СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО СЕЛЕКТИВНОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ЛЕНТОЧНУЮ ОСНОВУ В ВАКУУМЕ Российский патент 1994 года по МПК C23C14/04 C23C14/24 

Изобретение относится к нанесению покрытий вакуумным испарением и может быть использовано для получения на ленте из цветных металлов и сплавов полосчатых и дискретных покрытий. Указанный материал предназначен для изготовления выводных рамок интегральных микросхем в электронной промышленности.

Известен способ непрерывного получения полосчатых покрытий из благородных металлов толщиной примерно 3 мкм на лентах из никеля и его сплавов путем плакирования при совместной холодной прокатке.

Недостатком известного способа является невозможность получения полосчатых ленточных материалов в мягком состоянии, а также неравномерность толщины плакированных покрытий.

Известен способ непрерывного селективного нанесения покрытия на ленточные металлические основы в вакууме, заключающийся в том, что маскирование ленточной металлической основы осуществляют в процессе совместной подачи со шпуль на барабан ленточной металлической основы и маскирующей ленты с отверстиями, соответствующими форме заданного рисунка покрытия, причем ленточную металлическую основу располагают между барабаном и маскирующей лентой с отверстиями. С помощью вспомогательных роликов ленты прижимают друг к другу и к барабану. Пары металла испаряются из тигля, расположенного под барабаном, и через отверстия в маскирующей ленте осаждаются на открытые участки ленточной основы. После осаждения покрытия ленточную основу отделяют от маскирующего средства (маскирующей ленты) и сматывают на соответствующие шпули.

Недостатком известного способа является сложность слежения за положением ленты относительно барабана (уход ленты от оси ее движения) и соответственно сложность согласования положения ленточной металлической основы с маскирующей лентой. Это ведет к снижению выхода годного за счет отклонения от заданного геометрического размера покрытий.

Цель изобретения - упрощение способа и повышение выхода годной ленты.

Для этого в способе непрерывного селективного нанесения покрытия на ленточную основу в вакууме маскирование осуществляют путем предварительного формирования на барабане рулона диаметром не более 1,2 диаметра барабана при совместной подаче на него ленточной основы и расположенного с ее наружной стороны маскирующего средства. Это обеспечивает получение селективных покрытий заданной конфигурации с высокой степенью точности без использования сложных систем слежения и управления положением ленточной основы и маскирующего средства. Осаждение паров металла в вакууме осуществляют в процессе размотки рулона при давлении в рабочем объеме вакуумной камеры не выше 1˙10^-5 мм рт.ст. и скорости осаждения паров металла 0,01-0,1 мкм/с, что обеспечивает получение качественного покрытия. При получении дискретных покрытий любой требуемой формы в качестве маскирующего средства используют маскирующую ленту с отверстиями, соответствующими рисунку покрытия. При получении полосчатых покрытий в качестве маскирующего средства используют по крайней мере одну маскирующую ленту и по крайней мере одну холостую ленту, причем перед осаждением паров металла один виток холостой ленты снимают и заправляют под ленточную основу.

Нанесение покрытия при давлении в рабочем объеме не выше 1˙10^-5 мм рт. ст. со скоростью 0,01-0,1 мкм/с обеспечивает получение покрытий высокого качества, так как при давлении выше 1˙10^-5 мм рт.ст. наблюдается изменение морфологии поверхности конденсатов (матовая поверхность), а также понижение прочности сцепления покрытия с основой при заданной температуре конденсации. Кроме того, при давлении в камере более 1˙10^-5 мм рт.ст. наблюдается подпыление покрытия под маскирующую ленту даже в случае небольших зазоров между маскирующей лентой и ленточной металлической основой (коробоватость, серповидность лент и др. ). При скорости конденсации паров металла менее 0,01 мкм/с существенно снижается производительность процесса получения лент (низкая скорость движения ленты), а при увеличении скорости конденсации более 0,1 мкм/с образуются турбулентные потоки паров металла, что даже при незначительном неплотном прилегании маскирующего средства к ленточной основе приводит к подпылению металла-покрытия, а, следовательно, и к разной ширине покрытия по длине ленты.

Сформированный рулон должен иметь максимальный диаметр не более 1,2 диаметра барабана. Превышение диаметра рулона более чем в 1,2 раза приводит к уменьшению расстояния между источником паров металла и подложкой в процессе рабочего цикла, а, следовательно, к существенному изменению толщины конденсата.

На фиг.1 представлена схема осуществления способа при получении дискретного покрытия; на фиг.2 - схема получения полосчатого покрытия.

Способ осуществляют следующим образом.

На барабане 1 осуществляют маскирование путем совместной подачи на него ленточной металлической основы 2 и расположенного с ее наружной стороны маскирующего средства. В случае получения дискретного покрытия в качестве маскирующего средства используют маскирующую ленту 3 с отверстиями (фиг.1). В случае получения полосатого покрытия (фиг.2) в качестве маскирующего средства используют маскирующую 4 и холостую 5 ленты. Для формирования рулона концы лент закрепляют таким образом, что ленточная основа полностью закрыта с наружной поверхности рулона лентами 4 и 5. Толщины лент 4 и 5 выбираются одинаковыми. Ширина холостой ленты должна соответствовать ширине покрытия, которое необходимо получить в виде полосы. Размеры маскирующих лент по ширине определяются необходимым местоположением полосы на ленточной основе (центральное, смещенное относительно оси ленты, краевое). Количество холостых лент выбирается равным заданному количеству полос многорядного покрытия на ленточной основе.

Для получения дискретного покрытия маскирующую ленту с отверстиями, размеры которых соответствуют размерам дискретного покрытия (прямоугольного, круглого, овального и др.), сматывают в рулон совместно с ленточной основой так, что маскирующая лента находится на наружной поверхности сформированного на барабане рулона. Максимальный диаметр полученного рулона не превышает 1,2 диаметра барабана.

Сформированный рулон помещают в вакуумную камеру над источником 6 паров металла и экраном 7, образующим зону осаждения. В случае получения полосчатого покрытия (фиг.2) один виток холостой ленты 5 снимают и заправляют под ленточную металлическую основу 2. Подготовленный таким образом рулон размещают в вакуумной камере, нагревают в вакууме с помощью радиационного нагревателя, размещенного над рулоном, и при одновременной размотке на него наносят пары металла из источника 6 паров при давлении не более 1˙10^-5 мм рт. ст. и скорости осаждения паров металла 0,01-0,1 мкм/с. После получения покрытия на ленточной металлической основе от нее отделяется маскирующее средство, с котором затем удаляется конденсат любым известным методом, например путем селективного травления. Очищенное маскирующее средство может быть повторно использовано.

Лента с покрытием после определения ее служебных характеристик направляется на штамповку для получения выводных рамок интегральных микросхем.

П р и м е р. В качестве ленточной основы используют ленту НФН 0,25х32 мм, в качестве маскирующей ленты - ленту НФН 0,25х12,5 мм (2 шт.) и холостую ленту НФН 0,25х7 мм. Из этих лент на барабане диаметром 230 мм формируют рулон диаметром 244 мм (коэффициент плотности намотки 0,9).

Ленточная основа полностью закрыта с наружной поверхности маскирующими и холостой лентами. После установки сформированного на барабане рулона в камеру один виток холостой ленты снимается и заправляется под ленточную основу.

По достижении давления в рабочей камере 1˙10^-5 мм рт.ст. одновременно осуществляют нагрев исходного рулона до 250± 20^оС и вращение барабана с транспортировкой готовой ленты. На исходный рулон при его размотке осаждают алюминий при скорости осаждения паров, мкм/с: 0,01; 0,05; 0,10; 0,005; 0,15 и рабочем давлении в вакуумной камере 1˙10^-5 мм рт.ст. Также осуществляется способ при скорости осаждения паров алюминия 0,01 мкм/с и давлении 8˙10^-5 мм рт. ст. Для сравнения осуществляется способ - прототип при скорости осаждения паров алюминия 0,05 мкм/с и давлении в вакуумной камере 1˙10^-5 мм рт.ст. Результаты приведены в таблице.

Из таблицы видно, что наилучшие результаты по точности геометрических размеров покрытия получены для предлагаемого способа. При толщине полос алюминия 3 ±0,5 мкм ширина полосы получена 7 ±0,2 мм.

Использование: область нанесения покрытия вакуумным испарением, в частности для получения на ленте из цветных металлов и сплавов полосчатых и дискретных покрытий. Сущность изобретения: способ включает маскирование путем предварительного формирования на барабане рулона из совместно наматываемых ленточной основы и расположенных на ее наружной поверхности маскирующих средств, причем максимальный диаметр готового рулона должен быть не более 1,2 диаметра барабана, осаждение паров металла на сформированный рулон в процессе размотки его при давлении не выше 1·10^-5 мм рт.ст и скорости конденсации паров металла 0,01 - 0,1 мкм/с и последующее разделение ленточной основы и маскирующих средств. Способ позволяет повысить выход годной ленты с покрытием и упростить процесс. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО СЕЛЕКТИВНОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ЛЕНТОЧНУЮ ОСНОВУ В ВАКУУМЕ, включающий ее маскирование путем совместной подачи на барабан ленточной основы и расположенного с ее наружной стороны маскирующего средства, осаждение паров металла на открытые участки ленточной основы и ее отделение от маскирующего средства, отличающийся тем, что в процессе маскирования формируют рулон диаметром не более 1,2 диаметра барабана, а осаждение паров металла проводят в процессе размотки рулона при давлении в рабочем объеме не выше 1 · 10^-5 мм рт.ст. и скорости осаждения 0,01 - 0,1 мкм/с. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве маскирующего средства используют маскирующую ленту с отверстиями, соответствующими рисунку покрытия. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве маскирующего средства используют по крайней мере одну маскирующую ленту и по крайней мере одну холостую ленту, причем перед осаждением паров металла один виток холостой ленты снимают и заправляют под ленточную основу.