Технология производства печатных плат (полный фильм)

"Технология производства многослойных печатных плат" - это фильм, созданный в технопарке "Резонит" для инженеров и разработчиков электроники. На нем демонстрируется процесс производства многослойных печатных плат, который состоит из 17 типичных операций.

Процесс фотолитографии внутренних слоев многослойной печатной платы состоит из нескольких этапов. Первым этапом является химическая подготовка, на которой на поверхности меди создается шероховатость для улучшения адгезии фоторезиста. Далее происходит автоматизированный процесс ламинирования, при котором фоторезист на сухую пленку наносится горячими валиками. После охлаждения платы подвергаются выборочному воздействию прямым лазерным излучением без использования фотошаблонов. Затем открытые доски выдерживают в течение 15 минут и переносят для проявления рисунка путем растворения неэкспонированных участков в проявляющем растворе, выявляя под ними следы меди. Заключительный этап включает в себя контроль качества перед передачей плат в процесс травления.

Процесс травления осуществляется на горизонтальной конвейерной машине. Незащищенный фоторезистом слой меди растворяется, образуя топологию внутреннего слоя многослойной печатной платы. После травления фоторезист полностью удаляется в специальном устройстве.

Внутренние слои многослойной печатной платы подвергаются обязательному контролю с помощью автоматической оптической инспекционной машины. Это помогает избежать проблем с топологией на внутренних слоях, поскольку исправления не могут быть внесены после нажатия. Система сканирует подложку, получает цифровое изображение вытравленной топологии и сравнивает его с эталонной топологией, полученной при подготовке платы. Любые обнаруженные различия представляются оператору для принятия решения.

Перед прессованием на очищенную поверхность материала наносится органический комплекс для усиления адгезии. Автоматическая сборка пакетов используется для позиционирования внутренних слоев. Затем внутренние слои соединяются друг с другом с помощью индукционного нагрева. Заготовка состоит из фольги, слоя препрега и внешней фольги.

Операция используется для позиционирования программ для сверления сквозных отверстий, проверки качества прессования и выравнивания внутренних слоев. Она выполняется на сверлильном станке, оснащенном источником рентгеновского излучения и камерой. Система обнаруживает скрытые метки на внутренних слоях. Станок проверяет наличие деформаций в заготовке после процесса прессования, а также качество выравнивания внутренних слоев и сверления основных отверстий.

Заготовка подготавливается к операции сверления сквозных отверстий, которые собираются в пакет. Он состоит из подкладочного материала для предотвращения образования пустот на обратной стороне стекловолокна и накладок из алюминия или гетинакса для минимизации проникновения инструмента во время сверления. Станок распознает опорные отверстия с помощью оптических камер для точного совмещения с контактными площадками на внутренних слоях. Процессом сверления управляет компьютерная программа, которая содержит координаты и диаметры отверстий. Станок выбирает инструмент из магазина, проверяет его длину, диаметр и биение с помощью лазерной измерительной станции. Система контактного сверления позволяет выполнять эту операцию с регулировкой глубины, необходимой для глухих отверстий в многослойных печатных платах высокой плотности.

Для создания начального проводящего слоя на стенках отверстий используется комбинация из трех процессов. Первый процесс включает в себя очистку отверстий раствором перманганата. Затем на края внутренних слоев и стенки отверстия наносится тонкий слой эпоксидной смолы. Затем, чтобы обеспечить адгезию между поверхностью из меди и стекловолокна, путем прямой металлизации образуется очень тонкий проводящий слой.

На первом этапе процесса используется оборудование для подготовки поверхности. Механическая обработка абразивными щетками применяется для заготовок размером более 5 миллиметров. Тонкие заготовки подвергаются химической подготовке. Панели очищаются для удаления загрязнений и придания шероховатости медной поверхности для лучшей адгезии фоторезиста. Фоторезист наносится с помощью автоматического ламинирования.

Гальваническое меднение Гальваническое меднение используется для создания слоя металла необходимой толщины в отверстиях печатной платы. Процесс включает в себя несколько этапов, включая очистку поверхности, микротравливание и снятие пленки. После этого стержень с заготовками погружают в ванну для меднения на 60 минут. Это обеспечивает хорошую проводимость за счет нанесения около 25 микрон меди на стенки отверстий, а также на поверхности проводников и контактных площадок. Общая толщина меди составит приблизительно 40-45 микрон при начальной толщине в 18 микрон.

Защита гальваническим оловянным покрытием "Для защиты от травления во время последующих операций" поверх оцинкованного медного покрытия наносится слой гальванического олова толщиной около пяти микрон. Процесс, управляемый компьютером, гарантирует соблюдение всех требуемых параметров для получения оптимальных гальванических покрытий.

Контроль качества Толщина нанесенной меди проверяется неразрушающим методом после нанесения покрытия, чтобы обеспечить соответствие техническим требованиям.

Перед травлением слои фоторезиста удаляются, чтобы обнажить нижележащий слой меди. Топология печатной платы и металлизированные отверстия остаются защищенными гальванически нанесенным слоем олова. Затем незащищенная медь вытравливается для формирования топологии внешних слоев. Затем слои олова удаляются.

Система сканирует заготовку, получая цифровое изображение экспонированной топологии, и сравнивает его с эталонной топологией, подготовленной для производства. Он проверяет не только качество травления, но и допуски по диаметру и расположению отверстий. Затем проверенные заготовки передаются в зону нанесения маски.

Процесс начинается с нанесения защитного покрытия с помощью аэрозольной маски. Затем формируется узор, демонстрирующий желаемую топологию, с последующей окончательной полимеризацией маскирующих слоев. Поверхность очищается и подготавливается для обеспечения оптимальной адгезии. Жидкая маска наносится равномерно по всей поверхности с помощью трафарета для печати. Для двухсторонних печатных плат этот процесс повторяется с обеих сторон. Нанесенные слои сушат в духовке до образования сухой поверхности. Опционально для выборочного отверждения маски можно использовать воздействие ультрафиолета, в то время как неэкспонированные участки будут смыты во время проявки. Качество сформированных маскирующих слоев проверяется контроллером перед помещением их в печь для окончательной полимеризации.

Компоненты маркируются для идентификации с помощью струйного метода, который создает изображение с помощью капель чернил, отвержденных УФ-излучением. После прохождения контроля качества маркированные компоненты передаются в зону отделки.

Свинцово-оловянный припой наносится методом горячего погружения. Заготовки проходят через линию подготовки и после очистки покрываются флюсом. Подготовленную заготовку опускают в ванну с расплавленным припоем на несколько секунд, покрывая все открытые участки меди. Излишки припоя сдуваются горячим воздухом, оставляя на поверхностях тонкий и ровный слой покрытия. После остывания все оставшиеся остатки флюса смываются в линии очистки.

Процесс нанесения иммерсионного золотого покрытия предполагает использование линии, оснащенной автоматическим управлением, позволяющим точно контролировать время обработки для получения высококачественных результатов. Подложки собираются в кассету и проходят подготовительные этапы, такие как очистка, микротравливание и активация. Затем кассету погружают в ванну для химического никелирования на 22 минуты для осаждения никеля. Поверх 5-микронного слоя никеля наносится примерно 6/1000 микрона золота. Во время процесса нанесения покрытия параметры раствора контролируются и автоматически корректируются с помощью дозаторов. После окончательной промывки и сушки на покрытых поверхностях проводится контроль качества.

Многослойные печатные платы с готовым покрытием переносятся в зону электрических испытаний. Используя программу, созданную на этапе подготовки, машина проверяет целостность всех цепей, последовательно касаясь контактных площадок. На втором этапе тестирования соседние цепи проверяются на наличие межсоединений. Эта проверка гарантирует, что все схемы были точно воспроизведены в процессе производства.

Оптимальный метод механической обработки печатной платы зависит от типа и сложности ее контура. Для получения прямолинейных контуров многослойных досок используется скребок, который одновременно надрезает обе стороны дисковыми фрезами. Для получения сложных контуров используется фрезерование. Для обеспечения точного позиционирования относительно топологии фрезерные станки оснащены оптическими камерами, что крайне важно при производстве печатных плат высокой плотности. Наличие дополнительных измерительных систем позволяет контролировать глубину фрезерования, а также выполнять зенковку отверстий. Наличие системы подачи охлаждающей жидкости облегчает обработку плит на металлической основе.

После окончательного процесса травления печатные платы тщательно очищаются с помощью деионизированной воды и ультразвука для удаления любого мусора или загрязнений. Затем контролеры тщательно проверяют каждую печатную плату на наличие как технологических, так и косметических дефектов. После проверки печатные платы герметизируются влагопоглощающими материалами, чтобы предотвратить попадание влаги и обеспечить долговременную паяемость. Наконец, доски отправляются на склад готовой продукции для доставки заказчикам.