58
1. Методы производства ПП: химический, электрохимический, аддитивный, комбинированный позитивный. 2. Перспективное развитие аддитивной технологии. 3. Выбор субтрактивных технологических методов в производстве печатных плат. 4. Методы изготовления гибких и гибко-жестких печатных плат. ЛЕКЦИЯ №2 МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП

МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

  • Upload
    others

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

1. Методы производства ПП: химический, электрохимический, аддитивный, комбинированный позитивный.

2. Перспективное развитие аддитивной технологии.

3. Выбор субтрактивных технологических методов в производстве печатных плат.

4. Методы изготовления гибких и гибко-жестких печатных плат.

ЛЕКЦИЯ №2

МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП

Page 2: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

1. МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП:

ХИМИЧЕСКИЙ,

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ,

АДДИТИВНЫЙ,

КОМБИНИРОВАННЫЙ

ПОЗИТИВНЫЙ

Page 3: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

МЕТОДЫ ППП

СУБСТРАКТИВНЫЕ АДДИТИВНЫЕ КОМБИНИРОВАННЫЕ

Основание - фольгированные

диэлектрики, на которых

формируется проводящий

рисунок удалением фольги

спробельных участков.

Пример - химический метод

Избирательное осаждение

токопроводящего покрытия

на диэлектрическое

основание

Дополнительная химико-

гальваническая металлизация

монтажных отверстий

Page 4: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Химический метод ППП

до недавнего времени - основной способ изготовления внутренних слоев МПП

для плат бытовой радиоаппаратуры

для одно- и двусторонних ПП с неметаллизированными отверстиями.

Отверстия сверлятся или штампуются после, не металлизируются.

Пайка выводов радиоэлементов - к контактным площадкам.

Самый простой метод.

Защитный рисунок –

краска или СПФ.

Используется:

Page 5: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Комбинированный метод ППП

Комбинированный метод - самый

распространенный для ППП с

металлизированными отверстиями.

Исходный материал - фольгированный с двух

сторон диэлектрик.

Проводящий рисунок - вытравливанием Cu,

металлизация отверстий - методом хим. Cu с

последующим эл/х ↓ слоя Cu.

Page 6: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

По методу защиты рисунка

Негативный

Защита - краска или

фоторезист

Негатив, проводники

закрыты

Недостатки:

ПП с ↓ плотностью монтажа

ПП ↓ качества,

↑ трудоемок.

Применяется очень редко.

Позитивный • Защита - металлорезист

• Позитив, проводники открыты

• Самый распространенный

• Базовый для получения ПП с металлизированными

отверстиями

Сверление отверстий - до нанесения защитного

рельефа

Заключительные стадии

• Сохраняется

металлорезист.

• Защитная паяльная

маска – на

металлорезист.

• Металлорезист удаляется.

• Защитная паяльная маска

– на Cu.

• Контактные площадки и

металлизированные

отверстия облуживаются.

Без паяльной маски за

время пайки (0,5 - 2,5 с)

- поверхностная

деструкция материала

диэлектрика.

Комбинированный метод ППП

Page 7: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Технологическая схема изготовления ДПП комбинированным позитивным методом с использованием металлорезита Sn-Pb

сверление и очистка отверстий

химическая металлизация отверстий

формирование защитного рельефа

металлизация рисунка схемы и

нанесение металлорезиста

удаление фоторезиста

травление рисунка схемы

Page 8: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Комбинированный метод ППП Основные стадии комбинированного позитивного метода:

резка заготовок и сверление базовых отверстий, для установки заготовок на координатный стол сверлильного станка;

сверление отверстий подлежащих металлизации;

обработка отверстий и подготовка заготовок к химической металлизации;

химическая металлизация и усиление слоя меди до 5 мкм гальваническим меднением («гальванозатяжка»);

нанесение защитного рельефа на пробельные места;

гальваническое меднение и нанесение металлорезиста;

удаление защитного рельефа;

травление меди с пробельных мест;

обрезка плат по контуру;

оплавление покрытия олово-свинец;

нанесение защитной паяльной маски;

маркировка, консервация, упаковка.

Page 9: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Комбинированный метод ППП

Направление современных процессов металлизации: равномерность покрытий тонких глубоких сквозных отверстий

и глухих переходов со слоя на слой

экологичность (П мет. и тр. - основной V загрязненных пром. cтоков)

В современных технологиях ППП - замена химической металлизации на методы прямой металлизации (исключение химического меднения)

Новации в области хим. процессов - использование выравнивающих добавок и переход к процессам прямой металлизации вместо процессов тонкой и среднетолщинной химической металлизации.

Page 10: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Прямая металлизация в ППП

Прямая металлизация - получение электропроводящего слоя для дальнейшего осаждения Cu эл/х by без хим. мет.

Эл. проводимость для эл/х Cu на внутренние стенки отверстия:

внедрении графита в диэлектрик отверстия, и придания ему электропроводных свойств;

использовании токопроводящих полимеров;

использование коллоидных систем, содержащих палладий.

Каждый метод прямой металлизации - нанесение электропроводного покр. непосредственно на смолу и стеклянные волокна, но не на медную фольгу.

Коллоидные системы с Pd - лучший вариант прямой металлизации сквозных отверстий.

По стоимости процесс прямой мет. на основе использования углеродных суспензий (Black Hole) дешевле. (фирма Resco).

Page 11: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Прямая металлизация в ППП

Преимущества процессов прямой металлизации: получение равномерных покрытий;

исключение из процессов растворов формалина и сильных комплексообразователей;

короткое время создания поверхностной проводимости диэлектрика – порядка 15 мин;

используемые в технологии растворы обладают высокой стабильностью; возможность создания поверхностной проводимости для широкого диапазона диэлектриков;

отсутствие разделительного слоя на стыках металлизации отверстий с внутренними контактными площадками;

хорошая рассеивающая способность при удовлетворительном обмене раствора в отверстиях;

меньший объем химических анализов;

отсутствие необходимости слива растворов, содержащих медь

30-40% зарубежных компаний используют при ППП «прямую мет.», в РФ < 10%.

Page 12: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Полуаддитивный метод ППП Полуаддитивный метод (электрохимический) - от лат. «additio»

(сложение). Проводящий рис. - в результате эл/х осаждения Ме, а не вытравливания. «Полу» - в технологии сохранена операция травления тонкого слоя металла (образуется по всей поверхности плат при химической металлизации).

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОПЕРАЦИЙ

Исходный материал - нефольгированный диэлектрик.

На подготовленные заготовки с просверленными отверстиями - тонкий слой хим. Cu.

Укрепление слоем гальв. Cu =3-5мкм (гальванозатяжка).

Формирование защитного рельефа наружных слоев печатной платы.

Наращивание слоя гальв. Cu до 25 мкм.

Наращивание металлорезиста до 15 мкм.

Удаления фоторезиста.

Травление тонкого слоя меди 3-5 мкм.

Травление - малая продолжительность (до 1 мин). Отсутствует эффект бокового подтравливания – можно получить очень тонкие проводники до 0,15 мм и с таким же зазором между ними.

Page 13: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Преимущества:

снижение расходов на травление,

более низкая стоимость базового

нефольгированного материала,

забракованные платы не выбрасываются,

а после стравливания с них меди, могут

быть снова возвращены в производство.

Полуаддитивный метод ППП

Page 14: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Вариант данного тех. процесса - способ

дифференциального травления.

Гальваническое покрытие сплавом Sn-Pb не

наносится.

Утолщается до 30-35 мкм слой гальванически

осажденной меди!!!!

При травлении стравливается по 3-5 мкм меди, как с

проводников, так и с пробельных мест.

Проводники сохраняются, имея среднюю =25 мкм.

Полуаддитивный метод ППП

Page 15: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Полуаддитивный метод ППП Технологическая схема П ДПП

полуаддитивным методом с дифф. травлением.

заготовки нефольгированного диэлектрика, сверление отверстий

химическая металлизация

формирование защитного рельефа

металлизация рисунка схемы

удаление защитного рельефа

травление тонкого слоя меди

Page 16: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Тентинг-технология ППП

заготовка фольгированного диэлектрика с

просверленными отверстиями

химическая металлизация отверстий и наращивание слоя меди 35 мкм по всей поверхности ПП

нанесение фоторезиста (СПФ защищаются проводники и отверстия)

формирование защитного рельефа (снятие СПФ)

травление рисунка схемы (фоторезист после проявления, как бы нависает над отверстием, защищая его от травления, процесс получил название от слова tent – зонт)

снятие фоторезиста

Технологическая схема П ДПП по «тентинг»-технологии

Page 17: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Тентинг-технология ППП

Page 18: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Тентинг процесс

короче стандартного (по ОСТу)

дешевле

Возможности - после поступления на рынок

материалов с тонкомерной фольгой (18 мкм)

установок облуживания с выравниванием припоя горячими воздушными ножами (HAL-установки).

Процесс ППП HAL методом - нанесение расплавленного припоя на чистые медные контактные площадки печатных плат незащищенные паяльной маской аналогичен обычному позитивному методу.

После травления Cu с пробельных мест удаляется также Sn/Pb со всех металлизированных поверхностей. Паяльная маска - на чистые Cu проводники.

Далее – ПП окунается в расплавленный (63/37) припой, наносится на все поверхности свободные от паяльной маски (т.е. контактные площадки и отверстия).

Тентинг-технология ППП

Page 19: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Схема HAL-

установки

вертикального типа

Тентинг-технология ППП

Page 20: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Тентинг-технология ППП

Схема HAL-установки

горизонтального типа

Page 21: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Тентинг-технология ППП

«Тентинг». После травления - отсутствует снятие

металлорезиста. =>

Преимущества лужения с выравниванием припоя: меньше шагов обработки;

припой не подвергается дополнительной химической обработке (нет загрязнения поверхность и изменения состава сплава);

меньше термических воздействий для роста интерметаллитов

контактные площадки после этого П имеют отличную способность к смачиванию;

профиль поперечного сечения проводников, сформированный травлением по защитному изображению фоторезиста или металлорезиста, имеет форму трапеции, расположенной большим основанием на поверхности диэлектрика.

Page 22: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Тентинг-технология ППП

С ↑ фольги ↑ интервал разброса замеров значений. Например, при травлении фольги 5 мкм разброс 7 мкм,

при травлении фольги 20 мкм разброс 30 мкм,

при травлении фольги 35 мкм разброс 50 мкм.

Искажения ширины медных проводников по отношению к размерам ширины изображений в фоторезисте и на фотошаблоне - негативе смещаются в сторону заужения.

Для получения изображений пленочный фоторезист =15-50 мкм.

Толщина фоторезиста в случае метода "тентинг" - для целостности защитных завесок над отверстиями на операциях проявления и травления (проводятся разбрызгиванием растворов под давлением 1,6-2 атм). Фоторезисты < 45 - 50 мкм на этих операциях над отверстиями разрушаются.

Для обеспечения надежного "тентинга", диаметр контактной площадки должен быть в 1,4 раза больше диаметра отверстия.

Минимальный поясок изображения контактной площадки (ширина между краем контактной площадки и отверстием) 0,1 мм.

Page 23: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Тентинг-технология ППП

Травление по защитному рисунку - в струйной

конвейерной установке в меднохлоридном кислом

растворе.

Время травления определяется максимальной

суммарной толщиной фольги с гальв. Cu.

Точность изготовления проводников

закладывается в конструкторскую документацию

на платы.

Page 24: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ

Page 25: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

2. ВЫБОР СУБСТРАКТИВНЫХ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ В

ПРОИЗВОДСТВЕ ПЕЧАТНЫХ

ПЛАТ

Page 26: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Выбор субтрактивных технологических

методов в ППП

!!!!! При субтрактивной технологии

получения элементов с заданной шириной,

необходимо в размеры изображений на

фотошаблоне вводить величину заужения (к

номинальному значению ширины проводника

прибавляется величина заужения).

Page 27: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Выбор субтрактивных технологических

методов в ППП Т.о., субтрактивная технология имеет ограничения по разрешению:

Min воспроизводимая ширина проводников и зазоров

50 мкм при = 5-9 мкм ,

100-125 мкм при =20-35 мкм

150-200 мкм при =50 мкм.

Для получения логических слоев с металлизированными переходами с шириной проводников 125 мкм и менее, при толщине 50 мкм, используется технологический процесс по субтрактивной технологии травлением по металлорезисту с использованием диэлектрика с тонкомерной фольгой, толщиной 5 - 9 мкм.

Предварительная металлизация стенок отверстий и поверхности фольги заготовок диэлектрика производится на min возможную =8 - 10 мкм.

Условия получения изображения в пленочном фоторезисте отличны от условий процесса "тентинга". Для получения изображений используются тонкие пленочные фоторезисты с более высоким разрешением и гальваностойкостью. Подготовка поверхности подложки под наслаивание пленочного фоторезиста из-за небольшой толщины фольги и металлизированного слоя и во избежание их повреждения, проводится химическим способом.

Вывод: изготовление слоев по субтрактивной технологии с применением диэлектриков с тонкой медной фольгой толщиной 5 - 9 мкм обеспечивается получение проводящего рисунка с min шириной проводников и зазоров между ними 50 мкм при проводников 5-9 мкм и 100 - 125 мкм при проводников 40-50 мкм.

Page 28: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Основной критерий выбора метода производства -

точность воспроизведения рисунка проводника и зазора.

Пусть разрешение фоторезиста (РФ) сравнимо с 4/3 его толщины:

Величина вытравливаемого металла равна Н. Величина подтравливания (ВП) рисунка сравнима с глубиной травления:

Эмпирическая формула для оценки воспроизведения ширины зазора:

З = РФ+2*ВП

Для равнопрочности проводники и зазоры равны по ширине. =>, вытравив тонкие зазоры, можно сказать, что проводники МБ воспроизведены с той же шириной.

Выбор субтрактивных

технологических методов в ППП

Page 29: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Выбор субтрактивных технологических

методов в ППП

Схема травления (Н – толщина вытраливаемого

металла, F – толщина фоторезиста).

Page 30: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Выбор субтрактивных технологических

методов в ППП Для оценки воспроизведения тонких проводников достаточно

правильно оценить ширину зазора.

Рассмотрим в качестве примера «тентинг»-метод: фоторезист =50 мкм,

фольгированный диэлектрик =18 мкм,

наращиваемая меди 35 мкм.

Толщина вытраливаемого металла составляет: Н = 18+35 = 53 мкм

Используя формулу (1), получим разрешение фоторезиста:

Используя формулу (2), получим величину ширины зазора:

З = РФ+2*ВП = 67 мкм + 2*35 мкм = 137 мкм ~ 0,14 мм

При тентинг-методе трудно ожидать воспроизводимость рисунка (П/З) лучше, чем 0,14/0,14 мм. Для ряда методов было рассмотрено влияние толщины вытравливаемого металла на воспроизводимость проводников и зазоров /9/.

Page 31: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Выбор субтрактивных технологических

методов в ППП

При тентинг-методе воспроизводимость рисунка (П/З) не лучше, чем 0,14/0,14 мм.

Толщина

фольги, мкм

Толщина меди при

наращивании, мкм

П/З, мм

35 35 0,16/0,16

18 35 0,14/0,14

Зависимость величины П/З в «тентинг» -

методе от толщины используемой фольги

Page 32: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Зависимость толщины П/З в комбинированном методе

от толщины используемой фольги

№ Толщина фольги, мкм П/З, мм

1 35 0,1

2 18 0,075

Выбор субтрактивных технологических

методов в ППП

Page 33: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Слои П/адд. с диф.

травл.

Комб. позит. с

прямой мет. и

гальв. мет.

Комб. поз. с

хим. мет. и

гальв. мет.

«Тентинг» с

общей мет.

Фольга 18 мкм 18 мкм 18 мкм

Хим. Cu <1мкм

Металлизация

поверхности

3 мкм 6 мкм 35 мкм

Фоторезист

30 мкм 40 мкм 40 мкм 50 мкм

Металлизация

рисунка

25 мкм 35 мкм 35 мкм

Металлорезист 15 мкм 15 мкм

Глубина

травления меди

3 мкм 18 мкм 24 мкм 53 мкм

Проводник/зазор 0,02/0,02 0,075/0,075 0,085/0,085 0,15/0,15

Выбор субтрактивных технологических

методов в ППП

Page 34: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Выбор субтрактивных технологических

методов в ППП

Выводы:

выбор метода изготовления сказывается на точности воспроизведения рисунка печатных плат;

прецизионные печатные платы с проводниками и зазорами около 50 мкм и менее могут быть изготовлены из субтрактивных методов только полуаддитивным методом в сочетании с дифференциальным травлением.

Page 35: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Аддитивный МППП Нефольгированный диэлектрик с адгезионным покрытием.

В состав эпоксидной смолы - катализатор хим.меднения в виде соединений меди.

Подготовка поверхности - травление адгезионного слоя в сульфатно-хромовой смеси для улучшения выявления поверхности катализатора.

Сверление отверстий

Получение защитного рельефа – СПФ с повышенной разрешающей способностью и стойкостью в щелочных растворах.

Рисунок - по негативной технологии.

Химическое меднение. Осевший слой меди катализирует дальнейшее меднение до

толщины 20-25 мкм.

Характерная особенность - медь на фоторезист не осаждается,

так как поверхность фоторезиста не активирована.

После снятия фоторезиста - нанесение защитной паяльной маски и горячее облуживание..

Page 36: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Аддитивный МППП

Требования к осадку химической меди :

чистота меди 99,8-99,9%;

относительное удлинение не менее

6%;

электропроводность 2-510-8 Омм;

прочность 200-350 Н/мм2 ;

легкость паяния;

3 и > циклов перепаек без

растрескивания, отслаивания, вздутия

Page 37: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Аддитивный МППП Преимущества по сравнению с субтрактивным :

однородность структуры (проводники и металлизация отверстий получаются в едином химико-гальваническом процессе);

устранение подтравливание элементов печатного монтажа;

улучшение равномерности толщины металлизированного слоя в отверстиях;

повышение плотности печатного монтажа (ширина проводников составляет до 0,1 мм);

упрощение технологического процесса из-за устранения ряда операций (нанесения защитного покрытия, травления);

экономия меди, химикатов для травления и затрат на нейтрализацию сточных вод;

уменьшение длительности производственного цикла;

возможность полного исправления дефектных плат после стравливания меди и повторной металлизации.

Page 38: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Аддитивный МППП Ограничения:

низкой производительностью процесса хим. мет.

интенсивное воздействие электролитов на диэлектрик

трудностью получения мет. покрытий с хорошей адгезией.

=> Субтрактивная технология доминирует (особенно с переходом на фольгированные диэлектрики с фольгой толщиной 5 и 18 мкм).

Для устранения недостатков хим. метода - комбинированные способы. На поверхности нефольгированного диэлектрика - химически получают связанный с подложкой слой меди толщиной до 5 мкм, который при последующем селективном гальваническом наращивании служит рисунком печатных проводников.

(Повышается скорость технологического процесса)

Недостаток – неравномерная толщина покрытия в отверстиях из-за

неравномерного распределения плотности тока гальванических ванн

возникновение переходной зоны между химически восстановленной и гальванически осажденной медью.

Page 39: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

3. ПЕРСПЕКТИВНОЕ РАЗВИТИЕ

АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Page 40: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Перспективное развитие аддитивной

технологии

1. Повышение стойкости и диэлектрических характеристик пленочного фоторезиста.

сохранение фоторезиста на платах

нанесение паяльных масок на всю поверхность.

нет рельефа, т.к. слой фоторезиста и проводящий рисунок - на одном уровне.

Page 41: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Перспективное развитие аддитивной

технологии

2. Использование селективного восстановления меди из ее солей, находящихся в составе пленки из фотоактиватора, действием ультрафиолетового света через фотошаблон.

Частицы меди катализируют процесс толстослойного хим меднения.

Метод - фотоаддитивный. Фотоактиваторы - соединений, которые наносятся на сверленую заготовку ПП из материала типа СТЭК.

Page 42: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Перспективное развитие аддитивной

технологии

3. Избирательная обработка

термочувствительного слоя лазерным

излучением для получения на заготовке кат.

активных центров для последующего хим. Cu.

Стадии процесса:

подготовка поверхности диэлектрической подложки;

нанесение на нее термочувствительного слоя соли

меди;

избирательный нагрев слоя (обработки лазером по

рисунку проводников);

химическое осаждение меди на обработанные

участки.

Page 43: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Перспективное развитие аддитивной

технологии

Использовании лазерного метода–

фотошаблон не нужен (вносит некоторые погрешности при формировании рисунка, уменьшая плотность монтажа).

Фокусирование луча лазера - до диаметра фокального пятна в пределах 40 мкм (повышается плотность монтажа).

В качестве источника излучения применяется СО2-лазер ЛГ-225Б с мощностью непрерывного излучения 25 Вт и длиной волны 10,6 мкм.

Page 44: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

4. МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Г И

ГЖ ПП

Page 45: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Методы изготовления Г и ГЖ ПП Характеристики материала для гибких печатных плат:

размерная стабильность,

теплоустойчивость (выдержывать пайку без разрушений и снижения гибкости),

устойчивость к разрыву,

приемлемые электрические свойства,

гибкость при экстремальных температурах,

низкое водопоглощение (расслоение, отслоение при нагреве),

химическая стойкость (при производстве и при использовании),

негорючесть,

общие требования (стабильность характеристик, множественность источников поставки, стоимость, количество необходимого материала в изделии…).

Основные элементы конструкции гибких печатных плат:

базовый материал, адгезив, металлическая фольга или

базовый материал и металлическая фольга.

Page 46: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Методы изготовления Г и ГЖ ПП Гибкие базовые материалы: лавсан и полиимид.

Полиимидные пленки - доминирующий материал для П ГПП.

Формул полиимида с ТМ Kapton, Apical, Novax, Espanex, Upilex.

Преимущества: отличная гибкость при всех температурах,

хорошие электрические свойства,

отличная химстойкость (кроме горячей конц. щелочи),

очень хорошая устойчивость к разрыву (но плохое распространение разрыва),

определенные типы полиимидов имеют дополнительные преимущества (коэффициент расширения согласованный с Cu, уменьшенное напряжение в ламинатах...)

полиимид можно химически травить,

рабочая температура от –200оС до + 300оС.

Недостатки: высокое водопоглощение (до 3% по весу),

относительно высокая стоимость,

высокотемпературные свойства (напр. 500оС для Upilex S ) ограничивают адгезивы.

Page 47: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Методы изготовления Г и ГЖ ПП

Лавсановые пленки (полиэтилентерефталат, PET).

ТМ: - Mylon, Melinex, Luminor, Celanar.

Положительные стороны:

Низкотемпературный термопласт (легко формуется).

Очень низкая стоимость.

Хорошая устойчивость к разрыву и распространению разрыва.

Очень хорошая гибкость.

Хорошая химстойкость.

Низкое влагопоглощение.

Хороший баланс электрических характеристик.

Рабочий диаппазон температур от -60оС до +105оС.

Отрицательные стороны:

ограниченность к пайке (имеет низкую точку плавления),

нельзя использовать при очень низких температурах (становится хрупким),

недостаточная размерная стабильность (применяют термостабилизацию).

Page 48: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Методы изготовления Г и ГЖ ПП

Адгезивы

используются для

соединения медной фольги с базовой пленкой,

создания защитных слоев О и ДГПП при частично полимеризованном виде,

объединения слоев многослойных и гибко-жестких конструкций.

Роль адгезива - определяющая и критическая для свойств конечного продукта. !!!!

Виды адгезивов:

Акриловый адгезив - популярен, применяют для полиимида (травится в щелочи, большой коэффициент расширения).

Эпоксид и модифицированный эпоксид в качестве адгезива хрупок.

Полиимидный адгезив требует очень высокой температуры обработки.

Page 49: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Методы изготовления Г и ГЖ ПП Гибкие ламинаты используют фольгу

катанную

ненагартованную.

Металлизация Г пленок напылением

химическим

вакуумным осаждением.

Фольга из специальных медных сплавов имеет большее сопротивление

большую прочность

обеспечивает большую устойчивость к перегибам (сравнимая с катаной фольгой)

более устойчивая в производстве ламината - меньше дефектов.

Page 50: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Методы изготовления Г и ГЖ ПП Защитные слои - аналог паяльной маски

увеличивают устойчивость к перегибам.

Защитные покрытия (жидкие; отверждение - УФ или тепло)

акрилаты,

полиуретаны,

акрилэпоксиды.

Фоточувствительные защитные слои - пленки и жидкие для сеткографии.

Соединительные пленки - пленки с адгезивом, защищенные снимаемой пленкой.

Применяются для многослойных гибких печатных плат и гибко-жестких плат.

Page 51: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Методы изготовления Г и ГЖ ПП

При конструирования ГПП необходимо:

избегать расположения сквозных металлизированных

отверстий на изгибающихся поверхностях,

не трассировать проводники под углом 90о к

направлению изгиба,

не трассировать проводники на одиночных слоях в

области изгибов,

дугу изгиба не делать малой: для увеличения срока

службы динамических гибких печатных плат,

проектировать с расположением медных слоев в

нейтральной части гибких печатных плат,

обеспечивать максимально допустимый радиус

перегибов.

Page 52: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Методы изготовления Г и ГЖ ПП Производство гибко-жестких плат.

Наиболее сложные соединительные структуры современной электронной аппаратуры.

ГЖ ППП очень сложны в производстве. Используют большой набор разнородных материалов разной

природы и размерной стабильности, а также разной степени надежности металлизации.

Требуются элементы обоих технологий - Ж и Г ПП.

ЖПП спрессовываются с ГПП, соответствующие сквозные межслойные соединения.

Простейшая Г-Ж ПП 1-Ж и 1-Г слой .

Сложные ГЖПП – 10-20 и > Г соединительных наборов между Ж внешними слоями.

Одно- и двухслойные ГПП составляют гибкие соединительные наборы.

Page 53: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Методы изготовления Г и ГЖ ПП

Маршрутная схема изготовления гибко-жестких печатных плат: Нарезка Г и Ж ламинатов в размер групповых заготовок и маркировка

Создание базовых отверстий в заготовках.

Создание на Г слоях рисунка проводников (фотохимия и травление), в некоторых соединительных областях - межслойные металлизированные переходы,

Припрессовывание защитных слоев на травленный рисунок,

Жесткие ламинаты предварительно фрезеруются для обеспечения удаления ненужных частей после изготовления,

Нарезка соединительных прокладок, удаление определенных областей для предохранения Г областей от склеивания между собой и с Ж частями,

Спрессовывание защищенных схемных слоев и жестких внешних слоев с помощью вырезанных гибких соединительных листов ,

Гибко-жесткая панель сверлится,

Очистка отверстий (плазменное травления),

Химическая и электрохимическая металлизация ,

Формирование негативного изображения на наружных слоях,

Электрохимическая металлизация окон в рисунке - медь, затем олово-свинец.

Удаление фоторезиста и травление меди .

Снятие олово-свинца.

Нанесение паяльной маски на жесткие части.

Горячее лужение.

Выфрезеровывание гибко-жестких плат из заготовки. Лишние жесткие части механически удаляются.

Page 54: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Методы изготовления Г и ГЖ ПП Проблемы гибко-жестких плат:

Выдерживание требований термоциклов и термоударов (много адгезивов с высоким коэффициентом теплового расширения).

Первое решение проблемы применение безадгезивных материалов.

Второе решение проблемы применение новых или улучшенных конструкций (например, усиление металлизации сквозных отверстий).

Контроль и испытание гибких печатных плат (2 уровня): I - исходные материалами, используемыми в П ГПП

I I - конечный продукт.

Испытание исходных материалов: физические свойства,

химические свойства,

электрические свойства,

влияние на ОС.

Page 55: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Методы изготовления Г и ГЖ ПП

Испытания физических свойств:

гибкость при низкой температуре,

размерная стабильность,

содержание летучих веществ,

прочность на разрыв и удлинение,

усилие инициирования разрыва,

усилие распространения разрыва,

усилие отслоения (в состоянии постави, после ванны с

припоем, после термоциклов).

Испытание химических свойств:

химическая устойчивость (концентрированные кислоты,

основания, растворители),

горючесть (UL94V-0),

Page 56: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Методы изготовления Г и ГЖ ПП

Испытание электрических свойств: диэлектрическая постоянная,

фактор рассеивания,

диэлектрическая прочность,

поверхностное сопротивление,

объемное сопротивление,

Испытание влияния на окружающую

среду: влагопоглощение,

сопротивление изоляции во влаге,

сопротивления образования грибков.

Page 57: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

Методы изготовления Г и ГЖ ПП

Спецификации и стандарты:

ГОСТ 23751 – 86 . Печатные платы. Основные параметры конструкции.

ГОСТ 23751 – 79*. Печатные платы. Требования и методы конструирования.

IPC-FC-231C Flexible Bare Dielectric for Use in Flexible Printed Wiring.

IPC-FC-232C Adhesive Coated Films for Use as Cover Sheets Flex Circuits.

IPC-FC-241C Flexible Metal-clad Dielectrics for Use in Fabrication of Flexible Printed Wiring.

IPC-RF-245A Performance Specification for Rigid-flex Printed Boards.

IPC-D-249 Design Standart for Flexible Single- and Double-sided Printed Boards.

IPC- FC-250A Performance Specification for Single- and Double- sided Flexible Printed Wiring.

Page 58: МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ПП¢ППП/2... · 2018-04-02 · Комбинированный метод ППП Направление современных процессов

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ…