利用电压可切换电介质材料和光辅助进行电镀衬底器件的技术制造技术

使用包含电压可切换电介质（ＶＳＤ）材料的厚度的衬底进行电镀过程，所述ＶＳＤ材料具有被分散、混合或溶解在ＶＳＤ材料的粘合剂中的光敏组分。通过部分利用将光引导至所述厚度和ＶＳＤ材料所产生的电压将ＶＳＤ材料从介电状态切换成导电状态，导电元件的图案可形成在衬底上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用电压可切换电介质材料和光辅助进行电镀衬底器件的技术专利技术人Lex Kosowsky， Robert Fleming相关申请本申请要求2006年9月24日提交的题为VOLTAGE SWITCHABLEDEVICE AND DIELECTRIC MATERIAL WITH HIGH CURRENT CARRYINGCAPACITY AND A PROCESS FOR ELECTROPLATING THE SAME的美国临时专利申请No. 60/826， 746的优先权，上述在先申请特此以引用的方式全文纳入本i兌明书。
技术介绍
通常，利用其中衬底经受一系列制造步骤的过程来开发栽流结构。这种载流结构的实施例包括印刷电路板、印刷线路板、集成电路(IC)芯片封装衬底、底板和其他微电子类型的电路。典型地在刚性绝缘材料或柔性薄膜所制成的衬底上进行上述制造步骤，所述刚性绝缘材料例如为环氧-浸渍玻璃纤维薄片，所述柔性薄膜例如为聚酰亚胺。根据限定导体的图案来成形诸如铜的导电材料，所述导体包括接地层和电源层。一些现有的栽流器件通过将导电材料分层覆盖衬底而制造。然后在导电层上沉积掩膜层。所述掩膜层被爆光并显影。由此产生的图案确定其中将从衬底去除导电材料所处的选择区域。所述导电层通过蚀刻从选择区域去除。接着去除所述掩膜层，从而在衬底表面上设置图案化的导电材料层。在一些过程中，种子层可通过真空金属沉积而形成。在其他公知过程中，无电镀过程用于将导线和衬垫沉积在衬底上。施加电镀溶液从而能够使导电材料在所述衬底的选择部分上粘附到该衬底，从而形成导线和衬垫的图案。为了在有限的器件封装内使可用电路最大化，衬底器件有时使用多个衬底，或者使用一个衬底的两个表面来包括元件部分和电路。在任一情况下的结果都是，在一个器件中的多个衬底表面需要被相互连接，从而建立在不同衬底表面上的元件之间的电通信。现有的器件形成有延伸穿过衬底的套管或通路。在多衬底器件中，通路延伸穿过至少 一个衬底从而将该衬底的 一个表面互连至另 一村底的表面。套管或通路设置有导电层，以建立在互连的衬底侧面之间的电连接。以这样的方式，在同一衬底的两个表面上，或者在不同衬底的表面上的电元件和电路之间建立电连接。就现有器件来说，可通过给表面播种导电材料来电镀通路。在电解过程期间，通过形成在种子式颗粒和电镀材料之间的粘接，对通路的表面进行电镀。在其他器件中，使用粘合剂，通路可设置有导电材料层。在这些器件中，在通路和导电材料之间的粘合本质上是机械的。特定材料，在下文中称为电压可切换电介质材料，已用于现有器件以提供过电压保护。此类材料的电阻特性调整例如来自闪电、静态放电、或能量巨涌的电压冲击。电压可切换电介质材料被包含在诸如印刷电路板的一些器件中。在这些器件中，电压可切换电介质材料被插入在导电元件和衬底之间以提供过电压保护。美国专利No. 6, 797， 145(特此通过引用的方式全文纳入本说明书)描述了以一种技术，其以使VSD材料能够用于电镀导电元件的方式在载流结构内实施VSD材料。此类电镀技术也可使器件能够具有一些处理ESD事件的能力。附图说明图1A~图1G示出根据本专利技术一实施方案使用光敏VSD材料的电镀过程；图2A~图2G示出根据本专利技术的另一实施方案，针对图1A~图1G的实施方案所描述的电镀过程的变体；图3A 图3D示出根据一个或多个实施方案，依据预定图案引导到VSD层的选择部分上的高聚焦光的使用。图4示出在根据本专利技术的一实施方案的一个系统，该系统用于执行将聚焦光施加到VSD材料层上，以便能够在电解(或金属沉积)过程期间在其上形成导电元件的图案的构造。图5示出一个实施方案，其根据本专利技术一实施方案，利用光和承受电解过程的衬底上VSD材料的组合，以便形成一个或多个导电通路。图6示出根据本专利技术的一实施方案的衬底的截面，该衬底承受多个电镀或金属沉积过程，包括使用VSD材料的下层的初始过程。图7示出用于与在此所描述的一个或多个实施方案一起使用的控制系统。具体实施例方式在此所述的实施方案规定对衬底进行电镀以具有使用光敏电压可切换电介质(VSD)材料的电元件和迹线。具体地，实施方案规定沉积一光敏VSD材料层，然后通过使用光和施加电压的组合将所述VSD材料切换成导电状态来进行电镀过程。根据一实施方案，在正在被电镀或者承受电镀或金属加工过程的村底、器件或组分元件的表面上提供一 VSD材料层。包含所述层的VSD材料能够在施加超过阔值电水平的能量时从介电状态切换到导电状态。具体地，可将超过阈值电水平的电压施加到VSD材料层，以便将VSD材料切换成导电状态。 一个或多个实施方案提供规定如下，VSD材料包含散布、混合或溶解在基体或粘合剂组成分中的光敏颗粒或组分，它们通过产生电子-空穴对而对光进行响应。通过产生电子-空穴对，活化能可被降低，以便使用电子将在电镀溶液中的金属阳离子(例如，Cu)还原成金属。此类颗粒可散布在VSD材料中(例如作为聚合物粘合剂的一部分)，使得光可将光被施加至VSD材料，从而来降低将VSD材料切换成导电状态所需的阈值电压电水平。 一旦处于导电状态，VSD材料层的曝光部分可被用于与包含在溶液或介质中的导电元件粘接合，所述溶液或介质被施加到在其上提供设有VSD材料的表面。在此所述的一些实施方案包括但不限于如下益处，即，能够使电镀技术减少在传统电镀过程中另外执行的一个或多个步骤。另外，使用VSD材料层便于将VSD材料集成为保护特征，其保护衬底的元件免受静电放电(ESD)和其他电学事件所扰。诸如在此所描述的实施方案可用于电镀印刷电路板(PCB)、显示器件和底板、集成电路器件和封装、半导体元件和器件、以及其他衬底器件。实施方案也可用于在柔性衬底上形成导电材料，所述柔性衬底例如由聚酰亚胺形成。更进一步，实施方案可在器件或其部分上提供导电或载流元件或构造，所述部分包括外壳的集成部分以及成品器件或元件的厚度，所述成品器件或元件诸如手持电子器件和供器件使用的模块封装。VSD材料通常指呈现以下特性的材料(i)在缺少某一阈值电压或能量时作为电介质；(ii)当施加超过阈值电压/能量水平的电压或能源时变得导电。所述阈值电压/能量水平可因不同类型的VSD材料而变化，但是阈值电压/能量水平通常超过电子器件的正常工作电压。例如，在施加电镀时，VSD材料的阈值电压水平可能超过50V,并且处于50 ~IOOOV或更大的范围。这种切换特性的结果是，VSD材料经常用于提供瞬态电连接，其能够免受瞬态电学事件，最显著的是静电放电(ESD)。而且，根据一个或多个实施方案，VSD材料具有其成分均匀的特性，同时呈现出如上所述的电学特性。在此实施方案中，所述VSD材成。根据一实施方案，使用一包括具有光敏颗粒的VSD材料层的衬底进行电镀过程。通过部分利用由将光引导到所述层和VSD材料上所产生的电压来将VSD材料从介电状态切换成导电状态，可将导电元件的图案形成在衬底上。在另一实施方案中，包括VSD材料层的层被浸入或另行承受包含导电颗粒的介质。所述VSD材料层包括光敏颗粒，并且当施加超过指定阈值水平的能量时可被触发而从介电状态切换成导电状态。聚焦光可根据指定图案而施加到VSD材料层上。所述聚焦光可导致VSD材料的在指定图案中标记的选择部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电镀的方法，所述方法包括：　在包括光敏电压可切换电介质（ＶＳＤ）材料的厚度上，通过部分利用将光引导到具有ＶＳＤ材料的一部分的该厚度上所产生的能量将ＶＳＤ材料的至少该部分从介电状态切换成导电状态，形成导电元件的图案。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-9-24 60/826,7461.一种用于电镀的方法，所述方法包括在包括光敏电压可切换电介质(VSD)材料的厚度上，通过部分利用将光引导到具有VSD材料的一部分的该厚度上所产生的能量将VSD材料的至少该部分从介电状态切换成导电状态，形成导电元件的图案。2. 根据权利要求1所述的方法，其中由VSD材料的至少一部分形 成导电元件的图案，包括将所述VSD材料的表面厚度的至少一部分切 换成导电状态，并且使包括VSD材料的厚度受电解介质作用。3. 根据权利要求2所述的方法，其中切换所述表面厚度的该至少 一部分包括切换所述表面厚度的选择部分，从而至少局部地限定将在 所述厚度上形成的种子层。4. 根据权利要求1所述的方法，其中切换限定所述种子层的选择 部分包括，切换所述选择部分使之符合接下来将形成的导电元件的图 案。5. 根据权利要求1所述的方法，其中形成导电元件的图案包括 (i )在所述VSD材料上形成非导电材料层，以及(ii)通过去除所述非 导电层的部分以暴露VSD材料，从而形成所述图案。6. 根据权利要求5所述的方法，其中形成导电元件的图案包括， 将包含VSD材料的衬底承受电解过程。7. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括形成包括VSD材料的 衬底，该VSD材料包含(i )富勒烯、(ii) 二氧化钛、(iii)氧化锌、或(iv) 二氧化铈中的一种或多种。8. 根据权利要求3所述的方法，其中形成导电元件的图案包括， 将来自另一电压源的电压施加到所述衬底，来自所述电压源的电压小 于将所述VSD材料切换成导电状态所需的阈值电压水平，然后在电解 过程期间将所述光引导至VSD材料的表面上。9. 根据权利要求8所述的方法，其中将所述光引导至VSD材料的 表面上包括，使用高能光束在受控持续时间内对所述光进行脉动，其 中对所述光进行脉动所产生的能量与来自其他源的电压相结合，以导 致将所述VSD材料切换成导电状态。10. 根据权利要求6所述的方法，其中形成导电元件的图案包括(i )将光引导至衬底上以产生跨越VSD材料层的电压，然后在由光产 生的电压存在的同时，(ii)在电解过程期间从一电压源施加电压，其 中来自所述电压源的电压小于将VSD材料切换成导电状态所需的阈值 电压水平，只是在与存在于跨越VSD材料的表面的光结合时将所述VSD 材料的表面厚度切换成导电状态。11. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括在形成导电元件的 图案之后，加热所述厚度。12. —种通过包括以下步骤的过程形成的衬底器件 提供一衬底，该衬底包括形成有光敏组分的电压可切换电介质(VSD)材料；部分利用通过将光投射到衬底上而产生的电压将VSD材料的至少 一部分从介电状态切换成导电状态，形成导电元件的图案。13. —种用于电镀的方法，所述方法包括使包括电压可切换电介质(VSD)材料层的厚度受包含导电颗粒的 介质作用，所述VSD材料层包含光敏组分，并且在施加超过指定阈值 水平的能量时可被触发从介电状态切换成导电状态；以及根据指定图案将聚焦光引导至所述VSD材料层上，所述聚焦光导 致所述VSD材料的以所述指定图案识别的选择部分被触发成导电状 态，使得在介质中的导电颗粒根据所述指定图案接合至所述VSD材料。14. 根据权利要求13所述的方法，其中引导聚焦光包括将激光引 导至所述VSD材料的表面上。15. 根据权利要求13所述的方法，其中引导聚焦光包括控制光发 射器以定位聚焦光束从而在期望位置处横穿VSD材料层。16. 根据权利要求15所述的方法，其中由于光束在期望位置处横 穿VSD材料层时穿过所述介质，控制光发射器包括采用光束弯曲或衍 射因子。17. 根据权利要求13所述的方法，其中进一步包括形成所述厚度 的VSD材...

【专利技术属性】
技术研发人员：L科索斯基，R弗莱明，
申请(专利权)人：肖克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]