Субтрактивная технология

Изготовление проводящего рисунка внешних слоев. Технологии изготовления печатных плат

Все процессы изготовления печатных плат можно разделить на субтрактивные, аддитивные и полуаддитивные.

Субтрактивный процесс (subtraction-отнимать) полу­чения проводящего рисунка заключается в избирательном удалении участков проводящей фольги путем травления.

Аддитивный процесс (additio — прибавлять) — в избирательном осаждении проводящего материала на нефольгированный материал основания;

Полуаддитивный процесс предусматривает предваритель­ное нанесение тонкого (вспомогательного) проводящего покрытия, впоследствии удаляемого с пробельных мест.

В соответствии с ГОСТ 23751—86 конструирование печатных плат следует осуществлять с учетом следующих методов изготовле­ния: химического для ОПП, ГПК; комбинированного позитивного (для ДПП, ГПП); электрохимического (полуаддитивного) для ДПП; металлизации сквозных отверстий для МПП. Все рекоменду­емые методы (кроме полуаддитивного) являются субтрактивными.

Основные технологии изготовления печатных плат

· Субтрактивная технология;

· Тентинг метод

· Аддитивная технология;

· Метод ПАФОС.

· Комбинированный позитивный метод

· Полуаддитивный метод;

· Метод оконтуривания

· Рельефные платы

Субтрактивная технология предусматривает травление медной фольги на поверхности диэлектрика по защитному изображению в фоторезисте или металлорезисте. Эта технология широко применяется при изготовлении односторонних и двусторонних слоев МПП.

Химический метод, или метод травления фольгированного диэлектрика. Метод заключается в том, что на медную фольгу, приклеенную к диэлектрику, на­носят позитивный рисунок схе­мы проводников (там где должны быть проводники). Последую­щим травлением удаляется ме­талл с незащищенных участ­ков и на диэлектрике получа­ется требуемая электрическая схема проводников.

Рис. 26.2 Основные этапы получения проводников фотохимическим методом

а) заготовка диэлектрик с медной фольгой на поверхности; б) нанесение защитного слоя; в) получение защитного рисунка в проводящем слое; г) проявление защитного рисунка; д) травление мели; е) удаление защитного рисунка.

Наиболее распространен­ными вариантами этого мето­да являются фотохимический и сеточно-химический, которые отличаются способом нанесе­ния защитного слоя (фотопечать или трафаретная печать).

Основными этапами получения проводников являются (рис. 26.2) подготовка поверхности, нанесение слоя фоторезиста, экспо­нирование, проявление схемы, травление фольги, удаление фото­резиста.

Подготовку поверхности фольги выполняют вращаю­щимися латунными или капроновыми щетками. На поверхность фольги наносят смесь маршаллита и венской извести. В результате зачистки желательно получение шероховатости фольги в пределах Ra 2,5...1,25 мкм, что обеспечивает хорошую адгезию фоторезиста и легкое удаление его при проявлении.

Независимо от механической зачистки во всех случаях проводят химическую очистку фольги и нефольгированных поверхностей пла­ты. Ее выполняют в щелочных растворах с последующей промывкой в деионизованной воде. Для нейтрализации остатков щелочи и уда­лении слоя оксидов платы подвергают декапированию в растворе соляной и серной кислот. Качество очистки влияет на все последующие операции техноло­гического процесса. Результатом плохой очистки могут явиться про­колы, неполное травление меди, отслаивание, недостаточная адгезия фоторезиста и другие дефекты.

Нанесение слоя фоторезиста осуществляют на подго­товленную поверхность фольги (рис. 26.2, а) слоя фоторе­зиста 2 и производят его сушку в течение 15...20 мин при темпера­туре 65°С (рис. 26.2 б).

Экспонирование осуществляют при помощи фотошаблона 3 с негативным изображением схемы в вакуумной светокопиро­вальной раме для засвечивания. В качестве источника света ис­пользуют дуговые ртутные и люминесцентные лампы (рис. 26.2, в). Для получения резкого изображения необходим плот­ный контакт между фотошаблоном и фоторезистом.

Проявление схемы состоит в вымывании растворимых участков фоторезиста, находившихся под темными местами негати­ва. Для фоторезистов негативного действия в качестве проявителей используют спиртовые смеси и др. Время проявления (4...3 мин) за­висит от толщины фоторезиста. Проявление целесообразно выполнять в двух ваннах. В первой ванне удаляется большая часть фоторезиста, а во второй ванне про­изводится тонкое проявление. Загрязнение проявителя во второй ванне будет незначительным, и действие его в течение большого времени будет стабильным.

Качество полученного слоя можно контролировать путем погру­жения платы в раствор с красителем. Окраска дает возможность визуально определить наличие дефектов в слое фоторезиста. Одна­ко она может снизить кислотоупорность фоторезистивного слоя.

Неизбежные дефекты эмульсионного слоя устраняются ретуши­рованием (обычно эмалью НЦ-25). При этом закрывают точечные отверстия, разрывы, а также удаляют излишки фоторезиста. Трудо­емкость ретуширования зависит от количества дефектов и составля­ет в среднем 10 мин на плату. Снижение трудоемкости ретуширова­ния возможно за счет повышения чистоты и обеспыленности окру­жающей среды.

Полученный защитный слой 4 (рис. 26.2, г) можно подвергать химическому дублению в растворе ангидрида и тепловому дубле­нию (выдержка в термостате при t = 60°C в течение 40...60 мин). Необходимость операции задубливания определяется в каждом от­дельном случае, так как она уменьшает адгезию фоторезиста.

Дальнейшие этапы являются общими для плат, изготовляемых фотохимическим и сеточно-химическим методами.

Травление представляет собой процесс удаления слоя метал­ла для получения нужного рисунка схемы 5 (рис. 26.2, д). Про­цесс травления включает в себя предварительную очистку, собст­венно травление металла, очистку после травления и удаления фоторезиста или краски (рис. 26.2, е).

Механическая обработка платы заключается в штамповании или фрезеровании по контуру и получении отверстий. Для удале­ния пыли и грязи плату обдувают сжатым воздухом.

Химические методы при сравнительно простом технологическом процессе обеспечивают высокую прочность сцепления проводников с основанием (2 МПа), равномерную толщину проводников и их высокую электропроводность. Время химических воздействий на плату в процессе изготовления составляет»=>25 мин. Недостатком химических методов является низкая прочность в местах установки выводов, так как отверстия не металлизируются.