2.3.3. Аддитивные методы

Применение: ОПП, ДПП, наружные слои МПП.

Сущность: избирательное осаждение токопроводящего покрытия на нефольгированое диэлектрическое основание с одновременной металлизацией отверстий (толстослойная химическая металлизация ─ ТХМ).

Достоинства: возможность получения двусторонней схемы с одновременной металлизацией отверстий, нет подтравливания, повышение плотности, уменьшение расхода меди.

Недостатки: меньшая прочность сцепления проводников с основанием, малая производительность (2 - 4 мкм/час), ухудшение свойств диэлектрика.

2.3.4. Полуаддитивный метод с дифференциальным травлением

Применение: ДПП, ГПП, реже ОПП с параметрами рисунка П/З (проводник/зазор) до 0,02/0,02 мм.

Сущность: осаждение минимального слоя меди (~3 мкм) с последующим селективным усилением (30 мкм) и дифференциальным (без металлорезиста) травлением на нефольгированном диэлектрике.

Достоинства: минимальная величина подтравов (до 2 мкм), высокая разрешающая способность.

Недостатки: процесс трудоемкий.

Основными методами, применяемыми в промышленности для формирования защитного рельефа требуемой конфигурации, необходимого при проведении процессов травления и металлизации, и заключающегося в процессе переноса изображения рисунка печатных проводников на материал основания ПП, являются: фотохимический (фотопечать), сеткографический (сеткография), офсетная печать. Защитный рельеф может быть негативным и позитивным. Выбор метода определяется конструкцией ПП, требуемой точностью и плотностью монтажа, производительностью оборудования и экономичностью процесса.

Фотохимический метод заключается в нанесении на поверхность заготовки ПП фоторезиста, экспонировании через фотошаблон рисунка схемы и проявлении изображения рисунка.

Типы фоторезистов.

Фоторезист - фотополимерный материал, чувствительный к ультрафиолетовому (УФ) излучению. Применяют фоторезисты негативные и позитивные.

Негативные фоторезисты образуют при воздействии света защитные маски вследствие реакции фотополимеризации, при этом облученные участки остаются на плате, а необлученные удаляются при проявлении.

В позитивных фоторезистах под действием света происходит фотодеструкция органических молекул, вследствие чего облученные участки удаляются при проявлении.

В свою очередь негативные и позитивные фоторезисты могут быть жидкими и сухими пленочными.

Жидкие фоторезисты значительно дешевле пленочных, просты в приготовлении и применении, нетоксичны, для работы с ними требуется несложное оборудование. Некоторые типы жидких фоторезистов, выпускаемых промышленностью, приведены в приложении 10.

Сухие пленочные фоторезисты (СПФ) более технологичны, чем жидкие. СПФ представляют собой структуру, состоящую из чувствительного к УФ-излучению слоя, который помещается между защитной полиэтиленовой пленкой и оптически прозрачной лавсановой пленкой, предназначенной для защиты фоторезиста от окисления на воздухе. Некоторые типы СПФ приведены в приложении 11.

Нанесение фоторезистов.

Жидкие фоторезисты наносят окунанием, центрифугированием, накаткой валками, разбрызгиванием. При покрытии окунанием заготовки погружаются в кювету с фоторезистом и вытягиваются с постоянной скоростью (10 - 50 см/мин). Толщина слоя определяется вязкостью, скоростью вытягивания и колеблется от 4 до 8 мкм. Способ не требует дорогостоящего оборудования и обеспечивает двустороннее нанесение фоторезиста. Недостатком является неравномерность нанесенного слоя. Применение центрифугирования и накатки валками приводит к повышению равномерности наносимых слоев жидких фоторезистов. Валковые конвейерные установки имеют секции инфракрасной сушки резиста.

СПФ наносят на ПП на установках для ламинирования (ламинаторах) путем накатывания на поверхность ПП валиком, нагретым до 100 - 120 °С. После нанесения СПФ платы выдерживают 30 мин при комнатной температуре в помещении с желтым светом («неактиничное освещение») для снятия внутренних напряжений в пленке.

Экспонирование.

Предназначено для инициирования фотохимических реакций в фоторезистах. Проводится в установках, содержащих источники света (сканирующие, неподвижные или точечные), работающие в ультрафиолетовой области. Продолжительность экспонирования определяется опытным путем и составляет обычно 15 - 20 с. После экспонирования заготовка платы выдерживается 30 мин в затемненном месте для завершения процесса полимеризации засвеченных участков.

Проявление.

Для жидких фоторезистов проявление, окрашивание и химическое дубление (для повышения химической стойкости фоторезиста) производят в конвейерных струйных установках модульного типа, оснащенных устройствами подачи растворов с их фильтрацией и регулировкой давления, роликовым конвейером, соединяющим все модули.

Для проявления СПФ используют два вида установок струйного типа: камерные для мелкосерийного производства и конвейерные для серийного производства.

Применение метода.

Фотохимический метод обеспечивает высокую точность рисунка и используется для ПП 3-го и выше классов точности в мелкосерийном, серийном и массовом производствах.

Примечание. В зависимости от применяемого фоторезиста сверление монтажных и переходных отверстий ведется до нанесения рисунка схемы или после. При использовании сухих пленочных фоторезистов (СПФ) сверление отверстий и химическое меднение выполняются до нанесения рисунка. При использовании жидких фоторезистов, наносимых методом погружения, сверление отверстий и химическое меднение выполняются после формирования рисунка, что обусловлено необходимостью предотвращения заполнения монтажных и переходных отверстий фоторезистом при его нанесении на ПП.

Сеткографический метод основан на нанесении специальной краски на плату путем продавливания ее резиновой лопаткой (ракелем) через сетчатый трафарет, на котором необходимый рисунок образован ячейками сетки, открытыми для продавливания.

Виды трафаретных красок.

В качестве специальных красок применяются кислотостойкие быстросохнущие краски, которые после продавливания через трафарет закрепляются на поверхности заготовки в результате испарения растворителя. Основными видами специальных трафаретных красок являются следующие:

• СТ3.12-защитные щелочесмываемые;

• СТЗ.12.51- защитные щелочесмываемые, быстросохнущие;

• СТ3.13-защитные гальваностойкие, смываемые органическим растворителем (хлористым метиленом).

Для получения маркировочных знаков используются краски серии ТНП (трафаретные невпитывающиеся пентафталевые) и СТ3.19.

Нанесение красок.

Нанесение краски через сетчатый трафарет осуществляется вручную или автоматическим оборудованием, которое включает загрузочное устройство, машину для рихтовки плат, сеткографический станок, сушильную печь, накопитель готовых изделий. Разработаны модели станков для одновременного нанесения рисунка на две стороны заготовки. В них ПП устанавливается вертикально. Основные характеристики отдельных моделей отечественного и зарубежного технологического оборудования для сеткографии приведены в приложении 12.

Закрепление красок.

Закрепление краски на заготовке осуществляется длительной сушкой. Краски с органическими растворителями сушат в туннельных конвейерных печах горячим воздухом при температуре 150 ... 180 °С или под действием ИК-излучения.

Удаление красок.

Снимают трафаретную краску 3 - 5%-ным раствором горячей (40 - 60 °С) щелочи в течение 10 - 20 с. Раствор подается на заготовки устройствами струйного типа. Аналогично промываются сетчатые трафареты после работы.

Применение метода.

Сеткографический метод, обеспечивая высокую производительность и экономичность в условиях массового производства, применим для ПП плат до 3-го класса точности включительно.

Метод офсетной печати заключается в изготовлении печатной формы, на поверхности которой формируется рисунок слоя. Форма закатывается валиком трафаретной краской, а затем офсетный цилиндр переносит краску с формы на подготовленную поверхность основания ПП. Метод применим в условиях массового и крупносерийного производства для ПП 1 и 2 классов точности. Его недостатками являются высокая стоимость оборудования, необходимость использования квалифицированного обслуживающего персонала и трудность изменения рисунка платы. В настоящее время практически не применяется.