5 (Конспект из 10 лекций, преподаватель Добряков Виктор Александрович), страница 2

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ РИСУНКА ФОТОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Получение Получение

фотооригинала заготовок

Получение Нанесение

фотошаблона фоторезиста

Сушка

Экспонирование

Проявление

Сушка

Травление Контроль Гальваническое

покрытие

Ретуширование

Удаление

фоторезиста

Сушка

Применяемые фоторезисты могут быть негативными и позитивными. В настоящее время применяют жидкие и сухие (пленочные) фоторезисты.

Жидкие фоторезисты используют преимущественно в качестве маски для рисунка при травлении меди с пробельных мест.

Для нанесения жидких фоторезистов применяют специальные установки, обеспечивающие окунание заготовок плат в ванну с фоторезистом, вытягивание их с заданной скоростью и сушку предварительно нагретым воздухом.

Производительность таких установок 75 плат/час, толщина нанесенного слоя 4-8мкм.

Достоинства - дешевые и требуют простого оборудования.

Недостатки - низкая гальваностойкость затекания в переходные отверстия.

Сухие пленочные фоторезисты (СПФ) более универсальны для всех операций получения рисунка.

Этот фоторезист представляет собой пленку, которая полимеризуется под действием ультрафиолетового излучения.

Применение СПФ значительно упрощает схему ТП изготовления ПП исключая операцию сушки после нанесения фоторезиста.

Для нанесения сухих пленочных фоторестов (СПФ) используют ламинаторы.

4

5 3

6

2 1

Пленка фоторезиста шириной до 610мм закреплена ввиде рулона (длиной до120м) на вале 3.

Валики 4 и 5 предназначены для сматывания защитной полиэтиленовой пленки.

Плата 1 подается с помощью валков 2, прижимающих фоторезист к поверхности заготовок.

Нагреватели 6 нагревают поверхность для улучшения адгезии фоторезиста.

Скорость нанесения фоторезиста 0,5-3,0м/мин.

Температура = 110-120 С.

СПФ можно наносить как с одной так и с двух сторон.

При экспонировании под действием ультрафиолетовых лучей происходит полимеризация фотополимера (фоторезиста), расположенного под прозрачными участками пленки фотошаблона.

При проявлении - смывается фоторезист с пробельных непроводящих мест.

ФОТОФОРМИРОВАНИЕ - способ получения проводящего рисунка схемы при котором на нефольгированную заготовку платы наносится водный раствор солей благородных металлов, затем под действием УФ-излучения происходит восстановление металлических ионов и образуется рисунок толщиной 0,2-0,5мкм, на который затем осаждается толстослойная химическая медь.

Экспонирование проводится с помощью специальной головки лучем лазера на программном координатографе, управляемом от ЭВМ.

Этот метод самый точный и позволяет получать рисунок с разрешающей способностью 0,05-0,08мм. Однако эта разрешающая способность падает с увеличением толщины слоя химической меди, т.к. осаждение металла приводит к разращиванию, т.е. ширина линий растет вдвое быстрее толщины слоя металлизации.

ТРАВЛЕНИЕ МЕДИ С ПРОБЕЛЬНЫХ МЕСТ

При травлении происходит боковое подтравливание элементов проводящего рисунка.

Подтравливание характеризуется фактором травления

а

hф

Ф = hф/а - для субтрактивной технологии Ф=2-4

При изготовлении плат полуаддитивным методом травлению подвергается лишь тонкий слой предварительной металлизации и поэтому подтравливание элементов рисунка минимально.

Удаление меди травильным раствором может быть выполнено путем погружения плат в этот раствор.

Для увеличения скорости травления ( что уменьшает боковое подтравливание ) используют струйное травление.

Обычно скорость травления составляет 10-50 мкм/мин.

Боковое подтравливание можно учесть при изготовлении оригиналов защитных слоев.

Для травления меди и ее сплавов применяют травители на основе хлорида железа, хлорида меди, хромовой кислоты, перекиси водорода.

При выборе травителя необходимо учитывать объем и техническую оснащенность производства, экономичность и проблему сточных вод, возможность регенерации и извлечения меди.

После травления необходимо тщательно промыть ПП, т.к. травильный раствор, оставшийся на них, продолжает действовать и может привести к коррозии и ухудшению электрическх свойств.

ОПЛАВЛЕНИЕ МЕТАЛЛОРЕЗИСТА

необходимо для устранения эффекта нависания покрытия после травления меди.

Оплавление происходит при кратковременном воздействии температуры, превышающей точку плавления.

В результате исходная кристаллическая поверхность металлорезиста, полученная гальванически, образует сплошное покрытие, улучшая сцепление на границе припой-медь. Платы приобретают хорошую паяемость и поверхность покрытия приобретает долговременную стойкость к коррозии.

Оплавления производят в установках с помощью инфракрасного излучения в жидкости или газе.

Установки типа КПМ2.339.004 (СССР) или РС-4520 (США) позволяют обрабатывать платы шириной до 550мм со скоростью перемещения 0,5-3м/мин и включают в себя:

• валковую секцию флюсования плат спиртоканифольным флюсом;

• зону предварительного нагрева плат до 90-100С для уменьшения термоудара и подсушки флюса (длина волны инфракрасного излучения = 18-28мкм);

• зону оплавления покрытия при температуре 200-210С коротковолновыми инфракрасными лучами ( =0,4-4мкм);

• зону охлаждения обдувом воздуха.

Оплавление происходит одновременно с двух сторон платы.

Недостатками инфракрасного оплавления являютя неравномерный наплыв сплава олово-свинец в отверстия плат и уменьшение их эффективного диаметра.

Оплавление покрытия с помощью жидких теплоносителей производят в специальных линиях с агрегатами флюсования, оплавления и выравнивания слоя металлорезиста ламинарным потоком нагретого воздуха или жидкости, с последующей промывкой и сушкой.

Если при производстве ПП не предусмотрено покрытие металлорезистом, например в аддитивном методе изготовления, то для улучшения паяемости применяют горячее лужение их проводящего рисунка.

Для этого существуют два способа:

1. облуживание погружением или с помощью волны припоя, с последующим выравниванием, пока припой не застыл;

2. нанесение на плату строго дозированного количества припоя с применением специальных паст и валков, вращающихся в расплавленном припое.

7. ФИНИШНЫЕ ОПЕРАЦИИ:

Включают:

• обработка по контуру;

• маркировка плат;

• консервация;

• хранение.

При обработке по контуру используется вырубка штампами или фрезерование.

Вырубка экономически целесообразна при большом выпуске плат одного типоразмера, когда оправдываются затраты на изготовление штампа.

Для улучшения качества среза применяют нагрев заготовок до 60-80 С.

Необходима перешлифовка режущих кромок штампа.

Способ фрезерования отличается высокой производительностью, дает хорошее качество кромок плат и точность размеров - +0,025мм.

Фрезерные станки с программным управлением имеют 2-5 шпинделей с алмазными фрезами и допускают обработку плат в пакете по 6-10 шт.

Производительность таких станков составляет 1800 плат/час, пакет по 6 штук, платы до 360х620, скорость резания 500-1000м/мин.

МАРКИРОВКА плат в зависимости от тиражности осуществляется:

• с помощью сеткографии;

• нанесением символов специальными штемпелями;

• металлизированными символами, выполняемыми одновременно с рисунком схемы;

• краской вручную.

Маркировка должна соответствовать чертежу платы и сохраняться в течение всего срока службы плат. Она состоит из товарного знака завода изготовителя, назначения платы заводского номера, года и месяца выпуска, монтажных знаков и символов, облегчающих сборку и эксплуатацию плат.

КОНСЕРВАЦИЮ плат проводят с помощью ацетоноканифольного или спиртоканифольного флюса, распыляемого по поверхности в специальных камерах.

Перед консервацией производят подготовку поверхности, т.е. удаление всевозможных загрязнений и осветление защитного металлического покрытия, а также контроль качества поверхности на сопротивление изоляции диэлектрика.

После упаковки плат в полиэтиленовые пакеты поштучно или по нескольку штук их отправляют на хранение.

В помещениях для хранения должны отсутствовать пары кислот, щелочей и других химикатов, отрицательного влияющих на качество плат;

температура хранения 5-40 С;

относительная влажность до 70%.

Срок хранения до 6 месяцев, после чего следует провести повторный контроль на отсутствие коррозии и повреждений, а также электрических параметров плат и паяемости.

При положительных результатах проверок срок хранения может быть продлен, при отрицательных - платы должны быть подготовлены заново.

10