2.6 Электрохимический (полуаддитивный) метод

В настоящее время широко применяется электрохимический метод изготовления прецизионных ДПП и ДПП общего применения на нефольгированном жестком, гибком основании, а также слоев МПП. Данный метод имеет несколько вариантов исполнения, в зависимости от которого ПП

могут быть изготовлены по 3-, 4 - или 5-му и выше классам точности. В табл.5 приведена последовательность основных этапов различных вариантов изготовления ПП.

Таблица 5. Основные этапы ТП изготовления ДПП на жестком нефольгированном основании электрохимическим (полуаддитивным) методом (прецизиционных ДПП и ДПП общего применения).

Далее по таблице 2., начиная с п.8

Существуют несколько вариантов изготовления ДПП электрохимическим метолом.

1-й вариант. На нефольгированное основание, покрытое адгезионным слоем со сквозными монтажными и переходными отверстиями наносят проводящий слой, который получен методом химического осаждения меди (подслой меди толщиной 3.5 мкм). Далее процесс изготовления см. по табл.5. В качестве металлорезиста применяют сплав олово-свинец или полимерный травильный резист. Получают прецизионные ДПП 5-го класса точности. Недостатками данного варианта являются: потребность в сложных и дорогостоящих химикатах для операции химического осаждения меди на диэлектрик; растворы химического меднения трудно поддаются утилизации и экологически опасны; травлению подвергается медь, растворы которой также экологически опасны, а средства регенерации травильных растворов сложны, дороги и энергоемки; соли олова и свинца относятся к экологически опасным.

2-й вариант. На нефольгированное основание, покрытое адгезионным слоем со сквозными монтажными и переходными отверстиями наносят проводящий слой, сформированный методом химико-гальванического осаждения меди (подслой меди толщиной 5.10 мкм). Далее процесс изготовления см. по табл.5. Получают прецизионные ДПП 5-го класса точности. Недостатки: большие затраты материальных средств как на реализацию самих процессов, так и на обеспечение их экологической безопасности.

3-й вариант. На поверхность нефольгированного диэлектрика наносят адгезионный слой и напыляют вакуумно-дуговым методом медь, на которой в дальнейшем формируют проводящий рисунок схемы в соответствии с ТП, приведенным в табл.5. Получают ДПП 3-го класса точности. Недостаток-ограничение по конструктивно-технологическим характеристикам печатных плат (отношение толщины платы к диаметру отверстия не более трех). Достоинством этого варианта является снижение экологической опасности.

4-й вариант. На нефольгированное основание, покрытое адгезионным слоем со сквозными монтажными и переходными отверстиями наносят проводящий слой, сформированный методом термолиза меди (обработка ПП в аммиачной соли гипофосфита меди; толщина подслоя меди - 0,3 мкм) с последующим предварительным электролитическим меднением (подслой меди толщиной 5-7 мкм). Далее процесс изготовления см. по табл.5.

5-й вариант. Токопроводящий подслой из алюминия формируют на поверхности заготовки из нефолъгиронинного диэлектрика, например, стеклотекстолита эпоксидно-фенольного марки СТЭФ и на стенках сквозных монтажных и переходных отверстий термолизом хлораланового раствора , где п = 1, 2, при температуре 80.100°С (из раствора хлоралана , полученного синтезом из литийалюминийгидрида и хлорида алюминия в этиловом эфире). Толщина осаждаемого слоя алюминия регулируется временем проведения термолиза и составляет S-10 мкм. В результате высокой химической активности алюминии (особенно в тонких слоях) на нем образуется защитная оксидная пленка толщиной 0,1.0,2 мкм. Эта пленка формируется путем пассивации алюминиевого покрытия ПП в смеси "сухого" диэтилового эфира и этилового спирта. Тонкая пленка оксида алюминия обеспечивает высокую адгезию нанесенного слоя меди на алюминий и является промежуточным диэлектрическим слоем, препятствующим контактной коррозии. Последовательность основных операций ТП по 5-му варианту электрохимического метода приведена в таблице 6.

Таблица 6. Разновидность электрохимического (полуаддитивного) процесса (5-й вариант изготовления ДПП)

Медь, покрывающая проводники, контактные площадки и стенки отверстий, выполняет функцию резиста на операции травления, на которой происходит стравливание тонкого слоя алюминия на участках, не защищенных медью, т.е. травление алюминия с пробельных мест осуществляют, используя медь рисунки схемы в качестве травильного металлорезиста. Под слоем меди остается подслой алюминии и никеля. Продукты травления алюминия менее токсичны, легко химически перерабатываются в коагулянты для очистки промышленных стоков, для получения красок и т.д. Медные проводники покрывают паяльной маской, оставляя открытыми только контактные площадки с отверстиями; паяльная маска не вздувается при пайке. Этот вариант обеспечивает возможность изготовления печатных плат 4 - и 5-го классов точности. Размер ПП при этом ограничен размерами реактора для алюминирования.

Достоинства 5-го варианта метода:

высокое качество ДПП при сохранении конструктивно-технологических характеристик;

снижение загрязнения окружающей среды в связи с травлением алюминия только с пробельных мест, а не меди;

исключение использовании в качестве травильного металлорезиста сплава олово-свинец;

экономия около 0,2 кг меди на каждом 1 м² изготавливаемой ДПП, так как в отличие от обычных ПП стравливается не медь, а алюминий и притом не со всей поверхности, а только с пробельных мест (около 0,03 кг с 1 м²);

снижение стоимости ущерба окружающей среде, поскольку исключается операция химического меднения, для которой требуются дефицитные, дорогостоящие и трудноутилизируемые химикаты. Для усиления коррозионной стойкости платы (как вариант) на слой алюминия на проводники, контактные площадки и стенки отверстий дополнительно осаждают слой никеля толщиной 3.5 мкм. Этот слой является промежуточным между слоем алюминии и осажденным позже слоем меди; никель снижает контактную разность потенциалов между алюминием и медью и уменьшает контактную коррозию этих металлов. Широкое применение в настоящее время полуаддитивной технологии на наружных слоях МПП вызвано необходимостью получения тонких проводников (шириной 0,08.0,04 мм и менее) для установки BGA-компонентов с малым шагом расположения выводов (0,5….0,25 мм) и большим числом выводов (1000 и более).

Преимущества электрохимического метода:

возможность осаждения в отверстия или на поверхность слоя меди любой толщины, что позволяет получить сверхточные структуры проводников с незначительным коэффициентом подтравливания;

достаточно высокая адгезионная прочность при высоких температурах;

возможность изготовления многоуровневых схем и ПП для установки ПМК.