Методи виготовлення багатошарових друкованих плат
Введення
Методи виготовлення багатошарових друкованих плат (МПП) постійно еволюціонують, при цьому явно спостерігається гегелівська діалектика розвитку по спіралі: повернення до старому в новій якості. Так метод пошарового нарощування, що поступився в своє час першість методом металізації наскрізних отворів, повернувся як спосіб нарощування шарів з глухими отворами. А метод попарного пресування можна побачити як фрагмент виготовлення МПП з прихованими міжшаровими переходами. Тому опис колишніх методів виготовлення МПП, це не просто данина поваги історії техніки, а можливість повернення до них у нових комбінаціях. Мало того, в ряді успішно функціонуючих електронних систем ці методи до цих пір присутні, і ніхто не збирається їх змінювати немає приводу.
Що стосується нових методів, то вони неминуче будуть просуватися слідом за інтеграцією елементної бази, збільшенням функціональності апаратури, зменшенням її габаритів і маси. Якщо розглядати цю проблему з позицій російської дійсності, то слідом за втратою темпів розвитку російської мікроелектроніки можна втратити всю вітчизняну електронну індустрію, якщо допустити відставання у високих технологіях друкованих плат. Тому в цей розділ включені і перспективні методи, і схеми виготовлення МПП, вже обговорюються світової громадськістю технологів друкованих плат.
Метод попарного пресування
Цей метод виготовлення багатошарових друкованих плат заснований на виконанні міжшарових з'єднань за допомогою металізації отворів по типу звичайних двосторонніх друкованих плат. Структура МПП, реалізована цим методом, показана на рис. 1.17. Для виготовлення МПП використовуються дві заготовки з двостороннього фольгованого діелектрика. На одній стороні кожної заготовки фотохімічним способом виготовляються схеми внутрішніх шарів - другого і третього. Потім свердляться і металлізіруются отвори міжшарових переходів, з другого на перший і з третього на четвертий шар. При електрохімічній металізації перехідних отворів, для електричного з'єднання з катодом ванни використовується Целікова фольга майбутніх зовнішніх шарів. Заготівлі з готовими внутрішніми шарами плати спресовуються. Видавленим при пресуванні смола заповнює перехідні отвори, захищаючи тим самим, їх мідне гальванопокриття від хімічного впливу наступних технологічних операцій, у тому числі від травлення. Після пресування заготівля МПП обробляється так само, як двостороння друкована плата, - позитивним комбінованим методом з отриманням металізованих отворів і друкованих провідників на зовнішніх шарах. Потрібно відзначити, що зовнішній шар МПП попарного пресування двічі піддається металізації: при осадженні міді в перехідні отвори і при металізації наскрізних отворів, що з'єднують зовнішні шари. Тому товщина міді зовнішніх шарів, вважаючи і мідну фольгу, досягає 130-160 мкм. Це різко знижує роздільну здатність друкованого малюнка зовнішніх шарів, так як травлення міді значною і нерівномірної товщини не забезпечує необхідної якості і щільності друкованого малюнка. Крім того, при захисті друкованих вузлів покривними лаками створюються значні труднощі в отриманні щільного захисного покриття: лак стікає з високих провідників, оголюючи їх гострі кромки.
Методом попарного пресування можна виготовити МПП з числом шарів не більше чотирьох, що не завжди дозволяє одержати необхідну щільність монтажу.
Перевагами методу є відносна простота реалізації, оскільки він заснований на звичайної технології металізації отворів двосторонніх друкованих плат, добре освоєної в промисловості. Однак пресування заготовок при недостатньою жорсткості вихідного матеріалу може призводити до руйнування металізації перехідних отворів, отже, до відмов з'єднань.
Метод відкритих контактних майданчиків і виступаючих висновків
Сутність обох методів полягає в пресуванні тонких друкованих шарів з перфорованими вікнами для доступу до внутрішніх верствам. Міжшарові з'єднання, як такі, в цих методах виготовлення відсутні. Тому провідники, належать одного ланцюга, повинні лежати в одному шарі.
При виготовленні МПП методом відкритих контактних майданчиків використовуються отримані травленням окремі друковані шари. З'єднання висновків навісних елементів з контактними майданчиками внутрішніх шарів здійснюються через перфоровані вікна верхніх шарів, як показано на рис. 1.18. В результаті цього верхній шар має перфорації, що забезпечують доступ до всіх нижнім верствам. Очевидно, нижній внутрішній шар має найбільшу площу для трасування друкованих ланцюгів, оскільки не має перфорацій, а верхній зовнішній шар має найменшу площу для трасування і найбільшу кількість перфорації. Таким чином, при використанні методу відкритих контактних майданчиків щільність друкованого малюнка внутрішніх шарів має обмеження, пов'язані з необхідністю перфорацій для здійснення з'єднань. Тому збільшення шаровості МПП, що виготовляються методом відкритих контактних майданчиків, більше п'яти стає не доцільним. Такі обмеження відсутні для методу виступаючих висновків.
Фольгування перфорованої склотканини внутрішніх шарів при виготовленні МПП методом виступаючих висновків виробляється самим виготовлювачем плати, так як виступаючі висновки є продовженням друкованих провідників і виходять з внутрішніх шарів в перфоровані вікна. Після склеювання пакету внутрішніх шарів виступаючі в вікна висновки відгинають на зовнішню поверхню плати і формують під кріпить колодку, як показано на рис. 1.19, або підпоюють до контактних площадок зовнішнього друкованого шару. Вікна в платі призначені для розміщення мікросхем. З кожного вікна повинні виходити кінці провідників у кількості, що дорівнює числу виводів мікросхем.
Обидва цих методу відрізняються простотою і порівняно коротким технологічним циклом. Однак необхідність формування висновків радіоелементів на різну глибину і пайка в перфоровані вікна підвищують трудомісткість монтажних операцій для методу відкритих контактних майданчиків. Крім того, при цьому методі існує обмеження на число шарів (не більше 5 ... 7), так як більше їх число збільшує глибину перфорації, що робить пайку відкритих контактних майданчиків ненадійною.
В відміну від інших методів, метод виступаючих висновків не має яких-небудь обмежень по максимальній кількості шарів. Але зосередження друкованих провідників у вузьких палітурках перфорованих вікон створює великі перехресні перешкоди і, тим самим, обмежує трассіровочние можливості друкованих вузлів. Поряд з цим недоліком, слід взяти до уваги утруднення в формуванні і закріпленні виступаючих висновків на поверхні плати в межах периметра вікна.
Метод пошарового нарощування
Виготовлення МПП цим методом полягає в послідовному чергуванні шару ізоляції і металізованого шару друкованого малюнка. З'єднання між провідними елементами друкованих шарів виробляються гальванічним нарощуванням міді в отворах шару ізоляції. Типова структура МПП, реалізована цим методом, показана на рис. 1.20.
Виготовлення плати починається з приклейки до мідній фользі ізоляційної прокладки з перфораціями в місцях майбутніх межслой-них переходів. На всіх операціях виготовлення МПП методом пошарового нарощування ця фольга здійснює з'єднання металлізіруемих поверхонь з катодом гальванічної ванни. На кінцевому етапі на ній витравлюють малюнок зовнішнього шару.
Після виготовлення металізованих переходів і їх плану-ризації в площину з діелектриком, на поверхню міжшарової ізоляції полуаддітівним методом формують друкований малюнок шару. На виготовлений шар проводить малюнка напресовують наступний шар перфорованого ізоляції і через перфорації нарощують чергові металізовані переходи. Таким чином, послідовно створюються шари проводить малюнка і ізоляції з міжшаровими переходами.
В Як міжшарової ...
