Фоторезист наслаивается по специально подобранному режиму: при низкой скорости наслаивания 0,5 м/мин, при температуре нагрева валков 115 °С ± 5 °С, на подогретые до температуры 60 ÷ 80 °С заготовки. При экспонировании изображения используются установки с точечным источником света, обеспечивающим высококоллимированный интенсивный световой поток на рабочую поверхность с автоматическим дозированием и контролем световой энергии.
Субтрактивный метод получения рисунка проводников ПП основан на травлении медной фольги по защитной маске. Из-за процессов бокового подтравливания меди под краями маски поперечное сечение проводников имеет форму трапеции, расположенной большим основанием на поверхности диэлектрика. Величина бокового подтравливания и, соответственно, разброс ширины создаваемых проводящих дорожек зависит от толщины слоя металла: при травлении фольги толщиной пять мкм интервал разброса ширины проводников порядка семь мкм, при травлении фольги толщиной 20 мкм разброс составляет 30 мкм, а при травлении фольги толщиной 35 мкм разброс составляет около 50 мкм.
Искажения ширины медных проводников по отношению к размерам ширины их изображений в фоторезисте и на фотошаблоне смещаются в сторону заужения. Следовательно, при субтрактивной технологии размеры проводников на фотошаблоне необходимо увеличивать на величину заужения. Из этого следует, что субтрактивная технология имеет ограничения по разрешению, которые определяются толщиной фольги и процессами травления. Минимально воспроизводимая ширина проводников и зазоров составляет порядка:
– 50 мкм при толщине фольги пять - девять мкм;
– 100 - 125 мкм при толщине проводников 20 - 35 мкм;
– 150 - 200 мкм при толщине проводников 50 мкм.
Аддитивные (additio - прибавление) методы основаны на избирательном осаждении токопроводящего покрытия на диэлектрическое основание, на которое предварительно может наноситься слой клеевой композиции. Применение аддитивного метода в массовом производстве ПП ограничено низкой производительностью процесса химической металлизации, интенсивным воздействием электролитов на диэлектрик, трудностью получения металлических покрытий с хорошей адгезией. Доминирующей в этих условиях является субтрактивная технология, особенно с переходом на фольгированные диэлектрики с тонкомерной фольгой (пять и 18 мкм).
Для изготовления печатных плат с шириной проводников и зазоров 50 -100 мкм с толщиной проводников 30-50 мкм рекомендуется использовать аддитивный метод формирования рисунка (метод ПАФОС). Это полностью аддитивный электрохимический метод, по которому проводники и изоляция между ними (диэлектрик) формируются селективным гальваническим осаждением проводников и формированием изоляции только в необходимых местах прессованием. Метод ПАФОС, как аддитивный метод, принципиально отличается от субтрактивного тем, что металл проводников наносится, а не вытравливается. Проводящий рисунок формируется последовательным наращиванием слоев:
– получение на временных "носителях" - листах из нержавеющей стали - медной шины толщиной 2÷20 мкм;
– формирование рисунка в СПФ;
– гальваническое осаждение тонкого слоя никеля (два ÷ три мкм) и меди (30 ÷ 50 мкм) по рисунку освобождений в рельефе пленочного фоторезиста. В защитном рельефе пленочного фоторезиста на верхнюю поверхность сформированных проводников производится также нанесение адгезионных слоев.
После этого пленочный фоторезист удаляется, и проводящий рисунок на всю толщину впрессовывается в диэлектрик. Полученный прессованный слой вместе с медной шиной механически отделяется от поверхности носителей.
При изготовлении двухсторонних слоев с межслойными переходами перед травлением тонкой медной шины сверлятся и металлизируются отверстия. Проводящий рисунок, утопленный в диэлектрик 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 (фотолитографии). Отсюда к процессам фотолитографии предъявляются более жесткие требования, в частности, оптической плотности белых и черных полей фотошаблонов, резкости края изображения, стабильности температуры и влажности в рабочих помещениях.
Профиль фоторельефа пленочного фоторезиста зависит от применяемой модели светокопировальной установки. При экспонировании на установках с совершенной экспонирующей системой, обеспечивающей высокую коллимацию высокоинтенсивных световых лучей и отсутствие нагрева рабочей копировальной поверхности, фоторельеф имеет ровные боковые стенки с малым наклоном к поверхности подложки.
Методы нанесения рисунка ПП. Основными методами, применяемыми в промышленности для создания рисунка печатного монтажа, являются офсетная печать, сеткография и фотопечать. Выбор метода определяется конструкцией ПП, требуемой точностью и плотностью монтажа, производительностью оборудования и экономичностью процесса.
Метод офсетной печати состоит в изготовлении печатной формы, на поверхности которой формируется рисунок слоя. Форма закатывается валиком трафаретной краской, а затем офсетный цилиндр переносит краску с формы на подготовленную поверхность основания ПП.
Метод применим в условиях массового и крупносерийного производства с минимальной шириной проводников и зазоров между ними 0,3-0,5 мм (платы первого и второго классов плотности монтажа) и с точностью воспроизведения изображения ±0,2 мм. Его недостатками являются высокая стоимость оборудования, необходимость использования квалифицированного обслуживающего персонала и трудность изменения рисунка платы.
Сеткографический метод основан на нанесении специальной краски на плату путем продавливания ее резиновой лопаткой (ракелем) через сетчатый трафарет, на котором необходимый рисунок образован ячейками сетки, открытыми для продавливания. Метод обеспечивает высокую производительность и экономичен в условиях массового производства. Точность и плотность монтажа аналогичны предыдущему методу.
Самой высокой точностью (±0,05 мм) и плотностью монтажа, соответствующими третьему — пятому классу (ширина проводников и зазоров между ними 0,1- 0,25 мм), характеризуется метод фотопечати. Он состоит в контактном копировании рисунка печатного монтажа с фотошаблона на основание, покрытое светочувствительным слоем (фоторезистом).
Однослойные ПП и ГПК изготавливают преимущественно субтрактивным сеточно-химическим или аддитивным методом, а ДПП и ГПП химико-гальваническим аддитивным или комбинированными фотохимическими (негативным или позитивным) методами. Производство МПП основано на типовых операциях получения ОПП и ДПП и некоторых специфических процессах, таких как прессование слоев, создание межслойных соединений и др.
Выбор метода изготовления МПП определяется следующими факторами: числом слоев, надежностью соединений, плотностью монтажа, видом выводов устанавливаемых ЭРЭ и ИС, возможностью механизации и автоматизации, длительностью производственного цикла, экономичностью. Методы, основанные на использовании объемных деталей для межслойных соединений, характеризуются повышенной трудоемкостью, низкой надежностью, плохо поддаются автоматизации. Наиболее распространен из второй группы метод металлизации сквозных отверстий.
Конструкционные материалы печатных плат. Для изготовления ПП широкое распространение получили слоистые диэлектрики, состоящие из наполнителя и связующего вещества (синтетической смолы, которая может быть термоактивной или термопластичной), керамические и металлические (с поверхностным диэлектрическим слоем) материалы.
Выбор материала определяется электроизоляционными свойствами, механической прочностью, обрабатываемостью, стабильностью параметров при воздействии агрессивных сред и изменяющихся климатических условий, себестоимостью. Ниже в таблице 3.10 представлены материалы основания ПП, наиболее часто используемые в настоящее время для изготовления ОПП, ДПП.
Таблица 3.10 Материалы основания ПП для изготовления ОПП, ДПП
| Материал | Марка | Толщина, мм | Материал | Марка | Толщина, мм |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Гетинакс фольгированный | ГФ-1-35 | 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 | Диэлектрик фольгированный общего назначения с гальваностойкой фольгой | ДФО-1, ДФО-2 (фольга 35 мкм) ДФС-1, ДФС-2 (фольга 20 мкм) | 0,06-2,0 |
| Гетинакс фольгированный с гальваностойкой фольгой | ГФ-1-35Г ГФ-2-35Г ГФ-1-50Г ГФ-2-50Г | Диэлектрик фольгированный самозатухающий с гальваностойкой фольгой | |||
| Стеклотекстолит фольгированный | СФ-1-35 СФ-2-35 СФ-1-50 СФ-2-50 | 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 | Стеклотекстолит фольгированный с повышенной на-гревостойкостью | СФПН-1-50 СФПН-2-50 | 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 |
| То же с гальваностойкой фольгой | Стеклотекстолит фольгированный общего назначения | СОНФ-1 СОНФ-2 | — | ||
| Стеклотекстолит теплостойкий фольгированный с гальваностойкой фольгой | СТФ-1-35 СТФ-2-35 СТФ-1-18 СТФ-2-18 | 0,08; 0,1; 0,13; 0,2; 0,15; 0,3; 0,25; 0,5; 0,35; 0,8; 1,5; 2,5; 1; 2;3 | Гетинакс фольгированный общего назначения | ГОФ-1-35Г ГОФ-2-35Г | — |
| Стеклотекстолит с двусторонним адгезионным слоем | СТЭК | 1,0; 1,5 | |||
| Стеклотекстолит теплостойкий и негорючий фольгированный с гальваностойкой фольгой | СТНФ-1-35 СТНФ-2-35 СТНФ-1-18 СТНФ-2-18 | Стеклотекстолит теплостойкий, армированный алюминиевым протектором | СТПА-5-1 СТПА-5-2 (фольга 5 мкм) | 0,1-2,0 | |
| Стеклотекстолит листовой | СТЭФ-1-2ЛК | 1;2 | Стеклотекстолит с катализатором | СТАМ | 0,7-2,0 |
| Стеклотекстолит электротехнический | СТЭФ-ВК-1-1,5 | Фольгированный армированный фторопласт | ФАФ-4 (фольга 35 мкм) | — | |
| Стеклотестолит фольгированный теплостойкий | СТФТ | — | Стеклотекстолит теплостойкий | СТАЛ (фольга 5, 18, 35, 50, 70 и 100 мкм на медном или алюминиевом протекторе) | — |
По сравнению с гетинаксами стеклотекстолиты имеют лучшие механические и электрические характеристики, более высокую нагревостойкость, меньшее влагопоглощение. Однако у них есть ряд недостатков: худшая механическая обрабатываемость; более высокая стоимость; существенное различие (примерно в 10 раз) коэффициента теплового расширения меди и стеклотекстолита в направлении толщины материала, что может привести к разрыву металлизации в отверстиях при пайке или в процессе эксплуатации.