專利名稱：在銅表面上制造圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在銅或銅合金的表面上形成圖像或圖案的方 法。尤其是本發(fā)明涉及在已經(jīng)被處理以改善液滴噴射技術(shù)的分辨 率的銅或銅合金表面上用液滴噴射技術(shù)形成此圖案。本方法特別 適于形成印刷電^各。
背景技術(shù)：
由壓電法、熱噴射法或連續(xù)液滴噴射技術(shù)代表的液滴噴射技 術(shù)已經(jīng)公知用于普通印刷和圖像生成很長時間了。然而，這些技 術(shù)在印刷電路或半導(dǎo)體的成像上的應(yīng)用是很近的事。在這點(diǎn)上，
近來的嘗試在U.S. 6，861，377和U.S. 2005/0095356 Al中進(jìn)行了說 明，每一個教示在此全部并入作為參考。
應(yīng)用液滴噴射技術(shù)形成電路部件需要一些分辨率目標(biāo)達(dá)到微 米或亞微米范圍的非常精細(xì)的分辨率。這些分辨率目標(biāo)已經(jīng)難于 匹配當(dāng)前的液滴噴射技術(shù)和設(shè)備。因此，已經(jīng)付出實(shí)質(zhì)的努力以 改善這些技術(shù)的分辨率，特別在形成電子電路必須的銅表面上。
多種變量已知能影響液滴噴射技術(shù)的分辨率，其包括印刷 頭設(shè)計(jì)、液滴尺寸、驅(qū)動印刷頭的軟件、印刷頭對要印刷的表面 的緊密度和被印刷的液體的特性。已經(jīng)研究過每個前述因素用以 嘗試獲得最大分辨率。然而，用這些技術(shù)形成電子電路中的分辨 率目標(biāo)不能令人滿意。
本發(fā)明的一個目的是提供一種方法，當(dāng)在銅或銅合金表面上印刷時，可改善液滴噴射技術(shù)的分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
在此，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)如果優(yōu)選微蝕刻銅或銅合金的表面，然后 在銅表面上印刷之前，用能夠降低銅表面的表面能或能夠使銅表 面更疏水的有機(jī)物質(zhì)處理，那么可改善后來的印刷的分辨率。因
此，公開了用于在含銅的表面上印刷的方法，此方法包括
1. 非強(qiáng)制選擇地，但是優(yōu)選，將表面與微蝕刻劑接觸；
2. 將表面與能夠降低銅表面的表面能或能夠使銅表面更疏水 的有機(jī)物質(zhì)的水溶液接觸；和
3. 用液滴噴射裝置在表面上印刷。
本發(fā)明包含 一 種用于在含銅的表面上印刷的方法，所述方法 包含
1. 非強(qiáng)制選擇地，但是優(yōu)選，將表面與微蝕刻劑接觸；
2. 將表面與能夠降低銅表面的表面能或能夠使銅表面更疏水 的有機(jī)物質(zhì)的水溶液4妄觸；和而后
3. 用液滴噴射裝置通過在表面上印刷墨水或有機(jī)抗蝕劑而在 表面上產(chǎn)生圖像。
通常，用于本發(fā)明的銅或銅合金表面包含用于印刷電路板生 產(chǎn)的覆銅蕩層壓板。這些層壓板通常具有環(huán)氧、聚酰胺或其他類 似樹脂的固化芯材(有時用玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng))，而銅箔層壓在芯材的相 對兩側(cè)上。此覆銅箔層壓板公知用于印刷電路的制造。層壓板可 以是剛性的或撓性的。
非強(qiáng)制選擇地，但是優(yōu)選，將銅表面微蝕刻以在微尺度上粗 化表面。微蝕刻劑通常是在印刷電路領(lǐng)域公知的。可用于本發(fā)明 的典型的微蝕刻劑包括過氧化氫和硫酸的水溶液或過硫酸鈉或過硫酸銨與硫酸的水溶液。微蝕刻劑的典型濃度為(i)過氧化氫10~ 100g/l、 (ii)過碌L酸鈉25 ~ 250g/l和(iii)石克酸50 ~ 250g/l。也可應(yīng)用 其他已知的^t蝕刻劑。
依據(jù)本發(fā)明，銅表面與能夠降低銅表面的表面能或能夠使銅 表面更疏水的有機(jī)物質(zhì)的水溶液接觸。優(yōu)選有機(jī)物質(zhì)可以選自由 脂肪酸、樹脂酸和其混合物組成的組中。優(yōu)選的脂肪酸包括妥爾 油。優(yōu)選的樹脂酸包括由諸如松香酸的松木樹脂得到的酸。這些 脂肪酸和/或樹脂酸溶于水中，將此溶液用于在印刷前涂布銅表面。 優(yōu)選以0.05 ~ 2.0g/l的濃度將有機(jī)表面溶于水中。優(yōu)選將有機(jī)物質(zhì) 的水溶液的pH調(diào)節(jié)至7~ 14。在溶液中可包括多于一種有機(jī)物質(zhì)。 也可以將有機(jī)溶劑和有機(jī)的或無機(jī)的堿和酸添加到水溶液中。
可通過浸入、噴霧或溢流使銅表面與有機(jī)物質(zhì)的水溶液接觸。 優(yōu)選接觸時間為15~30秒。接觸溫度優(yōu)選為室溫至170°F。 一旦 表面與有機(jī)物質(zhì)接觸，其優(yōu)選用去離子水沖洗并鼓風(fēng)干燥。此時， 隨時可在表面上印刷。
應(yīng)用的印刷方法是液滴噴射技術(shù)，如壓電法、熱噴射法或連 續(xù)液滴噴射。這些方法有時共同被稱為噴墨印刷。對于這些不同 的印刷技術(shù)的討論，讀者可參考美國第6,715,871號和第6,754,551 號專利，其每一個教示在此全部并入作為參考。還可參考公開的 美國第2005/0003645 Al號和第2005/0112906 Al號專利申請，其 每一個教示在此全部并入作為參考。
發(fā)明人在此優(yōu)選壓電印刷技術(shù)，這利用MacDermid Colorspan， Inc.的印刷才幾，型號為Display Maker 72 UVR。用于上述型號的印 刷頭為壓電噴墨頭，規(guī)格如下Ricoh Gen 3E1M96 Channel 30 pL 滴體積，在80°C和20KHZ下操作，標(biāo)稱分辨率為600DPI。
可將噴墨打印機(jī)用于在表面上印刷墨水或有機(jī)抗蝕劑。墨水 或有機(jī)抗蝕劑可以是熱固化或?qū)α鞴袒愋?，或者可以是光敏的并且用光化學(xué)輻射如紫外光固化。發(fā)明人在此優(yōu)選紫外光可固化 有機(jī)抗蝕劑。在任何情況下，待印刷的墨水或有機(jī)抗蝕劑優(yōu)選在
操作溫度下具有5~ 15厘泊的粘度。
發(fā)明人在此優(yōu)選用包含低聚物、單體和光引發(fā)劑的有機(jī)抗蝕 劑印刷。
典型的低聚物包括聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、環(huán)氧丙 烯酸酯和酸性丙歸酸酯。典型的單體包括單官能丙烯酸酯或多官能丙烯酸酯，如丙烯 酸異冰片酯、二丙烯酸二縮三丙二醇酯、乙氧基化三羥曱基丙烯 三丙烯酸酯和酸性酯。
可用的光引發(fā)劑包括苯乙酮如2-千基-2-2(二曱氨基)-1-4-(4-嗎啉基)苯基-l-丁酮、2-二曱氧基-2-苯基苯乙酮，噻噸酮如異丙基 噻噸酮，和縮酮如芐基二曱基酮。在第6,322,952號、第6,475,702 和第6，136，507號美國專利中公開了典型的光敏有機(jī)抗蝕劑組合 物，其每一個教示在此全部并入。如果使用光敏有機(jī)抗蝕劑，通 常優(yōu)選將光化學(xué)輻射源，如紫外光，安裝到支撐印刷頭的支架上， 以使固化過程在液滴#皮印刷后的短時間內(nèi)發(fā)生。
發(fā)明人相信，在印刷之前，用本發(fā)明的方法處理銅表面可改 變銅表面的表面性質(zhì)，從而能使表面上具有較少散布的液滴的保 持度增強(qiáng)，從而提高分辨率。
具體實(shí)施例方式
下述實(shí)施例用以舉例說明但不作為限制 實(shí)施例1
取兩片覆銅箔層壓板。 一 片直接用MacDermid Colorspan型 Display Maker 72 UVR印刷機(jī)和有機(jī)光敏抗蝕劑印刷成線和空間圖 案，其中所述抗蝕劑包含成分 重量百分比
Genomer 1122① 17.39
Sartomer SR454② 10.43
Sartomer SR306② 17.43
Sartomer SR506② 20.83
Sartomer CD9050② 9.57
Sartomer CN147② 13.51
Irgacure 369③ 1.74
Irgacure 907③ 6,96
Speedcure ITX④ 1.74
結(jié)晶紫染料 0.40
1. 購自Rahn USA Corp.
2. 購自 Sartomer Company
3. 購自Ciba-Geigy Company
4. 購自Aceto Chemical Corp.
分辨率通過顯微鏡肉眼檢視確定約為15mil。圖l是在第一片 銅表面上的印刷線的顯^f鼓照片。
第二片覆銅箔層壓板在用與第一片相同的裝置和有機(jī)抗蝕劑 以相同的方式在其上印刷前，先用下述方法處理
1. 在90T下，25g/l過氧化氫和100g/l硫酸的水溶液中微蝕 刻2分鐘。
2. 用去離子水沖洗。
3. 浸入pH為12的0.5g/l妥爾油水溶液中。
4. 用去離子水沖洗。
5. 鼓風(fēng)干燥。
分辨率通過顯微鏡肉眼檢視確定約為3mil。圖2是在第二片 銅表面上的印刷線的顯微照片。
權(quán)利要求
1. 一種在含銅的表面上印刷的方法，所述方法包含a. 將該表面與包含從由脂肪酸、樹脂酸和前述酸的混合物構(gòu)成的組中選出的有機(jī)物質(zhì)的水溶液接觸，和然后b. 在該表面上用液滴噴射裝置印刷墨水或有機(jī)抗蝕劑。
2. 依據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該有機(jī)物質(zhì)包含妥爾油。
3. 依據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該墨水或有機(jī)抗蝕劑包含光敏 有機(jī)抗蝕劑。
4. 依據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中該有機(jī)抗蝕劑的粘度為5 ~ 15厘泊。
5. 依據(jù)權(quán)利要求1、 2、 3或4的任一項(xiàng)的方法，其中該表面在 與有機(jī)防銹劑水溶液接觸之前先與微蝕刻劑接觸。
6. 依據(jù)權(quán)利要求1、 2、 3或4的任一項(xiàng)的方法，其中該液滴噴射裝置包含安裝在可移動支架上的印刷頭，并且其中該印刷頭是 從由壓電印刷頭、熱噴射印刷頭和連續(xù)液滴噴射印刷頭構(gòu)成的組 中選出的。
7. 依據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中光化學(xué)輻射源也安裝在該可移 動支架上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在銅表面上制造圖案的方法，描述了具有增加的分辨率的用液滴噴射印刷裝置在銅或銅合金表面上印刷墨水或有機(jī)抗蝕劑的方法。增加的分辨率通過在銅表面上印刷之前，優(yōu)選首先微蝕刻表面，而后用能降低銅表面的表面能或能使銅表面更疏水的有機(jī)物質(zhì)處理銅表面來達(dá)到。此方法可用于制造電子電路。
文檔編號B05D7/14GK101415502SQ200780011708
公開日2009年4月22日 申請日期2007年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月5日
發(fā)明者史蒂文·A·卡斯塔爾迪, 安德魯·M·克羅爾, 戴維·薩沃西卡 申請人:麥克德米德有限公司