21134

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

1 Изготовление фотошаблонов печатной платы Изготовление печатной платы начинается с изготовления фотошаблон рисунка.2 Получение заготовок печатной платы К заготовительным технологическим операциям изготовления ПП относят следующие операции: раскрой материала; получение заготовок ПП; получение базовых и технологических отверстий.4 Подготовка поверхности печатной платы Эта технологическая операция осуществляется со следующими целями: удаления заусенцев частиц смолы механической пыли и частиц из отверстий после сверления; получение...

Русский

2013-08-02

2.37 MB

128 чел.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Производственный процесс изготовления печатной платы (ПП) можно описать следующими этапами:

1 – Изготовление фотошаблонов печатной платы

2 – Получение заготовок печатной платы

3 – Получение монтажных и переходных отверстий

4 – Подготовка поверхности печатной платы

5 – Металлизация печатной платы

6 – Нанесение защитного рельефа и паяльной маски на печатную плату

7 – Травление заготовки печатной платы

8 – Оплавление заготовки печатной платы

9 – Обработка печатной платы по контуру

10 – Испытания печатной платы

11 – Контроль печатной платы

12 – Устранение неисправностей печатной платы

Далее рассмотрим эти процессы более подробно.

2.3.1 Изготовление фотошаблонов печатной платы

Изготовление печатной платы начинается с изготовления фотошаблон рисунка.

Фотошаблон рисунка ПП – это фотографическое воспроизведение оригинала рисунка на пленке или стекле в масштабе 1:1 (рис. 2.3.1). Фотошаблон (ФШ) устанавливают на поверхность ПП, на которую предварительно нанесена фоточувствительная пленка. Изображение переносится способом контактной печати экспонированием УФ-излучением.

  

Рис. 2.3.1 – Стеллаж с фотошаблонами

Качество ФШ зависит от точности геометрических размеров, расположения и резкости краев элементов топологии, оптической плотности темных и светлых участков, от свойств применяемых фотоматериалов.

В качестве ФШ применяют:

- фотографические пленки с эмульсионным слоем;

- фототехнические пленки с эмульсионным слоем;

- диазоматериалы (пленки чувствительные к УФ частям света);

- бессеребряные светочувствительные материалы.

2.3.2 Получение заготовок печатной платы

К заготовительным технологическим операциям изготовления ПП относят следующие операции:

- раскрой материала;

- получение заготовок ПП;

- получение базовых и технологических отверстий.

Заготовкой ПП называют материал основания ПП определенного размера, который подвергается обработке на всех стадиях технологического процесса изготовления ПП. Заготовка имеет технологическое поле, на котором расположены технологические и базовые отверстия, тест-купоны с контрольной информацией и т.п.

Базовые отверстия необходимы для точного расположения (базирования) заготовки в процессе обработки ее на операциях высокой точности (сверление отверстий, получение защитного рельефа, совмещение слоев в многослойных ПП и т.д.).

Технологические отверстия используют для механического закрепления заготовок ПП на подвесках во время операций металлизации отверстий, меднения и пр.

 

Рис. 2.3.2 – Раскрой листа стеклотекстолита  на роликовых ножницах.

Для получения заготовки ПП из листа исходного материала применяют штамповку – в крупносерийном и массовом производстве, а в условиях серийного, мелкосерийного и единичного производства применяют резку на гильотинных ножницах, роликовых ножницах или дисковой пиле (рис. 2.3.2).

Базовые и технологические отверстия получают или пробивкой на операции резки заготовок, или сверлением.

2.3.3 Получение монтажных и переходных отверстий

Для получения монтажных и переходных отверстий в заготовке ПП применяют следующие способы:

- сверление на станках с числовым программным управлением (рис. 2.3.3);

- механическая пробивка (если в дальнейшем отверстие не будет подвергаться металлизации);

- сверление на лазерной установке (для отверстий малого диаметра, глубоких отверстий или глухих отверстий).

Наиболее распространенные способы – это сверление и пробивка.

Операция получения монтажных и переходных отверстий является очень ответственной и к качеству выполнения отверстий предъявляются следующие требования:

- в отверстиях должны быть гладкие стенки, без заусенцев;

- предельные отклонения центров отверстий относительно узлов координатной сетки должна составлять ±0,015 мм.

- точность сверления отверстий должна быть порядка ±0,01мм;

- диаметр отверстия, которое будет подвержено металлизации,  должен быть на 0,01 мм больше, чтобы скомпенсировать толщину осаждаемой меди и металлорезиста.

Рис. 2.3.3 – Сверловка отверстий ПП на станках с ЧПУ

Рис. 2.3.4 – Просверленная заготовка ПП

2.3.4 Подготовка поверхности печатной платы

Эта технологическая операция осуществляется со следующими целями:

- удаления заусенцев, частиц смолы, механической пыли и частиц из отверстий после сверления;

- получение равномерной шероховатости поверхности заготовки ПП для обеспечения прочного и надежного сцепления (адгезии) с фоторезистом;

- активирование поверхности заготовки перед химическим меднением;

- удаление оксидов, масляных пятен, пыли, грязи, следов от пальцев и т.п.

На производстве применяют следующие способы подготовки поверхности и отверстий заготовки ПП:

1 – механический. Может осуществляться вручную с помощью абразивного порошка (при мелкосерийном производстве) или на линиях подготовки конвейерного типа (при крупносерийном и массовом производстве). Преимущества – отсутствие химикатов, простота очистки сточных вод, дешевизна. Недостатки – механическое повреждение поверхности, плохое удаление органических веществ с поверхности.

2 – химический. Этот способ подготовки применяется для очистки слоев МПП перед прессованием и отверстий перед металлизацией. Она осуществляется на модульных линиях. Главные преимущества – в отсутствии механического загрязнения поверхности и отверстий, поверхностных напряжений и деформаций, царапин и т.п., обеспечение хорошей шероховатости. Недостатки – чрезмерное удаление металла с поверхности заготовки, высокие расходы на очистку сточных вод. Осуществляется на модульных линиях.

3 – комбинированный. Здесь после этапа механической и химической очистки проводится активация поверхности заготовки ПП в растворах соляной кислоты и последующая промывка. Все технологические операции осуществляется на модульных линиях.

4 – электрохимический. Преимущества способа – равномерное удаление органических покрытий, незначительное удаление меди с поверхности, однородная шероховатость по всей площади поверхности, отсутствие деформаций, экологическая безопасность, невысокая себестоимость. Недостатки – большие расходы на очистку сточных вод.

5 – плазмохимический. Применяется для очистки от смолы и стекловолокна отверстий малых диаметров после сверления. Под воздействием плазмы происходит испарение смолы. Преимущества – тщательное удаление смолы и стекловолокна в отверстиях, не требуется очистка сточных вод, т.к. она не используется. Недостаток – низкая производительность, высокая стоимость оборудования, энергоемкость метода, необходимость последующей очистки от золы.

Рис. 2.3.5 – Линия подготовки поверхности заготовки ПП

2.3.5 Металлизация печатной платы

Назначение процесса металлизации – это получение токопроводящих участков ПП, таких как печатные проводники, металлизированных отверстий, контактных площадок, концевых разъемов и т.д. Для получения металлических покрытий в производстве ПП применяют:

- химическую металлизацию;

- гальваническую металлизацию;

- различные способы напыления.

Осаждение меди на покрытие производится в ваннах с электролитом (рис. 2.3.6), в которые погружаются заготовки ПП, предварительно закрепленные на подвесках. В качестве электролитов используют водные растворы солей осаждаемого металла.

   

Рис. 2.3.6 – Закрепленные заготовки ПП перед операцией металлизации (а)

и ванна гальванического меднения (б)

2.3.6 Нанесение защитного рельефа и паяльной маски на печатную плату

Эта операция предназначена для переноса изображения рисунка печатных проводников на материал основания ПП. Он может осуществляться следующими наиболее популярными способами:

- фотохимическим (фотолитография);

- сеткографическим (сеткография, трафаретная печать, шелкография);

- офсетной печатью.

Защитный рельеф может быть негативным или позитивным. Негативный защищает от вытравливания токопроводящие элементы ПП. Позитивный наносится на участки ПП на которых не должно быть меди, а токопроводящие элементы защищаются от вытравливания устойчивыми в травильных растворах либо металлорезистом, либо полимерным травильным резистом.

Выбор способа получения защитного рельефа определяется конструкцией ПП, классом точности ПП, плотностью монтажа, технологическим процессом изготовления ПП.

Фотохимический метод имеет высокую разрешающую способность. Суть метода заключается в контактном копировании рисунка схемы с фотошаблона на заготовку ПП, покрытую светочувствительным слоем – фоторезистом. Наиболее часто применяется сухой пленочный фоторезист, состоящий из трех слоев: защитной полиэтиленовой пленки, среднего слоя, чувствительного к УФ-излучению и оптически прозрачной лавсановой пленки, предназначенной для защиты фоторезиста от окисления на воздухе. Их накатывают нагретым до 120ºС валиком на устройстве – ламинаторе.

Рис. 2.3.7 – Линия проявления фоторезиста

Сеткографический метод заключается в получении рисунка схемы путем продавливания специальных кислостойких быстросохнущих трафаретных красок ракелем через сетчатый трафарет, на котором рисунок схемы образован ячейками сетки, открытыми для продавливания, и последующим закреплением краски в результате испарения растворителя. Трафарет изготавливают из синтетических тканей, из латунных или бронзовых сеток или сеток из нержавеющей стали.

Офсетная печать применяется в массовом и крупносерийном производстве, обладает высокой производительностью и автоматизацией, но невысокой точностью получения рисунка. Для офсетной печати изготавливается клише (форма) из алюминия или пластмасс с изображением рисунка схемы. В него закатывается трафаретная краска и офсетным валиком краска переносится на подготовленную поверхность заготовки ПП.

2.3.7 Травление заготовки печатной платы

Травление – процесс разрушения металла (меди) в результате химического воздействия жидких или газообразных травителей на участки поверхности заготовки ПП, незащищенные защитной маской (рис. 2.3.8).

 

   а)      б)

Рис. 2.3.8 – Линия травления заготовок ПП (а) и заготовка после снятия меди (б)

В качестве травильных резистов применяют трафаретную краску, сухой пленочный фоторезист, металлорезист (олово, свинец, олово-свинец, золото).

В качестве травильных растворов применяют:

- Хлорное железо FeCl3. Обладает высокой скоростью травления, малым боковым подтравливанием, высокой четкостью контура рисунка, малым содержанием токсичных веществ, низкой стоимостью, хорошо отработанной технологией регенерации и утилизации. Недостатки: сложность отмывки заготовки от оксида железа и несовместимость с металлорезистом олово-свинец.

- Хлорная медь CuCl2. Достоинства: малое боковое подтравливание, высокая скорость травления, простота приготовления, отмывки и регенерации, низкая стоимость, высокое насыщение раствора медью. Недостаток: несовместимость с металлорезистом олово-свинец.

- Хлорит натрия NaClO2. Достоинства: высокая скорость травления, незначительное боковое подтравливание, совместимость с металлорезистом олово-свинец. Недостаток: неустойчивость и саморазложение раствора, несовместимость с трафаретными красками.

- Персульфат аммония (NH4)2S2O8. Достоинства: низкая стоимость, устойчивость сплава олово-свинец и серебра, простота приготовления и регенерации. Недостатки: большое боковое подтравливание проводников, необходимость стабилизации теплового режима и т.д.

2.3.8 Оплавление заготовки печатной платы

Назначение этой операции состоит в следующем: получение плотного мелкодисперсного покрытия сплавом олово-свинец для уменьшения окисления, обеспечения паяемости, защита проводников от коррозии и электрокоррозии, исключение необходимости горячего облуживания.

На производстве применяется жидкостное и инфракрасное оплавление. Жидкостное оплавление обладает рядом недостатков, таких как быстрое загрязнение жидкости, сложность ее утилизации, пожароопасность, сложность отмывки заготовки ПП после оплавления.

При инфракрасном оплавлении путем подбора условий нагрева и охлаждения покрытия олово-свинец создается возможность перевода пористого гальванически осажденного покрытия олово-свинец в сплав, что увеличивает срок сохранения паяемости платы и повышает антикоррозионные свойства покрытия.

2.3.9 Обработка печатной платы по контуру

Операция обработки заготовки ПП по контуру является одной из заключительных в процессе изготовления ПП. Она состоит в том, что с помощью механической обработки (штамповки, обработки на дисковой пиле, фрезерования или скрайбирования) удаляется технологическое поле заготовки ПП. Скрайбирование может осуществляться и с помощью лазера.

2.3.10 Испытания печатной платы

Программа и методика испытаний ПП определяется конструкцией ПП, назначением и условиями эксплуатации ПП, и проведение испытаний ПП должно проводится в соответствии с ГОСТ 23752.1-92.

На производстве проводят следующие испытания:

1 – Общий осмотр ПП. Проводится для проверки внешнего вида, геометрических параметров проводников, плоскостности ПП и т.п. Осмотр проводится с помощью увеличительных луп и визуально.

2 – Электрические испытания ПП. Проводятся с целью определения сопротивления проводников, сопротивления межслойных соединений, целостности проводников, отсутствия коротких замыканий; определение электрической прочности изоляции, способности выдержать испытательный ток и напряжения и т.д.

3 – Механические испытания ПП. Определяется качество адгезии проводников, прочность на отрыв контактных площадок, определение отклонений от плоскостности и способности выдерживать изгиб и т.п.

4 – Испытания металлических покрытий. При этом виде испытаний оценивают: пористость покрытий, толщину гальванических покрытий, паяемость ПП и металлизированных отверстий и т.п.

5 – Испытания на воспламеняемость. Здесь определяются характеристики воспламеняемости жестких ПП при контакте с раскаленной проволокой, с удаленным металлом, при воздействии горелки, стойкости при воздействии растворителей и флюсов.

6 – Кондиционирование ПП. Проводят предварительное кондиционирование в нормальных атмосферных условиях, при температуре 125ºС, в климатических условиях и при использовании ускоренного старения «Пар/кислород».

7 – Испытания ПП на тепловой удар. Определяют последствия теплового удара при погружении в жидкость или в песочную баню; воздействие теплового удара при пайке паяльником, пайке погружением; испытание на расслоение ПП при термоударе.

2.3.11 Контроль печатной платы

В производстве ПП контроль проводится по совокупности электрических, механических и других параметров.

При электрическом контроле проверяется целостность проводников, наличие коротких замыканий, качество изоляции и т.п.

При оптическом контроле используют визуальный контроль с помощью увеличительных линз и специальные компьютерные системы оптического контроля (рис. 2.3.9). Этот контроль позволяет выявить следующие дефекты: неточности в расположении и геометрии печатного рисунка, в качестве выполнения краев проводников, металлизации переходных отверстий; наличие проколов, выступов, царапин на проводниках.

Рис. 2.3.9 – Оптический контроль ПП

При проверке многослойных ПП применяют рентгеновские методы контроля. Они позволяют обнаружить свищи в слоях МПП, определить качество металлизации в слоях, качество просверленных отверстий.

2.3.12 Устранение неисправностей печатной платы

Ремонт ПП проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 27200-87 по существующему на предприятии технологическому процессу, согласовав его с заказчиком и зафиксировав сведения о произведенном ремонте в соответствующей документации.

На ПП могут быть отремонтированы монтажные и переходные отверстия, контактные площадки, печатные проводники; устранены короткие замыкания, восстановлены отсутствующие электрические связи.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19754. Организация эксплуатации тепловых сетей. Категорийность трубопроводов 16.24 KB
  Организация эксплуатации тепловых сетей. Категорийность трубопроводов На каждом предприятии должно быть организовано круглосуточное управление режимами работы теплопотребляющих установок и тепловых сетей задачами которого являются: ведение заданных режимов ра...
19755. Организация эксплуатации водонагревательного и теплоиспользующего оборудования 18.46 KB
  Организация эксплуатации водонагревательного и теплоиспользующего оборудования Э231. Для каждого водоподогревателя на основе проектных данных и испытаний должна быть установлена техническая характеристика со следующими показателями: а тепловая производительность...
19756. Порядок и сроки освидетельствования теплоиспользующего оборудования 17.95 KB
  Порядок и сроки освидетельствования теплоиспользующего оборудования Теплоиспользующие установки подвергаются наружному и внутреннему осмотру а также гидравлическому испытанию. Внутренний осмотр и гидравлическое испытание теплоиспользующих аппаратов подлежащи...
19757. Виды ремонта теплотехнического оборудования. Их планирование и организация. Основные неисправности, возникающие при эксплуатации котлов и теплотехнического оборудования 18.3 KB
  Виды ремонта теплотехнического оборудования. Их планирование и организация. Основные неисправности возникающие при эксплуатации котлов и теплотехнического оборудования капитальные ремонты. Текущий ремонт выполняют за счет оборотных средств а капитальный за счет
19758. Диагностика котлов 21.65 KB
  Диагностика котлов Работы по техническому диагностированию паровых и водогрейных котлов имеют право выполнять организации имеющие разрешительные документы технадзора которые располагают необходимыми средствами технического диагностирования паровых и водог...
19759. Фізичні властивості рідини 52 KB
  Розділ 1. €œФізичні властивості рідини€ Гідромеханіка як наука: загальні положення історичні відомості. Рідина її основні властивості. Закон внутрішнього тертя Ньютона. 1 Гідромеханіка €œгідро€ – вода рідина; €œмеханіка€ – рух– наука яка вив
19760. Основи гідростатики 82 KB
  Розділ 2. €œОснови гідростатики€ Дія на рідину. Гідростатичний тиск його властивості. Основне рівняння гідростатики. Закон Паскаля його практичне застосування. Тиск рідини на плоску та криву поверхню. Гідростатичний парадокс. Закон Архімеда умови плаванн...
19761. Основи гідродинаміки 183.5 KB
  Основи гідродинаміки Основні поняття та визначення. Рівняння нерозривності потоку його зміст та види запису. Рівняння Бернуллі його фізичний та геометричний зміст види запису. 1 Гідродинаміка – розділ гідромеханіки який вивчає закони руху рі...
19762. Гідравлічні опори 208 KB
  Гідравлічні опори Режими руху реальної рідини. Критична швидкість число Рейнольдса. Види гідравлічних опорів. Втрати напору по довжині. Місцеві втрати напору коефіцієнти місцевих втрат. 1 Існування двох режимів руху реальної рідини відкри...