Комбинированные методы изготовления печатных плат

К комбинированным методам изготовления печатных плат относят:

• негативный;
• позитивный;
• тентинг-метод;

Негативный метод изготовления печатных плат

В негативном методе сначала вытравливаются проводники, и затем металлизируются отверстия.

Негативный комбинированный метод изготовления печатных плат возник, когда в производстве еще отсутствовали сверлильные станки с программным управлением. Платы были вынуждены сверлить вручную по проводящему топологическому рисунку (контактным площадкам).

После травления рисунка нужно не только сверлить отверстия, но и их металлизировать. Для этого необходимо принимать меры по созданию проводящею подслоя в отверстиях.

Поэтому перед сверлением плату:

во-первых, покрывают защитной «лаковой рубашкой»;

во-вторых, сверлят через нее отверстия;

в-третьих, химически металлизируют всю заготовку.

Лаковую рубашку наносят так, чтобы она легко отслаивалась. После ее удаления химически осажденный металл остается только в отверстиях.

Недостатки негативного метода:

• При металлизации отверстий открытые участки диэлектрического основания насыщаются химическими растворами, что в свою очередь, повышает их 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.

Позитивный метод изготовления печатных плат

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

Схема позитивного метода изготовления двусторонних печатных плат с металлизированными отверстиями:

1. нарезка технологических заготовок;
2. очистка поверхности фольги (дезоксидация);
3. сверление отверстий, подлежащих металлизации, на станках с ЧПУ;
4. активация поверхностей под химическую металлизацию;
5. тонкая химическая металлизация (до 1 мкм);
6. предварительное тонкая гальваническая металлизация (до 6 мкм) — «гальваническая затяжка»;
7. нанесение и экспонирование фоторезиста через фотошаблон – позитив;
8. основная гальваническая металлизация (до 25 мкм внутри отверстий);
9. нанесение металлорезиста;
10. удаление экспонированного фоторезиста;
11. травление обнаженных участков фольги;
12. удаление металлорезиста;
13. нанесение контактных покрытий на концевые печатные ламели;
14. тщательная отмывка платы, сушка;
15. нанесение паяльной маски;
16. финишное покрытие под пайку;
17. маркировка;
18. обрезка платы по контуру;
19. электрическое тестирование;
20. приемка платы — сертификация.

Преимущества позитивного метода:

• 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 позитивного метода:

• относительно большая глубина травления (фольга + металлизация затяжки) создает боковое подтравливание, что существенно ограничивает 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:

• меньшие капитальные затраты на оснащение производства по сравнению классических комбинированных методов;
• меньшие прямые расходы ввиду отсутствия необходимости осаждения и удаления металлорезиста.

Недостатки:

• меньшая разрешающая способность, обусловленная необходимостью более глубокого травления рисунка: фольга + гальванически осажденная медь;
• меньшая трассировочная способность по причине увеличенного размера контактных площадок под отверстия с целью надежного перекрытия отверстий фоторезистом.