3 Октября 2016
Автор и должность
Владимир Городов, руководитель направления
Отдел
ООО "Остек-СТ"
Издание
Вектор высоких технологий № 6(27) 2016
Посмотреть в формате pdf

Технология лазерного наращивания проводников, на разработку которой компания Orbotech потратила более 5 лет, была представлена производителям печатных плат в 2016 году.

В наше время все крупнейшие производители печатных плат в мире и России успешно эксплуатируют системы прямого экспонирования фоторезиста без использования фотошаблонов. Несмотря на высокие капитальные затраты технологии цифровой фотолитографии дают возможность радикально снизить сроки проведения экспонирования и время запуска плат высокой плотности в производство и получать проводники шириной менее 25 мкм. Помимо этого, цифровая фотолитография позволяет более чем 20 российским производителям печатных плат иметь превосходство перед конкурентами в части:

  • снижения требований к электро-вакуумной гигиене (ЭВГ) при выпуске плат высокой плотности;
  • отсутствия затрат на изготовление, контроль и хранение фотошаблонов;
  • совмещение и масштабирование без потери времени индивидуально для каждой заготовки.

Технологию цифровой фотолитографии можно сравнить с технологией цифровой фотографии. 99 % людей сегодня пользуются цифровой фотографией. Судьба фотошаблонов так же предрешена, как и фотопленки. Не многие задумываются об этом, но если на вашем участке ретуши работают более трех человек, то это означает, что дефекты фотолитографии занимают первые строчки в печальном рейтинге причин брака. И если слои имеют обрывы или короткие замыкания в разных местах заготовки РИС1, то общий выход годных оставляет желать лучшего. Более того, если вы выпускаете платы высокой сложности стоимостью в десятки тысяч рублей, то дефект на внешнем слое — это потеря миллионов рублей в год.

С 2012 года в России и в мире успешно применяются лазерные системы для автоматической лазерной подгонки печатных плат PerFix для ремонта коротких замыканий РИС2. Системы автоматического оптического ремонта (AOR) обеспечивают удаление избыточной (недотравленной) меди с гарантированной точностью, надежностью и повторяемостью, что особенно важно для плат высокой плотности рисунка.

Основная особенность систем — применение технологии CLR, выполняющей постоянный оптический контроль в УФ-излучении удаленной лазером меди, предотвращающей повреждение диэлектрика. Данные системы позволяют серьезно увеличить выход годных печатных плат, выпускаемых по проектным нормам, на границе возможностей участка фотолитографии.

Однако короткие замыкания и обрывы встречаются примерно с одинаковой вероятностью, поэтому, имея большой опыт в разработке лазерных систем ремонта печатных плат, компания Orbotech в 2016 году пред-ставила технологию трехмерного лазерного наращивания проводников. В настоящее время эта технология, реализованная в установке Precise-800, успешно испытана у лидирующих мировых производителей печатных плат.

С 2012 года в России и в мире успешно применяются лазерные системы для автоматической лазерной подгонки печатных плат PerFix для ремонта коротких замыканий

Суть технологии — в трехмерном сканировании обрыва проводника, лазерном осаждении меди из специально подготовленной мишени в замкнутом цикле. Цикл заключается в постоянном трехмерном визуальном контроле процесса осаждения РИС3.

Осаждение меди происходит с помощью специально разработанного лазерного источника, проводящего направленную абляцию меди с мишени на место дефекта печатной платы РИС4.

Естественно, система Precise-800 позволяет параллель-но проводить и ремонт коротких замыканий РИС5.

Применение данных технологий дало возможность производителям практически полностью избавиться от дефектов фотолитографии печатных плат как на внутренних, так и на внешних слоях печатных плат.

Очень часто при переходе на новые проектные нормы у производителей печатных плат резко уменьшается выход годных РИС6. Такой эффект вызван необходимостью перестройки технологического процесса изготовления под новые нормы.

Для решения этой проблемы компания Orbotech разработала специальное программное обеспечение, позволяющее интегрировать системы автоматической оптической инспекции (АОИ) Fusion 22 и Discovery II с системой ремонта печатных плат Precise-800. Помимо передачи информации о дефектах для ремонта АОИ Orbotech дает возможность анализировать причины дефектов, а установка Precise-800 — устранять их, пока технологи корректируют технологический процесс. Это существенно повышает выход годных многослойных печатных плат высокой плотности при отработке нового конструктива.

С экономической точки зрения в мелкосерийном производстве печатных плат установка себя окупает менее чем за 1-3 года. Например, за год установка может отремонтировать более 10 000 заготовок ПП. При средней стоимости спасенной заготовки в 5000 рублей годовая экономия составляет 50 млн рублей. При этом годовая производительность системы — более 200 000 дефектов. Особенно актуально применение установки для ремонта уже почти готовых печатных плат с нанесенной паяльной маской. Дело в том, что с помощью лазера можно удалять паяльную маску. Это дает возможность ремонта как непроявленных контактных площадок на паяльной маске, так и дефектов под паяльной маской РИС6.

Очень часто высокотехнологичные платы применяются в изделиях специального назначения, и компания Orbotech провела серию испытаний получаемой медной структуры. Например, при приемке заказчиком одного производителя печатных плат в Великобритании была предъявлена заготовка с двумя отремонтированными дефектами. Дополнительно были успешно проведены испытания по 12 критериям, включая сопротивление, импеданс, отслаивание, термоудар и другие в лаборатории Pacific Labs. Визуально найти дефекты не удалось.

Таким образом, перспективная технология лазерного наращивания проводников, которая, возможно, найдет применение в полностью аддитивном процессе изготовления печатных плат в будущем, успешно применяется мировыми производителями печатных плат для повышения выхода годных уже сегодня.

Несмотря на высокие капитальные затраты технологии цифровой фотолитографии позволяют радикально снизить сроки проведения экспонирования и время запуска плат высокой плотности в производство и получать проводники шириной менее 25 мкм

Установка Precise-800 РИС8 позволит избавиться от брака при фотолитографии прецизионных высокотехнологичных печатных плат, окупит себя менее чем за 3 года и даст возможность технологу иметь обратную связь без особых трудозатрат и материалов.

Лидеры производств печатных плат Российской Федерации уже сегодня начинают использовать данную технологию на своих предприятиях, а в октябре 2016 года смогут воспользоваться более чем годовым опытом применения Precise-800 на одном из заводов Германии.