Методы изготовления многослойных печатных плат (МПП) постоянно эволюционируют, при этом наблюдается развитие по спирали: возврат к старому в новом качестве. Так метод послойного наращивания, уступивший в своё время первенство методу металлизации сквозных отверстий, вернулся как способ наращивания слоев с глухими отверстиями. А метод попарного прессования можно увидеть как фрагмент изготовления МПП со скрытыми межслойными переходами. Поэтому описание прежних методов изготовления МПП, это не просто дань уважения истории техники, а возможность возврата к ним в новых комбинациях. Мало того, в ряде успешно функционирующих электронных систем эти методы до сих пор присутствуют, и никто не собирается их менять. Что касается новых методов, то они неизбежно будут продвигаться вслед за интеграцией элементной базы, увеличением функциональности аппаратуры, уменьшением её габаритов и массы. Рассмотрим методы изготовления печатных плат, используемые в Электроконнекте.

Метод металлизации сквозных отверстий

   Процесс изготовления многослойных печатных плат методом электрохимической металлизации сквозных отверстий состоит в изготовлении отдельных внутренних слоев химическим методом, прессования слоев в монолитный пакет, сверлении сквозных отверстий и их металлизации. При сверлении на стенках отверстий вскрывают торцы контактных площадок внутренних слоев. Соединения их друг с другом и с контактными площадками наружных слоев получаются за счет металлизации отверстий. Поскольку все отверстия в плате являются сквозными, плотность межсоединений несколько ограничена, так как каждое отверстие используется для внутреннего соединения только один раз и в то же время занимает определенную площадь на каждом слое, ограничивая свободу трассировки печатных цепей.

    Вводя промежуточные внутренние соединения или сквозные отверстия для групп слоев, межслойные соединения можно располагать, друг над другом или только между теми слоями, где они нужны, не ограничивая трассировку печатных цепей на других слоях. Изготовление многослойных печатных плат по таким схемам обеспечивает наибольшую свободу в выборе месторасположения внутренних соединений и путей трассировки печатных проводников, следовательно, позволяет получить максимальную плотность межсоединений.

   Метод металлизации сквозных отверстий, по сушеству единственный метод создания конструкций с наиболее оптимальной электрической структурой, обеспечивающей надежную передачу наносекундных импульсов и распределение питания между активными элементами. Такие конструкции многослойных печатных плат позволяют выполнить печатные цепи как полосковые линии передач и создают эффективное экранирование одной группы цепей от другой. Таким образом, наряду с высокой технологичностью многослойные печатные платы, изготовленные методом металлизации сквозных отверстий, имеют высокую плотность монтажа, большое количество вариантов трассировки печатных цепей, более короткие линии связей, возможность электрического экранирования, улучшение характеристик, связанное с устойчивостью к воздействию окружающей среды за счет расположения всех печатных проводников в массе монолитного диэлектрика, возможность увеличения числа слоев без существенного увеличения стоимости и длительности процесса. Недостатком метода металлизации сквозных отверстий является относительно механически слабая связь металлизации отверстий с торцами контактных площадок внутренних слоев.

   Изготовление МПП этим методом осложнено проблемой точного совмещения печатных слоев из-за погрешностей фотошаблонов и деформаций базовых материалов в процессе изготовления внутренних слоев и прессования. Особой тщательности требует подбор режимов прессования для обеспечения прочной адгезии пакета слоев, устойчивой к воздействию групповой пайки. Наконец, в процессе использования МПП возникают трудности, при внесении изменений в трассировку при ремонте плат.

Основные этапы производства на примере шестислойной печатной платы:

1. Химическим методом травится рисунок 2-3 и 4-5 слоёв.
2. Складывается пакет слоёв: 1 — препрег — 2-3 — препрег — 4-5 — препрег — 6, который затем прессуется.
3. Сверлятся сквозные отверстия.
4. Металлизируются сквозные отверстия.
5. Химическим методом травится рисунок внешних слоёв.
6. Наносятся паяльная маска, финишное покрытие (HAL, хим. золото), маркировка шелкографией.

Модификации метода:

1. Изготовление скрытых переходных отверстий. При изготовлении отдельных слоёв между соответствующими парами слоёв возможно просверлить переходные отверстия и заметаллизировать их. При дальнейшей сборке многослойного пакета, эти слои с переходными отверстиями окажутся внутри многослойной печатной платы так, что переходные отверстия не выходят наружу. Поэтому их называют скрытыми. В нашем предыдущем примере: 0. В слоях 2-3 и 4-5 сверлятся и металлизируются отверстия. 1. ... всё остальное без изменений ...

2. Изготовление глухих переходных отверстий. В процессе сверления собранного пакета многослойной печатной платы современные станки позволяют сверлить с контролируемой глубиной сверления. То есть имеется возможность сделать отверстие с внешнего слоя до любого внутреннего. Однако из за того, что стакан металлизации получается замкнутым, накладываются жёсткие ограничения на соотношение глубины сверления к диаметру отверстия. На нашем предприятии это соотношение составляет 1:1. На практике это означает, что глухие переходные отверстия целесообразно делать от внешнего до ближайшего внутреннего. При более глубоком сверлении необходим больший диаметр сверла. В нашем предыдущем примере: 1. ... 3. Вместе со сквозными отверстиями сверлятся отверстия с контролируемой глубиной сверления: с 1-го на 2-ой (нежелательно на 3-й, ещё более нежелательно на 4-й, практически невозможно на 5-й) и с 6-го на 5-й (нежелательно на 4-й, ещё более нежелательно на 3-й, практически невозможно на 2-й).