- Vi kan etsa fram mycket tunna ledare och därmed olika passiva funktioner direkt i mönsterkortets kopparskikt i stället för att behöva jobba med olika tunnfilmsprocesser, säger Bo Wikström, vice vd på Obducat.

- Vad vi vet är vi det enda företaget som kan göra passiva komponenter direkt på kopparskiktet.

Med hjälp av den egenutvecklad processen Efaace skapar företaget nya förutsättningar att etsa betydligt noggrannare i metall än vad tidigare varit möjligt.

Utvecklingen av Efaace är en del av företagets arbete med att hitta nya tillverkningsprocesser och byggsätt för att kunna göra mikro- och nanostrukturer kommersiellt tillgängliga.

Att tunna ledare i kopparskikt hittills inte har varit ett intressant byggsätt tror Bo Wikström beror på att koppar är en svår metall att etsa små strukturer i. Det är bland annat inte möjligt att torretsa, utan i stället är det våtets som gäller. Etsprocesser i vätska blir på grund av diffusion isotropisk- det innebär att etsningen sker i stort sett lika mycket i alla riktningar. Detta gör det svårt att etsa raka ledare. Diffusionseffekten har hittills inneburit stora begränsningar i noggrannheten, något som lett till att mönsteretsning av koppar inte kunnat användas för mycket små strukturer.

- Vi har lyckats komma över det problemet med Efaace, som är en våtetsprocess, som klarar att etsa i metaller med mycket hög precision, säger han.

- Finessen med Efaace är att det är en våt etsningmetod som faktiskt är anisotrop, det vill säga etsningen sker bara i vertikalled. Dess främsta styrka är att kunna göra smala spalter i tjocka kopparskikt, oberoende av ledarbredden

Kräver kort med hög kvalitet

Etsprocessen styrs av ett yttre elektriskt fält, vilket skapar kontroll och gör att det går betydligt snabbare än vid traditionell kemisk etsning.

- Att den elektriska strömmen är drivande i processen leder dessutom till att det behövs mycket lägre koncentrationer av kemikalier. Detta innebär betydande miljöbesparingar och bättre arbetsmiljö för personalen.

Obducat har jobbat med att utveckla Efaace under de senaste tre åren, och kan tillverka ledare och ledarbredder ner till på 5-10 µm på FR-4.

- Tekniskt sett kan vi dock komma ner ända till 35 nm på andra material, men det finns knappast behov för så tunna ledare idag.

Att etsa komplicerade och minimala strukturer ställer dock höga krav på materialkunnande, kemi och mikromekanik.

- Noggrannheten ställer dessutom högre krav på mönsterkortskvaliteten. Materialegenskaperna avgör hur långt ner man kan gå i ledarstorlek. I mycket tunna ledare kan defekterna i materialet vara lika stora som ledaren, vilken kan orsaka störningar och isoleringsproblem.

- Därför har vi utvecklat ett nytt processteg i mönsterkortstillverkningen. Genom att behandla defekter i metallstrukturen försöker vi eliminera störningar som beror på skiftade materialkvalitet.

Med Efaace blir det möjligt att etsa komponenter som exempelvis motstånd, kondensatorer, spolar, transientskydd och filter. Olika komponenter har varierande förutsättningar.

- Spolar och transientskydd är det inga större svårigheter med och högfrekvensfilter tillverkar vi redan åt våra kunder, säger Bo Wikström.

Han ser dock kondensatorer för höga frekvenser som mest intressanta. De kan få bra egenskaper samtidigt som de kan göras mycket små.

När det gäller motstånd är möjligheterna att etsa in resistiva egenskaper i kopparplåten däremot mer begränsade.

- Det fungerar bara för låga resistansvärden. För större mostånd får man använda externa komponenter.

Gör minimal bluetoothmodul

För att visa på teknikens möjligheter utvecklar Obducat för närvarande ett mönsterkort för en Bluetooth-modul som består av tre kretsar och ett spänningsaggregat. Där har man etsat in ett trettiotal passiva komponenter som exempelvis spolar, motstånd, kondensatorer, ingångsfilter, transientskydd och toroidtransformator. Bluetooth-modulen mäter enbart 10 x 8 x 1 mm.

- Genom att lägga in många funktioner i kortet och därmed ha möjlighet att låta exempelvis kristallen ta en stor del av mönsterkortets undersida kan vi göra modulen såpass liten.

Mönsterkortskonstruktionen för modulen kommer att vara klar inom den närmsta månaden. Frågor som när och vem som kan komma att tillverka det minimala kretskortet vill han däremot inte svara på för närvarande.

- Men visst finns det företag som är mycket intresserade av tekniken, den sparar väldigt mycket yta. På grund av de korta ledaravstånden är den även lämplig för högfrekvenstillämpningar.

Med möjligheten till drastiskt krympande ledarbredder tror Bo Wikström att krets- och mönsterkortskonstruktion kommer att kunna förändras betydligt. även aktiva komponenter kommer att finnas i mönsterkorten i framtiden.

- Gränsen mellan krets och mönsterkort kommer att raderas, säger han.

- Att kunna använda sig av ledare i nanostorlek gör det möjligt att kunna skapa processorer i metall med betydligt högre kapacitet än vad vi klarar idag.