СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАТ ДЛЯ ГИБРИДНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ Российский патент 1995 года по МПК H05K3/06 

Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам создания плат для гибридных интегральных схем и микросборок с двухуровневой разводкой, а также изготовления коммутационных плат для монтажа блоков на основе интегральных схем.

Известен способ изготовления пленки для гибридных интегральных схем (ГИС), включающий нанесение фоторезиста на металлическую подложку, двустороннюю фотолитографию, электрохимическое осаждение металла, селективно травящегося по отношению к подложке, формирование в центральной части подложки покрытия из диэлектрического компаунда и травление подложки на всю толщину в областях, не защищенных фоторезистом и электрохимически осажденным металлом [1]
Однако этот способ не позволяет получать проводники двух уровней и соединения между ними одновременно без введения дополнительных операций, что снижает функциональные возможности плат.

Наиболее близким к заявляемому является способ изготовления плат для гибридных интегральных схем, включающий нанесение фоторезиста на металлическую подложку, двустороннюю фотолитографию, электрохимическое осаждение металла, селективно травящегося по отношению к подложке, формирование в центральной части подложки покрытия из диэлектрического компаунда и травление подложки на всю толщину в областях, не защищенных фоторезистом и электрохимически осажденным металлом. В процессе двусторонней фотолитографии на металлической подложке формируют маску из фоторезиста с элементами рисунка проводников схемы гантелеобразной формы, а травление подложки в областях, не защищенных фоторезистом и электрохимически осажденным металлом, проводят до образования разрывов в металлической подложке в областях пересечения проводников схемы [2]
В указанном решении электрическая изоляция пересекающихся проводников схемы обеспечивается благодаря подтравливанию металла подложки по всему периметру пленочных проводников переменной ширины, расположенных на незащищенной стороне подложки. В результате под наиболее узкой частью, т.е. под пересечением проводников первого уровня, в подложке образуются разрывы, а под наиболее широкой частью остаются опорные элементы в виде столбиков из материала подложки. В полученной структуре проводники первого уровня будут соединены перемычками в виде арок на втором уровне. В результате отпадает необходимость в формировании раздельного диэлектрического слоя, что позволяет формировать пленочные проводники обоих уровней одновременно, а это резко снижает себестоимость платы.

Недостатком данного способа является то, что удаление металла подложки в местах пересечения проводников можно проконтролировать либо после изготовления платы по функционированию ГИС, либо путем прозванивания проводников, т.е. процесс травления не контролируется в достаточном объеме при выполнении операции. Кроме того, в зависимости от габаритов платы, насыщенности рисунка и других факторов, момент образования разрывов в местах пересечения проводников будет наступать неодновременно, т.е. объективно существует вероятность возникновения брака при выпуске широкой номенклатуры изделий.

Целью изобретения является повышение точности изготовлений ГИС.

Предложен способ изготовления плат для гибридных интегральных схем, включающий нанесение фоторезиста на металлическую подложку, двустороннюю фотолитографию с образованием негативного рисунка проводников схемы, электрохимическое осаждение в окна фоторезистивной маски металла, селективно травящегося по отношению к материалу подложки, припрессовывание диэлектрического основания с одной стороны подложки, травление подложки до образования разрывов в областях пересечения проводников схемы и контроль платы, при этом при формировании фоторезистивной маски одновременно с рисунком проводников схемы на стороне подложки, подвергаемой травлению, формируют дополнительные проводниковые элементы прямоугольной формы, эквидистантно расположенные от проводников схемы и друг от друга, причем меньшая сторона дополнительного элемента равна удвоенной толщине подложки, а процесс травления прекращают после стравливания сформированных дополнительных проводников.

Новым является то, что при формировании фоторезистивной маски одновременно с рисунком проводников схемы на стороне подложки, подвергаемой травлению, формируют дополнительные проводниковые элементы прямоугольной формы, эквидистантно расположенные от проводников схемы и друг от друга, причем меньшая сторона дополнительного элемента равна удвоенной толщине подложки, а процесс травления прекращают после стравливания сформированных дополнительных проводников.

Процесс травления определяется скоростью протекания различных реакций при взаимодействии травящего раствора с обрабатываемой поверхностью, в том числе удалением продуктов реакции из зоны обработки. В зависимости от размеров, плотности размещения и геометрии обрабатываемого рельефа обмен между отработанными компонентами раствора и остальным его объемом будет происходить неодинаково, что в конечном итоге определяет скорость травления и профиль элементов поверхности на различных участках. Введение на обрабатываемой поверхности дополнительных маскирующих элементов, эквидистантно отстоящих от элементов схемы и друг от друга, повышает однородность обрабатываемых зон обрабатываются межэлементные участки одинаковой ширины. При изотропном травлении подложки момент отделения дополнительных элементов свидетельствует об образовании разрывов в местах пересечения проводников, так как величина подтрава с каждой стороны под проводником будет равна толщине подложки (коэффициент травления в этом случае считается нормальным).

Дополнительные проводниковые элементы формируют на всей свободной поверхности подложки для контроля равномерности обработки материала.

Дополнительные проводниковые элементы размещают в один ряд вдоль контура проводников обрабатываемой поверхности подложки для упрощения изготовления инструмента фотошаблона.

Дополнительные проводниковые элементы формируют в виде квадрата для упрощения изготовления дополнительных проводниковых элементов.

Размещение, количество и форма дополнительных проводниковых элементов зависят от принятых норм по проектированию топологии, возможностей изготовления фотошаблонов и применяемой при фотолитографической обработке техники. Рабочий фотошаблон можно получить последовательным или одновременным экспонированием фотоэмульсионной плас- тины через промежуточные фотошаблоны, один из которых содержит элементы, соответствующие основным проводниковым элементам, а другой выполнен в виде сетки, шаг которой равен шагу выполнения топологии основных проводниковых элементов.

В качестве материала ленточного носителя использовалась медная фольга или пластина из бериллиевой бронзы БрБ2 толщиной 0,1 мм. Изготовление платы велось с использованием технологических операций, применяемых при создании биметаллических и трехслойных трафаретов для вакуумного напыления.

П р и м е р. После подготовки поверхностей обеих сторон ленты из медной фольги нанесли позитивный фоторезист ФП-383. Для экспонирования использовали конверт из двух совмещенных между собой пленочных фотошаблонов, запаянных по двум сторонам. Заготовку помещали в конверт, фиксировали с помощью вакуумной рамки и производили экспонирование на установке двухстороннего экспонирования; затем проявляли и сушили фоторезист. Электрохимическое осаждение никеля толщиной 10 мкм окна фоторезиста осуществляли в сульфаминовом электролите никелирования. Затем удаляли фоторезист, промывали и сушили подложку.

Для защиты одной из сторон подложки от травления, а также для герметизации навесных элементов и придания жесткости плате использован полимерный материал СП-30 с усадкой 0,3% и температурным коэффициентом линейного расширения 30х10. Температура заливки в пресс-форме составляла 135-137^оС.

Травление осуществляли погружением платы в селективный травитель, не разрушающий пленочных проводников. Процесс травления прекращали, когда дополнительные проводниковые элементы полностью удалялись с обрабатываемой поверхности платы. Затем платы промывали в деионизованной воде и высушивали.

В зависимости от вариантов дальнейшего монтажа плата может быть подвергнута дополнительной заливке отверждающим компаундом с высокой текучестью в исходном состоянии, достаточной для его затекания в изолирующие воздушные промежутки мест пересечения.

Использование: изобретение относится к электронной технике, а именно к изготовлению гибридных интегральных схем и микросборок с двухуровневой разводкой. Сущность изобретения: на металлическую подложку наносят фоторезист. Затем производят двустороннюю фотолитографию с оьразованием негативного рисунка проводников схемы и электрохимическое осаждение в окна фоторезистивной маски металла, селективно травящегося по отношению к материалу подложки. Припрессовывают с одной стороны подложки диэлектрическое основание и производят травление подложки до образования разрывов в областях пересечения проводников схемы. При формировании фоторезистивной маски одновременно с рисунком проводников схемы на стороне подложки, подвергаемой травлению, формируют дополнительные проводниковые элементы прямоугольной формы, эквидистантно расположенные от проводников схемы и друг от друга, причем меньшая сторона дополнительного элемента равна удвоенной толщине подложки, а процесс травления прекращают после стравливания сформированных дополнительных проводников. 3 з.п. ф лы.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАТ ДЛЯ ГИБРИДНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий нанесение фоторезиста на металлическую подложку, двустороннюю фотолитографию с образованием негативного рисунка проводников схемы и электрохимическое осаждение в окна фоторезистивной маски металла, селективно травящегося по отношению к материалу подложки, припрессовывание диэлектрического основания с одной стороны подложки, травление подложки до образования разрывов в областях пересечения проводников схемы и контроль платы, отличающийся тем, что при формировании фоторезистивной маски одновременно с рисунком проводников схемы на стороне подложки, подвергаемой травлению, формируют дополнительные проводниковые элементы прямоугольной формы, эквидистантно расположенные от проводников схемы и друг от друга, причем меньшая сторона дополнительного элемента равна удвоенной толщине подложки, а процесс травления прекращают после стравливания сформированных дополнительных проводников. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные проводниковые элементы формируют на всей свободной поверхности подложки. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные проводниковые элементы размещают в один ряд вдоль контура проводников обрабатываемой поверхности подложки. 4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что дополнительные проводниковые элементы формируют в форме квадрата.