專(zhuān)利名稱(chēng)：用于電子領(lǐng)域的鹵化銅影象系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了制作銅影象系統(tǒng)的新方法，和所得到的感光影象系統(tǒng)。更明確地說(shuō)，本發(fā)明涉及的是用上述系統(tǒng)制出的電子型元件。
銅是一種在電子元件及類(lèi)似產(chǎn)品的生產(chǎn)中公知的材料。常規(guī)上，銅是被鍍?cè)谝粋€(gè)表面上，并有某種影象系統(tǒng)諸如感光聚合物等被涂在其上。然后感光層在所需電路樣圖下被曝光，并通過(guò)沖洗或其他常規(guī)方法顯影。沖洗使銅的鍍層暴露出來(lái)，該銅層進(jìn)而可蝕刻出所需的電路。這一特定系統(tǒng)的缺點(diǎn)有許多，諸如影象的側(cè)壁腐蝕，分辨率低等等。因此，有必要改進(jìn)已有的印刷電路及類(lèi)似技術(shù)。
感光的銅膠在已有技術(shù)中也已進(jìn)行了描述。這些膠被涂在所需的表面上，經(jīng)過(guò)成象、沖洗、干燥、烘烤從而形成一層堅(jiān)固的銅質(zhì)圖案。這個(gè)系統(tǒng)麻煩而且不能適用于所有需要的情況，因而影象質(zhì)量不好。另外，當(dāng)需用已有技術(shù)的材料制作內(nèi)層電路時(shí)，常常不能成功。
在已有技術(shù)中感光銅材料也已公開(kāi)。但用這些材料產(chǎn)生的影象不能被放大，因而影象常常模糊或分辨率不高等等。所以銅影象系統(tǒng)通常依靠與鹵化銀成分結(jié)合起來(lái)，或者被用于擴(kuò)散轉(zhuǎn)印系統(tǒng)。
制出適用于印刷電路的材料是迫切需要的。因?yàn)殂~是一種非常適用又相對(duì)便宜的導(dǎo)體，用此原料制備上述材料是合適的。另外，迫切需要制備出具有良好線分辨率的印刷電路等方面的材料，且該材料容易涂覆以增加其中所含有銅。這些及其他的需要通過(guò)制備取自天然鹵化物材料中的感光性能良好的純鹵化銅的方法可以被滿(mǎn)足，其步驟a)、在含有1-5%重量的一種酸或1-10%重量的氯化亞錫、以天然鹵化銅為主要成分的條件下，含水球磨研磨所述的天然鹵化銅，從而得到一種細(xì)密、均勻顆粒的砂漿，沉淀分取并漂洗所述的顆粒以除去雜質(zhì)，然后脫去所述的水分，干燥所述的顆粒;或，b)、在含有1-10%重量的一種酸或氯化亞錫、主要成分為天然鹵化銅的條件下，把所述天然鹵化銅溶解到乙腈中，從中分離出細(xì)小的純鹵化銅顆粒;
然后通過(guò)把所述的顆粒與氨水接觸，增感所述的從a)或b)中得到的鹵化銅顆粒。
首先要說(shuō)明的是，某些銅鹽尤其是鹵化銅多少有些感光性。已有技術(shù)提出了許多有關(guān)這些鹽用作照相材料的例子。但是，其感光性能不象鹵化銀等那樣好，而且已有技術(shù)曾用各種方法努力提高銅鹽的感光性能。由于銅是一種良導(dǎo)體且較便宜，銅在印刷電路工業(yè)中應(yīng)用也是公知的。在本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程中，天然的鹵化銅在幾個(gè)步驟中的某一步驟中被提純。第一步，在含有1-5%重量的一種酸(鹽酸較好)或1-10%重量的氯化亞錫的含水媒質(zhì)中球磨研磨天然鹵化銅，得到一種大小非常均勻的小顆粒的細(xì)砂漿。然后，沉淀分取這種砂漿并水洗除去雜質(zhì)。干燥后，鹵化銅顆?？梢該饺胍环N粘合劑中或摻入水中再次成漿，然后進(jìn)行涂覆。顆?；蛲繉舆€可以用氫氧化氨煙霧活化。這些材料有較好的感光性能，可以被曝光、顯影、沖洗并干燥以形成所需的圖象。由于這個(gè)圖象主要是銅構(gòu)成的，也可以用常規(guī)的工藝如化學(xué)鍍或電鍍系統(tǒng)來(lái)涂覆。涂層可以被涂在任何想采用的適宜的基底上。例如，在電子電路領(lǐng)域，這種基底可以是玻璃、聚酰亞胺等等，并與適宜的粘合劑或適宜的片基共同使用，所述片基起著粘合劑和基底的雙重作用。換句話說(shuō)，該方法制出的顆粒可以噴鍍或涂撒在一粘性層上而不用粘合劑。用氫氧化氨對(duì)該層的活化可以在顆粒涂于片基之后進(jìn)行。
在另一種方式的實(shí)施例中，天然鹵化銅晶體可以溶解在含有1-10%重量的一種酸(甲酸較好)的乙腈中，然后通過(guò)加水或加甲醇，再旋轉(zhuǎn)脫去水或甲醇/乙腈混合物來(lái)分離鹵化銅晶體，得到所述銅鹽的一種細(xì)的白色粉末。
作為這步驟的替換，溶解在乙腈中的鹵化銅顆?？梢约臃枷阕逵袡C(jī)溶劑如甲苯來(lái)分離，析出細(xì)的、顆粒均勻的鹵化銅。
無(wú)論是旋轉(zhuǎn)脫水還是沉淀分離所得出的顆粒，進(jìn)而要漂洗去雜質(zhì)。我以為用甲醇來(lái)漂洗為宜。然后，這些顆粒被干燥。上述每種方法得到的粉末還要摻到合適的粘合劑中或成為一種含水砂漿被涂覆并使之活化，以制成一種感光材料。
在兩種步驟中，對(duì)于保證鹵化銅的純度來(lái)說(shuō)，獲得一種細(xì)而均勻的顆粒都是重要的。當(dāng)這種材料被涂覆和活化時(shí)，都能得到一種以后可成象并鍍上附加銅層的感光材料。
首先要說(shuō)明的是，無(wú)論是研磨(如球磨研磨)還是溶解天然物質(zhì)于乙腈中再沉淀分取，所得的鹵化銅粉末可以被摻入一種適合的粘合劑中或在涂于適宜的片基上之前使粉末本身先成為一種水質(zhì)或砂漿再進(jìn)行涂覆。常規(guī)上用于照相業(yè)的粘合劑有很多。聚乙烯醇、可溶于水并且純的鹵化銅粉末與之十分相溶。其他粘合劑(如，聚乙烯丁縮醛、明膠等等)當(dāng)然也可以用，只要選擇的粘合劑與鹵化銅及其感光層系統(tǒng)是相容的。尤其適用的聚乙烯醇是ElvanolR，它是E.I.du Pont de Nemours & Co.Wilmington DE出售的。這種產(chǎn)品通常是與水混合，制成它的3-15%的溶液。
任何來(lái)源的天然鹵化銅都可以使用。鹵素可以是任何一種常用的鹵素(如氯、溴、碘等等，或它們的混合物)。最好是氯化銅(CuCl)。由于我們的新系統(tǒng)改善了純度和微小顆粒的尺寸，幾乎各種純度的鹵化銅都可以用作原料。但是，我認(rèn)為最好是所謂試劑或者工業(yè)級(jí)材料，為的是限制其純度等級(jí)。雜質(zhì)通常是其他銅鹽類(lèi)(如二氯化銅)。摻進(jìn)粘合劑的或作為一種粉末或砂漿的鹵化銅涂層，可以用任何常規(guī)涂覆方法來(lái)完成。通常涂層被干燥，然后通過(guò)其表面與氫氧化氨煙霧接觸使之活化?；罨螅繉涌梢灾苯釉谧贤夤庀缕毓庑纬捎跋?。最好50-100毫焦耳的曝光量。這個(gè)曝過(guò)光的元件接著在包含有Ca.20%含水檸檬酸(PH7.0)的顯影液中顯影，所得影象的元件被浸入一種Ca.25% Du Pout D-1100X定影液(含水乙醇胺/二甘醇-乙醚/氫氧化鉀)中定影。于是高質(zhì)量的銅圖象得到了。該銅表面可以用常規(guī)工藝鍍上銅或鎳。于是，在形成于銅層的圖象上迭加一層金屬成為可能。這些圖象是高質(zhì)量的，并且十分適用于電子領(lǐng)域。這種使用基片上的感光層的方法包括，在光化輻射下完成涂層的影象曝光，其中涂層暴露在該幅射下的區(qū)域被硬化或變?yōu)椴豢扇艿?。涂層用已知的方式顯影和定影，并且有影象的涂層可以用一種層體材料加固，比如用化學(xué)的方法。
現(xiàn)在，將通過(guò)下述例子描述本發(fā)明。其中例1是最佳的模式。
例1細(xì)小的感光含銅氯化物通過(guò)把1克氯化亞錫在100-150°F溫度下溶于100ml的試劑級(jí)乙腈中來(lái)制備。該氯化亞錫被緩慢地加入溫?zé)岬娜芤褐胁嚢琛．?dāng)CuCl溶解時(shí)，可以形成一種澄清的淺色溶液，或形成一種深色的溶液，這取決于所含空氣(O2)或氯化亞錫的量。固態(tài)物質(zhì)一次溶解完成后，所得溶液加入200ml試劑級(jí)甲醇(去離子的水可以代替甲醇)。所得混合液裝入旋轉(zhuǎn)脫水機(jī)上的瓶中，在室溫下溶劑被脫去。2/3的溶劑被脫去之后，燒瓶中應(yīng)留有混濁的固體懸浮液(很像反芻的食物)。該物可以被濾出，或留下脫去溶劑，得到細(xì)小、乳白色粉末。該粉末與適合的粘合劑相混合，涂到一片基上，在用氫氧化氨煙霧活化后具有感光性。作為一種替換，乙腈溶液本身也可以被噴鍍到一基底上、并干燥、暴露在氫氧化氨煙霧中，從而獲得一感光膠片。
例2在這個(gè)例子中，2ml的甲酸被加到100ml的試劑級(jí)乙腈中。該溶液被加溫到100-105°F，然后緩慢加入工業(yè)級(jí)含銅氯化物10克隨時(shí)攪拌。并漸溶解，形成深色液體。該溶液可以被噴涂到一基底上，在暴露于氫氧化氨煙霧中活化之后，形成一感光涂層。作為替換例，可以通過(guò)把溶液傾倒入250ml的冷甲基中而將類(lèi)似反芻食物的固態(tài)懸浮液沉淀出來(lái)。所得懸浮液被裝入旋轉(zhuǎn)脫水機(jī)上的燒瓶中，并將200ml的溶劑脫去。沉淀出的砂漿用甲醇(100ml)以懸浮的方式漂洗兩次，使之沉淀、分取。最后，洗出砂漿在旋轉(zhuǎn)脫水機(jī)上脫水到干燥，形成一種小的乳白色粉末。該粉末暴露在NH4OH煙霧中之后就具有感光性。
例3此制備方法最為簡(jiǎn)單。100克工業(yè)級(jí)含銅氯化物被放入一帶有陶瓷小球(3/8″直徑)的陶瓷球磨研磨罐中，同時(shí)加含有1% HCl或2-5%SnCl2(氯化亞錫)的去離子水。這種砂漿被倒出，進(jìn)而沉淀出來(lái)。對(duì)含水狀態(tài)的液體進(jìn)行分取，并且固態(tài)的物質(zhì)還要用200ml去離子水漂洗一次(沉淀、分取)及用200ml甲醇漂洗一次(沉淀，分取)。留下的物質(zhì)在真空中干燥、得到一種暴露于NH4OH煙霧中后獲得感光性的粉末。
權(quán)利要求
1.一種從天然鹵化物材料制備感光性好的純鹵化銅的方法，包括步驟a)在含有1-5%重量的一種酸或1-10%重量的氯化亞錫、主要成分為天然鹵化銅的條件下含水球磨研磨所述的天然鹵化銅，以得到一種細(xì)小均勻顆粒的砂漿，沉淀分取并漂洗所述顆粒以除去其中的雜質(zhì)，進(jìn)一步除去所述水份并干燥所述顆粒；或b)把所述天然鹵化銅溶解到含有1-10%重量的酸或氯化亞錫的乙腈中去，其主要成分為天然鹵化銅，并從中分離出純鹵化銅細(xì)顆粒；然后通過(guò)所述的鹵化銅顆粒與氨接觸活化所述的根據(jù)a)或b)制出的鹵化銅顆粒。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的鹵化銅為氯化銅。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的感光鹽是摻入到一種粘合劑中的，并被涂覆到一片基上形成一感光元件。
4.權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的粘合劑為聚乙烯醇。
5.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的感光鹽是摻入一種液體中并被制成砂漿，所述的砂漿被涂到片基上形成一感光元件。
6.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述液體是從下組中選擇的，乙腈、水、甲苯或者是它們的混合物。
7.權(quán)利要求3所述的方法，其中所述涂層形成的感光性，是通過(guò)與氨煙霧接觸被活化。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求7所述方法制出的元件，其中所述的元件被影象曝光、顯影、定影和干燥，并且所述影象通過(guò)迭加一層導(dǎo)體材料而被加固。
9.權(quán)利要求8所述的元件，其中所述影象是通過(guò)化學(xué)鍍迭加上一層銅被加固的。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種由高純度鹵化銅細(xì)顆粒構(gòu)成高感光性的元件。這些純凈的顆粒可以通過(guò)球磨研磨一種含水的相對(duì)難溶的鹵化銅，并且進(jìn)一步沉淀分取和漂洗所述顆粒而制成，或用在乙腈的酸性溶液中溶解的方法，從中分離出純凈的鹵化銅顆粒。用本發(fā)明材料制出的元件可適用于制備印刷電路等等。
文檔編號(hào)G03C5/58GK1053134SQ9010986
公開(kāi)日1991年7月17日 申請(qǐng)日期1990年11月8日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月8日
發(fā)明者卡爾·威廉·賴(lài)因博爾德 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司