1. Краткие Теоретические сведения

1.1. Основные понятия и определения

Односторонние и двухсторонние печатные платы – наиболее употребляемые конструктивные элементы бытовой и промышленной техники, с помощью которых обеспечивается:

система печатных проводников для объединения электронных компонентов в конкретную электрическую схему;

размещение электронных компонентов;

монтаж электронных компонентов путём соединения их со схемой связей;

монтаж разъёмных соединительных компонентов;

монтаж дискретных связей (проволочных, кабельных, шлейфовых);

распределение тока между электронными компонентами.

Эти функции осуществляются реализацией системы взаимозависимых монтажных, трассировочных, конструкционных, электрических, конструктивно-технологических, эксплуатационных, надёжностных и экономических характеристик.

1.2. Создание рисунка проводников пп

В настоящее время для получения проводящего рисунка односторонних печатных плат чаще всего используются субтрактивные технологические методы.

По субтрактивной (англ. subtraction – вычитание) технологии рисунок печатных плат получают травлением по защитному изображению в плёночном фоторезисте, трафаретной краске или по металлорезисту, осаждённому в окнах, сформированных в рельефе плёночного фоторезиста на поверхности фольгированных диэлектриков. Существует несколько вариантов данного метода.

1. Субтрактивный негативный метод с применением трафаретных красок (рис. 3.1) используется для создания односторонних печатных плат. Проводящий рисунок формируется при травлении медной фольги в окнах рисунка топологической структуры, защищенной краской, нанесённой сеткографической печатью. Последовательность выполнения технологических операций показана на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Последовательность основных технологических операций субтрактивного негативного метода с применением сеткографической печати и трафаретных красок

2. Субтрактивный негативный метод с применением сухого плёночного фоторезиста (рис. 3.2) заключается в создании проводящего рисунка травлением медной фольги на поверхности диэлектрика по защитному изображению в плёночном фоторезисте. После создания защитной топологической структуры медная фольга с помощью специальных травителей удаляется с незащищенных участков платы. Укрупненная схема и последовательность технологических операций показана на рис. 3.2.

Метод используется при изготовлении двухсторонних печатных плат без межслойных переходов.

Рис. 3.2. Изготовление ПП субтрактивным негативным методом с использованием сухого пленочного фоторезиста

3. Субтрактивный позитивный метод с применением металлорезиста олово – свинец (рис. 3.3) заключается в создании проводящего рисунка путем вытравливания проводящего слоя в окнах, незащищенных металлорезистом, который предварительно осаждается на поверхность медных проводников, сформированных в рельефе плёночного фоторезиста и, в случае ДПП, на стенки металлизированных отверстий. Последовательность технологических операций показана на рис. 3.3.

Следует сказать, что при применении в качестве металлорезиста никеля процесс осложняется тем, что слой никеля остаётся на поверхности проводника и несколько шире его медной части. Поэтому применение в качестве металлорезиста сплава олово – свинец с последующим его удалением (или оплавлением) является более технологичным способом.

Рис. 3.3. Изготовление ПП субтрактивным позитивным методом с использованием металлорезиста

4. Субтрактивный «тентинг-метод» (рис. 3.4) сводится к получению проводящего рисунка двухсторонних плат с металлизированными отверстиями, путём травления медной фольги с гальванически осаждённым слоем меди по защитному изображению рисунка схемы и с защитными слоями фоторезиста над металлизированными отверстиями.

После завершения операции сверления отверстий в фольгированной плате проводится химическая металлизации стенок отверстий медью. Затем электролитическим способом производится «доращивание» меди в отверстиях и на поверхности фольги до требуемой толщины. После этого поверхность ламинируется СПФ и формируется защитный рельеф в местах поверхности фольги, подлежащей последующему удалению. Проводящий рисунок создается последовательным осаждением меди и металлорезиста в окнах СПФ и на поверхности стенок отверстий. После удаления рельефа СПФ незащищенные слои меди вытравливаются.

Рис. 3.4. Изготовление ПП тентинг-методом с использованием СПФ

Способность СПФ наслаиваться на сверлёные заготовки без попадания в отверстия и образовывать изображения с глубоким рельефом позволяет производить гальваническое наращивание проводников значительной толщины без увеличения их ширины и обеспечивает высокое разрешение.

Профиль поперечного сечения проводников, сформированный травлением по защитному изображению в фоторезисте, имеет форму трапеции, расположенной большим основанием на поверхности диэлектрика.

Время травления определяется максимальной суммарной толщиной фольги с гальванически осаждённым на поверхности фольги медным слоем. Так, например, при травлении медных слоёв толщиной 70 мкм уменьшение ширины проводников за счёт бокового подтравливания по отношению к размерам на фотошаблоне составляет (25 – 30) %. Разброс ширины проводников составляет примерно ± (15 – 50) мкм. Минимальная устойчиво воспроизводимая ширина зазора в СПФ-2 шириной 60 мкм – (180 – 200) мкм. Следовательно, данная технология имеет достаточно серьезные ограничения по разрешению при формировании толстых проводящих слоев. По этой причине не рекомендуется использовать данную технологию при создании ПП с толщиной проводников более 50 мкм при их ширине и зазорами между ними не менее (200 – 250) мкм.

Для получения слоев с металлизированными переходами и более плотным печатным монтажом (с шириной проводников 125 – 150 мкм) наиболее оптимален субтрактивный технологический процесс с применением металлорезиста и использованием диэлектрических оснований с тонкомерной фольгой толщиной (5 – 9) мкм. В этом случае предварительная металлизация стенок отверстий и поверхности фольги заготовок диэлектрика производится на минимально возможную толщину (8–10) мкм.