6.5 Способи виготовлення печатних плат.
Вихідними матеріалами для виготовлення односторонніх і двосторонніх печатних плат служать фольговані діелектрики на основі гетінаксу (ГФ1 – 35 ) і склотекстоліту (СФ1 – 35, СФ2 – 35). Провідникові елементи отримують витравлюванням міді відповідно до заданного малюнку, а для отримання металізованих отворів застосовують процеси хімічного та електрохімічного осаджування.
В нашій промисловості виготовляють печатні плати хімічним методом, комбінованим негативним і комбінованим позитивним способами, а також позитивним комбінованим методом з попереднім сверлінням отворів.
При хімічному методі виготовлення ПП захисний малюнок схеми наноситься так, щоби після витравлювання залишилися лише провідники. Захисний малюнок виконується стійкими до травильних розчинів матеріалами (фоторезистами, фарбами) травлення проводиться в кислих розчинах на основі хлорного заліза, хлорної або сірчанокислої міді. Цей метод застосовується при виготовленні побутової апаратури.
При негативному комбінованому способі після аналогічних операцій знімається фоторезист або фарба, наноситься лак НЦ134 (ХВК-24, ХСЛ, бакелітовий лак або інші) в 2 – 3 шари при в’язкості 30 – 40 с за віскозиметром ВЗ – 4. Тривалість сушіння першого і другого шарів – 40 – 50 хв при температурі 18 – 250С, останнього шару – 2 – 3 години при тій же температурі. Потім сверляться і металізуються отвори, зачищається лак за допомогою гострого ножа чи скальпеля після витримки у воді температурою 50 – 600С протягом 1 – 2 хв (бакелітовий лак відчищується в 10% - ному розчині лугу); поверхня зачищається шліфпорошком і віденським вапном, декапірується в 10% - ній соляній кислоті і покривається сплавом “Розе” занурюванням при температурі 145 – 1550С.
Більш насичені плати з підвищеними вимогами до якості і точності малюнку виготовляються позитивним комбінованим способом. В цьому випадку після нанесення рисунку (провідникові елементи вільні від фоторезисту) наноситься лак, висвердлюються отвори і покриваються міддю методом хімічного відновлення. Потім, після зняття лаку в теплій воді, поверхня плати зачищується сумішшю шліфпорошку і віденського вапна у співвідношенні 1:1, декапірується в 10% - ному розчині соляної кислоти і піддається гальванічному мідненню. Після цього плати покриваються сплавом олово – кобальт або олово – свинець. Більш стійким покриттям, яке тривалий час зберігає здатність до пайки, є сплав олово – свинець. На наступному етапі очищується фоторезист з вільних місць плати і проводиться травлення в лужних розчинах.
Позитивний метод з попереднім сверлінням порівняно з вищеописаними методами характеризується скороченням циклу виготовлення плат і можливістю механізації і автоматизації майже всіх процесів. При цьому методі на заготовках фольгованого матеріалу висвердлюються отвори на станках з числовим програмним управлінням (ЧПУ), після чого проводиться хімічна металізація отворів і затяжка міддю (покриття провідників і отворів гальванічним мідненням на товщину 5 – 6 мкм). Потім наноситься малюнок схеми з допомогою СПФ ( при цьому повністю суміщується малюнок схеми з отворами), доріжки і отвори покриваються міддю товщиною не менше 25 мкм, потім захисним покриттям олово-свинець і проводиться травлення малюнка схеми в лужних розчинах для травлення.
Мікромініатюризація радіоелектронної апаратури, постійно зростаючі вимоги до збільшення густини монтажу сприяють розширенню застосуванню багатошарових друкованих плат (БПП). Найбільш поширеним є метод наскрізної металізації отворів. Суть його полягає в наступному. Спочатку збирають пакет з окремих шарів, які виконані хімічним способом, і склеюючих прокладок. Потім після склеювання пресуванням проводять просвердлювання і металізацію отворів за позитивним методом з попереднім просвердлюванням отворів. Для шарів використовується матеріал СТФ -1, СТФ -2, а для прокладок – прокладочна склотканина СПТ -3.
Контроль цілісності друкованих провідників, величини опору і електричної міцності ізоляції між електричнорозрізненими колами проводиться на установці для автоматизованого контролю друкованих плат. Контроль якості друкованих плат проводиться за принципом “придатний - брак”. Керування установкою ведеться за програмою комп’ютером.
Для контролю металізації отворів друкованих плат призначений прилад для вимірювання товщини мідного покриття в отворах, а також для виявлення дефектів у вигляді порушення суцільності покриттів.
Створення сучасного обладнання, а також надзвичайно широке розповсюдження комп’ютерної техніки стали передосновою розробки і впровадження автоматизованих систем контролю і керування технологічними процесами виготовлення фотооригіналів друкованих плат і просвердлювання отворів.
Вихідною інформацією для роботи автоматизованої системи управління технологічними процесами виготовлення фотооригіналів і просвердлювання отворів в друкованих платах є конструкторське креслення плати 1, на якому вказані координати отворів (вузлів), друковані провідники з вказанням їх товщини, діаметри отворів, діаметри і конфігурація контактних площадок.
На координатоскопі 2 в двійковому коді шифруються координати кожного отвору друкованої плати, його діаметр, діаметр контактної площадки, наявність або відсутність провідника і його ширина.
Вказана інформація перфорується на паперовій стрічці в координатоскопі у вигляді акремих кадрів, в яких сконцентрована інформація про кожний отвір.
Отримана перфострічка подається в фотозчитуючий пристрій 3, зв’язаний
через пристрій зв’язку з об’єктом (ПЗО) 6 і з комп’ютером 9. Інформація за спеціальною програмою, яка закладена в комп’ютер, перевіряється на правильність кодування і наявність всього необхідного об’єму даних для вимальовування фотооригіналу. У випадку невідпо-відності закодованої на перфострічці інформації комп’ютер роздруковує протокол-повідомлення про наявність помилки і висвічує на дисплеї той |
Структурна схема автоматизованої системи |
кадр, в якому вона виявлена, з тим щоб можна було скоректувати програму.
Якщо стрічка закодована вірно, то комп’ютер заносить всю інформацію в пам’ять і записує її на дискетку.
Фотооригінал виготовляється на координатографі 8, що має відтворюючу головку, конструкція якої забезпечує отримання світлового променя з п’ятном різного діаметра (кількість діафрагм до 64), і горизонтальний стіл, який переміщується з точністю 0,05 мм в координатах х і у.
Включення координатографа на пересування стола, заміна діафрагми і включення джерела світла здійснюється з ПЗО комп’ютера через пульт керування координатографа 7.
Інформація на переміщення стола координатографа вводиться окремими кадрами. Наступний кадр передається після отримання сигналу про обробку попереднього. Інформація про координати отворів друкованих плат є вихідною для формування програми керування свердлильними станками 5.
Так як на платі звичайно наявні отвори різних діаметрів, комп’ютер формує програму керування через пристрій зв’язку з об’єктом свердлильних станків 4 для кожної групи станків, які просвердлюють відповідні отвори.
Потім плати переставляються на інші станки, які призначені для просвердлювання отворів інших діаметрів.