Классификация печатных плат и методов их изготовления

Конструктивно-технологические разновидности ПП представлены на рис.1. В зависимости от числа нанесенных печатных проводящих слоев ПП разделяются на одно-, двусторонние и многослойные. Односторонние печатные платы (ОПП) выполняются на слоистом прессованном или рельефном литом основании без металлизации или с металлизацией монтажных отверстий. Платы на слоистом диэлектрике просты ио конструкции и экономичны в изготовлении. Их применяют для монтажа бытовой радиоаппаратуры, блоков питания и ЭВТ. Низкие затраты, высокие технологичность и нагревостойкость имеют рельефные (трехмерные) литые ПП, на одной стороне которых расположены элементы печатного монтажа, а на другой—объемные элементы (корпуса соединителей», периферийная арматура для крепления деталей и ЭРЭ, теплоотводы и др.). В этих платах за один технологический цикл получается вся конструкция с монтажными отверстиями и специальными углублениями для расположения ЭРЭ, монтируемых на поверхность.

Рис 1. Классификация печатных плат

В настоящее время технология рельефных ПП интенсивно развивается.

Двусторонние печатные платы (ДПП) имеют проводящий рисунок на обеих сторонах диэлектрического или металлического основания. Электрическая связь слоев печатного монтажа осуществляется с помощью металлизации отверстий. Двусторонние ПП обладают повышенной плотностью монтажа и надежностью соединений. Они используются в измерительной технике, системах управления и автоматического регулирования. Расположение элементов печатного монтажа на металлическом основании позволяет решить проблему теплоотвода в сильноточной и радиопередающей аппаратуре.

Многослойные печатные платы (МПП) состоят из чередующихся слоев изоляционного материала и проводящего рисунка, соединенных клеевыми прокладками в монолитную структуру

путем прессования. Электрическая связь между проводящими слоями выполняется специальными объемными деталями, печатными элементами или химико-гальванической металлизацией. По сравнению с ОПП и ДПП они характеризуются повышенной надежностью и плотностью монтажа, устойчивостью к механическим и климатическим воздействиям, уменьшением размеров и числа контактов. Однако большая трудоемкость изготовления, высокая точность рисунка и совмещения отдельных слоев, необходимость тщательного контроля на всех операциях, низкая ремонтопригодность, сложность технологического оборудования и высокая стоимость позволяют применять МПП для тщательно отработанных конструкций электронно-вычислительной, авиационной и космической аппаратуры.

Гибкие печатные платы (ГПП) оформлены конструктивно как ОПП или ДПП, но выполняются на эластичном основании толщиной 0,1... 0,5 мм. Они применяются в тех случаях, когда плата после изготовления подвергается вибрациям, многократным изгибам или ей после установки ЭРЭ необходимо придать компактную изогнутую форму. Разновидностью ГПП являются гибкие печатные кабели (ГПК), которые состоят из одного или нескольких непроводящих слоев с размещенными печатными проводниками Толщина ГПК колеблется от 0,06 до 0,3 мм. Они широко применяются для межсоединений узлои и блоков РЭА, так как занимают меньшие объемы и легче круглых жгутега и кабелей, а их производство может осуществляться непрерывно на рулонном материале.

Проводные печатные платы представляют собой диэлектрическое основание, на котором выполняются печатный монтаж или его отдельные элементы (контактные площадки, шины питания и заземления), а необходимые электрические соединения проводят изолированными проводами диаметром 0,1... • •. 0,2 мм. Эти платы нашли применение на этапах макетирования, разработки опытных образцов, в условиях мелкосерийного производства, когда проектирование и изготовление МПП неэкономично. Трехслойная проводная плата эквивалентна по монтажу восьми-, одиннадцатислойной МПП. При этом сокращается количество необходимой технологической оснастки (фотошаблонов) применяемых операций.

В соответствии с ГОСТ 23751—86 для ПП установлены пять классов плотности монтажа: первый, допускающий минимальную ширину проводников и расстояние между ними 0,75 мм; второй, для которого эти параметры равны 0,45 мм; третий, допускающий минимальные размеры 0,25 мм; четвертый—0,15 мм и пятый— 0,10 мм. Методы изготовления ПП разделяют на две группы:

Субстрактивные и аддитивные. В субтрактивных методах (subt-aiio—отнимание) в качестве основания для печатного монтажа используют фольгированные диэлектрики, на которых формируется проводящий рисунок путем удаления фольги с непроводящих участков. Дополнительная химико-гальваническая металлизация монтажных отверстий привела к созданию комбинированных методов изготовления ПП.

Аддитивные (additio—прибавление) методы основаны на избирательном осаждении токопроводящего покрытия на диэлектрическое основание, на которое предварительно может наноситься слой клеевой композиции. По сравнению с субтрактивными они обладают следующими преимуществами:

1) однородностью структуры, так как проводники и металлизация отверстий получаются в едином химико-гальваническом процессе;

2) устраняют подтравливание элементов печатного монтажа;

3) улучшают равно. мерность толщины металлизированного слоя в отверстиях;

4) повышают плотность печатного монтажа (ширина проводников составляет 0,13... 0,15 мм);

5) упрощают ТП из-за устранения ряда операций (нанесения защитного покрытия, травления);

6) экономят медь, химикаты для травления и затраты на нейтрализацию сточных вод;

7) уменьшают длительность производственного цикла.

Рис. 2

Несмотря на описанные преимущества, применение аддитивного метода в массовом производстве ПП ограничено низкой производительностью процесса химической металлизации, интенсивным воздействием электролитов на диэлектрик, трудностью получения металлических покрытий с хорошей адгезией. Доминирующей в этих условиях является субтрактивная технология, особенно с переходом на фольгированные диэлектрики с тонкомерной фольгой (5 и 18 мкм).

По способу создания токопроводящего покрытия аддитивные методы разделяются на химические и химико-гальванические. При химическом процессе на каталитически активных участках поверхности происходит химическое восстановление ионов металла для обеспечения толщины покрытия в отверстиях не менее 25 мкм. В разработанных растворах скорость осаждения меди составляет 2... 4 мкм/ч и для получения необходимой толщины процесс продолжается длительное время. Более производительным является; химико-гальванический метод, при котором химическим способом выращивают тонкий (1... 5 мкм) слой по всей поверхности платы, а затем его усиливают избирательно электролитическим осаждением. Предварительная химическая металлизация обеспечивает электрическое соединение всех элементов печатного монтажа.