Инженерное обеспечение качества изображения.

Основные факторы, определяющие результат наложения:

• Качество экспонирования и точность совмещения;

• Окружающая среда;

• Стабильность геометрических размеров фотошаблона;

• Совмещение рисунка при последующих операциях.

Для серийного с разрешением 0,2 – 0,3 мм. Используют установки с источником рассеянного света. Может произойти разрыв края резиста. Но частицы в зоне засветки не влияют на резист благодаря боковым пучкам (до 30 мкм.). Помещения не требуют принятия дополнительных мер. Перегрев фотошаблона в зоне экспонирования может достигать 10 С, что приводит к изменению размеров.

Есть свои особенности, связанные с совмещением. В серийном производстве печатных плат максимальное разрешение 0,17 мм – для самых лучших установок этого класса. Для меньших величин применяются более высокие требования.

Классы точности

0. класс точности – платы с пониженной плотностью монтажа, 0,5 мм.

1. класс точности – не менее 0,25 мм

2. класс точности – до 0,15 мм; платы, на которых расположены ИС средней степени интеграции.

Не стоит выбирать плату большего класса точности, так как это влечет за собой повышение точности элементной базы. Шаг 1,25 и 2,5 мм вполне достаточны для установки и троссеровки.

4,5 класс точности – более высокие требования.

*************************************************************************

Методы изготовления печатных плат.

1. Субтрактивные

2. Аддитивные

3. Полуаддитивные

4. Комбинированные

Субстрактивные методы. Метод наиболее распространен для различных по сложности конструкций. Основной метод – химический. Реализуется в производстве односторонних печатных плат, где присутствуют селективная защита и травление.

Схема процесса:

• Вырубка заготовки;

• Сверление отверстий;

• Подготовка поверхности фольги, удаление заусенцев;

• Трафаретное нанесение защитного рисунка;

• Травление открытых участков;

• Сушка;

• Нанесение паяльной маски;

• Горячее облуживание открытых участков припоем;

• Ненесение маркировки и контроль.

Удаление фольги с непроводящих участков осуществляется либо с помощью торцевой фрезы (для единичного и мелкосерийного производства), либо химическим травлением (офсетно-химическим, сеточно-химическим или фотохимическим): 2FeCl₃+Cu2FeCl₂+CuCl₂. В последнем случае получаются ПП высокой точности с малым количеством пробельных мест. При восстановлении из раствора потери меди составляют 80%, кроме этого происходит подтравливание за счёт длительного взаимодействия хлористого железа с металлом. Для снижения эффекта подтравливания необходимо использовать тонкий слой фольги.

Преимущества: возможность полной автоматизации, высокая производительность, низкая себестоимость.

Недостатки: низкая плотность монтажа, использование фольгированных материалов, наличие экологических проблем.

Механическое формирование зазора.

Из сплошного слоя фольги делают рисунок. Используют специальные фрезы и станки с ЧПУ. Необходимо обеспечивать постоянство размеров.

Метод отличается коротким технологическим циклом.

Недостатки: большой расход фрез, низкая производительность.

Лазерное гравирование.

Для получения отверстий используют СО₂ лазеры, а для зазоров – ультрофиолетовые лазеры.

Метод достаточно производительный, высокое разрешение – до 0,5 мм, но дорогое оборудование.

А ддитивные методы. Можно получить рисунок с помощью метода переноса со стальной матрицы. В гальваническую ванну помещается отполированная стальная матрица с защитным рисунком. После гальванического осаждения меди рисунок удаляется с матрицы и запрессовывается в горячем виде в диэлектрик. В качестве диэлектрика используются термопластичные материалы (пластмассы). Фотоаддитивный процесс:

• Вырубка заготовки;

• Сверление под металлизацию;

• Нанесение фотоактивируемого катализатора;

• Активация катализатора через фотошаблон-негатив;

• Толстослойное химическое меднение (ТХМ);

• Промывка платы;

• Глубокая сушка;

• Нанесение паяной маски;

• Маркировка;

• Обрезка по контуру;

• Электрическое тестирование (контроль);

• Приемка (сертификация).

Преимущества: использование нефольгированных материалов, возможность воспроизведения тонкого рисунка.

Недостатки: длительный контакт открытых участков с растворами, длительность процессов ТХМ.

Рассмотрим ещё один аддитивный метод получения токопроводящего рисунка (метод переноса): электрохимический. На нефольгированный диэлектрик (стеклотекстолит или гетинакс) наносится защитный рисунок таким образом, чтобы проводники и контактные площадки оставались открытыми. После этого выполняют сверление отверстий, подлежащих металлизации и проводят химическое меднение. Последнее включает в себя три операции:

1. Сенсибилизация: SnCl₂Sn²⁺;

2. Активация: Pd²⁺+Sn²⁺Pd⁰+Sn⁺⁴;

3. Меднение: CuSO₄+HCHO+NaOHCu+HCO₂Na₂+H₂O.

Химически осаждённая медь имеет толщину 1,5 мкм и является электродом для гальванического осаждения. После гальванического осаждения, для получения монолитной структуры осуществляют оплавление рыхлой осаждённой меди. Завершающим этапом является нанесение защитного оловянно-свинцового сплава Розе для улучшения паяемости.

Д ля всех аддитивных методов характерен эффект разращивания, возникающий в результате того, что толщина слоя защитного рисунка меньше толщины слоя проводящего рисунка. Для устранения возможного эффекта закорачивания следует увеличить толщину слоя защитного рисунка (например, посредством использования сухого плёночного фоторезиста).

Преимущества: отсутствует процесс травления, экологически чистый.

Недостатки: низкая скорость процессов ТХМ, неустойчивость этих процессов, затруднена металлизация отверстий.

Полуаддитивный метод по сравнению с негативным и позитивным методами имеет два преимущества: отсутствие эффекта разращивания за счёт применения толстого слоя защитного рисунка и снижение эффекта подтравливания, так как слой химически осаждённой имеет малую толщину.

Необходим токопроводящий слой, который создается по 2-м характеристикам: атгезия и прочность:

• Химическое осаждение тонкого слоя металла до 1 мкм

• Вакуумное напыление

• Газотермическая металлизация

Классический полуаддетивный метод. Схема процесса:

• Вырубка, сверление

• Нанесение тонкого подслоя металла

• Усиление слоя до 6 мкм

• Экспонирование фоторезиста (через шаблон позитив.)

• Основная металлизация (гальваническая)

• Гальванияческое нанесение металлорезиста (чистые металлы, сплавы)

• Удаление экспонированного фоторезиста

• Вытравливание тонкой металлизации

• Гальваническое осаждение контактных покрытий на концевые ламели (контактные площадки)

• Отмывка, сушка

• Нанесение паяной маски

• Нанесение финишных покрытий под пайку

Преимущества: использование нефольгированных материалов, хорошее воспроизведение тонких проводников.

Недостатком метода является низкая адгезия проводников с несущим основанием.

Аддетивный метод с дифференциальнымтравлением.

Нет металлорезиста. Для формирования рисунка используется разница в толщине металлизации.

Преимущества: высокое разрешение, малые прямые расходы.

Недостатки: более сложное оборудование, сложность управления процессом.

Комбинированные методы. Комбинированный негативный метод получения проводящего рисунка подразумевает последовательное выполнение следующих операций:

1. Входной контроль фольгированного диэлектрика;

2. Нарезка заготовок;

3. Вскрытие базовых отверстий;

4. Сверление отверстий, подлежащих металлизации;

5. Х имическая металлизация;

6. Подготовка поверхности металлизированных заготовок;

7. Нанесение защитного рисунка схем;

8. Травление;

9. Удаление защитного слоя;

10. Сверление отверстий, не подлежащих металлизации;

11. Гальваническое осаждение меди;

12. Нанесение сплава Розе;

13. Обрезка плат по контуру;

14. Выходной контроль и консервация.

Комбинированный позитивный метод подразумевает осуществление травления после электролитического меднения и включает в себя следующие операций:

1. Входной контроль фольгированного диэлектрика;

2. Нарезка заготовок;

3. Вскрытие базовых отверстий;

4. Сверление отверстий, подлежащих металлизации;

5. Химическая металлизация;

6. Декапирование (удаление жировых и окисных пятен 10%ным раствором HCl);

7. Нанесение защитного рисунка схем;

8. Э лектролитическое меднение и нанесение металлорезиста;

9. Удаление фоторезиста;

10. Травление меди;

11. Выходной контроль и консервация.