Реферат: Технология многослойных печатных плат

Название: Технология многослойных печатных плат Раздел: Промышленность, производство |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» Кафедра ЭТТ РЕФЕРАТ На тему: «ТЕХНОЛОГИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ» МИНСК, 2008 Многослойная печатная плата · более высокая удельная плотность печатных проводников и контактных площадок (20 и более слоев); · уменьшение длины проводников, что обеспечивает значительное повышение быстродействия (например, скорость обработки данных в ЭВМ); · возможность экранирования цепей переменного тока; · более высокая стабильность параметров печатных проводников под воздействием внешних условий. Недостатки МПП: · более жесткие допуски на размеры по сравнению с ОПП и ДПП; · большая трудоемкость проектирования и изготовления; · применение специального технологического оборудования; · тщательный контроль всех операций; · высокая стоимость и низкая ремонтопригодность. Основные способы получения МПП классифицируют по методу создания электрических межслойных соединений (рис. 1). рис. 1. Основные способы получения МПП В первой группе методов электрическая связь между проводниками, расположенными на различных слоях платы, осуществляется с помощью механических детелей: штифтов, заклепок, пистонов, упругих лепестков. МПП изготавливается из нескольких ДПП путем прессования, в отверстия вставляются предварительно облуженные штифты, которые затем под действием электрического тока, проходящего через штифт, разогреваются, образуя с помощью припоя электрическое соединение с печатными проводниками (рис. 2, а рис. 2. Межслойные соединения механическими деталями Метод выступающих выводов · изготовление заготовок из стеклоткани и медной фольги (нарезка в размер); · перфорирование стеклоткани; · склеивание заготовок перфорированного диэлектрика с медной фольгой; · получение защитного рисунка схемы отдельных слоев; · травление меди с пробельных мест; · прессование пакета МПП; · отгибка выводов на колодки и закрепление их; · облуживание поверхности выводов, механическая обработка платы по контуру; · контроль, маркировка. При данном методе используется более толстая медная фольга (до 80 мкм), платы допускают установку только ИМС с планарными выводами. Количество слоев не превышает 20. Преимущества метода — высокая жесткость и надежность межслойных соединений, недостатки — сложность механизации процесса разводки выступающих выводов и их закрепления на плате, а также установки навесных элементов. Метод открытых контактных площадок · получение заготовок фольгированного материала; · нанесение защитного рисунка схемы на каждый слой; · травление меди с пробельных мест и удаление резиста; · пробивка отверстий в слоях; · прессование пакета МПП; · облуживание контактных площадок, выполнение электрических соединений. В слоях вырубаются отверстия: для штыревых выводов круглые, для планарных прямоугольные. Для увеличения площади контакта диаметр площадок делают больше диаметра отверстий. МПП являются ремонтопригодными, так как допускается перепайка выводов ЭРЭ. Количество слоев — до 12. Недостатки метода: возможность попадания клея на контактные площадки при склеивании слоев и трудоемкость его удаления скальпелем; трудность автоматизации процесса пайки выводов в углублениях; отсутствие электрической связи между слоями; низкая плотность монтажных соединений. Метод металлизации сквозных отверстий · получение заготовок фольгированного диэлектрика и межслойных склеивающихся прокладок; · получение рисунка печатной схемы внутренних слоев фотохимическим способом аналогично ДПП; · пресование пакета МПП при температуре 160—180 °С и давлении 2—5 МПа; · сверление отверстий в пакете; · получение защитного рисунка схемы наружных слоев фотоспособом; · нанесение слоя лака; · подтравливание диэлектрика в отверстиях в смеси серной и плавиковой кислот в соотношении 4:1 при температуре (60±5) °С в течение 10—30 с. При этом растворяется смола стеклопластиков и стеклоткань склеивающих прокладок устранения следов наволакивания смолы, обнажения контактных площадок и увеличения площади контактирования; · химическое меднение сквозных отверстий; · удаление слоя лака; · гальваническое меднение отверстий и контактных площадок до толщины 25—30 мкм в отверстиях; · нанесение металлического резиста гальваническим путем (сплавы Sn—Pb, Sn—Ni); · удаление защитного слоя рисунка и травление меди с пробельных мест; · осветление (оплавление) металлического резиста; · механическая обработка МПП (снятие технологического припуска); · контроль и маркировка. Качество МПП, изготовленных методом металлизации сквозных отверстий, в значительной мере зависит от надежности межслойных соединений — торцов контактных площадок с металлизированными отверстиями. Надежное соединение образуется при удалении со стенок отверстий пленки эпоксидной смолы, наволакиваемой при сверлении. Наиболее распространенный способ очистки отверстий перед металлизацией — химическое подтравливание диэлектрика стенок отверстий. Для этого используются растворы кислот или их смеси, однако смеси кислот склонны проявлять продукты травления в порах диэлектрика. За рубежом наибольшее распространение получил способ травления диэлектрика не в смеси кислот, а сначала в серной, а затем в плавиковой. При повышении температуры раствора с 30 до 60 °С глубина подтравливания диэлектрика увеличивается от 2—5 до 40—50 мкм, а при увеличении времени воздействия травящего раствора с 1 до 5 мин глубина подтравливания растет от 25—50 до 100—120 мкм. В связи с тем, что для подтравливания используются агрессивные растворы (смесь горячих концентрированных кислот), требующие постоянного контроля и последующей нейтрализации обработанных заготовок, был предложен способ сухого плазменного травления. Он обеспечивает хорошую адгезию меди в отверстиях, короткий цикл обработки и отсутствие побочных эффектов. В качестве реагента используется низкотемпературная плазма из смеси газов, например кислорода и фреона при температуре 50—350 °С и давлении 0,13—260 ГПа. Плазма содержит свободные радикалы (до 90) и ионы (1 %). Рекомендуется перед травлением предварительный подогрев плат до 50—70 °С. Плазма превращает эпоксидную смолу в летучее вещество, легко удаляемое из отверстий. Никаких промывок и сушки при плазменном методе не требуется. Этот процесс сухой и полностью автоматизирован. При обработке каждая МПП помещается в пространство между двумя параллельно расположенными алюминиевыми пластинами—электродами. Электроды имеют отверстия, совпадающие с отверстиями в МПП. Метод металлизации сквозных отверстий является основным и наиболее перспективным в производстве МПП, так как не имеет ограничения количества слоев, легко поддается автоматизации и обеспечивает наибольшую плотность печатного монтажа. Он позволяет изготавливать МПП, пригодные для размещения на них элементов с планарными и штыревыми выводами. Более 80 % всех МПП, производимых в мире, изготавливается этим методом. Метод попарного прессования В конструкции МПП нет прямой электрической связи между внутренними слоями многослойной структуры, она осуществляется через внешние слои. Сложность переходов не дает возможности получить высокую плотность печатного монтажа. Число слоев МПП — не более четырех. Технологический процесс включает следующие операции (рис. 5.24): · получение заготовок; · нанесение защитного рисунка схемы внутренних слоев; · травление меди с пробельных мест и удаление защитного рисунка; · выполнение межслойных электрических соединений между внутренними и наружными слоями химико- гальванической металлизацией; · прессование пакета МПП (металлизированные отверстия переходов заполняются смолой во избежание их разрушения при травлении); · сверление отверстий и нанесение защитного рисунка схемы наружных слоев; · химическое меднение сквозных отверстий; · гальваническое меднение и нанесение металлического резиста; · травление меди на наружных слоях; · осветление металлического резиста; · механическая обработка; · контроль, маркировка. Попарным прессованием изготавливаются МПП, на которых размещаются навесные элементы с планарными и штыревыми выводами. Недостатки метода — низкая производительность, невозможность получения большого числа слоев и высокой плотности печатного монтажа. Метод послойного наращивания · получение заготовок стеклоткани и фольги; · перфорирование диэлектрика; · наклеивание перфорированной заготовки диэлектрика на фольгу; · гальваническая металлизация отверстия и химико-гальваническая металлизация второй наружной поверхности заготовки; · нанесение защитного рисунка схемы и травление меди; · гальваническое наращивание меди в отверстиях и химико-гальваническая металлизация наружной поверхности диэлектрика; · травление меди с пробельных мест; · получение многослойной структуры путем многократного повторения операций химико-гальванической металлизации и травления; · напрессовывание диэлектрика; · получение защитного рисунка печатного монтажа наружного слоя; · травление меди с пробельных мест и облуживание припоем; · механическая обработка; · контроль и маркировка. Послойным наращиванием получают МПП, на которых размещают только навесные элементы с планарными выводами. Недостатком данного метода является нетехнологичность конструкции, так как нельзя использовать фольгированные диэлектрики и необходимо вести последовательный цикл изготовления многослойной структуры. Стоимость изготовления МПП высокая. Достоинства метода — возможность получения большого числа слоев (5 и более) и самые надежные межслойные контактные соединения. Результаты качественного сравнения МПП, изготовленных различными методами, приведены в табл. 1. К базовым технологическим процессам получения МПП относятся прессование пакета Таблица 1 — Сравнительная характеристика методов изготовления МПП
|