Способ обработки поверхности полифениленоксида перед химической металлизацией

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 23 С 18/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4808368/26 (22) 02,04.90 (46) 23,01.93, Бюл, N- 3 (71) Научно-производственное объединение

"Исток" (72) В. И.Трифонов, Т. Н, Е ршова, Л.Н.Мартынова и М.Д.Терентьев (56) Сапогова Л.А. и др, Металлизация арилокса с помощью адгезйевых халькогенидных пленок."Обмен опытом в радиопромышленности", 6, 1974, . Малкаускас M. и Вашкллис А. Химическая металлизация пластмасс,— Л,: Химия, 198.

Металлизирование синтетических материалов по SAN-методу коррозия и защита от коррозии Экспресс-информация, 1985, N 10.

Изобретение относится к способам подготовки подложек органического диэлектрика, в частности полифениленоксида, перед химическим нанесением,металлопокрытий, в частности меди, и может быть использовано в электронной, радиотехнической промышленности и приборостроении в изготовлении микросхем, волноводов, элементов печатного монтажа.

Известен способ подготовки органических диэлектриков, в частности полифениленоксида (промышленное название

"Арилокс") перед последующей химикогальванической металлизацией для обеспечения адгезии металлического слоя, заключающийся в обработке подложек в органических растворителях, таких как хлороформ и этиловый спирт. Однако из-за заметного набухания диэлектрика, а также

„„5U„„1789573 А1 (54) СПОСОБ. ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ

ДИЭЛЕКТРИКА ПЕРЕД ХИМИЧЕСКОЙ

МЕТАЛЛИЗАЦИЕЙ (57) Сущность изобретения: способ включает травление поверхности диэлектрика потоком газообразной смеси, содержащей, об.

;4: триоксид серы 7-20, диоксид серы 3-5 и кислород 75-90, 2 табл. растворения вследствие этого поверхностного слоя, качество наносимого после такой . обработки химико-гальванического покрытия из-за повышенной шероховатости не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к подложкам микросхем, особенно ммдиапазона, Известен способ подготовки полифениленоксида, связанный с обработкой в смеси хромовой и серной кислот или раствора калия двухромовокислого и серной кислоты, а также комбинации этих составов с хлорсодержащими органическими растворителями.

К недостаткам такого способа помимо укаэанных также следует отнести повышение шероховатости вследствие нежелательного растрава рабочего слоя подложки, высокую токсичность хромовых растворов и

1789573 трудности с регенерацией 6-валентнога хрома, необходимость дополнительной операции по нейтралйзации остатков кислотных групп при набухании полимера, что ведет к нежелательному воздействию применяемых растворов на йоверхность диэ- лектрика.

Наиболее близким к предлагаемому является способ подготовки поверхности полифениЛеноксида путем обработки газообразным SOa, разбавленным инертным газом.

Для повышения адгезии химико-гальванических покрытий в известном способе предлагается предварительная обработка органического диэлектрика в растворе хромового ангйдрида с серной кислотой. Однако, хотя использованием "мокрого способа" и достигается повышение адгезии металлического покрытия с 40-60 до 160-180 20 кгс/смг, нестабильность объемного содержания ЯОз в инертной атмосфере приводит к разбросам шероховатости поверхности подложки и, как следствие, нестабильности электрических параметров микросхем.

Кроме того, дополнительная обработка в смеси хромового ангидрида и серной кислоты создает растрав поверхности, снижающий качество подложек, предназначенных для изготовления микро- 30 плат, микрополоскавых линий и волноваднбго тракта.

Целью изобретения является повышение качества диэлектрических. подложек.

Поставленная цель достигается тем, чта 35 в способе обработки подложек из диэлектрика перед металлизацией, включающем созданйе микрашераховатай поверхности и образование активных функциональных групп-за счет травления газообразными ок- 40 сидами серы, обработку ведут в патоке смеси кИСФорода; диоксида и триоксида серы при следующем" сботношении "компанентов, %

Кислород 75-90

Диаксид серы 3-5

Триаксйд серы - 7-20 и времени его контакта с диэлектриком, составляющим 5--7 мий.

СущнбСть изобретения заключается в 50 повышении качества дйэлектрических подложек из полифениленоксида за счет исклю чеййя"операций травления в смеси СгОз и нгВО4""при" достиженми,такого же уровня адгезйи путем создания микрошераховатой. 55 поверхности за счет травленйя газообразными оксидами серы. обеспечивающего изг oòàâ л е н ие" - и овы шен н аго качества микроСхем микраполасковйх линий и валноводных-трактов мм" диапазона, При этом достигается необходимая микрошероховатость (R — 0,3-0,25 мкм) и образование функциональных групп, обеспечивающая величину адгезии 210 — 240 кг/см (определе2 на па методу отрыва). Присутствие кислорода, по-видимому, усиливает воздействие травящей смеси на поверхность диэлектрика, повышая ее ионообменные свойства, в то время как обработка поверхности полифениленоксида в смеси диоксидтриоксида серы с инертными носителями (азот, аргон) приводят к снижению величины адгезии до

135 — 160 кгс/смг, Существенным при этом является время экспозиции обрабатываемых подложек в смеси предлагаемого состава, так как при выдержке образцов в течение времени до 5 минут и свыше 7 минут величина адгезии снижается до 130-140 кгс/см, Такое сниг жение прочности сцепления химико-гальванического медного слоя, по-видимому, связано s первом случае с недостаточной насыщенностью вновь образуемых функциойальных групп, а во втором случае — с образованием темного налета продуктов травления полифениленоксида вследствие избыточного насыщения поверхности диэлектрика реагентным газом, снижающим адгезию из-за раэрыхления тончайшего по- верхностного слоя материала.

В качестве примера М 1; иллюстрирующего предполагаемое изобретение, приведем следующее: образец арилакса, имеющий размеры 1,6 х 1,2 см и толщину 0,1 см, помещали в реакционную колонку и проводили его обработку смесью кислорода, диоксида серы и триоксида серы, полученном на проточной установке с интегральным реактором.

Состав газовой смеси:

SO2 — 5 %; . )Оз — 10 %; 02 — 85 %. Время контакта в потоке газовой смеси диэлектрика — 6 мин;

На подготовленную таким образом поверхность полифениленоксида наносили химйко-гальвайическое медное покрытие по следующей схеме:

1, Сенсибилизирование поверхности подложки в растворе, содержащем 20 г/л двухларистого олова и 5 мл/л соляной кислоты. Время обработки — 0;5 минут. Температура комнатная. Количество окунаний -2.

2, Активирование поверхности подложки в растворе, содержащем 1 г/л двухларистага палладия и 20 мл/л соляной кислоты, Время обработки — 0,5 минут, Температура комнатйая. Количество окунаний — 2, 3. Химическое медйение в растворе, со-" держащем, rfn;

1789573

Медь сернокислая . 20

Сегнетовая соль 50

Едкий натр 15

Никель двухлористый . 2

Формальдегид (37 %-ный 5 раствор) 100 мл/и, Температура комнатная, Время осаждения 40 мин.

4. Гальваническое доращивание в растворе, содержащем: 10

Медь сернокислая 200 г/л, Кислота серная 50 мл/л, Этиловый спирт 50 мл/л, ip = 1 А/дм . Время осаждения 30 мин.

Температура комнатная. Толщина — 6 мкм. 15

После этого проводили испытание на прочность сцепления медного покрытия к подложке методом отрыва на разрывной машине.

Прочность на отрыв медного покрытия 20 от подложки составляет 220 кгс/см . Микрог шероховатость поверхности (R >) до обработки в газосодержащей смеси указанного состава, после обработки и химико-гальванического меднения составляет соответст- 25 венно 0,28 — 0,31 — 0,35 мкм.

Аналогичным образом были нанесены химико-гальванические покрытия на подложки из полифениленоксида (примеры 26), обработанные в газообразных смесях 30 различного состава при времени экспозиции 6 мин, Результаты измерений адгезии представлены в табл. 1.

Подобным же образом были нанесены 35 слои меди на подложку полифениленоксида и определена адгезия в зависимости от времени экспозиции образца в газосодержащей смеси состава: Ог — 83 %, ЯОг — 4 %, S0a — 13 %. 40

Результаты измерений адгезии представлены в табл. 2.

Как видно из табл. 1 и 2, величина адгезии химико-гальванического медного слоя в пределах варьирования по составу входя- 45 щих в газообразную смесь для травления

Формула изобретения

Способ обработки поверхности полифениленоксида перед химической металлиза- цией, включающий травление потоком газообразной смеси, содержащей триоксид полифениленоксида кислорода от 75 до

90 % диоксида серы от 3 до 5 % и триоксида серй от 7 до 20 % и времени экспозиции от 5 до 7 мин действительно имеет значение 210-240 кгс/см без дополнительг ной обработки согласно прототипу в смеси

Сгоэ и Нг304.

Иэ табл. 1 видно, что при выходе за предельные значения параметров процент- ного содержания компонент газовой смеси (примеры 5 и 6) величина адгезии снижается до 180 — 175 кг/смг.

Замена "мокрого метода" подготовки поверхности полифениленоксида на подготовку ее по способу предполагаемого изобретения позволяет получать качественные подложки для изготовлейия микроплат, микрополосковых линий и волноводных трактов мм-диапазона, Проведение обработки подложечных материалов, рекомендованных дпя созда- ния схем мм-диапазона, таких как полиимид и фторопласт по предполагаемому методу показало, что ни качественной металлизации, ни удовлетворительной величины адгезии, получить на них не удалось.

Таким образом использование предлагаемого способа подготовки поверхности полифенипеноксида перед металлизацией обеспечивает: — воэможность получения качественйых подложек полифениленоксида для изготовления микросхем, пикрополосковых линий и . волноводных трактов мм-диапазона; — величину адгезии металлического слоя к поверхности диэлектрика — 210 — 240 кгс/см; — микрошероховатость поверхности

0,28 — 0,35 мкм (Ra); — исключение "мокрых" способов обработки поверхности.

Экономическая эффективность от использования изобретения может быть получена за счет повышения выхода годных микросхем и микрополосковых линий и их повышенных технических характеристик. " серы, отличающийся тем, что, с целью повышения адгеэии покрытия к основе, в качестве газообразной смеси берут смесь, содержащую, об. %: триоксид серы 7 — 20; диоксид серы 3-5 и кислород — 75-90.

1789573

Таблица 1

Таблица 2

Составитель НЛрифонов

Техред М;Моргентал .. Корректор И.Муска

Редактор С.Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 329 . . Тйраж .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5