Технология изготовления печатных плат: основные этапы

Изготовление печатных плат – многооперационный процесс, включающий механическую обработку, химическое травление и электрический контроль. Итоговая работоспособность изделия определяется точностью каждого этапа, поэтому при разработке устройства стоит заказать печатную плату у проверенного производителя.

Строение печатной платы и исходные материалы

Плата состоит из диэлектрической основы и медной фольги. Базой выступает фольгированный стеклотекстолит FR-4. Толщина фольги от 18 до 70 мкм.

Слои платы: диэлектрик, медь и защитные покрытия

Диэлектрик задает механическую прочность и электрическую изоляцию. Медь формирует проводники. Паяльная маска защищает дорожки, финишное покрытие предохраняет контактные площадки от окисления.

Критерии выбора материала основания

Выбирая основание, учитывают:

• рабочую температуру;
• диэлектрическую проницаемость;
• огнестойкость;
• толщину фольги.

Для высокочастотных плат применяют материалы с низкой диэлектрической проницаемостью.

Формирование проводящего рисунка

Нанесение фоторезиста и экспонирование

Последовательность формирования рисунка:

1. очистка медной поверхности;
2. нанесение фоторезиста;
3. экспонирование через фотошаблон;
4. проявление.

Фоторезист применяется жидкий или пленочный. Под действием УФ-излучения растворимость облученных участков изменяется.

Травление меди и удаление фоторезиста

В травильном растворе (например, хлорид железа) удаляется медь с незащищенных зон. После травления остатки фоторезиста смывают.

Сверление и металлизация отверстий

Режимы сверления и позиционирование отверстий

Отверстия сверлят твердосплавными сверлами. Диаметр монтажных отверстий 0,6–1,0 мм, переходных – 0,2–0,3 мм. Частота вращения шпинделя до 100 000 об/мин.

Химическое меднение стенок

После активации стенок раствором палладия осаждают тонкий слой медного осадка. Его толщина 0,3–0,5 мкм, затем гальванически доращивают.

Защитные слои и финишные покрытия

Паяльная маска и маркировка платы

Маска закрывает внешние проводники, оставляя открытыми контактные площадки. Сверху наносят маркировку компонентов.

Сравнение финишных покрытий контактных площадок

Контроль качества и типичные дефекты

Электрическое тестирование и оптический контроль

Применяют тест летающим щупом для малых серий и тестовую оснастку для массового производства. Автоматический оптический контроль сравнивает плату с эталоном.

Причины дефектов и способы их предупреждения

Дефекты возникают из-за недотравления, перетравления, загрязнения материала или неправильного сверления. Контроль растворов, режимов обработки и чистоты производства снижает количество брака.