Получение рисунка ПП

Металлизация отверстий

Этот этап служит для покрытия отверстия тонким слоем металла. Проблема в том, что поверхность отверстия непроводящая. Для металлизации плата помещается в ванну, где плата полностью химически покрывается тонким слоем паладия. Сущность процесса химическая и в результате покрываются как диэлектрические, так и металлические поверхности.

Основными методами получения защитного рисунка ПП являются фотопечать и трафаретная печать, офсетная печать.

Фотопечать представляет собой способ нанесения изображения рисунка печатных проводников на материал основания, покрытый светочувствительным слоем (фоторезистом), экспонируемым через фотошаблон с требуемым изображением.

Фотошаблон рисунка ПП – это негативное или позитивное изображение требуемого рисунка в масштабе 1:1 на стеклянной фотопластинке или пленочном материале, полученные путем фотографирования с оригинала рисунка ПП.

Оригинал рисунка ПП представляет собой изображение технологического слоя платы, выполненное в увеличенном масштабе, обычно в позитивном изображении. Для получения оригиналов рисунка ПП применяют: вычерчивание, наклеивание липкой ленты, резание по эмали и др.

Вычерчивание оригинала ПП проводят на специальной чертежной бумаге. Вследствие высокой трудоемкости и низкой точности этот метод используется редко.

Наклеивание липкой ленты значительно уменьшает трудоемкость изготовления оригинала ПП. При этом на бумагу с координатной сеткой, наклеенную на недеформирующуюся основу, наносят центры контактных отверстий и контактные площадки, а проводники получают наклеиванием непрозрачной липкой ленты.

Резание по эмали применяют для плат, требующих высокой точности выполнения проводников. Заготовку (стекло, покрытое эмалью 30...50 мкм) устанавливают на стол координатографа. Головка, в которой закреплен резец, может перемещаться по координатным слоям и прорезать контуры элементов печатной схемы с точностью до ±0,05 мм.

Наиболее целесообразным является получение оригиналов фотошаблонов в системах автоматизированного проектирования ПП.

Фоторезисты представляют собой тонкие пленки органических растворов, которые должны обладать свойствами после экспонирования полимеризоваться и переходить в нерастворимое состояние. Основные требования, предъявляемые к фоторезистам: высокая разрешающая способность, светочувствительность, устойчивость к воздействию травителей и различных химических растворов, хорошая адгезия с поверхностью платы. По способу образования рисунка фоторезисты делятся на негативные и позитивные.

Негативные фоторезисты изготовляют на основе поливинилового спирта. Участки негативного фоторезиста, находящиеся под прозрачны­ми участками фотошаблона, под действием света получают свойст­во не растворяться при появлении. Участки фоторезиста, располо­женные под непрозрачными местами фотошаблона, легко удаляются при проявлении в растворителе. Таким образом, создается рельеф, представляющий собой изображение светлых элементов фотошаблона (рис. 26.3 а).

Их широко применяют вследствие отсутствия токсичных составляющих, высокой разрешающей способности, простотой проявления и низкой стоимостью. Недостатком этих фоторезисты является невозможность хранения заготовок (более 3...5 часов) с нанесенным слоем, так как происходит задубливание даже в темноте.

Позитивные фоторезисты применяют на основе диасоединений, которые состоят из светочувствительной полимерной основы, растворителя и некоторых других компонентов. Позитивный фоторезистпод дейст­вием облучения изменяет свои свойст­ва таким образом, что при обработке в проявителях растворяются его облу­ченные участки, а необлученные (находящиеся под непрозрачны­ми участками фотошаблона) остаются на поверхности платы (рис. 26.3, б).

По адгезионной и разрешающей способности они превосходят негативные фоторезисты, но имеют более высокую стойкость и содержат токсичные растворители. Достоинством позитивных фоторезистов, является отсутствие дубления при хранении заготовок с нанесенным светочувствительным слоем.

Рис. 26.3. Образование защитного слоя фоторезиста: а) - негативного: б) - позитивного; 1 - фотошаблон; 2 - фоторезист; 3 - плата

В технологическом процессе производства ПП применяют жидкие и сухие фоторезисты.

Жидкие фоторезисты наносят погружением, поливом с центрифугированием, накатыванием ребристым валиком и др.

Недостатком жидких фоторезистов является малая толщина и неравномерность слоя покрытия, большая трудоемкость процесса нанесения и невозможность его использования на плате с отверстиями.

Сухие фоторезисты в настоящее время получили широкое применение. Они заменили жидкие как более технологические и простые в применении.

Сухой пленочный фоторезист представляет собой тонкую пленку, полимеризующуюся под действием ультрафиолетового излучения. Он состоит из трех слоев: оптически прозрачной пленки, светочувствительного полимера и защитной лавсановой пленки. Нанесение сухого пленочного фоторезиста осуществляется с помощью волнового механизма (ламинатора). Накатывание происходит при повышенной температуре с заданным давлением валика на заготовку с одновременным снятием защитной пленки.

Метод фотопечати обеспечивает высокую разрешающую способность, позволяющую получать проводники и пробельные участки шириной 0,1 мм.

Сеткографический способ нанесения рисунка проводников наиболее рентабелен для массового и крупносерийного производства ПП с минимальной шириной проводников и пробельных участков 0,5 мм.

Метод основан на получении необходимого рисунка схемы на поверхности медной фольги путем продавливания защитной краски резиновым ракелем через сетчатый трафарет. Сетки для трафаретов изготовляют из капроновых или лавсановых нитей. Более высокая точность рисунка схемы получается при использовании сетки из фосфористой бронзы или нержавеющей стали диаметром 35...40 мкм. Размер ячейки трафарета составляет 60...80 мкм. Металлическая сетка выдерживает большое число оттисков и применяется в серийном производстве. Недостатками ее по сравнению с шелковой сеткой являются малая эластичность и склонность к окислению. Требуемый рисунок на трафарете получается с помощью фоторезистов. Открытые участки сетки трафарета соответствуют рисунку печатной платы. Трафарет в сеткографической рамке устанавливают с зазором 1-2 мм от поверхности платы так, чтобы контакт сетки с поверхностью платы был только в зоне нажатия на сетку ракелем, который перемещается вдоль платы, двигая перед собой “валик” с краской.

Краска для защитного слоя должна обладать высокой кислотостойкостью, хорошей адгезией с платой, минимальным временем сушки и сметанообразной консистенцией. Жидкая краска дает расплывчатое изображение, а густая трудно продавливается через трафарет.

При нанесении краски вручную (рис. 26.4, а) плату 4 устанавливают по базовым технологическим отверстиям и наносят некоторое количество краски, обеспечивающее образование валика 2 вдоль всей длины шпателя 1 при его движении по трафарету 3. Волна краски перед шпателем является своеобразным резервуаром, обеспечивающим с некоторым избытком весь процесс печати. Отпечатанную плату помещают в сушилку. Сушку осуществляют до тех пор, пока плату можно будет взять в руки без опасения повредить оттиск. В случае двусторонней платы таким же образом наносят схему с другой стороны платы.

Рис. 26.4.

Машинная печать предусматривает осуществление тех же операций, что и ручная. Движение шпателя, подача резиста и подъем трафарета автоматизированы. Платы подаются на рабочую позицию (рис. 26.4, б) из магазина 1 столом 2, снабженным вакуумным присосом. Получение рисунка схемы методом трафаретной печати на 60% дешевле, чем фотохимическим.

Однако метод трафаретной печати имеет малую разрешающую способность, которая определяется размером ячеек в сетке (обычно 0,08 мм). Так как краска растекается, то разрешающая способность уменьшается до 0,10...0,15 мм. Трафаретную печать используют в том случае, если ширина проводников и расстояние между ними более 0,3 мм, точность переноса изображений не выше 0,1 мм.

Типичные дефекты трафаретной печати - поры и проколы в слое нанесенного резиста, неровные края проводников, неравномерная толщина. Основными причинами дефектов являются запыленность помещения, несоответствующая вязкость резиста, износ трафарета, царапины на трафарете, возникающие от твердых частиц, попадающих в краску.

Метод офсетной печати состоит в изготовлении печатной формы, на поверхности которой формируется рисунок слоя. Форма закатывается валиком тра фаретной краской, а затем офсетный цилиндр переносит краску с формы на подготовленную поверхность основания ПП (рис.26.5).

Рис. 26.5. Метод офсетной печати

Метод применим в условиях массового и крупносерийного производства с минимальной шириной проводников и зазоров между ними 0,3... 0,5 мм (платы 1 и 2 классов плотности монтажа) и с точностью воспроизведения изображения ±0,2 мм.