Как делают печатные платы

Процесс производства печатных плат начинается с получения проекта от разработчика печатных плат. Проектировщик создает выходные файлы в форматах Gerber или ODB++ для изготовления и спецификацию для сборки.

Проверка DFM

Производитель выполняет проверку DFM (Design for Manufacturing) для выявления потенциальных рисков и ошибок, которые могут возникнуть в процессе изготовления. Если ошибка обнаруживается, файлы отправляются на доработку заказчику или по согласованию исправляются. После исправления файлы передаются в систему CAM.

Процесс CAM

Система CAM (Computer-Aided Manufacturing) распознает шаблоны топологии, данные для сверловки, список цепей (netlist) и преобразует электронные данные в изображения. CAM также проверяет последовательность слоев, запускает проверки правил проектирования (DRC) и выполняет множество других операций.

Анализ слоев

Используя файл проекта платы как входные данные, анализируют все слои. Одновременно с этим выполняется планирование сборки пакета слоёв для прессования.

Выходные файлы для производственных подразделений

CAM создает файлы заданий для различных производственных операций. Выходные файлы включают:

• Данные для сверления (вспомогательное (базовые отверстия) и основное сверление (переходные и монтажные))
• Слои фотолитографии (фотошаблон) для каждого слоя
• Данные для нанесения паяльной маски
• Файл топологии (трассировка)
• Список цепей
• Макет печати маркировки и т.д.

Эти выходные файлы необходимы для успешного производства печатных плат.

Базовый материал печатной платы выбирается в соответствии с требованиями заказчика и техническими условиями. Перед изготовлением все материалы проходят проверку — общая толщина, толщина меди, соответствие марке и т.д. Выбранные панели базового материала режутся по размеру, который допускает производство. В связи с частым использованием автоматического выравнивания по оптическим меткам крайе важна хорошая геометрия панелей и отделка кромок.

Также на этапе подготовки панелей многие производители скругляют углы заготовок, чтобы уменьшить риск возникновения царапин на материале в процессе изготовления печатной платы.

Фотолитография печатных плат представляет собой технологический процесс, основанный на взаимодействии света с фоточувствительной пленкой (фоторезистом).

Производители применяют прямой лазерный перенос изображения (экспонирование) (LDI — Laser Direct Imaging) для создания микроэлектронных схем, поскольку постоянное уменьшение размеров элементов затрудняет использование традиционных масок. Этот метод позволяет получить высокую точность и имеет хорошую разрешающую способность. Кроме того, используются специализированные принтеры — плоттеры, которые компонуют фотошаблоны слоев схемы, паяльной маски и шелкографии для печати рисунка схемы.

На первом этапе на поверхность нагретого базового материала с медной фольгой наносится фоторезист толщиной 7-11 мкм. В случае LDI это обычно сухая плёнка, прикатываемая к поверхности, для УФ — жидкий фоторезист (чернила).

Фоторезист представляет собой слой фотополимерных химикатов, полимеризующихся при воздействии ультрафиолетового света. Этот процесс приводит к формированию упрочнённого слоя на поверхности фоторезиста в зонах обработки лазером.

Во время лазерного переноса панель с фоторезистом подвергается лазерному облучению, управляемому компьютером. Компьютер оцифровывает поверхность платы и преобразует её в цифровое изображение, которое соответствует предварительно загруженному файлу проектирования CAD/CAM.

В случае многослойной платы, аналогичным образом экспонируются все внутренние слои. После проявления изображения незатвердевший фоторезист удаляется щелочным проявочным раствором, оставляя готовый слой схемы на плате и открывая медь, предназначенную для удаления.

Технологический процесс позволяет получить высокоточные схемы с минимальными отклонениями, которые являются ключевым фактором в производстве сложных печатных плат. Точность позиционирования, в среднем, находится в пределах ±15-30 микрометров.

Процесс травления — следующий по порядку и важности этап производства печатных плат, на котором удаляется ненужная медь с поверхности панели и формируется спроектированная схема платы.

В фабричном производственном процессе травление чаще выполняется посредством мокрого травления, при котором нежелательный материал (медь, находящаяся вне будущего печатного рисунка) растворяется под действием химического раствора. Этот процесс включает обработку платы специально подобранной смесью реактивов (например — хлорида железа FeCl₃ или персульфата аммония (NH₄)₂S₂O₈), которые эффективно удаляют ненужные (не закрытые резистом) участки меди.

Контроль процесса травления требует тщательного учета нескольких ключевых параметров:

1. Скорость перемещения панели (система транспортировки). Правильная скорость перемещения платы обеспечивает равномерное действие химического раствора и предотвращает образование дефектов.

2. Распыление химикатов. Оптимальный распылитель позволяет точно контролировать количество химических веществ, которые взаимодействуют с платой, что также снижает риск образования непредвиденных структур или окисления меди.

3. Количество меди, подлежащей травлению. Правильно подобранный состав раствора и скорость травления позволяют точно контролировать количество меди, которая удаляется с платы без перерасхода реактивов.

Вся операция проводится в горизонтальной конвейерной камере, химические растворы под высоким давлением распыляются на поверхность платы. Это позволяет эффективно удалить ненужную медь и предотвратить образование дефектов, свойственных методам травления с полным погружением (например — подтравливание дорожек).

Помимо указанных параметров, производители печатных плат должны учитывать еще несколько факторов, например:

• Температура раствора: Правильная температура химического раствора (составляет 20-30 °C) задаёт скорость реакции, предотвращает образование ненужных структур и обеспечивает эффективное удаление меди.
• Время травления. Правильно выбранный интервал времени травления (от нескольких минут до десятков минут) позволяет точно контролировать процесс удаления и минимизировать дефекты.

На этом этапе оставшиеся участки фоторезиста удаляются с металлической основы (фольги).

Процесс включает сухое (плазма или озон) или мокрое химическое стравливание, при котором оставшийся фоторезист растворяется щелочным или органическим растворителем под высоким давлением. Система промывки обеспечивает эффективное удаление остатков фоторезиста. Остатки химических реагентов удаляются в установке отмывки.

После травления печатные платы проходят тщательный осмотр и перфорацию, чтобы обеспечить точное совмещение слоев.

На этом этапе производители пробивают отверстия для выравнивания слоёв с использованием оптических мишеней, предусмотренных на внутреннем слое. Это позволит точно совместить внутренние и внешние слои на этапе сборки пакета, гарантируя правильное расположение электронных компонентов и цепей схемы относительно друг друга.

Для точного выравнивания слоев используются оптические сверлильные установки с высокоточными системами контроля положения. Эти устройства обеспечивают малую погрешность и контроль при формировании отверстий.

Контроль качества на этом этапе ваполняется при помощи системы автоматизированной оптической инспекции (AOI), которая формирует полное изображение поверхности печатной платы с высоким разрешением. Для получения данных используется система из нескольких камер высокого разрешения, оснащенных источниками света различных спектральных диапазонов. Полученное изображение сопоставляется с эталонным рисунком топологии из исходных файлов. Система АОИ позволяет обнаруживать даже самые мелкие дефекты или неточности рисунка поверхности платы.

Помимо визуального сканирования, AOI также может выполнять другие функции, такие как:

• Вычисление геометрических размеров и формы
• Определение цвета и текстуры
• Различение материалов

Данная стадия технологического процесса  обеспечивает гарантию качества всех последующих производственных задач и помогает выявить потенциальные проблемы ещё до отправки отдельных заготовок слоёв  на следующий этап производства.

Перед прессованием с использованием препрегов подложка подвергается процессу оксидирования, целью которого является очистка и защита медной схемы от окисления и коррозии внутренних слоев. В зарубежных источниках процесс называется browning — «затемнение» или Brown Oxide Coating — «коричневое оксидное покрытие», хотя его задача скорее противоположная.

Оксидирование формирует защитный слой, который наносится на медную поверхность печатной платы посредством химического процесса. Этот процесс обеспечивает надежную защиту медной схемы от внешних агрессивных факторов, таких как влажность и температура, удаляет окислы, масла и другие возможные загрязнения с поверхности (например отпечатки пальцев).

Кроме того, происходит химическое матирование, повышающее шероховатость и улучшающее адгезионные свойства платы при склеивании с препрегами. Сам процесс может быть довольно сложным и многосоставным, проходить в несколько этапов и включать в себя кислотную (в том числе — плавиковой кислотой) и щелочную обработки, обработку спиртами и растворами различных солей и органических соединений, а также промывку водой, принудительную и естественную сушку, нагрев и охлаждение.

Этот этап является важным в производстве именно многослойных печатных плат, поскольку он улучшает адгезионные свойства платы при прессовании слоя с препрегом, что является залогом обеспечения целостности и надежности многослойных печатных плат в различных условиях эксплуатации, а при производстве снижает риск расслоения при воздействии на заготовки высоких температур, перепадов давления, вибрации при мехобработке.

Пакетирование / прессование — это сложный процесс соединения различных слоев в одно целое.

Процесс прессования включает в себя два основных этапа: подготовка пакета и склеивание.

1. Подготовка пакета. На этом этапе медная фольга, препрег и сердцевина внутреннего слоя тщательно очищаются, выравниваются и собираются в пакет из сборки внутренних слоёв и слоёв препрега и медной фольги с каждой из внешних сторон. Дополнительно стопка слоёв в пакте может закрепляться заклёпками, которые фиксируют слои в пакете и гарантируют, что они не сдвинутся друг относительно друга при прессовании.
2. Склеивание. Собранный пакет укладывается между подложками из нержавеющей стали и соединяется в единое целое с использованием механического пресса с регулируемыми давлением и температурой.

Процесс склеивания включает в себя следующие стадии:

• Горячее прессование. Различные слои соединяются вместе под контролируемой температурой и давлением с использованием механического пресса с нагревом. Давление пресса может достигать 18 килограмм на см², а сам процесс склеивания может длиться до 2 часов.
• Холодное прессование. После прессования с нагревом пакет охлаждается в холодном прессе.
• Контроль склеивания. Компьютер склеивающего пресса управляет процессом нагрева пакета, приложения давления и охлаждения стопки заготовок с контролируемой скоростью для обеспечения однородного соединения слоев.

В результате получается многослойная панель, состоящая из медной фольги, препрега и сердцевины внутреннего слоя. Плата проходит проверку на наличие дефектов и готовится к следующему этапу производства.

Сверление — это процесс создания отверстий для переходных контактов, выводных компонентов и базовых контрольных отверстий.

1. Базовые (референтные) отверстия.

В первую очередь создаются  базовые контрольные отверстия . Они предназначены для точного позиционирования заготовки платы для сверления основных отверстий. На внутренних слоях платы в процессе фотолитографии размещаются специальные реперные метки, которые обнаруживаются в процессе сверлдения при помощи рентгена. При этом сверление не всегда происходит по центрам меток, ПО современного станка может учитывать усадку и смещение слоёв в процессе прессования и сдвигать центры отверстий оптимальным для уменьшения расхождений образом.

После сверления в контрольных отверстиях размещаются штифты, обеспечивающие точное позиционирование по осям X/Y в сверлильном автомате.

2. Основные отверстия (переходные, сквозные, монтажные).

Компьютерное управление станка позволяет оператору выбирать конкретную программу сверления. Это обеспечивает точность и эффективность процесса сверловки.

Обычными свёрлами можно пробурить отверстия диаметром до 150-200 мкм, что уже является достаточно высоким уровнем миниатюризации даже для плат с высокой плотностью монтажа. Сам процесс частично автоматизирован, машина может подобрать сверла нужных размеров и выполнить сверление на заданную глубину в автоматическом режиме. Установки лазерного сверления позволяют «сверлить» переходные отверстия диаметром ещё меньше — 50-150 микрометров.

После сверления на поверхности панели могут образоваться приподнятые края металла, которые обычно называют заусенцами. Чтобы избавиться от этих «побочных эффектов» сверления и от различных загрязнений, выполняется процесс удаления заусенцев. Кроме того, для повышения чистоты сверления заготовка платы может быть заранее собрана в «бутерброд» из алюминиевой подложки и/или текстолита или меламина. Плотно прилегающая поверхность подложки помогает почти полностью избежать появления заусенцев на входе и выходе сверла, а также помогает сохранять центровку при сверлении, так как малая толщина свёрл способствует их изгибанию и уводу.

Результат — поверхность платы с высоким качеством, свободная от дефектов и заусенцев. Теперь можно передать печатную плату на следующий этап производства.

Химическое осаждение меди — это первый этап нанесения покрытия на печатную плату.

В этом процессе проводимость отверстия обеспечивается посредством химического осаждения тонкого слоя меди на стенки отверстия. Этот процесс и называется химическим осаждением меди и включает в себя следующие шаги:

1. Тщательная очистка панели. Заготовка платы очищается от любых загрязнений или остатков от предыдущих этапов производства.
2. Химическая обработка. После очистки панель проходит последовательную химическую обработку, которая готовит отверстия к химическому осаждению меди. Обычно это перманганатный процесс с использованием катализаторов. В результате со стенок отверстий не только удаляются все загрязнения, но и стравливается тонкий слой текстолита, который мог поменять свои свойства в процессе сверления.
   Современные сверлильные станки с цифровым управлением работают на экстремальных скоростях, с оборотами до 30000 и способны просверлить до 200 отверстий в минуту. Температура поверхности сверла и стеклотекстолита в зоне прохождения сверла при этом может достигать 260-300°С и выше. Такая температура при сверлении превышает температуру плавления многих марок смол базового материала и сверло при движении подхватывает расплавленную смолу и размазывает её по стенкам отверстия. При лазерном сверлении происходит в чём-то схожий процесс с поправкой на отстутствие «физического» сверла. Очистка призвана удалить эти дефекты.
3. Химическое осаждение меди. Медный слой толщиной от 0,08 до 0,1 микрона осаждается на стенках отверстия и на поверхности панели посредством химической реакции, которая инициируется катализатором.

Этот процесс обеспечивает проводимость отверстия и создает основу для последующего нанесения покрытий.

Для этого процесса используется позитивный фоторезист, который наносится на поверхность панели с помощью специальных технологий ламинирования. Затем используется прямой лазерный перенос (LDI) для печати изображения на фоторезисте с высокой точностью и разрешающей способностью или УФ-экспонирование в полуавтоматическом режиме.

Процесс включает в себя следующие шаги:

1. Очистка панели. Панель тщательно очищается для предотвращения прилипания загрязнений и частиц пыли. Используется либо химическая очистка (для плат с толщиной покрытия менее 5 мкм), либо механическая с использованием абразивных щёток (для плат с толщиной осаждённой меди 5 и более микрометров).
2. Нанесение фоторезиста. Слои фоторезиста наносятся на поверхность панели с помощью различных технологий, таких как шпиндельное нанесение или распыление. Обычно это плёночное ламинирование, пленка накладывается на плату и обрезается по кромке автоматически.
3. Печать изображения.
   1. LDI. LDI используется для печати изображения на фоторезисте с высокими точностью и разрешающей способностью. Процесс автоматизирован, выравнивание платы происходит автоматически по оптическим меткам с помощью нескольких камер. Это приоритетная технология для плат с жёсткими допусками и высокой плотностью монтажа. Весь процесс занимает считанные секунды.
   2. UV. УФ-печать выполняется в полуавтоматическом режиме с участием оператора линии. Выравнивание осуществляется вручную по одной или двум камерам с использованием оптических меток и с ручной проверкой выравнивания. Процесс экспонирования занимает до 20 секунд.
4. Травление (проявка). После нанесения изображения панель подвергается химическому травлению, в результате чего не проэкспонированный фоторезист растворяется и смывается с поверхности. В случае использования персульфата натрия на этом этапе, плата приобретает известный всем синий цвет. По завершении плата готова к электролитическому осаждению меди и дальнейшему лужению.

В целом, этот процесс позволяет создавать высококачественные отпечатки цепей внешних слоев печатной платы, которые затем будут использованы для нанесения покрытия и формирования окончательного вида схем на плате.

При этом процессе важно обеспечить точное управление технологическими параметрами, такими как точность экспозиции лазера или ультрафиолета, время экспозиции и скорость сканирования. Соблюдение технологии позволяет получать высококачественные изображения с малым количеством дефектов и низкими погрешностями.

Для контроля качества рисунка на выходе может применяться оптический контроль (AOI). Как и в случае с внутренними слоями, эталонный дизайн из файла GERBER служит основой для сравнения с полученной с камер картинкой.

Электролитическое меднение — это процесс осаждения меди на свободную от фоторезиста поверхность печатной платы, при котором обеспечивается необходимая проводимость и прочность для будущего монтажа электронных компонентов.

На этом этапе оператор загружает панели в специальные кассеты (в дальнейшем панели выступают в качестве катодов). В отверстиях уже осаждён тонкий слой проводящей меди, который позволяет производить их гальваническое покрытие, а поверхность покрыта слоем фольги и также химически осаждённой меди.

Процесс электролитического меднения включает в себя следующие этапы:

1. Очищение панелей. Панели тщательно очищаются и последовательно выдерживаются в нескольких ваннах для удаления загрязнений и обеспечения эффективного нанесения гальванического покрытия.
2. Нанесение гальванического покрытия. Автоматические гальванические линии используются для нанесения медного слоя на поверхность печатной платы с высоким уровнем точности и качества. Платы выступают в роли катода, а медь в растворе в ванне — анода.
3. Регулирование времени в ваннах. Компьютер управляет процессом нанесения гальванического покрытия, чтобы гарантировать, что каждая панель остается в каждой ванне точно определенное время. В среднем, для осаждения 20-25 микрометров меди требуется 1 час.

Обычно внутри отверстия образуется слой меди толщиной 1 мил (0,0254 мм — 25 микрометров), что суммарно с предыдущими слоями обеспечивает необходимую проводимость и прочность печатного проводника (~40 мкм).

После нанесения гальванического покрытия из меди следует промывочная ванна и лужение. Электролитическое оловянное покрытие покрывает всю медь. Во время травления наружного слоя это защищает от коррозии медные поверхностные элементы, такие как контактные площадки платы, площадки и стенки отверстий. Толщина слоя составляет до 5 микрометров.

Для контроля толщины покрытия осаждёнными металлами применяют неразрушающие методы.

Удаление фоторезиста — следующий этап после нанесения покрытия. Этот и два последующих процесса чаще выполняются в ходе одной непрерывной операции «снятие плёнки → травление меди → снятие олова».

После того, как панель была покрыта медью, фоторезист становится ненужным и необходимо его удалить с заготовки для обнажения неиспользуемой в рисунке схемы меди. Фоторезист растворяют и смывают.

Медь, открытая после зачистки фоторезиста, удаляется в ванне с аммиачным травящим раствором. На этом этапе важно не допустить как недостаточного протравливания, которое приведёт к неполному удалению меди с поверхности и возможному образованию перемычек между печатными проводниками, так и перетравливания, нарушающего целостность печатных дорожек. Олово на этом этапе защищает рисунок схемы и после окончания травления на плате проявляется окончательный рисунок печатной схемы.

После травления меди слой олова, который присутствует на медных дорожках, также необходимо удалить для получения четкого и отчетливого контура медных дорожек на печатной плате.

Для этого используется концентрированная азотная кислота, которая эффективно удаляет оловянное покрытие без повреждения медных дорожек. Этот процесс позволяет получить высокую точность и качество изображения меди на печатной плате.

После окончания этапа проводится контроль на недотравление/перетравливание и автоматический оптический контроль. В ряде случаев выявление дефектов на этом этапе позволяет устранить короткое замыкание или электрический обрыв.

Паяльная маска наносится для выполнения сразу нескольких задач, две из которых имеют физический смысл, а третья служит удобству производства:

1. Обеспечивает необходимое сопротивление изоляции между печатными проводниками для предотвращения короткого замыкания между ними.
2. Осуществляет защиту меди от коррозии и общего влияния окружающей среды, закрывая чернилами неподлежащие пайке участки.
3. Позволяет различать паяемые и не паяемые участки дорожек и контактных площадок, что позволяет точнее контролировать процесс пайки.

Существуют различные виды масок: жидкие эпоксидные, жидкие фотоэкспонируемые (LPI), которые сочетают в себе растворители и полимеры для создания тонкого покрытия, а также сухие плёнки. Жидкие маски могут наноситься разными способами — обливом, распылением, с помощью трафаретной печати.

В общем случае процесс включает в себя следующие этапы:

1. Очистка и обеспыливание. Очистка проводится механически или химически, в чистой зоне с повышенным давлением.
2. Нанесение чернил. Плата полностью покрывается жидкой маской.
3. Предварительная сушка. После нанесения маска обязательно просушивается до полного удаления растворителя. Без удаления сольвентов будет невозможно точно выполнить выравнивание.
4. Выравнивание и отверждение. Выполняется с помощью оптического контроля по топологическому чертежу, после чего маска засвечивается светодиодной вспышкой в местах, где фотошаблон прозрачен. Также эта процедура может быть проделана с помощью лазерного экспонирования (LDI). В этом случае фотошаблон не требуется, установка сама переносит рисунок на плату с нанесённой маской.
5. Удаление незатвердевшего резиста. После отверждения с поверхности панели и отверстий удаляется (смывается) весь незатвердевший резист.
6. Контроль. Проверяется целостность маски и отсутствие следов чернил на контактных площадках, сквозных и переходных отверстиях.
7. Заключительный этап отверждения (сушка). При окончательной просушке чернила маски связываются с диэлектриком, что обеспечивает надёжное приклеивание паяльной маски. Панель с изображением подвергается термообработке в термошкафу или под инфракрасными источниками тепла.

Исторически сложилось так, что  паяльная маска обычно имеет зеленый цвет, который не напрягает глаза и позволяет техническим специалистам легко контролировать процесс производства. Кроме того, падающий свет, используемый для проверки плат, слабо отражается от зеленой паяльной маски, что делает её более безопасной для глаз. С развитием автоматических машинных методов контроля это стало менее актуально и цвет маски можно выбрать любой — синий, белый, чёрный, красный и т.д. Как правило, белая маска используется для плат, на которых будут монтироваться светодиолы.

Основная медная поверхность печатных проводников без защитного покрытия подвергается окислению, что приводит к образованию коррозии и повреждению платы. Поэтому обработка поверхности необходима для защиты ее от окисления и продления срока хранения платы. Вторая задача, которую решает нанесение финишного покрытия — создание интерметаллического соединения между медью контактных площадок и устанавливаемых компонентов для улучшения паяемости.

Существуют различные виды финишных покрытий поверхности печатного рисунка, которые можно использовать в зависимости от требований проекта и параметров производства. Однако на текущий момент покрытия, не содержащие свинца, используются более широко из-за строгих норм RoHS (Restriction of Hazardous Substances).

Типы финишных покрытий:

1. Органические покрытия.

• OSP (Organic Solderability Preservative): химическое покрытие, предотвращающее коррозию и обеспечивающее высокую сопротивляемость к окислению. Это финиш на водной основе. Он экологически безопасен, недорог, а быстрый и простой процесс нанесения с помощью ванны обеспечивает хорошее ровное покрытие. Всё это делает OSP экономически эффективным.
  
  Есть и минусы — короткий дооперационный срок хранения и низкая механическая прочность. Финишную мехобработку при использовании OSP проводят до нанесения финишного покрытия, но нарушить слой финиша можно и при монтаже. Частично это решается возможностью повторного нанесения.

• Carbon Ink: его черный или серый цвет используется для того, чтобы скрыть следы пайки и создать визуальные эффекты.

2. Металлические покрытия:

• HASL (Hot Air Solder Leveling): высокотемпературная обработка, которая формирует слой припоя на меди поверхности платы. Одна из самых часто используемых финишных обработок. Для нанесения HASL плата подвергается микропротравливанию и обработке флюсом. Обработанная плата погружается в жидкий припой, который прилипает к открытым медным проводникам. Излишки припоя счищаются двумя воздушными «ножами» из горячего воздуха.
  
  Минусы HASL — часто образующиеся неровности покрытия, которые мешают установке мелких компонентов, особенно на HDI платах, а также необходимость подвергать плату, содержащую чувствительные к перепадам температур составляющие, термическому стрессу.

• Lead-free HASL: вариант HASL без использования свинца.

• Immersion Gold: нанесение слоя золота на поверхность платы с помощью погружения в раствор золота. Обычно применяется в сочетании с никелем.

• ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold): процесс, который включает в себя нанесение слоя никеля и золота на поверхность платы. Первым этапом наносится электролитически осаждённый никель (~5 микрометров). Слой никеля улучшает адгезию, и после прохождения нескольких ванн на площадках осаждается примерно 0,05 микрометров золота. Процесс дорогостоящий, поэтому основные контуры схем в большинстве случаев закрывают маскирующей лентой, оставляя доступными для осаждения только места установки компонентов.
  Из плюсов — отличные соединения и высокая паяемость.

• ENEPIG (Electroless Nickel Electroplated Immersion Gold): процесс, который включает в себя нанесение слоя никеля и золота на поверхность платы с помощью электролитического нанесения золота с предыдущим иммерсионным нанесение никеля. Также дорогостоящий и сложный процесс, дающий высокие эксплуатационные характеристики для монтажа, но экономически неэффективный.

• Hard Gold: плотный слой золота, используемый для повышения сопротивляемости к коррозии и окислению. Все открытые участки схемы также, как и при ENIG, необходимо закрывать маскирующей лентой для экномии драгметалла. Отличием является возможность управлять толщиной золотого покрытия и делать его достаточно толстым.
  Плюсы покрытия — отличная паяемость и высокая механическая прочность, ровность покрытия и высокий срок хранения, минусы — высокая стоимость и сложность процесса.

• Immersion Silver: нанесение слоя серебра на поверхность платы с помощью погружения в раствор серебра. Наносится путём последовательного погружения в ванны, даёт хорошие результаты, существенно дешевле иммерсионного золота.

• Immersion Tin: нанесение слоя олова на поверхность платы с помощью погружения в раствор олова. Проводится последовательным погружением платы в ванны для очистки, травления и активации, обеспечивает практически идеальную ровность поверхности.
  Считается, что олово защищает медь лучше всего. Вкупе с экономической эффективностью и простотой нанесения является одним из самых популярных решений для финишного защитного покрытия. Из минусов — известный дефект «оловянные усы» в виде нитевидных ворсинок из олова.

Таким образом, при выборе финишного покрытия разработчик должен учитывать такие факторы, как стоимость, окружающая среда, используемые компоненты, срок годности и объем производства. Правильный выбор покрытия обеспечит защиту поверхности платы от окисления и продлит срок её хранения и службы.

На этом этапе на плату наносятся различные информационные данные: маркировка компонентов (легенда), сведения о производителе, выходная маркировка (дата, серия, ревизия и т.д.) и любая другая информация (название, предупреждения), а также могут печататься декоративные элементы и изображения. Для упрощения и автоматизации обработки информации и складского учёта часто наносится штрих-код.

Для печати обычно используется шелкография (трафаретная печать) и прямая струйная печать (DLP).

Трафаретная печать

Трафаретная печать может осуществляться как в автоматическом, так и в ручном режиме. И в том, и в другом случае сеточный трафарет натягивается на раму, после чего необходимо выровнять плату и печатный трафарет по меткам, в противном случае краска может попасть на контактные площадки, что помешает дальнейшей пайке компонентов.  После этого краска продавливается через отверстия трафарета на поверхность платы. После визуального контроля оператором линии печати платы с нанесённой легендой отправляются на сушку и отверждение. Этот способ печати, как правило, используется при производстве больших партий и при серийном производстве. Он быстрее и экономически выгодней, чем струйная печать.

Струйная печать (DLP)

Этот способ повторяет привычную печать фотографий на обычном струйном принтере. Чернила распыляются через термо- или пьезоэлектрическую головку непосредственно на поверхность платы в автоматическом режиме. Нанесённое изображение проходит процесс отверждения под УФ светом. DLP используется обычно на небольших партиях, тестовых платах, при прототипировании. Оборудование для стрйной печати современнее, но сам процесс печати дольше, хотя и не требует создания трафаретов.

После высыхания краски платы проходят визуальный контроль.

Электроконтроль — процесс тестирования в производстве печатных плат, который включает в себя проверку электропроводности пустой платы без монтажа на наличие коротких замыканий, обрывов, соответствие сопротивлений, емкостей и других фундаментальных электрических свойств номинальным или эталонным для данной схемы.

Целью контроля является проверка соотвествия платы заданным стандартам качества и её готовности к последующим этапам производства. Для этого используется ряд различных методов и средств, включая инструментальные и программные.

«Летающие зонды»

Одним из наиболее часто используемых методов электрического контроля является тестирование летающими зондами (Flying Probe Test). При применении этого вида контроля используютя зонды, которые перемещаются из одной точки в другую в соответствии с инструкциями специального программного обеспечения. Из файла GERBER генерируется список заданий, которые затем загружаются в тестер FPTest. Тестер, используя до 8 зондов, подает электрические сигналы на контактные площадки различных цепей, после чего измеряет результаты в соответствии с программой испытаний. Этот способ подходит как для отдельных плат, так и для групповых заготовок и нередко применяется для пробных изделий или небольших партий.

«Ложе гвоздей»

Другим часто используемым видом электрического контроля является «ложе гвоздей» (Bed of Nails). Суть метода заключается в следующем: на основе файла GERBER создаётся тестовый шаблон с контактами, совмещенными с тестовыми точками на плате. Сама процедура проверки быстрая и идеально подходит для массового производства печатных плат, так как все измерения происходят одновременно во всех точках. Однако процесс создания тестового набора зондов может быть крайне долгим и трудозатратным, поскольку оператор вручную набирает шаблон из множества штифтов разного размера для одновременного покрытия всей области тестирования. При этом набор не универсален, для каждой отличающейся схемы необходимо собрать индивидуальный шаблон, поэтому способ радко применяется для мелких партий и штучного производства печатных плат. Кроме того, из-за физических особенностей тестового приспособления «ложе гвоздей» не рекомендуется для плат с высокой плотностью цепей.

Механообработка платы выполняет две ключевые задачи: придание основной формы платы и облегчение разделения групповой панели на отдельные платы. Для этого используют фрезерование прямыми фрезами и создание v-образных насечек дисковыми (скрайбирование). Оба метода могут применяться как вместе, так и по-отдельности, в зависимости от технического задания и формы платы.

Фрезерование обычно используется для вырезания плат сложной формы, создания вырезов круглой или любой другой формы, сверления больших отверстий, для которых не годятся свёрла.

Фрезерование

Подготовка к фрезерованию схожа с подготовкой к сверлению. Платы или групповые панели укладывают во фрезерный станок и выравнивают по меткам, после чего фрезер вырезает внутренние и внешние контуры платы. Процесс достаточно быстрый, каждый станок может работать с применением ЧПУ и использовать одновременно от до 1 до 8 фрез различного размера.

Скрайбирование (V-насечки)

После фрезерования (если оно требовалось) на групповую панель с обоих сторон дисковой фрезой наносятся встречные v-образные насечки, по которым панель легко можно разломить на отдельные платы. Платы могут депанелезироваться как до, так и после осуществления монтажа компонентов.

После проведения мехобработки проводится визуальный контроль, а также специальным тестером проверяется глубина насечек, которая обычно задаётся в файле GERBER.

После обработки платы очищаются от пыли, отмываются, просушиваются и отправляются либо на упаковку для отправки на склад или заказчику, либо сразу поступают на монтаж.

Хранение плат осуществляется в вакуумной упаковке и с использованием влагопоглощающих агентов. От соблюдений условий и сроков хранения зависит паяемость плат, особенно в случае применения нестойких покрытий.