專利名稱：除去和/或施加導(dǎo)電材料的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明基于從其上設(shè)置有覆蓋導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的蝕刻掩模的印刷電路板(PL)上除去導(dǎo)電材料(KU)的方法。
我們熟知的化學(xué)蝕刻印刷電路板，通過向銅層提供蝕刻掩模，并化學(xué)蝕刻去掉無蝕刻掩模的部分而制成。缺點(diǎn)例如有，從環(huán)保立場看此外，由于化學(xué)液富含銅，當(dāng)已用過液體時，不能再使之變純凈，或者，要用大量的能量和資源才能使之變純，而且，也難處理。
此外，為了使其性能適合特殊要求，我們熟知在金屬表面上電淀積金屬層。
本發(fā)明目的是提供一種施加導(dǎo)電材料到絕緣支承體上或從后者上將其電除去的方法。用獨(dú)立權(quán)利要求中公開的發(fā)明實(shí)現(xiàn)該目的。在從屬權(quán)利要求中能找到本發(fā)明的有益的發(fā)展。
本發(fā)明從其上設(shè)置有覆蓋導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的蝕刻掩模的印刷電路板除去導(dǎo)電材料的方法，其中，要求的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)允許形成不粘接的區(qū)域，其特征是，進(jìn)行以下步驟(a)將印刷電路板與電極一起放入電解液中，(b)將合適的不同電位的電壓加到印刷電路板的電極上，和(c)從印刷電路板上去除導(dǎo)電材料。
這種情況下的優(yōu)點(diǎn)是，不用化學(xué)方式，而用電解進(jìn)行蝕刻。導(dǎo)電材料最好是銅，而且，用陰極與陽極之間的電位差從板上將之除去，并淀積在陰極上。用電解液，在構(gòu)成陽極的板與構(gòu)成陰極的電極之間形成電連接。電連接應(yīng)理解成不同電位引起在電解液中Cu和So4離子遷移，因此，它們到達(dá)負(fù)電荷的陰極。電解液例如是硫酸銅水溶液。
此外，本方法的特征是，印刷電路板穿過只含電解液和電極的第一區(qū)，而且，印刷電路板穿過第二區(qū)，第二區(qū)中除電解液和電極外，包含與印刷電路板同電位的電刷，以及，通過第二區(qū)時，整個印刷電路板上構(gòu)成大面積的電接觸。
穿過兩個區(qū)域的優(yōu)點(diǎn)是，在第一區(qū)中除去大面積上的銅，在第二區(qū)中，除去以島形形成的殘留物。島形應(yīng)理解成不是所有的銅都已除去。當(dāng)不與正電壓直接接觸時，該島狀物不會這樣被去除。當(dāng)穿過有電刷的第二區(qū)，這會再次是可能的，但是，由于電刷的硬毛把正電壓輸送給島狀物表面，因此，在陽極與陰極之間再次出現(xiàn)電位差，之后，能除去島區(qū)。電刷的硬毛應(yīng)該用耐化學(xué)府蝕性極好的材料制造，以保證良好的接觸和長壽命。
此外，該方法的特征可是，印刷電路板最初放在電解液外邊，在蝕刻進(jìn)行過程中進(jìn)入蝕刻槽中，和／或在電極與印刷電路板之間插入絕緣層，因此，在電極與印刷電路板之間獲得較寬的區(qū)域。
而且，該方法的特征可是，線狀電極移過印刷電路板一個短距離，在印刷電路板上形成移動蝕刻區(qū)。
優(yōu)點(diǎn)是，不用電刷也形成較寬的區(qū)域。較寬的區(qū)域在大面積上在特定點(diǎn)產(chǎn)生電位差，因此，實(shí)質(zhì)上防止在此形成島狀。如果把電極設(shè)計(jì)成棒形，也能得到相同的結(jié)果。這種情況下，還增加了特定區(qū)域的電位差，因此，除去了銅。
用該方法制成的印刷電路板的特征是，印刷電路板上留下了被蝕刻掩模覆蓋的導(dǎo)電材料。
給其上繪有導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的印刷電路板上施加導(dǎo)電材料的方法的特征是，電刷和電極放入電解液中，并給電刷和電極加不同電位，預(yù)先接種過的印刷電路板沿電刷下面移動并與電刷直接接觸，把導(dǎo)電材料加到印刷電路板上。
電極最好設(shè)計(jì)成銅電極，并構(gòu)成陽極，由于加正電壓。電刷加負(fù)電壓，構(gòu)成陰極。板用鈀接種，即，按該方式對被銅覆蓋的導(dǎo)體印刷線活化。如果現(xiàn)在經(jīng)過電刷把電壓加到用鈀接種過的表面，離子本身從陽極移出并注入用鈀接種過的表面，這表明銅導(dǎo)體印刷線層是如何得到的。由于板通過大量的電刷并始終使電刷與導(dǎo)體印刷線接觸的結(jié)果，離子按銅導(dǎo)體印刷線方向從正陽極不斷流出并淀積于此。其優(yōu)點(diǎn)是只使用確實(shí)需要的銅。
而且，該方法的特征可是，在從電解液中取出印刷電路板之后，電極與電刷的電位互換，導(dǎo)電材料從電刷返回到電極。
一方面，銅淀積到板上，也淀積在電刷上，另一方面，陽極與陰極的極性相反，保證按電極方向從電刷遷移出銅。
用本方法制成的印刷電路板的特征是，導(dǎo)電材料加到與繪制的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)對應(yīng)的那些位置上。
給預(yù)先活化過的印刷電路板施加和除去導(dǎo)電材料的本發(fā)明方法的特征是，(a)電刷和電極放到電解液中，電刷和電極加不同電位的電壓，印刷電路板沿電刷下面移動，并與電刷直接接觸，給印刷電路板加薄導(dǎo)電材料層，(b)電解液中的電極與印刷電路板之間沒有電刷，在無蝕刻掩模的那些位置上加厚導(dǎo)電層，(c)電刷和電極放入電解液中，不同電位的電壓加到電刷和電極上，印刷電路板沿電刷下面移動，并與電刷直接接觸，從印刷電路板除去薄的導(dǎo)電材料層。
按本發(fā)明的該方法用三個步驟進(jìn)行。首先，在印刷電路板上加厚度約為1-1．5μm的整個銅層。下一步驟中，對在無蝕刻掩模的那些表面上的銅，其是在該步驟的開始施加的，進(jìn)行約30-40μm的加強(qiáng)。最后一個步驟中，除去整個大面積上厚1-5μm的一層，這樣導(dǎo)體包括約30-40μm厚的多層，另外，在各個導(dǎo)體之間無其它導(dǎo)電材料。該方法的損耗較小，因?yàn)?，在板上或電極上均是銅。
用本方法制造的印刷電路板的特征是，導(dǎo)電材料加到與繪制的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)對應(yīng)的那些位置上。
用于從其上設(shè)置有覆蓋導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的蝕刻掩模的印刷電路板除去導(dǎo)體材料的本發(fā)明裝置，其特征是，電解液包含電極，它接到電壓源的第一端，并構(gòu)成陰極，印刷電路板與電壓源的第二端接觸，因此，印刷電路板構(gòu)成陽極。
此外，該裝置的特征可是，建立兩個區(qū)域。
該裝置的特征還可是，電極與印刷電路板之間的第一區(qū)只含電解液，電極與印刷電路板之間的第二區(qū)包含電解液里的電刷。
此外，該裝置可具有的特征是，電刷連接到電壓源的第二端，并設(shè)置了引導(dǎo)裝置，它沿電刷下面引導(dǎo)印刷電路板，使之與印刷電路板直接接觸。
其次，該裝置可具有的特征是，在電極與印刷電路板之間設(shè)置一絕緣層，使電極與印刷電路板之間形成較寬的區(qū)域。
該裝置還可有特征，電極設(shè)計(jì)成平面電極，圓形電極，或角形電極。
用于把導(dǎo)電材料加到有繪制或覆蓋其上的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的印刷電路板上的本發(fā)明裝置的特征是，電刷和電極設(shè)置在電解液中，不同電位的電壓，加到電刷和電極上，并設(shè)置有定向裝置，它把印刷電路板定向在電刷下面，使其與印刷電路板直接接觸。
給其上繪制有或覆蓋有導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的印刷電路板施加和除去導(dǎo)電材料的本發(fā)明裝置的特征是，(a)電解液含有與電壓源的第一端連接并構(gòu)成陽極的電極，電解液含有連接到電壓源的第二端并構(gòu)成陰極的電刷，(b)電解液中的電極與印刷電路板之間沒有設(shè)置電刷，和在無蝕刻掩模的那些位置外施加厚導(dǎo)電層，(c)電解液含連接到電壓源的第一端并構(gòu)成陰極的電極，電解液含連接到電壓源的第二端的并構(gòu)成陽極的電刷。
通過適當(dāng)構(gòu)造該布局也能防止蝕刻方法中的島成形，例如，只蝕刻掉島的外形并仔細(xì)地保留通常不起作用的島本身。因此，蝕刻區(qū)寬度可約為0．5至1mm。該方法的另一優(yōu)點(diǎn)是，所需電流較小，因此，所需電功率也較小。
以下參見附圖用一些示范實(shí)施例說明本發(fā)明。


圖1示出帶電刷的雙區(qū)技術(shù)，圖2示出陽極與陰極之間的絕緣層，圖3示出圓電極，圖4示出施加導(dǎo)電材料的電刷技術(shù)，圖5示出施加和除去導(dǎo)電材料的電刷技術(shù)。
圖1a示出作為陰極K連接到電壓-U的電極ELC。此外，它示出電刷B和板PL。板PL表示印刷電路板。電刷B和板PL連接到電壓+U，并構(gòu)成陽極A。陰極K和陽極A在電解液E中。此外，示出兩個區(qū)Z1和Z2，稍后說明它們。用滑動器S形成電壓源+U和板PL之間的接觸。也可用移動的電源線代替滑動器。方法實(shí)施如下。按方向R沿陰極K推板PL。板PL距離陰極K一個均勻距離。此時電位差和電解液E產(chǎn)生電解蝕刻。這就是說，除去沒被蝕刻掩模覆蓋的導(dǎo)體印刷線。
在相當(dāng)大的電極上電流分布不均勻會引起島形成，如圖1b所示。這就是說，除了少部分的銅層其余部分都已除去。由于滑動器S與小的殘留部分I不再接觸，因此，不再有任何電流流過，銅涂層不再會被完全除去。為此，在剩下的區(qū)1上，區(qū)2中一個或一個以上的電刷將保證電壓+U加到殘留的島I上，因此，它們能被除去。用電刷形成表面上的接觸，通過與非金屬表面直接接觸，并按方向R移動印刷電路板，更有助于除去島狀物。用高度耐府蝕的貴金屬例如鉑、銥等制成電刷。除去的銅Cu沉積在陰極K上，因此，稍后可重復(fù)使用或作為銅回收。此外，要注意，陰極K要設(shè)計(jì)成足夠大用以覆蓋所有板的表面。
圖2示出了另一實(shí)施例，沒有圖1所示的電刷。該情況下所示的導(dǎo)體作為陰極K，印刷電路板作為板PL。圖1所示情況下，陰極K與板PL之間設(shè)置有絕緣層IS，因此，獲得更寬的區(qū)GZ。還示出了陰極K與板PL之間形成的電場線EF。陰極K連接到負(fù)電壓-U，板PL連接到正電壓+U。板PL形成陽極。區(qū)Z3是未被蝕刻的區(qū)。區(qū)Z4是那時正被蝕刻的區(qū)。區(qū)Z5是已經(jīng)蝕刻過的區(qū)。HE指示電解液的液面高度。如果板PL按方向R移動，在更寬區(qū)GZ中產(chǎn)生電解蝕刻。這就是說，將沒被蝕刻掩模覆蓋的板PL的那些部分除去。銅沉積在陰極K上。通過形成更寬的區(qū)GZ和使電場集中在那一位置上，能防止島狀物形成。
圖3示出圖2所示實(shí)施例的改進(jìn)。這種情況下，用有圓形截面的棒電極能獲得更寬的層GZ。圖3中的縮寫具有與圖2相同的意思。也可用三角形或多邊形電極代替圓形電極，以獲得相應(yīng)的場線。這種情況下，也可將陰極移動通過靜止不動印刷電路板來代替移動印刷電路板。也可以垂直設(shè)置陰極。
圖1至3中，在每種情況中已從板上去掉銅。
圖4所示實(shí)施例中將銅施加到一些特定的位置。用陽極A表示電極，陽極是銅陽極，陽極接到電壓+U。沿方向R推板，與陽極A保持恒定距離。電刷B與板PL直接接觸，并且連接到電壓-U，構(gòu)成陰極K。用鈀接種板，使表面上的已被接種的位置變成導(dǎo)電的。板用鈀接種，因此，繪制出導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。如果經(jīng)電刷使導(dǎo)體結(jié)構(gòu)加負(fù)電壓-U，電解液E使銅從陽極A轉(zhuǎn)移到接種表面。該方法電化學(xué)地淀積銅并形成導(dǎo)體印刷線。當(dāng)已用該方法生產(chǎn)出大量的板時，導(dǎo)體和電刷上的電壓極性可以對調(diào)，因此，預(yù)先淀積在電刷上的銅能從電刷上再轉(zhuǎn)移到導(dǎo)體上。如圖4b所示，這就是說，銅從現(xiàn)在加有電壓+U形成陽極的電刷B轉(zhuǎn)移到現(xiàn)在是陰極K并加有電壓-U的電極。
圖5示出另一實(shí)施例。用與圖4中相同的參考符號。圖5a中，在整個表面上施加厚約3μm的銅層。圖5b中，板上設(shè)有蝕刻掩模，即，在該情況下，無蝕刻掩模的那些位置上銅被增強(qiáng)約35μm。這就是說，整個板有3μm的銅層，導(dǎo)體印刷線還附加有35μm的銅層，因此導(dǎo)體印刷線總厚為38μm。
在圖5c中，電極ELC和板PL加有與圖5a和5b中不同的電壓。這就是說，現(xiàn)在電極變成了有-U電壓的陰極K。電刷B接到電壓+U，并構(gòu)成陽極A。預(yù)先除去蝕刻掩模。使電壓反相，從銅上去掉3μm厚度，如此只留下導(dǎo)體印刷線，它有總共為38μm的更大厚度，現(xiàn)在已減小到35μm。
總之，圖5a中在整個表面上加薄銅層。在圖5b中，在要有導(dǎo)體印刷線的那些位置施加有或耕種有銅層。圖5c中，均勻除去薄層，從而只保護(hù)導(dǎo)體印刷線圖形。該流程起初顯得很復(fù)雜，但是，由于不導(dǎo)致島狀物形成，所以在工程技術(shù)上有利，而且實(shí)際上無材料損耗。這就是說，所需的材料轉(zhuǎn)移到導(dǎo)體印刷線。
電解液E應(yīng)能循環(huán)，這樣避免了濃度不同，這有助于蝕刻工藝。
權(quán)利要求
1．從其上設(shè)置有覆蓋導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的蝕刻掩模的印刷電路板(PL)上除去導(dǎo)電材料(KU)的方法，其特征是，包括以下步驟印刷電路板(PL)與電極(ELC)一起放入電解液(E)中，不同電位的電壓(+U，-U)加到印刷電路板(PL)和電極(ELC)上，和從印刷電路板(PL)上除去導(dǎo)電材料(KU)。
2．按權(quán)利要求1的方法，其特征是，印刷電路板(PL)穿過只含電解液(E)和電極(ELC)的第一區(qū)(Z1)，印刷電路板(PL)穿過除含電解液(E)和電極(ELC)外還含與印刷電路板(PL)為同電位(+U)的電刷(B)的第二區(qū)(Z2)，以及通過第二區(qū)(Z2)時，直接與印刷電路板(PL)接觸。
3．按權(quán)利要求1的方法，其特征是，隨著蝕刻工藝逐漸進(jìn)行，印刷電路板(PL)進(jìn)入電解液(E)，在電極(ELC)與印刷電路板(PL)之間插入絕緣層(IS)，以及由此在印刷電路板上獲得窄蝕刻區(qū)(Z4)。
4．用按權(quán)利要求1的方法制成的印刷電路板，其特征在于為蝕刻掩模所覆蓋的導(dǎo)電材料(KU)保留在印刷電路板(PL)上。
5．把導(dǎo)電材料(KU)加到其上繪制有導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的印刷電路板(PL)上的方法，其特征是，電刷(B)和電極(ELC)放入電解液(E)中，不同電位的電壓加到電刷(B)和電極(ELC)上，印刷電路板(PL)沿電刷(B)下面移動并與電刷(B)直接接觸，以及導(dǎo)電材料(KU)加到印刷電路板(PL)上。
6．按權(quán)利要求5的方法，其特征是，從電解液(E)中取出印刷電路板(PL)之后，電極(ELC)的電位和電刷(B)的電位互換，導(dǎo)電材料從電刷(B)返回到電極(ELC)。
7．用按權(quán)利要求5的方法制造的印刷電路板，其特征是，導(dǎo)電材料(KU)加到那些與繪制的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)對應(yīng)的位置上。
8．給其上繪制有導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的印刷電路板(PL)施加和除去導(dǎo)電材料(KU)的方法，其特征是，(a)電刷(B)和電極(ELC)放到電解液(E)中，不同電位的施壓加到電刷(B)和電極(ELC)上，印刷電路板(PL)沿電刷(B)下面移動并與電刷(B)直接接觸，以及薄的導(dǎo)電材料(KU)層施加到印刷電路板(PL)上，(b)電解液中的電極(ELC)和印刷電路板(PL)之間沒有設(shè)置電刷(B)，以及厚導(dǎo)電層施加到無蝕刻掩模的那些位置上，(c)電刷(B)和電極(ELC)放入電解液(E)中，不同電位的電壓加到電刷(B)和電極(ELC)上，印刷電路板(PL)沿電刷(B)下面移動并與電刷(B)直接接觸，以及從印刷電路板(PL)除去薄的導(dǎo)電材料(KU)層，
9．用按權(quán)利要求8的方法制成的印刷電路板，其特征是，導(dǎo)電材料(KU)加到與繪制的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)對應(yīng)的那些位置上。
10．從其上設(shè)置有覆蓋導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的蝕刻掩模的印刷電路板上除去導(dǎo)體材料的裝置，其特征是，電解液(E)中含連接到電壓源(-U)的第一端并構(gòu)成陰極(K)的電極(ELC)，印刷電路板(PL)與電壓源(+U)的第二端接觸，以及印刷電路板(PL)構(gòu)成陽極(A)。
11．按權(quán)利要求10的裝置，其特征是，建立了兩個區(qū)(Z1、Z2)。
12．按權(quán)利要求10和11的裝置，其特征是，電極(ELC)與印刷電路板(PL)之間的第一區(qū)(Z1)只含電解液(E)，電極(ELC)與印刷電路板(PL)之間的第二區(qū)(Z2)含電解液(E)中的電刷(B)。
13．按權(quán)利要求12的裝置，其特征是，電刷(B)連接到第二電壓源(+U)，并設(shè)有引導(dǎo)裝置，它沿電刷(B)下面引導(dǎo)印刷電路板(PL)，并使之與電刷直接接觸。
14．按權(quán)利要求10的裝置，其特征是，電極(ELC)與印刷電路板(PL)之間設(shè)置絕緣層(IS)，使得在電極(ELC)與印刷電路板(PL)之間形成更寬的區(qū)域(G2)。
15．按權(quán)利要求10的裝置，其特征是，電極(ELC)設(shè)計(jì)成平面形電極，圓形電極或角形電極。
16．給其上繪制有或覆蓋有導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的印刷電路板施加導(dǎo)電材料的裝置，其特征是，電刷(B)和電極(ELC)設(shè)置在電解液(E)中，不同電位的電壓加到電刷(B)和電極(E)上，設(shè)置引導(dǎo)裝置，沿電刷(B)下面引導(dǎo)印刷電路板(PL)，使之與印刷電路板直接接觸。
17．給其上繪制有或覆蓋有導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的印刷電路板施加和除去導(dǎo)電材料的裝置，其特征是，(a)電解液(E)含連接到電壓源(+U)第一端并構(gòu)成陽極(A)的電極(ELC)，電解液(E)含連接到電壓源(-U)第二端并構(gòu)成陰極(K)的電刷(B)，(b)電解液(E)中的電極(ELC)與印刷電路板(PL)之間不設(shè)電刷(B)，在無蝕刻掩模處施加厚導(dǎo)電層，(c)電解液(E)中含連接到電壓源(-U)第一端并構(gòu)成陰極(K)的電極(ELC)，電解液(E)含連接到電壓源(+U)第二端并構(gòu)成陽極(A)的電刷(B)。
全文摘要
我們熟知的化學(xué)蝕刻印刷電路板通過為銅板提供掩模,并化學(xué)蝕刻掉那些無掩模的部位制成的。缺點(diǎn)例如有,從環(huán)保立場看,由于化學(xué)液富含銅,用過的液體不能再用,而且難以處理。本發(fā)明提供一種施加或除去導(dǎo)電材料的方法。從其上設(shè)置有覆蓋導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的蝕刻掩模的印刷電路板除去導(dǎo)電材料的本發(fā)明方法的特征是,包括以下步驟:(a)印刷電路板和電極一起放入電解液中,(b)不同電位的電壓加到印刷電路板和電極上,以及(c)從印刷電路板除去導(dǎo)電材料。
文檔編號C25F5/00GK1206754SQ98103160
公開日1999年2月3日 申請日期1998年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月1日
發(fā)明者漢斯·O·哈勒 申請人:德國湯姆遜-布朗特公司