Способ изготовления печатных плат Советский патент 1993 года по МПК H05K3/06 

Изобретение относится, в частности к способам гальванопластического получения металлического проводящего рисунка печатной платы на металлической основе и последующего сочетания его с диэлектрическим основанием.

Целью изобретения является повышение коррозионной устойчивости и механической прочности медного проводящего рисунка печатной платы, полученной по технологии РИТМ, а также улучшение процесса избирательного травления металлов,

Цель достигается тем, что в предлагаемом способе вместо стального основания матрицы применяется алюминиевое. Рабочие участки матрицы подвергаются вместо электрохимического оксидирования обработке в специальном растворе.

Данный процесс состоит из следующих операций.

В алюминиевой фольге сверлят или пробивают отверстия.

На алюминиевую фольгу толщиной 150- 200 мкм с двух сторон наносится фоторезист. Затем из слоя фоторезиста фотохимическими операциями формируется защитная маска.

Алюминиевая фольга в пробельных участках защитной маски фоторезиста подвергается обработке в водном растворе

следующего состава, г/л: хлорное олово 10-- 15, хлористый никель 3-5, хлористый натрий 1-2, фтористый калий 15-20, вещество ОП7 1-2, соляная кислота 0,5-2 мл/л, тио- мочевина 2-7. Обработка проводится в течение 5-10 с при температуре раствора 15-25°С.

Гальванопластическое наращивание меди в пробельных участках защитной маски на заданную толщину (25-50 мкм) производится из любых электролитов, в которых устойчив применяемый фоторезист.

С поверхности алюминиевой матрицы удаляется фоторезист.

Подтравливается алюминиевое основание матрицы на глубину 50 мкм при комнатной температуре (15-25°С) в водном растворе соляной кислоты - 500 г/л.

Припрессовывэется алюминиевая матрица со сформированным на ней медным рисунком схемы печатной платы к диэлектрическому основанию печатной платы (стек- лотекстолит, полиимид, полиэтилен и т.п.).

Стравливается алюминиевое основание в водном растворе соляной кислоты - 500 г/л при температуре f 5-25°C.

Отмывку печатной платы в дистиллированной воде осуществляют в течение 5 мин.

Сушку печатной платы при 40-50°С осуществляют в сушильном шкафу.

В результате проведенных операций получается двухуровневая печатная плата, подобная платам, получаемым по технологии РИТМ. Существенным отличием платы, полученной по предлагаемой технологии, является то, что первый и второй уровни проводящей медной схемы печатной платы соединяются между собой через медные цилиндры, в то время как в платах, изготовленных по РИТМ-технологии, уровни между собой контактируют через стальные столбики. Такое сочетание металлов очень опасно с точки зрения коррозионной устойчивости мест перехода с одного уровня на другой, поскольку гальваническая пара медь-железо является достаточно активной. Кроме того, медная проводящая двухуровневая схема печатной платы, изготовленная по предлагаемой технологии, представляет собой единое целое и, следовательно, более устойчива к механическим воздействиям, таким как вибрация, тряска и т.д. Еще одним отличием предлагаемого способа является более совершенный процесс раздельного травления металлов. Травильному раствору, используемому в РИТМ-технологии, присущ ряд недостатков, главными из которых являются высокий расход раствора и трудность поддержания постоянства температуры процесса из-за сильной экзотермичности процесса травления и каталитического разложения гидроперекиси в объеме раствора. В предлагаемой технологии травится не ст,аль, а алюминий, который находится в контакте с медью. Данное обстоятельство значительно упрощает процесс травления алюминия, который можно проводить в простом водном растворе соляной кислоты концентрацией 500 г/л при комнатной температуре (15-25°С).

П р им е р 1. На алюминиевое основание с предварительно просверленными на станке с ЧПУ отверстиями и обезжиренное в органическом растворителе наносили

5 слой фоторезиста ФП 27-В, затем проводили операции экспонирования рисунка печатной схемы 5-го класса точности, проявления и задубливания. Изготовленную таким методом матрицу подвергали об0 работке при 15°С в течение 5с в водном растворе состава, г/л: двухлористое олово 10, хлористый никель 3, фтористый калий 15, соляная кислота 0,5, хлористый натрий 1, вещество ОП7 2, тиомочевина 2. Затем мат5 рицу промывали в дистиллированной воде в течение 1 мин и проводили наращивание, меди из электролита состава, г/л: сернокислая медь 250, серная кислота 50 при температуре 18ВС и плотности тока 1 А/дм2.

0 Осаждение меди проводили на толщину 25 мкм. Полученный медный рисунок был сплошным мелкокристаллическим с относительным удлинением L/L 16%, предел прочности на разрыв составлял 30 кгс/мм2.

5 Для определения механических характеристик образцы медной фольги толщиной 25 мкм получали на алюминиевом основании без нанесения фоторезиста. Перенос медного проводящего рисунка схемы про0 изводился запрессовыванием в три слоя материала САФ при 175°С в течение 1 ч, нагрев и охлаждение пресс-формы производились в течение 0,5 ч. Рисунок был перенесен на стеклотекстолит без нарушения

5 элементов схемы. Затем спрессованная заготовка подвергалась операции травления алюминия в водном растворе соляной кислоты концентрацией 500 г/л при температуре 20°С в установке для струйной обработки

0 печатных плат. После отмывки печатной платы в дистиллированной воде в течение 5 мин и сушки плату подвергали испытанию на вибростенде со следующими параметрами нагрузки: амплитуда колебаний 0,1 мм

5 при 200д. После испытания нарушений медной проводящей схемы печатной платы не наблюдалось.

П р и м е р 2. На алюминиевое основание с просверленными заранее отверстиями согласно печатной схеме был нанесен

фоторезист СПФ-АТ толщиной 20 мкм, из которого методами фотохимии была сформирована защитная маска с пробельными местами, соответствующими печатной схеа ме. Изготовленную таким методом матрицу подвергали обработке при 17°С в течение 7,5 с в водном растворе состава, г/л: двух- пористое олово 12,5, хлористый никель 4, фтористый калий 17,5, соляная кислота 1,25 мл/л, хлористый натрий 1,5. вещество ОП7 1,5, тиомочевина 4,5. Далее заготовку промывали в дистиллированной воде а течение 1 мин и проводили наращивание меди из электролита состава, г/л: сернокислая медь 250, серная кислота 50 при температу- ре 18°С и плотности тока 1 А/дм2. Осаждение меди проводили на толщину 25 мкм. Полученный медный рисунок был сплошным, мелкокристаллическим с относительным удлинением L/L 18%, предел прочности на разрыв составлял 34 кгс/мм2. Для определения механических характеристик образцы медной фольги толщиной 25 мкм получали на алюминиевом основании без нанесения фоторезиста. Перенос мед- ного проводящего рисунка схемы производился запрессовывэнием в три слоя материала САФ при температуре 175°С в течение 1 ч, нагрев и охлаждение пресс-формы производились в течение 0,5 ч. Рисунок был перенесен на стеклотекстолит без нарушения элементов схемы. Затем спрессованная заготовка подвергалась операции травления алюминия в водном растворе соляной кислоты концентрацией 500 г/л при температуре- 20°С в установке для струйной обработки печатных плат. Затем печатную плату промывали в дистиллированной воде в течение 5 мин и сушили. Для спредеяения механических характеристик изготовлен- ную печатную плату подвергали испытанию на вибростенде при следующих параметрах нагрузки: амплитуда колебаний 0,1 мм при 200д. Испытания проводились в течение 30 мин. После испытания нарушения двух- уровневой медной системы печатной платы не наблюдалось.

Пример 3. На алюминиевое основание с просверленными заранее отверстиями согласно печатной схеме был нанесен фоторезист СПФ-АТ толщиной 20 мкм, из которого методами фотохимии была сформирована защитная маска с пробельными местами, соответствующими печатной схеме. Изготовленную таким методом матрицу подвергали обработке при 420°С в течение 10 с в водном растворе состава, г/л: двухло- ристое олово 15, хлористый никель 5, фтористый калий 20, соляная кислота2, хлористый натрий 2, вещество ОП7 2, тиомочевина 7,

Далее заготовку промывали в дистиллированной воде в течение 1 мин и проводили наращивание меди из электролита состава, г/л: сернокислая медь 250, серная кислота 50 при температуре 18СС и плотности тока 1 А/дм2. Осаждение меди проводили на толщину 25 мкм. Полученный медный рисунок был сплошным, мелкокристаллическим с относительным удлинением L/L - 18%. предел прочности на разрыв составлял 34 кгс/мм . Для определения механических характеристик образцы медной фольги толщиной 25 мкм получали на алюминиевом основании без нанесения фоторезиста. Перенос медного проводящего рисунка схемы производился запрессовыванием в три слоя материала САФ при температуре 175°С в течение 1 ч, нагрев и охлаждение пресс-формы производились в течение 0,5 ч. Рисунок был перенесен на стеклотекстолит без нарушения элементов схемы. Затем спрессованная заготовка подвергалась операции травления алюминия в водном растворе соляной кислоты концентрацией 500 г/л при температуре 20°С в установке для струйной обработки печатных плат. Затем печатную плату промывали в дистиллированной воде в течение 5 мин и сушили. Для определения механических характеристик изготовленную печатную плату подвергали испытанию на вибростенде при следующих параметрах нагрузки: амплитуда колебаний 0,1 мм при 200д. Испытания проводились в течение 30 мин. После испытания нарушения двухуровневой медной схемы печатной платы не наблюдалось.

Пример 4. На стальное основание, обезжиренное в органическом растворителе, наносили слой фоторезиста ФП 27-В. Затем проводили операцию депонирования рисунка печатной схемы 5-го класса точности. На изготовленную таким методом матрицу на пробельные места маски из фоторезиста наращивали слой медного рисунка на толщину 25 мкм методом, как описано в примерах 1 и 2. Сформированный рисунок запрессовывали в три слоя материала САФ при 175°С в течение 1 ч, нагрев и охлаждение пресс-формы проводился в течение 0,5 ч. Рисунок был перенесен на стеклотекстолит без нарушений печатного рисунка схемы. Затем заготовка подвергалась травлению в электролите состава, г/л: щавелевая кислота 100, перекись водорода 100 при температуре 45°С. После стравли- вания стального основания готовую печатную плату промывали в дистиллированной воде в течение 5 мин и сушили. Поле этого готовую печатную плату подвергали испытанию на вибростенде, как описано в примеpax 1 и 2. В результате проведенного испытания наблюдалось разрушение структуры медного рисунка проводящей схемы на 30% площади печатной платы

Формула изобретения Способ изготовления печатных плат, включающий формирование отверстий в металлическом основании, нанесение на обе стороны основания фоторезиста и формирование в нем окон в соответствии с рисунком схемы, получение рисунка схемы путем гальванического охлаждения меди в окнах фоторезиста и в отверстия, удаление фоторезиста, припрессование диэлектрической подложки к металлическому основанию со стороны рисунка схемы и удаление металлического основания травлением, о т- личающийся тем, что, с целью повышения надежности плат за счет увеличения пластичности меди, металлическое основание выполняют из алюминия или его сплавов, а перед гальваническим осаждением меди в отверстия и окна фоторезиста их поверхность обрабатывают в водном растворе, содержащем двухлористое олово. двухлористый никель, фтористый калий, соляную кислоту, хлористый натрий, тиомоче- вину и смачиватель ОПТ при следующем соотношении компонентов, г/л:

Двухлористое

олово10,0-15,0; Хлористый

натрий1,0-2,0; Двухлористый , никель 3,0-5,0; Фтористый

калий15,0-20,0; Соляная кислота 0,5-2,0; Тиомочевина 2,0-7,0, Смачиватель ОП7 1,0-2,0 Вода до 1 л,

причем обработку поводят при 15-20°С в течение 5-10 с.

Изобретение относится к микроэлектронике. Сущность изобретения: в основании из алюминия или его сплавов формируют монтажные отверстия. На матрице формируется защитная маска из фоторезиста, через которую проводят гальванопластическое наращивание медИ согласно рисунку печатной схемы. Осаждение меди происходит как на поверхности алюминиевого основания, так и на стенках отверстий, в результате чего образуется двухуровневая монолитная структура проводящего рисунка печатной платы. После формирования медного рисунка печатной платы защитная маска удаляется, рисунок переносится на диэлектрическое основание печатной платы (припрессовыванием, приклеиванием и т.д.), а алюминиевая матрица удаляется травлением. Способ отличается от известных тем, что перед гальваническим наращиванием меди матрицу обрабатывают в растворе следующего состава, г/л: двухло- ристое олово 10-15, двухлористый никель 3-5, фтористый калий 15-20, соляная кислота 0,5-2, хлористый натрий 1-2, вещество ОП7 1-2, тиомочевина 2-7, а также тем, что при формировании медного проводящего рисунка печатной платы осаждение меди в отверстиях алюминиевой матрицы приводит к образованию межуровневых переходов. В результате перечисленных операций образуется единая монолитная медная структура проводящего рисунка печатной платы. fe