4.4 Проявление травление и удаление фоторезиста

Все материалы современных фоторезистов внутренних слоев растворяются в воде. Это значит, что они проявляются в мягком щелочном растворе. Стоит обратить внимание, что резисты, использующие проявление в органических растворителях, больше не применяются из-за значительных проблем их воздействия на здоровье и окружающую среду. Процесс проявления легко автоматизируется с помощью конвейера, проходящего через распыляемый щелочной раствор. Проявляющий раствор удаляет резист без рисунка, который не полимеризовался под воздействием света. Поэтому, фактически, остается то, что видит свет. Качество проявленного рисунка оценивается с помощью таблицы плотности отпечатка, которую экспонировали заранее. Сравнивая отпечаток, получаемый на обеих сторонах заготовки, производитель может установить контроль над процессом.

Химический состав травителя определяется последовательностью этапов технологического процесса. Предпочтительным химическим составом для травления является хлорид меди. Хлорид меди легче контролировать, чем аммиачный травитель, используемый на конечных этапах изготовления плат, а также его легче регенерировать. Травление происходит путем распыления травящего раствора с высоким содержанием (< 60г/л) растворенной меди. В процессе печати и травления возможно применение высокого уровня автоматизации. Поскольку здесь отсутствует этап металлиации, то возможно подавать внутренние слои с нанесенным печатью рисунком прямо на конвейерную линию для проявления фоторезиста, травления схем и удалению фоторезиста.

4.5 Активация адгезии

Смола плохо прилипает к необработанной поверхности медной фольги. Это означает, что перед процедурой прессования необходимо выполнить некоторую обработку поверхности внутреннего слоя.

Существует множество вариантов обработки поверхности оксидом меди, но все они направлены на создание шероховатой поверхности, которая усиливает адгезию. В зависимости от природы обработки, цвет наружной поверхности меняется от светло-коричневого до черного. Различия между способами обработки включают в себя плотность оксида и соотношение между оксидом меди и закисью меди. Для усиления сцепления производитель должен исключить образование оксида, формирующего вертикальные кристаллические структуры. Низкопрофильные, самоограничивающиеся образования обычно обеспечивают наиболее стойкую адгезию.

Большинство способов обработки оксидом меди основаны на погружении заготовок внутренних слоев в горячую (85—95 °С) щелочную ванну примерно на 1 мин. Образованный оксид меди легко растворяется в кислотах, подобных тем, которые применяются на конвейерной линии травления меди. Если граница раздела смолы и меди при сверлении расслаивается, то темный оксид растворится во время металлизации, оставляя отчетливое розоватое кольцо вокруг отверстий. Это образование не наносит большого урона надежности; обычно его рассматривают как косметическую проблему, но зачастую она вызывает ложный сигнал тревоги при проверке. Одним из способов уменьшения проблем розоватых колец состоит в использовании этапа уменьшения слоя оксида после его формирования. На этом этапе происходит преобразование кристаллов оксида меди обратно в металлическую медь, сохраняя при этом рельеф кристаллов [5]. Эта уменьшенная поверхность оксида имеет ограниченное время жизни, так что прессование этой поверхности следует производить не позднее чем через 48 часов. Также этому сопутствует снижение прочности на отдир.

Обработка поверхности оксидом меди не рекомендуется для материала, которому требуется температура обработки значительно выше, чем 180 °С. К этим материалам относится тефлон и некоторые формы полиимидных пленочных материалов. Выше этой температуры уменьшение оксида происходит спонтанно, одновременно понижая адгезию. Применение тонкого коричневого оксида, или уменьшенного оксида, снизит риск этого вида неисправности. Слоистые материалы бессвинцовой категории совместимы с используемой в настоящее время обработкой коричневыми оксидами и уменьшенными оксидами. Создаваемая оксидная пленка не должна быть толще 0,4 мг/см2. Альтернативные способы обработки оксидом, таким как перокси-сернокислый оксид, настоятельно рекомендуются для некоторых слоистых материалов, предназначенных для высоких частот. Слои для МПП, которые будут использоваться для бессвинцовой пайки, должны после оксидации пройти сушку в печи для удаления влаги, обычно в течение не менее 30 мин при 120 °С для слоев с сигнальной разводкой и 60 мин для слоев питания/заземления.

4.6 Прессование

Процесс прессования является важным этапом в изготовлении МПП. Этот процесс к тому же является самым продолжительным этапом по времени. Процесс прессования включает в себя две отдельных, хотя и связанных между собой, операции: укладывание слоев и формирование из них пакета спрессованных слоев.

4.6.1 Стандартное гидравлическое прессование

Стандартный гидравлический пресс обычно имеет верхний или нижний поршень и несколько свободно перемещающихся плит, которые образуют многочисленные загрузочные окна пресса. Обычно прессы имеют от четырех до восьми окон. Пар, горячее масло или электронагреватели могут использоваться для нагрева гидравлического пресса. Прессы, использующие пар и горячее масло, имеют преимущество быстрого нагрева, но температура нагревающей жидкой среды ограничивает их максимальную температуру. Для пара эта температура обычно ниже температуры прессования, требуемой для высокотемпературного прессования. При использовании парового пресса, полиимиды, РРО и цианатный эфир могут прогреваться в печи для завершения их отверждения. Однако термопластические адгезивные слои, применяемые с тефлоном, несовместимы с прессом, использующим пар.

4.6.2 Гидравлическое прессование с применением вакуума

В обычном процессе пластина подушки пресса с МПП загружается на несущий лист, где пружинная рейка удерживает ее в стороне от прижимной плиты и ограничивает передачу тепла в штабель МПП. Затем вакуумная камера закрывается и создается и удерживается вакуум. Время пребывания в вакууме составляет от 15 до 60 мин. За это время вакуум вытягивает воздух, влагу и другие летучие вещества из штабеля МПП. После завершения этого процесса подготовки, пресс закрывается, сжимая пружинные рейки и устанавливая хороший тепловой контакт с прижимными плитами.

4.6.3 Процесс прессования

Во время обычного цикла прессования смола претерпевает несколько значительных изменений. В начале этого цикла смола является твердым веществом с низкой плотностью поперечных связей и температурой плавления около 200 °С. По мере повышения температуры смола плавится и становится жидкостью с высокой вязкостью. По мере дальнейшего нагревания пресса вязкость этой жидкости падает. Когда смола начинает отверждаться, вязкость достигает минимума и начинает расти. Область вблизи минимума вязкости называют областью максимальной текучести. Чем шире эта область и ниже минимальная вязкость, тем больше имеет место растекание. При высокой степени текучести начальный уровень отверждения низкий. Это приводит к более продолжительному времени повышения температуры, прежде чем вязкость смолы повысится благодаря ее отверждению [6]. Это часто описывается как продолжительное время стадии геля. Низкотекучая смола имеет более высокую степень начального отверждения и может включать ограничители текучести для увеличения минимальной вязкости. Высокотекучие смолы полезны при использовании прессов с высокими скоростями нагревания, в которых смола может начать отверждение, прежде чем будет завершено ее растекание. Они дают избыточное растекание при использовании прессов с низкой скоростью нагревания.

Во время цикла нагрева смола является твердой и давление должно быть низким. Избыточное давление во время этой части цикла может повредить диэлектрик и усложнить проблему с пропечатыванием рисунка насквозь, также известную как «проступание». Цикл прессования начинаются с низкого давления, известного как давление при смыкании плит. Это давление достаточно высокое, чтобы обеспечить хороший тепловой контакт без повреждения МПП. Длительность цикла смыкания 15 мин.тик выбора схемы должен чу полимеру экспонирования является наиболее преемлемым енение механической чистки. 00000000000005 мин, скорость нагрева 3-4°С/мин.

Вторая часть цикла начинается с момента, когда смола разжижается и это продолжается до начала роста ее вязкости благодаря отверждению. В этой части цикла жидкая смола растекается и покрывает схему. До тех пор, пока внутренние элементы будут окружены жидкой смолой, пропечатывание произойти не может. Для определения надлежащей стадии плавления рекомендуется установить термопару в центре края штабеля для построения графика фактического повышения температуры в процессе растекания.

В третьей части цикла растекание останавливается и начинается отверждение смолы. Температура поддерживается максимальной для минимизации времени полного отверждения. Для данной системы она составляет примерно 280 °С в течение 60 мин. Последняя часть цикла является охлаждением. Предполагается, что давление сбрасывается после некоторого охлаждения, но до того, как штабель охладится до комнатной температуры. Важно контролировать скорость охлаждения для минимизации возможных деформаций, рекомендуемая скорость охлаждения составляет 3-4°С/мин. Обычно это описывается как охлаждение ниже Т в состояние без напряжений без любых значительных температурных градиентов. Надлежащим образом спроектированное охлаждение пресса будет удовлетворять этим условиям.

4.7 Получение металлизированных переходных отверстий

4.7.1 Удаление размазывания смолы

Многослойная структура требует обработки для любого процесса металлизации. Необходимо удалить размазывание смолы с внутренних слоев и офактурить поверхность смолы, что усилит адгезию стенок отверстий. Предварительную обработку можно разбить по категориям, таким как удаление размазывания или протравливание.

Для высверливания отверстий в диэлектрике печатной платы используются сверлильные станки с высокой скоростью вращения. Во время операции сверления выделяется значительное тепло, приводящее к размягчению смолы.

После извлечения сверла размягченная смола размазывается по стенкам отверстия и покрывает медную поверхность внутреннего слоя, вызывая состояние, обычно известное как размазывание сверлом.