[发明专利]制造多层电路板的方法及制成的多层电路板

说明书

本发明涉及多层电路板(PCB)及其制造方法。

在印制电路板(PCB)制造中，第1(多步骤)阶段是制作“裸板”，第2(多步骤)阶段则在该板上安装各元件。裸板常常是多层板，一般包括第一层，即内层，它通常是在一边或更经常在两边覆盖环氧树脂玻璃纤维子层，并有导电子层。此导电子层通常包括金属箔，最常用是铜的导电材料。此导电材料一般是形成电路图案的不连续的子层。在内层的至少一边，一般在两边附着外层(或另一层)。外层至少包括绝缘材料层，而且一般是粘合于内层导电子层的环氧树脂粘合玻璃纤维。外层还可以包括至少一层导电子层。此外层或各层对第一层是绝缘层或者粘附于带绝缘层或最内子层的第一内层的导电子层。    

多层电路板因此包括用绝缘层或绝缘子层分隔开导电子层的叠层。此叠层由粘附各层共同构成。层叠形成的各层可以只是导电的或绝缘的层，或者更常见的是由子层：至少一个绝缘的和至少一个导电的子层做成。通常只在绝缘子层上制备导电子层，因为它的细薄与脆性。

在设法永久地把铜电路图案表面和绝缘有机基板粘合在一起的过程中，曾指出各种各样的困难。曝露于大气的铜表面倾向氧化，其表面形成锈层。要是下一层直接粘附于铜的这种锈层上，此种粘合会很弱，会逐渐损坏。

克服这个问题的最通用方法是清除锈层，形成粘附强的铜氧化层。

下面参照附图1A到1G说明工艺过程，示出制作这类多层板的常规负加工型工艺。在这个例子中，此内层(或第一层)包括每侧面都有导电子层的绝缘子层，而外层(或第二层)只是绝缘的。在本型工艺中虽然可用其他导电材料，但是在本例中导电子层包括铜箔。本例中的绝缘层是环氧粘合玻璃纤维。外层材料已知的如半固化片，一般包括环氧树脂相对于玻璃纤维的比例比内层的子层高。

此内层1(图1A所示)包括绝缘子层2和覆盖在每个侧面上的铜箔层3，并有在预选区域曝过光的光敏膜4(图1B所示)。随后通过显影法除去未曝光膜，留下露出铜5的预选图案，如图1C所示。此展现的铜区域通常就是待蚀刻去除的区域，留下在对应于固化光刻胶图案中的所要求的铜电路图案。接着，用化学蚀刻剂蚀刻去不要的铜区域。结果是图10所说明的结构。在此阶段，化学清除余留的光刻胶得到图1E所说明的结构，清洗展现的铜表面，除去铜表面任何锈蚀物。接着在清洗过的铜表面形成黑或褐色氧化层6(如图1F所示)，接着如图1G所示，分别在内层两侧面上，把两外层8安放在黑或褐色氧化覆盖物上。接着通过使各层压制一起和加热而形成叠层，使外层8的绝缘子层(半固化片材料)流动，并提供与褐色或黑色氧化覆盖层的粘着。

还可将另外的导电子层(或盖层)加到此叠层上。为此，在加压加热之前把另外的层包括导电层，一般通过钝化步骤用例如锌、锡、铬或钼钝化步骤预处理的铜安放到半固化片的外侧。一经施加热和压力，就把半固化片(外层)粘着于内层和把另外的层基本同时粘着于半固化片。

从而，如上述可知，一般在光刻胶层蚀刻和清除之后，具有电路图案形式的已露出的铜表面被清洗而除去锈层，接着将铜表面浸在热的强碱、次氯酸盐溶液中，一般在约40-110℃温度下。其结果是形成“黑或褐色氧化”层，它不仅与铜表面形成强结合而且有较大的表面积，使在多层电路板中的有机膜，诸如用作叠层的粘合剂能与铜表面强粘合。

但是，这个工艺可能成问题，因为必须小心地控制黑色氧化层的形成，以保证形成的覆盖层在叠层后会有良好的附着。而且，这些黑色氧化层要受溶液的浸蚀，该溶液诸如用于无电镀工艺的通常是酸式的预处理溶液会溶解氧化铜。氧化铜的溶解可能造成分层。这个问题就是众所周知的“锯齿环(Pink ring)”，因为在铜上的黑色氧化覆盖层中就能看到铜的锯齿环。

通过适当的氧化覆盖层设法克服这些问题。最常用的工艺方法是把另外的还原步骤结合进去，进而使工艺复杂。

在EP-0,275,071中已描述了另一种覆层方法，在蚀刻和接着除去光刻胶后，像常规工艺一样清洗此铜表面除去任何锈斑，但清洗后不是形成黑色氧化层，而是用粘合的底层直接涂到铜上。底层包括一层聚(乙烯基乙缩醛)-酚醛树脂。这种工艺大都遵照常规制造工艺和为黑色氧化层简单地提供一种替代物。

所以，如同黑色氧化型工艺的情况一样，此工艺是冗长的又需要很多生产步骤。

大家都知道，用甲基(丙烯酸酯)-基树脂组成光刻胶，例如见GB-A-2193730。但是，在该参考文件中描述的光刻胶组分用于常规工艺中，在铜表面清洗前除去抗蚀剂并用于叠层制作，如上所述。