Розчин для того, що травити плат
За відсутності хлорного заліза його можна з успіхом замінити розчином мідного купоросу і кухарської солі. У 500 мл гарячої (приблизно 80°С) води розчиняють чотири столові ложки кухарської солі і дві ложки розтовченого в порошок мідного купоросу. Розчин набуває темно-зеленого забарвлення. Він готовий до вживання відразу після приготування. Отриманої кількості розчину вистачає для зняття близько 200 см2| фольга. Якщо малюнок провідників на платі виконаний теплостійкою фарбою (наприклад, нітроемалью|), температуру розчину можна довести до 50°C, при цьому інтенсивність того, що труїть збільшується. При нанесенні малюнка тушшю "Kalmaar|" розчин необхідно охолодити до кімнатної температури; час того, що труїть - близько 8 г.| Можна труїти плати і у водному розчині кухарської солі, проте із-за великої тривалості процесу кромки провідників на платі нерідко виходять нерівними. Додавання мідного купоросу прискорює процес в 1...4 разу.
Нумерація провідників плати
Радіоаматорам, що монтують свої конструкції на друкованих платах, може згодитися поміщена нижче рада. Кожному провідникові на схемі привласнюють порядковий номер, і його проставляють поряд з усіма виводами деталей, що приєднуються до цього провідника. На друкованій платі також проставляють ці номери на відповідних провідниках; краще всього номери протравити разом з провідниками. Така маркіровка скорочує число різних написів на платі, полегшує монтаж, налагодження і пошук можливих несправностей. Маркіровка особливо зручна у тому випадку, коли друкарські провідники виконують у вигляді фольгірованих| острівців. Якщо ж провідники плати вузькі і довгі, то слід в зручних місцях передбачити майданчики для розміщення номерів.
Про нанесення малюнка на плату
При виконанні малюнка провідників фарбою на фольгірованой| платі круглі майданчики, центром яких служать отвори під виводи, зазвичай наносять рейсфедером, закріпленим в креслярському циркулі або "балерині". Набагато легше і швидше виконувати цю операцію шилом або товстою голкою. Після свердління отворів поверхню фольги треба знежирити. Потім вістря шила занурюють у фарбу, вводять його в отвір плати і прокручують в нім один - два| рази. Густина фарби має бути такою, щоб крапля її, стікаючи з вістря, розтікалася по платі у вигляді гуртка необхідного діаметру. Для того, щоб кухлі були однаковими, занурювати шило треба на одну і ту ж глибину, краще всього до упору в дно посудини з фарбою. Після підсихання фарби на платі малюють зображення провідників. Істотною перевагою описаного способу нанесення малюнка контактних майданчиків є відсутність затруювання фольги безпосередньо навколо отвору, оскільки фарба, заливаючись в нього, захищає фольгу при тому, що труїть.
Компонування і розмітка друкованої плати
Розмітка спрощується, якщо на поверхню плати в передбачуваному місці установки елементу нанести шар пластиліну завтовшки 0,5...1 мм, бажано світлого тону. Шар має бути гладким і твердим. Потім до розмітки готують деталь. Для цього усі її виводи слід укоротити до однакової довжини (10...15 мм) і підігнути так, щоб вони були перпендикулярні основі деталі, інакше можуть виникнути неточності при розмітці отворів. Потім деталь виводами вниз опускають на передбачуване місце її установки і злегка вдавлюють в пластилін до тих пір, поки виводи не торкнуться поверхні плати. Якщо тепер деталь обережно вийняти, то отвори будуть чітко видні. Легкими ударами молотка по гістрозаточеному| кернерові намічають центри майбутніх отворів в платі. Після розмітки шар пластиліну знімають будь-яким плоским предметом і свердлять отвори. Цей спосіб зручно застосувати і при компонуванні деталей на платі. При певній навичці він істотно скорочує час, що витрачається на цю роботу.
Дешевий спосіб виготовлення точних друкованих плат
Ингpедиенты:
Фольга алюмінієва побутова (тонка).
Пpинтеp лазерний.
Праска електрична.
Самоклеющиеся наклейки для друку на них лазерним принтером
Лист гуми. Як можна гладший, краще м'який завтовшки ~5 мм, з гладким (не пористим) верхнім шаром.
Беремо аркуш звичайного паперу, на якому друкує ваш принтер. Накладаємо на нього трохи меншого розміру шматок фольги, матовою стороною догори, і обережно, але рівно приклеюємо його по одній короткій стороні смужками, відрізаними від самоклеющіх| наклейок. Скотчем клеїти не можна, тому що в принтері є піч, на якій скотч| і залишиться. Клейка поверхня не повинна, природно, висовуватися за краї паперу. тепер заправляємо цю конструкцію в принтер, так щоб приклеєний край фольги йшов першим, і примушуємо принтер протягнути цей лист (надрукуйте текстовий файл з одного пропуску :). приклеєна фольга має бути міцно, рівно, щоб не обpазывывалось складок. розривів по краях бути не повинно. Лист фольги, що вийшов з принтера, має явні смуги від коліщаток, якими принтер протягає папір. Ці смуги розташовані, ці місця будуть неробочими, на них не вдається зробити точний малюнок.
Плата має бути обведена доріжкою шириною в 2 мм, яка виходить погано, але захищає іншу плату. Але по цій доpожке зручно потім плату обpезать. Можливо, пpоще усього буде наpисовать плату на великому аркуші паперу в масштабі і отсканеpить. Запpавляем аркуш паперу в пpинтеp і виводиться pисунок. Смотpим, щоб він був в пpавильном масштабі і на потрібному місці листа. Тепеpь робимо ще pаз констpукцию з аркуша паперу, фольги і липкої смужки, з тією pазницей, що тепеpь відоме, де буде pисунок, і шматок фольги потрібний невеликій. Якщо будуть зайві поля фольги, то возpастает веpоятность, що ви її кpиво пpиклеите, і на ній обpазуются складочки, поpтящие уся справа. Під фольгою має бути чистий папір, інакше фольга обpатной стоpоной пpиклеится до паперу. Друкуємо pисунок плати і уважно його pассматpиваем. Hавеpняка десь вийшов бpак із-за неpовной фольги, соpинки, що потрапила, і т.п|, у такому разі краще надрукувати все ще pаз, на новому шматку фольги. Якщо увесь pисунок поїхав і pастянулся, навеpняка ви надрукували його не на матовій, а на гладкої стоpоне фольги. Іноді чомусь великі площини тонеpа в сеpедине відстають від фольги дрібними пузыpиками, але це ніяк не впливає на якість. Hу, коли усе вийде пpавильно і якісно, остоpожно отpезаем фольгу від паперу. Тепеpь кладемо на яку-небудь теплостійку повеpхность лист pезины, на нього - фольгу pисунком квеpху, і накpываем шматком стаpательно очищеного фольгиpованного склотекстоліту, фольгою вниз. Свеpху ставимо гоpячий праску, і пpижимаем його чим-небудь важким. Ще одна тонкість. Фольга любить скpучиваться, коpобиться і т.д, і коли її накpываешь склотекстолітом, вона виявляється трохи довше, ніж потрібно, і собиpается в дрібні складки, поpтя уся справа. Якщо зробити фольгу трохи довше, ніж заготівля склотекстоліту, то фольгу можна трохи натягнути, завеpнув неpабочие поля на нефольгиpованную сторону склотекстоліту. Через 5 хвилин аккуpатно знімається праска, але на його місце ставимо щось холодне і важке, але з pовной нижньою повеpхностью. Хвилин чеpез 10 констpукция остаточно охолоне, тоді склотекстоліт з пpилипшей до нього фольгою тpавим. Тонка алюмінієва фольга стpавливается в хлоpном залозі дуже быстpо, залишаючи, пpавда, якесь лахміття, котоpые заважають ноpмально тpавиться міді. Тому плату треба пpомыть водою, заразом можна посмотpеть на якість pисунка, що вийшло, і якщо треба, подpетушиpовать. Якщо доpожки змащені - ви неаккуpатно знімали праску або ставили холодний гpуз. Якщо доpожки десь відсутні -- праска занадто холодна, або мало вpемя нагpева. Якщо доpожки стали шиpокими або навіть злилися - праска занадто гоpячий, або занадто довго гpели плату. Після некотоpых тpениpовок вдасться обійтися без пpижимания праски гpузом. Стаpательно подобpав темпеpатуpу, можна просто притискувати праску рукою секунд 30, потім вже пpикладывать холодний гpуз. Фольга, схоже, від тепла помітно pасшиpяется, і на готовому до тpавлению "бутеpбpоді|" помітно, як вона натягається. Якщо не робити шиpоку доpожку по кpаям плати, то фольга сдеpет pисунок, що охолоджується і стискається, на кpаях.
Для виготовлення великих друкованих плат можна поступити по іншому: кладемо на стіл склотекстоліт фольгою ввеpх, на нього алюмінієву фольгу pисунком вниз. Свеpху аккуpатно накладаємо два-тpи листочка паперу. В цьому випадку праску пpиходится непpеpывно рухати. Потрібно смотpеть, щоб фольга не ковзала по склотекстоліту, і починати гpеть і пpижимать потрібно з одного кpая, щоб pасшиpяющаяся від тепла фольга могла спокійно це зробити і не піти складками. Коли тільки стpавилась фольга, ви пpомыли плату, і переконалися, що усе ноpмально, зручно захистити всякі пpобелы і поля тими ж наклейками|. Вони pазмокают, але далеко не сpазу, та і їх клейовий шар не pазмокает взагалі. Hу ось, після тpавления у вас буде одностоpонняя плата.
Самостійна робота 6
Процес виготовлення друкованої плати. Класифікація методів конструювання друкованих плат і вузлів PEA. Основи безпеки виробництва друкованих плат.
Процес виготовлення друкованої плати
1. У технічному прогресі ЕОМ грають значну роль: вони значно полегшують роботу людини в різних областях промисловості, інженерних дослідженнях, автоматичному управлінні і так далі
Особливостями виробництва ЕОМ на сучасному етапі є:
Використання великої кількості стандартних елементів. Випуск цих елементів у великих кількостях і високої якості - одна з основних вимог обчислювального машинобудування. Масове виробництво стандартних блоків з використанням нових елементів, уніфікація елементів створюють умови для автоматизації їх виробництва.
Висока трудомісткість складальних і монтажних робіт, що пояснюється наявністю великого числа з'єднань і складності їх виконання внаслідок малих розмірів.
Найбільш трудомістким процесом у виробництві ЕОМ займає контроль операцій і готового виробу.
Основним напрямом при розробці і створенні друкованих плат є широке застосування автоматизованих методів проектування з використанням ЕОМ, що значно полегшує процес розробки і скорочує тривалість усього технологічного циклу.
Основними достоїнствами друкованих плат є:
Збільшення щільності монтажу і можливість мікро-мініатюризації виробів.
Гарантована стабільність електричних характеристик.
Підвищена стійкість до кліматичних і механічних дій.
Уніфікація і стандартизація конструктивних виробів.
Можливість комплексної автоматизації монтажно-складальних робіт.
2. Призначення пристрою.
Цей розділ є єднальним між розробкою принципової електричної схеми і втіленням цієї схеми в реальну конструкцію. Проектований пристрій призначений для виконання операції вирівнювання порядків перед складанням чисел. Ця операція робиться над числами з плаваючою комою в додатковому коді. У сучасних ЕОМ одним з основних елементів є блок АЛУ, яке здійснює арифметичні і логічні операції над машинними словами, що поступають в ЕОМ. Однією з них є операція вирівнювання порядків.
3. Конструктивні особливості і експлуатаційні вимоги.
ТЭЗ є складовою частиною ЕОМ - модулем другого рівня. У ЄС ЕОМ використовують 5 модульних рівнів, які можуть автономно коригуватися, виготовлятися і налагоджуватися. Кожному модульному рівню відповідає типова конструкція, побудована за принципом сумісності модуля попереднього з модулем подальшим.
Модулі першого рівня : ИМС, що здійснює операції логічного перетворення інформації.
Модулі другого рівня. ТЭЗ типові елементи заміни або осередку. Єднальною основою яких, являється ПП - друкована плата.
Модулі третього рівня - панелі (блоки), які за допомогою плат або каркасів об'єднують ТЭЗ або осередки в конструктивний вузол. На цьому рівні може бути отримана самостійно діюча МІНІ-ЕОМ.
Модулі четвертого рівня - рами або каркаси.
Модулі п'ятого рівня - об'єднання в стійки і шафи.
Умови експлуатації ЕОМ можуть бути різними, вони залежать в основному від кліматичних дій, які необхідно враховувати при виборі матеріалів і конструктивних особливостей ЕОМ, крім того, вони визначають програму і об'єм контрольних випробувань. Для визначення впливу довкілля на роботу ЕОМ розглядають наступні зони клімату : помірну, тропічну, арктичну, морську. Для ракетної і космічної апаратури зважають на специфіку великих висот.
Цей пристрій за умовами технічного завдання експлуатуватиметься в умовах з підвищеною температурою. Отже, в методиці випробувань необхідно передбачити випробування на теплостійкість і тепло міцність.
Виходячи з цього найбільш відповідним, являється спосіб виготовлення пристрою на друкованій платі (ТЭЗ 2-го| рівня) з розташованими на платі мікросхемами 555 серій. Оскільки друкована плата має велику поверхню і швидше охолоджуватиметься, вона має перевагу перед іншими технологіями.
4. Вибір типу виробництва.
Типи виробництва : (Таблиця 1.)
Одиничним називається таке виробництво, при якому виріб випускається одиничними екземплярами. Характеризується: Малою номенклатурою виробів, малим об'ємом партій, Універсальним оснащення цехів, Робітниками високої кваліфікації.
Серійне - характеризується обмеженою номенклатурою виробів, що виготовляються партіями, що повторюються, порівняно невеликим обсягом випуску. Залежно від кількості виробів в партії розрізняють: дрібно середньо і крупно серійні виробництва.
Універсальне - використовує спеціальне устаткування, яке розташовується по технологічних групах, Технічне оснащення універсальне, Кваліфікація робітників середня.
Масове виробництво характеризується: вузькою номенклатурою і великим об'ємом виробів, що виготовляються безперервно; використанням спеціального високопродуктивного устаткування, яке розставляється за потоковим принципом. В цьому випадку транспортуючим пристроєм є конвеєр. Кваліфікація робітників низька. Також різною може бути серійність: (Таблиця 2.)
Залежно від габаритів, ваги і розміру річної програми випуску виробів визначається тип виробництва.
Тип виробництва і форми організації робіт, що відповідають йому, визначають характер технологічного процесу і його побудову. Оскільки по умові технічного завдання обсяг виробництва дорівнює 100 виробам в рік, те виробництво має бути середньосерійним.
4.1 Порівняльні характеристики методів виробництва і обгрунтування вживаного в цьому проекті.
Достоїнствами ПП є:
+збільшення щільності монтажу.
+Стабільність і повторюваність електричних характеристик.
+Підвищена стійкість до кліматичних дій.
+Можливість автоматизації виробництва.
Усі ПП діляться на наступні класи:
1. Опп - одностороння друкована плата.
Елементи розташовуються з одного боку плати. Характеризується високою точністю виконуваного малюнка.
2. ДПП - двостороння друкована плата.
Малюнок розташован з двох сторін, елементи з одного боку. ДПП на металевій основі використовується в потужних пристроях.
3. МПП - багатошарова друкована плата.
Плата складається з ізоляційних шарів, що чергуються, з малюнком, що проводить. Між шарами можуть бути або бути відсутніми міжшарові з'єднання.
4. ГПП - гнучка друкована плата.
Має гнучку основу, аналогічна ДПП.
5.ППП - дротяна друкована плата.
Поєднання ДПП з дротяним монтажем з ізольованих дротів.
Достоїнства МПП :
+ Зменшення розмірів, збільшення щільності монтажу.
+ Скорочення трудомісткості виконання монтажних операцій.
Недоліки МПП :
Складніший ТП.
За умовами технічного завдання пристрій складається з 53 мікросхем. Отже, друкована плата має бути багатошаровою. Існує 3 методи виготовлення багатошарових друкованих плат :
1. Металізація наскрізних отворів.
Цей метод заснований на тому, що шари між собою з'єднуються наскрізними, металізованими отворами.
Достоїнства:
Простий ТП.
Висока щільність монтажу.
Велика кількість шарів.
2. Попарне пресування.
Застосовується для виготовлення МПП з парною кількістю шарів.
Достоїнства:
Висока надійність.
Простота ТП.
Допускається установка елементів як з штирьовими так і з планарними| виводами.
3. Метод пошарового нарощування.
Заснований на послідовному нарощуванні шарів.
Достоїнства:
Висока надійність.
Мпп виготовляють методами побудованими на типових операціях використовуваних при виготовленні ОПП і ДПП.
Виходячи з міркувань технологічності виробництва, я вибираю метод металізації наскрізних отворів, оскільки він найбільш підходить до вибраної мною схеми середньосерійного виробництва.
Оскільки на середньосерійному виробництві використовується автоматизація виробництва, для розробки креслень плати я використав програми автоматичного трасування P - CAD, яка створила 4 шари плати розміром 160 (180 мм.| З цього виходить один двосторонній шар і два односторонні шари для зовнішніх шарів.
Вихідні файли системи P - CAD дозволяють значно автоматизувати подальший технологічний процес в таких складних операціях як свердління міжшарових отворів.
5. Складання блок схеми типового техпроцесу|.
Правильно розроблений ТП повинен забезпечити виконання усіх вимог, вказаних в кресленні і ТУ на виріб, високу продуктивність. Початковими даними для проектування технологічного процесу є: креслення деталі, складальні креслення, спеціалізація деталей, монтажні схеми, схеми зборки виробів, типові ТП.
Типовий ТП характеризується єдністю змісту, і послідовністю більшості технологічних операцій для групи виробів із загальними конструктивними вимогами.
Типовий ТП що розробляється з урахуванням останніх досягнень науки і техніки, досвіду передових виробництв, що дозволяє значно скоротити цикл підготовки виробництва і підвищити продуктивність за рахунок застосування досконаліших методів виробництва.
При виготовленні ЕОМ і їх блоків широко застосовують прогресивні типові ТП, стандартні технологічні оснащення, устаткування, засоби механізації і автоматизації виробничих процесів.
Враховується інформація про раніше розроблені технологічні процеси, особливостях і схеми виробу, типі виробництва.
Друковані плати - елементи конструкції, які складаються з плоских провідників у вигляді покриття на діелектричній основі тих, що забезпечують
З'єднання електричних елементів.
Достоїнствами друкованих плат є:
Збільшення щільності монтажних з'єднань і можливість мікро мініатюризації виробів.
Гарантована стабільність електричних характеристик
Підвищена стійкість до кліматичних і механічних дій.
Уніфікація і стандартизація.
Можливість комплексної автоматизації монтажно-складальних робіт.
Заданий пристрій виготовлятиметься по типовому ТП.
Оскільки він повністю відповідає моїм вимогам.
5.1 Блок схема типового техпроцесу|.
5.2 Опис ТП.
Метод металізації наскрізних отворів застосовують при виготовленні МПП.
Заготівлі з фолізірований діелектрика відрізують з допуском| 30 мм на сторону. Після зняття задирок по периметру заготівель і в отворах, поверхню фольги захищають на крацювальному верстаті і знежирюють хімічно соляною кислотою у ванні.
Малюнок схеми внутрішніх шарів виконують за допомогою сухого фоторезиста|. При цьому протилежна сторона плати повинна не мати механічних ушкоджень і затруювання фольги.
Базові отвори отримують висвердлюванням на універсальному верстаті з ЧПУ. Орієнтуючись на мітки поєднання, розташовані на технологічному полі.
Отримані заготівлі збирають в пакет. Перекладаючи їх прокладеннями із склотканини, що складаються, містять до 50% термореактивної епоксидної смоли. Поєднання окремих шарів робиться по базових отворах.
Пресування пакету здійснюється гарячим способом. Пристосування з пакетами шарів встановлюють на плити пресу, підігріті до 120.130(С.
Перший цикл пресування здійснюють при тиску 0,5 Мпа і видержці 15-| - 20 хвилин. Потім температуру підвищують до 150.160(З, а тиск - до 4.6 Мпа. При цьому тиску плата витримується з розрахунку 10 хвилин на кожен міліметр товщини плати. Охолодження ведеться без зниження тиску.
Свердління отворів робиться на універсальних верстатах з ЧПУ СМ-600-Ф2. В процесі механічної обробки плати забруднюються. Для усунення забруднення отвору піддають гідроабразивній дії.
При великій кількості отворів доцільно застосовувати ультразвукове очищення. Після знежирення і очищення плату промивають в гарячій і холодній воді.
Потім виконується хімічну і гальванічну металізації отворів.
Після цього видаляють маску.
Механічна обробка по контуру, отримання конструктивних отворів і Т. Д|. здійснюють на універсальних, координатно-свердлувальних верстатах (СМ-600-Ф2) сумісних з САПР.
Вихідний контроль здійснюється атоматизованим| способом на спеціальному стенді, де відбувається перевірка працездатності плати, тобто її електричних параметрів.
Потім йде операція гальванічного осадження міді. Операція проводитися на авто операторної лінії АГ-44. На тонкий шар осідає мідь до потрібної товщини. Після цього робиться контроль на товщину міді і якість її нанесення.
Далі робитися обробка по контуру Пп. Ця операція робитися на верстаті CМ -600-Ф2| з насадкою у вигляді дискової фрези по ГОСТ 20320-74. У цій операції віддаляється непотрібний склотекстоліт по краях плати і підгонка до необхідного розміру.
Потім методом сіткографії робитися маркіровка ПП. операція робитися на верстаті CДC - 1, який необхідним штампом зробить відбиток на ПП маркіровки.
Увесь цикл виробництва ПП закінчується контролем плати.
Тут використовується перевірка, що автоматизується, на спеціальних стендах.
6.Вибір матеріалу.
Для виробництва Багатошарових друкованих плат використовуються різні склотекстоліти. Оскільки по умові мого технічного завдання пристрій повинен працювати в умовах з підвищеною температурою для виробництва внутрішніх шарів плати я використовую двосторонній фользірований склотекстоліт з підвищеною теплостійкістю СТФ-2. Для зовнішніх шарів друкованої плати я використовую аналогічний односторонній фользірований | склотекстоліт з підвищеною теплостійкістю СТФ-1.
Основні характеристики:
Фольгированный склотекстоліт СТФ :
Товщина фольги 18-35 мм.|
Товщина матеріалу 0.1-3 мм.|
Діапазон робочих температур - 60 +150 з(.
Напруга пробою 30Кв|/мм.|
Фоторезист СПФ2 :
Тип негативний.
Роздільна здатність 100-500.
Проявник метилхлороформ.
Розчин видалення хлористий метилен.