СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТОПОЛОГИИ LTCC ПЛАТ Российский патент 2016 года по МПК H01L21/00 H05K3/08 

Изобретение относится к производству LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics - низкотемпературная совместно обжигаемая керамика) толстопленочных многослойных коммутационных плат и может быть использовано при формировании рисунка функциональных слоев на сырой керамической подложке.

Известен способ формирования топологии функциональных слоев многослойных толстопленочных плат сеткографической печатью [1], согласно которому для каждого слоя платы изготавливают трафарет для прецизионной печати с использованием сита и фотополимерной композиции, обеспечивающих высокую разрешающую способность рисунка. Печатный рисунок наносят токопроводящими, резистивными или изоляционными пастами на прецизионных сеткографических станках на керамическую или металлодиэлектрическую подложку каждого из слоев многослойной толстопленочной платы с промежуточным высокотемпературным вжиганием.

В производстве LTCC толстопленочных многослойных плат рисунок топологии формируют на сырых заготовках для каждого слоя с последующей сушкой и сборкой с другими слоями и совместным обжигом.

Недостатком способа является необходимость изготовления на каждый слой многослойной LTCC платы фотошаблона и сеткографического трафарета. Эти операции трудоемки, требуют применения химических экологически грязных процессов, спецоборудования для получения прецизионного рисунка. Кроме этого, точность способа позволяет получить рисунок с разрешением проводник/зазор более 100/100 мкм.

Известен способ изготовления LTCC плат с использованием фотопаст, которые наносят сплошным слоем на сырую керамическую заготовку платы и после подсушивания пасты производят получение топологического рисунка методом фотолитографии [2], то есть через фотошаблон облучают нанесенный слой фотопасты, а незадубленные места удаляют проявлением водой или специальными растворами.

Недостаток способа заключается в необходимости прецизионного фотошаблона на каждый слой, применения дорогих фотопаст и дорогостоящего оборудования для фотолитографии, что ведет к увеличению стоимости. Кроме этого, применение способа позволяет получить рисунок с разрешением проводник/зазор более 50/50 мкм.

Ближайшим техническим решением является способ формирования топологии интегральной микросхемы [3], заключающийся в том, что топологию ИС формируют путем воздействия на поверхность материала в активной газовой среде лазерного луча с плотностью мощности 10³-10⁴ Вт/см², на поверхности материала формируют затравочный слой в первой активной газовой среде, состоящей из смеси фторидов платины и/или золота и инертного газа, затем заменяют в том же объеме активную среду на вторую, состоящую из смеси фторида металла с водородом, и подвергают воздействию ультрафиолетового излучения длиной волны 150-200 нм.

Недостатком способа-прототипа является использование химических процессов и наличие активных газовых сред в процессе формирования топологии и неприменимость способа к LTCC технологии.

Задача изобретения - повышение производительности и точности изготовления LTCC плат.

Поставленная задача достигается тем, что предварительно на поверхность сырой керамической подложки наносят сплошным слоем пасту и подсушивают ее, затем удаляют подсушенную пасту в пробельных местах рисунка слоя платы с помощью лазерного луча, который перемещают по поверхности керамической подложки по программе в соответствии с топологическим рисунком. Воздействие на слой подсушенной пасты осуществляют при мощности лазера 0,5-1,5 Вт, с частотой повторения импульсов 30 кГц и длиной волны излучения 355 нм. При этом подбирают мощность излучения лазера таким образом, чтобы удалялась только нанесенная паста и не деформировалась подложка из сырой LTCC керамики.

Достигаемым техническим результатом является сокращение технологического цикла и стоимости изготовления LTCC плат.

На чертеже представлено схематическое изображение топологии слоя LTCC платы, на котором 1 - керамическая подложка, 2 - паста, нанесенная на подложку, 3 - пробельные места.

Предлагаемый способ формирования топологии слоев LTCC плат осуществляют следующим образом. На сырую керамическую подложку 1 предварительно наносят сплошным слоем с помощью сеткографического трафарета и подсушивают пасту 2. Паста может быть проводящей или резистивной. Топологический рисунок платы получают путем удаления подсушенной пасты с пробельных мест 3 с помощью лазерного излучения. Лазерный луч с мощностью 0,5-1,5 Вт, частотой импульса 30 кГц и длиной волны 355 нм фокусируют на поверхности материала до размера точки диаметром 15 мкм и перемещают этот лазерный луч по программе в соответствии с топологическим рисунком, что позволяет получить рисунок с шириной проводников и зазоров менее 20/20 мкм.

Заявленный способ повышает плотность рисунка, производительность и точность изготовления LTCC плат, способствует снижению затрат на производство и уменьшает технологический цикл изготовления. Преимуществом предложенного способа является отсутствие химических процессов при формировании топологического рисунка LTCC платы, а также снижение количества расходных материалов.

Источники информации

1. Хамер Д. Технология толстопленочных гибридных интегральных схем / Д. Хамер, Дж. Биггерс; [пер. с англ.]; под ред. Т.Д. Шермергора. - М.: Мир, 1975. - 496 с.

2. Технология тонких пленок (справочник) / Под ред. Л. Майссела, Р. Глэнга. Т. 1 - М.: Сов. Радио, 1977. - 664 с.

3. П. №2099810, H01L 21/268, опубл. 20.12.1997 г.

Изобретение относится к производству LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics - низкотемпературная совместно обжигаемая керамика) толстопленочных многослойных коммутационных плат и может быть использовано при формировании рисунка функциональных слоев на сырой керамической подложке. Технический результат - повышение производительности и точности изготовления LTCC плат, а также сокращение технологического цикла и стоимости изготовления LTCC плат. Достигается тем, что предварительно на поверхность сырой керамической подложки наносят сплошным слоем токопроводящую или резистивную пасту и подсушивают ее, затем удаляют подсушенную пасту в пробельных местах рисунка слоя платы с помощью лазерного луча, который перемещают по поверхности керамической подложки по программе в соответствии с топологическим рисунком. При этом подбирают мощность излучения лазера таким образом, чтобы удалялась только нанесенная паста и не деформировалась подложка из сырой LTCC керамики. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ формирования топологии LTCC плат, включающий операцию воздействия лазерным лучом, отличающийся тем, что предварительно на поверхность сырой керамической подложки наносят сплошным слоем с помощью сеткографического трафарета пасту и подсушивают ее, затем удаляют подсушенную пасту в пробельных местах рисунка слоя платы с помощью лазерного луча, перемещая лазерный луч по программе в соответствии с топологическим рисунком, при этом воздействие на слой подсушенной пасты осуществляют при мощности лазера 0,5-1,5 Вт, с частотой повторения импульсов 30 кГц и длиной волны излучения 355 нм.

2. Способ формирования топологии LTCC плат по п. 1, отличающийся тем, что пасту выбирают проводящей.

3. Способ формирования топологии LTCC плат по п. 1, отличающийся тем, что пасту выбирают резистивной.