СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ Российский патент 2016 года по МПК H05K3/02 H05K3/24 

Изобретение относится к радиоэлектронике, технике СВЧ и может быть использовано при изготовлении печатных плат, а также микрополосковых линий, применяемых при конструировании радиоэлектронной техники.

Известен способ для создания сложного рисунка изделий микроэлектроники, например микрополосковых линий в устройствах СВЧ, дорожек для соединения активных и пассивных радиокомпонентов в гибридных и аналоговых схемах высокой интеграции - это метод фотолитографии (Моро У. «Микролитография: принципы, методы, материалы», в 2 ч., М.: Мир, 1990) [1].

Недостатками этого метода являются многоэтапные, относительно длительные стадии технологического процесса, необходимость в сложном и дорогом оборудовании, высокая чувствительность к содержанию пыли в производственных помещениях.

Известен способ изготовления печатных плат, в котором для получения рисунка с помощью лазерного луча на слое металла выжигаются лишние области и остается заданный рисунок (Векант Ш. «Лазерные разработки расширяют возможности LDI». Технологии в электронной промышленности 2006, №1) [2]; «Технологии в производстве электроники». Часть II. Справочник по производству печатных плат. Под редакцией П. Семенова - М.: ООО «Группа ИДТ», 2007, стр. 75) [3].

Недостатком этого способа является его неэкономичность, т.к. требует относительно большого расхода металла для создания первоначального сплошного покрытия подложки, а затем удаления большей его части для получения заданного рисунка.

Известен способ изготовления печатных плат [4] (Заявка на изобретение №2009147684), который заключается в нанесении слоя электропроводящего вещества (металла) на изоляционную поверхность подложки и формирование рисунка схемы с помощью лазера. По этому способу проводящий металл в форме порошка распределяют по поверхности изоляционного слоя печатной платы (подложки) и спекают с помощью лазера для получения единой проводящей структуры в виде заданного рисунка, который сцепляется с поверхностью подложки с получением проводящего элемента, а оставшийся металл в форме порошка удаляют. Для получения требуемой электрической проводимости повторно добавляют и спекают порошок.

Недостатком данного способа является необходимость для получения требуемой толщины дорожек схемы повторно наносить слой порошка и спекать его с помощью лазера.

Известен способ изготовления печатных плат [5] (Заявка на изобретение №2011108711), который заключается в нанесении сложной смеси паяльной пасты металлического порошка и разбавителя для увеличения текучести на изоляционную поверхность подложки, покрытую полиимидным лаком для увеличения адгезии. Далее рисунок платы получают облучением сформированного слоя лазером. Недостатком этого и других вышеприведенных способов получения рисунка с помощью лазера является то, что смесь готовится из многих компонентов, а также то, что в состав смеси входит металлический порошок, частицы которого имеют конечные размеры от единиц до десятков микрон. Это приводит к уменьшению минимального размера ширины дорожки рисунка, достигаемого при использовании этой смеси.

Целью заявляемого изобретения является увеличение разрешающей способности в получении минимальных размеров ширины дорожки рисунка за счет того, что используется самовосстанавливающееся металлокомплексное соединение, в котором атомы металла связаны ковалентными и координационными связями только с атомами азота. При облучении комплекс разрушается с выделением чистого металла. Отсюда упрощение процесса получения печатных плат с электропроводящей схемой за счет уменьшения количества операций.

Это достигается тем, что на подложку наносят слой металлокомплексного соединения и формируют рисунок электропроводящей схемы путем разложения лазерным лучом нанесенного субстрата с одновременным диффундированием металла в подложку.

Заявляемый способ изготовления печатных плат отличается от известного технического решения, включающего нанесение слоя электропроводящего вещества (металла) на изоляционную поверхность подложки и формирование рисунка схемы с помощью лазера тем, что на поверхность подложки наносят слой однокомпонентного (а не двухкомпонентного как в [5]) металлокомплексного соединения и разлагают его с помощью лазера по рисунку схемы с одновременным диффундированием металла в подложку. После завершения процесса оставшееся металлокомплексное соединение удаляют. Также заявляемый способ отличается от прототипа, где порошок с микронным размером зерен наносят на подложку. Нанесение сыпучего компонента всегда представляет большую технологическую проблему. Также за счет того что медь в предлагаемой заявке в металлокомплексном соединении присутствует не в виде порошка, а на молекулярном уровне, сильно возрастает разрешающая способность предлагаемого способа записи.

Способ осуществляется следующим образом. В качестве исходного материала для получения рисунка схемы с помощью луча лазера применяется металлокомплексное соединение [6], например, металлокомплексное соединение (МКС) меди. На подложку наносят слой МКС из раствора и сфокусированным лучом лазера сканируют поверхность слоя МКС по программе рисунка электросхемы. При локальном нагреве МКС лазерным лучом происходит разложение этого соединения с выделением чистого металла, который, в свою очередь, под воздействием высокой температуры в зоне фокусировки лазерного луча диффундирует в подложку, образуя проводящие дорожки электросхемы.

После окончания цикла лазерного сканирования оставшееся МКС удаляют промыванием подложки органическим растворителем, например этиловым спиртом, этилацетатом или ацетоном. Полученный раствор МКС может использоваться в следующем цикле создания печатных плат.

В процессе экспериментальной проверки технического решения - заявленного изобретения "Способ изготовления печатных плат" получены положительные результаты. На подложку наносился слой МКС на основе меди и после сканирования сфокусированным лучом лазера была получена медная дорожка. При толщине слоя МКС 160-170 мкм, толщина медной дорожки составила 20 мкм. В общем случае толщина печатной дорожки связана с процентной долей металла в МКС и толщиной слоя МКС. Толщина слоя МКС при нанесении его на поверхность подложки должна быть в 5-10 раз больше необходимой толщины металлической дорожки в печатной плате (это определяется содержанием металла в МКС). В эксперименте доля меди в МКС составляла 12,5%. Аналогичные результаты получены для палладия и серебра (доля палладия в МКС - 20%, а для серебра - 15%).

Источники информации

1) Моро У. «Микролитография: принципы, методы, материалы», в 2 ч., М.: Мир, 1990.

2) Векант Ш. «Лазерные разработки расширяют возможности LDI». Технологии в электронной промышленности, 2006, №1.

3) «Технологии в производстве электроники». Часть II. Справочник по производству печатных плат. Под редакцией П. Семенова - М.: ООО «Группа ИДТ», 2007, стр. 75.

4) Заявка на изобретение №2009147684 от 29.05.2008. Прототип.

5) Заявка на изобретение №2011108711 от 10.03.2011.

6) Журнал «Inorganic Chemistry», статья от 20 апреля 2012 «Highly Flexible Molecule «Chameleon»: Reversible Thermochromism and Phase Transitions in Solid Copper(II) Diiminate Cu [CF₃-C(NH)-CF=C(NH)-CF₃]₂».

Изобретение относится к радиоэлектронике, технике СВЧ и может быть использовано при изготовлении печатных плат, а также микрополосковых линий с выполнением электропроводящих структур из различного металла. Технический результат - упрощение процесса получения печатных плат с рисунком электропроводящей схемы без применения трудоемких методов фотолитографии и шелкографии, повышение экологической чистоты технологического процесса. Достигается тем, что печатные платы изготавливаются методом нанесения на изоляционную поверхность подложки слоя металлокомплексного соединения в виде тонкой пленки из раствора или испарением в вакуумной камере (возгонкой) из твердой фазы. Комплексную составляющую соединения разлагают с помощью лазера по рисунку схемы с одновременным диффундированием металла в подложку. При этом получают металлические дорожки рисунка схемы, связанные с поверхностью подложки. После окончания цикла лазерного сканирования оставшееся металлоорганическое соединение удаляют методом промывания подложки растворителем. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления печатных плат, включающий нанесение слоя электропроводящего вещества на подложку и формирование рисунка схемы с помощью лазера, отличающийся тем, что на поверхность подложки наносят слой металлокомплексного соединения и разлагают его с помощью лазера по рисунку схемы с одновременным диффундированием металла в подложку, и по завершении процесса удаляют оставшееся металлокомплексное соединение.

2. Способ изготовления печатных плат по п. 1, отличающийся тем, что слой металлокомплексного соединения наносят из раствора.

3. Способ изготовления печатных плат по п. 1, отличающийся тем, что оставшееся металлокомплексное соединение удаляют методом промывания подложки растворителем.