СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТОПОЛОГИИ LTCC ПЛАТ
METHOD FOR CREATING LTCC BOARDS TOPOLOGY

Изобретение относится к производству LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics - низкотемпературная совместно обжигаемая керамика) толстопленочных многослойных коммутационных плат и может быть использовано при формировании рисунка функциональных слоев на сырой керамической подложке.
Известен способ формирования топологии функциональных слоев многослойных толстопленочных плат сеткографической печатью [1], согласно которому для каждого слоя платы изготавливают трафарет для прецизионной печати с использованием сита и фотополимерной композиции, обеспечивающих высокую разрешающую способность рисунка. Печатный рисунок наносят токопроводящими, резистивными или изоляционными пастами на прецизионных сеткографических станках на керамическую или металлодиэлектрическую подложку каждого из слоев многослойной толстопленочной платы с промежуточным высокотемпературным вжиганием.
В производстве LTCC толстопленочных многослойных плат рисунок топологии формируют на сырых заготовках для каждого слоя с последующей сушкой и сборкой с другими слоями и совместным обжигом.
Недостатком способа является необходимость изготовления на каждый слой многослойной LTCC платы фотошаблона и сеткографического трафарета. Эти операции трудоемки, требуют применения химических экологически грязных процессов, спецоборудования для получения прецизионного рисунка. Кроме этого, точность способа позволяет получить рисунок с разрешением проводник/зазор более 100/100 мкм.
Известен способ изготовления LTCC плат с использованием фотопаст, которые наносят сплошным слоем на сырую керамическую заготовку платы и после подсушивания пасты производят получение топологического рисунка методом фотолитографии [2], то есть через фотошаблон облучают нанесенный слой фотопасты, а незадубленные места удаляют проявлением водой или специальными растворами.
Недостаток способа заключается в необходимости прецизионного фотошаблона на каждый слой, применения дорогих фотопаст и дорогостоящего оборудования для фотолитографии, что ведет к увеличению стоимости. Кроме этого, применение способа позволяет получить рисунок с разрешением проводник/зазор более 50/50 мкм.
3
4
2
Ближайшим техническим решением является способ формирования топологии интегральной микросхемы [3], заключающийся в том, что топологию ИС формируют путем воздействия на поверхность материала в активной газовой среде лазерного луча с плотностью мощности 10-10 Вт/см, на поверхности материала формируют затравочный слой в первой активной газовой среде, состоящей из смеси фторидов платины и/или золота и инертного газа, затем заменяют в том же объеме активную среду на вторую, состоящую из смеси фторида металла с водородом, и подвергают воздействию ультрафиолетового излучения длиной волны 150-200 нм.
Недостатком способа-прототипа является использование химических процессов и наличие активных газовых сред в процессе формирования топологии и неприменимость способа к LTCC технологии.
Задача изобретения - повышение производительности и точности изготовления LTCC плат.
Поставленная задача достигается тем, что предварительно на поверхность сырой керамической подложки наносят сплошным слоем пасту и подсушивают ее, затем удаляют подсушенную пасту в пробельных местах рисунка слоя платы с помощью лазерного луча, который перемещают по поверхности керамической подложки по программе в соответствии с топологическим рисунком. Воздействие на слой подсушенной пасты осуществляют при мощности лазера 0,5-1,5 Вт, с частотой повторения импульсов 30 кГц и длиной волны излучения 355 нм. При этом подбирают мощность излучения лазера таким образом, чтобы удалялась только нанесенная паста и не деформировалась подложка из сырой LTCC керамики.
Достигаемым техническим результатом является сокращение технологического цикла и стоимости изготовления LTCC плат.
На чертеже представлено схематическое изображение топологии слоя LTCC платы, на котором 1 - керамическая подложка, 2 - паста, нанесенная на подложку, 3 - пробельные места.
Предлагаемый способ формирования топологии слоев LTCC плат осуществляют следующим образом. На сырую керамическую подложку 1 предварительно наносят сплошным слоем с помощью сеткографического трафарета и подсушивают пасту 2. Паста может быть проводящей или резистивной. Топологический рисунок платы получают путем удаления подсушенной пасты с пробельных мест 3 с помощью лазерного излучения. Лазерный луч с мощностью 0,5-1,5 Вт, частотой импульса 30 кГц и длиной волны 355 нм фокусируют на поверхности материала до размера точки диаметром 15 мкм и перемещают этот лазерный луч по программе в соответствии с топологическим рисунком, что позволяет получить рисунок с шириной проводников и зазоров менее 20/20 мкм.
Заявленный способ повышает плотность рисунка, производительность и точность изготовления LTCC плат, способствует снижению затрат на производство и уменьшает технологический цикл изготовления. Преимуществом предложенного способа является отсутствие химических процессов при формировании топологического рисунка LTCC платы, а также снижение количества расходных материалов.
Источники информации
1. Хамер Д. Технология толстопленочных гибридных интегральных схем / Д. Хамер, Дж. Биггерс; [пер. с англ.]; под ред. Т.Д. Шермергора. - М.: Мир, 1975. - 496 с.
2. Технология тонких пленок (справочник) / Под ред. Л. Майссела, Р. Глэнга. Т. 1 - М.: Сов. Радио, 1977. - 664 с.
3. П. №2099810, H01L 21/268, опубл. 20.12.1997 г.