Способ изготовления печатных плат

 

Использование: технология изготовления печатных плат. Сущность изобретения: Электропроводящий подслой осаждают путем термического разложения паров диметилкадмия в окислительной атмосфере при давлении 2,0-4,0 кПа на нагретое до 60-100^oС диэлектрическое основание. В качестве диэлектрического основания используется фторопласт. Изобретение обеспечивает повышение качества и надежности печатных плат, а также упрощение способа за счет снижения температуры процесса термического разложения. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к технологии изготовления печатных плат и может быть использование в производстве радиоэлектронной аппаратуры.

Известен способ активирования электропроводной и диэлектрической подложки перед химическим осаждением тонкого слоя металла. Для этого на поверхность наносят соединения серебра или палладия, поддающиеся термическому разложению. К таким соединениям относятся органические слои, металлоорганические соединения, галогениды, комплексные соли. Вещества наносят на поверхность в виде раствора или дисперсии в подходящем растворителе. В результате термического разложения этих соединений на поверхности изделия формируется слой сверхтонких частиц металла, равномерно активирующий эту поверхность. После такой обработки на поверхность можно нанести химическим осаждением тонкий слой металла толщиной 10 мкм.

Данный способ можно использовать при изготовлении печатных плат.

Недостатком данного способа является высокая стоимость его осуществления, так как в нем используются соединения драгметаллов: серебра и платины. Кроме того, применение этого способа при изготовлении печатных плат требует идеальной смачиваемости поверхности диэлектрической подложки растворами вышеперечисленных соединений серебра и палладия, т.е. тщательной предварительной подготовки поверхности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту у предлагаемому способу является способ изготовления печатных плат, включающий операции сверления отверстий в диэлектрической заготовке, подготовке ее поверхности, одновременно осаждения подслоя металла на диэлектрическое основание и на стенки отверстий путем разложения паров тетракарбонала никеля при давлении 50-100 Па и температуре источника паров 20-35^oС на нагретое до 130-200^oС диэлектрическое основание, формирования рисунка печатной платы из фоторезиста, гальванического наращивания медных проводников на поверхности печатной платы и в отверстиях, удаления резиста и стравливания подслоя металла с пробельных мест с помощью селективного травителя следующего состава, г/л: H₂SO₄ (60%) - 10, NaNO₃ 40 В качестве диэлектрической заготовки печатных плат в известном способе используется стеклопластик на основе эпоксонаволочной смолы.

Использование в известном способе селективного травителя для стравливания никелевого подслоя, а также малая толщина никелевого покрытия (2,5 мкм) позволяет получать рисунки высокого разрешения. Кроме того, нанесение никелевого подслоя путем разложения паров такого металлоорганического соединения, как тетракарбонал никеля, в указанном температурном интервале приводит к повышению адгезии покрытия. Все эти факторы способствуют повышению качества и надежности печатных плат.

Авторы предполагаемого изобретения использовали данный способ изготовления печатных плат, где в качестве диэлектрической заготовки использовали фторопласт марки 4ТМ, который по сравнению по стеклотекстолитом обладает более высокими диэлектрическими свойствами: у него выше поверхностное сопротивление, ниже диэлектрическая постоянная и меньше тангенса угла диэлектрических потерь.

В результате использования известного способа получают осажденный слой никеля, практически не имеющий сцепления с основой из фторопласта.

Кроме того, использование в известном способе селективного травителя не исключает возможности стравливания гальванически нанесенной меди, что приводит к ухудшению качества рисунка печатной платы. Этот травитель также частично разрушает само диэлектрическое основание.

Проведение осаждения никелевого подслоя на нагретое до 130-200^oС фторопластовое основание усложняет процесс изготовления печатных плат. Следовательно, использование известного способа для изготовления печатных плат с применением диэлектрических заготовок из фторопласта невозможно.

Целью изобретения является повышение качества и надежности печатных плат, упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления печатных плат, включающем операции сверления отверстий в диэлектрической заготовке, подготовки ее поверхности, одновременного осаждения подслоя на диэлектрическое основание и на стенки отверстий путем термического разложения паров металлоорганического соединения при температуре источника паров 20-35^oС, формирования рисунка печатной платы из фоторезиста, гальванического наращивания проводников на поверхности печатной платы и в отверстиях, удаления резиста и стравливания подслоя с пробельных мест, в качестве металлоорганического соединения используют диметилкадмий, а термическое разложение его паров осуществляют в окислительной атмосфере при давлении 2,0-4,0 кПа на нагретом до 60-100^oС диэлектрическом основании.

Существенным признаком, отличающим заявляемое техническое решение от прототипа и обуславливающим новизну предложенного способа изготовления печатных плат является то, что в качестве металлоорганического соединения используют диметилкадмий, а термическое разложение его паров осуществляют в окислительной атмосфере при давлении 2,0-4,0 кПа на нагретом до 60-100^oС диэлектрическом основании.

Анализ технических решений, выявленных в процессе поиска, показал, что известен способ получения пленки оксида кадмия нагретое до 20-40^oС диэлектрическое основание путем термического разложения паров диметилкадмия в окислительной атмосфере при давлении 2,0-4,0 кПа.

Однако, образующаяся при использовании известного способа пленка оксида кадмия не обладает электропроводностью, что ограничивает возможности ее применения в качестве подслоя при нанесении гальванического покрытия в печатных платах.

Осуществление терморазложения диметилкадмия по предлагаемому способу в условиях нового температурного режима (60-100^oС) приводит к образованию электропроводного слоя оксида кадмия с новыми свойствами.

На такие пленки можно наносить как химические, так и гальванические покрытия при изготовлении печатных плат, что расширяет диапазон использования предлагаемого способа.

Наиболее эффективно разложение паров диметилкадмия осуществляется в окислительной атмосфере, создающийся введением в реактор смеси паров воды с гелием, являющимся инертным носителем.

Давление, при котором происходит термическое разложение паров диметилкадмия, определяется упругостью его паров при температуре источника (20-25^oС).

Нагрев диэлектрического основания при проведении процесса до температуры ниже 60^oС приводит к замедлению процесса терморазложения паров диметилкадмия, а также к снижению сцепления покрытия с основой. При температуре основания выше 100^oС наблюдается образование неравномерного, "островкового" покрытия, сто приводит к получению некачественного рисунка печатных плат.

Предлагаемый способ позволяет снизить температуру проведения процесса осаждения подслоя за счет использования при термическом разложении паров диметилкадмия в окислительной атмосфере, что приводит к упрощению процесса, получению покрытий на фторопласте с хорошей адгезией, получению рисунка печатной платы с высокой разрешающей способностью, т. е. к повышению качества и надежности печатных плат.

Технология способа состоит в следующем. В предлагаемом способе в качестве основы печатной платы используют фторопласт. После сверления отверстий в заготовке печатной платы и обезжиривания в органическом растворителе проводят операцию одновременного осаждения подслоя оксида кадмия на диэлектрическую заготовку и на стенки отверстий. Для этого заготовку помещают на прогреваемую подставку в реактор, в котором с помощью вакуумного насоса создается давление 0,013 кПа. По достижении такого давления заготовку на подставке нагревают до температуры 60-100^oС. После этого в реактор подают пары диметилкадмия, которые равномерно распределяются над поверхностью заготовки и могут проходить через отверстия в заготовке диффузией или естественной конвекцией. Давление паров диметилкадмия составляет 2,0-4,0 кПа и определяется температурой источника, равной 20-25^oС. Затем в реактор вводят смесь паров вод с гелием (0,87 10^-3 моль Н₂O). Наилучшим соотношением паров диметилкадмия и воды является 1:0,5-0,6.

В результате получают заготовки печатных плат с толщиной пленки оксида кадмия 0,2-0,4 мкм. Такая толщина подслоя позволяет затем гальванически наращивать равномерные слои меди из пирофосфатного электролита. После процесса гальванического осаждения меди следует травление подслоя оксида кадмия с пробельных мест селективными травителем, который представляет собой 2%-ный раствор уксусной кислоты. Такой травитель позволяет растворять подслой оксида кадмия, абсолютно не затрагивая слой гальванической меди, нанесенный на подслой, и не разрушая диэлектрическое основание.

Качество нанесенного гальванического покрытия с подслоем оксида кадмия проверялось методом вертикального отрыва. Для функциональных покрытий удовлетворительной считается адгезия выше 7 кгс/см².

Примеры конкретного осуществления способа, а также результаты сравнительных испытаний покрытия, полученного по известному и предлагаемому способам приведены в таблице.

Из данных таблицы следует, что температура процесса термического разложения металлоорганического соединения по предлагаемому способу в 2 раза ниже, чем по известному. При этом адгезия нанесенного медного покрытия с подслоем оксида кадмия по предлагаемому способу высокая, а по известному она совсем отсутствует. Предлагаемый способ позволяет наносить пленку подслоя, толщина которой в 10 раз меньше, чем толщина подслоя по известному способу. Такая толщина подслоя ускоряет процесс его травления, т.е. способствует получению рисунка высокого разрешения на печатной плате.

Кроме того, использование предлагаемого способа изготовления печатных плат с основой из фторопласта позволяет по сравнению с прототипом использовать получаемые печатные платы в СВЧ-технике благодаря высоким диэлектрическим свойствам фторопласта.

Таким образом, предлагаемы1й способ по сравнению с известным позволяет упростить процесс изготовления печатных плат за счет снижения температуры термического разложения в окислительной атмосфере диметилкадмия, а также повысить качество и надежность печатных плат.

Формула изобретения

1. Способ изготовления печатных плат, включающий формирование отверстий в диэлектрическом основании, осаждение электропроводящего подслоя на поверхность и стенки отверстий нагретого основания путем термического разложения паров металлоорганического соединения при температуре источника паров 20 - 35^oС, формирование на поверхности основания с осажденным подслоем маски из фоторезиста в соответствии с рисунком проводников платы, гальваническое наращивание проводников в окнах маски и в отверстиях, удаление маски из фоторезиста и селективное травление участков электропроводящего подслоя, расположенных под маской, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и надежности печатной платы и упрощения технологического процесса, в качестве металлоорганического соединения используют диметилкадмий, а термическое разложение его паров осуществляют в окислительной атмосфере при давлении 2 4 кПа, причем температура основания в процессе осаждения подслоя составляет 60 100^oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала диэлектрического основания используют фторопласт.

РИСУНКИ

Рисунок 1