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TWI703240B - 基於碳之直接鍍敷方法 - Google Patents

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TWI703240B
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傑森Ｊ 卡佛
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美商麥克達米德恩索龍股份有限公司
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Abstract

一種製備一不導電基材以允許在其上面鍍敷金屬的方法。該方法包括下列步驟：a)讓該不導電基材與包含調理劑的調理劑接觸；b)將基於碳的分散液施加至該經調理的基材，其中該基於碳的分散液包含碳或石墨粒子分散在液態溶液中；及c)蝕刻該不導電基材。該蝕刻步驟係在該液態基於碳的分散液乾燥前於該不導電基材上執行。

Description

基於碳之直接鍍敷方法
本發明廣泛關於一種用於印刷電路板製造之基於碳的直接鍍敷方法。
印刷配線板(亦已知為印刷電路板或PWB)通常係包含二或更多片銅箔板且由一不導電材料層將其彼此分開之積層材料。雖然通常在印刷配線板中使用銅作為電鍍金屬，亦可電鍍其它金屬，諸如鎳、黃金、鈀、銀及其類似金屬。該不導電層較佳包含有機材料諸如滲漬玻璃纖維的環氧樹脂，但是亦可包含熱固性樹脂、熱塑性樹脂及其混合物，單獨或與補強材料諸如玻璃纖維及充填劑組合。
在許多印刷配線板設計中，該電路徑或圖案需要於該圖案之某些點處在分開的銅板間有一連接。此通常藉由在想要的位置處鑽出通過該銅板與不導電層的積層板之孔洞並連接該分開的金屬板而達成。隨後，將該印刷配線板的通孔壁製備成用於電鍍。需要這些經鍍敷的通孔壁在該印刷配線板每邊上之二個金屬電路圖案間及/或在該多層板之內層電路圖案間達成連接。
雖然電鍍係一種在表面上沈積銅及其它導電金屬之想要的方法，但無法使用電鍍來塗佈一不導電表面，諸如未經處理的通孔。因此，需要以導電材料來處理該通孔以使其適應於電鍍。
一種使該通孔膛孔導電的方法包括對其物理塗佈一導電膜。該經塗佈的通孔具有足以電鍍之傳導性，但是典型不導電且足夠牢固以便於該通孔的任一端處在電路層間形成永久性電連接。然後，電鍍該經塗佈的通孔以提供一永久性連接。電鍍會將該通孔膛孔的電阻降低至可忽略的程度，其將不消耗明顯量的電力或改變電路特徵。
一種製備用於電鍍的通孔壁之方法係一種使用液體碳分散液之基於碳的方法。此方法之典型步驟如下：1)對通孔表面鑽孔及去毛刺。在多層印刷電路板的情況中，該板亦可接受去膠渣或回蝕操作以清潔該通孔的內部銅界面表面；2)較佳的是，讓該印刷配線板接受一預淨化製程以將該印刷配線板製備成能在上面接收該液體碳黑分散液；3)在施加清潔劑後，以水沖洗該PWB以自該板移除過量清潔劑，然後與一調理劑溶液接觸。該調理劑溶液保證將實質上全部孔洞壁表面製備成能接收隨後施加之基於碳的分散液連續層；4)將該液態基於碳的分散液施加至該經調理的PWB或與其接觸。該液體碳分散液包括三種關鍵成分，換句話說，碳黑、一或多種能分散碳的界面活性劑及液體分散媒質諸如水。將該分散液施加至PCB的較佳方法包括沈浸、噴灑或其它典型在印刷電路板工業中使用來施加化學物質的方法。單一工作槽對施加該碳分散液通常足夠，但是，可為了重工或其它目的可使用多於一個槽；及 5)讓該覆蓋碳的印刷配線板接受移除實質上在所施加的分散液中的全部(即，多於約95重量%)水之步驟，及該經乾燥之包括碳的沈積物會遺留在孔洞中及在該不導電層的其它曝露表面上。此乾燥步驟可藉由多種方法達成，包括例如在室溫下蒸發、在高溫下加熱該PWB一段時間、氣刀或其它通常由熟習該項技術者已知的類似方法。為了保證完全覆蓋孔洞壁，可重覆將該板沈浸在該液體碳分散液中然後乾燥之程序。
之後，以高噴灑壓力及高總蝕刻量來侵略性蝕刻該基材的金屬部分，以自該基材之金屬部分充分地移除該經乾燥的碳塗層。
該微蝕刻程序馬上進行二種非常想要的任務：(1)該微蝕刻步驟實質上移除在該多層PWB中黏附至該外銅板或箔及銅內板或箔的曝露表面之全部過量的碳黑或石墨材料；及(2)該微蝕刻步驟會化學清潔及稍微微蝕刻該外部銅表面，因此使得當接著機械刷洗該PWB時，其對銅的乾膜施加或電解沈積係好的基礎。
此微蝕刻步驟作用的機制並非直接攻擊沈積在銅箔上之碳黑材料或石墨材料，而是專門直接攻擊在下面對該塗層提供黏附的最先幾層銅原子層。然後，將該完全塗佈的板沈浸在該微蝕刻溶液中以該自銅表面以微小片形式「剝除」掉該碳黑或石墨。然後，可透過幫浦或經由PWB工業通常使用之堰式(weir type)過濾器配置，進行過濾而自該微蝕刻槽移除這些微小片。
較佳的是，該液體碳黑分散液或石墨分散液、微蝕刻處理及間歇性水沖洗係藉由將該PWB沈浸在由聚丙烯或聚氯乙烯(PVC)建構的槽中，及藉由再循環幫浦或泵入空氣或藉由傳送 帶式溢流(conveyorized flood)或噴灑機器保持攪拌而進行。將該塗佈碳黑或石墨的PWB沈浸在微蝕刻溶液中或其它方面與其接觸以自銅表面「剝除」掉該碳黑或石墨，其然後藉由過濾或其它類似方法自該微蝕刻槽移除。
此方法之步驟更詳細描述在例如美國專利案號4,619,741中，其標的全文於此以參考方式併入本文。對此方法之多種修改及精化係在美國專利案號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及7,128,820中提出，其各者之標的全文於此以參考方式併入本文。
Piano等人的美國專利案號4,897,164描述出一種方法，其中在乾燥步驟後，於微蝕刻前，讓該在通孔中之經乾燥的碳黑沈積物與鹼金屬硼酸鹽水溶液接觸，以自該通孔區域移除鬆散或可容易移除的碳黑粒子。
Piano等人的美國專利案號4,964,959描述出將導電聚合物或其組合加入至該碳黑分散液。
Piano等人的美國專利案號4,994,153描述出一種用以處理在不導電材料中已經由碳黑分散液塗佈的工作孔或狹縫之方法，其包含以一包括下列的水溶液移除該碳黑：(a)一烷醇胺；(b)一陰離子界面活性劑，其係馬來酸及/或反丁烯二酸與聚(氧基化的)醇之經中和的加成產物；(c)一非離子界面活性劑，其係脂肪族單及/或二磷酸酯；及(d)一鹼或鹼土金屬氫氧化物。
Pendleton的美國專利案號5,015,339描述出一種電鍍預處理，其讓該不導電材料首先與鹼性過錳酸鹽溶液接觸，然後與中和劑/調理劑溶液接觸，再然後與碳黑分散液接觸。
在這些參考中所描述的全部方法皆包括一步驟，其係於該微蝕刻步驟前，讓該覆蓋碳的印刷配線板接受一實質上移除在所施加的分散液中之全部(即，多於約95重量%)水，及讓該經乾燥之包括碳的沈積物遺留在孔洞中及在該不導電層之其它曝露表面上的步驟。
於此基本方法的變化上，該塗佈碳的配線板可在乾燥前接受一修復步驟，以自該印刷配線板表面移除過量的碳分散液，並使得該碳分散液更可如例如在Retallick等人之美國專利公開號2010/0034965中所描述般作用，其標的全文於此以參考方式併入本文。該修復可藉由化學修復方法或藉由機械修復方法達成。
在化學修復上，對該已經由碳分散液潤濕的表面施加一修復溶液，及該修復溶液移除過量的碳組成物沈積物、藉由消除隆起來平滑化在凹陷表面上的碳塗層及使得該塗層更均勻。在物理修復中，於乾燥該基材之已經由該碳分散液潤濕的凹陷或其它表面前，讓其接受一機械力量以移除過量的碳塗層沈積物。例如，可使用流體射流來接觸該已經塗佈碳分散液的表面。該射流會衝掉任何過量累積的碳沈積物，並藉由消除隆起而平滑化在該凹陷表面上的碳塗層及使得該塗層更均勻。另一種修復方法涉及使用呈氣刀形式之空氣射流。
一旦該塗佈碳的印刷配線板已經進行微蝕刻，可以合適的導電金屬對該印刷配線板進行電鍍。
該微蝕刻時常在鍍敷時造成問題，特別是於該銅介電質界面的區域中鍍敷。特別是，蝕刻銅時常亦會自直接毗連該銅的介電質區域剝去碳塗層，因此在隨後的電鍍步驟中對電連續 性產生一絕緣障壁。然後，此障壁可導致差的鍍敷及缺陷，諸如空洞、縫合線及鍍敷皺摺。為了避免此類缺陷，想要較低的微蝕刻步驟。
為了自銅表面適當地移除碳黑或石墨，必需使用大幫浦、高壓力、大蝕刻艙及/或侵略性蝕刻化學物質來產生可接受的結果。此外，亦需要經常清潔該設備以減少在金屬鍍敷步驟中已經剝離銅表面的碳黑或石墨之結核。
因此，將想要提供一種直接鍍敷方法，其提供減少的結核及亦不需要額外的處理步驟或條件而產生好的結果。
本發明的目標為提供一種改良的直接鍍敷方法，其用以製備在上面欲接受電鍍的PWB。
本發明的另一個目標為提供一種改良的直接鍍敷方法，其提供減少的結核。
本發明的又另一個目標為提供一種改良電鍍狀況的直接鍍敷方法。
為此目的，在一個具體實例中，本發明廣泛關於一種製備不導電基材以允許在其上面鍍敷金屬之方法，該方法其步驟包括：a)以調理劑來調理該不導電基材；b)將液態基於碳的分散液施加至該經調理的不導電基材而在該經調理的不導電基材上形成碳塗層，其中該基於碳的分散液包含碳或石墨粒子分散在液態溶液中；及c)蝕刻該基材； 其中該蝕刻步驟係在該液態基於碳的分散液乾掉前於該不導電基材上進行。
本發明廣泛關於一種用於印刷電路板或印刷配線板製造之基於碳的直接鍍敷方法。
如於本文中所使用，除非上下文其它方面有明確指定，否則「一」、「一種」及「該」指為單一及複數指示對象二者。
如於本文中所使用，用語「約」指為可測量的值，諸如參數、量、時序週期及其類似值，及意謂著包括+/-15%或較少之變化，較佳為+/-10%或較少之變化，更佳為+/-5%或較少之變化，甚至更佳為+/-1%或較少之變化，及又更佳為+/-0.1%或較少之變化，及來自特別敘述的值，只要此變化能在本文所描述的發明中適當地執行。再者，亦要了解的是，修飾語「約」指出的值其自身係於本文中特別揭示出。
如於本文中所使用，為了說明容易，使用空間相對用語諸如「在下面」、「在下方」、「較下面」、「在上面」、「較上面」、「前面」、「背面」及其類似用語來描述一個元件或特徵與另一個元件或特徵的關係。要進一步了解的是，用語「前面」及「背面」不意欲限制及若適當的話，意欲可互換。
如於本文中所使用，用語「包含(comprises)」及/或「包含(comprising)」具體指出所描述的特徵、事物、步驟、操作、元件及/或組分係存在，但是不排除存在或加入一或多種其它特徵、事物、步驟、操作、元件、組分及/或其群組。
在一個具體實例中，本發明廣泛關於一種製備不導電基材以允許在其上面鍍敷金屬之方法，該方法其步驟包括：a)以調理劑來調理該不導電基材；b)將液態基於碳的分散液施加至該經調理的不導電基材，而在該經調理的不導電基材上形成碳塗層，其中該基於碳的分散液包含碳或石墨粒子分散在液態溶液中；及c)蝕刻該基材；其中該蝕刻步驟係在該液態基於碳的分散液乾燥前於該不導電基材上進行。
在一個具體實例中，該不導電基材係一印刷配線板基材。
一旦進行該蝕刻步驟，可乾燥該不導電基材及碳分散液，以在該PWB基材上形成一導電塗層，及該PWB基材可由該電沈積的金屬鍍敷。
已經驚人地發現，若在該基於碳的塗層乾燥前於該基材上進行蝕刻步驟可獲得改良的結果。如上述討論，先前咸信在該基材與該蝕刻溶液接觸前需要首先將該基於碳的塗層乾燥到該表面上。因此，先前已經了解到需要在蝕刻該基材前乾燥該在表面上之基於碳的分散液以允許碳粒子充分黏附至該基材之不導電部分，以使金屬容易電鍍到該基材之不導電部分上。
比較上，在本發明中，於該乾燥步驟前進行該蝕刻步驟而沒有首先將該碳懸浮液溶液乾燥到該表面上。換句話說，直到該蝕刻步驟已經完成後才進行該乾燥步驟。
於本文中所描述的方法之利益包括下列： 1)若在該碳塗層乾燥前進行該蝕刻步驟，則更易於蝕刻該基材之金屬部分。雖然該乾燥的碳塗層作用為下面金屬的蝕刻障壁，溼潤的碳塗層並不明顯作用為該蝕刻障壁；2)與在乾燥該碳塗層後比較，若該基材係在該碳塗層乾燥前進行蝕刻，則獲得該基材的乾淨金屬部分所需要之總蝕刻量及噴灑壓力將大大減低；及3)使用來施加該碳塗層的製程及設備之潔淨度大大改良，因為在該艙或槽包括該碳懸浮液/膠體後，於該艙或槽中的碳粒子立即被蝕離該基材之金屬部分。正常來說，此意謂著該基材之外表面完全無碳，如此在碳懸浮溶液後正常使用之滾筒及乾燥機將保持至少實質上無碳粒子。
先前，該經乾燥之碳塗層係在蝕刻前進行乾燥，及該設備轉換器的乾燥艙及滾筒會變得受碳粒子污染。比較上，在本發明中，該設備之乾燥機及滾筒保持乾淨及無碳粒子。
集體來說，於本文中所描述的方法之利益亦有減少在該金屬鍍敷步驟中所發生的結核量。先前，先述技藝方法允許更多碳粒子餘留在該基材的金屬部分上，因為在該蝕刻步驟中移除該粒子困難且會由於來自殘餘在該設備上可再沈積到基材表面上的乾燥碳而碳污染。
於本發明中，將更減少在該金屬鍍敷步驟中結核，因為塗佈該基材的溼潤碳懸浮液會在該塗層乾燥前被蝕離該基材之金屬部分，如此該碳將更完全地自該基材的金屬部分移除。因此，對該設備來說，將有較少機會讓乾燥的碳粒子再沈積回到該表面上。此會在該金屬鍍敷步驟中產生大大減低結核的調配物。
在本文所描述的方法中，該PWB可接受一預淨化步驟，其中該PWB係進行製備以便將該PWB置於接收該液態基於碳的分散液之情況下。
其次，該PWB係接受一調理步驟，其中該基材係與一調理劑接觸。在一個具體實例中，該PWB係藉由將該PWB沈浸在該調理劑中與該調理劑接觸。
該調理劑包括一具有高分子量的調理劑。在一個具體實例中，該調理劑之分子量係大於約100,000克/莫耳，更佳為大於約500,000克/莫耳，及甚至更佳為大於約1,000,000克/莫耳。該調理劑的大分子量造成該調理劑係呈凝膠形式，此允許碳粒子更緊密地依偎至該通孔壁及抵擋該噴灑蝕刻步驟，甚至在該塗層被乾燥前。
該PWB基材係與該調理劑接觸至少20秒。在一個具體實例中，該PWB基材可與該調理劑接觸在約20秒至約5分鐘間。此外，該調理劑的pH非為關鍵及通常任何pH皆合適。在一個具體實例中，該調理劑通常係鹼性及pH約9係合適。但是，亦可在本發明之實施中使用在1至14間之其它pH值，更佳為在7至14間，更佳為在約8至約10間。
該調理劑的溫度亦非為關鍵及可大於約室溫或在室溫至約150℉間，更佳為在約80至約130℉間，更佳為在約85至約110℉間，或約95℉。
之後，讓該PWB與該基於碳的分散液接觸。
在一個具體實例中，該碳沈積方法涉及將一液體碳分散液施加至該經清潔及調理的PWB。該基於碳的分散液包括三種主要成分，換句話說，碳、一或多種能分散該碳的界面活性 劑及一液體分散媒質諸如水。將該分散液施加至PCB的較佳方法包括沈浸、噴灑或其它在印刷電路板工業中使用來施加化學物質的方法。對施加此碳黑分散液來說，單一工作槽係足夠。但是，可為了重工或其它目的使用多於一個槽。
在製備該液體碳分散液時，一起混合該三種主要成分及任何其它較佳成分以形成一安定的分散液。此可藉由讓該濃縮形式的分散液接受球磨、膠體碾磨、高剪切碾磨、超音波技術或其它類似程序達成，以完全混合該等成分。然後，晚後可使用更多水將該分散液稀釋至該工作槽想要的濃度。
一種較佳的混合方法為在一具有玻璃礦物或塑膠小珠在其中之容器中球磨該濃縮形式的分散液至少約1小時，及該混合可持續最高約24小時。此完全混合允許該碳粒子被該界面活性劑親密地塗佈或潤濕。然後，將該混合的濃縮物與水或另一種液體分散媒質混合至想要的濃度。在一個較佳具體實例中，該工作槽在稀釋及施加步驟二者期間保持攪拌以維持該分散液穩定性。
此外，該碳分散液亦必需具有想要的特性，包括黏著材料，其將允許該碳粒子凝結到該經調理的壁表面上及形成一膠質狀碳/調理劑塗層。
在一個具體實例中，當於該分散液中時，該碳粒子的粒子直徑平均不超過約3微米。想要該碳具有儘可能小的平均粒子直徑以獲得想要的鍍敷特徵，包括實質上平坦鍍敷及無鍍敷拉離(pullaways)。當在該分散液中時，該碳粒子的平均粒子直徑較佳為在約0.05微米至約3.0微米間，更佳為在約0.08微米至約1.0微米間。如於本文中所使用，用語「平均粒子直徑」指為 粒子的平均直徑(average mean diameter)(數量平均)。在該分散液中的平均直徑可透過使用NiComp型號370次微米粒子尺寸器(版本3.0)或HIAC PA-720自動粒子尺寸分析器(二者可自HIAC/ROYCO Instrument Division of Pacific Scientific of Menlo Park，CA獲得)測定。將碳粒子的尺寸分佈維持成相當窄的分佈亦重要。
可使用許多型式的碳，包括例如通常可獲得的碳黑、爐黑及合適的小粒子石墨。但是，較佳為使用最初係酸性或中性的碳黑，即，當以水來漿體化時具有pH在約1至約7.5間的那些，更佳為在約2至約4間。較佳的碳黑粒子亦係非常多孔及通常具有其表面積為每克約45至約1100，及較佳為約300至約600平方公尺，如藉由BET方法(Brunauer-Emmert-Teller方法)測量。
某些合適於使用在本發明中之可商業購得的碳黑之實施例包括Cabot XC-72R Conductive、Cabot Monarch 800、Cabot Monarch 1300(全部可自Cabot Corporation of Boston，Massachusetts獲得)。其它合適的碳黑包括Columbian T-10189、Columbian Conductiex 975 Conductive、Columbian CC-40,220及Columbian Raven 3500(全部可自Columbian Carbon Company of New York，New York獲得)。合適的石墨包括Showa-Denko UFG(可自Showa-Denko K.K.，13-9 Shiba Daimon 1-Chrome，Minato-Ku，Tokyo，105 Japan獲得)、Nippon Graphite AUP(可自Nippon Graphite Industries，Ishiyama，Japan獲得)，及Asbury Micro 850(可自Asbury Graphite Mills of Asbury，New Jersey獲得)。
除了水及碳外，在該分散液中使用一能將碳分散於該液體分散媒質中之界面活性劑。將一或多種界面活性劑加入至該分散液以提高碳的潤溼能力及穩定性，及准許碳在PCB的不導電層之孔洞及纖維內有最大滲透。合適的界面活性劑包括陰離子、非離子及陽離子界面活性劑(或其組合，諸如兩性界面活性劑)。該界面活性劑應該可溶、安定及較佳為在該液體碳分散液中不發泡。通常來說，對極性連續相如在水中來說，該界面活性劑較佳為應該具有高HLB數(8-18)。
較佳的界面活性劑型式主要將依該分散液的pH而定。在一個較佳具體實例中，該總分散液係鹼性(即，具有整體pH在鹼性範圍中)。於此情況中，較佳為使用陰離子或非離子界面活性劑。
可接受的陰離子界面活性劑之實施例包括萘磺酸的鈉或鉀鹽，諸如DARVAN No.1(可自Eastern Color and Chemical商業購得)、PETRO AA及PETRO ULE(可自Petro Chemical Co.,Inc.商業購得)及AEROSOL OT(可自American Cyanamid商業購得)。較佳的陰離子界面活性劑包括經中和的磷酸酯型式界面活性劑，諸如MAPHOS 55、56、8135、60A及L6(可自BASF Chemical Co.商業購得)。合適的非離子界面活性劑之實施例包括乙氧基化的壬基酚類，諸如POLY-TERGENT B-系列(可自Olin Corporation商業購得)；或烷氧基化的線性醇，諸如POLY-TERGENT SL-系列(亦可自Olin Corporation商業購得)。
有利的是，存在於該分散液中的碳量係少於該分散液之約15重量%，較佳為少於約5重量%，最佳為少於2重量 %，特別是當該碳的形式係碳黑時。已發現使用較高濃度的碳黑可能會提供不想要的鍍敷特徵。在相同考慮下，固體含量(即，除了該液體分散媒質外的全部成分)較佳為少於該分散液之約10重量%，更佳為少於約6重量%。
該液體碳分散液典型係放置在一容器中及將印刷電路板沈浸在該液體碳分散液中、以該液體碳分散液對印刷電路板進行噴灑，或其它方面將印刷電路板與該液體碳分散液接觸。在沈浸期間，該液體分散液於沈浸槽中之溫度應該維持在約60℉至約95℉間及較佳為在約70℉至約80℉間。該沈浸時期的有利範圍係約15秒至約10分鐘，更佳為約30秒至5分鐘。對本發明之實施來說，該pH非為關鍵，但是典型的碳分散液及膠體係鹼性。
想要的碳塗層厚度係足以允許銅或其它金屬膜以直接鍍敷方法被電鍍到印刷電路板上之厚度。該厚度的上限係由自該銅表面移除碳塗層的能力決定。若該碳未脫離銅表面，則在電路板中可能發生缺陷，包括在該電路板之內層中之較差的銅對銅接觸。此亦指為「連接缺陷」。在一個具體實例中，此厚度範圍可在約0.05至約0.25微米內。
但是，如上述討論，重要的是該厚度係足以允許以直接鍍敷方法鍍敷金屬而沒有任何缺陷。
在一個具體實例中，讓該PWB與壓縮空氣接觸以從通孔拔出任何可能存留的分散液塞。
在該PWB上的碳黑或石墨分散液不僅會塗佈該鑽出的通孔表面，此係想要；而且亦會完全塗佈該金屬(即，銅)板或箔表面，此係不想要。因此，在隨後操作前，必需自該銅(或其它金屬)板及/或箔表面移除全部碳黑或石墨。
特別是，使用微蝕刻步驟達成該碳黑或石墨之移除，特別是自該銅(或其它金屬)表面，包括該鑽孔的框邊，同時在孔洞壁的玻璃纖維及環氧樹脂表面上留下完整塗層。
在微蝕刻步驟及隨後的水沖洗後，該PWB可繼續進行至光成像製程及晚後電鍍或直接面板電鍍。在上述描述的微蝕刻步驟後，該PWB可進一步以例如檸檬酸或苯并三唑防銹溶液、或另一種酸清潔劑溶液、或二者進行清潔。然後，因此處理的印刷配線板係準備好用於電鍍操作，其包括將該PWB沈浸在合適的電鍍槽中以於該不導電層的通孔壁上施加銅(或其它金屬)塗層。
使用來移除過量石墨及/或碳黑的微蝕刻溶液典型以氧化劑為主，諸如過氧化氫或過硫酸鹽，諸如過硫酸鈉。例如，可結合過硫酸鈉基底的微蝕刻溶液與足夠的硫酸以製得一每升去離子水包括100至300克過硫酸鈉及約1至10重量%硫酸之微蝕刻槽。
在實施本發明時，可使用任何合適於欲鍍敷的金屬之蝕刻劑。例如，對銅鍍敷來說，過硫酸鈉基底的蝕刻劑、過氧化物硫酸基底的蝕刻劑、氯化銅基底的蝕刻劑、鐵基底的蝕刻劑全部皆合適於使用。但是，任何能將銅金屬氧化成銅離子的氧化劑皆足夠及可使用在本文所描述的方法中。
如於本文中所描述，該碳塗層在蝕刻前不進行乾燥。此外，同樣地亦可沒有首先乾燥該碳塗層而執行該金屬鍍敷步驟。但是，唯一需求為在該蝕刻步驟前不乾燥該碳塗層。因此，在一個較佳具體實例中，在該蝕刻步驟前不乾燥該碳塗層。在另一個較佳具體實例中，於該蝕刻步驟或鍍敷步驟前不乾燥該碳塗層。
在該蝕刻步驟(或蝕刻及鍍敷步驟)後，乾燥該印刷電路板一段時間以移除水。在一個具體實例中，於高溫下乾燥該印刷電路板一段時間約20秒至約90秒，更佳為約30秒至約60秒。該高溫可係在約125至約200℉間，更佳為在約150至175℉間。
該鍍敷金屬典型為銅。但是，本發明不限於鍍敷銅及該鍍敷金屬可係能被還原到碳膜上之任何金屬，包括例如，鎳、銠、鉑、鈷、黃金、錫、鉛及任何前述之合金。將亦由熟悉人士知曉其它金屬及可使用於本文中所描述的方法鍍敷。
現在，本發明將以下列相關非為限制的實施例進行討論。
實施例1。
如下處理包括通孔的電路板：
1)將該電路板沈浸進在95℉下由10體積%組分A及10體積%組分B所構成之調理劑(Shadow Cleaner Conditioner V，可自MacDermid Enthone Inc.，Waterbury，CT獲得)調理槽中30秒。該組分A包括調理劑及該組分B包括界面活性劑及緩衝劑。
2)以自來水沖洗該電路板30秒。
3)將該電路板沈浸進40體積%Shadow Conductive Colloid 5(可自MacDermid Enthone Inc.，Waterbury，CT獲得)中。該槽包括40克/升石墨膠體。
4)在20psi下，使用80克/升過硫酸鈉蝕刻液噴灑蝕刻該電路板。
5)在20psi下使用自來水噴灑沖洗該板。
6)在20安培/平方呎下，使用包括80克/升硫酸銅5水合物、200克/升硫酸、60ppm氯離子及1% PC606添加劑(可自MacDermid Enthone Inc.，Waterbury，CT獲得)的槽，對該板直接電鍍銅一小時。
在視察鍍敷銅之印刷電路板後，於該鍍敷的銅沈積物中並無針孔。
實施例2。
如下處理包括通孔的印刷電路板：
1)將該電路板沈浸進在95℉下由10體積%組分組成之調理劑(Shadow Cleaner Conditioner V，可自MacDermid Enthone Inc.，Waterbury，CT獲得)調理槽中30秒。
2)以自來水沖洗該印刷電路板30秒。
3)將該印刷電路板沈浸入40體積%的Shadow Conductive Colloid 5(可自MacDermid Enthone Inc.，Waterbury，CT獲得)中。該槽包括40克/升之石墨膠體。
4)在20psi下，使用80克/升過硫酸鈉蝕刻液噴灑蝕刻該印刷電路板。
5)在20psi下，使用自來水噴灑沖洗該印刷電路板。
6)使用增壓空氣，在150℉下乾燥該印刷電路板30秒，以乾燥該塗層。
7)貯存該印刷電路板一星期。
8)在20安培/平方呎下，使用包括80克/升硫酸銅5水合物、200克/升硫酸、60ppm氯離子及1% PC606添加劑(可自MacDermid Enthone Inc，Waterbury，CT獲得)的槽，來對該印刷電路板電鍍銅一小時。
在視察該鍍敷銅的印刷電路板後，於該鍍敷銅的沈積物中並無針孔。
實施例1及2闡明可使用於本文中所描述的方法在直接或已儲存一段時間後之印刷電路板上進行直接鍍敷，及仍然在鍍敷銅的沈積物中產生想要之不具有針孔或其它缺陷的結果。
比較例1：
如下處理二個包括通孔的電路板試樣：
1)將該電路板試樣沈浸在一調理槽中，其中該調理槽係藉由混合1克/升Cyastat SP聚合物(具有分子量少於10,000克/莫耳的相對低分子量聚合物，可自Cytec Solvay Group，Bruxelles，Belgium獲得)與1克/升單乙醇胺(用於pH調節)而製備。
2)以去離子水沖洗該電路板試樣。
3)將該電路板試樣沈浸入以4重量%石墨粒子及4重量%低分子量界面活性劑分散液(Zetasperse 3800，可自Air Products and Chemicals,Inc.，Allentown，PA獲得)製備的石墨分散液中。
4)切開該印刷電路板試樣，一個在步驟3)後進行乾燥及一個在10psi下於80克/升過硫酸鈉蝕刻槽中進行噴灑蝕刻。
5)在標準酸銅電鍍槽(MacDermid PC 606，可自MacDermid Enthone Inc，Waterbury，CT獲得)中電鍍該試樣。
該在浸泡石墨分散液後立即乾燥之試樣於通孔中有鍍敷銅。但是，該經噴灑蝕刻的試樣不在通孔中鍍敷上任何明顯 的銅，因為石墨分散液被噴灑蝕刻液清洗出該電路板之通孔壁表面。
最後，亦應該了解的是，下列申請專利範圍意欲涵蓋本發明於此所描述的全部上位及下位特徵，及依文字落在本發明的範圍之全部揭述。

Claims (18)

  1. 一種製備不導電基材以允許在其上面鍍敷金屬之方法，該方法之步驟包括：a)以調理劑來調理該不導電基材；b)將液態基於碳的分散液施加至該經調理的不導電基材以在該經調理的不導電基材上形成碳塗層，其中該基於碳的分散液包含碳或石墨粒子分散在液態溶液中；及c)蝕刻該基材；其中該蝕刻步驟係在該液態基於碳的分散液乾燥前於該不導電基材上執行。
  2. 如請求項1之方法，其更包含在步驟c)後乾燥該基材及基於碳的分散液，以在該基材上形成一導電碳塗層之步驟。
  3. 如請求項2之方法，其更包含在步驟c)後於該基材上電鍍一導電金屬之步驟。
  4. 如請求項1之方法，其中該調理劑包含具有分子量至少100,000克/莫耳的調理劑。
  5. 如請求項4之方法，其中該調理劑具有分子量至少500,000克/莫耳。
  6. 如請求項5之方法，其中該調理劑具有分子量至少1,000,000克/莫耳。
  7. 如請求項1之方法，其中該基材包含印刷電路板或印刷配線板。
  8. 如請求項1之方法，其中該基材係藉由將該基材沈浸在該調理劑中與該調理劑接觸至少約20秒。
  9. 如請求項3之方法，其中該基於碳的分散液係在該蝕刻步驟後及在該電鍍步驟前進行乾燥。
  10. 如請求項3之方法，其中該基於碳的分散液不在該蝕刻步驟或鍍敷步驟前進行乾燥。
  11. 如請求項3之方法，其中該基於碳的分散液係在該蝕刻步驟後及在該電鍍步驟後進行乾燥。
  12. 如請求項1之方法，其中該基於碳的分散液包含一種以上能分散該碳或石墨粒子的界面活性劑。
  13. 如請求項1之方法，其中該碳或石墨粒子的平均粒子直徑係在約0.05至約3.0微米間。
  14. 如請求項1之方法，其中在該基於碳的分散液中之碳或石墨粒子濃度係少於約15重量%。
  15. 如請求項1之方法，其中該基材係在溫度約125至約200℉間進行乾燥約20至約90秒。
  16. 如請求項15之方法，其中該基材係進行乾燥約30至約60秒。
  17. 如請求項15之方法，其中該基材係在溫度約150至約175℉間進行乾燥。
  18. 如請求項1之方法，其中該基材的金屬部分係以蝕刻劑進行蝕刻，該蝕刻劑係選自於由下列所組成之群：過硫酸鈉基底的蝕刻劑、過氧化物硫酸基底的蝕刻劑、氯化銅基底的蝕刻劑及鐵基底的蝕刻劑。
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