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, кроме того,требуются конактные площадки уменьшающие плотность электрических соединений, то эти отверстия
	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

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.

Дата добавления: 2015-03-29