Технологические процессы изготовления многослойных печатных плат методическое руководство


НазваниеТехнологические процессы изготовления многослойных печатных плат методическое руководство
страница2/4
Дата публикации14.04.2013
Размер0.62 Mb.
ТипРуководство
userdocs.ru > Физика > Руководство
1   2   3   4

^ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СXEMА ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОЕВ, СУБТРАКТИВНЫМ МЕТОДОМ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТАЛЛОРЕЗИСТА (ОЛОВО ─ СВИНЕЦ)

заготовки фольгированного диэлектрика с просверленными otbepctвиями

химическая и предварительная электрохимическая металлизяция всей поверхности и стенок отверстий

получение зящитного рисунка в спф

(няслаивяние экспонирование, проявление)

электрохимическое осаждение сплява олово – свинец в окна спф

удаление зящитного рисунка спф

травление медной фольги в окнах рисунка и удаление металлорезиста
РИС.3.

Проводящий рисунок формируется последовательным осаж­дением меди и металлорезиста по рисунку освобождений в рельефе пленочного фоторезиста и на поверхность стенок отверстий. После удаления рельефа пленочного фоторезиста незащищенные слои ме­ди вытравливаются.

Профиль поперечного сечения проводников, сформированный травлением по защитному изображению в фоторезисте, имеет фор­му трапеции, расположенной большим основанием на поверхности диэлектрика.

Анализ замеров ширины линий после травления медной фоль­ги по защитному изображению в пленочном фоторезисте показал, что интервал разброса значений замеров увеличивается с увеличе­нием толщины фольги. Например, при травлении фольги толщиной 20 мкм интервал разброса ширины порядка 30 мкм, а при травлении фольги толщиной 50 мкм разброс составляет 60 мкм. Искажения ширины медных проводников по отношению к размерам ширины изображений последних в фоторезисте и на фотошаблоне ─ негативе смещаются в сторону минусовых значений, особенно для больших толщин фольги (35 мкм, 50 мкм).

Экранные слои МПП изготавливаются на фольгированных диэлектриках с толщиной фольги 20 мкм и 35 мкм травлением фольги по защитному изображению в пленочном фоторезисте.

Двухсторонние логические слои с переходами изготавливают­ся по «тентинговому» процессу: в заготовках фольгированного ди­электрика толщиной 0,18 мм или 0,23 мм с толщиной фольги 20 мкм сверлятся отверстия диаметром 0,5 мм. После химической металли­зации стенок отверстий производится электролитическое доращивание меди в отверстиях и по поверхности фольги на толщину 30 мкм.

Разброс толщины электолитически осажденного слоя по по­верхности фольги в заготовках размером 500 × 500 мм составляет 17 ─ 20 мкм. Максимальная суммарная толщина фольги с металлизиро­ванным слоем по краям заготовки составляет 65 ─ 70мкм.

Подготовка поверхностей заготовок под наслаивание пленоч­ного фоторезиста с целью удаления заусенцев сверленых отверстий и наростов альванической меди производится механической зачи­сткой абразивными кругами на установке типа «Реско» с после­дующей химической обработкой в растворе персульфата аммония или механической зачисткой водной пемзовой суспензией на уста­новке типа «Билко».

Такие варианты подготовки обеспечивают необходимую адге­зию пленочного фоторезиста к медной поверхности подложки и хи­мическую стойкость защитных изображений на операциях проявле­ния и травления. Кроме того, механическая зачистка пемзой дает матовую однородную поверхность с низким отражением света, обеспечивающая более однородное экспонирование фоторезиста.

Для получения изображений используется пленочный фото­резист СПФ-2 толщиной 60 мкм. Толщина фоторезиста диктуется требованиями целостности защитных завесок над отверстиями на операциях проявления и травления, проводимых разбрызгиванием растворов под давлением 1,6 ─ 2 атм. и более. Фоторезисты толщиной менее 45 ─ 50 мкм на этих операциях над отверстиями разрушаются. Так же, для обеспечения надежного «тентинга», диаметр контактной площадки должен быть в 1,4 раза больше диаметра отверстия. Ми­нимальный поясок изображения контактной площадки (ширина ме­жду краем контактной площадки и отверстием) должен быть не ме­нее 0,5 мм для СПФ Ристон I и 0,7 мм для СПФ-2.

Травление по защитному рисунку проводится в струйной кон­вейерной установке травления типа Хемкат 568 в медно-хлоридном кислом растворе при скорости травления 35 ─ 40 мкм/мин. Время травления определяется максимальной суммарной толщиною фоль­ги с гальванически осажденным на поверхности фольги медным слоем. При травлении медных слоев толщиной 70 мкм заужение проводника за счет бокового подтравливания по отношению к раз­мерам на фотошаблоне составляет 50 мкм.

Разброс значений ширины проводников составляет примерно

±15 ─ 50 мкм при серийном изготовлении плат в заводских условиях.

Такая точность изготовления проводников (±50 мкм) заложена в конструкторскую документацию на платы. Следовательно, при этой технологии получения печатных элементов в готовых слоях или платах заданной шириной, необходимо в размеры изображений на фотошаблоне вводить величину заужения, т.е. к номинальному значению ширины проводника прибавлять величину заужения. На­пример, если ширина проводника и зазора в готовом слое должны быть 250 мкм, то на фотошаблоне изображение ширины проводника должно быть 300 мкм, а зазора 200 мкм.

Минимальная устойчиво воспроизводимая ширина зазора в СПФ-2 толщиною 60 мкм ─ 180 ─ 200 мкм.

Из вышеизложенного следует, что такая субтрактивная техно­логия имеет ограничения по разрешению, т.е. минимально воспро­изводимая ширина проводников и зазоров порядка 200 ─ 250 мкм (при толщине проводников 50 мкм).

Для получения логических слоев с металлизированными пере­ходами с более плотным печатным монтажом с шириной проводни­ков 200 мкм и менее, например, 150 мкм и 125 мкм используется технологический процесс по субтрактивной технологии травлением по металлорезисту (3-й вариант субтрактивной технологии) с ис­пользованием диэлектрика СПТА-5 с тонкомерной фольгой толщи­ной 5─9 мкм.

В этом случае предварительная металлизация стенок отвер­стий и поверхности фольги заготовок диэлектрика производится на минимально возможную толщину 8─10 мкм.

Условия получения изображения в пленочном фоторезисте отличны от условий процесса «тентинга». А именно, для получения изображений используются пленочные фоторезисты с более высо­ким разрешением и гальваностойкостью, например, Ристон I.

Подготовка поверхности подложки под наслаивание пленоч­ного фоторезиста из-за небольшой толщины фольги и металлизиро­ванного слоя и во избежание их повреждения, проводится химиче­ским способом, обезжириванием кашицей венской извести с после­дующей обработкой в 10 % растворе соляной кислоты. Фоторезист наслаивается по специально подобранному режиму: при низкой скорости наслаивания 0,5 м/мин, низкой температуре нагрева валков 115°С±5°С, на подогретые до температуры 60 ─ 80°С заготовки.

При экспонировании изображения используются установки с точечным источником света моделей типа «Колайт» и «HMW-201», обеспечивающие высококоллимированный интенсивный световой поток на рабочую поверхность копировальной рамы, с автоматиче­ским дозированием и контролем световой энергии.

Фотошаблоны - позитивы имеют резкость края изображения 3 - 4 мкм вместо 7─8 мкм у фотошаблонов, применяемых при полу­чении изображений с разрешением 200 ─ 250 мкм.

Проявление изображений проводится в установках проявле­ния - процессорах типа В-24 и С-2-50 фирмы Шмид в стабилизиро­ванном трихлорэтане.

Для удаления следов органики с медной поверхности подлож­ки в каналах освобождений в рельефе пленочного фоторезиста про­водится обработка в окислителе - в 20% растворе серной кислоты в течение 2-х минут с последующей промывкой в воде и калорифер­ной сушкой в конвейерной струйной установке типа ГГМ 1240002, после чего для повышения гальваностойкости защитного изображе­ния проводится световое дубление в светокопировальных рамах по режимам экспонирования.

Проводящий рисунок формируется в рельефе пленочного фо­торезиста последовательным гальваническим осаждением меди на толщину 40-50 мкм и никеля на толщину 3-5 мкм или вместо никеля ПОС-61 толщиной 9 мкм.

После удаления фоторезиста производится травление медной фольги с металлизированным слоем суммарной толщиной 15 мкм с пробельных мест схемы. Для этого применяется травильная уста­новка типа Хемкат-547 с медно-аммиачным травильным раствором.

В варианте использования металлорезиста ПОС-61 последний удаляется в травильном растворе Композит 603 в струйной конвей­ерной установке Zinn-Stripper фирмы Шмид.

При анализе шлифов, заужение проводников по металлорезисту никелю у оснований составляет в среднем 30 мкм, а в узком се­чении в среднем до 37 мкм; в случае травления по сплаву ПОС-61 у оснований составляет в среднем порядка 16 мкм, а в узком сечении ─ в среднем 28 мкм.

При применении в качестве металлорезиста никеля сложность процесса в том, что слой никеля остается на поверхности проводни­ка и несколько шире его медной части. В этом случае заужение мед­ного проводника нельзя учесть в размерах на фотошаблоне по сле­дующей причине. При увеличении ширины изображения проводни­ка на фотошаблонах будет увеличиваться ширина проводников по никелевому слою и уменьшаться ширина зазора между проводника­ми в готовых слоях плат.

Поэтому применение металлорезиста сплава олово-свинец с последующим его удалением является более технологичным про­цессом, чем применение металлорезиста никеля.

Из изложенного выше можно сделать вывод: изготовление слоев по субтрактивной технологии с применением диэлектриков с тонкой медной фольгой толщиной 5-9 мкм обеспечивает получе­ние проводящего рисунка с минимальной шириной проводников и зазоров между ними порядка

140-150 мкм.

^ Технология формирования проводящего рисунка слоев МПП ме­тодом ПАФОС

Для изготовления высокоплотных плат с шириной проводни­ков и зазоров 100-125 мкм в слоях МПП используется метод ПА­ФОС. Это полностью аддитивный электрохимический метод, по ко­торому проводники и изоляция между ними (диэлектрик) формиру­ются аддитивно, т.е. гальваническим осаждением проводников и формированием изоляции прессованием только в необходимых мес­тах.

Метод ПАФОС, как аддитивный метод, принципиально отли­чается от субтрактивного тем, что металл проводников наносится, а не вытравливается.

По методу ПАФОС проводящий рисунок формируется гальва­ническим осаждением тонкого слоя никеля толщиной 3 мкм и меди толщиной 40-50 мкм по рисунку освобождений в рельефе пленоч­ного фоторезиста, полученного на временных «носителях» - листах из нержавеющей стали, поверхность которых предварительно по­крывается гальванически осажденной медной шиной толщиной 2-20 мкм. В защитном рельефе пленочного фоторезиста производится также нанесение адгезионных слоев на верхнюю поверхность сфор­мированных проводников. После этого пленочный фоторезист уда­ляется, и проводящий рисунок на всю толщину впрессовывается в препрег или другой диэлектрик. Прессованный слой вместе с припрессованной медной шиной механически отделяется от поверхно­сти носителей.

В случае слоев без межслойных переходов медная шина стравливается (схема процесса приведена на рис.4).



РИС.4.

При изготовлении двухсторонних слоев с межслойными пере­ходами перед травлением тонкой медной шины проводятся опера­ции получения межслойных переходов металлизацией отверстий с контактными площадками, после чего медные шины стравливаются.

Проводящий рисунок, утопленный в стеклоткань и сверху защищенный слоем никеля, при травлении медной шины не подверга­ется воздействию травильного раствора. Поэтому форма, размеры и точность проводящего рисунка определяются формой и размерами освобождений в рельефе пленочного фоторезиста, т.е. процессами фотохимии.

Лучшее качество подготовки поверхности медной шины на «носителях» обеспечивается зачисткой водной суспензией пемзы. Однако, механическая зачистка не всегда применима, т.к. иногда вызывает разрушение медной шины, особенно на «носителях» больших размеров, например,

500 × 600 мм.

Поэтому обычно применяется химическая подготовка обра­боткой в растворе персульфата аммония на струйных конвейерных установках.

Эта подготовка обеспечивает адгезию и химическую стой­кость защитных изображений на операциях гальванического фор­мирования проводящего рисунка и щелочного оксидирования в слу­чае применения пленочного фоторезиста Ристон I.

При режиме наслаивания пленочного фоторезиста на неболь­шой скорости - 0,5 м/мин и при температуре нагрева, валков 115°С ± 5°С на подогретые заготовки до температуры 60 - 80°С, достигает­ся лучшая адгезия пленочного фоторезиста к поверхности медной шины. Этот результат обеспечивается за счет лучшего прогрева и размягчения пленочного фоторезиста и заполнения им поверхност­ных микро неровностей медной шины.

Условия проведения операции экспонирования для получения изображений в пленочном фоторезисте с разрешением 100 ─ 125 мкм:

*Фотошаблоны должны иметь высокие оптические характеристики:

оптическая плотность прозрачных полей 0,1 ед.оп., плотности, непрозрачных полей не менее 3-3,5 ед.оп., плотности, резкость края изображения не более 3─4 мкм.

*Экспонирование изображений должно проводиться на установках с точечным источником света с высококоллимированным интенсивным световым потоком, с автоматическим дозированием и контролем световой энергии. Температура нагрева копировальной поверхности в процессе экспонирования не должна превышать бо­лее чем на 3-5°С температуры помещения (температура помещения 21±1°С).

Проявление изображений должно проводиться в струйных установках с форсунками среднего и высокого давления, типа моде­лей процессоров В-24, С-2-50 фирмы Шмид.

После проявления изображений с целью удаления следов ор­ганики с поверхности медной шины в узких каналах рисунка осво­бождений в рельефе пленочного фоторезиста следует проводить об­работку в окислителе, в 20 % растворе серной кислоты в течение 2-х минут.

Последовательность проведения операций обработки в окис­лителе та же, как в случае получения изображений высокоплотных схем по субтрактивной технологии с применением диэлектрики с тонкомерной фольгой.

Подбор режимов получения и проявления изображений в пле­ночных фоторезистах проводится на соответствие критериям каче­ства. Качественные изображения должны иметь ровные и четкие края, однородные по цвету, блестящую и твердую для пальцев рук поверхность защитного рельефа, отсутствие «кромки» по краям изображений, полное удаление фоторезиста с неэкспонированных участков, минимальное искажение ширины проводников и зазоров между ними относительно соответствующих размеров на фотошаблонах, иметь химическую стойкость на операциях гальванической металлизации и щелочного оксидирования.

Оценка качества изображения проводится визуально под мик­роскопом при увеличении не менее 50 крат.

При обеспечении необходимых условий проведения процес­сов получения изображений в пленочных фоторезистах:

1). Ширина гальванически сформированных проводников в фоторельефе пленочных фоторезистов на высоте между уровнями от 0,2 до 0,7 толщины фоторезиста равна ширине изображения про­водника на фотошаблоне.

Интервал разброса замеров не превышает 25 ─ 30 мкм.

2). Искажения ширины проводников на поверхности подлож­ки относительно размеров на фотошаблоне в среднем составляют от 10 мкм до 25 мкм.

3). Суммарный интервал разброса ширины проводников по всей высоте фоторельефа не превышает 40 ─ 50 мкм.

4). Профиль фоторельефа пленочного фоторезиста зависит от применяемой модели светокопировальной установки.

При экспонировании на установках со сканирующим источ­ником света типа Gyrex-905 или с точечным источником света, но с большим разогревом копировальной поверхности, например, на ус­тановке модели «Колайт» ─ боковые стенки фоторельефа, вогнутые вглубь фоторельефа.

При экспонировании на установках с совершенной экспони­рующей системой, обеспечивающей высокую коллимацию высоко­интенсивных световых лучей и отсутствие нагрева рабочей копиро­вальной поверхности, а именно, на модели HMW-201 и OPTI-BEAM 7100, фоторельеф имеет ровные боковые стенки с малым наклоном к поверхности подложки (примерно под углом 85 градусов).

^ Получение наружных слоев МПП

Прессованные пакеты многослойных плат имеют на поверх­ности медную фольгу, обычно толщиной 20 мкм или 35 мкм. Техно­логическая схема получения проводников наружных слоев МПП с межслойными переходами (сквозными металлизированными отвер­стиями) по технологической последовательности выполнения опе­раций похожа на приведенный выше третий вариант субтрактивной технологии, т.е. проводящий рисунок наружных слоев получают травлением по металлорезисту, осажденному на поверхность галь­ванически сформированных проводников в рельефе пленочного фо­торезиста и на стенки металлизированных отверстий.

Согласно технологической схеме предварительная металлиза­ция сверленых пакетов многослойных плат по поверхности фольги или медной шины и по поверхности стенок отверстий производится на толщину 7-20 мкм.

Толщина предварительной металлизации диктуется требова­ниями, с одной стороны, сохранения межслойных переходов при последующих операциях обработки, с другой стороны - требова­ниями минимальной толщины медных слоев, подлежащих травле­нию (с целью уменьшения бокового подтрава проводников). Ос­тальная часть проводника одновременно с увеличением толщины металлизации на стенках отверстий формируется последовательным гальваническим осаждением меди на толщину 30 мкм и металлорезиста ПОС-61 на толщину 16-20 мкм. Последовательность форми­рования проводников верхних слоев МПП приведена на рис.5.
1   2   3   4

Похожие:

Технологические процессы изготовления многослойных печатных плат методическое руководство iconТехнологические процессы изготовления двуслойных печатных плат методическое руководство
Двухслойные печатные платы (дпп) наиболее употребляе­мые конструктивные элементы, с помощью которых обеспечивает­ся
Технологические процессы изготовления многослойных печатных плат методическое руководство iconДисциплина: «Технология электро-приботростроения» Лабораторная работа...
Качество выполнения этой операции определяет как механические характеристики мпп, так и ее функциональную надежность при последующей...
Технологические процессы изготовления многослойных печатных плат методическое руководство iconДисциплина: «Технология электро-приботростроения» Лабораторная работа...
Изучить технологические процессы изготовления фотошаблонов для производства пп и мпп
Технологические процессы изготовления многослойных печатных плат методическое руководство iconМетодическое руководство цель работы изучить технологические процессы...
Изучить технологические процессы изготовления фотошаб­лонов для производства пп и мпп
Технологические процессы изготовления многослойных печатных плат методическое руководство iconМетодическое руководство цель работы изучить методы формирования...
Однослойные печатные платы (O1LL1) наиболее употребляе­мые конструктивные элементы бытовой и промышленной техники, с помощью которых...
Технологические процессы изготовления многослойных печатных плат методическое руководство iconОсновные технологические операции изготовления пп
При рассмотрении методов изготовления пп мы коротко останавливались на схемах технологических процессов субтрактивной и аддитивной...
Технологические процессы изготовления многослойных печатных плат методическое руководство iconВопросы к экзамену по учебной дисциплине «Технологические процессы в сервисе»
Технологические прцессы на стоа. Назначение, варианты последовательности выполнения работ в зависимости от заказанной услуги
Технологические процессы изготовления многослойных печатных плат методическое руководство icon1 Технологические процессы работы транспортных судов: определения,...
В работе транспортных судов различают 3 вида технологических процессов: рейс; круговой рейс; оборот
Технологические процессы изготовления многослойных печатных плат методическое руководство iconКурсовая работа по дисциплине «Разработка систем автоматизированного проектирования»
Тема: «Трассировка межсоединений печатных плат с использованием роевого алгоритма»
Технологические процессы изготовления многослойных печатных плат методическое руководство iconЗадача трассировка печатных плат. Есть плата текстолитовая многослойная...
...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница