Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2002 №1

Выбор технологических методов в производстве печатных плат

Трубкина Вера


Разнообразие базовых методов изготовления печатных плат зачастую ставит перед необходимостью выбора схемы процесса для воспроизведения рисунка заданного класса точности. При выборе можно руководствоваться рядом критериев, оговоренных в ГОСТ23751.

Мы попытались оценить возможности известных схем производства, исходя из одного критерия — точность воспроизведения рисунка проводника и зазора. Рассмотрены четыре схемы:

  • тентинг-метод (с прямой металлизацией);
  • комбинированный позитивный метод (с прямой металлизацией);
  • комбинированный позитивный метод (с химической металлизацией);
  • полуаддитивный метод с дифференциальным травлением.
Рис.1. Схема травления (H — толщина вытравливаемого металла; F — толщина фоторезиста)

Рассмотрено влияние толщины вытравливаемого металла для каждого из методов на воспроизводимость проводников и зазоров.

Принцип оценки точности воспроизведения проводника и зазора (П/З)

Будем считать, что разрешение фоторезиста (РФ) сравнимо с 4/3 его толщины:

(1)

Предположим, что величина вытравливаемого металла равна Н. Известно, что величина подтравливания (ВП) рисунка сравнима с глубины травления:

(2)

Теперь можно эмпирически получить формулу для оценки воспроизведения ширины зазора З:

(3)

(4)

C целью обеспечения равнопрочности проводники и зазоры, как правило, выполняют равными по ширине. Поэтому, вытравив тонкие зазоры, можно с уверенностью сказать, что проводники могут быть воспроизведены по крайней мере с той же шириной или с большей. Для оценки воспроизведения тонких проводников достаточно умения правильно оценить ширину зазора.

Рис.2. Схема тентинг-метода

Приведем пример численной оценки воспроизводимости зазора — З для тентинг-метода.

Тентинг-метод — самый дешевый и быстрый процесс изготовления печатных плат, при котором помимо металлизации отверстий происходит металлизация всей поверхности (рис. 2). Для тентинг-метода необходимо использовать толстопленочные фоторезисты (50 мкм), чтобы после проявления они смогли выдержать напор струй травящих растворов.

Рис.3. Схема комбинированного позитивного метода

В тентинг-методе по известным соображениям используется фольгированный диэлектрик с толщиной фольги 18 мкм. После гальванического наращивания 35 мкм меди толщина вытравливаемого металла будет:

Используя формулу (1), получим разрешение фоторезиста:

Используя формулу (2), получим величину подтравливания:

Используя формулу (3), получим величину ширины зазора:

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

В таблице 1 указаны величины П/З при разных толщинах фольги:

Комбинированный позитивный метод позволяет воспроизводить более тонкие проводники за счет меньшей толщины вытравливаемого металла. Толщина используемых в этом методе фоторезистов определяется лишь тем, что толщина рельефа должна быть больше толщины наращиваемой в этом рельефе металлизации (проводников). Схема процесса представлена на рис. 3.

В таблице 2 указаны величины П/З при разных толщинах фольги:

Нужно принять во внимание, что при травлении меди по металлорезисту включается в работу гальваническая пара медь–металлорезист (олово — свинец) и подтравливание может занять больше времени. Но использование интенсивного струйного травления с большим напором струй может нейтрализовать это явление.

Полуаддитивный метод с дифференциальным травлением позволяет воспроизводить еще более тонкие проводники, чем вышеуказанные методы. На нефольгированный диэлектрик осаждают минимальный слой меди, чтобы обеспечить возможность дальнейшей металлизации проводников и отверстий. И так как вытравливается только этот минимальный слой (около 3 мкм), то величина подтравов минимальна (до 2 мкм), что позволяет воспроизводить проводники малой ширины. В этом случае воспроизведение рисунка определяется преимущественно толщиной используемого фоторезиста, толщина которого должна создать рельеф для металлизации, чтобы она не «выплескивалась» за границы трассы. Поэтому и в этом методе вынуждены применять относительно «толстый» фоторезист толщиной около 30 мкм.

Рис. 4. Схема полуаддитивного метода с дифференциальным травлением

Схема процесса представлена на рис. 4.

Величина П/З для данного метода определяется разрешением фоторезиста и может составлять 0,02/0,02 мм.

Рассмотренные в статье методы с указанием толщин фольги, наращиваемого металла, фоторезиста и металлорезиста приведены в таблице 3. Дана оценка величины П/З и стоимости создания производства для изготовления печатных плат одним из четырех способов. Оценки стоимости даны в относительных единицах. За единицу принята стоимость основного и вспомогательного производства для изготовления печатных плат по тентинг-технологии.

Выводы:

  • Выбор метода изготовления существенно сказывается на точности воспроизведения рисунка печатных плат.
  • Тентинг-метод при всех его преимуществах не может претендовать на воспроизведение рисунка выше 4 класса по ГОСТ23751.
  • Прецизионные печатные платы с проводниками и зазорами около 50 мкм и менее могут быть изготовлены только полуаддитивными методами в сочетании с дифференциальным травлением.

Автор выражает благодарность профессору Медведеву А. М. за помощь в написании статьи.

Статьи в журнале "Технологии в Электронной промышленности" по теме печатные платы


Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке