CN107419230B - 一种薄膜电路通孔金属化镀膜方法 - Google Patents

一种薄膜电路通孔金属化镀膜方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种薄膜电路通孔金属化镀膜方法，采用磁控溅射真空镀膜技术实现陶瓷电路通孔金属化镀膜，此种镀膜技术最大优点是对被沉积材料没有限制，只要能制成靶材，就可以实现镀膜；另外还具有成膜设备简单、重复性好、膜层牢固、适合于图形复杂尤其是带孔基板的金属化沉积等特点。采用先背面贴高温胶带，再正面金属镀膜的方法，避免溅射时，因靶材原子绕射而导致的膜层不良问题，另外采用高温胶带保护背面基片不受污染，具有操作简单、成本低、与基片贴合力好等优点。解决由于溅射镀膜设备和基板硬件问题，导致在实际操作中孔周围发生绕射现象，溅射膜层不牢的难题。

Description

一种薄膜电路通孔金属化镀膜方法
技术领域
本发明涉及薄膜电路领域，具体涉及一种薄膜电路通孔金属化镀膜方法。
背景技术
微波毫米波测试仪器中大量应用小型化和高度集成化的薄膜集成电路。薄膜混合集成电路基板集成度不断提高，导致微波陶瓷、人造蓝宝石、石英、氮化铝等硬介质基片通孔金属化技术逐渐成为研究热点。
由于陶瓷本身的化学特性较为稳定，有机电路板中应用较为成熟的粗化、敏化、活化通孔金属化工艺对于陶瓷的通孔金属化完全不起作用。薄膜电路通常是先通过磁控溅射镀膜的方法实现金属化(一般先对陶瓷通孔正面进行溅射镀膜，然后反面溅射镀膜)，再通过光刻减法工艺实现最终图形。
实际加工过程中，在进行正面溅射镀膜时，会有部分靶材原子绕射到陶瓷通孔背面并在孔周围形成一圈薄薄的金属膜，由于绕射原子能量低，属于不良溅射，与陶瓷间的附着力差。当对陶瓷基片背面进行金属化成膜时，新溅射的膜层会沉积在附着性不好的绕射膜层上，造成陶瓷通孔背面膜层不牢，影响金属化通孔的可靠性。因此需要寻找一种能够有效避免溅射绕射的工艺方法，以提高陶瓷通孔金属化膜层牢度，保证通孔薄膜电路的可靠性。
随着薄膜混合集成电路基板集成度不断提高，对硬介质基片通孔金属化技术提出了更高的要求。因此寻找一种提高金属化通孔可靠性，防止孔周围不良溅射膜层脱落，成为薄膜电路溅射工艺亟需解决的问题。
发明内容
针对现有的薄膜电路基板通孔周围不良溅射膜层易脱落，导致膜层不牢的问题，本发明提供了一种薄膜电路通孔金属化的镀膜方法，解决由于溅射镀膜设备和基板硬件问题，导致在实际操作中孔周围发生绕射现象，溅射膜层不牢的难题。
本发明采用以下的技术方案：
一种薄膜电路通孔金属化镀膜方法，包括以下步骤：
步骤1：提供一片所需种类尺寸的薄膜电路基板，使用激光打孔机对薄膜电路基板进行通孔处理；
步骤2：采用有机溶剂和去离子水进行超声清洗，去除薄膜电路基板及通孔内的污物；
步骤3：在清洗好的薄膜电路基板背面粘贴聚酰亚胺高温胶带；
步骤4：采用磁控溅射的方法对薄膜电路基板正面进行金属化镀膜；
步骤5：去除薄膜电路基板背面的聚酰亚胺高温胶带，之后用有机溶剂和去离子水对薄膜电路基板背面进行超声清洗，去除薄膜电路基板背面的污物；
步骤6：在清洗好的薄膜电路基板的正面粘贴聚酰亚胺高温胶带；
步骤7：采用磁控溅射的方法对薄膜电路基板的背面进行金属化镀膜。
优选地，所述薄膜电路基板采用材料为纯度99.6％以上的氧化铝基片或纯度98％的氮化铝基片或石英基片，基片的厚度为0.1mm至0.65mm。
优选地，步骤2和步骤5中超声清洗的步骤为：
步骤1：将薄膜电路基板放入铬酸洗液中浸泡12小时；
步骤2：用超声波清洗机去除薄膜电路基板表面以及通孔内残留的颗粒物杂质；
步骤3：用汽相清洗机去除薄膜电路基板表面油脂性残留物，之后将薄膜电路基板放在50摄氏度的盐酸中酸洗3小时；
步骤4：用超声波清洗机二次水洗，然后用氮气吹干基板。
优选地，所述聚酰亚胺高温胶带耐高温高于250摄氏度，聚酰亚胺高温胶带表面平整；步骤3和步骤6中高温胶带粘贴在薄膜电路基板上后，用平整的硬物挤出残留的气泡，通孔周围粘贴平整、紧致、无缝隙。
优选地，步骤4和步骤7中利用磁控溅射镀膜机进行溅射镀膜，依次执行抽真空、加热、刻蚀、溅射连接层和溅射金属层步骤，在薄膜电路基板表面和通孔内壁沉积金属膜层，完成通孔金属化。
本发明具有的有益效果是：
采用磁控溅射真空镀膜技术实现陶瓷电路通孔金属化镀膜，此种镀膜技术最大优点是对被沉积材料没有限制，只要能制成靶材，就可以实现溅射镀膜；另外还具有成膜设备简单、重复性好、膜层牢固、适合于图形复杂尤其是带孔基板的金属化沉积等特点。
采用先背面贴高温胶带，再正面金属化镀膜的方法，避免溅射时，因靶材原子绕射而导致的膜层不良问题，另外采用高温胶带保护背面基片不受污染，具有操作简单、成本低、与基片贴合力好等优点。
此工艺方法很好的解决了通孔基片在孔金属化时出现膜层质量差的问题。通过改进溅射镀膜的流程和模式，减少了基板孔周围绕射现象的发生，解决了因膜层质量问题引起的起皮脱落的问题，提高了溅射镀膜的膜层牢固度，确保金属化通孔的可靠性。此工艺过程操作简单易用，具有很好的推广和使用价值。
附图说明
图1为本发明提供的一种薄膜电路通孔金属化的镀膜原理图。
图2为本发明提供的一种薄膜电路通孔金属化的镀膜方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
结合图1和图2，一种薄膜电路通孔金属化镀膜方法，包括以下步骤：
步骤1：提供一片所需种类尺寸的薄膜电路基板，使用激光打孔机对薄膜电路基板进行通孔处理。
薄膜电路基板采用材料为纯度99.6％以上的氧化铝基片或纯度98％的氮化铝基片或石英基片，基片的厚度为0.1mm至0.65mm。如选用的硬介质基板材料为纯度99.6％氧化铝陶瓷，厚度为0.254mm，使用激光打孔机，设置螺旋间隔0.01mm，通过设备自动定位，以10W的输出功率扫描200次，扫描速度为400mm/s，完成通孔作业。
步骤2：采用有机溶剂和去离子水进行超声清洗，去除薄膜电路基板及通孔内的污物。
步骤3：在清洗好的薄膜电路基板背面粘贴聚酰亚胺高温胶带，聚酰亚胺高温胶带耐高温高于250摄氏度，聚酰亚胺高温胶带粘贴在薄膜电路基板背面上后，用平整的硬物挤出残留的气泡，通孔周围粘贴平整、紧致、无缝隙。
步骤4：采用磁控溅射的方法对薄膜电路基板正面进行金属化镀膜。
步骤5：去除薄膜电路基板背面的聚酰亚胺高温胶带，之后用有机溶剂和去离子水对薄膜电路基板背面进行超声清洗，去除薄膜电路基板背面的污物。
步骤6：在清洗好的薄膜电路基板的正面粘贴聚酰亚胺高温胶带，聚酰亚胺高温胶带粘贴在薄膜电路基板正面上后，用平整的硬物挤出残留的气泡，通孔周围粘贴平整、紧致、无缝隙。
步骤7：采用磁控溅射的方法对薄膜电路基板的背面进行金属化镀膜。
具体的，上述步骤2和步骤5中超声清洗的步骤为：
1：将薄膜电路基板放入铬酸洗液中浸泡12小时；
2：用超声波清洗机去除薄膜电路基板表面以及通孔内残留的颗粒物杂质；
3：用汽相清洗机去除薄膜电路基板表面油脂性残留物，之后将薄膜电路基板放在50摄氏度的盐酸中酸洗3小时；
4：用超声波清洗机二次水洗，然后用氮气吹干基板。
步骤4和步骤7中利用磁控溅射镀膜机进行溅射镀膜，将通孔基板放置在磁控溅射镀膜机的承载托盘，然后放入设备预真空室。通过溅射TiW–Au的膜层结构实现通孔金属化。依次执行抽真空(优于8E-7Torr)、加热(200摄氏度)、刻蚀(用于物理粗化基板表面，增强膜层附着力)、溅射TiW层(起到连接层的作用，增强基板与Au层的连接附着力)、溅射Au层(金属化导体层)。完成第一步通孔金属化。
图1为本发明提供的薄膜电路通孔金属化的镀膜原理图，该原理包括以下几点：
a)在优于8E-7Torr的超高真空环境内，通入惰性气体，例如氩气，经过300W起辉电离，使负氩离子被阳极靶材吸引，轰击在靶材上。
b)靶材表面的正原子经过碰撞溢出，在真空环境下做直线运动，被阴极吸引，向承载托盘弹射。
c)靶材正原子在穿过薄膜电路基板通孔，到达承载托盘表面，产生碰撞反弹。
d)由于承载托盘和硬介质基板间存在缝隙，靶材正原子在反弹后，一部分沉积在基板通孔反面，呈现不良膜层圈。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种薄膜电路通孔金属化镀膜方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：提供一片所需种类尺寸的薄膜电路基板，使用激光打孔机对薄膜电路基板进行通孔处理；
步骤2：采用有机溶剂和去离子水进行超声清洗，去除薄膜电路基板及通孔内的污物；
步骤3：在清洗好的薄膜电路基板背面粘贴聚酰亚胺高温胶带；
步骤4：采用磁控溅射的方法对薄膜电路基板正面进行金属化镀膜；
步骤5：去除薄膜电路基板背面的聚酰亚胺高温胶带，之后用有机溶剂和去离子水对薄膜电路基板背面进行超声清洗，去除薄膜电路基板背面的污物；
步骤6：在清洗好的薄膜电路基板的正面粘贴聚酰亚胺高温胶带；
步骤7：采用磁控溅射的方法对薄膜电路基板的背面进行金属化镀膜。
2.根据权利要求1所述的一种薄膜电路通孔金属化镀膜方法，其特征在于，所述薄膜电路基板采用材料为纯度99.6％以上的氧化铝基片或纯度98％的氮化铝基片或石英基片，基片的厚度为0.1mm至0.65mm。
3.根据权利要求1所述的一种薄膜电路通孔金属化镀膜方法，其特征在于，步骤2和步骤5中超声清洗的步骤为：
步骤1：将薄膜电路基板放入铬酸洗液中浸泡12小时；
步骤2：用超声波清洗机去除薄膜电路基板表面以及通孔内残留的颗粒物杂质；
步骤3：用汽相清洗机去除薄膜电路基板表面油脂性残留物，之后将薄膜电路基板放在50摄氏度的盐酸中酸洗3小时；
步骤4：用超声波清洗机二次水洗，然后用氮气吹干基板。
4.根据权利要求1所述的一种薄膜电路通孔金属化镀膜方法，其特征在于，所述聚酰亚胺高温胶带耐高温高于250摄氏度，聚酰亚胺高温胶带表面平整；步骤3和步骤6中高温胶带粘贴在薄膜电路基板上后，用平整的硬物挤出残留的气泡，通孔周围粘贴平整、紧致、无缝隙。
5.根据权利要求1所述的一种薄膜电路通孔金属化镀膜方法，其特征在于，步骤4和步骤7中利用磁控溅射镀膜机进行溅射镀膜，依次执行抽真空、加热、刻蚀、溅射连接层和溅射金属层步骤，在薄膜电路基板表面和通孔内壁沉积金属膜层，完成通孔金属化。
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