Многослойные печатные платы на полиимиде

Позволяет получить 5 класс точности, элементная база – поверхностно монтируемые компоненты и безкорпусная: диэлектрик с установленными односторонними платами на полиимиде, чередуют с фигурными полиимидными прокладками. Соединяют две стороны платы между собой, контактные площадки в основном производятся пайкой через сквозные отверстия.

В качестве основы применяют сталь с легкоплавким стеклом или эпоксидной смолой, либо анодированный алюминий с толщиной оксидного слоя 40…60 мкм.

Производство печатных плат

Раскройка материала. Получение базовых и технологических отверстий (заготовки бывают как единичными, так и групповыми); минимальный диаметр отверстий находится в пределах 0,1…0,15 мм. Разработано оборудование и специальные конструкции свёрл со специальной заточкой, которые позволяют получать отверстия диаметром до 50 мкм. Применяются станки с программным управлением с двухкоординатным столом и количеством шпинделей от 1 до 8. Сверление производится в пакете, сверху и снизу слой гетинакса (или алюминия), толщиной 0,24 мм для отвода тепла, а также для использования его, как направляющая втулка, чтобы исключить увод сверла и гарантировать вход сверла под углом 90°. Сложность сверления печатных плат объясняется тем, что сверло проходит через 3 разных по свойствам материала: стеклоткань, фольга и смола.

Режим сверления определяется числом оборотов шпинделя и величиной подачи. Для сверления обычных отверстий оптимальной является число оборотов шпинделя 35…40 тысяч оборотов в минуту и подача S=0,02…0,07 миллиметров на оборот для односторонних и двусторонних печатных плат; и S=0,02…0,05 миллиметров на оборот для многослойных печатных плат. Для глубоких «глухих» отверстий число оборотов в минуту может достигать 180 тысяч.

Станки имеют магазин свёрл порядка 1200 штук для работы в течение нескольких часов, смена свёрл автоматическая, приблизительно раз в 10 секунд. Спиральные свёрла обычно изготавливают из металлокерамических сплавов, одним сверлом можно сделать от 2 до 4 тысяч отверстий, допускается 5…6 переточек сверла.

К последним разработкам конструкции станков относят контактное сверление «глухих» отверстий (сверление на заданную глубину) с точность ±10 мкм. При этом происходит определение (с помощью специальных датчиков) момента касания сверлом поверхности печатной платы. В станках применяются воздушные подшипники и сотовая структура стола, на котором базируются заготовки. Эти станки имеют минимальное ускорение и высокую точность перемещения. У всех станков гранитное основание и перемещение по всем трём координатам производится с помощью линейных двигателей.

Дефекты на операции сверления:

1. Наволакивание смолы на стенки отверстия, что препятствует химическому и гальваническому осаждению меди, разрушает электрические свойства, это происходит в результате локального разогрева стенок отверстия, при неправильном выборе режима сверления;

2. Увод сверла;

3. Дефект гвоздя – расплющивание контактных площадок внутри слоёв;

4. Заусенцы.

При использовании лазеров работающих в инфракрасном спектральном диапазоне излучение не способно проникнуть через медное покрытие платы и практически не поглощается в нём. Это приводит к тому, что перед сверлением отверстий требуется вскрыть медное покрытие платы химическим или механическим методом. При использовании ультрафиолетового лазера с длиной волны 250…350 нм коэффициент поглощения составляет более 50% и металл легко испаряется при достаточно мощном излучении. При использовании ультрафиолетового лазера полный цикл обработки может быть выполнен одним и тем же лазером, только изменяя плотность мощности. Для разрушения медного покрытия требуется более 4 Дж на см², а для полимерных материалов – около 100 мДж на см². Ультрафиолетовый лазер обладает малым диаметром сфокусированного луча (около 20 мкм), что позволяет напрямую формировать таким лучом переходные отверстия диаметром меньше 50 мкм. А инфракрасный лазер имеет диаметр сфокусированного пятна порядка 70 мкм.

Оптическая конструкция станка состоит из источника лазерного излучения, зеркальной отклоняющей системы (работающей от компьютера) и фокусирующей системы.

Отклоняющая система обеспечивает управление сканирования лучом по участку печатной платы 55х55 мм². После этого плата перемещается под лазерной головкой при помощи координатного стола и осуществляется обработка другого участка стола.

Фокусирующая система обеспечивает падение луча под прямым углом к поверхности.

Печатная плата закрепляется на вакуумном столе с сотовой структурой ячеек (точность ±1 мкм). Рабочая область 640х560х50 мм; толщина материала от 50 мкм до 40 мм; скорость обработки отверстий до 250 отверстий в секунду при диаметре 50 мкм. Диаметры обрабатываемых отверстий от 30 до 300 мкм. Скорость обработки изолированных дорожек 300 мм в секунду; ширина изолированных дорожек больше 20 мкм.

Примеры параметров станка: λ=355 нм; f=10…50 кГц; Т>140 нс; привод – линейный электродвигатель; подвеска – воздушная; точность перемещения – ±1 мкм; крепление платы – вакуумное.