книги из ГПНТБ / Федоров А.М. Основы контроля печатных схем

травления уже получены металлизированные отверстия и нанесено покрытие. Серебряное покрытие должно быть белого цвета, без полос и темных пятен. Сплавы олово — свинец и Розе после удаления излишков на про­ водниках и отверстиях должны иметь тонкий ровный слой. Наличие белой пленки н>а поверхности припоя сви­ детельствует о том, что содержание свинца в припое слишком высокое, а наличие черной пленки — о высо­ ком содержании олова.

Оценка качества полученных отверстий и их метал­ лизация приводятся ниже.

Характерные производственные дефекты, которые могут быть обнаружены в процессе окончательного контроля рисунка схемы, представлены на рис. .19—23.

При травлении, по мере увеличения его глубины по вертикали, отмечается тенденция к горизонтальному распространению процесса травления от поверхности боковых стенок, то есть к подтравливанию. Оно опреде­ ляется как отношение глубины травления к боковому расстоянию травления.

Наибольший подтрав в практике возникает при травлении распылением с вертикальным положением плат [50]. Меньший подтрав дает травление погруже­ нием. Травление тонких линий с минимальным подтравливанием осуществляется лучше всего, если печатная плата периодически извлекается из травильной ванны для визуального определения начала подтравливания.

Явление подтравливания особенно необходимо. учи­ тывать, когда используются фольгированные диэлектри­ ки с толщиной меди 50 мкм, так как в этом случае за счет увеличения времени обработки оно проявляется значительно больше, чем на фольге толщиной 35 мкм.

На рис. 24 показана картина подтравливания фольги и нависание защитного металлического резиста. Осо­ бенно опасно нависание в отношении печатных плат, предназначенных для аппаратуры, работающей в усло­ виях сильных вибраций,— пленка, образующая навес, опадает в виде металлических стружек и может вызвать короткое замыкание.

Нависание металлического резиста по окончании травления ликвидируется крацеванием щеткой из мяг­ кой латуни или путем ультразвуковой обработки и про­ мывки.

Рис. 19. Неравномерное травление, «уз­ кое» место (увеличение 70х)

Рис. 20. Металлические включения между про­ водниками после травления (увеличение 70х)

130

Рис. 21. Остатки солеіі железа на плате (увеличение 10*)

131

После травления вскрывается большая часть ди­ электрика и внешним осмотром можно предварительно оценить его качество. При этом могут быть обнаружены пузыри, следы смазок, токопроводящие и другие посто­ ронние включения, не предусмотренные технологией из­ готовления фольгированных диэлектриков (рис. 25), Разнотонность по цветусо стороны диэлектрика и изме­ нение цвета гетинакса и стеклотестолита, когда травле­ ние материала окончено, допустима.

металлический резист

ширина линии но фотошаблоне

Рис. 24. Подтравливание проводника и нависание за­ щитного металлического резиста

Дефекты диэлектрика и большой подтрав проводни­ ков— неисправимый брак. Дальнейшей обработке та­ кие заготовки не подвергаются. Вот почему, если ка­ чество фольгированною материала нестабильное, трав­ ление рисунка желательно осуществлять как можно раньше. С этой точки зрения комбинированный нега­ тивный метод обладает преимуществом.

4 — 4. ТРЕБОВАНИЯ К МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

Общие требования, предъявляемые после механичес­ кой обработки к основаниям печатных плат, являются довольно высокими. Резка и сверление — весьма ответ­ ственные операции, и поэтому, чтобы предотвратить брак, их необходимо выполнять особенно тщательно. Работать следует в хлопчатобумажных перчатках.

После резки, обработки по контуру, штамповки, сверления и зенкования основания печатных плат не должны иметь заметных сколов, расслоений, трещин; на поверхности материала недопустимо наличие глубоких рисок, царапин и вмятин; нельзя, чтобы проводники и контактные площадки отслаивались от основания.. Лю-

133

Рис. 25. Посторонние включения в диэлектрике увеличение 40*)

бые признаки масла или жира на поверхностях обрабо­ танных плат недопустимы.

По окончании сверления и зенкования или штампов­ ки в отверстиях под металлизацию должны отсутство­ вать заусеницы в виде волокон диэлектрика, фольги и стружки. Необходимо, чтобы чистота поверхности от­ верстий была не ниже 4 класса, а их контур — четкий, без вырывов.

В процессе механической обработки нельзя допус­ кать заполировки, поджога, засаливания поверхности отверстий.

Отклонения от требований, указанных выше, приводят к серьезным последствиям. Например, царапины и дру­ гие повреждения абразивного характера или вмятины, возникшие вследствие небрежного обращения с материа­ лом и т. д., могут явиться причиной разрывов провод­ ников во время травления. При обрезке или сверлении заготовок можно легко нарушить структуру диэлектри­ ка, сделав ее весьма пористой у краев. В этом случае в процессе химического восстановления меди осаждае­ мый металл глубоко проникнет в поры диэлектрика.' В результате возникнет короткое замыкание или произой­ дет значительное снижение сопротивления изоляции, особенно если плотность расположения отверстий вы­ сокая.

134

Отслоение верхнего слоя диэлектрика может выз­ вать отделение фольги, и травящие растворы будут дей­ ствовать на медь с нижней стороны, ухудшая сцепление и электрические характеристики проводников.

Неровности, заполировка, поджог, засаливание сте­ нок отверстий препятствуют формированию сплошной пленки химически осажденной меди и вызывают обра­ зование неметаллизнрованных участков отверстий, а впоследствии неполное покрытие припоем. Заусеницы, образовавшиеся при сверлении отверстий, получают из­ быточное покрытие, благодаря чему размер отверстия уменьшается. Пример некачественного сверления пока­ зан на рис. 26.

Таким образом за счет механической обработки можно обеспечить перечисленные выше требования, но лишь при условии:

1.Выполнения правил хранения инструмента и под­ готовки его к работе;

2.Тщательного соблюдения режимов обработки;

3.Исправного состояния оборудования;

4.Наличия на рабочих местах отсоса пыли и струж­

ки;

5.Категорического запрещения охлаждения инстру­ мента охлаждающими жидкостями, эмульсиями и сма­ зочными маслами.

Изготовленные заготовки печатных плат выборочно проверяются на соответствие чертежу (припудка или размеров) с помощью металлической линейки 0—500, штангенциркуля и микрометра. Расположение фиксиру­ ющих базовых отверстий должно соответствовать их расположению на негативах (диапозитивах) с точнос­ тью их выполнения не ниже А3.

Выявление дефектов осуществляется визуальным ос­ мотром всех заготовок. Результаты заносятся в сопро­ водительную документацию.

Система расположения отверстий, их точность и ко­ ординаты должны соответствовать чертежу. Размеры отверстий контролируют с помощью калибр-пробок. Ка­ чество обработки контура платы и поверхности отвер­ стий оценивается визуально, используя лупу 4 Ч- 6 крат. В случае применения временных защитных покрытий из лаков и эмульсий, лаковая пленка около отверстий во время сверления и зенкования должна иметь ровные,

135

длина и наклон его режущих лезвий полечились неоди­ наковые, то диаметр отверстия превысит диаметр сверла.

Форма режущей кромки твердосплавного спираль­ ного сверла должна быть прямолинейной. К твердо­ сплавным сверлам и зенковкам предъявляются следую­ щие требования:

1.Радиальное сечение рабочей части относительно хвостовика или зажимной части не должно превышать

0,02 мм.

2.Необходимо, чтобы режущие кромки относитель­ но оси рабочей части сверла располагались симмет­ рично;

3.Осевое сечеипе режущих кромок, проверяемое по­ середине, не должно превышать 0,02 мм;

4.Важно, чтобы режущие кромки были острыми, ра­ диус скругления 3—5 мкм. Завалы и выкрашивания на режущей кромке нс допускаются;

5.Нецентричность сердечника не должна превышать

0,03 мм.

Переточка твердосплавных сверл рекомендуется пос­ ле износа по задней поверхности режущей части на. 0,07—0,1 мм.

Использование некачественного инструмента при штамповке отверстий в значительной мере способствует появлению трещин и расслоений в виде ореолов. Несоб­ людение режима обработки, в частности недостаточный подогрев фольгированного гетннакса перед штамповкой отверстий, также приводит к появлению подобных де­ фектов. Во время штамповки отверстий в стеклопласти­ ках неизбежны расслоения, напоминающие ореолы.

Каждому этапу изготовления платы присущи техно­ логические погрешности, величины которых можно оп­ ределить. Суммарная погрешность междудвумя отвер­ стиями может быть представлена зависимостью:

138

от того, каков метод изготовления и уровень технологи­ ческой культуры производства. Анализируя составля­ ющие выражения (31), при соответствующем уровне технологической культуры производства, можно опре­ делить отклонение координат отверстий.

4 — 5. КОНТРОЛЬ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ОТВЕРСТИЙ

Качество осажденной меди оценивается визуально с помощью лупы 4-1-6 крат, микроскопа МБС-2 или ему аналогичного. 100%-ная проверка металлизированных отверстий осуществляется путем просмотра платы под углом при условии хорошего освещения сверху и -сзади.

Осажденный слой меди в отверстиях и на поверхно­ сти должен быть сплошным, не иметь механических по­ вреждений, отслоений и вздутий при толщине осадки не менее 25 мк. Платы, в отверстиях которых будут обна­ ружены непокрытые места и шлам, а также отверстия, заросшие медыо, или другие дефекты- — должны быть забракованы.

Цвет осажденной меди может меняться — от светлорозового до темно-розового.

Получение устойчивых результатов высокого каче­ ства химической металлизации зависит от того, на­ сколько тщательно проводятся все операции технологи­ ческого Процесса, своевременно анализируются и кор­ ректируются используемые химические растворы, под­ держиваются необходимые температурные режимы ра­

139