Методы изготовления печатных плат (стр. 4 из 4)

Схема комбинированного позитивного метода изготовления двусторонних печатных плат с металлизированными отверстиями:

• нарезка технологических заготовок;

• очистка поверхности фольги (дезоксидация);

• сверление отверстий, подлежащих металлизации, на станках с ЧПУ;

• активация поверхностей под химическую металлизацию;

• тонкая химическая металлизация (до 1 мкм);

• предварительное тонкая гальваническая металлизация (до 6 мкм) — «гальваническая затяжка»;

• нанесение и экспонирование фоторезиста через фотошаблон — позитив;

• основная гальваническая металлизация (до 25 мкм внутри отверстий);

• нанесение металлорезиста;

• удаление экспонированного фоторезиста;

• травление обнаженных участков фольги;

• удаление металлорезиста;

• нанесение контактных покрытий на концевые печатные ламели;

• тщательная отмывка платы, сушка;

• нанесение паяльной маски;

• нанесение финишных покрытий под пайку;

• нанесение маркировочных знаков;

• обрезка платы по контуру;

• электрическое тестирование;

• приемка платы — сертификация. Преимущества:

- возможность воспроизведения всех типов печатных элементов с высокой степенью разрешения;

- защищенность фольгой изоляции от технологических растворов — хорошая надежность изоляции;

хорошая прочность сцепления (адгезия) металлических элементов платы с диэлектрическим основанием.

Недостатки:

относительно большая глубина травлении (фольга + металлизация затяжки) создает боковой подтрав, ограничивающий разрешающую способность процесса; травление рисунка по металлорезисту ограничивает свободу выбора травящих растворов;

после травления рисунка схемы, металлорезист или осветляют для улучшения паяемости, или удаляют и, после нанесения паяльной маски, осаждают финишные покрытия под пайку. Оба варианта требуют дополнительных капитальных затрат и прямых расходов.

4.3 Тентинг-метод

Процесс изготовления плат комбинированным позитивным методом становится короче и дешевле, если для защиты рисунка от травления использовать не металлорезист, а прочный, сухой пленочный фоторезист. Главная проблема тентинг-процесса — надежно закрыть отверстия от доступа травящих растворов. Не все пленочные фоторезисты способны к этому. Но, когда они появились, тентинг-метод начал успешно применяться для изготовления плат невысокой сложности.

Название процесса произошло именно потому, что пленка фоторезиста накрывает отверстия, как бы зонтиком или крышей, отсюда английское происхождение термина «tenting».

Преимущества тентинг-метода:

- меньшие капитальные затраты на оснащение производства относительно классических комбинированных методов;

- относительно меньшие прямые расходы за счет отсутствия необходимости осаждения и удаления металлорезиста.

Недостатки:

меньшая разрешающая способность метода за счет необходимости более глубокого травления рисунка: фольга + гальванически осажденная медь;

меньшая трассировочная способность за счет увеличенного размера контактных площадок под отверстия с целью надежного перекрытия отверстий фоторезистом.

5. Выбор методов изготовления печатных плат

Разнообразие методов изготовления печатных плат ставит нас перед необходимостью выбора схемы процесса с целью воспроизведения рисунка заданного класса точности. Для такого выбора можно руководствоваться рядом критериев, оговоренных в ГОСТ 23751. Попытаемся оценить возможности наиболее распространенных схем производства, исходя из одного из критериев: точности воспроизведения рисунка — проводника и зазора. Рассмотрим четыре базовых схемы:

• тентинг-метод с прямой металлизацией;

• комбинированный позитивный метод с прямой металлизацией;

• комбинированный позитивный метод с химической металлизацией;

• полуаддитивный метод с дифференциальным травлением. Принципиальная разница между этими процессами — толщина

вытравливаемого металла.

Принцип оценки точности воспроизведения проводника и зазо-ра (П/3).

Будем считать, что разрешение фоторезиста (РФ) сравнимо с 4/3 его толщины:

Предположим, что величина вытравливаемого металла равна Н. Известно, что величина подтравливания (ВП) рисунка сравнима

глубины травления:

Исходя из этого, можно, эмпирически получить формулу для оценки воспроизведения ширины зазора (3):

3 = РФ + 2-ВП

Следуя из необходимости обеспечения равнопрочное™ проводников и зазоров, их, как правило, выполняют равными по ширине. Поэтому, вытравив тонкие зазоры, можно с уверенностью сказать, что проводники могут быть воспроизведены, по крайней мере с той же шириной и, тем более, с большей. Таким образом, для оценки воспроизведения тонких проводников достаточно оценить ширину зазора.

Приведем пример численной оценки воспроизводимости зазора Здля тентинг-метода.

Для тентинг-метода вынуждены использовать толстопленочные фоторезисты (порядка 50мкм), чтобы после проявления они смогли выдержать напор струй травящих растворов.

Для уменьшения глубины травления в тентинг-методе используется фольгированный диэлектрик с толщиной фольги 18 мкм. После гальванического наращивания примерно 35 мкм меди на поверхности, толщина вытравливаемого металла будет:

Н =18 мкм+ 35 мкм= 53 мкм'* Используя формулу (2.1), получим разрешение фоторезиста:

Используя формулу (2.2), получим величину подтравливания:

Используя формулу (2.3), получим величину ширины зазора: 3 = РФ+2 ВП= 67 мкм+ 2 35 мкм= 137мкм~ 0.14 мм

Исходя из этого, можно утверждать, что при использовании тентинг-метода трудно ожидать воспроизводимость рисунка (П/3) лучше, чем 0.14/0.14 мм.

Комбинированный позитивный метод (КПМ)позволяет воспроизводить более тонкие проводники за счет меньшей толщины вытравливаемого металла. Толшина используемых в этом методе фоторезистов определяется лишь тем, что толщина рельефа должна быть больше толщины наращиваемой в этом рельефе металлизации (проводников). Как правило, используют сухой пленочный фоторезист толщиной порядка 40 мкм. При расчете глубины травления приходится учитывать толщину гальванической затяжки порядка 6 мкм.

В таблице 1.3 указаны величины П/3 при разных толщинах фольги:

Нужно принять во внимание, что при травлении меди по метал-лорезисту включается в работу гальваническая пара медь-металлоре-зист (олово-свинец), и подтравливание может оказаться несколько больше. Но использование современных машин с интенсивным однонаправленным струйным травлением с большим напором струй может нейтрализовать это явление.

Полуаддитивный метод с дифференциальным травлением позволяет воспроизводить еще более тонкие проводники, чем все вышеуказанные методы. Это связано с тем, что в этом методе используется нефольгированный диэлектрик, на который осаждают минимальный слой меди для того, чтобы была возможна дальнейшая металлизация проводников и отверстий. И так как при травлении вытравливается только этот минимальный слой (порядка 3 мкм), то величина подтравов минимальна (< 2 мкм), что позволяет воспроизводить проводники малой ширины. В этом случае, воспроизведение рисунка определяется преимущественно толщиной используемого фоторезиста. В свою очередь, его толщина должна создать рельеф для металлизации, чтобы она не «выплескивалась» за границы трассы. Поэтому и в этом методе вынуждены использовать относительно «толстый» фоторезист с толщиной порядка 30 мкм. Таким образом, величина П/3 для этого метода определяется разрешением фоторезиста и может составлять 0,04/0,04 мм.

В таблице 4, собраны характеристики воспроизведения рисунка для рассмотренных методов с указанием толщин фольги, наращиваемого металла, фоторезиста и металлорезиста. Дана оценка величины П/3, а также стоимости создания производства для изготовления печатных плат одним из четырех способов. Оценки стоимости приведены в относительных единицах. За единицу принята стоимость основного и вспомогательного производства для изготовления печатных плат по тентинг-технологии.