Un procedimiento para exponer áreas predeterminadas de un sustrato que comprende las siguientes etapas:

(a) aplicar una composición de recubrimiento curable por electrodeposición a un sustrato, parte o todo del cual es eléctricamente conductor, para formar un recubrimiento no curado sobre el mismo; (b) aplicar una capa protectora sobre dicho recubrimiento no curado; (c) formar imágenes de dicha capa protectora en posiciones predeterminadas; (d) desarrollar dicha capa protectora para exponer áreas predeterminadas del recubrimiento no curado; (e) retirar las áreas expuestas del recubrimiento no curado; y (f) calentar el sustrato recubierto de la etapa (e) a una temperatura y durante un tiempo suficiente para curar el recubrimiento, en el que después de la terminación de la etapa (a), se calienta el sustrato recubierto a una temperatura y durante un tiempo suficiente como para retirar todo disolvente y/o agua de dicho recubrimiento no curado, pero insuficiente para curar el recubrimiento

Campo de la invención

La presente invención se refiere a procedimientos para crear vías y para fabricar montajes de circuitos eléctricos multicapa.

Antecedentes de la invención

Los componentes eléctricos, por ejemplo, resistores, transistores y capacitores, se montan comúnmente en estructuras de paneles de circuitos tales como placas de circuito impreso. Los paneles de circuitos incluyen ordinariamente una lámina plana en general de material dieléctrico con conductores eléctricos dispuestos en una superficie plana, principal, de la lámina o en ambas superficies principales. Los conductores están constituidos normalmente por materiales metálicos tales como cobre y sirven para interconectar los componentes eléctricos montados en la placa. En el caso en que los conductores estén dispuestos en ambas superficies principales del panel, el panel puede tener conductores vía que se extienden por agujeros (o "por vías") en la capa dieléctrica de manera que se interconectan los conductores en superficies opuestas. Los montajes de paneles de circuitos multicapa se han hecho hasta este momento incorporando paneles de circuitos apilados, múltiples, con capas adicionales de materiales dieléctricos separando los conductores en superficies mutuamente enfrentadas de paneles adyacentes en la pila. Estos montajes multicapa incorporan normalmente interconexiones que se extienden entre los conductores en los diversos paneles de los circuitos cuando sea necesario para proporcionar las interconexiones eléctricas requeridas.

En paquetes de circuitos microelectrónicos, los circuitos y las unidades se preparan en niveles de empaquetado de escala creciente. Generalmente, los niveles más bajos de empaquetado a escala son típicamente chips semiconductores que alojan múltiples microcircuitos y/u otros componentes. Tales chips se fabrican normalmente de materiales cerámicos, silicio y similares. Los niveles de empaquetado intermedios (es decir, "portadores de chips") que comprenden sustratos multicapa pueden tener unidos a los mismos una pluralidad de chips a pequeña escala que alojan muchos circuitos microelectrónicos. Asimismo, estos propios niveles de empaquetado intermedios pueden estar unidos a tarjetas de circuitos a mayor escala, placas madre y similares. Los niveles de empaquetamiento intermedios sirven para diversos fines en el montaje de circuitos completo incluyendo soporte estructural, integración de transición de los microcircuitos a menor escala y circuitos para placas a mayor escala y la disipación de calor del montaje de circuitos. Los sustratos usados en niveles de empaquetamiento intermedios convencionales han incluido una variedad de materiales, por ejemplo, cerámica, poliepóxidos reforzados con fibra de vidrio y polimidas.

Los sustratos mencionados, mientras que ofrecen suficiente rigidez para proporcionar soporte estructural al montaje de los circuitos, típicamente presentan coeficientes térmicos de expansión muy diferentes de los de los chips microelectrónicos que estén unidos a los mismos. Como resultado, el fallo del montaje de los circuitos después del uso repetido se debe al fallo de uniones adhesivas entre las capas del montaje.

Asimismo, los materiales dieléctricos usados en los sustratos deben satisfacer diversos requerimientos, incluyendo conformabilidad, capa protectora a la llama y propiedades de expansión térmica compatibles. Los materiales dieléctricos convencionales incluyen, por ejemplo, poliimidas, poliepóxidos, compuestos fenólicos y fluorocarbonos. Estos compuestos dieléctricos poliméricos presentan típicamente coeficientes térmicos de expansión mucho mayores que los de las capas adyacentes.

Ha habido una necesidad creciente de estructuras de paneles de circuitos, que proporcionen interconexiones complejas de alta densidad. Tal necesidad se puede dirigir a estructuras de paneles de circuitos multicapas; Sin embargo, la fabricación de tales montajes de circuitos multicapa ha presentado serias desventajas. Una dificultad común en la fabricación es la alineación de agujeros y vías mediante perforación de las capas dieléctricas a medida que se aplican capas crecientes de circuitos. La perforación con láser es el procedimiento más común para formar vías, que puede añadir un coste significativo a la fabricación de tales montajes de circuitos.

Generalmente, se fabrican paneles multicapa proporcionando paneles de circuitos de dos caras, individuales, con conductores apropiados en los mismos. Se laminan entonces los paneles uno encima de otro con una o más capas de material dieléctrico no curado o parcialmente curado, referido comúnmente como “preimpregnadoias” dispuesto entre cada par de paneles adyacentes. Tal pila se cura normalmente con calor y presión para formar una masa unitaria. Después de curado, se perforan típicamente agujeros por la pila en las posiciones donde se desean conexiones eléctricas entre diferentes placas. Los agujeros resultantes o “vías de paso” se recubren después o se rellenan con materiales conductores eléctricamente normalmente mediante baño de los interiores de los agujeros para formar una vía de paso recubierta. Es difícil perforar agujeros con una alta relación de profundidad a diámetro, así los agujeros usados en tales montajes deben ser relativamente grandes y consumir una gran cantidad de espacio en el montaje.

En aplicaciones en las que se construyen capas de circuitos una encima de la otra, un material dieléctrico separa típicamente las capas circuitizadas. Los materiales dieléctricos poliméricos que se usan típicamente en la fabricación de montajes de circuitos son polímeros termoplásticos o termoendurecibles. Los materiales termoendurecibles se curan típicamente primero para formar un recubrimiento conformal. Aunque el sustrato recubierto de manera conformal puede contener agujeros de paso que conformen un sustrato perforado, típicamente se forman vías ciegas mediante perforación, tal como mediante un láser.

La patente de EE.UU. Nº. 6.266.874 B1 desvela el procedimiento para fabricar un componente microelectrónico proporcionando un sustrato conductor o “núcleo”; proporcionado una capa protectora en posiciones seleccionadas en el núcleo conductor; y depositando de manera electroforética un material dieléctrico no curado en el núcleo conductor excepto en posiciones cubiertas por la capa protectora. La referencia sugiere que el material depositado de manera electroforética puede ser una composición con base acrílica catiónica o de resina epoxídica catiónica como se conoce en la técnica y está comercialmente disponible. Después se cura el material depositado de manera electroforética para formar una capa dieléctrica conformal y la capa protectora se retira de manera que la capa dieléctrica presente aberturas que se extiendan al núcleo conductor en posiciones que hayan sido cubiertas por la capa protectora. Los agujeros así formados y que se extienden al sustrato recubierto o “núcleo” se refieren comúnmente como “vías ciegas”. En una realización, el elemento conductor estructural es una lámina de metal que contiene agujeros de paso continuos o “vías de paso” que se extienden desde una superficie principal a la superficie principal opuesta. Cuando se aplica el material dieléctrico electroforéticamente, el material dieléctrico se deposita a un espesor uniforme sobre la superficie del elemento conductor y las paredes del agujero. Se ha encontrado, sin embargo, que los materiales dieléctricos depositados electroforéticamente sugeridos por esta referencia pueden ser inflamables y así no satisfacen los requerimientos típicos de capa protectora a la llama. Además, el procedimiento no se puede utilizar en capas circuitadas posteriores.

Las patentes de EE.UU. 5.224.265 y 5.232.548 desvelan procedimientos de fabricación de estructuras de cableado de película delgada multicapa para uso en montajes de circuitos. El dieléctrico aplicado al sustrato de núcleo es preferiblemente un polímero termoplástico completamente curado y recocido tal como politetrafluoroetileno, polisulfona o poliimida-siloxano, aplicado preferiblemente por laminación.

La patente de EE.UU. 5.153.986 desvela un procedimiento de fabricación de capas de núcleo de metal para una placa de circuitos multicapa. Dieléctricos adecuados incluyen recubrimientos poliméricos conformales depositables por vapor procesables de manera térmica. El procedimiento usa núcleos de metal perforados que proporcionan agujeros de paso recubiertos, sin embargo los polímeros procesables de manera térmica se... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para exponer áreas predeterminadas de un sustrato que comprende las siguientes etapas:

(a) aplicar una composición de recubrimiento curable por electrodeposición a un sustrato, parte o todo del cual es eléctricamente conductor, para formar un recubrimiento no curado sobre el mismo;

(b) aplicar una capa protectora sobre dicho recubrimiento no curado;

(c) formar imágenes de dicha capa protectora en posiciones predeterminadas;

(d) desarrollar dicha capa protectora para exponer áreas predeterminadas del recubrimiento no curado;

(e) retirar las áreas expuestas del recubrimiento no curado; y

(f) calentar el sustrato recubierto de la etapa (e) a una temperatura y durante un tiempo suficiente para curar el recubrimiento,

en el que después de la terminación de la etapa (a), se calienta el sustrato recubierto a una temperatura y durante un tiempo suficiente como para retirar todo disolvente y/o agua de dicho recubrimiento no curado, pero insuficiente para curar el recubrimiento.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que las áreas expuestas del recubrimiento no curado se retiran en la etapa (e) para formar una o más vías.

3. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el sustrato es metal.

4. El procedimiento según la reivindicación 3, en el que el sustrato de metal es un núcleo de metal perforado.

5. El procedimiento según la reivindicación 4, en el que el núcleo de metal se selecciona de hoja de cobre perforada, aleaciones de níquel-hierro y combinaciones de los mismos.

6. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que el núcleo de metal es una aleación de níquel-hierro.

7. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el sustrato es una placa de circuito impreso.

8. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además la etapa siguiente:

(g) eliminar la capa protectora restante.

9. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que la etapa (f) se realiza previamente a la etapa (g).

10. El procedimiento según la etapa 8, en el que la etapa (g) se realiza previamente a la etapa (f).

11. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 5 ó 7 a 10, en el que antes de la aplicación de la composición de recubrimiento curable en la etapa (a), se aplica una capa de metal de cobre al núcleo de metal.

12. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que dicha composición de recubrimiento curable comprende:

(a) una o más resinas que contienen hidrógeno activo y

(b) uno o más reactivos de curado reactivos con los hidrógenos activos de (a).

13. El procedimiento según la reivindicación 12, en el que dicha resina que contiene hidrógeno activo comprende al menos un polímero seleccionado de un polímero de poliepóxido, un polímero acrílico, un polímero de poliéster, un polímero de uretano, un polímero a base de silicio, un polímero de poliéter, un polímero de poliurea, un polímero de vinilo, un polímero de poliamida, un polímero de poliimida, mezclas de los mismos y copolímeros de los mismos.

14. El procedimiento según la reivindicación 12, en el que dicho agente (b) de curado se selecciona de poliisocianatos de bloque, carbodiimidas, aziridinas, resinas epoxídicas, aminoplásticos, ésteres activos y mezclas de los mismos.

15. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que las etapas (d) y (e) tienen lugar simultáneamente.

16. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que la capa protectora se retira en la etapa (d) por aplicación de una disolución ácida y el recubrimiento curable se retira en la etapa (e) por aplicación de una disolución básica.

17. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que la capa protectora se retira en la etapa (d) por aplicación de una disolución básica y el recubrimiento curable se retira en la etapa (e) por aplicación de una disolución ácida.

18. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en el que el recubrimiento curable se retira en 5 la etapa (e) por aplicación de un disolvente orgánico.

19. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en el que la composición de recubrimiento curada comprende un material dieléctrico.

20. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 19, que comprende además las etapas posteriores siguientes:

10 (h) aplicar una capa de metal a todas las superficies;

(i) aplicar una segunda capa protectora a la capa de metal aplicada en la etapa (h);

(j) tratamiento de la segunda capa protectora para formar un modelo predeterminado de metal subyacente expuesto; (k) atacar dicho metal expuesto; y

(I) eliminar la segunda capa protectora restante para formar un modelo de circuito eléctrico.

15 21. El procedimiento según la reivindicación 20, en el que la capa de metal aplicada en la etapa (h) comprende cobre.

22. El procedimiento según la reivindicación 20 ó 21, en el que en la terminación de la etapa (I), las etapas (a) a (I) de dicho procedimiento se repiten una o más veces para formar múltiples capas de modelos de circuitos eléctricos de interconexión.

23. Un procedimiento para fabricar un montaje de circuito eléctrico multicapa que comprende el procedimiento según la reivindicación 20.

24. El procedimiento según la reivindicación 23 que comprende además el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 21 ó 22.