專利名稱：電阻金屬層及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明申請(qǐng)涉及用于印刷電路板的初級(jí)材料領(lǐng)域，以及這種材料的制作方法和使用方法，特別涉及電能沉積的電阻金屬層，含有該電阻層的多層箔，包括一絕緣層、一電能沉積的電阻金屬層和一導(dǎo)電層的疊層，包括一絕緣層和一粘合于該絕緣層的電阻路線的印刷電路板，以及前述每層的制作方法。
自披露于英國(guó)專利GB-690691(1953，4，29公開)的Strong等人的開創(chuàng)性發(fā)明以來(lái)，印刷電路板(PCB)技術(shù)已成為現(xiàn)代電子工業(yè)中的一項(xiàng)極為重要的技術(shù)。由于鍍覆技術(shù)及有關(guān)的制備導(dǎo)電材料薄層的電能沉積技術(shù)的發(fā)展而促進(jìn)了PCB技術(shù)的發(fā)展。為了盡量減小PCB部件的空間需求量，工業(yè)界已著手求助于平面電阻技術(shù)，特別是利用電解沉積的電阻層來(lái)努力提高電路的密度，改進(jìn)可靠性和操作特性以及降低總成本，尤其是通過(guò)提高制作的自動(dòng)化程度來(lái)降低總成本。這種先期活動(dòng)已被總結(jié)在Mahler的下列論文中《PlanarResistorTechnologyforHigh-SpeedMultilayerBoards》，ElectronicPackaging&Production，January，1986，pp151-154。
在可腐蝕的電阻材料電解沉積層領(lǐng)域中已取得重要進(jìn)展，如Castonguay的美國(guó)授權(quán)的專利US-3，857，683，如Castonguay等人的美國(guó)授權(quán)的專利US-3，808，576，以及如Rice等人的國(guó)際申請(qǐng)PCT/US86/01173，國(guó)際公開文獻(xiàn)WO-86/07100所披露的。
US-3，857，683公開了許許多多二元合金，它們可用來(lái)作電阻層。然而這些合金的大多數(shù)具有特殊的電阻率，對(duì)實(shí)際商業(yè)層來(lái)說(shuō)，太低。而且，在多數(shù)情況下，在制備合金的電電鍍液所必需的成分是舶來(lái)品且昂貴。在某些情況下，其控縱是困難的和/或危險(xiǎn)的。例如在US-3，857，683的實(shí)施例XI和XXXI中，需要用銻和鈷或鎳的氟化物以及氟酸來(lái)分別制備鈷銻合金和鎳銻合金。此外，這些先期公開的內(nèi)容一點(diǎn)也沒(méi)有提供有關(guān)由給定的二元合金可成功地用于制備印刷電路的特殊腐蝕劑或腐蝕條件的指教。
總之，由于某種原因或由于別的原因，以及正如US-3，808，576和國(guó)際公開的文獻(xiàn)WO-86/07100所說(shuō)明的那樣，鎳磷合金已成為最廣泛地用作PCB電阻層的初級(jí)材料。在WO-86/07100中，用沒(méi)有硫酸鹽和氯鹽的電鍍液，在銅箔鎳磷電阻層電鍍。這些參考文獻(xiàn)的特別教導(dǎo)人們避免使用這些易于引起脆裂的鹽。因而，電鍍液包括酸鎳，磷酸和亞磷酸。在US-3，808，576中，電阻層包括高達(dá)30wt%的磷，電鍍液含有六氫硫酸磷鎳，六氫氯化鎳，碳酸鎳，磷酸和亞磷酸，以及其它添加劑。但是，用這么多的試劑來(lái)形成鎳磷合金，在工藝上無(wú)論如何也是敏鎖的事，而且勢(shì)必增加商業(yè)上適用的電阻層的制作成本。而且通常要求在銅箔表面上電鍍電阻合金之后必須進(jìn)行陽(yáng)極氧化使其成為氧化物。這又引起成本增加并帶來(lái)麻煩。
因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不滿足在提供電解沉積平面電阻層方面所取得的成就，繼續(xù)研究可方便地電解沉積的電阻材料，這種電阻材料能夠重復(fù)提供一電阻層，用安全腐蝕劑就能容易地蝕刻該電阻層，從而在電路板上形成有電阻線和電阻塊的元件，使它既具有商業(yè)應(yīng)用價(jià)值，又具有實(shí)用的電阻特性。公開于本申請(qǐng)的本發(fā)明提供了這樣的電阻層，該電阻層的組分，及其制作該電阻層方法和電鍍液。
披露于本申請(qǐng)的本發(fā)明提供了一電阻層和多層箔，以及具有該電阻層的疊層和印刷電路板。
電阻層含有一電解沉積層，它是由一般導(dǎo)電金屬，組分和增加電阻總值的非金屬添加劑所組成的組合物。
本發(fā)明的多層箔包括導(dǎo)電層和本發(fā)明的電阻層。
本發(fā)明的疊層包括一絕緣層，其上粘附有本發(fā)明的電解沉積電阻層。就本發(fā)明這一目的而言，疊層也可以包括一粘附于電阻層上的導(dǎo)電層。
本發(fā)明的印刷電路板包括一絕緣層和粘附于該絕緣層上的電阻線。電阻線由一種電解沉積的材料組成，該材料包括一種由一般導(dǎo)電金屬組分和增加電阻總值的非金屬添加劑所組成的組合物。
這里所公開的本發(fā)明還提供了一種電解沉積電阻層的方法，包括一種電解沉積一層具有預(yù)定薄層電阻或電阻率的電阻層的方法。該方法包括下列步驟A)制備電鍍液，它是一種水溶液，包括一般導(dǎo)電金屬的第一組分源和由碳或氮，或碳、氮和磷中的兩種或兩種以上的組合物組成的非金屬電阻增值添加劑的第二組分源。
B)將一導(dǎo)電件置于所說(shuō)的電鍍液中，以及C)用所說(shuō)的導(dǎo)電件作陰極，使電流流過(guò)電鍍液，使所說(shuō)的導(dǎo)電件上電鍍一層所說(shuō)的金屬組合和所說(shuō)的添加劑所組成的組合物。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是電解沉積電阻層的電鍍液是一種水溶液，它包括一般導(dǎo)電金屬的第一組分源和由碳或氮，或碳、氮和磷的兩種和兩種以上的組合物組成的非金屬電阻增值添加劑的第二組分源料。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是制備印刷電路板的方法，該電路板具有至少一個(gè)由本發(fā)明的組合物組成的電阻線和一個(gè)在絕緣層上的導(dǎo)電區(qū)域。屬于本發(fā)明這一目的方法是分別選擇腐蝕導(dǎo)電箔層和電阻層。
在本發(fā)明這一目的的實(shí)施例中提供了制備一種印刷電路板的方法，所述的電路板具有一個(gè)含鉻的電阻線并且在絕緣層上具有一導(dǎo)體金屬區(qū)域，該方法包括下列順序的步驟A)制備一個(gè)疊層，它具有一絕緣層、一粘附于該絕緣層上的電阻層和一固著于電阻層上由鉻以外的一種主要導(dǎo)電金屬組成的導(dǎo)電金屬薄片層，電阻層由普通的導(dǎo)電金屬組分和增加電阻值的非金屬添加劑組成，在電阻層體塊中，金屬組分包括鉻，而非金屬添加劑包括碳或氮，或碳、氮和磷中的兩種或兩種以上的組合物;
B)用第一掩模掩蓋上述疊層;
C)用一種能腐蝕金屬箔層而很難腐蝕電阻層的第一腐蝕劑來(lái)接觸上述覆蓋有第一掩模的疊層，從電阻鉻層上去掉未被第一掩模覆蓋的電體箔層;
D)用第二腐蝕劑，包括鹽酸來(lái)接觸上述疊層，從所有絕緣層上去掉未被第一掩模覆蓋的電阻層;
E)從疊層上去除第一掩模;
F)用第二掩模掩蓋疊層;以及G)用一種能腐蝕導(dǎo)體箔層但很難腐蝕電阻層的第三種腐蝕劑接能上述疊層，從疊層上去掉未被第二掩模覆蓋的導(dǎo)體箔層，同時(shí)留下剩余的電阻鉻層，其中，由第一掩模覆蓋的電阻層確定了絕緣層上含鉻的電阻線路，而由第二掩模覆蓋的導(dǎo)體箔層確定了在電阻線路的一部分上的導(dǎo)體金屬區(qū)域。
在本發(fā)明這一目的的另一實(shí)施例中，提供了一種制備印刷電路板的方法，在該印刷電路板的絕緣層上具有至少一個(gè)由含鎳組合物組成的電阻線路和一個(gè)導(dǎo)體金屬區(qū)域，該法包括下列順序的步驟A)制備一個(gè)疊層，它具有一絕緣層，一粘合于該絕緣層上的電阻層以及固著于電阻層上的導(dǎo)電銅箔層，其中電阻層含有普通的導(dǎo)電金屬組分，包括鎳和增加電阻總值除磷以外的非金屬添加劑;
B)用第一掩模掩蓋疊層;
C)用一種能腐蝕銅箔和含鎳電阻層的第一腐蝕劑接觸上述覆蓋了第一掩模的疊層，將整個(gè)絕緣層上導(dǎo)體銅箔層和電阻層的未被第一掩模覆蓋的部分去掉;
D)從疊層上去除第一掩模;
E)用第二掩模掩蓋上述疊層;以及F)用一種能腐蝕銅箔但很難腐蝕含鎳電阻層的第三種腐蝕劑來(lái)接觸上述覆蓋了第二掩模的疊層，從疊層上去掉未被覆蓋部分的導(dǎo)體銅箔層，而留下剩余的電阻層，
其中，由第一掩模覆蓋的電阻層確定了絕緣層上的電阻線路，而由第二掩模覆蓋的銅箔層劃定了電阻線路部分上的導(dǎo)電銅區(qū)域。


圖1是實(shí)施本發(fā)明申請(qǐng)的疊層的透視圖，該疊層包括下列部分一個(gè)絕緣層，一個(gè)粘接于該絕緣層上的電阻層，以及一個(gè)粘接于該電阻層的導(dǎo)體層;
圖2是沿圖1的2-2線的剖面圖，表示疊層的具體結(jié)構(gòu);
圖3是圖1的疊層經(jīng)第一腐蝕步驟之后的透視圖;以及圖4是由圖1的疊層制得的印刷電路板的透視圖，其中包括一個(gè)電阻線路和幾個(gè)隔開的銅焊盤，這些焊盤作為給線路耦合一電位而提供的裝置。
如上所述，這里所公開的發(fā)明提供了電解沉積的電阻金屬層，多層疊層，該疊層可包括絕緣層，粘附于該絕緣層的電解沉積電阻金屬層以及固著于該電阻層上的導(dǎo)電層，本發(fā)明還提供了由上述材料制成的印刷電路板。此外，本發(fā)明提供一種電鍍液和該電鍍液的使用方法，用該電鍍液可電解沉積本發(fā)明的電阻金屬層。最后，本發(fā)明提供了蝕刻本發(fā)明的疊層的方法，以制備本發(fā)明的印刷電路板的各組成部分。
電阻材料包括一個(gè)由普通導(dǎo)電金屬組分與增加電阻總值的非金屬添加劑所組成的電解沉積層。任何可電解沉積的普通導(dǎo)體金屬均可用來(lái)作本發(fā)明的金屬組分。這些普通的導(dǎo)體金屬包括元素周期表的過(guò)渡元素族各元素，諸如鉻，鎳，鈷，釩，鎢，鉬，閥金屬(如鈦、鋯、鈮、鉭等)，貴金屬(如釕，鉑，鈀等)，銀、鈧、釔等，以及非過(guò)渡元素金屬，諸如鑭系元素(如鈰、釷等)，以及它們的組合物。為了經(jīng)濟(jì)和/或電阻的穩(wěn)定性，常常優(yōu)先選用鉻本身，或者鉻與上述一種或多種金屬的組合。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，電阻層主要含有鉻。
在電阻層中鉬和/或鎢的存在有利于得到具有大功率運(yùn)行能力的電阻層。在一個(gè)實(shí)施例中，電阻層內(nèi)可以存在少量的鉬和/或鎢，這里所說(shuō)的少量是與電阻層中導(dǎo)體金屬原小的總數(shù)比較而言的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，鉬和/或鎢與其它導(dǎo)體與其它導(dǎo)體金屬的原子比大約在0.001∶1至0.1∶1的范圍內(nèi)。在一個(gè)最佳的實(shí)施例中，這個(gè)原子比為0.01∶1。
非金屬添加劑可以選自任何一種非金屬或一些元素的組合，但一般是碳、氮、磷、氧和硫中的一種或幾種。當(dāng)氧原子存在于組合物中時(shí)，一般優(yōu)先選用碳，氮，和/或磷。典型的最佳實(shí)施例是基本上不含硅的。
典型的例子是，在體塊電阻層中，每含有一個(gè)普通導(dǎo)體金屬層原子，就至少含有0.001個(gè)一種或多種非導(dǎo)體添加劑的原子。一般來(lái)說(shuō)，體塊電阻層中含有至少大約80wt%的普通導(dǎo)體金屬原子(相對(duì)于體塊電阻層中的原子總數(shù))。
優(yōu)選電阻層進(jìn)一步的特征可以是體塊電阻大于600μΩ·cm(微歐姆·厘米);可以通過(guò)水溶液電鍍來(lái)重復(fù)生產(chǎn)能粘附于絕緣層上的附著沉積層，而不喪失機(jī)械牢固性;無(wú)放射性;其熔點(diǎn)和晶相轉(zhuǎn)換(即使有的話)溫度高于450°F;進(jìn)嚴(yán)格沉積時(shí)，在大約20℃至100℃的溫度范圍內(nèi)，其電阻率的溫度系數(shù)小于約300ppm/℃;所提供的電阻具有典型的電流-電壓特性;以及具有充分的耐化學(xué)性能，從而在純化，陽(yáng)極氧化、復(fù)鍍，或用有機(jī)械或無(wú)機(jī)層涂敷時(shí)，能經(jīng)得住一般的使用條件。
本發(fā)明的電阻層可用水溶液的電鍍液沉積到導(dǎo)體箔上，如穩(wěn)定的銅箔層上。
本發(fā)明的電阻層可以與印刷電路板工業(yè)界技術(shù)人員所熟悉的任何導(dǎo)體箔一起使用。例如包括銅箔，鎳箔等。例如，該電阻層可電鍍?cè)谔幚磉^(guò)的或未處理過(guò)的銅箔上。典型的例子是，電阻層被鍍敷在電解沉積導(dǎo)體箔的粗糙表面上。實(shí)際上，銅箔通常是普通電解沉積的銅箔它已經(jīng)過(guò)處理(穩(wěn)定性處理)以防止氧化，并且在其它情況下留著不處理。但在某些情況下，人們認(rèn)可的是更希望將電阻層鍍敷在未處理的或已經(jīng)過(guò)完全粘接處理的銅箔上。
其它可用于本發(fā)明的導(dǎo)體箔包括例如卷銅和電解沉積鎳箔。
在這一點(diǎn)上，雖然不必要，但有利于在空氣或在受控的氣氛中的高溫條件下加熱這樣制得的雙層箔。然后將備好的雙層箔與絕緣層疊成疊片，疊壓時(shí)，雙層箔與絕緣層相對(duì)，所說(shuō)的絕緣層例如是一層或一層以上的用適當(dāng)配方的可固化有機(jī)樹脂預(yù)浸過(guò)的玻璃纖維編織層。然后將多層箔和預(yù)浸了樹脂的玻璃纖維編織層(半固化片)采用通常的工序，如在350～450°F，250～750磅/平方吋的條件下加壓40分鐘至2小時(shí)，使它們粘附在一起，從而得到一個(gè)疊片，它由一絕緣層，一粘附于該絕緣層上的電解沉積的電阻層和一個(gè)粘附于該電阻層上的外導(dǎo)電層組成。
本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，絕緣層不是必須為半固化片，在這一點(diǎn)上，包括電阻層如多層箔14(如圖1和圖2所示的多層箔可以粘接到涂有聚酯的粘合膜上。用300°F，40～300磅/平方吋的壓力，加壓10～90秒，用聚脂膜絕緣層可生產(chǎn)出剝離強(qiáng)度大于9.5磅/吋的疊層。
本發(fā)明的應(yīng)用與電阻層同導(dǎo)體層互相粘接的方式無(wú)關(guān)。在本發(fā)明的一實(shí)施形式中，電阻層直接電解沉積在導(dǎo)體層的粗糙表面上。這樣本發(fā)明提供了一種新穎的層疊式印刷電路板材料，包括至少一層粘接于並密切接觸于高導(dǎo)電率材料層的電阻材料。
一個(gè)多層疊層，如圖1和圖2所示的具有一電阻層16的疊層10，可用來(lái)制備印刷電路板。用常規(guī)工序，將限定導(dǎo)電線路的光敏抗蝕劑涂敷在疊層10的導(dǎo)電層18的上表面。然后，可將光敏抗蝕劑層按常規(guī)方法，按預(yù)定圖形用紫外光進(jìn)行曝光，一般用負(fù)片進(jìn)行曝光，該負(fù)片上是電阻圖形和導(dǎo)體圖形的組合負(fù)像。然后將光敏抗蝕劑層顯影，去掉未曝光區(qū)域的抗蝕劑膜留下的是所刻成圖形的光敏抗蝕劑層(即導(dǎo)體線路掩模)，它使得導(dǎo)體箔層18上未覆蓋的部分露出，同時(shí)使其它部分仍保持被掩模覆蓋(在此申請(qǐng)中，“掩?！币辉~被定義為成形了的(即刻成圖形的)光敏抗蝕層)。
然后處理掩蔽下的疊層，將多層箔層14置于這樣一種腐蝕劑中，該腐蝕劑能腐蝕導(dǎo)體層，但很難腐蝕電阻層。當(dāng)箔層的主要組分為銅時(shí)，腐蝕劑可以是堿性的銨腐蝕劑，氯化鐵或氯化銅(以氫氯酸酸化)，過(guò)氧化氫，鉻酸或其它合適的腐蝕劑。除銨腐蝕劑和鉻酸腐蝕劑外，同樣類型的腐蝕劑也可用來(lái)選擇腐蝕以鎳為主要組分的箔層。
常用的腐蝕劑有氯化銅(CuCl2)/氫氯酸(HCl)腐蝕劑等。在一個(gè)實(shí)施例中，腐蝕液可以包括，例如，200克/升的氯化銅和127毫升/升的濃氫氯酸。腐蝕液的溫度可以保持在52℃左右。腐蝕劑將銅箔18上未被導(dǎo)電線路掩模覆蓋的那些區(qū)域腐蝕掉。
在上述覆蓋掩模和腐蝕步驟之后，一般用水沖洗疊層。結(jié)果是使箔片18上未被顯影后的光敏抗腐蝕劑掩模覆蓋的區(qū)域去掉。
下面露出的電阻層可以用一種能腐蝕電阻層的第二種腐蝕劑來(lái)腐蝕疊10的電阻層的露出部分而去掉。當(dāng)電阻層主要含有鉻時(shí)，可用18wt%氫氯酸溶液(溫度為50℃或更高)作為電阻層的腐蝕劑。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，將疊層10浸入氫氯酸溶液中，約10秒即可完全去掉含鉻電阻層16。然后，剩下定形的光敏抗腐蝕層(即導(dǎo)電線路的光敏抗蝕劑掩模)即可從與光敏抗蝕劑粘附著的箔層區(qū)域上去掉(即剝?nèi)?。留下導(dǎo)電線路圖形30，如圖3清晰可見。每一個(gè)導(dǎo)電線30具有一個(gè)導(dǎo)體箔的外層18和固著于基片12上的電阻鉻底層16。
為了確定一個(gè)或多個(gè)平面電阻限定電阻線路的光敏抗蝕劑可涂敷于圖3所示的導(dǎo)電線路圖形上。然后，按預(yù)定的圖形用紫外光對(duì)光敏抗蝕劑層進(jìn)行曝光，從而確定了光敏抗蝕劑層的圖形，如通過(guò)照相的負(fù)片對(duì)光敏抗蝕劑層進(jìn)行曝光，去掉光敏抗蝕劑層的未曝光部分(一般用水洗掉)，全是按常規(guī)方法。電阻線路光敏抗蝕劑層的部分(即顯影出的像)部分留下作導(dǎo)電線路30的掩模或保留基片12上的部分。然后，將疊層10浸入或?qū)⒉?8接觸上述腐蝕箔層的腐蝕劑，可去掉箔層18上未被電阻線路掩模覆蓋的部分。這樣就確定了導(dǎo)電區(qū)域和電阻區(qū)域，且相互間有良好的接觸，得到了具有平面電阻的印刷電路板。
換言之，該電路板可包括將電勢(shì)耦合至電阻線路的裝置。例如電耦合裝置可以包括一對(duì)粘接于電阻線路的並且相互隔開的銅焊盤。電阻線路和間隔開的銅焊盤可通過(guò)腐蝕各自的電解沉積層而產(chǎn)生。例如，可以去掉上述的電阻線路掩模，得到圖4所示的印刷電路板，它包括由原始電阻層16的一部分構(gòu)成的電阻線路40，如一個(gè)含鉻的電阻層，具有將電勢(shì)耦合到電阻線路40的裝置，包括一對(duì)導(dǎo)體銅箔終端接觸焊盤42和44，與電阻線路40緊密地接觸。如印刷電路板領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知那樣，焊盤42和44為電阻線路40與電勢(shì)的耦合提供了裝置。
可以將多個(gè)電阻線平面電阻排列成網(wǎng)絡(luò)形並用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)體互連，以獲得各種各樣的電阻和電阻特性。圖4所示的印刷電路板還可有一個(gè)或多個(gè)保留于其上的導(dǎo)體箔線路30，以便按常規(guī)方式導(dǎo)電。
依據(jù)本發(fā)明，通過(guò)改變電鍍條件或電鍍液的化學(xué)成分來(lái)改變非導(dǎo)體添加劑的電解沉積量，可以仔細(xì)調(diào)整電阻層或電阻線路的薄層電阻。
在另一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)在銅導(dǎo)體層上電解沉積，一層含鎳的電阻層而形成多層箔，用該多層箔來(lái)制備一個(gè)疊層，并隨后用來(lái)制備印刷電路板。
參照?qǐng)D1和圖2，層16，根據(jù)上面的例子，是含鎳的層，而不是上述的含鉻層。在其它任何情況下，疊層10均可與上面所述的基本上一致。這樣，疊層10是由多層箔14組成的，包括一層粘附于或疊壓于基板上的電解沉積的電阻鎳層16和一層適用于制備印刷電路的導(dǎo)體銅箔層18。在一個(gè)最佳實(shí)施例中，在電鍍液中作陰極基板之前，該導(dǎo)體箔18光被穩(wěn)定化處理過(guò)，以便改善其抗氧化性能。
疊層10可以采用如上所述的溫度和壓力制造。對(duì)制好的疊層進(jìn)行腐蝕，以制備印刷電路板。可以施加如上所述的光敏抗蝕劑，並按選擇圖形用紫外光曝光。適當(dāng)顯影后留下的是刻出圖形的光敏抗蝕劑層或?qū)щ娋€路掩模，它覆蓋了導(dǎo)電銅箔層18的某些部分，使其余部分處于無(wú)覆蓋狀態(tài)。然后，疊層10的多層箔層14置于一種能同時(shí)腐蝕銅箔和含鎳電阻層的腐蝕劑中，諸如氫氯酸酸化的氯化鐵或氯化銅，和過(guò)氧化氫。常優(yōu)先選用上述氯化銅/氫氯酸腐蝕劑。例如，該腐蝕液可含有200克/升的氯化銅和127毫升/升的濃氫氯酸。最好將腐蝕液的溫度保持在大約52℃左右。當(dāng)該電阻層是鎳。硫?qū)訒r(shí)，用這種腐蝕液去除銅箔18和鎳硫?qū)?6的那些未被光致抗蝕劑掩模覆蓋的部分。
當(dāng)對(duì)疊層進(jìn)行如上所述的加工時(shí)，某種異物殘?jiān)赡軙?huì)留在基片12上。這種殘?jiān)梢员蝗サ?，將具有掩模的疊層置于由鉻酸和硫酸組成的第二腐蝕劑中，便可去掉整個(gè)絕緣層上未掩蓋部分的殘?jiān)?。在一個(gè)實(shí)施例中，用300克/升鉻酸和30毫升/升濃硫酸組成的殘?jiān)鼊冸x腐蝕劑可以去掉這些殘?jiān)⒋朔N液體的溫度保持在45℃，一般15秒可完成剝離。然后將還留在銅箔18上的光致抗蝕劑層去掉，留下如圖3所示的導(dǎo)電線路30的圖形。每個(gè)導(dǎo)電線路30均有一個(gè)銅導(dǎo)體箔18的外層和固著于基片12上的電阻鎳層16的底層。
為了確定一個(gè)或多個(gè)平面電阻，確定電阻線路的光聚合膜抗蝕層可涂敷在多層印刷疊層或電路板10上。將光致抗蝕劑按預(yù)定圖形用紫外光進(jìn)行曝光，便可獲得第二光致抗蝕劑圖形，然后再將光致抗蝕劑進(jìn)行適當(dāng)?shù)仫@影。去掉電阻線路光致抗蝕劑層的未被顯影的部分，留下的部分是覆蓋導(dǎo)電線路30的電阻線路掩模或是留在基片12上的一些部分。導(dǎo)電線路30的其它部分不被電阻線路掩模覆蓋。然后，將銅層18置于一種優(yōu)選的腐蝕劑中，便可將線路30的銅箔層18的曝光部分去掉，該腐蝕劑例如是一種由含300克/升的鉻酸和30毫升/升的濃硫酸組成的水溶液或一種銨腐蝕劑。在45℃的溫度，鉻酸/硫酸或一種銨的腐蝕劑一般不含腐蝕含鎳的電阻層16。
當(dāng)去掉電阻線路掩模后，由圖4清晰可見，得到一塊印刷電路板，它具有由含鎳組合物組成的電阻線40和將電勢(shì)耦合到含鎳電阻線路40裝置，該裝置包括一對(duì)與電阻線路緊密電連接的導(dǎo)體銅箔終端接觸的焊盤42和44。印刷電路板也可以具有一個(gè)或一個(gè)以上的保留于其上的導(dǎo)電箔線30，以便按常規(guī)方式導(dǎo)電和/或呈適當(dāng)網(wǎng)絡(luò)排列多個(gè)電阻線40。
現(xiàn)在已知多種材料均可制備印刷電路板的部件(Component)。一般，一塊印刷電路板的材料(或PCB初級(jí)材料)包括一片絕緣支撐件和在支撐件的一個(gè)或多個(gè)外表面上的高導(dǎo)電材料的外層。將初級(jí)材料變?yōu)樗a(chǎn)品的方法包括選擇去掉不需要的導(dǎo)電層的部分，留下所要求的圖形導(dǎo)電區(qū)域。這里所描述的發(fā)明涉及將與高導(dǎo)電層一起被使用的電阻材料(平面電阻)的預(yù)備。高導(dǎo)電層與電阻材料機(jī)械粘接后，就可用來(lái)制作包括電阻和導(dǎo)體的印刷電路板。從帶有電阻材料并機(jī)械地粘附于其上的高導(dǎo)電層上選擇去掉不要的區(qū)域的方法基本上與去掉不與電阻層粘接的導(dǎo)電層的不需要區(qū)域所采用的方法相同。
雖然前面一般地介紹了由疊層(如本發(fā)明的疊層)制備印刷電路板各部分的方法，但根據(jù)待腐蝕掉的特定層的特性，可能要求其它工序。例如，由于涂敷第一腐蝕劑而形成的殘?jiān)?，可能要求有兩種不同配方的腐蝕劑腐蝕以完成單一的去除步驟。
本發(fā)明的電阻層是電解沉積層，它由普通導(dǎo)體材料組分和增加電阻的非金屬添加劑組成。本發(fā)明的新目的之一是基于非金屬添加劑是來(lái)自一個(gè)源，該源原先在電鍍液中是一種組分。這樣，電鍍液除其它普通組分外，還包括電阻層的普通導(dǎo)電組分源和增加電阻值的非金屬添加劑源。非金屬添加劑源一般是一種化合物，它溶于電鍍液的水性溶劑而又不被電鍍液的其它組分分解。另一方面，上述源又能被施加于電鍍液的電鍍電流所分解。由于源被分解，碳、氮、磷、氧和/或硫核素(Species)脫離上述源，且進(jìn)入電解沉積團(tuán)塊之中。
本發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有機(jī)酸及其可離子化的鹽可用來(lái)作本發(fā)明的碳和氧的源。特別是，已發(fā)現(xiàn)諸如甲酸，醋酸和丙酸等酸及其堿金屬鹽是有效的。最好的碳和氧的源是丙酸。
含氮的化合物，諸如硫脲，尿素，氨基酸、水溶性蛋白質(zhì)(如明膠)，季胺(guaternaryamines)(如四烷基胺鹽)、硝酸等及其可離化的鹽均可用作本發(fā)明的氮和氧的源，並且能溶于水中或分散于水中。具有含氮基團(tuán)(如胺)、硝酸鹽和腈基團(tuán)并且能溶于水中或分散于水中的有機(jī)化合物可用作氮、碳和/或氧的源。
含磷的化合物，諸如正一和焦磷酸;偏一，正一和焦亞磷酸;及許多有機(jī)亞磷酸化合物，如三亞甲氨基膦酸(ATMP)等及其可離子化的鹽均可用作磷和氧的源。許多其它能溶于水中或者能分散于水中并且具有含磷基團(tuán)，如磷酸鹽類，或磷酸脂類的有機(jī)化合物均可用作磷，碳和/或氧的源。
可溶于電鍍液的含硫化合物，諸如硫代硫酸鹽或硫脲均可用來(lái)提供硫。例如已發(fā)現(xiàn)硫代硫酸鈉是特別有效的，並且當(dāng)硫元素被用作增加電阻值的非金屬添加劑時(shí)，它是最好的硫源。
將上述各種源混合或用一種作為其組合物的一部分并具有所需元素的化合物作為源，均可提供各種元素的組合。具有硝酸胺，磷酸鹽和/或羧酸基團(tuán)并且可溶于電鍍液或可分散于電鍍液中的有機(jī)化合物也可以分別用作氮、磷、碳和氧原子的源。例如具有一種或多種羧基基團(tuán)和一種或多種含氮基團(tuán)并且可溶于電鍍液或可分散于電鍍液中的有機(jī)化合物可用作碳、氮和氧的源。
普通導(dǎo)電金屬的源與該領(lǐng)域公知的常規(guī)用于電鍍液的相同。
例如，鉻的原材料可以是三氧化鉻和在溶液中被該領(lǐng)域公知的一種或多種絡(luò)合劑所穩(wěn)定的三價(jià)鉻等。例如，絡(luò)合劑可以包括諸如天冬氨酸，氨基二醋酸，腈三醋酸，5-磺基水楊酸，檸檬酸，或甲酸鹽和氨基醋酸的混合物(1∶1摩爾比)。在美國(guó)專利US-4，448，648中對(duì)含三價(jià)鉻的電鍍液已作過(guò)詳細(xì)介紹，具體內(nèi)容請(qǐng)完全參考該專利。
鎳源可以是可離子化的鎳鹽，典型的有硫酸鎳，醋酸鎳等。
鈷源可以是可離子化的鈷鹽，諸如硫酸鈷，醋酸鈷等。
釩源可以是可離子的釩鹽，諸如硫酸三氫釩，或偏釩酸鈉，或最好是氧化物，如五氧化釩等。
鎢源可以是可離子化的鎢鹽，如鎢酸鈉，或最好是鎢酸等。
鉬源可以是一種可離子化的鉬鹽，如鉬酸鈉，或最好是鉬酸等。
在該領(lǐng)域技術(shù)人員的水平內(nèi)，對(duì)普通技工來(lái)說(shuō)，選擇適當(dāng)?shù)倪@些和其它待添加到本發(fā)明的電鍍液中的導(dǎo)電材料源，是易于做到的。適宜的源一般是酸和可離子化的各個(gè)金屬的鹽?？呻x子化鹽陰離子一般是已存在于電鍍液中的陰離子之一，作為催化劑，或作為非導(dǎo)體添加劑的源。
上述金屬可在單一電鍍液配方中組合以便得到上述金屬單獨(dú)使用時(shí)無(wú)論如何也不能得到的性能。例如將鉻源與鎳、鈷、釩、鈦等(參見上述導(dǎo)電各金屬)中的一種或多種源組合，以及將這些導(dǎo)體金屬源的任意一個(gè)與鉬或鎢的源組合。
本發(fā)明的優(yōu)選電阻材料之一是一種組合物，它含有作為普通導(dǎo)電金屬組分的鉻，或鉻與鎢和/或鉬的組合和作為非金屬添加劑的碳和氧。如上所述，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，鉬和/或鎢的存在一般能提高電阻層的功率承受能力。例如，將約100克/升的鉬酸或約200克/升的鎢酸摻到根據(jù)本發(fā)明制備的電鍍液中，可以使鉬或鎢與其它金屬的原子比達(dá)到最佳值。
非金屬添加劑遍布整個(gè)組合物。非金屬添加劑在整個(gè)電阻層中的分布基本上是均勻的。鉻碳，氧電阻層的X射線衍射圖形表明組合物含有單立方晶格結(jié)構(gòu)的次相和體心立方晶格結(jié)構(gòu)的主相，盡管在沒(méi)有非金屬添加劑電解沉積鉻的X線衍射圖形中，單立方晶相是不可探測(cè)的。
電阻層的電阻值與非金屬添加劑在組合物中的濃度有關(guān)。為使電阻值(或中阻率)優(yōu)選在印刷電路板和類似的應(yīng)用所用的范圍內(nèi)，雖然未要求，但在電阻層體塊中，碳、氮和磷原子總數(shù)與普通導(dǎo)體金屬原子總數(shù)的平均比值最好為至少約0.001∶1，而在電阻層體塊中，氧和硫原子總數(shù)與普通導(dǎo)體金屬原子總數(shù)的平均化值最好為至少約0.001∶1。普通導(dǎo)體金屬在電阻組合物體塊中的優(yōu)選濃度至少約80wt%。特別優(yōu)選電阻層包含至少80wt%的鉻。
在一個(gè)實(shí)施例中，電阻層包含至少0.02wt%的碳、氮和/或磷。相同的實(shí)施例還可含有約0.4wt%的氧和/或硫。
例如在其薄層電阻為25Ω/口的實(shí)施例中，電阻層的體塊每含一個(gè)鉻原子，就含有0.028個(gè)碳原子和0.15個(gè)氧原子，而鉻的濃度約為90wt%(由測(cè)定上述組合物體塊中的元素濃度的一種技術(shù)所確定，如下所述)。
電阻層體塊是電阻層的那些組合物基本上均勻的部分(即基本上未受表面沾污影響的那部分)。當(dāng)電阻箔位于低分布(Low profile)銅箔的粗糙面上時(shí)，均勻部分一般開始自電阻箔往下大約不足50
，當(dāng)電鍍于平滑導(dǎo)體表面上時(shí)，均勻部分一般開始自表面往下約不足20
。
一種測(cè)量金屬和非金屬原子在體塊電阻組合物中的濃度的技術(shù)是在導(dǎo)體表面上電解沉積足夠量的電阻層，以允許用常規(guī)分析技術(shù)作化學(xué)分析。
一種途徑是通過(guò)電解沉積制備一個(gè)電阻層的樣品，電解沉積的時(shí)間比制造電子領(lǐng)域所用的電阻層的時(shí)間要明顯地長(zhǎng)，以改于用表面沾污對(duì)總濃度的影響減小到一個(gè)很小的數(shù)值。最好，該數(shù)值小于化學(xué)組合物分析誤差的典型界限。
另一種得到足夠數(shù)量樣品的途徑是把電阻層電解沉積到導(dǎo)電材料的大表面區(qū)域上。
在電解沉積之后，將導(dǎo)電材料從電阻層上溶解下來(lái)，如將沉積的電阻層浸入到一能溶解導(dǎo)電材料而不溶解電阻層的溶液中。當(dāng)導(dǎo)電材料是銅箔時(shí)，此種溶液的例子是下面描述的在制備印刷電路板中優(yōu)先腐蝕銅的銅腐蝕劑。剩下的電阻層可以用原子吸收光譜儀分析，以確定金屬含量，同一材料的另一塊樣品要進(jìn)行破壞性測(cè)試，以分析非金屬添加劑。例如對(duì)碳、氮和氧濃度的測(cè)定可以用常規(guī)技術(shù)進(jìn)行，包括先把前述電阻層樣品燃燒，然后對(duì)燃燒的產(chǎn)物做紅外探測(cè)。磷的含可用標(biāo)準(zhǔn)濕化學(xué)技術(shù)測(cè)定。通過(guò)對(duì)每種元素的重量百分比的測(cè)定來(lái)計(jì)算出原子比。
當(dāng)體塊材料位于銅箔的粗糙面上時(shí)，由于測(cè)射剝離最外層表面時(shí)，會(huì)將雜質(zhì)引入到被掃描的表面，因此用其它類型的分析法，諸如電子光譜化學(xué)分析法(ESCA)(它有賴于光電子譜儀)和掃描Auger譜儀，對(duì)體塊材料的組合物的測(cè)定取得了有限的成果。所以，本申請(qǐng)所述的重量百分比濃度和比值主要是根據(jù)上面概述的體塊化學(xué)組合物分析技術(shù)測(cè)定的。
在一個(gè)實(shí)施例中，由此種材料制備電阻層的電鍍液含有約25-450克/升，較好的是約100～360克/升，最好是約200～360克/升的鉻源(如鉻酸)，約0.1～2.35克/升的硫酸，約0～50克/升鹵氧酸陰離子以及約20～300克/升的有機(jī)酸，最好是脂肪酸。有機(jī)酸的量必須是足夠的，以改于達(dá)到本發(fā)明的目的，為電阻層提供足夠量的碳和/或氧添加劑，獲得所要求的電阻率。
電阻率隨著添加劑的總量變化而變化(如上所述)。當(dāng)摻入電解沉積電阻層的添加劑總量減少時(shí)，電阻率一般是減小的。添加劑在電解沉積電阻層中的總量隨著原先溶于電鍍液中的添加劑源的總量變化而變化。例如，包括碳和氧的沉積電阻層的薄層電阻將隨著有機(jī)酸在電鍍液中的總量(其它條件不變)的變化而變化。由于電鍍運(yùn)作的性質(zhì)，因而變化不總是成正比的，源酸在電鍍液中的總量與電鍍電阻層的電阻率之間的精確關(guān)系一般是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的。
電鍍液的溫度在電鍍運(yùn)作期間一般可維持在約5～50℃的范圍內(nèi)。電流密度一般在約50安/平方尺至手邊設(shè)備所能得到的最大密度。在這一點(diǎn)上，最大電流密度只受電鍍領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的準(zhǔn)則限制。
本發(fā)明提供的電鍍液可以包括在本發(fā)明中作為催化劑的物質(zhì)。在本發(fā)明的一個(gè)目的中，催化劑可包括鹵氧陰離子如高碘酸根、碘酸根、高溴酸根、溴酸根、高氯酸根或氯酸根的離子。催化劑還可包括硫酸根離子。對(duì)于批量生產(chǎn)均勻和可預(yù)測(cè)薄層電阻值或電阻率的電阻層來(lái)說(shuō)，最好用催化劑。
鹵氧酸陰離子是普通的用于電鍍液中的催化劑，用來(lái)促進(jìn)鉻的沉積。當(dāng)鹵氧離子與硫酸組合使用時(shí)，可見到協(xié)合效應(yīng)。已發(fā)現(xiàn)氯酸根，溴酸根和碘酸根離子是有效的，在這一點(diǎn)上，碘酸根比溴酸根更有效，溴酸根又比氯酸根更有效。高鹵氧離子如高碘根，高溴酸根和高氯酸根用于本發(fā)明也是有效的。最好用氯酸的鈉鹽或鉀鹽(即氯酸鈉或氯酸鉀)來(lái)提供鹵氧酸陰離子，主要原因是這些材料比較便宜且容易買到。從作用來(lái)講，鹵氧酸陰離子是強(qiáng)氧化劑，並顯示與其它強(qiáng)氧化劑，如高錳酸離子，有相同的催化作用。然而后一種陰離子不是完全滿意的，原因在于它有變?yōu)殄i源而最終使錳進(jìn)入電解沉積層中，並改變其特性。
硫酸可用作硫酸根陰離子源，是一種公知的沉積包括那些用于制作本發(fā)明電阻層的許多普通導(dǎo)體金屬的催化劑。例如用這種陰離子作催化劑來(lái)沉積鉻。
如上所述，電鍍液中的非金屬添加劑源為最終的電阻層提供了非金屬添加劑。例如，有機(jī)酸由所施加的電流引起分解，從酸分解出氧和碳原子，這些原子最終進(jìn)入沉積層的晶格中，使沉積層的電導(dǎo)率降低(即增加電阻率)。電阻材料晶格中的雜質(zhì)和缺陷也會(huì)引起其電導(dǎo)率與純體材料比有所降低。根據(jù)本發(fā)明，電阻層具有比金屬組分本身所固有的導(dǎo)電率還低的導(dǎo)電率(高薄層電阻)。添加劑在組合材料中的確切性質(zhì)和/或形式尚不完全了解，添加劑在組合物中可能以元素形式存在，或呈化合物存在。然而本發(fā)明者並不希求用任何特定的理論來(lái)約束本發(fā)明如何達(dá)到預(yù)期的目的。
在這方面，本發(fā)明的電阻組合材料包含兩類組分(即金屬組分和非金屬添加劑)，而最終的電解沉積組合物可能是固溶體、純?cè)?，元素間化合物和/或它們的混合物形式。依照本發(fā)明制成的電阻層只經(jīng)在尺寸上有足夠的厚度以便在貯存、進(jìn)一步加工以及作印刷電路板的一部分使用的過(guò)程中保持其尺寸穩(wěn)定性。一般，本發(fā)明的電阻層的厚度在約0.1～0.4μm的范圍內(nèi)。然而，電解沉積層及類似物的表面是粗糙的，因此，具體的厚度數(shù)值實(shí)際上是平均厚度。一個(gè)目的是提供一種材料，其體塊電阻率最好大于600μΩ·cm，它是電解沉積的層狀材料，其厚度約0.1～0.4μm，以使薄層電阻為約15～1000Ω/口，如25Ω/口。
依據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的材料被認(rèn)為是金屬和非金屬組分的組合物，而不一定是合金或分散物。然而，后者的相或狀態(tài)是可能產(chǎn)生的。因電阻層的幾何和物理特性，欲精確測(cè)定其化學(xué)特性乃至其中的組分比是有些困難的。所以一般通過(guò)下面的方法來(lái)獲得所要求的電阻特性，即，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)改變電鍍液中各組分的量，再測(cè)定所得到的電解沉積層的電阻值，重復(fù)上述步驟，直到獲得所要求的電阻值。
必須適當(dāng)控制工藝參數(shù)，包括溶液的溫度、電流密度、電鍍時(shí)間以及攪拌，以便提高沉積效率。就此而言，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)溫度低于約23℃或高于34℃時(shí)，一般就對(duì)效率有相反的效果。電鍍液的最佳溫度一般在25～35℃的范圍內(nèi)。電流密度是對(duì)極板上發(fā)生的總反產(chǎn)率的度量。不希望使用過(guò)大或過(guò)小的電流密度。大電流導(dǎo)致發(fā)熱使工藝控制更加困難。用低電流，由于氫的逸出，沉積效率低。最佳電流密度一般落在75～300安/平方吋的范圍內(nèi)，而且一種配方的電鍍液與另一種也有差別。電鍍時(shí)間直接與沉積厚度有關(guān)。一般電鍍時(shí)間越長(zhǎng)，得到的沉積層越厚，薄層電阻越小，而一般電鍍時(shí)間越短，得到的薄層電阻越大。在電解沉積工藝過(guò)程中對(duì)電鍍液的攪拌促進(jìn)了質(zhì)量交換，提高了可動(dòng)作的電流限度，提高了沉積效率。
根據(jù)本發(fā)明，希望電解沉積的電阻層盡可能均勻。在具有靜止電極的杯狀電解槽中，沉積效率和均勻性對(duì)電極構(gòu)形是敏感的。水平槽效果良好，而傳統(tǒng)直槽容易導(dǎo)致均勻性差。關(guān)于極板的間隙，間隙越大溶液電阻越大，結(jié)果消耗的電功率也越大，但是有助于使電流的分布越好，所以沉積的均勻性就越好。在根據(jù)本發(fā)明采用的5×5吋的水平槽中，廣泛地測(cè)試了2吋的間隙，結(jié)果良好。
電解沉積電阻層的均勻性與進(jìn)行沉積的基片的粗糙度有關(guān)。為獲取良好的均勻性，基片的粗糙度越小越好。然而，使用粗糙度較小的基片可能引起剝離強(qiáng)度不足而呈雙層薄片。這樣，在選擇基片時(shí)，必須在均勻性和剝離強(qiáng)度間取折衷方案。
電鍍液的所有組成部分必須按協(xié)調(diào)方式工作。例如，由僅含有有機(jī)酸、鉻源(如鉻酐)和硫酸根離子的電鍍液可生產(chǎn)鉻電阻材料。由僅含有鹵氧陰離子，鉻源(如鉻酐)和硫酸的電鍍液，或僅含有鹵氧陰離子，鉻源(如鉻酐)和有機(jī)酸的電鍍液也可產(chǎn)生鉻電阻材料。使用鹵氧陰離子使電鍍液更能容許增加硫酸鹽的含量。例如，當(dāng)沒(méi)有鹵氧陰離子存在時(shí)，在硫酸根離子超過(guò)0.5克/升時(shí)，就得到差的結(jié)果。然而當(dāng)有鹵氧陰離子存在時(shí)，硫酸根離子超過(guò)2.0克/升仍能使沉積工藝具有很高的效率。
當(dāng)然，鹵氧陰離子含量高的電鍍液動(dòng)作時(shí)，必須考慮到可能生成易爆性鹵素氧化物。為此建議鹵氧陰離子含量不產(chǎn)允許超過(guò)7或8克/升。
如上所述，電阻層的薄層電阻隨普通導(dǎo)電金屬源(如鉻酸酐)和催化劑(如硫酸)在電鍍液中的濃度變化而變化。薄層電阻還隨電鍍動(dòng)作過(guò)程中的溶液溫度和電流密度變化而變化。這些效果用下列表1～表5予以說(shuō)明，表中給出了在含有鉻酸酐，硫酸和醋酸的系統(tǒng)中進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果。獨(dú)自改變鉻酸、醋酸和硫酸的效果分別在表1和表2和表3中予以說(shuō)明。
表1電鍍液中鉻酸的變化對(duì)鉻電阻層電阻的影響。
溶液化學(xué)成分- CrO3: 變化醋酸:200克/升H2SO4: 250ppm溶液溫度:27.5℃CrO3電流密度×?xí)r間薄膜電阻(克/升) (安/呎2)(秒) (Ω/口)200300×12076.0225"50.0250"58.6275"45.7300"51.9200300×14043.9225"46.3250"37.4275"24.9300"37.1
表2在電鍍液中醋酸的變化對(duì)鉻電阻層電阻值的影響。
溶液化學(xué)成分- CrO3: 275克/升醋酸:變化H2SO4: 220ppm溶液溫度:30℃醋酸電流密度×?xí)r間薄層電阻(克/升) (安/呎2)(秒) (Ω/口)100300×13535.2110"33.3120"29.6130"29.3140"17.6150"15.8160"18.7170"18.6180"22.4190"20.8200"22.4210"26.8220"43.5230"42.3
表3:在電鍍液中H2SO4的變化對(duì)鉻電阻層電阻值的影響。
溶液化學(xué)成分- CrO3: 247.5克/升醋酸:211.5克/升H2SO4: 變化溶液溫度:28℃H2SO4電流密度×?xí)r間薄層電阻鉻沉積量(ppm) (安/呎2)(秒) (Ω/口) (毫克/分米2)0300×16054.912.075300×15052.514.1100"35.516.2150"29.420.0200"25.119.4250"26.419.4300"34.019.7400"78.518.3500"15216.0在表1、表2和表3的三種溶液組分中，電鍍層的薄層電阻對(duì)硫酸濃度是最敏感的。硫酸量的增加，起初引起薄層電阻的下降，在經(jīng)過(guò)最小電阻值區(qū)域之后，又增加，如表3所示。
表3還附帶表示出每平方分米鉻電阻層上鉻沉積量的變化。該數(shù)據(jù)指明薄層電阻隨著電阻層Cr(毫克/分米2)的增加而降低，反之亦然。一般在電阻值最低的層中mg/dm2最高，這就表明沉積效率較高。所以，由表3可見，硫酸濃度在大約200～250ppm的范圍內(nèi)沉積效率最高。
電解沉積電阻層的薄片電阻對(duì)其它組分濃度的變化不是那么敏感的。然而，在薄層電阻同樣為最小的條件下，這些組分濃度的變化效果與硫酸的效果類似，當(dāng)鉻酸為約275克/升，醋酸約在140～170克/升之間時(shí)出現(xiàn)上述情況。
下列表4說(shuō)明了最佳溶液溫度范圍為約28～33℃。當(dāng)?shù)陀诨蚋哂谧罴逊秶鷷r(shí)，薄層電阻就容易變高。此表表明，當(dāng)溫度在約28～48℃的范圍內(nèi)時(shí)，靠簡(jiǎn)單地調(diào)整時(shí)間便可使薄層電阻達(dá)到要求。
表4電鍍液溫度的變化對(duì)鉻電阻層電阻值的影響溶液 CrO3(克/升) 醋酸(克/升) H2SO4(ppm)1247.52112002272200236溶液溫度溶液電流密度×?xí)r間薄層電阻(℃) (安/呎2)(秒) (Ω/口)281300×16054.9381"49.7481"13521.52300×14035.8252"31.3282"22.4292"22.4332"21.536.52"30.7表5說(shuō)明采用300安/呎的電流密度沉積的電阻層的薄層電阻明顯比采用600/呎2的電流密度的低。
表5電鍍電流密度的變化對(duì)鉻電阻層電阻值的影響。
溶液化學(xué)成分- CrO3: 247.5克/升醋酸:211克/升H2SO4: 250ppm溶液溫度:28℃電流密度×?xí)r間電荷密度薄層電阻(安/呎2)(秒) (庫(kù)倫/呎2) (Ω/口)300×20060,00010.5600×10060,00062.3300×24072,0008.5600×12072,00045.5300×28084,0007.0600×14084,00034.8當(dāng)氯酸鈉加到電阻鉻電鍍液(如含300克/升的CrO3，200克/升的醋酸及100ppm的硫酸的電鍍液)中時(shí)，將促進(jìn)鉻的沉積。氯酸鈉在電鍍液中的存在會(huì)使薄層電阻降低，如表6所示。在形成表6所到的數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)每種情況，電流密度都是300安/呎2，電鍍液溫度都為30℃，電鍍時(shí)間都為45秒。確信氯酸鹽的存在簡(jiǎn)單地導(dǎo)致鉻沉積率的提高。當(dāng)將氯酸鹽和其它鹵氧化物用于電鍍液中時(shí)，電鍍動(dòng)作更有效，更容易控制。
表6在電鍍液中氯酸鈉的變化對(duì)鉻電阻層電阻值的影響。
NaClO3薄層電阻(Ω/口)0.4163.20.580.10.638.40.7517.51.010.71.57.72.55.9在用來(lái)形成上表數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)中，醋酸被用作有機(jī)酸。然而已經(jīng)確定，丙酸可能是目前最熟知的作為鉻電阻層中碳和氧源的材料。因而制備的電鍍液層含有300克/升的CrO3，15毫升/升的丙酸，和3克/升的氯酸鈉。電鍍條件是電鍍液溫度22℃，電流密度75安/呎2，及電鍍時(shí)間45秒。如此制得的電阻層的薄層電阻為25Ω/口。
電鍍液的化學(xué)成分和一些電鍍液配方的動(dòng)作模式的實(shí)例被列于下面的表7中。在一水平杯式槽中進(jìn)行電鍍動(dòng)作，每種情況下都獲得了25Ω/口的薄層電阻。根據(jù)本發(fā)明，銅基片在工藝過(guò)程中被用作陰極，電阻鉻層直接電解沉積在平而穩(wěn)定的銅箔的粗糙面上。
表7優(yōu)選的電鍍液配方及動(dòng)作模式。
配方IIIIIICrO3(克/升) 300 300 300H2SO4(克/升) 0.2-0.3 0.2-0.3 0.2-1.0氯酸鈉(克/升)-2.53.0醋酸(克/升)150150-丙酸(毫升/升)--40溶液溫度(℃)28-3028-3028-30電流密度 (安/呎2) 300 300 75電鍍時(shí)間(秒)10025-3044電極間隙(吋)222基片 Lp-p&s*Lp-p&s*Lp-p&s*攪拌無(wú)無(wú)無(wú)＊代表低分布銅箔，其厚度約35μm，平均粗糙度小于1μm，而且是普通的(除穩(wěn)定化處理外未作其它處理)和穩(wěn)定化處理的(p&s)。
在上表中，主要優(yōu)選配方Ⅲ，因?yàn)樵撆浞侥塬@得高電流效率，且沉積均勻性較好。
各電鍍動(dòng)作的結(jié)果是一多層箔，它包括一層電解沉積的電阻鉻層(其厚度約0.25-0.35μm)和一個(gè)導(dǎo)電銅層，其厚度約35μ。由電鍍配方Ⅰ產(chǎn)生的電阻層含有約90wt%的鉻，約0.64wt%的碳，以及2.83wt%的氧，所以，碳與鉻原子比約為0.031∶1，而氧與鉻的原子比約為0.10∶1。
由電鍍配方Ⅲ產(chǎn)生的電阻層也含有約90wt%的鉻，但碳的含量為0.063wt%，氧的含量為約0.39wt%，所以，碳與鉻的原子比約為0.003∶1，而氧與鉻的原子比約0.014∶1。
根據(jù)表7所制備的各電阻層的薄層電阻在優(yōu)選的15-1000Ω/口范圍內(nèi)。其電阻率約大于600μΩ.cm。
用表7所列的電鍍液配方Ⅲ的化學(xué)成分和動(dòng)作條件制成的多層箔，以銅導(dǎo)電層朝外的方式，粘附到包括多個(gè)起初涂有未完全固化的環(huán)氧液體樹脂的玻璃編織層所組成的一個(gè)半固化片是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，而且容易買到。粘附過(guò)程包括對(duì)疊合結(jié)構(gòu)加熱和加壓，最后形成圖1和圖2所示的疊層10，圖中，多層箔用標(biāo)號(hào)14表示，銅導(dǎo)體箔層用標(biāo)號(hào)18表示，電阻鉻層用標(biāo)號(hào)16表示，經(jīng)加熱、加壓半固化片而形成的絕緣層用標(biāo)號(hào)12表示。各層的厚度在圖中未按比例畫出。
根據(jù)這里介紹的本發(fā)明所制作的電阻層具有極好的熱穩(wěn)定性和老化穩(wěn)定性。例如，在20℃-100℃的溫度范圍內(nèi)，鉻電阻層電阻值的溫度系數(shù)一般低于約300ppm/℃。也就是說(shuō)，例如，在上述溫度范圍內(nèi)每增高攝氏溫度1度，對(duì)約25Ω/口的薄層電阻而言，薄層電阻將增加約0.0075Ω/口。
關(guān)于老化穩(wěn)定性，在大氣環(huán)境中貯存26周，在相對(duì)溫度為70%，溫度為40℃的條件下貯存18小時(shí)，或在125℃的空氣中暴露4小時(shí)，最后鉻組合物薄層電阻的變化都小于1.5%。
含鉻和/或含氧的電阻層，如鉻、碳、氧的電阻層也是耐腐蝕的，是一種對(duì)產(chǎn)品在貯存、進(jìn)一步加工及應(yīng)用期間的穩(wěn)定性頗有貢獻(xiàn)的特性。
數(shù)種優(yōu)點(diǎn)來(lái)自于所使用的電阻材料，該電阻材料包括一由鉻和增加電阻值的非金屬添加劑(如氧或硫和/或碳，氮和/或磷)組合成的電解沉積層。含鉻電阻材料(如鉻、碳、氧電阻材料)不被銅腐蝕劑(諸如氯酸銅/氫氯酸腐蝕劑)所腐蝕，所以這種銅腐蝕劑可用來(lái)選擇性地去掉銅。這就有利于對(duì)腐蝕工序的控制，提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
雖然電阻鉻層可以用鉻酸腐蝕劑腐蝕，但是腐蝕步驟不要求使用鉻酸作試劑。這就減少了與鉻酸的排放和鉻酸的沾污材料有關(guān)的環(huán)境問(wèn)題。在這一點(diǎn)上，用H2O2/H2SO4，F(xiàn)eCl2，堿性銨和CuCl2腐蝕劑也不能腐蝕本發(fā)明的鉻電阻材料(能去除銅)，由此，可根據(jù)所采用的特定導(dǎo)體層和電阻層的腐蝕特性，來(lái)選擇一種對(duì)上述導(dǎo)體和電阻層的腐蝕率有一定差別的腐蝕劑。
本發(fā)明所述的這種區(qū)別腐蝕的能力可用于其它電阻層和導(dǎo)體層，只要選擇恰當(dāng)?shù)氐母g劑即可。
在本發(fā)明申請(qǐng)的另一個(gè)目的中，提供的電阻層包括由普通導(dǎo)電金屬(如鎳)和增加電阻值的非金屬添加劑(如硫)組合成的電解沉積層。在制備本發(fā)明的鎳。硫電阻材料時(shí)，所用的電鍍液包括硫酸鎳(作普通導(dǎo)電金屬鎳的源)硫代硫酸鈉(作增加電阻的非金屬添加劑)以及硼酸(作PH值緩沖劑)。例如，用水溶性溶液制成的電鍍液可用來(lái)制備鎳。硫電阻層，水溶性溶液含有100克/升硫酸鎳(NiSO.6H2O)，30克/升的硼酸(H3BO3)和50克/升的硫代硫酸鈉(Na2S2O3.5H2O)。象這樣起初制備的溶液將是酸性適中的，其PH值在約3.2附近。在電鍍前，添加足夠量的氫氧化鈉(NaOH)，可將溶液的PH值調(diào)到6左右，用PH計(jì)測(cè)量。然后將電鍍液加熱到約45℃的溫度，同時(shí)保持在該溫度，將一個(gè)待鍍的導(dǎo)電銅箔作為杯式電鍍?cè)O(shè)備的陰極，浸入電鍍液中。然后使一個(gè)電流密度為約10-40安/呎2的電流流過(guò)電鍍液，因而在銅箔上鍍上一層鎳。硫組合物層。
也可采用含有100克/升的硫酸鎳，30克/升的硼酸和10克/升的硫代硫酸鈉的電鍍液。一般還是用添加氫氧化鈉方法將溶液的PH值調(diào)整到約6。可以變換每種材料的濃度，以提供不同的效果。一般電鍍液中硫酸鎳的濃度越高，那么在電解沉積電阻層中鎳的濃度就越高，從而，增加了電解沉積層的導(dǎo)電率(即降低電解沉積層的薄層電阻)。
然而，在電鍍過(guò)程中，由于拖延，硫酸鎳的含量越高，則化學(xué)損耗就越大。硫代硫酸鈉的濃度越高，一般將引起硫在電解沉積電阻層中的含量越高，這就使得電解沉積層的薄層電阻增大。
在制備鎳。硫電阻層的過(guò)程中，可以改變電流密度和電鍍時(shí)間，以得到不同的結(jié)果。因鎳、硫?qū)拥慕孛娲笮∫话銢Q定薄層電阻的大小，因而不同的層厚將提供不同的電阻。讓一定庫(kù)倫量的電荷通過(guò)溶液，將沉積出一定厚度的材料。
電流密度可以在10安/呎2到40安/呎2的范圍內(nèi)變化，電鍍時(shí)間可以在約30秒到120秒的范圍內(nèi)變化。
例如，電鍍時(shí)間可從電流密度為40安/呎2時(shí)的30秒變化到電流密度為10安/呎2時(shí)的120秒。在這些范圍內(nèi)，電解沉積電阻層的厚度隨電鍍時(shí)間的增加而線性增厚，而薄層電阻則隨電鍍時(shí)間的增長(zhǎng)而降低。根據(jù)本發(fā)明，用1200庫(kù)倫的電荷，在導(dǎo)電銅箔上電鍍鎳。硫電阻層，其厚度將會(huì)為約0.4μm，薄層電阻約25Ω/口。
下面是一個(gè)附加的步驟，在從電鍍液中取出多層電阻箔之后，可以將它浸入濃度為約2克/升的鉻酸(CrO3)溶液中，以使多層電阻箔穩(wěn)定。
在上述實(shí)施例中，用上述的電鍍液，電鍍時(shí)間，和電流密度在導(dǎo)電銅箔上形成的鎳。硫組合物層將具有約25Ω/口的薄層電阻。這樣形成的鎳電阻層是很穩(wěn)定的。即使在空氣中暴露很長(zhǎng)時(shí)間之后，薄層電阻的平均變化值也不超過(guò)2%。
相信含鉻和鎳的電阻層的薄層電阻較高是由于雜質(zhì)混入金屬沉積層中所引起的。然而本發(fā)明者并不希望受任何具體的理論約束，解釋他的發(fā)明如何達(dá)到其固有的優(yōu)點(diǎn)。
一般，本發(fā)明電阻層的較高固有薄層電阻使得待覆蓋到導(dǎo)體整個(gè)表面的層不必用機(jī)械或化學(xué)手段就能減薄或去掉該層上所選擇的區(qū)域，因而減小層的有效截面面積，以便在局部位置達(dá)到所要求的薄層電阻，然而變換電鍍液的化學(xué)含量和/或電鍍條件可達(dá)到所要求的薄層電阻。
較高的固有薄層電阻在整個(gè)電阻層體塊上基本上是均勻的，認(rèn)為這是由于非金屬被均勻分布于整個(gè)體塊材料的晶格中。然而，本發(fā)明者并不希望受具體理論的約束，來(lái)解釋他們的發(fā)明如何能獲得其固有的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的電阻層是以完全蓋住導(dǎo)體表面的形式使用的。而且，在將電阻層疊加到絕緣基板上，并把所定區(qū)域的導(dǎo)體去掉之后，電阻層就完全覆蓋了絕緣基板。當(dāng)電阻精確地被適當(dāng)?shù)难谀＝Y(jié)構(gòu)和原圖所確定時(shí)，不必用機(jī)械和/或化學(xué)手段對(duì)電阻材料進(jìn)行后處理來(lái)達(dá)到所要求的電阻。
上述層16的厚度，例如可以變換，以達(dá)到商業(yè)上對(duì)平面電阻和薄層電阻所要求的厚度。導(dǎo)體層18的厚度不影響上述電阻的電阻值。為使薄片電阻達(dá)到25Ω/口，根據(jù)本發(fā)明制作的典型層16的厚度應(yīng)在約0.1-0.4μm的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，標(biāo)稱薄層電阻范圍可以是約15-1000Ω/口。用此范圍內(nèi)的任何薄層電阻，通過(guò)控制被腐蝕的電阻的幾何形狀，即通過(guò)改變電路板上的被腐蝕電阻的長(zhǎng)度和寬度，即可制作功能電阻。在此電阻范圍內(nèi)，常優(yōu)選25Ω/口的薄層電阻值，以簡(jiǎn)化制作工藝。因而控制電鍍時(shí)間，以及控制幾乎任何一項(xiàng)上述電鍍液的條件，諸如，電鍍液組分的濃度和溫度，可用來(lái)使制成的電阻具有預(yù)定的薄層電阻，如約25Ω/口。
根據(jù)本發(fā)明，與適當(dāng)?shù)膶?shí)在和拓?fù)湓O(shè)計(jì)相結(jié)合，可使薄層電阻達(dá)到25，100和1000Ω/口，并便于用來(lái)制作平面電阻，其電阻值在商業(yè)上要求的1Ω-1MΩ的范圍內(nèi)。在通常允許的范圍內(nèi)可批量生產(chǎn)本發(fā)明的電阻。當(dāng)誤差允許范圍為標(biāo)稱電阻率的±2.5%或更小時(shí)也可具有再現(xiàn)性。
雖然對(duì)本發(fā)明的解釋涉及到了它的優(yōu)選實(shí)施例，但應(yīng)該了解，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在閱讀了本說(shuō)明書的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的各種各樣的改型都是顯而易見的。所以，應(yīng)該了解，本文披露的發(fā)明意在包括那些落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的各種改型。
權(quán)利要求
1.一種由電阻層，包括一種由普通導(dǎo)電金屬組分(A)和增加電阻值的非金屬添加劑(B)組成的組合物，其特征在于，金屬組分(A)包括鉻；非金屬添加劑(B)包括碳或氮，或者碳、氮和磷的兩種或兩種以上的組合，其原子數(shù)與體塊電阻層中普通導(dǎo)電金屬組分(A)的原子數(shù)之比平均至少約0.001∶1；以及金屬組分(A)平均至少約占電阻層體塊重量的80%。
2.如權(quán)利要求1所述的電阻層，其特征在于當(dāng)電阻層的厚度在約0.1～0.4μm的范圍內(nèi)時(shí)，電阻層的薄層電阻在約15～1000Ω/口的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的電阻層，其特征在于電阻層體塊中每含一個(gè)金屬組分(A)的原子，就至少含有0.01個(gè)氧原子。
4.如權(quán)利要求1所述的電阻層，其特征在于電阻層體塊含有平均至少約80wt%的鉻。
5.如權(quán)利要求1所述的電阻層，其特征在于電阻層體塊含有碳，其原子數(shù)與金屬組分(A)的原子數(shù)之比平均至少為0.001∶1。
6.如權(quán)利要求1所述的電阻層，其特征在于金屬組分(A)還包括鈷、釩、鉬或鎢。
7.如權(quán)利要求1所述的電阻層，其特征在于，非金屬添加劑(B)包括氧和碳，氧原子數(shù)和碳原子數(shù)與金屬組分(A)原子數(shù)之比，平均至少分別為約0.01∶1和0.001∶1;以及鉻平均至少約占電阻層體塊重量的80%。
8.一種電阻層，包括一種由普通導(dǎo)電金屬組分(A)和增加電阻值的非金屬添加劑(B)組成的組合物，其特征在于，金屬組分(A)包括鉻和鈷、釩、鉬或鎢;以及非金屬添加劑(B)包括碳、氮或磷，或者碳、氮或磷的兩種或兩種以上的組合，其原子數(shù)與金屬組分(A)原子數(shù)之比平均至少約0.001∶1。
9.如權(quán)利要求8所述的電阻層，其特征在于金屬組分(A)平均至少約占電阻層體塊重量的80%。
10.如權(quán)利要求8所述的電阻層，其特征在于非金屬添加劑(B)包括氧和碳，氧原子數(shù)和碳原子數(shù)與金屬組分(A)原子數(shù)之比，平均至少分別為約0.01∶1和0.001∶1。
11.一種電阻層包括一種由普通導(dǎo)電金屬組分(A)和增加電阻總量的非金屬組分(B)組成的組合物，其特征在于，金屬組分(A)包括鉻;非金屬添加劑(B)包括碳和氧;以及電阻層的厚度在約0.1～0.4μm的范圍內(nèi)，其薄層電阻在約15～1000Ω/口的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求11所述的電阻層，其特征在于電阻層的體塊電阻率大于約600μΩ.Cm。
13.如權(quán)利要求11所述的電阻層，其特征在于體塊電阻層含有如X線衍射分析法測(cè)得的一種體心立方晶格結(jié)構(gòu)和一種單立方晶格結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求13所述的電阻層，其特征在于單心立方晶格結(jié)構(gòu)含有電阻層晶格結(jié)構(gòu)的次相。
15.一種含有如權(quán)利要求1所述的電阻層的多層箔，所述電阻層位于導(dǎo)體箔層上。
16.一種含有如權(quán)利要求7所述的電阻層的多層箔，所述電阻層位于導(dǎo)體箔層上。
17.一種含有如權(quán)利要求8所述的電阻層的多層箔，所述電阻層位于導(dǎo)體箔層上。
18.一種含有如權(quán)利要求10所述的電阻層的多層箔，所述電阻層位于導(dǎo)體箔層上。
19.一種含有如權(quán)利要求11所述的電阻層的多層箔，所述電阻層位于導(dǎo)體箔層上。
20.一種含有如權(quán)利要求1所述的電阻層的疊層，所述電阻層粘附于一絕緣層上。
21.如權(quán)利要求20所述的疊層，還含有一導(dǎo)體箔層，所述箔層粘附于電阻層。
22.一種含有如權(quán)利要求7所述的電阻層的疊層，所述電阻層粘附于一絕緣層，還含有一粘附于所述電阻層的導(dǎo)體箔層。
23.一種含有如權(quán)利要求8所述的電阻層的疊層，所述電阻層粘附于一絕緣層，還含有一粘附于所述電阻層的導(dǎo)體箔層。
24.一種含有如權(quán)利要求10所述的電阻層的疊層，所述電阻層粘附于一絕緣層，還含有一粘附于所述電阻層的導(dǎo)體箔層。
25.一種含有如權(quán)利要求11所述的電阻層的疊層，所述電阻層粘附于一絕緣層，還含有一粘附于所述電阻層的導(dǎo)體箔層。
26.一種印刷電路板，含有一層絕緣層和一層粘附于該絕緣層上的電阻線，所說(shuō)的電阻線含有一種由普通導(dǎo)體金屬組分和增加電阻值的非金屬添加劑組成的組合物，其特征在于，金屬組分(A)包括鉻;非金屬添加劑(B)包括碳或氮，或者碳、氮和磷的兩種或兩種以上的組合，其原子數(shù)與體塊電阻層中普通導(dǎo)體金屬組分(A)的原子數(shù)之比平均至少為0.001∶1;以及金屬組分(A)平均至少占電阻層體塊重量的80%。
27.一種印刷電路板，含有一層絕緣層和一層粘附于該絕緣層上的電阻線，所說(shuō)的電阻線含有一種由普通導(dǎo)體金屬組分和增加電阻值的非金屬添加劑組成的組合物，其特征在于，金屬組分(A)包括鉻和鈷、釩、鉬或鎢;以及非金屬添加劑(B)包括碳、氮或磷，或者兩種或兩種以上的碳、氮或磷的組合，其原子數(shù)與金屬組分(A)的原子數(shù)之比平均至少約0.001∶1。
28.一種印刷電路板，含有一層絕緣層和一層粘附于該絕緣層的電阻線，所說(shuō)的電阻線含有一種由普通導(dǎo)體金屬組分和增加電阻值的非金屬添加劑組成的組合物，其特征在于，金屬組分(A)包括鉻;非金屬添加劑(B)包括碳和氧;以及該電阻層的體塊電阻率至少約600μΩ.cm。
29.一種電解沉積電阻層的方法，包括A)制備一種電鍍液，該電鍍液是一種水溶液，它含有一種普通導(dǎo)體金屬組分的第一源和一種增加電阻值的非金屬添加劑的第二源，非金屬添加劑包括碳和氮，或者碳、氮和磷的兩種或兩種以上的組合;B)將一導(dǎo)體部件置于所說(shuō)的電鍍液中;以及C)用所說(shuō)的導(dǎo)體部件作陰極，使電流流過(guò)電鍍液，在所說(shuō)的導(dǎo)體部件上電鍍一層由所說(shuō)的金屬組分和所說(shuō)的添加劑所組成的組合物。
30.一種如權(quán)利要求29所述的方法，其中所說(shuō)的第二源包括甲酸、乙酸、丙酸或這些酸的堿金屬鹽。
31.一種如權(quán)利要求29所述的方法，其中第二源含有乙酸或丙酸。
32.一種如權(quán)利要求29所述的方法，其中電鍍液含有鹵氧陰離子。
33.一種電解沉積電阻層的電鍍液，該電鍍液是一種水溶液，它含有一種普通導(dǎo)電金屬組分第一源和一種增加電阻值的非金屬添加劑的第二源，非金屬添加劑包括碳和氮，或者碳、氮和磷的兩種或兩種以上的組合。
34.如權(quán)利要求33所述的電鍍液，其中第一源含有鉻，而第二源含有乙酸或丙酸。
35.如權(quán)利要求34所述的電鍍液，其中該電鍍液還含有鹵氧陰離子。
36.一種制備印刷電路板的方法，該電路板的絕緣層上具有至少一個(gè)電阻線和一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域，該方法包括下列順序的步驟A)制備一個(gè)疊層，該疊層具有一絕緣層、一粘附于該絕緣層上的電阻層和一固著于電阻層上的導(dǎo)體金屬箔層，電阻層由普通的導(dǎo)電金屬組分和增加阻值的非金屬添加劑組成，金屬箔層的主要成分是除鉻以外的導(dǎo)體金屬，在電阻層體塊中，金屬組分含有鉻，而非金屬添加劑含有碳或氮，或者碳、氮和磷的兩種或兩種以上的組合;B)用第一掩模掩蓋上述疊層;C)用一種能腐蝕導(dǎo)電箔層而很難腐蝕電阻層的第一腐蝕劑來(lái)接觸其上有第一掩模的疊層，從電阻鉻層上去掉未被第一掩模覆蓋的導(dǎo)體薄層;D)用第二腐蝕劑(包括鹽酸)來(lái)接觸上述疊層，從所有絕緣層上去掉未被第一掩模覆蓋的電阻層;E)從疊層上去除第一掩模;F)用第二掩模掩蓋上述疊層;以及G)用一種能腐蝕導(dǎo)體箔層而很難腐蝕電阻層的第三腐蝕劑來(lái)接觸上述疊層，從疊層上去掉未被第二掩模覆蓋的導(dǎo)體箔層，同時(shí)保留剩下的電阻鉻層，其中，由第一掩模覆蓋的電阻層確定了絕緣層上含鉻的電阻線，而由第二掩模覆蓋的導(dǎo)電箔層確定了在部分電阻鉻線上的導(dǎo)電金屬區(qū)域。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中導(dǎo)體金屬箔層是一銅箔，而第一和第三腐蝕劑含有氯酸銅。
38.如權(quán)利要求36所述的方法，其中導(dǎo)體箔層是一鎳箔，電阻層主要含有鉻，而第一和第三腐蝕劑單獨(dú)含有堿性銨腐蝕劑、氯酸鐵、氯酸銅或過(guò)氧化氫。
39.如權(quán)利要求36所述的方法，其中非金屬添加劑還含有氧。
40.如權(quán)利要求36所述的方法，其中非金屬添加劑含有碳和氧。
41.一種制備印刷電路板的方法，在該電路板的絕緣層上具有至少一個(gè)電阻線和一個(gè)導(dǎo)體金屬區(qū)域，該方法包括下列順序的步驟A)制備一個(gè)疊層，該疊層具有一絕緣層，一粘附于該絕緣層上的電阻層，以及固著于電阻層上導(dǎo)體銅箔層，其中電阻層含有普通導(dǎo)電金屬組分(包括鎳)以及增加電阻值的除磷以外的非金屬添加劑;B)用第一掩模掩蓋上述疊層;C)用一種能腐蝕銅箔和含鎳電阻層的第一腐蝕劑來(lái)接觸其上有第一掩模的疊層，將整個(gè)絕緣層上導(dǎo)體銅箔層和電阻層的未被第一掩模覆蓋的部分去掉;D)從上述疊層上去除第一掩模;E)用第二掩模掩蓋上述疊層;以及F)用一種能腐蝕銅箔但很難腐蝕含鎳電阻層的第三腐蝕劑來(lái)接觸其上具有第二掩模的疊層，從整個(gè)疊層上去掉未被掩蓋導(dǎo)體銅箔層，而保留剩下的電阻層，其中，由第一掩模覆蓋的電阻層確定了絕緣層上的電阻線，而由第二掩模覆蓋的銅箔層確定了部分電阻線上的導(dǎo)體銅區(qū)域。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中非金屬添加劑含有硫。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中在步驟(C)之后，步驟(D)之前是步驟(C1)，該步驟(C1)包括用第三腐蝕劑(包括鉻酸和硫酸)來(lái)接觸其上具有第一掩模的上述疊層，從所有未被掩蓋的絕緣層部分去掉殘?jiān)?br> 44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中第一腐蝕劑含有氯酸銅，而第三腐蝕劑含有鉻酸和硫酸的混合物。
全文摘要
本申請(qǐng)披露了一種電解沉積的平面電阻層，該層可與導(dǎo)電層和絕緣層相結(jié)合而制成用以制備印刷電路板的疊層。電阻層是由電鍍液電鍍制備的。電鍍液含有普通導(dǎo)電金屬組分源和增加值的非金屬添加劑源。可以制成其薄層電阻在約15～1000Ω/口的平面電阻。
文檔編號(hào)H05K3/38GK1073547SQ9210968
公開日1993年6月23日 申請(qǐng)日期1992年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月26日
發(fā)明者西德尼·J·克勞斯, 瑪麗·K·普羅考普, 李新河, 克里斯托弗·J·赫維爾 申請(qǐng)人:古爾德公司