Многослойные печатные платы (МПП)

Все более ужесточающиеся требования относительно сокращения веса и объема радиоаппаратуры влекут за собой насущную необходимость увеличения плотности монтажа, улучшения конструкции и способа соединений деталей. Усовершенствование техники печатного монтажа привело к появлению многослойных печатных плат. Продукту отводится более половины мирового объема производства печатных плат с позиции ценового исчисления. Структура изделий довольно сложная, в соответствии с этим претерпела изменения и сама технология их производства.

Многослойные печатные платы имеют вид множества слоев, накладывающихся друг на друга. Конструкция включает в себя слои печатных проводников и изоляционных прослоек, толщина последних может быть совсем небольшой. На одном из краев изделия вмонтирован разъем. Конкретное число слоев изготавливаемой платы устанавливается посредством разделения электросхемы на функциональные цепи. Каждой из них следует выделить отдельный слой. Конкретная толщина МПП определятся соответственно требованиям механической прочности. Габариты продукции должны быть невелики в силу сложности изготовления и коробления. Стандартные размеры МПП ограничены параметрами 150 на 180 мм с числом слоев не более 3-4.

Ключевые компоненты печатной платы: диэлектрическое основание жесткого или гибкого типа с расположенными на его поверхности проводниками. Задачу установки элементов и их последующего подключения к проводникам решают контактные площадки, ламели разъемов и прочие детали.

Изготовление и производство многослойных печатных плат

Наибольшее распространение получили четыре способа производства МПП, о которых пойдет речь далее. Их развитие идет по спирали: старые технологии возвращаются в новой интерпретации.

Технология попарного прессования базируется на создании межслойных соединений путем металлизации просверленных отверстий. Основой служит заготовка, выполнена из фольгированного с каждой стороны диэлектрика. На них фотохимическим способом наносятся схемы внутренних слоев, после чего высверливаются отверстия межслойных переходов и проводится их металлизация. Полученные заготовки подвергаются прессованию. В ходе этого процесса выдавливается смола, заполняющая пространство переходных отверстий. Она служит для защиты медного гальванического покрытия от воздействия химического рода в ходе реализации дальнейших технологических операций. Следующая за этим обработка заготовки МПП проводится по аналогии с двусторонней печатной платой – позитивным сочетанным способом. Монтаж деталей на внешних слоях производится по обычной технологии. Метод попарного прессования позволяет изготовить продукцию с общим количеством слоев в пределах четырех. Способ довольно прост в реализации за счет применения хорошо освоенной в промышленной сфере технологии металлизации отверстий.

Метод открытых контактных площадок предполагает прессование небольших по толщине печатных слоев и перфорирование окон с целью открытия доступа к расположенным внутри слоям. Для данной технологии характерно отсутствие межслойных соединений. Основой служат отдельные печатные слои, сделанные посредством травления. Каждый из них соединяется с выводами навесных элементов с помощью перфорированных окон более высоколежащих слоев. Нижний внутренний слой располагает максимальной площадью для переноса печатных цепей за счет отсутствия перфораций, в то время как верхний наружный слой имеет достаточно ограниченное свободное пространство для обозначенных целей. С учетом данной специфики технологии изготовления нецелесообразно увеличивать количество слоев МПП. Описанный м не слишком сложен в реализации и обладает непродолжительным технологическим циклом.

Изготовление многослойных печатных плат посредством применения технологии послойного наращивания предполагает последовательное чередование изоляционных слоев и слоев с нанесенным печатным рисунком. Проводящие элементы каждого из печатных слоев соединяются между собой путем гальванического наращивания меди в высверленных отверстиях изоляционного слоя. Первая стадия производства охватывает приклейку к медной фольге специальной изоляционной прокладки, оснащенной перфорациями в местах межслойных переходов. На последнем этапе на эту фольгу наносится рисунок наружного слоя. По завершении производства металлизированных переходов и их планаризации в одну плоскость с диэлектриком осуществляется формирование печатного рисунка слоя на поверхности межслойной прокладки Полученный слой проводящего рисунка служит базой напрессовывания следующего слоя перфорированной изоляции. Через эту перфорацию проводится наращивание последующих металлизированных переходов. Роль межслойной изоляции играют прокладки из стеклотекстолита с проделанными в нужных местах отверстиями. Большое значение имеет строгое соблюдение последовательности операций изготовления. Общее число слоев, допустимых в такой МПП, ограничено пятью, что обусловлено особенностями технологии изготовления. Описанный процесс требует повышенной тщательности и надлежащего качества производства, ведь даже незначительный дефект на последних слоях влечет за собой брак всего изделия. Использование представленного метода целесообразно для создания высоконадежной аппаратуры.

Способ металлизации сквозных отверстий подразумевает производство каждого из внутренних слоев посредством химического метода, путем прессования отдельных слоев в единый монолит, последующего сверления сквозных отверстий и их дальнейшей металлизации. В ходе сверления на стенках выполненных отверстий осуществляется вскрытие торцов контактных площадок каждого внутреннего слоя, которые соединяются между собой и с контактными площадками наружных слоев благодаря металлизации отверстий. Исходным материалом служит фольгированный с одной либо двух сторон диэлектрик.

В общем виде схема изготовления МПП описанным способом выглядит так:

• Производство отдельного слоя
• Последующая сборка нескольких слоев в комбинации с изоляционными прокладками
• Прессование всех изготовленных слоев
• Сверление и последующая чистка сделанных отверстий
• Подтравливание диэлектрика

Описанный метод считается единственным способом создания конструкций с оптимальной электрической структурой. Подтравливание диэлектрика в отверстиях позволяет добиться охвата медного кольца с трех сторон, за счет чего обеспечивается максимальная надежность соединения. Полученные данным способом многослойные печатные платы обладают высокой плотностью монтажа и улучшенными параметрами. Особенности технологии изготовления обеспечивают возможность добавления количества слоев без значительного увеличения общей стоимости и длительности самого процесса.

Методы производства изделий непрерывно совершенствуются. Каждый из способов эволюционирует вслед за интеграцией элементной базы. Постоянно разрабатывался все новые технологии изготовления МПП, призванные увеличить функциональность радиоаппаратуры и обеспечить уменьшение ее размеров и массы.