Введение к работе
Актуальность работа Нанесение металлических покрытий на диэлектрические материалы позволяет снизить металлоемкость изделий, уменьшить вес и габариты радио и микрозлектронной аппаратуры, в частности, за счет изготовления печатных схем на гибкой основе. Наиболее перспективным диэлектрическим материалом для нанесения металлопокрытий и изготовления печатных схем является полиамидная пленка, обладающая высокими диэлектрическими свойствами, механической прочностью, высокой термостойкостью я гибкостью.
В основе успешного нанесения металлопокрытий на полиимид ле-:хит подготовка поверхности. Количество опубликованных исследований, посвященных подготовке поверхности полиимида, весьма ограничено. Основная информация содержится з патентной литературе, где приводятся сведения рецептурного характера 3 редких случаях указана марка используемой для металлизации полиимидной пленки, яе говоря уже о ее структуре и степени имидизации. Предлагаемые приемы для вакуумной металлизации полиимида часто механически переносятся и применяются для подготовки поверхности перед хими-ко-гальЕачичгсксй металлизации.
Воспроизводимость адгезии вакуумко-напыленных металлопокрытий к лолиимиду низка, а химически осажденных - не выдерживает никакой критики.
Разработка технологии подготовки поверхности полиимидных пленок, обеспечивающей высокую и воспроизводимую адгезию металлического покрытия к диэлектрической основе, возможно лишь при условии многофакторного физико-химического исследования процессов растворения и набухания полиимида в различных жидких агрессивных средах.
Диссертационная работа выполнена на кафедре физической и коллоидной химии Уральского политехнического института и на Уральском Электромеханическом заводе.
Цель работы заключалась з проведении физико-химических исследований процессов взаимодействия полипиромеллитимидов различней структуры (аморфных, тексгурировачных и кристаллических) с агрессивными срєдаї.ш и разработке научно-обоснованной технологии подготовки поверхности полиимида под вакуумную и химико-гальвани-
_4:-. ческуга металлизацию, которая обесдечит воспроизводимую не менее 951 и высокую - не менее 700±35 Г/см адгезию медных покрытий.
Научная новизна 1) Изучение . процессов растворения полиимидных пленок в смесях серной кислоты к бихрсыата калия показало различие кинетических закономерностей для аморфных (ПМ-1А), текстурированных (Ш-40, ПИ-50) и кристаллических (Каптон-F ,Каптон-200Н и Кантон-200Н кабельная) образцов плєінїи.
2)-. Определены кинетические параметры процесса растворения полиимидных пленок в хромовокислых растворах и формальные кинетические уравнения, характеризующие скорость растворения всех исследуемых видов пленок в данном травителэ, на основании которых определены толщина нарушенного слоя и время, необходимое для удаления нарушенного слоя е зависимости от состава и температуры травильного раствора.
3). Методами ИК ШПВО-спектроскопии, P2QC и зллилсомэтрик доказано, что главным фактором, обеспечивающим высокую и воспроизводимую адгезию металлопокрытия к полиимиду, является удаление с поверхности полимера случайного нарушенного слоя и создание нового, необходимой толщины, морфологии, шероховатости и модифицированного кислородсодержащими : С-О-С, С=0, С-ОН, С-0 и азотсодержащими группами C-N и N+.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Результаты исследования кинетики процесса растворения волиими-дов различной структуры и степени имидизации в хромовокислых растворах в широком интервале концентраций бихромата калия и серной кислоты и температур, дающие информацию, необходимую для разработки технологии подготовки ловерхности полиимидной пленки к металлизации.
-
Классификация различных агрессивных сред по признаку набухания и растворения в них полиимидных пленок различных марок и характеру их воздействия на поверхность полимеров .
-
На: основании проведенных исследований подтверлздено наличие ка поверхности полиамида нарушенного слоя, толщина которого, по дачным кинетических исследований, не превышает 2 мкм. fcTosov
.-5-
ллипсометрии выделена поверхностная часть нарушенного слоя тол-иной порядка 80 А, определяющая морфологию поверхностного слоя и конечном счете качество металлизации.
. Рекомендации для технологического оформления процесса вакуум-эй и химико-гальванической металлизации различных полиимидных ленок с высокой и воспроизводимой адгезией металлопокрытий, от-ечавдей требованиям ГОСТа 23752-79.
Практическая ценность работы. На основании фкзико-химических
следований взаимодействия полиимида с различными агрессивными
редами разработан технологический процесс подготовки поверхности
нанесению металлопокрытий с высокой и воспроизводимой адгезией
ля исследуемых полиимидных пленок различной структуры:
арка полиимидной ГОНА ПИ-40 Каптон-200Н
ленки аморфная аморфно- кристалли-
.-кристал- ческая
лическая
дгезия, Г/см
имически осажденной меди 815,3*23,6 893,7^24,6 881,2±28,2
акуумно-напыленной меди 838,О±106,2 874,0±15б,3 920,0±157,6
акуумно-напыленной меда 1257,0±143,3 1311,2±195,4 1562,3^211,2
подслоем хрома
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на от-аслевом. семинаре МОП "Новые технологические процессы в произ-одстве ІШ", г. Москва, 1985; ка VIII научно-технической конфе-енции УПИ, г. Свердловск, 1988 ; на секции " Гальванопластика" ДНТП "Металлизация неметаллических материалов и -проблемы промыш-^ енной гальванопластики", г. Москва, 1990; на третьей Всесоюзной аучно-технической конференции "Состояние и перспективы развития ибридной технологии и гибридных интегральных схем в приборостро-нии", г. Ярославль, 1991; на семинаре "Прогрессивная технология оборудование изготовления плат печатного монтажа", г. Ижевск, 991.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, также оформлены 2 заявки с положительным решением.
Объем работы. Диссертация изложена на 2С8 'страницах машинописного текста включая 15 рисунков,40 таблиц, список литературы и 144 наименования работ отечественного и зарубежных авторов.