Файл: Учебник по Технологии.pdf

Технология изготовления МПП базируется в основном на тех же процессах получения рисунка печатных проводников и создания электрических межслойных соединений, которые используются в технологии производства обычных ПП. Однако требования к геометрическим допускам и электрическим параметрам МПП часто бывают на порядок выше.

Преимущества МПП заключаются в том, что увеличивается плотность печатного монтажа и уменьшаются размеры платы, повышается надежность и снижается стоимость изделий.

3.7.2.Производство многослойных печатных плат

смежслойными соединениями, выполненными механическими деталями

С целью увеличения надежности межслойного соединения в ряде случаев для осуществления электрической связи применяют механические детали в виде штифтов, штырей, пистонов, заклепок и других элементов.

Штифты вставляют в монтажные отверстия и с помощью сварочного аппарата для точечной сварки разогревают до необходимой температуры, в результате чего происходят оплавление припоя (нанесенного на поверхность) и электрическое соединение штифтов с печатными проводниками различных слоев многослойной структуры. Штифты могут быть выполнены из легкоплавкого металла. В этом случае межслойные соединения образуются за счет расплавления штифтов.

Иногда проводят предварительное лужение контактных площадок в каждом слое многослойной структуры, после чего в отверстия МПП устанавливают штыри, пистоны или заклепки, которые затем разогревают. За счет облуживания контактных площадок площадь электрических межслойных соединений увеличивается.

3.7.3. Метод металлизации сквозных отверстий

Этот метод заключается в том, что склеивание (прессование) всех слоев платы осуществляется одновременно с помощью стеклоткани, пропитанной лаком (смолой). Рисунок схемы внутренних слоев МПП выполняется на заготовках фольгированного диэлек-

201

трика фотохимическим методом. Рисунок наружных слоев выполняется комбинированным позитивным способом.

Межслойные соединения выполняются в виде металлизованных отверстий, обеспечивающих соединение внутренних слоев через торцы контактных площадок, образующихся в отверстиях при сверлении. С целью повышения надежности выполняют операцию подтравливания диэлектрика для увеличения площади контакта на внутренних слоях.

В настоящее время сборку МПП производят в режиме «холодного» и «горячего» прессования. При первом пресс-форма с МПП помещается между холодными плитами пресса, в котором и происходит ее последующий нагрев до необходимой температуры, при втором – плиты пресса предварительно нагревают до 160–180 ° С.

При производстве МПП наряду с односторонними можно применять и двусторонний фольгированный диэлектрик. Межслойные соединения во внутренних слоях осуществляют через торцы контактных площадок, образующихся при сверлении отверстий. При этом контактирующая поверхность составляет около 10 % от металлизируемой поверхности отверстия. Применение специального фольгированного диэлектрика, травящегося в смеси серной и плавиковой кислот, позволяет увеличить контактирующую поверхность. Данный раствор почти не взаимодействует с фольгой.

При изготовлении МПП из нетравящегося диэлектрика для повышения надежности межслойных соединений иногда производят гальваническое осаждение меди на торцы контактных площадок МПП. При этом все проводники печатных слоев соединяют технологическими проводниками для образования замкнутых контуров. Для качественной металлизации необходимо, чтобы диаметр отверстий был не менее 1/2 толщины платы. Этом метод является более технологичным по сравнению с подтравливанием диэлектрика, так как не происходит загрязнения агрессивными химическими растворами. Применяют три варианта:

1)на травящемся диэлектрике с получением рисунка наружных слоев способом сеткографии;

2)то же с фотоспособом;

3)с применением гальванического наращивания торцов контактных площадок в отверстиях.

Рассмотрим схему изготовления МПП методом металлизации сквозных отверстий (рис. 40).

202

Рис. 40. Метод металлизации сквозных отверстий:

а– б – изготовление заготовок фольгированного материала и стеклоткани; в– г – получение рисунка схемы внутренних слоев и прессование;

д– з – получение рисунка наружных слоев, сверление отверстий и подтравливание;

и– к – металлизация отверстий и травление меди с пробельных мест

Рассмотрим более подробно все операции изготовления МПП методом металлизации сквозных отверстий (рис. 41).

Входной контроль материалов

Входной контроль заключается в проверке исходного материала на соответствие специально оговоренным условиям, необходимым для производства данного продукта. Такими условиями могут быть различные документы: ГОСТы, ТУ или требования, специально разработанные на предприятии для данного вида продукции. Ниже приведены основные критерии контроля качества:

∙постоянство геометрических размеров листов (толщина листа, толщина медного покрытия, длина и ширина листов);

∙качество основы и смолы. Смола должна быть равномерно и полностью полимеризована, основа не должна иметь неоднородностей, разрывов. Если проверяется стеклотекстолит, то стеклоткань должна иметь одинаковые, равномерно переплетенные нити;

∙качество сцепления основы с медным покрытием;

∙наличие в исходном материале инородных частиц;

∙контроль качества межслойного материала. Если это препрег, то проверяются тканая основа и способность смолы к полимеризации.

203

Рис. 41. Этапы ТП изготовления МПП методом металлизации сквозных отверстий

204

Резка заготовки

Обычно на предприятия листы исходного материала поставляются неразрезанными. Число типоразмеров таких листов ограничено. Поэтому размер будущей печатной платы должен определяться исходя из следующих соображений:

∙минимум отходов исходного листа при резке;

∙возможности режущего оборудования;

∙возможности всего производственного оборудования.

Идентификации

Физические свойства стеклотекстолитовых заготовок по различным направлениям различны. Это связано со свойствами тканой основы. Несоблюдение одинаковой ориентировки заготовок может привести к плохому прилеганию слоев, к короблению платы при сборке, а также к невозможности корректировки коробления в последующем. Для правильной ориентировки заготовок они маркируются. Маркировка состоит из стрелки, указывающей «сильную нить» или машинные направления плетения (основная нить).

Пробивка базовых отверстий

В процессе обработки заготовок и особенно при сборке из них платы необходимо их точное и однозначное крепление в обрабатывающих машинах. Для этого в заготовках пробиваются базовые отверстия. Их количество и расположение на заготовке может быть различным, однако они должны удовлетворять главному требованию – обеспечивать однозначную установку заготовок. Отверстия могут иметь различную форму. Обычно отверстия делают либо круглыми, либо в виде пазов.

Очистка и сушка заготовок

Перед дальнейшим использованием заготовки должны быть очищены и высушены. Заготовки очищаются от окислов, загрязнений, связанных с транспортировкой и хранением, отпечатков пальцев и загрязнений от других источников. Очистка проводится химическими и механическими методами.

Механическим методом очистки является очистка пемзой. Недостаток этого метода – большое количество пемзы, остающейся на заготовке после обработки.

Сушка необходима для удаления остатков влаги после промывки и высушивания заготовок до необходимого уровня влажности.

205

Сверление

Процесс сверления является довольно сложным с точки зрения настройки и использования сверлильного оборудования. Это связано с тем, что в заготовке требуется просверлить большое количество отверстий (обычное количество – несколько сотен) с заданной точностью за минимальное время.

В настоящее время на производстве применяются многошпиндельные станки с ЧПУ. Число шпинделей может быть различным. Наиболее распространены 4-шпиндельные станки. Существуют также 12-шпиндельные.

Перечислим основные характеристики станков и плат, влияющие на качество сверления:

∙точность перемещения шпинделей в рабочей зоне;

∙частота вращения шпинделей;

∙размер рабочей зоны (определяется размером платы);

∙оптимальность перемещений, производимых шпинделями.

Производительность сверлильных станков составляет 400–500 отверстий/мин при скорости перемещения по плате более 1300 мм/мин и частоте вращения шпинделей около 80 000 об./мин.

При сверлении стальными сверлами удается сверлить отверстия диаметром 0,4–0,5 мм. Уменьшение диаметра затруднено ограниченной прочностью сверл.

Управление станками посредством микропроцессорной техники позволяет сделать процесс сверления чрезвычайно гибким.

Активация поверхности

Активация поверхности платы проводится с целью улучшения сцепных свойств поверхности по отношению к последующему.

Химическое меднение

Химическое меднение заготовки имеет целью создать тонкий токопроводящий слой меди в отверстиях. Это позволяет затем путем электролитического меднения отверстий создать в них качественный слой меди необходимой толщины.

Химическое меднение осуществляется путем помещения заготовки в электролизную ванну между анодом и катодом, причем анод изготовляется из меди. Поток ионов меди на пути от анода к катоду встречает препятствие в виде заготовки и оседает на ней.

206