Оптимизация струйной технологии изготовления токопроводящих элементов печатных плат
Исследованы факторы, влияющие на качество печати токопроводящих дорожек, изготовленных струйной технологией. Найдены пути минимизации их негативного влияния, реализована многослойная печать. У роботі розглядаються ефекти, що обмежують якість та роздільність струминного друку коллоїдом срібла струмоп...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51968 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Оптимизация струйной технологии изготовления токопроводящих элементов печатных плат / Р.И. Лесюк, Я.В. Бобицкий, Б.К. Котлярчук, В. Иллек // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2010. — № 4. — С. 49-52. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859621707132698624 |
|---|---|
| author | Лесюк, Р.И. Бобицкий, Я.В. Котлярчук, Б.К. Иллек, В. |
| author_facet | Лесюк, Р.И. Бобицкий, Я.В. Котлярчук, Б.К. Иллек, В. |
| citation_txt | Оптимизация струйной технологии изготовления токопроводящих элементов печатных плат / Р.И. Лесюк, Я.В. Бобицкий, Б.К. Котлярчук, В. Иллек // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2010. — № 4. — С. 49-52. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description | Исследованы факторы, влияющие на качество печати токопроводящих дорожек, изготовленных струйной технологией. Найдены пути минимизации их негативного влияния, реализована многослойная печать.
У роботі розглядаються ефекти, що обмежують якість та роздільність струминного друку коллоїдом срібла струмопровідних доріжок. Запропоновано попередню обробку підкладок для мінімізації розтікання коллоїду, досліджено можливість покращення якості друку шляхом підігрівання підкладки та ведення часу затримки при багатошаровому друку. Реалізовано друк токопровідних доріжок товщиною 30,40 мкм.
The effects constraining the quality and resolution of inkjet silver colloid printing of interconnections are considered. Authors suggest the preliminary surface treatment for spreading minimization and the quality improvement by means of substrate heating and implementation of time delay for multilayer printing. Conductive tracks printing with thickness 30-40 µm was carried out.
|
| first_indexed | 2025-11-29T06:21:31Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 4
49
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
25.03 2010 ã.
Îïïîíåíò ê. ò. í. Ë. È. ÏÀÍÎÂ
(ÎÍÏÓ, ã. Îäåññà)
Ð. È. ËÅÑÞÊ, ä. ò. í. ß. Â. ÁÎÁÈÖÊÈÉ,
ê. ô.-ì. í. Á. Ê. ÊÎÒËßÐ×ÓÊ, ä. èíæ. Â. ÈËËÅÊ
Óêðàèíà, ã. Ëüâîâ, ÈÏÏÌèÌ èì. ß. Ñ. Ïèäñòðûãà÷à ÍÀÍÓ;
ÍÓ «Ëüâîâñêàÿ ïîëèòåõíèêà»;
Ãåðìàíèÿ, ã. Íþðíáåðã, G.�S. Ohm University of Applied Sciences
E-mail: lesyuk@polynet.lviv.ua
ÎÏÒÈÌÈÇÀÖÈß ÑÒÐÓÉÍÎÉ ÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ ÈÇÃÎÒÎÂËÅÍÈß
ÒÎÊÎÏÐÎÂÎÄßÙÈÕ ÝËÅÌÅÍÒΠÏÅ×ÀÒÍÛÕ ÏËÀÒ
Èññëåäîâàíû ôàêòîðû, âëèÿþùèå íà
êà÷åñòâî ïå÷àòè òîêîïðîâîäÿùèõ äî-
ðîæåê, èçãîòîâëåííûõ ñòðóéíîé òåõíî-
ëîãèåé. Íàéäåíû ïóòè ìèíèìèçàöèè èõ
íåãàòèâíîãî âëèÿíèÿ, ðåàëèçîâàíà ìíî-
ãîñëîéíàÿ ïå÷àòü.
 ïîñëåäíåå äåñÿòèëåòèå ñòðóéíàÿ ïå÷àòü ñòàëà
îäíîé èç àëüòåðíàòèâíûõ òåõíîëîãèé äëÿ èçãîòîâëå-
íèÿ òîêîïðîâîäÿùèõ, ðåçèñòèâíûõ ýëåìåíòîâ ýëåêò-
ðîííûõ ñõåì, ïîçâîëÿÿ ïîëó÷èòü ðÿä ïðåèìóùåñòâ
ïî ñðàâíåíèþ ñ òðàäèöèîííûìè òåõíîëîãèÿìè [1].
Ñèíòåç êîëëîèäíûõ ñèñòåì ñ íàíî÷àñòèöàìè ìåòàë-
ëîâ, óãëåðîäíûìè íàíîòðóáêàìè ïîçâîëèë èñïîëü-
çîâàòü ýòè ìàòåðèàëû êàê ôóíêöèîíàëüíûå «÷åðíè-
ëà» äëÿ ñïåöèàëèçèðîâàííûõ ink-jet-óñòàíîâîê [2]. Èç
ëèòåðàòóðû òàêæå èçâåñòíî ïðèìåíåíèå ñòðóéíîé ïå-
÷àòè äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ p�n-ïåðåõîäîâ ïóòåì íàíåñå-
íèÿ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé (ïåíòàöåí, PEDOT:PSS)
íà ïîäëîæêè [3, 4]. Òåì íå ìåíåå, êà÷åñòâî è íàäåæ-
íîñòü ñòðóêòóð, èçãîòîâëåííûõ ñ åå èñïîëüçîâàíèåì,
íóæäàþòñÿ â èññëåäîâàíèÿõ. Â ïðåäûäóùèõ ðàáîòàõ,
â ÷àñòíîñòè [1, 5], íàìè áûëà îïèñàíà ìåòîäèêà èñ-
ïîëüçîâàíèÿ ink-jet-òåõíîëîãèè äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ òî-
êîïðîâîäÿùèõ äîðîæåê íàíåñåíèåì íàíî÷àñòèö ñå-
ðåáðà, èññëåäîâàíî èçìåíåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ ñòðóê-
òóð ïîñëå ïå÷àòè â ïðîöåññå ñïåêàíèÿ, èññëåäîâàíà
äåãðàäàöèîííàÿ ñòîéêîñòü ñòðóêòóð ïðè ïåðåïàäàõ
òåìïåðàòóðû è ïîâûøåííîé âëàæíîñòè.
Âàæíûì àñïåêòîì îñòàåòñÿ ñàì ïðîöåññ íàíåñå-
íèÿ êîëëîèäà ñ ÷àñòèöàìè ñåðåáðà íà ïîäëîæêó è åãî
ïîâåäåíèå íà íåé âî âðåìÿ ñïåêàíèÿ, êîòîðîå îïðåäå-
ëÿåò êðèâèçíó êðàÿ èçãîòîâëåííûõ ñòðóêòóð.
Ñðåäè ôàêòîðîâ, âëèÿþùèõ íà êà÷åñòâî ïå÷àòíûõ
ñòðóêòóð, ìîæíî âûäåëèòü ñìà÷èâàíèå ïîäëîæêè
êîëëîèäíîé ñèñòåìîé è ñòåêàíèå äèñïåðñèîííîé ñðå-
äû âíóòðü êàïëè íà ïîäëîæêå âî âðåìÿ ñïåêàíèÿ. Ýòî
ñëóæèò ïðè÷èíîé äâóõ íåãàòèâíûõ ýôôåêòîâ: ðàñòå-
êàíèÿ êîëëîèäà è ýôôåêòà «êîôåéíîãî ïÿòíà», ñóòü
êîòîðîãî çàêëþ÷àåòñÿ â íåðàâíîìåðíîì ðàñïðåäåëå-
íèè ÷àñòèö äèñïåðñíîé ôàçû ïî ïðîôèëþ íàïå÷àòàí-
íîé ñòðóêòóðû âî âðåìÿ ñïåêàíèÿ.
Öåëüþ íàñòîÿùåé ðàáîòû ÿâëÿëîñü èçó÷åíèå ýòèõ
ýôôåêòîâ, ïîèñê ïóòåé ìèíèìèçàöèè èõ íåãàòèâíî-
ãî âëèÿíèÿ, à òàêæå ñïîñîáîâ óëó÷øåíèÿ êà÷åñòâà
òîêîïðîâîäÿùèõ äîðîæåê, ïîëó÷åííûõ òåõíîëîãè-
åé ink-jet.
Óñëîâèÿ ïðîâåäåíèÿ ýêñïåðèìåíòà
Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà ñîñòîÿëà èç óñòðîé-
ñòâà Microdrop MD-201H äëÿ ñòðóéíîé ïå÷àòè è êî-
îðäèíàòíîãî ñòîëà, êîòîðûé îáåñïå÷èâàë âîçìîæíîñòü
ïåðåäâèæåíèÿ ïå÷àòàþùåé ãîëîâêè ïî êîîðäèíàòàì
Õ, Y. Óñòðîéñòâî ñîäåðæèò îäíó ïå÷àòàþùóþ ãîëîâ-
êó, êîòîðàÿ ðàáîòàåò ïî ïðèíöèïó ïüåçîýëåêòðè÷å-
ñêèõ ïðåîáðàçîâàíèé èìïóëüñîâ ãåíåðàöèè êàïåëü.
Èññëåäîâàëñÿ ìàññèâ êàïåëü, ãåíåðèðóåìûõ èç ñî-
ïëà, ðàñïîëîæåííîãî íà ðàññòîÿíèè 1 ìì îò ïîäëîæ-
êè, êîòîðîå íàïðàâëÿëîñü ïåðïåíäèêóëÿðíî ê ïîâåð-
õíîñòè ïîäëîæêè.  êà÷åñòâå ðàáî÷åãî ðàñòâîðà èñ-
ïîëüçîâàëè êîëëîèä ÷àñòèö ñåðåáðà ñî ñðåäíèì äèà-
ìåòðîì 9,2 íì â îðãàíè÷åñêîé ìàòðèöå òðèýòèëåí-
ãëþêîëü-ìîíîýòèëîâîãî ýôèðà. Êîýôôèöèåíò äèíàìè-
÷åñêîé âÿçêîñòè êîëëîèäà ñîñòàâëÿë 17,9 ìÏà·ñ, êî-
ýôôèöèåíò ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ � 36,4 ìÍ/ì,
äèàìåòð ñîïëà � 100 ìêì. Äèàìåòð êàïåëü íà âûëå-
òå èç ñîïëà áûë ïðèáëèçèòåëüíî òàêèì æå. Âûáîð îò-
íîñèòåëüíî áîëüøîãî äèàìåòðà ñîïëà îáóñëîâëåí
óäîáñòâîì íàáëþäåíèÿ çà áîëüøèìè êàïëÿìè. Â êà-
÷åñòâå ïîäëîæêè èñïîëüçîâàëè ïîëèèìèäíóþ ôîëü-
ãó Kapton òîëùèíîé 125 ìêì, îáëàäàþùóþ âûñîêîé
òåðìîñòîéêîñòüþ (�273�+400°Ñ), ãèáêîñòüþ, õèìè-
÷åñêîé ñòîéêîñòüþ, ñâîéñòâàìè äèýëåêòðèêà. Ñïîñîá-
íîñòü ïîäëîæêè âûäåðæèâàòü òåìïåðàòóðó 250�
300°Ñ áåç èçìåíåíèÿ ñâîéñòâ ÿâëÿåòñÿ âàæíûì
óñëîâèåì, ò. ê. â ýòîì èíòåðâàëå ïðîèñõîäèò ñïåêàíèå
êîëëîèäà ñåðåáðà. Óçêèå äîðîæêè ïå÷àòàëèñü îäè-
íàðíûì íàíåñåíèåì êîëëîèäà, øèðîêèå � íàíåñåíè-
åì ïàðàëëåëüíûõ ëèíèé. Øèðèíà äîðîæåê çàâèñåëà
îò óñëîâèé ïðåäâàðèòåëüíîé îáðàáîòêè ïîäëîæåê è
îò ïàðàìåòðîâ ïå÷àòè.
Ðåçóëüòàòû è èõ îáñóæäåíèå
Îáðàáîòêà ïîâåðõíîñòè ïîäëîæêè
Ïðè ïîïàäàíèè êîëëîèäà íà ïîäëîæêó ôîðìà êàï-
ëè è ðàçìåð ïÿòíà êîíòàêòà îïðåäåëÿþòñÿ óñëîâèÿ-
ìè ñìà÷èâàíèÿ ïîâåðõíîñòè. Åñëè êðàåâîé óãîë ñìà-
÷èâàíèÿ α< 90°, êîëëîèä ðàñòåêàåòñÿ, è ðàçðåøàþ-
ùàÿ ñïîñîáíîñòü ïå÷àòè ñíèæàåòñÿ. Âñëåäñòâèå íå-
ðàâíîìåðíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ æèäêîñòè ïî ïîâåðõ-
íîñòè ïîäëîæêè â íàïðàâëåíèè ïå÷àòè äîðîæêà ïî-
ëó÷àåòñÿ âîëíèñòîé, ñ ïåðåøåéêàìè, ìåñòàìè � ðà-
ñòåêøåéñÿ (ðèñ. 1, à). Ïðè óñëîâèè α>90° ðàñòåêà-
íèÿ íå ïðîèñõîäèò, íî ïî ìåðå âîçðàñòàíèÿ α óìåíü-
øàåòñÿ ïëîùàäü êîíòàêòà æèäêîñòè ñ ïîäëîæêîé, ÷òî
âî âðåìÿ ñïåêàíèÿ ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ àäãåçèè.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 4
50
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
Ïîýòîìó íàøåé çàäà÷åé áûëî îáåñïå÷åíèå óñëîâèÿ
α≈90°, äëÿ ÷åãî ïàðòèè ïîäëîæåê îáðàáàòûâàëè ðàç-
ëè÷íûìè ðàñòâîðàìè � âîäîé, ýòèëîâûì ñïèðòîì,
àöåòîíîì, æèäêèì ìûëîì, ò. å. ïîâåðõíîñòíî-àêòèâ-
íûì âåùåñòâîì (ÏÀÂ), ñ äèñòèëëèðîâàííîé âîäîé,
1%-íûì ðàñòâîðîì ñåðíîé êèñëîòû è 1%-íûì ðà-
ñòâîðîì ùåëî÷è (NaOH). Ïîñëå ýòîãî íà ïîâåðõíîñòü
ïîäëîæåê íàíîñèëè êàïëè êîëëîèäà è èññëåäîâàëè
ðàñòåêàíèå êàïëè ïðè ïîñòåïåííîì ïîâûøåíèè òåì-
ïåðàòóðû äî 80°Ñ. Îïðåäåëÿëîñü îòíîñèòåëüíîå èç-
ìåíåíèå ëèíåéíûõ ðàçìåðîâ êàïëè (äèàìåòðà ïÿòíà
êîíòàêòà ñ ïîäëîæêîé) ñ ïîìîùüþ ìèêðîñêîïà.
Äëÿ ñðàâíåíèÿ èññëåäîâàëè ðàñòåêàíèå êàïëè íà
ñòåêëÿííîé ïîäëîæêå, îáðàáîòàííîé äèñòèëëèðîâàí-
íîé âîäîé. Ðåçóëüòàòû, ïðåäñòàâëåííûå â òàáëèöå,
ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî ìèíèìàëüíîå ðàñòåêàíèå êîë-
ëîèäà íàáëþäàåòñÿ ïîñëå îáðàáîòêè ïîëèèìèäíîé ïîä-
ëîæêè ðàñòâîðîì ÏÀ â âîäå.  ýòîì ñëó÷àå îòíîñè-
òåëüíîå èçìåíåíèå ðàçìåðîâ êàïëè íà ïîäëîæêå èìå-
åò íåáîëüøîå îòðèöàòåëüíîå çíà÷åíèå, è äèàìåòð êàï-
ëè áîëüøå, ÷åì äèàìåòð ïÿòíà êîíòàêòà êàïëè ñ ïîä-
ëîæêîé. Òàêèì îáðàçîì, ñ ïîìîùüþ îáðàáîòêè ðà-
ñòâîðîì ÏÀÂ+âîäà ìîæíî äîñòè÷ü âûñîêîé ðàçðå-
øàþùåé ñïîñîáíîñòè. Òåì íå ìåíåå, â ýòîì ñëó÷àå
(ðèñ. 1, á) íå óäàåòñÿ ïîëíîñòüþ èçáåæàòü âîçíèêíî-
âåíèÿ ïåðåøåéêîâ, ðåãóëèðóÿ ÷àñòîòó èìïóëüñîâ ãå-
íåðàöèè êàïåëü. Ïðè ïîñòåïåííîì óâåëè÷åíèè ÷àñòî-
òû âîçíèêàåò èçëèøåê æèäêîñòè, êîòîðûé ïðèâåäåò ê
åå ðàñòåêàíèþ ïðè äîñòèæåíèè îïðåäåëåííîãî ïðå-
äåëà (0,5�1 êÃö).  òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà ê ðàçðåøàþ-
ùåé ñïîñîáíîñòè íå ïðåäúÿâëÿëèñü âûñîêèå òðåáî-
âàíèÿ, îáðàáîòêà ýòèëîâûì ñïèðòîì è àöåòîíîì (ðèñ.
1, â) ïîçâîëÿëà ôîðìèðîâàòü äîðîæêè øèðèíîé áî-
ëåå 400 ìêì ñ âûñîêèì êà÷åñòâîì ïå÷àòè êðàåâ. Äëÿ
ýòîãî áûëè ïîäîáðàíû ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû èìïóëü-
ñîâ ãåíåðàöèè êàïåëü: ÷àñòîòà 357 Ãö, äëèòåëüíîñòü
ïðèëîæåíèÿ íàïðÿæåíèÿ � 16 ìêñ, âåëè÷èíà íàïðÿ-
æåíèÿ 75 Â. Ïîñêîëüêó äëèòåëüíîñòü ïðèëîæåíèÿ íà-
ïðÿæåíèÿ îïðåäåëÿåò êîëè÷åñòâî êîëëîèäà â êàïëå,
çíà÷åíèå åå öåëåñîîáðàçíî óäåðæèâàòü íèçêîé (10�
20 ìêñ), ÷òîáû íå äîïóñòèòü èçëèøêà æèäêîñòè. Âå-
ëè÷èíà ïðèëîæåííîãî íàïðÿæåíèÿ îïðåäåëÿåò ñêî-
ðîñòü êàïëè íà âûëåòå èç ñîïëà. Ïðè óâåëè÷åíèè ñêî-
ðîñòè óñèëèâàåòñÿ ñîîòâåòñòâåííî è ðàñòåêàíèå, ïî-
ýòîìó çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ öåëåñîîáðàçíî òàêæå
óñòàíàâëèâàòü íà íèçêîì óðîâíå (50�75 Â).
Íàðóøåíèå ïëîñêîñòíîñòè ïîâåðõíîñòè äîðîæåê.
Ýôôåêò «êîôåéíîãî ïÿòíà» ÿâëÿëñÿ ïðè÷èíîé òîãî,
÷òî ïðè èñïàðåíèè îðãàíè÷åñêîé ìàòðèöû (ñòàáèëè-
çàòîðîâ, ðàñòâîðèòåëåé) ïðè òåìïåðàòóðå 80�100°Ñ
ðàñïðåäåëåíèå ÷àñòèö ñåðåáðà ïî ïîâåðõíîñòè ïîä-
ëîæêè áûëî íåðàâíîìåðíûì. Ïî ïåðèìåòðó ïÿòíà
êîíòàêòà êàïëè ñ ïîäëîæêîé (ò. å. ïî êîëüöó) ñîñðå-
äîòà÷èâàëîñü çíà÷èòåëüíî áîëüøåå êîëè÷åñòâî ñåðåá-
ðà, ÷åì âíóòðè ïÿòíà. Òåîðåòè÷åñêîå îïèñàíèå ýòîãî
ýôôåêòà áûëî ïðåäëîæåíî â [6�8]. Ïî äàííûì ýòèõ
èññëåäîâàíèé, ìàññà ñåðåáðà â êîëüöå (èëè ïî êðàÿì
äîðîæêè) ðàñòåò âî âðåìåíè ïî ñòåïåííîìó çàêîíó.
Äëÿ ïðîâåðêè ñïðàâåäëèâîñòè ýòîãî óòâåðæäåíèÿ
ïå÷àòàëèñü ñëîè ðàçëè÷íîé òîëùèíû. Íà ðèñ. 2. èçîá-
ðàæåí ïîïåðå÷íûé ïðîôèëü íàïå÷àòàííîãî êâàäðàòà
êîëëîèäíîãî ñåðåáðà ïîñëå ñïåêàíèÿ, ïîëó÷åííûé ñ
à)
á)
â)
0,5 ìì
0,5 ìì
0,5 ìì
Ðèñ. 1. Ñíèìêè òîêîïðîâîäÿùèõ äîðîæåê, íàïå÷àòàííûõ
íà ïîëèèìèäíîé ïîäëîæêå áåç åå ïðåäâàðèòåëüíîé îá-
ðàáîòêè (à), îáðàáîòàííîé ðàñòâîðîì ÏÀÂ â âîäå (á)
è ýòèëîâûì ñïèðòîì (â)
à) ìêì
6
0
2,23 4,41 6,59 8,77 ìì
á)
À1
À2B1
D1
d
B2
D2
Ðèñ. 2. Ïðîôèëü íàïå÷àòàííîãî êâàäðàòà ðàçìåðàìè
7×7 ìì (à) è åãî ñõåìàòè÷åñêîå èçîáðàæåíèå (á)
Ñðåäñòâî îáðàáîòêè
Îòíîñèòåëüíîå
èçìåíåíèå ðàçìåðîâ, %
ÏÀÂ + äèñòèëëèðîâàííàÿ âîäà �0,24
Âîäà (ïîäëîæêà�ñòåêëî) �0,09
Âîäà (ïîäëîæêà�ïîëèèìèä) 0,22
Êèñëîòà 1% 1,12
􌑔֟ 1% 1,13
Ñïèðò 3,18
Àöåòîí 6,59
Îòíîñèòåëüíîå èçìåíåíèå ðàçìåðîâ êàïëè êîëëîèäà
â çàâèñèìîñòè îò ñðåäñòâà ïðåäâàðèòåëüíîé îáðà-
áîòêè ïîäëîæêè
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 4
51
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
ïîìîùüþ êîíôîêàëüíîãî ëàçåðíîãî ïðîôèëîìåòðà.
Êîíòðîëèðîâàëàñü âûñîòà êðàÿ À, øèðèíà â åãî îñíî-
âàíèè D è øèðèíà íà ïîëîâèíå âûñîòû B, ïðè÷åì âû-
÷èñëÿëèñü èõ ñðåäíèå çíà÷åíèÿ Àñ, Dñ, Bñ. Ïå÷àòü îá-
ðàçöîâ ïðîâîäèëàñü ñ èçìåíåíèåì ÷àñòîòû âûëåòà êà-
ïåëü (îò 200 äî 1000 Ãö) ïðè ïîñòîÿííîì øàãå ìåæäó
ëèíèÿìè (0,3 ìì) è ñ ïåðåìåííûì øàãîì (îò 0,1 äî
0,5 ìì) ïðè ïîñòîÿííîé ÷àñòîòå (320 Ãö). Òàêèì îáðà-
çîì ïîëó÷àëè ñëîè ñ ðàçëè÷íûì êîëè÷åñòâîì êîëëîè-
äà íà ïëîùàäè ðàçìåðàìè 7×7 è 5×5 ìì. Íàãðåâàíèå
äî òåìïåðàòóðû 100°Ñ äëèëîñü 3 ìèí. Ïðè ñïåêàíèè
ïîëó÷àëè êâàäðàòû ðàçëè÷íîé òîëùèíû, èçìåðÿëè ðàç-
ìåðû èõ êðàåâûõ îáðàçîâàíèé è ñòðîèëè çàâèñèìîñòü
ñðåäíèõ ðàçìåðîâ îò òîëùèíû ñëîåâ (ðèñ. 3).
Èçìåðåíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî ðàçìåðû êðàåâûõ îáðà-
çîâàíèé ðàñòóò ñ óâåëè÷åíèåì òîëùèíû ñëîÿ. Ñðåä-
íÿÿ âûñîòà êðàåâ ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíà òîëùèíå:
Àñ=kd, ãäå k=3 (ëèíåéíàÿ àïïðîêñèìàöèÿ). Ïàðàìåò-
ðû B è D òàêæå ðàñòóò ñ ðîñòîì òîëùèíû ñëîÿ. Èõ
ñðåäíèå çíà÷åíèÿ íàõîäÿòñÿ â ñîîòíîøåíèè Dc≈1,72Bc.
Î÷åâèäíî, ýòè ðàçìåðû òàêæå äîëæíû çàâèñåòü îò ñêî-
ðîñòè íàãðåâà âî âðåìÿ ñïåêàíèÿ. Äàëüíåéøèå èçìå-
ðåíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî âûñîòà À ïðè èçìåíåíèè ñêîðîñ-
òè íàãðåâà (íàïðèìåð, ïðè âíåñåíèè îáðàçöà â íàãðå-
òóþ ïå÷ü) óìåíüøàåòñÿ, â òî âðåìÿ êàê çíà÷åíèÿ òîë-
ùèíû B, D ðàñòóò, ò. ê. ÷àñòèöû ñåðåáðà íå óñïåâàþò
äîñòè÷ü êðàåâ çà âðåìÿ ñïåêàíèÿ.
Òðóäíîñòü èçó÷åíèÿ äàííîãî ýôôåêòà çàêëþ÷àëàñü
â âåñüìà çíà÷èòåëüíîì ðàçáðîñå èññëåäóåìûõ âåëè-
÷èí. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ïîäòâåðäèëè ïðåäïîëî-
æåíèå, ÷òî îáåñïå÷èòü ïëîñêîñòíîñòü ïîâåðõíîñòè ïå-
÷àòíûõ ñòðóêòóð è ïîëíóþ êîìïåíñàöèþ óêàçàííîãî
ýôôåêòà èçìåíåíèÿìè òîëùèíû ñëîÿ è ñêîðîñòè íà-
ãðåâà íå óäàåòñÿ.
Ìîæíî èñïîëüçîâàòü äîïîëíèòåëüíûå èñòî÷íèêè
òåïëîâîé ýíåðãèè, ïîçâîëÿþùèå ðàñïðåäåëèòü òåì-
ïåðàòóðó íà ïîâåðõíîñòè òàêèì îáðàçîì, ÷òîá ìèíè-
ìèçèðîâàòü ýôôåêò «êîôåéíîãî ïÿòíà».
Óëó÷øåíèå êà÷åñòâà ïå÷àòè ïóòåì ïîäîãðåâà
ïîäëîæêè.
Íàøè ïðåäûäóùèå èññëåäîâàíèÿ [5], à òàêæå èñ-
òî÷íèê [9] óêàçûâàþò, ÷òî äëÿ îáåñïå÷åíèÿ êîììóíè-
êàöèîííîé ôóíêöèè, à òàêæå áåñïåðåáîéíîé ðàáîòû
ñõåìû ïå÷àòè îäíîãî ñëîÿ ñåðåáðà ìîæåò áûòü íåäî-
ñòàòî÷íî.  ïðîìûøëåííîñòè ïðè èçãîòîâëåíèè ïå-
÷àòíûõ ïëàò òîëùèíà ïðîâîäÿùèõ ñëîåâ ìåäè ñîñòàâ-
ëÿåò íå ìåíåå 25 ìêì, â òî âðåìÿ êàê íàíåñåíèå îäíî-
ãî ñëîÿ ñåðåáðà ìåòîäîì ink-jet ñ óäîâëåòâîðèòåëü-
íûì êà÷åñòâîì êðàÿ äàåò òîëùèíó 1�3 ìêì. Äëÿ
ïðåäîòâðàùåíèÿ çíà÷èòåëüíîãî ðàñòåêàíèÿ ðàáî÷åãî
êîëëîèäà íà ïîäëîæêå íåïîñðåäñòâåííî ïîñëå ïå÷à-
òè è âî âðåìÿ ñïåêàíèÿ è äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ ëèíèé ñ
ìèíèìàëüíîé êðèâèçíîé êðàÿ áûëî ïðåäëîæåíî ïðî-
âîäèòü ïå÷àòü íà ïîäëîæêå, òåìïåðàòóðà êîòîðîé ïîä-
äåðæèâàëàñü ïîâûøåííîé. Òàêîé ñïîñîá ïîçâîëÿåò
îñóùåñòâëÿòü ýôôåêòèâíóþ ìíîãîñëîéíóþ ïå÷àòü è
óâåëè÷èâàòü ðàçðåøàþùóþ ñïîñîáíîñòü, ïðåäîòâðà-
ùàòü âîçíèêíîâåíèå ïåðåøåéêîâ. Çà ñ÷åò áûñòðîãî
èñïàðåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ æèäêîñòü ïðåâðà-
ùàåòñÿ â òâåðäûé ñëîé ñåðåáðà, íå óñïåâàÿ ðàñòå÷ü-
ñÿ â òåõ ìåñòàõ, ãäå âîçíèêàåò åå èçëèøåê.
Áûëî òàêæå èññëåäîâàíî âëèÿíèå òåìïåðàòóðû
ïîäëîæêè íà êðèâèçíó êðàÿ òîêîïðîâîäÿùèõ äîðî-
æåê. Òåìïåðàòóðíûé äèàïàçîí 200�225°Ñ áûë
îïðåäåëåí êàê îïòèìàëüíûé. Ïðè áîëåå âûñîêîé òåì-
ïåðàòóðå ïîäëîæêè íàáëþäàëñÿ ðàçëåò êàïåëü ïðè êîí-
òàêòå ñ ïîâåðõíîñòüþ (òàê íàçûâàåìûé ýôôåêò Ëÿé-
äåíôðîñòà [10, ñ. 188]), ÷òî áûëî ïðè÷èíîé çàìûêàíèÿ
ñîñåäíèõ ïàðàëëåëüíûõ äîðîæåê. Ïðè íàãðåâå ïîäëîæêè
äî òåìïåðàòóðû èç ýòîãî äèàïàçîíà áûëî èññëåäîâàíî
âëèÿíèå ÷àñòîòû ãåíåðàöèè êàïåëü íà êà÷åñòâî ìíîãî-
ñëîéíîé ïå÷àòè è âðåìåíè çàäåðæêè τ ìåæäó ïå÷àòüþ
ñëîåâ ïðè êîëè÷åñòâå ñëîåâ N>5 (ðèñ. 4). Çàäåðæêà
áûëà ââåäåíà ïî äâóì ïðè÷èíàì: â ìîìåíò ïå÷àòè âòî-
ðîãî è ïîñëåäóþùèõ ñëîåâ êàïëè êîëëîèäà ïîïàäà-
þò íà äîðîæêó, ñ êîòîðîé èíòåíñèâíî ïðîäîëæàåò èñ-
ïàðÿòüñÿ îðãàíè÷åñêàÿ ôàçà. Ýòî ïðèâîäèò ê ðàçáðûç-
ãèâàíèþ è ðàñòåêàíèþ êîëëîèäà (ñì. ðèñ. 4, ã). Êðî-
ìå òîãî, èç-çà ìàëîãî ðàññòîÿíèÿ ìåæäó íàãðåòîé ïîä-
ëîæêîé è ñîïëîì (îêîëî 1 ìì), ÷åðåç íåêîòîðîå âðå-
ìÿ îò íà÷àëà ïå÷àòè ñîïëî íàãðåâàåòñÿ, à ýòî, â ñâîþ
î÷åðåäü, ïðèâîäèò ê íàðóøåíèþ óñëîâèé ãåíåðàöèè
îäèíàêîâûõ êàïåëü ñ îäèíàêîâûì óãëîì âûëåòà èç
ñîïëà. Ïîýòîìó çàäåðæêà èñïîëüçîâàëàñü äëÿ áûñò-
ðîãî ïåðåìåùåíèÿ ïå÷àòàþùåé ãîëîâêè çà ïðåäåëû
ïîäëîæêè, ÷òî íå ïîçâîëÿëî åé íàãðåâàòüñÿ. ×àñòîòà
ãåíåðàöèè êàïåëü, êàê è ñêîðîñòü ïåðåäâèæåíèÿ ïå-
÷àòàþùåé ãîëîâêè, âëèÿåò íà ôîðìèðîâàíèå èçëèø-
êà æèäêîñòè íà åäèíèöå äëèíû äîðîæêè, êîòîðûé
ïðèâîäèò ê èñêðèâëåíèþ êðàåâ è âîçíèêíîâåíèþ ïå-
ðåøåéêîâ, îãðàíè÷èâàþùèõ ïðîâîäèìîñòü òîíêèõ äî-
ðîæåê. Áûëà îïðåäåëåíà îïòèìàëüíàÿ ÷àñòîòà ãåíå-
Àñ,
ìêì
15
10
5
0 5 d, ìêì
Dñ,
ìêì
1200
800
400
0 5 10 15 d, ìêì
Âñ,
ìêì
800
400
0 5 d, ìêì
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü ñðåäíèõ ðàçìåðîâ êðàåâûõ îáðàçîâàíèé îò òîëùèíû d ñëîÿ ñåðåáðà
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 4
52
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
ðàöèè êàïåëü � 250 Ãö ïðè ñêîðîñòè ïåðåäâèæåíèÿ
ãîëîâêè 5 ñì/ñ. Ââåäåíèå çàäåðæêè â 1 ñ ïîçâîëèëî
çàìåòíî óëó÷øèòü êà÷åñòâî ïå÷àòè (ðèñ. 4, à, â). Èñ-
ïîëüçóÿ ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû, áûëà ðåàëèçîâàíà ïå-
÷àòü äîðîæåê òîëùèíîé 30�40 ìêì øèðèíîé 250 ìêì.
Óäåëüíàÿ ýëåêòðîïðîâîäíîñòü äîðîæåê ïîñëå ñïåêà-
íèÿ äîñòèãàëà 30% îò ýëåêòðîïðîâîäíîñòè îáúåìíî-
ãî ñåðåáðà. Ýòî çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàåò ðåçóëüòàòû,
ïîëó÷åííûå äðóãèìè èññëåäîâàòåëÿìè ìåòîäà ink-jet.
Èçîáðàæåíèå îäíîãî èç îáðàçöîâ, ïîëó÷åííîå ëàçåð-
íûì ïðîôèëîìåòðîì, ïðåäñòàâëåíî íà ðèñ. 5.
Âûâîäû
Èññëåäîâàíèÿ ïîâåäåíèÿ êîëëîèäà ñåðåáðà íà ïîä-
ëîæêå â ïðîöåññå ñòðóéíîé ïå÷àòè ïîçâîëèëè âû-
áðàòü îïòèìàëüíûå óñëîâèÿ äëÿ ïå÷àòè ìàêñèìàëüíî
ïëîñêèõ ñëîåâ, ó êîòîðûõ òîëùèíà êðàåâûõ îáðàçî-
âàíèé è êðèâèçíà êðàåâ áóäåò ìèíèìàëüíîé. Ñïåöè-
àëüíûå ìåðû ïîçâîëÿþò ñóùåñòâåííî óëó÷øèòü êà-
÷åñòâî ïå÷àòè äîðîæåê ñ òîëùèíîé ñëîåâ 30�40 ìêì,
êîòîðûå ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ êàê òîêîïðîâîäÿùèå
êîììóíèêàöèîííûå ýëåìåíòû íà ïå÷àòíûõ ïëàòàõ.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Ëåñþê Ð., Áîáèöüêèé ß., ̄ ëëåê Â. Ink-jet ôîðìóâàííÿ êîìó-
òàö³éíèõ åëåìåíò³â ì³êðîñõåì ç âèêîðèñòàííÿì íàíî÷àñòèíîê
ñð³áëà // Íîâ³ òåõíîëî㳿.� 2008.� ¹ 2 (20).� Ñ. 30�37.
2. Song J. W., Kim J., Yoon Y. H. et al. Ink-jet printing of single-
walled carbon nanotubes and electrical characterization of the line
pattern // Nanotechnology.� 2008.� N 19.� P. 1�6.
3. Volkman S. K., Molesa S., Mattis B. et al. Inkjetted organic
transistors using a novel pentacene precursor // Proceedings of
Materials Research Society Symposium.� Warrendale.� 2003.�
Vol. 769.� Í11.7.
4. B.-J. de Gans, Duineveld P. C., Schubert U. S. Ink-jet printing
of polymers: state of the art and future developments // Advanced
Materials.� 2004.� N 3.� P. 203�213.
5. Ëåñþê Ð. ²., Áîáèöüêèé ß. Â., ̄ ëëåê Â. Àäãåç³ÿ òà íàä³éí³ñòü
ñòðóìîïðîâ³äíèõ øàð³â, âèãîòîâëåíèõ ñòðóìåíåâèì äðóêîì íà-
íî÷àñòèíîê ñð³áëà // ³ñíèê ÍÓ «Ëüâ³âñüêà ïîë³òåõí³êà». Ñåð³ÿ
Åëåêòðîí³êà.� 2009.� ¹ 646.� Ñ. 24�29.
6. Deegan R. D. Pattern formation in drying drops // Physical
Review E.� 2000.� Vol. 61(1).� P. 475�485.
7. Deegan R. D., Bakajin O., Dupont T. F. et al. Capillary flow as
the cause of ring stains from dried liquid drops // Nature.� 1997.�
Vol. 389(6653).� P. 827�829.
8. Brethour J. M., Hirt C. W. Stains arising from dried liquid drops
// 12th International Coating Science and Technology Symposium.�
2004.� New York, Rochester.
9. Shin D.-Y., Lee Y., Kim C. H. Performance characterization
of screen printed radio frequency identification antennas with silver
nanopaste // Thin Solid Films.� 2009.� Vol. 517.� P. 6112�6118.
10. Rein M. Drop-Surface interactions.� CISM, Udine.� 2002.
à)
1050 ìêì
á)
1050 ìêì
â)
1050 ìêì
ã)
1050 ìêì
Ðèñ. 4. Ñíèìêè ìíîãîñëîéíûõ äîðîæåê, íàïå÷àòàííûõ áåç çàäåðæêè (á, ã) è ñ çàäåðæêîé τ=1 ñ (à, â) ïðè ðàçíîì
êîëè÷åñòâå ñëîåâ N:
à, á � 5; â, ã � 10
Ðèñ. 5. 3-D èçîáðàæåíèå îäèíàðíûõ è øèðîêîé äîðî-
æåê ïðè N=15
20 ìêì
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-51968 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2225-5818 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-29T06:21:31Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лесюк, Р.И. Бобицкий, Я.В. Котлярчук, Б.К. Иллек, В. 2013-12-21T01:07:13Z 2013-12-21T01:07:13Z 2010 Оптимизация струйной технологии изготовления токопроводящих элементов печатных плат / Р.И. Лесюк, Я.В. Бобицкий, Б.К. Котлярчук, В. Иллек // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2010. — № 4. — С. 49-52. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51968 Исследованы факторы, влияющие на качество печати токопроводящих дорожек, изготовленных струйной технологией. Найдены пути минимизации их негативного влияния, реализована многослойная печать. У роботі розглядаються ефекти, що обмежують якість та роздільність струминного друку коллоїдом срібла струмопровідних доріжок. Запропоновано попередню обробку підкладок для мінімізації розтікання коллоїду, досліджено можливість покращення якості друку шляхом підігрівання підкладки та ведення часу затримки при багатошаровому друку. Реалізовано друк токопровідних доріжок товщиною 30,40 мкм. The effects constraining the quality and resolution of inkjet silver colloid printing of interconnections are considered. Authors suggest the preliminary surface treatment for spreading minimization and the quality improvement by means of substrate heating and implementation of time delay for multilayer printing. Conductive tracks printing with thickness 30-40 µm was carried out. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Технологические процессы и оборудование Оптимизация струйной технологии изготовления токопроводящих элементов печатных плат Оптимізація струменевої технології виготовлення струмопровідних елементів друкованих плат Optimization of ink-jet technology for PCB interconnects fabrication Article published earlier |
| spellingShingle | Оптимизация струйной технологии изготовления токопроводящих элементов печатных плат Лесюк, Р.И. Бобицкий, Я.В. Котлярчук, Б.К. Иллек, В. Технологические процессы и оборудование |
| title | Оптимизация струйной технологии изготовления токопроводящих элементов печатных плат |
| title_alt | Оптимізація струменевої технології виготовлення струмопровідних елементів друкованих плат Optimization of ink-jet technology for PCB interconnects fabrication |
| title_full | Оптимизация струйной технологии изготовления токопроводящих элементов печатных плат |
| title_fullStr | Оптимизация струйной технологии изготовления токопроводящих элементов печатных плат |
| title_full_unstemmed | Оптимизация струйной технологии изготовления токопроводящих элементов печатных плат |
| title_short | Оптимизация струйной технологии изготовления токопроводящих элементов печатных плат |
| title_sort | оптимизация струйной технологии изготовления токопроводящих элементов печатных плат |
| topic | Технологические процессы и оборудование |
| topic_facet | Технологические процессы и оборудование |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51968 |
| work_keys_str_mv | AT lesûkri optimizaciâstruinoitehnologiiizgotovleniâtokoprovodâŝihélementovpečatnyhplat AT bobickiiâv optimizaciâstruinoitehnologiiizgotovleniâtokoprovodâŝihélementovpečatnyhplat AT kotlârčukbk optimizaciâstruinoitehnologiiizgotovleniâtokoprovodâŝihélementovpečatnyhplat AT illekv optimizaciâstruinoitehnologiiizgotovleniâtokoprovodâŝihélementovpečatnyhplat AT lesûkri optimízacíâstrumenevoítehnologíívigotovlennâstrumoprovídnihelementívdrukovanihplat AT bobickiiâv optimízacíâstrumenevoítehnologíívigotovlennâstrumoprovídnihelementívdrukovanihplat AT kotlârčukbk optimízacíâstrumenevoítehnologíívigotovlennâstrumoprovídnihelementívdrukovanihplat AT illekv optimízacíâstrumenevoítehnologíívigotovlennâstrumoprovídnihelementívdrukovanihplat AT lesûkri optimizationofinkjettechnologyforpcbinterconnectsfabrication AT bobickiiâv optimizationofinkjettechnologyforpcbinterconnectsfabrication AT kotlârčukbk optimizationofinkjettechnologyforpcbinterconnectsfabrication AT illekv optimizationofinkjettechnologyforpcbinterconnectsfabrication |