电阻金属层及其制作方法技术

本申请披露了一种电解沉积的平面电阻层，该层可与导电层和绝缘层相结合而制成用以制备印刷电路板的叠层。电阻层是由电镀液电镀制备的。电镀液含有普通导电金属组分源和增加值的非金属添加剂源。可以制成其薄层电阻在约１５～１０００Ω／口的平面电阻。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术申请涉及用于印刷电路板的初级材料领域，以及这种材料的制作方法和使用方法，特别涉及电能沉积的电阻金属层，含有该电阻层的多层箔，包括一绝缘层、一电能沉积的电阻金属层和一导电层的叠层，包括一绝缘层和一粘合于该绝缘层的电阻路线的印刷电路板，以及前述每层的制作方法。自披露于英国专利GB-690691(1953，4，29公开)的Strong等人的开创性专利技术以来，印刷电路板(PCB)技术已成为现代电子工业中的一项极为重要的技术。由于镀覆技术及有关的制备导电材料薄层的电能沉积技术的发展而促进了PCB技术的发展。为了尽量减小PCB部件的空间需求量，工业界已着手求助于平面电阻技术，特别是利用电解沉积的电阻层来努力提高电路的密度，改进可靠性和操作特性以及降低总成本，尤其是通过提高制作的自动化程度来降低总成本。这种先期活动已被总结在Mahler的下列论文中《PlanarResistorTechnologyforHigh-SpeedMultilayerBoards》，ElectronicPackaging&Production，January，1986，pp151-154。在可腐蚀的电阻材料电解沉积层领域中已取得重要进展，如Castonguay的美国授权的专利US-3，857，683，如Castonguay等人的美国授权的专利US-3，808，576，以及如Rice等人的国际申请PCT/US86/01173，国际公开文献WO-86/07100所披露的。US-3，857，683公开了许许多多二元合金，它们可用来作电阻层。然而这些合金的大多数具有特殊的电阻率，对实际商业层来说，太低。而且，在多数情况下，在制备合金的电电镀液所必需的成分是舶来品且昂贵。在某些情况下，其控纵是困难的和/或危险的。例如在US-3，857，683的实施例XI和XXXI中，需要用锑和钴或镍的氟化物以及氟酸来分别制备钴锑合金和镍锑合金。此外，这些先期公开的内容一点也没有提供有关由给定的二元合金可成功地用于制备印刷电路的特殊腐蚀剂或腐蚀条件的指教。总之，由于某种原因或由于别的原因，以及正如US-3，808，576和国际公开的文献WO-86/07100所说明的那样，镍磷合金已成为最广泛地用作PCB电阻层的初级材料。在WO-86/07100中，用没有硫酸盐和氯盐的电镀液，在铜箔镍磷电阻层电镀。这些参考文献的特别教导人们避免使用这些易于引起脆裂的盐。因而，电镀液包括酸镍，磷酸和亚磷酸。在US-3，808，576中，电阻层包括高达30wt%的磷，电镀液含有六氢硫酸磷镍，六氢氯化镍，碳酸镍，磷酸和亚磷酸，以及其它添加剂。但是，用这么多的试剂来形成镍磷合金，在工艺上无论如何也是敏锁的事，而且势必增加商业上适用的电阻层的制作成本。而且通常要求在铜箔表面上电镀电阻合金之后必须进行阳极氧化使其成为氧化物。这又引起成本增加并带来麻烦。因此，本领域的技术人员不满足在提供电解沉积平面电阻层方面所取得的成就，继续研究可方便地电解沉积的电阻材料，这种电阻材料能够重复提供一电阻层，用安全腐蚀剂就能容易地蚀刻该电阻层，从而在电路板上形成有电阻线和电阻块的元件，使它既具有商业应用价值，又具有实用的电阻特性。公开于本申请的本专利技术提供了这样的电阻层，该电阻层的组分，及其制作该电阻层方法和电镀液。披露于本申请的本专利技术提供了一电阻层和多层箔，以及具有该电阻层的叠层和印刷电路板。电阻层含有一电解沉积层，它是由一般导电金属，组分和增加电阻总值的非金属添加剂所组成的组合物。本专利技术的多层箔包括导电层和本专利技术的电阻层。本专利技术的叠层包括一绝缘层，其上粘附有本专利技术的电解沉积电阻层。就本专利技术这一目的而言，叠层也可以包括一粘附于电阻层上的导电层。本专利技术的印刷电路板包括一绝缘层和粘附于该绝缘层上的电阻线。电阻线由一种电解沉积的材料组成，该材料包括一种由一般导电金属组分和增加电阻总值的非金属添加剂所组成的组合物。这里所公开的本专利技术还提供了一种电解沉积电阻层的方法，包括一种电解沉积一层具有预定薄层电阻或电阻率的电阻层的方法。该方法包括下列步骤A)制备电镀液，它是一种水溶液，包括一般导电金属的第一组分源和由碳或氮，或碳、氮和磷中的两种或两种以上的组合物组成的非金属电阻增值添加剂的第二组分源。B)将一导电件置于所说的电镀液中，以及C)用所说的导电件作阴极，使电流流过电镀液，使所说的导电件上电镀一层所说的金属组合和所说的添加剂所组成的组合物。本专利技术的另一个目的是电解沉积电阻层的电镀液是一种水溶液，它包括一般导电金属的第一组分源和由碳或氮，或碳、氮和磷的两种和两种以上的组合物组成的非金属电阻增值添加剂的第二组分源料。本专利技术的另一个目的是制备印刷电路板的方法，该电路板具有至少一个由本专利技术的组合物组成的电阻线和一个在绝缘层上的导电区域。属于本专利技术这一目的方法是分别选择腐蚀导电箔层和电阻层。在本专利技术这一目的的实施例中提供了制备一种印刷电路板的方法，所述的电路板具有一个含铬的电阻线并且在绝缘层上具有一导体金属区域，该方法包括下列顺序的步骤A)制备一个叠层，它具有一绝缘层、一粘附于该绝缘层上的电阻层和一固着于电阻层上由铬以外的一种主要导电金属组成的导电金属薄片层，电阻层由普通的导电金属组分和增加电阻值的非金属添加剂组成，在电阻层体块中，金属组分包括铬，而非金属添加剂包括碳或氮，或碳、氮和磷中的两种或两种以上的组合物;B)用第一掩模掩盖上述叠层;C)用一种能腐蚀金属箔层而很难腐蚀电阻层的第一腐蚀剂来接触上述覆盖有第一掩模的叠层，从电阻铬层上去掉未被第一掩模覆盖的电体箔层;D)用第二腐蚀剂，包括盐酸来接触上述叠层，从所有绝缘层上去掉未被第一掩模覆盖的电阻层;E)从叠层上去除第一掩模;F)用第二掩模掩盖叠层;以及G)用一种能腐蚀导体箔层但很难腐蚀电阻层的第三种腐蚀剂接能上述叠层，从叠层上去掉未被第二掩模覆盖的导体箔层，同时留下剩余的电阻铬层，其中，由第一掩模覆盖的电阻层确定了绝缘层上含铬的电阻线路，而由第二掩模覆盖的导体箔层确定了在电阻线路的一部分上的导体金属区域。在本专利技术这一目的的另一实施例中，提供了一种制备印刷电路板的方法，在该印刷电路板的绝缘层上具有至少一个由含镍组合物组成的电阻线路和一个导体金属区域，该法包括下列顺序的步骤A)制备一个叠层，它具有一绝缘层，一粘合于该绝缘层上的电阻层以及固着于电阻层上的导电铜箔层，其中电阻层含有普通的导电金属组分，包括镍和增加电阻总值除磷以外的非金属添加剂;B)用第一掩模掩盖叠层;C)用一种能腐蚀铜箔和含镍电阻层的第一腐蚀剂接触上述覆盖了第一掩模的叠层，将整个绝缘层上导体铜箔层和电阻层的未被第一掩模覆盖的部分去掉;D)从叠层上去除第一掩模;E)用第二掩模掩盖上述叠层;以及F)用一种能腐蚀铜箔但很难腐蚀含镍电阻层的第三种腐蚀剂来接触上述覆盖了第二掩模的叠层，从叠层上去掉未被覆盖部分的导体铜箔层，而留下剩余的电阻层，其中，由第一掩模覆盖的电阻层确定了绝缘层上的电阻线路，而由第二掩模覆盖的铜箔层划定了电阻线路部分上的导电铜区域。附图说明图1是实施本专利技术申请的叠层的透视图，该叠层包括下列部分一个绝缘层，一个粘接于该绝缘层上的电阻层，以及一个粘接于该电阻层的导体层;图2是沿图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由电阻层，包括一种由普通导电金属组分（Ａ）和增加电阻值的非金属添加剂（Ｂ）组成的组合物，其特征在于，金属组分（Ａ）包括铬；非金属添加剂（Ｂ）包括碳或氮，或者碳、氮和磷的两种或两种以上的组合，其原子数与体块电阻层中普通导电金属组分（Ａ）的原子数之比平均至少约０．００１∶１；以及金属组分（Ａ）平均至少约占电阻层体块重量的８０％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1992-8-26 07/750,0701.一种由电阻层，包括一种由普通导电金属组分(A)和增加电阻值的非金属添加剂(B)组成的组合物，其特征在于，金属组分(A)包括铬；非金属添加剂(B)包括碳或氮，或者碳、氮和磷的两种或两种以上的组合，其原子数与体块电阻层中普通导电金属组分(A)的原子数之比平均至少约0.001∶1；以及金属组分(A)平均至少约占电阻层体块重量的80%。2.如权利要求1所述的电阻层，其特征在于当电阻层的厚度在约0.1～0.4μm的范围内时，电阻层的薄层电阻在约15～1000Ω/口的范围内。3.如权利要求1所述的电阻层，其特征在于电阻层体块中每含一个金属组分(A)的原子，就至少含有0.01个氧原子。4.如权利要求1所述的电阻层，其特征在于电阻层体块含有平均至少约80wt%的铬。5.如权利要求1所述的电阻层，其特征在于电阻层体块含有碳，其原子数与金属组分(A)的原子数之比平均至少为0.001∶1。6.如权利要求1所述的电阻层，其特征在于金属组分(A)还包括钴、钒、钼或钨。7.如权利要求1所述的电阻层，其特征在于，非金属添加剂(B)包括氧和碳，氧原子数和碳原子数与金属组分(A)原子数之比，平均至少分别为约0.01∶1和0.001∶1;以及铬平均至少约占电阻层体块重量的80%。8.一种电阻层，包括一种由普通导电金属组分(A)和增加电阻值的非金属添加剂(B)组成的组合物，其特征在于，金属组分(A)包括铬和钴、钒、钼或钨;以及非金属添加剂(B)包括碳、氮或磷，或者碳、氮或磷的两种或两种以上的组合，其原子数与金属组分(A)原子数之比平均至少约0.001∶1。9.如权利要求8所述的电阻层，其特征在于金属组分(A)平均至少约占电阻层体块重量的80%。10.如权利要求8所述的电阻层，其特征在于非金属添加剂(B)包括氧和碳，氧原子数和碳原子数与金属组分(A)原子数之比，平均至少分别为约0.01∶1和0.001∶1。11.一种电阻层包括一种由普通导电金属组分(A)和增加电阻总量的非金属组分(B)组成的组合物，其特征在于，金属组分(A)包括铬;非金属添加剂(B)包括碳和氧;以及电阻层的厚度在约0.1～0.4μm的范围内，其薄层电阻在约15～1000Ω/口的范围内。12.如权利要求11所述的电阻层，其特征在于电阻层的体块电阻率大于约600μΩ.Cm。13.如权利要求11所述的电阻层，其特征在于体块电阻层含有如X线衍射分析法测得的一种体心立方晶格结构和一种单立方晶格结构。14.如权利要求13所述的电阻层，其特征在于单心立方晶格结构含有电阻层晶格结构的次相。15.一种含有如权利要求1所述的电阻层的多层箔，所述电阻层位于导体箔层上。16.一种含有如权利要求7所述的电阻层的多层箔，所述电阻层位于导体箔层上。17.一种含有如权利要求8所述的电阻层的多层箔，所述电阻层位于导体箔层上。18.一种含有如权利要求10所述的电阻层的多层箔，所述电阻层位于导体箔层上。19.一种含有如权利要求11所述的电阻层的多层箔，所述电阻层位于导体箔层上。20.一种含有如权利要求1所述的电阻层的叠层，所述电阻层粘附于一绝缘层上。21.如权利要求20所述的叠层，还含有一导体箔层，所述箔层粘附于电阻层。22.一种含有如权利要求7所述的电阻层的叠层，所述电阻层粘附于一绝缘层，还含有一粘附于所述电阻层的导体箔层。23.一种含有如权利要求8所述的电阻层的叠层，所述电阻层粘附于一绝缘层，还含有一粘附于所述电阻层的导体箔层。24.一种含有如权利要求10所述的电阻层的叠层，所述电阻层粘附于一绝缘层，还含有一粘附于所述电阻层的导体箔层。25.一种含有如权利要求11所述的电阻层的叠层，所述电阻层粘附于一绝缘层，还含有一粘附于所述电阻层的导体箔层。26.一种印刷电路板，含有一层绝缘层和一层粘附于该绝缘层上的电阻线，所说的电阻线含有一种由普通导体金属组分和增加电阻值的非金属添加剂组成的组合物，其特征在于，金属组分(A)包括铬;非金属添加剂(B)包括碳或氮，或者碳、氮和磷的两种或两种以上的组合，其原子数与体块电阻层中普通导体金属组分(A)的原子数之比平均至少为0.001∶1;以及金属组分(A)平均至少占电阻层体块重量的80%。27.一种印刷电路板，含有一层绝缘层和一层粘附于该绝缘层上的电阻线，所说的电阻线含有一种由普通导体金属组分和增加电阻值的非金属添加剂组成的组合物，其特征在于，金属组分(A...

【专利技术属性】
技术研发人员：西德尼J克劳斯，玛丽K普罗考普，李新河，克里斯托弗J赫维尔，
申请(专利权)人：古尔德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]