Производство многослойных печатных плат

Многослойные печатные платы — это комбинация отдельных слоев печатных проводников и изоляционных слоев. Изоляционные слои мо­гут быть очень тонкими, так как стабильность МПП зависит от их суммарной толщины и качества соединений.

Одно или двухсторонний фольгирован­ный диэлектрик: § создание защитного рельефа; § травление; § удаление резиста.
Сборка слоев и изоляцион­ных про­кладок
Прессование
Сверлениа и очистка от­верстий
Подтравливание диэлектрика
Дальнейшие операции соглас­но тех­нологии, представлен­ной на рис.3=17 § сенсибилизация и актива­ция; § химическое меднение; § создание за­щитного рельефа; § гальваническое усиление меди; § гальваническое осаждение метал­лического слоя, ус­тойчи­вого при травлении; § удаление рззиста; § травле­ние; § создание не металлизированных отверстий и пазов; § маркировка, нанесение маски для пайки.

Рис 10. Схема технологического процесса изготовле­ния МПП

методом металлизации сквозных отверстий

Схема технологического процесса МПП методом ме­таллизации сквозных отвер­стий представлена на рис.10.. В качестве исходного ма­териала используется одно- или двухсторонний фольгиро­ванный ди­электрик (в основ­ном стеклотекстолит). Выпол­нение рисунка отдельных слоев осуществляется по той же технологии, что и изготов­ление одно­сторонних печат­ных плат, однако проводящие слои при этом могут распола­гаться с двух сторон диэлек­трика. Затем из отдельных слоев и изоляционных про­кладок собирается пакет и прессуется. Совмещение ри­сунков проводников достига­ется с помощью базовых от­верстий в сло­ях и штифтов штампа.

В процессе прессования связующее вещество изоляци­онных про­кладок затверде­вает и соединяет при этом слои в жесткую конструк­цию, одновременно отдельные рисунки проводников изолируются друг от друга

Электрическое соединение отдельных слоев МПП является крити­ческой операцией, оказывающей существенное влияние на надежность всего ус]ройства. Как и в случае двухсторонних печатных плат с пере­ходными соединениями, для МПП были предприняты многочисленные попытки создания межслойных переходов, например, на основе метал­лических штифтов или клиньев, которые, однако, не привели к удов­летворительным результатам.

Рлс 11. Конструкция многослойной печатной платы,

выполненной методом открытых контактных площадок

1 – медная фольга; 2 – диэлектрик; 3 – контактная поверхность для пайки

Метод открытых контактных площадок также не позволяет осу­ществить непосредст­венное соединение различных слоев. Сущность этого метода состоит в следующем: если необходимо соединить печатный проводник одной плоскости с элементом или проводником другой плоскости, то во всех слоях, лежащих выше места контактирования, выполняется перфорация, как показано на рис. 11. Благодаря этому проводники различных слоев МПП становятся доступными для соеди­нения. Можно непо­средственно к ним припаять выводы радиодеталей или поставить соединяющую отдель­ные слои перемычку из калиброванной проволоки, которую при необходимости можно провести над поверхностью ПП. Этот метод не позволяет осуществить непрерывный технологический процесс и не соответствует требованиям серийного производства.

Необходимо отметить, что и для МПП наиболее целесообразным является создание металлизированных отверстий (метод металлизации сквозных отверстий), позволяющих осуществить электрическое соеди­нение различных слоев. Так как при изготовлении отдельных слоев медное покрытие наружных слоев полностью сохраняется, то после прессования МПП получается структура, подобная исходному мате­риалу для изготовления двухсторонней печатной платы. Последующие операции данного метода соответствуют в

	Заготовка - нефольгированный диэлектрик	основном технологическому процессу изготовления двухсторонних печатных плат с переходными соединениями. Совмещение внутрен­них и внешних слоев достигается с помощью уже названных базовых отверстий, служащих также базо­выми отверстиями при создании защитных рельефов для наружных слоев при травлении и гальваническом осаждении, а также для правильной ориентации МПП npи сверлении Отверстия проходят сквозь контактные площадки внутренних сло­ев, причем их края являются частью стенок отверстий Последующая металлизация приводит к электрическому соединению проводников раз­личных слоев МПП. Благодаря подтравливанию диэлектри­ка в отверстиях можно достигнуть трехстороннего охвата медного кольца, что обеспечивает наиболее надежное соедине­ние. Однако сильное подтравливание диэлектрика оказы­вает вредное воздействие на качество пайки. Отступая от схемы технологического процесса, представленной на рис. 10, используют заготовки с двухсторонним расположением пе­чатных проводников и металлизированными отверстиями (метод попарного прессования). Так как отверстия во время прессования пол­ностью заполняются связующим материалом, а на наружных слоях,
	Нанесение адгезива метод погружения
	Сверление и очистка отверстий
	Сенсибилизация и активация всей поверхности
	Создание защитного рельефа: трафаретная печать фотопечать
	Химическое меднение
	Удаление резиста
	Создание неметаллизированнш: отверстий и пазов
	Нанесение маски для пайки, маркировка,
Рис.12. Схема технологического процесса изготовления двухсторонних печатных плат химическим аддитивным

кроме того,требуются конактные площадки уменьшающие плотность электрических соединений, то эти отверстия выполняются.диаметром только 0,3—0,5 мм

После этого в спрессованной МПП просверливаются и металлизи­руются отверстия лишь в тех точках, где необходимо обеспечить соеди­нение различных слоев или осуществить установку навесных элемен­тов. Метод попарного прессования (см. рис. 14) позволяет получить существенное повышение плотности электрических соединений, которая может быть еще больше в случае применения навесных элементов с планарными выводами

Вследствие сложности технологического процесса, а также повы­шенных требований к точности производство МПП требует больших за­трат. Выполнение требований по точности сделало необходимым приме­нение автоматического координатографа, для получения оригинала печатной платы (максимально допустимые отклонения от рисунка печат­ной платы ±30—50 мкм), а также станков с программным управле­нием для сверления отверстий. При этом в производственных помеще­ниях необходимо поддерживать постоянные климатические условия. Выполнение документации на трассировку МПП возможно также с по­мощью ЭВМ, что позволяет исключить в значительной степени ошибки, неизбежные при ручной

	Заготовка - нефольгированный диэлектрик	обработке. Однако этот путь, связанный с чрез­вычайно большими затратами на оборудование, для потребителей пе­чатных плат неэкономичен. Поэтому их производство начиная с раз­работки технической документации и кончая изготовлением печатныхплат необходимо сконцентрировать на специализированных предприя­тиях. В этом случае потребителю печатных плат необходимо подгото­вить только информацию для ввода в ЭВМ, например в виде перфолен­ты или же на специальных бланках выполнить эскизы требуемой печат­ной платы. Благодаря этому рационализируется и обеспечивается экономичный производственный цикл. Аддитивный метод     Несмотря на то что методы изготовления печатных плат, основан­ные на травлении фольгированного диэлектрика, вследствие высокого уровня их оснащенности занимают доминирующее положение в массо­вом производстве, имеются серьезные тенденции исключить субтрактив-ный метод ввиду ряда его недостатков. Возможность для этого пред­ставляет аддитивный метод, приобретающий все большее значение. При этом методе исходным является нефольгированный диэлектрик (напри­мер, стеклотекстолит), на поверхность которого (как и на стенки про­сверленных отверстий) наносится желаемый рисунок печатной платы. Существенными преимуществами аддитивного метода по сравне­нию с субтрактивным методом являются: § более высокая надежность, так как проводники и металлизация отверстий получаются в едином гальваническом процессе; § однородность соединений между проводниками и металлизацией отверстий; § отсутствие подтравливания; § отсутствие гальванического защитного покрытия при травлении; § экономия меди, химикатов для травления и уменьшение затрат на нейтрализацию сточных вод; § упрощение технологического процесса.
	Нанесение адгезива метод погружения
	Сверление и очистка отверстий
	Сенсибилизация и активация всей поверхности
	Химическое меднение (2-3 мкм для трафаретной печати, 4-6 мкм для фотопечати)
	Создание защитного рельефа трафаретная печать фотопечать
	Гальваническое усиление меди
	Удаление резиста
	Травление
	Создание неметаллизированнш: отверстий и пазов
	Нанесение маски для пайки, маркировка,
Рис. 13. Схема технологического процесса изготовления двухсторонних печатных плат химико-гальваническим аддитивным методом

Ниже рассматриваются два основных варианта аддитивного мето­да изготовления печатных плат: химический и химико-гальванический. В первом варианте проводящие слои получают на основе восстанови­тельного осаждения; этот процесс по сравнению с другими бестоковыми методами позволяет осаждать весьма толстые слои (до 10 мкм) (рис.12).

Наряду с вышеперечисленными общими преимуществами аддитив­ный метод обладает некоторыми особенностями. Толщина слоя равно­мерна в отверстиях и на поверхности, а осаждаемые слои меди обна­руживают хорошие механические и физические свойства (твердость, износостойкость, паяемость). Недостатками метода являются высокая стоимость изделий (в 3—4 раза выше, чем при гальваническом осаж­дении) и низкая скорость осаждения.

Чтобы устранить недостатки химического метода, часто обраща­ются к комбинированным методам. При этом на поверхности нефольгированного ^диэлектрика сначала химически получают связанный с под­ложкой слой меди толщиной до 5 мкм, который при последующем селективном гальваническом наращивании сложит рисунком печатных проводников, а по окончании наращивания вытравливается где это не­обходимо. Принцип и важнейшие операции этого метода представлены на рис.13..

Кроме названных общих преимуществ этот метод обла­дает еще рядом положи- тель­ных свойств:

§ повышение производительно­сти труда;

§ возможность эффективного использования оборудования, приме­няемого при субтрак­тивном методе (Для уст­ройств травления например, мощность можно повысить от 5 до 15 раз)

. Недостатком является неравномерная толщина покрытия в отвер­стияхиз-за неравномерного распре­деления плотности тока гальваниче­ских ванн и возникновение переходной зоны между химически восста­новленной и гальва­нически осажденной ме­дью.

Необходимую для хими­ческого осаждения актива­цию диэлектрика можно осуществить как с помо­щью включения катализа­тора в диэлек­трик при его производстве, так и с помощью растворов двухлористого олова и хлористого палладия. При использовании диэлектрика с вне­дренным катализатором первой операцией после сверления отверстий является создание негативного рисунка схемы на основе фоторезиста, поэтому в восстановительной ванне осаждается только рисунок печатных проводников и осуществляется металлизация отверстий. Так как активацию с помощью растворов можно производить только

На всей поверхности печатной платы, то создание защитного рельефа возможно только после создания медного слоя толщиной 5 мкм. После химиче­ского или гальванического усиления меди необходима относительно короткая операция травления для удаления медного покрытия толщи­ной 5 мкм с нежелательных мест.

Особенно экономичен аддитивный метод при изготовлении МПП с металлизированными отверстиями, так как все его достоинства в наибольшей степени проявляются при получении рисунков отдельных слоев и наружных рисунков печатной платы с соответствующими металлизированными отверстиями. Схема конструкции таких МПП показана на рис. 3-24.

Поиск по сайту: