Procedimiento para fabricar unos montajes de circuitos usando unas composiciones de recubrimiento dieléctrico electrodepositables.

Un procedimiento para formar unas vías metalizadas que se extienden hasta un sustrato que comprende lassiguientes etapas:

(I) formar un recubrimiento dieléctrico de conformación sobre un sustrato electroconductor aplicando de maneraelectroforética una composición de recubrimiento electrodepositable sobre todas las superficies 5 expuestas delsustrato,

comprendiendo dicha composición de recubrimiento electrodepositable una fase resinosa dispersada en unafase acuosa, comprendiendo dicha fase resinosa:

(a) una resina que contiene grupo iónico que contiene hidrógeno activo no gelificada, y

(b) un agente de curado reactivo con los hidrógenos activos de la resina (a),

teniendo dicha fase resinosa un contenido de halógeno unido de forma covalente de por lo menos un 1 porciento en peso en base al peso total de los sólidos de resina presentes en dicha fase resinosa,

(II) exponer una o más secciones del sustrato mediante la ablación de una superficie del recubrimientodieléctrico de conformación en un patrón predeterminado;

(III) formar unas vías metalizadas que se extienden hasta el sustrato aplicando una capa de metal a todas lassuperficies

Procedimiento para fabricar unos montajes de circuitos usando unas composiciones de recubrimiento dieléctrico electrodepositables Campo de la invención La presente invención se refiere a procedimientos para formar unas vías metalizadas y para fabricar unos montajes de circuitos de múltiples capas que comprenden un recubrimiento dieléctrico, en particular un recubrimiento dieléctrico aplicado por electrodeposición.

Antecedentes de la invención Los componentes eléctricos, por ejemplo, resistencias, transistores y condensadores, 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 el que los conductores estén dispuestos en ambas superficies principales del panel, el panel puede tener unos conductores vía que se extienden a través de unos orificios (o “vías de paso”) en la capa dieléctrica de manera que se interconectan los conductores en superficies opuestas. Hasta el presente, se han hecho unos montajes de paneles de circuitos de múltiples capas que incorporan unos paneles de circuitos apilados, múltiples, con capas adicionales de materiales dieléctricos que separan los conductores en unas superficies mutuamente enfrentadas de paneles adyacentes en la pila. Estos montajes de múltiples capas incorporan normalmente unas interconexiones que se extienden entre los conductores en los diversos paneles de circuito según sea necesario, para proporcionar las interconexiones eléctricas requeridas.

En los paquetes de circuitos microelectrónicos, los circuitos y las unidades se preparan en unos niveles de empaquetado de escala creciente. En general, los niveles mas bajos de empaquetado a escala son típicamente chips de 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 unos sustratos de múltiples capas pueden tener, unidos a los mismos, una pluralidad de chips a pequeña escala que alojan muchos circuitos microelectrónicos. De forma similar, estos propios niveles de empaquetado intermedios pueden estar unidos a tarjetas de circuitos a mayor escala, placas base 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 a partir del montaje de circuitos. Los sustratos que se usan en los niveles de empaquetamiento intermedios convencionales han incluido una variedad de materiales, por ejemplo, cerámica, poliepóxidos reforzados con fibra de vidrio y poliimidas.

Los sustratos que se mencionan anteriormente, a la vez que ofrecen suficiente rigidez para un proporcionar soporte estructural al montaje de circuitos, presentan típicamente unos 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 circuitos después de un uso repetido se debe al fallo de uniones adhesivas entre las capas del montaje.

De forma similar, los materiales dieléctricos usados en los sustratos deben satisfacer diversos requisitos, incluyendo conformabilidad, resistencia 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 normalmente 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 puede tratarse mediante estructuras de paneles de circuitos de múltiples capas; sin embargo, la fabricación de tales montajes de circuitos de múltiples capas ha presentado serias desventajas.

En general, los paneles de múltiples capas se fabrican 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 mas capas de material dieléctrico no curado o parcialmente curado, denominados comúnmente como “preimpregnados” dispuestos entre cada par de paneles adyacentes. Una pila de este tipo se cura normalmente con calor y presión para formar una masa unitaria. Después del curado, se perforan normalmente orificios a través de la pila en las posiciones en las que se desean conexiones eléctricas entre diferentes placas. Los orificios resultantes o “vías de paso” entonces se recubren o se rellenan con materiales eléctricamente conductores normalmente mediante baño de los interiores de los orificios para formar una vía de paso recubierta. Es difícil perforar orificios con una alta relación de profundidad con respecto al diámetro, por lo tanto los orificios usados en tales montajes deben ser relativamente grandes y consumir una gran cantidad de espacio en el montaje.

La patente de los Estados Unidos n.º 6.266.874 B1 da a conocer 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 las 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 tal como se conoce en la técnica y está comercialmente disponible. Entonces se cura el material depositado de manera electroforética para formar una capa dieléctrica de conformación 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 orificios formados de este modo y que se extienden hasta el sustrato recubierto o “núcleo” se denominan comúnmente como “vías ciegas”. En una realización, el elemento conductor estructural es una lámina de metal que contiene orificios de paso continuos o “vías de paso” que se extienden desde una superficie principal hasta la superficie principal opuesta. Cuando el material dieléctrico se aplica electroforéticamente, el material dieléctrico se deposita a un espesor uniforme sobre la superficie del elemento conductor y las paredes del orificio. Se ha encontrado, sin embargo, que los materiales dieléctricos depositados electroforéticamente sugeridos por esta referencia pueden ser inflamables y por lo tanto no satisfacen los requisitos típicos de retardo de la llama.

Las patentes de EE.UU. 5.224.265 y 5.232.548 dan a conocer unos procedimientos de fabricación de estructuras de cableado de película delgada de múltiples capas para uso en los 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 da a conocer un procedimiento de fabricación de capas de núcleo de metal para una placa de circuitos de múltiples capas. Los dieléctricos adecuados incluyen recubrimientos poliméricos conformables depositables por vapor. El procedimiento usa unos núcleos de metal sólidos perforados y la referencia describe, en general, la circuitización del sustrato.

La patente de los Estados Unidos con n.º 4.601.916 sugiere que, a pesar de que la electrodeposición de un recubrimiento aislante directamente a las porciones de pared de metal de los orificios puede crear una película uniforme de resina sobre las paredes de orificio sin producir un adelgazamiento del recubrimiento en los bordes de arriba y de debajo de los orificios, los subsiguientes depósitos de metal no se adherirían a las paredes de orificio y, además, que las propiedades de aislamiento eléctrico fueron poco adecuadas. Por lo tanto, la referencia se dirige a un procedimiento mejorado para formar unos orificios pasantes recubiertos... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para formar unas vías metalizadas que se extienden hasta un sustrato que comprende las siguientes etapas:

(I) formar un recubrimiento dieléctrico de conformación sobre un sustrato electroconductor aplicando de manera electroforética una composición de recubrimiento electrodepositable sobre todas las superficies expuestas del sustrato, comprendiendo dicha composición de recubrimiento electrodepositable una fase resinosa dispersada en una fase acuosa, comprendiendo dicha fase resinosa:

(a) una resina que contiene grupo iónico que contiene hidrógeno activo no gelificada, y

(b) un agente de curado reactivo con los hidrógenos activos de la resina (a) ,

teniendo dicha fase resinosa un contenido de halógeno unido de forma covalente de por lo menos un 1 por ciento en peso en base al peso total de los sólidos de resina presentes en dicha fase resinosa,

(II) exponer una o más secciones del sustrato mediante la ablación de una superficie del recubrimiento dieléctrico de conformación en un patrón predeterminado;

(III) formar unas vías metalizadas que se extienden hasta el sustrato aplicando una capa de metal a todas las superficies.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el sustrato comprende un metal que está seleccionado de hoja de cobre perforada, una aleación de hierro–níquel y combinaciones de los mismos.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el recubrimiento dieléctrico de conformación se calienta a una temperatura y durante un tiempo suficiente para curar el recubrimiento dieléctrico antes o después de la etapa (II) .

4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el recubrimiento dieléctrico curado pasa las pruebas de resistencia a la llama de acuerdo con la norma IPC–TM–350 y tiene una constante dieléctrica de no más de 3, 50.

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que en el recubrimiento dieléctrico curado tiene un factor de pérdida dieléctrica de no más de 0, 01.

6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la fase resinosa de la composición de recubrimiento electrodepositable tiene un contenido de halógeno unido de forma covalente que varía de un 1 a un 50 por ciento en peso en base al peso de los sólidos de resina totales presentes en la fase resinosa.

7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende la etapa (IV) aplicar una capa fotosensible resinosa a la capa de metal de la etapa (III) .

8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el recubrimiento dieléctrico curado tiene un espesor de película de no más de 25 micrómetros.

9. Un procedimiento para fabricar un montaje de circuitos que comprende las siguientes etapas:

(I) proporcionar un núcleo electroconductor

(II) formar un recubrimiento dieléctrico de conformación aplicando de manera electroforética una composición de recubrimiento electrodepositable sobre todas las superficies expuestas del núcleo, comprendiendo dicha composición de recubrimiento electrodepositable una fase resinosa dispersada en una fase acuosa, comprendiendo dicha fase resinosa:

(a) una resina que contiene grupo de sal iónica que contiene grupo iónico no gelificada; y

(b) un agente de curado reactivo con los hidrógenos activos de la resina (a) ,

teniendo dicha fase resinosa un contenido de halógeno unido de forma covalente de por lo menos un 1 por ciento en peso en base al peso total de los sólidos de resina presentes en dicha fase resinosa;

(III) exponer una sección del núcleo mediante la ablación de una superficie del recubrimiento dieléctrico de conformación en un patrón predeterminado;

(IV) formar unas vías metalizadas que se extienden hasta el núcleo aplicando una capa de metal a todas las superficies; y

(V) aplicar una capa fotosensible resinosa a la capa de metal.

10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el núcleo es un núcleo de metal que está seleccionado de hoja de cobre perforada, una aleación de hierro–níquel y combinaciones de los mismos.

11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el núcleo de metal comprende una hoja de cobre perforada.

12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el núcleo de metal comprende una aleación de hierro–níquel.

13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la resina (a) comprende un polímero derivado de por lo menos uno de un polímero de poliepóxido y un polímero acrílico.

14. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, en el que la resina (a) comprende grupos de sal catiónica que están seleccionados de grupos de sal de amina y/o grupos de sal de onio.

15. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la resina (a) tiene un contenido de halógeno unido de forma covalente que varía de un 1 a un 50 por ciento en peso en base al peso total de los sólidos de resina presentes en la resina (a) .

16. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el contenido de halógeno unido de forma covalente de la resina (a) se deriva de un fenol polihídrico halogenado que está seleccionado de por lo menos uno de fenol polihídrico clorado y fenol polihídrico bromado.

17. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el contenido de halógeno unido de forma covalente presente en la resina (a) se deriva del tetrabromobisfenol A.

18. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el agente de curado (b) está seleccionado de por lo menos uno de un poliisocianato bloqueado y una resina de aminoplasto.

19. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el agente de curado (b) tiene un contenido de halógeno unido de forma covalente que varía de un 1 a un 50 por ciento en peso en base al peso total de los sólidos de resina presentes en el agente de curado (b) .

20. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el contenido de halógeno unido de forma covalente de la fase resinosa de la composición de recubrimiento electrodepositable se deriva por lo menos en parte de un componente (c) que es diferente de y se encuentra presente además de la resina (a) y el agente de curado (b) .

21. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 20, en el que el componente (c) comprende un compuesto que contiene halógeno unido de forma covalente que está seleccionado del grupo que consiste en poliolefina halogenada, éster de fosfato halogenado, fenol halogenado y mezclas de los mismos.

22. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que las composiciones de recubrimiento electrodepositables comprenden además un modificador de reología.

23. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 22, en el que el modificador de reología comprende una dispersión de microgel catiónico que se prepara dispersando en un medio acuoso una mezcla de un producto de reacción de amina–poliepóxido catiónico que contiene grupos amina que están seleccionados del grupo que consiste en grupos amina primarios, grupos amina secundarios y mezclas de los mismos y un agente de reticulación de poliepóxido, y calentando dicha mezcla hasta una temperatura suficiente para reticular la mezcla para formar dicha dispersión de microgel catiónico.

24. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 23, en el que antes de la etapa III, dicho recubrimiento de conformación se calienta hasta una temperatura y durante un tiempo suficiente para curar dicho recubrimiento.

25. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 24, en el que dicho recubrimiento de conformación curado tiene una constante dieléctrica de menos de, o igual a, 3, 50.

26. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 24, en el que dicho recubrimiento de conformación curado pasa las pruebas de resistencia a la llama de acuerdo con la norma IPC–TM–650.

27. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 25, en el que dicho recubrimiento de conformación curado tiene un espesor de película seca de menos de, o igual a, 25 micrómetros.

28. Un procedimiento para fabricar un montaje de circuitos que comprende las siguientes etapas:

(I) proporcionar un núcleo electroconductor;

(II) proporcionar una capa fotoprotectora en unas ubicaciones predeterminadas sobre la superficie del núcleo;

(III) aplicar de manera electroforética una composición de recubrimiento electrodepositable por encima del núcleo de la etapa (II) , en el que dicha composición de recubrimiento se deposita de manera electroforética por encima de todas las superficies del núcleo excepto en las ubicaciones que tienen la capa fotoprotectora sobre el mismo, comprendiendo dicha composición de recubrimiento electrodepositable una fase resinosa dispersada en una fase acuosa, comprendiendo dicha fase resinosa:

(a) una resina que contiene grupo de sal iónica que contiene grupo iónico no gelificada; y

(b) un agente de curado reactivo con los hidrógenos activos de la resina (a) ,

teniendo dicha fase resinosa un contenido de halógeno unido de forma covalente de por lo menos un 1 por ciento en peso en base al peso total de los sólidos de resina presentes en dicha fase resinosa;

(IV) formar una capa dieléctrica curada de conformación por encima de todas las superficies del núcleo excepto en las ubicaciones que tienen la capa fotoprotectora sobre el mismo curando la composición de recubrimiento aplicada de manera electroforética;

(V) retirar dicha capa fotoprotectora para formar un montaje de circuitos que tiene unas vías que se extienden hasta dicho núcleo en las ubicaciones anteriormente cubiertas con dicha capa protectora; y

(VI) opcionalmente, formar unas vías metalizadas que se extienden hasta dicho núcleo aplicando una capa de metal a todas las superficies del montaje de circuitos de la etapa (V) .

29. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 28, en el que antes de la provisión de la capa fotoprotectora en la etapa (II) en unas ubicaciones predeterminadas sobre la superficie del núcleo, una capa de metal de cobre se aplica al núcleo.

30. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 29, en el que el núcleo se define como en cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12 y la composición de recubrimiento electrodepositable se define como en cualquiera de las reivindicaciones 13 a 21.

31. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 30, en el que dicho recubrimiento dieléctrico de conformación curado se define como en cualquiera de las reivindicaciones 4 y 27.

32. Un sustrato que tiene un recubrimiento dieléctrico de conformación formado sobre el mismo con unas vías metalizadas que se extienden hasta el sustrato que pueden obtenerse mediante el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1.

33. Un montaje de circuitos que pueden obtenerse mediante el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9.

34. Un montaje de circuitos que pueden obtenerse mediante el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 28.