double arrow

Этапы технологического процесса изготовления ПП

5.3.1Механическая и химическая обработка заготовок ПП.

- Резка листа из фольгированного и нефольгированного материала инструментом—дисковой пилой с отсосом пыли. Иногда используют специальные ножницы, что уменьшает отходы, исключает засорение пылью и повышает производительность.

Делают припуск по контуру до 10 мм. Окончательный контур получают вырубкой или фрезерованием после изготовления печатных проводников.

Все конструктивные элементы, различные пазы и другие элементы, не подлежащие металлизации получают после окончательного нанесения схемы проводников.

Для установки платы при выполнении различных операций технологического процесса предусматривают 2 базовых отверстия диаметром от 3 до 8 мм.

- Штамповка используется для вырубки наружного контура и пробивки отверстий. При этом надо учитывать уменьшение пробиваемых отверстий на 3-4%. При мелкосерийном производстве вырубку по контуру заменяют фрезерованием.

- Сверление отверстий малого диаметра.

Для сверления плат применяют цилиндрические спиральные свёрла с углом заточки при вершине 60-80°. Качественное сверление имеет большое значение для получения хороших металлизированных отверстий. Стенки должны быть гладкими, без заусенцев, распиливания, прожогов и смятия диэлектрика. Они должны быть перпендикулярны к наружной поверхности платы и свободны от следов инструмента, смазывающего вещества и стружки. Сверление ведут со стороны, обратной печатным проводникам.

- Перед нанесением рисунка печатной схемы поверхность фольги механически очищается латунными или капроновыми щётками. При этом на поверхность наносят известь и маршелит. Кроме механической зачистки используют химическую очистку фольги и нефольгированной поверхности щелочными растворами, затем промывку в воде и обезжиривание.

5.4. Методы изготовления проводящего рисунка печатных плат

Все методы делят на 2 группы: субтрактивные и аддитивные.

Субтрактивные—связаны с травлением проводящего материала с поверхности диэлектрика.

Аддитивные—заключаются в переносе проводников на поверхность диэлектрического основания.

Основанием для выбора технологии являются следующие факторы:

- требование к плотности монтажа;

- стоимость исходных материалов;

- возможность использования соответствующего оборудования;

- область использования изготавливаемых ПП;

- экономическая эффективность технологического процесса;

- и т.д.

Субтрактивный метод.

В качестве исходного материала применяются одно- и двухсторонние фольгированные (обычно медной фольгой) диэлектрики.

Применяемые материалы:

- Генитакс фольгированный ГФ-1-35Г(Н), где:

1—количество медных слоёв;

35—толщина слоя меди в мкм.;

Г—гальваностойкая;

Н—нагревостойкая;

- Стеклотекстолиты СФ-1-35

После переноса рисунка печатных проводников в виде защитной резистивной плёнки на фольгу не покрытые резистом места удаляются с помощью травления, Перенос рисунка печатных проводников на фольгированный диэлектрик производят трафаретной печатью, фотопечатью или офсетной печатью.

При трафаретной печати получают устойчивый к травлению слой толщиной 10-30 мкм. Данный метод обычно используется на автоматическом оборудовании при больших сериях, в тех случаях, когда структура печатных проводников не приводит к повышению требований по допускам.

При фотопечати поверхность фольгированного диэлектрика покрывают светочувствительным позитивным или негативным фоторезистом на который копируют рисунок расположения проводников. Этот метод наиболее точный, он обеспечивает лучшую точность и чёткость контуров. Фотопечать применяется в серийном производстве при изготовлении двухсторонних и многослойных ПП. Для индивидуального производства он наиболее экономичен т.к. не требуется дорогой сетчатый трафарет.

Метод офсетной печати используется крайне редко, обычно только для больших партий, Качество и точность рисунка при этом ниже.

Основой для работы во всех методах служат позитивные или негативные фотошаблоны, получаемые фотокопированием оригинала ПП. Чаще используются фотоплёнки, при повышенных требованиях к точности—фотопластинки.

Фотошаблоны при фотопечати используются непосредственно для создания защитного рельефа, при трафаретной печати—для изготовления трафарета, при офсетной—для клише.

Субтрактивные методы обеспечивают хорошую адгезию с диэлектриком, в 2-3 раза большую электропроводность по сравнению с аддитивными методами, кроме того эти методы обеспечены серийным оборудованием.

Метод травления имеет ряд существенных недостатков:

- для фольгирования диэлектриков нужна высококачественная медная фольга;

- высоки потери меди, при толщине 35 мкм. в каждых 20 м2 плат удаляется в среднем 3,5 кг. меди;

- важна проблема сточных вод, т.к. регенерация меди экономически выгодна только длч крупных предприятий;

- сильное подтравливание проводников, что приводит к уменьшению толщины проводников;

- невозможность получения проводящих линий уже 250 мкм., т.е. ограничение по плотности монтажа;

- для ПП с металлизированными отверстиями необходимы дополнительные химико-гальванические процессы, а также особые покрытия, стойкие к травлению.

Аддитивный метод.

При данном методе исходным является нефольгированный диэлектрик, например стеклотекстолит, на поверхность которого и на стенки просверленных отверстий наносится рисунок ПП.

Эти методы основаны на осаждении слоя меди толщиной 2,5-5 мкм. на ничем не покрытую подложку.

Это обеспечивает следующие преимущества:

- более высокую надёжность, т.к. проводники и металлизация отверстий получается в одном гальваническом процессе;

- однородность соединений между проводником и металлизированным отверстием.

- отсутствие подтравливания;

- отсутствие гальванического защитного покрытия при травлении;

- экономия химикатов для травли;

- повышение плотности монтажа;

- упрощение технологического процесса.

Все известные варианты можно разделить по способу нанесения рисунка на две группы:

- химический—нанесение проводников производится путём химического наращивания

- химико-гальванический—наряду с химическим наращиванием производится электро-химическое формирование проводников.

По способу подготовки к металлизации:

- без применения адгезива;

- с применением адгезива;

В первом в качестве подложки используются стандартные нефольгированные диэлектрики. Для создания нормальной адгезии проводников проводят предварительную подготовку поверхности диэлектрика, состоящую из нескольких операций:

- заготовку погружают в органический растворитель, который диффундирует в структуру смолы;

- затем сольватированная смола стравливается смесью хромовой и серной кислоты;

- после травления образуется хорошо смачиваемая поверхность, которую после промывки сенсибилизируют хлористым оловом; цель: создать на поверхности диэлектрика плёнки из ионов двухвалентного олова, которая в дальнейшем будет восстановителем для ионов палладия;

после этого ПП промывают в воде, происходит гидролиз соли:

SnCl2 + H2O ® Sn(OH)Cl + HCl;

Sn(OH)Cl + H2O ® Sn(OH)2 + HCl.

Продукты гидролиза SnCl2 обладают сильными восстановительными свойствами. Затем поверхность обрабатывают растворами солей благородных металлов. Эти металлы легко восстанавливаются, относительно плохо пассивируются, являются хорошими проводниками.

Часто используются соли палладия. Ион палладия переходит из ионного состояния в металлический, придавая диэлектрику способность к металлизации. Атомы палладия внедряются в поры диэлектрика. Между металлом и химическими структурами в процессе обработки поверхности возникают ковалентные связи.

- затем производится металлизация диэлектрика. Для повышения надёжности плат, изготавливаемых аддитивным методом, активно применяется способ с применением адгезива. Адгезив может быть жидким или сухим плёнчатым. После полимеризации адгезирующий слой приобретает механические свойства близкие к свойствам эпоксидной смолы.

Достоинства: слой меди, осаждённый химическим методом, характеризуется высокой чистотой (99,95%), мелкозернистостью и пластичностью.

Недостатки: нестабильность сил сцепления между проводниками ПП и основанием; большая шероховатость поверхности диэлектрика; сложная технология нанесения адгезива и его сушки; небольшой выбор адгезивов; низкая стабильность и высокая цена растворов для обработки адгезивов; длительное воздействие химических реактивов на материал подложки; отсутствие стандартов для изготовления специальной аппаратуры.

Для устранения недостатков часто обращаются к комбинированным методам, которые распространены шире. При этом на поверхности нефольгированного диэлектрика получают связанный с подложкой слой меди толщиной до 5 мкм. на который затем гальванически наращивается рисунок печатных проводников. По окончании наращивания лишнее вытравливается. Недостаток: неравномерная толщина покрытия в отверстиях из-за неравномерной плотности тока и возникновения переходной зоны между химически восстановленной и гальванически осаждённой медью.

Аддитивный метод постоянно совершенствуется. При изготовлении многослойных ПП вытравленная медь используется для химической металлизации. Производится замена благородных металлов в активаторах менее дорогими.

5.5 Контроль печатных плат.

Контроль проводят после основных операций технологического процесса, что обеспечивает быстрое обнаружение и устранение брака.

Качество фотоматериала, негатива и позитива проверяют визуально.

Причинами брака при нанесении защитного покрытия может быть повышенная или пониженная вязкость эмульсии, высокая температура воды и стенки.

Типичными причинами брака при получении проводников электрохимическими методами являются: плохая подготовка поверхности, избыточная плотность тока и др. При получении плат травлением—истощение травящего раствора, недостаточное или избыточное время травления.

После механической обработки плата проверяется на трещины, отслоение печатных проводников в зоне отверстий, качество поверхности и коробление платы.

Печатные проводники должны быть чёткими, без вздутий, заусенцев и т.п. Целостность электрических цепей проводят методом прозвонки.

Контроль электрических и механических характеристик проводится при тех же условиях и внешних воздействиях в которых будут работать ПП (камеры влажности, холода и комплексные стенды). Для проверки электрической прочности используют пробойно-испытательные устройства с плавной регулировкой входного напряжения, которое увеличивают с постоянной скоростью до возникновения пробоя.

Низкое сопротивление изоляции получается из-за загрязнения поверхности флюсом. Этот дефект обнаруживают в условиях повышенной влажности. При этом флюс образует токопроводящие соединения.

Прочность сцепления проводников проверяют на заготовках ПП с помощью специальных установок или на разрывной машине.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: