Jak se vyrábějí desky plošných spojů? Výroba desek plošných spojů

Jak se vyrábějí desky plošných spojů? Výroba desek plošných spojů

Rozbalte všechny fáze
Sbalit všechny fáze

Níže jsou uvedeny informace o tom, jak se v technologickém parku Resonit vyrábějí desky plošných spojů. Zde podrobně pokryjeme každý ze sedmnácti kroků výroby DPS, které jsou prováděny v našem výrobním zařízení.

Výrobní proces se skládá ze 17 standardních operací. Výroba vícevrstvého plošného spoje začíná příchodem připravených přířezů vnitřních vrstev na fotolitografickou sekci.

1. Fotolitografie vnitřních vrstev

Proces fotolitografie vnitřních vrstev vícevrstvé desky s plošnými spoji se skládá z následujících fází: první je linka chemické přípravy. Zde měděný povrch vyvine drsnost, která je nezbytná pro nejlepší přilnavost fotorezistu. V další fázi procházejí polotovary automatickou laminovací linkou. Suchý filmový fotorezist se nanáší na obrobek pomocí horkých válců.
Po ochlazení jsou polotovary převedeny na osvit – selektivní osvit fotorezistu, ke kterému dochází na jednotkách přímého osvitu laserem bez použití fotomasek. Exponované polotovary se uchovávají 15 minut a poté se přenesou k vyvolání kresby. Oblasti fotorezistu, které nebyly exponovány, se rozpouštějí ve vyvolávacím roztoku a obnažují měď pro následné odstranění.

Poslední fází vývoje je kontrola kvality operací, po které jsou polotovary předány k leptání vnitřních vrstev.

2. Leptání vnitřních vrstev

Leptání se provádí na horizontálním dopravníku. Měď nechráněná fotorezistem je odleptána. Tímto způsobem je vytvořena topologie vnitřní vrstvy vícevrstvé desky s plošnými spoji. Po leptání je fotorezist zcela odstraněn ve speciální instalaci.

3. AOI vnitřních vrstev

Všechny vnitřní vrstvy vícevrstvého plošného spoje procházejí povinnou kontrolou na automatickém optickém kontrolním stroji. Tím se zabrání problémům s topologií na vnitřních vrstvách, protože po lisování již není prostor pro úpravy. Systém naskenuje obrobek, získá digitální obraz leptané topologie a porovná jej s referenční topologií vytvořenou při přípravě desky pro výrobu. Všechny nalezené rozdíly jsou předloženy operátorovi k rozhodnutí.

4. Lisování

Před lisováním se na očištěný měděný povrch nanese organický komplex, který rozvine povrch a zlepší přilnavost. K umístění vnitřních vrstev mezi sebou se používá automatická sestava balení.

Po sestavení se obal vnitřní vrstvy slepí dohromady přes prepreg pomocí indukčního ohřevu. Obrobek je umístěn mezi dvěma oddělovacími deskami a je to soubor skládající se z fólie 1 vnější vrstvy prepregu, která vytváří dielektrickou spojovací vrstvu, balíčku vnitřních vrstev sestavených na sestavě obalu, prepregu a fólie 2 vnější vrstvy. Sestavené formy se vloží do vakuového horkého lisu. Během procesu lisování jsou polotovary vícevrstvých desek plošných spojů formovány do jediné struktury. Po lisování za tepla jsou desky přesunuty do studeného lisu pro řízené chlazení. Formy jsou poté rozebrány a vylisované polotovary jsou přeneseny do operace otevírání základního otvoru.

5. Otevření otvorů základny

Tato operace se používá k umístění programu průchozího vrtání, řízení kvality lisování a vyrovnání vnitřních vrstev. Provádí se na vrtačce vybavené rentgenovým zdrojem a kamerou. Systém detekuje značky skryté na vnitřních vrstvách. Stroj kontroluje přítomnost deformace obrobku po procesu lisování a také kvalitu vyrovnání vnitřních vrstev a vrtá základní otvory.

6. Vrtání průchozích otvorů

Obrobek se přenese do operace průchozího vrtání, kde se sestaví do balíku. Skládá se z výstelkového materiálu pro odstranění otřepů na zadní straně sklolaminátu a hliníkové nebo getinaxové překryvné vrstvy pro minimalizaci úletu nástroje během vrtání. Stroj detekuje referenční otvory pomocí optických kamer, aby přesně vyrovnal vrtací program se středy kontaktních podložek na vnitřních vrstvách. Proces vrtání je řízen počítačem pomocí programu obsahujícího souřadnice a průměry otvorů. Stroj vybere nástroj ze zásobníku a zkontroluje jeho délku, průměr a házivost pomocí laserové měřicí stanice. Přítomnost kontaktního vrtacího systému umožňuje provádět tuto operaci s kontrolou hloubky. To je nezbytné pro získání slepých otvorů na vícevrstvých deskách plošných spojů s vysokou hustotou. Po vyvrtání se obrobek přenese na první pokovení.

7. První metalizace

K vytvoření počáteční vodivé vrstvy na stěnách otvorů se používá kombinace tří procesů, z nichž prvním je čištění otvorů manganistanem. Během zpracování se z konců vnitřních vrstev a stěn otvorů vyleptá malá vrstva epoxidové pryskyřice. Dále, aby se zajistila adheze mědi na povrchu sklolaminátu, vytvoří se na lince přímé metalizace velmi tenká vodivá vrstva. Na vodivou vrstvu je nanesena 5mikronová vrstva galvanické mědi. Kvalita pokovení každého obrobku je řízena operátorem, poté jsou přeneseny do fotolitografické sekce vnějších vrstev.

8. Fotolitografie vnějších vrstev

První fáze procesu zahrnuje použití zařízení pro přípravu povrchu. Pro obrobky od 5 desetin milimetru se používá mechanická příprava brusnými kartáči. Tenké polotovary procházejí chemickou přípravnou linkou. Panely jsou očištěny od nečistot a měděný povrch vytváří drsnost potřebnou pro nejlepší přilnavost fotorezistu.

Fotorezist se nanáší na automatických laminovacích linkách. Polotovary jsou shromážděny v kazetě a přeneseny k expozici. Systém přímé laserové expozice detekuje referenční otvor pomocí optických kamer a kontroluje jeho umístění a průměr. Pokud obrobek splňuje kritéria kvality, je fotorezist selektivně exponován ultrafialovým laserem. Kombinace automatického zarovnání tisku a vysokého rozlišení tisku umožňuje osvit desek plošných spojů třídy přesnosti 6 a vyšší.

Oblasti fotorezistu, které nebyly exponovány, se ve vyvíjecím roztoku rozpustí, čímž se obnaží otvor a topologie pro nanášení galvanické mědi. Po kontrole kvality jsou obrobky přeneseny do sekce pokovování mědi.

Doporučujeme zhlédnout sérii filmů „Technologie výroby desek s plošnými spoji“, která podrobně ukazuje celý proces výroby vícevrstvé desky plošných spojů v Technoparku Resonit.

9. Galvanické pomědění

Galvanizace mědi vytváří v otvorech desky plošných spojů kovovou vrstvu požadované tloušťky. Autooperátor vezme suspenzi s polotovary a postupně je pohybuje přes nezbytné přípravné fáze, včetně povrchového čištění, mikroleptání a moření.

Poté se tyč s polotovary spustí na 60 minut do lázně pro pokovování mědi. Aby byla zajištěna dobrá vodivost, je na stěnách otvorů a také na povrchu vodičů a kontaktních podložek naneseno asi 25 mikronů mědi. Výsledkem je, že při tloušťce základny 18 mikronů bude celková tloušťka mědi 40-45 mikronů. V následných operacích se na galvanickou měď nanese 5 mikronů galvanického cínu, aby byla chráněna topologie během leptání. Proces povlakování je řízen počítačem, aby byly zajištěny požadované parametry galvanicky pokovených povlaků. Po potažení je tloušťka nanesené mědi zkontrolována nedestruktivní metodou.

10. Leptání vnějších vrstev

Před leptáním se z polotovarů odstraní vrstva fotorezistu, čímž se obnaží základní měděná vrstva, která musí být odstraněna. Rozložení DPS a pokovené otvory zůstávají chráněny galvanicky nanesenou cínovou vrstvou. Měď nechráněná cínem se odleptá, aby se vytvořila topologie vnějších vrstev desky s plošnými spoji. Vrstva cínu se odstraní po leptání. Polotovary jsou přeneseny do sekce automatické optické kontroly pro kontrolu kvality leptání.

11. AOI vnějších vrstev

Automatický optický kontrolní systém pro vnější vrstvy skenuje obrobek, získává digitální obraz exponované topologie a porovnává jej s referenční topologií vytvořenou během přípravy desky pro výrobu. V tomto případě je kontrolována nejen kvalita leptání, ale také průměry a tolerance polohy otvorů. Testované polotovary se přenesou do oblasti aplikace masky.