Основные понятия технологии
Содержание и порядок проектирования технологических процессов.
Технология изучает детали, сборочные единицы и. т.п.
Конструктив – конструктивно законченная часть изделия определённого назначения.
Объект производства – материальный предмет или совокупность предметов на которые направлено действие в сфере производства для получения готового изделия.
Деталь – конструктив, который невозможно разобрать на части без его повреждения.
Сборочная единица (узел) – конструктив, составные части которого подлежат соединению на предприятии-изготовителе с применением сборочных или сборочно-монтажных операций. Сборочный узел может быть комплектующим изделием.
Комплект – несколько изделий имеющих общее эксплуатационные назначение вспомогательного характера, как при изготовлении электронных изделий, так и при их эксплуатации.
Технологические материалы делятся на 2 группы:
Основные – непосредственно участвуют в процессе изготовления изделия.
Вспомогательные – контактируют с объектом производства и способствуют реализации технологии, но не влияют на состояние объекта.
Производственные процесс – это совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий. В состав производственного процесса входят все действия по изготовлению, сборке, монтажу, контролю качества выпускаемых изделий, хранению и перемещению деталей полуфабрикатов и сборочных единиц на всех стадиях изготовления, по управлению всеми звеньями производства, а также комплексных мероприятий по технологической подготовке производства.
Производственные процесс делится на:
Основной – процесс изготовления продукции, предусмотренной планом предприятия.
Вспомогательный – процессы, обеспечивающие функционирование предприятия.
Технологический процесс - часть производственного процесса, содержащая целенаправленное действие по изменению и последующему определению состояния предмета труда.
Предметы труда – это заготовки и изделия.
Основной частью технологического процесса является технологическая операция – это законченная часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте.
Основными элементами технологических операций являются: установ, технологический переход, вспомогательный переход, рабочий ход, вспомогательный ход, позиция.
Установ – это часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки или собираемой сборочной единицы.
Переход – это законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установках.
Позиция – это фиксированное положение, занимаемое неизменно закреплённой обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения определённой части операции.
Схема (у Дениса).
Основное производства – это производство товарной продукции.
Вспомогательное производство – это производство средств, необходимых для функционирования основного производства.
Опытное производство – это производство образцов.
Единичное производство – характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых, как правило, не предусматривается.
Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями.
Массовое производство – характеризуется большим объёмом выпуска изделий непрерывно изготовляемых или ремонтируемых продолжительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция.
Коэффициент закрепления операции: Кз.о.=О\Ргде Р – число рабочих мест.
Поточное производство – это производство, характеризуемое расположением средств технологического оснащения в последовательности выполнения операций технологического процесса и определённым интервалом выпуска изделий.
Групповое производство – это производство, характеризуемое совместным изготовлением или ремонтом групп изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.
Установившееся производство – это производство изделий по окончательно отработанной конструкторской и технологической документациям.
Поточное производство характерно для предприятия крупносерийного производства.
Такт выпуска – это интервал времени через который периодически производится выпуск изделий или заготовок определённых наименований, типоразмеров и исполнений.
Ритм выпуска – это количество изделий или заготовок определённого наименования, типоразмеров и исполнений, выпускаемых в единицу времени.
Порядок проектирования ТП
Исходными данными для проектирования технологических процессов являются: чертёж деталей и общие виды изделия, спецификация всех деталей, монтажные и полумонтажные схемы, технические условия на наиболее ответственные детали, размер производственного задания, руководящие технические материалы.
Существует 3 вида технологических процессов:
Единичный – разрабатывается для изготовления или ремонта изделия одного наименования, типоразмера и исполнения не зависимо от типа производства. Разработка единичного технологического процесса включает следующие этапы:
Анализ исходных данных и выбор действующего типового, группового или аналога единичного процесса.
Выбор исходной заготовки и методы её получения.
Определение содержания операции, выбор технологических фаз и составление технологического маршрута обработки.
Выбор технологического оборудования, оснастки, средств автоматизации и механизации технологического процесса, уточнение последовательности выполнения переходов.
Назначение и расчет режимов выполнения операции, нормирование переходов и операций, определение профессий и квалификации исполнителей, установление требований техники безопасности.
Расчёт точности, производительности и экономической эффективности технологического процесса, выбор оптимального процесса.
Оформление рабочей технологической документации.
Типовой – характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций для групп изделий с общими конструктивными признаками.
Группой – предназначен для совместного изготовления или ремонта групп изделия с разными конструктивными, но общими технологическими признаками. При группировании одна из наиболее сложных деталей принимается за комплексную. Эта деталь должна иметь все поверхности, встречающиеся у деталей данной группы.
Виды технологических баз.
По назначению делятся на 3 группы:
Конструкторская база – используется для определения положения деталей или сборочный единиц в изделии.
Технологическая база – используется для определения положения заготовки или изделия при изготовлении.
Измерительная база – используется для определения относительного положения изделия и средств измерений.
На этапе производства устанавливают 3 вида контроля:
входной операционный приемочный
ТП
Операционный контроль – для проверки деталей и сборочных единиц в ходе ремонта.
Приёмочный контроль – для проверки соответствия качества готовых изделий
Контроль также моет быть:
Сплошной – применяют в условиях высоких требований к уровню качества изделий, у которых абсолютно недопустим пропуск дефектов в дальнейшее производство или эксплуатацию.
Выборочный – используют для изделий при большой трудоёмкости контроля, или при контроле, связанном с разрушением изделий.
Непрерывный – служит для проверки технологических процессов при их нестабильности и при необходимости обеспечения качественных характеристик.
Периодический – применяют для проверке изделий при установившемся производстве и стабильных технологических процессах.
Летучий –применяют в специальных случаях, предусмотренных на предприятии.
Обязательными показателями процесса контроля качества являются: точность измерений, достоверность, трудоёмкость, стоимость контроля.
Технологическая документация.
Основывается на ЕСТД.
Состав документов зависит от стадии разработки технологического процесса, типа и характера производства.
Технологическая документация:
Основные документы:
Сводные документы.
Документы для разработки процессов (операций):
Документы общего назначения.
Документы специального назначения.
Вспомогательные документы:
Документы, применяемые при разработке процессов (операций).
Документы, применяемые при внедрении процессов (операций).
Документы, применяемые при функционировании процессов (операций).
Под основными технологическим документами понимают группу документов, предназначенных для решения одной или нескольких инженерно-технических задач, применяемых в технологической подготовке производства при постановке новых или модернизации выпускаемых изделий и их составных частей. Основные технологические документы могут поступать или не поступать на рабочие места.
Вспомогательные технологические документы – это документы дополнительно применяемые разработчиками основных технологических документов в целях улучшения и оптимизации организации работ, выполняемых в области технологической подготовки производства. Например, к ним относятся: карты заказов на проектирование технологической оснастки, карта технологического согласования и т.д.
Выделяют стадии обработки конструкторской и технологической документации:
Директивная технологическая документация – это комплект документов, предназначенный не для изготовления, а только для выполнения предварительных расчётов в целях определённой возможности размещения заказа на том или ином предприятии при постановке новых изделий на производство на основе конструкторской документации.
В условиях серийного и массового производства используют следующие документы: карты эскизов, технологическая инструкция, маршрутная карта, карта технологического процесса, операционная карта, карта типового (группового) технологического процесса, карта типовой операции, комплектовочная карта, технико-нормировочная карта, карта наладки, ведомости: технологических маршрутов, деталей к типовому технологическому процессу.
На стадии проектирования вид документам выбираются по усмотрению заказчика. Наиболее часто применяются следующие документы:
Маршрутная карта – является обязательным документом – предназначена для маршрутного и маршрутно-операционного описания технологического процесса или указания полного состава технологических операций при операционном описании и изготовлении или ремонте изделия, включая контроль или перемещение по всем операциям различных технологических методов в технологической последовательности с указанием данных об оборудовании, технологической оснастке, материальных нормативах и трудовых затрат. Допускается взамен маршрутной карты использовать соответствующую карту технологического процесса.
Карта технологического процесса – предназначена для операционного описания технологического процесса изготовления или ремонта изделия в технологической последовательности по всем операциям одного вида формообразования, обработки, сборки или ремонта с указанием переходов технологических режимов и данных о средствах технологического оснащения, материальных и трудовых затрат.
Операционная карта – содержит описание технологической операции с указанием переходов, режимов обработки и данных о средствах технологического оснащения.
Карта эскизов и схем – предназначена для графической иллюстрации технологического процесса изготовления изделий и отдельных его элементов. Эскизы и схемы дополняют и поясняют содержание операции.
Спецификация технологических документов – это перечень всех технологических документов, выпущенных на изделие в целом и его отдельные элементы.
Технологическая инструкция – содержит описание специфических приёмов работ или методики контроля технологического процесса, правил пользования оборудованием и приборами, описание физико-химических явления, происходящих при определённых операциях технологического процесса.
Ведомость оснастки – содержит перечень специальных и стандартных приспособлений и инструментов, необходимых для оснащения технологического процесса. Требования безопасности труда излагают перед описанием операции или делают ссылку на технологическую инструкцию.
Выбор и применение степени детализации описания в документах на процессы и операции.
Описание технологических процессов по степени детализации подразделяют на:
Маршрутное описание – это сокращённое описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов.
Операционное описание – это полное описание всех технологических операций в последовательности их выполнения с указание переходов и технологических режимов. Применяется при среднесерийном, крупносерийном и массовом типах производства.
Маршрутно-операционное описание – это сокращённое описание технологически операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения с полным описанием отдельных операций в других технологических документах. Применяется при единичном и мелкосерийном типах производства.
Технологическая подготовка производства (ТПП).
Технологическая подготовка производства – это совокупность современных методов организации, управления и решения технологических задач на основе комплексной стандартизации, автоматизации и экономико-математических моделях и средствах технологического оснащения. Основывается ЕС ТПП. Задачи
Отработка конструкции на технологичность
Прогнозирование развития технологии
Стандартизация технологических процессов.
Группирование технологических процессов и их разработка.
Оценка уровня технологии.
Организация и управление процессов технологической подготовки производства.
Разработка новых технологических процессов и совершенствование действующих технологических процессов.
Технологическое оснащение производства.
Проектирование средств специального технологического оснащения.
Лекция 20.09.2010
2. Технология изготовления печатных плат
Элементы:
Диэлектрическое основание
Металлическое покрытие в виде рисунков печатных проводников и печатных площадок.
Монтажные и фиксирующие отверстия.
Технологический процесс изготовления печатных плат не должен ухудшать электрофизические и механические свойства применяемых конструкционных материалов.
Печатные платы делятся на:
Односторонние (ОПП) (с металлизацией и без металлизации отверстий)
С слоистом прессовании основанием
С рельефно-бетонным основанием
Двухсторонние (ДПП)
На диэлектрическом основании
На металлическом основании
Многослойные (МПП)
С межслойными соединительными объемн. Деталями
С межслойными соединительной химико-гальванической металлизацией
Гибкие
Гибкие платы
Гибкие кабели, шлейфы
Проводные
С печатным рисунком
Без печатного рисунка
Рис. 1 (у Паши)
Односторонние печатные платы выполняются на слоистом прессованном или рельефно литом основании без металлизации или с металлизацией.
Двухсторонние печатные платы имеют проводящий рисунок на обеих сторонах.
Рис. 2 (у Паши)
Электрическая связь осуществляется с помощью металлических отверстий.
Многослойные печатные платы состоят из чередующихся слоёв изоляционного материала и проводящего рисунка, соединённых клеевыми прокладками монолитной структуры путём прессования. Электрическая связь между проводящими слоями выполняется специальными объёмными деталями, печатными элементами или химико-гальванической металлизацией.
Рис. 3 (у Паши)
Гибкие печатные платы оформлены как односторонние и двухсторонние печатные платы, но выполняются на эластичном основании. Толщина от 01…0.5 мм.
Проводные печатные платы представляют собой диэлектрическое основание на котором выполняется печатный монтаж или его отдельные элементы. Необходимые электрические соединения проводят изолированными проводами.
Классы плотности монтажа:
1) 0.75 мм.
2) 0.45 мм.
3) 0.25 мм.
4) 0.15 мм.
5) 0.1 мм.
2.2 Методы изготовления печатных плат
Субтрактивные:
Химическе
комбинированые
Аддитивные:
Химические
Химико-гальванические
Все они используют 3 способа изготовления рисунков:
Сеткография
Фотопечать:
Позитивный
Негативный
Офсетная печать
Субтрактивные методы в качестве основания для печатного монтажа используют фальгированные диэлектрики на которых формируется проводящий рисунок путём удаления фольги с непроводящих участков. Дополнительная химико-гальваническая металлизация монтажных отверстий привела к созданию комбинированных методов изготовления печатных плат.
Аддитивные методы основаны на избирательном осаждении токопроводящего покрытия на диэлектрическое основание.
Полуаддитивных методах предварительно наносится тонкое вспомогательное проводящее покрытие, впоследствии удаляемое с каких-то там мест.
Основными методами в промышленности для создания рисунка печатного монтажа являются офсетная печать, сеткография, фотопечать. Выбор метода определяется конструкцией печатной платы, требуемой точностью и плотностью монтажа, производительности оборудования и экономичностью процесса.
Сеткографический метод основана на нанесение специальной краски на плату путём продавливания её резиновой лопаткой (ракель) через сетчатый трафарет на котором необходимый рисунок образован ячейками сетки, открытыми для продавливания. Метод обеспечивает высокую производительность, высоко-экономичен в условиях массового производства.
Метод офсетной печати состоит в изготовлении печатной формы, на поверхности которой формируется рисунок слоя. Форма закатывается валиком трафаретной краской, а затем офсетный цилиндр переносит краску с формы на подготовленную поверхность основания печатной платы. Метод применим в условиях массового и крупносерийного производства.
Фотопечать – обладает самой высокой точностью и плотностью монтажа. Фотопечать состоит в контактном копировании рисунка печатного монтажа с фотошаблона на основание, покрытое светочувствительным слоем форторезиста.
Субтрактивный метод наиболее освоен и распространён. С него началась индустрия печатных плат. После переноса рисунка печатных проводников в виде стойкой к растворам травления плёнки на фольгированную основу незащищённые ею места химически стравливаются. Защитную пленку наносятся методом литографии. При использовании фотопечати защитная пленка формируется из фоторезиста. Он проявляется через фотокопию рисунка (фотошаблон). Субтрактивный метод в чистом виде реализуется в производстве односторонних печатных плат. С это мслучае его называют химический метод.
Стандартный субтрактивный (химический) метод изготовления односторонних печатных плат состоит из следующих операций:
Вырубка заготовки
Сверление отверстий
Подготовка поверхности фольги
Трафаретное нанесение кислотостойкой краски, закрывающей участки фольги, не подлежащей вытравливанию.
Травление открытых участков фольги.
Сушка платы.
Нанесение паяльной маска.
Горячее облуживание открытых монтажных участков припоем.
Нанесение маркировки.
Контроль.
Преимущество – возможность полной автоматизации в процессе изготовления, высокая производительность, низкая себестоимость.
Недостатки- низкая плотность компоновки связей и использование фольгированных материалов.
Аддитивные методы предполагают использование не фольгированных диэлектрических оснований, на которые избирательно наносят токопроводящий рисунок. Разновидности метода определяются способами металлизации и избирательностью металлизации. Токопроводящие элементы рисунка можно создать следующими способами:
Химическим восстановлением металла на катализированных участках.
Переносом рисунков, предварительно сформированного на металлическом листе на диэлектрическую подложку (метод переноса).
Нанесение токопроводящих красок или паст или другим способом печати.
Вакуумным или ионно-плазменным напылением.
Выштамповыванием проводников.
Избирательность осаждения металлов можно обеспечить:
Фотолитографией, фоторезистом, закрывающего в нужных местах участки поверхности основания, не подлежащих металлизации
Трафаретной печатью
Избирательным фото-очувствлением катализатора предварительно нанесённого на всю поверхность основания (через фотошаблон или сканирующим лучём).
1ёИзготовление фольгированных слоистых пластиков включает следующие этапы:
Подготовка слоёв диэлектрика, включая пропитку каждого слоя
Изготовление фольги
Сборка в пакеты
Прессование в листы на гидравлическом прессе.
|
Параметр |
Гетинакс |
Текстолит |
стеклотекстолит |
полимид |
керамика |
Фторопластармид |
|
Плотность без фольги кг\м3 |
1300…1400 |
1300…1500 |
1500…1900 |
1400 |
3600 |
2200 |
|
Относит. Диэлектрич. Праницаемость на частоте 1 кГц. |
4.6…6 |
4.6…6 |
5…6 |
3.5…4 |
10.3 |
2 |
|
Тангенс угла диэлектрич. Потерь на частоте f=10:6 Гц |
0.008…0.02 |
0.03…0.04 |
0.005…0.02 |
0.002 … 0.05 |
|
(2…3)*10-4 |
|
Рабочая температура |
-60..+90 |
-60…+70 |
-60…+150 |
-260… +250 |
-260… +400 |
-200 … +250 |
Гетинакс обладает удовлетворительными электроизоляционными свойствами в н.у. хорошо обрабатывается и имеет низкую стоимость.
Текстолит в 5-6 раз дороже гетинакса, более высокая прочность при сжатии и ударная вязкость. Также он стоек ко стиранию, но менее нагревостоек чем гетинакс.
Стеклотекстолит используется для плохих условий. Отличается широким диапазоном температур, низким водопоглащением.
Нефольгированные диэлектрики применяют при химических и не химико-гальванических ….
Полимидные плёнки обладают высокой плотностью, стойкостью на сгорание и т.д.
Керамика – высокая прочность, стабильные электрич. характеристики.
Металлизация
|
№ |
Технология |
Краткая характеристика |
|
3 |
Плазменное осаждение |
В Вакуумной камере размещается медные перфорированные электроны, создаётся электрический разряд в специальной технологической среде. Газ превращается в плазму, из которой медь осаждается на стенки отверстий. Направление газового потока периодически меняется на противоположное. Рекомендуется для металлизации жёстких нагревостойких диэлектрических оснований. |
|
4 |
Лазерно-электрическое осаждение |
Происходит совмещение лазерного излучения и импульсно-электрического разряда, для создания электроиллюзионного потока в зоне, близ лежащей от места формирования покрытия. Рекомендуется для металлизации отверстий. |
|
5 |
Плазмо-химическое осаждение |
Происходит разложение тетрокарбоната никеля при температуре от 45 до 60 градусов Цельсия в вакуумном реакторе. |
|
6 |
Магнетронное распыление |
Плёнки с высокой коррозионной стойкостью, качественные плёнки даже на рельефных покрытиях. Выбор плат ограничивается нагревостойкостью. |
|
7 |
Трафаретная печать электропроводящих паст |
Самая дешёвая технология, но получаются проводники с большим погонным сопротивлением. Разрешающая способность ограничена трафаретом и самой технологией. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Химическая металлизация – используется в качестве основного слоя при изготовлении плат аддитивным методом или как одслой или гальваническим осаждением в комбинированных методах. Процесс основан на окислительно-восстановительной реакции ионов металла из его комплексной соли в определённой среде, при которой необходимые для восстановления катионов металла электроны получают в результате окисления восстановителя. На диэлектрике реакция восстановления протекает при наличии на его поверхности каталитически активного слоя. Для придания диэлектрику способности к металлизации производт операции сенсибилизации и активирования. Сенсибилизация – это процесс создания на поверхности диэлектрика плёнки ионов двух валентного олова, который впоследствии обеспечивает восстановление ионов активаторов металлизации. Платы обрабатывают в растворе двухлористого олова и соляной кислоты в течение 5-7 минут и промывают в холодной воде. При этом происходит гидролиз хлористого олова.
Активирование – заключается на поверхности сенсабилизированным двухвалентным оловом происходит реакция восстановления ионов каталитического металла. Обработка полладием в течение 507 минут и происходит 2 реакции.
После активирования и промывки платы поступают на химическое омеднение. Химическое омеднение происходит в специальных, чаще всего, в автоматизированных или полу-автоматизированных линиях.
Основные проблемы химической металлизации:
Низкая производительность
Сложность процесса
Дороговизна материалов.
Гальваническая металлизация при производстве печатных плат применяется для:
Усиления слоя химической меди
Нанесение металлического резиста с целью предохранения проводящего рисунка при травлении плат, защиты от коррозии и обеспечение хорошей поверхности.
Для создания на части проводящего рисунка специальных покрытий. Толщиной от 2 до 5 мкм.
Заготовки плат, на специальных подвесках, токоподводах помещают в гальваническую ванну с электролитом между анодами. Режим электрохимической выбирают таким образом, чтобы при высокой производительности были обеспечены: равномерность толщины покрытия и его адгезия.
Равномерность толщины осаждённых слоёв зависит от следующих факторов:
Габаритных размеров металлизированных плат.
От диаметров металлизированных отверстий. Отношение диаметра к толщине платы должно быть не мене чем 1:3.
Расположение плат в ванне.
Рассеивающая способность электролитов.
Оптимальные плотности тока.
Наличие специального экрана между электродами.
Адгезия гальванического покрытия зависит от качества подготовки поверхности под металлизацию, длительности перерыва между подготовкой поверхности и нанесением покрытия и от соблюдения режимов процесса. Более пластичные и равномерные осадки получаются в серных кислах.
|
Материал металлического покрытия |
Частота, Сu, Вес, % |
Плотность, % |
Рv* 10-6 |
Пластичность |
|
Химическая медь |
97,7 |
8,63 |
1,75 |
3,5 |
|
Гальваническая медь |
99,996 |
8,92 |
1,72 |
12,6-16,0 |
Одним из эффективных путей улучшения качества гальванических покрытий является использование нестационарных режимов. Осаждение металлов производится под действием периодического тока различной силы. Под действием реверсивного тока происходит сглаживание микрорельефа покрытия, повышается его равномерность. При импульсном токе измельчается структура покрытия, улучшается пористость, повышается электропроводность покрытия.
Технологическая оснастка:
Фотошаблоны – это графическое позитивное или негативное изображение рисунка печатного монтажа, выполненного в натуральную величину на светопроницаемом основании. По назначению делятся на:
Контрольные – эталоны, хранятся в специальном помещении.
Рабочие – делаются с контрольных и используются в производстве.
Сетчатые трафареты – это металлическая рама, на которую натянут тканный материал. Ткань должна быть прочной, ячейки ткани не должны взаимодействовать с растворителем краски, толщина просвета должна быть больше в 1.5-2 раза толщины нити.
Клише (печатные формы):
Высокая печать.
Глубокая печать.
С расположением печатных форм в одной плоскости.
Формирование рисунка печатных плат.
Сеткография (трафаретная печать) – в производстве печатных плат и толстоплёночных микросхем является важнейшим процессом для создания рисунков на основе химически стойких красок, эмалей и паст. В качестве основы используют плоские фольгированный или нефольгированные подложки, синтетические и керамические материалы. В технологии печатных плат трафаретной печатью наносят:
резисты (синтетические краски для травления рисунков печатных плат субтрактивным методом),
паяльные маски (электроизоляционные покрытия на эпоксидной основе),
маркировки (композиции, состоящие из связующего, растворителей и мелкодисперсной основы),
специальные пасты для формирования пассивных компонент
паяльные пасты
Принцип трафаретной печати: Рис. 1 (у Алексея).
Эластичный ракель движется вдоль трафарета и продавливает через отверстия в нём трафаретную краску к поверхности подложки. Подложка устанавливается на плоском основании. Трафарет закрепляется в раме, которая может подниматься. Качество слоя при трафаретной печати зависит от следующих факторов:
от материалов сетки (сито)
частоты плетения (шаг и размер отверстия)
натяжения трафарета
состава и средств резиста
режима работы и оборудования
состояния подложки
сетчатые трафареты изготавливают из капроновой или полиэфирной сетки на основе моноволокна.(Толщина нити 40 мкм, частота плетения от 80 до 200 нитей/см. ) или сетки нержавеющей стали (толщина проволоки от 30 до 50 мкм, частота плетения 60-160 проволок/см). их натягивают с удлинением 4-5% для нейлона, 2% для полиэфира и упруго натягивают для нержавеющей стали с помощью специальных пневматических и механических механизмов. У синтетических трафаретов вытягиваются нитки, изменяется трафареты и уменьшается срок службы. Металлические трафареты более устойчивы для многократного тиража, но они намного дороже.
Для создания сетчатых трафаретов используются методы прямых и косвенных нанесений эмульсий. При прямом нанесении эмульсии ячейки сетки заполняются эмульсией чувствительной к ультрафиолетовому излучению. При экспонировании через фотошаблон эмульсия затвердевает, а не засвеченные места селективно растворяются. При косвенном методе фоточувствительные плёнки экспонируются на плёночном основании и после проявления в размягчённом состоянии переносятся под давлением на сетку. После сушки и затвердевания проявляют плёночные основания. Особо точные и прочные фотошаблоны выполняют из металлической фольги, на которой вытравливается или гравируется лазером нужный рисунок. Эти трафареты используются для нанесения паяльной маски. От вязкости краски очень сильно зависит качество рисунка, т.е. для трафаретных красок важно свойство тиксотропность (свойство красок не растекаться по основанию). При этом они также должны обеспечить воспроизводимость рисунка.
Трафарет располагается на определённом основании от поверхности подложки (в зависимости от размера ракеля зазор может быть от 3 до 10 мм). Ракель – это прямоугольная, заточенная полоса резины, установленаая таким образом, чтобы обеспечивал плоскопараллельное движение по отношению к подложке (угол от 60 до 70 градусов). Ракель направляют механически на основе цепной передачи, либо используется пневматическое движение ракеля 9не оптимально0. Самый оптимальный вариант движения ракеля – гидро вариант. Метод обеспечивает высокую производительности и экономичен в условиях массового производства.
Офсетная печать – в производстве печатных плат и толстоплёночных изделий в микроэлектронике используется для создания на металлизированных подложках тонких лаковых слоём, выполняющих роль резистов при травлении и гальванических процессах. В клеше, несущее изображение схемы, закатывается краска. Затем краска снимается в помощью офсетного валика. покрытого резиной, переносится на подложку и подвергается сушке при высокой температуре. Клише и подложка располагаются друг за другом на основании машины для офсетной печати.
Рис. 2 (у Алексея).
Слой наносится не более 1 мкм. Точность печати резкости контуров определяется валиками и зависит от краски.В отличие от рафоретной печати с помощью одгого клише сожно выполнить неограниченное кол-во оттисков. Скорость печати ограничена скоростью перемешения валика. Трудно получить без пористых слоёв, высокая стоимость оборудования, высокая квалификация персонала.
Фотопечать -
…. И бла бла бла…
ТП изготовления ПП.
Контроль и испытания ПП.
На повышение качества влияют:
Входной контроль исходных материалов и технологических сред.
Строгое соблюдение режимов и последовательности операций в процессе производства.
Использование автоматизированного технологического оборудования со встроенными средствами активного контроля.
Организация объективного пооперационного и выходного контроля.
Проведение испытаний.
Организация системы управления качеством.
Входному контроля подвергается каждая партия, поступающая на производство, диэлектриков, фоторезистов, трафаретной печатной краски. Особое внимание уделяется технологическим свойствам материалов. Проверяются и постоянно корректируются электрофизические и химические параметры, используемых технологических сред на операциях травления и металлизации.
Операционный контроль качества проводится после наиболее ответственных технологических операций. Число контрольных точек определяется совершенством и стабильностью процесса. Чательно проверяется качество фотошаболонов и сетчатых трафаретов, монтажных отверстий, межслойных соединений и спрессованных слоёв.
Основными видами контроля являются:
Оценка точности выполнения отдельных элементов и совмещения слоёв.
Инструментальный контроль геометрических параметров.
Проверка металлизации отверстий и их устойчивости к токовой нагрузке.
Определение целостности токопроводящих цепей и сопротивления изоляции.
Характерные дефекты при изготовлении печатных плат:
Расслоение многослойной структуры (некачественная подготовка слоёв перед прессованием, использование припрега с низким содержанием смолы, нарушение режимов прессования). Незначительное расслоение платы по углам может быть устранено эпоксидным клеем.
Отслоение элементов печатного монтажа. Устраняется подклеиванием.
Выход отверстий за пределы контактных площадок из-за недостаточной точности используемого оборудования, из-за смещения слоёв прессования. Такой дефект практически не устраняется.
Вздутие – не устраняется.
Дефект коробления платы – вызывается несбалансированностью конструкции (неоднородность склеивающего материала – для однослойных плат). Совсем устранить – нельзя, уменьшить можно термо-рихтовкой.
Короткие замыкания – причины: не качественное травление, смещение слоёв при прессовании, малое расстояние между элементами печатного монтажа.
Разрыв токопроводящих цепей. Причины: подтравливание печатных проводников, царапины, некачественная подготовка отверстий перед металлизацией. На внутренних слоях практически не возможно устранить.
Не совмещение слоёв при прессовании. Устранить дефект нельзя.
Проверяются следующие геометрические параметры печатных плат: толщина, диаметр отверстий, расстояние между центрами, величина коробления, габаритные размеры, смещение отверстий относительно центров.
Металлизация монтажных отверстий проверяется разрушающим или неразрушающим методом. При разрушающем методе изготавливают микрошлиф и по нему определяют структуру покрытия, наличие трещин, качество срастания с элементами печатного монтажа. Применяют на этапе отработки технологического процесса. При разрушающем методе измерение сопротивления контактного перехода при подаче тока в 1А.
Проверку устойчивости к токовым нагрузкам осуществляют на основе многочасовой работы под током от 1А до 3А, контролируется специальными тепловизионными системами. Целостность токопроводящих цепей и изоляции между проводниками проверяется тестерами.
Испытания печатных плат позволяют в условиях климатических и электрических воздействий оценить их соответствие электрическим требованиям и установить скрытые дефекты.
Испытания бывают 3-х видов:
Приёмо-сдаточные – проводятся партиями не более 1000-1200 штук, изготовленными по одной конструкторской и технологической документации и включают:
100% контроль габаритных и установочных размеров внешнего вида диэлектрического основания и проводящего рисунка на соответствие конструкторской документации, величины изгиба и скручивания, правильности монтажных соединений на отсутствие обрывов и коротких замыканий.
Выборочная проверка (3% от партии, но не менее 3 штук) сопротивления изоляции в нормальных климатических условиях - при ручном контроле, 100% - при автоматизированном.
Выборочный контроль толщины металлизации в отверстии.
Выборочная проверка (3% от партии, но не менее 3 штук) паяемости контактных площадок и металлизированных отверстий.
Периодические испытания – проводятся с целью подтверждения их эксплуатационных характеристик, правильности выполнения технологического процесса и соответствия конструкторской документации не реже 1 раза в 6 месяцев. Для контроля случайным образом выбираются платы, прошедшие приёмо-сдаточные испытания (5 плат при опытном мелкосерийном, 10 плат – при серийном производстве). В объём периодических испытаний входят:
Многократные изгибы гибких печатных плат и кабелей.
Перепайка (5-10 отверстий, контактных площадок), проверка паяемости (1-2 платы).
Проверка омических сопротивлений металлизированного отверстия и их устойчивость кратковременной токовой перегрузки.
Проверка в нормальных климатических условиях целостности электрических цепей и сопротивлений изоляции (не менее 5 пар проводников).
Контроль внешнего вида, целостности соединений и сопротивления изоляции после воздействия климатических факторов.
Типовые испытания – проводятся для определения эффективности снесенных изменений в конструкцию и технологию печатных плат. Программа испытаний составляется предприятием, изготавливающим печатную плату и согласовывается с разработчиком.
Методы обработки изделий ЭВС.
Методы обработки изделий ЭВС
лучевые
электрофизические
электрохимические
Электро-эрозионные
- электро-искровая - плазменная обработка
обработка
- анодно-механическая -формирование в
магнитном поле
обработка
Ультра-звуковые
-анодно-гидравлическая в
проточном электролите
-электрохимическое проливание
в неподвижном электролите
-анодно-механические способы
чистовой обработки
1. Электро-эрозионные методыиспользуют для токопроводящих материалов. Они основаны на явлении электрической эрозии, т.е. разрушении поверхности электрода электрическим разрядом, проходящим между ними. Эти методы различают в зависимости от формы и параметров импульса токов и напряжения, а также от метода генерирования импульсов.
1.1 Электроискровая обработка- метод основан на использовании импульсных искровых разрядов малой длительности и большой скважности. Обработка ведётся методом копирования формы электрода инструмента и не профилированным электродом.
Метод копирования– обработка производится при поступательном движении одного из электродов и неподвижно закреплённым вторым электродом. При этом форма электрода инструмента копируется детально.
Непрофилированным электродом.
Рис. У Пашки.
1- подающая катушка
2- электрод проволока (диаметр 0.02..0.5 мм)
3- деталь
4- технологическое отверстие
5- приемная катушка
В качестве материала проволоки применяют медь, а при диаметре менее 0.05 мм. применяют вольфрам.
1.2 анодно-механическая обработкаоснована на использовании комбинированного процесса анодного растворения и эрозионного воздействия на обрабатываемую деталь. При грубых режимах доминирует электро-эрозионный процесс, за счёт которого осуществляется съём материала.
Рис. У Пашки.
1- обрабатываемая деталь
2- рабочая жидкость
3- рабочий инструмент (диск, лента, проволока)
4- генератор постоянного тока
5- силикатная плёнка.
Силикатная плёнка имеет повышенное электрическое напряжение. Снятие этой плёнки с движущегося инструмента вызывает электро-химическую эрозию. Наиболее целесообразно применять такую обработку для разрезания твёрдых деталей, для шлифования наружных и внутренних оснований, заточки инструмента.
2. Лучевые методы обработки.
Особенностью этих методов является отсутствие рабочих инструментов. Его роль выполняет луч. Такие методы обработки особенно эффективны для получения отверстий малого диаметра.
2.1 Электронно-лучевая обработка– основана на использовании теплоты, выделяющейся при резком торможении потока электронов о поверхность обрабатываемого изделия. При этом кинетическая энергия электронов преобразуется в тепловую и, максимум, 3% в рентгеновскую.
Частоту и длительность импульсов подбирают таким образом, чтобы материал находился под воздействием электронного луча в течение очень малого промежутка времени.
Рис.у Алексея.
1- катод
2- формирующий электрод
3- анод
4- фокусирующая катушка
5- отклоняющая катушка
6- деталь
7- стол
8 – зеркало оптическая система
9 – микроскоп
С помощью отклоняющей катушки луч отклоняется по поверхности детали. Если система, отклоняющая луч не работает, а изделие стоит неподвижным, то луч выполняет роль сверла. Такой вид обработки применим для всех материалов. Основной недостаток – это сложность установки (необходимо иметь вакуумную камеру).
2.2 Свето-лучевая обработка– основана на применении лазера. Температура 8000 градусов Цельсия. Различают: газовые, лазеры на основе твёрдого тела, жидкостные лазеры. В твёрдотельных лазерах в качестве активного элемента используют диэлектрики (рубин, полупроводники). В жидкостных лазерах в качестве активного вещества используют неорганические жидкости.
Рис. у Паши.
1- рубин
2- камера
3- изделие (деталь)
4- линза
5- импульсная лампа вспышки
6- зарядный агрегат
7- батарея конденсаторов
8- пусковое устройство
Зарядный агрегат состоит из батарей и конденсаторов. С помощью пускового устройства происходит разряд конденсаторов. Лазерные технологии используют при производстве электронных устройств, сварки и т.д. Сварка выполняется в воздухе, вакууме.