Методы изготовления печатных плат

 

Применяемые в настоящее время методы изготовления печатных плат (ПП) можно объединить в три группы.

1) Субтрактивные, или химические, методы предполагают получение рисунка проводников за счет удаления участков фольги с пробельных мест в основном химическим способом – травлением. Внутри группы методы подразделяются по способу нанесения защитного рисунка: на фотохимический, сеточно-химический, офсетно-химический. К этой группе относится и метод механического гравирования - удаление фольги между проводниками торцевой фрезой малого диаметра на станках с числовым программным управлением (ЧПУ). Недостатком этих методов является отсутствие металлизированных отверстий. Применяются они для производства не сложных ОПП.

2) Аддитивные методы предусматривают нанесение рисунка проводников на диэлектрическое (нефольгированное) основание путем электрохимического осаждения меди и металлизацию отверстий в одном технологическом процессе. К этой группе относятся: собственно аддитивный (или аддитивный химический) метод, в котором проводники и металлизированные отверстия получаются только за счет химического осаждения меди из раствора солей меди (без гальванического наращивания); полуаддитивный (или электрохимический) метод, в котором химическое осаждение тонкого слоя меди проводится на всю поверхность платы, затем на проводниках и в отверстиях слой меди наращивается гальванически, а в конце процесса химически осажденная медь удаляется с пробельных мест травлением.

Отличительной особенностью этих методов является особый вид подготовки поверхности для улучшения адгезии осажденной меди, заключающийся в нанесении на поверхность диэлектрика специальных составов – адгезивов. Адгезив может наноситься на заводе, изготавливающем материал основания ПП (например, материал СТЭК). Аддитивные методы дают большую экономию меди и высокую разрешающую способность.

3) Комбинированные методы получаются от сочетания химического и электрохимического методов. Для ПП берут фольгированное с двух сторон основание, рисунок проводников получают травлением фольги, а монтажные и переходные отверстия металлизируются электрохимическим методом. Комбинированные методы бывают двух видов: негативный и позитивный, которые отличаются друг от друга порядком выполнения операций. Наибольшее распространение получил комбинированный позитивный метод с применением сухих пленочных фоторезисторов.

Каждый из приведенных методов имеет свои достоинства и недостатки и может быть эффективно применен в конкретных условиях производства. Конструкция плат должна быть настолько технологична, чтобы при их изготовлении можно было использовать механизированное и автоматизированное оборудование, автоматические линии и заводы по производству ПП.

Основные методы и этапы изготовления ОПП на жестком фольгированном основании приведены в таблице17 и таблице 18.

Таблица 17. Основные этапы химического негативного метода

Основной этап	Возможный способ получения
1.Входной контроль и термостабилизация диэлектрика
2. Раскрой материала
3. Получение заготовок и фиксирующих (базовых) отверстий	Штамповка
4. Подготовка поверхности заготовки	Механический способ
5. Получение защитного рисунка	1. Сеткография 2. Офсетная печать
6. Сушка	1. Ультрафиолетовая сушка 2. Термическая сушка
7. Травление меди с пробельных мест
8. Удаление защитного рисунка
9. Получение монтажных отверстй	1. Штамповка 2. Сверление
10. Нанесение паяльной маски	Сеткография
11. Сушка	1. Ультрафиолетовая сушка 2.Термическая сушка
12. Лужение	Сплав Розе, ПОС-61
13. Отмывка от флюса
14. Маркировка	1. Сеткография 2. Каплеструйный метод
15. Контроль электрических параметров
16.Вырубка по контуру и получение крепежных отверстий	Штамповка

Таблица 18. Основные этапы химического позитивного метода

Основной этап	Возможный способ получения
1.Входной контроль диэлектрика
2. Раскрой материала
3. Получение заготовок и фиксирующих отверстий	Штамповка
4. Подготовка поверхности заготовки	Механический способ
5. Получение защитного рисунка на пробельных местах	1. Сеткография 2. Офсетная печать
6. Нанесение металлорезиста на проводники	1. Сеткография 2. Офсетная печать
7. Удаление защитного рисунка
8. Травление меди с пробельных мест
9. Получение монтажных отверстй	1. Штамповка 2. Сверление
10.Вырубка по контуру и получение крепежных отверстий	Штамповка

Методы изготовления ДПП /1/

А) Методы изготовления ДПП на жестком фольгированном основании приведены в соответствии с рисунком 5.

 

Рисунок 5 – Классификация методов изготовления ДПП на жестком фольгированном основании

 

Рассмотрим некоторые из них подробно.

1. Комбинированный позитивный метод.

Основные этапы ТП изготовления ДПП комбинированным позитивным методом (SMOTL- и SMOBS – процессы) приведены в таблице 19.

Таблица 19

Основной этап ТП	Возможный способ получения	Эскиз этапа изготовления ДПП
1. Входной контроль и термостабилизация диэлектрика
2. Получение заготовок	1. Резка 2. Штамповка 3. Лучом лазера
Продолжение таблицы 19
3. Получение фиксирующих (базовых) отверстий	Сверление	Технологическое поле Печатная плата     Фиксирующие отверстия
4. Получение мон-тажных и пере-ходных отверстий	Сверление
5. Металлизация предварительная	1. Химическое меднение 2. Термолиз меди 3. Химико-гальваническое меднение
6. Подготовка поверхности	1. Суспензия пемзового абразива 2. Подтравливание
7. Получение защитного рисунка	1. Сеткография 2. Фотохимический с сухим пленочным фоторезистом (СПФ)	Защитный рисунок
8. Электро-химическая металлизация	1. Гальваническое меднение и нанесение металлорезиста (олово-свинец или олово) 2. Гальваническое меднение и нанесение полимерного травильного резиста	медь Металлорезист или полимер-ный травильный резист
9. Удаление защитного рисунка
10. Травление меди с пробельных мест	1. Травление с удалением металлорезиста 2. Травление с удалением полимерного резиста
Продолжение таблицы 19
11. Нанесение паяльной маски	1. Фотохимический (СПФ-защита) 2. Сеткография
12. Нанесение покрытия на участки прово-дящего рисунка, свободные от маски	1. Горячее лужение (сплав Розе) 2. Химический никель – иммерсионное золото 3. Органическое защитное покрытие
13. Отмывка флюса
14. Получение крепежных отверстий и обработка по контуру	1. Лазерная обработка 2. Сверление отверстий и фрезирование по контуру
15. Промывка	Ультразвуковая
16. Контроль элект-рических параметров

 

Начиная с операции 10 (таблица 19) возможны две последовательности выполнения этапов ТП:

- без удаления металлорезиста (олово-свинца) после операции травления с последующим его инфракрасным или жидкостным оплавлением. Этот процесс называется «маска поверх оплавленного припоя» или SMOTL-процесс (solder mask over tin-lead), так как паяльная маска наносится поверх оплавленного сплава олво-свинец;

- с удалением металлорезиста (олово-свинца, олова или никеля) или полимерного травильного резиста после операции травления с последующим нанесением паяльной маски на медный проводник. Этот процесс называется «маска поверх открытой меди», или SMOBS-процесс (solder mask over bare copper), или защитная маска по меди.

В соответствии с рисунком 6 представлены SMOTL- и SMOBS – процессы, начиная с операции гальванического осаждения сплава олово-свинец или олова.

Преимуществом SMOTL-процесса является надежная защита проводников оплавленным припоем, которая нужна для ПП, работающих в условиях повышенной влажности.

ПП для поверхностного монтажа обычно изготавливают по SMOBS-процессу.

 

 

 

 

Травление

 

 

 

 

		Оплавление сплава олово-свинец

 

 

 

Рисунок 6 - SMOTL- и SMOBS – процессы изготовления ПП

 

2. Тентинг–метод или метод образования завесок над отверстиями печатных плат. Используется при изготовлении ДПП, двусторонних слоев с металлизированными переходами и МПП. Особенности метода:

- металлизируется вся поверхность и отверстия заготовки ПП;

- не используются экологически агрессивные процессы осаждения металлорезиста;

- защита рисунка схемы при травлении меди с пробельных мест обеспечивается пленочным фоторезистом, который закрывает и проводники и отверстия, создавая над ними зонтик;

- травление рисунка производят в кислых растворах хлорида меди, что облегчает их регенерацию и утилизацию.