RU2556697C1 - Method of making flexible micro-printed circuit boards - Google Patents

Method of making flexible micro-printed circuit boards Download PDF

Info

Publication number
RU2556697C1
RU2556697C1 RU2014119507/07A RU2014119507A RU2556697C1 RU 2556697 C1 RU2556697 C1 RU 2556697C1 RU 2014119507/07 A RU2014119507/07 A RU 2014119507/07A RU 2014119507 A RU2014119507 A RU 2014119507A RU 2556697 C1 RU2556697 C1 RU 2556697C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coating
printed circuit
plate
flexible micro
electrically conductive
Prior art date
Application number
RU2014119507/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Петрович Тимошенков
Валерий Федорович Шилов
Сергей Геннадьевич Миронов
Сергей Викторович Киргизов
Кирилл Семенович Тихонов
Юрий Геннадьевич Долговых
Денис Васильевич Вертянов
Алексей Сергеевич Тимошенков
Андрей Юрьевич Титов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ)
Priority to RU2014119507/07A priority Critical patent/RU2556697C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2556697C1 publication Critical patent/RU2556697C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of making flexible micro-printed circuit board includes pre-oxidising a monocrystalline silicon plate with thickness of 20-100 mcm, diameter of 200-300 mcm and orientation <100>; applying a coating; performing photolithography; coating the obtained electronic circuit with a polymer layer; dissolving the silicon dioxide film and peeling the silicon plate to form a flexible micro-printed circuit board on the polymer film.
EFFECT: obtaining highly dense packaging with the width of electroconductive tracks of less than 50 mcm and a shorter process cycle.

Description

Изобретение относится к области приборостроения и радиоэлектроники и может быть использовано при изготовлении гибких печатных плат, применяемых при изготовлении вторичных преобразователей микромеханических акселерометров, микрогироскопов, интегральных датчиков давления и других изделий.The invention relates to the field of instrumentation and electronics and can be used in the manufacture of flexible printed circuit boards used in the manufacture of secondary converters of micromechanical accelerometers, microgyroscopes, integrated pressure sensors and other products.

Известен способ изготовления, заключающийся в изготовлении металлического рисунка на диэлектрической подложке путем избирательного вытравливания отдельных участков медной фольги, приклеенной на основу диэлектрика [1]. Участки фольги, которые не должны вытравливаться и которые образуют нужный электропроводящий рисунок электронной схемы, защищаются от воздействия травильного раствора стойким к нему фоторезистом. После вытравливания и удаления слоя фоторезиста с проводящих дорожек получают рисунок электронной схемы.A known manufacturing method, which consists in the manufacture of a metal pattern on a dielectric substrate by selective etching of individual sections of copper foil glued to the base of the dielectric [1]. The areas of the foil that should not be etched and which form the desired electrically conductive pattern of the electronic circuit are protected from the action of the etching solution by a photoresist resistant to it. After etching and removing the photoresist layer from the conductive tracks, an electronic circuit pattern is obtained.

Недостатком такого способа является то, что печатные платы на стеклотекстолите не обладают гибкостью и ломаются при изгибе. Известен способ получения плат на металлической основе, заключающийся в последовательном нанесении на металлическую пластину диэлектрического оксидохромового и электропроводящего металлического никелевого покрытия [2].The disadvantage of this method is that the printed circuit boards on fiberglass do not have flexibility and break when bent. A known method of producing boards on a metal base, which consists in sequentially applying a dielectric oxide-chromium and electrically conductive metal nickel coating to a metal plate [2].

Недостатком этого способа является то, что сама основа является гибкой, однако при ее сгибании наблюдается отслоение и разрушение металлического никелевого, кобальтового покрытия, образующего электронную схему.The disadvantage of this method is that the base itself is flexible, however, when it is bent, peeling and destruction of the metallic nickel, cobalt coating forming an electronic circuit is observed.

Электропроводящие дорожки на плате, полученные таким способом, покрыты защитным слоем металлорезиста только сверху, а боковые стороны оказываются незащищенными.The electrically conductive tracks on the board, obtained in this way, are covered with a protective layer of metal resist only from above, and the sides are unprotected.

Известен способ, состоящий из последовательного нанесения на металлическую пластину методом термораспада алюминиевого металлорезестивного покрытия толщиной 4-5 мкм и электропроводящего медного или молибденового толщиной 20-30 мкм. Затем путем фотолитографии получают рисунок электронной схемы и покрывают его слоем полимера толщиной 80-100 мкм, после чего отделяют полимерную пленку с электронной схемой и металлорезестивным покрытием путем растворения алюминиевого слоя [3].The known method, consisting of sequential deposition on a metal plate by thermal decomposition of an aluminum metal coating with a thickness of 4-5 microns and conductive copper or molybdenum with a thickness of 20-30 microns. Then, by means of photolithography, a drawing of an electronic circuit is obtained and it is coated with a polymer layer 80-100 μm thick, after which a polymer film with an electronic circuit and a metal-resistive coating is separated by dissolving the aluminum layer [3].

Недостатком этого способа является боковое подтравливание, а также невозможность получения электронной схемы с шириной дорожек менее 100 мкм.The disadvantage of this method is lateral etching, as well as the inability to obtain an electronic circuit with a track width of less than 100 microns.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение высокоплотного монтажа при ширине электропроводящих дорожек менее 50 мкм, сокращение технологического цикла.The problem to which the invention is directed, is to obtain high-density installation with a width of electrically conductive tracks less than 50 microns, a reduction in the technological cycle.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления гибкой микропечатной платы, состоящем из последовательного нанесения на пластину термораспадом металлорезестивных никелевого или кобальтового покрытия и электропроводящего медного или молибденового, получения путем фотолитографии рисунка электропроводящей схемы с последующим покрытием полимерной пленкой и отделением полученной гибкой микропечатной платы от пластины, в качестве пластины используется тонкая 20-100 мкм пластина монокристаллического кремния диаметром 200-300 мм, <100> ориентации, предварительно окисленная, с толщиной окисла 1-2 мкм, после нанесения покрытий проводится фотолитография, после покрывается слоем полимера, затем растворяют пленку двуокиси кремния с последующим отслоением кремниевой пластины и последующим отделением полимерной пленки с электропроводящей схемой и металлорезестивным покрытием.The problem is solved due to the fact that in the method of manufacturing a flexible micro-printed circuit board, which consists of sequentially applying metal-resisting nickel or cobalt coatings to a plate with a thermal decomposition and an electrically conductive copper or molybdenum coating, by means of photolithography, a drawing of an electrically conductive circuit is obtained, followed by coating with a polymer film and separation of the resulting flexible microprobe from the plate, a thin 20-100 micron single-crystal silicon diameter plate is used as the plate 200-300 mm, <100> orientation, pre-oxidized, with an oxide thickness of 1-2 microns, photolithography is carried out after coating, then coated with a polymer layer, then the silicon dioxide film is dissolved, followed by peeling of the silicon wafer and subsequent separation of the polymer film with an electrically conductive circuit and metal coating.

Вместо металлической пластины используется монокристаллическая кремниевая пластина диаметром от 200 до 300 мм и толщиной 20-100 мкм ориентации <100>. Пластину предварительно окисляют до 1-2 мкм толщины окисла. Перед проведением операций нанесения покрытий с одной стороны пластины пленку окисла стравливают. Далее проводят операции нанесения покрытий и формирование рисунка микропечатной платы. Причем часть операций возможно проводить через маски, что увеличивает точность воспроизведения элементов электронной схемы, так как при этом отсутствуют операции нанесения фоторезиста, его проявления с последующим травлением через маску фоторезиста. В этом случае исключаются подтравы. Завершающим этапом является растворение пленки двуокиси кремния с последующим отслоением кремниевой пластины и последующим отделением полимерной пленки с электропроводящей схемой и металлорезестивным покрытием. В настоящее время ряд фирм, а это Wafer World и Twin Creeks Technologies, выпускают тонкие кремниевые пластины от 20 мкм. Использование монокристаллических пластин кремния обусловлено тем, что исходя из требований создания микропечатных плат высокой плотности и прецизионности элементов топологии, целесообразно применять методы микроэлектронной технологии, которая включает: использование жидких фоторезистов, обладающих высокой чувствительностью, использование широкого арсенала способов нанесения фоторезиста на пластину (центрифуга, погружение, пульверизация), сочетание позитивных и негативных фоторезистов, экспонирование (возможно на зазоре) с применением колимированного пучка УФ излучения, применение стеклянных (в сочетании с пленочными) фотошаблонов, обеспечивающих высокую точность передачи изображения, плазмохимическую и ионно-плазменную избирательную обработку материалов. При нанесении фоторезиста на пластину методом свободного погружения и вытягивания с малой скоростью формируется пленка фоторезиста толщиной 1-3 мкм с минимальными напряжениями и дефектами. При сушке таких пленок не возникает заметных искажений плоскостности пластин. Возможна групповая обработка. Возможность сочетания в техпроцессе позитивного и негативного фоторезистов обеспечивает технологическую гибкость: при изготовлении фотошаблонов, при совмещении слоев, при применении кислотных или щелочных травителей. Процесс экспонирования тонких пленок фоторезиста выполняется на установках типа ЭМ-576 или ЭМ-565 с односторонним и двухсторонним экспонированием. Такие установки оборудованы оптической системой, обеспечивающей в зоне экспонирования строго параллельный пучок холодного УФ излучения. Диаметр светового пятна в зоне экспонирования - 100-110 мм.Instead of a metal plate, a single-crystal silicon wafer with a diameter of 200 to 300 mm and a thickness of 20-100 μm orientation <100> is used. The plate is pre-oxidized to 1-2 microns of oxide thickness. Before carrying out coating operations on one side of the wafer, the oxide film is etched. Next, operations are carried out coating and forming a micro-printed circuit board. Moreover, part of the operations can be carried out through masks, which increases the accuracy of the reproduction of electronic circuit elements, since there are no operations for applying a photoresist, its manifestation, followed by etching through a photoresist mask. In this case, ghosting is excluded. The final step is to dissolve the silicon dioxide film, followed by peeling off the silicon wafer and then separating the polymer film with an electrically conductive circuit and a metal resist coating. Currently, a number of companies, such as Wafer World and Twin Creeks Technologies, produce thin silicon wafers from 20 microns. The use of single-crystal silicon wafers is due to the fact that, based on the requirements for creating high density micro-printed circuit boards and precision topology elements, it is advisable to use microelectronic technology methods, which include: using liquid photoresists with high sensitivity, using a wide arsenal of methods for applying photoresist onto a plate (centrifuge, immersion , pulverization), a combination of positive and negative photoresists, exposure (possibly in the gap) with approx neniem kolimirovannogo beam of UV radiation, application of the glass (in conjunction with film) photomask, ensuring high accuracy image transfer plazmohimicheskim plasma and ion-selective material processing. When a photoresist is applied to a plate by free immersion and drawing at a low speed, a photoresist film with a thickness of 1-3 μm is formed with minimal stresses and defects. When drying such films, no noticeable distortion of the flatness of the plates occurs. Group processing is possible. The possibility of combining positive and negative photoresists in the manufacturing process provides technological flexibility: in the manufacture of photomasks, when combining layers, when using acid or alkaline etchants. The process of exposure of thin films of photoresist is performed on installations of the EM-576 or EM-565 type with one-sided and two-sided exposure. Such installations are equipped with an optical system that ensures a strictly parallel beam of cold UV radiation in the exposure zone. The diameter of the light spot in the exposure zone is 100-110 mm.

Применение стеклянных фотошаблонов, определяющих уровень прецизионности элементов микропечатных гибких плат, позволяет воспроизводить элементы топологии с минимальными размерами - 25÷30 мкм. При этом используется позитивный фоторезист.The use of glass masks, which determine the precision level of the elements of microprinted flexible boards, allows you to reproduce topology elements with a minimum size of 25 ÷ 30 microns. A positive photoresist is used.

Создание межслойных переходов является наиболее трудоемким по числу и характеру технологических операций. Этап включает двухстороннюю фотопечать с локализацией переходов, травление меди в переходах с минимальным диаметром - 0 0,05 мм, травление сквозных отверстий в полиимиде (толщиной - 0,025 мм) и селективное гальваническое наращивание меди в межслойных переходах. Таким образом, в способе исключаются операции механической обработки, а это сокращает технологический цикл и даже снижает трудоемкость изделия. Так как все перечисленные операции выполняются с применением агрессивных кислотных и щелочных сред, был использован наиболее стойкий (особенно в щелочной среде) негативный фоторезист ФН-11С. Сквозное отверстие в полиимиде в результате травления увеличивается на размер толщины пленки полиимида (0,025 мм), а минимальный диаметр перехода зарастает до 0,01-0,015 мм. В результате формируется надежный межслойный переход. При формировании прецизионного микрорельефа более целесообразно применять позитивный фоторезист ФП-051К, как имеющий повышенную фоточувствительность, для достижения высокой прецизионности элементов. При этом за счет большей вязкости и толщины позитивный фоторезист надежно защищает сформированные межслойные переходы при травлении меди проводников. При формировании микрорельефа с малой шириной проводников следует предусматривать, чтобы каналы травления имели однородную ширину.The creation of interlayer transitions is the most time-consuming in terms of the number and nature of technological operations. The stage includes double-sided photo printing with localization of junctions, etching of copper in junctions with a minimum diameter of 0.05 mm, etching of through holes in a polyimide (thickness of 0.025 mm) and selective galvanic build-up of copper in interlayer junctions. Thus, the method excludes machining operations, and this reduces the technological cycle and even reduces the complexity of the product. Since all of the above operations are performed using aggressive acidic and alkaline media, the most stable (especially in alkaline) negative photoresist FN-11C was used. The through hole in the polyimide as a result of etching increases by the size of the polyimide film thickness (0.025 mm), and the minimum diameter of the transition grows to 0.01-0.015 mm. As a result, a reliable interlayer transition is formed. When forming a precision microrelief, it is more advisable to use a positive photoresist FP-051K, as having an increased photosensitivity, to achieve high precision elements. At the same time, due to the greater viscosity and thickness, the positive photoresist reliably protects the formed interlayer transitions during etching of copper conductors. When forming a microrelief with a small width of conductors, it should be provided that the etching channels have a uniform width.

Способ осуществляется следующим образом. На предварительно окисленную кремниевую монокристаллическую пластину проводят осаждение никелевого или кобальтового покрытия. На металлорезестивное покрытие наносят электропроводящее покрытие. Потом методом фотолитографии формируют рисунок электронной схемы. После чего полученную электронную схему покрывают тонким слоем полимера.The method is as follows. A nickel or cobalt coating is deposited onto a pre-oxidized silicon single crystal wafer. An electrically conductive coating is applied to the metal resist coating. Then, using a photolithography method, an electronic circuit pattern is formed. Then the resulting electronic circuit is coated with a thin layer of polymer.

Кремниевую пластину с электронной схемой и полимерной пленкой помещают в раствор плавиковой кислоты - удаляют пленку двуокиси кремния. Происходит отслоение кремниевой пластины и образование гибкой печатной платы с электронной схемой на полимерной пленке.A silicon wafer with an electronic circuit and a polymer film is placed in a hydrofluoric acid solution - a silicon dioxide film is removed. The silicon wafer is peeling off and a flexible printed circuit board with an electronic circuit on a polymer film is formed.

Таким образом, изготовление и применение в готовых изделиях гибких микропечатных плат подтверждают продуктивность применения микроэлектронных технологий для производства гибких микропечатных полиимидных плат.Thus, the manufacture and use of flexible micro-printed circuit boards in finished products confirms the productivity of using microelectronic technologies for the production of flexible micro-printed polyimide boards.

Экспериментальными результатами подтверждена возможность применения на всех технологических этапах интегральных способов обработки, создание высокопрецизионных микропечатных плат, получение высокоплотного монтажа при ширине электропроводящих дорожек менее 50 мкм, сокращение технологического цикла и снижение общей трудоемкости изготовления плат. Возможно формировать, таким образом, электронные схемы на полимерной пленке площадью до 700 кв. см.The experimental results confirmed the possibility of using integrated processing methods at all technological stages, creating high-precision micro-printed circuit boards, obtaining high-density mounting with a width of electrically conductive tracks of less than 50 microns, reducing the technological cycle and reducing the overall laboriousness of circuit boards manufacturing. Thus, it is possible to form electronic circuits on a polymer film with an area of up to 700 square meters. cm.

Источники информацииInformation sources

1. Федулова А А., Котова Е.А., Явич Э.Р. Многослойные печатные платы. М.: Сов. Радио, 1977. С. 248.1. Fedulova A. A., Kotova E. A., Yavich E. R. Multilayer printed circuit boards. M .: Sov. Radio, 1977.S. 248.

2. Патент РФ №2231939.2. RF patent No. 2231939.

3. Патент РФ №2277764 (прототип).3. RF patent No. 2277764 (prototype).

Claims (1)

Способ изготовления гибкой микропечатной платы, состоящий из последовательного нанесения на пластину термораспадом металлорезестивного - никелевого или кобальтового покрытия и электропроводящего - медного или молибденового, получения путем фотолитографии рисунка электропроводящей схемы с последующим покрытием полимерной пленкой и отделением полученной гибкой микропечатной платы от пластины, отличающийся тем, что в качестве пластины используется тонкая 20-100 мкм пластина монокристаллического кремния диаметром 200-300 мм, <100> ориентации, предварительно окисленная, с толщиной окисла 1-2 мкм, после нанесения покрытий проводится фотолитография, после покрывается слоем полимера, затем растворяют пленку двуокиси кремния с последующим отслоением кремниевой пластины и последующим отделением полимерной пленки с электропроводящей схемой и металлорезестивным покрытием. A method of manufacturing a flexible micro-printed circuit board, consisting of sequentially applying a metal-resisting nickel or cobalt coating and an electrically conductive copper or molybdenum coating to the plate by thermal photolithography, producing, by photolithography, a drawing of an electrically conductive circuit followed by coating with a polymer film and separating the resulting flexible micro-printed circuit board from the plate, characterized in that as a plate, a thin 20-100 μm single-crystal silicon plate with a diameter of 200-300 mm, <100> orientation is used and, pre-oxidized, with an oxide thickness of 1-2 μm, photolithography is carried out after coating, then it is coated with a polymer layer, then the silicon dioxide film is dissolved, followed by peeling of the silicon wafer and subsequent separation of the polymer film with an electrically conductive circuit and a metal resistive coating.
RU2014119507/07A 2014-05-15 2014-05-15 Method of making flexible micro-printed circuit boards RU2556697C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014119507/07A RU2556697C1 (en) 2014-05-15 2014-05-15 Method of making flexible micro-printed circuit boards

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014119507/07A RU2556697C1 (en) 2014-05-15 2014-05-15 Method of making flexible micro-printed circuit boards

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2556697C1 true RU2556697C1 (en) 2015-07-20

Family

ID=53611515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014119507/07A RU2556697C1 (en) 2014-05-15 2014-05-15 Method of making flexible micro-printed circuit boards

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2556697C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712925C1 (en) * 2016-07-18 2020-02-03 Верили Лайф Сайенсиз ЭлЭлСи Method of manufacturing flexible electronic circuits having conformal material coatings

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2049365C1 (en) * 1990-02-14 1995-11-27 Эли Лилли Энд Компани Thin-film electrical component and its manufacturing process
EP0600925B1 (en) * 1991-08-27 1997-01-15 JOHNSON &amp; JOHNSTON ASSOCIATES, INC. Component of printed circuit boards
RU2231939C1 (en) * 2002-11-11 2004-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-производственное предприятие "Полет" Printed-circuit board manufacturing process
RU2277764C1 (en) * 2004-11-15 2006-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" Method of making flexible printer circuit boards
EP0804061B1 (en) * 1995-11-10 2009-05-13 Ibiden Co, Ltd. Multilayered printed wiring board and its manufacture

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2049365C1 (en) * 1990-02-14 1995-11-27 Эли Лилли Энд Компани Thin-film electrical component and its manufacturing process
EP0600925B1 (en) * 1991-08-27 1997-01-15 JOHNSON &amp; JOHNSTON ASSOCIATES, INC. Component of printed circuit boards
EP0804061B1 (en) * 1995-11-10 2009-05-13 Ibiden Co, Ltd. Multilayered printed wiring board and its manufacture
RU2231939C1 (en) * 2002-11-11 2004-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-производственное предприятие "Полет" Printed-circuit board manufacturing process
RU2277764C1 (en) * 2004-11-15 2006-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" Method of making flexible printer circuit boards

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712925C1 (en) * 2016-07-18 2020-02-03 Верили Лайф Сайенсиз ЭлЭлСи Method of manufacturing flexible electronic circuits having conformal material coatings
US10595417B2 (en) 2016-07-18 2020-03-17 Verily Life Sciences Llc Method of manufacturing flexible electronic circuits having conformal material coatings

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100688826B1 (en) Manufacturing method of rigid flexible printed circuit board
CN109041425B (en) Method for manufacturing COF double-sided flexible substrate fine circuit and product thereof
KR20070106669A (en) Circuit board and the method of its fabrication
RU2556697C1 (en) Method of making flexible micro-printed circuit boards
TWI232711B (en) Method for the manufacture of printed circuit boards with integral plated resistors
US20100140100A1 (en) Manufacturing method of printed circuit board
CN103917052B (en) A kind of method of use laser direct structuring technique processing circuit board
KR100602912B1 (en) Method for manufacturing conductive pattern
RU2520568C1 (en) Method of manufacturing flexible microprinted board
CN113163626A (en) Manufacturing method of ultrathin printed circuit board
US10785878B2 (en) Circuit board and method of forming same
CN111279804B (en) Method for manufacturing printed circuit board and laminated structure
KR20140103057A (en) Method for manufacturing ceramic device having fine line pattern, and ceramic device having fine line pattern
RU2539583C2 (en) Manufacturing method of two-sided flexible printed board
TW202335066A (en) Full-board copper plating subtraction process for circuit substrates using ultra-thin photoresist
US20130251892A1 (en) Method of forming a wiring pattern
KR100606882B1 (en) Method of manufacturing a semiconductor carrier film
CN114828453A (en) Precise depth-control surface layer embedded precise circuit packaging support plate and processing technology thereof
RU2593267C2 (en) Method for creating ltcc boards topology
KR20000063830A (en) Copper circuit wiring formation method of a flexible printed circuit board using a photosensitive film.
JP5537476B2 (en) Method for producing conductive pattern
CN113873771A (en) Manufacturing process suitable for ultra-fine FPC (flexible printed circuit) circuit
TWI406613B (en) Line formation method
TWI294758B (en) Method for manufacturing flexible printed circuits
CN114269076A (en) Etching method for two-step pattern of thick-coated copper ceramic substrate