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.

Термообработка напыленной 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 травления верхнего 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 металлизации состоит 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.