Тентинг-метод или метод образования завесок над отверстиями ПП

Процесс изготовления плат комбинированным позитивным методом становится короче и дешевле, если для защиты рисунка от травления использовать не металлорезист, а прочный, сухой пленочный фоторезист. Главная проблема тентинг-процесса – надежно закрыть отверстия от доступа травящих растворов. Не все пленочные фоторезисты способны к этому. Но, когда они появились, тентинг-метод начал успешно применяться для изготовления плат невысокой сложности.
Название процесса произошло именно потому, что пленка фоторезиста накрывает отверстия, как бы зонтиком или крышей, отсюда английское происхождение термина «tenting».
Тентинг-метод применяют при изготовлении ДПП, двусторонних слоев с металлизированными переходами и МПП.
Особенности тентинг-метода:
• металлизируется вся поверхность и отверстия заготовки ПП;
• не используются экологически агрессивные процессы осаждения металлорезиста, и нанесение паяльной маски производится на медную поверхность;
• защита рисунка схемы при травлении меди с пробельных мест обеспечивается пленочным фоторезистом, который закрывает и проводники, и отверстия, создавая над ними зонтик; для получения защитного рельефа (изображения) рисунка схемы используют пластичные сухие пленочные фоторезисты толщиной 40...50 мкм. Образованные фоторезистом завески защищают металлизированные отверстия от
воздействующего под давлением (1,62...2,02)•105 Па и более травящего раствора в процессе струйного травления ПП. Поэтому для сохранения целостности завесок и исключения их попадания в отверстия применяют фоторезисты толщиной не менее 40...50 мкм;
• травление рисунка производят в кислых растворах хлорида меди, что облегчает их регенерацию и утилизацию;
• для изготовления ДПП и слоев МПП используют двусторонние фольгированные диэлектрики с толщиной медной фольги не более 18 мкм;
• для обеспечения надежной защиты отверстий диаметр контактной площадки выполняют в 1,4 раза больше диаметра отверстия, а минимальный поясок контактной площадки b (ширина между краем контактной площадки и отверстием) — не менее 0,1 мм;
• для гальванического меднения используют электролиты с добавками, например, БСД, обладающие высокой рассеивающей способностью и позволяющие получать пластичные осадки гальванической меди;
• хорошее сочетание с процессом прямой металлизации, после которой осуществляется полная металлизация поверхности и отверстий и др.
Основные этапы изготовления представлены в табл. 4.

Основные достоинства и преимущества тентинг-метода:
• наименьшая продолжительность технологического цикла;
• не используют щелочные медно-хлоридные травильные растворы, содержащие аммонийные соединения, затрудняющие обработку сточных вод;
• улучшенные экологические показатели производства;
• экономичность ТП.
Недостатки:
меньшая разрешающая способность метода за счет· необходимости более глубокого травления рисунка: фольга + гальванически осажденная медь;
меньшая трассировочная способность за счет увеличенного· размера контактных площадок под отверстия с целью надежного перекрытия отверстий фоторезистом.
Субтрактивные методы, рассмотренные выше (рисунок печатных плат получается травлением меди с пробельных мест), применяемые в настоящее время, имеют ограничения по разрешающей способности рисунка схемы, т. е. по минимально воспроизводимой ширине проводников и расстояний между ними, размеры которых связаны с толщиной проводников:
• при толщине проводников 5...9 мкм можно получить ширину проводников и зазоров порядка 50 мкм;
• при толщине проводников 20...35 мкм – 100... 125 мкм;
• при толщине проводников 50 мкм – 150...200 мкм.

Аддитивные методы

Эти методы предполагают использование нефольгированных диэлектрических оснований, на которые тем или другим способом, избирательно (там, где нужно) наносят токопроводящий рисунок. Разновидности метода определяются способами металлизации и избирательностью металлизации.

Токопроводящие элементы рисунка можно создать:
химическим восстановлением металлов на катализирован-ных· участках диэлектрического основания (толстослойная химическая металлизация — ТХМ);
переносом рисунка, предварительно сформированного на· металлическом листе, на диэлектрическую подложку (метод переноса);
· нанесением токопроводящих красок или паст или другим способом печати;
восстановительным вжиганием металлических паст в поверхность термостойкого· диэлектрического основания из керамики и ей подобных материалов;
· вакуумным или ионно-плазменным напылением;
выштамповыванием· проводников.

Избирательность осаждения металла можно обеспечить:
фотолитографией (через фотошаблон) фоторезиста,· закрывающего в нужных местах участки поверхности основания, не-подлежащие металлизации (для метода толстослойной химической металлизации — ТХМ);
избирательным фотоочувствлением (через фотошаблон или сканирующим лучом)· катализатора, предварительно нане-сенного на всю поверхность основания (для фотоаддитивного метода ТХМ);
трафаретной печатью (для паст и· красок);
масочные защиты (для вакуумной и ионоплазменной· металлизации).

Общая оценка аддитивных методов

В большинстве аддитивных методов полностью отсутствуют процессы травления (удаления металла — субтракции), и, в этом смысле они экологически чистые, хотя другие, сопутствующие им процессы (отмывки от технологических загрязнений и растворов, избыточность растворов химической металлизации при их корректировках и т.п.) загрязняют промышленные стоки, но не в той мере, как субтрактивные технологии. И если все-таки процессы травления в них присутствуют (ПАФОС), то их объемы настолько незначительны, что они не создают серьезных экологических проблем.
Распространению аддитивных методов мешает ряд сложностей их использования:
1) нет возможности использовать высокопроизводительные процессы электрохимической металлизации элементов печатного монтажа на диэлектрическом основании из-за их электрической разобщенности. Это, правда, не относится к методу ПАФОС;
• толстослойная химическая металлизация (ТХМ) — сложный и низкопроизводительный процесс, требующий управления по большому количеству параметров. При любых сбоях управления он способен разрушаться с большими издержками для производства. Мало того, этот процесс имеет большую длительность: для достижения приемлемой толщины осаждения (например, 25 мкм для меди) процесс длится часами. Надежность технологических и энергетических систем зачастую не позволяет выдерживать нужные режимы осаждения в течение этого времени;
2) по всем (кроме чисто аддитивного процесса) схемам затруднена металлизация отверстий;
• токопроводящие пасты имеют повышенное сопротивление, от чего, по крайней, мере цепи питания не могут быть реализованы приемлемыми ширинами проводников;
• напыление через маски требует их очистки от осевших на них металлов химическим стравливанием, что уравнивает их с субтрактивными методами;
3) штампы для тиснения металлического порошка и выштамповки проводников из фольги дорогие, так что они оправдывают себя только при объемах партии более десятков тысяч.

Химический аддитивный процесс

Схема процесса аддитивной технологии с использованием фоторезиста:
вырубка заготовки;·
сверление отверстий под· металлизацию;
нанесение катализатора на всю поверхности заготовки и· отверстий;
нанесение и экспозиция фоторезиста через· фотошаблон-позитив;
проявление фоторезиста с обнажением участков· поверхности платы с нанесенным катализатором;
толстослойная химическая· металлизация отверстий и проводников;
нанесение маркировки;·
· обрезка платы по контуру;
электрическое тестирование;·
приемка· платы — сертификация.

Преимущества:
использование нефольгированных· материалов;
изоляционные участки платы защищены фоторезистом – изоляция· не загрязняется технологическими растворами;
фоторезист может· оставаться на плате в качестве защитного покрытия.
Недостатки:
длительный процесс толстослойной химической металлизации;·
· необходимость использования фоторезиста, стойкого к длительному воздействию растворов химического меднения с щелочной реакцией.

Фотоаддитивный процесс

Схема процесса фотоаддитивной технологии (как пример одного из вариантов аддитивного метода):
· вырубка заготовки;
· сверление отверстий под металлизацию;
· нанесение фотоактивируемого катализатора на все поверхности заготовки и в отверстия;
· активация катализатора высокоэнергетической экспозицией через фотошаблон-негатив;
· толстослойное химическое меднение активированных участков печатной платы;
· отмывка платы от остатков технологических растворов и неактивированного катализатора;
· глубокая сушка печатной платы;
· нанесение паяльной маски;
·нанесение маркировки;
· обрезка платы по контуру;
· электрическое тестирование;
· приемка платы — сертификация.

Преимущества:

·использование нефольгированных материалов;
· возможность воспроизведения тонкого рисунка.
Недостатки:

·длительный контакт открытого диэлектрика с технологическими растворами металлизации, ухудшающими характеристики электрической изоляции без дополнительных мер по отмывке;
·длительность процесса толстослойного химического меднения.