Ушаков_ТПЭВМ (Л2-Ушаков - Технология производства ЭВМ (в ворде)), страница 19

Травление набрызгиванием производится в ваннах (рис. 12.15, а). Плата 2 закрепляется в обойме / и устанавливается в ванне 6 на небольшом расстоянии от поверхности травильного рас­твора 5. Сетка 3 защищает ротор 4 от случайного попадания деталей.

Травильный раствор 5 набрызгивается на плату вращающимися лопастями ротора, установленного на дне ванны. По ходу процесса •концентрация раствора изменяется и содержание ванны необходимо своевременно корректировать.

Травление набрызгиванием обеспечивает равномерное удаление фольги и малое ее подтравливание. Однако этим методом можно обрабатывать одновременно небольшое количество плат при невы­сокой скорости травления.

Струйное травление обеспечивает высокую производи­тельность. Травитель под высоким давлением через систему сопл распыляется на поверхность платы (рис. 12.15, б). С поверхностью платы постоянно соприкасается свежий раствор, поступающий из сопла, что обеспечивает высокую скорость травления. Этот метод является универсальным и обеспечивает травление с высокой раз­решающей способностью.

Время травления сокращается при повышении температуры рас­твора (до 40°С), увеличении силы удара струи травильного раство­ра о поверхность платы и количества воздуха, подаваемого в рас­твор. В зависимости от перечисленных факторов время травления фольги толщиной 35 мкм может составлять 2...12 мин.

Травящий раствор действует со всех сторон и вызывает нежела­тельные боковые подтравливания (рис. 12.15, в), которые оценива­ются коэффициентом травления где v - толщина фольги; А - боковое подтравливание.

Рис. 12.15. Травление фольги:

а - набрызгиванием; б - распылением;

в - проводники после трав­ления (1 - фоторезист, 2 - фольга)

Для уменьшения подтравливания следует применять тонкую (18 мкм) или сверхтонкую (5 мкм) фольгу.

Защитный слой трафаретной краски или фоторезиста снимают в щелочных растворах. Для снятия некоторых красок используется дополнительное механическое воздействие вращающихся щеток. После травления необходима тщательная промывка в горячей про­точной воде для удаления травителя.

1. Типовые технологические процессы изготовления печатных плат

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

Субтрактивный процесс (subtractio - отнимать) полу­чения проводящего рисунка заключается в избирательном удалении участков проводящей фольги путем травления; аддитивный процесс (additio - прибавлять) - в избирательном осаждении проводящего материала на нефольгированный материал основания; полуаддитивный процесс предусматривает предваритель­ное нанесение тонкого (вспомогательного) проводящего покрытия, впоследствии удаляемого с пробельных мест.

В соответствии с ГОСТ 23751—86 конструирование печатных плат следует осуществлять с учетом следующих методов изготовле­ния: химического для ОПП, ГПК; комбинированного позитивного (для ДПП, ГПП); электрохимического (полуаддитивного) для ДПП; металлизации сквозных отверстий для МПП. Все рекоменду­емые методы (кроме полуаддитивного) являются субтрактивными.

Рис. 12.16. Схема типового технологи­ческого процесса изготовления печатной платы химическим методом

Химический метод, или метод травления фольгированного диэлектрика. Метод заключается в том, что на медную фольгу, приклеенную к диэлектрику, на­носят позитивный рисунок схе­мы проводников. Последую­щим травлением удаляется ме­талл с незащищенных участ­ков и на диэлектрике получа­ется требуемая электрическая схема проводников.

Наиболее распространен­ными вариантами этого мето­да являются фотохимический и сеточно-химический, которые отличаются способом нанесения защитного слоя (фотопечать или трафаретная печать). Схема типового технологического процесса изготовления печатных плат химическим методом пока­зана на рис. 12.16.

Основными этапами получения проводников являются (рис. 12.17) подготовка поверхности, нанесение слоя фоторезиста, экспо­нирование, проявление схемы, травление фольги, удаление фото­резиста.

Рис. 12.17. Основные этапы получения проводников фотохимическим методом

Подготовку поверхности фольги выполняют вращаю­щимися латунными или капроновыми щетками. На поверхность фольги наносят смесь маршаллита и венской извести. В результате зачистки желательно получение шероховатости фольги в пределах Ra 2,5...1,25 мкм, что обеспечивает хорошую адгезию фоторезиста и легкое удаление его при проявлении.

Независимо от механической зачистки во всех случаях проводят химическую очистку фольги и нефольгированных поверхностей пла­ты. Ее выполняют в щелочных растворах с последующей промывкой в деионизованной воде. Для нейтрализации остатков щелочи и уда­лении слоя оксидов платы подвергают декапированию в растворе соляной и серной кислот.

Качество очистки влияет на все последующие операции технологического процесса. Результатом плохой очистки могут явиться проколы, неполное травление меди, отслаивание, недостаточная адгезия фоторезиста и другие дефекты.

Нанесение слоя фоторезиста осуществляют на подго­товленную поверхность 1 фольги (рис. 12.17, а) слоя фоторе­зи ста 2 и производят его сушку в течение 15...20 мин при темпера­туре 65°С (рис. 12.17, б).

Экспонирование осуществляют при помощи фотошаблона 3 с негативным изображением схемы в вакуумной светокопиро­вальной раме для засвечивания. В качестве источника света ис­пользуют дуговые ртутные и люминесцентные лампы (рис. 12.17, а). Для получения резкого изображения необходим плот­ный контакт между фотошаблоном и фоторезистом.

Проявление схемы состоит в вымывании растворимых участков фоторезиста, находившихся под темными местами негати­ва. Для фоторезистов негативного действия в качестве проявителей используют спиртовые смеси и др. Время проявления (2...3 мин) за­висит от толщины фоторезиста.

Проявление целесообразно выполнять в двух ваннах. В первой ванне удаляется большая часть фоторезиста, а во второй ванне про­изводится тонкое проявление. Загрязнение проявителя во второй ванне будет незначительным, и действие его в течение большого времени будет стабильным.

Качество полученного слоя можно контролировать путем погру­жения платы в раствор с красителем. Окраска дает возможность визуально определить наличие дефектов в слое фоторезиста. Одна­ко она может снизить кислотоупорность фоторезистивного слоя.

Неизбежные дефекты эмульсионного слоя устраняются ретуши­рованием (обычно эмалью НЦ-25). При этом закрывают точечные отверстия, разрывы, а также удаляют излишки фоторезиста. Трудо­емкость ретуширования зависит от количества дефектов и составля­ет в среднем 10 мин. на плату. Снижение трудоемкости ретуширова­ния возможно за счет повышения чистоты и обеспыленности окру­жающей среды.

Полученный защитный слой 4 (рис. 12.17, г) можно подвергать химическому дублению в растворе ангидрида и тепловому дубле­нию (выдержка в термостате при t=60°С в течение 40...60 мин). Необходимость операции задубливания определяется в каждом от­дельном случае, так как она уменьшает адгезию фоторезиста.

Дальнейшие этапы являются общими для плат, изготовляемых фотохимическим и сеточно-химическим методами.

Травление представляет собой процесс удаления слоя метал­ла для получения нужного рисунка схемы 5 (рис. 12.17, д). Про­цесс травления включает в себя предварительную очистку, собст­венно травление металла, очистку после травления и удаления фоторезиста или краски (рис. 12.17, е).

Механическая обработка платы заключается в штамповании или фрезеровании по контуру и получении отверстий. Для удале­ния пыли и грязи плату обдувают сжатым воздухом.

Химические методы при сравнительно простом технологическом процессе обеспечивают высокую прочность сцепления проводников с основанием (2 МПа), равномерную толщину проводников и их высокую электропроводность. Время химических воздействий на плату в процессе изготовления составляет ~25 мин. Недостатком химических методов является низкая прочность в местах установки выводов, так как отверстия не металлизируются.

Комбинированный позитивный метод (табл. 12.1). Этот метод применяют для изготовления ДПП и ГПП с металлизированными отверстиями

на двустороннем фольгированном диэлектрике. Прово­дящий рисунок получают субтрактивным методом, а металлизацию отверстий осуществляют электрохимическим методом (рис. 12.18). Поверхность обеих сторон платы 1 и отверстия 2 подвергают хими­ческому и предварительному гальваническому меднению для полу­чения слоя меди толщиной 5...7 мкм (рис. 12.18, а). После подготов­ки металлизированных поверхностей на них создается негативное изображение схемы проводников 3 (рис. 12.18, б). Это изображе­ние может быть получено с помощью сеткографической краски или сухого пленочного фоторезиста.

На наружные поверхности, не защищенные резистивной мас­кой, и в отверстия осаждается слой меди 4, толщина которого в отверстиях должна быть не менее 25 мкм. Гальваническое осажде­ние меди выполняется на заготовке платы, имеющей сплошной слой фольги, которая защищает поверхность диэлектрика и обеспечи­вает электрический контакт всех элементов схемы. Металлизиро­ванные поверхности покрываются защитным слоем сплава «олово— свинец», толщина которого не менее 10 мкм. Покрытие этим сплавом хорошо защищает медь от травления и после нанесения этого покрытия участки медной фольги, покрытые ранее фоторезистом, удаляются травлением. После травления на плате остается требуе­мый рисунок схемы 5, образованный облуженной медной фольгой (рис. 12.18, в).

Процесс экспонирования двусторонней печатной платы показан на рис. 12.19. В пластину 6 из оргстекла запрессованы два штифта 1. На плату 5, имеющую фольгу 4 с двух сторон, нанесен фоторезист 3. На штифты устанавливают фотошаблон одной стороны платы, а сверху устанавливают другой шаблон 2.

Изображение проявляют под душем при t = 40...50°С с легким протиранием поверхности губкой. Процесс проявления ускоряет­ся при наложении ультразвуковых колебаний. Набухание пленки является диффузионным процессом внедрения низкомолекулярно­го раствора в высокомолекулярный слой светочувствительной эмульсии. Диффузия в ультразвуковом поле сильно ускоряется за счет акустических микропотоков. Кавитационные пузырьки прони­кают в образовавшиеся поры и отрывают копировальный слой от поверхности платы.

Рис. 12.18. Основные этапы получения проводников комбинированным