Выбор времени травления полиимидных пленок
Назначение операций травления | Время травления (с) ПИ-40 | Время травления (с) ПМ | Время травления (с) KAPTON-2000H |
Травление переходных отверстий | 55±15 | 55±20 | 30±10 |
Травление отверстий в неметаллизиро-ванных прокладках | 40±15 | 25±5 | 15±5 |
Травление заготовок для прокладок | 15±5 | 15±5 | 8±1 |
Для реализации этого процесса подложки помещают в травитель при Т=110±5°С. Затем в ванночки с деионизированной водой при Т=70±10°С и потом при Т=40±2°С в течение 30±10 сек. для каждой промывки.
Окончание травления определяется по изменению цвета в зоне травления: от желтого (цвета полиимида) до металлического.
Через определенный промежуток времени цвет становится фиолетово-красным.
Завершающая операция фотолитографии - удаление фоторезиста с неметаллических подложек. Для этого нагревают воду до 90±10°С и помещают в нее подложки на 10-15 минут. Отслаивающуюся пленку фоторезиста захватывают пинцетом и удаляют ее с подложки. Обычно в одном объеме содержится до 50 подложек. После этого следует промывка подложек в деионизованной воде в течение 60 сек.
Далее между подложками, извлеченными из промывочной среды, прокладывают фильтры для их просушивания.
Для формирования структуры металлизации на подложке магнетронным напылением в вакууме используют следующие оборудование и материалы:
- установка вакуумная;
- камера пылезащитная;
- колпачное устройство;
- испаритель для хрома;
- хром электролитический;
- медь бескислородная.
Для обеспечения адгезии к напыляемым материалам полиимидную подложку
перед напылением обрабатывают в тлеющем разряде при следующих режимах: остаточное давление 10 мм рт. ст.(1,33 кПа), величина тока тлеющего разряда составляет 140-160 мА, время обработки - 10-15 минут. Далее напыляют структуру Cr-Cu-Cr с предварительной откачкой рабочей среды до давления 2×10 мм рт. ст.
Величина сопротивления пленки хрома, которую необходимо напылить, определяется как , где:
- полное сопротивление пленки, которую необходимо напылить, Ом;
- удельное повторное сопротивление напыляемой пленки Ом/□;
- число квадратов.
Толщина напыляемых пленок регламентируется величиной и режимом напыления, указываемом в технологической документации.
Первый напыляемый тонкий слой хрома служит адгезионным подслоем меди. Слой хрома, напыляемый после меди служит защитой меди от окислительных процессов.
Термообработканапыленной структуры проводится с целью стабилизации ее электрофизических параметров и осуществляется при температуре Т=195±10°С в течение 20±5 сек.
Фотолитография для создания защитного рельефа перед гальваническим доращиванием металлизации проводится в последовательности, описанной в пункте до операции травления, при этом режимы при формировании маски из фоторезиста отличаются, т.к. маска фоторезиста должна выдерживать жидкие агрессивные технологические среды на последующих операциях.
Для травленияверхнего слоя хрома в местах, незащищенных фоторезистом, используют следующие материалы:
- деионизированная вода марки А;
- азот;
- сжатый воздух;
- травитель для хрома.
Травление осуществляется в емкости при Т=60±10°C в течение не более 25 сек. Затем подложку промывают в деионизированной воде в течение 15 сек. и в протоке воды в течение 20 сек. После чего следует просушка подложек с помощью фильтров. Завершающей операцией фотолитографии является проверка качества травления под микроскопом с двух сторон подложки. Величина подтрава хрома под фоторезист - не более 15 мкм на сторону.
Подготовка подложек перед гальваническим доращиванием металлизациисостоит в обезжиривании их поверхности, для чего используются следующие материалы:
- раствор для обезжиривания;
- вода питьевая;
- вода деионизированная марки Б.
Обезжиривание проводят в специальной установке в последовательности:
- выдерживают плату в горячей воде при Т=40-50°С в течение 1-2 минут.
- помещают под струю деионизованной воды на 1-2 минуты.
Время хранения после обезжиривания 1-2 минуты.
Гальваническое меднение осуществляется для усиления напыленной меди, при этом используются следующие материалы:
- электролит меднения;
- аноды свинцовые;
- медь углекислая основная;
- кислота серная;
- кислота полиакриловая;
- травитель меди;
- окись хрома.
Последовательность операций следующая:
- промывка подложки струей в течение 1-2 минут;
- декапирование меди в течение 10-15 сек. (для удаления поверхностного слоя меди);
- глухая промывка в течение 3-10 сек. и струйная промывка, а также сушка подложек в течение 120-140 сек.
Для электрохимического осаждения сплава олово-висмут используются материалы:
- аноды оловянные;
- электролит олово-висмут;
- олово сернокислое;
- кислота серная;
- травитель меди.
При осаждении металлов в электролитах плату помещают поочередно:
- в ванну декапирования (на 10-15 сек);
- в струю промывки;
- в ванну с электролитом, содержащим олово-висмут;
Время , где
- время осаждения (ч);
- заданная площадь (мкм);
- скорость осаждения (мкм/ч);
- в ванну глухой промывки (на 3-10 секунд);
- в струю промывки;
- затем следует сушка в центрифуге 120-140 секунд (при 5-7 тыс. обор./мин).
При травлении хрома, меди на нерабочих участках КП до пробельных мест время травления составляет для хрома 6 минут, а для меди - не более 2 минут.
При контроле качества изготовленных плат с двухсторонней разводкой КП следует учитывать, что:
- на плате должен быть указан децимальный номер, состоящий из последних четырех цифр номера чертежа и двух цифр номера исполнения;
- цвет покрытия олово-висмут - серый;
Не допускаются:
- срезанные углы, разрезы и надрезы краев платы, механические повреждения ближе 50 мкм от коммутационных элементов;
- сквозные протравы размером более 1000 мкм и протравы размером более 500 мкм, задевающие элементы в одном слое;
- сквозные протравы, задевающие контактную площадку на глубину более 50 мкм;
- остатки металлизации, уменьшающие зазор между элементами более чем на 40 мкм;
- следы отслаивания элементов от полиимидного основания (задиры краев элементов) и отдельных слоев (SnBi, Сu) от последующих (задиры, вспучивания);
- видимые разрывы элементов;
- отсутствие части контактной площадки из-за подрезания;
- наличие дефектов, в том числе металлизированных раковин, уменьшающих площадь контактной площадки более, чем на одну треть, при этом размер неповрежденной части должен быть не менее 150 х 250 мкм;
- оплавление покрытия SnBi;
- отсутствие или потемнение металлизации более чем на половину длины окружности;
- на защитном покрытии не допускаются дефекты более 50 мкм.
Примечание. При изготовлении двухсторонней КП на полиимидной пленке следует учитывать, что:
- подложка должна соответствовать техническим условиям на полиимидную пленку;
- на подложке не должно быть заломов, царапин;
- время хранения плат между операциями не должно превышать времени, указанного в технологической документации;
- хранение и транспортировку плат между операциями необходимо осуществлять в таре, установленной в эксикаторе с отожженным силикагелем и силикагелем-индикатором, или в любой другой таре, обеспечивающей условия хранения и транспортирования, предусмотренные руководящей документацией;
- при перерывах в технологическом цикле изготовления платы должны находиться в условиях с контролируемой средой с параметрами, указанными в технологической документации; для этого применяются шкафы с защитной газовой средой любого типа;
- платы при длительном хранении должны быть упакованы во влагозащитную упаковку (полиэтиленовые пакеты);
- общий цикл изготовления плат не более 3 месяцев при межоперационном хранении в шкафу с защитной атмосферой.
При изготовлении многослойной КП на полиимидной основе, все описанные этапы осуществляются для набора заготовок (подложек), отличающихся рисунком металлизации и расположением переходных металлизированных отверстий для межслойной коммутации. Одновременно изготавливаются и прокладки из полиимидной пленки, после чего выполняется контроль всех заготовок.