Технология производства печатных плат.
Печатным монтажом называют систему плоских проводников нанесенных на изоляционное основание.
Особенности этого монтажа: высокая плотность, меньшие размеры, высокая степень повторения, высокая надежность, возможность автоматизации монтажно-сборочных работ.
К диэлектрику предъявляются следующие требования: большое поверхностное сопротивление, электрическая прочность, малая диэлектрическая проницаемость, стабильность параметров.
К плате предъявляются требования: плоскостность, прочность, химическая стойкость, температурная стабильность. В качестве материала используется: гетинакс, стеклотекстолит, керамика. Этот материал основания может быть фальгированным, то есть на основание накатывается тонким слоем фольга и запрессовывается. Бывает нефальгированный диэлектрик, тогда для того чтобы сделать дорожки материал проводника напыляется.
ГФ-1(2)-35:
Г - гетинакс
Ф - фольгированный
1(2) - односторонний - двусторонний
35 - толщина фольги
СтФ-1(2)-35:
СтФ - стеклотекстолит - фольгированный
Толщина фольги может быть - 18 микрон, 50 микрон.
Печатные платы по возможности должны быть малых размеров. Рекомендуемые соотношения сторон: 1:1, 1:2, 2:3, 2:5.
По плотности монтажа печатные платы делятся на 3 класса.
Минимальное расстояние между проводниками - миллиметры.
По классу А: 0,5-0,6мм.
Класс Б: 0,3-0,4мм.
Класс В: 0,1-0,2мм.
В качестве материала проводников используется: медь, алюминий, серебро, золото.
Перечень изготовления плат:
1. Изготовительные работы.
2. Механические работы.
3. Подготовительные операции.
4. Нанесение защитного рисунка.
5. Травление.
6. Химическая или электро-химическая металлизация.
Изготовительные работы - получение со склада материала в нужном количестве, и транспортировка его на рабочее место.
Механические работы - нарезка заготовок плат в нужном количестве, с учётом технологической зоны с каждой стороны. 1см - 1,5см. В крупносерийном и массовом производстве эта операция выполняется методом штамповки.
В мелкосерийном производстве нарезается лазером или образивным диском. Далее выполняется сверление отверстий, сначала сверлится крепежное отверстие.
Крепежные отверстия могут является и технологическими для крепления платы неподвижно для оснастки с целью выполнения последующих работ. Отверстия пробиваются методом штамповки или сверления. Далее выполняется сверление монтажных отверстий. Выполняется либо по разметке, либо по трафарету полученному в Пикаде, или на станках с программным управлением по программе.
Подготовительные работы - включают отчистку поверхности платы от загрязнений, от жировых и оксидных пленок, промывку и сушку. Обезжиривание осуществляется в щелочных растворах или в органических растворителях. может быть химическим и электро - химическим. Химическое обезжиривание осуществляется погружение в раствор FeCl3, электро - химическое обезжиривание осуществляется в электролитических ваннах с помощью электролиза. Плата помещяется у катода. В процессе электролиза бурно выделяется водород, ударяясь о плату, пузырьки водорода вызывают разрушение жировой пленки. Обезжиривание осуществляется быстро и качественно. Травление (декопирование) для удаления оксидной пленки выполняется в растворе FeCl3.Травление выполняется кратковременно. Нанесение защитного рисунка. В промышленности 2 метода нанесения рисунка: фотохимический и сеточно-графический метод.
Фотохимический метод - для нанесения рисунка используется фоторезист. Который может быть либо жидкостным либо аэрозольным, либо плёночным. Фоторезист наносится если пленочным то накатыванием, если жидкостным то окунанием, если аэрозоль то разбрызгиванием. Сверху фоторезиста накладывается трафарет, который может быть либо позитивным или негативным.
Существуют разные методы изготовления платы:
1. Может выполнятся операция травления, тогда закрываются дорожки задубленным фоторезистом.
2. Может выполнятся напыление меди на гетинакс, исходно берется нефольгированный диэлектрик, закрываются все области, кроме дорожек.
3. Комбинированный метод - происходит и травление и последующее напыление другого материала на проводники (серебра или золота).
4. Субтрактивный метод - наносится фоторезист, сверху накладывается фотошаблон негатив и помещается в световую камеру, выдерживается время задубливания, удаляется не задубленный фоторезист, туда где световой поток не попал, слабым раствором пищевой соды. Остаются участки меди с задубленным фоторезистом. Потом вытравиливаются открытые участки где нет фоторезиста, хлорным железом FeCl3, после этого удаляется задубленный фоторезист раствором пищевой соды.
Недостатки - При травлении не металлизируются монтажные отверсти и большой процент потери меди.
Для изготовления сетки! Требуется взять сетку, натянуть на каркас, опускают в жидкий фоторезист, дают немного подсушить. Слой фоторезиста похож на качество мыльного пузыря. Сверху положить фотошаблон, а дальше задубливается в световой камере. Удаляется незадубленный фоторезист слабым раствором пищевой соды. Шаблоны могут быть: сеточные, методом штамповки, пленочные. Время выдержки определяется опытным путем.
Химическая и электрохимическая металлизация - этот метод используется для металлизации печатных проводников, металлизации стенок отверстий. Это осуществляется погружением в раствор солей меди. Для ускорения процесса металлизации в раствор добавляют катализатор, медь выделяется из раствора и осаждается на поверхность платы. Для ускорения процесса раствор подогревают. Этот процесс технологически простой. Медные покрытия можно наносить на любые поверхности. На дорожки, если они открыты. На монтажные отверстия, если они открыты. Осаждается везде. Скорость процесса от 1 до 3 микрон в час.
Недостатком процесса является - большой расход меди, потому что наносится везде равномерно.
Электро - химическая или гальваническая металлизация.
Используется электролитическая ванна. В качестве раствора - соли меди. Платы размещаются вблизи катода. В процессе электролиза положительные ионы меди притягиваются к катоду и осаждаются на поверхности платы. Скорость процесса выше чем предыдущего и составляется 1 микрон в минуту.
Достоинства процесса - хорошее сцепления молекул меди с основанием.
Недостаток процесса - неодинаковая толщина покрытия меди.
Способы получения печатных плат.
1. Субтрактивный метод (метод фотолитографии или сеточно графический).
2. Аддитивный (способ метализации, метод электролитической метлизации).
3. Комбинированный метод (сначала используется субтрактивный метод а потом метод травления).
Аддитивный метод - в качестве основания используется нефольгированный диэлектрик.
Сначала выполняются подготовительные работ: очищение основания от пыли, от пленок (жировых, оксидных). Далее покрываются фоторезистом. Затем пробивают монтажные отверстия. Далее накладывают фотошаблом. Происходит выдержка фоторезиста. После этого удаляется незадубленный фоторезист слабым раствором пищевой соды. После осуществляется контроль рисунка и если всё правильно то плата помещается в камеру где происходит напыление меди, то есть выполняют гальваническую или электрохимическую метализацию, плату подключают к катоду. Толщина слоя образуется 1- 2 микрона. Далее происходит удаление задубленного фоторезиста концентрированным раствором питьевой соды.
Достоинства: одновременная металлизация рисунка печатной платы и монтажных отверстий.
Недостаток: недостаточное сцепление меди с основанием платы.
Используется шаблон - позитив!
Полуаддитивный метод (комбинированный) - в котором изначально используется фольгированный диэлектрик, дальше субтрактивным методом травится рисунок печатных проводников. А далее аддитивным методом происходит напыление проводников и поверхности монтажных отверстий.
Как правило вторым материалом напыляется на медь золото или серебро.
-Уменьшается сопротивление проводника.
-Улучшается сцепление напыляемого слоя с поверхностью основания.
- Уменьшается образование оксидной пленки на поверхности проводника. Особенно это важно на открытых контактах соединителей или разъемов и является обязательным процессом для всей аппаратуры с военной приемкой.