labx (Лабораторки каф. №404), страница 2

Размер заготовки определяется их габаритами и технологическими допусками. Для ДПП и МПП технологическое поле по периметру задается шириной 20-30 мм – для изготовления базовых отверстий и тестовых структур. Раскрой должен предусматривать минимальный отход материала.

1. Выполнение базовых отверстий

Расположение базовых (технологических) отверстий на заготовках должно соответствовать расположению их на фотошаблонах. Эти отверстия служат направляющими для захвата плат инструментом при изготовлении коммутаций и монтаже узлов. По стандартам США допуск на диаметр (-0,0001+0,0762 мм).

1. Подготовка поверхности заготовок фольгированного диэлектрика.

От состояния фольги и диэлектрика во многом зависит адгезия наносимых в последствии слоев. Качество подготовки поверхности имеет одинаково важное значение как при нанесении фоторезиста, так и при осаждении металла.

В отечественной промышленности широко используются химические и механические способы подготовки, а также их сочетание.

Механическая подготовка сводится к обработке поверхности смесью маршаллита с полированной известью, промывки водой и декапированием. Обработка ведется на зачистных машинах типа «Реско - 635», «Билко» и др.

Химическая подготовка осуществляется обезжириванием, декапированием – подтравлеванием в растворе хромового ангидрида или персульфата аммония.

Химический способ обеспечивает сцепление фоторезиста с фольгой заготовки не более 1800 кПа, а при механической до 3300…3800 кПа.

1. Получение рисунка схемы на заготовках ПП.

Используются фотолитографические процессы, в основе которых лежат светочувствительные и устойчивые к воздействию агрессивных факторов композиции, изменяющие свою растворимость при облучении фоторезисты. Основное назначение фоторезистов – создание защитного рельефа требуемой конфигурации.

Фоторезисты должны иметь: высокую светочувствительность; достаточную разрешающую способность, которая определяется числом передаваемых линий на 1 мм; однородный по всей поверхности (беспористый и стабильный по времени) слой с высокой адгезией к материалу подложки; резкую и четкую границу между участками, защищенными и незащищенными фоторезистом; устойчивость к физическим воздействиям; надежность.

В технологии ПП используются как жидкие, так и сухие фоторезисты. Далее рассмотрим жидкий фоторезист.

Нанесение на поверхность заготовок светочувствительного раствора фоторезиста в ванне окунанием.

Сушка в печи с циркуляцией воздуха при 35-45^о С не более 30 мин.

Нанесение второго слоя светочувствительного раствора:

• повернуть заготовку на 180 ^о, чтобы стекание раствора происходило в направлении, противоположном первоначальному;

- при обеспечении хорошего качества рисунка схемы и отсутствие ретуши на последующих операциях второй слой можно не наносить.

Сушка при 35-45 ^о С не более 60 мин.

Требование качества нанесения светочувствительности слоя:

Слой должен быть глянцевым равномерным, без натеков, механических включений и непокрытых мест.

Экспонирование изображения рисунка схемы осуществляется наложением фотошаблона на заготовку эмульсией к светочувствительному слою, путем совмещения по базовым отверстиям,

- не допускается повышение температуры выше 35^о С во избежание усадки позитивов и появления вуали.

Обеспечивается равномерность освещенности по всей поверхности.

Проявление изображения ведется при 35-45^о С. Время проявления подбирается опытным путем. Промывка проточной холодной водой.

Химическое дубление, например, в растворе хромового ангидрида при температуре раствора не выше 22^о С в течение 1,5-2 мин.

Промывка проточной водопроводной водой.

Сушка до полного высыхания при 18-25^о С.

Термическое дубление и в течение 2-3 час. При 100-120^о С. При этом обеспечивается плавное повышение и понижение температуры со скоростью 1-3 в 1 мин.

Качество выполнения рисунка контролируется внешним осмотром под лупой или микроскопом.

1. Нанесение лака на заготовки.

Очистка и промывка поверхности заготовок.

Декапирование в течение 3-5 сек. При 18-25^о С в растворе соляной кислоты.

Промывка проточной водопроводной водой.

Сушка при 18-25^о С.

Нанесение лака, например, АВ-4 д/в окупанием. Толщина слоя 50-70 мкм.

Сушка в течение 30-40 мин при 18-25^о С.

Нанесение второго слоя лака – аналогично, но следует перевернуть заготовку на 180^о, чтобы стекание лака происходило в направлении, противоположном первоначальному.

Сушка при 18-25^о С, 3 часа. Можно сушить в терморадиационной установке при 50-60^о С 15-20 мин.

Контроль качества нанесения лака – слой лака должен быть равномерным без пузырей и отслаивания.

(При использовании пленочного фоторезиста эта операция исключается).

1. Сверление отверстий.

Для сверления стеклопластиков необходим твердосплавный инструмент. Для повышения производительности и качества сверления в ПП из стеклопластика применяются сверла и зенкеры из твердого сплава ВК6М. Для двухсторонних плат разработан специальный комбинированный инструмент сверлозенкер. Применение сверл из твердого сплава позволяет вести сверление отверстий при повышенной скорости резания. Сверла из стали З18, как правило, требуют повторной заточки после сверления 25-35 отверстий, а из сплава ВК6М – после сверления 900…1200 отверстий.

Для проверки качества сверления следует произвести пробное сверление 3-5 отверстий на технологическом поле ПП.

1. Удаление защитного лака.

Удаление слоя лака в горячей воде 50 – 60^о С, 1 – 2 мин.

Сушка при 18-25^о С.

Ретуширование рисунка схемы.

Сушка при 18-25^о С.

Контроль качества удаления лака и выполнения ретуши.

Во избежание окисления меди гальваническое меднение производить сразу после химического.

1. Химическое меднение.

Операция химического меднения – одна из трудоемких и сложных. На ее долю приходится 20…40% брака. Предпочтительное использование химически осажденной меди в технологии изготовления ПП при металлизации полимеров, обусловлена тем, что медь более эластична по сравнению с никелем и нанесение ее чаще осуществляется при комнатной температуре.

При химическом осаждении обеспечивается высокая равномерность покрытия, что выгодно отличает этот процесс от электрохимического.

Обработку во всех растворах производить с покачиванием или вибрацией заготовок. В современных установках используется ультразвук для усиления вибрации раствора с целью для улучшения смачивания отверстий малого диаметра ( =0 ,2…0,3).

Обезжиривание заготовки ПП – до 2 мин. При 30-40^о С моющим веществом «Прогресс» или порошок «Лотос» концентрацией до 5 г/л при 18-25^о С.

Промывка проточной водопроводной водой.

Декапирование соляной кислотой при 18-25^о С в течение до 5 сек.

Промывка проточной водопроводной водой.

Сенсибилизация поверхности заготовок при 18-25^о С в течение до 5 мин. двухлористым оловом (50 г/л).

Чтобы придать диэлектрику способность к металлизации, проводят две специальные подготовительные операции – сенсибилизацию и активацию. Цель операции сенсибилизации – создание на поверхности диэлектрика пленки из ионов палладия. Обработанная в растворе двухлористого олова плата промывается в воде, при этом происходит гидролиз соли по схеме:

1 ступень

SnCl₂ + H₂O  Sn(OH)Cl + HCl

2 ступень

Sn(OH)Cl + H₂O  Sn(OH)₂ + HCl

Промывка проточной и дистиллированной водой.

Активация 3-5 мин. При 18-25^о С.

Так как в солянокислых растворах хлористый палладий находится в виде соединения H₂PdCl₄, то реакция активации может быть представлена в виде уравнений:

Sn(OH)Cl + H₂PdCl₄ + HCl  Pd + H₂SnCl₆ + H₂O

Sn(OH)₂ + H₂PdCl₄ + 2HCl  Pd + H₂SnCl₆ + 2H₂O

Промывка в сборнике при 18-25^о С 0,5-1 мин. – 2 раза.

Химическое меднение относится к классу кислительно-восстановительных реакций. Формируется слой не более 3 мкм. Это сложный процесс, протекающий лишь при наличии на поверхности, подлежащей металлизации, специального вещества катализатора. Процесс взаимодействия тартрата меди с формалином в присутствии палладиевого катализатора схематически описывается:

C – O – O –Na

C – O – O –Na

H – C – O

H – C – O – OH

Cu+2Na₂OH+HCOHCu+2HCOONa+H₂+

H – C – O – OH

H – C – O

C

C – O – O – K

Промывка проточной водой.

Требования к качеству слоя меди в отверстиях.

Слой должен быть без разрывов и царапин.

Можно производить предварительное гальваническое меднение на толщину 4 – 5 мкм непосредственное после химического осаждения меди без снятия лака.

Удаление слоя лака в горячей воде 50 – 60^о С, 1 – 2 мин.

Сушка при 18-25^о С.

Ретуширование рисунка схемы.

Сушка при 18-25^о С.

Контроль качества удаления лака и выполнения ретуши.

Во избежание окисления меди гальваническое меднение производить сразу после химического.

1. Гальваническое меднение.

Металлизация отверстий на ПП выполняется медью и должна отвечать требованиям: наличие сплошной металлизации; одинаковая толщина покрытия в отверстиях и на поверхности фольги; мелкозернистая структура покрытия; отсутствие утолщений, включений, избыточного нарастания металла на выходе отверстия или на внешнем крае контактной площадки, трещин в покрытии; минимальная толщина меди в отверстии 25…30 мкм.

Зачистка поверхности заготовок полированной известью.

Промывка проточной водопроводной водой.

Декапирование в соляной кислоте при 18-25^о С, 5-10 мин.

Промывка проточной водопроводной водой 1-2 мин.

Гальваническое меднение заготовок при 18-25^о С до достижения толщины меди в отверстиях не менее 25 мкм.

Промыть проточной водопроводной водой 2-3 мин.

Промывка горячей проточной водой 40-50^о С, 0,5-1 мин.

Сушить при 18-25^о С до высыхания.

Визуальный контроль качества рисунка схемы и толщины слоя меди.

Ретушь рисунка схемы – наросты гальванической меди удаляются скальпелем.

1. Гальваническое нанесение покрытий ПОС-61.

Зачистка поверхности заготовок – полированной известью.

Промывка проточной водопроводной водой.

Декапирование 18-25^о С, 3-5 сек.

Сплав (ОС) (61% олова, 39% свинца) наносится на ПП для обеспечения пайки элементов, формирование металло-резиста при травлении и защиты проводников.

Для совместного выделения на катоде двух металлов необходимо достижение потенциала, достаточного для выделения каждого их них. Потенциалы олова и свинца в борфтористоводородных растворах столь близки, что совместное выделение их на катоде возможно при самых низких значениях плотности тока. В этом электролите олово является менее благородным металлом:

Промывка в сборнике два раза при 18-25^о С по 15-30 сек.

Промывка в сборнике при тех же условиях до концентрации серебра в ванне не более 0,2г/л.

Промывка проточной водопроводной водой.

Промывка горячей проточной водой при 50-60^о С, 1,2 мин.