Выбор предварительной очитки отверстий на печатной плате

Заготовки печатных плат прошедшие операцию сверления, согласно технологическому процессу должны отправится на операцию предварительной металлизации. Есть несколько нюансов:

— МПП имеют в переходных/монтажных отверстиях контактные площадки внутренних слоев, как раз с помощью них и проходит электрическая связь.

При получении сквозных/глухих отверстий при высоких оборотах шпинделя скорость вращения сверла создаёт высокую температуру при «бурении» отверстия. Смола, которая уже заполимеризована (после операции прессования), но при таких температурах и скоростях скольжения сверла все ещё может размазываться по торцам контактных площадок внутренних слоев МПП. Смола является диэлектриком и в дальнейшем может сильно повлиять на всю электрическую схему платы — будет просто отсутствовать связь при переходе сигнала на внутренний слой. Поэтому чрезвычайно важно удалить данный слой смолы из отверстий МПП.

— различные материалы, применяемые при сборке пакета МПП. В зависимости от типа материала могут применяться различные типы обработки отверстий.

Исторически сложилось несколько типов очистки отверстий:

  1. Перманганатная обработка (самая распространенная в данный момент среди производителей печатных плат, но имеющая существенные минусы в обработке некоторых диэлектриков – практически не травит фторпласт и в связи со щелочным составом опасно работать с адгезивными слоями полиимида и склеивающей пленки). Может выполняться как в горизонтальных машинах, так и с помощью классической вертикальной линии.
  2. Плазменная обработка (менее распространенная, однако хорошая альтернатива для очистки отверстий, без данной операции практически не возможно изготовление ГЖПП и ГПК). Для FR-4 важен подбор режима травления эпоксидной составляющей, возможен негативный подтрав и излишнее оголение стеклянных нитей, что приведет к затруднениям последующего нанесения предварительной металлизации. Необходимо оборудование для плазменной очистки и помещение с высокими требованиями безопасности в работе с баллонами различных газов.
  3. Обработка отверстий в составах концентрированных кислот (плавиковой, хромовой, серной и др.). Данный метод очистки влечет за собой опасность при работе с концентрированными составами, плюс увеличение опасности производства и практически не применяется на современных производствах.

Перманганатная очистка в классическом понимании представляет собой 3х стадийный процесс: набухание, травление, нейтрализация.

На каждой стадии используются различные химикаты в составе растворов. Однако практически для всех производителей они схожи и имеют один химизм процесса. Набухание – подготавливает эпоксидную смолу к действию перманганата, вызывая размягчение структуры полимера. Перманганат – разрывает эпокси-связи для дробления молекул полимера, по сути окислительно-восстановительная реакция из 9 класса средней школы. Нейтрализатор – удаление продуктов перманганатной очитки со стенок отверстий.

Во всех технологических инструкциях на перманганатную очистку есть рекомендованные режимы работы с данными растворами, начиная от температурных интервалов в зависимости от типа диэлектрика — состава материала, химического состава раствора, до времени обработки, требуемого для удаления наволакивания смолы со стенок отверстия. Однако это совместная работа не только технологов-химиков, но и технологов механообработки. От качества просверленного отверстия, скорости вращения шпинделя, времени контакта сверла с диэлектриком и типа инструмента, используемого для сверления, будет зависеть количество смолы на стеках отверстия.

Что же будет с соединением внутренних слоев со столбиком металлизации. Покроет ли предварительная металлизации торцы контактных площадок? Будет ли связь? Это будет зависеть от режимов и типа предварительной металлизации. Мы покрывали МПП без предварительной очистки отверстий. Фото столбика отверстия МПП после предварительной металлизации без обработки. Ясно видно, что наволакивание смолы приблизительно 7-10 мкм. Этого достаточно чтобы связи не было между столбиком металлизации и контактной площадкой внутреннего слоя. Что и подтвердил последующий электроконтроль после получения рисунка схемы.

Выбор предварительной очитки отверстий на печатной плате

Из данного опыта мы видим что, несомненно, перманганатная очистка отверстий перед предварительной металлизацией отверстий МПП важна и необходима для полного удаления наволакивания смолы с торцов контактных площадок внутренних слоев.

Оборудование для перманганатной очитки может быть 2х типов: вертикальное и горизонтальное. Более подробнее сравнение машин мы рассмотрим в следующей статье, а также производителей концентратов растворов для перманганатной очистки.