5

Продолжение табл.5.1.

Этим объясняется первоочередное освоение и внедрение данных технологий в производство ПП. Кроме того, химическая, гальваническая и химико-гальваническая технологии еще не исчерпали своих возможностей для создания плат и других коммутационных узлов с высокоплотной реализацией межсоединений.

Химическая металлизация обеспечивает осаждение пленок металлов с высокой равномерностью по толщине на любые поверхности разных материалов; используется как в качестве основного токопроводящего слоя, в котором формируют элементы коммутации, так и в качестве подслоя при гальваническом осаждении (в том числе с целью доращивания до нужной толщины) металлов (чаще всего селективном).

Для придания диэлектрику способности к металлизации (то есть каталитических свойств) и обеспечения адгезии химически осаждаемого металла на диэлектрик, производят сенсибилизацию и активацию его поверхности.

Сенсибилизация осуществляется для формирования на поверхности диэлектрика

пленки ионов двухвалентного олова Sn+2 , которые при последующей активации обеспечат восстановление ионов активатора (катализатора) металлизации. Заготовки в этом случае обрабатывают в растворе двухлористого олова SnCl2 и соляной кислоты HCl в течение

7

5…7 мин и промывают в дистиллированной воде, при этом происходит гидролиз хлористого олова по реакции:

SnCl2 + H 2O → Sn(OH )Cl + HCl

Sn(OH )Cl + H 2O → Sn(OH )2 + HCl

Активация заключается в том, что на поверхности диэлектрика, сенсибилизированной двухвалентным оловом, происходит реакция восстановления ионов каталитического металла (преимущественно палладия Pd ), способствующего последующему осаждению меди. Заготовки активируют путем их обработки в течение 5…7 мин в растворе, содержащем: двухло-

ристый палладий PdCl2 и аммиак (водный). При этом на диэлектрике происходит реакция:

Sn2+ + Pd 2+ → Pd + Sn4+

Для улучшения качества металлизации часто применяют совмещенный сенсибилизую- ще-активирующий раствор, например, включающий двухлористый палладий PdCl2 ; соля-

ную кислотуHCl ; хлористый калий KCl и воду. После активирования и промывки заготовки поступают на химическое меднение.

Химическое осаждение меди происходит вследствие восстановления ионов двухвалентной меди на активированных поверхностях из ее комплексных солей. В состав растворов

для химического меднения входят соли меди, являющиеся источником катионов Cu +2 , соли никеля для более прочного сцепления меди с диэлектриком; щелочь; комплексообразователь, предотвращающий выпадение гидрооксида металла в растворе; формалин в качестве восстановителя; сода как буферная добавка, повышающая скорость меднения; стабилизаторы, и другие добавки, улучшающие качество медного слоя.

Химическое меднение ПП производят в специальных, чаще всего гибко автоматизированных или полуавтоматизированных, линиях с набором ванн необходимого размера, выполняемых из материалов, выдерживающих воздействие технологических сред. Ванны оборудованы устройствами фильтрации и дозирования растворов, системами контроля и под-

держания заданной температуры (с точностью ± 1 0 С), состава и других параметров технологических сред и объектов, а также приводом качания заготовок, размещаемых в групповых подвесках. В соответствии с заданной программой подвески с заготовками перемещаются с помощью манипулятора, управляемого ЭВМ. В ваннах должны проводиться операции подготовки поверхности, сенсибилизации, активации, меднения, промежуточные промывки и сушка объектов производства. В линиях для серийного и массового производства устанавливаются также специальные ванны – сборники дорогостоящих растворов.

Основными проблемами химической металлизация являются низкая производительность, сложность контроля и управления параметрами процесса, использование дорогостоящих материалов и неустойчивость к термоциклам осадков меди толщиной более 3 мкм. Для устранения указанных недостатков совершенствования данной технологии не прекращаются.

Гальваническая металлизация (чаще всего селективная) при производстве ПП применяется для усиления слоя химической меди; нанесения различных металлических покрытий (например, металлорезиста типа олово-свинец толщиной 8…20 мкм) с целью предохранения проводящего рисунка при травлении заготовок, защиты его от коррозии и обеспечения хорошей паяемости; создания на части проводящего рисунка (например, на концевых печатных контактах, то есть на ламелях) специальных покрытий (из палладия, золота, родия и т.п.) толщиной 2…5 мкм. Заготовки, закрепленные на специальных подвесках-токоподводах, помещают в гальваническую ванну с электролитом между анодами, выполненными из металла покрытия. Режим электрохимической металлизации выбирают таким образом, чтобы при высокой производительности были обеспечены равномерность толщины покрытия и его а д- гезия.

Равномерность толщины осажденных слоев зависит от: габаритных размеров металлизируемых заготовок (с их увеличением равномерность покрытий снижается, что может быть

8

частично скомпенсировано увеличением расстояния между анодами, а также подбором их положения в пределах гальванической ванны); диаметров металлизируемых отверстий (отношение диаметров к толщине заготовок должно быть не менее 1/3); расположения заготовок в ванне (для улучшения равномерности покрытия, заготовки размещают симметрично и параллельно анодам, площадь которых должна в 2-3 раза превышать площадь металлизации при расстоянии между электродами не менее 150 мм); рассеивающей способности электролитов; оптимальной плотности тока (при низких значениях уменьшается толщина покрытия в центре заготовки, при высоких происходит утолщение покрытия на углах и кромках заготовки); наличия специальных экранов между электродами.

Адгезия гальванического покрытия зависит от качества подготовки поверхности под металлизацию, длительности перерыва между подготовкой поверхности и нанесением покрытия, от соблюдения режимов процесса. Более пластичные и равномерные осадки получаются в сернокислых электролитах. Сравнительная характеристика основных показателей химически и гальванически осажденной меди (табл.5.2) показывает преимущества гальванической технологии.

* По отношению к фольге, получаемой прокаткой, и соответствует 2-м перегибам на 1800

Однако, гальваническое осаждение возможно только на электропроводящие поверхности и разброс по толщине осаждаемых пленок заметно больший, чем при химическом осаждении.

Одним из эффективных путей улучшения качества гальванических покрытий является использование нестационарных режимов электролиза (под действием периодических токов – импульсного, реверсивного, произвольной формы различной частоты и скважности), что позволяет сглаживать микрорельеф покрытия, повышать его равномерность по поверхности и в монтажных отверстиях заготовки.

Гальваническая, как и химическая металлизация чаще всего проводится на автооператорных линиях с автоматизированной системой управления по циклограммам, обеспечивающей управление температурными режимами ванн, включением-выключением установок фильтрации растворов, промывочных ванн и т.д. В настоящее время осваиваются гибкие автоматизированные линии, позволяющие быструю перенастройку режимов металлизации при изменении условий функционирования оборудования или показаний датчиков параметров качества процесса осаждения. Благодаря незначительной погрешности (0,5 %) обработки данных, ЭВМ способствует получению в таких линиях покрытий высокого качества.

Формирование рисунка коммутации в производстве ПП чаще всего осуществляется после создания слоя металлизации либо во время металлизации и заключается в получении (либо применении) защитной маски и реализации последующего селективного травления слоя металлизации в местах, не защищенных маской (либо селективной металлизации диэлектрического основания). Основными методами, применяемыми в промышленности для создания защитной маски (защищенного рельефа) являются офсетная печать, трафаретная печать и фотопечать. Выбор метода определяется конструкцией ПП, требуемыми точностью и плотностью коммутации, производительностью оборудования и экономичностью процесса.