4.7.1.1 Протравливание

Протравливанием называют агрессивное удаление смолы, которое приводит к очищению меди внутреннего слоя. Когда открываются две поверхности внутреннего слоя, то этот процесс носит название двухточечного соединения, а когда открываются три поверхности внутреннего слоя, то этот процесс называют трехточечным соединением.

Методы удаления размазывания протравливанием. Обычно используются четыре метода для удаления смолы со стенок отверстий - окислением с травлением диэлетрика. Три из этих четырех методов используют технологию, окисляющую смолу или диэлектрик, а затем его удаление. Четвертый метод, основанный на использовании серной кислоты, сольватирует или растворяет смолу или диэлектрик. Все методы удаляют размазывание смолы, но результирующий эффект состоит в увеличении прочности сцепления металлизации со стенками отверстий.

Процесс на основе серной кислоты широко применялся на протяжении многих лет по причине простоты самой операции и надежности получаемых результатов. К недостаткам относятся отсутствие контроля, неспособность воздействия на определенные системы полимеров и неспособность создавать заметную текстуру, что приводит к плохой адгезии стенок отверстий. Также становится актуальной проблема безопасности оператора, поскольку должна использоваться концентрированная серная кислота.

Применение хромовой кислоты является более контролируемым методом, который придает некоторую рельефность для усиления адгезии стенок отверстий и имеет более продолжительный срок службы в ванне. Однако недостаточная нейтрализация Сг(+6) приводит к образованию медных полостей. Однако директива RoHS и нормативы по переработке отходов хромовой кислоты добавляют существенные затраты, которые делают этот метод нежизнеспособным вариантом. При двойной обработке возможно использование протравливания.

Более широко используемым и предпочтительным методом в промышленности является метод, основанный на применении перманганата. Этот легко управляемый процесс включает в себя электролитическое восстановление, которое значительно увеличивает срок службы ванн. Перманганат эффективно удаляет размазывания сверлом большинства материалов и накладывает некоторую текстуру на смолу, увеличивая адгезию стенок. Проблемы при использовании возникают из-за недостаточного химического контроля или несогласованного отверждения многослойных пакетов.

Перманганат также используется в качестве второго шага в сочетании с другими методами для повышения качества отверстий [7].

Плазма. В этом методе используется электрический ток для создания плазмы из фторуглеродных газов. Эта плазма окисляет смолу и удаляет размазанность от сверла. Более продолжительные циклы или двойные циклы применения плазмы создают протравливание. Плазма работает на любом материале и особенно эффективна при обработке диэлектриков на основе политетрафторэтилена (PTFE). Этот процесс состоит из нескольких шагов и не требует применения больших количеств химических реактивов. Недостатком плазмы является неоднородность обработки внутри партии и по заготовке. Создаваемая текстура на смоле минимальная, и обычно после применения остается зола, что приводит к плохой адгезии стенок отверстий. Обычно для удаления золы применяется повторная очистка, например, перманганатом. Стоимость оборудования и его обслуживания очень высокая. Кроме того, требуется контроль окружающей среды для предотвращения загрязнения воздуха.

Полиимиды и полиимид-акриловые системы обрабатываются в хромовой кислоте или плазмой. Такие материалы, как Тефлон™ и RТ Duroid™, обрабатываются (перед применением) в смесях натрия и нафталина для гарантии получения меднения в отверстиях без полостей с высокой степенью сцепления медного покрытия со стенками сквозного отверстия. Внедрение бессвинцовых и не содержащих галогенов материалов поставило новые проблемы перед удалением размазанности. Новые материалы являются химически более стойкими, поэтому требуются более агрессивные циклы для удаления размазанности. Эти химически более стойкие смолы труднее текстурируются. Для эффективной обработки этих новых материалов требуются альтернативные растворители, повышенные температуры и оптимизация технологического цикла.

Альтернативным методом подготовки отверстий перед металлизацией является обработка натрий-нафталиновым комплексом. Данный метод позволяет получить равномерно развитую структуру отверстия и повысить адгезию меди к диэлектрику.

Было установлено, что благодаря химической резистивности материалов Ultralam 3000 традиционные процессы рифления и улучшения смачиваемости (обработка кислотами или перманганатом) неэффективны. Для достижения высокой адгезии необходимо использовать плазму или натрий-нафталиновый комплекс. Так же установлено, что возможно использовать обработку горячем раствором щелочи (от 30% до 35% гидроксида калия, при температуре 90°С). Обрабатываемые платы необходимо поместить на 3-5 минуты, затем для нейтрализации погрузить в 5% раствор уксусной кислоты на 5 минут и ополоснуть дистиллированной водой.