Изготовления многослойных печатных плат (по технологии компании "Трансвит"):

1. Исходный материал

Это заготовка внутреннего слоя многослойной печатной платы, вырезанная из листа фольгированного диэлектрика. Диэлектрическое основание – стекло-эпоксидная композиция: стеклоткань, пропитанная эпок-сидной смолой. Медная фольга имеет толщину: 18 мкм – для внешних слоев, 35 мкм – для внутренних слоев.

2. Нанесение фоторезиста

Нанесение фоточувствительного материала (фоторезиста) на заготовку. Это пленочный фоторезист, наслаиваемый на заготовку специальным валковым устройством – ламинатором. Поверхность заготовки очищается для обеспечения адгезии фоторезиста. Этап нанесения проходит в чистой комнате с неактиничным (желтым) освещением. Фоторезист светочувствителен к ультрафиолетовому спектру.

3. Совмещение фотошаблона-негатива

С заготовкой совмещается фотошаблон-негатив. Круг, часть которого изображена, – контактная площадка, в которой последствии будет сверление. Изображение на фотошаблоне негативное по отношению к будущей схеме. Под прозрачными участками фотошаблона медь не будет удалена. Данная контактная площадка на фотошаблоне прозрачная, поверхность вокруг нее черная.

4. Экспонирование фоторезиста

Участки поверхности, прозрачные на фотошаблоне, засвечиваются. Засвеченные участки фотополимеризуются и теряют способность к растворению. Фотошаблон снимается.

5. Проявление фоторезиста

Изображение на фоторезисте проявляется: не засвеченные участки растворяются, засвеченные фотополимеризуются и остаются на плате, потеряв способность к растворению. В результате фоторезист остается только в тех областях, где будут проходить проводники платы. Таким образом, на плате остается позитивное изображение топологии схемы. Назначение фоторезиста – избирательно защитить медь от травления.

6. Травление рисунка схемы

Заготовка травится для удаления меди из пробельных мест (зазоров). Фоторезист, оставшийся на поверхности, предохраняет медь от травления. Вся незащищенная медь удаляется, вскрывая диэлектрическую подложку. После травления на слое остаются печатные проводники.

7. Удаление фоторезиста

Фоторезист удаляется с поверхности проводников. Теперь заготовка представляет собой полностью готовый внутренний слой. В нашем примере она будет вторым и третьим слоями будущей платы. После этого заготовка внутреннего слоя проходит оксидирование.

8. Прессование слоев в многослойную структуру

На этом этапе слои многослойной платы совмещаются по базам и прокладываются склеивающими листами (prepreg). Склеивающие листы – стеклоткань пропитанная эпоксидной смолой в полуотвержденном состоянии. Пакет слоев укладывается в пресс, где подвергается воздействию высокой температуры и давления. Смола склеивающих прокладок плавится и отверждается, происходит склеивание слоев МПП в монолит.

9. Сверление сквозных отверстий

В плате высверливаются отверстия на специализированных станках с ЧПУ. Совмещение просверленных отверстий с контактными площадками рисунка слоев существенно. Оно обеспечивается точностью позиционирования на всех этапах изготовления МПП.
При сверлении в зоне резания развиваются высокие температуры, смола плавится и загрязняет торцы контактных площадок внутренних слоев (нанос смолы).

10. Очистка отверстий от наноса смолы (DESMEAR)

Отверстия платы очищаются от наноса смолы на медные торцы контактных площадок внутренних слоев. Без этой очистки соединение металлизации отверстия с внутренними слоями будет ненадежным. Обработка происходит в растворе перманганата.

11. Химическое меднение

Этот этап нужен для придания проводимости стенкам отверстий, необходимой для последующей гальванической металлизации. Применяется прямая металлизация, при которой стенки отверстий покрываются очень тонким слоем палладия.

12. Нанесение фоторезиста

Плата покрывается фоторезистом. Фоторезист засвечивается через фотошаблон-позитив, засвеченные участки удаляются. Этот процесс позитивный, т.е. фоторезист удаляется с участков, где будут проводники и отверстия, на стенки которых будет наноситься медь. Поэтому изображение на фотошаблоне – позитивное. Остающийся на плате рельеф фоторезиста – негатив.

13. Гальваническое осаждение меди

Медь наносится на поверхность стенок отверстий до толщины 25 мкм. Только при такой толщине металлизация обеспечивает необходимую прочность при термодинамических нагрузках, свойственных последующим пайкам. При металлизации отверстий неизбежно металлизируются поверхности проводников внешних слоев.

14. Гальваническое осаждение металлорезиста

Металлорезист служит защитой проводников и металлизированных отверстий от травления. Это, во-первых. Во-вторых, он потом защищает медь от окисления.

15. Удаление фоторезиста

Фоторезист удаляется, оставляя металлорезист на проводниках и в отверстиях, и обнажает медь в пробельных местах (зазорах). Медь, покрытая металлорезистом, останется не вытравленной и формирует топологию внешних слоев платы (МПП).

16. Травление меди на внешних слоях

На этом этапе металлорезист защищает медь от травления. Незащищенная медь растворяется в травящем растворе, оставляя на плате рисунок будущей схемы. В качестве металлорезиста используется олово и на плату в последующем наносится паяльная маска.

17. Удаление металлорезиста

Если конструкцией предусматривается нанесение паяльной маски и в качестве металлорезиста используется олово, то оно удаляется с поверхности меди в соответствующих травителях.

18. Нанесение паяльной маски

Для защиты поверхности платы наносится паяльная маска – электро-изоляционное нагревостойкое покрытие. Существует несколько типов масок и методов ее нанесения. Фоточувствительные композиции могут быть жидкими и пленочными. Тогда маска наносится и обрабатывается методами фотолитографии, т.е. теми же способами, что и фоторезист. Этот процесс обеспечивает высокую точность совмещения. Способ трафаретной печати не обладает такой точностью, но этот процесс более производителен в массовом производстве.

19. Облуживание монтажных поверхностей

Открытые маской участки меди (монтажные отверстия, контактные площадки) облуживаются горячим припоем методом погружения. Чтобы не оставлять на плате натеков припоя и освободить отверстия от припоя, плата при изъятии из ванны облуживания обдувается горячими воздушными ножами. Кроме сдувания излишков воздушные ножи выравнивают припой на поверхностях контактных площадок и монтажных отверстий. Теперь плата готова для заключительных этапов: нанесения надписей (трафаретная печать или фотолитография), обрезки по контуру, тестированию и упаковки.