具有比电路板层厚的迹线的多层电路板的制作方法

具有比电路板层厚的迹线的多层电路板
发明领域
1.本发明涉及一种多层印刷电路板，其由至少两个催化层形成并且具有迹线，所述迹线具有跨过至少两个催化层连续地形成的深度，使用在相邻催化层中形成的通道中的化学镀沉积物(electroless deposition)以形成尺寸厚度跨越多于一个催化层的迹线。
2.发明背景
3.现有技术的印刷电路板(pcb)是通过使用图案化的抗蚀剂蚀刻层压至基底的铜片以在介电基底上形成导电金属互连(被称为“迹线”)而使用减法工艺形成的，其中承载导体的每个表面被称为“层”。每个介电芯具有形成在一个表面上或两个表面上的迹线，并且通过堆叠若干个这样的介电芯(该介电芯具有形成在一个或更多个表面上并且散布有裸介电层的迹线)，多层印刷电路可以通过在温度和压力下将它们层压在一起而形成。介电基底包括嵌入纤维基体中的环氧树脂，纤维基体诸如编织成布的玻璃纤维。在一种现有技术的制造方法中，将铜层压到介电层的外表面上，铜表面被图案化，诸如，用光致抗蚀剂或光敏膜图案化，以产生掩蔽的区域和未掩蔽的区域，并且然后被蚀刻以在芯电介质的一侧或两侧上形成导电迹线层。然后，具有导电迹线的介电芯的堆叠可以层压在一起，以形成多层电路板，以及用过孔(vias)制成的任何层与层迹线的互连，该过孔是镀有铜的钻孔，以形成提供从一个层到另一个层的连接(connectivity)的环状环(annular ring)。
4.印刷电路板(pcb)通常用于在安装在pcb上的各种电子部件之间提供导电迹线。平行于层压板表面的迹线的尺寸被认为是迹线宽度，并且垂直于层压板表面的迹线的尺寸被认为是迹线厚度。一种类型的电子部件是通孔器件，该通孔器件通过使引线定位成穿过pcb中的一个或更多个孔而被安装在pcb上，其中pcb孔包括在每个迹线连接层上的导电环状环衬垫(conductive annular ring pad)，并且部件引线被焊接到pcb孔的环形环衬垫。通孔部件具有倾向于难以与相关的pcb安装孔对齐的引线，但表面安装技术(smt)提供优选的安装系统，其中部件引线简单地被放置在pcb衬垫或焊盘(land)的表面上并焊接，这对于pcb组装是优选的，这是因为smt部件相比于通孔部件的较小的尺寸和较高的密度且易于机械化组装。表面安装部件仅需要表面安装衬垫，该表面安装衬垫在外部成品pcb层上提供表面焊接端子。在两层或更多层pcb中，导电迹线从一层到另一层的互连使用通孔过孔(through
‑
hole vias)来实现，其中一个迹线层上的导电迹线通向孔，该孔通常钻穿pcb的一个或更多个介电层，并且镀有铜或其他导电金属以完成迹线层连接。钻穿所有介电层的孔被称为通过孔(thru
‑
via)，仅钻穿外层的孔(通常作为制造单个层的一部分)被称为微过孔(micro
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via)，并且钻穿一个或更多个内层的孔被称为盲孔。对于这些过孔类型中的任何一种，过孔被图案化以在pcb的相对迹线层上包括环状环导体区域，其中钻孔衬有导电材料，该导电材料连接层压板或pcb的任一侧上的环状环导体。
5.印刷电路板层压板上的预图案化的铜或后图案化的铜的厚度可以使用电镀来增加，其中具有迹线的pcb或介电层被放置在电解浴中，并且dc源被连接在牺牲阳极导体电极(诸如铜棒)和夹到或附接到pcb的现有导电层的电极之间，这形成可以施加dc电流的两个电极。在pcb上不存在便于电镀的预先存在的导电铜层的情况下，诸如裸介电材料或钻孔的
过孔的情况，必须首先沉积铜的种子层。这是在沉积在电介质的表面上的“种子”催化材料(其增强特定导电材料的沉积)的帮助下，使用化学镀工艺完成的，并且然后将板置于化学镀浴中。对于诸如钯的催化剂和铜的化学镀浴，溶液中的铜离子沉积在钯上，直到表面被充分覆盖以提供均匀的导电性，之后使用化学镀工艺沉积的铜为随后使用电镀工艺添加材料提供导电支架。电镀对于完成电镀操作是优选的，因为它比化学镀工艺具有更快的沉积速率。
6.随着电子组件复杂性的增加，期望增加pcb组件上的部件密度，诸如通过使用较小的迹线宽度(被称为细间距迹线)结合越来越密集的集成电路(ic)引线图案。现有技术的表面安装pcb制造和组装方法的一个问题在于，因为迹线形成在电介质的表面上，所以对于较窄的导体线宽度(被称为细间距迹线)来说，铜迹线和下面的层压板之间的粘附力被降低，导致细间距迹线和部件衬垫在部件更换操作期间分离(抬起)，破坏整个电路板组件和其上的昂贵部件。细间距表面迹线的另一个问题在于，当制造多层电路板时，各个迹线层在升高温度的环境中在压力下层压在一起。在层压期间，细间距迹线倾向于跨过电介质的表面横向迁移。在高速电路板布局和设计中，期望在迹线之间、特别是对于差分对(边缘耦合的)传输线之间保持固定的阻抗。在层压期间，迹线的这种横向迁移导致成品pcb差分对的传输线阻抗随着迹线的长度变化，与具有固定的阻抗特性的传输线相比，这导致传输线中的反射和损耗，所述固定的阻抗特性由恒定的间隔产生。
7.在使用减法工艺形成迹线(诸如蚀刻铜箔表面层以形成迹线)的情况下，可以使用电镀以增加外表面上迹线的厚度来降低迹线电阻，或者通过加宽顶表面上的迹线来降低迹线中的电流密度，来形成较低电阻的迹线。然而，电镀超过3oz的铜变得困难，这是由于铜渗出到周围区域，并且迹线的宽度增加，限制了可以被电镀的铜的厚度。通常，在电路板的设计期间使迹线变宽，这消耗板上的可用基板面(real estate)，或者将迹线复制到较低的迹线层上，以在由电介质分隔的单独的内部迹线层上形成平行迹线，其中内层通常由较薄的基础铜形成，诸如1/2oz的铜(～0.5密耳厚)。可选择地，可以使用如在美国专利9,706,650、9,380,700、9,674,967和9,631,279中描述的申请人的增材工艺(additive process)在通道中形成迹线。类似地，有可能扩展在通道中形成的这些增材工艺迹线的宽度以降低迹线电阻，经受增加迹线宽度以支持较大电流密度的相同限制。希望提供具有比现有技术工艺提供的电阻更低的电阻的迹线，并且不增加迹线的宽度。
8.发明目的
9.本发明的第一个目的是一种电路板，该电路板具有由催化层压板或催化粘合剂形成的第一催化层，该第一催化层带有具有一定宽度和深度的迹线，该迹线使用化学镀沉积物形成在填充有导电金属的通道中，第一催化层层压到由催化层压板或催化粘合剂形成的第二催化层，第二催化层具有穿过第二催化层的厚度到第一催化层的迹线形成的通道，该通道填充有导电金属(诸如来自化学镀沉积物)以形成具有长形迹线的电路板，该长形迹线具有比电路板的单层的厚度更大的深度并且具有长形的迹线跨度(trace span)，并且第一催化层的化学镀沉积物与第二催化层的化学镀沉积物电接触。
10.本发明的第二个目的是一种用于形成电路板的工艺，该工艺包括：
11.形成进入由催化层压板或催化粘合剂形成的第一催化层中的具有一定宽度和深度的通道；
12.将导电迹线化学镀到第一催化层中；
13.将由催化层压板或催化粘合剂形成的第二催化层层压到第一催化层；
14.形成进入第二催化层中的具有一定宽度和深度的通道，通道深度达到第一催化层的导电迹线；
15.将导电迹线化学镀到第二催化层中，与第一催化层的导电迹线电接触。
16.本发明的第三个目的是一种多层电路板，该多层电路板具有形成在第一催化层中的至少一个迹线，第一催化层由催化层压板或催化粘合剂形成，该第一催化层具有填充有导电金属的化学镀沉积物的通道，该第一催化层邻近随后的相邻催化层，每个相邻催化层由催化粘合剂或催化层压板形成，并且结合或层压到先前的催化层，并且形成有通道并将化学镀金属沉积到通道中，金属沉积物延伸到先前相邻层的化学镀金属沉积物中，从而形成具有跨越至少两个催化层的迹线深度的均匀迹线。
17.发明概述
18.在本发明的第一实施方案中，由催化层压板或催化粘合剂形成的第一催化层在催化层的至少一个表面以下的排除深度具有催化颗粒，催化层具有形成到催化层的至少一个表面中的通道，该通道具有至少排除深度的深度，通道从而暴露催化颗粒。第一催化层的通道暴露于导电金属诸如铜的化学镀持续一段持续时间，该持续时间足以沉积金属，其厚度从通道的底部到第一催化层的表面附近的深度。第一催化层结合或层压到第二催化层，并且至少一个通道形成到第二催化层中，该通道延伸穿过第二催化层的厚度并且延伸到第一催化层上的金属沉积物，之后在从第一催化层的金属沉积物到第二催化层的表面的深度将第二催化层通道进行化学镀，从而形成具有比单个催化层更大的深度的迹线。另外的催化层可以结合或层压到先前的催化层，另外的催化层各自具有形成到相邻催化层的下面的金属沉积物的全深度通道，使化学镀沉积物镀覆以形成具有跨越每个另外的催化层的迹线深度的迹线，以形成具有跨越若干个催化层的深度的迹线，每个催化层提供全深度通道。
19.在本发明的第二实施方案中，催化层被形成为催化层压板或催化粘合剂。催化层压板通过将树脂、催化颗粒和纤维网的混合物固化来形成，催化颗粒具有在催化层压板的表面以下的排除深度。催化粘合剂被形成为树脂和催化颗粒的混合物，该混合物被固化到下面的表面上，固化的催化粘合剂的表面在固化的催化粘合剂的表面以下的排除深度具有催化颗粒。在该实施方案中，迹线被形成为具有多于一个催化层的深度，其中第一催化层形成有通道，并且该通道使用化学镀用金属进行沉积，以将通道大体上填充到表面层。然后，将第一催化层结合或层压到一个或更多个随后的催化层，每个随后的催化层具有穿过催化层形成的通道，到达第一催化层化学镀金属的水平面(level)，之后在通道中将化学镀铜沉积到每个随后的层的表面，从而提供经多个催化层的深度连续的迹线，所得到的迹线的厚度大于单个催化层的厚度，并且跨越形成迹线的多个催化层的深度。将随后的催化层压板层压到形成有通道的下面的催化层压板层可以在每个层压和通道形成步骤之后利用化学镀沉积来进行，或者通道可以穿过多个催化层压板层来形成并且在单个步骤中进行化学镀。在本发明的一个实例中，进行催化层压板的依次层压、在每次层压之后在催化层压板中形成通道以及将每个通道化学镀的步骤以重复的顺序进行，直到形成期望的迹线深度。
20.在本发明的第三实施方案中，用于在由催化层压板或催化粘合剂形成的催化层中形成迹线的工艺具有在通道中依次形成的至少一个迹线，所得到的迹线的厚度大于单个催
化层的深度，其中该工艺包括：
21.在第一催化层的一个或更多个表面中形成低于排除深度的通道，从而显出催化颗粒；
22.用导电金属将通道化学镀，直至约通道的深度；
23.将一个或更多个另外的催化层层压或结合到第一催化层；
24.形成具有一定宽度和深度的通道，该通道延伸穿过另外的催化层的厚度，到达先前催化层的化学镀金属沉积物；
25.在与相邻催化层的先前沉积的化学镀电接触的每个另外的催化层的通道中进行导电金属的化学镀沉积。
26.附图简述
27.图1示出了相对于催化层的截面视图的催化层的横截面和对应的催化颗粒分布图。
28.图2a示出了在某些部件中具有脉动电流的开关电源电路的示意图。
29.图2b示出了图2a的开关电源电路的波形图。
30.图2c示出了图2a的电源电路的一部分的印刷电路板布局的平面图。
31.图3a示出了催化预浸渍层压板层的截面图。
32.图3b示出了在表面层中形成通道之后的图3a。
33.图3c示出了诸如通过化学镀沉积沉积金属迹线之后的图3b。
34.图3d示出了在将第二催化预浸渍层结合或层压到先前的催化预浸渍层之后的图3c。
35.图3e示出了在形成通道之后的图3d，通道具有穿过预浸料(pre
‑
preg)厚度的深度，该通道到达图3c中施加的第一层的化学镀沉积物。
36.图3f示出了金属的化学镀沉积物之后的图3e，该化学镀沉积物与图3c的化学镀沉积的迹线相接触。
37.图3g示出了向图3f的层压板添加催化层的任选的附加步骤。
38.图3h示出了在对图3g中添加的催化层形成通道之后的图3g。
39.图3i示出了金属的化学镀沉积物之后的图3g，该化学镀沉积物与图3c和图3h的化学镀沉积的迹线相接触。
40.图4示出了使用催化层形成可变厚度迹线层的加工步骤。
41.发明详述
42.图1示出了用于本发明的一个方面的示例性催化预浸料。催化预浸料由结合在含催化颗粒的树脂中的预浸渍纤维的基体组成。许多不同的材料可以用于预浸料的纤维，包括编织的玻璃纤维布、碳纤维、或其他纤维，并且多种不同的材料可以用于树脂，包括环氧树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、ptfe(teflon)共混树脂、或其他树脂。本发明的一个方面是一种能够支撑1密耳(25μm)数量级的细间距导电迹线的印刷电路板层压板，并且虽然描述是针对使用用于化学镀铜形成的催化剂来形成铜迹线，但应理解，本发明的范围可以扩展到适合于化学镀和电镀的其他金属。对于铜(cu)通道的化学镀沉积，元素钯(pd)优选作为催化剂，尽管有所选择的周期表过渡金属元素诸如第9族至第11族的铂(pt)、铑(rh)、铱(ir)、镍(ni)、金(au)、银(ag)、钴(co)或铜(cu)或这些金属元素的其他化合物，包括其他金
属诸如铁(fe)、锰(mn)、铬(cr)、钼(mo)、钨(w)、钛(ti)、锡(sn)或上述的混合物或盐，它们中的任何一种都可以用作催化颗粒。本候选列表意图是示例性的而不是全面性的，本领域中已知的是，也可以使用用于吸引铜离子的其他催化剂。在本发明的一个实例中，催化颗粒是均相催化颗粒。在本发明的另一个实例中，催化颗粒是无机颗粒或耐高温塑料颗粒，其被包覆有几埃厚度的催化金属，从而形成非均相催化颗粒，所述非均相催化颗粒具有包封非催化内部颗粒的薄催化外表面。对于较大的催化颗粒，诸如最长尺寸在25μm的数量级的催化颗粒，该制剂(formulation)可以是合意的。该制剂的非均相催化颗粒可以包括无机填料、有机填料、或惰性填料诸如二氧化硅(sio2)、无机粘土诸如高岭土、或者在表面上包覆有催化剂的高温塑料填料，所述催化剂诸如吸附到填料的表面上的钯，诸如通过气相沉积或化学沉积吸附到填料的表面上的钯。对于催化颗粒仅需要几个原子层的催化剂就具有有助于化学镀的合意的性质。
43.在使用催化粘合剂形成的催化层的另一个实例中，催化粘合剂制剂与催化层压板相同，只是没有纤维被引入到树脂和催化颗粒混合物中，并且树脂和催化颗粒混合物被施加到下面的表面并且被固化，使得催化颗粒在固化的催化粘合剂的表面以下的排除深度，如同催化层压板层的催化颗粒分布的情况，从而能够仅在形成的延伸到催化颗粒的排除深度以下的通道中进行化学镀。
44.在形成非均相催化颗粒的一个实例中，(有机的或无机的)填料浴按尺寸被分类以包括尺寸小于25μm的颗粒，这些经分类的无机颗粒被混合到罐中的水性浴中，被搅拌，并且然后将钯盐诸如pdcl(或任何其他催化剂诸如其他催化剂的银盐)与酸诸如hcl和与还原剂诸如水合肼一起引入，混合物从而还原包覆无机颗粒的金属pd，提供包覆在填料上的几埃厚度的pd，从而产生非均相催化颗粒，该非均相催化颗粒具有均相pd颗粒的催化性质，以及与使用均相pd金属颗粒相比具有极大地减少的pd体积要求。然而，对于在几nm数量级的极小催化颗粒，均相催化颗粒(诸如纯pd)可能是优选的。
45.示例性的无机填料包括可以包含可变量的铁、镁、碱金属、碱土金属和其他阳离子的粘土矿物，诸如水合层状硅酸铝。该族的示例性无机填料包括二氧化硅、硅酸铝、高岭石(al2si2o5(oh)4)、聚硅酸盐或属于高岭土或瓷土家族的其他粘土矿物。示例性的有机填料包括ptfe(teflon)和具有耐高温性的其他聚合物。
46.钯盐的实例是：brpd、cl2pd、pd(cn)2、i2pd、pd(no3)2*2h2o、pd(no3)2、pdso4、pd(nh3)4br2、pd(nh3)4cl2h2o。本发明的催化粉末还可以包含非均相催化颗粒(例如，包覆在无机填料颗粒上的催化材料)、均相催化颗粒(诸如元素钯)以及非催化颗粒(选自无机填料家族)的混合物。
47.在催化剂中，钯由于可比较的经济性、可用性和机械性质而是优选的催化剂，但是可以使用其他催化剂。
48.在形成催化层压板的一种方法中，编织的玻璃纤维通过一组辊被输送，该组辊向织物注入与催化颗粒共混并与挥发性液体混合以降低粘度的环氧树脂，从而形成a阶段(液体)预浸料。
49.该树脂可以是聚酰亚胺树脂、环氧树脂和氰酯(cyanide ester)的共混物(其在升高的温度提供固化)或者在包覆期间具有可选择的粘度且在冷却之后具有热固性性质的任何其他合适的树脂制剂。可以添加阻燃剂，例如以符合可燃性标准或者与预浸料的标准fr
系列中的一种诸如fr
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4或fr
‑
10是相容的。对高速电路的另外的要求是介电常数ε(电容率)以及损耗角正切δ，介电常数ε通常为约4并控制在电介质上形成的传输线的特征性阻抗，损耗角正切δ是在一段距离内的频率依赖性能量吸收的度量，由此损耗角正切是电介质如何与高频电场相互作用以不合意地将信号振幅减小传输线长度的db/cm的可计算量的度量。该树脂与已经按尺寸分类的催化颗粒共混。在一种示例性制剂中，催化颗粒包括以下中的至少一种：均相催化颗粒(金属钯)或非均相催化颗粒(包覆在无机颗粒或高温塑料上的钯)，并且对于任一制剂，催化颗粒优选地具有小于25μm的最大范围(maximum extent)，并且其中按计数计50％的颗粒的大小在12μm和25μm之间，或者在1μm
‑
25μm的范围内，或更小。这些是不意图限制本发明的范围的示例性催化颗粒尺寸实施方案。在一个示例性实施方案中，催化颗粒(均相或非均相)的尺寸在1μm
‑
25μm的范围内。在本发明的另一个实例中，通过将金属钯研磨成颗粒并且使所得到的颗粒通过其中筛目具有25μm矩形开口的筛来形成均相催化颗粒。在另一个实例中，催化树脂混合物通过将均相或非均相的催化颗粒按重量比率共混到预浸料树脂中来形成，所述重量比率诸如大体上12％的按重量计的催化颗粒与树脂重量的比率。树脂混合物中的催化颗粒按重量计的比率可以可选择地在催化颗粒重量相对于树脂总重量的8％
‑
16％的范围内。应当理解，也可以使用其他共混比率，并且可以优选的是使用较小的颗粒。在本发明的一个实例中，选择催化颗粒密度以提供在3μm
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5μm的数量级的催化颗粒之间的平均距离。
50.在本发明的一个实例中，为了产生排除催化颗粒的富含树脂的表面，定位在外表面附近的预浸料片材(该预浸料片材将在稍后将表面去除以暴露下面的催化颗粒)被选择成具有大于65％的树脂，诸如glass 106(71％树脂)、glass 1067或glass 1035(65％树脂)，并且内部预浸料片材(其不经受表面去除)被选择成具有小于65％的树脂。另外，为了降低玻璃纤维存在于催化预浸料的表面附近的可能性，编织的玻璃纤维可以与内部预浸料层一起使用，并且平坦的非编织的玻璃纤维可以用于外部富含树脂的预浸料层中。富含树脂的预浸料和平坦的非编织的玻璃纤维在外表面层上的组合导致在外表面和封装的玻璃纤维之间的0.7密耳(17μm)至0.9密耳(23μm)的排除区。玻璃样式106、1035和1067优选用于外部富含树脂的表面，因为玻璃纤维厚度(1.3
‑
1.4密耳/33
‑
35μm)小于在典型的预浸料片材中发现的玻璃纤维厚度，其中在层压板的中心区域中使用大于65％的树脂，诸如玻璃样式2116，其具有3.7密耳(94μm)纤维。这些值作为实例给出，商业上可获得的最小玻璃纤维的直径被预期继续减小。在加工与本发明一起使用的催化层压板期间，应用温度相对于时间的顺序，以使催化颗粒和玻璃纤维从层压板的外表面迁移走，在凝胶点温度的液态期间被环氧树脂的表面张力所排斥。在冷却循环之后，固化的c阶段预浸料片材被卸载。形成固化的c阶段预浸料片材的工艺可以使用单个或多个纤维织物片材来改变成品厚度，其可以从2密耳(51μm)到60密耳(1.5mm)变化。在本发明人的且共同转让的美国专利9,706,650中可以找到用于形成催化层压板、催化粘合剂和树脂的工艺的完整描述，该专利通过引用并入。
51.图1示出了通过预浸渍工艺形成的所得到的催化预浸料102，其中催化颗粒114均匀地分布在预浸料102的中心区域内，但是不存在于第一表面104下方的边界区域108之下，或者第二表面106下方的边界区域110之下。该边界区域110是催化层压板和催化粘合剂催化层两者所共有的催化颗粒排除区的基本特性。对于小于25μm的颗粒的示例性颗粒分布，
催化颗粒边界通常在表面下10μm
‑
12μm(为催化颗粒的长度的一半的数量级)，因此为了使嵌入的催化颗粒可用于化学镀，必须去除该深度或更大深度的表面材料。在本技术中，从表面106到区域110处的催化颗粒以及从表面104到区域108处的催化颗粒的区域被称为催化颗粒排除区。在本发明的一个实例中，催化颗粒排除区包含的催化颗粒的密度不足以在催化颗粒排除深度以下不形成通道的情况下实现化学镀。在本发明的另一个实例中，排除区中催化颗粒的密度小于催化层压板的非排除区区域中催化颗粒密度的1/100。在本发明的另一个实例中，排除区区域不能在给定的持续时间内通过化学镀形成连续的导体，而排除区下方的区域能够在相同的时间间隔内形成连续的导体。
52.现有技术的催化层压板具有活化的表面，该活化的表面必须被掩蔽以防止在催化层压板的活化的表面上的不想要的化学镀。相比之下，本发明的催化层压板和催化粘合剂在从第一表面104到第一边界108以及从第二表面106到第二边界110的厚度范围内不包括催化颗粒，提供了这样的益处：不需要如现有技术中那样用于化学镀的防止与催化颗粒接触的单独的掩蔽层。因此，从第一表面104到边界层108的深度或更深的表面材料的去除，或者从第二表面106到第二边界110的表面材料的去除，导致可以用于化学镀的催化材料的暴露。它对于提供富含树脂的表面以不仅排除催化剂而且还排除纤维织物的工艺也是合意的，因为在导致纤维暴露的随后的步骤中进行表面层的去除需要另外的清洁步骤，因此优选的是，表面去除仅是树脂的去除，以便仅暴露下面的催化颗粒。这通过使用富含树脂的外部预浸料层和在外层上具有较小直径纤维的平坦的非编织玻璃纤维层的组合来实现。使用化学镀在通道中形成迹线的另外的优点是，迹线在三个侧面上被机械地支撑，这提供对介电层压板的大大改进的迹线粘合。
53.图2a示出了现有技术的降压调节电路(buck regulator circuit)。当开关202闭合时，电感器充电电流从电源204流过储能电感器208并且流到平滑电容器218，增加了平滑电容器218中的电压。当开关202断开时，电感器放电电流继续流过电感器208，流过二极管212和电容器218的路径。分别由负载214和216汲取的稳态电流13和14显著低于通过开关202的峰值脉动电流i1 206或通过电感器208的峰值脉动电流i2 210。
54.图2b示出了i1的电流波形图230，其示出了开关的断开和闭合、电感器电流i2 232以及稳态电流i3 234和i4 236。
55.图2c图示出了对现有技术印刷电路板的影响的实例，该印刷电路板被设计用于脉动电流与稳态电流(pulsatile vs steady current flows)。电感器208a对应于图2a的208，并且图2c的电容器218a对应于图2a的218。迹线237a(对应于图2a的示意图中的粗线237)承载峰值脉动电流，并且因此必须是相当宽的以减少与i2相关的i2r损耗，而承载稳态电流i3和i4的迹线214a和216a(与图2a的对应的线214和216相关)的宽度可以显著较窄。此外，通常的情况是，在印刷电路设计期间，小信号迹线被排除在电源区域之外，以防止来自脉动电流的不需要的瞬态信号通过迹线的交叉耦合通过磁感应或静电位移电流耦合到小信号迹线中。
56.为此，希望提供厚度可以增长而不是宽度增长的迹线，并且该迹线可以利用多层电路板的两层或更多层的厚度来形成导电迹线。
57.图3a至图3i的顺序示出了用于理解本发明的示例性工艺步骤。图3a示出了具有图1的催化颗粒分布图的催化层压板(或催化粘合剂)302的横截面视图，其中催化颗粒被分布
在催化层(催化层压板或催化粘合剂)的整个内部区域中，并且催化颗粒在相关外表面的表面排除深度306和304以下，从而提供从304到306的催化颗粒的密度，该密度足以在延伸到表面催化颗粒排除区之下的区域中提供导电金属诸如铜的化学镀沉积物，并且足以排除天然表面303或307处的化学镀沉积物。
58.在304和306之间的区域中的催化颗粒(未示出)的尺寸可以在25μm及更小的范围内，在本实例中，它们可以在12μm至25μm的范围内。如先前描述的，催化颗粒可以包括非均相催化颗粒(具有催化表面涂层的有机颗粒或无机颗粒)或均相颗粒(催化金属颗粒)。排除边界304在第一表面303下方约25μm。示出了在相对的表面上的第二表面307和第二表面排除边界306以供参考，但应理解，该工艺可以用于候选的催化层压板或催化粘合剂的一侧或两侧上。
59.图3b示出了具有通道310的图3a的层压板，该通道310通过在需要迹线的区域中去除排除区304以下的表面层303而形成。去除表面材料以在催化层压板或催化粘合剂302中形成通道可以通过激光烧蚀进行，其中催化预浸料的温度瞬间升高，直到催化预浸料蒸发，同时使周围的催化预浸料在结构上不改变，使催化颗粒暴露。对于被烧蚀的预浸渍材料，可能优选的是使用具有低反射率的波长和该光学波长的高吸收的激光器，波长诸如紫外(uv)波长。这样的uv激光器的实例是uv准分子激光器或钇
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铝
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石榴石(yag)激光器，它们也是良好的选择，这是由于窄的光束范围和高的可用功率，其用于形成具有精确机械深度和明确限定的侧壁的通道。示例性激光器可以去除直径宽度为0.9密耳
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1.1密耳(23μm至28μm)的材料，其中深度由激光器功率和跨过表面的移动速度控制。用于形成通道210的另一种表面去除技术是等离子体蚀刻，其可以局部地进行，或者通过将表面制备成具有图案化的掩模来进行，该图案化的掩模从表面层206或205中排除等离子体，诸如干膜光致抗蚀剂或与催化预浸料的等离子体蚀刻速率相比具有低等离子体蚀刻速率的其他掩蔽材料。光致抗蚀剂厚度通常基于环氧树脂/光致抗蚀剂蚀刻选择性来选择(使得等离子体蚀刻到固化的环氧树脂的期望的去除深度在蚀刻结束时留下足够的光致抗蚀剂)，或者在光致抗蚀剂被用作电镀掩模的情况下，根据期望的沉积厚度来选择厚度。典型的干膜厚度在0.8密耳
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2.5密耳(20μm
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64μm)的范围内。适合用于蚀刻富含树脂的表面的等离子体包括氧(o)和cf4等离子体的混合物，其与惰性气体诸如氮气(n)混合，或者氩气(ar)可以作为反应性气体的载气被添加。掩蔽图案也可以由干膜掩模、金属掩模或任何其他类型的具有孔的掩模形成。当使用机械掩模时，可以使用光刻术、丝网印刷、模板印刷(stenciling)、刮板印刷(squeegee)或任何施加抗蚀剂的方法中的任一种来施加抗蚀剂。用于去除催化预浸料的表面层的另一种方法是机械研磨，诸如线性或旋转切割工具。在该实例中，催化预浸料可以被固定在真空板卡盘中，并且旋转刀具(或具有可移动真空板的固定刀具)可以行进限定迹线的图案，诸如由gerber格式照片文件的x、y坐标对所限定的。在去除表面材料的另一个实例中，可以使用水切割工具，其中流中夹带有磨料颗粒的水射流(water jet)可以冲击在表面上，从而去除第一边界304以下的材料。这些方法中的任何方法都可以单独使用或组合使用，以从催化预浸料302中去除表面材料并形成通道310，优选地通道延伸到第一边界304之下。因此，最小通道深度是暴露下面的催化颗粒所需要的深度，这是固化的预浸料的特性。当催化材料均匀地分散遍及排除边界304以下的固化的预浸料中时，最大通道深度可能受到编织纤维(诸如玻璃纤维)织物的深度所限制，这倾向于使通道清洁复杂化，因为纤维可能断裂并且重新
沉积在意图用于化学镀的通道中，或者以其他方式干扰随后的工艺步骤。典型的通道深度是1密耳(25μm)至2密耳(70μm)，但可以更深地延伸到预浸料中，以便在化学镀沉积之后具有降低的电阻。在去除表面材料以形成通道310之后的最终步骤是清洁掉被去除的任何材料颗粒，这可以使用超声波清洁、与表面活性剂混合的水射流或不导致通道周围的表面304材料被去除的任何其他清洁手段来完成。可选择地，对于延伸穿过单个层的深通道而言，使用催化粘合剂(其可以被施加到下面的催化层并被固化并且不包含织物)可能是优选的，因为在烧蚀或通道形成之后没有剩余的纤维来干扰随后的沉积步骤。
60.图3c示出了化学镀沉积物314步骤，其被允许进行直到沉积物大致到达上表面303，这允许施加图3d中示出的随后的一层催化层(其可以是催化层压板或催化粘合剂)320。催化层320也具有相关的表面催化颗粒排除深度322和324，如同先前描述的催化层302。对于催化层320使用催化粘合剂是优选的，以避免在图3e的通道326被形成之后通道中未烧蚀或剩余的纤维之间的干扰，这可能干扰图3f的随后的化学镀铜沉积物329。随后的一层催化层320可以使用真空层压或pcb制造现有技术中已知的用于层结合或层压的其他工艺来结合或层压到图3d的相邻催化层302和化学镀沉积物314。
61.图3e示出了使用先前描述的方法从催化层320的表面321到第一层302的下面的化学镀沉积物314穿过催化层320的深度来去除催化层326。尽管激光烧蚀是优选的，但通道326的形成可以使用任何已知的用于去除层压板的方法来完成。
62.图3f示出了从下面的沉积物314到催化层320的顶部水平面321的通道326的化学镀329。所得到的电路板现在具有均匀的迹线，其迹线厚度大于单个催化层320或302的厚度。在添加部件之后，电路板可以以这种方式以图3f的成品形式使用。高电流迹线段，诸如图2c的迹线段320，可以使用当前方法降低其电阻，并且可以结合或层压另外的层以继续该过程并且增加迹线段的深度，如图3g中所示，其中催化层332(其中第一排除表面330和第二排除表面334可以存在，如之前一样)。
63.图3h示出了在图3g的催化层332中形成通道336的随后的步骤。图3i示出了最终步骤，其中金属的化学镀沉积物340与先前的化学镀沉积物329和314电接触，从而提供用于形成可选厚度的低电阻长形导体的方法，对于具有比现有技术中提供的深度更大深度的迹线的给定沉积金属电阻率(其转化为给定迹线厚度和宽度的每英寸电阻)，该低电阻长形导体可以比现有技术所允许的更窄。尽管为了清楚理解工艺步骤和所得到的电路，在迹线沉积层314、329和340之间示出了边界，但是化学镀金属沉积物在各层之间是均匀的，提供了跨越若干个介电层的低电阻迹线，并且没有图中示出的边界。
64.图3f的329和图3c的314的化学镀可以以若干种不同的方式进行。一个示例性化学镀铜浴制剂使用罗谢尔盐作为络合剂、硫酸铜作为铜金属源、甲醛作为还原剂和氢氧化钠作为反应物的混合物。在该实例中，酒石酸盐(罗谢尔盐)浴是优选的，以便于废物处理；罗谢尔盐不像诸如edta或四羟丙基乙二胺(quadrol)的添加剂那样牢固地螯合。在该实例中，酒石酸盐(罗谢尔盐)是络合剂，硫酸铜是金属源，甲醛是还原剂，并且氢氧化钠是反应物。其他化学镀制剂也是可能的，该实例被给出用于参考。化学镀最初在暴露的催化颗粒的表面上形成，并且进行直到沉积物在催化层的天然外表面之下。
65.在催化材料中蚀刻的通道的化学镀的关键优点在于，与仅从底部(最初电镀的)层进行的电镀相比，化学镀在所有三个侧面上同时进行。
66.图4示出了使用催化层(催化粘合剂或催化层压板)形成电路板的一系列工艺步骤，该电路板具有厚度大于单个层压板层厚度的迹线层。孔(如果需要)在步骤402中形成，诸如层间过孔(未示出，但在现有技术中众所周知)，随后在步骤404中形成通道，诸如图3b的通道310。在步骤406中进行化学镀，对应于图3c的314，并且对于每层的层压板/通道/化学镀，根据需要迭代地进行一系列的步骤408、410和412，以扩展步骤406的化学镀沉积物的厚度。步骤408对应于步骤3d的结合或层压的随后的层320和步骤3g的随后的层332至层302。步骤410对应于图3e的通道326或图3h的通道336的形成。步骤412对应于图3f的化学镀329或图3i的化学镀340。添加另外的层以进一步扩展迹线的厚度的工艺可以在每次迭代的步骤412后由路径414进行。
67.前面的描述仅是为了提供本发明的实例，以用于理解所使用的基本机制和结构，并且不意图将本发明的范围仅限于所示出的特定方法或结构。例如，图3a至图3i的顺序示出了单面构造，其中迹线通道形成在构建于第一层302上的多于一个催化层中，而第一催化层302可以使表面307随后烧蚀至化学镀沉积物314的水平面，并且使用多层板的常规方法或上文描述的用于扩展迹线厚度的方法在相反方向上向表面307添加另外的层。
68.图3a至图3i的迹线结构被组合示出，如同它们通常将出现在pcb上那样，这些实例仅仅是为了说明，并且不意图将本发明限于这些构造。将本发明用于图2a和图2c中给出的实例的结果是，如果迹线237a对于常规的减法电路板工艺是0.25"宽和3密耳厚，并且15密耳厚的顶部催化层和下面的催化层(总共30密耳)用于形成图3a至图3i中描述的迹线，那么迹线237可以从250密耳宽减小到25密耳宽。
69.在本说明书中，“约(approximately)”被理解为意指比给定的标称值更大或更小小于4倍，“大体上”被理解为意指比给定的标称值更大或更小小于2倍。值的“数量级(order of magnitude)”包括从该标称值的0.1倍到该标称值的10倍的范围。
70.对于印刷电路板制造是通用的某些后加工操作未被示出，并且可以使用现有技术方法在根据新的工艺产生的板上进行。这样的操作包括镀锡以用于改善焊料流动、镀金(gold flash)以改善导电性和减少腐蚀、阻焊操作、板上的丝网印刷信息(零件号、参考指示符等)、在成品板上划线或提供打断点(breakaway tab)等。与现有技术的减铜蚀刻(substractive copper etching)相比，使用当前工艺形成的电路板具有平坦的表面，减铜蚀刻在下层基底的顶部上留下升高的迹线。当在本发明的共面迹线和基底表面上进行时，这些操作中的某些可以产生改善的结果。例如，由于在板表面上的迹线和过孔厚度，在迹线或过孔上的丝网印刷的文字在传统上破裂，而这些操作将在平坦化的表面上提供优异的结果。