Основные технологические операции изготовления пп


Скачать 161.75 Kb.
НазваниеОсновные технологические операции изготовления пп
Дата публикации20.07.2013
Размер161.75 Kb.
ТипДокументы
userdocs.ru > Химия > Документы
ТЕМА 5

ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПП
При рассмотрении методов изготовления ПП мы коротко останавливались на схемах технологических процессов субтрактивной и аддитивной технологии включая следующие основные типовые технологические операции:

  1. -заготовительные операции;

  2. -образование монтажных и переходных отверстий;

  3. -подготовка поверхности заготовок;

  4. -химическая металлизация;

  5. -гальваническая металлизация;

  6. -формирование рисунка схемы (нанесение рисунка и травление пробельных мест, оплавление металлорезиста и горячее облуживание);

  7. -финишные операции.


^ 1. ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ
К заготовительным операциям относят

  • раскрой заготовок

  • разрезку материала

  • выполнение базовых отверстий на заготовках


При раскрое заготовок необходимо предусматривать припуск на технологическое поле.

Для ОПП и ГПП припуск составляет 2-5мм. Для МПП и ДПП технологическое поле должно иметь 20-30мм.

Технологическое поле используется для совмещения слоев и базирования плат в процессе образования переходных и монтажных отверстий), а также для маркировки ПП и технологических проверок.

Раскрой заготовок (обычно 500х700мм) должен предусматривать минимальные отходы материала.

Малогабаритные платы (до 100мм) размещают на групповой заготовке с расстоянием 5-10мм между ними для последующей разрезки.
^ Разрезка материала может осуществляться с помощью штамповки, гильотинных и роликовых ножниц.

В крупносерийном производстве разрезку материала выполняют штамповкой в специальных штампах с одновременной пробивкой базовых отверстий на технологическом поле.

Вырубные штампы изготавливают из металлокерамических твердых сплавов марок ВК-15 или ВК-20.

В серийном и мелкосерийном производстве получили широкое распространение одно- и много- ножевые роликовые ножницы, на которых материал сначала режется на полосы, а затем на заготовки.

Современные установки имеют скорость резания 1,5-2,0 м/мин в зависимости от толщины материала (0,1-3 мм).

Разрезку основных и вспомогательных материалов (кабельная бумага, прокладочная стеклоткань) для МПП в мелкосерийном и единичном производстве осуществляют с помощью гильотинных ножниц.

^ Базовые отверстия могут быть получены методом штамповки (пробивки) или сверлением. Диаметр базовых отверстий 4-6 мм. Точность выполнения базовых отверстий и их взаимное расположение зависит от класса точности монтажа ПП :

Классы 1 2 3
Предельное отклонение

межцентрового расстояния (мм) + 0,05 + 0,03 +0,02

При изготовлении ПП 1 класса базовые отверстия получают методом штамповки.

Точность для 2 и 3 классов обеспечивают сверлением базовых отверстий на станках с ЧПУ.

Один из вариантов таких станков -"Шмоль" ФРГ позволяет в 2-3 раза повысить производительность операции, исключает при этом ошибки оператора и гарантирует высокую точность.
^ 2. ОБРАЗОВАНИЕ МОНТАЖНЫХ И ПЕРЕХОДНЫХ ОТВЕРСТИЙ
Существует два метода: пробивка и сверление.
Пробивку отверстий на специальных штампах производят в тех случаях, когда отверстия в дальнейшем не подвергаются металлизации (она невозможна из-за неровностей в стенках отверстий).

Для улучшения качества пробивки и предохранения фольги от повреждения между штампом и заготовкой располагают прокладку из картона, которая обеспечивает равномерный прижим материала в зоне пробивки и предохраняет пуансоны от налипания на них стружки.

Для уменьшения усилия пробивки и повышения чистоты среза заготовку предварительно нагревают до 80-100С.

Несмотря на высокую производительность штамповки, качество получаемых отверстий в слоистых пластиках не удовлетворяет требованиям к металлизируемым отверстиям.
Сверление обеспечивает более высокое качество отверстий и одновременно их высокую точность.

Получение отверстий сверлением возможно на одно шпиндельных и многошпиндельных станках.

При сверлении "вручную" используется разметка или оптическое наведение сверла на центр контактной площадки.

Переход на обработку отверстий до образования рисунка схемы, а также стремление сократить объем ручного труда привели к использованию сверлильных станков с ЧПУ. Управляющие носители (перфолента, магнитная лента) для станка с ЧПУ получают либо с помощью программатора, вручную "скалывая" координаты отверстий с фотошаблона, либо автоматически при использовании САПР для конструирования печатных плат.

Программатор представляет собой установку с прецизионным координатным столом на шариковых направляющих или воздушной подушке, на котором закрепляют фотошаблон или эталон платы. Установка снабжена оптической системой с выводом изображения рисунка на увеличивающий экран, системами управления, отсчета размеров и т.п.
^ 3. ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ ЗАГОТОВОК
Подготовку поверхности осуществляют на многих этапах ТП производства ПП.

Например: подготовка поверхности фольги диэлектрика, подготовка поверхности металлизированных поверхностей, подготовка диэлектрических поверхностей с проводящим рисунком и т.д.

Подготовка поверхности включает:

  • механическую, химическую или комбинированную очистку поверхности от окислов, остатков смазки и других загрязнений

  • щелочное обезжиривание поверхности моющими средствами

  • водную промывку

  • сушку поверхности

  • контроль качества поверхности

Механизированную механическую очистку поверхности производят вращающимися капроновыми или нейлоновыми щетками с подачей абразивной смеси. Тонкие слои МПП очищают струями абразивной смеси. При изготовлении ПП аддитивным и полуаддитивным методами необходимо не только очистить поверхность диэлектрика, но и придать заданную шероховатость с помощью набухания поверхностного слоя адгезии и последующего вытравливания частиц каучука с поверхности.

Качество подготовки поверхности под металлизацию контролируют путем определения прочности сцепления металлического покрытия с диэлектриком на технологическом поле плат.
^ 4. ХИМИЧЕСКАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКА
Включает последовательность химических операций осаждения меди в качестве подслоя для гальванической металлизации или в качестве основного слоя путем толстослойного химического меднения для аддитивного метода.

При формировании основного слоя гальваническим методом создается тонкий слой меди 0,25-1мм, который используется в качестве подслоя для последующей гальванической металлизации (субтрактивный и полуаддитивный методы изготовления ПП).

Химическое осаждение токопроводящего подслоя необходимо для подключения заготовки плат к катоду электрической ванны при гальваническом осаждении.

  • Для придания диэлектрику способности металлизации производят сенсибилизацию и активацию поверхности.

Сенсибилизация - формирование на поверхности диэлектрика пленки ионов двухвалентного олова Sn+2, являющихся восстановителем для ионов активатора металлизации. Платы обрабатывают в растворе двухлористого олова SnCL и соляной кислоты HCL с соотношением 1:4 в течение 5-7мин, а затем промывают в дисцилированной воде. В результате образуется устойчивая пленка - гидрооксид соли.

Активация - обработка поверхности растворами солей благородных металлов (преимущественно палладия Pd). При этом на поверхности создается тонкая пленка металлического палладия, способствующая последующему осаждению меди.

Химическое осаждение происходит вследствие восстановления ионов двухвалентной меди Cu из ее комплексных солей на активированных поверхностях. Активатор обеспечивает центры кристаллизации.

В состав растворов для химической металлизации входят:

  • соли меди ( источник двухвалентных ионов Cu )

  • соли никеля - для более прочного сцепления меди с диэлектриком

  • комплексообразователь - предотвращает выпадение гидроокиси металла в осадок.

  • формалин - восстановитель

  • сода - для повышения скорости меднения

  • различные добавки (стабилизаторы ) - улучшают качество медного слоя.

Для химического осаждения применяют растворы с высокой концентрацией (Vосаждения  5мкм/час) и слабоконцентрированные (Vосаждения  1мкм/час).

Процесс идет с плавным покачиванием ПП для улучшения промывания и удаления образующегося водорода. Слой меди должен быть плотным, мелкозернистым, без разрывов и царапин, светло-розового цвета. Слой имеет в своем составе 99,8% меди.

Химическое меднение производят в специальных автооператорных линиях с набором ванн, изготовленных из химически стойких материалов. Контроль процессов производится с помощью ЭВМ, которая анализирует параметры ТП и с помощью исполнительных устройств корректирует его.
^ 5 ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ
Применяется для:

  • предварительного увеличения тонкого слоя химической меди до толщины 5-8мкм с целью последующего нанесения проводящего рисунка схемы,

  • образование проводящего рисунка схемы с толщиной меди в отверстиях толщиной - 25мкм;

  • нанесения металлорезиста ( сплава олово-свинец) - 8-20мкм, с целью защиты проводящего рисунка при травлении плат,

  • защиты от коррозии и обеспечение хорошей проводимости;

  • создания специальных покрытий (защитных) на концевых печатных контактах. Обычно используют благородные металлы (палладий, золото и т.д.) толщиной 2-5мкм.

Основой электролита является водный раствор солей, осаждающих металл ввиде положительных ионов. Необходимые для восстановления электроны поступают от внешнего источника тока. Под действием внешнего напряжения ионы металла движутся к катоду, присоединяя по пути электроны, и осаждаются на катоде как нейтральные атомы Cu + 2eCu

Металлизируемые платы подвешиваются на специальные подвески (тоководы) и помещаются в ванну с электролитом между двумя анодами (если осаждается медь, то аноды медные).

Для предотвращения образования шлама (продуктов разрушения анода) аноды помещают в специальные чехлы из хлориновой ткани. В качестве катода используется металлизированная часть платы. Контакты электродов должны находиться выше уровня электролита в ванне.

Процесс проходит при напряжении 6в плотности тока 1,5-5А/кв дм

. Скорость осаждения Vосажд.= 0,5-1мкм/мин.

Правильное соотношение между площадями печатной платы и площадями анодов Sанода= (2-3)*Sпеч.пл. позволяет достигнуть необходимой равномерности по толщине металлизации.

Адгезия покрытия зависит от качества подготовки поверхности (чистоты) и соблюдения заданных режимов работы.

Качество покрытий проверяется визуально под микроскопом на увеличивающих телевизионных установках.
^ 6. ФОРМИРОВАНИЕ РИСУНКА СХЕМЫ -

включает:

  • нанесение рисунка,

  • травления меди с пробельных мест

  • оплавление металлорезиста.

^ НАНЕСЕНИЕ РИСУНКА

Существует три метода нанесения рисунка:

  1. сеткографический;

  2. фотохимический;

  3. фотоформирование.

Вследствие жестких требований, предъявляемых к рисунку (четкость границ, устойчивость к травлению, не загрязнять платы и т.п.) в производственных помещениях должны выдерживаться следующие режимы:

влажность 65-75%

температура 18-25 С

^ СЕТКОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД - используется для изготовления ПП 1 класса (0,5мм- 0,1мм).

Рисунок наносится химически стойкой краской через сетчатый трафарет с помощью ракеля (маленькая резиновая лопатка). После травления меди с пробельных мест удаляется либо химически (растворители), либо механически с помощью гидроабразивного раствора подаваемого под давлением.

Средства механизации и автоматизации процесса получения рисунка этим методом включают загрузочные устройства, сеткографические станки и автоматы, конвейерные сушильные печи.

Отечественный автомат сеткографической печати (АШ-1)

3.209.001 имеет следующие характеристики:

производительность - 250 650 отпечатков в час

размеры полезного формата - min 185x230мм max 500х500мм

потребляемая мощность 4,0 кВт

точность воспроизведения рисунка - 0,05 мм

Существуют зарубежные станки Uni Tron (США), Si-Automat (Италия), которые имеют производительность до 500-1500 оттисков в час.

Для сушки применяют инфракрасные и ультрафиолетовые сушильные печи.

Применяется в крупносерийном производстве.
^ ФОТОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД позволяет получать ПП по 3 классу (ширина-0,15мм, точность-0,03мм).

На подготовленную поверхность платы (слоя) наносят светочувствительный фоторезист, который затем экспонируют через фотошаблон и проявляют, в результате чего образуется заданный рисунок схемы.

С экономической точки зрения этот метод менее рентабелен по сравнению с сеткографическим, но позволяет получить большую разрешающую способность.

Применяется в опытном и мелкосерийном производстве при изготовлении плат высокой плотности монтажа.

^ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ РИСУНКА ФОТОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ


Получение Получение

фотооригинала заготовок







Получение Нанесение

фотошаблона фоторезиста






Сушка







Экспонирование







Проявление







Сушка





Травление Контроль Гальваническое

покрытие







Ретуширование






Удаление

фоторезиста







Сушка




Применяемые фоторезисты могут быть негативными и позитивными. В настоящее время применяют жидкие и сухие (пленочные) фоторезисты.

^ Жидкие фоторезист используют преимущественно в качестве маски для рисунка при травлении меди с пробельных мест.

Для нанесения жидких фоторезистов применяют специальные установки, обеспечивающие окунание заготовок плат в ванну с фоторезистом, вытягивание их с заданной скоростью и сушку предварительно нагретым воздухом.

Производительность таких установок 75 плат/час, толщина нанесенного слоя 4-8мкм.

Достоинства - дешевые и требуют простого оборудования.

Недостатки - низкая гальваностойкость затекания в переходные отверстия.

^ Сухие пленочные фоторезисты (СПФ) более универсальны для всех операций получения рисунка.

Этот фоторезист представляет собой пленку, которая полимеризуется под действием ультрафиолетового излучения.

Применение СПФ значительно упрощает схему ТП изготовления ПП исключая операцию сушки после нанесения фоторезиста.

Для нанесения сухих пленочных фоторестов (СПФ) используют ламинаторы.






4







5 3







6

2 1























Пленка фоторезиста шириной до 610мм закреплена ввиде рулона (длиной до120м) на вале 3.

Валики 4 и 5 предназначены для сматывания защитной полиэтиленовой пленки.

Плата 1 подается с помощью валков 2, прижимающих фоторезист к поверхности заготовок.

Нагреватели 6 нагревают поверхность для улучшения адгезии фоторезиста.

Скорость нанесения фоторезиста 0,5-3,0м/мин.

Температура = 110-120 С.

СПФ можно наносить как с одной так и с двух сторон.
При экспонировании под действием ультрафиолетовых лучей происходит полимеризация фотополимера (фоторезиста), расположенного под прозрачными участками пленки фотошаблона.

При проявлении - смывается фоторезист с пробельных непроводящих мест.
ФОТОФОРМИРОВАНИЕ - способ получения проводящего рисунка схемы при котором на нефольгированную заготовку платы наносится водный раствор солей благородных металлов, затем под действием УФ-излучения происходит восстановление металлических ионов и образуется рисунок толщиной 0,2-0,5мкм, на который затем осаждается толстослойная химическая медь.

Экспонирование проводится с помощью специальной головки лучем лазера на программном координатографе, управляемом от ЭВМ.

Этот метод самый точный и позволяет получать рисунок с разрешающей способностью 0,05-0,08мм. Однако эта разрешающая способность падает с увеличением толщины слоя химической меди, т.к. осаждение металла приводит к разращиванию, т.е. ширина линий растет вдвое быстрее толщины слоя металлизации.


^ ТРАВЛЕНИЕ МЕДИ С ПРОБЕЛЬНЫХ МЕСТ

При травлении происходит боковое подтравливание элементов проводящего рисунка.

Подтравливание характеризуется фактором травления

а








Ф = hф/а - для субтрактивной технологии Ф=2-4

При изготовлении плат полуаддитивным методом травлению подвергается лишь тонкий слой предварительной металлизации и поэтому подтравливание элементов рисунка минимально.

Удаление меди травильным раствором может быть выполнено путем погружения плат в этот раствор.

Для увеличения скорости травления ( что уменьшает боковое подтравливание ) используют струйное травление.

Обычно скорость травления составляет 10-50 мкм/мин.

Боковое подтравливание можно учесть при изготовлении оригиналов защитных слоев.

Для травления меди и ее сплавов применяют травители на основе хлорида железа, хлорида меди, хромовой кислоты, перекиси водорода.

При выборе травителя необходимо учитывать объем и техническую оснащенность производства, экономичность и проблему сточных вод, возможность регенерации и извлечения меди.

После травления необходимо тщательно промыть ПП, т.к. травильный раствор, оставшийся на них, продолжает действовать и может привести к коррозии и ухудшению электрическх свойств.
^ ОПЛАВЛЕНИЕ МЕТАЛЛОРЕЗИСТА

необходимо для устранения эффекта нависания покрытия после травления меди.

Оплавление происходит при кратковременном воздействии температуры, превышающей точку плавления.

В результате исходная кристаллическая поверхность металлорезиста, полученная гальванически, образует сплошное покрытие, улучшая сцепление на границе припой-медь. Платы приобретают хорошую паяемость и поверхность покрытия приобретает долговременную стойкость к коррозии.

Оплавления производят в установках с помощью инфракрасного излучения в жидкости или газе.

Установки типа КПМ2.339.004 (СССР) или РС-4520 (США) позволяют обрабатывать платы шириной до 550мм со скоростью перемещения 0,5-3м/мин и включают в себя:

  • валковую секцию флюсования плат спиртоканифольным флюсом;

  • зону предварительного нагрева плат до 90-100С для уменьшения термоудара и подсушки флюса (длина волны инфракрасного излучения = 18-28мкм);

  • зону оплавления покрытия при температуре 200-210С коротковолновыми инфракрасными лучами ( =0,4-4мкм);

  • зону охлаждения обдувом воздуха.

Оплавление происходит одновременно с двух сторон платы.

Недостатками инфракрасного оплавления являютя неравномерный наплыв сплава олово-свинец в отверстия плат и уменьшение их эффективного диаметра.

Оплавление покрытия с помощью жидких теплоносителей производят в специальных линиях с агрегатами флюсования, оплавления и выравнивания слоя металлорезиста ламинарным потоком нагретого воздуха или жидкости, с последующей промывкой и сушкой.

Если при производстве ПП не предусмотрено покрытие металлорезистом, например в аддитивном методе изготовления, то для улучшения паяемости применяют горячее лужение их проводящего рисунка.

Для этого существуют два способа:

  1. облуживание погружением или с помощью волны припоя, с последующим выравниванием, пока припой не застыл;

  2. нанесение на плату строго дозированного количества припоя с применением специальных паст и валков, вращающихся в расплавленном припое.


^ 7. ФИНИШНЫЕ ОПЕРАЦИИ:

Включают:

  • обработка по контуру;

  • маркировка плат;

  • консервация;

  • хранение.

При обработке по контуру используется вырубка штампами или фрезерование.

Вырубка экономически целесообразна при большом выпуске плат одного типоразмера, когда оправдываются затраты на изготовление штампа.

Для улучшения качества среза применяют нагрев заготовок до 60-80 С.

Необходима перешлифовка режущих кромок штампа.

Способ фрезерования отличается высокой производительностью, дает хорошее качество кромок плат и точность размеров - +0,025мм.

Фрезерные станки с программным управлением имеют 2-5 шпинделей с алмазными фрезами и допускают обработку плат в пакете по 6-10 шт.

Производительность таких станков составляет 1800 плат/час, пакет по 6 штук, платы до 360х620, скорость резания 500-1000м/мин.

МАРКИРОВКА плат в зависимости от тиражности осуществляется:

  • с помощью сеткографии;

  • нанесением символов специальными штемпелями;

  • металлизированными символами, выполняемыми одновременно с рисунком схемы;

  • краской вручную.

Маркировка должна соответствовать чертежу платы и сохраняться в течение всего срока службы плат. Она состоит из товарного знака завода изготовителя, назначения платы заводского номера, года и месяца выпуска, монтажных знаков и символов, облегчающих сборку и эксплуатацию плат.
КОНСЕРВАЦИЮ плат проводят с помощью ацетоноканифольного или спиртоканифольного флюса, распыляемого по поверхности в специальных камерах.

Перед консервацией производят подготовку поверхности, т.е. удаление всевозможных загрязнений и осветление защитного металлического покрытия, а также контроль качества поверхности на сопротивление изоляции диэлектрика.

После упаковки плат в полиэтиленовые пакеты поштучно или по нескольку штук их отправляют на хранение.

В помещениях для хранения должны отсутствовать пары кислот, щелочей и других химикатов, отрицательного влияющих на качество плат;

температура хранения 5-40 С;

относительная влажность до 70%.

Срок хранения до 6 месяцев, после чего следует провести повторный контроль на отсутствие коррозии и повреждений, а также электрических параметров плат и паяемости.

При положительных результатах проверок срок хранения может быть продлен, при отрицательных - платы должны быть подготовлены заново.




Похожие:

Основные технологические операции изготовления пп iconДисциплина: «Технология электро-приботростроения» Лабораторная работа...
Качество выполнения этой операции определяет как механические характеристики мпп, так и ее функциональную надежность при последующей...
Основные технологические операции изготовления пп iconМетодическое руководство цель работы изучить методы формирования...
Однослойные печатные платы (O1LL1) наиболее употребляе­мые конструктивные элементы бытовой и промышленной техники, с помощью которых...
Основные технологические операции изготовления пп iconМетодическое руководство цель работы изучить технологические процессы...
Изучить технологические процессы изготовления фотошаб­лонов для производства пп и мпп
Основные технологические операции изготовления пп iconФизико-механические и технологические свойства стали 40Х (гост 4543-71)
Чем меньше трудоемкость и себестоимость изготовления детали, тем она технологичнее. На трудоемкость изготовления детали оказывают...
Основные технологические операции изготовления пп iconДисциплина: «Технология электро-приботростроения» Лабораторная работа...
Изучить технологические процессы изготовления фотошаблонов для производства пп и мпп
Основные технологические операции изготовления пп iconЛабораторная работа №6 Тема : Текстовый процессор Word
Цель работы : Изучить основные технологические операции и процессы в среде текстового редактора Word для создания разнообразных текстовых...
Основные технологические операции изготовления пп iconОсновные элементы технологической подготовки производства, их краткая характеристика
Ыделены наиболее часто встречающиеся технологические операции, также разработаны рекомендации о составлении технологических процессов...
Основные технологические операции изготовления пп iconТехнологические процессы изготовления двуслойных печатных плат методическое руководство
Двухслойные печатные платы (дпп) наиболее употребляе­мые конструктивные элементы, с помощью которых обеспечивает­ся
Основные технологические операции изготовления пп iconВопросы к экзамену по учебной дисциплине «Технологические процессы в сервисе»
Технологические прцессы на стоа. Назначение, варианты последовательности выполнения работ в зависимости от заказанной услуги
Основные технологические операции изготовления пп iconТехнологические процессы изготовления многослойных печатных плат методическое руководство
С расширением функциональных возможностей и увеличени­ем сложности электронных устройств, создаваемых на основе мик­росхем высокого...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница