Типовые технологические процессы изготовления ПП

Все процессы изготовления ПП можно разделить на субтрактивные, аддитивные и полуаддитивные.

Субтрактивный процесс (subtraction – отнимать) получения проводящего рисунка заключается в избирательном удалении участков проводящей фольги путём травления.

Аддитивный процесс (addition – прибавлять) заключается в избирательном осаждении проводящего материала на не фольгированный материал основания.

Полуаддитивный процесс предусматривает предварительное нанесение тонкого (вспомогательного) проводящего покрытия, впоследствии удаляемого с пробельных мест.

В соответствии с ГОСТ23751-86 конструирование ПП следует осуществлять с учётом следующих методов изготовления:

- химического для ОПП, ГПК;

- комбинированного позитивного для ДПП, ГПП;

- электрохимического для ДПП;

- металлизация сквозных отверстий для МПП.

Все указанные методы являются субтрактивными, кроме электрохимического, который считают полуаддитивным.

Сравнительная характеристика методов приведена в таблице:

Процесс	Разреша ющая способ ность мм	Преимущества	Недостатки
Субтрактивный	0,2-0,3	1) Наличие оснащения для всех типов производства 2) Высокая адгезия и пластичность проводников	1) Расход меди 2) Большой диаметр металлизированных отверстий
Полуаддитивный	0,15-0,20	1) Использование нефольгированного материала 2) Уменьшается расход меди	1) Необходимость частичной металлизации 2) Большой ø металлизированных отверстий
Аддитивный	0,10-0,15	1) Дешёвый материал 2) Исключение травления меди 3) Высокая однородность структуры и чистота осаждения меди 4) Высокая производительность 5) Низкий % брака 6) Малый ø отверстий	1) Низкая скорость осаждения меди 2) Сложность контроля за процессом металлизации 3) Непригодность для мелкосерийного производства

Химический метод – изготовление ПП путём травления фольгированного диэлектрика без последующей металлизации. Метод простой применяется для ОПП и ДПП.

Основные операции техпроцесса:

1) Входной контроль фольгированного диэлектрика

2) Нарезка заготовок

3) Получение базовых отверстий

4) Подготовка поверхности

5) Получение рисунка печатной схемы

6) Травление меди

7) Сверление отверстий

8) Механическая обработка

9) Маркировка

10) Нанесение эпоксидной маски

11) Упаковка

Подготовку поверхности выполняют вращающимися латунными или капроновыми щётками. На поверхность наносят абразивную смесь и обрабатывают до получения шероховатости R 2,5…1,25мкм, что обеспечивает хорошее качество поверхности и адгезию. Кроме механической зачистки проводят химическую очистку заготовки в щелочных растворах с последующей отмывкой в воде.

Для получения рисунка на плату наносят фоторезист, который затем сушат 15-20мин. при 65ºС.

Фоторезист – тонкая плёнка органических растворов, которые после воздействия света получают свойства не растворяться при проявлении.

Экспонирование фоторезиста осуществляют при помощи фотошаблона с негативным изображением схемы в специальной светокопировальной установке. Фотошаблоны обычно получают в системах автоматизированного проектирования ПП с использованием ЭВМ.

Проявление схемы состоит в вымывании растворимых участков фоторезиста, находившихся под тёмными метами негатива. Качество полученного слоя контролируют путём погружения платы в раствор с краской, которая даёт возможность обнаружить дефекты. Для устранения дефектов применяют ретуширование плат.

Травление представляет собой удаление меди для получения рисунка, очистку, удаление фоторезиста.

Механическая обработка платы – это штамповка или фрезерование для получения контура. Сверление отверстий выполняют на станках с ЧПУ.

Химический метод прост в использовании, обеспечивает высокую прочность сцепления проводников. Недостатком химического метода является низкая прочность в местах установки выводов ЭРЭ, так как отверстия не металлизируются.

Комбинированный позитивный метод позволяет изготовлять ПП с повышенной плотностью монтажа, высокими электрическими параметрами, высокой прочностью сцепления проводников. Применяют для аппаратуры жесткими условиями эксплуатации.

Комбинированный позитивный метод применяют для изготовления печатных плат на фольгированном диэлектрике с последующей металлизацией отверстий. Сначала выполняются операции сверления отверстий и их металлизацию, а затем травление меди с пробельных мест.

При нанесении рисунка схемы защитным слоем покрываются пробельные места, а на оставшиеся открытыми проводники, контактные площадки и отверстия в дальнейшем осаждаются гальванически медь и защитный слой металла, предохраняющий медь от травления.

Операции типового технологического процесса:

1) Входной контроль материала

2) Нарезка заготовок

3) Получение базовых отверстий

4) Сверление отверстий

5) Подготовка поверхности

6) Металлизация отверстий (химическое меднение без тока)

7) Получение рисунка схемы (задубливание пробельных мест)

8) Гальваническое меднение

9) Гальваническое покрытие олово-свинец

10) Удаление защитного рисунка (раздубливание)

11) Травление меди

12) Оплавление сплава олово-свинец

13) Механическая обработка

14) Маркировка

15) Контроль

Комбинированный негативный метод применяют для изготовления ПП на фольгированном диэлектрике с металлизацией отверстий. При этом методе вначале производится травление меди с пробельных мест, а затем выполняется операция сверления отверстий и их металлизация.

При нанесении рисунка схемы проводники и контактные площадки покрываются защитным слоем, затем стравливается фольга с пробельных мест. После сверления и химического меднения отверстий производится гальваническое осаждение меди на проводники, контактные площадки и отверстия.

Метод позволяет изготовлять печатные платы с меньшей плотностью монтажа. Может быть рекомендован для изготовления ПП ответственной аппаратуры при тщательной отработке процесса и систематическом контроле электрических параметров печатных плат.

Метод металлизации сквозных отверстий применяют для многослойных печатных плат (МПП). Метод заключается в изготовлении внутренних слоёв МПП химическим методом с последующим прессованием их в монолитную заготовку и в изготовлении наружных слоёв комбинированным позитивным методом с одновременной металлизацией отверстий.

С внедрением МПП рост плотности монтажа происходит за счёт увеличения числа слоёв, а плотность печатного рисунка слоёв практически остаётся на прежнем уровне. Число слоёв больше 10…12 является нецелесообразным. МПП обладают высокими техническими и эксплутационными характеристиками, однако их проектирование и производство сопряжены с большими трудностями.

Полуаддитивные методы изготовления позволяют повысить плотность печатного монтажа, значительно уменьшить подтравливание проводников и сократить количество операций технологического процесса. Стоимость таких плат на 20% ниже стоимости ПП, изготовленных субтрактивными методами. Основной проблемой является повышение качества материалов и технологического оборудования.

Заключительный этап производства ПП – контроль механических и электрических свойств. При контроле механических свойств проверяют отсутствие трещин и царапин на проводниках, качество соединения проводников, толщину и неисправность меди в отверстиях. При контроле электрических свойств проверяется наличие всех электрических соединений и изоляции между проводниками. Дефекты изоляции возникают вследствие образования перемычек, уменьшения расстояния между проводниками.

Для контроля электрических свойств применяют автоматизированные устройства контроля с использованием ЭВМ.