3.2 Технология производства печатных плат

Современные промышленные способы изготовления печатных плат основаны на использовании фольгированных диэлектриков, т.е. на получении токопроводного рисунка схемы методом травления. Разновидности способов сводятся к методу получения рисунка, например, фото способом или трафаретной печатью.

Существуют два основных промышленных способов изготовления печатных плат:

1. Спoсoб травления фольгированного диэлектрика без металлизации oтверстий. Примeняется, главным образом, для изготовления односторонних печатных плат;

2. Способ травления двустороннего фольгированного диэлектрика с электрохимической металлизацией отверстий. Применяется для изготовления двусторонних печатных плат.

Сеточно-химический метод имеет две разновидности: позитивный вариант и негативный вариант

Схемa технoлoгическoгo прoцесса изгoтoвлeния oднoстoрoнних печaтных плaт этими методами представлены на рисунке 3.1 и 3.2 соответственно.

При изготовлении двусторонних печатных плат, главным образом, используется метод фотопечати с последующим травлением, т.е. фотохимический метод. Отверстия же в плате металлизируются электрохимическим методом. Таким образом, при изготовлении двусторонних печатных плат используются два метода – фотохимический и электрохимический, поэтому этот метод получил название комбинированного метода.

В свою очередь комбинированный метод изготовления печатных плат имеет две разновидности:

• позитивный вариант;

• негативный вариант.

Рисунок 3.1 - Схема технологического процесса изготовления односторонних печатных плат травлениемфольги (позитивный метод)

Рисунок 3.2 - Схема технологического процесса изготовления односторонних печатных плат травлением фольги (негативный метод)

3.3 Сеточно-химический способ изготовления печатных плат

Данный способ широко используется при массовом производстве печатных плат из одностороннего фольгированного диэлектрика. Как правило, изготовление плат осуществляется на универсальных механизированных линиях, состоящих из отдельных автоматов и полуавтоматов, последовательно выполняющих операции технологического процесса.

Весь процесс изготовления плат складывается из следующих основных технологических операций:

1. Раскрой материала и изготовление заготовок плат;

2. Нанесение рисунка схемы кислотостойкой краской;

3. Травление схемы;

4. Удаление защитного слоя краски;

5. Нанесение защитной эпоксидной маски;

6. Горячее лужение мест пайки;

7. Штамповка;

8. Маркировка.

С целью максимальной механизации и автоматизации процесса все печатные платы изготавливаются на одногабаритных технологических заготовках.

В этом случае на технологической заготовке компонуется два – три, а

иногда и более плат, т.е. используется метод групповой обработки. Этот метод позволят повысить производительность, исключить засорение атмосферы помещения стеклотекстолитовой пылью и сократить расход материала.

Из полос материала на прессе штампуются технологические заготовки плат. Заготовки имеют технологический припуск 2…6 мм по контуру. В заготовках одновременно вырубаются технологические базовые отверстия, которые в большинстве случаев в готовых печатных блоках служат крепёжными.

Заготовки плат поступают на автомат сеткографической печати, который кислотостойкой краской наносит рисунок схемы.

Сеткографический станок-автомат имеет два загрузочных бункера, в которые закладывается по триста заготовок плат. Заготовки по одной штуке забираются движущимся двусторонним вакуумным столом, который подаёт их в рабочую позицию нанесения рисунка, т.е. под сетку-трафарет. Как только заготовка встала в рабочую позицию, автоматически осуществляется движение ракеля, который продавливает краску сквозь сетку-трафарет. После этого стол поворачивается, забирая плату из-под сетки-трафарета, вакуум снимается, и плата с нанесённым рисунком по склизу спадает в сушило.

Такой же цикл выполняется на другой стороне стола. Платы поочерёдно забираются из левого и правого бункеров и соответственно сбрасываются после нанесения рисунка в левое и правое терморадиационное сушило. Автомат регулируется на различные размеры плат (заготовок).

Платы с нанесённым рисунком подвергаются травлению, которое выполняется на специальном полуавтоматическом агрегате. Агрегат травления конструктивно представляет собой поточную линию, через которую на жгутовом транспортёре проходят платы. В процессе движения производится их обработка. Травление осуществляется раствором хлорного железа.

На агрегате выполняются следующие операции:

• вытравливание фольги в местах, не защищённых краской;

• удаление остатков травящего раствора с плат методом обдува струёй воздуха;

• промывкаплат водой двусторонним дождеванием;

• сушка плат струёй горячего воздуха.

Для интенсификации процесса травления раствор хлорного железа, подаваемый насосом в распылительные форсунки, подогревается паром в специальных баках. Все основные узлы агрегата выполнены из титановых сплавов или неметаллических материалов, стойких в водном растворе хлорного железа.

Следующая операция – удаление кислотостойкой защитной краски.

Удалять краску можно различными органическими растворителями: ацетоном, уайт-спиритом, дихлорэтаном, трихлорэтиленом, четырёххлористым углеродом и др. Однако все процессы с перечисленными растворителями связаны с определённой вредностью для организма человека, пожаро- и взрывоопасностью. Поэтому при массовом механизированном или автоматизированном производстве нецелесообразно и небезопасно использовать органические растворители.

В промышленности разработан и применяется способ удаления краски гидропульпой, по принципу гидропескоструйной обработки. Специальный полуавтоматический агрегат производит удаление краски струёй водно-песчаной пульпы, поступающей из сопел специальной гидропушки. После удаления краски платы последовательно попадают в камеру промывки и сушки. Такой способ удаления краски полностью исключает все неприятности указанных химических способов. Кроме этого, одновременно с краской с печатных проводников удаляется окисная плёнка.

После удаления краски платы проходят операцию крацовки с целью удаления всех загрязнений и окислов с поверхности печатных проводников, а также придания плате товарного вида и подготовки её к нанесению эпоксидной маски. Операция крацовки выполняется на специальных полуавтоматических станках.

Следующая операция технологического процесса – нанесение термостойкой защитной эпоксидной маски. Эпоксидная маска обеспечивает защиту печатных проводников платы от облуживания и термоудара в процессе групповой пайки,защищает проводники от коррозии и улучшает электроизоляционные свойства печатной платы. Эпоксидная маска наносится методом сеткографии (трафаретной печати), также как наносится рисунок схемы. Обычно это делается на ручных станках. В массовом производстве может выполняться на сеткографическом автомате.

После нанесения эпоксидной маски и полимеризации платы поступают на автоматический агрегат горячего лужения. На этом агрегате платы проходят операции лужения, промывки и сушки. Печатные платы стопкой (рисунком вниз) загружаются в автоматический бункер, из которого специальным толкателем по одной подаются под валки привода. Передвигаясь в торец одна за другой по направляющим, платы проходят последовательно над двумя волнами припоя (сплав типа Розе). Сплав Розе защищает покрытия проводников печатной платы от окисления во время её хранения до момента последующей обработки.

Излишки припоя снимаются ракелем из термостойкой резины и возвращаются в ванну с припоем. Из жестких направляющих (по прохождении ракеля) платы попадают на жгутовый транспортёр, двигаясь по которому последовательно проходят операции промывки горячей водой и сушки горячим воздухом.

Следующей операцией обработки платы является операция вскрытия монтажных отверстий. Эта операция осуществляется методом штамповки на кривошипных прессах. Во избежание сколов и образования ореолов вокруг отверстий удельное давление прижимной платы штампа должно быть не менее 200 кг/см². после вырубки отверстий на платы наносится маркировка методом сеткографии белой краской на эпоксидной основе.