RU2739750C1 - Method of producing micron electrically conducting tracks on anodised aluminium substrates - Google Patents
Method of producing micron electrically conducting tracks on anodised aluminium substrates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2739750C1 RU2739750C1 RU2019141685A RU2019141685A RU2739750C1 RU 2739750 C1 RU2739750 C1 RU 2739750C1 RU 2019141685 A RU2019141685 A RU 2019141685A RU 2019141685 A RU2019141685 A RU 2019141685A RU 2739750 C1 RU2739750 C1 RU 2739750C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- electrolyte
- copper
- acryloylpiperazin
- substrate
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/32—Anodisation of semiconducting materials
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области электроники и предназначено для использования в производстве коммутационных плат и электронных, оптоэлектронных, оптических приборов на их основе при формировании электропроводящих дорожек на поверхности подложки анодированного алюминия (АОА).The present invention relates to the field of electronics and is intended for use in the production of switching boards and electronic, optoelectronic, optical devices based on them when forming electrically conductive tracks on the surface of anodized aluminum (AOA) substrate.
В связи с развитием силовой микроэлектроники интерес представляет формирование электропроводящих структур на диэлектрических подложках, обладающих высокой теплопроводностью для обеспечения эффективного теплоотвода. Отведение выделяемой тепловой мощности актуально при эксплуатации матриц светодиодов, или микроэлектронных компонентов СВЧ-техники на коммутационных платах [1,2].In connection with the development of power microelectronics, it is of interest to form electrically conductive structures on dielectric substrates with high thermal conductivity to ensure efficient heat removal. The removal of the released thermal power is important when operating LED matrices, or microelectronic components of microwave technology on commutation boards [1,2].
Задачей изобретения является создание технологичного способа получения микронных электропроводящих дорожек на подложках анодированного алюминия.The objective of the invention is to create a technological method for producing micron electrically conductive tracks on anodized aluminum substrates.
Перспективным является применение в качестве подложки анодированного алюминия в связи с его высокой теплопроводностью [1-5].The use of anodized aluminum as a substrate is promising due to its high thermal conductivity [1-5].
Получение структур на поверхности анодированного алюминия проводят посредством процессов локального анодного окисления или металлизации [1-3,6]. Вследствие своей относительной простоты и возможности формировать большие толщины, интерес представляет получение электропроводящих структур электрохимическим методом в кислых электролитах. Obtaining structures on the surface of anodized aluminum is carried out through the processes of local anodic oxidation or metallization [1-3,6]. Due to its relative simplicity and the ability to form large thicknesses, it is of interest to obtain electrically conductive structures by the electrochemical method in acidic electrolytes.
Получение металлизированных проводящих структур на анодированном алюминии реализовано в процессах ALOX™ (MCL Micro Components L.T.D, Израиль) [1], с минимальным размером проводящего элемента 150 мкм, где проводящие структуры формируется электрохимическим методом, но с предварительным формированием медного подслоя вакуумным напылением, и в процессе Anotherm [2] (Optek, Беларусь), где минимальный размер проводящего элемента составляет 25 мкм, где в качестве проводящих структур применяется алюминий, сохраненный посредством сквозного селективного анодирования.The production of metallized conducting structures on anodized aluminum is realized in the ALOX ™ processes (MCL Micro Components LTD, Israel) [1], with a minimum size of a conducting element of 150 μm, where the conducting structures are formed by an electrochemical method, but with the preliminary formation of a copper sublayer by vacuum deposition, and in Anotherm process [2] (Optek, Belarus), where the minimum size of a conductive element is 25 µm, where aluminum is used as conductive structures, preserved by through selective anodization.
Прототипом предлагаемого способа является метод получения токопроводящих дорожек, заключающийся в формировании сплошных слоев металлизации на непроводящих подложках методом магнетронного напыления толщиной не более 1 мкм, с последующим гальваническим наращиванием металлического слоя до толщины 20 мкм или выше [RU2494492C1 Способ создания токопроводящих дорожек]. Часто такой подход требует предварительного нанесения тонкого (порядка 0.05 мкм) адгезионного подслоя методом вакуумного напыления. Селективность формирования токопроводящих структур обеспечивает применение масок на основе фоторезистов или металлических напыленных слоев, участки которых удаляются методом лазерной абляции. Подобные подходы к получению электропроводящих рисунков на различных подложках широко применяется для решения различных задач в областях микроэлектроники, оптики и оптоэлектроники [RU2436183C1 Способ металлизации элементов изделий электронной техники; RU2516008C2 Способ изготовления электропроводящей поверхности на полимерном рулонном материале, US4651417 Method for forming printed circuit board; RU123520U1 Коммутационная плата].The prototype of the proposed method is a method for producing conductive tracks, which consists in the formation of continuous metallization layers on non-conductive substrates by magnetron sputtering with a thickness of no more than 1 micron, followed by galvanic build-up of a metal layer to a thickness of 20 microns or higher [RU2494492C1 Method of creating conductive tracks]. Often this approach requires preliminary deposition of a thin (about 0.05 μm) adhesive sublayer by vacuum deposition. The selectivity of the formation of conductive structures is ensured by the use of masks based on photoresists or metal deposited layers, sections of which are removed by laser ablation. Similar approaches to obtaining electrically conductive patterns on various substrates are widely used to solve various problems in the fields of microelectronics, optics and optoelectronics [RU2436183C1 Method of metallization of elements of electronic products; RU2516008C2 Method for forming a printed circuit board; US4651417 Method for forming a printed circuit board; RU123520U1 Commutation board].
Тем не менее, несмотря на распространенность указанного метода, он имеет ряд недостатков. Посредством магнетронного вакуумного напыления металлических пленок формирование металлических слоев толщиной более 1 мкм крайне затруднено, при этом даже процесс нанесения пленок меньших толщин требует большого количества временных затрат. Этот метод требует специального оборудования, причем использование операций напыления адгезионного и токопроводящего слоя, увеличивает производственный цикл компонентов на несколько операций, не считая необходимости проведения гальванического наращивания слоя. Задача прямой электрохимической металлизации дорожек с разрешением не менее 10 мкм на диэлектрические подложки имеет ряд технологических трудностей. Одной из них является неравномерный рост металлических пленок обусловленный дефектностью поверхности анодированного алюминия, представляющую собой диэлектрическую сотовую структуру с более высокой неоднородностью проводимости, чем исходная алюминиевая поверхность. Таким образом, в ходе гальванического осаждения металла возникают локальные центры роста металлической пленки с меньшим и большим электрическим сопротивлением, что в итоге приводит к образованию не равномерной металлизированной структуры. Особенно это проявляется на размерах менее 20 мкм.Nevertheless, despite the prevalence of this method, it has several disadvantages. By means of magnetron vacuum deposition of metal films, the formation of metal layers with a thickness of more than 1 μm is extremely difficult, and even the process of deposition of films of smaller thicknesses requires a lot of time. This method requires special equipment, and the use of the operations of spraying an adhesive and conductive layer increases the production cycle of components by several operations, not counting the need for electroplating the layer. The problem of direct electrochemical metallization of tracks with a resolution of at least 10 μm on dielectric substrates has a number of technological difficulties. One of them is the uneven growth of metal films caused by the defectiveness of the surface of anodized aluminum, which is a dielectric honeycomb structure with a higher inhomogeneity of conductivity than the original aluminum surface. Thus, in the course of the galvanic deposition of a metal, local growth centers of a metal film with a lower and higher electrical resistance appear, which ultimately leads to the formation of an uneven metallized structure. This is especially evident at sizes less than 20 microns.
Настоящий способ демонстрирует возможность проведения электрохимического осаждения меди напрямую на диэлектрическую подложку анодированного алюминия с разрешением проводящих структур порядка 8-10 мкм.The present method demonstrates the possibility of conducting electrochemical deposition of copper directly onto an anodized aluminum dielectric substrate with a resolution of conducting structures of the order of 8-10 μm.
Селективность электрохимического профилирования поверхностей обеспечивается применением фоторезистов. Маскирующие свойства фоторезистов при этом проявляются в жестких условиях жидкостного химического и электрохимического травления в кислотах и щелочах, а также при воздействиях высоких 100-150°С температур. Устойчивость фоторезистов к обработкам в агрессивных средах является критическим фактором для их использования в электрохимических процессах.The selectivity of electrochemical surface profiling is ensured by the use of photoresists. In this case, the masking properties of photoresists are manifested in the harsh conditions of liquid chemical and electrochemical etching in acids and alkalis, as well as when exposed to high temperatures of 100-150 ° C. The resistance of photoresists to treatments in aggressive environments is a critical factor for their use in electrochemical processes.
Одним из перспективных классов органических соединений, обладающих фоторезистивными свойствами, являются халконы [7].One of the promising classes of organic compounds with photoresist properties are chalcones [7].
В предлагаемом способе в качестве фоторезистов использованы синтезированные полифторированные халконы [8,9]. Известно, что фторированные соединения обладают рядом практически полезных свойств по сравнению с нефторированными соединениями. В частности, наличие в структуре халкона атомов фтора изменяет характер межмолекулярных взаимодействий в конденсированном состоянии. Например, можно ожидать увеличение гидрофобности покрытий на основе полифторированных халконов, уменьшения взаимодействия между халконом и звеньями полимерной цепи при введении фторированных халконов в полимерную матрицу, увеличения растворимости халконов в неполярных средах, образования в конденсированной фазе супрамолекулярных структур за счет стэкинг-взаимодействия фторированных халконов.In the proposed method, synthesized polyfluorinated chalcones are used as photoresists [8,9]. It is known that fluorinated compounds have a number of practically useful properties in comparison with non-fluorinated compounds. In particular, the presence of fluorine atoms in the chalcone structure changes the character of intermolecular interactions in the condensed state. For example, one can expect an increase in the hydrophobicity of coatings based on polyfluorinated chalcones, a decrease in the interaction between the chalcone and the units of the polymer chain when fluorinated chalcones are introduced into the polymer matrix, an increase in the solubility of chalcones in non-polar media, and the formation of supramolecular structures in the condensed phase due to the stacking interaction of fluorinated chalcones.
Данные особенности призваны усилить стойкость фоторезистов к различным вариантам травления. Исследование возможности получения электропроводящих структур на подложках анодированного алюминия электрохимическим методом при использовании полифторированных халконов в качестве основы фоторезистивных материалов ранее не проводилось.These features are intended to enhance the resistance of photoresists to various types of etching. The study of the possibility of obtaining electrically conductive structures on anodized aluminum substrates by the electrochemical method using polyfluorinated chalcones as a basis for photoresist materials has not been previously performed.
Полимеры на основе полифторхалконов обладают важными для практического применения свойствами, такими как светочувствительность в области 300-365 нм, хорошая растворимость в органических растворителях, склонность к образованию пленок, хорошая устойчивость к растворителям и термостабильность. В [8] проведен синтез полифторхалконов, в частности содержащий три акриламидных заместителя 3-(4-(4-акрилоилпиперазин-1-ил)-2,3,5,6-тетрафторфенил)-1-(2,4-бис(4-акрилоилпиперазин-1-ил)-2,5,6-трифторфенил)-проп-2-ен-1-он (ТАФХ - триакриламид-фторхалкон), структурная формула которого приведена на рис.1.Polymers based on polyfluorochalcones have properties that are important for practical application, such as photosensitivity in the region of 300-365 nm, good solubility in organic solvents, tendency to form films, good solvent resistance and thermal stability. In [8], the synthesis of polyfluorochalcones was carried out, in particular, containing three acrylamide substituents 3- (4- (4-acryloylpiperazin-1-yl) -2,3,5,6-tetrafluorophenyl) -1- (2,4-bis (4 -acryloylpiperazin-1-yl) -2,5,6-trifluorophenyl) -prop-2-en-1-one (TAFQ - triacrylamide-fluorochalcone), the structural formula of which is shown in Fig. 1.
Авторами была показана возможность записи в микронных слоях данного соединения высокоэффективных рельефно-фазовых решеток [10], также были исследованы маскирующие свойства данных соединений в условиях жидкостного химического, сухого реактивного ионного травления и при термическом воздействии. Было показано, что полифторхалконы в сравнении с коммерчески выпускаемыми фоторезистами SU-8 и AZ4562 обладают большей стойкостью к агрессивным видам обработок [11].The authors showed the possibility of recording high-performance relief-phase gratings in micron layers of this compound [10], and also studied the masking properties of these compounds under conditions of liquid chemical, dry reactive ion etching and under thermal exposure. It was shown that polyfluorochalcones, in comparison with commercially available photoresists SU-8 and AZ4562, are more resistant to aggressive types of treatments [11].
В работе [12] было проведено сравнительное исследование фоторезистных композиций на основе полифторхалконов с коммерческими негативным резистом SU-8 и позитивным резистом AZ4562. Результаты показали, что полифторхалконы обладают маскирующими свойствами, сопоставимыми, а по ряду параметров превосходящими SU-8. При этом, было показано, что позитивный фоторезист AZ4562 обладает крайне низкими маскирующими свойствами, поэтому не может быть использован в электрохимических процессах. Исследование возможности получения таких структур с использованием коммерческого фоторезиста SU-8 3005 показало, что воспроизводимо, возможно получить структуры на поверхности анодированного алюминия разрешением не выше 40 мкм, что недостаточно для ряда применений, например в качестве электродов для планарных волноводов.In [12], a comparative study of photoresist compositions based on polyfluorochalcones with commercial negative SU-8 resist and positive AZ4562 resist was carried out. The results showed that polyfluorochalcones have masking properties comparable to, and superior in a number of parameters, SU-8. At the same time, it was shown that the positive photoresist AZ4562 has extremely low masking properties, therefore it cannot be used in electrochemical processes. The study of the possibility of obtaining such structures using the commercial photoresist SU-8 3005 showed that it is reproducible, it is possible to obtain structures on the surface of anodized aluminum with a resolution of no higher than 40 μm, which is insufficient for a number of applications, for example, as electrodes for planar waveguides.
Следует подчеркнуть, что есть значительное отличие по разрешающей способности для процесса электрохимического формирования проводящего рисунка на пористой поверхности анодированного алюминия через фоторезистивную маску и известного литографического процесса травления через фоторезистивную маску проводящего слоя, уже осажденного на полированную поверхность кремниевой очищенной подложки. Технология травления на кремнии при действии на фоторезист ближнего УФ света позволяет получить разрешение проводящей структуры на уровне 1 мкм. Однако, например, для получения высокоплотных СВЧ печатных плат достаточно получать ширину проводниковых дорожек на уровне 20 мкм [13].It should be emphasized that there is a significant difference in resolution for the process of electrochemical formation of a conductive pattern on a porous surface of anodized aluminum through a photoresist mask and the well-known lithographic process of etching through a photoresist mask of a conductive layer already deposited on the polished surface of a cleaned silicon substrate. The technology of etching on silicon when exposed to near-UV light on the photoresist makes it possible to obtain a resolution of the conducting structure at the level of 1 μm. However, for example, to obtain high-density microwave printed circuit boards, it is sufficient to obtain the width of the conductor tracks at the level of 20 microns [13].
Как было упомянуто выше, для процесса получения проводящего рисунка на анодированном алюминии, например, в процессе Anotherm разрешение ограничивается на уровне 25 мкм [2,3]. Поэтому при исследовании маскирующих свойств фоторезиста на анодированном алюминии использовали фотошаблон в виде решетки с переменным шагом с расстоянием между дорожками от 1000 до 8 мкм.As mentioned above, for the process of obtaining a conductive pattern on anodized aluminum, for example, in the Anotherm process, the resolution is limited to 25 µm [2,3]. Therefore, in studying the masking properties of the photoresist on anodized aluminum, we used a photomask in the form of a grating with a variable pitch with a distance between tracks from 1000 to 8 μm.
Технический результат - более эффективный отвод тепла от выделяющих тепловую энергию компонентов за счет более высокой теплопроводности подложек алюминия и его оксида, относительно широко используемых подложек стеклотекстолита, кремния. Использование исключительно электрохимических методов получения электропроводящих дорожек значительно упрощает и удешевляет технологический процесс. Для достижения указанного технического результата предлагаются следующие способы обработки алюминия и формирования электропроводящих дорожек:The technical result is a more efficient heat removal from the components emitting thermal energy due to the higher thermal conductivity of the substrates of aluminum and its oxide, relatively widely used substrates of fiberglass, silicon. The use of exclusively electrochemical methods for producing electrically conductive tracks greatly simplifies and reduces the cost of the technological process. To achieve this technical result, the following methods of processing aluminum and forming electrically conductive tracks are proposed:
1. В качестве исходной подложки использовали офсетный алюминий, предварительно очищенный от жировых остатков в таких растворителях как ацетон, хлороформ, изопропанол, толуол, ксилол, этанол, диметилсульфоксид, диметилформамид, метилен хлористый, этил левулинат, моноэтиловый эфир этиленгликоля, пропилен карбонат, циклогексанон, циклопентанон, бутанол, этилацетат, метилен хлористый, гексан, бензол, метанол и т.д. После этого с поверхности алюминиевой подложки удаляются остатки окиси алюминия в щелочных средах, таких как гидроксид натрия, калия, кальция, аммония, либо в кислотных средах, таких как ортофосфорная, азотная, уксусная, плавиковая, серная кислоты, хлорид меди, железа, персульфат аммония и т.д. Далее подложки промываются дистиллированной водой и высушиваются до удаления остатков растворителей путем нагрева. Допускается использование методов предварительного полирования подложки электрохимическим, химическим, механическим, ультразвуковым, лазерным, электролитно-плазменным или иными методами полирования.1. As an initial substrate, we used offset aluminum, previously purified from fatty residues in such solvents as acetone, chloroform, isopropanol, toluene, xylene, ethanol, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, methylene chloride, ethyl levulinate, ethylene glycol monoethyl ether, carbonlohexane cyclopentanone, butanol, ethyl acetate, methylene chloride, hexane, benzene, methanol, etc. After that, alumina residues are removed from the surface of the aluminum substrate in alkaline media, such as sodium, potassium, calcium, ammonium hydroxide, or in acidic media, such as orthophosphoric, nitric, acetic, hydrofluoric, sulfuric acid, copper, iron chloride, ammonium persulfate etc. Then the substrates are washed with distilled water and dried until the residual solvents are removed by heating. It is allowed to use methods of preliminary polishing of the substrate by electrochemical, chemical, mechanical, ultrasonic, laser, electrolytic-plasma or other polishing methods.
2. Анодирование алюминиевых пластин проводится в режиме постоянного тока в кислых электролитах на основе серной, ортофосфорной, азотной, плавиковой, хромовой, щавелевой, сульфосалициловой кислот или их смесей. Далее подложки промываются дистиллированной водой и высушиваются до удаления остатков растворителей путем нагрева. Время анодирования определяется формированием толщины анодного слоя, препятствующего проводимости между противоположными сторонами алюминиевой пластины.2. Anodizing of aluminum plates is carried out in direct current mode in acidic electrolytes based on sulfuric, orthophosphoric, nitric, hydrofluoric, chromic, oxalic, sulfosalicylic acids or their mixtures. Then the substrates are washed with distilled water and dried until the residual solvents are removed by heating. The anodizing time is determined by the formation of the thickness of the anode layer, which prevents conduction between opposite sides of the aluminum plate.
3. На полученный анодированный алюминий наносится слой фоторезиста, в котором формируется структура литографическим методом. Методика формирования рельефных фоторезистных структур используется в соответствии с рекомендациями производителя фоторезиста [Microchem Corp. 2018. [электронный ресурс] URL: www.microchem.com/pdf/SU-8%203000%20Data%20Sheet.pdf].3. A layer of photoresist is applied to the obtained anodized aluminum, in which the structure is formed by the lithographic method. The technique of forming relief photoresist structures is used in accordance with the recommendations of the photoresist manufacturer [Microchem Corp. 2018. [electronic resource] URL: www.microchem.com/pdf/SU-8%203000%20Data%20Sheet.pdf].
4. Полученные образцы подвергаются электрохимическому осаждению сначала при переменном токе, затем при постоянном токе в кислых электролитах на основе сульфата меди, никеля, серебра, золота, хлорида меди, цинка хлористого, хромового ангидрида, аммония хлористого, калия хлористого, серебра хлористого, а также борной, ортофосфорной, плавиковой, азотной, уксусной, серной, хромовой, щавелевой, сульфосалициловой кислот либо их смесей. Время осаждения в постоянном токе определяется формированием электропроводящих дорожек без непокрытых участков в соответствии с их целевыми геометрическими размерами.4. The samples obtained are subjected to electrochemical deposition, first at alternating current, then at direct current in acidic electrolytes based on copper sulfate, nickel, silver, gold, copper chloride, zinc chloride, chromic anhydride, ammonium chloride, potassium chloride, silver chloride, and boric, orthophosphoric, hydrofluoric, nitric, acetic, sulfuric, chromic, oxalic, sulfosalicylic acids or mixtures thereof. The DC deposition time is determined by the formation of electrically conductive paths without uncovered areas in accordance with their target geometric dimensions.
Применение данного способа подтверждается следующими примерами:The application of this method is confirmed by the following examples:
Пример 1. Синтез 3-[4-(4-акрилоилпиперазин-1-ил)-2,3,5,6-тетрафторфенил]-1-[2,4-бис(4-акрилоил-пиперазин-1-ил)-3,5,6-трифторфенил]проп-2-ен-1-онаExample 1. Synthesis of 3- [4- (4-acryloylpiperazin-1-yl) -2,3,5,6-tetrafluorophenyl] -1- [2,4-bis (4-acryloyl-piperazin-1-yl) - 3,5,6-trifluorophenyl] prop-2-en-1-one
Синтез 3-[4-(4-акрилоилпиперазин-1-ил)-2,3,5,6-тетрафторфенил]-1-[2,4-бис(4-акрилоил-пиперазин-1-ил)-3,5,6-трифторфенил]проп-2-ен-1-она (1) осуществляли в две стадии, исходя из декафторхалкона (2) представлен на рис.2.Synthesis of 3- [4- (4-acryloylpiperazin-1-yl) -2,3,5,6-tetrafluorophenyl] -1- [2,4-bis (4-acryloyl-piperazin-1-yl) -3.5 , 6-trifluorophenyl] prop-2-en-1-one (1) was carried out in two stages, starting from decafluorochalcone (2) is shown in Fig. 2.
Стадия 1. Кипячение декафторхалкона (2) с десятикратным мольным избытком пиперазина в этаноле с образованием трис(пиперазино)замещенного халкона (3). Халкон (3) использовали в следующей стадии без предварительной очистки.
Стадия 2. Ацилирование халкона (3) хлористым акрилоилом в дихлорметане в присутствии прокаленного карбоната калия.
Пример 2. Способ формирования электропроводящих структур на поверхности алюминия с естественным окислом, при использовании ТАФХ в качестве фоторезиста.Example 2. A method of forming electrically conductive structures on the surface of aluminum with a natural oxide, using TAPC as a photoresist.
1. В качестве исходной подложки использовали офсетный алюминий толщиной 0.3 мм. Алюминиевые подложки перед использованием очищали в ацетоне для удаления возможных жировых остатков, далее щелочным раствором гидроксида натрия или калия для удаления остатков окиси алюминия и промывали дистиллированной водой, после чего высушивали при температуре 300 °С.1. An offset aluminum 0.3 mm thick was used as the initial substrate. Before use, aluminum substrates were cleaned in acetone to remove possible fatty residues, then with an alkaline solution of sodium or potassium hydroxide to remove alumina residues, and washed with distilled water, and then dried at 300 ° C.
2. На полученный анодированный алюминий наносится фоторезист триакриламидного полифторхалкона ТАФХ 3-(4-(4-акрилоилпиперазин-1-ил)-2,3,5,6-тетрафторфенил)-1-(2,4-бис(4-акрилоилпиперазин-1-ил)-2,5,6-трифторфенил)-проп-2-ен-1-он из раствора циклопентанона концентрацией С=0.267 - 0.89 моль/л методом центрифугирования при 800-1000 об/мин, высушивается до удаления растворителя, затем нагревается до Т=55 °С 1 ч. Далее формируется фоторезистная маска методом контактной фотолитографии через фотошаблон с требуемой топологией рисунка с разрешением порядка 10 мкм, производится экспонирование источником УФ-излучения. В рамках данного эксперимента экспонирование производилось лампой ДРТ-400, время экспонирования составило 60 мин при толщине резиста 2 мкм. Проэкспонированный слой проявляется в растворителе 1-метокси-2-пропанол ацетата в течение 3-5 мин до образования контрастной рельефной структуры, далее образец промывается дистиллированной водой и производится отжиг при 250-300 °С 1 ч. для термического закрепления.2. A photoresist of triacrylamide polyfluorochalcone TAFKh 3- (4- (4-acryloylpiperazin-1-yl) -2,3,5,6-tetrafluorophenyl) -1- (2,4-bis (4-acryloylpiperazine) is applied to the obtained anodized aluminum. 1-yl) -2,5,6-trifluorophenyl) -prop-2-en-1-one from a solution of cyclopentanone with a concentration of C = 0.267 - 0.89 mol / L by centrifugation at 800-1000 rpm, dried to remove the solvent, then it is heated to T = 55 ° С for 1 hour. Then a photoresist mask is formed by the contact photolithography method through a photomask with the required pattern topology with a resolution of about 10 microns, exposure is performed with a UV source. In the framework of this experiment, exposure was carried out with a DRT-400 lamp; the exposure time was 60 min with a resist thickness of 2 μm. The exposed layer is developed in a solvent of 1-methoxy-2-propanol acetate for 3-5 min until a contrasting relief structure is formed, then the sample is washed with distilled water and annealed at 250-300 ° C for 1 h for thermal fixing.
3. Образцы подвергаются электрохимическому осаждению при постоянном токе в электролите CuSO4 (200 ÷ 250 г/л) + H2SO4 (50 ÷ 70 г/л) + HF (10 ÷ 15 г/л) на протяжении 2-4 мин при I=0.4 ÷ 0.9 А, U=3 ÷ 4В. После металлизации образец промывали в проточной воде и высушивали до удаления воды при 100 °С.3. Samples are subjected to electrochemical deposition at a constant current in the electrolyte CuSO 4 (200 ÷ 250 g / l) + H 2 SO 4 (50 ÷ 70 g / l) + HF (10 ÷ 15 g / l) for 2-4 minutes at I = 0.4 ÷ 0.9 A, U = 3 ÷ 4V. After metallization, the sample was washed in running water and dried to remove water at 100 ° C.
Снимки микроструктур на фоторезисте ТАФХ, полученные на электронном микроскопе для различных расстояний между проводящими дорожками приведены на Рис.3. Темные участки здесь представляют собой полимер, светлые - электрохимически осажденная медьImages of microstructures on the TAFKh photoresist, obtained with an electron microscope for various distances between the conducting paths, are shown in Fig. 3. The dark areas here represent the polymer, the light areas represent electrochemically deposited copper.
Снимки микроструктур при увеличении х800 на фоторезисте ТАФХ, полученные на электронном микроскопе для различных расстояний между проводящими дорожками представлены на Рис.4. Темные участки здесь представляют собой полимер, светлые - электрохимически осажденная медь. Видно образование мостиков между дорожками.Images of microstructures at a magnification of x800 on a TAFKh photoresist, obtained with an electron microscope for various distances between the conductive tracks, are shown in Fig. 4. The dark areas here represent polymer, the light areas represent electrochemically deposited copper. The formation of bridges between the tracks is visible.
Исходя из снимков видно, что на металлизированных дорожках присутствуют мелкие лакуны - непокрытые медью участки подложки. Причиной этому может служить дефектность алюминия или наличие микрочастиц на поверхности подложки, остающиеся на этапах обработки пластин. При этом можно заметить, что на дорожках с разрешением порядка 20-15 мкм медная проводящая пленка неразрывна вдоль дорожки, что практически позволяет проводить ток. При увеличении разрешения (уменьшении ширины дорожки) лакуны начинают препятствовать протеканию тока, так как возникают разрывы проводящей структуры. Based on the photographs, it can be seen that there are small gaps on the metallized tracks - areas of the substrate not covered with copper. The reason for this may be the defectiveness of aluminum or the presence of microparticles on the surface of the substrate, remaining at the stages of processing the plates. It can be noted that on tracks with a resolution of the order of 20-15 microns, the copper conductive film is continuous along the track, which practically allows the current to be conducted. With increasing resolution (decreasing the track width), the gaps begin to impede the flow of current, since breaks in the conducting structure appear.
Пример 3. Способ формирования электропроводящих структур на поверхности электрохимически полированного алюминия с естественным окислом, при использовании ТАФХ в качестве фоторезистаExample 3. A method of forming electrically conductive structures on the surface of electrochemically polished aluminum with a natural oxide, using TAPC as a photoresist
1. В качестве исходной подложки использовали офсетный алюминий толщиной 0.3 мм. Алюминиевые подложки перед использованием очищали в ацетоне для удаления возможных жировых остатков, далее щелочным раствором гидроксида натрия или калия для удаления остатков окиси алюминия и промывали дистиллированной водой, после чего высушивали при температуре 300 °С. Далее подготовленный алюминий электрохимически полируется в режиме I = 20 А, U=12 В, Тэлектролита=65 ÷ 80 °С, t=3 ÷ 10 мин в электролите H3PO4 (720 г/л), H2SO4 (480 г/л), CrO3 (64 г/л), H2O (336 г/л), после чего промывается дистиллированной водой и высушивается при температуре 300 °С.1. An offset aluminum 0.3 mm thick was used as the initial substrate. Before use, aluminum substrates were cleaned in acetone to remove possible fatty residues, then with an alkaline solution of sodium or potassium hydroxide to remove alumina residues, and washed with distilled water, and then dried at 300 ° C. Next, the prepared aluminum is electrochemically polished in the mode I = 20 A, U = 12 V, T electrolyte = 65 ÷ 80 ° C, t = 3 ÷ 10 min in the electrolyte H 3 PO 4 (720 g / l), H 2 SO 4 ( 480 g / l), CrO 3 (64 g / l), H 2 O (336 g / l), after which it is washed with distilled water and dried at 300 ° C.
2. На полученный анодированный алюминий наносится фоторезист триакриламидного полифторхалкона ТАФХ 3-(4-(4-акрилоилпиперазин-1-ил)-2,3,5,6-тетрафторфенил)-1-(2,4-бис(4-акрилоилпиперазин-1-ил)-2,5,6-трифторфенил)-проп-2-ен-1-он из раствора циклопентанона концентрацией С=0.267 - 0.89 моль/л методом центрифугирования при 800-1000 об/мин, высушивается до удаления растворителя, затем нагревается до Т=55 °С 1 ч. Далее формируется фоторезистная маска методом контактной фотолитографии через фотошаблон с требуемой топологией рисунка с разрешением порядка 10 мкм, производится экспонирование источником УФ-излучения. В рамках данного эксперимента экспонирование производилось лампой ДРТ-400, время экспонирования составило 60 мин при толщине резиста 2 мкм. Проэкспонированный слой проявляется в растворителе 1-метокси-2-пропанол ацетат в течение 3-5 мин до образования контрастной рельефной структуры, далее образец промывается дистиллированной водой и производится отжиг при 250-300 °С 1 ч. для термического закрепления.2. A photoresist of triacrylamide polyfluorochalcone TAFKh 3- (4- (4-acryloylpiperazin-1-yl) -2,3,5,6-tetrafluorophenyl) -1- (2,4-bis (4-acryloylpiperazine) is applied to the obtained anodized aluminum. 1-yl) -2,5,6-trifluorophenyl) -prop-2-en-1-one from a solution of cyclopentanone with a concentration of C = 0.267 - 0.89 mol / L by centrifugation at 800-1000 rpm, dried to remove the solvent, then it is heated to T = 55 ° С for 1 hour. Then a photoresist mask is formed by the contact photolithography method through a photomask with the required pattern topology with a resolution of about 10 microns, exposure is performed with a UV source. In the framework of this experiment, exposure was carried out with a DRT-400 lamp; the exposure time was 60 min with a resist thickness of 2 μm. The exposed layer is developed in the solvent 1-methoxy-2-propanol acetate for 3-5 min until a contrasting relief structure is formed, then the sample is washed with distilled water and annealed at 250-300 ° C for 1 h for thermal fixing.
3. Образцы подвергаются электрохимическому осаждению при постоянном токе в электролите CuSO4 (200 ÷ 250 г/л) + H2SO4 (50 ÷ 70 г/л) + HF (10 ÷ 15 г/л) на протяжении 2-4 мин при I=0.4 ÷ 0.9 А, U=3 ÷ 4В. После металлизации образец промывали в проточной воде и высушивали до удаления воды при 100 °С.3. Samples are subjected to electrochemical deposition at a constant current in the electrolyte CuSO 4 (200 ÷ 250 g / l) + H 2 SO 4 (50 ÷ 70 g / l) + HF (10 ÷ 15 g / l) for 2-4 minutes at I = 0.4 ÷ 0.9 A, U = 3 ÷ 4V. After metallization, the sample was washed in running water and dried to remove water at 100 ° C.
Снимки металлизированных микроструктур ТАФХ на поверхности алюминия, полученные на электронном микроскопе при увеличении (а) x100, (б) - x600 представлены на Рис.5.Images of metallized microstructures of TAPC on the surface of aluminum, obtained with an electron microscope at a magnification (a) x100, (b) - x600 are shown in Fig. 5.
Сравнивая рис.3 и 4 видно, что в случае использования полированного алюминия возрастает плотность металлизации, при разрешении свыше 20 мкм практически отсутствуют непокрытые медью участки. Стоит отметить, что использование полирования алюминия снижает время проведения электрохимического осаждения с 6-7 мин до 3-4 мин, и при этом не образуются перекрытия между медными дорожками. Comparing Figs. 3 and 4, it can be seen that in the case of using polished aluminum, the metallization density increases; with a resolution of more than 20 μm, there are practically no areas uncoated with copper. It should be noted that the use of aluminum polishing reduces the time of electrochemical deposition from 6-7 minutes to 3-4 minutes, and no overlap is formed between the copper tracks.
Снимки микроструктур SU-8-алюминий, полученные на электронном микроскопе при увеличении (а) x100, (б) - x600 представлены на Рис.6.Images of microstructures SU-8-aluminum, obtained with an electron microscope at a magnification (a) x100, (b) - x600 are shown in Fig. 6.
Исходя из рис. 4 и 5 можно сделать вывод, качество структур, полученных в слоях ТАФХ и SU-8 в значительной степени не различаются, разрешающая способность металлизированных микроструктур на алюминии с естественным окислом с использованием данных фоторезистов идентична. Based on fig. 4 and 5, it can be concluded that the quality of the structures obtained in the TAPC and SU-8 layers does not differ significantly, the resolution of metallized microstructures on aluminum with natural oxide using these photoresists is identical.
Пример 4. Способ формирования электропроводящих структур на поверхности анодированного полированного алюминия, при использовании ТАФХ в качестве фоторезиста.Example 4. A method of forming electrically conductive structures on the surface of anodized polished aluminum, using TAFH as a photoresist.
1. В качестве исходной подложки использовали офсетный алюминий толщиной 0.3 мм. Алюминиевые подложки перед использованием очищали в ацетоне для удаления возможных жировых остатков, далее щелочным раствором для удаления остатков окиси алюминия и промывали дистиллированной водой, после чего высушивали при температуре 300 °С. Далее подготовленный алюминий электрохимически полируется в режиме I = 20 А, U=12 В, Тэлектролита=65 ÷ 80 °С, t=3 ÷ 10 мин в электролите H3PO4 (720 г/л), H2SO4 (480 г/л), CrO3 (64 г/л), H2O (336 г/л), после чего промывается дистиллированной водой и высушивается при температуре 300 °С.1. An offset aluminum 0.3 mm thick was used as the initial substrate. Before use, aluminum substrates were cleaned in acetone to remove possible fatty residues, then with an alkaline solution to remove alumina residues, and washed with distilled water, and then dried at 300 ° C. Next, the prepared aluminum is electrochemically polished in the mode I = 20 A, U = 12 V, T electrolyte = 65 ÷ 80 ° C, t = 3 ÷ 10 min in the electrolyte H 3 PO 4 (720 g / l), H 2 SO 4 ( 480 g / l), CrO 3 (64 g / l), H 2 O (336 g / l), after which it is washed with distilled water and dried at 300 ° C.
2. Анодирование алюминиевых пластин проводится в режиме постоянного тока I=0.3 A при напряжении U=12 В (при площади анодируемой пластины в 16 см2) в электролите (82 г/л) H2SO4 + H3PO4 (91 г/л) + HF (4 ÷ 15 г/л) t=3 ÷ 4 мин при комнатной температуре, после чего пластины промываются дистиллированной водой и высушиваются до ее удаления при температуре 100 °С.2. Anodizing of aluminum plates is carried out in a constant current mode I = 0.3 A at a voltage of U = 12 V (with an anodized plate area of 16 cm2) in electrolyte (82 g / l) H2SO4 + H3PO4(91 g / l) + HF (4 ÷ 15 g / l) t = 3 ÷ 4 min at room temperature, after which the plates are washed with distilled water and dried until it is removed at a temperature of 100 ° C.
3. На полученный анодированный алюминий наносится фоторезист триакриламидного полифторхалкона ТАФХ 3-(4-(4-акрилоилпиперазин-1-ил)-2,3,5,6-тетрафторфенил)-1-(2,4-бис(4-акрилоилпиперазин-1-ил)-2,5,6-трифторфенил)-проп-2-ен-1-он из раствора циклопентанона концентрацией С=0.267 - 0.89 моль/л методом центрифугирования при 800-1000 об/мин, высушивается до удаления растворителя, затем нагревается до Т=55 °С 1 ч. Далее формируется фоторезистная маска методом контактной фотолитографии через фотошаблон с требуемой топологией рисунка с разрешением порядка 10 мкм, производится экспонирование источником УФ-излучения. В рамках данного эксперимента экспонирование производилось лампой ДРТ-400, время экспонирования составило 60 мин при толщине резиста 2 мкм. Проэкспонированный слой проявляется в растворителе 1-метокси-2-пропанол ацетат в течение 3-5 мин до образования контрастной рельефной структуры, далее образец промывается дистиллированной водой и производится отжиг при 250-300 °С 1 ч. для термического закрепления.3. Photoresist of triacrylamide polyfluorochalcone TAFKh 3- (4- (4-acryloylpiperazin-1-yl) -2,3,5,6-tetrafluorophenyl) -1- (2,4-bis (4-acryloylpiperazine- 1-yl) -2,5,6-trifluorophenyl) -prop-2-en-1-one from a solution of cyclopentanone with a concentration of C = 0.267 - 0.89 mol / L by centrifugation at 800-1000 rpm, dried to remove the solvent, then it is heated to T = 55 ° С for 1 hour. Then a photoresist mask is formed by the contact photolithography method through a photomask with the required pattern topology with a resolution of about 10 microns, exposure is performed with a UV source. In the framework of this experiment, exposure was carried out with a DRT-400 lamp; the exposure time was 60 min with a resist thickness of 2 μm. The exposed layer is developed in the solvent 1-methoxy-2-propanol acetate for 3-5 min until a contrasting relief structure is formed, then the sample is washed with distilled water and annealed at 250-300 ° C for 1 h for thermal fixing.
4. Образцы подвергаются электрохимическому осаждению сначала при переменном токе в электролите CuSO4 (200 ÷ 250 г/л) + H2SO4 (50 ÷ 70 г/л) + EtOH (7 ÷ 10 мл/л) на протяжении 5-7 мин при напряжении 80 В, затем при постоянном токе в электролите CuSO4 (200 ÷ 250 г/л) + H2SO4 (50 ÷ 70 г/л) + HF (10 ÷ 15 г/л) на протяжении 2-4 мин при I=0.4 ÷ 0.9 А, U=3 ÷ 4В. После металлизации образец промывали в проточной воде и высушивали до удаления воды при 100 °С.4. Samples are subjected to electrochemical deposition first at alternating current in the electrolyte CuSO 4 (200 ÷ 250 g / l) + H 2 SO 4 (50 ÷ 70 g / l) + EtOH (7 ÷ 10 ml / l) for 5-7 min at a voltage of 80 V, then at a constant current in the electrolyte CuSO 4 (200 ÷ 250 g / l) + H 2 SO 4 (50 ÷ 70 g / l) + HF (10 ÷ 15 g / l) for 2-4 min at I = 0.4 ÷ 0.9 A, U = 3 ÷ 4V. After metallization, the sample was washed in running water and dried to remove water at 100 ° C.
Снимки металлизированных структур ТАФХ на поверхности анодированного алюминия представлены на Рис.7.Pictures of metallized structures of TAFKh on the surface of anodized aluminum are shown in Fig. 7.
Снимки микроструктур ТАФХ на поверхности анодированного алюминия, полученные на электронном микроскопе при увеличении (а) x100, (б) - x600 приведены на Рис.8. Images of TAPC microstructures on the surface of anodized aluminum, obtained with an electron microscope at magnification (a) x100, (b) - x600 are shown in Fig. 8.
Из рис.7 и 8 видно, что металлические микроструктуры ТАФХ на поверхности анодированного алюминия практически не обладают непокрытыми участками. При любом доступном разрешении фотошаблона не наблюдаются медных образований перекрывающих соседние дорожки. Однако, при разрешении порядка 10 мкм наблюдаются частичные непокрытые участки, не приводящие к полному разрыву дорожки, а также локальные уменьшения толщины медных дорожек. Уменьшения толщины могут быть связаны с неполным проявлением фоторезиста, при этом образуется подслой, который приводит к незначительному снижению скорости металлизации. Figures 7 and 8 show that the metal microstructures of TAFK on the surface of anodized aluminum have practically no uncoated areas. At any available photomask resolution, no copper formations are observed overlapping adjacent tracks. However, at a resolution of about 10 microns, partial uncoated areas are observed that do not lead to a complete rupture of the track, as well as local decreases in the thickness of the copper tracks. Decreases in thickness can be associated with incomplete development of the photoresist, with the formation of a sublayer, which leads to a slight decrease in the metallization rate.
Пример 5. Способ формирования электропроводящих структур на поверхности анодированного полированного алюминия, при использовании SU-8 в качестве фоторезиста.Example 5. A method of forming electrically conductive structures on the surface of anodized polished aluminum, using SU-8 as a photoresist.
В качестве исходной подложки использовали офсетный алюминий толщиной 0.3 мм. Алюминиевые подложки перед использованием очищали в ацетоне для удаления возможных жировых остатков, далее щелочным раствором гидроксида натрия или калия для удаления остатков окиси алюминия и промывали дистиллированной водой, после чего высушивали при температуре 300 °С. Далее подготовленный алюминий электрохимически полируется в режиме I = 20 А, U=12 В, Тэлектролита=65 ÷ 80 °С, t=3 ÷ 10 мин в электролите H3PO4 (720 г/л), H2SO4 (480 г/л), CrO3 (64 г/л), H2O (336 г/л), после чего промывается дистиллированной водой и высушивается при температуре 300 °С.Offset aluminum 0.3 mm thick was used as the initial substrate. Before use, aluminum substrates were cleaned in acetone to remove possible fatty residues, then with an alkaline solution of sodium or potassium hydroxide to remove alumina residues, and washed with distilled water, and then dried at 300 ° C. Next, the prepared aluminum is electrochemically polished in the mode I = 20 A, U = 12 V, T electrolyte = 65 ÷ 80 ° C, t = 3 ÷ 10 min in the electrolyte H 3 PO 4 (720 g / l), H 2 SO 4 ( 480 g / l), CrO 3 (64 g / l), H 2 O (336 g / l), after which it is washed with distilled water and dried at 300 ° C.
Анодирование алюминиевых пластин проводится в режиме постоянного тока I=0.3 A при напряжении U=12 В (при площади анодируемой пластины в 16 см2) в электролите (82 г/л) H2SO4 + H3PO4 (91 г/л) + HF (4 ÷ 15 г/л) t=3 ÷ 4 мин при комнатной температуре, после чего пластины промываются дистиллированной водой и высушивается до ее удаления при температуре 100 °С.Anodizing aluminum plates is carried out in a constant current mode I = 0.3 A at a voltage of U = 12 V (with an anodized plate area of 16 cm2) in electrolyte (82 g / l) H2SO4 + H3PO4(91 g / l) + HF (4 ÷ 15 g / l) t = 3 ÷ 4 min at room temperature, after which the plates are washed with distilled water and dried until it is removed at a temperature of 100 ° C.
На полученный анодированный алюминий наносится фоторезист SU-8 методом центрифугирования, высушивается до удаления растворителя, затем нагревается до Т=95 °С 2 мин. Далее формируется фоторезистная маска методом контактной фотолитографии через фотошаблон с требуемой топологией рисунка с разрешением порядка 10 мкм, производится экспонирование источником УФ-излучения. В рамках данного эксперимента экспонирование производилось лампой ДРТ-400, время экспонирования составило 80 сек при толщине резиста 4 мкм. Проэкспонированный слой обжигается при 95 °С 2 мин, после чего проявляется в растворителе SU-8 developer в течение 3-5 мин до образования контрастной рельефной структуры, далее образец промывается дистиллированной водой и производится отжиг при 200 °С 1 ч. для термического закрепления.The obtained anodized aluminum is coated with a SU-8 photoresist by centrifugation, dried until the solvent is removed, and then heated to T = 95 ° C for 2 minutes. Next, a photoresist mask is formed by the method of contact photolithography through a photomask with the required pattern topology with a resolution of about 10 μm, and exposure is performed with a UV source. In the framework of this experiment, exposure was carried out with a DRT-400 lamp, the exposure time was 80 sec with a resist thickness of 4 μm. The exposed layer is fired at 95 ° C for 2 min, after which it is developed in SU-8 developer solvent for 3-5 min until a contrasting relief structure is formed, then the sample is washed with distilled water and annealed at 200 ° C for 1 h for thermal fixing.
Образцы подвергаются электрохимическому осаждению сначала при переменном токе в электролите CuSO4 (200 ÷ 250 г/л) + H2SO4 (50 ÷ 70 г/л) + EtOH (7 ÷ 10 мл/л) на протяжении 5-7 мин при напряжении 80 В, затем при постоянном токе в электролите CuSO4 (200 ÷ 250 г/л) + H2SO4 (50 ÷ 70 г/л) + HF (10 ÷ 15 г/л) на протяжении 2-4 мин при I=0.4 ÷ 0.9 А, U=3 ÷ 4В. После металлизации образец промывали в проточной воде и высушивали до удаления воды при 100 °С.Samples are subjected to electrochemical deposition, first at alternating current in the electrolyte CuSO 4 (200 ÷ 250 g / l) + H 2 SO 4 (50 ÷ 70 g / l) + EtOH (7 ÷ 10 ml / l) for 5-7 min at voltage of 80 V, then at constant current in the electrolyte CuSO 4 (200 ÷ 250 g / l) + H 2 SO 4 (50 ÷ 70 g / l) + HF (10 ÷ 15 g / l) for 2-4 min at I = 0.4 ÷ 0.9 A, U = 3 ÷ 4V. After metallization, the sample was washed in running water and dried to remove water at 100 ° C.
Снимки металлизированных микроструктур SU-8-АОА, полученные на микропрофилометре МИИ-4 приведены на Рис.9.Images of metallized microstructures SU-8-AOA, obtained with an MII-4 microprofilometer, are shown in Fig. 9.
Результат проведения металлизации микроструктур в слоях фоторезиста SU-8 на АОА представлен на рис.9. В случае с использованием фоторезиста SU-8 в аналогичных условиях как для ТАФХ на АОА не удалось надежно воспроизвести микроструктуры с разрешением менее 40-50 мкм. Процесс электрохимического осаждения металла в подобных областях практически не протекал. По-видимому, это происходит из-за образования подслоя частично сшитого полимера фоторезиста в участках его проявления. Это возможно, так как в основе механизма фотоформирования пленки фоторезиста SU-8 лежит процесс катионной фотополимеризации с образованием фотокислоты. Поверхность анодированного в серной кислоте алюминия является кислой. Образование кислых Бренстедовских центров на поверхности АОА активирует темновую реакцию олигомеризации/полимеризации эпоксида SU-8 достаточную для неполного проявления резиста. В участках низкого разрешения процесс проявления и последующей металлизации протекает, вследствие более легкого проникновения проявителя, а в участках с высоким разрешением процесс проявления затруднен и протекает либо слабо, либо не происходит вообще, в зависимости от исходной толщины резиста.The result of metallization of microstructures in the layers of SU-8 photoresist on AOA is shown in Fig. 9. In the case of using the SU-8 photoresist under the same conditions as for TAFC on AOA, it was not possible to reliably reproduce microstructures with a resolution of less than 40-50 μm. The process of electrochemical deposition of metal in such areas practically did not occur. Apparently, this is due to the formation of an underlayer of a partially crosslinked photoresist polymer in the regions of its manifestation. This is possible, since the mechanism of photoforming of the SU-8 photoresist film is based on the process of cationic photopolymerization with the formation of a photoacid. The surface of aluminum anodized in sulfuric acid is acidic. The formation of acidic Bronsted centers on the AOA surface activates the dark reaction of oligomerization / polymerization of the SU-8 epoxide, which is sufficient for incomplete manifestation of the resist. In areas of low resolution, the process of development and subsequent metallization proceeds due to easier penetration of the developer, and in areas with high resolution, the process of development is difficult and proceeds either weakly or not at all, depending on the initial thickness of the resist.
Список литературыBibliography
Руфицкий М.В., Осин А.В. // Технологии в электронной промышленности. № 4(56). 2012. С. 14-15.; Rufitsky M.V., Osin A.V. // Technologies in the electronics industry. No. 4 (56). 2012.S. 14-15 .;
Шиманович Д.Л., Яковцева В.А., Сокол В.А., Беспрозванный Е.Д. // Сборник трудов XXIV Международной научно-технической конференции “Радиолокация, навигация, связь”. 2018. Т.4. С. 422-426Shimanovich D.L., Yakovtseva V.A., Sokol V.A., Bezprozvanny E.D. // Proceedings of the XXIV International Scientific and Technical Conference “Radar, Navigation, Communication”. 2018.V.4. S. 422-426
Литвинович Г.В., Шиманович Д.Л. // Доклады БГУИР. 2013. № 3(73). C. 39-44; Litvinovich G.V., Shimanovich D.L. // Reports of BSUIR. 2013. No. 3 (73). S. 39-44;
Шиманович Д.Л., Сокол В.А., Литвинович Г.В. // Материалы Международной научно-технической конференции “Фундаментальные проблемы радиэлектронного приборостроения”. 2014. Т.14. №3. C.170-173; Shimanovich D.L., Sokol V.A., Litvinovich G.V. // Proceedings of the International Scientific and Technical Conference “Fundamental Problems of Radioelectronic Instrumentation”. 2014.T.14. No. 3. S. 170-173;
Васильев В.А., Серегин Д.С., Воротилов К.А. // Материалы V Международной научно-технической конференции “Фундаментальные проблемы радиэлектронного приборостроения”. 2007. Т.7. №3. С. 7-26.Vasiliev V.A., Seregin D.S., Vorotylov K.A. // Materials of the V International Scientific and Technical Conference “Fundamental Problems of Radioelectronic Instrumentation”. 2007. Vol.7. No. 3. S. 7-26.
Горох Г.Г., Лозовенко А.А., Обухов И.А., Смирнова Е.А. Формирование массивов нанопроводов Bi и Sb в порах анодного оксида алюминия для перспективных тепломеров. // Материалы 26-й Международной Крымской конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" (КрыМиКо'2016). 2016. С. 1471-1477. Gorokh G.G., Lozovenko A.A., Obukhov I.A., Smirnova E.A. Formation of arrays of Bi and Sb nanowires in the pores of anodic aluminum oxide for promising heat meters. // Materials of the 26th International Crimean Conference "Microwave Engineering and Telecommunication Technologies" (CrimeaiKo'2016). 2016.S. 1471-1477.
Selvam, P., Nanjundan S. // React. Funct. Polym. 2005. V. 62. №2. P.179-193Selvam, P., Nanjundan S. // React. Funct. Polym. 2005. V. 62. No. 2. P.179-193
Бородина Е.А., Орлова Н.А., Шелковников В.В. Синтез (N-акрилоил)пиперазинозамещенных полифторхалконов // Известия академии наук. Серия химическая. 2013. № 10. С. 2226Borodina E.A., Orlova N.A., Shelkovnikov V.V. Synthesis of (N-acryloyl) piperazine-substituted polyfluorochalcones // Bulletin of the Academy of Sciences. Chemical series. 2013. No. 10. P. 2226
Соболева Е.А., Орлова Н.А., Шелковников В.В. Синтез 1-[4-(1,3-диарил-4,5-дигидро-1я-пиразол-5-ил)-2,3,5,6-тетра-фторфенил]пиперидин-4-олов и их акрилатов // Журн. органической химии. 2017. Т. 53. № 3. С. 400-407Soboleva E.A., Orlova N.A., Shelkovnikov V.V. Synthesis of 1- [4- (1,3-diaryl-4,5-dihydro-1ya-pyrazol-5-yl) -2,3,5,6-tetra-fluorophenyl] piperidin-4-ols and their acrylates // Journal. organic chemistry. 2017.Vol. 53.No. 3.P. 400-407
Деревяшкин С.В., Соболева Е.А., Шелковников В.В., Спесивцев Е.В. // Химия высоких энергий. 2018. №6. с. 507-514.Derevyashkin S.V., Soboleva E.A., Shelkovnikov V.V., Spesivtsev E.V. // High Energy Chemistry. 2018. No. 6. from. 507-514.
Деревяшкин С.В., Соболева Е.А., Шелковников В.В., Малышев А.И., Корольков В.П. // Микроэлектроника. 2019. Т.47, №1, с. 16-30.Derevyashkin S.V., Soboleva E.A., Shelkovnikov V.V., Malyshev A.I., Korolkov V.P. // Microelectronics. 2019. Vol. 47, No. 1, p. 16-30.
С.В Деревяшкин, Е.А. Соболева, В.В. Шелковников, А.И. Малышев, В.П. Корольков. Маскирующие свойства структур на основе триакриламидного производного полифторхалкона при жидкостном и реактивном ионном травлении // Микроэлектроника - 2019. том 47, № 1, с. 16-30.S.V. Derevyashkin, E.A. Sobolev, V.V. Shelkovnikov, A.I. Malyshev, V.P. Korolkov. Masking properties of structures based on a triacrylamide derivative of polyfluorochalcone in liquid and reactive ion etching // Microelectronics - 2019.
Галецкий Ф.П., Лейтес И.Л., Петров Л.Г. // Производство Электроники, 2008 №8. С.23-27Galetskiy F.P., Leites I.L., Petrov L.G. // Electronics Manufacturing, 2008 №8. Pp.23-27
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019141685A RU2739750C1 (en) | 2019-12-16 | 2019-12-16 | Method of producing micron electrically conducting tracks on anodised aluminium substrates |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019141685A RU2739750C1 (en) | 2019-12-16 | 2019-12-16 | Method of producing micron electrically conducting tracks on anodised aluminium substrates |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2739750C1 true RU2739750C1 (en) | 2020-12-28 |
Family
ID=74106615
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019141685A RU2739750C1 (en) | 2019-12-16 | 2019-12-16 | Method of producing micron electrically conducting tracks on anodised aluminium substrates |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2739750C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114518304A (en) * | 2022-02-16 | 2022-05-20 | 立中四通轻合金集团股份有限公司 | Method for detecting refined crystal grains of aluminum and aluminum alloy |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58124228A (en) * | 1982-01-21 | 1983-07-23 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
RU2218680C2 (en) * | 1998-04-06 | 2003-12-10 | Тдао Лимитед | Method and device for printing current- conducting tracks on printed circuit |
RU2529328C1 (en) * | 2013-08-27 | 2014-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ | Electrolyte for anode treatment of aluminium and alloys thereof before copper plating |
-
2019
- 2019-12-16 RU RU2019141685A patent/RU2739750C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58124228A (en) * | 1982-01-21 | 1983-07-23 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
RU2218680C2 (en) * | 1998-04-06 | 2003-12-10 | Тдао Лимитед | Method and device for printing current- conducting tracks on printed circuit |
RU2529328C1 (en) * | 2013-08-27 | 2014-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ | Electrolyte for anode treatment of aluminium and alloys thereof before copper plating |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
Derevyashkin S.V. et al., Photoresistive properties of polyfluorinated chalcones for the formation of electrically conductive structures on anodized aluminum, Scientific projects of educational schools PRDSO-2016, Novosibirsk, 2016, pp.25-29. * |
Devyatkina T.I. and other Features of galvanic copper plating of aluminum alloys, Chemistry and chemical biotechnology, 2013, pp. 237-244. * |
Nourmohammadi, A. Photoluminescence emission of nanoporous anodic aluminum oxide films prepared in phosphori cacid / A. Nourmohammadi, SJ Asadabadi, MH Yousefi, M. Ghasemzadeh // Nanoscale Research Letters. - 2012. - * |
Деревяшкин С.В. и др., Фоторезистивные свойства полифторированных халконов для формирования электропроводящих структур на анодированном алюминии, Научные проекты образовательных школ ПРДСО-2016, Новосибирск, 2016, с.25-29. Девяткина Т.И. и др. Особенности гальванического меднения алюминиевых сплавов, Химия и химические биотехнологии, 2013, с.237-244. Nourmohammadi, А. Photoluminescence emission of nanoporous anodic aluminum oxide films prepared in phosphori cacid / A. Nourmohammadi, S.J. Asadabadi, M.H. Yousefi, M. Ghasemzadeh // Nanoscale Research Letters. - 2012. - #1. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114518304A (en) * | 2022-02-16 | 2022-05-20 | 立中四通轻合金集团股份有限公司 | Method for detecting refined crystal grains of aluminum and aluminum alloy |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101222262B1 (en) | Method of enabling selective area plating on a substrate | |
JP4853774B2 (en) | Method for producing plated film on which patterned metal film is formed using reducing polymer fine particles | |
JPS62158393A (en) | Manufacture of printed circuit | |
CN1763943A (en) | Wiring board and wiring board manufacturing method | |
KR850001363B1 (en) | Method for manufacturing a fine patterned thick film conductor structure | |
RU2739750C1 (en) | Method of producing micron electrically conducting tracks on anodised aluminium substrates | |
JP2005512305A (en) | Improvement of adhesion of substrate to film | |
TWI333128B (en) | A method of fabricating an electronic device using a conductive photolithographic film, and an electronic device having a patterned conductive photolithographic film | |
EP0096701B1 (en) | Circuit board fabrication leading to increased capacity | |
CN1335742A (en) | Method for producing severe tolerance imbedded elements for printing circuit board | |
WO2002011500A2 (en) | Printed circuit board comprising embedded capacitor and method of forming same | |
EP0539714A1 (en) | Amphoteric compositions | |
US20030036288A1 (en) | Method for forming a metal pattern on a dielectric substrate | |
US7799370B2 (en) | Method of forming through hole and method of manufacturing electronic circuit | |
TWI321431B (en) | Multi-layer circuit assembly and process for preparing the same | |
US20020130103A1 (en) | Polyimide adhesion enhancement to polyimide film | |
Derevyashkin et al. | Obtaining Electrically Conductive Structures by Electrochemical Deposition of Copper onto Substrates of Anodized Aluminum Using Polyfluorochalcones as a Photoresist Layer | |
JP2023542272A (en) | Method for manufacturing printed circuit boards | |
US4920038A (en) | Printed circuit manufacture employing a radiation cross-linkable photo-polymer system | |
Jalonen et al. | The applicability of electrodeposited photoresist in producing ultra-fine lines using sputtered seeding layers | |
JP3400535B2 (en) | Master for electrodeposition transfer and method for producing the same | |
JP3478304B2 (en) | Production method of master for electrodeposition transfer | |
RU2806799C1 (en) | Method for manufacturing microwave microstrip boards with metallized holes based on microwave dielectric substrates made of high-frequency ceramic materials with high dielectric constant | |
CN1745199A (en) | Formwork manufacture | |
JP2000003037A (en) | Wiring structure and its production |