Как изготавливают печатные платы

Как делают печатные платы

Для тех, кто хотя бы раз делал печатные платы в домашних условиях, процесс их изготовления не является секретом. Теперь пришло время посмотреть, как выглядит процесс создания печатной платы при огромных масштабах производства. Познакомимся с этим процессом на примере одного из заводов JLCPCB – крупнейшего производителя прототипных печатных плат в Китае. Компания способна выполнять порядка 10,000 заказов в день, что эквивалентно более 400,000 квадратных метров плат в месяц. Но при этом на https://jlcpcb.com всегда остается в силе специальное предложение – $2 за 10 печатных плат размером 100×100 мм.

Ниже описан процесс изготовления двусторонних печатных плат – самых популярных среди радиолюбителей. Процесс производства печатных плат с бóльшим числом слоев отличается последовательностью и количеством этапов. Некоторые из них выполняются несколько раз, и, кроме того, в специальных прессах происходит «склеивание» дополнительных слоев меди и изолирующих прокладок.

Несмотря на высокий уровень автоматизации, производство печатных плат пока не может обходиться без людей.

1. Обзор файлов проекта

После проектирования печатной платы в нашей программе, ключевым шагом является создание файлов, обычно называемых «Gerber». Это набор форматов, описывающих наш проект в форме, понятной станкам, и значительно облегчающий работу людей, занимающихся подготовкой производства. Они позволяют также сравнить проект с установленными для него ограничениями и сразу обнаружить потенциальные проблемы. Хотя проверка в основном выполняется автоматически, чаще всего у нас есть инженер, который обратит наше внимание, когда, например, дорожки расположены слишком близко друг к другу, пояски контактных площадок слишком малы или слой шелкографии находит на контактные площадки. В случае незначительных проблем инженер может сам предложить способ их исправления, запросив одобрения заказчика. Если проблемы более серьезны, проект будет отклонен, и исправлять файлы заказчику придется самостоятельно.

Проверка печатной платы.

2. Подготовка фольгированного стеклотекстолита

Почти у каждой фабрики, изготавливающей печатные платы, есть собственный склад, на котором штабелями хранятся запасы фольгированного стеклотекстолита с различными размерами и параметрами. Например, фольгированный стеклотекстолит может различаться толщиной меди, толщиной изолятора и даже материалами, из которых сделаны его слои. Нередко листы бывают неровными и имеют зазубренные края, поэтому одним из первых шагов является их разрезание и очистка. Края шлифуются и укрепляются, после чего листы отправляются в следующую часть фабрики.

Листы фольгированного стеклотекстолита готовы к предварительной обработке.

3. Сверление

Далее заготовки поступают на специальные сверлильные станки с ЧПУ. Небольшие монтажные отверстия, отверстия для будущих стоек, а также специальные отверстия для облегчения позиционирования элементов сверлятся на более поздних этапах производства. Каждый станок имеет набор сверл различных диаметров, которые он меняет автоматически, в зависимости от требований, указанных в файлах проекта. После сверления листы очищаются от остатков материала, а медная поверхность аккуратно шлифуется, чтобы удалить заусенцы и царапины.

Сверлильный станок с ЧПУ.

Кассеты со сменными сверлами.

4. Металлизация

На этом этапе образуется тонкое медное покрытие платы, в том числе в металлизированных отверстиях. На фабрике JLCPCB это выполняется путем погружения заготовки с просверленными отверстиями в специальную химическую ванну. Благодаря металлизации отверстий можно создать переходы, соединяющие медные слои в соответствии с разработанной схемой. После извлечения листа из ванны его тщательно промывают и сушат.

Химическая ванна для предварительной металлизации отверстий.

5. Нанесение фоторезиста

На этом этапе на медные слои панели наносится специальный фоточувствительный слой. Этот слой в форме пленки наклеивается на заготовку, после чего с ней совмещаются специальные маски, представляющие собой прозрачные пластины с напечатанными дорожками нашего проекта. Созданный таким образом «сэндвич» помещается под ультрафиолетовую лампу, свет которой отверждает часть светочувствительной пленки, незащищенную маской. После этого панель тщательно очищают от неотвержденного светочувствительного слоя, а затем сушат и нагревают в печи. Упрочненный в результате этой операции слой становится механически более стойким.

Рулон со светоотверждаемой пленкой.

Ультрафиолетовая маска с рисунком дорожек.

6. Лужение

Далее панель подвергают лужению оловянным сплавом, которым покрывается незащищенная упрочненным слоем часть меди. Обычно это делается погружением заготовки в специальный ковш с расплавом SnPb. При извлечении из ковша потоки воздуха, подаваемого через специальные форсунки, сдувают избыток олова с поверхности листа. Затем пластина погружается в другую химическую ванну, предназначенную для растворения и удаления светочувствительного покрытия. Процесс повторяется несколько раз до тех пор, пока медь не будет полностью открыта.

Печатная плата на этапе металлизации вскрытых областей меди.

Печатная плата с металлизированными областями меди.

7. Удаление меди

Следующий химический процесс имеет решающее значение, поскольку он формирует дорожки и контактные площадки печатных плат. Медь, незащищенная на предыдущих этапах, удаляется с заготовки с помощью травильного средства, аналогичного B327 (персульфату натрия), которое наносится специальными насадками. После удаления меди производится удаление предыдущего оловянного покрытия – в специальной химической ванне дорожки и контактные площадки очищаются до чистой меди.

После травления на печатной плате еще остается олово.

Перемещение плат после травления.

8. Контроль качества и исправление ошибок

Листы заготовок проверяются современной системой технического зрения в присутствии сотрудника, вооруженного различными резаками и скребками. При обнаружении различий между внешним видом платы и файлом проекта сотрудник, курирующий процесс, принимает решение – является ли дефект серьезным, и плату следует забраковать (например, в случае перетравливания), или ее можно исправить вручную. Ремонт обычно производится под мощными микроскопами, поэтому результат часто бывает удовлетворительным.

Система компьютерного зрения проверяет соответствие печатной платы файлам проекта.

Мелкие ошибки исправляются вручную.

9. Паяльная маска

Нанесение паяльной маски может выполняться двумя способами. Первый похож на технологию трафаретной печати, когда на плату, защищенную специальным шаблоном (например, закрывающим контактные площадки), наносится полимерная краска. Второй способ более сложен, но более точен. Для него требуется слой паяльной маски, обладающий светоотверждаемыми свойствами. Снова используются маски на прозрачных пленках, отверждаемые УФ-лампами, и снова неотвержденная маска удаляется в химической ванне. После этого начинается процесс нагревания и охлаждения, целью которого является отверждение паяльной маски, благодаря чему она лучше защищает медь снизу и приобретает лучшую электрическую прочность.

Специальные машины переворачивают печатные платы.

Паяльные маски могут иметь разные цвета.

10. Слой шелкографии

Для этого этапа также предусмотрены два варианта. Первый рассчитан на выпуск крупных партий, когда первостепенное значение имеет скорость выполнения процесса. Специальный шаблон вырезается лазером и используется для нанесения краски примерно таким же способом, каким выполняется трафаретная печать. Если серия небольшая, и изготовление шаблона становится убыточным, выбирается второй вариант, когда специальный «принтер» напрямую печатает шелкографические надписи на заготовке платы.

Шаблон, используемый для нанесения шелкографии.

Вид печатной платы с нанесенной шелкографией.

11. Нанесение защитного покрытия

Поскольку медь очень быстро окисляется при контакте с воздухом, она защищается металлическим покрытием. В более дорогих вариантах используется техническое золото, которое имеет отличную проводимость и хорошо паяется, тогда как несколько более дешевый вариант – это обычное покрытие сплавом SnPb, с которым, скорее всего, встречался каждый из нас. Благодаря этому контактные площадки приобретают серебряный блеск.

Печатные платы, медь которых защищена от окисления.

12. Обрезка и фрезеровка

До настоящего момента все процессы выполнялись над большими панелями из фольгированного стеклотекстолита. Один такой лист может содержать множество печатных плат, и нередко из разных проектов. Такие листы обрабатываются фрезерными станками с ЧПУ, которые вырезают большие и нестандартные отверстия и разделяют листы на отдельные платы, или слегка надрезают панели, делая V-образные канавки, благодаря которым платы можно будет легко разделить позже.

Фрезерная головка станка с ЧПУ.

Групповые заготовки, разрезанные на отдельные платы.

13. Тестирование

Платы устанавливаются на специальные штативы, на которых простые роботы быстро проверяют качество электрических соединений и их соответствие проекту. В самом конце они снова поступают в отдел контроля качества, проверяются с помощью компьютерного зрения, проходят через вакуумный упаковщик и доставляются в отдел отправки.

Автоматический тестер электрических соединений.

Проверка и подсчет изготовленных печатных плат.

Стопка печатных плат, готовых к отправке.

Вы можете заказать вакуумную упаковку в термоусадочную пленку.

Процесс производства печатных плат на фабрике JLCPCB показан ниже на видео. Некоторые этапы производства являются технологическими секретами компании, но большинство основных операций представлено во всех подробностях.

Технология производства печатных плат в картинках

В данном разделе собрана информация по технологиям производства печатных плат, сгруппированным по видам печатных плат — от односторонних до гибко-жестких. Весь технологический процесс изготовления печатной платы разделен на типовые операции от нарезки материала до нанесения финишного покрытия. Каждая операция сопровождена пошаговыми иллюстрациями.

Рекомендуем посмотреть серию фильмов «Технология производства печатных плат», в которой подробно показан весь производственный процесс изготовления многослойной печатной платы в Технопарке Резонит.

Печатные платы

Warning: file(http://www.radioingener.ru/wp-content/uploads/Книга1.txt): failed to open stream: HTTP request failed! HTTP/1.1 404 Not Found in /home/host1754796/www.radioingener.ru/htdocs/www/wp-content/plugins/shortcodes-ultimate/includes/deprecated/functions.php on line 152

Warning: Invalid argument supplied for foreach() in /home/host1754796/www.radioingener.ru/htdocs/www/wp-content/plugins/shortcodes-ultimate/includes/deprecated/functions.php on line 211

Warning: array_shift() expects parameter 1 to be array, null given in /home/host1754796/www.radioingener.ru/htdocs/www/wp-content/plugins/shortcodes-ultimate/includes/deprecated/functions.php on line 215

Warning: Invalid argument supplied for foreach() in /home/host1754796/www.radioingener.ru/htdocs/www/wp-content/plugins/shortcodes-ultimate/includes/deprecated/functions.php on line 216

Современный мир невозможно представить без электроники. Основой любых сложных механизмов являются печатные платы. На них устанавливаются элементы радиоэлектроники, которые отвечают за различные функции, выполняют определённые задачи. Начинающим радиолюбителям нужно знать какие виды оснований существуют, как их можно сделать самостоятельно.

• 1 Что такое печатная плата?
• 2 Технические характеристики
• 3 Виды печатных плат
• 4 Принципы выбора готовых плат: цены и производители
• 5 Материалы для изготовления плат
• 6 Изготовление печатной платы своими руками
• 7 Типичные ошибки при конструировании плат

Что такое печатная плата?

Плата представляет собой один или несколько слоев диэлектрика, на которых нанесён токопроводящих рисунок. Проводящих рисунков может быть два или из них составлена сеть. Она является основанием для закрепления отдельных элементов радиоэлектроники, чтобы соединить их вместе. Чтобы соединять отдельные детали с токопроводящим рисунком используется припой или паяльная паста.

Технические характеристики

Чтобы иметь общее представление о возможностях, конструкции, предназначении оснований для создания электроники, необходимо знать их технические характеристики:

* тип — многослойные, однослойные, гибкие, жёсткие;

* проводящие слои — до 18 штук;

* максимальные габариты — для многослойных 610х470 мм, односторонние 1200х457 мм, гибкие 5000х340 мм;

* максимальная плотность — 3,2 мм;

* ширина токопроводящих дорожек — от 25 до 75 мкм;

* максимальная плотность наружных слоёв фольги — 400 мкм;

* максимальная плотность внутренних слоёв фольги — 105 мкм;

* допустимый диаметр для сверления — 6.35 мм.

Существует несколько видов финишных покрытий, которые выбираются зависимо от предназначения основания, требуемых характеристик. К ним относятся:

* лужение без свинца;

Контакты покрываются гальваническим золотом.

Виды печатных плат

Основания для изготовления электроники разделяются на несколько видов. Они отличаются по конструкции, характеристикам, предназначению. Разновидности плат:

1. Односторонние — конструкции представляющие собой диэлектрические пластинки, на которые с одной стороны нанесён токопроводящий рисунок. Для соединения отдельных контактов на верхнем диэлектрическом слое закрепляются металлические перемычки. Односторонние основания используются при изготовлении недорогой бытовой техники. Связано это с их малой надёжностью, недолговечностью, хрупкой конструкцией.

2. Двухсторонние — на диэлектрическим слое с двух сторон наносятся токопроводящие рисунки, что позволяет устанавливать на основание большее количество электрических элементов, расширить функционал, технические характеристики платы. Отверстия имеют металлизированные вставки. Благодаря им прочность скрепления отдельных деталей с основанием становится надёжнее. Двухсторонние

пластинки считаются наиболее популярными при изготовлении бытовой электроники, компьютеров.

3. Однослойные — элементарная конструкция, состоящая из одной пластинки, прослойки покрытой металлом.

4. Многослойные — сложные конструкции, которые используются при изготовлении сложных приборов, механизмов. Несколько слоёв, расположенных в определённой последовательности, позволяют надёжно закреплять основные компоненты. Количество слоёв выбирается зависимо от требуемых характеристик. Максимальное количество — 40. У многослойных оснований есть ряд недостатков. Это сложности во время изготовления, сложный процесс починки, дороговизна расходных материалов.

5. Гибкие — могут быть односторонними, двухсторонними, иметь несколько слоев. Изготавливаются на гибком основании. Предназначены для соединения отдельных элементов электрического оборудования. Могут заменять собой кабеля.

6. Гибко-жесткие — конструкция представляет собой шлейф, на котором в определённых местах закрепляются жесткие пластинки, с нанесёнными на них токопроводящими рисунками. Используются для соединение жестких плат между собой. Обеспечивают надёжную связку.

7. Жёсткие — плитки, выполненные из жёстких слоев, которые не дают платам деформироваться. Простой пример жёсткого основания — материнская плата, устанавливаемая в компьютерах.

8. Теплопроводные — другие названия этих пластинок ВЧ, СВЧ. Во время изготовления основания используется керамика, чтобы оно выдерживало воздействие высоких температур. Дополнительно керамика повышает жёсткость конструкции.

Зависимо от вида плат изменяются их характеристики, внешний вид, размер, возможности.

Принципы выбора готовых плат: цены и производители

Магазины радиоэлектроники предлагают покупателям широкий ассортимент печатных плат для изготовления электроники. При покупке важно учитывать некоторые факторы:

1. Размеры основания. Зависит от количества элементов, устанавливаемых на него.

2. Количество слоёв, используемых при изготовлении плитки.

3. Наличие металлических вставок на отверстиях для закрепления радиоэлементов.

4. Двухсторонний или односторонний рисунок.

5. Гибкое или жёсткое основание.

Платы нужны для всех устройств. Ниже представлены усредненная стоимость и производители на примере материнских плат для компьютера:

Нет смысла переплачивать за известный бренд, если собрать нужно простой электроприбор. Однако самая дешёвая плата быстро выйдет из строя и может привести к появлению возгорания. При выборе нужно проверять работоспособность электрических дорожек, целостность конструкции.

Материалы для изготовления плат

Существует несколько видов материалов, которые используют при изготовлении оснований для электроники:

1. Главная часть конструкции должна изготавливаться из диэлектрического материала. Это может быть стеклотекстолит, гетинакс.

2. Второй вариант изготовления плат — металлическое основание, на которое наносится диэлектрический слой. Чаще всего используется анодированный алюминий.

3. Для изготовления термоустойчивых оснований применяется фторопласт. Его дополнительно армируют стеклотканью. В состав добавляется керамика для повышения механических характеристик.

4. Чтобы сделать гибкую плитку, применяется каптон.

Материалы можно купить в любом магазине радиоэлектроники.

Изготовление печатной платы своими руками

Самостоятельно изготовить основание для электроприборов легко. Для этого нужно изучить теорию, подготовить расходные материалы, инструменты, выполнить определённый порядок действий. Для изготовления понадобятся:

1. Текстолит — должен иметь слой фольги. Может быть двухсторонним или односторонним. Изготовление фольгированного материала займёт много времени, лучше купить готовую плитку.

2. Утюг, промышленный фен с регулятором температур.

4. Ножницы по металлу.

5. Фотобумага с глянцевым покрытием.

7. Медицинский спирт.

8. Наждачная бумага мелкой фракции.

10.Сверлильный станок, бормашинка, гравер.

К дополнительным инструментам можно отнести паяльник, припой и флюс для монтажа электронных компонентов.

Этапы изготовления платы:

1. На листе текстолита отметить размеры будущей пластинки. Ножницами по металлу вырезать её.

2. Использую наждачную бумагу мелкой фракции, зашкурить стороны текстолита до появления блеска. Обработать торцы, чтобы избавиться от неровностей.

3. Намочить отрезок ткани спиртом, протереть пластинку. Работать нужно в резиновых перчатках, чтобы не пачкать жирными пальцами рабочие поверхности.

4. Заранее нарисовать на компьютере рисунок будущих токопроводящих дорожек. Просчитать соединительные узлы, места стыковки дополнительных компонентов, перемычки.

5. Получившийся рисунок проводников распечатать на фотобумагу.

6. Положить распечатку изображением вниз на текстолит. Подключить утюг к сети, подождать пока он разогреется. Медленными движениями разглаживать бумагу по твердой пластинке. Когда она начнёт желтеть, убрать утюг.

7. Отнести плату с припаянной бумагой к умывальнику. Опустить под струю воды. Зубной щёткой оттереть остатки бумаги.

8. Расположить пластинку под ярким светом чтобы она просохла.

9. Подготовка состава для травления. Понадобится хлорное железо, которое продаётся порошком в магазинах радиоэлектроники. Взять ёмкость из пластика, налить в неё три части воды, добавить одну часть хлорного железа. Тщательно перемешать раствор.

10.Сухую плату опустить в готовую смесь для травления. На скорость обработки платы влияет качество реактивов, температура состава, толщина фольгированного слоя. Для ускорения процесса жидкость можно разогреть. Однако слишком высокая температура повредит рисунок. Чтобы ускорить процесс безопасно, можно присоединить к ёмкости моторчик от телефона. Лёгкие вибрации воздействуют на травление.

11.После травления, плату нужно промыть под проточной водой. Протереть тряпочкой, смоченной в спирте.

12.Следующий процесс обработки — сверление. Для этого желательно использовать специальный станок, гравер или бормашинку. Инструмент закрепляется неподвижно с помощью тисков, чтобы можно было делать точные отверстия. По рисунку происходит сверление. После изготовления отверстий, по поверхности платы нужно пройти наждачной бумагой, удалив заусенцы.

13.Лужение основания. Плата смачивается медицинским спиртом. Его нужно нанести тряпкой лёгкими движениями без прижимов. Смочить другую тряпку в растворе для травления. Смазать стороны платы. Нагреть паяльником припой, быстрыми движениями нанести его на электрические каналы.

14.Наждачной бумагой с мелкой фракцией пройтись по сторонам плитки.

Лужение считается необязательным этапом при изготовления плат. Однако его делают из-за нескольких преимуществ:

1. Увеличивается показатель устойчивости к коррозии.

2. Толщина токопроводящего слоя увеличивается, благодаря чему снижается сопротивление, улучшается эффективность платы.

3. Проще припаивать радиодетали.

При соблюдении правил проведения работы сборка самодельной платы не покажется сложным процессом. Перед закреплением других деталей важно провести проверку токопроводящих рисунков.

Типичные ошибки при конструировании плат

При сборке самодельных оснований люди допускают различные ошибки. К наиболее часто встречаемым относятся:

1. Неправильно выбранная ширина токопроводящих дорожек. Это приводит к потере напряжения, перегреву проводников, низкой механической прочности. Чтобы не столкнуться с такими проблемами, необходимо делать максимально допустимую ширину токопроводящих дорожек.

2. Неправильное проектирование цепей питания. Приводит к снижению выходящего напряжения, большие пульсации на выходе, помехам

вместо постоянного напряжения. Решение проблемы — максимальная ширина дорожек, подающий конденсатор из керамики.

3. Проблемы заземления. Использование обычного проводника минимальной ширины. Приводит к нестабильности рабочего процесса, перегреву основания. Решение — использование отдельного слоя изоляции для разводки.

4. Небольшой зазор между медными проводниками, нанесёнными на плату. Приводит к нарушению целостности основания. Необходимо увеличить расстояние между проводниками, чтобы справиться с проблемой.

5. Большое количество соединительных отверстий на одной пластинке. Это приводит к увеличения токопроводящих дорожек, повышению сопротивления. Использовать максимум два отверстия на пластинках малого размера.

Существуют и другие проблемы. Однако они менее популярны и требуют вмешательства специалистов.

Печатные платы являются основанием электрических приборов, механизмов. На них напаиваются ключевые элементы, которые выполняют определённые функции. Собрать основание можно своими руками. Для этого нужно определиться с тем, где оно будет использоваться, нарисовать чертёж, подобрать рисунок, выполнить определённую последовательность действий.

Но печатные платы это лишь основа для изделий на нее припаиваются диоды или стабилитроны или транзисторы или другие элементы радиоэлектронных схем, о который вы можете прочесть на нашем сайте — ссылка на оглавление.

Печатные платы | Технология изготовления

1. Требования к печатным платам, материалы для их изготовления, классы точности по ГОСТ.

Печатная плата (printing circuit board, PCB) — изделие, предназначенное для размещения и электрического соединения между собой электронных компонентов и функциональных узлов. Печатная плата состоит из основания с отверстиями или без них и проводящего рисунка (тонких проводников). Дополнительно могут выполняться пазы и вырезы.

Правильный выбор материалов, технологических процессов и элементной базы при разработке современных печатных узлов во многом определяет уровень работоспособности и надежность электронного устройства. От этого же зависит и рациональность экономических затратах в производстве.

Платы делятся на односторонние, двусторонние и многослойные. Разновидностями многослойных плат являются попарно-двухслойные и платы со скрытыми отверстиями. Платы также можно разделить по другому признаку — на жесткие, гибкие и гибко-жесткие.

Все методы изготовления плат можно расположить в следующий ряд возрастания плотности печатного монтажа:

• односторонние печатные платы (ОПП);
• двусторонние печатные платы (ДПП) комбинированным позитивным методом и тентинг методом;
• многослойные печатные платы (МПП), изготовленные методом металлизации сквозных отверстий.

Основные требования к печатным платам сформулированы:

(Требования к многослойным печатным платам «PERFAG 3С».)

Выделяют следующие группы требований к печатным платам:

• Геометрические размеры элементов топологии и точности их исполнения;
• Электрические параметры;
• Механические свойства (прочность и хрупкость платы, устойчивость к скручиванию, износостойкость контактов, адгезия проводящего слоя и маски;
• Тепловые параметры (термостойкость, разогрев при эксплуатации и теплопроводность, коэффициент термического расширения (КТР));
• Коррозионная стойкость (влагостойкость, стойкость в определенных средах).

Основными элементами топологии поверхности печатной платы являются (рисунок 1):

• t — ширина проводников;
• S — зазор между элементами рисунка;
• D — диаметр контактной площадки;
• d — диаметр отверстий;
• b — гарантированный поясок.

Номинальное значение параметра для определенного класса точности по ГОСТ 23751-86

По ГОСТ 23751-86 важно, чтобы проводники во внешних слоях выдерживали 250А/мм 2 течение 3х секунд, во внутренних — 100А/мм 2 в течение 3х секунд. При токе 3А проводник шириной 1000 мкм и толщиной 35 мкм перегревается на 20 °С. при естественной конвекции.

2. Материалы для производства печатных плат.

Характеристики печатного монтажа в значительной степени определяются свойствами базовых материалов.

Для изготовления печатных плат чаще всего используют фольгированный с одной или дух сторон стеклотекстолит марки FR-4. Толщина материала основания может быть 0,5 0,8, 1,0, 1,5, 2,0 мм. Толщина фольги: 18, 35 мкм. Чем толще фольга, тем шире должны быть проводники и тем больше должен быть зазор между ними (за счет явления бокового подтрава).

Фольгированный диэлектрик должен отличаться высоким значением адгезии фольги к подложке, в т.ч. под воздействием высокой температуры. Также он должен обладать высоким объемным и поверхностным электрическим сопротивлением, высокой температурой стеклования и стабильностью геометрических размеров.

К базовым материалам относится и фоторезист — жидкий или пленочный материал, обладающий чувствительностью к ультрафиолетовому излучению. Фоторезист под воздействием света должен либо испытывать фотополимеризацию, либо фотодеструкцию (в зависимости от типа). Чаще применяется сухой пленочный фоторезист. Он состоит из трех слоев: защитной полиэтиленовой пленки, среднего слоя, чувствительного к УФ-излучению и внешней оптически прозрачной лавсановой пленки, предназначенной для защиты фоторезиста от окисления на воздухе.

3. Технологии получения проводящего рисунка печатных плат.

По способу получения проводящего рисунка классифицируют и технологии изготовления плат в целом.

Перечисленные ниже методы признаны базовыми в отечественной и зарубежной практике производства печатных плат. Во всех них используется сухой пленочный фоторезист (СПФ).

3.1 Негативный метод изготовления печатных плат.

Самый простой метод (рисунок 2), позволяющий получить проводящий рисунок, но не предполагающий изготовления металлизированных отверстий. Относится к субтрактивным (subtract — вычитать), так как формирование рисунка происходит путем вытравливания («вычитания») не входящих в рисунок участков.

Рисунок 2 — Схема негативного метода получения проводящего рисунка печатной платы.

3.2 Позитивный метод изготовления печатных плат.

Позитивный метод (рисунок 3) позволяет получать металлизированные отверстия. Для защиты их от вытравливания при общем травлении платы их защищают металлорезистом. Также относится к субтрактивным. Следует обратить внимание, что вся медь наращивается в одну операцию (химическое меднение, затем электрохимическое или, при использовании технологии прямой металлизации, сразу электрохимическое на всю толщину).

Рисунок 3 — Схема позитивного метода получения проводящего рисунка печатной платы.

3.3 Тентинг-метод изготовления печатных плат.

Тентинг-метод (tenting — устанавливать шатер) (рисунок 4) — субтрактивный метод, при котором отверстия для предохранения от стравливания закрываются «крышками» или «тентами», формируемыми из фоторезиста (а не за счет использования металлорезиста). В тентинг-методе также вся медь наращивается в одну операцию.

Рисунок 4 — Схема тентинг-метода получения проводящего рисунка печатной платы.

Главная проблема тентинг-процесса — надежно закрыть отверстия от доступа травящих растворов. Не все пленочные фоторезисты способны к этому.

При использовании тентинг-процесса необходимо обратить внимание на выполнение следующих требований:

• Для изготовления плат следует использовать фольгированные диэлектрики с толщиной медной фольги не более 18 мкм;
• Для получения рисунка схемы следует использовать пластичные сухие пленочные фоторезисты толщиной не менее 50 мкм;
• Для гальванического меднения следует использовать электролиты с высокой рассеивающей способностью (РС).

Это вызвано тем, что при стандартном комбинированном позитивном методе изготовления плат формирование проводящего рисунка производится путем травления меди, толщина которой складывается из толщины медной фольги (обычно это 35 мкм) и толщины гальванической затяжки (обычно это 5-7 мкм). В этих случаях средняя толщина стравливаемой меди составляет примерно 40 мкм. При оптимальном проведении процесса травления глубина бокового травления на всю ширину элементов проводящего рисунка при этом составляет до 40-45 мкм, что обеспечивает приемлемую точность получения проводников и зазоров.

При изготовлении плат тентинг-методом формирование проводящего рисунка производится путем травления меди, толщина которой складывается из толщины медной фольги и толщины гальванической меди, осажденной на всю необходимую толщину. Для получения в соответствии с требованиями ГОСТ 23752-79 «Платы печатные. Общие технические условия» средней толщины меди в отверстиях ДПП не менее 20 мкм, на поверхность платы осаждают слой меди толщиной примерно 25 мкм. Именно эта толщина суммируется с толщиной фольги и подвергается травлению. Чтобы обеспечить точность получения проводников и зазоров такую же, как при стандартной технологии в качестве базового материала используют диэлектрик с уменьшенной толщиной фольги (т.е. 18 мкм).

Основные преимущества тентинг-метода:

• Сокращенный техпроцесс, так как отсутствует необходимость наносить и снимать металлорезист, а следовательно — отсутствие ванны металлорезиста и снижение затрат на производство;
• Из-за отсутствия на плате покрытия из сплава олово/свинец или олово отпадает необходимость использования щелочных медно-хлоридных травильных растворов, содержащих аммонийные соединения. Наличие этих соединений в сточных водах затрудняет выделение из них тяжелых металлов, то есть ухудшает экологические показатели производства.
• Высокое качество гальванического осадка;
• Постоянная величина тока на ванну, так как из-за отсутствия рисунка площадь металлизации постоянна;
• Высокое качество поверхности под паяльную маску, так как на поверхности меди отсутствуют остатки металлорезиста.

3.4 Комбинированный полуаддитивный метод изготовления печатных плат.

Метод похож на позитивный, однако здесь процесс меднения разделен во времени (рисунок 5). Сначала выполняется тонкое меднение, затем происходит нанесение и проявление фоторезиста, затем уже идет наращивание меди на всю толщину. Это позволяет использовать заготовки с тонким слоем медной фольги. Следовательно, при получении проводящего рисунка, придется стравливать не всю толщину (фольга + гальваника), а только только тонкую фольгу. В результате не только экономятся деньги, но и продлевается ресурс травильных растворов, что упрощает работу со стоками.

Рисунок 5 — Схема комбинированного позитивного метода получения проводящего рисунка печатной платы.

Этот метод является наиболее распространенным и наиболее универсальным для всех типов печатных плат. В случае смешанного производства, т.е. при изготовлении двусторонних и многослойных печатных плат в едином технологическом потоке, всегда применяется комбинированный метод (он является составной частью общего технологического цикла обработки спрессованных пакетов МПП).

Преимущества комбинированно позитивного метода:

• Пригоден для формирования более прецизионного рисунка (более мелких зазоров), что позволяет решать сложные конструктивные задачи современных печатных плат;
• Небольшой расход анодов, так как площадь металлизации значительно меньше, чем, например, в тентинг-методе.

В сущности, различие комбинированного позитивного и тентинг-метода заключается в том, что в первом все сосредоточен на операциях металлизации, а во втором — на операции травления.

3.5 Технология изготовления печатных плат методом ПАФОС.

Метод попарного прессования плат (рисунок 6), является полностью аддитивным, т.е в нем не применяется фольгированный диэлектрик, а весь проводящий рисунок наращивается гальванически.

Рисунок 6 — Схема метода ПАФОС получения проводящего рисунка печатной платы.

В ПАФОСе проводники наращиваются на заготовку из нержавеющей стали (1), которая располагается на медной шине-токоподводе. Первоначально на эту заготовку наносится фоторезист и фотошаблон (2), затем производится экспонирование и удаление части фоторезиста (3). В пробельных местах осаждается тонкое никелевое покрытие (4), затем на него осаждается необходимое количество меди (5). Остатки фоторезиста удаляются (6). На этапах 7-10 производится запрессовка проводников в диэлектрик и удаление оснастки. В результате проводники оказываются расположенными вровень с диэлектриком. Операция травления меди здесь отсутствует полностью.

К новым методам изготовления печатных плат также относятся аддитивный метод фотоформирования «Фотоформ», метод попарного прессования, послойного наращивания и метод металлизации сквозных отверстий.

4. Пример процесса изготовления печатных плат тентинг-методом.

Изготовление фотошаблонов и подготовка информации.

На этом этапе производится изготовление фотошаблонов, которые затем используются для формирования топологического рисунка внутренних и внешних слоев печатной платы при экспонировании.

Механическая обработка заготовок.

К механической обработке печатных плат относится резка (рубка) заготовок, пробивка базовых отверстий, сверление отверстий и зачистка (рисунок 7).

Особое внимание уделяется качеству заточки сверел. Так, если режущая поверхность сверла затупится, то будет происходить пробивание отверстия, вместо высверливания, что чревато сильной деформацией медной фольги вокруг места выхода сверла. Кроме этого, тупое сверло будет испытывать гораздо большую силу трения о стенки отверстия, в результате чего связующее в диэлектрике (например, смола), будет сильно разогреваться и плавиться. Это приведет к тому, что стенки отверстия станут очень гладкими (похожими на стекло), что крайне негативно скажется на процессе их металлизации (где требуется достаточная шероховатость поверхности для хорошей адгезии покрытия).

После сверления отверстий производится зачистка заготовки шлифованием с целью удаления заусенцев. В тентинг-методе эта операция особенно важна, чтобы при нанесении фоторезиста не повредить его об острые кромки вокруг отверстий. Прорезы «тентов» приведут к стравливанию слоя металлизации в отверстиях и забраковке всей платы.

Рисунок 7 — Пример станка для сверления отверстий в печатных платах и пример заготовки платы с просверленными отверстиями и зачисткой.

Химическая подготовка поверхности заготовок.

В операции хим. подготовки поверхности процесс начинается с подтравливания заготовок печатных плат. Наиболее популярно использование раствора персульфата аммония 10-20 г/л с серной кислотой (плотность 1,83 г/см³) 3-5 мл/л при температуре 18-25 ºС. Используется либо конвейерная модульная линия (рисунок 8), либо линия подвесочного типа, оснащенная механизмом покачивания заготовок с размахом 30-60 мм и частотой 20-30 двойных ходов в минуту. Недостатком раствора является его малый ресурс работоспособности — 2-3 дня.

После подтравливания заготовки плат промываются в модулях промывки холодной проточной водой (температура 18-25ºС) и сушатся сначала в модуле сушки линии химической подготовки при температуре 90-110 ºС, а затем в сушильной конвекционной печи при 70-90º С в течение 20 мин.

Визуально проверяется 100% заготовок. Поверхность меди после обработки должна быть однородной светло-розового цвета. На ней не должно быть повреждений медной фольги, вмятин, царапин, следов масла и жира. Допускаются отдельные риски, царапины, не нарушающие целостность фольги.

Рисунок 8 — Пример конвейерной установки для химической подготовки поверхности печатных плат со встроенными модулями промывки.

Химико-гальванические процессы в тентинг-методе.

Химико-гальванические процессы (рисунок 9) составляют значительную часть от всего объема процессов производства печатных плат, и от качества их выполнения в значительной степени зависит качество готового продукта.

В традиционной технологии изготовления печатных плат токоведущий слой меди в отверстиях создается с использованием процесса химического меднения. Известно, что для осуществления химического меднения используются растворы, содержащие соли меди, комплексообразователи и формальдегид. Уже из приведенного перечня материалов видно, что процесс относится к экологически опасным. Этот отрицательный показатель усугубляется еще и тем, что растворы химического меднения нестабильны и склонны к саморазложению, что приводит к их периодическим залповым сбросам на очистные сооружения. Учитывая это, рядом зарубежных фирм были разработаны и освоены в производстве так называемые процессы «прямой металлизации» без применения химического меднения. Важным преимуществом прямой металлизации является способность прокрывать отверстия малого диаметра.

Подробнее о классической металлизации диэлектриков написано в статье. Ниже будет описан пример технологии прямой металлизации.

• Обезжиривание-кондиционирование. При прямой металлизации необходимо для образования на поверхности диэлектрика в отверстиях заготовок органического слоя, который в сочетании с кондуктором создает собственно проводящий слой.

Очень важно соблюдение соответствующего рН, которое следует измерять несколько раз в день (pH=11,0-12,0). Корректировка выполняется 32% раствором гидроксида натрия. При слишком низком или высоком рН ухудшаются результаты предварительного меднения.

• Подтравливание. Осуществляется специальным травильным средством, который очищает медную поверхность и внутренние слои. На меди не должны оставаться ингибиторы или другие пассивирующие средства типа кондиционирующих средств, в противном случае на следующем этапе с кондуктором образуется так называемый «peeling» (проблемы с адгезией медь-медь). По этой причине нельзя применять протравливатели на основе серной кислоты с добавками смачивающих средств. Электролит работает при температуре 25-30°С. После операции выполняется промывка проточной холодной водой при 15-25 ºС в течение 4 мин.

• Преддекапирование. Выполняется в растворе ортофосфорной кислоты 1,5 мл/л при pH=1,8-2,3 в течение 2 мин. Раствор служит 2 недели. Задача раствора заключается в том, чтобы еще раз прочистить медную поверхность и защитить следующий раствор активации от вредных включений — сюда же относится и медь. Поэтому рекомендуется работать по возможности с холодный раствором и как можно чаще делать новый раствор. Рабочая температура — 18-25 ºС. После преддекапирования промывка не выполняется.

Рисунок 9 — Пример линии по выполнению подготовительных операций перед прямой металлизацией.

• Активация заготовок в растворе кондуктора. Кондуктор (рисунок 10) — это слабый солянокислый не содержащий олова коллоидный палладиевый раствор, стабилизированный органическим веществом. В сочетании с проведенным перед этим кондиционированием, здесь образуется проводящий слой. рН = 1,6-2,1, рабочая температура 40-55 °С, постоянное перемешивание и фильтрация через 5 мкм фильтр. Нагрев можно отключать в перерывах в работе, когда работает циркуляционный насос. Насос не должен втягивать воздух и не должен перекачивать жидкости более 2-4 объема в час. Обязательно необходимо непрерывно замерять окислительно-восстановительный потенциал, который должен быть от -220 до -290 мВ (оптимально -240 мВ). Окислительно-восстановительный потенциал никогда не должен долго быть в положительном диапазоне.

При периодической фильтрации раствора со сливом его в запасную емкость необходима тщательная промывка ванны кондуктора соляной кислоты 30-40 г/л с добавлением 5-6 капель на литр Н₂О₂. Эта смесь хорошо растворяет палладий, осевший на стенки и дно ванны, и убирает прочие загрязнения.

Рисунок 10 — Пример ванны с активатором (кондуктором) и печатная плата, прошедшая через стадию активации.

• Постдекапирование. Выполняется при t=20-30 °C в течение 2 минут в специальном растворе. Раствор удаляет излишнюю органическую составляющую коллоида с поверхности ранее сформированного проводящего слоя. При этом открываются палладиевые частицы и проводимость повышается. Содержание постдекапира в растворе должно быть в интервале от 150 до 250 мл/л (предпочтительно — 200 мл/л ).

• Декапирование. Выполняется серной кислотой хч с концентрацией 100-150 г/л и только в дистиллированной воде, при t=18-25 °C в течение 0,5-1,0 мин. В ходе декапирования удаляются оксиды меди, при этом активационный слой не повреждается.

• Гальваническое меднение. Основная операция металлизации отверстий (рисунок 11), т.к. именно она создает в них проводящий слой нужной толщины.

Рисунок 11- Пример ванны гальванического меднения печатных плат с загрузкой.

• Фотолитография. Осуществляется для переноса рисунка с фотошаблона на заготовку платы. Первоначально выполняется накатка сухого пленочного фоторезиста валиком, нагретым до 100-120 °С на установках-ламинаторах (рисунок 12,13), при этом слой полиэтиленовой пленки наматывается на отдельную бобину (рисунок). Далее производится обрезка по контуру, выдержка и контроль нанесения.

Рисунок 12 — Принципиальная схема установки-ламинатора: 1 — прижимной валик, 2 — полиэтиленовая пленка, 3 — бобина, 4 — рулон фоторезиста, 5 — фоторезист, 6 — нож для резки фоторезиста, 7 — заготовка платы.

Рисунок 13 — Пример установки-ламинатора для нанесения сухого пленочного фоторезиста на поверхность заготовки печатной платы.

Затем платы монтируются на предварительно протертую рампу, размещается фотошаблон, реперные перекрестия которого совмещаются под микроскопом с базовыми отверстиями и осуществляется экспонирование в специальной установке (рисунок 14).

Рисунок 14 — Фотохимический способ нанесения защитного рельефа перед травлением печатных плат: а — экспонирование рисунка через фотошаблон; б — проявление изображения рисунка схемы. 1 — печатная плата, 2 — сухой пленочный фоторезист, 3 — ультрафиолетовое излучение, 4 — фотошаблон.

Экспонирование выполняется ртутно-кварцевыми лампами с диапазоном спектра 300-400 нм через лавсановую пленку на фоторезисте. Важным фактором является плотное прилегание фотошаблона к заготовке с фоторезистом.

После выдержки 20-30 минут в темном месте удаляется защитная пленка и производится проявление рисунка печатной платы в специальном растворе (задубливание). При необходимости выполняется ретуширование.

Процесс экспонирования характеризуется разрешающей способностью, т.е. максимальным числом параллельных линий, воспроизводимых раздельно на 1 мм поверхности. Чем толще фоторезист, тем ниже разрешающая способность.

Травление печатных плат.

Выполняется для получения проводящего рисунка на платах путем растворение меди с пробельных мест. Участки, защищенные фоторезистом не травятся.

Травление выполняется обычно в установках конвейерного типа (рисунок 15,16), а при мелкосерийном и штучном производстве — погружением. При работе конвейера травильный раствор подается на заготовки через форсунки. Загрузка в конвейер может выполняться горизонтально и вертикально. Горизонтальная загрузка проще технологически, но при таком исполнении верхняя часть платы испытывает большее воздействие травящего раствора, чем нижняя, т.к. наверху раствора скапливается больше.

Рисунок 15 — Схема конвейерной модульной установки травления: 1 — загрузка печатных плат, 2 — камера травления, 3 — печатные платы, 4 — отмывка, 5 — сушка, 6 — разгрузка, 7 — конвейер.

Рисунок 16 — Пример конвейерной установки травления с двумя модулями и горизонтальной загрузкой плат.

Травление выполняется в специальных растворах с окислителем. При выборе раствора руководствуются следующими критериями:

• Скорость травления должна быть достаточной и постоянной во времени;
• Раствор не должен разъедать фоторезист и диэлектрик;
• Величина подтравливания проводников под краями фоторезиста («боковой подтрав») должна быть не больше регламентированных значений;
• Компоненты раствора должны быть доступными и максимально дешевыми;
• Из раствора должно быть возможно рентабельно извлекать медь;
• Раствор должен легко смываться с заготовок;
• Количество стравленного металла на единицу объема раствора (емкость раствора по меди) должна быть максимально большим;
• Раствор должен легко корректироваться и регенерироваться по замкнутому циклу;
• В процессе эксплуатации раствора воздействие на окружающую среду должно быть минимальным или отсутствовать.

Пример платы до и после травления приведен на рисунке 17.

Рисунок 17 — Печатная плата до и после травления.

Травление печатных плат с использованием хлорного железа.

Основные параметры процесса травления печатных плат в хлорном железе:

• Состав: FeCl₃ — 400 г/л;
• Рабочая температура: 35°C;
• Величина бокового подтрава: 40-66 мкм;
• Емкость по меди: 75-105 г/л;
• Скорость: 35 мкм/мин.

Механизм начального этапа травления плат описывается следующим уравнением:

В процессе накопления меди начинает идти побочная реакция:

В дальнейшем травление идет не только по первой реакции, но и с участием хлорной меди:

CuCl₂ + Cu → 2CuCl (80% стравленной меди приходится на эту реакцию)

В целом раствор обладает высокой скоростью травления и большой емкостью по меди. Контур рисунка после травления четкий. Раствор не теряет своей активности при накоплении в нем меди.

Однако, после обработки в нем на платах может снижаться сопротивление изоляции. Во-первых, после промывки плат остатки травильного раствора гидролизуются по реакции:

Во-вторых, входящая в состав гетинакса фенольная смола может сорбировать ионы Fe 3+ по инообменному механизму. Оба этих явления и становятся причиной снижения сопротивления изоляции.

Кроме этого, раствор активно травит олово-свинцовый металлорезист, поэтому не может быть применен в позитивном и комбинированном способе (золото, серебро, золото-никель в нем устойчивы, но более дорогие).

При эксплуатации травильной установки происходит загрязнение окружающего пространства оранжевым налетом хлорного железа

Раствор трудно поддается регенерации из-за сложного ионного состава. Утилизация его возможна по реакции цементации с помощью очищенной стальной стружки:

Fe + Cu 2+ → Fe 2+ + Cu

Маточный раствор затем нейтрализуется реагентным методом, а медный порошок отфильтровывается и пакетируется.

Возможна также утилизация отработанного травильного раствора электрохимическим методом.

Травление плат с использованием персульфата аммония.

Основные параметры процесса травления печатных плат в персульфате аммония (надсернокислого аммония):

• Состав кислого раствора: (NH₄)2S₂O₈ — 200-250 г/л, H₂SO₄ — 5-7 г/л.
• Рабочая температура: до 50 °С
• Величина бокового подтрава: 50-80 мкм
• Емкость по меди: 35 г/л
• Скорость травления: 25 мкм/мин.

Механизм травления плат в кислом персульфатном растворе заключается в следующей реакции:

Одновременно идет гидролиз персульфата:

Для утилизации отработанного раствора в него добавляют аммиак, при этом происходит переход NH₄HSO₄ в (NH₄)2SO₄:

Далее отработанный раствор охлаждается до +5 °С с образованием кристаллов CuSO₄*(NH₄)2SO₄*6H₂O. Остатки сульфата аммония также связываются в эту соль добавлением медного купороса

Кроме кислого травильного раствора существует также щелочной с составом: (NH₄)2S₂O₈ — 90-105 г/л, аммиак 25% — 240-300 мл/л, глицерин 2-5 г/л.

Щелочной раствор больше подходит для травления заготовок с тонким слоем фольги.

Механизм растворения меди щелочном персульфатном растворе описывается уравнением:

В отличие от хлорного железа персульфат аммония не травит олово-свинцовый металлорезист. Он прост в приготовлении и регенерации. Вместе с этим в нем наблюдается большая величина бокового подтрава, образуются труднорастворимые комплексы меди, очистка сточных вод затрудняется. Раствор капризен с точки зрения теплового режима.

Травление плат с использованием хлорной меди.

Основные параметры процесса травления печатных плат в кислом растворе хлорной меди:

• Состав кислого раствора: CuCl₂ — 100-150 г/л, HCl — 145-150 г/л
• рН = 0 — (-1).
• Рабочая температура: 45-50 °С
• Величина бокового подтрава: 40-60 мкм
• Емкость по меди: 10-20 г/л
• Скорость травления: 35 мкм/мин.
• ОВР-потенциал (Pt): 200-600 мВ.

Механизм травления плат в хлорной меди заключается в следующей реакции:

CuCl далее реагирует с хлорид-ионами по реакции:

Критерием работоспособности раствора является значение окислительно-восстановительного потенциала, измеренного на платиновом электроде. Оно не должно опускаться ниже 200 мВ.

Раствор регенерируется окислением CuCl до CuCl₂ газообразным хлором, перекисью водорода или, частично, кислородом воздуха:

Еще одним способом регенерации отработанного травильного раствора является связывание меди в нерастворимый купрокс (CuO). Так, при добавлении в раствор гидроксида натрия, нагреве и перемешивании воздухом возможны реакции:

2CuCl + 1/2O₂ + 2NaOH = 2CuO + 2NaCl + H₂O

Извлечение меди в металлической форме возможно путем цементации или электролиза. При цементации применяется алюминиевая стружка:

3Cu + + Al → 3Cu + Al 3+

3Cu 2+ + 2Al → 3Cu + 2Al 3+

Основные параметры процесса травления печатных плат в шелочном растворе хлорной меди:

• Состав 1: CuCl₂ — 45-110 г/л, NH₄Cl — 100-150 г/л, NH₄OH — 400-500, (NH₄)2CO₃ — 20-30 г/л.
• Состав 2: CuCl₂ — 70 г/л, NH₄Cl — 75-100 г/л, NH₄OH — 35-80, H₃PO₄ — 10-20 г/л.
• Состав 3: CuCl₂ — 40-55 г/л, NH₄Cl — 100 г/л, NH₄OH — 20, (NH₄)2CO₃ — 20-30 г/л.
• рН = 8,0-8,8
• Рабочая температура: 40-50 °С

Механизм травления плат в хлорной меди в щелочном растворе состоит из следующих реакций:

Регенерация раствора осуществляется кислородом воздуха:

Утилизация раствора производится высаживанием купрокса:

При травлении в ней величина бокового подтрава небольшая, а скорость достаточно высока. Раствор легко готовится, отмывается и не шламит. Для него существует большое количество эффективных способов регенерации и утилизации. Существенными недостатками процесса является невысокая емкость по меди и риск засорения форсунок конвейерных травильных установок нерастворимой солью CuCl при недостатке в растворе HCl (либо его заменителей — NH₄Cl, NaCl). С точки зрения очистки сточных вод щелочной раствор значительно уступает кислому, т.к. в нем находится большое количество прочных аммиачных комплексов, мешающих процессу очистки.

Можно заменить хлориды на сульфаты и использовать раствор состава: CuSO₄ — 170-190 г/л, (NH₄)2SO₄ — 150-170, аммиак водный (25%) — 400-500 г/л.

Механизм реакции в этом случае будет:

Травление в сульфатном растворе идет медленно и способ эффективен только для фольги толщиной 5-7 мкм.

Травление плат с использованием соляной /серной кислоты и перекиси водорода.

Механизм процесса в солянокислом травильном растворе:

По мере накопления меди раствор превращается медно-хлоридный, описанный ранее.

Главное достоинство раствора — простота, одна из самых низких стоимостей за литр, высокая скорость травления, исключительно хорошая регенерируемость. Последнее свойство обусловлено тем, что в растворе при травлении не копятся посторонние катионы и анионы — только медь. Окислитель (перекись водорода) разлагается до воды. Корректировка идет добавлением HCl и H₂O₂. Накопленную медь можно извлекать в мембранном электролизере (без мембраны будет выделяться газообразный хлор на аноде!). Из недодстатков можно выделить жесткие требования к соблюдению режимов обработки (от них сильно зависит время травления, которое в норме не должно превышать 5-10 минут). Также раствор является очень агрессивным и летучим (особенно при нагреве), поэтому необходима хорошая герметичность установки при эксплуатации, а при приготовлении раствора — мощная вытяжная вентиляция и средства индивидуальной защиты.

При замене соляной кислоты на серную механизм процесса не изменяется:

В раствор вводят стабилизаторы и ингибиторы коррозии металллорезиста.

Важным достоинством сульфатного раствора является его полная регенерируемость электролизом без выделения газообразного хлора.

Травление плат с использованием хлорита натрия.

Состав раствора: NaClO₂ — 40-100 г/л, NH₄Cl — 70-90, аммиак водный (25%) — 190-200 мл/л

Cu(NH₃)4Cl₂ + Cu → 2Cu(NH₃)2Cl (от 20 до 80% стравливаемой меди)

Раствор обладает высокой скоростью травления, большой емкостью, величина бокового подтрава в нем незначительна. При этом в нем нельзя травить заготовки с щелочеустойчивыми фоторезистами и трафаретными красками. Кроме этого раствор неустойчив и склонен к саморазложению. Хлорит натрия взрывооопасен! Раствор не подлежит регенерации.

В целом, время травления плат в любом составе травителя определяется силой раствора, скоростью конвейера и толщиной стравливаемой меди. На этапе травления ярко проявляются последствия низкой рассеивающей способности раствора гальванического меднения, если это имело место быть. Так, если на краях платы меди осядет значительно больше, чем в центре, то при травлении медь в центре уже уйдет с пробельных мест, а на краях еще останется (рисунок 18). Поэтому плату придется травить повторно, в результате чего боковой подтрав может превысить норму и плата забракуется.

Рисунок 18 — Платы с недотравленной медью по краям.

Завершающие операции при изготовлении печатных плат тентинг-методом.

• Раздубливание. После травления остатки фоторезиста смывают в специальном растворе в конвейерной установке (рисунок 19). После раздубливания медные проводники осветляются раствором соляной кислоты, промываются, сушатся и сдаются на электроконтроль.

Рисунок 19 — Пример установки конвейерного типа для раздубливания печатных плат.

• Нанесение жидкой паяльной маски. Последовательно выполняются операции по механической подготовке, химической подготовке и сушке. Затем производится настройка станка и нанесение жидкой паяльной маски. Далее идет экспонирование, проявление рисунка, контроль и ретушь. В конце выполняется термическое дубление, а для отдельных типов масок — УФ-дубление.

• Нанесение карбоновой пасты. Выполняется подготовка поверхности, непосредственно нанесение пасты и отвердение с последующим контролем.

• Нанесение покрытий под пайку. Медь в чистом не окисленном состоянии представляет собой отличную поверхность для пайки. В зависимости от условий хранения медная поверхность быстро окисляется и поэтому нуждается в защите. И чтобы гарантировать паяемость и стойкость печатной платы после хранения, необходимо всегда предусматривать защиту поверхности. Покрытия под пайку должны хорошо смачиваться припоем, долго сохранять паяемость, не отслаиваться в течении длительного времени эксплуатации.

Большое разнообразие финишных покрытий говорит об отсутствии выбора в пользу какого-либо одного, удовлетворяющего всем требованиям по стоимости, смачиваемости и долговечности.

• Покрытие контактных выводов. Контакты, кроме проведения электрического тока, испытывают также механическое воздействие на износ. Поэтому для их защиты и стабилизации переходного электрического сопротивления применяются особые покрытия. Чаще всего для этих целей используют химическое или электрохимическое никелирование.