Тонкопленочные платы

Формирование слоев (уровней) платы выполняется на общей подложке из электроизолирующего материала (ситалл, поликор и др.) путем повторяющихся циклов "осаждения тонкой пленки в вакууме - фотолитография". В этой системе предусматриваются расширенные площадки для контактных переходов на следующий уровень. В осажденном затем в вакууме изолирующем слое с помощью фотолитографии получают окна для контактных переходов, и вновь осаждается электропроводящий слой, в котором фотолитографией формируют систему проводников, ортогональных к нижележащим. При этом через окна в изолирующем слое создается контактный переход. Эти циклы повторяются вплоть до последнего, верхнего уровня металлизации. В последнем изолирующем слое вскрываются лишь окна над монтажными площадками: площадками для электромонтажа компонентов и периферийными площадками для монтажа микросборки в целом в модуле следующего уровня (например, на печатную плату ячейки).

Тонкопленочные платы на основе анодированного алюминия

Сохранение плоскостности покрытий на каждом этапе обработки обеспечивает применение в качестве изолирующих слоев окиси алюминия (Al₂O₃), получаемой путем окисления алюминиевого покрытия в электролите. В зависимости от режимов электролитического окисления (анодирования) можно с малой скоростью роста получить пленку Al₂O₃ с высокими электрическими свойствами, или ускоренно получить пленку с пониженными электрическими свойствами. В первом случае плотную пленку получают на мягких режимах (малые плотности тока) и используют для изоляции смежных уровней проводников. Во втором случае пористую пленку формируют на форсированных режимах (высокие плотности тока) и используют для изоляции соседних проводников одного уровня, причем снижение пробивной напряженности пленки компенсируется увеличением толщины (точнее - ширины) пленки (U_пр.=Е_пр.*d).

Толстопленочные платы

Вместо циклов "осаждение тонкой пленки в вакууме - фотолитография" в данном случае используются циклы "нанесение пасты через трафарет - сушка - вжигание", а подложку заменяют на керамическую - термостойкий прочный материал.

Для формирования многоуровневой системы используют два вида паст: проводящую и диэлектрическую. Поскольку толщина межслойной изоляции в 2-3 раза превышает толщину проводящего слоя, для получения качественных контактных переходов производят предварительно одно- или двукратное нанесение проводящей пасты в окна изолирующего слоя по циклу "нанесение пасты через трафарет - сушка" (без вжигания). На заключительном этапе изготовления платы аналогичный прием используется для формирования монтажных площадок, которые впоследствии обслуживаются с помощью лудящих паст.

Следует подчеркнуть, что в многоуровневых системах вжигание паст в керамику происходит лишь на границе нижнего проводящего и нижнего изолирующего слоев с подложкой. Прочность сцепления последующих слоев друг с другом обеспечивается за счет расплавления в них низкотемпературного стекла и затем отвердения.

18.2. Материалы печатных плат

В современных производствах КП применяют различные органические и неорганические материалы для формирования диэлектрических оснований плат. Вместе с тем совершенствуются известные технологические процессы, а также появляются новые, позволяющие существенно снизить производственные затраты и улучшить качество КП. К ним относятся: привлечение лазерных технологий, таких как лазерное экспонирование рисунка (при изготовлении шаблонов либо КП на металлизированных основаниях, покрытых резистом), ускоряющее формирование проводящих дорожек шириной менее 0,1 мм (от 75 до 12,5 мкм), лазерная селективная трассировка, лазерное сверление отверстий, лазерное фрезерование углублений и др.;

При создании коммутационных элементов КП в ТПМ преобладают аддитивная и полуаддитивная технологии, однако иногда используется и комбинированная позитивная технология, которая в этом случае требует применения тонкофольгированных диэлектрических материалов, позволяющих получать минимальную ширину проводящих дорожек, равную 100 мкм.

В качестве основания печатных плат используют фольгированные и нефольгированные диэлектрики (гетинакс, текстолит, стеклотекстолит, стеклоткань, лавсан, полиимид, фторопласт и др.), керамические материалы и металлические пластины. При выборе материала основания ПП необхо­димо обратить внимание на следующее: предполагаемые механические воз­действия (вибрации, удары, линейное ускорение и т. п.); класс точности ПП (расстояние между проводниками); реализуемые электрические функции; быстродействие; условия эксплуатации; стоимость.

По сравнению с гетинаксами стеклотекстолиты имеют лучшие механи­ческие и электрические характеристики, более высокую нагревостойкость, меньшее влагопоглощение. Однако у них есть ряд недостатков: невысокая нагревостойкость по сравнению с полиимидами, что способствует загрязне­нию смолой торцов внутренних слоев при сверлении отверстий; худшая ме­ханическая обрабатываемость; более высокая стоимость; существенное раз­личие (примерно в 10 раз) коэффициента теплового расширения меди и стек­лотекстолита в направлении толщины материала, что может привести к разрыву металлизации в отверстиях при пайке или в процессе эксплуатации.

Для изготовления ПП, обеспечивающих надежную передачу нано-секундных импульсов, необходимо применять материалы с улучшен­ными диэлектрическими свойствами (уменьшенным значением диэлек­трической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь). Поэтому к перспективным относится применение оснований ПП из ор­ганических материалов с относительной диэлектрической проницаемо­стью ниже 3,5.

Для изготовления ПП, эксплуатируемых в условиях повышенной опасности возгорания, применяют огнестойкие гетинаксы и стеклотекстоли­ты марок СОНФ, СТНФ, СФВН, СТФ, СОНФ-у.

Для изготовления ГПК, выдерживающих многократные (до 150) изги­бы на 90° (в обе стороны от исходного положения) с радиусом 3 мм, приме­няют фольгированный лавсан и фторопласт. Материалы с толщиной фольги 5 мкм позволяют изготовить ПП 4-го и 5-го классов точности.