Спосіб виготовлення тонкої мідної фольги на алюмінієвому носії для друкованих плат

Реферат: Винахід належить до технології електроосадження металевої фольги і може бути використаний при виготовленні тонкої мідної фольги для виробництва прецизійних друкованих плат. В основу винаходу поставлено задачу виготовлення тонкої мідної фольги шляхом поєднання процесів плазмохімічної обробки і електрохімічної технології, що дозволить удосконалити процес електроосадження фольги і поліпшити її властивості. Задача вирішується тим, що у способі, який полягає в електроосадженні шару міді на підготовлену поверхню алюмінієвого носія та їх подальшому роз'єднанні, при підготовці поверхні алюмінієвого носія на неї в середовищі аргону розпилюють іонно-плазмову плівку металевого хрому товщиною 0,01-0,1 мкм і далі розпилюють плівку нітриду хрому товщиною 0,1-0,3 мкм. Переваги означеного способу дозволять удосконалити технологію виготовлення тонкої мідної фольги, підвищити ефективність та поліпшити екологічні умови виробництва друкованих плат. UA 98936 C2 (12) UA 98936 C2 UA 98936 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Винахід належить до технології електроосадження металевої фольги і може бути використаний при виготовленні тонкої мідної фольги для виробництва прецизійних друкованих плат. Відомі способи виготовлення тонкої мідної фольги для друкованих плат, які полягають в електроосадженні шару міді на підготовлену шляхом хіміко-гальванічної обробки поверхню алюмінієвого носія [1-3]. До недоліків відомих способів слід віднести складність підготовки поверхні алюмінієвого носія, необхідність виконання хімічно-активних щодо алюмінію токсичних розчинів. Крім того, відомі способи потребують використання для осадження міді малопродуктивних екологічно небезпечних пірофосфатних електролітів. Найбільш близьким технічним рішенням є спосіб виготовлення тонкої мідної фольги, що полягає в електроосадженні шару міді в сірчаному електроліті на поверхню алюмінієвого носія, при підготовці якої на неї попередньо наносять прошарок цинку або олова і осаджують гальванічне покриття металевого хрому [4] - прототип. Проте, підготовка поверхні алюмінієвого носія при електроосадженні мідної фольги відомим способом пов'язана з використанням токсичних розчинів, зокрема екологічно небезпечних електролітів, які містять іони хрому (VI), і при цьому не забезпечують стабільність зусилля механічного роз'єднання носія і тонкої фольги при виробництві друкованих плат напівадитивним методом. Пасивна малопровідна плівка на поверхні гальванічного покриття хрому перешкоджає електроосадження тонкого малопористого шару міді, а її активація призводить до ускладнень при роз'єднанні фольги і носія в умовах виготовлення фольгованого діелектрика. В основу винаходу поставлено задачу виготовлення тонкої мідної фольги шляхом поєднання процесів плазмохімічної обробки і електрохімічної технології, що дозволить удосконалити процес електроосадження фольги і поліпшити її властивості. Задача вирішується тим, що у способі, який полягає в електроосадженні шару міді на підготовлену поверхню алюмінієвого носія та їх подальшому роз'єднанні, при підготовці поверхні алюмінієвого носія на неї в середовищі аргону розпилюють іонно-плазмову плівку металевого хрому товщиною 0,01-0,1 мкм і далі розпилюють плівку нітриду хрому товщиною 0,1-0,3 мкм. При використанні запропонованого способу на робочій поверхні алюмінієвого носія, отримують іонно-плазмову плівку Cr-CrN, яка характеризується електропровідністю, стійкістю до гальванічного середовища і відповідає умовам електроосадження тонкого малопористого шару міді в сірчаному електроліті з можливістю його відокремлення у вигляді фольги, в тому числі при виготовленні фольгованого діелектрика в умовах підвищеного тиску і температури. Детально запропонований спосіб розглянуто на прикладі. На поверхню алюмінієвої фольги марки А-5 товщиною 50 мкм за допомогою установки типу "Булат" після її плазмової очистки в середовищі аргону розпилювали плівку металевого хрому . 2 товщиною 0,1 мкм. Далі в середовищі аргону і азоту при парціальному тиску азоту 5 10- Па розпилювали плівку нітриду хрому з швидкістю 5 нм/с до товщини 0,2 мкм. В електроліті, який містить 250 г/л сірчаної міді і 50 г/л сірчаної кислоти, осаджували шар міді товщиною 5 мкм. Відповідно до умов виготовлення друкованих плат напівадитивним методом [5], одержували зразки фольгованого склотекстоліту типу СТПА-5 при температурі 170 °C і тиску 45.105Па. Одночасно виготовляли мідну фольгу товщиною 5 мкм носії відомим способом, де при підготовці поверхні алюмінію використовували гальванічне покриття хрому. Зразки фольги і фольгованого склотекстоліту досліджували на адгезійну міцність щодо алюмінієвого носія при відшаруванні під кутом 90. Порівняні дані наведені в таблиці 1. Таблиця 1 Спосіб виготовлення Відомий спосіб Запропонований спосіб 50 55 Адгезійна міцність, Н/см Фольга Al-Cu Фольга Al-Cu в складі СТПА-5 0,8 3,5 0,5 0,6 При використанні відомого способу зусилля механічного відокремлення алюмінієвого носія суттєво зростає в процесі формування фольгованого матеріалу, що призводить до необхідності його видалення шляхом хімічного розчинення і погіршення технологічних та екологічних умов виробництва друкованих плат. Запропонований спосіб забезпечує стабільність показника адгезійної міцності при відокремленні алюмінієвого носія, що виключає можливість локального механічного 1 UA 98936 C2 5 пошкодження тонкого шару міді і деформації тонкого матеріалу, наприклад, при виробництві багатошарових і гнучких друкованих плат, де товщина діелектрика складає 0,1-0,5 мм. Розпилена на поверхню алюмінієвого носія іонно-плазмова плівка Cr-CrN за своїми властивостями найбільш відповідає умовам електроосадження тонкої малопористої мідної фольги для виробництва прецизійних друкованих плат. В табл. 2 наведені дані, що характеризують адгезійну міцність при відокремленні алюмінієвого носію в складі СТПА-5 в залежності від товщини плівки CrN, де товщина попередньо розпиленої плівки металевого хрому складає 0,1 мкм. Товщина плівки CrN, мкм Адгезійна міцність, Н/см 0,01 3,5 0,1 1,0 Таблиця 2 0,3 0,4 0,5 0,5 10 15 20 З даних табл. 2 випливає, що отримані значення товщини плівки CrN знаходяться в межах 0,1-0,3 мкм, при цьому показники адгезійної міцності складають 0,5-1,0 Н/см, що цілком задовольняє умовам виробництва друкованих плат напівадитивним методом, в тому числі, на основі тонких діелектриків. Плівка CrN характеризується металевим типом провідності, що сприяє формуванню на її поверхні тонкого малопористого гальванічного шару міді. Проте, при безпосередньому її розпиленні на активній поверхні алюмінію в середовищі азоту не виключається утворення малопровідного шару A1N. Попереднє розпилення плівки металевого хрому в середовищі аргону поліпшує умови одержання електропровідної плівки CrN і електроосадження тонкого шару міді. В табл. 3 наведені дані про щільність наскрізних пор при осадженні в сірчаному електроліті шару міді товщиною 5 мкм в залежності від товщини попередньо розпиленої плівки металевого хрому при постійній товщині плівки нітриду хрому, яка дорівнює 0,2 мкм. Товщина плівки Сr, мкм 2 Кількість пор фольги на 1см Таблиця 3 0,01 0,1 1 0 0,001 5 25 30 35 40 45 Дані табл. 3 підтверджують, що кількість наскрізних пор тонкого шару міді суттєво зменшується при попередньому розпиленні плівки металевого хрому товщиною 0,01-0,1 мкм. Нестабільність показника адгезії при виготовленні мідної фольги відомим способом може бути пов'язана з застосуванням операції активації поверхні металевого хрому в розчині кислоти, яка необхідна для електроосадження тонкого малопористого шару міді, однак призводить до руйнування оксидної розділювальної плівки. На відміну від гальванічного покриття металевого хрому електропровідна іонно-плазмова плівка CrN не ускладнює процес електроосадження тонкого шару міді і не змінює адгезивних властивостей в умовах виготовлення фольгованого матеріалу. Крім того, при виготовленні фольги запропонованим способом, на всій площі неробочої частини поверхні алюмінієвого носія відсутні ознаки осадження міді або цинк-хроматного покриття, що свідчить про надійність її захисту в процесі електроосадження та хімікогальванічної обробки. При використанні відомого способу на кромках зворотної неробочої частини поверхні алюмінієвого носія осаджується металева плівка, яка легко окислюється і руйнується в умовах одержання фольгованого матеріалу, що призводить до забруднення формуючих поверхонь технологічного обладнання. Формуванню плівки міді з боку неробочої поверхні сприяє агресивність гальванічного середовища по відношенню до алюмінію і підвищена щільність струму при осадженні і електрохімічній обробці фольги, що посилює крайовий ефект. Оптимальними умовами підготовки поверхні алюмінієвого носія запропонованим способом відповідає товщина іонно-плазмової плівки CrN 0,1-0,3 мкм. В таблиці 4 наведені дані, які характеризують вплив товщини нітридної плівки на щільність наскрізних пор електроосадженої мідної фольги. Товщина плівки CrN, мкм 2 Кількість пор фольги на 1см 0,05 5 50 2 од 1 0,2 1 Таблиця 4 0,3 0 UA 98936 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Запропонований спосіб може бути використаний також при безперервному процесі виготовлення малопористої тонкої мідної фольги на рухомому катоді у вигляді металевого носія, в тому числі, з алюмінію, який переміщується за допомогою спрямовуючих роликів в гальванічній лінії, де мідну фольгу відокремлюють після її осадження [6]. Слід відзначити, що сучасне вакуумне обладнання в плазмохімічному виробництві забезпечує можливість обробки поверхні значної площини при розпиленні плівок металів і нітридів [7], в тому числі при безперервному процесі обробки стрічкових матеріалів з використанням шлюзових камер [8, 9]. Поєднання процесів плазмохімічної обробки і електрохімічної технології забезпечує переваги запропонованого технічного рішення в порівнянні з відомими способами, а саме: - спрощення підготовки поверхні алюмінієвого носія, яка виключає використання токсичних розчинів; - можливість електроосадження малопористого шару міді з використанням продуктивних сірчаних електролітів; - стабільність показника адгезії при механічному відокремленні носія і електроосадженої фольги, в тому числі, в умовах виготовлення друкованих плат напівадитивним методом; Означені переваги дозволять удосконалити технологію виготовлення тонкої мідної фольги, підвищити ефективність та поліпшити екологічні умови виробництва друкованих плат. Джерела інформації 1. Пат. №0987931А2 ЕР, МКВ Н05К 3/38, С25D 1/04. Композитна фольга алюмінію і міді / Опубл. 22.03.2000. 2. Пат. №2317380 Франция, МКИ С25D 3/38. Способ электролитического получения медной фольги /С. Каракс, Л. Марету (Франция).- №67384; Заяв. 13.11.85. - УДК 620-196.31 3. Пат. №3990926 США. МКИ 156-3 С25D 1/04. Способ электроосаждения тонкой медной фольги. Опубл. 1976. 4. Пат. №4088544 США. МКИ С25D 1/04. Способ получения тонкой медной фольги на алюминиевом носителе. Опубл. 1978. 5. Справочник по конструированию радиоэлектронной аппаратуры (печатные узлы): Справочник /А.І. Горобець, А.І. Степаненко, В.М. Коронкевич. - К.: Техника, 1985. - 312 с. 6. Пат. №1602783 Великобританія, МКВ С25D 3/38. Спосіб і пристрій для одержання тонкої мідної фольги. Опубл. 1981. 7. Пархоменко В.Д. Технология плазмохимических производств. /В.Д. Пархоменко, П.Н. Цыбулев, Ю.И. Краснопутский. - К.: Высшая школа, 1991. - 255с. 8. Пат. №1029941А2 ЕР, МКИ 7С23С 14/32. Устройство для осаждения тонких пленок с дифференцируемыми секторами для плазменных процессов. Опубл. 24.01.2000. 9. Пат. №5058064 В4 Япония. С23С 14/56. Способ и устройство для непрерывного вакуумного напыления покрытия. Опубл. 25.08.1993. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб виготовлення тонкої мідної фольги на алюмінієвому носії для друкованих плат, який полягає в електроосадженні шару міді на підготовлену поверхню алюмінієвого носія та їх подальшому роз'єднанні, який відрізняється тим, що при підготовці поверхні алюмінієвого носія на неї в середовищі аргону розпилюють іонно-плазмову плівку металевого хрому товщиною 0,01-0,1 мкм і далі в середовищі аргону та азоту розпилюють плівку нітриду хрому товщиною 0,1-0,3 мкм. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3