СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛИИМИДА ПОД ХИМИЧЕСКУЮ МЕТАЛЛИЗАЦИЮ
METHOD FOR PREPARATION OF POLYIMIDE SURFACE FOR CHEMICAL METAL COATING

Изобретение относится к способу производства гибких печатных плат (ПП), микросхем, соединительных кабелей и шлейфов полуадитивным способом путем нанесения тонкого токопроводящего слоя (в настоящей методике - медного покрытия) химическим осаждением медного покрытия с последующим доращиванием до требуемой толщины слоя меди электрохимическим способом. Изобретение может использоваться в радиотехнике и электронной промышленности при производстве гибких печатных плат, соединительных кабелей и шлейфов. В последнее время гибкие печатные платы преимущественно производят из фольгированного полимера или методом напыления медного слоя.
Из химических способов подготовки поверхности полиимида известны способы обработки раствором щелочи с этиленгликолем в соотношении 3:1 [1], щелочными растворами перманганата [2], не обеспечивающие достаточного сцепления медного покрытия с полимером или воспроизводимость конечного результата.
4
3
4
2
4
Наиболее близким к предлагаемому способу по технологическому исполнению является способ травления щелочным раствором перманганата КОН - 55 г/л; KMnO - 55 г/л с последующей обработкой в растворе кислот HPO - 100 г/л, HSO -100 г/л, мочевина - 20 г/л при температуре 40°C в течение 3 мин и последующим травлением щелочным раствором (NaOH - 200÷400 г/л) с добавлением моноэтаноламина (60÷70 г/л), этилендиамина (70÷80 г/л) и триэтаноламина (40÷50 г/л) при температуре 50-60°C в течение 5-7 мин. После этих стадий обработки следуют активация в растворе хлористого палладия - 0,1-0,01 г/л с соляной кислотой - 0,4-0,6 г/л и глицином 1,5-2,0 г/л при комнатной температуре в течение 9-10 мин и химическое осаждение медного покрытия из стандартного тартратного раствора. Воспроизводимость результатов составляет 80%. Недостатками настоящей разработки являются многоступенчатость процесса, использование токсичных веществ.
Задача предлагаемого изобретения заключается в разработке химической технологии производства печатных плат технологически более простой и химически более безопасной, обеспечивающей высокое сцепление медного покрытия с полиимидной основой.
Указанная задача решается тем, что в способе подготовки поверхности полиимида под химическое осаждение медного покрытия, состоящем из травления полиимида водным раствором щелочи с последующей активацией, травление полиимида осуществляют водным раствором щелочи, содержащим 200-250 г/л NaOH или КОН при температуре 60±2°C в течение 5-15 мин, а активацию осуществляют водными растворами азотнокислого серебра состава 3-5 г/л в течение 10-15 мин при комнатной температуре. В результате при травлении водным раствором щелочи на поверхности полиимида образуется достаточное количество активных групп, для того чтобы активация раствором азотнокислого серебра обеспечивала требуемое сцепление медного слоя с полиимидной основой.
Таким образом, предлагаемый способ - значительно более простой и дешевый вариант обработки полиимидной пленки без использования большого числа химически агрессивных реактивов. Технологический процесс состоит из:
3
4
2
3
1) очистки поверхности полимера раствором, состоящим из (г/л): NaPO - 20; NaCO - 10; CMC (моющее средство) - 10,
2) промывки образцов в проточной воде,
3) обработки щелочным раствором травления NaOH или КОН (150-200 г/л) при температуре 60±3°C в течение 10-20 мин в зависимости от толщины полиимидной пленки,
4) активации поверхности полиимида растворами серебра-3±5 г/л,
5) химического меднения из стандартного тартратного раствора.
Пример 1
2
3
3
4
1. Образцы полиимидной пленки промыть в растворе, состоящем из (г/л): NaCO - 10; NaPO - 20; CMC (синтетическое моющее средство) - 10 при температуре 60-70°C в течение 10-15 мин. Промывка в проточной воде.
2. Травление в щелочном растворе (г/л): КОН или NaOH - 20 при температуре 60±3°C в течение 15 мин. Промывка в проточной воде.
3. Активация раствором серебра 3 г/л при комнатной температуре в течение 5 мин. Промывка дистиллированной водой.
4. Химическое осаждение медного покрытия из стандартного тартратного раствора. Промывка проточной водой.
5. Электрохимическое наращивание медного покрытия до 40 мкм.
6. Определение адгезии методом полоскового отрыва. Сцепление ≈ 100-200 г/3 мм.
Пример 2
2
3
3
4
1. Образцы полиимидной пленки промыть в растворе, состоящем из (г/л): NaCO - 10; NaPO - 20; CMC (синтетическое моющее средство) - 10 при температуре 60-70°C в течение 10-15 мин. Промывка в проточной воде.
2. Травление в щелочном растворе (г/л): КОН или NaOH - 20 при температуре 60±3°C в течение 10 мин. Промывка в проточной воде.
3. Активация раствором серебра 3 г/л при комнатной температуре в течение 5 мин. Промывка дистиллированной водой.
4. Химическое осаждение медного покрытия из стандартного тартратного раствора. Промывка проточной водой.
5. Электрохимическое наращивание медного покрытия до 40 мкм.
6. Определение адгезии методом полоскового отрыва. Сцепление ≈ 150-250 г/3 мм.
Пример 3
2
3
3
4
1. Образцы полиимидной пленки промыть в растворе, состоящем из (г/л): NaCO - 10; NaPO - 20; CMC (синтетическое моющее средство) - 10 при температуре 60-70°C в течение 10-15 мин. Промывка в проточной воде.
2. Травление в щелочном растворе (г/л): КОН или NaOH - 20 при температуре 60±3°C в течение 15 мин. Промывка в проточной воде.
3. Активация раствором серебра 3 г/л при комнатной температуре в течение 5 мин. Промывка дистиллированной водой.
4. Химическое осаждение медного покрытия из стандартного тартратного раствора. Промывка проточной водой.
5. Электрохимическое наращивание медного покрытия до 40 мкм.
6. Определение адгезии методом полоскового отрыва. Сцепление ≈ 200-300 г/3 мм.
Пример 4
2
3
3
4
1. Образцы полиимидной пленки промыть в растворе, состоящем из (г/л): NaCO - 10; NaPO - 20; CMC (синтетическое моющее средство) - 10 при температуре 60-70°C в течение 10-15 мин. Промывка в проточной воде.
2. Травление в щелочном растворе (г/л): КОН или NaOH - 15 при температуре 60±3°C в течение 15 мин. Промывка в проточной воде.
3. Активация раствором серебра 3 г/л при комнатной температуре в течение 15 мин. Промывка дистиллированной водой.
4. Химическое осаждение медного покрытия из стандартного тартратного раствора. Промывка проточной водой.
5. Электрохимическое наращивание медного покрытия до 40 мкм.
6. Определение адгезии методом полоскового отрыва. Сцепление ≈ 300-350 г/3 мм.
Пример 5
2
3
3
4
1. Образцы полиимидной пленки промыть в растворе, состоящем из (г/л): NaCO - 10; NaPO - 20; CMC (синтетическое моющее средство) - 10 при температуре 60-70°C в течение 10-15 мин. Промывка в проточной воде.
2. Травление в щелочном растворе (г/л): КОН или NaOH - 20 при температуре 60±3°C в течение 15 мин. Промывка в проточной воде.
3. Активация раствором серебра 3 г/л при комнатной температуре в течение 15 мин. Промывка дистиллированной водой.
4. Химическое осаждение медного покрытия из стандартного тартратного раствора. Промывка проточной водой.
5. Электрохимическое наращивание медного покрытия до 40 мкм.
6. Определение адгезии методом полоскового отрыва. Сцепление ≈ 250-300 г/3 мм.
Пример 6
2
3
3
4
1. Образцы полиимидной пленки промыть в растворе, состоящем из (г/л): NaCO - 10; NaPO - 20; CMC (синтетическое моющее средство) - 10 при температуре 60-70°C в течение 10-15 мин. Промывка в проточной воде.
2. Травление в щелочном растворе (г/л): КОН или NaOH - 20 при температуре 60±3°C в течение 15 мин. Промывка в проточной воде.
3. Активация раствором серебра 3 г/л при комнатной температуре в течение 5 мин. Промывка дистиллированной водой.
4. Химическое осаждение медного покрытия из стандартного тартратного раствора. Промывка проточной водой.
5. Электрохимическое наращивание медного покрытия до 40 мкм.
6. Определение адгезии методом полоскового отрыва. Сцепление ≈ 150-300 г/3 мм.
Пример 7
2
3
3
4
1. Образцы полиимидной пленки промыть в растворе, состоящем из (г/л): NaCO - 10; NaPO - 20; CMC (синтетическое моющее средство) - 10 при температуре 60-70°C в течение 10-15 мин. Промывка в проточной воде.
2. Травление в щелочном растворе (г/л): КОН или NaOH - 20 при температуре 60±3°C в течение 15 мин. Промывка в проточной воде.
3. Активация раствором серебра 3 г/л при комнатной температуре в течение 30 мин. Промывка дистиллированной водой.
4. Химическое осаждение медного покрытия из стандартного тартратного раствора. Промывка проточной водой.
5. Электрохимическое наращивание медного покрытия до 40 мкм.
6. Определение адгезии методом полоскового отрыва. Сцепление ≈ 100-300 г/3 мм.
Таким образом, в предлагаемом способе в две стадии: травление водным раствором щелочи и активация раствором азотнокислого серебра - обеспечивается требуемое сцепление медного слоя с полиимидной основой, что необходимо для производства гибких печатных плат, соединительных кабелей, шлейфов и микросхем, т.е. на поверхности полиимида образуется достаточное количество активных групп после травления в растворе щелочи, для того чтобы обработка в растворе азотнокислого серебра позволяла получить сцепление 300 и более г/3 мм.
В результате предлагается технология химического нанесения проводящего покрытия, которая технологически проще, экономичней и химически и экологически безопасней.
Литература
1. Akamatsu Kensuke и др. J. Amer. Chem. Soc. 2004, 126, №35, с. 10822-10823.
2. Розовский Г.И., Винкявичюс Й.Й., Ячаускене Я.Й. Матер. науч.-техн. краткосрочн. семин. С.-Петербург, дом науч.-техн. проп. СПб., 1992, с. 41-43, рус.
3. Головчанская Р.Г., Свирщевская Г.Г., Кругликов С.С., Морозова Н.А. Пат. РФ №2041575 «Способ подготовки комбинированной поверхности медь - полиимид к химической металлизации».