[发明专利]使用零底切技术在印刷电路板上形成触垫的方法与构件

说明书

相关申请

本申请是Dan Turpuseema和James V.Russell在2012年9月7日提交的非临时申请号61/743596。

技术领域

本发明涉及一种使用零底切技术在印刷电路板上形成触垫或电路的方法和构件。特别是，本发明涉及一种方法和构件，用于在被镀覆和填充的管道上形成印刷电路板上的触垫，其中，在该触垫的几何形状的范围内，金属或非金属涂料被施加到被镀覆到所述填充管道上的触垫金属层的侧壁和顶表面上，在填充管道上产生一种零底切镀覆特征。在本发明的采用非填充管道的替换实施例中，金属或非金属涂料被施加到绕着非填充管道延伸以及向下延伸到非填充管道内的镀覆金属层的外表面。

背景技术

传统的印刷电路板填充管道或垫工艺表面触垫中的管道以及非填充管道和所有外层电路特征由于传统上与这些特征相关联的底切而遭受较差的边缘清晰度的影响。通常在触垫的情况下，在镀Ni层上使用硬镀金层作为限定底层基底金属(通常为铜)的触垫的几何形状的抗蚀剂，通过减去性蚀刻形成这样的特征。许多其它金属可以用作耐磨抗蚀剂，该耐磨抗蚀剂包括但不限于钯和铑。在管道内触垫(via-in-pad)工艺情况下，传统上盲管道或通管道形成在印刷电路板中(图1)，该印刷电路板随后采用无电镀工艺被镀以便在该管道中形成诸如铜、导电聚合物的金属化薄层或其它导电材料，诸如石墨。在无电镀铜的情况下，铜也被沉积在电路板的外表面的基底铜层上。这就准备了用于后续电镀操作的管道。接着，导电性金属，通常是铜，被电镀在管道中并随后镀在包含电路板的面板的表面(图2)上。电路板通常构建成较大的处理面板，并随后在后面的路线(routing)步骤中从该面板中去除。由于该板的整个表面被电镀的事实，该电镀步骤被称为“面板镀”步骤。一旦足够量的铜被镀在该管道中，则随后在该表面上进行填充(filling)步骤，在该步骤中，填充材料，通常为环氧树脂，被填充在所述管道中并且在研磨步骤中从该表面上去除并对该表面平坦化(图3)。

在这一点处，在面板的表面上进行金属或导电聚合物的无电镀步骤以制备所述面板的表面用于随后电镀步骤。该步骤主要被用来初始化环氧树脂填充的表面，以便在后续步骤中的电镀。如果使用诸如但不限于来自杜邦公司CB100的导电填充材料，这个步骤可以是不必要的。接着，镀覆掩膜，通常为光敏掩膜，被施加于电路板的表面，并刚好从将限定(define)所述触垫的最终形状的区域和在许多情况下，所有剩余的电路被去除。随后该面板被电镀在露出的图案和填充环氧树脂表面。该掩膜和镀覆步骤通常被称为图案镀覆步骤。在所述暴露图案上镀覆金属(通常是铜)之后，最后的镀覆终结部分(finish)，通常是镍和金，被镀覆在暴露表面上(图4)。所述光敏掩膜在此阶段被去除。

从剖视图(图4)观察触垫，可以看出所述基底铜在板的整个表面上延伸，而薄无电镀金属跨过该基底铜并进入管道。面板镀覆跨所述基底铜延伸进入所述管道，可看到环氧树脂填料在管道内并且可看到附加物电镀金属跨过所述面板镀覆物(plate)以及环氧树脂填料。在某些无电镀导电性聚合物的情况下，该层将只对可见于平坦化的环氧树脂表面。可以看见在所研磨的环氧树脂的顶部有一层金属镀层(图案镀覆物(pattern plate))，并其跨过所述电路图案的范围。该电路图案金属会延伸通常超出基底金属层2-3密耳，顶部终结于(culminate)作为永久抗蚀剂的镍-金层。重要的是注意该图案镀覆金属的侧壁被暴露并且经受后续蚀刻工艺的负面影响。该蚀刻过程通常是一种化学蚀刻，其溶解掉基底金属和所述图案镀覆电路的暴露的侧壁金属。镍和金层由于不受这种蚀刻工艺的影响而保持和保护其下的大多数金属。然而，化学蚀刻剂不仅沿着z轴腐蚀金属层，而且大致相等地沿着x和y轴腐蚀金属层。因此，触垫和电路尺寸，包括在镍-金层之下的触垫，会从所有方向被严重破坏(under-minded)或被底切(under-cut)(如图7所示)。该底切减少了如在测试市场中使用的弹簧加载销(spring-loaded pin)所接触的底层目标垫。其在弹簧销接触镍/金悬垂物(overhang)的情况下还带来短路的危险，以及由于可能落在电路板的接触区域的网状物(net)之间的镍金毛刺(sliver)而是其断开。此外该破坏影响底层电路的形状，在高速传输线路产生不希望的电效应。因此，人们期望提供一种避免这些上述缺点的方法和构件。

发明内容