Плазмохимический реактор для обработки рулонного материала Советский патент 1993 года по МПК B29C71/04 B29L7/00 

Изобретение относится к технологическому оборудованию для обработки пол- имерМ ого рулонного материала и может быть использовано в производстве выводных рамок ИС и коммутационных плат ГБИС,.

Цель изобретения - повышение качества двусторонней обработки материала за счеттермостабилизации процесса и обеспечения идентичных условий обработки для обеих сторон материала.

На фиг.1 показан поперечный разрез реактора; на фиг.2 - задняя стенка реактора.

Плазмохимический реактор для обработки рулонного материала содержит корпус вакуумной камеры 1, подающую 2 и приемную 3 бобины для рулонного материала, которые с помощью магнитных муфт (на чертежах не показаны), связаны каждая со своим электроприводом 4 и 5 (фиг.2). Для

перемещения обрабатываемого материала в зоне обработки смонтирована в вакуумной камере 1 система роликов 6, 7. Высоковольтный электрод для возбуждения низкотемпературной плазмы при пониженном давлении выполнен в виде двух барабанов 8, смонтированных на параллельно расположенных осях и кинематически за счет шестеренчатой передачи 9 связанных между собой и общим приводом вращения 10. Кроме того, барабаны 8 подключены к жидкостному термостату 11, каждым которым снабжен реактор, для подачи нагретой жидкости в полость барабанор 8. Второй заземленный электрод выполнен в виде двух дугообразных элементов - полуцилиндров 12 со сплошной рабочей поверхностью, раз- мещенных каждый на равном расстоянии от поверхности соответствующего барабана 8, В электрод - полуцилиндры 12 смонтированы трубопроводы 13 для охлаждения и шту00

о

00 VJ СлЭ

со

церы 14 для подачи реактивного газа. В нижней части вакуумной камеры 1 расположен штуцер 15с фланцем для подсоединения вакуум-насоса. Все барабаны 8 и полуцилиндры 12 заземленного электрода размещены в общей вакуумной камере 1. Подающая бобина 2 приторможена по отношению к приемной бобине 3.

Плазмохимический реактор работает следующим образом.

Подающая бобина 2 с материалом - лентой 16 надевается на ось электропривода 4 и лента 16, облегая поверхность барабанов 8, через, ролики 6 подводится к приемной бобине 3 и закрепляется на ней. Закрывается крышка реактора и через штуцер 15 с помощью форвакуумного насоса происходит его откачка. После этого включается жидкостной термостат 11 и жидкость прокачивается через полый вал в полость барабанов 8, нагревая их до нужной температуры, которая задается контактным термометром. Через трубопроводы 13 подается вода для охлаждения верхнего электрода 12, а через штуцеры 14 подается реакционный газ, повышая давление в реакторе до нужной величины.

Затем подается высокое напряжение на барабаны 8 и включается вращение барабанов 8 и бобин 2 и 3. При этом в пространство между электродами 8 и 12 возникает электрический разряд, способствующий появлению большего числа активных частиц реактивного газа, которые взаимодействуют с поверхностью обрабатываемого материала 16 и переводят его в летучие продукты реакции, которые откачиваются насосом. Лента 18 непрерывно движется в зону обработки, подаваемая поверхностью барабанов 8, которые задают скорость движения ленты 16. Это достигается за счет того, что поверхность соприкосновения ленты 16 с барабанами 8 большая и вследствие трения лента 16 движется, вместе с барабанами 8 без проскальзывания. Кроме того, привод А бобины 2 притормаживает ленту 6 за счет вращения электродвигателя в сторону, противоположную направлению движения ленты 16 и создает такое натяжение, при котором лента 16 плотно облегает барабаны 8 и увеличивается сила трения между поверхностями ленты 16 и барабанов 8. Бобина 3, вращаясь от привода 5, подматывает ленту 16. Натяжение ленты 16 подбирается опытным путем за счет регулирования питающего напряжения на электроприводах бобин с помощью потенциометров (на черт.не показаны).

Таким образом происходит плазмохи- мическая обработка ленты 16 сразу с двух

сторон в идентичных условиях при ее непрерывном с заданной скоростью движения через зону обработки и при заданной температуре.

Пример работы реакторов по известному уровню техники и предлагаемому решению,

На обеих реакторах проводилось удаление фоторезиста ФН-11 толщиной 3 мкм,

нанесенной на обе стороны ленты ФДИ-А шириной 100 мм, на которой с помощью поочередного травления алюминия и поли- имида через фоторезистивную маску были сформированы выводные рамки ИС. В качестве реактивного газа использовался кислород.

Результаты испытаний приведены в таблице. Из таблицы видно, что качество удаления фоторезиста в предлагаемом реакторе значительно выше, чем в реакторе по известному уровню техники.

Скорость (производительность) обработки возрастает в 5 раз. Кроме того, измерения температуры говорят о том, что о воспроизводимости результатов в реакторе ° по известному уровню техники не может быть и речи, т.к. температура ленты меняется в процессе обработки. Прожигание же ленты и пятнистое удаление фоторезиста можно объяснить локальностью разогрева от плазмы (на загрязнениях, острых краях рисунка, выступах v т.п.), т.к. общая температура ленты согласно измерениям была не настолько велика,

Т.о. наличие двух барабанов 8 позволяет обрабатывать ленту 16 сразу с двух сторон в идентичных условиях и обработка в

этом случае происходит с обеих сторон одинаково. Их кинематическая связь между собой и приводом вращения, а также притормаживание подающей бобины 2 по отношению к приемной 3 позволяет ленте

16 плотно без проскальзывания прилегать к поверхности барабанов 8, перемещаться с строго заданной скоростью независимо от диаметра приемной бобины 3, что обеспечивает равномерное снятие фоторезиста без

его механического повреждения, а также позволяет исключить термическое прожига- ние ленты 16 от плазмы и ее коробление, возникающее при свободном положении ленты 16.

...

Выполнение второго электрода в виде двух полуцилиндров 12,концентрично охватывающих барабаны 8, позволило создать более равномерное электрическое поле, что также повысило равномерность и уменьшило рассеивание энергии по сравнению со стержневыми электродами.

Подключение рабочих барабанов 8 к термостату позволило поддерживать температуру ленты 16 на более высоком заданном уровне и исключить неконтролируемый нагрев за счет плазмы, что обеспечивает более высокую воспроизводимость и производительность при меньшей мощности,

Ф ормул а и зоб рете ния Плазмохимический реактор для обработки рулонного материала, содержащий электроды для возбуждения низкотемпературной плазмы при пониженном давлении, вакуумную камеру, подающую и приемную бобины и систему роликов для перемещения рулонного материала в зоне обработки, при этом один из электродов выполнен в виде двух барабанов, смонтированных на параллельно расположенных осях с воз-

можностью вращения от привода, другой электрод выполнен в виде двух дугообразных элементов, размещенных каждый на равном расстоянии от поверхности соответствующего барабана, а один барабан и один дугообразный элемент расположены в вакуумной камере, отличающийся тем, что, с целью повышения качества двусторонней обработки материала путем термостабилизации процесса и обеспечения идентичных условий обработки для обеих сторон материала, другой барабан и другой дугообразный элемент размещены также в общей вакуумной камере, причем каждый дугообразный элемент выполнен в виде полуцилиндра со сплошной рабочей поверхностью, а барабаны кинематически связаны между собой и подключены к термостату, которым снабжен реактор.

Использование: обработка полимерного рулонного материала плазмой с двух сторон при пониженном давлении для производства коммутационных плат и выводных рамок. Сущность изобретения: плазмохимический реактор содержит электроды для возбуждения низкотемпературной плазмы, расположенные внутри общей вакуумной камеры, подающую и приемную бобины и систему роликов для перемещения ленты в зоне разряда. Один из электродов содержит два барабана, расположенных на параллельных осях и кинематически связанных между собой и приводом вращения. Второй электрод выполнен в виде двух полуцилиндров, кон- центрично охватывающих барабаны. Последние подключены к термостату, а подающая бобина приторможена по отношению к приемной. 2 ил. 1 табл.

Результаты и удаления фоторезиста с ленты ФДИ-А по известному уровню ив предлагаемом реакторе.

Параметры обработки

По известному решению В предлагаемом реакторе

Рабочее давление в реакторе Температура ленты

Мощность

Скорость движения ленты Качество удаления фоторезиста

133 Па ±20%

22°С±1 °С 50 Вт/см мин ± 10%

4 см/мин+5%

Фоторезист удаляется пятнами, имеются сквозные прожиги и коробление ленты. Наблюдаются поперечные полосы неудаленного фоторезиста.

133 Па ±20%

200°С ±1 °С

50 Вт/см мин ± 10%

20 см/мин±5% Фоторезист удален полностью без прожогов и коробления ленты, полос неудаленного фоторезиста не наблюдается.

Примечание. В таблице указана температура ленты, соответствующая ее начальному. .значению без учета ее разогрева от плазмы в процессе обработки. Измерение сразу после обработки 30 м ленты и разгерметизации камеры с помощью ХК термопары показали, что температура ленты при обработке по известному решению возрастает до 170°С, а в предлагаемом реакторе остается на прежнем уровне

133 Па ±20%

200°С ±1 °С

50 Вт/см мин ± 10%

20 см/мин±5% Фоторезист удален полностью без прожогов и коробления ленты, полос неудаленного фоторезиста не наблюдается.