Субтрактивные методы

Субтрактивные методы самые распространенные и лучше освоенные. В качестве материала используются одно или 2-х сторонние фольгированные (в основном медью) диэлектрики.
Рисунок печатных проводников переносится в виде защитной резистивной пленки на фольгированную основу. С непокрытых резистом мест (пробельных) удаляется проводящий материал (фольга) с помощью травления. На защищенный резистом рисунок проводников травители не оказывают действия, кроме незначительного подтравливания.
Перенос рисунка, т.е. получение защитного рельефа, осуществляется методом офсетной печати, трафаретной печати (сеткографическим методом), фотохимическим методом.
Субтрактивные методы могут быть позитивными и негативными. При позитивном методе облученными являются пробельные участки. При негативном методе – облученными являются проводники.
Негативные фоторезисты NFR изготавливаются на основе поливинилового спирта.
Достоинства: низкая стоимость, нетоксичный, высокая разрешающая способность (до 50линий/мм).
Недостатки: задубление. Срок хранения <3...5часов даже в темноте. С понижением t° и влажности уменьшается механическая прочность и адгезия.
При экспонировании под действием света NFR под прозрачными участками ФШ полимеризуется и не растворяется при проявлении (проводники – прозрачные).
Позитивные PFR при экспонировании изменяют свойства так, что в проявителе растворяются облученные (прозрачные) участки, а необлученные, находящиеся под непрозрачными участками не растворяется (непрозрачные проводники сохраняются).
PFR - более дорогие, токсичные, но разрешающая способность выше до 350 линий/мм вместо 50. Нет дубления, хорошие адгезионные свойства.
Субтрактавные методы имеют достоинства и недостатки.

Достоинства:
1. простота, хорошая технологическая освоенность,
2. возможность изготовления ОПП без применения процессов металлизации,
3. хорошая адгезия фольги и основания ПП (от латинского - прилипать) – сцепление поверхностей различных материалов.
Недостатки:
1. необходима высококачественная электролитическая медная фольга,
2. высоки потери меди (60-90%) в результате травления,
3. требуется защита окружающей среды (нейтрализация травильной ванны),
4. требуются меры по регенерации меди - восстановление утраченных свойств,
5. нет металлизации отверстий (требуются дополнительные процессы),
6. ограничение min ширины проводников и зазоров (не выше 3 класса точности) из-за подтравления проводников.

Химический метод, или метод травления фольгированного диэлектрика

Метод заключается в том, что на медную фольгу, приклеенную к диэлектрику, наносят негативный или позитивный рисунок схемы проводников. Последующим травлением удаляется металл с незащищенных участков и на диэлектрике получается требуемая электрическая схема проводников.
Наиболее распространенными вариантами этого метода являются фотохимические и сеткографические, которые отличаются способом нанесения защитного слоя (фотопечать или трафаретная печать). Схема типового технологического процесса изготовления печатных плат химическим методом показан на рис. 1.
Основными этапами получения проводников являются: подготовка поверхности, нанесение слоя фоторезиста, экспонирование, проявление схемы, травление фольги, удаление фоторезиста.

Подготовку поверхности фольги выполняют вращающимися латунными или капроновыми щетками. На поверхность фольги наносят смесь маршаллита и венской извести. В результате зачистки желательно получение шероховатости фольги в пределах Ra 2,5...1,25мкм, что обеспечивает хорошую адгезию фоторезиста и легкое удаление его при проявлении.
Независимо от механической зачистки во всех случаях проводят химическую очистку фольги и нефольгированных поверхностей плат. Ее выполняют в щелочных растворах с последующей промывкой в деионизованной воде. Для нейтрализации остатков щелочи и удаления слоя оксидов платы подвергают декапированию в растворе соляной и серной кислот.
Качество очистки влияет на все последующие операции технологического процесса. Результатом плохой очистки могут явиться проколы, неполное травление меди, отслаивание, недостаточная адгезия фоторезиста и другие дефекты.
Нанесение слоя фоторезиста осуществляется на подготовленную поверхность фольги . Производят его сушку в течение 15...20 мин при температуре 65°С.
Экспонирование осуществляют при помощи фотошаблона 3 с негативным изображением схемы в вакуумной светокопировальной раме для засвечивания. В качестве источника света используют дуговые ртутные и люминесцентные лампы. Для получения резкого изображения необходим плотный контакт между фотошаблоном и фоторезистом.
Проявление схемы состоит в вымывании растворимых участков фоторезиста, находившихся под темными местами негатива. Для фоторезистов негативного действия в качестве проявителей используют спиртовые смеси и др. Время проявления (2...3мин) зависит от толщены фоторезиста.
Проявление целесообразно выполнять в двух ваннах. В первой ванне удаляется большая часть фоторезиста, а во второй ванне производится тонкое проявление. Загрязнение проявителя во второй ванне будет незначительным, и действие его в течение большого времени будет стабильным.
Качество полученного слоя можно контролировать путем погружения платы в раствор с красителем. Окраска дает возможность визуально определить наличие дефектов в слое фоторезиста. Однако она может снизить кислотоупорность фоторезистивного слоя.
Неизбежные дефекты эмульсионного слоя устраняются ретушированием (обычно эмаль НЦ-25). При этом закрывают точечные отверстия, разрывы, а также удаляют излишки фоторезиста. Трудоемкость ретуширования зависит от количества дефектов и составляет в среднем 10 мин на плату. Снижение трудоемкости ретуширования возможно за счет повышения чистоты и обеспыленности окружающей среды.
Полученный защитный слой 4 можно подвергать химическому дублению в растворе ангидрида и тепловому дублению (выдержка в термостате при t=60°C в течение 40...60мин). Необходимость операции задубливания определяется в каждом отдельном случае, так как она уменьшает адгезию фоторезиста.
Дальнейшие этапы являются общими для плат, изготовляемых фотохимическим и сеткографическим методами.
Травление представляет собой процесс удаления слоя металла для получения нужного рисунка. Процесс травления включает в себя предварительную очистку, собственно травление металла, очистку после травления и удаления фоторезиста или краски.
Механическая обработка платы заключается в штамповании или фрезеровании по контору и получении отверстий. Для удаления пыли и грязи плату обдувают воздухом.
Химические методы при сравнительно простом технологическом процессе обеспечивают высокую прочность сцепления проводников с основанием (2МПа), равномерную толщину проводников и их высокую электропроводность. Время химических воздействий на плату в процессе изготовления составляет около 25мин. Недостатком химических методов является низкая прочность в местах установки выводов, так как отверстия не металлизируются.