Технология производства печатных плат в картинках

Исходный материал Нанесение фоторезиста. Внутренние слои Экспонирование фоторезиста. Внутренние слои Проявление фоторезиста. Внутренние слои Травление меди. Внутренние слои Удаление фоторезиста Оксидирование Прессование Сверление сквозных отверстий Химическое и предварительное гальваническое осаждение меди Нанесение фоторезиста. Внешние слои Экспонирование фоторезиста. Внешние слои Проявление фоторезиста. Внешние слои Гальваническое (электрохимическое) осаждение меди Гальваническое осаждение металлорезиста Удаление фоторезиста Травление меди Удаление металлорезиста Нанесение защитной паяльной маски Экспонирование защитной паяльной маски Проявление защитной паяльной маски Печать маркировочной краски Нанесение финишного покрытия, вариант 1 HASL Нанесение финишного покрытия, вариант 2 Иммерсионное золото
Исходный материал Сверление межслойных переходных отверстий Химическое и предварительное гальваническое осаждение меди Нанесение фоторезиста Экспонирование фоторезиста. Внутренние слои Проявление фоторезиста. Внутренние слои Гальваническое (электрохимическое) осаждение меди Гальваническое осаждение металлорезиста Удаление фоторезиста Травление меди. Внутренние слои Удаление металлорезиста Оксидирование Прессование Сверление сквозных отверстий Химическое и предварительное гальваническое осаждение меди Нанесение фоторезиста Экспонирование фоторезиста. Внешние слои Проявление фоторезиста. Внешние слои Гальваническое (электрохимическое) осаждение меди Гальваническое осаждение металлорезиста Удаление фоторезиста Травление меди Удаление металлорезиста Нанесение защитной паяльной маски Экспонирование защитной паяльной маски Проявление защитной паяльной маски Печать маркировочной краски Нанесение финишного покрытия, вариант 1 HASL Нанесение финишного покрытия, вариант 2 Иммерсионное золото
Исходный материал Нанесение фоторезиста. Внутренние слои Экспонирование фоторезиста. Внутренние слои Проявление фоторезиста. Внутренние слои Травление меди. Внутренние слои Удаление фоторезиста Приклеивание покрывной (защитной) пленки методом прессования Заготовка внутреннего слоя (гибкая часть) Сборка внешних слоев (жесткой части). Этап 1 Сборка внешних слоев (жесткой части). Этап 2 Прессование Сверление сквозных отверстий Химическое и предварительное гальваническое осаждение меди Нанесение фоторезиста. Внешние слои Экспонирование фоторезиста. Внешние слои Проявление фоторезиста. Внешние слои Гальваническое (электрохимическое) осаждение меди Гальваническое осаждение металлорезиста Удаление фоторезиста Травление меди Удаление металлорезиста Нанесение защитной паяльной маски Экспонирование защитной паяльной маски Проявление защитной паяльной маски Печать маркировочной краски Нанесение финишного покрытия. Вар. 1 Иммерсионное серебро Нанесение финишного покрытия, вариант 2 Иммерсионное золото Окончательное фрезерование удаляемых жестких участков платы в области изгиба Удаление жестких участков платы в области изгиба Итоговый результат: гибко-жесткая плата

Заполнение переходных отверстий эпоксидным компаундом с последующей металлизацией

Свернуть все этапы

Технология заполнения переходных отверстий применяется в случае необходимости размещения переходных отверстий непосредственно на площадках компонентов, например на термопадах и в площадках BGA корпусов, чтобы добиться хорошей плоскостности поверхности контактной площадки, и избежать вытекания припоя через сквозные переходные отверстия.

В данном разделе мы показали поэтапную технологию заполнения переходных отверстий эпоксидным компаундом с последующей металлизацией на примере многослойной печатной платы (МПП сквозная металлизация). Подробнее с предыдущими стандартными этапами изготовления печатной платы вы можете ознакомиться по ссылкам: 


Сначала в печатной плате сверлятся только те переходные отверстия, которые необходимо заполнить.

На печатную плату осаждается 5 микрон меди

Медь на печатной плате доращивается до 25 микрон.

Отверстия заполняются нетокопроводящим компаундом

После заполнения отверстий следует этап полировки, в ходе которого снимают все излишки компаунда и гальванической меди с поверхности платы. Специальная щётка срезает с поверхности платы остатки пасты и нарощенную гальваническую медь

Сверление сквозных отверстий

На специализированных станках с ЧПУ в плате сверлятся отверстия. Это первая операция, влияющая на точность (класс) печатной платы. Точность сверления отверстий зависит от применяемого оборудования и инструмента. Значения позиционных допусков осей отверстий в диаметральном выражении (по ГОСТ Р 53429-2009) в миллиметрах:

Размер большей стороны ПП Позиционный допуск на расположение осей отверстий для класса точности

1 2 3 4 5 6 7
До 180 включительно 0,20 0,15 0,08 0,05 0,05 0,03 0,03
Свыше 180 до 360 включительно 0,25 0,20 0,10 0,08 0,08 0,05 0,05
Свыше 360 0,30 0,25 0,15 0,10 0,10 0,08 0,08
Химическое и предварительное гальваническое осаждение меди

Этот этап необходим для придания стенкам отверстий проводимости для последующей гальванической металлизации. Рыхлый слой химически осажденной меди быстро разрушается, поэтому его усиливают тонким слоем гальванической меди.

Для создания первоначального проводящего слоя на стенках отверстий применяется сочетание трех процессов: первая ступень — перманганатная очистка отверстий. В процессе обработки стравливается небольшой слой эпоксидной смолы с торцов внутренних слоёв и стенок отверстий. Далее заготовки проходят линию прямой металлизации. В процессе обработки на поверхности стеклотекстолита создаётся очень тонкий проводящий слой палладия.

Прямая металлизация с применением палладия обеспечивает наибольшую адгезию покрытия к стеклотекстолиту в сравнении с альтернативными процессами. Поверх слоя палладия осаждается 5-микронный слой гальванической меди. Качество металлизации каждой заготовки контролируется оператором.

Нанесение фоторезиста. Внешние слои

Следующий этап — нанесение на заготовку фоточувствительного материала (фоторезиста). Этот этап проходит в чистой комнате с неактиничным (желтым) освещением (фоторезист светочувствителен к ультрафиолетовому спектру). Фоторезист бывает пленочным (наносится на заготовку ламинированием) и жидким (наносится валиками).

Экспонирование фоторезиста. Внешние слои

Экспонирование фоторезиста происходит на установках прямого лазерного экспонирования без использования фотошаблонов.

Установка прямого лазерного экспонирования распознает базовые отверстия при помощи оптических камер, проверяет их расположение и диаметр. Если заготовка соответствует критериям качества, фоторезист избирательно экспонируется ультрафиолетовым лазером. Сочетание автоматического выравнивания отпечатка и высокого разрешения печати позволяет экспонировать печатные платы 6 класса точности и выше.

Проявление фоторезиста. Внешние слои

Изображение на фоторезисте проявляется: не засвеченные участки растворяются в проявочном растворе, открывая отверстия и топологию для осаждения гальванической меди, засвеченные — остаются на плате. Назначение оставшегося фоторезиста — обеспечить избирательное осаждение меди.

Гальваническое (электрохимическое) осаждение меди

Медь осаждается на поверхность стенок отверстий и все проводники. По ГОСТ 23752-79 толщина металлизации должна быть не менее: 20 мкм для ДПП, 25 мкм для МПП.

IPC-6012B устанавливает иные значения: Class 2- не менее 20 мкм для ДПП и МПП,Class 3- не менее 25 мкм для ДПП и МПП.

В связи с тем, что процесс осаждения меди идет параллельно в отверстиях и на поверхности проводников, получить толщину металлизации в отверстиях 30 мкм и более невозможно, применяя обычные фоторезисты. Процесс покрытия контролируется компьютером для обеспечения требуемых параметров гальванических покрытий. После покрытия толщина осаждённой меди проверяется не разрушающим методом.

Гальваническое осаждение металлорезиста

Гальваническим осаждением меди создается необходимый по толщине слой металла в отверстиях печатной платы.В качестве металлорезиста могут выступать различные металлы и соединения, имеющие меньшую скорость травления по сравнению с медью. Осаждается металлорезист на открытые от фоторезиста участки — на проводники и в отверстия.

Удаление фоторезиста

После гальванического осаждения меди и защитного слоя олова заготовки передаются на травление. Перед травлением с заготовок снимается слой фоторезиста, обнажая базовый слой меди, который необходимо удалить. Топология печатной платы и металлизированные отверстия остаются под защитой гальванически осаждённого слоя олова.

Травление меди

Травление осуществляется в горизонтальной конвейерной машине. Медь, не защищённая оловом, стравливается. Таким образом формируется топология наружных слоёв печатной платы. Слой олова после травления снимается в установке для снятия.

Удаление металлорезиста

Металлорезист удаляется с поверхности меди в специальном растворе. Это начало процесса, называемого SMOBC (SolderMaskoverBareCopper — маска поверх необработанной меди). В других процессах, например, если нанесение защитной маски не осуществляется, оловянно-свинцовая смесь оплавляется для дальнейшего использования (лужение).

Нанесение защитной паяльной маски

Для защиты поверхности платы и медных участков, не подлежащих нанесению финишного покрытия, на плату наносится защитная паяльная маска. Наиболее широко распространена жидкая двухкомпонентная фоточувствительная паяльная маска.

Сухая пленочная паяльная маска обеспечивает хорошие результаты по тентированию переходных отверстий, наносится методом ламинирования, но в настоящее время используется редко, т.к. не подходит для печатных плат выше 3 класса точности. Жидкая паяльная маска наносится методом сеткографии через сетчатый трафарет, причем существует два варианта нанесения. Через готовый трафарет, когда в сетке уже сформированы все окна вскрытия, и маска наносится только на защищаемые участки печатной платы (такой вариант имеет невысокое разрешение и применяется, как правило, на односторонних печатных платах ниже 3 класса точности), и сплошное нанесение маски с использованием метода трафаретной печати и последующим экспонированием через фотошаблон или прямым экспонированием.Перед нанесением маски поверхность меди очищается, затем развивается необходимая шероховатость для хорошей адгезии маски.

Жидкая маска продавливается ракелем через сетку на всю поверхность заготовки. Нанесенный слой подсушивается в печке до образования сухой поверхности. Для печатных плат с маской с двух сторон процесс повторяется. Подсушенные заготовки передаются на экспонирование.

Прямое экспонирование защитной паяльной маски

На установке прямого экспонирования маска засвечивается UVлазером или UVсветодиодной матрицей. Засвечиваемые участки полимеризуются и теряют способность к растворению в растворе проявления.

Проявление защитной паяльной маски

Незасвеченные участки маски смываются в линии проявления. Качество сформированных масочных слоев проверяется контролером. После контроля заготовки помещаются в печку для окончательной полимеризации.

Струйная печать маркировочной краски

Для идентификации монтируемых компонентов большинство изготавливаемых печатных плат имеют маркировку. Маркировка наносится после проявления маски.

По аналогии с обычным струйным принтером изображение формируется капельками чернил отверждаемых ультрафиолетом. Струйный метод является современным и эффективным способом нанесения маркировки.

Заготовки с напечатанной маркировкой передаются на контроль качества.

Нанесение финишного покрытия, вариант 1 HASL

HASL (Hot Air Solder Leveling). Нанесение припоя путем окунания заготовки в расплавленный припой с последующим выравнивание горячим воздухом. Возможно применение (в разных установках) свинцового и бессвинцового (leadfree) припоя.

Нанесение финишного покрытия, вариант 2 Иммерсионное золото

Нанесение иммерсионного золота по подслою никеля (процесс ENIG) осуществляется в многостадийном химическом процессе. IPC-4552 регламентирует толщину подслоя Ni 3-6 мкм, минимальную толщину Au 0,05 мкм (типовые значения 0,05-0,1 мкм).

Вернуться к разделу "Технология производства печатных плат в картинках"