Исследователи Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева (РХТУ) создали новые химические композиции — растворы для меднения элементов печатных плат. Разработка российских химиков позволит снизить и постепенно исключить зависимость отечественных производств от зарубежных поставок в области гражданской и специальной электроники. Проведение опытно-промышленных испытаний новых композиций запланировано на 2023 год. Проект поддержан грантом по программе государственной поддержки российских университетов «Приоритет-2030» Минобрнауки России.
Печатная плата является основным компонентом любого электронного устройства. С развитием электронной промышленности требования к качеству многослойных печатных плат ужесточаются, усложняется их конструкция и возрастает класс точности. Одним из наиболее трудоемких этапов, играющим определяющую роль в обеспечении качества плат, является металлизация сквозных отверстий — формирование на поверхности диэлектрика токопроводящего медного слоя химическим способом и последующее электроосаждение меди. Однако с ростом класса точности многослойных печатных плат становится все труднее обеспечивать качественную металлизацию отверстий, и для создания токопроводящего слоя требуются высокотехнологичные процессы металлизации, обеспечивающие высокую производительность и качество изделий. Известные отечественные технологии пока не обеспечивают требуемой равномерности медного покрытия, поэтому российские производители вынуждены использовать импортные технологии, очевидными недостатками которых являются высокая стоимость и санкционные риски.
Ученые Менделеевского университета разработали новую технологию металлизации печатных плат, включающую создание композиций, не уступающих импортным аналогам. Работу в этом направлении ведет кафедра инновационных материалов и защиты от коррозии РХТУ им. Д.И. Менделеева.
«В результате введения санкций в отношении России ряд зарубежных компаний отказались от поставки в Россию химии, поэтому возникла острая необходимость в разработке отечественных аналогов. Ранее на кафедре разработаны десять композиций для обработки поверхностей в производстве печатных плат, которые были протестированы на действующих производствах. Мы начали новые научные исследования по разработке композиций для других стадий технологического процесса, в том числе для химического и гальванического меднения отверстий печатных плат. В качестве объекта сравнения для разработки раствора химического меднения был выбран широко применяющийся российскими и зарубежными предприятиями раствор химического меднения Electroless Copper PEC 670 (Швеция), в качестве объекта сравнения для разработки гальванического меднения — Cupracid TP3 (Германия)», — рассказала Венера Алешина, одна из авторов разработки, победитель конкурса прикладных научно-исследовательских проектов молодых штатных сотрудников Менделеевского университета по федеральной программе поддержки университетов «Приоритет-2030» Минобрнауки России.
Венера Алешина и ее коллеги исследовали процессы химического и электрохимического осаждения меди на диэлектрическую основу, влияние на эти процессы природы и концентрации компонентов растворов и различных технологических характеристик (ресурс, стабильность, скорость процесса), а также свойства получаемых покрытий. Основная сложность была связана с трудоемкостью подготовки поперечных шлифов отверстий печатных плат с целью оценки равномерности наносимого покрытия. После оснащения кафедры современным комплексом пробоподготовки и инвертированным металлургическим микроскопом удалось в кратчайшие сроки провести массив экспериментов, чтобы подобрать комплекс органических добавок, обеспечить требуемую рассеивающую способность электролита и равномерность медных покрытий в отверстиях. Исследования проводились на оборудовании учебно-научного центра химической и электрохимической обработки материалов, созданного на базе кафедры в 2022 году в соответствии со стратегией развития электронной промышленности Российской Федерации на период до 2030 года. По словам Венеры Алешиной, новое оборудование существенно повысило эффективность проводимых научно-исследовательских работ и позволило ускорить процесс получения новых результатов.
«Разработка отечественной технологии гальванического меднения отверстий печатных плат с целью снижения себестоимости и повышения конкурентоспособности отечественных изделий, а также снижения рисков, связанных с санкционной политикой, является важной научно-технической задачей, решению которой посвящен наш проект. На данном этапе работы идут к логическому завершению. Разработаны раствор химического меднения, не уступающий зарубежному аналогу по технологическим параметрам (стабильность, скорость осаждения) и свойствам осаждающихся покрытий (сплошность в отверстиях, однородность и компактность), а также отечественный электролит меднения сквозных отверстий плат, позволяющий получать покрытия (как внутри отверстий, так и на поверхности), сопоставимые по равномерности и блеску с зарубежным аналогом», — пояснила Венера Алешина.
В настоящее время команда осуществляет работы по окончательной доработке технологии, в том числе разработке алгоритма корректировок электролита в процессе эксплуатации. Начало опытно-промышленных испытаний на действующем производстве запланировано на III-IV кварталы 2023 года. Полученные результаты будут востребованы российскими производителями печатных плат гражданского и специального назначений, позволят повысить конкурентоспособность отечественных печатных плат и снизить их себестоимость за счет сокращения логистических и складских расходов.
