Главная Автоматизация производственных процессов



в сернохромовой смеси с последующими промывками и нейтрализацией от остатков СгО."". Активирование поверхности производится в совмещенном растворе с последующей обработкой в растворе NaOH (20 г/л).

Предварительное химическое меднение производится в тартрат-ном растворе (табл. 8) в течение 15-20 мил. Перед толстослойным меднением следует термообработка тонкого слоя химически осажденной меди при 100 °С в течение 1-2 ч. Толстослойное химическое меднение проводится в трилонатном или тартратном растворе.

2. Исходным материалом для плат служит нефольгированный стеклотекстолит СТЭФ-1. Сверленые заготовки из этого материала покрывают из краскораспылителя эпоксидной эмалью с наполнителем, в качестве пигмента служит двуокись титана ТЮг, к которой добавлено 0,04 % солей палладия. Эмаль ЭП-5215 поставляется по ТУ 6-10-11-19-30-79 (титан IV, окись в рутильной форме, активированная палладием по ТУ 6-09-05-1025-79).

Основные операции технологического процесса следующие: резка заготовок; сверление отверстий; нанесение эмали ЭП-5215 на поверхность и в отверстия; травление; получение защитного рисунка; химическое меднение (предварительное и толстослойное.

Травление слоя эмали осуществляют в растворе, содержащем 130 г/л хромового ангидрида и 650 г/л серной кислоты. Температура раствора 70 °С, продолжительность - 10 мин, плотность загрузки-- 0,9-1,0 дм/л.

Предварительное химическое меднение производится в стандартном растворе, минуя активирование, так как катализатор процесса химического меднения находится в слое эмали. Толстослойное химическое меднение и получение защитного рельефа выполняется аналогично предыдущему варианту.

3. Исходным материалом служит диэлектрик СТЭК или СТЭФ-1-2ЛК (см. приложение 2).

Основными операциями технологического процесса при этом являются резка заготовок; сверление отверстий; подготовка поверхности; активирование; получение защитного рельефа; химическое меднение предварительное и толстослойное.

Существенной особенностью данного технологического процесса является отделение операции активирования от химического меднения, в результате чего химическое восстановление меди происходит на участках, свободных от защитного рисунка, т. е. в отверстиях и на проводниках.

Подготовка поверхности происходит так же, как и в полуаддитивной технологии: заготовки подвергаются обезжириванию, набуханию адгезионного слоя и травлению в смеси СгОз-[-Н2504.

Активирование производится в совмещенном растворе, причем ему предшествует погружение в раствор, содержащий 75-80 г/л NaOH. После промывки в улавливателе следует сушка путем легкого обдувания воздухом. Химическое меднение производится в растворах, как и в предыдущих вариантах.

Одним из вариантов аддитивного метода является процесс под названием «фотоформ», или фотоселективная металлизация. Технологический процесс изготовления печатных плат, разработанный для условий лабораторного или опытного производства, состоят нз следующих операций: сверления отверстий в заготовках из материала типа СТЭК или СТЭФ-1-2ЛК; подготовки поверхности дн-

электрика (обезжиривание, травление); нанесения фотоактиватора (фотопромотора) и его подсушки экспонированием проводящего рисунка на плату; проявления рисунка в ванне химического меднения; удаления фотоактиватора с незасвеченных мест; толстослойного химического меднения; отмывки плат от остатков электролитов.

Ключевой операцией процесса является нанесение фотоактиваторов иа плату. Фотоактиватором при этом служат весьма сложные по составу растворы, в которых содержатся соединения меди или железа. Составы фотоактиваторов еще недостаточно отработаны для производственных условий, однако некоторые нз них рекомендованы в литературных источниках и представляют весьма сложные смеси органических веществ, например следующий состав раствора фотоактиватора: ацетат меди - 15 г; антрахинондисульфокислота - 3 г; вода - 450 мл; глицерин - 30 мл; лимонная кислота - 30 г; хлорное олово - 1 г; поверхностно-активное вещество - 0,25 мл.

Под действием ультрафиолетового света, проходящего через фотошаблон (операция 4), фотоактиватор разлагается и на экспонированных участках образуется едва заметный для глаза проводящий рисунок из продуктов распада фотоактиватора, служащих катализаторами процесса восстановления меди при химическом меднении.

Таким образом, при выполнении операции 5 происходит образование проводящего рисунка из тонкого слоя химически восстановленной меди. Увеличение слоя меди до толщины 25 мкм происходит в ванне толстослойного химического меднения.

Для обеспечения пайки электрорадиоэлементов платы необходимо подвергнуть покрытию сплавом ПОС-60 горячим способом. Обычно принятая техника лужения в данном случае непригодна, так как слой припоя достигает значительной толщины, что может вызвать образование «мостиков» между проводниками. Покрытие необходимо производить по методике, предусматривающей после погружения плат в расплавленный припой обдувку их горячим воздухом с целью выглаживания слоя припоя и удаления его излишков."

В установках для выполнения этой операции платы, подвергнутые флюсованию, проходят зону подогрева с целью удаления влаги и смягчения термоудара, вызывающих коробление при погружении в расплавленный припой, время выдержки плат в расплавленном припое не должно превышать 4 с. Основная часть установки - воздушные ножи - предназначена для равномерной подачи горячего воздуха по всей длине плат.

Толщина слоя припоя иа платах в среднем составляет около 8 мкм.

И. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА В ПРОЦЕССАХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАТ

6. Получение заготовок

Резиа заготовок. Печатные платы выпускаются самых различных размеров и конфигураций, изготовление их поштучно влечет за собой большой расход материалов и значительное увеличение трудоемкости производства, поэтому наиболее рационально группировать



платы на одну заготовку таким образом, чтобы получить возможность одновременно обработать максимальное количество плат.

Размер заготовок из диэлектрического материала определяют исходя нз размеров транспортеров, ванн химической и гальванической обработки, ширины рулонов сухого пленочного фоторезиста, рабочего поля сверлильных станков, сеткографических трафаретов и других габаритных ограничений, обусловленных типом применяемого оборудования, а также с учетом наиболее рационального раскроя диэлектрических и вспомогательных материалов.

При определении размеров заготовок учитывают необходимость наличия технологического поля со всех четырех сторон шириной ие более 10 мм (ГОСТ 23662-79) при изготовлении двусторонних и односторонних плат и 30 мм - при изготовлении многослойных печатных плат. Для групповых заготовок ширина технологического поля по периметру принимается 30 мм, а ширина технологического поля между платами ие должна превышать 10 мм.

Наиболее употребите,пеи размер заготовок 530X530 мм. Максимальный размер единичной платы 500X500 мм. Получение заготовок выполняется в два приема. Вначале листы диэлектрика режутся иа полосы, а затем полосы реж>тся на заготовки. В условиях крупносерийного и массового производства заготовки получают вырубкой в шта.мпах иа кривошипных прессах.

Разрезка диэлектрических материалов для плат, а также вспомогательных материалов, таких как прокладочная стеклоткань, картон, триацетатная пленка и др., производится с помощью роликовых или гильотинных ножниц.

Предельные отклонения размеров составляют ±1,5 мм для заготовок, толщина которых более 0,2 мм, для заготовок толщиной менее 0,2 мм ±2,0 мм.

Роликовые или гильотинные ножницы должны обеспечивать возможность разрезки материалов толщиной до 3 мм с точностью ±0,2 мм.

Зазор между режущими кромками иожей должен быть в пределах 0,02-0,03 мм; при большем зазоре образуются трещины, сколы, происходит расслоение материала. Скорость резания 2-10 м/мин. Учитывая, что резанию подвергаются стеклотекстолиты, т. е. материалы, армированные стеклотканью, режущие кромки ножей гильотины или ролики роликовых иожннц должны быть изготовлены из твердых сплавов.

Для получения заготовок можно использовать следующее оборудование: гильотинные ножницы ОА-805; кривошипные ножницы с наклонным ножом (ТУ 2-041-1033-79); ножницы роликовые одно-ножевые и многоножевые производительностью 360 и 720 заготовок в час. Гильотинные и кривошипные ножницы позволяют резать материал толщиной до 3 мм при максимальной ширине разрезаемого листа 1600 мм. Длина отрезаемого листа по заднему vnopv 600 мм.

Максимальный размер заготовок 500X500 мм - д.,1я одио-ножевых н в пределах ширины листа - для миогоиожевых. Основные технические характеристики роликовых иожннц следующие: толщина разрезаемого материала до 3 мм; скорость резания материала 2-10 м/мин; осевой зазор, между роликами 0,02-0.05 мм.

В условиях опытного производства можно производить резку заготовок на станках собственного изготовления, в которых режу-

шим инструментом служат образипные или алмазные круги, имеющие линейную скорость при вращении 40-50 ы/с при подаче материала со скоростью 0,4-0,6 м/мнн.

Как указывалось выше, в условиях крупносерийного производства заготовки плат из полос материала целесообразно получать штамповкой с помощью кривошипных прессов К 2324 или К 2328. Рекомендуется также пресс КД (ТУ 2-041-684-80). Вырубные штампы следует изготавливать из легированных сталей марок Х12М или Х12Ф.

Заготовки из тонких диэлектриков толщиной до 0,25 мм рекомендуется подвергать термостабилизацин с целью завершения процессов полимеризации смолы. Для этого заготовки помещают воткрытую тару н подвергают трем циклам нагрева и охлаждения. Режим одного цикла: до 150 "С в течение 40 мни, выдержка ирн этой температуре 20 мин, охлаждение до 30 °С в течение 40 мин.

Заготовки диэлектрика для одно- и двусторонних печатных плат подвергают рихтовке, если их деформация составляет более 1 мм иа 100 мм длины. Рихтовка заготовок осуществляется посредством их продвижения между вращающимися стальными валками, зазор между которыми регулируется прижимным устройством.

Получение фиксирующих и технологических отверстий в заготовках. Для точного расположения заготовок печатных плат или отдельных слоев многослойных печатных плат в процессах сверления и совмещения с фотошаблонами на технологическом поле создаются фиксирующие (базовые) отверстия, которые имеют различные диаметры и располагаются асимметрично.

Технологические отверстия (ГОСТ 23662-79), предиазиачеи-ные для предотвращения смещения заготовок слоев в многослойных платах в процессе прессования (склеивания), размешаются на технологическом поле. Их количество зависит от площади поверхности слоев МПП (табл. 4).

Таблица 4. Минимальное количество технологических отверстий

Толщина отдельных слоев диэлектрика в МПП, мм

Площадь поверхности слоя МПП, дм»

<3

6-10

>10

<0.25 > 0,25

10 8

Фиксирующие и технологические отверстия получают сверлением, а при крупносерийном производстве - штамповкой. Процесс свер.пения предполагает весьма высокие требования к точности расположения отверстий, так как от этого зависит совпадение контакт ных площадок н других элементов проводящего рисунка в платах всех типов. В связи с этим предельные отклонения расстояний между центрами просверленных отверстий должны быть следующие: ±0,05 мм при расстоянии до 180 мм, ±0,08 мм при расстоянии от 180 до 360 мм и ±0,1 мм при расстоянии свыше 360 мм.



в многослойных платах предельные отклонения не должны превышать ±0,03 мм. Эти требования могут быть соблюдены, если в сверлильных станках биение сверла не превышает 0,02 мм, а отклонение от перпендикулярности оси шпинделя к базовой поверхности стола составляет не б.олее 0,01 мм. Сверление производят на коор-динатно-расточном или настольных сверлильных станках типов С-106, С-155 или 2М ЮЗП.

В первом случае используют твердосплавные сверла по ГОСТ 17274-71 и ГОСТ 17275-71, а заготовки плат укладывают пакетом толщ,иной до 4,5 мм, подкладывая под нижнюю заготовку лист гетинакса толщиной 0,8-1,5 мм. При сверлении тонких диэлектриков (менее 0,5 мм), триацетатной пленки, прокладочной стеклоткани и других материалов гетинаксовая прокладка устанавливается с обеих сторон.

При сверлении на настольных сверлильных станках применяют твердосплавные сверла по ГОСТ 4010-77. Частота вращения шпинделя 1000-1900 об/мин. Сверление производят через кондуктор, также укладывая заготовки плат пакетом до 4,5 мм. После сверления отверстия обрабатывают развертками по ГОСТ 16086-70 или ГОСТ 1672-71.

7. Сверление отзерстий, подлежащих металлизации

Сверление отверстии, подлежащих металлизации, является одной из важных операций в производстве печатных плат, так как от ее выполнения зависит качество металлизации и точность совмещения проводящих рисунков схемы.

Сверлением создается микрошероховатость поверхности, которая обусловливает хорошие условия для адсорбирования каталитических частиц палладия и соответственно последующее качественное меднение. Диаметр сверла, с помощью которого производится сверление, должен выбираться с учетом толщины слоя металлизации и допуска на сверление.

Расчет номинального диаметра сверла производится по формуле

DcB = r>H + 0,8(Ai-f A2)-f 26,

где DcB - номинальный диаметр сверла; D„ - номинальный диаметр металлизированного отверстия; Ai - предельные отклонения диаметра, зависящие от станка и составляющие ие более 0,1 мм для отверстий диаметром до 0,8 мм и 0,12 мм для отверстий диаметром от 0,8 до 3,0 мм. Да - отклонения, обусловленные деформацией материала, возникающие после выхода сверла вследствие усилий сжатия, Д2 = 0,03±0,05 мм; 5 - толщина металлического покрытия, 6 = 25 мкм.

При выборе сверла необходимо учитывать, что По ГОСТу 22093-77 диаметры сверл различаются между собой на величину, кратную 0,1, т. е. образуют ряд 0,9; 0,8; 0,7 и т. д., поэтому полученные по вышеприведенной формуле результаты следует округлять до десятых долей миллиметра. В некоторых отраслевых стандартах рекомендуется диаметр сверла увеличивать на 0,10-0,15 мм по отношению к диаметру металлизированного отверстия.

Предельные отклонения центров отверстий относительно узлов координатной сетки не должны превышать ±0,2 мм, для многослойных печатных плат эта величина принята ±0,1 мм.


Рис. 6. Спиральное

сверло в сечении: а - главный задний угол; р - вспомогательный задний угол

В соответствии с ГОСТ 23664-79 шероховатость стенок отверстий не должна превышать 40 мкм. Заполировка, поджог и засаливание поверхности не допускаются.

Сверление необходимо производить цилиндрическими спиральными сверлами, изготовленными из твердого сплава марки ВК8 или ВК6М. Твердый сплав состоит из смеси карбидов вольфрама (90-94 %) и карбидов кобальта (5 %).

Для скоростного сверления рекомендуются укороченные сверла по ГОСТ 20686-75. Сверла из углеродистой или легированных сталей совершенно непригодны, так как затупляются после сверления нескольких отверстий.

Геометрия сверла оказывает большое влияние на качество сверления и на стойкость сверла. Выпускаемые промышленностью сверла (рис. 6) имеют следующие основные параметры (... °): главный задний угол- 15-17; вспомогательный задний угол - 30-32; угол при вершине- 100-125.

Увеличенный против нормы угол при вершине влечет за собой увеличение осевого отклонения сверла вследствие „скольжения"; при очень малом угле имеет место осевое отклонение внутри материала.

Спиральные канавки должны быть хорошо отшлифованы для облегчения выхода стружки из зоны сверления.

Режим сверления

Частота вращения, тыс. об/мин....... 10-90

Скорость резания, м/мин......... 70-150

Скорость резания для МПП, м/мин..... 40-70

Подача, мм/об............. 0,02-0,07

Подача при сверлении МПП, мм/об..... 0,02-0,05

При малых подачах происходит разрыхление стеклянных нитей, прн больших - оплавление и расслоение материала. Отклонение от режимов сверления и затупление режущих кромок обусловливают ряд дефектов, приведенных в табл. 5.

Переточка сверл обычно производится после сверления 1000- 1500 отверстий, в отдельных случаях эта операция производится после сверления 3000 отверстий. После трехкратной переточки сверла заменяются новыми, а старые можно использовать для сверления менее ответственной продукции.

В производстве многослойных плат встречается такой дефект как чрезмерное наволакивание смолы на торцы контактных площадок [4]. Это происходит в результате разогрева зоны сверления до температуры выше 250 °С. Смола сильно размягчается, и происходит ее карбонизация, вследствие чего она становится устойчивой к в(»-действию серной кислоты и не растворяется при выполнении операции травления диэлектрика. Разогрев происходит из-за больших затруд-



0 1 2 [3] 4 5 6 7 8 9 10 11 12


0.0208