Перспективные технологии изготовления печатных плат

5.6.1. Субтрактивный способ с применением сверхтонкой фольги.

Способ связан с разработкой нового фольгированного материала с толщиной меди 5-6 мкм. и толщиной проводников—0,12 мм.

Изготовление ПП с применением тонкой фольги проводится по следующей схеме:

1. Прессование тонкой фольги к основанию платы.

2. Сверление отверстий.

3. Подготовка поверхности заготовок перед меднением.

4. Химическое меднение и гальваничеслая затяжка стенок отверстий.

5. Нанесение сухого плёночного фоторезиста

6. Получение рисунка схемы

7. Гальваническое меднение и металлизация—осаждается медь и сплав олово-свинец.

8. Удаление фоторезиста.

9. Травление меди по всей поверхности.

10. Обработка по контуру.

При работе с тонкой фольгой возникают следующие трудности: фольга чувствительна к механическим воздействиям, легко образуются заломы, вмятины, устранение которых может привести к разрыву. Для увеличения механической прочности фольги используют носители—протекторы—полиэтиленовые плёнки или металлы. После прессования фольги к основанию, протекторы удаляются. Для приклеивания фольги к диэлектрику нельзя использовать стандартные клеи, т.к. наличие даже небольших механических включений и неоднородностей в клеевом слое, а также выделение летучих веществ из клея в процессе прессования приводит к появлению мелких трещин и пузырей в тонком слое фольги.

Преимущества:

- стоимость фольги ниже стоимости адгезива;

- подготовка поверхности фольги проще, чем адгезива;

- подготовка поверхности фольги проводится по стандартному технологическому процессу и не требует применения специальных органических растворителей (улучшенные условия труда);

- используется стандартный субтрактивный метод;

- медная фольга имеет неограниченный срок хранения;

- уменьшается время травления и подтравливания проводников.

Использование данного метода—20-50%.

5.6.2. Аддитивные способы PDR

PDR (physical development by reduction)—физическое проявление с восстановлением.

Оба способа представляют собой безрезистивный способ фотопереноса. Основание печатной платы обрабатывается сначала в травильном растворе для создания микропористой поверхности, затем обрабатывается в активизирующем растворе, содержащем ионы Sn(II). Затем при фотоэкспозиции через негатив с рисунка печатной схемы происходит переход Sn(II)®Sn(III). После этого печатная плата обрабатывается в растворе хлористого палладия и на плате образуются металлические зародыши палладия.

На палладиевый рисунок наносится тонкий слой меди. В этот момент дефектный слой может быть стёрт и подложка использована вторично. Затем ведётся процесс осаждения. Проводники наращиваются до 25 мкм. После этого ведётся очистка от химических веществ, участвующих в её изготовлении.

Достоинства:

- толщина линии до 100 мкм;

- процесс на 30% дешевле субтрактивного метода.

Недостатки:

- необходимо быстро обрабатывать платы, покрытые Sn(II), иначе Sn(II)®Sn(IV) и плата станет непригодна для дальнейшей обработки. Для устранения этого недостатка плату вместо Sn(II) покрывают слоем TiO₂. Во время экспозиции TiO₂®Ti. Для этих же целей используются соли меди. В последних вариантах способа создают не скрытое, а видимое изображение печатной схемы на поверхности платы. Это позволяет проводить контроль рисунка схемы до формирования проводников аддитивным методом.

5.7. Монтаж интегральных схем методом накрутки

Эта технология обычно предусматривает размещение корпусов интегральных схем в разъёмах со специальными выводами, которые проходят через отверстие в плате и соединяются с остальной схемой с помощью проволочных проводников. При этом обеспечивается гибкостьв проектировании, которая не может быть достигнута при использовании многослойных печатных плат.

Монтаж накруткой уменьшает перекрёстные помехи, т.к. можно уменьшить количество параллельных линий. В случае обнаружения наводок между проводниками можно изменить программу укладки проводов.

В процессе монтажа провод накручивается на монтажный штифт квадратного или прямоугольного профиля, образуя плотную спираль. Накрутка производится с натяжением провода, он врезается в кромки штифта причём происходит разрушение окисной плёнки на проводе, а также холодная сварка. При этом возникает от 16 до 30 сварных точек. Это способствует малому переходному электрическому сопротивлению и устойчивости соединения к коррозии. Соединение имеет срок службы—порядка 40 лет.

Для бытовой техники на штифте делают обычно 4 витка, для специальной—6 витков.

Для повышения надёжности часто используют модифицированные соединения, которые отличаются от обычных добавлением к виткам неизолированного провода одного-двух витков провода с изоляцией.

Рисунок 6

При этом увеличивается объём и высота соединения, но появляется ряд преимуществ:

- изоляция уменьшает напряжение в точке, где провод касается вывода. При вибрациях и перемещении провода его обрыв менее вероятен чем у обычного соединения.

Однако добавление витка изолированного провода несколько уменьшает число соединений на одном штифте и усложняет укладку проводов между навитыми штифтами.

Но преимуществ больше, поэтому модифицированный метод применяется в большинстве случаев.

Диаметр провода для накрутки—обычно 0,2-1,6 мм.

На одном штыре обычно выполняют до трёх накруток и оставляют место для ремонтной.

Отказом соединения накруткой считается увеличение его переходного сопротивления выше некоторой величины—это постепенный отказ, или нарушение электрического контакта между проводом и выводом—внезапный отказ (случается редко).

Соединения накруткой отличаются высокой надёжностью. Среднее время между отказами 4×10^-6 за 10 ч. Для сравнения, при пайке—4×10^-3 за 10 ч.

Производительность автомата для накрутки—не менее 350 связей в час.