4.2. Технологические процессы изготовления печатных плат

Метод изготовления ПП оказывает существенное влияние на схемно-конструктивные и эксплуатационно-экономические характеристики ПП. Поэтому при разработке изделия на выбор метода изготовления ПП должно быть обращено самое серьезное внимание. Выбор метода изготовления должен производиться уже на этапе эскизной компоновки изделия, в результате определяются габариты ПП и плотность печатного монтажа, то есть определяется метод и необходимый класс ПП.

Классификация методов изготовления ПП приведена на рис. 4.1.

Субтрактивные – методы, при которых в качестве основания для печатного монтажа используют фольгированные диэлектрики, на которых формируется проводящий рисунок путем удаления фольги с непроводящих участков.

Аддитивные – методы основаны на избирательном осаждении токопроводящего материала на диэлектрическое основание.

Комбинированный – субтрактивные методы с дополнительной химико-гальванической металлизацией монтажных отверстий.

Существует два варианта метода: негативный и позитивный.

Негативный метод. Вначале производится травление меди с пробельных мест, а затем выполняется сверление отверстий и металлизация. Металлизация осуществляется следующим способом: сначала производится химическое меднение отверстий, а затем гальваническое осаждение меди в отверстиях, на проводниках и контактных площадках.

Позитивный метод. При этом методе вначале выполняется сверление отверстий и их металлизация, а затем травление пробельных мест. Сплошной слой фольги защищает поверхность диэлектрика от химических воздействий.

Преимущества аддитивных методов:

- однородность структуры, так как и проводники на поверхности ПП и металлизированные отверстия получаются в едином химико-гальваническом процессе;

- устранено подтравливание элементов печатного монтажа;

- равномерность толщины токопроводящего слоя;

- повышается плотность монтажа;

- упрощение ТП из-за устранения некоторых операций (нанесение защитного покрытия, травление);

- экономия меди, химикатов и затрат на нейтрализацию сточных вод.

Недостатки аддитивных методов:

- низкая производительность процесса химической металлизации (1-2 мкм в час);

- интенсивное воздействие электролитов на диэлектрик ПП, что значительно ухудшает эксплуатационные свойства ПП;

- трудность получения металлических покрытий с хорошей адгезией.

По способу создания токопроводящего покрытия аддитивные методы разделяются на химические и химико-гальванические.

При химическом процессе на каталитически активных участках поверхности диэлектрика происходит химическое восстановление ионов металла для обеспечения толщины токопроводящих дорожек 35-50 мкм и толщины покрытия в отверстиях не менее 25 мкм. В современных растворах скорость осаждения меди составляет 2-4 мкм/час и для получения необходимой толщины требуется довольно длительное время.

Химико-гальванический метод является более производительным, при этом сначала химическим методом выращивается тонкий слой (1-5 мкм), а затем наращивают до необходимой толщины избирательно электролитическим осаждением.

Методы создания рисунка. Выбор метода определяется конструкцией ПП, требуемой точностью, плотностью монтажа, производительностью технологического оборудования.

Офсетная печать – изготавливают печатную форму, на поверхности которой формируют рисунок слоя. Форма закатывается валиком трафаретной краской и затем переносится на поверхность ПП.

Метод широко применяется в крупносерийном и массовом производстве. Минимальная ширина проводников и пробелов 0,3-0,5 мм (1 и 2 классы плотности монтажа). Точность воспроизведения изображения ± 0,2 мм.

Недостатки: высокая стоимость оборудования, трудность изменения рисунка ПП, высокая квалификация персонала.

Сеткография – метод основан на нанесении специальной краски через сетчатый трафарет специальным инструментом – резиновой лопаткой (ракелем).

Высокая производительность. Точность и плотность монтажа такие же, как и при офсетной печати.

Фотохимический метод – контактное копирование рисунка печатного монтажа, сделанное с фотошаблона (масштаб 1:1) на основание ПП, покрытое светочувствительным слоем (фоторезистом).

Очень высокая точность нанесения рисунка (±0,05 мм), высокая плотность монтажа (ширина проводников и пробелов 0,1-0,25 мм, 3-5 классы плотности), метод автоматизирован, высокая гибкость – смена фотошаблона.

Предварительно на фольгированную заготовку наносят специальный светочувствительный материал (фоторезист). Затем через трафарет светочувствительный слой засвечивают и получают защитный слой. Далее путем химического травления удаляется незащищенный слой фольги. После получения рисунка печатного монтажа, защитный слой удаляют промывкой и нейтрализацией.

К недостаткам метода следует отнести:

- процесс химического травления ведет к ухудшению разрешающей способности и ограничивает минимальные размеры печатных проводников;

- большой непроизводительный расход медной фольги при травлении;

- диэлектрик платы подвергаются воздействию химических реагентов4

- отсутствие металлизации в отверстиях при двустороннем печатном монтаже.

Метод переноса. Имеет несколько разновидностей. Заключается в получении печатных проводников на стальной матрице в гальванической ванне с последующим впрессовании их в изоляционное основание.

Схема метода представлена на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Изготовление печатных плат методом переноса

На матрицу 1 из нержавеющей стали кислотоустойчивой краской 2 наносят рисунок ПП через сетчатый трафарет. В гальванической ванне на незащищенные краской участки матрицы 1 осаждается слой меди 3. Затем защитный слой краски снимают с помощью растворителей, а матрицу 1 с проводниками 3 накладывают на слой изоляционного материала 4, пропитанного смолой. При нагревании под давлением происходит отвердение смолы, образование слоя пластика и вдавливание в него печатной схемы. Затем матрицу сдвигают с поверхности слоистого пластика, на котором остается печатная схема, вдавленная в изоляционное основание на уровне его поверхности.

Разновидность метода заключается в том, что рисунок на матрице делается выпуклым и медь в гальванической ванне осаждается на выпуклости, затем рисунок из меди впрессовывается в диэлектрическое основание, в качестве которого используются стеклопластики или фенопласт.

Достоинства метода:

- полностью исключено воздействие кислот и щелочей на диэлектрическое основание ПП, что значительно улучшает эксплуатационные характеристики узлов на ПП;

- отпадает необходимость в активации основания ПП для получения хорошего сцепления медной фольги с диэлектриком (адгезия).

Недостатки метода:

- сложность и длительность процесса изготовления;

- низкая гибкость метода из-за сложности изменения рисунка печатного монтажа;

- невозможность осуществления металлизации монтажных отверстий.