СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
METHOD OF MAKING PRINTED-CIRCUIT BOARDS

Изобретение относится к радиоэлектронике, технике СВЧ и может быть использовано при изготовлении печатных плат, а также микрополосковых линий, применяемых при конструировании радиоэлектронной техники.
Известен способ для создания сложного рисунка изделий микроэлектроники, например микрополосковых линий в устройствах СВЧ, дорожек для соединения активных и пассивных радиокомпонентов в гибридных и аналоговых схемах высокой интеграции - это метод фотолитографии (Моро У. «Микролитография: принципы, методы, материалы», в 2 ч., М.: Мир, 1990) [1].
Недостатками этого метода являются многоэтапные, относительно длительные стадии технологического процесса, необходимость в сложном и дорогом оборудовании, высокая чувствительность к содержанию пыли в производственных помещениях.
Известен способ изготовления печатных плат, в котором для получения рисунка с помощью лазерного луча на слое металла выжигаются лишние области и остается заданный рисунок (Векант Ш. «Лазерные разработки расширяют возможности LDI». Технологии в электронной промышленности 2006, №1) [2]; «Технологии в производстве электроники». Часть II. Справочник по производству печатных плат. Под редакцией П. Семенова - М.: ООО «Группа ИДТ», 2007, стр. 75) [3].
Недостатком этого способа является его неэкономичность, т.к. требует относительно большого расхода металла для создания первоначального сплошного покрытия подложки, а затем удаления большей его части для получения заданного рисунка.
Известен способ изготовления печатных плат [4] (Заявка на изобретение №2009147684), который заключается в нанесении слоя электропроводящего вещества (металла) на изоляционную поверхность подложки и формирование рисунка схемы с помощью лазера. По этому способу проводящий металл в форме порошка распределяют по поверхности изоляционного слоя печатной платы (подложки) и спекают с помощью лазера для получения единой проводящей структуры в виде заданного рисунка, который сцепляется с поверхностью подложки с получением проводящего элемента, а оставшийся металл в форме порошка удаляют. Для получения требуемой электрической проводимости повторно добавляют и спекают порошок.
Недостатком данного способа является необходимость для получения требуемой толщины дорожек схемы повторно наносить слой порошка и спекать его с помощью лазера.
Известен способ изготовления печатных плат [5] (Заявка на изобретение №2011108711), который заключается в нанесении сложной смеси паяльной пасты металлического порошка и разбавителя для увеличения текучести на изоляционную поверхность подложки, покрытую полиимидным лаком для увеличения адгезии. Далее рисунок платы получают облучением сформированного слоя лазером. Недостатком этого и других вышеприведенных способов получения рисунка с помощью лазера является то, что смесь готовится из многих компонентов, а также то, что в состав смеси входит металлический порошок, частицы которого имеют конечные размеры от единиц до десятков микрон. Это приводит к уменьшению минимального размера ширины дорожки рисунка, достигаемого при использовании этой смеси.
Целью заявляемого изобретения является увеличение разрешающей способности в получении минимальных размеров ширины дорожки рисунка за счет того, что используется самовосстанавливающееся металлокомплексное соединение, в котором атомы металла связаны ковалентными и координационными связями только с атомами азота. При облучении комплекс разрушается с выделением чистого металла. Отсюда упрощение процесса получения печатных плат с электропроводящей схемой за счет уменьшения количества операций.
Это достигается тем, что на подложку наносят слой металлокомплексного соединения и формируют рисунок электропроводящей схемы путем разложения лазерным лучом нанесенного субстрата с одновременным диффундированием металла в подложку.
Заявляемый способ изготовления печатных плат отличается от известного технического решения, включающего нанесение слоя электропроводящего вещества (металла) на изоляционную поверхность подложки и формирование рисунка схемы с помощью лазера тем, что на поверхность подложки наносят слой однокомпонентного (а не двухкомпонентного как в [5]) металлокомплексного соединения и разлагают его с помощью лазера по рисунку схемы с одновременным диффундированием металла в подложку. После завершения процесса оставшееся металлокомплексное соединение удаляют. Также заявляемый способ отличается от прототипа, где порошок с микронным размером зерен наносят на подложку. Нанесение сыпучего компонента всегда представляет большую технологическую проблему. Также за счет того что медь в предлагаемой заявке в металлокомплексном соединении присутствует не в виде порошка, а на молекулярном уровне, сильно возрастает разрешающая способность предлагаемого способа записи.
Способ осуществляется следующим образом. В качестве исходного материала для получения рисунка схемы с помощью луча лазера применяется металлокомплексное соединение [6], например, металлокомплексное соединение (МКС) меди. На подложку наносят слой МКС из раствора и сфокусированным лучом лазера сканируют поверхность слоя МКС по программе рисунка электросхемы. При локальном нагреве МКС лазерным лучом происходит разложение этого соединения с выделением чистого металла, который, в свою очередь, под воздействием высокой температуры в зоне фокусировки лазерного луча диффундирует в подложку, образуя проводящие дорожки электросхемы.
После окончания цикла лазерного сканирования оставшееся МКС удаляют промыванием подложки органическим растворителем, например этиловым спиртом, этилацетатом или ацетоном. Полученный раствор МКС может использоваться в следующем цикле создания печатных плат.
В процессе экспериментальной проверки технического решения - заявленного изобретения "Способ изготовления печатных плат" получены положительные результаты. На подложку наносился слой МКС на основе меди и после сканирования сфокусированным лучом лазера была получена медная дорожка. При толщине слоя МКС 160-170 мкм, толщина медной дорожки составила 20 мкм. В общем случае толщина печатной дорожки связана с процентной долей металла в МКС и толщиной слоя МКС. Толщина слоя МКС при нанесении его на поверхность подложки должна быть в 5-10 раз больше необходимой толщины металлической дорожки в печатной плате (это определяется содержанием металла в МКС). В эксперименте доля меди в МКС составляла 12,5%. Аналогичные результаты получены для палладия и серебра (доля палладия в МКС - 20%, а для серебра - 15%).
Источники информации
1) Моро У. «Микролитография: принципы, методы, материалы», в 2 ч., М.: Мир, 1990.
2) Векант Ш. «Лазерные разработки расширяют возможности LDI». Технологии в электронной промышленности, 2006, №1.
3) «Технологии в производстве электроники». Часть II. Справочник по производству печатных плат. Под редакцией П. Семенова - М.: ООО «Группа ИДТ», 2007, стр. 75.
4) Заявка на изобретение №2009147684 от 29.05.2008. Прототип.
5) Заявка на изобретение №2011108711 от 10.03.2011.
3
3
2
6) Журнал «Inorganic Chemistry», статья от 20 апреля 2012 «Highly Flexible Molecule «Chameleon»: Reversible Thermochromism and Phase Transitions in Solid Copper(II) Diiminate Cu [CF-C(NH)-CF=C(NH)-CF]».