厚度6微米的環(huán)氧樹(shù)脂層被施加到另一個(gè)35微米的ED 銅箔上。所述兩個(gè)被施涂的箔與一張?jiān)谒霾g的12微米聚酰胺薄 膜一起被層壓，其中所述電阻層與所述薄膜涂覆了樹(shù)脂的 一側(cè)相接觸。 在液壓才幾中在250 psi和350°F下進(jìn)行層壓1小時(shí)。所述壓力室還處于 25mm Hg的真空度之下。在層壓之后，所述結(jié)合的產(chǎn)品在500伏特進(jìn)行 高電勢(shì)試驗(yàn)以檢查可能的短路。使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)用堿性蝕刻劑將一個(gè) 圖案蝕刻到所述銅表面中。這個(gè)化學(xué)過(guò)程將對(duì)銅進(jìn)行蝕刻而不侵蝕所述 電阻(鎳-磷)層。進(jìn)行第二成像過(guò)程，通過(guò)真空層壓光致抗蝕劑、暴 露和顯影來(lái)形成電阻器圖案。留在所述鎳-磷層上的光致抗蝕劑限定了 所述電阻器的圖案。用酸性蝕刻劑(例如氯化銅或硫酸銅)來(lái)除去所述 本底鎳-磷。所述光致抗蝕劑被剝離并且用自動(dòng)化光學(xué)檢驗(yàn)和/或電氣測(cè) 試(包括高電壓試驗(yàn))來(lái)檢查所述電路。所述電路產(chǎn)品經(jīng)過(guò)加工來(lái)制備
用于再次層壓的銅。該加工是黑氧化處理或其替換物。所述電路產(chǎn)品被 層壓到多層印刷電路板之內(nèi)并使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)來(lái)完成。 實(shí)施例2
重復(fù)實(shí)施例l，除了在聚酰胺薄膜的兩側(cè)施加銅層和電阻層，得到 了雙側(cè)的電阻器產(chǎn)品。
實(shí)施例3
一巻 一 盎司銅箔被切割為預(yù)定尺寸的箔樣品。預(yù)定量的箔樣品被電 鍍以磷酸鎳電阻材料層，并且還有預(yù)定量的箔樣品不接收所述電鍍。
對(duì)于那些要被電鍍的箔樣品來(lái)說(shuō)，使用分批工工藝，使所述電解槽 保持恒定。通過(guò)循環(huán)泵在所述電解槽中提供輕微攪動(dòng)，以維持均勻的浴 組成。所使用的陰極是電沉積的一盎司銅箔，其被鍍覆在所述粗糙側(cè) 上。所述箔的光潔側(cè)或鼓側(cè)通過(guò)涂覆橡膠的背襯夾具來(lái)掩模。所述陰極
尺寸是11. 5英寸x 14. 25英寸。所述陽(yáng)極是鉑包鈮，其中陽(yáng)極對(duì)陰極的 比例是1.3:1。
在進(jìn)入所述電解槽之前，所述銅箔被浸入鹽酸水溶液 (相等體積)中一分鐘。然后，在通過(guò)所述電解槽之前，所述銅箔通過(guò) 包含苯并三唑水溶液的活化溶液3 0秒。
形成包含0. 5摩爾/升的次磷酸鎳電鍍液。通過(guò)如下過(guò)程制造電鍍 浴液，將20摩爾碳酸鎳(2508克堿式碳酸鎳，NiC03 2Ni ( OH ) 2 4H20， 分子量376.24 )與40摩爾次磷酸(8.6升的50% H3P02， 9. 3 M/L，用相 等體積的水稀釋)反應(yīng)，并且隨后將所述反應(yīng)產(chǎn)物稀釋到4Q升。所述 電鍍?cè)∫旱臏囟壤鋮s至室溫后為23°C,電流為10安培，并且所述電鍍 浴液的停留時(shí)間為30秒。
然后所述被電鍍的箔樣品與非電鍍的箔樣品各自接受環(huán)氧樹(shù)脂的 層。在一個(gè)不銹鋼混合桶中用甲乙酮(MEK)調(diào)出30%固體、約500厘泊 粘度的液體環(huán)氧樹(shù)脂。調(diào)節(jié)刮刀來(lái)生產(chǎn)15微米厚的濕膜，得到具有厚 度為約5微米的干燥高分子膜的柔性復(fù)合物。在所述刮刀的上游側(cè)維持 連續(xù)的液頭高度與抑制材料體積，以維持恒定的柔性復(fù)合物薄膜厚度以 及使所述薄膜不含氣泡。
所述溶劑被蒸發(fā)掉，并且所述環(huán)氧樹(shù)脂在烘箱內(nèi)被固化。當(dāng)所述涂 覆的箔進(jìn)入所述烘箱時(shí)，應(yīng)該預(yù)料到會(huì)有最初的溫度下降。 一旦在所述 烘箱中獲得穩(wěn)態(tài)溫度，薄膜厚度將被檢查，其通過(guò)以下過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，取 一個(gè)蕩樣品，并比較所述涂覆后的重量與所述箔的基重，然后使用所述
環(huán)氧樹(shù)脂的密度來(lái)將重量轉(zhuǎn)換為薄膜厚度?；谶@些測(cè)量來(lái)校正對(duì)所述 環(huán)氧樹(shù)脂的分配速率和/或刮刀在所述箔之上的高度的調(diào)節(jié)。這些過(guò)程 被重復(fù)，直到獲得所期望的薄膜厚度，以在第一和第二銅箔層上生產(chǎn)第 一和第二熱固性聚合物層。
通過(guò)將兩片涂覆了環(huán)氧化物的箔層壓到芳族聚酰胺中間耐熱片材
上來(lái)形成電容器，所述芳族聚酰胺片材的厚度為4 jum，楊氏模量為1500 kg/隱2,抗張強(qiáng)度為40 kg/隱2并且在25。C的伸長(zhǎng)率為約20%。所述涂覆 的銅箔的一個(gè)已經(jīng)被電鍍以鎳-磷電阻材料層。在165。C和10 kgf/cm2 (150 psi )下在液壓機(jī)中進(jìn)行層壓60分鐘。所述壓制處于71厘米(28 英寸)汞柱的真空度下。所述電容器被分割到一定尺寸并被加工以在銅 中提供圖案。所得到的電容器被目視檢查然后在5 00伏特下進(jìn)行電氣檢 測(cè)以檢查短路。所得到的電容器層具有至少300 pF/cW的電容以及至少 7. 87xl(T伏特/mm ( 2000伏特/密耳)的介電擊穿電壓。 實(shí)施例4
重復(fù)實(shí)施例3,除了兩個(gè)所述層壓到耐熱的片材上的銅箔都已經(jīng)被 電鍍以鎳-磷電阻材料層。
雖然參考優(yōu)選的實(shí)施方案本發(fā)明已經(jīng)被特別地顯示和描述，能夠被 本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，各種變化和改進(jìn)可以被得到，而并不違 反本發(fā)明的精神和范圍。意圖用以下權(quán)利要求來(lái)概括所公開(kāi)的實(shí)施方 案、如上面所討論的替代方案及其所有同等物。
權(quán)利要求
1.一種適于形成電阻器和電容器的多層結(jié)構(gòu)，其中所述多層的結(jié)構(gòu)包括順序附著的層，包含第一導(dǎo)電層、第一熱固性聚合物層、耐熱的薄膜層、第二熱固性聚合物層、以及電鍍到第二導(dǎo)電層上的鎳-磷電阻材料層。
2. 權(quán)利要求1所述的多層結(jié)構(gòu)，其還包括電鍍到所述第一導(dǎo)電層 上的附加鎳-磷電阻材料層，從而使所述附加的鎳-磷電阻材料層^f皮附著 在所述第一熱固性聚合物層和所述第一導(dǎo)電層之間。
3. 權(quán)利要求1所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述電阻材料層具有約5歐 姆/平方-約500歐姆/平方的電阻。
4. 權(quán)利要求1所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述第一導(dǎo)電層和所述第二 導(dǎo)電層獨(dú)立地包括選自由銅、鋅、黃銅、鉻、鎳、錫、鋁、不銹鋼、鐵、 金、銀、鈦、柏和其組合所組成的組的材料。
5. 權(quán)利要求1所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述第一導(dǎo)電層和所述第二 導(dǎo)電層包括銅。
6. 權(quán)利要求1所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述第一導(dǎo)電層和所述第二 導(dǎo)電層包括具有約0. 5 iuiTi -約7 |um的表面粗糙度Rz的銅箔。
7. 權(quán)利要求1所述的多層結(jié)構(gòu)，其中第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電 層中的至少一個(gè)在其一側(cè)或兩側(cè)上被提供以結(jié)合增強(qiáng)處理。
8. 權(quán)利要求1所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述第一導(dǎo)電層和所述第二 導(dǎo)電層中的至少一個(gè)被提供結(jié)合增強(qiáng)處理，其包含用金屬球粒、鎳、鉻、 鉻酸鹽、鋅、硅烷偶聯(lián)劑或其結(jié)合來(lái)進(jìn)行處理。
9. 權(quán)利要求1所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述第一熱固性聚合物層和 所述第二熱固性聚合物層中的一個(gè)或兩個(gè)包括環(huán)氧化物、三聚氰胺、不 飽和聚酯、尿烷、醇酸樹(shù)脂、雙-馬來(lái)酰亞胺三嗪、聚酰亞胺、酉旨、烯 丙基化的聚苯醚或其結(jié)合。
10. 權(quán)利要求1所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述耐熱的薄膜層包含聚對(duì) 苯二曱酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乙烯咔唑、聚苯疏醚、芳 族聚酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺-聚酰亞胺、聚醚-腈、聚醚-醚-酮、或其 結(jié)合。
11. 權(quán)利要求1所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述電阻材料層含有至多約30重量％的磷。
12. 權(quán)利要求1所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述電阻材料層頂部至少約 十個(gè)原子層是不含硫的。
13. 權(quán)利要求1所述的多層結(jié)構(gòu)，還包括粘附在所述電阻材料層和 所述第二導(dǎo)電層之間的阻擋層，其中所述阻擋層的厚度為小于約0. 1 ju m,其與所述電阻材料層組成不同，并且能夠保護(hù)所述電阻材料層不受 來(lái)自堿性銅氨蝕刻劑的侵蝕。
14. 一種電容器，其包括順序附著的層，包含第一導(dǎo)電層、第一 熱固性聚合物層、耐熱的薄膜層、第二熱固性聚合物層、以及電鍍到第 二導(dǎo)電層層上的鎳-磷電阻材料層。
15. 權(quán)利要求14所述的電容器，其還包括電鍍到所述第一導(dǎo)電層 上的附加鎳-磷電阻材料層，從而使所述附加的鎳-磷電阻材料層纟皮附著 在所述第一熱固性聚合物層和所述第一導(dǎo)電層之間。
16. 包含權(quán)利要求14所述電容器的印刷電路板。
17. 包含權(quán)利要求16所述印刷電路板的電子裝置。
18. 包含權(quán)利要求14所述電容器的電子裝置。
19. 一種形成多層結(jié)構(gòu)的方法，其包含將第一熱固性聚合物層附 著到第一導(dǎo)電層的表面；將鎳-磷電阻材料層電鍍到第二導(dǎo)電層的表面 上；將第二熱固性聚合物層附著到所述電阻材料層的表面；然后將所述 第一和第二熱固性聚合物層附著到耐熱薄膜層相對(duì)的表面上。
20. 權(quán)利要求19所述的方法，其中通過(guò)層壓將所述第一和第二熱 固性聚合物層附著到耐熱薄膜層的相對(duì)表面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及可用于形成電阻器和電容器的多層結(jié)構(gòu)，用于印刷電路板或其它微電子裝置的生產(chǎn)。所述多層結(jié)構(gòu)包括順序附著的層，包含第一導(dǎo)電層、第一熱固性聚合物層、耐熱的薄膜層、第二熱固性聚合物層、以及電鍍到第二導(dǎo)電層層上的鎳-磷電阻材料層。
文檔編號(hào)H01G4/08GK101194326SQ200680005749
公開(kāi)日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2006年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月22日
發(fā)明者B·馬勒, D·布蘭德勒, J·A·安德雷薩基斯, P·K·普拉馬尼克 申請(qǐng)人:奧克-三井有限公司;奧美加科技公司