Способ металлизации отверстий многослойных печатных плат
Владельцы патента RU 2317661:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к технологии изготовления печатных плат и может быть использовано при изготовлении микросхем. Способ металлизации отверстий многослойных печатных плат включает обезжиривание и декапирование заготовки, ее обработку в растворе химического серебра на основе калия железистосинеродистого и роданида калия, сенсибилизацию в растворе хлористого олова, активацию в растворе хлористого палладия, химическое меднение, гальваническое меднение и термодиффузионную обработку в среде аргона при ступенчатом повышении температуры, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности межслойных соединений, гальваническое меднение проводят в борфтористоводородном электролите при нормальной температуре (≈20°) и ступенчатом повышении температуры при термодиффузионной обработке в среде аргона проводят при следующих режимах: (20±1)°С в течение 100 ч; (30±1)°С в течение 88 ч; (40±1)°С в течение 70 ч; (50±1)°С в течение 67 ч; (60±1)°С в течение 63 ч; (70±1)°С в течение 55 ч; (80±1)°С в течение 51 ч; (90±1)°С в течение 44 ч; (100±1)°С в течение 38 ч; (110±1)°С в течение 31 ч; (120±1)°С в течение 16 ч; (130±1)°С в течение 6,3 ч; (140±1)°С в течение 3 ч; (150±1)°С в течение 1,7 ч и (160±5)°С в течение 0,4 ч. Техническим результатом является повышение надежности межслойных соединений многослойных печатных плат, снижение длительности цикла изготовления печатных плат и уменьшение трудоемкости технологического процесса.
Изобретение относится к технологии изготовления печатных плат и может быть использовано при изготовлении микросхем.
Известен способ металлизации отверстий многослойных печатных плат, включающий обработку в растворе химического серебра на основе калия железистосинеродистого и роданида калия перед сенсибилизацией [Авторское свидетельство СССР № 834946, кл. Н05К 3/00, 1979]. Однако данный способ не обеспечивает высокой стабильности адгезии медной пленки к контактным площадкам.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ металлизации отверстий многослойных печатных плат, включающий обезжиривание и декапирование заготовки, ее обработку в растворе химического серебра на основе калия железистосинеродистого и роданида калия, сенсибилизацию в растворе хлористого олова, активацию в растворе хлористого палладия, химическое меднение, гальваническое меднение и термодиффузионную обработку в среде аргона при последовательном повышении температуры: 20-30°С в течение 20-24 ч, 60-80°С в течение 2,0-2,5 ч, и 120-125°С в течение 0,25-0,3 ч [Авторское свидетельство СССР № 991626, кл. Н05К 3/00, 1981].
Однако для гальванического усиления в борфтористоводородном электролите данный способ не дает высокой надежности межслойных соединений из-за недостаточно высокой адгезии медной пленки в отверстиях к торцам контактных площадок.
Технической задачей изобретения является повышение надежности межслойных соединений.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе металлизации отверстий многослойных печатных плат, включающем обезжиривание и декапирование заготовки, ее обработку в растворе химического серебра на основе калия железистосинеродистого и роданида калия, сенсибилизацию в растворе хлористого олова, активизацию в растворе хлористого палладия, химическое меднение, гальваническое меднение и термодиффузионную обработку в среде аргона при ступенчатом повышении температуры, гальваническое меднение проводят в борфтористоводородном электролите при нормальной температуре (20°), а ступенчатое повышение температуры при термодиффузионной обработке в среде аргона проводят при следующих режимах: (20±1)°С в течение 100 ч; (30±1)°С в течение 88 ч; (40±1)°С в течение 70 ч; (50±1)°С в течение 67 ч; (60±1)°С в течение 63 ч; (70±1)°С в течение 55 ч; (80±1)°С в течение 51 ч; (90±1)°С в течение 44 ч; (100±1)°С в течение 38 ч; (110±1)°С в течение 31 ч; (120±1)°С в течение 16 ч; (130±1)°С в течение 6,3 ч; (140±1)°С в течение 3 ч; (150±1)°С в течение 1,7 ч и (160±5)°С в течение 0,4 ч.
Борфтористоводородный электролит меднения выбран, исходя из того, что при гальваническом меднении позволяет установить плотность тока порядка 4 А/дм2, что позволяет несколько снизить время гальванического меднения, что положительно сказывается на сопротивлении изоляции многослойных печатных плат. Достаточно большое количество температурных диапазонов позволяет оптимизировать по времени процесс термодиффузионной обработки, что достигается применением микроконтроллерных систем управления процессом.
Повышение температуры при термодиффузионной обработке в аргоне увеличивает коэффициент диффузии материалов и, следовательно, увеличивает взаимное проникновение материалов контактных площадок внутренних слоев (медь), материалов подслоев (серебро-олово-палладий) и материала металлизации (медь). В результате этого увеличивается адгезия. Однако повышать произвольно температуру при термодиффузионной обработке нельзя, так как при произвольном повышении может разрушаться межслойный переход. Увеличение температуры повышает внутренние механические напряжения в сложной структуре многослойных печатных плат из-за разных значений коэффициентов линейного расширения диэлектрика и металлических слоев. В результате металлический слой на торцах контактных площадок может отслоиться и произойдет разрушение межслойного перехода.
Для термодиффузионной обработки (в среде аргона) выбран диапазон температур (20±1)°С. Этот диапазон выбран из-за необходимости поднятия температуры не более чем на 10°С, так как при больших перепадах температуры в этом диапазоне разрушается межслойный переход. Введение допуска обусловлено учетом технологических допустимых отклонений и точности выдерживания режимов оборудования.
Длительность термодиффузионной обработки при температуре (20±1)°С выбрана из-за необходимости получения достаточной адгезии металлизации к торцам контактных площадок, чтобы перейти на другой диапазон (30±5)°С.
Аналогично выбраны длительности режимов термодиффузионной обработки при следующих режимах: (30±1)°С в течение 88 ч; (40±1)°С в течение 70 ч; (50±1)°С в течение 67 ч; (60±1)°С в течение 63 ч; (70±1)°С в течение 55 ч; (80±1)°С в течение 51 ч; (90±1)°С в течение 44 ч; (100±1)°С в течение 38 ч; (110±1)°С в течение 31 ч; (120±1)°С в течение 16 ч; (130±1)°С в течение 6,3 ч; (140±1)°С в течение 3 ч; (150±1)°С в течение 1,7 ч и (160±5)°С в течение 0,4 ч.
Пример. Заготовки с просверленными отверстиями обезжиривают, декапируют, обрабатывают в растворе иммерсионной металлизации торцов контактных площадок на основе азотнокислого серебра, калия железистосинеродистого и роданида калия, сенсибилизируют в растворе хлористого олова, активируют в растворе хлористого палладия, меднят химически, проводят гальваническое меднение в борфтористоводородном электролите при нормальной температуре (20°), а затем проводят термодиффузионную обработку в среде аргона при последовательном повышении температуры: (20±1)°С в течение 100 ч; (30±1)°С в течение 88 ч; (40±1)°С в течение 70 ч; (50±1)°С в течение 67 ч; (60±1)°С в течение 63 ч; (70±1)°С в течение 55 ч; (80±1)°С в течение 51 ч; (90±1)°С в течение 44 ч; (100±1)°С в течение 38 ч; (110±1)°С в течение 31 ч; (120±1)°С в течение 16 ч; (130±1)°С в течение 6,3 ч; (140±1)°С в течение 3 ч; (150±1)°С в течение 1,7 ч и (160±5)°С в течение 0,4 ч. Режимы термодиффузионной обработки задавали с помощью вакуумного шкафа ВШ-0,025А.
При использовании данного изобретения повышается надежность межслойных соединений многослойных печатных плат, снижается длительность цикла изготовления печатных плат и уменьшается трудоемкость технологического процесса.
Способ металлизации отверстий многослойных печатных плат, включающий обезжиривание и декапирование заготовки, ее обработку в растворе химического серебра на основе калия железисто-синеродистого и роданида калия, сенсибилизацию в растворе хлористого олова, активацию в растворе хлористого палладия, химическое меднение, гальваническое меднение и термодиффузионную обработку в среде аргона при ступенчатом повышении температуры, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности межслойных соединений, гальваническое меднение проводят в борфтористо-водородном электролите при нормальной температуре (20°) и ступенчатое повышение температуры при термодиффузионной обработке в среде аргона проводят при следующих режимах: (20±1)°С в течение 100 ч; (30±1)°С в течение 88 ч; (40±1)°С в течение 70 ч; (50±1)°С в течение 67 ч; (60±1)°С в течение 63 ч; (70±1)°С в течение 55 ч; (80±1)°С в течение 51 ч; (90±1)°С в течение 44 ч; (100±1)°С в течение 38 ч; (110±1)°С в течение 31 ч; (120±1)°С в течение 16 ч; (130±1)°С в течение 6,3 ч; (140±1)°С в течение 3 ч; (150±1)°С в течение 1,7 ч и (160±5)°С в течение 0,4 ч.
