Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Вторник, 10 декабря
 
 


Это интересно!

Ранее

Альтернативные методы изготовления печатных плат (заметки практикующего технолога)

Продолжение обзора наиболее распространенных методов изготовления печатных плат, начатого в «Производстве электроники» №1-2008. В этом номере рассматриваются методы формирования проводящего рисунка слоев ПП, подготовки поверхности под нанесение фоторезистов, а также вопросы выбора паяльной маски.

Автоматы FUJI NXT — «мистер Эффективность»

Одна из важнейших тенденций современного рынка электроники в России — постоянно возрастающая конкуренция. Все чаще и чаще конкуренция идет по цене конечного продукта. В этих условиях в выигрыше оказывается тот, кто может быстрее и дешевле произвести изделие. Себестоимость продукции оказывает решающее влияние на прибыль компании. Сегодня мировой опыт показывает, что главный акцент должен быть сделан не на цене используемого в производстве оборудования, а на сроках его окупаемости.

Альтернативные методы изготовления печатных плат (заметки практикующего технолога)

В статье сравниваются наиболее распространенные методы изготовления печатных плат, анализируются их достоинства и недостатки, приводятся рекомендации по выбору самого выгодного метода для каждого конкретного случая.

 

15 февраля

Технология получения тонких проводников и металлизация плат — противоположные задачи, одно решение

В настоящей статье представлены новейшие результаты, полученные на горизонтальной системе осаждения меди Uniplate InPulse 2, обеспечивающей равномерное распределение покрытия наряду с новым методом металлизации заготовки платы, при котором заполняются глухие микроотверстия и требуется минимальное осаждение меди на поверхности.





Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.

Скрыть/показать html версию статьи
background image
ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОНИКИ: ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ
33
№ 2, 2008
изготовление печатных плат
Стивен Кенни, Берт Реенц
, компания Atotech Deutschland GmbH, Германия
В настоящей статье представлены новейшие результаты, полученные на горизонтальной системе осаждения
меди Uniplate InPulse 2, обеспечивающей равномерное распределение покрытия наряду с новым методом метал-
лизации заготовки платы, при котором заполняются глухие микроотверстия и требуется минимальное осаждение
меди на поверхности.
Постоянно растущие требования
увеличения плотности рисунка пе-
чатных плат объясняют потребность
в более тонких проводниках и мень-
ших расстояниях между ними наряду
с повышенными рабочими характе-
ристиками на высоких частотах. Оба
фактора должны быть достигнуты в
условиях ужесточающейся эконо-
мической конкуренции вследствие
значительного роста цен на сырье, а
также запросов производителей ко-
нечного оборудования.
Стандартный метод получения
тонких проводников и меньших рас-
стояний — это использование различ-
ных способов меднения токопроводя-
щего рисунка. Однако эта технология
не дает равномерного покрытия из-за
колебаний плотности рисунка и ши-
рины нарисованных проводников.
В результате меняющийся профиль
проводника плохо согласуется с ра-
стущими требованиями к рабочим ха-
рактеристикам на высоких частотах,
особенно, к точности сопротивления.
С другой стороны, меднение за-
готовки платы целиком обеспечивает
равномерное распределение покры-
тия, а также лучшие характеристики
на высоких частотах, в частности,
узкий диапазон общего сопротивле-
ния. Увы, критическим недостатком
методики осаждения покрытия на по-
верхность платы, так, чтобы толщи-
на медного слоя достигла желаемой
величины, а медь заполнила глухие
микроотверстия (общепринятое тре-
бование к высокоплотным рисункам),
является то, что травление не может
обеспечить получение проводников
и расстояний между ними в пределах
допустимых отклонений.
В настоящей статье представлены
новейшие результаты, полученные на
Uniplate InPulse 2 — горизонтальной
технология получения тонких проводников
и металлизация плат — противоположные
задачи, одно решение
Рис. 1. Виды глухих микроотверстий после сверления
«Бочка»
«Прямая»
«Конус»
системе осаждения меди, обеспечи-
вающей равномерное распределение
покрытия наряду с новым методом
металлизации заготовки платы, при
котором заполняются глухие микро-
отверстия и требуется минимальное
осаждение меди на поверхности.
Глухие микроотверстия, обычно
имеющиеся в платах для ручных при-
боров, имеют глубину 70 мкм и диа-
метр 100 мкм и легко заполняются ме-
дью при осаждении ее на поверхности
толщиной лишь 15 мкм. Это отвечает
требованиям ширины проводника
50 мкм и такому же расстоянию между
ними. Также, благодаря небольшой
толщине слоя меди, обеспечивается
значительная экономия не только ме-
талла, но и паяльной маски и химика-
тов для травления. Процесс получил
широкое признание среди производи-
телей массовой продукции печатных
плат с плотной разводкой.
описание технологии
В последнее время процессы для
заполнения глухих микроотверстий
широко применяются как для ин-
терконнекторных устройств, так и
для ручных приборов. Эти процессы
внедряются в горизонтальных и вер-
тикальных линиях [1]. Применение
стандартных процессов для металли-
зации глухих микроотверстий, при-
меняемых в платах ручных приборов,
требует толщины покрытия до 30 мкм,
чтобы обеспечить остаточное углубле-
ние в глухом отверстии менее 10 мкм,
в зависимости от соотношения глуби-
ны отверстия и качества сверления.
Толщина слоя меди очень зависит от
материала основы, на которой делают
микроотверстия. В настоящее время в
производстве мобильных телефонов
все чаще применяют армированые
стекловолокном материалы марки
FR4, которые выдвигают более высо-
кие требования к процессу сверления
по сравнению с основами типа RCF.
Однако очень важную роль играет
цена сверления, и часто сверление не
обеспечивает микроотверстия нужной
формы. Обычно чем сложнее процесс
заполнения микроотверстия медью,
тем больше требуется осаждения меди
на поверхности для получения желае-
мого качества остаточного углубления.
На рисунке 1 показаны разные формы
глухих микроотверстий, получаемые
после сверления. Процесс получения
самого удобного для заполнения ми-
кроотверстия обычно бывает самым
трудоемким и дорогим в массовом
производстве — это сверление лазе-
ром. Кроме того, наблюдаются харак-
терные отклонения в армированном
стеклом материале в результате пере-
плетения самого стекла.
Форма «конус» — самая предпо-
чтительная для металлизации форма
background image
Тел.: (495) 741-77-01
34
www.elcp.ru
изготовление печатных плат
Рис. 4. Блок сегментов нерастворимых
анодов, обеспечивающий оптимальное
распределение покрытия на поверхности
(видны четыре отдельно управляемых
сегмента)
Рис. 2. Заполненное глухое микро­
отверстие. Производство в вертикальном
оборудовании. Верхний слой — медь
30 мкм, диаметр 110 мкм, глубина 75 мкм
Рис. 3. Зависимость глубины остаточного углубления от толщины покрытия в глухих
микроотверстиях
(глубина 40 мкм, диаметр 80 мкм, ток 1,5 А/дм
2
)
глухих отверстий, но она получается
довольно редко, за исключением слу-
чаев, когда основой служит интеркон-
некторное устройство с однородным
базовым материалом, и не выдвига-
ются такие высокие требования к ла-
зерному сверлению.
На рисунке 2 показано типичное
глухое отверстие, заполненное в вер-
тикальной линии, форма отверстия
«бочка», с одной стороны отверстия
наблюдаются небольшие выступы
медной фольги и стекловолокна.
Покрытие на плату наносилось
при постоянном токе с применением
нерастворимых анодов для обеспече-
ния наилучшего распределения по-
крытия на поверхности. Плотность
тока составила 1,5 A/дм
2
, это озна-
чает, что для получения остаточного
углубления меньше 10 мкм осаждение
покрытия должно продолжаться при-
мерно 90 минут.
Самое важное требование при вы-
сокой плотности рисунка схемы — это
тонкие проводники и небольшое рас-
стояние между ними. В настоящее
время в производстве мобильных
телефонов уже установлен стандарт
проводников и расстояния между
ними 75 мкм, но уже намечается и
стандарт 50 мкм. При осаждении по-
крытия на плату целиком (см. рис. 2)
возможности получения тонких про-
водников ограничены просто тол-
щиной слоя медного покрытия. Эту
проблему можно решить путем ис-
пользования тонкой медной фольги,
но придется принять, что при толщи-
не медной фольги 5 мкм для описан-
ной технологии осаждения покрытия
на плату предел толщины проводника
и расстояния между проводниками
составит примерно 75…80 мкм.
Во избежание этих ограничений,
надо подумать об осаждении рисунка
меди или применении комбинации
осаждения рисунка и покрытия пла-
ты целиком, но в таком случае явно
возникнет проблема распределения
медного рисунка на поверхности пла-
ты. Этот аспект никак нельзя игно-
рировать, когда речь идет о высоких
частотах с определенным диапазоном
полного сопротивления. Осажденный
медный рисунок не отвечает установ-
ленным требованиям к распределению
покрытия, как и производительности
при высоких плотностях тока. Требо-
вание к заполнению глухих отверстий
также представляет определенную
проблему для технологии осаждения
медного рисунка. На рисунке 3 графи-
чески показаны вариации остаточного
углубления в зависимости от толщины
медного покрытия.
На рисунке 3 показано, как меня-
ется углубление в относительно не-
сложном глухом отверстии диаметром
80 мкм и глубиной 40 мкм при изме-
нении толщины медного слоя. При
толщине 10 мкм углубление все еще
составляет 40 мкм, еще не произошло
заполнения и углубление соответству-
ет первоначальной глубине микроот-
верстия. После осаждения покрытия
толщиной 20 мкм, углубление дости-
гает примерно 10 мкм, что является
минимально возможной глубиной
глухого отверстия, получаемого ме-
тодом заполнения. При толщине по-
крытия от 15 мкм дo 20 мкм, углубле-
ние уменьшается от 30 мкм до 10 мкм.
Это означает, что изменение толщины
медного покрытия на 5 мкм меняет
углубление до 20 мкм.
Главные требования сегодняшнего
дня, и тем более будущего, к ручным
устройствам таковы: глухие микро-
отверстия должны быть заполнены с
небольшим остаточным углублением,
и медное покрытие при этом должно
быть тонким и равномерно распреде-
ленным по всей поверхности платы.
Все эти факторы способны обеспе-
чить получение схемы с возможным
допуском проводников и расстояний
между ними до 50 мкм.
получение тонких проводников
в InPulse 2
Благодаря применению сегментов
нерастворимых анодов (см. рис. 4), си-
стема InPulse 2 обеспечивает хорошее
распределение медного покрытия.
Производство плат с тонким слоем
медной фольги, толщиной вплоть до 1
мкм, успешно осуществляется на спе-
циально предназначенном для этого
оборудовании. Стандартные глухие
микроотверстия могут заполняться,
как показано на рисунке 5.
В стандартном процессе запол-
нения глухих микроотверстий ис-
пользуются стандартные параметры
импульсного электроосаждения. Ре-
зультаты показаны на рисунке 6.
Качество заполнения в этом образ-
це хорошее, в микрошлифе не видно
углубления, и результаты заполнения
равномерны по всей панели, но тол-
щина осажденного медного покрытия
находится в пределах, которые обычно
наблюдаются в вертикальном обору-
background image
ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОНИКИ: ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ
35
№ 2, 2008
изготовление печатных плат
Рис. 7. «Суперзаполнение» глухого
микроотверстия с выступами
стекловолокна в материале FR4
(диаметр
130 мкм, глубина 110 мкм, толщина
покрытия 20 мкм, углубление < 10 мкм,
время осаждения покрытия 29 минут)
Рис. 6. Заполнение глухих микроотверстий
в горизонтальном оборудовании
(диаметр
110 мкм, глубина 80 мкм, толщина
покрытия 27 мкм, остаточное углубление
0 мкм)
Рис. 5. Однородность глухих микроотверстий, заполняемых на стандартной плате
(результаты микрошлифов)
довании, работающем на постоянном
токе, и не удается достичь предела
проводник/расстояние между про-
водниками равного 50 мкм. Однако в
противоположность вертикальным си-
стемам, где осаждение занимает от 60
дo 90 минут, более высокая плотность
тока позволяет сократить время осаж-
дения дo 30…40 минут. Даже стандарт-
ное заполнение глухих микроотверстий
в горизонтальном оборудовании про-
текает быстрее, чем в вертикальном.
Главным фактором, позволяю-
щим получить тонкие проводники в
InPulse 2, является применение мо-
дифицированных параметров им-
пульсов, как описано в [2]. Обычно
применение высокой плотности тока
обратной пульсации дает значитель-
ное сокращение времени осаждения
покрытия для достижения нужного
заполнения углубления. Состав элек-
тролита меднения модифицируется с
целью улучшения заполнения глухих
отверстий, это означает поддержание
более высокой концентрации меди по
сравнению с серной кислотой и орга-
нических добавок в нужных пределах.
Применение процесса «Super Filling»
позволяет уменьшить толщину меди
на поверхности и в то же время вы-
держать углубление после заполнения
в пределах менее 10 мкм. На рисунке
7 показан образец применения «Super
Filling» с неидеальным глухим микро-
отверстием.
На рисунке 7 показано отлично за-
полненное глухое отверстие с отчет-
ливыми выступами стекловолокна,
однако углубление составляет менее
10 мкм.
На рисунке 8 показано заполнен-
ное глухое отверстие при толщине
покрытия меньше 15 мкм. Допуская,
что толщина исходной медной фольги
5 мкм, а предварительная металлиза-
ция — 2…3 мкм, общая толщина меди,
подлежащей травлению, составляет
20…25 мкм, такой процесс может обе-
спечить требования получения тон-
кой линии.
выводы
Горизонтальное оборудование для
осаждения покрытия с нераствори-
мыми анодами позволяет получить
продукты высокого качества при
значительной экономии затрат. Ис-
ключение операции обслуживания
анодов и равномерное распределение
покрытия по всей поверхности явля-
ются главными факторами, обеспечи-
вающими стабильность производства
и возможность работать на операции
металлизация отверстий (меднение)
по схеме «мокрый — мокрый». Более
высокие плотности тока можно осо-
бенно успешно применять для полу-
чения глухих микроотверстий, так как
это дает значительную экономию вре-
мени при обработке, как в стандарт-
ном вертикальном оборудовании, так
и в оборудовании конвейерного типа.
Кроме высокого качества, процесс
«Super Filling» предоставляет много
других возможностей в производстве
глухих микроотверстий методом за-
полнения, как с технической, так и
с экономической точки зрения. Тон-
кий слой меди, осаждаемый на по-
верхности платы, позволяет получать
тонкие проводники и соблюдать тре-
буемый зазор между ними. Экономия
средств в результате меньшего коли-
чества осаждаемой меди очевидна —
примерно 1,5 долл. США на каждый
квадратный метр платы (зависит от
рыночной цены меди). Отличное рас-
пределение покрытия гарантирует не
только получение хорошего качества
заполненных глухих отверстий, но и
Рис. 8. «Суперзаполнение» глухих
микроотверстий при минимальной толщине
покрытия поверхности
(диаметр 90 мкм,
глубина 65 мкм, толщина покрытия 12
мкм, углубление < 5 мкм, время осаждения
25 минут)
background image
Тел.: (495) 741-77-01
36
www.elcp.ru
изготовление печатных плат
Рис. 9. Схема экономии паяльной маски при меньшей толщине медного покрытия
дает экономию паяльной маски, что
схематично показано на рисунке 9.
Равномерное распределение мед-
ного покрытия по поверхности платы
позволяет уменьшить потребление
паяльной маски, обеспечить меньшее
количество корректировок и меньше
затрат рабочего времени оператора.
Определенную экономию дает и тот
факт, что травлению подлежит более
тонкий слой меди, следовательно,
упрощается и обработка сточных вод.
Процесс «Super Filling» уже нашел
широкое применение в производстве
мобильных телефонов, особенно но-
вейших моделей.
Литература
1. Kenny S., Reents B. Production processes
in horizontal and vertical technology for blind
micro via filling//Proceedings of the European
PCB Convention EIPC-2004.
2. Chao B., Chien S., Reents B. Horizontal
plating process for blind microvia and through
hole filling//Proceedings of the TPCA Forum
TPCA-2006.
Данная статья была представлена в
виде доклада на конференции «Печатные
платы и электронные модули. Проекти-
рование, технология, производство», про-
веденной в октябре 2007 года в Санкт-
Петербурге компанией «Петрокоммерц».
новости технологий
      Патентованный 
диспенсер «Стингер» 
(«Жало»)  позволит 
расширить  возмож­
ности  обычных  тра­
фаретных принтеров, 
позволяя 
наносить 
клей для SMT или па­
яльную  пасту  на  пе­
чатные  платы  сразу 
после  операции  тра­
фа рет ной печати. 
Маленький  и  легкий  модуль­диспенсер  в  сочетании  с 
принтером,  оборудованным  электропневматическим  интер­
фейсом, позволяет за считанные секунды снимать и устанав­
ливать модуль для обслуживания и смены материала. После 
того, как на плату через трафарет отпечатана паяльная паста, 
трафарет снимают, а плату устанавливают обратно для про­
верки системой технического зрения. В это время «Стингер» 
может аккуратно наносить клей или паяльную пасту (из стан­
дартных для отрасли картриджей) на практически неограни­
ченное  количество  заданных  пользователем  точек,  на  ходу 
приспосабливаясь  к  высоте  поверхности,  даже  если  плата 
покороблена – благодаря лазерной компенсации и сервопри­
воду вертикальной оси. 
Благодаря тому, что система предназначена для модифи­
кации уже существующего оборудования, отпадает необходи­
мость в дополнительной площади и затратах на покупку и об­
служивание отдельного диспенсера. Кроме того, технология 
«Стингер»  призвана  сэкономить  время  и  повысить  качество 
SMT­операций, при которых после трафаретной печати плат 
требуется нанесение клея или припоя вручную. 
Ovation  Products  известна  во  всем  мире  своими  усовер­
шенствованиями процесса монтажа SMT, и заслужила много­
численные отраслевые награды.
www.grid-lok.com
Ovation Products представила диспенсер жидкого флюса «стингер»
новости технологий
Корпорация CyberOptics намерена представлять свою си­
стему автоматизированного контроля печатных плат (AOI) Flex 
HR на дистрибьюторском стенде AssemRus (стенд № 13, зал 
104) на предстоящей выставке «ЭкпоЭлектроника», проводя­
щейся в Мосвке 15—18 апреля 2008 г. в выставочном центре 
«Крокус Экспо». 
AOI­система Flex HR, получившая премию Global Technology 
Award  2007  г.,  способна  выполнять  контроль  установки  ком­
понентов  типоразмера  01005  и  более.  Как  одна  из  самых 
быстродействующих контрольных систем в отрасли, Flex HR 
замечательно подходит для сборочных линий плат памяти, но­
утбуков, мобильных телефонов и автоэлектроники. 
Базовые возможности системы включают высокоскорост­
ной  контроль  до  и  после  пайки  при  помощи  патентованной 
методики технического зрения SAM™, которая обеспечивает 
высокую  степень  контроля  при  малом  числе  ложных  сраба­
тываний. Это программное обеспечение способно проверять 
любые узлы печатных плат, в том числе чип­компоненты, ИС, 
пустые площадки, безвыводные паяные соединения, штырь­
ки,  разъемы,  защелки  и  винты.  Последние  усовершенство­
вания  касаются  системы  чтения  штрихкодов,  двухэтапного 
контроля дефектов/исправлений, и некоторые улучшения си­
стемы управления. 
CyberOptics  продемонстрирует  простой  в  использовании 
интерфейс оператора (OUI) для Flex HR. Новый OUI для кон­
троля  и  просмотра  дефектов  предоставляет  оператору  про­
стой,  интуитивно  понятный  графический  интерфейс,  анало­
гичный  пользовательскому  интерфейсу  установки  контроля 
нанесения паяльной пасты SE 300. 
www.cyberoptics.com
О корпорации CyberOptics
Стартовав в 1984 г., сегодня CyberOptics является признанным ли-
дером в области решений для электронной сборки и оборудования для
производства полупроводниковых изделий. Штаб-квартира фирмы на-
ходится в Миннеаполисе (Миннесота). CyberOptics работает на рынках
Северной Америки, Азии и Европы. Для получения более подробной ин-
формации посетите сайт компании — www.cyberoptics.com.
CyberOptics покажет высокопроизводительную систему оптического
контроля на выставке «ЭкспоЭлектроника» в Москве
background image
background image
Тел.: (495) 741-77-01
38
www.elcp.ru
изготовление печатных плат
Оцените материал:

Автор: Стивен Кенни, Берт Реенц, компания Atotech Deutschland GmbH, Германия



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты