2.3.1.2. Метод фрезерования (оконтуривание проводников)

Применение: односторонние печатные платы (ОПП) и двусторонние печатные платы (ДПП) 1, 2 и 3 классов точности в условиях единичного производства.

Сущность: формирование проводящего рисунка путем механического удаления фольги с непроводящих (пробельных) участков при помощи режущего инструмента.

Достоинства: высокая оперативность, простота реализации, отсутствие экологических проблем.

Недостатки: низкая производительность, высокая стоимость оборудования.

2.3.2. Комбинированные методы

2.3.2.1. Комбинированные позитивный и негативный методы

Применение: двусторонние печатные платы (ДПП) и двухсторонние ГПП вплоть до 5-го класса точности включительно для позитивного и 3-4 класса точности для негативного методов.

Сущность: изготовление печатных плат из фольгированного диэлектрика с металлизацией монтажных и переходных отверстий химико-гальваническим способом.

Достоинства: насыщенный печатный монтаж, высокая точность.

Недостатки: процесс трудоемкий, относительно большая глубина травления (фольга + металлизация гальванической затяжки) создает боковой подтрав, ограничивающий разрешающую способность процесса.

2.3.2.2. Тентинг-метод

Применение: двусторонние печатные платы (ДПП) и двусторонние ГПП вплоть до 4-го класса точности включительно.

Сущность: изготовление печатных плат из фольгированного диэлектрика с металлизацией монтажных и переходных отверстий химико-гальваническим способом, причем сначала производится металлизация платы с высверленными отверстиями, а затем поверхность платы накрывается сухим пленочным фоторезистом и рисунок проявляется так, что фоторезистом защищаются проводники и отверстия.

Достоинства: процесс короче комбинированного позитивного метода и поэтому дешевле.

Недостатки: большой фактор подтравливания на суммарной толщине меди фольги и общей металлизации.

Металлизация ПП предназначена для получения токопроводящих участков ПП (проводников, металлизированных отверстий, контактных площадок, концевых разъемов, ламелей и т.д.), защиты их от растравливания на операции травления меди с пробельных мест и от окисления для обеспечения паяемости ПП. Основными методами получения металлических покрытий в производстве ПП являются химический и электрохимический (гальванический).

Химическая металлизация используется в производстве ПП для получения токопроводящих участков селективным меднением (слой меди толщиной порядка 35 мкм) и для получения тонкого (3 - 5 мкм) подслоя меди перед гальваническим осаждением, чтобы сделать диэлектрические поверхности токопроводящими. Химическое меднение − это окислительно-восстановительная реакция на диэлектрике, которая протекает при наличии катализатора. Катализатор − это ионы палладия Pd²⁺, которые могут быть восстановлены на пленке из ионов олова Sn²⁺. Получение ионов олова - сенсибилизация - это восстановление их при гидролизе хлористого олова (SnCl₂·2H₂O и HCl) в течение 3 минут. Получение ионов палладия - активация - восстановление при гидролизе хлорного палладия (PdCl₂·2H₂O и HCl) в течение 2 минут. Сенсибилизация и активация составляют первую стадию химического меднения – активирование. После активирования и промывки платы поступают на химическое меднение, которое проводится в одном из растворов, приведенных в приложении 8. Скорость меднения невысока (2 - 4 мкм/час) и пленка толщиной 20 - 28 мкм наращивается 24 - 28 часов, поэтому реально получают 5 - 8 мкм химической меди, а затем электрохимическая металлизация, то есть гальваническое усиление меди (20 - 25 мкм) за 30 - 40 минут.

Электрохимическая (гальваническая) металлизация используется в производстве ПП несколько раз. Во-первых, для предварительного гальванического меднения (толщина 3 - 7 мкм) с целью защиты тонкого слоя химической меди от повреждения, улучшения адгезии и структуры осадка. Во-вторых, для гальванического меднения с целью получения основного токопроводящего слоя меди в монтажных и переходных отверстиях, на проводниках и контактных площадках (толщина 20 - 25 мкм). В-третьих, для гальванического осаждения металлорезиста (толщина 8 - 20 мкм), например олово-свинец, на проводники, контактные площадки, в монтажные отверстия с целью предохранения проводящего рисунка при травлении плат, защиты его от коррозии и обеспечения хорошей паяемости. В-четвертых, гальваническое осаждение металлов и сплавов (толщина 2 - 9 мкм) на часть проводящего рисунка (например, на концевые разъемы ПП) для повышения износостойкости, твердости, снижения переходного сопротивления, защиты от окисления и т.д.

Суть процесса электрохимической металлизации - заготовки плат на специальных подвесках - токоподводах помещают в гальваническую ванну с электролитом (анод - металл покрытия, катод - плата).

Для меднения ПП применяют различные электролиты. Отраслевые стандарты рекомендуют для предварительной металлизации борфтористоводородный электролит следующего состава (г/л): Cu(BF₄)₂  230 - 250, HBF₄  5 - 15, H₃BO₃  15 - 40. Процесс ведут при температуре 20±5 °С, плотности тока 3 - 4 А/дм², скорости осаждения 25 - 30 мкм/ч. Более пластичные и равномерные осадки получаются в сернокислых электролитах. Для улучшения рассеивающей способности в электролит добавляются блескообразующие и выравнивающие добавки, а процесс ведут непрерывной подачей свежего раствора меднения непосредственно в сквозные отверстия. Сернокислый электролит с блескообразующей добавкой имеет состав (г/л): CuSO₄·5H₂O  100 - 200, H₂SO₄  150…180, NaCl  0,03 - 0,06, комплексная добавка  1 - 3 мл/л.

Для осаждения сплава олово-свинец используется борфтористоводородный электролит следующего состава (г/л): Sn²⁺  13 - 15, Pb²⁺  8 - 10, HBF₄  250 - 300, H₃BO₃  20 - 30, пептон  3 - 5, гидрохинон  0,8 – 1. При этом аноды изготавливают из сплава, содержащего 61% свинца и 39% олова. Процесс ведут при комнатной температуре, плотности тока 1 - 2 А/дм² и скорости осаждения 1 мкм/мин.

Для гальванического осаждения металлов и сплавов, в частности на концевые контакты ПП (ламели), могут использоваться благородные металлы  золото, серебро, палладий и их сплавы. Как правило, используют золото (3 мкм) с подслоем никеля (6 мкм). В ряде случаев в качестве контактного покрытия используют гальванический палладий. Перед нанесением этих покрытий поверхность ламелей должна быть освобождена от других покрытий, в частности от олова-свинца. Для снятия этого покрытия используют стандартные растворы на основе борфтористоводородной кислоты. Если перед осаждением олова-свинца используют подслой никеля (для улучшения паяемости), он же служит подслоем для золочения. Поскольку контактные покрытия на ламели наносятся после травления рисунка, технологическое поле платы должно содержать технологический проводник, через который поверхности ламелей соединяются с катодом ванны электролизера. На финише технологические проводники обрезаются вместе с технологическим полем. Для осаждения контактных покрытий плату погружают только на глубину ламелей.

Прямая металлизация применяется для изготовления ДПП и МПП на различных диэлектриках. Сущность процесса состоит в том, что электропроводность диэлектрика в отверстиях создают на стадии активирования, которая аналогична осуществляемой обычно перед химическим меднением. Причем создается сплошная металлизация, а не отдельные вкрапления, как при обычном активировании, и можно проводить гальваническое осаждение меди, минуя стадию химического меднения. При этом применяют активаторы на основе графита, углерода, органических соединений и коллоидных систем, содержащих Pd. Коллоидные системы, содержащие Pd, позволяют получить самый лучший вариант прямой металлизации сквозных отверстий. В качестве примера в приложении 9 приведена технология прямой металлизации System-S фирмы J-Kem International. Это новые разработки шведских и итальянских химиков, распространенные в Европе. В обозначениях растворов использованы фирменные названия J-Kem. Основной недостаток процесса прямой металлизации – необходимость более тщательной предварительной очистки отверстий с созданием развитой поверхности. В настоящее время имеет место повсеместный переход массового производства ПП в мире на технологию прямой металлизации.