一種印製電路板用埋嵌式電阻的製備方法
2023-12-11 05:35:57
專利名稱：一種印製電路板用埋嵌式電阻的製備方法
技術領域：
本發明屬於電子材料與元器件技術領域，特別涉及一種印製電路板用埋嵌式電阻的製備方法。
背景技術：
隨著電子產業的飛速發展，消費電子產品如高級計算機和通信等設備中進行高頻信號或高數位訊號傳輸時，通常都是通過嚴格控制傳輸線中特性值和相應的無源元件來實現。但是，這些大量匹配的無源元件佔據了印製電路板大量的面積和空間。通過將無源元件埋嵌至印製電路板中，可使得電路板的面積比採用表面安裝工藝(SMT)製作的電路板的面積縮小40%左右。埋嵌電阻作為三大無源器件之一，國內外各大型研究所，企業及高校都已展開了大量的研究。埋嵌式電阻製備是印製電路板企業通過將電阻的製備流程與印製板製作工藝融合一起，實現從材料、設計、工藝，到測試等一系列的工序過程。主要實現的機構有杜邦、MacDermid hcorporated等公司。杜邦公司使用鈦酸鋇陶瓷在需要製作電阻的區域低溫燒結製作電阻，然後通過曝光、顯影、蝕刻等工序製作印製電路板線路。該方法能得到較高的電阻，方塊電阻可達數千歐姆，甚至數兆歐姆，但工藝過程複雜，電阻阻值難以控制。MacDermid Incorporated公司通過曝光顯影蝕刻等工序製作印製電路板線路，然後通過敏化、活化、貼膜、曝光顯影、化學鍍Ni-P電阻材料等工序製作埋嵌電阻。該工藝方法與印製板製作工藝融合性好，企業容易掌握，而且製作的電阻阻值穩定、價格便宜， 不足之處在於電阻材料方塊電阻太小(Iym厚方塊電阻不超過5Ω)。(參考文獻[1] Richard Ulrich. Embedded Resistors and Capacitors for Organic-Based SOP[J]. IEEE Transaction on Advanced Packaging, 2004, Vol. 27(2) :326 331 ； [2]Kimmoperala. Embedded Resistors in Printed Wiring Boards[C]. 9th Int'1 Symposium on Advanced Packaging Materials. 2004, pp. 220 229 ; [3]John Felten, Richard Snogren, Jiming Zhou. Embedded Ceramic Resistors and Capacitors in PffB Process and Performance, http://www2.dupont.com/). [4]IEEE 出版 的《Integrated Passive Component Technology))書中 11 12，15 16 頁)。
發明內容
本發明提供一種印製電路板用埋嵌式電阻的製備方法，該方法借鑑MacDermid hcorporated公司埋嵌式電阻製作工藝，通過往化學鍍液中加入阻值調節劑使得緻密性較好的鎳磷合金形成多孔材料並進行熱調質處理得到阻值穩定、散熱性好的埋嵌式電阻。相比MacDermid hcorporated公司製作的埋嵌式電阻，本發明所製備的埋嵌式電阻的方阻提高了一個數量級，並且製作工藝簡單、與現有印製電路板製作工藝相兼容，容易被普通印製電路板製作企業掌握和實現。本發明技術方案如下
一種印製電路板用埋嵌式電阻的製備方法，如圖4所示，包括以下步驟步驟1 印製電路圖形化。採用印製電路製作工藝在介質覆銅板表面製作出電路圖形，得到圖形化的印製電路板；步驟2 氯化亞錫敏化、水解。將圖形化印製電路板浸泡於氯化亞錫水溶液中進行敏化，敏化後將圖形化印製電路板浸泡於去離子水中進行水解，在圖形化印製電路板的介質基材表面沉積一層微溶於水的亞錫鹽凝膠狀物Sn2 (OH) 3C1。步驟3:氯化鈀活化。將介質基材表面沉積了 Sn2 (OH) 3C1的圖形化印製電路板浸泡於氯化鈀(PdCl2)水溶液中，使得Sn2 (OH) 3C1將氯化鈀溶液中的Pd2+離子還原成Pd原子並沉積於圖形化印製電路板的介質基材表面，從而形成化學鍍沉積物聚集中心。步驟4:在經步驟3處理後的圖形化印製電路板表面貼幹膜，使用電阻圖形掩模版曝光、顯影后去掉需要製作埋嵌式電阻區域的幹膜，露出埋嵌式電阻製作區域。步驟5 化學鍍埋嵌式電阻。在埋嵌式電阻製作區域進行化學鍍，得到多孔結構的鎳磷合金埋嵌式電阻，其中化學鍍所用的鍍液每升體積含NiSO4或NiCl25 50克、NaHP025 50克、PH值緩衝劑2 25克、碘化鉀穩定劑1毫克、絡合劑5 50克和阻值調節劑1 80克；鍍液配製完成時採用PH值調節劑調節PH值為2. 5 5. 0之間，鍍液使用過程中保持溫度在60 95°C之間。步驟6 埋嵌式電阻熱調質處理。在150 300°C溫度下，對步驟5所得多孔結構的鎳磷合金埋嵌式電阻進行熱處理 30分鐘以上，得到阻值穩定的埋嵌式電阻。需要說明的是1)由於錫元素具有多價陽離子，所以配製SnCl2水溶液時，需要加入一定的濃鹽酸以防止SnClyK溶液中Sn2+氧化成Sn4+。2)由於PdCl2難溶於水，所以配製 PdCl2水溶液時，需要加入一定的濃鹽酸以增加PdCl2的溶解性。上述技術方案中所述PH值緩衝劑為乙酸鈉或乙酸鉀，所起的作用為恆定鍍液PH 值在設定的範圍；所述絡合劑為檸檬酸、丁二酸、硫脲、DL蘋果酸或乳酸中的一種或幾種， 所起的作用為以絡合附2+，在化學鍍過程中釋放固定量的M2+；所述阻值調節劑為硫酸錳、 氯化錳或硝酸錳中的一種或幾種，所起的作用是使得化學鍍形成的Ni-P合金形成多孔型； 所述PH值調節劑為氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種或幾種，調節PH值到所需要的酸度。鍍液中通過添加阻值調節劑使得鎳磷合金材料形成多孔結構(如圖1所示)，從而提高電阻層材料的電阻率；化學鍍過程中，鍍液中的M2+會在微粒上沉積從而降低鍍液的穩定性，加入KI穩定劑後，KI穩定劑可與鍍液中的微粒結合，阻止Ni2+在微粒上沉積，從而提高鍍液的穩定性；電阻層材料方塊電阻隨著鍍液配方中阻值調節劑的含量增加而增加。本發明做製備的印製電路板用埋嵌式電阻具有多孔結構，含Ni80% 97%、含 P3% 20%，具有方塊電阻大(Iym厚方塊電阻可達100 Ω )、阻值穩定和散熱性好(多孔結構的電阻材料理論上比不具有多孔結構的電阻材料的散熱性好)的特點，並且製作工藝簡單，能與普通印製電路板製作工藝相兼容，易於在印製電路企業推廣。
圖1為本發明所製備的印製電路板用埋嵌式電阻材料的SEM圖。從圖1可明顯看出，本發明製作的印製電路板用埋嵌式電阻材料為多孔結構。圖2為本發明所製備的印製電路板用埋嵌式電阻的EDS圖。橫坐標為能量，單位為keV ；縱坐標為強度，單位為C/S ；圖中Ni、P為埋嵌式電阻材料主要成分，C、0、A1等元素為介質基材主要成分。圖3為本發明所製備的印製電路板用埋嵌式電阻的方塊阻值隨阻值調節劑(硫酸錳)的含量變化圖。橫坐標為硫酸錳的含量，單位為g/L，縱坐標為方塊電阻阻值，單位為 Ω。圖4為本發明提供的印製電路板用埋嵌式電阻的流程圖。 具體實施方案對比實施方案——採用MacDermid hcorporated公司提供的埋嵌式電阻製備工藝製備埋嵌式電阻。使用生益公司生產的0. 2mm厚的單面覆銅板中環氧玻璃布基材作為化學鍍絕緣基板進行多孔電阻材料沉積。具體過程如下(1)基板鹼性除油第一步將配好的化學除油溶液，置於恆溫水浴鍋中，調節水浴鍋預置溫度為 50-60 0C ；第二步待溫度上升到預設溫度後，將施鍍樣品放入除油溶液中，並將盛放除油溶液的燒杯轉移到超聲波清洗機裡，超聲清洗IOmin ；第三步除油完畢後，取出鍍件用去離子水將施鍍樣品衝洗兩次後，放入有少量去離子水的燒杯中，再次超聲清洗2min，進行下一步操作。其除油液配方為氫氧化鈉25g/L，碳酸鈉30g/L，磷酸三鈉50g/L，添加劑少許。(2)氯化亞錫敏化、水解將鹼性除油後的印製電路基板浸泡於氯化亞錫水溶液中敏化，敏化工藝條件為表1基板敏化液
權利要求
1.一種印製電路板用埋嵌式電阻的製備方法，包括以下步驟步驟1:印製電路圖形化；採用印製電路製作工藝在介質覆銅板表面製作出電路圖形，得到圖形化的印製電路板；步驟2:氯化亞錫敏化、水解；將圖形化印製電路板浸泡於氯化亞錫水溶液中進行敏化，敏化後將圖形化印製電路板浸泡於去離子水中進行水解，在圖形化印製電路板的介質基材表面沉積一層微溶於水的亞錫鹽凝膠狀物Sn2 (OH)3Cl ；步驟3 氯化鈀活化；將介質基材表面沉積了 Sn2(OH)3Cl的圖形化印製電路板浸泡於氯化鈀溶液中，使得 Sn2(OH)3Cl將氯化鈀溶液中的Pd2+離子還原成Pd原子並沉積於圖形化印製電路板的介質基材表面，從而形成化學鍍沉積物聚集中心；步驟4:在經步驟3處理後的圖形化印製電路板表面貼幹膜，使用電阻圖形掩模版曝光、顯影后去掉需要製作埋嵌式電阻區域的幹膜，露出埋嵌式電阻製作區域；步驟5:化學鍍埋嵌式電阻；在埋嵌式電阻製作區域進行化學鍍，得到多孔結構的鎳磷合金埋嵌式電阻，其中化學鍍所用的鍍液每升體積含NiSO4或NiC125 50克、NaHP025 50克、緩衝劑2 25克、碘化鉀穩定劑1毫克、絡合劑5 50克和阻值調節劑1 80克，鍍液採用PH值調節劑調節 PH值為2. 5 5. 0之間，鍍液溫度為60 95°C之間；步驟6 埋嵌式電阻熱調質處理；在150 300°C溫度下，對步驟5所得多孔結構的鎳磷合金埋嵌式電阻進行熱處理30 分鐘以上，得到阻值穩定的埋嵌式電阻。
2.根據權利要求1所述的印製電路板用埋嵌式電阻的製備方法，其特徵在於，步驟5中所述絡合劑為檸檬酸、丁二酸、硫脲、DL蘋果酸或乳酸中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的印製電路板用埋嵌式電阻的製備方法，其特徵在於，步驟5中所述阻值調節劑為硫酸錳、氯化錳或硝酸錳中的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的印製電路板用埋嵌式電阻的製備方法，其特徵在於，步驟5中所述PH值調節劑為氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種或幾種。
5.根據權利要求1所述的印製電路板用埋嵌式電阻的製備方法，其特徵在於，步驟5中所述PH值緩衝劑為乙酸鈉或乙酸鉀。
全文摘要
一種印製電路板用埋嵌式電阻的製備方法，屬於電子材料與元器件技術領域。將圖形化印製電路板經氯化亞錫敏化、水解和氯化鈀活化處理後，再經貼幹膜、曝光顯影和去幹膜，露出埋嵌式電阻製作區域；然後在埋嵌式電阻製作區域進行化學鍍，得到多孔結構的鎳磷合金埋嵌式電阻；最後對多孔結構的鎳磷合金材料進行熱調質處理，得到埋嵌式電阻。其中化學鍍鍍液每立方分米含NiSO4或NiCl2 5～50克、NaHPO2 5～50克、緩衝劑2～25克、碘化鉀穩定劑1毫克、絡合劑5～50克和阻值調節劑1～80克；PH值為2.5～5.0之間，溫度為60～95℃之間。本發明做製備的印製電路板用埋嵌式電阻具有方塊電阻大、阻值穩定和散熱性好的特點，並且製作工藝簡單，能與普通印製電路板製作工藝相兼容，易於在印製電路企業推廣。
文檔編號H05K1/16GK102438404SQ20111023367
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月16日 優先權日2011年8月16日
發明者何為, 周國雲, 張懷武, 楊小健, 王守緒 申請人:電子科技大學