Procedimiento de tratamiento de superficies metálicas.

Un proceso para el tratamiento de una superficie metálica, comprendiendo dicho proceso:

(a) la puesta en contacto de la superficie metálica con una composición promotora de adhesión comprendiendo: 1. un oxidante; 2. un ácido; 3. un inhibidor de corrosión; 4. opcionalmente, una fuente de iones de haluro; 5. opcionalmente, un polímero soluble en agua; y a continuación; (b) la puesta en contacto de la superficie metálica con una solución alcalina.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E99303256.

Solicitante: MACDERMID, INCORPORATED.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 245 FREIGHT STREET WATERBURY, CT 06702 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: FERRIER, DONALD, DURSO,FRANK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B32B15/08 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B32 PRODUCTOS ESTRATIFICADOS.B32B PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS CAPAS DE FORMA PLANA O NO PLANA, p. ej. CELULAR O EN NIDO DE ABEJA. › B32B 15/00 Productos estratificados compuestos esencialmente de metal. › de resina sintética.
  • C08J5/12 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08J PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS; TRATAMIENTO POSTERIOR NO CUBIERTO POR LAS SUBCLASES C08B, C08C, C08F, C08G o C08H (trabajo, p. ej. conformado, de plásticos B29). › C08J 5/00 Fabricación de artículos o modelado de materiales que contienen sustancias macromoleculares (fabricación de membranas semipermeables B01D 67/00 - B01D 71/00). › Unión de un material macromolecular preformado a uno igual a él o a otro material sólido tal como metal, vidrio, cuero, p. ej. utilizando adhesivos.
  • C09J11/02 C […] › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09J ADHESIVOS; ASPECTOS NO MECANICOS DE LOS PROCEDIMIENTOS DE PEGADO EN GENERAL; PROCEDIMIENTOS DE PEGADO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR; EMPLEO DE MATERIALES COMO ADHESIVOS (adhesivos quirúrgicos A61L 24/00; adhesivos a base de compuestos macromoleculares orgánicos no especificados utilizados como agentes ligantes en productos estratificados B32B; etiquetado sobre tejidos o materiales y objetos comparables, de superficie deformable, utilizando adhesivos y adhesivos termoactibables respectivamente B65C 5/02, B65C 5/04;  preparación de cola o gelatina C09H; etiquetas, fichas o medios análogos de identificación o de indicación G09F 3/10). › C09J 11/00 Características de los adhesivos no previstas en el grupo C09J 9/00, p. ej. aditivos. › Aditivos no macromoleculares.
  • C09J201/00 C09J […] › Adhesivos a base de compuestos macromoleculares no especificados.
  • C09J5/00 C09J […] › Procedimientos de pegado en general; Procedimientos de pegado no previstos en otro lugar , p.ej. relativos a la imprimación.
  • C23C22/40 C […] › C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL.C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (aplicación de líquidos o de otros materiales fluidos sobre las superficies, en general B05; fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; mecanizado del metal por acción de una fuerte concentración de corriente eléctrica sobre un objeto por medio de un electrodo B23H; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; pinturas, barnices, lacas C09D; esmaltado o vidriado de metales C23D; medios para impedir la corrosión de materiales metálicos, las incrustaciones, en general C23F; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04; detalles de aparatos de sonda de barrido, en general G01Q; fabricación de dispositivos semiconductores H01L; fabricación de circuitos impresos H05K). › C23C 22/00 Tratamiento químico de la superficie de materiales metálicos por reacción de la superficie con un medio reactivo quedando productos de reacción del material de la superficie en el revestimiento, p. ej. revestimiento por conversión, pasivación de metales (pinturas primarias reactivas C09D 5/12). › que contienen molibdatos, tungstatos o vanadatos.
  • C23C22/48 C23C 22/00 […] › que no contienen ni fosfatos, ni compuestos del cromo hexavalente, ni fluoruros o fluoruros complejos, molibdatos, tungstatos, vanadatos u oxalatos.
  • C23C22/52 C23C 22/00 […] › Tratamiento del cobre o aleaciones a base de cobre.
  • C23C22/60 C23C 22/00 […] › por medio de soluciones acuosas alcalinas de un pH > 8.
  • C23C22/63 C23C 22/00 […] › Tratamiento del cobre o aleaciones a base de cobre.
  • C23C22/73 C23C 22/00 […] › caracterizado por el proceso.
  • C23F1/18 C23 […] › C23F LEVANTAMIENTO NO MECANICO DE MATERIAL METALICO DE LAS SUPERFICIES (trabajo del metal por electroerosión B23H; despulido por calentamiento a la llama B23K 7/00; trabajo del metal por láser B23K 26/00 ); MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS; MEDIOS PARA IMPEDIR LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL (tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F ); PROCESOS EN MULTIPLES ETAPAS PARA EL TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DE MATERIALES METALICOS UTILIZANDO AL MENOS UN PROCESO CUBIERTO POR LA CLASE C23 Y AL MENOS UN PROCESO CUBIERTO BIEN POR LA SUBCLASE C21D   BIEN POR LA SUBCLASE C22F O POR LA CLASE C25. › C23F 1/00 Decapado de materiales metálicos por medios químicos. › para el cobre o sus aleaciones.
  • H05K3/38 SECCION H — ELECTRICIDAD.H05 TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.H05K CIRCUITOS IMPRESOS; ENVOLTURAS O DETALLES DE REALIZACION DE APARATOS ELECTRICOS; FABRICACION DE CONJUNTOS DE COMPONENTES ELECTRICOS (detalles de instrumentos o detalles comparables de otros aparatos no previstos en otro lugar G12B; circuitos de película delgada o de película gruesa H01L 27/01, H01L 27/13; medios no impresos para realizar conexiones con o entre circuitos impresos H01R; envolturas o detalles de realización de tipos particulares de aparatos, ver las subclases apropiadas; procedimientos que sólo comprenden una técnica prevista en otro lugar, p. ej. calefacción, pulverización, ver la subclase apropiada). › H05K 3/00 Aparatos o procedimientos para la fabricación de circuitos impresos (producción por vía fotomecánica de superficies texturadas, materiales a este efecto o sus originales, aparellajes especialmente adaptados a este efecto, en general G03F; que implican la fabricación de dispositivos semiconductores H01L). › Mejoramiento de la adherencia entre el sustrato aislante y el metal.
  • H05K3/46 H05K 3/00 […] › Fabricación de circuitos multicapas.

PDF original: ES-2297911_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento de tratamiento de superficies metálicas.

Esta invención está relacionada con una mejora en el proceso que proporciona integridad a la capa interna en una construcción de placa de circuito impreso multicapa, por medio de la utilización de una composición de tratamiento con peróxido acídico conteniendo también un inhibidor de corrosión, siendo preferible la inclusión de una fuente de iones de haluro y la inclusión opcional de polímeros solubles en agua. En particular, la presente invención está relacionada con la utilización de un tratamiento con solución alcalina después del tratamiento con peróxido acídico para el tratamiento de superficies metálicas en la construcción de una placa de circuito impreso multicapa.

Los circuitos impresos conteniendo una o más capas internas de circuitería son ampliamente utilizados hoy en día, debido al aumento en la demanda de un tamaño y peso cada vez menores de los dispositivos electrónicos.

En la fabricación usual de un circuito impreso multicapa, en primer lugar son preparadas capas internas de circuitería impresas por medio de un proceso en el cual un material sustrato dieléctrico revestido con lámina de cobre es estampado con protector en la parte positiva de la imagen del dibujo de circuitería deseado, seguido de la corrosión de la parte de cobre expuesta. Al retirar el protector, permanece el dibujo deseado de circuitería de cobre.

Una o más capas internas de circuitería de cualquier tipo o tipos en particular de modelo de circuitería, así como capas internas de circuitería que podrían constituir planos de masa y planos de alimentación, son ensambladas en una circuitería multicapa por medio de la interposición de una o más capas de material sustrato dieléctrico parcialmente curado (llamadas capas "preg") entre las capas internas de circuitería, con el fin de formar un composite de capas internas de circuitería y material sustrato dieléctrico alternándose. El composite es sometido a continuación a calentamiento y presión, con el fin de curar el material sustrato parcialmente curado y de conseguir la unión al mismo de las capas internas de circuitería. El composite así curado presentará entonces un número de agujeros que lo atraviesan, perforados a través del mismo, que son metalizados a continuación para proporcionar un medio de interconexión conductiva entre todas las capas de circuitería. Durante el proceso de metalización de los agujeros que lo atraviesan, los modelos de circuitería deseados usualmente se prepararán también sobre las capas externas opuestas del composite multicapa.

Un enfoque alternativo a la formación de una placa de circuito impreso multicapa es a través de técnicas de circuitería aditivas o laminadoras de superficie. Estas técnicas comienzan con un sustrato no conductivo, sobre el cual son situados aditivamente los elementos del circuito. Son conseguidas capas adicionales por medio de la aplicación repetida de un revestimiento estampable sobre la circuitería y colocando elementos de circuitería adicionales sobre el revestimiento estampable.

Se conoce desde hace tiempo que la fuerza de la unión adhesiva que se crea entre el metal de cobre de las capas internas de circuitería y las capas pre-preg curadas -u otros revestimientos no conductivos- en contacto con las mismas deja algo que desear, con el resultado de que el composite multicapa curado, o el revestimiento, es susceptible de deslaminación durante su subsiguiente procesado y/o utilización. Como respuesta a este problema, este campo ha desarrollado la técnica que consiste en formar sobre las superficies de cobre de las capas internas de circuitería (antes de ensamblarlas con las capas pre-preg en un composite multicapa) una capa de óxido de cobre, como por ejemplo por medio de oxidación química de las superficies de cobre. Los primeros esfuerzos en este sentido (llamados promotores de adhesión de "óxido negro") produjeron de alguna forma una mínima mejora en la unión de las capas internas de circuitería con las capas de sustrato dieléctrico en el circuito multicapa final, si se compara con la obtenida sin la utilización de óxido de cobre. Subsiguientes variaciones en la técnica de óxido negro incluyeron métodos en donde primeramente es producido un revestimiento de óxido negro sobre la superficie de cobre, seguido del tratamiento posterior del depósito de óxido negro con ácido sulfúrico al 15%, con el fin de producir un "óxido rojo" que sirve como el promotor de adhesión, conforme es revelado por A.G. Osborne "An Alternate Route to Red Oxide For Inner Layers", PC Fab. Agosto de 1984, así como variaciones que implican la formación directa del promotor de adhesión de óxido rojo, siendo obtenidos distintos grados de éxito. La mejora más notable en este campo es representada en las Patentes U.S. núms. 4.409.037 y 4.844.981 de Landau, que están relacionadas con óxidos formados tomando composiciones oxidantes relativamente bajas en cobre caústico/relativamente altas en clorita, y produciendo resultados sustancialmente mejores en cuanto a la adhesión de capa interna de circuitería.

Conforme es indicado anteriormente, el composite de circuito multicapa ensamblado y curado es proporcionado con agujeros que lo atraviesan, los cuales precisan a continuación de metalización, con el fin de servir como un medio para la interconexión conductiva de las capas de circuitería del circuito. La metalización de los agujeros perforados comprende las fases de eliminación por medio de tratamiento de plasma de resina en las superficies del agujero, activación catalítica, depósito de cobre no electrolítico, depósito de cobre electrolítico y similares. Muchos de estas fases del proceso comprenden la utilización de medios, tales como ácidos, que son capaces de disolver el revestimiento del promotor de adhesión de óxido de cobre sobre las partes de la capa interna de circuitería expuestas en el agujero perforado o cerca del mismo. Esta disolución localizada del óxido de cobre, que es evidenciada por la formación alrededor del agujero perforado de un anillo o halo rosado (debido al color rosa del metal de cobre subyacente, expuesto de esta forma) pueden llevar, a su vez, a la deslaminación localizada en el circuito multicapa.

Los profesionales en este campo están al tanto de este fenómeno de "anillo rosado" y se ha invertido un gran esfuerzo buscando el llegar a un proceso de fabricación de circuito impreso multicapa que no sea susceptible a tal deslaminación localizada. Uno de los enfoques sugeridos ha sido el proporcionar el óxido de cobre promotor de adhesión como un revestimiento grueso, con el fin de retardar su disolución durante el procesado subsiguiente, simplemente en virtud del volumen total de óxido de cobre presente. Sin embargo, esto ha resultado ser esencialmente contraproducente, debido a que el revestimiento más grueso de óxido de por sí es inherentemente menos efectivo como un promotor de adhesión. Otras sugerencias relacionadas con la optimización de las condiciones de presión/curación del ensamblaje del composite multicapa han tenido únicamente un éxito limitado.

Otros enfoques en relación con este problema comprenden el tratamiento posterior del revestimiento promotor de adhesión de óxido de cobre con anterioridad al ensamblaje de las capas internas de circuitería con las capas pre-preg en un composite multicapa. Por ejemplo, la patente U.S. nº 4.775.444 de Cordani revela un proceso en el que las superficies de cobre de las capas internas de circuitería son proporcionadas primeramente con un revestimiento de óxido de cobre y, a continuación, son puestas en contacto con una solución acuosa de ácido crómico previamente a que las capas internas de circuitería sean incorporadas al ensamblaje multicapa. El tratamiento sirve para estabilizar y/o proteger el revestimiento de óxido de cobre de disolución en el medio acídico que se encuentra en las siguientes fases del procesado (e.g., metalización de los agujeros perforados) , minimizando de esta forma las posibilidades de aparición de anillo rosado/deslaminación.

La patente U.S. nº 4.642.161 de Akahoshi et al., la patente U.S. nº 4.902.551 de Nakaso et al. y la patente U.S. nº 4.981.560 de Kajihara et al., y un número de referencias aquí citadas, están relacionadas con procesos en los cuales las superficies de cobre de las capas internas de circuitería -previamente a la incorporación de las capas internas de circuitería al ensamblaje del circuito multicapa- son tratadas en primer lugar con el fin de proporcionar un revestimiento de superficie de óxido de cobre promotor de adhesión. El óxido de cobre así formado es reducido a continuación a cobre metálico, utilizando unos determinados... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un proceso para el tratamiento de una superficie metálica, comprendiendo dicho proceso:

(a) la puesta en contacto de la superficie metálica con una composición promotora de adhesión comprendiendo:

1. un oxidante;

2. un ácido;

3. un inhibidor de corrosión;

4. opcionalmente, una fuente de iones de haluro;

5. opcionalmente, un polímero soluble en agua; y a continuación;

(b) la puesta en contacto de la superficie metálica con una solución alcalina.

2. El proceso, conforme a la reivindicación 1, en donde el oxidante es seleccionado de entre el grupo consistente en peróxido de hidrógeno y persulfatos.

3. El proceso, conforme a la reivindicación 1, en donde el ácido es un ácido mineral.

4. El proceso, conforme a la reivindicación 1, en donde el inhibidor de corrosión es seleccionado de entre el grupo consistente en triazoles, benzotriazoles, imidazoles, benzimidazoles, tetrazoles y mezclas de los anteriores.

5. El proceso, conforme a la reivindicación 1, en donde el polímero soluble en agua es seleccionado de entre el grupo consistente en polímeros de óxido de etileno, copolímeros de óxido de etileno-óxido de propileno, glicoles de polietileno, glicoles de polipropileno, alcoholes de polivinilo y mezclas de los anteriores.

6. El proceso, conforme a la reivindicación 5, en donde la superficie metálica comprende cobre.

7. El proceso, conforme a la reivindicación 1, en donde la superficie metálica comprende cobre.

8. El proceso, conforme a la reivindicación 6, en donde el oxidante es seleccionado de entre el grupo consistente en peróxido de hidrógeno y persulfatos.

9. El proceso, conforme a la reivindicación 6, en donde el inhibidor de corrosión es seleccionado de entre el grupo consistente en triazoles, benzimidazoles, tetrazoles y mezclas de los anteriores.

10. El proceso, conforme a la reivindicación 9, en donde el ácido es un ácido mineral.

11. El proceso, conforme a la reivindicación 10, en donde el polímero soluble en agua es seleccionado de entre el grupo consistente en polímeros de óxido de etileno, copolímeros de óxido de etileno-óxido de propileno, glicoles de polietileno, glicoles de polipropileno, alcoholes de polivinilo y mezclas de los anteriores.

12. El proceso, conforme a la reivindicación 10, en donde la fuente de iones de haluro es seleccionada de entre el grupo consistente en sales de haluro de metal alcalino y sales de oxohaluro.

13. El proceso, conforme a la reivindicación 10, en donde la fuente de iones de haluro es una fuente de iones de cloruro.

14. El proceso, conforme a la reivindicación 11, en donde la fuente de iones de haluro es una fuente de iones de cloruro.

15. El proceso de la reivindicación 1, en donde dicha solución alcalina es una solución acuosa de, al menos, un compuesto seleccionado de entre el grupo consistente en hidróxidos de metal alcalino, carbonatos de metal alcalino, fosfatos de metal alcalino, aminas y mezclas de los mismos.

16. El proceso de la reivindicación 15, en donde dicho compuesto es un hidróxido de metal alcalino seleccionado de entre el grupo consistente en hidróxido sódico e hidróxido de potasio.

17. El proceso de la reivindicación 15, en donde dicho compuesto es un carbonato de metal alcalino seleccionado de entre el grupo consistente en carbonato sódico y carbonato de potasio.

18. El proceso de la reivindicación 15, en donde dicho compuesto es un fosfato de metal alcalino seleccionado de entre el grupo consistente en fosfato sódico y fosfato de potasio.

19. Un proceso para unir una superficie metálica a una capa polimérica, comprendiendo dicho proceso:

(a) la puesta en contacto de la superficie metálica con una composición promotora de adhesión comprendiendo:

1. un oxidante;

2. un ácido; y

3. un inhibidor de corrosión; a continuación

(b) la puesta en contacto de la superficie metálica con una solución alcalina; y a continuación

(c) la unión de la capa polimérica con la superficie metálica.

20. Un proceso, conforme a la reivindicación 19, en donde la composición promotora de adhesión comprende también un aditivo seleccionado de entre el grupo consistente en una fuente de iones de haluro, un polímero soluble en agua y mezclas de los anteriores.


 

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