Спосіб нанесення мідного покриття на діелектричний підшарок

Изобретение относится к электронной технике и приборостроению, а именно к области металлизации диэлектрических материалов и может быть использовано в изготовлении печатных плат, электродов, зондов и други х функциональных узлов радиоэлектронной аппаратуры. Известна металлизация для диэлектрических материалов по пат. США № 4511601, МПК Н 05 К 3/12, по которой пасту из порошка окиси меди и стеклянной фритты наносят на диэлектрическую подложку и проводят отжиг вначале в окислительной, затем в восстановительной атмосфере. Такой способ не обеспечивает требуемую адгезию металлического слоя к подложке, так как в этом случае адгезия обеспечивается в основном сцеплением микронеровностей подложки и металлического слоя. Известен также способ металлизации диэлектрических подложек путем сенсибилизации, активирования и меднения при температуре раствора 30-65°С (Шалкаускас М. И. и др. Химическая металлизация пластмасс. "Химия", 1977, с. 51-72, 95-101). Наиболее близким к заявляемому по совокупности признаков является способ нанесения медного покрытия на поверхность стекла (авт. св. СССР № 1036697, МКИ С 03 С 17/10. Бюл.№ 31, 1983) путем сенсибилизации ее раствором хлористого олова, активирования раствором азотнокислого серебра и меднения. Сенсибилизацию поверхности осуществляют в 0,0005-0,007 вес. % водном растворе хлористого олова. Активирование поверхности ведут в 0,005-0,15 вес.% в растворе азотнокислого серебра при температуре поверхности 30-60°С. Осаждение меди на активированную поверхность проводят из раствора ее солей при температуре 30-60°С, Для улучшения качества медного покрытия предлагается после меднения поверхность обработать в 0,0001-0,5 вес.% растворе стабилизатора. В качестве стабилизаторов рекомендуется применять раствор калия натрия виннокислого, натрия этилендиаминтетрауксуснокислого, этилен-диаминтетрауксусную кислоту, формалин, триэтаноламин или пропиловый спирт. Однако в описанных способах нанесения медного покрытия на диэлектрическую подложку не позволяет получать металлические пленки с высокой адгезией. Величина адгезии медного покрытия к подложке составляет 5,5-7,5 кг/см 2, что является недостаточным для ряда практических применений. Относительно невысокая величина адгезии является следствием того, что природа состоит в основном в механическом сцеплении микронеровностей подложки с металлическим слоем. Задачей заявляемого технического решения является создание такого способа нанесения медного покрытия на диэлектрическую подложку, в котором новый технологический процесс обеспечивал бы повышение адгезии медной пленки к диэлектрической подложке. Такой технический результат может быть достигнут если по способу нанесения медного покрытия на диэлектрическую подложку, заключающемуся в активировании подложки и меднении, согласно изобретению, вначале технологического процесса на подложку наносят слой оксида цинка толщиной 0,6-0,8 мкм, а активирование проводят в 0,002-0,08 вес, % растворе хлористого палладия. Способ нанесения медного покрытия на диэлектрическую подложку осуществляется следующим образом. В качестве подложки используют пластину из диэлектрического материала, например, стеклянную, размером 2x3 см, которую предварительно обезжиривают, промывают в проточной деионизированной воде и сушат в стр уе воздуха, нагретого до 40°С в течение 2,5 мин. Затем на поверхность подложки наносят слой оксида цинка, например, методом пиролиза. Для этого подложку нагревают при температуре 250-300°С в течение 15-20 мин и при этом на ее поверхность распыляются очень мелкие капли насыщенного раствора ацетата цинка в этиловом спирте. При попадании ацетата цинка на нагретую поверхность подложки, он пиролизуется в оксид цинка. В результате этого на поверхности подложки получают слой оксида цинка толщиной 0,6-0,8 мкм. Затем пластину погружают на 1-20 мин в раствор, содержащий 0,002 вес.% хлористого палладия. Активированную пластину промывают в проточной деионизированной воде в течение 2 мин. Далее пластину помещают в раствор химической металлизации, содержащий ионы требуемого металла, например, меди следующего состава, вес.%: медь сернокислая 0,4-3,5; калий натрий виннокислый 2,0-17,0; едкий натр 1,0-5,0; формалин (40%-ный раствор) 2,0-10,0; вода до 100. По окончании процесса химического осаждения меди получают равномерное медное покрытие с высокой адгезией. Величина адгезии медного покрытия толщиной 1,0-3,0 мкм и более к поверхности диэлектрической подложки составляет 4,0-5,0 кг/мм 2, что на два порядка выше, чем в известном способе, и удовлетворяет всем требованиям практического применения. Такое значительное увеличение адгезии металлического слоя к диэлектрической подложке достигается именно за счет использования слоя оксида цинка определенной толщины. При этом меняется природа адгезии, которая состоит не в механическом сцеплении между микронеровностями подложки и металлического слоя, как в известном способе, а обеспечивается в основном химическими связями между подложкой, оксидом цинка и металлическим слоем. Оксид цинка является нестехиометричо-ским соединением с фазой внедрения, в котором избыточные атомы цинка расположены в октаэдрических пустота х кристаллической решетки. Это создает хорошие условия для диффузии этих атомов цинка в диэлектрическую подложку, особенно при нагревании, чем обеспечивается прочная химическая связь между подложкой и слоем оксида. Кроме того использование слоя оксида цинка позволяет исключить операцию сенсибилизации из технологического процесса. При активировании подложки с слоем оксида цинка в водном растворе хлористого палладия происходит следующее. Оксид цинка имеет очень большую площадь поверхности, благодаря чему слой оксида цинка адсорбирует значительное количество ионов палладия из раствора. При этом ионы палладия глубоко диффундируют в слой оксида цинка, обеспечивая тем самым прочную химическую связь между слоем оксида цинка и металлическим слоем. Использование водных растворов хлористого палладия, вместо растворов азотнокислого серебра, обеспечивает многократное использование этих растворов для активирования поверхности, так как раствор хлористого палладия может храниться более длительное время, чем раствор азотнокислого серебра, что обеспечивает экономию благородного металла. Кроме того, атомы палладия в этой системе обладают большей каталитической активностью к восстановлению ионов меди, чем атомы серебра. При этом используются растворы с низкой концентрацией ионов благородного металла, а процесс активирования происходит при комнатной температуре и нет необходимости в использовании горячих растворов азотнокислого серебра, что удешевляет и упрощает технологический процесс. Таким образом, предлагаемый новый технологический процесс нанесения медного покрытия на диэлектрическую подложку имеет ряд значительных преимуществ перед известным процессом, а именно: - значительно увеличивается адгезия металлического слоя к диэлектрической подложке (на два порядка); - исключается операция сенсибилизации; -достигается экономия благородных металлов: - не используются горячие растворы электролитов,