Основные технологические этапы в производстве
Лекция №17. Основные технологические этапы в производстве ПП. Часть 2.
Получение рисунка ПП заключается в нанесении защитного рельефа с переносом изображения рисунка печатных проводников на материал основания ПП, который осуществляют фотохимическим (фотопечать), сеткографическим, офсетным способами и лазером. Защитный рельеф может быть негативным и позитивным.
Фотохимический способ представляет собой нанесение изображения рисунка печатных проводников на материал основания, покрытый светочувствительным слоем (фоторезистом), который заключается в экспонировании через фотошаблон с требуемым изображением. Этот способ позволяет получить проводники и зазоры между ними порядка 0,1 мм и менее с точностью ±0,03 мм. Процесс получения защитного рельефа состоит из следующих этапов:
– на поверхность заготовки ПП наносят фоторезист – фотополимерный материал, чувствительный к ультрафиолетовому излучению;
– устанавливают фотошаблон, реперные знаки (перекрестия) которого совмещаются под микроскопом с центрами фиксирующих (базовых) отверстий;
– проводят экспонирование рисунка схемы, в результате которого происходит полимеризация фоторезиста на участках ПП, которые находились под прозрачными частями фотошаблона;
– проявление изображения рисунка.
Рекомендуемые материалы
Фотошаблон рисунка ПП - это негативное или позитивное изображение требуемого рисунка в масштабе 1:1 на стеклянной фотопластине или пленочном материале, полученное путем фотографирования с оригиналов рисунка ПП.
Оригинал рисунка ПП представляет собой изображение технологического слоя платы, выполненное в увеличенном масштабе, обычно в позитивном изображении. Для получения оригинала рисунка ПП применяют вычерчивание, наклеивание липкой ленты, резание по эмали и другие способы. Наиболее целесообразным является получение оригиналов фотошаблонов в системах автоматизированного проектирования ПП, таких как PiCad.
Фоторезисты представляют собой тонкие пленки органических растворов, которые должны обладать свойством полимеризироваться после экспонирования и переходить в нерастворимое состояние.
Под разрешающей способностью фоторезиста понимается число линий, которое можно нанести на один миллиметр поверхности платы с расстоянием между ними, равным их ширине.
Фоторезисты делятся на позитивные и негативные, которые в свою очередь делятся на жидкие и сухие пленочные. Участки негативного фоторезиста, находящиеся под прозрачными участками фотошаблона, под действием света получают свойство не растворяться при проявлении в растворителе. Участки фоторезиста, расположенные под непрозрачными местами фотошаблона, легко удаляются при проявлении. Таким образом, создается рельеф. Позитивный фоторезист действует противоположным образом.
Жидкие фоторезисты наносят погружением (окунанием), поливом с центрифугированием, накатыванием ребристым роликом и другими способами. Они просты в приготовлении применении, нетоксичны, но имеется ряд недостатков: низкая разрешающая способность (50 линий/мм), разрастание проводников над фоторезистом при гальваническом осаждении меди, окисление, ухудшение механической прочности и адгезии фоторезиста в условиях повышенной влажности и температуры, заполнение монтажных и переходных отверстий при нанесении на ПП, низкая устойчивость к действию электролитов.
Сухие фоторезисты применяются для изготовления рисунка слоев МПП, ГПП, ГПК, шлейфов, полосковых плат и т.п. высокого класса точности. Они состоят их трех слоев: защитной полиэтиленовой пленки, среднего слоя, чувствительного к УФ-излучению, и оптически прозрачной лавсановой пленки, предназначенной для защиты фоторезиста от окисления в воздухе. После нанесения СПФ платы выдерживают 30 мин при комнатной температуре в помещении с неактивным желтым светом для снятия внутренних напряжений в пленке. Экспонирование проводят через прозрачную лавсановую пленку применяя УФ-источник (ртутно-кварцевые лампы). Продолжительность экспонирования обычно составляет 15-20 с. После экспонирования заготовка платы выдерживается 30 мин в затемненном месте для завершения процесса полимеризации засвеченных участков. Проявление изображения проводят в установках струйного типа в растворе метилхлороформа в течение 1-2 мин. Удаление фоторезиста осуществляют распылением растворителя хлористого метилена под давлением 0,3-0,4 МПа. После промывают проточной водой.
Сеткографический метод. Метод основан на получении необходимого рисунка схемы на поверхности медной фольги путем продавливания защитной краски резиновым ракелем через сетчатый трафарет.
Офсетный способ заключается в изготовлении клише с изображением рисунка схемы, нанесения краски на клише, перенос изображения с клише на резиновый валик, накатка резиновым валиком изображения на заготовку ПП.
Достоинствами этого способа являются высокая производительность, возможность автоматизации процесса, тиражеспособность, недостатком – низкая по сравнению с другими способами точность получения рисунка.
Нанесение защитной паяльной маски проводится на всей поверхности ПП за исключением контактных площадок и металлизированных отверстий, которые при групповом процессе пайки элементов будут контактировать с расплавленным припоем. Этим достигается экономия припоя. Защитные маски наносят сеткографическим способом с использованием эпоксидных композиций или фотохимическим способом с применением СПФ. Точность нанесения защитной паяльной маски ±0,4 мм. При фотохимическом способе имеются два метода нанесения паяльной маски: 1) после операции оплавления сплава олово-свинец – этот процесс называют «маска поверх оплавленного припоя»; 2) после удаления травильного резиста с токопроводящих участков – этот процесс называется «маска поверх открытой меди».
Травление меди с пробельных мест
Травление – химический процесс удаления меди с незащищенных резистом участков. Результатом является рисунок печатных элементов (проводников, контактных площадок, волноводов и пр.), точность выполнения которых влияет на электрические характеристики ПП. Одним из дефектов при травлении является боковое подтравливание проводников и контактных площадок. Величина подтравливания составляет примерно 70% от толщины медного слоя, что приводит к зауживанию проводников и нависанию травильного резиста. Применение материалов с тонкомерной медной фольгой (5 мкм) значительно снижает боковое подтравливание. В качестве травильных резистов применяют краску, фоторезист, металлорезист. В качестве травящего электролита применяются кислые и щелочные растворы хлорной меди, растворы на основе хлорного железа, растворы на основе персульфата аммония, железо-медно-хлористые растворы. Процесс травления происходит в специальных модульных установках. В модулях щелочного травления осуществляется автоматический контроль величины рН раствора, а в модулях кислотного травления производится регенерация раствора на основе хлорида меди.
Лекция "Парижские революции (кратко)" также может быть Вам полезна.
Оплавление. При проведении операции оплавления осуществляется превращение пористого гальванического покрытия олово-свинец в мелкозернистое, защита боковых стенок проводников от коррозии, повышение коррозионной стойкости покрытия, повышение способности к пайке и увеличение срока паяемости, одновременное горячее облуживание проводников.
Обработка по контуру. Окончательный контур платы получается вырубкой, фрезерованием, обработкой дисковой или алмазной пилой, обработкой лазером после изготовления печатных проводников в результате удаления технологического поля. Вырубка по контуру может совмещаться с пробивкой базовых отверстий, пазов и других элементов платы, не подлежащих металлизации. Фрезерование по контуру применяется для обработки сложного профиля и в случаях, когда не допускаются сколы и просветления.
Прессование. Операция прессования, т.е. соединение отдельных сигнальных слоев в монолитную конструкцию при помощи склеивающих прокладок, проводится в ходе ТП изготовления МПП. Прессование всех сигнальных слоев осуществляется одновременно с помощью прокладочной стеклоткани, пропитанной недополимеризированной термоактивной смолой в пресс-форме. Цикл прессования состоит из следующих этапов: 1) нагрев пакета до температуры 175 ± 5°С при низком давлении 0,05-0,1 МПа; 2) приложение высокого давления 2-3 МПа до полного расплавления смолы и начала гелеобразования; 3) выдержка при температуре полимеризации смолы в течение 40 мин; 4) охлаждение до температуры 30-40°С без снятия давления.
Контроль. Эту операцию проводят с целью проверки целостности проводников, установления наличия коротких замыканий между проводниками, проверки качества изоляции. В процессе автоматической проверки качества ПП попадает в контактирующее устройство, снабженное пробниками во всех узлах координатной сетки, где с помощью компьютера проверяется весь комплекс тестовых параметров.
