Печатные платы. Процессы травления рисунка

Защитные резисты

Трафаретная печать

Трафаретная печать является самым старым и до сих пор распространенным методом нанесения защиты от травления медных проводников из фоль-гированного диэлектрика. Стойкий к травлению резистивный рисунок наносится на очищенную фольгированную поверхность: в виде позитивного изображения для вытравливания пробельных мест или в виде негативного изображения — для металлизации отверстий с последующим осаждением металлического резиста, защищающего рисунок от травления.

Для обеспечения качественного травления трафаретные краски должны обеспечивать хорошую адгезию и защиту от травильных растворов. Типичными проблемами травления являются чрезмерное подтравливание, металлическая вуаль, непротравленные зоны и металлические мостики между проводниками.

Трафаретная печать используется для воспроизведения рисунка проводников до 0,25 мм (3-й класс точности по ГОСТ Р 53429- 2009 [2]).

Фоторезисты

Сухие пленочные и жидкие фоторезисты служат для получения узких проводников до 50 мкм (7-й класс точности по ГОСТ Р 53429-2009). Светочувствительные резисты можно применять для печати негативного или позитивного изображения. В общем фоторезисты обеспечивают хорошую защиту от травления в кислых, но не в щелочных растворах. Тем не менее негативные фоторезисты более устойчивы к растворам травления и условиям хранения задела: их можно хранить при обычном белом свете. Позитивные фоторезисты остаются светочувствительными после проявления, следовательно, их нужно защищать от белого света. Хотя жидкие фоторезисты не настолько прочные, как пленочные, их преимущество состоит в более высоком разрешении: они формируют рисунок с четкими краями.

Металлорезисты (гальванорезисты)

В настоящее время металлорезисты применяются в производстве двусторонних и многослойных печатных плат с металлизированными отверстиями. Наиболее распространены оловянные и олово-свинцовые металлорезисты (гальванический ПОС). Припои ПОС (60% олова, 40% свинца) продолжают использовать для гальванического нанесения покрытия с последующим оплавлением гальванического сплава для превращения его в металлургический сплав, обладающий лучшей и более долговременной паяемостью. Однако ПОС не пригоден для конструкций плат с паяльной маской. При пайке он плавится под паяльной маской, образуя пазухи, наполненные флюсом и другими технологическими загрязнениями.

Иногда в качестве металлорезиста применяют никель, олово-никель, серебро и золото. Их присутствие под паяльной маской не противопоказано: они не плавятся при температуре пайки.

Гальваническое лужение

Поскольку ПОС после травления рисунка приходится удалять, процесс создания металлорезиста часто ограничивается осаждением олова (без свинца). Для выполнения функций металлорезиста достаточно 7 мкм олова. Для травления рисунка по олову или олову-свинцу применяют так называемые щелочные травители на основе аммиачного комплекса хлорной или сернокислой двухвалентной меди. Специально для травления по олову разработаны и другие травители, например серная кислота + перекись водорода и персульфат аммония + фосфорная кислота.

При использовании металлорезистов на основе никеля или олова-никеля монтажные поверхности приходится облуживать для улучшения их пригодности к пайке. Травители на основе хлорида двухвалентной меди или железа разъедают олово, поэтому их нельзя использовать по металлорезистам на основе олова.

Олово-никель и никель

Сплав олова и никеля (65% олова, 35% никеля) и никелевый металлорезист, использующиеся как таковые или дополнительно покрытые золотом, мягким припоем или оловом, показывают хорошие результаты при травлении меди в щелочном растворе, составе, состоящем из серной кислоты и перекиси водорода, и персульфатах.

Золото

Нанесенное на никелевое или олово-никелевое основание золото отлично защищает медь от всех видов травителей. Некоторые травители могут всего лишь слегка растворять золото.

Благородные металлы и сплавы

Родий зарекомендовал себя как подходящий металлорезист торцевых разъемов плат. Тем не менее электролитический процесс его осаждения сложно контролировать. Нанесенный на никель родий имеет тенденцию становиться тонким и пористым, а также отслаиваться во время травления.

Серебро

Хотя серебро практически перестали использовать как металлорезист и покрытие для пайки печатных плат (согласно военному стандарту MIL-STD-275 [3] его не применяют из-за опасения диффузионной миграции), его можно встретить в полосковых линиях связи, некоторых фотокамерах, а также в светоизлучающих и жидкокристаллических устройствах. Серебро можно использовать в качестве металлорезиста при травлении меди в растворах хлорного железа и щелочных растворах. Потеря серебра при травлении составляет примерно 2-3 мкм.