专利名称：在聚合物基材中形成通孔的方法
技术领域：
本发明涉及在聚合物基材中形成通孔的方法和制备多层电路组件的方法。
背景技术：
电部件如电阻器/晶体管和电容器普遍地安装在电路嵌板结构如印刷电路板上。电路嵌板一般包括介电材料的一个通常平坦的片材，在该片材的一个平坦主表面或两个主表面上设置有电导体。一般由金属材料如铜等形成导体，该导体用作电路板上电部件的相互连接。当该导体处于嵌板的两个主要表面上时，该嵌板可具有经介电层中的孔(或“通孔”)延伸通过导体，以将相对表面上的导体相连。迄今已制备了包括多个堆叠电路嵌板的多层电路嵌板组件，在该堆叠电路嵌板中，附加的介电材料层将在堆叠层中相邻嵌板相互面对表面上的导体隔开。这些多层组件一般根据需要包括在堆叠层中各电路嵌板上的导体之间延伸的相互连接，以提供要求的相互电连接。
具有图案化孔的聚合物薄膜可用于制备柔软电路和各种类型的过滤器。柔软电路通常使用在其上构建电路平台(levels)的非增强聚合物介电薄膜。这些电路可通过弯曲和扭转而符合改变的形状和取向。用于柔软电路组件的最常见聚合物基材是聚酰亚胺薄膜如KAPTONTM(购自E.I.DuPont de Nemours and Company)和聚酯薄膜。在双侧柔软电路中，需要具有延伸通过聚合物薄膜的孔(以下称为通孔)，将该通孔可在反面上的电路图案之间进行电连接。
通孔一般通过对光敏聚合物材料进行冲孔、蚀刻或照相平版印刷形成。冲孔技术存在多种缺点，包括基材可能变形如压缩屈曲或撕裂。该技术对于其上具有另外的层的基材不适合，湿蚀刻和等离子体蚀刻方法通常用于在聚合物基材中设置孔。迄今对于蚀刻方法需要仔细选择有限数量的化学物质和蚀刻剂，以实现选择性除去所需的聚合物材料。聚酰亚胺薄膜普遍通过施加浓碱溶液进行蚀刻，该溶液可通过水解聚合物主链对基材物质起作用。
US5,227,008描述了一种用含水加工性光刻胶制备柔软电路的方法。将其一面包括薄铜层的完全固化的聚酰亚胺薄膜与干膜光刻胶层压。然后将该光刻胶曝光并显影。将暴露的铜电镀较高厚度，并将聚酰亚胺用热浓碱溶液蚀刻。然后用稀碱溶液除去剩余抗蚀剂，得到图案化基材。
US3,833,436描述了一种在聚酰亚胺薄膜中形成通孔的方法，通过标准方法涂布抗蚀剂、曝光、显影并烘烤，接着浸入肼溶液中。使用超声搅拌以确保在浸渍期间蚀刻剂的充分混合。
上述先有技术描述了形成孔或通孔的方法，该方法有效取决于机械装置或化学断裂所需区域的聚合物材料的苛刻条件。由于开发了新介电材料，因此经常需要操作和处理这些材料的新方法。基于先有技术，仍然需要在温和条件下在各种柔韧聚合物基材中形成图案化孔的方法。
发明内容
在一个实施方案中，本发明涉及一种形成通过基材的通孔的方法。该方法包括如下步骤(a)提供基本上无孔的薄膜；(b)将抗蚀剂涂于该薄膜上；(c)将预定区域中的抗蚀剂成像；(d)将抗蚀剂显影以暴露薄膜的预定区域；和(e)除去薄膜的暴露区域以形成通过薄膜的孔。
在一个实施方案中，本发明涉及一种形成通过固化基材的通孔的方法。该方法包括如下步骤(a)提供由可固化组合物组成的基本上无孔的可固化薄膜；(b)将抗蚀剂涂于该可固化薄膜上；(c)将预定区域中的抗蚀剂成像；(d)将抗蚀剂显影以暴露可固化薄膜的预定区域；(e)除去可固化薄膜的暴露区域以形成通过该可固化薄膜的孔；和(f)加热步骤(e)的可固化薄膜，加热温度和时间应足以固化该可固化组合物。
在另一实施方案中，本发明涉及一种制备多层电路组件的方法，包括如下步骤(a)提供可固化组合物的基本上无孔的可固化薄膜；(b)将抗蚀剂涂于该可固化薄膜上；(c)将预定区域中的抗蚀剂成像；(d)将抗蚀剂显影以暴露可固化薄膜的预定区域；(e)除去可固化薄膜的暴露区域以形成通过该可固化薄膜的孔；(f)加热步骤(e)的可固化薄膜，加热温度和时间应足以固化该可固化组合物；(g)剥离剩余的抗蚀剂；(h)将一层金属涂于所有表面上；(i)将第二层抗蚀剂涂于步骤(h)中涂布的金属层的所有表面上；(j)成像并显影第二层抗蚀剂以显示未覆盖下层金属的预定图案；(k)蚀刻下层金属的未覆盖部分；(l)剥离剩余第二层抗蚀剂形成电路图案；(m)将介电组合物涂于所有表面；(n)在预定区域中的介电组合物中设置通孔；(o)将第二金属层施于所有表面上；(p)将第三层抗蚀剂涂于第二金属层的所有表面上；(q)成像并显影第三层抗蚀剂以暴露第二层金属的预定图案；(r)蚀刻第二层金属的暴露部分以形成电路图案；(s)剥离剩余第三层抗蚀剂；和(t)非必要的重复步骤(m)至(s)一或多次，由此形成多层互连电路图案。
本发明进一步涉及通过相应的上述方法制备的涂布基材和电路组件。
具体实施例方式
除了操作实施例或另有说明外，用于说明书和权利要求中的表示组分量、反应条件等的所有数值应理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此，除非与指出的相反，在下面的说明书和所附权利要求书中给出的数值参数都为可根据希望通过本发明获得的所需性能而变化的近似值。在至少且不试图将申请限于与权利要求范围等同的教导下，各参数应至少基于记载的明显数位的数值且基于常规舍入技术解释。
尽管设定本发明宽范围的数值范围和参数为近似值，但是在具体实施例中给出的数值尽可能精确报道。然而，任何数值本身包含由其相应测量中测得的标准偏差必须带来的误差。
此外，应理解这里引用的任何数值范围要包括其中归入的所有子范围，例如，范围“1至10”要包括其间的所有子范围并包括描述的最低值1和描述的最大值10，即具有最小值等于或大于1和最大值等于或低于10。
如上所述，在一个实施方案中，本发明涉及一种形成通过基材的通孔的方法。在一个具体实施方案中，该方法包括如下步骤(a)提供基本上无孔的薄膜；(b)将抗蚀剂涂于该薄膜上；(c)将预定区域中的抗蚀剂成像；(d)将抗蚀剂显影以暴露薄膜的预定区域；和(e)除去薄膜的暴露区域以形成通过薄膜的通孔。在另一实施方案中，该薄膜是可固化的。该方法包括如下步骤(a)提供如下所述的可固化组合物的基本上无孔的可固化薄膜；(b)将抗蚀剂涂于该可固化薄膜上；(c)将预定区域中的抗蚀剂成像；(d)将抗蚀剂显影以暴露可固化薄膜的预定区域；(e)除去可固化薄膜的暴露区域以形成通过该可固化薄膜的孔；和(f)加热步骤(e)的可固化薄膜，加热温度和时间应足以固化该可固化组合物。该方法非必要地进一步包括步骤(g)剥离剩余的抗蚀剂；和(h)将一层金属施于所有表面上。
应理解，对于本发明方法的目的，形成的孔将包括形成“通孔”(即，形成的孔自一个主表面至另一面延伸通过基材)由此提供通过连接，以及形成“盲孔”(即形成的孔仅延伸通过涂布的涂层，并延伸至下层基材，但不通过下面的相邻金属层)，以提供与例如地面或电源连接。此外，对于本发明，形成的延伸“通过基材”的孔要包括仅形成的通孔。同样，形成的延伸“至基材”的通孔要包括仅形成的盲孔。
提供一基本上无孔的薄膜。在一个具体实施方案中，该薄膜包括可固化(即未固化的)组合物。该薄膜的厚度可为10至250微米，通常25至200微米。该薄膜可通过本领域已知的各种方法形成。该方法的实例包括但不限于溶剂流铸薄膜和挤出。流铸膜一般在可剥离的基材上形成，然后在后续步骤中除去。如下所述，这些剥离物质可在形成通孔之前或之后在后续步骤中除去。可将该薄膜非必要地加热至足以从组合物中除去所有溶剂和/或水的温度。薄膜被加热至的温度足以从涂层中除去挥发性液体，但不足以固化薄膜组合物(对于可固化组合物)，通常为100至130℃。暴露于热中时间可取决于涂布方法和挥发性物质的性质，一般为1至10分钟。在环境条件下可伴随非必要的干燥步骤。当然这些环境干燥条件需要更长时间。只要足以使薄膜触摸不发粘的任何时间都是合适的。
该薄膜可包括任何有机聚合物，只要该聚合物可溶于其中抗蚀剂(将在下面描述)具有极低或不溶溶解性能的溶液中即可。这些聚合物的非限制性例子如下所述包括聚环氧化物聚合物、丙烯酸类聚合物、聚酯聚合物、氨基甲酸酯聚合物、硅基聚合物、聚醚聚合物、聚脲聚合物、乙烯基聚合物、聚酰胺聚合物、聚酰亚胺聚合物，其混合物和共聚物。在一个实施方案中，该薄膜包括介电材料。“介电材料”是指该物质为电的不良导体，但为静电场的有效支撑体，即绝缘体。
在一个实施方案中，如上所述，该薄膜组合物可固化。“可固化”是指组合物在该组合物使用的给定温度和时间内能够热固化。这里使用的“热固性”材料是指当加热时固化或不可逆“凝固”的材料。热固性材料已形成交联网。作为这里使用术语若聚合物材料至少部分形成聚合物网，则该聚合物材料“交联”。本领域熟练技术人员应理解，存在交联和交联度(交联密度)可通过各种方法测定，该方法的一个例子是使用TA仪器DMA 2980分析仪在氮气下进行的动态机械热分析(DMTA)。该方法测定玻璃转化温度和涂层或聚合物自由薄膜的交联密度。固化材料的这些物理性能与交联网的结构相关。可固化的涂料组合物一般在环境温度下对热固化稳定，但可在下面进一步讨论的高温下热固化。对于本发明，“未固化”，是指组合物在液体，例如酸性溶液、碱性溶液或有机溶剂中保持一定溶解度。“碱性溶液”是指其pH大于7的溶液。“酸性溶液”是指其pH小于7的溶液。
以薄膜形式提供的可固化组合物可包括涂料或聚合物领域熟练技术人员已知的各种可固化组合物中的任何一种。只要该组合物是可热固化的即可。在一个具体实施方案中，该可固化组合物包括(a)一种或多种含活泼氢的树脂，和(b)与(a)的活泼氢反应的一种或多种固化剂。各种含活泼氢的树脂材料适用于本发明，条件是该树脂在酸性溶液、碱性溶液或有机溶剂中具有一定溶解度。这些树脂的非限制性例子包括聚环氧化物聚合物、丙烯酸类聚合物、聚酯聚合物、氨基甲酸酯聚合物、硅基聚合物、聚醚聚合物、聚脲聚合物、乙烯基聚合物、聚酰胺聚合物、聚酰亚胺聚合物，其混合物和共聚物。这里使用的“硅基聚合物”是指在主链中包括具有一个或多个-SiO-单元的聚合物。这些硅基聚合物可包括杂化聚合物，如在主链中包括一个或多个-SiO-单元的有机聚合嵌段的那些。该树脂可进一步包括使其在酸性或碱性溶液中具有溶解度的官能团，例如离子基团或能够形成离子基团的基团。这些官能团的非限制性实例包括胺、胺盐和羧酸。特别合适的组合物的一个例子是含卤化离子盐基团的树脂，如未决申请流水号--中描述的。本文所用术语“聚合物”是指低聚物以及均聚物和共聚物。
含活泼氢的树脂(a)一般与一种或多种固化剂(b)一起使用。合适的固化剂为包括与树脂组分(a)的活泼氢反应的基团的那些。这些固化剂包括但不限于封闭多异氰酸酯、碳二亚胺、氮丙啶、环氧化物、氨基塑料、活性酯和其混合物。这里使用的“活性酯”是指每分子具有一个以上β-羟基酯基团的多羧酸的非酸性聚酯，如US4,352,842和4,332,711中公开的那些。
还可以使用交联剂(b)的混合物。在一个实施方案中，可使用在不同温度下固化的两种交联剂。一种交联剂可在导致形成通孔的步骤前在室温发生部分固化，以对薄膜提供完整度，但仍然保持该涂料组合物可溶于酸性、碱性或有机溶液中。第二种交联剂可在另一步骤中在明显较高的温度下完成固化，由此使涂料组合物变牢固。
在一个实施方案中，固化剂(b)包括氨基塑料树脂。合适的氨基塑料为本领域熟练技术人员所已知。氨基塑料可通过醛与胺或酰胺缩聚反应获得。胺或酰胺的非限制性例子包括三聚氰胺、脲或苯并胍胺。尽管甲醛最常使用，其它醛如乙醛、巴豆醛和苯甲醛也可使用。氨基塑料包含亚氨基和羟甲基，且在某些情况下，至少部分羟甲基被醇醚化以改进固化响应。氨基塑料的非限制性例子包括三聚氰胺-、脲-或苯并胍胺-甲醛缩合物，在一些场合是单体的，和用一种或多种含1至4个碳原子的醇至少部分酯化的。适合的氨基塑料树脂的非限制性例子可以例如以商标CYMEL购自Cytec Industries，Inc，和以商标RESIMENE购自Solutia，Inc.。
在一个具体的实施方案，固化剂(b)包括封闭多异氰酸酯。“封闭多异氰酸酯”是指异氰酸酯基已与化合物反应，这样所得封闭异氰酸酯基团在室温下对活泼氢稳定，但在高温，通常在90至200℃下与树脂中的活泼氢反应。该多异氰酸酯可为完全封闭的，如US3,984,299第1栏第1至68行、第2栏和第3栏1至15行中描述的，或为部分封闭的并与聚合物主链反应，如US3,947,338第2栏第65至68行、第3栏和第4栏1至30行中描述的，这些文献这里作为参考引入。
在一个实施方案中，该可固化涂料组合物可进一步包括流变改性剂，该流变改性剂在随后的步骤(将在下面描述)可有助于防止涂料流入并堵塞形成的通孔。为此可使用本涂料领域公知的各种流变改性剂中的任何一种。合适的流变改性剂的例子包括细粉末形式的固体无机填料，如US4,601,906中描述的那些，和微凝胶，如US5,096,556和EP0 272 500B1中描述的阳离子微凝胶。
将树脂光敏层(即“光刻胶”或“抗蚀剂”)涂于薄膜上。在一个实施方案中，树脂光敏层可涂于固化的薄膜上。树脂光敏层可为正或负光刻胶。该光刻胶涂于薄膜的至少一部分表面上，但通常要涂布在薄膜的整个表面上。该光刻胶层可具有厚度1至50微米，通常5至25微米，并可通过光刻处理领域熟练技术人员已知的任何方法施加。
合适的正性作用光敏树脂包括本领域熟练技术人员已知的任何树脂。其例子包括二硝基苄基官能聚合物，如US5,600,035第3-15栏中描述的那些。这些树脂具有高光敏度。在一个实施方案中，树脂光敏层为包括二硝基苄基官能聚合物的组合物，一般通过辊涂涂布。
负性作用光刻胶包括液体或干膜型组合物。液体组合物可通过辊涂、旋涂、帘涂、筛网涂布或浸涂涂布技术进行涂布。干膜光刻胶的例子包括US 3,469,982、4,378,264和4,343,885中公开的那些。干膜光刻胶一般通过例如热辊涂布层合于表面上。可使用干膜，条件是用于层压的温度和时间不足以固化薄膜组合物。
涂布光敏层后，可将具有所需图案的光掩蔽层置于光敏层上，并将该叠层基材暴露在足够量的合适的辐射源(通常为光化辐射源，下文称为“成像”)下。这里使用的术语“足够量的辐射”是指该辐射量可在辐射曝光区域聚合单体(对于负性作用的抗蚀剂)，或将聚合物解聚或使聚合物更可溶(对于正性作用的抗蚀剂)。如此导致在辐射曝光与辐射掩蔽区域之间不同的溶解度。
可在辐射源下暴露后将光掩模除去，并将该叠层基材用常规显影溶液显影以除去抗蚀剂的可溶部分，并暴露选择区域的下面的未固化涂层。典型的显影剂包括酸性或碱性溶液。
按照如上所述处理(即成像和显影)抗蚀剂后，将薄膜或未固化涂料组合物的暴露部分除去以在薄膜或未固化涂料组合物中形成通孔。用于除去该膜或可固化膜的溶液可以是酸性溶液、碱性溶液或有机溶剂。可用该酸性溶液除去的组合物包括含碱性基团如胺的那些聚合物。碱性溶液可除去包括酸性基团，如羧酸的组合物。在除去薄膜或可固化组合物的暴露区域的步骤中，溶液起到溶解组合物，但不化学蚀刻聚合物主链的作用。
在一个实施方案中，光敏层通过施加酸性溶液显影，并通过碱性溶液的作用除去薄膜的暴露区域。在另一实施方案中，光敏层可通过施加碱性溶液显影，并且薄膜的曝光区域通过酸性溶液的作用除去。在另一实施方案中，薄膜的暴露区域能够通过有机溶剂的作用除去。合适的溶剂的非限制性例子包括脂族、芳脂族和芳族烃和卤代烃、醚、醇、酮和酯。
在一个实施方案中，当薄膜包括可固化组合物时，光敏层通过施加酸性溶液显影，并通过碱性溶液的作用除去未固化涂层的暴露区域。在另一实施方案中，光敏层可通过施加碱性溶液显影，未固化涂层的暴露区域可通过酸性溶液的作用除外。在再一实施方案中，未固化涂层的暴露区域能够通过用于光敏层显影的显影剂的作用除去。在此情况下，抗蚀剂显影和除去未固化涂层的暴露区域的步骤同时发生。在另一实施方案中，可固化涂料组合物的暴露区域能够通过有机溶剂，如上面描述的那些的作用除去。
对于照相平版印刷加工领域熟练技术人员显而易见的是，光敏层的未显影部分必须不对用于除去薄膜或可固化组合物的溶液的作用敏感。除去薄膜或未固化组合物的暴露区域导致在薄膜组合物中形成孔、或通孔图案。
对于可固化组合物，将该薄膜加热以固化涂料组合物。应理解对于本发明，“固化”是指涂层通过热固化作用基本上不溶于上述酸性或碱性溶液中。固化该涂料组合物所需的温度和时间取决于上述特定树脂(a)和固化剂(b)组合。固化温度可为60至220℃，一般100至200℃。当薄膜固化时，通过薄膜的通孔图案保持完整。固化薄膜基本上具有均匀厚度，除了其中存在通孔的位置。固化薄膜的厚度常常不超过250微米，通常不超过150微米，一般不超过50微米，以及可以为不大于20微米。在一个具体实施方案中，固化薄膜包括介电材料。
在本发明另一实施方案中，本发明方法可进一步包括步骤(g)剥离剩余抗蚀剂。在另一实施方案中，该方法可继续以形成金属化基材，包括步骤(g)剥离剩余抗蚀剂；和(h)将金属层施于所有表面上。在除去薄膜或未固化薄膜的暴露区域期间，抗蚀剂保护下层薄膜或未固化的薄膜。剩余的对脱除步骤所用溶液不能透过的抗蚀剂可通过化学剥离方法除去。
在有关可固化组合物的一个具体实施方案中，剩余的抗蚀剂在固化下层涂层之前除去。在另一实施方案中，剩余的抗蚀剂在下层薄膜已固化之后除去。本领域熟练技术人员已认识到，若未固化薄膜的暴露区域能够通过与用于抗蚀剂显影的相同显影剂作用除去，则固化下层薄膜的步骤必须在剥离剩余抗蚀剂的步骤之前进行。
金属化通过如下进行将金属层施加到所有表面上，由此形成通过薄膜的金属化通孔。合适的金属包括铜或具有足够导电性能的任何金属或合金。该金属一般通过电镀、金属蒸汽沉积、化学镀或本领域已知的任何其它合适方法施加以提供均匀金属层。该金属层的厚度可为1至50微米，一般为5至25微米。
为增强金属层与薄膜的粘结力，在金属化步骤之前，可将所有表面用离子束、电子束、电晕放电或等离子体轰击处理，接着将粘结促进剂施加至所有表面。粘结促进剂层可为50至5000埃厚，一般为选自铬、钛、镍、钴、铯、铁、铝、铜、金、和锌及其氧化物的金属或金属氧化物。
在另一实施方案中，该方法可继续，包括如下步骤(i)将第二层抗蚀剂涂于步骤(h)中涂布的金属层的所有表面上；(j)成像并显影第二层抗蚀剂以显示未覆盖下层金属的预定图案；(k)蚀刻下层金属的未覆盖部分；(l)剥离剩余第二层抗蚀剂形成电路图案；金属化后，将第二树脂光敏层(即“第二光刻胶”或“第二抗蚀剂”)涂于金属层上。该第二金属层可涂于一个或两个主表面上。非必要地，在涂布光刻胶之前，可将金属化基材进行清洁和/或预处理，例如用酸刻蚀进行处理以除去氧化的金属。用于本发明方法后续步骤的第二抗蚀剂、以及任何其它抗蚀剂可为如上所述的正或负光刻胶，并可与上面使用的抗蚀剂相同或不同。上面描述的任何抗蚀剂可适合用作第二抗蚀剂。在本发明另一实施方案中，该抗蚀剂可为可电沉积的。该光刻胶层可具有厚度1至50微米，通常5至25微米，并可通过光刻处理领域熟练技术人员已知的任何方法施加。对此和任何后续步骤可以使用干膜抗蚀剂，而不限制层压温度和时间。增加或减少处理方法可用于形成所需的电路图案。
在一个实施方案中，正性作用光刻胶包括含二硝基苄基官能聚氨酯和环氧-胺聚合物的可电沉积组合物，如在US5,600,035的实施例3-6中描述的。
在另一实施方案中，将液体负性作用光刻胶通过电沉积、优选通过阳离子电沉积涂布。可电沉积的光刻胶组合物包括离子聚合物材料(可为阳离子或阴离子)，并可选自聚酯、聚氨酯、丙烯酸类和聚环氧化物。通过阴离子电沉积施加的光刻胶的例子在US3,738,835中给出。通过阳离子电沉积施加的光刻胶描述于US 4,592,816中。
第二抗蚀剂按如上所述进行处理(即成像和显影)，由此产生未覆盖的下层金属的图案。若两个主表面都包括一层第二抗蚀剂，则该叠层基材的相对表面可同时或顺序成像和加工。然后可将未覆盖的金属用金属浸蚀剂蚀刻，该金属浸蚀剂可将金属转化为水溶性金属配合物。该可溶配合物例如可通过喷水除去。
第二抗蚀剂在刻蚀步骤期间保护下层金属，然后通过化学剥离方法除去浸蚀剂不能透过的剩余第二抗蚀剂，由此在通过金属化通孔连接的两个主表面上提供电路图案。
在另一些实施方案中，该方法还可进行，包括如下步骤(m)将介电组合物涂于所有表面；(n)在预定区域中的介电组合物中设置通孔；(o)将第二金属层施于所有表面上；(p)将第三层抗蚀剂涂于第二金属层的所有表面上；(q)成像并显影第三层抗蚀剂以暴露第二层金属的预定图案；和(r)蚀刻第二层金属的暴露部分以形成电路图案。该方法非必要地进一步包括步骤(s)剥离剩余第三层抗蚀剂。
涂于电路层的介电组合物可为本领域熟练技术人员已知的任何介电组合物。该层起到绝缘电路图案堆叠层的作用。该涂料组合物形成共形涂层，即在所有表面上，包括基材内和/或通过基材的任何通孔的表面上覆盖基材。该介电组合物可通过涂料领域已知的各种方法涂布。这些方法的例子包括但不限于筛网印刷、帘涂、辊涂、浸涂、喷涂、蒸汽沉积、旋涂和干膜层压。本领域熟练技术人员将认识到作为涂布方法的电沉积仅适合在基本上整个表面上导电的基材。典型的介电组合物的非限制性例子包括聚酰亚胺、环氧化物、聚(对二甲苯)、聚四氟乙烯和苯并环丁烯。
孔或通孔可通过本领域熟练技术人员已知的方法在介电组合物中设置。提供这些孔的方法的一个例子是激光钻孔。这些孔还可通过照相平版印刷提供，只要该介电材料是光敏性的即可，如WO 01/77753描述的光敏聚酰亚胺。这些孔还可在未固化的可固化涂料组合物中提供，如未决专利申请流水号---中描述的。提供孔的另外一些方法的非限制性例子包括等离子体蚀刻、化学蚀刻和机械钻孔。如此提供的孔可经介电层延伸至下面的电路层(“盲孔”)，或经整个叠层基材延伸至反面(如下形成“通孔”)。
形成通孔后，将一层金属涂于所有表面上，包括通孔表面。如此导致形成至和/或通过基材的金属化通孔。合适的金属包括铜或具有足够导电性能的任何金属或合金。该金属可通过上述任何方法施加。该金属层的厚度可为1至50微米，通常5至25微米。制备下层介电层可按如上所述进行。
金属化后，将第三树脂光敏层(即“第三光刻胶”或“第三抗蚀剂”)涂于金属层上。非必要地，在涂布光刻胶之前，可将金属化基材进行清洁和/或预处理，例如用酸浸蚀剂进行处理以除去氧化的金属。第三抗蚀剂可为如上所述的正或负光刻胶，并可与上面步骤使用的抗蚀剂相同或不同。上面描述的任何抗蚀剂可适合用作第三抗蚀剂。
第三抗蚀剂按如上所述进行处理，由此产生未覆盖的下层金属的图案。该叠层基材的相对表面可同时或顺序成像和加工。然后可将未覆盖的金属用金属浸蚀剂蚀刻，该金属浸蚀剂可将金属转化为水溶性金属配合物。该可溶配合物例如可通过喷水除去。
第三抗蚀剂在刻蚀步骤期间保护下层金属。然后通过化学剥离方法除去浸蚀剂不能透过的剩余第三抗蚀剂，由此在通过金属化通孔连接的两个主表面上提供电路图案。下层电路图案通过金属化盲孔连接。
在叠层基材上制备电路图案后，步骤(m)至(t)可重复一次或多次以形成多层电路组件。用于整个方法的各个步骤的抗蚀剂与前述步骤中使用的那些相同或不同。
如上所述，本发明还涉及一种制备多层电路组件的方法，包括如下步骤(a)提供可固化组合物的基本上无孔的薄膜，所述组合物例如为上述任何一种可固化组合物；(b)将上述任一抗蚀剂组合物涂于该可固化薄膜上；(c)用上述方法将预定区域中的抗蚀剂成像；(d)用上述方法将抗蚀剂显影以暴露可固化薄膜的预定区域；(e)用上述任一条件除去可固化薄膜的暴露区域以形成通过该可固化薄膜的孔；(f)加热步骤(e)的可固化薄膜，加热温度和时间应足以固化上述可固化组合物；(g)通过上述常规方法剥离剩余的抗蚀剂；(h)如上所述将一层金属涂于所有表面上；(i)将上述任一抗蚀剂组合物作为第二层抗蚀剂涂于步骤(h)中涂布的金属层的所有表面上；(j)用上述方法成像并显影第二层抗蚀剂以显示未覆盖下层金属的预定图案；(k)如上所述蚀刻下层金属的未覆盖部分；(l)通过上述常规方法剥离剩余第二层抗蚀剂形成电路图案；(m)将任一上述介电组合物涂于所有表面；(n)用上述任一方法在预定区域中的介电组合物中设置通孔；(o)将第二金属层施于所有表面上；(p)将上述任一抗蚀剂组合物作为第三层抗蚀剂涂于上述第二金属层的所有表面上；(q)用上述方法成像并显影第三层抗蚀剂以暴露第二层金属的预定图案；(r)如上所述蚀刻第二层金属的暴露部分以形成电路图案；(s)通过上述常规方法剥离剩余第三层抗蚀剂；和(t)非必要的重复步骤(m)至(s)一或多次，由此形成多层互连电路图案。
本领域熟练技术人员将理解，在不离开本发明范围下可对上述实施方案进行变化。因此，应理解，本发明不限于公开的具体实施方案，而要覆盖所附权利要求定义的本发明精神和范围内的改进。
权利要求
1.一种形成通过基材的通孔的方法，该方法包括如下步骤(a)提供由可固化组合物组成的基本上无孔的可固化薄膜；(b)将抗蚀剂涂于所述可固化薄膜上；(c)将预定区域中的所述抗蚀剂成像；(d)将所述抗蚀剂显影以暴露可固化薄膜的预定区域；(e)除去可固化薄膜的暴露区域以形成通过所述可固化薄膜的孔；和(f)加热步骤(e)的可固化薄膜，加热温度和时间应足以固化所述可固化组合物。
2.权利要求1的方法，进一步包括如下步骤(g)剥离剩余抗蚀剂；和(h)非必要地将金属层涂布于所有表面上。
3.权利要求2的方法，其中步骤(h)中涂布的金属包括铜。
4.权利要求2的方法，其中步骤(f)在步骤(g)之前进行。
5.权利要求2的方法，其中步骤(g)在步骤(f)之前进行。
6.权利要求1的方法，其中所述可固化组合物包含(a)一种或多种含活泼氢的树脂，和(b)与(a)的活泼氢反应的一种或多种固化剂。
7.权利要求6的方法，其中所述含活泼氢的树脂包括选自聚环氧化物聚合物、丙烯酸类聚合物、聚酯聚合物、氨基甲酸酯聚合物、硅基聚合物、聚醚聚合物、聚脲聚合物、乙烯基聚合物、聚酰胺聚合物、聚酰亚胺聚合物，其混合物和其共聚物的至少一种聚合物。
8.权利要求6的方法，其中固化剂(b)选自封闭异氰酸酯、碳二亚胺、氮丙啶、环氧化物、氨基塑料、活性酯和其混合物。
9.权利要求1的方法，其中步骤(d)和(e)同时进行。
10.权利要求1的方法，其中抗蚀剂在步骤(d)中通过施加酸性溶液显影，和可固化涂层在步骤(e)中通过施加碱性溶液除去。
11.权利要求1的方法，其中抗蚀剂在步骤(d)中通过施加碱性溶液显影，和可固化涂层在步骤(e)中通过施加酸性溶液除去。
12.权利要求1的方法，其中可固化组合物在步骤(e)中通过施加有机溶剂除去。
13.权利要求1的方法，其中在步骤(f)之后获得的固化组合物包括介电物质。
14.权利要求2的方法，进一步包括如下后续步骤(i)将第二抗蚀剂涂于在步骤(h)中施加金属的层的所有表面上；(j)成像并显影所述第二层抗蚀剂以显示未覆盖下层金属的预定图案；(k)蚀刻所述下层金属的未覆盖部分；和(l)剥离剩余第二层抗蚀剂形成电路图案。
15.权利要求14的方法，其中抗蚀剂在步骤(j)中在步骤(i)的基材的两个主表面上成像。
16.权利要求14的方法，进一步包括如下后续步骤(m)将介电组合物涂于所有表面上；(n)在预定区域中的所述介电组合物中设置孔；(o)将第二金属层施于所有表面上；(p)将第三层抗蚀剂涂于所述第二金属层的所有表面上；(q)成像并显影所述第三层抗蚀剂以暴露第二层金属的预定图案；和(r)蚀刻第二层金属的暴露部分以形成电路图案。
17.权利要求16的方法，进一步包括步骤(s)剥离剩余第三层抗蚀剂。
18.权利要求17的方法，其中在完成步骤(s)后，将步骤(m)至(s)重复1次或多次以获得所需数量的互连接电路图案层。
19.一种制备多层电路组件的方法，包括如下步骤(a)提供可固化组合物的基本上无孔的可固化薄膜；(b)将所述抗蚀剂涂于该可固化薄膜上；(c)将预定区域中的所述抗蚀剂成像；(d)将所述抗蚀剂显影以暴露可固化薄膜的预定区域；(e)除去可固化薄膜的暴露区域以形成通过该可固化薄膜的孔；(f)加热步骤(e)的可固化薄膜，加热温度和时间应足以固化所述可固化组合物；(g)剥离剩余的抗蚀剂；(h)将一层金属涂于所有表面上；(i)将第二层抗蚀剂涂于步骤(h)中涂布的金属层的所有表面上；(j)成像并显影所述第二层抗蚀剂以显示未覆盖下层金属的预定图案；(k)蚀刻所述下层金属的未覆盖部分；(l)剥离剩余第二层抗蚀剂形成电路图案；(m)将介电组合物涂于所有表面上；(n)在预定区域中的所述介电组合物中设置通孔；(o)将第二金属层施于所有表面上；(p)将第三层抗蚀剂涂于所述第二金属层的所有表面上；(q)成像并显影所述第三层抗蚀剂以暴露第二层金属的预定图案；(r)蚀刻所述第二层金属的暴露部分以形成电路图案；(s)剥离剩余所述第三层抗蚀剂；和(t)非必要的重复步骤(n)至(t)一或多次，由此形成多层互连电路图案。
20.权利要求19的方法，其中步骤(h)中涂布的金属包括铜。
21.权利要求19的方法，其中步骤(f)在步骤(g)之前进行。
22.权利要求19的方法，其中步骤(g)在步骤(f)之前进行。
23.权利要求19的方法，其中所述可固化组合物包含(a)一种或多种含活泼氢的树脂，和(b)与(a)的活泼氢反应的一种或多种固化剂。
24.权利要求23的方法，其中所述含活泼氢的树脂包括选自聚环氧化物聚合物、丙烯酸类聚合物、聚酯聚合物、氨基甲酸酯聚合物、硅基聚合物、聚醚聚合物、聚脲聚合物、乙烯基聚合物、聚酰胺聚合物、聚酰亚胺聚合物，其混合物和其共聚物的至少一种聚合物。
25.权利要求23的方法，其中固化剂(b)选自封闭异氰酸酯、碳二亚胺、氮丙啶、环氧化物、氨基塑料、活性酯和其混合物
26.权利要求19的方法，其中步骤(d)和(e)同时进行。
27.权利要求19的方法，其中抗蚀剂在步骤(d)中通过施加酸性溶液显影，和可固化涂层在步骤(e)中通过施加碱性溶液除去。
28.权利要求19的方法，其中抗蚀剂在步骤(d)中通过施加碱性溶液显影，和可固化涂层在步骤(e)中通过施加酸性溶液除去。
29.权利要求19的方法，其中可固化组合物在步骤(e)中通过施加有机溶剂除去。
30.权利要求19的方法，其中在步骤(f)之后获得的固化组合物包括介电物质。
31.权利要求19的方法，其中抗蚀剂在步骤(j)中在步骤(i)的基材的两个主表面上成像。
32.一种形成通过基材的通孔的方法，包括如下步骤(a)提供基本上无孔的薄膜；(b)将抗蚀剂涂于该薄膜上；(c)将预定区域中的所述抗蚀剂成像；(d)将所述抗蚀剂显影以暴露薄膜的预定区域；和(e)除去薄膜的暴露区域以形成通过薄膜的孔。
33.权利要求32的方法，进一步包括如下步骤(g)剥离剩余抗蚀剂；和(h)非必要地将金属层施于所有表面上。
34.权利要求33的方法，其中步骤(h)中涂布的金属包括铜。
35.权利要求32的方法，其中抗蚀剂在步骤(d)中通过施加酸性溶液显影，和薄膜的暴露区域在步骤(e)中通过施加碱性溶液除去。
36.权利要求32的方法，其中抗蚀剂在步骤(d)中通过施加碱性溶液显影，和薄膜的暴露区域在步骤(e)中通过施加酸性溶液除去。
37.权利要求32的方法，其中薄膜的暴露区域在步骤(e)中通过施加有机溶剂除去。
38.权利要求32的方法，其中薄膜包括介电物质。
39.权利要求33的方法，进一步包括如下后续步骤(i)将第二抗蚀剂涂于在步骤(h)中施加金属的层的所有表面上；(j)成像并显影所述第二层抗蚀剂以显示未覆盖下层金属的预定图案；(k)蚀刻所述下层金属的未覆盖部分；和(l)剥离剩余第二层抗蚀剂形成电路图案。
40.权利要求39的方法，其中抗蚀剂在步骤(j)中在步骤(i)的基材的两个主表面上成像。
41.权利要求39的方法，进一步包括如下后续步骤(m)将介电组合物涂于所有表面上；(n)在预定区域中的所述介电组合物中设置孔；(o)将第二金属层施于所有表面上；(p)将第三层抗蚀剂涂于所述第二金属层的所有表面上；(q)成像并显影所述第三层抗蚀剂以暴露第二层金属的预定图案；和(r)蚀刻第二层金属的暴露部分以形成电路图案。
42.权利要求41的方法，进一步包括步骤(s)剥离剩余第三层抗蚀剂。
43.权利要求42的方法，其中在完成步骤(s)后，将步骤(m)至(s)重复1次或多次以获得所需数量的互连接电路图案层。
44.一种由权利要求1的方法形成的基材。
45.一种由权利要求2的方法形成的基材。
46.一种由权利要求19的方法形成的电路组件。
47.一种由权利要求32的方法形成的基材。
全文摘要
公开一种形成通过基材的孔的方法，该方法包括如下步骤(a)提供可固化组合物的基本上无孔的薄膜；(b)将抗蚀剂涂于该可固化薄膜上；(c)将预定区域中的抗蚀剂成像；(d)将抗蚀剂显影以暴露可固化薄膜的预定区域；(e)除去可固化薄膜的暴露区域以形成通过该可固化薄膜的孔；和(f)加热步骤(e)的可固化薄膜，加热温度和时间应足以固化该可固化组合物。还公开了一种制备电路组件的方法，包括在具有通过上述方法设置的孔的基材上构建图案化电路层。
文档编号H05K3/42GK1672472SQ03817876
公开日2005年9月21日 申请日期2003年6月27日 优先权日2002年6月27日
发明者K·C·奥尔森, A·E·王 申请人:Ppg工业俄亥俄公司