Технологии производства печатных плат и поверхностного монтажа
Мы сертифицированы ИСО 9001
Тел. +7 (495) 964 47 48
Факс +7 (495) 964 47 39

Нанесение паяльной маски

Что такое паяльная маска. Выбор типа паяльной маски

Паяльная маска (ПМ) является для готовой печатной платы со сформированным рисунком защитным слоем в последующих процессах нанесения финишных покрытий и групповой пайки.

Поскольку основа печатной платы состоит из стекловолокна и эпоксидной смолы, плата не обладает достаточной теплостойкостью при температурах проведения процессов HAL и пайки при поверхностном монтаже, и без паяльной маски при длительном и высокотемпературном воздействии может происходить поверхностное разрушение материала диэлектрика. При проектировании и нанесении паяльной маски нужно обеспечить изоляцию групп контактных площадок (например, под выводы микросхем) от других проводящих элементов печатной платы – переходных отверстий, контактных площадок, проводников.

Такая изоляция позволяет снизить время и трудоемкость процесса пайки. Дело в том, что в процессе монтажа компонентов на печатную плату, между смежными контактными площадками (если они не изолированы) могут образоваться тончайшие перемычки припоя. И чтобы их обнаружить и устранить, нужно дополнительное время. Если по тем или иным причинам такая перемычка не будет обнаружена, то получится замыкание. Это может привести к неправильной работе прибора или даже к выходу из строя элементов.

Также паяльная маска должна обеспечивать защиту поверхности печатных плат от воздействия агрессивных технологических сред во время нанесения химическими и химико-технологическими способами некоторых паяемых покрытий. Следует иметь ввиду, что паяльная маска не защищает плату от влаги в жестких условиях эксплуатации платы (поскольку она достаточно гигроскопична) и для влагозащиты используются специальные органические покрытия, которые иногда в технической литературе называются - конформными.

Различают 3 типа паяльных масок:

  • 1.Сухая пленочная (фотоформируемая) паяльная маска СППМ
  • 2.Жидкая двухкомпонентная (фотоформируемая) паяльная маска (ЖФПМ).
  • 3.Жидкая однокомпнентная паяльная маска под трафаретную печать.
Тентирование отверстий сухой паяльной маской
Рис. 120. Тентирование отверстий сухой паяльной маской
Вскрытие «тентов» на жидкой паяльной маске
Рис.121. Вскрытие «тентов» на жидкой паяльной маске

Последняя из перечисленных имеет существенные ограничения по возможности прецизионного нанесения (зазор между проводящим рисунком и рисунком ПМ должен быть не менее 0,2мм при оптимальном выборе типа сетки и степени ее натяжения). Поэтому с учетом устойчивой тенденции к миниатюризации узлов РЭА и ужесточением в связи с этим требований к прецизионности (по допускам к размерам элементов рисунка и точности совмещения с рисунками наружных слоев печатных плат), не смотря на простоту применения, она все реже и реже используется при изготовлении печатных плат для инновационной РЭА. Учитывая это обстоятельство, считаю целесообразным подробно рассмотреть здесь только первые два варианта фотоформируемых паяльных масок.

Стоит отметить также, что паяльные маски не применяются для нанесения поверх рисунка СВЧ печатных плат. Но СВЧ печатные платы это достаточно специфический продукт с массой особенностей требующих отдельного рассмотрения вне рамок этого руководства.

Итак - сухая или жидкая паяльная маска?

Основным критерием при выборе паяльной маски является тентирование (перекрытие) отверстий. (Рис. 120).

Цели тентирования отверстий:

  • 1. Изоляция при монтаже, предохраняющая от контакта проводящего рисунка с навесными компонентами, имеющими токопроводящие (металлические) поверхности.
  • 2. Защита медного столба металлизации переходных отверстий от воздействия агрессивных технологических сред (растворов декапирования, промывочных жидкостей, флюсов и т.п.), в случае если он не защищен финишными покрытиями.

Преимущества жидкой паяльной маски:

  • - дешевизна техпроцесса из-за малого удельного расхода материала, связанного с возможностью формирования тонких защитных слоев ≈30 мкм (даже на относительно высоком рельефе до 70 мкм);
  • - сравнительно более высокая адгезия, чем у сухой паяльной маски, из-за того, что материал наносится в жидком состоянии;
  • - возможность формирования перемычек шириной до 0,15 мм и менее;
  • - стойкость после окончательной полимеризации к горячим и концентрированным щелочным растворам (в первую очередь, к растворам техпроцесса иммерсионного золочения на всех его стадиях).

Главный недостаток – технология нанесения жидкой паяльной маски не обеспечивает тентирования переходных отверстий. Связано это с тем, что при нанесении жидкого материала паяльной маски при нормальной температуре на поверхность печатных плат внутри отверстия закупоривается некоторый объем газа (воздуха). При предварительной сушке при температуре 60…80⁰С этот газ, имея свойство расширяться, вскрывает тенты, не успевшие высохнуть. Чем больше диаметр отверстия, тем больше вскрытых тентов. Количество их заранее не прогнозируемо, но вскрытий всегда достаточно много.

Вскрываются тенты с одной стороны отверстия, формируя глухой капилляр, который становится накопителем агрессивных технологических сред (в первую очередь, растворов декапирования, флюсов), а также агрессивных сред, имеющих место при эксплуатации электронного модуля, если он не покрыт конформной защитой (см. рис.121). Избавиться от этого недостатка можно введением дополнительной операции заполнения отверстий специальными составами ( например «филлерами»).

При этом теряется основное преимущество жидкой паяльной маски – ее дешевизна, так как приходится проводить дополнительную операцию планаризации. Добавляются дополнительная трудоемкость, необходимость оснащения дополнительным технологическим оборудованием и необходимость использования еще одного базового материала. Варианты планаризации поверхности печатных плат будут рассмотрены ниже.

Справедливости ради следует упомянуть, что некоторые фирмы – производители жидких паяльных масок декларируют возможность тентирования отверстий при условии выполнения определенных технологических приемов. Мне, к сожалению, ни разу не довелось стать свидетелем успешной практической реализации подобных рекомендаций на отверстиях диаметром более 0,4 мм, но они тентируются и обычной ЖПМ.

Еще одним недостатком жидкой паяльной маски является короткий срок живучести рабочего состава (фотоформируемые жидкие паяльные маски всегда двухкомпонентные). И это притом, что в высокопроизводительные машины нанесения ЖПМ (поливом) необходимо одновременно заправить до 20 литров рабочего состава, который должен быть израсходован в течение 1-2 рабочих дней.

Такие машины можно использовать только в условиях крупносерийного производства. В значительной мере этих недостатков лишены установки факельного нанесения ф. Плюритек. Более подробно их устройство также будет рассмотрено в этом разделе ниже.

Всех этих проблем нет у сухой паяльной маски. Ее основные преимущества:

  • - тентирование отверстий ( см. рис. 120);
  • - возможность адаптации к условиям неравномерной загрузки в сочетании с высокой производительностью (вакуумный ламинатор или аппликатор).

К недостаткам можно отнести:

  • - высокую удельную стоимость материала ( стандартная сухая пленочная паяльная маска поставляется с толщиной минимум 75 мкм, при этом соотношение толщины сухой пленочной паяльной маски (СППМ) и высоты рельефа рисунка проводящего слоя на наружных слоях должно быть не менее чем 1,5:1) ;
  • - невозможность использования для селективного (по паяльной маске) иммерсионного золочения (в связи со слабой стойкостью СППМ к щелочным растворам иммерсионного золочения, работающими при повышенной температуре);
  • - невозможность получения перемычек шириной менее 0,18÷0,20 мм;
  • - необходимость приложения значительных технологических усилий для обеспечения адгезии (вакуумное ламинирование, тщательная подготовка поверхности, контроль адгезии тонких перемычек).

На мой взгляд, современному контрактному производству печатных плат для реализации широкого спектра конструктивных требований необходимо иметь оба процесса нанесения маски, т.к. они далеко не полностью взаимо заменяют друг друга.

Технология нанесения паяльной маски

Технолгия нанесения паяльной маски включает в себя следующие этапы:

  • - нанесение;
  • - экспонирование;
  • - проявление;
  • - окончательное задубливание.

Нанесение паяльной маски.

Как уже было сказано выше СППМ наносится с рулонов вакуумным ламинатором или предварительно вырезанными из рулона пленочными фрагментами ПМ вакуумным аппликатором . Нельзя недооценивать важности подготовки поверхности из чистой меди в особенности для нанесения СППМ. Медная поверхность должна быть освобождена от окислов, на ней не должны оставаться какие-либо загрязняющие вещества, возникающие в процессе очистки от остатков металлорезиста.

По окончании очистки поверхность должна быть высушена. Этапы подготовки, начиная с предварительной очистки и заканчивая щеточной, пемзовой или химической обработкой позволяют дополнительно к основным функциям медной поверхности улучшить ее адгезионные характеристики, способствующие последующему успешному нанесению паяльной маски. Подготовка медной поверхности подробно была рассмотрена в предыдущих разделах. Для собственно нанесения СППМ РТС предлагает вакуумный аппликатор ф. Optek – DPL 24A. (Рис.122). С возможностью ламинировать платы размером до 610х610х3,8 мм.

При изготовлении прототипов, на которых предполагается только опробовать идеи, и которые не предназначенные для длительной эксплуатации в жестких условиях возможно нанесение СППМ на тех же ламинаторах, что и для нанесения травильного фоторезиста с соответствующим подбором режимов, (увеличив температуру нагрева валков и усилие их прижима, уменьшив скорость протяжки печатных плат).

Вакуумный аппликатор ф. Optek – DPL 24A
Рис. 122. Вакуумный аппликатор ф. Optek – DPL 24A
Принцип сеткографической печати
Рис. 123.Принцип сеткографической печати

Компоненты состава жидкой фотоформируемой паяльной маски (основной состав, отвердитель-сенсибилизатор, а также, возможно, несколько дополнительных растворителей, играющих роль разбавителей) перед использованием необходимо тщательно перемешать, для чего предпочтительнее использовать механический смеситель. Многие знакомы с тем, что энергичное перемешивание может привести к появлению в жидком составе воздушных пузырей. Но, обеспечив постоянное перемешивание ЖПМ в течение определенного времени, можно удалить все газы из смеси.

Жидкая паяльная маска может наноситься трафаретной печатью, факельным способом или занавесным поливом.

Трафаретная печать является давно освоенным технологическим методом при котором жидкая фотоформируемая паяльная маска наносится сплошным слоем с помощью сеточных трафаретов из полиэстера с помощью ракеля из резины или полиуретана. См. рис. 123. Трафарет представляет из себя открытую сетку площадью чуть меньше чем печатная плата. На периферийной части трафарета для экономии расхода паяльной маски сетка замазывается резистом или заклеивается любым материалом выдерживающим воздействие технологических сред.

В РФ сетки из полиэстера пригодные для нанесения жидкой паяльной маски изготавливаются Рахмановским ткацким комбинатом. Существует оборудование для правильной заточки ракеля при его износе. Диаметр нитей сетки является фактором влияющим на количество наносимой жидкой паяльной маски – ее толщину. В целом, чем больше номер сетки ( для полимерной сетки это обычно число нитей на см), тем тоньше наносимый слой жидкой паяльной маски. Как правило в ТТ на материал жидкой паяльной маски предназначенной для нанесения трафаретной печатью приводятся подробные рекомендации по маркам материалов и режимам нанесения.

Метод занавесного полива, как уже говорилось используется только на крупносерийных производствах. В РФ практически не используется и рассматриваться здесь не будет.

Вакуумный аппликатор ф. Optek – DPL 24A
Рис. 124. Установка факельного
нанесения ПМ Ecosprey ф. Плюритек

Более подробно хочу рассмотреть метод факельного нанесения паяльной маски, сочетающий в себе гибкость необходимую при многономенклатурном производстве с высокой производительностью, высокую адгезию при обеспечении качественной подготовки и хорошее облегание рельефа проводящего рисунка наружных слоев.

«РТС-Инжиниринг» предлагает для реализации этого процесса установку факельного нанесения паяльной маски Ecosprey ф. Плюритек.

Эта установка интересна не только своей относительно низкой стоимостью, но и такими особенностями как:

  • - использование до 4-х распылительных подогреваемых форсунок, которые позволяют эффективно наносить 4 разные типа ПМ (обычно разных цветов) и легко переходить от одного типа маски к другому;
  • - наличие встроенной станции переворота, позволяющей наносить ПМ с двух сторон;
  • - малым отходом ПМ связанным с тем, что маска наносится только на поверхность платы и практически не распыляется внутри установки;
  • - отсутствием запаха снаружи , так как местный отсос внутри установки производится снизу.

После нанесения у жидкой паяльной маски есть еще один этап – предварительная сушка. Для СППМ этот этап также существует, но он проводится у изготовителя и там обеспечен соответственным подбором режимов и оборудования. Пользователь жидкой паяльной маски должен провести эту операцию самостоятельно. Операция предварительной сушки имеет очень узкое технологическое окно. При ее реализации необходимо выдерживать температуру сушки с точностью ± 1⁰С и строго рекомендуемое время выдержки. Цель предварительной сушки полное удаление растворителя.

Недостаточная сушка, т.е. наличие остатков растворителя в слое нанесенной жидкой паяльной маски приводят к прилипанию фотошаблона к поверхности платы, образованию отпечатков пальцев, следов от контактирующих деталей при обработках на установках экспонирования и проявления.

Пересушивание приводит значительному ухудшению, вплоть до полного отсутствия проявления (прекращения чувствительности слоя фотоформируемой паяльной маски к экспонирующему излучению).

Экспонирование паяльной маски

Экспонирование паяльной маски являясь этапом фотолитографического формирования рисунка может производиться как на оптических установках экспонирования, так и методами прямого экспонирования (ПЭ) и в этом плане процессы происходящие в ней сходны с процессами происходящими в СПФ, которые подробно рассмотрены ранее. Однако эти процессы имеют и свои особенности в первую очередь связанные с тем, что паяльная маска является базовым материалом и должна выдерживать все эксплуатационные воздействия предусмотренные ТУ на ЭМ в течении всего жизненного цикла. Это проявляется, прежде всего, в том, что материалы паяльной маски требуют гораздо больших энергий экспонирования по сравнению с технологическими СПФ. Для оптического экспонирования это означает, что для реализации разумной производительности необходимо производить засветку 8-ми киловаттными УФ лампами (сравните требуемые 3 или 5 квт для технологического СПФ).

Что касается оборудования ПЭ то здесь уникальными возможностями с точки зрения высокой по сравнению с аналогами производительностью по паяльной маске и обеспечения в дальнейшем бездефектной пайки прецизионных компонентов обладает оборудование прямого экспонирования ф. Screen марки Ledia о котором ранее уже упоминалось. Производительность обеспечивается путем индивидуального изменения интенсивности свечения каждого светодиода, т.о. источник экспонирования может быть отрегулирован для конкретного типа паяльной маски на максимальную производительность.

Очень важный момент , связанный также с формированием перемычек (полосок) паяльной маски между ламелями. Этот пример относится к тому, как новое оборудование ( в данном случае оборудование прямого экспонирования ) позволяет устанавливать более жесткие конструктивно-технологические нормы (КТН), если производство соответствующим образом оснащено. Известно, что при традиционном оптическом экспонировании паяльной маски, ее наружные слои полимеризуются сильнее, чем слои, прилежащие к поверхности печатных плат.

Поэтому в технических требованиях на паяльной маске всегда есть ограничения по минимально допустимой ширине перемычек, связанные с наличием «подтрава» паяльной маски, возникающим при проявлении после традиционного оптического (контактного) экспонирования, и значительного уменьшения адгезии, которое происходит из-за этого. Именно поэтому при проектировании посадочных мест компонентов с малым шагом выводов («fine-pitch» компонентов) приходится переходить на групповые освобождения. (Рис. 125.).

«Подтрав» перемычек паяльной маски
Рис.125 «Подтрав» перемычек паяльной маски и групповые
освобождения в паяльной маске на ламелях с малым шагом

Установки прямого экспонирования Ledia ф. Screen, которые используются при производства печатных плат позволяют формировать перемычки паяльной маски до 50 мкм ( в отличие от 120-150 мкм макс. при оптическом экспонировании). (Рис. 126.)

«Подтрав» перемычек паяльной маски
Рис. 126. Перемычки паяльной маски без «подтрава», получаемые при экспонировании на установках Ledia ф. Screen

С помощью уникальной системы экспонирования (с модуляцией много- волнового источника экспонирования) на установках прямого экспонирования Ledia можно добиться практически вертикальной стенки у паяльной маски и за счет этого выполнить индивидуальные освобождения в паяльной маске для каждой ламели «fine-pitch».

Использование установок прямого экспонирования с модуляцией много волнового источника экспонирования (например, установок марки Ledia ф. Screen) позволяет существенно сократить дефекты паяных соединений связанные с образованием мостиков припоя между выводами компонентов «fine-pitch.

Таким образом технология ультрафиолетовых светодиодов в комбинации с оптимально подобранной полосой длин волн позволяет получить на этих установках прямого экспонирования достаточную производительность при высоком качестве экспонирования и на СПФ и на паяльной маске.

Проявление паяльной маски

Операция проявления паяльной маски при условии оптимального подбора режимов предварительной сушки и экспонирования проводится на стандартном оборудовании проявления, (аналогичным установкам, используемым для проявления травильного фоторезиста). Однако при выполнении этой технологической операции надо обратить внимание на обеспечении тщательной отмывки (теплая вода, повышенная интенсивность струй), так как остатки неотмытого резиста паяльной маски после окончательного задубливания будут препятствовать нанесению паяемого покрытия на ламели печатных плат. Поэтому для проявления паяльной маски рекомендуется иметь отдельную установку.

Окончательное задубливание паяльной маски

Операция окончательного задубливания паяльной маски связана, как уже говорилось ранее, с необходимостью формирования слоя защищающего печатные платы от последующих технологических воздействий и одновременно являющегося базовым материалом обязанным выдерживать все эксплуатационные воздействия предусмотренные ТУ в течении всего жизненного цикла печатных плат. Операция заключается в проведении термического воздействия – обычно 2 часа, 155⁰С. При этом время необходимо отсчитывать не от момента появления заданной температуры на индикаторах термошкафа, а от момента достижения заданной температуры поверхностью печатных плат ( в общем случае эти температуры могут не совпадать).

В процессе окончательного задубливания (отверждения) происходит окончательная полимеризация материала паяльной маски с образованием трехмерных поперечных межмолекулярных связей, которые обеспечивают появление соответствующих механических, химических и электрических свойств паяльной маски. Дополнительная УФ обработка позволяет добиться следующих улучшений характеристик паяльной маски:

  • - повышается химическая стойкость к процессам химического и иммерсионного нанесения паяемых покрытий;
  • - снижается степень ионных загрязнений от флюсов при процессах горячего лужения (HALS);
  • - уменьшается вероятность побеления вследствии абсорбции влаги после процессов горячего лужения (HALS);
  • - поверхность становится более блестящей и глянцевой.

УФ воздействие проводится на специальных конвеерных установках путем засветки поверхности печатных плат мощными УФ лампами, причем мощность экспонирования может достигать 3000-4000 мДж/см2. В этой связи хочу привести интересные данные. Одной из защитных функций паяльной маски является защита поверхности печатных плат от образования и прилипания шариков припоя. Так вот: статистика практического опыта однозначно говорит, что использование паяльной маски, образующих матовую поверхность, снижает количество образующихся шариков припоя. Существует множество гипотез, объясняющих это явление. Приведу здесь только одну (рис. 127).

Поверхность контакта шариков припоя с матовой (слева) и блестящей (справа) поверхностью маски
Рис.127 Поверхность контакта шариков припоя с матовой (слева) и блестящей (справа) поверхностью маски
Сушильный шкаф серии UF ф. Вальтер Лемман
Рис. 128. Сушильный шкаф серии UF
ф. Вальтер Лемман

Гипотеза утверждает, что несмотря на тот факт, что поверхность матовой паяльной маски значительно увеличивается площадь к которой может прикрепиться шарик уменьшается. Т.е. шарики припоя могут крепиться только к выступам.

В качестве примера оборудования обеспечивающего эффективное окончательное задубливание хочу привести одного представителя из линейки сушильных шкафов оснащенного принудительной вентиляцией и таймером, с регулировкой подачи свежего воздуха, обеспечивающего температуру от +20°C до +300°C. (Рис. 128.)

Подробные характеристики представленного в этом разделе технологического оборудования можно посмотреть здесь....

Прямое формирование рисунка паяльной маски струйным принтером

Операция прямого формирования рисунка печатных плат струйным принтером, в отличии от прямого экспонирования, позволяет обойтись без этапа фотолитографических операций.

Установки прямого формирования рисунка используют технику струйной печати. Их принцип действия основан на так называемой системе «капля- по-запросу» (DOD - drop-on-demand) c пьезоэлектрической генерацией капель. Принцип работы печатающих головок таких принтеров представлен на рис 129.

С помощью струйного принтера можно наносить различные материалы, используемые при изготовлении печатных плат

Принцип  работы пьезоэлектрических и DOD печатающих головок
Рис. 129. Принцип работы пьезоэлектрических
и DOD печатающих головок
Принцип  работы пьезоэлектрических и DOD печатающих головок
Рис. 130.Струйный принтер нанесени
паяльной маски фирмы MEYER BURGER

Помимо обычных графических приложений, струйную печать активно пытаются адаптировать для нанесения различных функциональных материалов, используемых в производстве печатных плат, тем более, что она позволяет создавать структуры с высоким разрешением.

Что касается паяльной маски - сокращение числа технологических операций при ее нанесении позволяет при использовании техники прямого формирования рисунка паяльной маски струйной печатью избавиться от большого количества технологических операций (и, соответственно оборудования, требуемого для их выполнения). Для реализации процесса потребуется только принтер и установка термодубления.

На Продуктронике 2017 в Мюнхене были представлены несколько установок струйной печати паяльной маски. Одна из которых ( разработанная фирмой MEYER BURGER) представлена на рис. 130. Известно, что существенным фактором, позволяющим использовать конкретную операцию в реальном производстве является доступность расходного материала.

MEYER BURGER активно сотрудничает с таким крупным производителем паяльной маски как Electra и Agfa, что вселяет уверенность в скорейшем комплексном освоении процесса и представлении принтера и паяльной маски, как единого коммерческого продукта. Кроме того фирма нашла интересное решение одной из сложных проблем процесса струйной печати именно паяльной маски. См. рис. 131.

Поэтапное формировыание рисунка паяльной маски на струйном принтере
Рис. 131. Поэтапное формировыание рисунка паяльной маски на струйном принтере

Дело в том, что при нанесении паяльной маски необходимо покрыть до ≈90% площади заготовки (в отличие от 3-5% для маркировки. Где струйные принтеры давно и успешно применяются), что существенно увеличивает трудоемкость процесса.

Ф. MEYER BURGER разработала технологию нанесения паяльной маски прецизионными каплями по контуру рисунка с последующим заполнением контура крупными каплями , что значительно уменьшает трудоемкость и соответственно увеличивает производительность на данной операции.

В 2019 на форуме Issue EIPC опубликована информация о разработке на фирме состава Agfa DiPaMat SolderMask для струйной печати паяльной маски вносящей существенный вклад в разработку установки струйной печати PiXDRO для производства печатных плат (PCB) фирмы Meyer Burger. Использование установки струйной печати PiXDRO в сочетании с паяльной маской Agfa DiPaMat SolderMask заменяет традиционный субтрактивный метод , при котором сперва вся поверхность печатной платы покрыта сплошным слоем фотоформируемого состава , а затем выборочно удаляется с некоторых участков.

Установка PiXDRO от Meyer Burger предусматривает использование DiPaMat SolderMask, что позволяет компании представить полностью оптимизированное и готовое к продаже решение для струйного нанесения паяльной маски. DiPaMat SolderMask - УФ-краска для струйной печати, не содержащая растворителей. У нее лучше всего сбалансированы свойства вязкости и отверждения для обеспечения гибкой настройки и быстрой интеграции с большинством основных струйных печатных машин.

Фирма Agfa представила целую линейку составов под торговой маркой DiPaMat. Это торговая марка линейки материалов, пригодных для нанесения струйной печатью в индустрии печатных плат. В портфолио входят чернила Legend (для маркировки), чернила Etch Resist (для травильного резиста), а также недавно выпущенный SolderMask (паяльная маска), что ставит Agfa в авангард перехода индустрии на струйные решения для производства печатных плат.

Планаризация

Учитывая актуальность и увеличивающуюся популярность применения жидкой паяльной маски стоит наверное рассмотреть методы планаризации поверхности печатных плат, позволяющие избавиться от ее главного недостатка - не способности обеспечивать тентирование переходных отверстий.

Конечно, как упоминалось ранее, при использовании техники планаризации увеличивается трудоемкость (за счет введения дополнительных операций), требуется дополнительное оснащение и, в некоторых вариантах, дополнительные материалы.

Планаризация поверхности печатных плат заключается в заполнении отверстий печатных плат перед нанесением паяльной маски. В настоящее время известны следующие варианты реализации техники планаризации:

1) Заполнение отверстий «филлерами»

Заполнение отверстий на установках трафаретной печати
Рис. 132. Заполнение отверстийна
установках трафаретной печати

Это составы идентичные паяльной маски, но содержащие минимум растворителя. Заполнение проводят на установках трафаретной печати с использованием специальной оснастки, обеспечивающей вакуумный подсос отверстий с нижней стороны платы.

Выполнение операции требует применения хорошей оснастки, индивидуальной для каждого типономинала печатных плат, и высокого профессионализма исполнителя.

Преимущества процесса:

  • - селективное заполнение только тех отверстий, которые должны быть заполнены (монтажные отверстия остаются незаполненными);
  • - использование традиционного оборудования трафаретной печати.

Недостатки:

  • - для каждого типа платы нужен своей трафарет;
  • - изготовление специальной оснастки для закрепления трафарета и совмещения его с заготовкой.
  • - наличие воздушных пузырей внутри заполненного отверстия;
  • - большой расход , заполняющего отверстия материала.

2) Гальваническое заполнение отверстий.

Этот процесс удобен, так как может быть встроен в процесс общей металлизации отверстий. Как правило требуется отдельная ванна с специальным рабочим раствором, оснащенная нерастворимыми анодами (из окиси иридия) и системами дополнительного орошения рабочим раствором по всей площади заготовки. Метод имеет ограничение по максимально допустимому диаметру заполняемых отверстий. В качестве примера может быть приведен процесс Мicrofill THF 100 ф. DOW. Это процесс гальванического заполнения отверстия, который представлен на рис. 133.

Гальваническое заполнения отверстия по процессу Мicrofill THF 100 ф. DOW
Рис.133. Гальваническое заполнения отверстия по процессу Мicrofill THF 100 ф. DOW

Процесс рекомендуется для заполнения отверстий печатных плат диаметром до 90-100мкм. При этом для отверстий, например с глубиной 100-150мкм, впадина над заполненным отверстием составит <10мкм.

3) Заполнение отверстий эпоксидными составами.

Заполнение отверстий диэлектрической пастой
Рис.134. Заполнение отверстий диэлектрической пастой

Этот процесс практически не имеет ограничений по максимальному диаметру отверстий требующих планаризации, но требует оснащения комплектом сложного технологического оборудования и приобретение специальной достаточно дорогостоящей пасты.

В комплект оборудования входит:

  • - специализированная установка заполнения отверстий с вакуумной камерой, обеспечивающая заполнение отверстий диэлектрической пастой (например pluging past PP 2795 CD ф. Peters);
  • - установка прецизионного шлифования, сошлифовывающая выступающую над поверхностью пасту после полимеризации. Результат заполнения отверстий диэлектрической пастой см. рис.134.
  • Часто поверх заполненных отверстий формируется медная крышка.