70. Методы изготовления печатных плат по субтрактивной технологии.

Для изготовления ПП реализуют в основном 3 технологии:

• субтрактивная

• аддитивная

• полуаддитивная

Сущность субтрактивной технологии состоит в том, что используют фольгированный диэлектрик, на котором образуют защитное покрытие, соответствующее полю проводников и далее осуществляют травление на пробельных участках.

Особенности:

“ - ”: позволяет изготавливать только односторонние ПП;

при малой плотности печатного монтажа происходит большой расход меди;

“ + ”: относительная быстрота изготовления ПП;

малое воздействие химических веществ на электрические свойства диэлектрика.

В рамках субтрактивной технологии реализуются следующие методы изготовления печатных плат:

- сеточно-химический

- офсетно-химический

- фотохимический

1. образуют сетку (ячейки 30-50 мкм), наносят полимерный материал(фоточувствительный).

Данный метод легко реализуем ручным способом, а также с помощью автоматического оборудования, которое проводит все операции

автоматически.

2. заимствует оборудование для типографской печати. Вначале изготавливают клише с выступающими элементами, соответствующие печатным проводникам. На данное клише наносят краску, которая переносится на барабан из офсетной резины, с которой дальше образуется оттиск на заготовке

3. нет данных

При офсетном и сеточном способах изготавливают ПП 1 и 2 класса(0,75 и 0,45 мм), а фотоспособом – все классы(0,75;0,45;0,25;0,15;0,1).

71. Сущность аддитивной технологии изготовления печатных плат.

Технология формирования слоев методом ПАФОС.

Метод ПАФОС - полностью аддитивный электрохимический метод изготовления МПП.

Рекомендуется для изготовления печатных плат с шириной проводников и зазоров

50-100 мкм при толщине проводников 30-50 мкм. Проводящий рисунок создается на временных “носителях” - листах из нержавеющей стали.

При изготовлении односторонних слоев без межслойных переходов:

1. Предварительное гальваническое осаждение слоя меди толщиной 2-5 мкм на временные “носители”. Листы из нержавеющей стали.

2. Обработка поверхности медной шины на временных “носителях”.

а) механическая обработка водной суспензией пемзы ( + - лучшее качество подготовки поверхности;  - не всегда возможна, т. к. она иногда повреждает медную шину).

б) химическая обработка в растворе персульфата аммония на струйных конвейерных установках. ( + - этот процесс обеспечивает адгезию и химическую стойкость защитных изображений на стадиях гальванического формирования проводящего рисунка и щелочного оксидирования).

3. Нанесение пленочного фоторезиста (формирование защитного слоя).

4. Экспонирование.

5. Проявление.

6. Получение проводников:

а) Электрохимическое осаждение слоя никеля (2-3 мкм);

б) Электрохимическое осаждение слоя меди (30-50 мкм).

7. Нанесение на верхнюю поверхность сформированных проводников адгезионных слоев.

8. Удаление пленочного фоторезиста.

9. Набор пакета “носителей”.

10. Прессование пакета (впрессовывание проводящего рисунка в диэлектрик на всю толщину).

11. Механическое удаление носителей.

12. Травление тонкой медной шины в слоях без межслойных переходов.

При изготовлении двусторонних слоев с межслойными переходами:

1. Предварительное гальваническое осаждение слоя меди толщиной 2-5 мкм на временные “носители”.

2. Обработка поверхности медной шины на временных “носителях”.

а) механическая обработка водной суспензией пемзы

б) химическая обработка в растворе персульфата аммония на струйных конвейерных

установках. ( + - этот процесс обеспечивает адгезию и химическую стойкость защитных изображений на стадиях гальванического формирования проводящего рисунка и щелочного

оксидирования).

3. Нанесение пленочного фоторезиста (формирование защитного слоя).

4. Экспонирование.

5. Проявление.

6. Получение проводников:

а) Электрохимическое осаждение слоя никеля (2-3 мкм);

б) Электрохимическое осаждение слоя меди (30-50 мкм).

7. Нанесение на верхнюю поверхность сформированных проводников адгезионных слоев.

8. Удаление пленочного фоторезиста.

9. Набор двухслойного пакета “носителей”.

10. Прессование пакета (впрессовывание проводящего рисунка в диэлектрик на всю толщину).

11. Механическое удаление носителей.

12. Сверление отверстий.

13. Химико-гальваническая металлизация.

14. Нанесение пленочного фоторезиста.

15. Экспонирование.

16. Проявление.

17. Формирование контактных площадок переходов гальваническим осаждением меди и никеля или сплава олово/свинец.

18. Удаление фоторезистивной маски.

19. Травление тонкого медного слоя на поверхности.

При изготовлении двусторонних слоев с межслойными переходами форма, размеры и точность проводящего рисунка определяются рисунком в рельефе пленочного фоторезиста, т. е. Процессами фотохимии.

При соблюдении условий проведения процессов:

• в пленочных резистах ширина проводников на высоте 0,2-0,7 толщины фоторезиста равна ширине изображения проводника на фотошаблоне (разброс замеров 5-10 мкм).

• искажения ширины проводников на поверхности подложки относительно изображений на фотошаблоне в среднем составляют 10-20 мкм.

• суммарный интервал разброса ширины проводников по всей высоте фоторельефа не превышает 15-20 мкм.

Профиль рельефа фоторезиста зависит от модели светокопировальной установки. При экспонировании на установках, имеющих совершенную экспонирующую систему с высокой коллимацией высокоинтенсивных световых лучей и отсутствием нагрева рабочей копировальной поверхности (например, устройства HMW-201иOPTI-BEAM 7100), образуется рельеф фоторезиста с ровными боковыми стенками и малым наклоном к поверхности подложки.

Недостатки использования фотошаблонов:

• фотошаблон на фотопленке меняет свои линейные размеры при изменении температуры и влажности

• точность ФШ зависит от точности плотера и устройств изготовления базовых отверстий

• сложности при получении линий толщиной менее 100 мкм - возрастают, например, требования к чистоте помещений, поскольку дефекты, вызываемые попаданием пылинок на изготавливаемые ФШ с линиями шириной 50 мкм, устранить практически невозможно

• при экспонировании резиста через ФШ на защитном полиэфирном слое (толщиной 25 мкм) между ФШ и резистом неизбежно происходит рассеяние света, особенно при слабо коллимированном источнике, это существенно ухудшает разрешение фоторезиста.

Аддитивные процессы позволяют уменьшить ширину проводников и зазоров до 50-100 мкм при толщине проводников 30-50 мкм. Один из перспективных вариантов реализации такого процесса с использованием электрохимического осаждения металлов (ПАФОС) показан на рисунке. От субтрактивных процессов этот метод принципиально отличается тем, что металл проводников не вытравливают, а наносят. Проводящий рисунок создается на временных "носителях" - листах из нержавеющей стали, поверхность которых предварительное покрывается гальванически осажденной медной шиной толщиной 2-5 мкм.

На этих листах формируется защитный рельеф пленочного фоторезиста. Проводники получают гальваническим осаждением тонкого слоя никеля (2-3 мкм) и меди (30-50 мкм) во вскрытые в фоторезисте рельефы. Затем пленочный фоторезист удаляют и проводящий рисунок на всю толщину впрессовывают в диэлектрик.

Прессованный слой вместе с медной шиной механически отделяют от поверхности временных носителей. В слоях без межслойных переходов медная шина стравливается.

При изготовлении двухсторонних слоев с межслойными переходами перед травлением тонкой медной шины создают межслойные переходы посредством металлизации отверстий с контактными площадками (рис. 3). Проводящий рисунок, утопленный в диэлектрик и сверху защищенный слоем никеля, не подвергается травлению при удалении медной шины. Поэтому форма, размеры и точность проводящего рисунка определяется рисунком рельефа в пленочном фоторезисте, то есть процессами фотолитографии.

Дальнейшее повышение плотности монтажа методом ПАФОС и уменьшение ширины проводников до 50 мкм и менее возможно при использовании лазерных методов формирования рисунка непосредственно в диэлектрике. Наиболее подходят для этого углекислотные лазеры, лучи которых могут быть сфокусированы до 35-40 мкм.

Отметим в заключение, что метод ПАФОС, основанный на прецизионной фотолитографии и лазерном экспонировании является ярким примером того, как на новом витке развития производства оказалась востребованной "древняя" технология изготовления ПП методом переноса [3]. Ведь при описании разновидности этого метода, основанной на общепринятой 30 лет назад трафаретной печати, уничижительно отмечалось, что "...она еще находит применение в промышленности".