Способ изготовления печатных плат

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при изготовлении печатных плат, в том числе и многослойных. Технический результат - упрощение процесса получения печатных плат с электросхемой, ширина дорожки которой менее 100 мкм, и диаметром отверстий менее 0,2 мм, увеличение адгезии металлического покрытия к нефольгированному стеклотекстолиту, уменьшение отходов гальванического производства. Достигается тем, что печатные платы изготавливаются из стеклотекстолита с переходными отверстиями, при этом вместо активизации хлористым палладием и химической металлизации проводится газовая металлизация путем термораспада металлоорганических соединений, а рисунок электропроводящей схемы создается с помощью лазера.

 

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при изготовлении печатных плат, в том числе и многослойных.

В настоящее время почти все схемы радиоаппаратуры изготавливаются в виде металлического рисунка на диэлектрической основе путем избирательного вытравливания отдельных участков медной фольги, приклеенной на основу диэлектрика [1]. После вытравливания и удаления слоя резиста с проводящих дорожек получают рисунок электропроводящей схемы. Основным недостатком этого способа является невозможность получения электросхемы с шириной дорожки менее 100 мкм, т.к. возможны обрывы. Кроме того, вытравливание происходит неравномерно, при этом электропроводящая дорожка приобретает вид трапеции в разрезе. Процесс является экологически грязным, потому что более 60% медной фольги вытравливается и уходит в отходы.

Этими же недостатками обладает способ изготовления печатных плат по ГОСТ 23770-79 «Печатные платы. Типовые технические процессы химической и гальванической металлизации» [2], выбранный в качестве прототипа. Процесс изготовления предусматривает установление электросвязи электрических схем, расположенных на противоположных сторонах путем металлизации (химической, гальванической) переходных отверстий. Это позволяет изготавливать также многослойные печатные платы. Серьезным недостатком этого способа является также то, что химическая и гальваническая металлизация проводятся в водных растворах, при этом происходит насыщение стеклотекстолита влагой через внутреннюю поверхность переходных отверстий. При этом вода, растворы солей не могут быть удалены из стеклотекстолита после металлизации даже при нагревании, так как обе стороны и внутренняя поверхность переходных отверстий защищены медным покрытием. Вода (ее пары), электролит при нагревании печатной платы могут перемещаться внутри стеклотекстолита между слоями, вызывая замыкание между переходными и контактными отверстиями. Причем, чем выше класс печатных плат, то есть чем ближе расположены эти отверстия, при более плотном монтаже, тем вероятность замыкания выше. Особенно в случае дефектов, возникающих в стеклотекстолите при сверлении (задирах, расслоении и т.д.).

При металлизации нефольгированного стеклотекстолита химическим, а затем гальваническим методом наблюдается слабая адгезия химической меди к поверхности нефольгированного стеклотекстолита. Экспериментально установлено, что, если на пластину стеклотекстолита наносить химическим способом тонкое медное покрытие, а затем доводить его до нужной толщины гальваническим методом, адгезия составляет менее 10 кг/мм², что в дальнейшем может приводить к отслоению электросхемы на изготовленной печатной плате (особенно на гибкой).

Кроме того, при металлизации нефольгированного стеклотекстолита и отверстий фольгированного стеклотекстолита химическим методом необходимо применение дорогостоящего хлорида палладия для активирования поверхности.

Таким образом, процесс изготовления печатных плат по ГОСТ 23770-79 трудоемкий, дорогостоящий, экологически грязный, требует утилизации гальванических отходов и не позволяет получать электросхемы с шириной дорожки менее 100 мкм.

Основной технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является упрощение процесса получения печатных плат с электросхемой, ширина дорожки которой менее 100 мкм, и диаметром отверстий менее 0,2 мм, увеличение адгезии металлического покрытия к нефольгированному стеклотекстолиту, уменьшение отходов гальванического производства.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления печатных плат из фольгированного или нефольгированного стеклотекстолита с переходными отверстиями, включающем нанесение гальванического электропроводящего медного покрытия и защитного металлорезестивного покрытия, перед нанесением гальванического электропроводящего медного покрытия на стеклотекстолит наносят тонкое металлическое покрытие толщиной 1,5-3 мкм путем термораспада металлоорганических соединений никеля, или кобальта, или молибдена, закрывают его полимерной пленкой, формируют рисунок электропроводящей схемы с помощью лазера, а после создания электропроводящих дорожек полимерное покрытие удаляют и вытравливают тонкое металлическое покрытие с участков, не защищенных металлорезистивным покрытием.

Способ осуществляется следующим образом. На стеклотекстолит с переходными отверстиями сначала наносят тонкое металлическое покрытие толщиной 1,5-3 мкм из газовой фазы путем термораспада металлоорганических (МОС) соединений никеля или кобальта, или молибдена [3]. В качестве МОС используются карбонилы кобальта, никеля, молибдена или дициклопентадиенильные соединения никеля, или кобальта. Затем на это покрытие наносят полимерную пленку и создают рисунок электросхемы с помощью лазера. На незащищенные полимерной пленкой участки наносят необходимой толщины медное гальваническое покрытие. На поверхность медных дорожек электросхемы наносят защитное металлорезистивное покрытие, после чего удаляют полимерное покрытие, вытравливают тонкий слой никеля, или кобальта, или молибдена и получают печатную плату.

Для получения двухсторонней печатной платы вышеописанные операции проводят с двух противоположных сторон.

Пример 1. Пластину из стеклотекстолита толщиной 3 мм с технологическими и переходными отверстиями покрывают кобальтом из газовой фазы путем термораспада октакарбониладикобальта при температуре 180°С и остаточном давлении 1·10^-2 мм рт.ст. Время металлизации 5 минут. Толщина покрытия 1,5 мкм. Получаемое покрытие осаждается как на поверхности, так и в отверстиях. Затем на обе стороны пластины наклеивают СПФ пленку. После чего с помощью лазерного луча с диаметром 70 мкм создают электросхему выжиганием заданного рисунка. На открытые участки гальваническим методом наносят медное покрытие, увеличивая толщину электропроводящих дорожек до 20 мкм, после чего наносят защитное резистивное покрытие олово-свинец толщиной 5 мкм. Полимерную пленку удаляют, а открытые (незащищенные) участки тонкого кобальтового покрытия вытравливают, при этом на обеих сторонах пластинки получают электропроводящие схемы, соединенные между собой переходными отверстиями.

Пример 2. Пластину из стеклотекстолита толщиной 2 мм с технологическими и переходными отверстиями покрывают слоем молибдена толщиной 3 мкм по способу [3]. Затем на обе стороны пластины наклеивают полимерную пленку. Затем лазерным лучом диаметром 50 мкм на обеих сторонах путем выжигания полимерной пленки создают электросхему. В дальнейшем на открытые участки электросхемы и отверстия методом гальванического осаждения наносят медное покрытие толщиной 25 мкм и защитное металлизированное покрытие толщиной 6 мкм. Полимерную пленку удаляют, а открытые (незащищенные) участки тонкого молибденового покрытия вытравливают. При этом на обеих сторонах пластинки получают электропроводящие схемы, соединенные между собой переходными отверстиями.

Экспериментально установлено, что если вместо никелевого, или кобальтового, или молибденового покрытия использовать медное покрытие такой же толщины, полученное химическим методом, то при удалении полимера лазерным лучом имеет место поверхностное окисление меди, что препятствует дальнейшему гальваническому осаждению меди.

Нанесение металлического покрытия свыше 3 мкм нецелесообразно, так как уже при этой толщине образуется защитный слой, препятствующий попаданию влаги. Толщина покрытия менее 1,5 мкм не защищает стеклотекстолит от насыщения влагой.

ЛИТЕРАТУРА

1. Федулова А.А., Котова Е.А., Явич Э.Р. Многослойные печатные платы. М.: Сов. Радио, 1977. С.248.

2. ГОСТ 23770-78 «Печатные платы. Типовые технические процессы химической и гальванической металлизации» (прототип).

3. Домрачеев Г.А., Петров Б.И., Слушков A.M., Димант А.Б. Парогазовая смесь для получения покрытий из тугоплавких металлов. Авторское свидетельство №1168628, 1982.

Способ изготовления печатных плат из фольгированного или нефольгированного стеклотекстолита с переходными отверстиями, включающий нанесение гальванического электропроводящего медного покрытия и защитного металлорезистивного покрытия, отличающийся тем, что перед нанесением гальванического электропроводящего медного покрытия, на стеклотекстолит наносят тонкое металлическое покрытие толщиной 1,5÷3 мкм путем термораспада металлоорганических соединений никеля или кобальта, или молибдена, закрывают его полимерной пленкой, формируют рисунок электропроводящей схемы с помощью лазера, а после создания электропроводящих дорожек полимерное покрытие удаляют и вытравливают тонкое металлическое покрытие с участков, незащищенных металлорезистивным покрытием.