eng
Выпуск #4/2016
А.Кондрашин, А.Лямин, В.Слепцов
4D-технологии производства интегральных трех-мерных электронных устройств
4D-технологии производства интегральных трех-мерных электронных устройств
Просмотры: 4488
Рассмотрены основные виды, возможности, достоинства и недостатки жидкостных и газофазных (сухих) 3D MID-технологий.
DOI:10.22184/1993-8578.2016.66.4.60.77
DOI:10.22184/1993-8578.2016.66.4.60.77
Самым многочисленным классом поверхностных 3D MID-технологий являются жидкостные технологии (LS-3D MID).
2. Жидкостные S-3D MID-технологии (LS-3D MID)
Жидкостные технологии делятся на следующие виды:
•двухшаговая заливка или 2S-технология (Two Step или Two Shot Molding);
•лазерное структурирование или LDS-технология (Laser direct technology);
•струйно-аэрозольная технология (Aerosol Jet или Maskless, Mesoscale, Material Deposition – M3D);
•многоструйное распыление;
•3D-фотолитография.
2.1. Двухшаговая заливка или 2S-технология
При двухстадийной заливке используются два разных типа полимеров, один из которых может быть токопроводящим, а второй – диэлектриком. При этом первый полимер – основной материал конструкции корпуса (1-й впрыск), второй полимер – наполнитель, который селективно заполняет свободный объем и формирует конечную форму детали (2-й впрыск).
Известно достаточно большое число вариаций данной технологии, однако наибольшее распространение получили разработанные фирмой Kollmorgen (Германия) PCK- и РА-процессы [1–4] – "позитивный" и "негативный" методы двухшаговой заливки по аналогии с процессами типовой фотолитографии (рис.1). Гораздо меньшее распространение получил более дорогостоящий каталитический SKW-процесс [4] (рис.2), который является разновидностью PCK.
В качестве примера рассмотрим три этапа PCK-процесса:
•методом литья под давлением (первый впрыск) изготавливается токопроводящая подложка 1 (рис.1а) из пластика с металлическим наполнением (например, частицами палладия);
•вторым впрыском в специальной пресс-форме на поверхность подложки 1 избирательно наносят второй (диэлектрический) слой полимерного материала 2, заполняющий всю поверхность подложки, кроме площадок под будущие проводники. Именно материал второго впрыска, являясь маской, и формирует топологию коммутирующих проводников и контактных площадок (рис.1b);
•на все открытые места токопроводящей подложки первого впрыска гальваническим (электрохимическим) методом наносят слои различных металлов (медь, никель, золото и т.д.). Толщина слоев 3 регулируется условиями осаждения (рис.1c).
Основные преимущества технологии двухстадийной заливки:
•структура токопроводящих дорожек формируется в процессе литья;
•возможно нанесение слоев материалов до 0,5–5 мкм;
•высокая производительность метода (в том числе, высокая скорость роста металлических проводников).
Основные недостатки технологии:
•использование двух впрысков полимеров (металлизированный и не металлизированный) обуславливает значительные ограничения в выборе материалов, один из которых по существу является маской;
•малое разрешение метода (минимально – до 0,25 мм, в зависимости от текучести материалов [4]);
•отсутствие возможности оперативно вносить изменения в рисунок проводящей схемы;
•из-за высоких затрат на инструмент и оснастку технология рентабельна только при высоком объеме производства;
•использование экологически вредных электро-
литов.
2.2. Лазерное структурирование
Технология прямого лазерного структурирования (LDS) представляет собой аддитивный метод нанесения 3D-схем проводников на пластмассовый корпус [5]. В современной литературе технологию LDS принято подразделять на композитную и печатно-аддитивную.
Основной идеей композитной технологии прямого лазерного структурирования является введение специальных металлосодержащих органических добавок в расплав полимера при его литье. Добавка является термостойкой и предотвращает образование активных центров в процессе литья под давлением. Она незначительно влияет на базовые свойства пластмассы, так как содержит неактивные химические вещества, которые активируются только при локальном высокотемпературном нагреве лазерным излучением и проявляются только при абляции литой поверхности. Под воздействием лазерного излучения на поверхности данных композитов происходит процесс термической деструкции, приводящий к испарению или разложению органической части полимера (образованию шероховатой поверхности) и соединению отдельных частиц металла в микрогранулы, которые в дальнейшем становятся центрами кристаллизации меди при ее электрохимическом осаждении.
Таким образом, процесс композитной LDS включает четыре основные операции: литье под давлением подложки (корпуса) со специальными добавками; лазерное структурирование (обработка лучом лазера поверхности подложки с образованием активных центров); металлизация (гальваническое электрохимическое осаждение меди) модифицированного пластика; нанесение финишного (защитного) слоя (кроме мест контактных площадок).
Схема установки композитной лазерной структуризации представлена на рис.3. Исходная пластиковая подложка 5 подвергается лазерной структуризации. Для отклонения луча лазера 2 применяется система поворотных зеркал 3. В результате обработки модифицированный пластик разделяется на металл и остаточные органические группы, образуя активированные области 4. Эти области в будущем становятся центром кристаллизации при химическом осаждении проводящих слоев 6 (медь, никель, золото и т.д.) общей толщиной 10–20 мкм.
Печатно-аддитивная технология LDS (Pro Paint LDS) во многом аналогична композитной с двумя основными отличиями: во-первых, отсутствуют металлосодержащие органические добавки в составе полимера подложки (используются "неподготовленные" пластики); во-вторых, после лазерного структурирования поверхности наносится специальная токопроводящая "краска".
Процесс печатно-аддитивной технологии LDS состоит из шести основных операций (рис.4):
•литье под давлением подложки (корпуса);
•лазерное структурирование (обработка лучом лазера поверхности подложки);
•струйно-аэрозольное нанесение токопроводящей "краски", представляющей собой двухкомпонентную систему из "грунта" и отверждающего агента;
•удаление (отмывка) излишков "краски" с неструктурированных поверхностей;
•металлизация (гальваническое электрохимическое осаждение меди) модифицированного пластика;
•нанесение финишного (защитного) слоя (кроме мест контактных площадок).
Печать – как правило, струйно-аэрозольное нанесение токопроводящей "краски" выполняется с помощью стандартного распылителя или специализированной установки (подробнее см. п.2.3). Слой "краски" толщиной примерно от 30 до 40 мкм наносится в два этапа и затем отвердевает на воздухе или при дополнительном тепловом воздействии.
Печатно-аддитивный метод LDS является более трудоемким и, в первую очередь, предназначен для прототипирования, поскольку стоимость и свойства таких изделий при постоянном использовании не сопоставимы со свойствами композитных пластмасс [6].
Основные преимущества LDS:
•используется только один материал формирования подложки (в отличие от двухстадийного литья);
•гибкость процесса, что позволяет оперативно вносить изменения в рисунок проводящей схемы путем перепрограммирования лазера;
•разрешение до 80 мкм при возможности нанесения покрытий в достаточно труднодоступные места подложки;
•отсутствие необходимости применения масок;
•достаточно высокая производительность при относительно невысокой стоимости установок.
Для композитной технологии также свойственна высокая адгезия осаждаемого металла к подложке, обусловленная образованием микрорельефа в процессе лазерной активации, а для печатно-аддитивной – использование практически любых полимерных материалов и изделий на их основе.
Основные недостатки LDS:
•сложность формирования толстых слоев функциональных материалов;
•возможно термическое повреждение подложки во время ее лазерной активации;
•использование экологически вредных электролитов.
Дополнительными недостатками композитной технологии LDS является ограниченный выбор материалов, так как необходимо использование специальных полимеров или добавок при изготовлении подложек, а печатно-аддитивной технологии – достаточно низкая адгезия токопроводящей "краски" к получаемому в процессе лазерной активации развитому микрорельефу поверхности и наличие дополнительных операций, что значительно удорожает процесс изготовления деталей.
2.3. Субтрактивное лазерное структурирование
Субтрактивное лазерное структурирование основано на одной из самых первых, а, следовательно, отработанных технологиях производства печатных плат, состоящих из диэлектрической подложки и фольгированного металлического материала (в основном меди). Отличительной особенностью 3D-технологии LSS от традиционной субтрактивной технологии является невозможность формирования толстопленочного токопроводящего покрытия методами горячего клеевого тиснения, как на 2D-поверхности.
Субтрактивное лазерное структурирование включает следующие операции:
•одно- или многокомпонентное литье под давлением подложки (корпуса);
•осаждение подслоя меди (химическое, плазмохимическое, вакуумно-термическое и т.д.) (рис.5b). Если предполагается использование только химического осаждения подслоя меди, то перед процессом металлизации целесообразно выполнить активацию необходимой площади поверхности подложки, например, лазерное структурирование (рис.5а);
•электрохимическое осаждение меди на сформированную металлизированную поверхность подслоя (рис.5c);
•нанесение маски (тонкого слоя гальванорезиста). В качестве гальванорезистивного слоя возможно использования как диэлектрического, так и токопроводящего материала, обладающего высокой степенью селективности травления по отношению к слою меди (рис.5d);
•лазерное структурирование (прожигание) тонкого слоя гальванорезиста (рис.5e);
•химическое или плазмохимическое травление меди (рис.5f);
•при необходимости (в зависимости от условий эксплуатации изделий или иных требований) – удаление остатков гальванорезиста (рис.5g).
2.4. Струйно-аэрозольная технология
Струйно-аэрозольная технология [7–8] предусматривает прямое нанесение токопроводящих пленок из различных жидких материалов (суспензий) на поверхность готовых 3D-деталей, полученных, например, после литья под давлением. Суспензии включают растворитель, стабилизаторы, модификаторы, сополимеры, твердые частицы и др. и делятся на суспензии проводящих материалов, суспензии диэлектрических материалов и суспензии полупроводниковых материалов, поэтому диаметр твердых частиц может значительно различаться в зависимости от типа осаждаемого материала и обычно составляет 0,05–1 мкм.
Установка струйно-аэрозольной технологии (рис.6) основана на специальном двухсекционном пульверизаторе. В первой секции пульверизатора готовую суспензию 2 помещают в испаритель (нагреватель) 1, через который пропускается поток транспортного инертного газа, создавая аэрозоль 3 (взвесь микрокапель). Крупные капли (порядка 5 мкм и более) под действием силы тяжести обычно возвращаются обратно в емкость.
Вторая секция пульверизатора представляет собой двухконтурное распылительное сопло 4. Во внешний контур распылительного сопла подается защитный (фокусирующий) газ под избыточным давлением, который формирует фокусирующий кольцевой аэродинамический поток. Данный поток создает во внутреннем контуре распылительного сопла пониженное давление, куда и устремляется за счет разницы давлений аэрозоль. Кольцевой аэродинамический поток фокусирует струю аэрозоля в тонкий луч (поток) 5 диаметром до 10 мкм, что дает возможность наносить материал 6 на труднодоступные поверхности 7 с высокой точностью без применения масок. Расстояние от распылительного сопла до осаждаемой поверхности может составлять до 5–7 мм.
После нанесения на подложку, суспензия отверждается в процессе спекания или полимеризации в стандартных сушильных печах, печах для пайки оплавлением припоя, лазерным излучением, светодиодами и т.д.
Нанесение аэрозоля осуществляется либо путем перемещения сопла по отношению к подложке, либо перемещения подложки относительно сопла. Для получения отдельных структур (дорожек, контактных площадок или элементов ТЭУ) поток аэрозоля может перекрываться специальной заслонкой (затвором).
Основные преимущества технологии:
•в процессе формирования подложки используется только один материал;
•возможно нанесение тонких до 10–20 нм слоев материалов с разрешением до 5 мкм;
•исключение термического повреждения подложки;
•гибкость процесса, что позволяет оперативно вносить изменения в рисунок проводящей схемы;
•возможность получения проводящих, полупроводниковых, диэлектрических и полимерных (PTF – polymer precision thick-film) покрытий практически на любых материалах подложки;
•отсутствие необходимости применения масок;
•возможность нанесения покрытий в труднодоступные места подложки;
•высокая производительность установок при относительно небольшой стоимости оборудования.
Основные недостатки технологии:
•использование двух газов (транспортного и фокусирующего);
•необходимость тщательного подбора суспензий для различных материалов подложки с целью обеспечения высокой адгезии осаждаемого материала;
•необходимость операции отверждения.
2.5. Струйное распыление (металлизация)
Технология струйного распыления известна достаточно давно и в настоящее время широко применяется, например, в полиграфии, для производства упаковочных материалов, нанесения фоторезистивных материалов в микро-электронике, в печатной электронике и т.д.
При струйной металлизации, схема которой представлена на рис.7, наносимый материал осаждается на свободные поверхности объемной подложки 3 в виде микрокапель 2 непосредственно из тонкоканальных сопел печатающей головки 1. Более подробно методы струйной печати описаны в [9–10]. Особенностями данного метода в S 3D-MID-технологии является необходимость использования нескольких головок, работающих в параллели, особая подвесная система крепления печатающей головки или системы головок, соблюдение постоянного зазора (2–3 мм) между соплом печатной головки и подложкой, применение особых типов быстротвердеющих вязких "чернил" с высокой адгезией.
2.6. 3D-фотолитография
3D-фотолитография (3D-Photoimaging) является одним из первых методов структурирования 3D-MID изделий, так как сама традиционная технология фотолитографии уже давно и надежно зарекомендовала себя в производстве ЭКБ [11].
Основой классического процесса фотолитографии является создание необходимой топологии поверхности путем воздействия источника света (чаще всего УФ-диапазона) на фотополимер. В зависимости от типа фотополимера (рис.8), облучение через фотошаблон стимулирует либо процессы разрушения связей фотополимера, то есть "деструкцию" (позитивный фоторезист) с последующим удалением облученной части с поверхности подложки (рис.8а), либо процессы полимеризации, то есть "задубливание" (негативный фоторезист) с последующим удалением необлученной части фотополимера с поверхности подложки (рис.8b).
На рис.9 представлена типовая последовательность технологических операций 3D-фотолитографии по полуаддитивной схеме металлизации, которая повторяет операции полуаддитивного лазерного структурирования до стадии наложения фотошаблона.
Процесс металлизации начинается с осаждения тонкого проводящего медного подслоя 2 (~ 1 мкм) по всей свободной поверхности объемной подложки 1 (рис.9 а, b). Тонкий проводящий подслой может быть сформирован любым способом, удовлетворяющим требованиям по адгезионной прочности, проводимости и толщине, например, химическим осаждением, вакуумным напылением, газотермической металлизацией и т.д.
Далее на проводящий слой 2 наносится фоторезист 3 (рис.9c), который экспонируется непосредственно лазером или при помощи 3D-фотошаблона в соответствии с заданным топологическим рисунком. Затем производят проявление фоторезиста (рис.9d), формируя окна для дальнейшего гальванического осаждения "толстого" проводящего слоя 4 (рис.9e). Толщина слоя выбирается, исходя из предъявляемых к нему требований. В настоящее время (2014–2015 гг.) толщина осажденного слоя меди составляет около 25–35 мкм. Поверх сформированной структуры наносится еще один слой фоторезиста 5 (рис.9f), который служит маской для травления подслоя меди 2 (рис.9g). Финишной операцией является удаление остатков фоторезиста с полученного проводящего рисунка (рис.9j).
Основные преимущества технологии:
•уменьшение производственных затрат, меньший подтрав под маску и большая экологичность, чем у субтрактивных методов при травлении "толстой" фольги;
•использование любых твердотельных не фольгированных материалов в качестве подложки;
•достаточно высокое разрешение (ширина проводников менее 100 мкм);
•хорошая воспроизводимость технологии при формировании проводников толщиной менее 0,1 мм.
Основные недостатки технологии:
•необходимость применения разных технологий осаждения и травления для различных материалов;
•трудность обеспечения хорошей адгезии подслоя металла к некоторым материалам подложки;
•необходимость дополнительной очистки изделия, связанная с загрязнением торцов подложки при удалении фоторезиста или гальваническом осаждении проводников.
3. Газофазные (сухие) 3D MID-технологии (DS-3D MID)
Большое число физических технологий осаждения слоев металла не используют водные растворы солей металлов, содержащих осаждаемый материал в виде анионов. Данные методы получили название "сухих", так как используют исключительно газофазные реакции в вакууме или при атмосферном давлении.
Вакуумная ионно-плазменная обработка является одной из типовых и воспроизводимых технологий производства ЭКБ. Это обусловлено ее высокой разрешающей способностью, четким контролем параметров процессов, способностью локально подводить высокую энергию (от 100 и более эВ) и локализовать воздействие в приповерхностном слое материала (2–100 нм). Вакуумные методы нанесения можно разделить на две группы:
•методы физического осаждения (PVD – physical vapor deposition), к которым относятся, например, вакуумно-термическое испарение (VTE – vacuum thermal evaporation), электронно-лучевое испарение (EBE – electron beam evaporation), катодное распыление (CS – cathode sputtering), магнетронное распыление (MSpD – magnetron sputtering process) и т.д.;
•методы химического осаждения материалов (CVD – chemical vapor deposition) из паровой фазы с активацией и без активации плазмой.
Основным недостатком существующих ионно-плазменных методов с точки зрения экономической эффективности можно назвать необходимость создания пониженного давления, вплоть до 10–6 Тор. Средства получения и поддержания вакуума составляют значительную часть стоимости современного микроэлектронного производства и требуют существенных расходов на их эксплуатацию. Именно это обстоятельство обусловило возникновение интереса к разработке ионно-плазменных методов обработки материалов при атмосферном давлении, который подчеркивается постоянным появлением сообщений по этой тематике в различных научных изданиях.
В настоящее время наибольшее применение нашли две газофазных (сухих) S-3D MID-технологии (далее – DS-3D MID):
•газоплазменное напыление (Flamecon);
•электродуговой плазматрон (Plasma dust).
3.1. Газоплазменное (газотермическое) напыление
Особенностью данной технологии является одновременное воздействие на наносимый материал высокотемпературного источника тепла и кинетической энергии газового потока [7]. Газопламенный метод включает три последовательные стадии:
•расплавление высокотемпературным пламенем (например, кислородно-ацетиленовым) материала, подающегося в камеру сгорания в виде проволоки диаметром 1–3 мм (при осаждении металлов) или порошка (при осаждении диэлектриков), и его частичное испарение в виде микрокапель;
•перенос частиц металла на предварительно подготовленную поверхность детали струей сжатого воздуха или инертного газа;
•формирование покрытий при соударении "холодных" частиц, ускоренных сверхзвуковым газовым потоком, с поверхностью детали.
Схема установки газопламенной металлизации представлена на рис.10. Поток транспортного газа, двигаясь вдоль распылительного сопла 2, засасывает в него частицы металла из емкости с порошком 1. Далее эти частицы расплавляются теплом, выделяющимся при сжигании газовой смеси, также подаваемой в распылительное сопло через систему поджига 6. Напыляемый материал в виде порошка вдувается в пламя специальной горелки, при этом его частицы нагреваются до весьма пластичного или расплавленного состояния. Полученный расплав осаждаемого металла выталкивается из распылительного сопла в виде сфокусированной струи 3. Содержащиеся в струе частицы осаждаемого металла, ударяясь о поверхность подложки 5, сцепляются с ней и образуют проводящее покрытие 4. За один проход формируется покрытие толщиной от 20 до 100 мкм.
Основные преимущества технологии:
•распыление разнородных металлических (алюминия, меди, цинка, олова, никеля и др.) и полимерных материалов;
•возможность нанесения покрытий на различные по габаритам изделия;
•достаточно низкая температура на поверхности подложки (от 10 до 150°С).
Основные недостатки технологии:
•использование газов, в том числе взрывоопасных (сжатого воздуха, ацетилена, кислорода);
•низкая производительность напыления (2–4 кг/ч);
•высокая пористость наносимого металлического покрытия;
•значительные (до 50%) потери напыляемого материала;
•низкая равномерность покрытий по толщине.
3.2. Осаждение при помощи
электродугового плазматрона
Дуга является одним из самых распространенных видов самостоятельного электрического разряда в газе, при котором разрядные явления сосредоточены в узком, ярко светящемся плазменном шнуре. Зажигание дугового разряда осуществляется при прохождении мощного электрического поля через газ, который под действием различных факторов ионизируется. Дуговой разряд может быть сгенерирован в различных средах и при различных давлениях. Известно, что с увеличением давления в окружающей среде сила тока в дуге возрастает, а поперечные размеры ее шнура уменьшаются. Электродуговой плазмотрон постоянного тока – одна из самых распространенных конструкций электродуговых плазмотронов, работающих при атмосферном (или чуть повышенном) давлении [12].
В состав устройства входят следующие подсистемы:
•электрическая подсистема, включающая основные электроды, вспомогательные электроды (поджиг разряда), изоляторы и присоединительные элементы к источникам электропитания;
•газовая подсистема, включающая каналы для ввода плазмообразующих газов, смеси транспортного газа и порошка осаждаемого материала, и, при необходимости, защитного газа катода или дополнительного фокусирующего газа сопла, а также уплотнения и присоединительные устройства к внешним системам;
•разрядная камера, снабженная соплом, придающая потоку газа в плазмотроне необходимую скорость и направления движения;
•система перемещения плазмотрона относительно поверхности подложки как в горизонтальном направлении для формирования заданной структуры поверхности, так и в вертикальном направлении для регулировки условий осаждения. В некоторых типах установок практикуется перемещение подложки относительно сопла плазмотрона.
Одна из схем электродугового плазмотрона постоянного тока представлена на рис.11. В данном типе плазмотронов дуговой разряд генерируется системой поджига разряда 4 между внутренним тугоплавким электродом (катодом) 1 и водоохлаждаемым соплом (анодом) 2. В межэлектродный промежуток разрядной камеры 3 подают поток сжатого плазмообразующего газа 6, например, инертный, который выдувает дугу наружу отверстия в виде "факела" 9. В межэлектродный промежуток вместе с плазмообразующим газом подается смесь транспортного инертного газа и порошка наносимого материала 8. Под воздействием тока высокой плотности происходит расплавление порошка наносимого материала, который в виде микрокапель выдувается из сопла плазмотрона 5. Так как "факел" плазмотрона представляет собой газовую среду, то по мере удаления от сопла транспортный и плазмообразующий газ рассеиваются, а микрокапли расплава продолжают двигаться в направлении подложки 10 свободной формы. Поскольку основной поток осаждаемого материала движется направленно в сторону подложки, то на ней формируется контролируемая зона осаждения, так называемая "зона наплавки" 11.
Покрытие образуется расплавленными частицами, которые "привариваются" к поверхности подложки и друг к другу. Качество покрытия существенно зависит от степени нагрева частиц и их скорости при ударе о подложку, что определяется скоростью, температурой и теплопроводностью плазмы на выходе из плазмотрона, а также тепловыми свойствами напыляемого материала.
В качестве осаждаемых материалов используются мелкодисперсные порошки металлов (Cu, Sn, Zn, Ag вольфрам и т.д.), оксиды алюминия, циркония, кремния и титана, карбиды, бориды, нитриды тантала, кремния, ниобия и гафния, а также диэлектрики (полимеры) с размером частиц от 100 нм до 20 мкм.
Для образования плазмы применяются как инертные (аргон, неон, гелий), так и активные газы и соединения (азот, кислород, водород, углеводороды, аммиак). Выбор плазмообразующего газа и температуры плазмы определяется химическим составом напыляемого материала, требованиями к качеству покрытия и его стоимостью. В качестве транспортных газов чаще всего используются только инертные газы.
В некоторых случаях материал для напыления имеет форму проволоки, которая подается в струю плазмы, расплавляется, распыляется, капли ускоряются и наносятся на напыляемую поверхность. В этом случае на проволоку подают анодный потенциал, что облегчает ее плавление и повышает общий КПД процесса.
Основные преимущества технологии:
•возможность нанесения различных материалов (проводников, диэлектриков, полупроводников), как в виде отдельных элементов (медь, золото, кремний), так и в виде соединений (полимеры, сплавы, керамика, композиты);
•возможность нанесения соединений различной стехиометрии;
•высокая адгезия покрытий;
•достаточно высокая точность нанесения материалов по толщине.
Основные недостатки технологии:
•сложность конструкции установки;
•достаточно низкая скорость осаждения покрытий;
•низкое разрешение формируемых структур;
•использование нескольких видов газов.
Окончание в следующем номере.
ЛИТЕРАТУРА
1.Нисан А. 3D-MID: области применения и технологии производства // Информационный бюллетень "Поверхностный монтаж", ЗАО Предприятие "Остек", № 3 (89), март 2011, с 10–13.
2.Шахнович И. 3D-MID – это новые возможности // Журнал "Вектор Высоких технологий", № 02 (15), август 2015, с. 8–17.
3.Волков И. Трехмерные схемы на пластике: преимущества и перспективы // Журнал "Вектор Высоких технологий", № 02 (02), сентябрь 2013, с. 10–17.
4.Описание SKW-процесса // Материалы официального сайта компании N&H Technology GmbH (http://www.nh-technology.de/de_3D_MID.php).
5.Волков И. Новые возможности прототипирования изделий с использованием 3D-MID технологий // Материалы Информационного бюллетеня №3 (100), ЗАО Предприятие "Остек", 2013, с 12–14.
6.Трехмерные электрические схемы. Промышленная трехмерная печать. Органическая и печатная электроника // Материалы официального сайта ООО "НИИИТ", 2015г. (www/3dmid.ru).
7.Obliers-Hommricha B., Fischerb A., Willecka H., Eberhardta W., Kückb H. Single- and multi-layer conductive patterns fabricated using M3D technology // Material "Hahn-Schickard-Institute of Microassembly Technology" (HSG-IMAT), Stuttgart, Germany (http://www.4m-net.org/files/papers/4M2008/03-05/03-05.PDF)
8.Струйно-аэрозольный способ // Apparatuses and methods for maskless mesoscale material deposition (US 7987813 B2).
9.Белгаум К. Завтра 3D – печати в промышленном производственном процессе // Материалы Международной выставки технологий 3D печати и сканирования (www.3D-EXPO.RU).
10.Методы струйной печати // Материалы официального сайта компании "Ижевск-Минолта" (http://minolta.ru/metodyi-strujnoj-pechati.html).
11.Медведев А. Печатные платы. Конструкции и материалы // "Техносфера", Москва, 2005, 301 с.
12.Клименко Г.К., Ляпин А.А. Конструкции электродуговых плазмотронов / Электронное учебное пособие / Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011.
2. Жидкостные S-3D MID-технологии (LS-3D MID)
Жидкостные технологии делятся на следующие виды:
•двухшаговая заливка или 2S-технология (Two Step или Two Shot Molding);
•лазерное структурирование или LDS-технология (Laser direct technology);
•струйно-аэрозольная технология (Aerosol Jet или Maskless, Mesoscale, Material Deposition – M3D);
•многоструйное распыление;
•3D-фотолитография.
2.1. Двухшаговая заливка или 2S-технология
При двухстадийной заливке используются два разных типа полимеров, один из которых может быть токопроводящим, а второй – диэлектриком. При этом первый полимер – основной материал конструкции корпуса (1-й впрыск), второй полимер – наполнитель, который селективно заполняет свободный объем и формирует конечную форму детали (2-й впрыск).
Известно достаточно большое число вариаций данной технологии, однако наибольшее распространение получили разработанные фирмой Kollmorgen (Германия) PCK- и РА-процессы [1–4] – "позитивный" и "негативный" методы двухшаговой заливки по аналогии с процессами типовой фотолитографии (рис.1). Гораздо меньшее распространение получил более дорогостоящий каталитический SKW-процесс [4] (рис.2), который является разновидностью PCK.
В качестве примера рассмотрим три этапа PCK-процесса:
•методом литья под давлением (первый впрыск) изготавливается токопроводящая подложка 1 (рис.1а) из пластика с металлическим наполнением (например, частицами палладия);
•вторым впрыском в специальной пресс-форме на поверхность подложки 1 избирательно наносят второй (диэлектрический) слой полимерного материала 2, заполняющий всю поверхность подложки, кроме площадок под будущие проводники. Именно материал второго впрыска, являясь маской, и формирует топологию коммутирующих проводников и контактных площадок (рис.1b);
•на все открытые места токопроводящей подложки первого впрыска гальваническим (электрохимическим) методом наносят слои различных металлов (медь, никель, золото и т.д.). Толщина слоев 3 регулируется условиями осаждения (рис.1c).
Основные преимущества технологии двухстадийной заливки:
•структура токопроводящих дорожек формируется в процессе литья;
•возможно нанесение слоев материалов до 0,5–5 мкм;
•высокая производительность метода (в том числе, высокая скорость роста металлических проводников).
Основные недостатки технологии:
•использование двух впрысков полимеров (металлизированный и не металлизированный) обуславливает значительные ограничения в выборе материалов, один из которых по существу является маской;
•малое разрешение метода (минимально – до 0,25 мм, в зависимости от текучести материалов [4]);
•отсутствие возможности оперативно вносить изменения в рисунок проводящей схемы;
•из-за высоких затрат на инструмент и оснастку технология рентабельна только при высоком объеме производства;
•использование экологически вредных электро-
литов.
2.2. Лазерное структурирование
Технология прямого лазерного структурирования (LDS) представляет собой аддитивный метод нанесения 3D-схем проводников на пластмассовый корпус [5]. В современной литературе технологию LDS принято подразделять на композитную и печатно-аддитивную.
Основной идеей композитной технологии прямого лазерного структурирования является введение специальных металлосодержащих органических добавок в расплав полимера при его литье. Добавка является термостойкой и предотвращает образование активных центров в процессе литья под давлением. Она незначительно влияет на базовые свойства пластмассы, так как содержит неактивные химические вещества, которые активируются только при локальном высокотемпературном нагреве лазерным излучением и проявляются только при абляции литой поверхности. Под воздействием лазерного излучения на поверхности данных композитов происходит процесс термической деструкции, приводящий к испарению или разложению органической части полимера (образованию шероховатой поверхности) и соединению отдельных частиц металла в микрогранулы, которые в дальнейшем становятся центрами кристаллизации меди при ее электрохимическом осаждении.
Таким образом, процесс композитной LDS включает четыре основные операции: литье под давлением подложки (корпуса) со специальными добавками; лазерное структурирование (обработка лучом лазера поверхности подложки с образованием активных центров); металлизация (гальваническое электрохимическое осаждение меди) модифицированного пластика; нанесение финишного (защитного) слоя (кроме мест контактных площадок).
Схема установки композитной лазерной структуризации представлена на рис.3. Исходная пластиковая подложка 5 подвергается лазерной структуризации. Для отклонения луча лазера 2 применяется система поворотных зеркал 3. В результате обработки модифицированный пластик разделяется на металл и остаточные органические группы, образуя активированные области 4. Эти области в будущем становятся центром кристаллизации при химическом осаждении проводящих слоев 6 (медь, никель, золото и т.д.) общей толщиной 10–20 мкм.
Печатно-аддитивная технология LDS (Pro Paint LDS) во многом аналогична композитной с двумя основными отличиями: во-первых, отсутствуют металлосодержащие органические добавки в составе полимера подложки (используются "неподготовленные" пластики); во-вторых, после лазерного структурирования поверхности наносится специальная токопроводящая "краска".
Процесс печатно-аддитивной технологии LDS состоит из шести основных операций (рис.4):
•литье под давлением подложки (корпуса);
•лазерное структурирование (обработка лучом лазера поверхности подложки);
•струйно-аэрозольное нанесение токопроводящей "краски", представляющей собой двухкомпонентную систему из "грунта" и отверждающего агента;
•удаление (отмывка) излишков "краски" с неструктурированных поверхностей;
•металлизация (гальваническое электрохимическое осаждение меди) модифицированного пластика;
•нанесение финишного (защитного) слоя (кроме мест контактных площадок).
Печать – как правило, струйно-аэрозольное нанесение токопроводящей "краски" выполняется с помощью стандартного распылителя или специализированной установки (подробнее см. п.2.3). Слой "краски" толщиной примерно от 30 до 40 мкм наносится в два этапа и затем отвердевает на воздухе или при дополнительном тепловом воздействии.
Печатно-аддитивный метод LDS является более трудоемким и, в первую очередь, предназначен для прототипирования, поскольку стоимость и свойства таких изделий при постоянном использовании не сопоставимы со свойствами композитных пластмасс [6].
Основные преимущества LDS:
•используется только один материал формирования подложки (в отличие от двухстадийного литья);
•гибкость процесса, что позволяет оперативно вносить изменения в рисунок проводящей схемы путем перепрограммирования лазера;
•разрешение до 80 мкм при возможности нанесения покрытий в достаточно труднодоступные места подложки;
•отсутствие необходимости применения масок;
•достаточно высокая производительность при относительно невысокой стоимости установок.
Для композитной технологии также свойственна высокая адгезия осаждаемого металла к подложке, обусловленная образованием микрорельефа в процессе лазерной активации, а для печатно-аддитивной – использование практически любых полимерных материалов и изделий на их основе.
Основные недостатки LDS:
•сложность формирования толстых слоев функциональных материалов;
•возможно термическое повреждение подложки во время ее лазерной активации;
•использование экологически вредных электролитов.
Дополнительными недостатками композитной технологии LDS является ограниченный выбор материалов, так как необходимо использование специальных полимеров или добавок при изготовлении подложек, а печатно-аддитивной технологии – достаточно низкая адгезия токопроводящей "краски" к получаемому в процессе лазерной активации развитому микрорельефу поверхности и наличие дополнительных операций, что значительно удорожает процесс изготовления деталей.
2.3. Субтрактивное лазерное структурирование
Субтрактивное лазерное структурирование основано на одной из самых первых, а, следовательно, отработанных технологиях производства печатных плат, состоящих из диэлектрической подложки и фольгированного металлического материала (в основном меди). Отличительной особенностью 3D-технологии LSS от традиционной субтрактивной технологии является невозможность формирования толстопленочного токопроводящего покрытия методами горячего клеевого тиснения, как на 2D-поверхности.
Субтрактивное лазерное структурирование включает следующие операции:
•одно- или многокомпонентное литье под давлением подложки (корпуса);
•осаждение подслоя меди (химическое, плазмохимическое, вакуумно-термическое и т.д.) (рис.5b). Если предполагается использование только химического осаждения подслоя меди, то перед процессом металлизации целесообразно выполнить активацию необходимой площади поверхности подложки, например, лазерное структурирование (рис.5а);
•электрохимическое осаждение меди на сформированную металлизированную поверхность подслоя (рис.5c);
•нанесение маски (тонкого слоя гальванорезиста). В качестве гальванорезистивного слоя возможно использования как диэлектрического, так и токопроводящего материала, обладающего высокой степенью селективности травления по отношению к слою меди (рис.5d);
•лазерное структурирование (прожигание) тонкого слоя гальванорезиста (рис.5e);
•химическое или плазмохимическое травление меди (рис.5f);
•при необходимости (в зависимости от условий эксплуатации изделий или иных требований) – удаление остатков гальванорезиста (рис.5g).
2.4. Струйно-аэрозольная технология
Струйно-аэрозольная технология [7–8] предусматривает прямое нанесение токопроводящих пленок из различных жидких материалов (суспензий) на поверхность готовых 3D-деталей, полученных, например, после литья под давлением. Суспензии включают растворитель, стабилизаторы, модификаторы, сополимеры, твердые частицы и др. и делятся на суспензии проводящих материалов, суспензии диэлектрических материалов и суспензии полупроводниковых материалов, поэтому диаметр твердых частиц может значительно различаться в зависимости от типа осаждаемого материала и обычно составляет 0,05–1 мкм.
Установка струйно-аэрозольной технологии (рис.6) основана на специальном двухсекционном пульверизаторе. В первой секции пульверизатора готовую суспензию 2 помещают в испаритель (нагреватель) 1, через который пропускается поток транспортного инертного газа, создавая аэрозоль 3 (взвесь микрокапель). Крупные капли (порядка 5 мкм и более) под действием силы тяжести обычно возвращаются обратно в емкость.
Вторая секция пульверизатора представляет собой двухконтурное распылительное сопло 4. Во внешний контур распылительного сопла подается защитный (фокусирующий) газ под избыточным давлением, который формирует фокусирующий кольцевой аэродинамический поток. Данный поток создает во внутреннем контуре распылительного сопла пониженное давление, куда и устремляется за счет разницы давлений аэрозоль. Кольцевой аэродинамический поток фокусирует струю аэрозоля в тонкий луч (поток) 5 диаметром до 10 мкм, что дает возможность наносить материал 6 на труднодоступные поверхности 7 с высокой точностью без применения масок. Расстояние от распылительного сопла до осаждаемой поверхности может составлять до 5–7 мм.
После нанесения на подложку, суспензия отверждается в процессе спекания или полимеризации в стандартных сушильных печах, печах для пайки оплавлением припоя, лазерным излучением, светодиодами и т.д.
Нанесение аэрозоля осуществляется либо путем перемещения сопла по отношению к подложке, либо перемещения подложки относительно сопла. Для получения отдельных структур (дорожек, контактных площадок или элементов ТЭУ) поток аэрозоля может перекрываться специальной заслонкой (затвором).
Основные преимущества технологии:
•в процессе формирования подложки используется только один материал;
•возможно нанесение тонких до 10–20 нм слоев материалов с разрешением до 5 мкм;
•исключение термического повреждения подложки;
•гибкость процесса, что позволяет оперативно вносить изменения в рисунок проводящей схемы;
•возможность получения проводящих, полупроводниковых, диэлектрических и полимерных (PTF – polymer precision thick-film) покрытий практически на любых материалах подложки;
•отсутствие необходимости применения масок;
•возможность нанесения покрытий в труднодоступные места подложки;
•высокая производительность установок при относительно небольшой стоимости оборудования.
Основные недостатки технологии:
•использование двух газов (транспортного и фокусирующего);
•необходимость тщательного подбора суспензий для различных материалов подложки с целью обеспечения высокой адгезии осаждаемого материала;
•необходимость операции отверждения.
2.5. Струйное распыление (металлизация)
Технология струйного распыления известна достаточно давно и в настоящее время широко применяется, например, в полиграфии, для производства упаковочных материалов, нанесения фоторезистивных материалов в микро-электронике, в печатной электронике и т.д.
При струйной металлизации, схема которой представлена на рис.7, наносимый материал осаждается на свободные поверхности объемной подложки 3 в виде микрокапель 2 непосредственно из тонкоканальных сопел печатающей головки 1. Более подробно методы струйной печати описаны в [9–10]. Особенностями данного метода в S 3D-MID-технологии является необходимость использования нескольких головок, работающих в параллели, особая подвесная система крепления печатающей головки или системы головок, соблюдение постоянного зазора (2–3 мм) между соплом печатной головки и подложкой, применение особых типов быстротвердеющих вязких "чернил" с высокой адгезией.
2.6. 3D-фотолитография
3D-фотолитография (3D-Photoimaging) является одним из первых методов структурирования 3D-MID изделий, так как сама традиционная технология фотолитографии уже давно и надежно зарекомендовала себя в производстве ЭКБ [11].
Основой классического процесса фотолитографии является создание необходимой топологии поверхности путем воздействия источника света (чаще всего УФ-диапазона) на фотополимер. В зависимости от типа фотополимера (рис.8), облучение через фотошаблон стимулирует либо процессы разрушения связей фотополимера, то есть "деструкцию" (позитивный фоторезист) с последующим удалением облученной части с поверхности подложки (рис.8а), либо процессы полимеризации, то есть "задубливание" (негативный фоторезист) с последующим удалением необлученной части фотополимера с поверхности подложки (рис.8b).
На рис.9 представлена типовая последовательность технологических операций 3D-фотолитографии по полуаддитивной схеме металлизации, которая повторяет операции полуаддитивного лазерного структурирования до стадии наложения фотошаблона.
Процесс металлизации начинается с осаждения тонкого проводящего медного подслоя 2 (~ 1 мкм) по всей свободной поверхности объемной подложки 1 (рис.9 а, b). Тонкий проводящий подслой может быть сформирован любым способом, удовлетворяющим требованиям по адгезионной прочности, проводимости и толщине, например, химическим осаждением, вакуумным напылением, газотермической металлизацией и т.д.
Далее на проводящий слой 2 наносится фоторезист 3 (рис.9c), который экспонируется непосредственно лазером или при помощи 3D-фотошаблона в соответствии с заданным топологическим рисунком. Затем производят проявление фоторезиста (рис.9d), формируя окна для дальнейшего гальванического осаждения "толстого" проводящего слоя 4 (рис.9e). Толщина слоя выбирается, исходя из предъявляемых к нему требований. В настоящее время (2014–2015 гг.) толщина осажденного слоя меди составляет около 25–35 мкм. Поверх сформированной структуры наносится еще один слой фоторезиста 5 (рис.9f), который служит маской для травления подслоя меди 2 (рис.9g). Финишной операцией является удаление остатков фоторезиста с полученного проводящего рисунка (рис.9j).
Основные преимущества технологии:
•уменьшение производственных затрат, меньший подтрав под маску и большая экологичность, чем у субтрактивных методов при травлении "толстой" фольги;
•использование любых твердотельных не фольгированных материалов в качестве подложки;
•достаточно высокое разрешение (ширина проводников менее 100 мкм);
•хорошая воспроизводимость технологии при формировании проводников толщиной менее 0,1 мм.
Основные недостатки технологии:
•необходимость применения разных технологий осаждения и травления для различных материалов;
•трудность обеспечения хорошей адгезии подслоя металла к некоторым материалам подложки;
•необходимость дополнительной очистки изделия, связанная с загрязнением торцов подложки при удалении фоторезиста или гальваническом осаждении проводников.
3. Газофазные (сухие) 3D MID-технологии (DS-3D MID)
Большое число физических технологий осаждения слоев металла не используют водные растворы солей металлов, содержащих осаждаемый материал в виде анионов. Данные методы получили название "сухих", так как используют исключительно газофазные реакции в вакууме или при атмосферном давлении.
Вакуумная ионно-плазменная обработка является одной из типовых и воспроизводимых технологий производства ЭКБ. Это обусловлено ее высокой разрешающей способностью, четким контролем параметров процессов, способностью локально подводить высокую энергию (от 100 и более эВ) и локализовать воздействие в приповерхностном слое материала (2–100 нм). Вакуумные методы нанесения можно разделить на две группы:
•методы физического осаждения (PVD – physical vapor deposition), к которым относятся, например, вакуумно-термическое испарение (VTE – vacuum thermal evaporation), электронно-лучевое испарение (EBE – electron beam evaporation), катодное распыление (CS – cathode sputtering), магнетронное распыление (MSpD – magnetron sputtering process) и т.д.;
•методы химического осаждения материалов (CVD – chemical vapor deposition) из паровой фазы с активацией и без активации плазмой.
Основным недостатком существующих ионно-плазменных методов с точки зрения экономической эффективности можно назвать необходимость создания пониженного давления, вплоть до 10–6 Тор. Средства получения и поддержания вакуума составляют значительную часть стоимости современного микроэлектронного производства и требуют существенных расходов на их эксплуатацию. Именно это обстоятельство обусловило возникновение интереса к разработке ионно-плазменных методов обработки материалов при атмосферном давлении, который подчеркивается постоянным появлением сообщений по этой тематике в различных научных изданиях.
В настоящее время наибольшее применение нашли две газофазных (сухих) S-3D MID-технологии (далее – DS-3D MID):
•газоплазменное напыление (Flamecon);
•электродуговой плазматрон (Plasma dust).
3.1. Газоплазменное (газотермическое) напыление
Особенностью данной технологии является одновременное воздействие на наносимый материал высокотемпературного источника тепла и кинетической энергии газового потока [7]. Газопламенный метод включает три последовательные стадии:
•расплавление высокотемпературным пламенем (например, кислородно-ацетиленовым) материала, подающегося в камеру сгорания в виде проволоки диаметром 1–3 мм (при осаждении металлов) или порошка (при осаждении диэлектриков), и его частичное испарение в виде микрокапель;
•перенос частиц металла на предварительно подготовленную поверхность детали струей сжатого воздуха или инертного газа;
•формирование покрытий при соударении "холодных" частиц, ускоренных сверхзвуковым газовым потоком, с поверхностью детали.
Схема установки газопламенной металлизации представлена на рис.10. Поток транспортного газа, двигаясь вдоль распылительного сопла 2, засасывает в него частицы металла из емкости с порошком 1. Далее эти частицы расплавляются теплом, выделяющимся при сжигании газовой смеси, также подаваемой в распылительное сопло через систему поджига 6. Напыляемый материал в виде порошка вдувается в пламя специальной горелки, при этом его частицы нагреваются до весьма пластичного или расплавленного состояния. Полученный расплав осаждаемого металла выталкивается из распылительного сопла в виде сфокусированной струи 3. Содержащиеся в струе частицы осаждаемого металла, ударяясь о поверхность подложки 5, сцепляются с ней и образуют проводящее покрытие 4. За один проход формируется покрытие толщиной от 20 до 100 мкм.
Основные преимущества технологии:
•распыление разнородных металлических (алюминия, меди, цинка, олова, никеля и др.) и полимерных материалов;
•возможность нанесения покрытий на различные по габаритам изделия;
•достаточно низкая температура на поверхности подложки (от 10 до 150°С).
Основные недостатки технологии:
•использование газов, в том числе взрывоопасных (сжатого воздуха, ацетилена, кислорода);
•низкая производительность напыления (2–4 кг/ч);
•высокая пористость наносимого металлического покрытия;
•значительные (до 50%) потери напыляемого материала;
•низкая равномерность покрытий по толщине.
3.2. Осаждение при помощи
электродугового плазматрона
Дуга является одним из самых распространенных видов самостоятельного электрического разряда в газе, при котором разрядные явления сосредоточены в узком, ярко светящемся плазменном шнуре. Зажигание дугового разряда осуществляется при прохождении мощного электрического поля через газ, который под действием различных факторов ионизируется. Дуговой разряд может быть сгенерирован в различных средах и при различных давлениях. Известно, что с увеличением давления в окружающей среде сила тока в дуге возрастает, а поперечные размеры ее шнура уменьшаются. Электродуговой плазмотрон постоянного тока – одна из самых распространенных конструкций электродуговых плазмотронов, работающих при атмосферном (или чуть повышенном) давлении [12].
В состав устройства входят следующие подсистемы:
•электрическая подсистема, включающая основные электроды, вспомогательные электроды (поджиг разряда), изоляторы и присоединительные элементы к источникам электропитания;
•газовая подсистема, включающая каналы для ввода плазмообразующих газов, смеси транспортного газа и порошка осаждаемого материала, и, при необходимости, защитного газа катода или дополнительного фокусирующего газа сопла, а также уплотнения и присоединительные устройства к внешним системам;
•разрядная камера, снабженная соплом, придающая потоку газа в плазмотроне необходимую скорость и направления движения;
•система перемещения плазмотрона относительно поверхности подложки как в горизонтальном направлении для формирования заданной структуры поверхности, так и в вертикальном направлении для регулировки условий осаждения. В некоторых типах установок практикуется перемещение подложки относительно сопла плазмотрона.
Одна из схем электродугового плазмотрона постоянного тока представлена на рис.11. В данном типе плазмотронов дуговой разряд генерируется системой поджига разряда 4 между внутренним тугоплавким электродом (катодом) 1 и водоохлаждаемым соплом (анодом) 2. В межэлектродный промежуток разрядной камеры 3 подают поток сжатого плазмообразующего газа 6, например, инертный, который выдувает дугу наружу отверстия в виде "факела" 9. В межэлектродный промежуток вместе с плазмообразующим газом подается смесь транспортного инертного газа и порошка наносимого материала 8. Под воздействием тока высокой плотности происходит расплавление порошка наносимого материала, который в виде микрокапель выдувается из сопла плазмотрона 5. Так как "факел" плазмотрона представляет собой газовую среду, то по мере удаления от сопла транспортный и плазмообразующий газ рассеиваются, а микрокапли расплава продолжают двигаться в направлении подложки 10 свободной формы. Поскольку основной поток осаждаемого материала движется направленно в сторону подложки, то на ней формируется контролируемая зона осаждения, так называемая "зона наплавки" 11.
Покрытие образуется расплавленными частицами, которые "привариваются" к поверхности подложки и друг к другу. Качество покрытия существенно зависит от степени нагрева частиц и их скорости при ударе о подложку, что определяется скоростью, температурой и теплопроводностью плазмы на выходе из плазмотрона, а также тепловыми свойствами напыляемого материала.
В качестве осаждаемых материалов используются мелкодисперсные порошки металлов (Cu, Sn, Zn, Ag вольфрам и т.д.), оксиды алюминия, циркония, кремния и титана, карбиды, бориды, нитриды тантала, кремния, ниобия и гафния, а также диэлектрики (полимеры) с размером частиц от 100 нм до 20 мкм.
Для образования плазмы применяются как инертные (аргон, неон, гелий), так и активные газы и соединения (азот, кислород, водород, углеводороды, аммиак). Выбор плазмообразующего газа и температуры плазмы определяется химическим составом напыляемого материала, требованиями к качеству покрытия и его стоимостью. В качестве транспортных газов чаще всего используются только инертные газы.
В некоторых случаях материал для напыления имеет форму проволоки, которая подается в струю плазмы, расплавляется, распыляется, капли ускоряются и наносятся на напыляемую поверхность. В этом случае на проволоку подают анодный потенциал, что облегчает ее плавление и повышает общий КПД процесса.
Основные преимущества технологии:
•возможность нанесения различных материалов (проводников, диэлектриков, полупроводников), как в виде отдельных элементов (медь, золото, кремний), так и в виде соединений (полимеры, сплавы, керамика, композиты);
•возможность нанесения соединений различной стехиометрии;
•высокая адгезия покрытий;
•достаточно высокая точность нанесения материалов по толщине.
Основные недостатки технологии:
•сложность конструкции установки;
•достаточно низкая скорость осаждения покрытий;
•низкое разрешение формируемых структур;
•использование нескольких видов газов.
Окончание в следующем номере.
ЛИТЕРАТУРА
1.Нисан А. 3D-MID: области применения и технологии производства // Информационный бюллетень "Поверхностный монтаж", ЗАО Предприятие "Остек", № 3 (89), март 2011, с 10–13.
2.Шахнович И. 3D-MID – это новые возможности // Журнал "Вектор Высоких технологий", № 02 (15), август 2015, с. 8–17.
3.Волков И. Трехмерные схемы на пластике: преимущества и перспективы // Журнал "Вектор Высоких технологий", № 02 (02), сентябрь 2013, с. 10–17.
4.Описание SKW-процесса // Материалы официального сайта компании N&H Technology GmbH (http://www.nh-technology.de/de_3D_MID.php).
5.Волков И. Новые возможности прототипирования изделий с использованием 3D-MID технологий // Материалы Информационного бюллетеня №3 (100), ЗАО Предприятие "Остек", 2013, с 12–14.
6.Трехмерные электрические схемы. Промышленная трехмерная печать. Органическая и печатная электроника // Материалы официального сайта ООО "НИИИТ", 2015г. (www/3dmid.ru).
7.Obliers-Hommricha B., Fischerb A., Willecka H., Eberhardta W., Kückb H. Single- and multi-layer conductive patterns fabricated using M3D technology // Material "Hahn-Schickard-Institute of Microassembly Technology" (HSG-IMAT), Stuttgart, Germany (http://www.4m-net.org/files/papers/4M2008/03-05/03-05.PDF)
8.Струйно-аэрозольный способ // Apparatuses and methods for maskless mesoscale material deposition (US 7987813 B2).
9.Белгаум К. Завтра 3D – печати в промышленном производственном процессе // Материалы Международной выставки технологий 3D печати и сканирования (www.3D-EXPO.RU).
10.Методы струйной печати // Материалы официального сайта компании "Ижевск-Минолта" (http://minolta.ru/metodyi-strujnoj-pechati.html).
11.Медведев А. Печатные платы. Конструкции и материалы // "Техносфера", Москва, 2005, 301 с.
12.Клименко Г.К., Ляпин А.А. Конструкции электродуговых плазмотронов / Электронное учебное пособие / Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011.
Отзывы читателей
