專(zhuān)利名稱(chēng)：粘結(jié)銅和樹(shù)脂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種把銅和樹(shù)脂粘結(jié)在一起的方法。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種把銅和樹(shù)脂粘結(jié)在一起的方法，該方法是對(duì)銅和樹(shù)脂之間所形成的氧化層進(jìn)行處理，而使其具有均一的高粘結(jié)強(qiáng)度，并減少印刷電路板上粉紅圈(Pink ring)及板內(nèi)孔洞(laminate void)的形成。
由于把樹(shù)脂直接粘結(jié)至金屬的光滑表面上，無(wú)法確保金屬和樹(shù)脂之間有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度，以往即采用一種習(xí)知方法，該習(xí)知方法是在金屬的表面上形成一層氧化層以改良其粘結(jié)強(qiáng)度，如“Plating and Surface Finishing”vol.69，No.6，pg 96-99(June，1982)中所述。
如今，在印刷電路板或多層板的制造過(guò)程中，在銅的內(nèi)表面形成一層氧化銅以加強(qiáng)銅和樹(shù)脂之間的粘結(jié)力，已成了一道不可或缺的步驟。但是該方法中存在一個(gè)固有的問(wèn)題，那就是氧化銅一旦與酸性水溶液接觸，將很容易遭其侵蝕而成為溶于酸性水溶液中的銅離子。另外，氧化層的機(jī)械性質(zhì)脆弱易斷，表面又容易污染或沾附水氣，往往造成成品板存在“粉紅圈”(pink ring)及“板內(nèi)孔洞(laminate void)。這些粉紅圈和板內(nèi)孔洞的形成意味著成品板存有缺點(diǎn)，尤其是在這個(gè)越來(lái)越講求高品質(zhì)、高層次的時(shí)代，這些缺點(diǎn)更成了多層板制造上追求高層次發(fā)展的瓶頸。
為了加強(qiáng)銅和樹(shù)脂之間的粘結(jié)力，習(xí)知方式是在制造印刷電路板或多層板時(shí)，在銅和樹(shù)脂之間形成一層氧化銅。氧化銅的功用是(a)作為銅和樹(shù)脂的界面(interface)，避免銅和樹(shù)脂直接接觸而引起樹(shù)脂老化;
(b)提供粗糙度(roughness)較高的接觸面，以增強(qiáng)銅和樹(shù)脂之間的附著力。
但是氧化層的結(jié)構(gòu)很細(xì)，表面易沾附污染物和水氣，進(jìn)而形成“板內(nèi)孔洞”。再者，氧化層一旦與酸性水溶液接觸易遭侵蝕而溶解，溶解的區(qū)域由于漏出底銅顏色而呈粉紅色，即形成所謂的“粉紅圈”。
“板內(nèi)孔洞”和/或“粉紅圈”的存在都表示樹(shù)脂和銅表面之間在“板內(nèi)孔洞”和/或“粉紅圈”的存在區(qū)域沒(méi)有發(fā)生接觸或接觸不良，也就是結(jié)合力較差的區(qū)域。換句話(huà)說(shuō)，印刷電路板上“板內(nèi)孔洞”及“粉紅圈”出現(xiàn)的數(shù)量越多，尺寸越大，則印刷電路板的品質(zhì)也就越差。
不幸的是，目前幾乎所有四層以上的印刷電路板，都有“板內(nèi)孔洞”及/或“粉紅圈”存在。因此，如何減少“板內(nèi)孔洞”及“粉紅圈”的數(shù)目與尺寸，乃成了印刷電路板制造業(yè)中最熱門(mén)最重要的課題之一。
因此，本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)而提供一種新穎的粘結(jié)銅和樹(shù)脂的方法，以減少和/或消除印刷電路板或多層板中的“板內(nèi)孔洞”，和/或“粉紅圈”。
本發(fā)明的再一目的是提供一種粘結(jié)銅和樹(shù)脂的方法，按本發(fā)明方法制造的印刷電路板等，銅和樹(shù)脂間具有良好的抗酸能力以及充足的高粘結(jié)強(qiáng)度，更明確的是，本發(fā)明提供一種粘結(jié)銅和樹(shù)脂的方法，按本發(fā)明方法制造的成品適于疊合制成多層板而具有較少的粉紅圈和板內(nèi)孔洞。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明粘結(jié)銅和樹(shù)脂的方法包括下述步驟藉由銅的氧化作用而在銅的表面上形成一層氧化銅，采用一種濃度與PH值控制在一定范圍內(nèi)的還原溶液在控制溫度與循環(huán)條件下，在一段時(shí)間內(nèi)把所形成的氧化銅還原成氧化亞銅，藉以改善氧化層的形態(tài);及采用如熱壓的方式把經(jīng)由還原所形成的氧化亞銅的表面與樹(shù)脂粘結(jié)在一起。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
按照本發(fā)明，所述的方法包括下述步驟藉由銅的氧化作用而在銅的表成上形成一層氧化銅，采用一種濃度與PH值控制在一定范圍內(nèi)的還原溶液在控制溫度與循環(huán)條件下，在一段時(shí)間內(nèi)把所形成的氧化銅還原成氧化亞銅，藉以改善表面氧化層的形態(tài)，及采用如熱壓方式把經(jīng)由還原所形成的氧化亞銅的表面與樹(shù)脂粘結(jié)在一起。
藉由銅的氧化作用而在銅的表面形成一層氧化銅的步驟屬習(xí)知技術(shù)，因此有關(guān)此步驟的細(xì)節(jié)無(wú)需再多加敘述。
把所形成的氧化銅還原成氧化亞銅的步驟，則必須在一種濃度與PH值控制在一定范圍內(nèi)的還原溶液中，在控制溫度與循環(huán)條件下，在一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，還原溶液含有至少一種溶于水中的還原劑，所述的還原劑選自包括聯(lián)胺(N2H4)、甲醛(HCHO)、硫代硫酸鈉(Na2S2O3)與硼氫化鈉(NaBH4)的一組還原劑。
按照本發(fā)明，還原溶液的濃度控制在10g/l到100g/l的范圍之間。
按照本發(fā)明，還原溶液的PH值控制在7至12的范圍之間。如有必要，可添加NaOH。按照本發(fā)明，還原溶液的溫度必須保持恒定，介于20℃至35℃的范圍之間。
按照本發(fā)明，還原溶液必須循環(huán)以防止還原過(guò)程發(fā)生自催化作用和局部反應(yīng)作用。
按照本發(fā)明，氧化銅和還原溶液的反應(yīng)時(shí)間必須小心控制，使得所有的氧化銅僅還原成氧化亞銅而不是金屬銅。通常，反應(yīng)時(shí)間介于2至20分鐘的范圍之間，具體反應(yīng)時(shí)間視還原作用的完成程度而定。
操作時(shí)，將具有氧化銅(黑色氧化物或棕色氧化物)的內(nèi)層板，以直立方式浸泡于還原溶液中，所述的溶液中含有一種或多種上述還原劑，還原劑的濃度在10g/l至100g/l之間，PH值在7至12的之間以及溫度恒定在20℃至35℃，在循環(huán)條件下，浸泡2至20分鐘，具體浸泡時(shí)間視還原的完成程度而定。還原溶液中優(yōu)選是設(shè)有循環(huán)過(guò)濾的裝置。
在還原作用步驟之后，把經(jīng)處理形成的氧化亞銅層的內(nèi)層板以清水加以清洗、干燥，然后再進(jìn)行使氧化亞銅的表面和樹(shù)脂粘結(jié)的步驟。
把上述經(jīng)由還原所形成的氧化亞銅層和樹(shù)脂粘結(jié)在一起的步驟，可以采用熱壓方式進(jìn)行，此為習(xí)知技術(shù)，無(wú)需贅述。
測(cè)試結(jié)果表明氧化亞銅層與樹(shù)脂之間的粘結(jié)力比氧化銅和樹(shù)脂之間的粘結(jié)力要大得多。這是由于氧化亞銅與樹(shù)脂之間形成一種如下所示的網(wǎng)狀鍵之故
由于網(wǎng)狀鍵的高鍵結(jié)強(qiáng)度，故氧化亞銅層可耐機(jī)械沖擊并耐熱。所以，板內(nèi)孔洞的形成可大為減少。
同時(shí)亦注意到氧化銅的形態(tài)是不規(guī)則的。當(dāng)樹(shù)脂被壓至氧化銅層時(shí)，樹(shù)脂層無(wú)法完全覆蓋氧化銅層的每根絨毛。因此，氧化銅層一旦與酸性水溶液接觸，即很容易遭其侵蝕而成為溶于其中的銅離子，因而形成粉紅圈，亦即，漏出底銅顏色而呈粉紅色。
在本發(fā)明中，已發(fā)現(xiàn)到氧化亞銅的絨毛形態(tài)是規(guī)則的，因此當(dāng)樹(shù)脂被壓至氧化亞銅層時(shí)，樹(shù)脂層可以完全覆蓋氧化亞銅層的每一根絨毛。所以，粉紅圈的形成可大為減少。
采用本發(fā)明的方法所制造的印刷電路板具有下述的改良品質(zhì)(一)板內(nèi)孔洞的數(shù)量由原來(lái)的30～60%減少至1%以下。
(二)板內(nèi)孔洞的半徑由原來(lái)的3～5mil減小至1mil以下。
(三)粉紅圈的半徑由原來(lái)的11～14mil減小至4～6mil。
下面用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但并不限制本發(fā)明。
實(shí)施例采用一塊經(jīng)氧化作用在表面形成了一層氧化銅層的銅板，直立放置于濃度為3%(重量)、PH值為12.5的聯(lián)胺(N2H4)溶液中，在溫度為23～25℃的條件下反應(yīng)6分鐘。然后將此板取出，并以清水加以清洗并干燥。將經(jīng)上述步驟處理后的銅板，采用熱壓方式將其與樹(shù)脂粘結(jié)在一起。
按上述方法制得的產(chǎn)品，粉紅圈的尺寸大小由采用習(xí)用方法的14密耳(mil)降低到9密耳;板內(nèi)孔洞的出現(xiàn)率6密耳以上的板內(nèi)孔洞由原來(lái)的60～70%降為0%，3密耳以上的板內(nèi)孔洞由原來(lái)的90降為0%;1密耳以上的板內(nèi)孔洞由原來(lái)的100%降為1.5%;最大板內(nèi)孔洞由原來(lái)的12～15密耳降為2.4密耳。
權(quán)利要求
1.一種粘鍵結(jié)銅和樹(shù)脂的方法，包括下述步驟(a)藉由銅的氧化作用而在銅的表面上形成一層氧化銅；(b)采用一種濃度與PH值控制在一定范圍內(nèi)的還原溶液在控制溫度與循環(huán)條件下，在一段時(shí)間內(nèi)把所形成的氧化銅還原成氧化亞銅，藉以改善銅表面氧化層的形態(tài)；及(c)采用熱壓方式把經(jīng)由還原所形成的氧化亞銅的表面與樹(shù)脂粘結(jié)在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)銅和樹(shù)脂的方法，其中所述的還原溶液含有至少一種溶于水中的還原劑，所述的還原劑選自包括聯(lián)胺(N2H4)、甲醛(HCHO)、硫代硫酸鈉(Na2S2O3)與硼氫化鈉(NaBH4)的一組還原劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)銅和樹(shù)脂的方法，其中所述的還原溶液的濃度控制在10g/l至100g/l的范圍之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)銅和樹(shù)脂的方法，其中所述的還原溶液的PH值控制在7至12的范圍之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)銅和樹(shù)脂的方法，其中所述的還原溶液的溫度保持恒定，介于20℃至35℃的范圍之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)銅和樹(shù)脂的方法，其中所述的還原溶液完全循環(huán)使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)銅和樹(shù)脂的方法，其中所述的氧化銅和還原溶液的反應(yīng)時(shí)間控制在2至20分鐘的范圍之間，使得所有的氧化銅僅還原成氧化亞銅而不是金屬銅。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)銅和樹(shù)脂的方法，其中所述的在表面上有一層氧化銅的銅板以直立方式浸泡于所述的還原溶液中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)銅的樹(shù)脂的方法，其中所述的還原溶液中設(shè)有循環(huán)過(guò)濾的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)銅和樹(shù)脂的方法，其中所述的表面上有一層氧化銅的銅板在浸泡后將其加以清洗并干燥。
11.一種粘結(jié)銅和樹(shù)脂的方法，包括下述步驟(a)藉由銅的氧化作用而在銅表面上形成一層氧化銅;(b)采用一種還原溶液，把所形成的氧化銅還原成氧化亞銅，所述的還原溶液中有至少一種溶于水中的還原劑，所述的還原劑選自包括聯(lián)胺(N2H4)、甲醛(HCHO)、硫代硫酸鈉(Na2S2O3)與硼氫化鈉(NaBH4)的一組還原劑，濃度約為10g/l，并加入NaOH以維持PH值于7至12之間，將銅板以直立方式浸泡于該還原溶液中，在20到35℃的恒溫、并在循環(huán)條件下還原2至20分鐘，其中還原溶液中設(shè)有循環(huán)過(guò)濾裝置，經(jīng)浸泡處理后的銅板以清水加以清洗并干燥;及(c)采用熱壓方式把經(jīng)由還原所形成的氧化亞銅的表面與樹(shù)脂粘結(jié)在一起。
全文摘要
一種粘結(jié)銅和樹(shù)脂的方法，包括下述步驟(a)借由銅的氧化作用而在銅的表面上形成一層氧化銅；(b)采用一種濃度與pH值控制在一定范圍內(nèi)的還原溶液在控制溫度與循環(huán)條件下，在一段時(shí)間內(nèi)把所形成的氧化銅還原成氧化亞銅，借以改善表面氧化層的形狀；及(c)采用熱壓方式把經(jīng)由還原所形成的氧化亞銅的表面與樹(shù)脂粘結(jié)在一起。
文檔編號(hào)H05K3/38GK1063989SQ9110062
公開(kāi)日1992年8月26日 申請(qǐng)日期1991年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1991年2月4日
發(fā)明者陳忠詰 申請(qǐng)人:陳曉旼