Комбинированные методы изготовления печатных плат

Комбинированный негативный метод

В негативном методе сначала вытравливаются проводники, и затем металлизируются отверстия. Метод возник, когда в производстве еще отсутствовали сверлильные станки с программным управлением, и платы были вынуждены сверлить вручную по рисунку схемы (по контактным площадкам). Поскольку после травления рисунка нужно было не только сверлить отверстия, но и их металлизировать, принимались меры для создания проводящею подслоя в отверстиях, но не на поверхности платы. Для этого перед сверлением плату покрывают защитной «лаковой рубашкой», сверлят через нее отверстия и химически металлизируют всю заготовку. Лаковую рубашку наносят так, чтобы она легко отслаивалась, и после ее удаления химически осажденный металл остается только в отверстиях. Поскольку рисунок схемы уже вытравлен, металлизированные отверстия, подлежащие электрохимической металлизации, не имеют электрического соединения с катодом гальванической ванны. Его создают или проводом, нанизывая на него все отверстия платы, или мягкими проводящими подушками, поддуваемыми воздухом или наполняемыми водой для надежного электрического контактирования по всей поверхности заготовки. Естественно, что подушки могут располагаться только с одной стороны платы, оставляя другую открытой для электролита металлизации. Чтобы обеспечить равномерность металлизации отверстий, в процессе осаждения заготовки меняют сторонами.

Недостатки метода:

при металлизации отверстий открытые участки диэлектрического основания насыщаются химическими растворами и получают за счет этого повышенную проводимость. Надежность изоляции, реализуемая этим методом — низкая;

для гальванической металлизации отверстий возникают большие затруднения для организации электрического контакта стенок отверстий с катодом гальванической ванны. Это обуславливает наличие заметного количества непрокрытых или плохо прокрытых отверстий;

при отделении лаковой рубашки возможно частичное разрушение проводящего подслоя в отверстиях. Условия для электрохимической металлизации нарушаются. В связи с этим негативный метод уступил в распространении позитивному.

Комбинированный позитивный метод

Как уже отмечалось, единственным преимуществом негативного метода на ранних стадиях развития производства печатных плат с металлизированными отверстиями являлась возможность сверления отверстий по сформированному рисунку печатной платы, когда контактные площадки можно было использовать как мишень для ручного сверления отверстия. С появлением высокопроизводительных сверлильных станков с ЧПУ это единственное преимущество негативных методов исчезло.

В позитивном методе травление рисунка происходит после металлизации отверстий, а для соединения металлизируемых отверстий с катодом используется еще не вытравленная фольга, изначально присутствующая на поверхности заготовки.

Схема комбинированного позитивного метода изготовления двусторонних печатных плат с металлизированными отверстиями:

нарезка технологических заготовок;

очистка поверхности фольги (дезоксидация);

сверление отверстий, подлежащих металлизации, на станках с ЧПУ;

активация поверхностей под химическую металлизацию;

тонкая химическая металлизация (до 1 мкм);

предварительное тонкая гальваническая металлизация (до 6 мкм) — «гальваническая затяжка»;

нанесение и экспонирование фоторезиста через фотошаблон — позитив;

основная гальваническая металлизация (до 25 мкм внутри отверстий);

нанесение металлорезиста;

удаление экспонированного фоторезиста;

травление обнаженных участков фольги;

удаление металлорезиста;

нанесение контактных покрытий на концевые печатные ламели;

тщательная отмывка платы, сушка;

нанесение паяльной маски;

нанесение финишных покрытий под пайку;

нанесение маркировочных знаков;

обрезка платы по контуру;

электрическое тестирование;

приемка платы — сертификация.

Преимущества:

возможность воспроизведения всех типов печатных элементов с высокой степенью разрешения;

защищенность фольгой изоляции от технологических растворов — хорошая надежность изоляции;

хорошая прочность сцепления (адгезия) металлических элементов платы с диэлектрическим основанием.

Недостатки:

относительно большая глубина травления (фольга + металлизация затяжки) создает боковой подтрав, ограничивающий разрешающую способность процесса;

травление рисунка по металлорезисту ограничивает свободу выбора травящих растворов;

после травления рисунка схемы, металлорезист или осветляют для улучшения паяемости, или удаляют и, после нанесения паяльной маски, осаждают финишные покрытия под пайку. Оба варианта требуют дополнительных капитальных затрат и прямых расходов.

Тентинг-метод

Процесс изготовления плат комбинированным позитивным методом становится короче и дешевле, если для защиты рисунка от травления использовать не металлорезист, а прочный, сухой пленочный фоторезист. Главная проблема тентинг-процесса — надежно закрыть отверстия от доступа травящих растворов. Не все пленочные фоторезисты способны к этому. Но, когда они появились, тентинг-метод начал успешно применяться для изготовлении плат невысокой сложности.

Название процесса произошло именно потому, что пленка фоторезиста накрывает отверстия, как бы зонтиком или крышей, отсюда английское происхождение термина «tenting».

Преимущества тентинг-метода:

меньшие капитальные затраты на оснащение производства относительно классических комбинированных методов;

относительно меньшие прямые расходы за счет отсутствия необходимости осаждения и удаления металлорезиста.

Недостатки:

меньшая разрешающая способность метода за счет необходимости более глубокого травления рисунка: фольга + гальванически осажденная медь;

меньшая трассировочная способность за счет увеличенного размера контактных площадок под отверстия с целью надежного перекрытия отверстий фоторезистом.