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使用内插板层和导电膏的多层电路板

阅读：505发布：2020-05-08

专利汇可以提供使用内插板层和导电膏的多层电路板专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种多层电路板是通过将在至少一侧上具有迹线的顶部基板定位到一对或更多对复合层来形成的，每个复合层包括内插板层和基板层。与内插板层相邻的每个基板层具有互连洞，互连洞定位成邻近互连部，该互连部具有在每个相对应的基板层上的镀覆的通孔或焊盘。每个内插板洞填充有导电膏，并且顶部基板和一对或更多对复合层的叠层被放置到层压机内，外壳被抽空，并且高温和层压压力被施加，直到导电膏熔化，连接邻近的互连部，并且板被层压在一起形成完整的层压多层电路板。，下面是使用内插板层和导电膏的多层电路板专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种多层电路板，所述多层电路板由顶部基板以及一个或更多个复合层形成，每个复合层包括内插板层和基板层；
所述顶部基板和每个所述基板层具有到与中间的内插板层相对的基板的至少一个互连部；
所述内插板层具有被定位在相关联的所述基板层之间的每个所述互连部处的洞；
所述基板层具有在每个所述互连部处的镀覆的通孔或焊盘；
每个所述互连部具有在层压步骤期间通过熔化金属膏形成的固体金属连接部。
2.根据权利要求1所述的多层电路板，其中，以下中的至少一个是催化层压板：所述顶部基板或所述对的所述基板层中的一个基板层，所述催化层压板具有在至少一个表面上使用化学镀工艺形成的迹线。
3.根据权利要求2所述的多层电路板，其中，所述迹线是在通道中形成的，所述通道具有至少具有催化颗粒排除深度的深度。
4.根据权利要求1所述的多层电路板，其中，通过蚀刻接合到非催化层压板的铜箔，在所述非催化层压板上形成所述迹线。
5.根据权利要求1所述的多层电路板，其中，所述内插板是由下列项中的至少一项形成的：聚酰亚胺、B阶段预浸料、用于柔性或非柔性电介质的环氧树脂或环氧树脂混合物、氰酸酯、聚四氟乙烯(PTFE)或PTFE混合预浸料或粘合剂、或粘合层，诸如粘合剂、聚酰亚胺和粘合剂的连续层。
6.根据权利要求1所述的多层电路板，其中，所述导电膏包含下列项中的至少一项：铜、银、金、钯、镍、铟、铋、锡或铅。
7.根据权利要求1所述的多层电路板，其中，所述导电膏包含导电颗粒的结合剂，所述结合剂包含下列项中的至少一项：酚醛塑料、树脂、或酚醛环氧树脂。
8.根据权利要求1所述的多层电路板，其中，以下中的至少一个包括在镀覆之后内径在
1密尔数量级的通孔：所述顶部基板，或所述对中的基板。
9.根据权利要求1所述的多层电路板，其中，所述内插板中的至少一个内插板具有直径在1密尔数量级的洞。
10.一种用于形成多层电路板的方法，所述多层电路板由顶部基板以及邻近基板层的邻近的一对或更多对内插板层形成，所述方法包括：
形成一个或更多个基板层，每个基板层具有含导电迹线以及至少一个互连通孔或焊盘的至少一个层；
形成一个或更多个内插板层，每个内插板层具有填充有导电膏的洞，所述洞位于与所述内插板层的每个相对侧上的所述基板的每个互连通孔或焊盘邻近的位置；
将所述顶部基板和所述邻近的一对或更多对放置在封闭的层压机中，并且从所述层压机的封闭区域去除空气；
在提供层压压力时，将所述层压机的封闭区域中的温度至少增加到所述导电膏的熔化温度；
提供层压压力和熔化温度，直到所述基板层和邻近的层对被机械地接合并且所述互连通孔或焊盘通过熔化的导电膏被电连接。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述基板层中的至少一个基板层由催化层压板形成，并且所述导电迹线中的至少一个导电迹线是在所述催化层压板中形成的通道中使用化学镀形成的。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述通道形成在催化颗粒排除深度以下。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述催化颗粒是均匀的。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述催化颗粒是下列项中的至少一项：钯(Pd)、铂(Pt)、铑(Rh)、铱(Ir)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、钴(Co)、或铜(Cu)、或它们的其它化合物或盐。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述催化颗粒是非均匀的。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述催化颗粒是涂覆有催化剂的填料。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述填料是下列项中的至少一项：粘土矿物、水合铝硅酸盐、二氧化硅、高岭石、聚硅酸盐、高岭土或瓷土家族的成员、或高温塑料。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述催化剂是下列项中的至少一项：钯(Pd)、铂(Pt)、铑(Rh)、铱(Ir)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、钴(Co)、或铜(Cu)、或它们的其它化合物或盐。
19.根据权利要求10所述的方法，其中，所述内插板由下列项中的至少一项形成：聚酰亚胺、B阶段预浸料、用于柔性或非柔性电介质的环氧树脂或环氧树脂混合物、氰酸酯、聚四氟乙烯(PTFE，已知的商品名为 )或PTFE混合预浸料或粘合剂、粘合层，诸如粘合剂、聚酰亚胺和粘合剂的连续层。

说明书全文

使用内插板层和导电膏的多层电路板

发明领域

[0001] 本发明涉及多层电路板和相关的制造方法。具体地，本发明涉及一种电路板，该电路板具有与在制造过程的单一层压步骤期间形成互连部的内插板层互连的多个迹线层。

[0002] 发明背景

[0003] 使用在介电衬底上形成的导电金属互连(被称为“迹线”)来形成现有技术的印刷电路板(PCB)，其中携带导体的每个表面被称为“层”。每个介电衬底具有在一个表面上或在两个表面上形成的迹线以形成“基板(sub)”(这是多层板的基本子组件之一)，并且通过堆叠几个这样的介电芯(其具有在它们中形成的散布有裸介电层的迹线)并且在温度和压力下将它们层压在一起，可以形成多层印刷电路。介电衬底可以包括嵌在纤维基质(诸如被编织到布内的玻璃纤维)中的环氧树脂。在一种现有技术的制造方法中，将铜层压到介电层的外表面上，铜表面被图案化(诸如，用光致抗蚀剂或光敏膜)以产生掩模区和未掩模区，且然后被蚀刻以在芯电介质的一侧或两侧上形成导电迹线层。然后，具有导电迹线的介电芯的叠层可以层压在一起，以形成多层PCB以及用通孔制成的任何所需的层与层的互连(layer interconnect)，通孔是被镀有铜以形成提供从一个迹线层到另一个迹线层的连接的环形圈的钻孔。

[0004] 现有技术的电路板制造的一个困难在于每个新层的添加是单独的连续层压步骤。对于四层板(两个芯双侧迹线层加上位于中间的预浸电介质层)，存在单个层压步骤，并且通常以先前描述的4层板开始，在其层压步骤之后，随后依次将每次附加的两层芯层压到先前层压的层上，形成6层板。每个层压步骤需要几个小时，抽真空、提供层压压力、以及加热和冷却循环。一般来说，层压步骤的数量等于基板的数量减去一，或者对于两层基板以及n层板(n>2)来说，层压步骤的数量是在全部层压步骤完成后，接着在通孔(via)位置处穿过已完成的层压钻出穿孔(through holes)，并且通孔和任何其他需要镀覆的穿孔受到去胶渣和化学镀通，以提供从一层到另一层的电连接。对于高速信号，穿过成品pcb整个厚度的镀覆穿孔可能会导致在穿孔结构处的传输线反射和阻抗不连续。

[0005] 制造多层板的另一个问题在于，在施加层压热和机械压力期间，每层表面上的迹线可能倾向于横向迁移，因为迹线通常位于PCB的表面上方，并且迹线通常是在从PCB的表面蚀刻掉原始铜箔之后被暴露。

[0006] 期望的是提供一种提供单一层压步骤的替代的层压方法，所述单一层压步骤防止层压期间迹线的横向迁移，并且该单一层压步骤还提供在多层之间的电连接，从而消除了现有技术的钻穿层压材料的步骤。

[0007] 发明目的

[0008] 本发明的第一个目的是一种多层电路板，其由放置顶部电路迹线“基板”层的单一层压步骤形成，所述顶部电路迹线“基板”层包括在一个或更多个表面上具有电路迹线的C阶段预浸料(pre-preg)层，以及可选的用于连接到相对侧上的邻近层的互连通孔或焊盘。一个或更多个复合基板层堆叠紧挨顶部基板，每个复合层包括内插板和基板，内插板提供与内插板的每个表面相邻的基板之间的互连部，并且复合层的最后的基板是多层叠层的底部基板。每个内插板层具有至少一个填充有导电膏的洞，该洞被定位成提供从相邻基板层的通孔到位于基板层之间的内插板层的通孔的电连接。每个内插板层具有填充有导电膏的至少一个洞，该洞被定位成提供从内插板的一侧上的相邻基板层的通孔或焊盘到内插板的相对表面上的基板的通孔或焊盘的电互连部，该电互连部是通过以足以不仅将基板层压在一起而且熔化导电膏并电桥接内插板的任一侧上的相邻基板的通孔或焊盘的温度来层压多层电路板而被形成的，从而在单一层压步骤期间提供电连接和层压。

[0009] 本发明的第二个目的是一种制造多层电路板的方法，该多层电路板由多个基板形成，所述多个基板具有在基板的一侧或两侧上具有迹线和由基板上的通孔或焊盘(通常也连接到基板上的迹线)限定的一个或更多个互连部，该通孔具有导电内表面，与内插板层交错的基板层提供在相对应的基板互连通孔或焊盘之间的连接。内插板层由适于层压到基板层的材料形成，每个内插板层具有填充有导电膏的一个或更多个洞，内插板的洞和导电膏被定位成提供从内插板一侧上的基板通孔到内插板的相对表面上的基板通孔的连接。基板层和内插板层是交错的，为了电连接而对齐，并且定位在封闭的层压机内，由此，层压机在真空、高温、和穿过层压板的厚度所施加的压力下使得基板层和内插板层层压成单个结构，并且还使得互连部电接合到导电膏，并且将导电膏固结成桥接焊盘和通孔的导体。

[0010] 本发明的第三个目的是对基板层和内插板层的层压，至少一个基板层使用催化预浸料形成，催化预浸料具有催化颗粒，催化颗粒存在于催化颗粒排除深度以下，催化颗粒在如此形成的通道中提供导电迹线的化学镀。

[0011] 发明概述

[0012] 在本发明的第一实施例中，具有至少一个迹线层的基板由在一侧或两侧上具有导电迹线的电介质形成，基板迹线层具有洞和由具有导电内表面的洞限定的至少一个互连通孔。内插板层由具有用于互连的洞的电介质形成，该用于互连的洞对应于基板层互连通孔或焊盘的位置，内插板层洞填充有导电膏。其中包括基板层和内插板层的交替层被堆叠到层压机外壳中，该层压机外壳被排空至低气压，并且提供足以熔化导电膏的高温，同时这些层在升高的外部施加的机械层压压力和腔室温度下被层压在一起。导电膏熔化以在内插板层洞的任一侧上的相邻基板层的通孔之间提供电互连，并且层压机使得这些层在单一层压和电互连步骤中机械地接合在一起形成单片多层电路板。

[0013] 在本发明的第二实施例中，由具有富含树脂的表面的催化预浸料形成单层或双层基板，催化预浸料从该表面排除催化颗粒，使得催化颗粒分布在富含树脂的表面之下。在每个催化层压到低于排除深度的表面处不不存在催化颗粒，使得层压板的表面区域具有不足以在除了形成通道的区域之外的任何区域中引起化学镀的催化颗粒密度，不足以引起化学镀的区域比催化颗粒可用于化学镀的区域的排除深度更深。在第一步骤中，通过在有或没有图案掩膜的情况下使用任何去除手段(包括激光消熔、等离子蚀刻、化学蚀刻、机械磨蚀或切割、或这些技术中的任何一种)形成通道或去除材料的表面来暴露催化颗粒。在第二步骤中，通过将催化层压板放置于化学镀槽中(其中化学镀的活性金属(诸如示例性的Cu)被吸引到在富含树脂的表面已被去除的图案化通道区域中的暴露的催化颗粒(诸如Pt))形成基板。第二步骤继续，直到化学镀用镀覆金属将图案化通道的侧面和底部填充至催化层压板的周围自然表面水平为止。在可选的第三步骤中，图案化的沟槽的表面通过诸如抛光、研磨、机械加工、或蚀刻被平面化，以使化学镀的水平与超出通道范围的催化层压板的周围自然表面相匹配。以这种方式，可以形成在一侧或两侧上具有迹线的催化基板，并且迹线有利地基本上与不存在迹线的催化层压板的表面共面。

[0014] 在本发明的第三实施例中，内插板层由电介质层形成，所述电介质诸如聚酰亚胺、B阶段预浸料、用于柔性或非柔性电介质的环氧树脂或环氧树脂混合物、氰酸酯、聚四氟乙烯(PTFE，已知的商品名为 )或PTFE混合预浸料或粘合剂、粘合层，诸如粘合剂、聚酰亚胺、粘合剂的连续层、或适用于电路板层压的任何材料，电介质层具有施加到两个表面的剥离膜、在提供相邻基板的互连的位置中在电介质层和释放膜层中形成的洞，所述洞填充有导电膏，该膏可选地是干燥的，并且释放层被去除,以提供干燥的导电膏的栓塞，然后内插板层适用于在内插板被放置到层压机内时对位于内插板的任一表面上的基板层的层压和互连。

[0015] 附图简述

[0016] 图1A示出了用于形成原始催化预浸料的方法的示意图。

[0017] 图1B示出了用于从原始B阶段预浸料形成成品C阶段预浸料的真空层压机。

[0018] 图1C示出了用于在层压期间形成预浸料的多个层的真空层压阶段。

[0019] 图2示出了图1的真空层压步骤的处理温度与时间的关系曲线。

[0020] 图3示出了用于形成催化预浸料的方法步骤。

[0021] 图4示出了在预浸渍材料中的催化颗粒分布相对于预浸渍材料的截面图的曲线图。

[0022] 图5A示出了天然催化预浸料的截面图。

[0023] 图5B示出了在表面去除步骤之后的催化预浸料的截面图。

[0024] 图5C示出了在时间序列期间在化学镀步骤期间的催化预浸料的截面图。

[0025] 图5D示出了在表面平滑化步骤之后的催化预浸料的截面图。

[0026] 图6A至图6I显示了在非催化层压板上形成具有顶部迹线和底部迹线的基板的方法步骤。

[0027] 图7A至图7D显示了在催化层压板上形成具有顶部迹线和底部迹线的基板的方法步骤。

[0028] 图8A至图8D显示了形成内插板层的方法步骤。

[0029] 图9A至图9C显示了在单一层压步骤中形成具有互连层的多层电路板的步骤。

[0030] 图10A显示了用于形成多层电路板的多基板叠层。

[0031] 图10B显示了在单一层压步骤中完成的图10A的层压。

[0032] 本发明的详细描述

[0033] 图1A示出了用于制造预浸料(被结合在树脂中的预浸渍纤维的基体)的示例方法。许多不同的材料可用于预浸料的纤维，包括编织玻璃纤维布、碳纤维或其他纤维，并且各种不同的材料可用于树脂，包括环氧树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、PTFE(特氟隆)掺混树脂或其他树脂。本发明的一个方面是能够支撑1密耳(25u)数量级的细间距导电迹线的印刷电路板层压板，并且尽管本描述集中于使用用于化学镀铜形成的催化剂来形成铜迹线，但是应当理解，本发明的范围可以扩展到适合于化学镀和镀覆的其他金属。对于铜(Cu)通道的化学沉积，元素钯(Pd)作为催化剂是优选的，然而所选择的周期表过渡金属元素(诸如第
9至11族铂(Pt)、铑(Rh)、铱(Ir)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、钴(Co)或铜(Cu))或这些的其它化合物(包括其它金属(诸如铁(Fe)、锰(Mn)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)、锡(Sn)))或上述项的混合物或盐中的任何一种都可以用作催化颗粒。本候选列表被规定为是示例性的，而不是全面的，在本领域已知也可以使用用于吸引铜离子的其他催化剂。在本发明的一个例子中，催化颗粒是均匀催化颗粒。在本发明的另一个例子中，催化颗粒是无机颗粒或耐高温塑料颗粒，其被涂覆有几埃厚度的催化金属，从而形成具有薄催化外表面的非均匀催化颗粒，该催化外表面包封非催化内颗粒。对于较大的催化颗粒(诸如最长尺寸在25u的数量级的颗粒)，这个配方可能是合乎需要的。这个配方的非均匀催化颗粒可以包括无机、有机或惰性填料(诸如二氧化硅(SiO2))、无机粘土(诸如高岭土)或者用催化剂涂覆在表面上的高温塑料填料(诸如通过气相沉积或化学沉积来吸附到填料的表面上的钯)。为了使催化颗粒具有有助于化学镀的理想性质，催化剂的仅仅几个原子层是需要的。

[0034] 在形成非均匀催化颗粒的一个例子中，(有机的或无机的)填料镀液按尺寸被分类以包括在尺寸上小于25u的颗粒，这些经分类的无机颗粒在罐中被混合到水镀液中、被搅拌，且然后钯盐(诸如PdCl(或任何其它催化剂(诸如其它催化剂的银盐))在有酸(诸如HCl)的情况下和有还原剂(诸如水合肼)的情况下被引入，混合物从而减少涂覆无机颗粒的金属钯，提供涂覆在填料上的几埃厚度的Pd，从而在有与使用均匀Pd金属颗粒比较的极大地减小Pd的体积要求的情况下产生具有均匀Pd颗粒的催化性质的非均匀催化颗粒。然而，对于在几nm的数量级的极小催化颗粒，均匀催化颗粒(诸如纯Pd)可能是优选的。

[0035] 示例无机填料包括可以包含可变数量的铁、镁、碱金属、碱土金属和其他阳离子的粘土矿物，诸如水合铝硅酸盐。这一族的示例无机填料包括二氧化硅、硅酸铝、高岭石(Al2Si2O5(OH)4)、聚硅酸盐或属于高岭土或瓷土家族(kaolin or china clay family)的其他粘土矿物。示例有机填料包括PTFE(特氟隆)和具有高耐温性的其他聚合物。

[0036] 钯盐的例子是:BrPd、CL2Pd、Pd(CN)2、I2Pd、Pd(NO3)2*2H2O、Pd(NO3)2、PdSO4、Pd(NH3)4Br2、Pd(NH3)4Cl2H2O。本发明的催化粉末还可以包含非均匀催化颗粒(例如，涂覆在无机填料颗粒上的催化材料)、均匀催化颗粒(诸如元素钯)以及非催化颗粒(选自无机填料族)的混合物。

[0037] 在催化剂当中，钯由于比较的经济性、可用性和机械性质而是优选的催化剂，但是也可以使用其他催化剂。

[0038] 图1A示出了当一组辊将织物引导到罐108中时，一卷织物布102(诸如编织玻璃纤维)被送入通过，罐108填充有与催化颗粒混合的环氧树脂，并与挥发性液体混合以降低粘度，从而形成A阶段(液体)预浸料。

[0039] 该树脂可以是聚酰亚胺树脂、环氧树脂和氰化酯的混合物(其在高温下提供固化)或者具有在涂覆期间的可选择的粘度和在冷却后的热固性的任何其他合适的树脂配方。可以添加阻燃剂，例如以符合可燃性标准或者与预浸料的标准FR系列之一(诸如FR-4或FR-10)相容。对高速电路的附加要求是介电常数ε(电容率)以及损耗角正切δ，介电常数ε常常约为4并控制在电介质上形成的传输线的特征阻抗，并且损耗角正切δ是在一段距离上的频率相关的能量吸收的度量，由此，损耗角正切是电介质如何与高频电场相互作用以不合意地将信号振幅减小传输线长度的dB/cm的可计算的量的度量。该树脂与按尺寸分类的催化颗粒混合。在一个示例配方中，催化颗粒包括均匀催化颗粒(金属钯)或非均匀催化颗粒(涂覆在无机颗粒或高温塑料上的钯)中的至少一个，并且对于任一配方，催化颗粒优选地具有小于25u的最大范围，并且按总数计有50％的颗粒尺寸在12u和25u之间或者在1-25u的范围内或者比25u更小。这些是示例催化颗粒尺寸实施例，其并不意欲限制本发明的范围。在一个示例实施例中，催化颗粒(均匀或非均匀)在1u-25u的尺寸范围内。在本发明的另一个例子中，通过将金属钯研磨成颗粒并使因而得到的颗粒通过具有带有25u矩形开口的网孔的筛子从而所有小于25u的催化颗粒被选择来形成均匀催化颗粒，并且研磨操作确定颗粒在最小尺寸方向上的纵横比。小于2∶1的纵横比是优选的，但不限于本示例性实施例的范围，并且催化颗粒可以是非均匀或均匀催化颗粒。在另一个例子中，通过按重量比(诸如按重量基本上为12％的催化颗粒与树脂的重量之比)将均匀或非均匀催化颗粒混合到预浸渍树脂中，来形成催化树脂混合物106。在树脂混合物中的催化颗粒按重量的比可以可选地在催化颗粒重量相对于树脂的总重量的8-16％的范围内。应当理解，也可以使用其他混合比，并且使用更小的颗粒可能是优选的。在本发明的一个例子中，选择催化颗粒密度以提供在3u-5u的数量级的催化颗粒之间的平均距离。

[0040] 在用辊104将织物浸入催化树脂镀液106中之后，催化树脂浸透的布被引导至辊110，辊110确立未固化液体A阶段预浸料105的厚度，该厚度也按照树脂/玻璃+树脂比确立树脂的百分比。然后，A阶段预浸料105通过烘箱103，烘箱103将A阶段预浸料的有机物和其它挥发性化合物逐出，并大大降低液体含量，形成由辊111输送的无粘性B阶段预浸料107。
在示例实施例中，烘箱103将挥发性化合物从A阶段预浸料的约80％溶剂比干燥到B阶段预浸料的小于约0.1％溶剂比。因而得到的B阶段预浸料107被提供到材料处理辊111，并且可为了易于处理和储存而被切割成薄片，并且随后被放置到图1B的层压机126中，该层压机在真空下在薄片的整个表面上施加压力，在预浸料芯在层压机中时改变温度分布，遵循图2所示的温度曲线202。在本发明的一个例子中，为了产生富含树脂的表面(其排除催化颗粒至低于该表面的排除深度)，位于外表面附近的预浸渍薄片(其稍后将使表面被去除以暴露下层催化颗粒)被选择为具有大于65％的树脂(诸如玻璃106(71％树脂)、玻璃1067或玻璃
1035(65％树脂))，并且内部预浸渍薄片(其不受到表面去除)被选择为具有小于65％的树脂。此外，为了降低玻璃纤维存在于催化预浸料的表面附近的可能性，编织玻璃纤维可以与内部预浸渍层一起被使用，且平坦的非编织玻璃纤维可以用在外部富含树脂的预浸渍层中。在外表面层上的富含树脂的预浸料和平坦非编织玻璃纤维的组合导致在外表面和封装玻璃纤维之间的0.7密耳(17u)至0.9密耳(23u)的排除区。玻璃类型106、1035和1067对在富含树脂的外表面上使用是优选的，因为玻璃纤维厚度(1.3-1.4密耳/33-35u)小于在一般预浸渍薄片中找到的玻璃纤维厚度，该预浸渍薄片具有在层压板的中心区域中使用的大于
65％的树脂，诸如具有3.7密耳(94u)纤维的玻璃类型2116。这些值作为例子被给出，预期在市场上可买到的最小玻璃纤维在直径上继续减小。温度与时间的关系曲线202在本发明中被修改，以使催化颗粒和玻璃纤维迁移远离层压板的外表面，在凝胶点温度的液态期间被环氧树脂的表面张力排斥。在曲线202的冷却循环之后，固化的C阶段预浸渍薄片被从层压机去除。形成固化的C阶段预浸渍薄片的方法可以使用单个或多个纤维织物薄片来改变成品厚度，其可以从2密耳(51u)到60密耳(1.5mm)之间变化。

[0041] 图3示出了制造具有被灌注的但从预浸料的外表面排除的催化颗粒的预浸渍层压板的方法的流程图。步骤302是将催化颗粒混合到树脂中，有机挥发物常常被添加以降低混合物粘度，这形成放置在储器108中的催化树脂106。步骤304是将催化树脂灌注到织物内(诸如图1的辊104可提供以形成A阶段预浸料)，并且步骤306是例如通过辊110将灌注有催化树脂的织物最初碾成B阶段预浸料，步骤307是用于去除有机溶剂以形成B级预浸料的烘烤步骤，并且步骤308是在层压机126中将灌注有催化树脂的织物130压制成催化C阶段预浸料的薄片，这遵循曲线202的温度循环，并且真空泵128在整个层压工艺中排空室124，以从环氧树脂中去除气泡并减少可能在环氧树脂中形成的任何气孔。冷却的成品催化C阶段预浸渍薄片被切割并储存，用于稍后使用。

[0042] 图2的温度与时间的关系曲线202示出了在层压机112中的预浸料的温度分布，其对于催化预浸料的形成是至关重要的，该催化预浸料具有从富含树脂的外表面排除的但正好存在于富含树脂的外表面之下的催化颗粒的表面性质。树脂在储器108中处于液体状态，并且在树脂浸透到玻璃纤维中并且预浸料通过辊110之后，预浸料处于A阶段。预浸料在烘烤103之后处于B阶段，其中挥发性有机物被烘烤掉，伴随有初始树脂硬化，其在层压循环结束时(例如图2的冷却阶段)将在B阶段预浸料转换为变成C阶段预浸料。将B阶段预浸料放置到层压机中，并抽真空以防止截留空气在层压层之间形成。在温度斜升时间204期间施加热，以在大约10-15秒的持续时间内达到温度和压力确定的预浸渍凝胶点205(凝胶点被定义为液体和固体状态彼此接近平衡的状态)，这对于使催化颗粒迁移远离表面的方法是至关重要的，此后预浸料的温度被保持在停留温度和停留时间206，停留时间可以在60-90分钟的范围内，后面是冷却循环208。停留温度和凝胶点温度是与压力和树脂相关的，在120℃(对于环氧树脂)至350℃(对于特氟隆/聚酰亚胺树脂)的示例范围内。将预浸料保持在凝胶点205处太短的持续时间将导致催化颗粒或玻璃纤维不合意地存在于成品预浸料的表面处。

[0043] 图4示出了通过图1、2和3的方法形成的因而得到的催化预浸料402，其中催化颗粒414均匀地分布在预浸料402的中心区内，但是不存在于第一表面404下方的边界区408之下，或者第二表面406下方的边界区410之下。对于小于25u的颗粒的示例颗粒分布，催化颗粒边界通常在表面之下10-12u(大约为颗粒尺寸的一半)，因此为了使嵌入的催化颗粒可供化学镀利用，这个深度或更大深度的表面材料必须被去除。

[0044] 现有技术的催化层压板具有活化表面，该活化表面必须被掩模以防止在催化层压板的活化表面上的不希望有的化学镀。相反，本发明的催化层压板排除在从第一表面404到第一边界408以及从第二表面406到第二边界410的厚度范围内的催化颗粒，提供了如下益处:对于化学镀，防止与催化颗粒接触的单独掩模层是不需要的，如它在现有技术中的那样。因此，从第一表面404通过排除深度至边界层408的深度或更深的表面材料的去除或者从第二表面406通过排除深度至第二边界410的表面材料的去除导致可用于化学镀的催化材料的暴露。它对于提供富含树脂的表面以不仅排除催化剂而且排除纤维织物的方法也是合乎需要的，因为在导致纤维的暴露的后续步骤中，表面层的去除需要额外的清洁步骤，因此表面去除仅仅是对于树脂以便暴露下层催化颗粒是优选的。这通过使用富含树脂的外部预浸渍层和在外层上具有较小直径纤维的平坦非编织玻璃纤维层的组合来实现。

[0045] 图5A至5D的顺序示出了识别各种结构的方法步骤(但不是按比例的)，并且仅为理解本发明而提供方法步骤的简化视图。图5A示出了通过图1、2和3的方法形成的催化预浸料508的放大截面图。催化颗粒502可以在25u和更小的尺寸范围内，在本例子中为了清楚起见，它们被示为在12u至25u的范围内。如前所述，催化颗粒可以包括非均匀催化颗粒(具有催化表面涂层的有机或无机颗粒)或均匀颗粒(催化金属颗粒)。第一边界504在第一表面
506下方基本上为25u。第二表面505和在相对表面上的第二表面边界503为了参考而被示出，但是可以以与针对图5A至5E的顺序描述的方式相同的方式形成。还示出了钻孔511，其将提供在第一层506上的迹线和第二层505上的迹线之间的连接。

[0046] 图5B示出了具有通道510的图5A的层压板，通道510通过在需要迹线的区域中去除表面层506而形成。预浸料也在围绕通路的环形圈513中与迹线通道510相同或不同的深度处被去除。可以通过激光消熔来去除表面材料，其中催化预浸料的温度立即升高，直到催化预浸料被蒸发为止，同时保持周围的预浸料在结构上不变，保持催化颗粒被暴露。对于被消熔的预浸渍材料，使用有具有低反射率的波长(诸如紫外(UV)波长)和该光学波长的高吸收的激光器可能是优选的。这种UV激光器的例子是UV准分子激光器或钇铝石榴石(YAG)激光器，其由于窄光束直径和高可用功率因此也是良好的选择，窄光束范围和高可用功率用于形成具有精确机械深度和界限分明的侧壁的通道。示例激光器可以在由激光功率控制的深度和在整个表面上的移动的速度的情况下按照0.9-1.1密耳(23u至28u)直径宽度来去除材料。用于形成通道510和环形圈513的另一种表面去除技术是等离子蚀刻，其可以局部地或者通过用图案化掩模制备表面来完成，该图案化掩模(诸如是干膜光致抗蚀剂或与催化预浸料的等离子或化学蚀刻速率相比具有低等离子或化学蚀刻速率的其他掩模材料)将等离子从表面层506或505中排除。通常基于环氧树脂/光致抗蚀剂蚀刻选择性来选择光致抗蚀剂厚度(使得用于移除固化环氧树脂期望深度的等离子蚀刻在蚀刻结束时留下足够的光致抗蚀剂)，或者在光致抗蚀剂用作镀覆掩模的情况下，根据期望沉积厚度来选择厚度。一般干膜厚度在0.8-2.5密耳(20-64u)的范围内。适于蚀刻富含树脂的表面的等离子包括与惰性气体(诸如氮(N))混合的氧(O)和CF4等离子的混合物，或者氩(Ar)可以作为反应气体的载气而被添加。也可以用干膜掩模、金属掩模或任何其他类型的具有洞的掩模来形成掩模图案。在使用机械掩模的情况下，可以使用光刻法、丝网印刷、模版印刷、用涂刷器涂刷或涂敷抗蚀剂的任何方法来涂敷抗蚀剂。用于去除预浸料的表面层的另一种方法是机械研磨，诸如线性或旋转切割工具。在这个例子中，预浸料可以固定在真空板卡盘中，并且旋转切割器(或具有可移动真空板的固定切割器)可以行进限定诸如由Gerber格式照片文件的x、y坐标对限定的迹线的图案。在去除表面材料的另一个例子中，可以使用水切割工具，其中在流中夹带有磨蚀颗粒的水喷射流可以撞击在表面上，从而去除在第一边界504下方的材料。这些方法中的任何一种都可以单独或组合地被使用，以从预浸料508去除表面材料并形成通道510，优选地通道在第一边界504之下延伸。因此，最小通道深度是暴露下层催化颗粒(这是固化的预浸料的特征)所需的深度。因为催化材料均匀地分散在排除边界504下方的整个固化预浸料中，最大通道深度被编织纤维(诸如玻璃纤维)织物的深度限制，编织纤维往往使通道清洁变得复杂，因为纤维可能断裂并重新沉积在预定用于化学镀的通道中，或者以其他方式干扰后续的方法步骤。一般通道深度为1密耳(25u)至2密耳(70u)，低于C阶段预浸料的排除深度。在去除表面材料以形成通道510之后的最后步骤是清理掉被去除的材料的任何颗粒，这可以使用超声波清洗、与表面活性剂混合的水喷射流或不导致在通道周围的表面506的材料被去除的任何其他清洗手段来完成。

[0047] 图5C示出了化学镀随时间的过去的进展的等高线图，其中使用溶解的还原剂将图5B的催化预浸料置于化学镀镀液中，以将在催化预浸料上的金属离子还原成金属状态。一个示例化学镀铜镀液配方使用作为络合剂的罗谢尔盐、作为铜金属源的硫酸铜、作为还原剂的甲醛以及作为反应物的氢氧化钠的混合物。在这个例子中，为了废物处理的容易，酒石酸盐(罗谢尔盐)镀液是优选的；罗谢尔盐不如替代物(诸如EDTA或乙二胺)一样强地螯合。
在这个例子中，酒石酸盐(罗谢尔盐)是完成剂，硫酸铜是金属源，甲醛是还原剂，以及氢氧化钠是反应物。其他化学镀配方也是可能的，该例子为了参考而被给出。化学镀最初在暴露的催化颗粒的表面上形成，如在时间t1的阴影图案520和通孔535中的匹配阴影图案中所示的。随着化学镀继续进行到对后续时间t2 522、t3 524和t4 526所示的沉积的散列区时，铜沉积有进展，此时沉积526可以延伸到表面506上方，并且通孔535也被填充有铜。

[0048] 具有在催化材料中蚀刻的通道的化学镀的一个关键优点是，与仅从导电底部(最初镀覆的)层处理的镀覆相比，化学镀在所有三个侧面上同时进展。

[0049] 图5D示出了表面平滑化操作的结果，其中完成的化学镀迹线534和通孔535与表面532共面。表面平滑化可以用许多不同的方式实现，例如使用在平坦表面上涂敷的420至
1200砂粒磨料，在板和平坦表面之间有温和的压力和线性或旋转搅动以提供研磨操作。可以使用用于平面化表面的其他方法，包括使用化学工艺、机械工艺的铣削或机加工或用于形成平坦表面的其他方法。本发明的添加工艺的优点在于，对于使用蚀刻除了期望迹线铜之外的所有铜的现有技术工艺形成的迹线，因为铜桥(其中污染存在于铜的表面上)保留，所以在表面上的表面污染引起相邻的迹线短路，这在本发明的添加化学镀中不出现。如在图5D中看到的，迹线534在三个侧面上被支撑，并且被锁定到它在催化预浸料508中的相关通道中。

[0050] 图6A至图6I显示了使用蚀刻(减成法)工艺形成基板层620的方法步骤的截面图。图6A显示了电介质602，其具有顶层覆铜层604A和可选的底层覆铜层604B。电介质602可以是适于层压的任何材料，包括如前所述的传统的C阶段预浸材料。图6B显示了钻穿C阶段预浸料602和铜箔604A、604B的孔606。在图6C中随后是去胶渣处理，其中钻出的通孔和穿孔(这些通孔和穿孔在洞中可能有涂上的铜和电介质)被清除，并为随后的化学镀步骤做准备。图6C的典型去胶渣工艺包括通过剧烈氧化去除残余物的高锰酸盐处理、中和高锰酸盐的中和剂处理、用于实现化学镀铜的涂覆表面催化剂(诸如钯)、以及化学镀步骤，由此，通孔和穿孔表面涂覆有铜608，并且将顶部铜箔604A连接到底部铜箔604B。

[0051] 图6D显示了分别将光致抗蚀剂(诸如干膜或液体光致抗蚀剂610A和610B)涂覆到顶部表面和底部表面。图6E显示了在使用负光学图像使光致抗蚀剂610A和610B曝光之后的基板，该负光学图像在不会通过图6F的镀覆步骤接收铜的区域中聚合光致抗蚀剂，其中互连的顶部铜表面604A和底部铜表面604B以及通孔沉积铜608形成用于镀覆的单个电极，由此在由基板形成的单个电极和镀覆槽中存在的牺牲铜电极之间施加电势，使得铜从牺牲铜电极被提取到离子溶液中，镀覆到基板的暴露铜区域上，如区域612A所示，但不镀覆到涂覆有聚合抗蚀剂610A和610B的区域上。在镀覆已经将铜层建立到令人满意的总厚度之后，将锡镀层612A/612B施加到镀覆区域612的暴露表面上，并且在步骤6G中光致抗蚀剂610A/610B受到剥离之后，将锡镀层612A/612B用作抗蚀剂，留下镀锡铜604A/612A、604B/612B、和暴露的铜604A/604B。在步骤6H中，暴露的铜604A/604B被蚀刻掉，仅留下镀锡铜区域604A/
612A和604B/612B。在图6I中所示的锡蚀刻步骤之后，锡被去除，仅留下铜迹线614A/614B，并通过通孔606镀覆，并且成品基板620准备好用于随后的层压步骤。

[0052] 图7A至图7D显示了用于形成基板层的改进的催化层制备的截面图，使用了先前在图5A至图5D中描述的催化层压方法，并且其中催化颗粒分布显示在图4的截面图中。图7A显示了如前所述的催化层压板702，其具有分散在C阶段预浸料702的催化颗粒，其中催化层压板被形成为具有表面催化颗粒排除深度，使得材料的特性与图4中所述的一样，具有从表面区域到催化颗粒排除深度很少有催化颗粒的表面区域，在该排除深度以下，催化颗粒足够丰富，从而能够在形成深度等于或大于排除深度的通道的区域中进行化学镀。因此，表面区域具有不足以支持化学镀的催化颗粒密度。图7B显示了其中使用冲压、钻孔、激光切割、水切割、或用于形成洞或通孔706的任何其他手段来形成通孔706的方法步骤。图7C示出了使用前述任何方法形成的通道704A和704B，并且通道形成在催化颗粒的排除深度以下，以实现化学镀。

[0053] 图7D显示了化学镀之后的截面图，其中在暴露催化颗粒的通道704A、704B中化学镀铜706，并且在同样暴露催化颗粒的钻出的通孔706中化学镀铜706，如前所述。在图7D的方法完成时，催化层压板基板720可用于随后的层压步骤。

[0054] 图8A至图8D显示了用于形成内插板连接层810的方法步骤的截面图。适用于层压板804的芯材料层具有顶表面和底表面，并施加有释放膜802A和802B。层压板804的厚度和成分可以是在层压后对相邻层表现出令人满意的粘合性的任何材料，并且在该方法的层压温度和压力下具有稳定的性能。示例性材料是B阶段预浸料材料、聚酰亚胺类、聚合材料、聚酰亚胺、B阶段预浸料、用于柔性或非柔性电介质的环氧树脂或环氧树脂混合物、氰酸酯、聚四氟乙烯(PTFE，已知的商品名为 )或PTFE混合预浸料或粘合剂、粘合层(诸如粘合剂、聚酰亚胺、粘合剂的连续层)、或用于多层PCB制造的其他芯材料中的任意一种。图8B显示了连接洞806的形成，之后图8C显示了层压板804和放置在平坦表面上的膜802A/802B，并且施加了少量导电膏808，例如用涂覆器拉过顶部释放膜802A的表面，之后导电膏可以被允许干燥以处理稳定性。在图8D中，释放膜802A/802B被去除，留下包括绝缘电介质804和具有干燥导电膏808的洞的内插板810。

[0055] 每个基板层620/720具有将会定位成与内插板层810的相对应的表面相邻并且基板层620/720和内插板层810交替的表面，外层是基板层620/720。每个基板层具有通孔或焊盘形式的一个或更多个互连部，以用于通过内插板层810从一个基板层连接到另一个基板层，并且在通过内插板层810从一个基板层到另一个基板层的每个连接通孔或焊盘处，包含导电膏808的洞被放置。

[0056] 图9A显示了用图6A至图6I的方法形成的非催化基板层620-1和620-2的预层压结构和对齐的截面图，其中使用图8A-8D的方法形成内插板层810。图9B显示了与图9A相同的叠层的截面图，但是是关于使用催化基板层720-1和720-2的预层压叠层，该催化基板层720-1和720-2是使用图8A至8D的方法形成的，并且内插板层810位于基板层之间，并且其中洞和位于中心的导电膏紧挨相邻的基板的通孔或焊盘。

[0057] 图9C显示了在施加升高的层压温度和层压压力后的最终结果。基板层620A-1/720A-1、内插板层810、和基板层620-2/720-2被机械地层压成多层电路板，其中导电膏808固结成单片导体，并且芯吸到相邻的基板层通孔或焊盘内以形成导电桥902。对于导电膏到单个导体902的这种组合层压和固结，层压的工艺温度、导电膏808的成分、以及基板620/
720的通孔的机械方面必须被选择为相互兼容。在本发明的一个示例中，基板通孔的内径(镀覆前)约为2密耳，(镀覆后)内径约为1密耳，并且内插板的洞的直径为2密耳，其中每侧上的释放膜厚度约为1密耳(从而形成约3密耳厚的导电膏808的筒，图8D中的示例直径为2密耳)。导电膏可以是现有技术中已知的任何导电膏，诸如平均尺寸在10u数量级的导电颗粒的乳液，其中导电颗粒包括铜、银、金、钯、镍、铟、铋、锡、或铅中的至少一种，任选地以一定比例组合以形成具有优选低的单一熔化温度的共晶体系，或者颗粒可以由涂覆有金、银、或镍的铜形成，任一类型的颗粒与结合剂混合，例如酚醛塑料、酚醛环氧树脂(一种在加热时固化的预聚合树脂)，或与溶剂混合的其它树脂，诸如二乙二醇二丁醚、聚(甲醛/苯酚)2,
3环氧丙基醚、或乙基山梨醇乙酸酯中的任何一种，其中的每一种都提供快速干燥时间，以能够去除图8D的释放膜。可选的，导电颗粒可以与结合剂(诸如脂肪酸或硬脂酸)以及溶剂(诸如醇或丙酮)混合。市售导电粉末的一个示例是日立化学公司制造的GB05K(5.5μm平均粒度)或GB10K(10u平均粒度)镀银铜粉，纵横比约为1.0。优选的是，导电膏808导电金属颗粒的数量级为1密耳或更小。在优选实施例中，金属颗粒的最大长度小于镀覆后内插板洞或基板通孔洞直径的1/4。

[0058] 图10A显示了具有成对的层的示例预层压堆叠，该成对的层包括交替的基板层1002a、1002b、1002c、1002、1002e、和1002f以及内插板层1010a、1010b、1010c、1010d、和
1010e。内插板层1010a、1010b、1010c、1010d、和1010e如前所述具有填充有导电焊膏1012、
1014、1016、1018、和1020的洞，并且如针对图8A、图8B、图8C、和图8D所描述的那样进行制备。在相邻基板之间没有洞或功能性连接的内插板层可以可选地以用于层压的C阶段预浸料代替。

[0059] 图10B显示了图10A在层压和固结之后的堆叠，其中图10A的导电膏1012、1014、1016、1018、和1020已经熔化并回流，如在相应区域1050、1052、1054、1056和1058中所示，并且相邻的内插板和基板是在相同的间隔和过程期间被层压在一起的。

[0060] 在本说明书中，“近似”被理解为意指小于4倍或更大或更小，“基本上”被理解为意指小于2倍或更大或更小。值的“数量级”包括从0.1倍于该值到10倍于该值的范围。一“密耳”被理解为0.001英寸。

[0061] 对于印刷电路板制造是通有的某些后处理操作未被示出，并且可以使用现有技术方法对根据新方法而产生的板执行。这样的操作包括为了改善的焊料流动的镀锡、为了改善的导电性和减少的蚀刻的闪金、阻焊操作、在电路板上的丝网印刷信息(零件号、参考指示符等)、刻划成品的板或提供分离翼片等。当对本发明的某些方面的平面化板执行时，这些操作中的某些可以产生改进的结果。例如，由于在电路板表面上的迹线和通孔厚度造成在板表面上的表面不连续，在迹线或通孔上的丝网印刷的刻字传统上分裂，而这些操作将在平坦表面上提供极好的结果。

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