4 Исследование методов изготовления плат свч устройств на основе жидкокристаллического полимера lcp

Структуры и технологические процессы изготовления печатных плат продолжают находиться под воздействием миниатюризации, функционального уплотнения и роста бы­стродействия. Выбор компонентов, активных и пассивных, а также разъемов, в пер­вую очередь определяет число слоев и параметры слоев, такими как толщина медной фольги и материал основания. Большее число выводов устройств в сочетании с уменьшением шага приводит к увеличению числа переходов и количества слоев внутрисхемных соединений, тогда как миниатюризация и снижение массы продукции приводят к уменьшению габаритов [1]. Разработаны и разрабатываются относительно новые материалы, оборудование и технологические процессы, которые бы отвечали этим потребностям. Постоянно растущие частоты продолжают повышать потребность в материалах с низкими потерями и задержкой прохождения сигнала. Для соответствия электрических характеристик данным требованиям и для получения преимуществ от роста затрат на исходные материалы и их обработку промышленность определяет каждый элемент в конструкции особенно тщательно и с меньшим динамическим диапазоном [2].

Общие представления о характеристиках материалов необходимы как проектировщику, так и производителю плат. Представление об имеющихся материалах является одной из первоочередных задач при проектировании технологичных и работоспособных плат. Необходимо добиваться выполнения требований к рабочим характеристикам, а также к воздействиям окружающей среды, которые плата испытывает в процессе ее изготовления и сборки при согласовании с возможностями используемого материала. Обычно платы испытывают не менее пяти тепловых циклов в процессе изготовления и сборки [3].

С вводом в действие директивы RoHS, а следовательно и с появлением компонентов с бессвинцовыми покрытиями, температура, при которой выполняется сборка, стала на 30—40 °С выше, чем при использовании обычного эвтектического сплава. Применяемые в настоящее время не содержащие свинец пасты используют пиковую температуру в диапазоне 230-250 °С. Фактическая пиковая температура для пайки варьируется в зависимости от конкретной используемой пасты, сплава вывода компонентов, а также общей массы платы и всех ее компонентов. Многочисленные исследования приводят данные, которые документально подтверждают повреждение металлизированных сквозных отверстий, которые появляются после следующих друг за другом операций расплавлений припоя в зависимости от расширения слоистого материала платы с увеличением температуры [3].

Другие эксперименты выявили, что пиковые температуры являются основным фактором, который определяют способность печатных плат выдерживать процесс сборки без расслаивания или разрушений переходов. Были разработаны материалы, которые выдерживают эти повышенные температуры бессвинцовой сборки с остаточным сроком надежной службы. Однако качество и надежность любой отдельной части оказывается зависящей от параметров технологического процесса и конструкции наряду с правильным выбором надлежащих материалов.

В целом процесс изготовления многослойной печатной платы можно представить состоящим из следующих блоков:

а) изготовление внутренних слоев, и их подготовка перед прессованием.

б) прессование.

в) получение металлизированных переходных отверстий.

г) получение рисунка схемы внешних слоев, и нанесение финишных покрытий.

В ламинатах Ultralam 3850 в качестве диэлектрика используется термотропный жидкокристаллический полимер (LCP).

Для определения технологической схемы изготовления многослойных печатных плат, необходимо рассмотреть первые три блока по отдельности, применительно к данному материалу, т.к. обработка технология получения рисунка схемы внешних слоев, и нанесение финишных покрытий для материалов Ultralam не отличается от технологий, применяемых к стандартным материалам.

4.1 Изготовление внутренних слоев, и их подготовка перед прессованием

Формирование рисунка является последовательным процессом, а его различные этапы в значительной степени независимы. Оборудование и условия обработки играют большую роль в качестве формируемого рисунка.

Выбор среди многочисленных вариантов для каждого из этапов зависит от типа подложки, на которой предполагается формирование рисунка, размера элементов, которые будут изготовлены, существующего оборудования, типа фоторезиста, а также производительности и экономичности поточной линии. Далее описываются и сравниваются все альтернативы для каждого этапа обработки.

4.1.1 Подготовка поверхности

Первым шагом при нанесении рисунка является подготовка поверхности для усиления адгезии фоторезиста. В общем случае достаточным является процедура прокатки липким валиком для удаления пыли и инородных материалов. Для сердцевин со стандартной фольгой, расположенной глянцевой стороной вверх (незубчатая сторона или сторона, находившаяся на барабане), требуется более агрессивная обработка.

Распространенные варианты включают конвейерную химическую чистку и/или абразивную чистку. Для выполнения этих функций можно использовать автоматизированное оборудование с пемзой или суспензию на основе оксида алюминия. Чистка слоя вручную является приемлемым, но очень трудоемким вариантом, и может дать нестабильные результаты.

Однако для одношаговой чистки требуется кислотная эмульсия зернистости 4F. При использовании любого из механических методов очистки необходимо не допускать механических деформаций (растяжений) тонких слоистых материалов [4]. Индуцированные напряжения будут сняты после травления рисунка, вызывая позиционные смещения.

Следует отметить, что материал Ultralam имеет небольшую толщину и высокую гибкость, существует вероятность деформации при применение механической чистки. Рекомендуется использовать ручную зачистку поверхности с последующей химической чисткой.