Главная Автоматизация производственных процессов



1. Установка экспонирования рисунка с точечным источником света, обеспечивающая освещенность внутри загрузочной рамы до 45 КЛк.

2. Установка проявления фоторезиста, предназначенная для проявления СПФ-2 струями хлорированных растворителей на заготовках размером" 500 X 500 мм. Установка конвейерного ткпа со скоростью конвейера от 0,2 до 4 м/мин. Производительность до 10 м/ч. В комплект установки входят дистиллятор, способный перегнать до 100 л/ч метилхлороформв или хлористого метилена и установка очистки воды с пропускной способностью до 1000 л/ч.

3. Установка снятия фоторезиста нли сеткографнческих красок рассчитана также на струнную обработку плат размером до 500 x 500 мм и аналогичными параметрами по производительности (10 м/ч). Установка также комплектуется дистиллятором с производительностью до 100 л/ч.

Имеется опыт удаления сухих пленочных фоторезистов (типа СПФ-ВЩ) электрохимическим способом путем катодной обработки в слабощелочных растворах или химически в той же среде с наложением ультразвука частотой 10 кГц.

Для фоторезиста водощелочного проявления типа СПФ-ВЩ имеются линии проявления и удаления. Обе линии конвейерного типа конструктивно аналогичны линиям травления. Линии модульного типа, они компонуются из отдельных узлов, выполняющих операции обработки, промывки и сушки. В составе линий имеется модуль наблюдения для контроля качества выполнения операции.

Прн работе с сухими пленочными фоторезистами встречаются неполадки, причины которых представлены в табл. 11.

Таблица 11. Основные неполадки при получении защитного рисунка с помощью пленочных фоторезнстов

Продолжение табл. 11

Вид дефекта

Причины дефекта

Складкн и вздутия в пленке

Плохая намотка рулона

Не отрегулировано натяжение в пленке

Отслаивание пленки с заготовки

Плохая подготовка поверхности заготовок

НарушеНТге режимов нанесения

Механические включения

Загрязяеяность фоторезиста или воздушной среды помещения

Плохое отделение лавсановой пленки прн проявлении

Повышенная температура или увеличенное время при экспонировании

Набухание, приподнятые края, разрушение защитного рисунка

Недостаточное экспонирование Передержка при проявлении Нарушение режимов нанесения

Прилипание фотошаблона к пленке при экспонировании

Завышена температура в зоне экспонирования

Несоответствие времени выдержки характеристикам ламп

Вид дефекта

Причины дефекта

Фоторезист не удаляется

Избыточная толщина металлического покрытия

Загрязненный раствор для удаления Недостаточное давление, под которым подается раствор

IS. Сеткография

Материалом для сетчатого трафарета могут служить шелковая сетка, синтетические ткана, металлические сетки. Шелковые сетки легко вытягиваются и склонны к набуханию от воздействия рвствори-телей, поэтому в настоящее время они применяются очень редко. Более устойчивы к истиранию и действию химических реагентов полиамидные и полиэфирные сетки плотностью от 56 до 180 нитей на 1 см.

Капроновая сетка 49-76 выпускается для трафаретов по ОСТ 1746-71. Металлические сетки (ТУ 14-4-507-74) наиболее прочны, с них легко смываются краски, но они менее эластичны. При выборе сетки необходимо учитывать свойства печатной крвски; важно чтобы она хорошо проходила через ячейки сетки не звбивая их. Размер ячеек должен быть в 2,5-3 раза больше частиц пигмента.

Сетка должна быть хорошо иатяиута в раме с помощью механического или пневматического устройства и закреплена клеем БФ-4 или адгезивом 2В. Перед нанесением трафарета сетки обезжириваются: металлические - в 20 %-ном растворе синтаиола или (катодное обезжиривание) в щелочном растворе при температуре 25-30 °С. Капроновые сетки обезжириваются венской известью. Получение трафарета осуществляют прямым или косвенным способом.

Прямой способ заключается в нанесении иа натянутые сетки фоторезистов типа ФСТ-1 (ТУ 610-028-029) или композиции «Фото-сет-ж» (ТУ 6-15-01-138-77) и формировании изображения методом фотопечати. В этом случае ячейки сетки или полностью открыты или закрыты.

Косвенный способ заключается в перенесении рисунка из пленочных материалов на сетку. К таким материалам относятся пигментная б.умага (ТУ 29-01-06-70), пленка КПТ-1 (ТУ КФ25-75) нли пленка СПФ. Косвенные способы дают более качественное изображение, но тиражестойкость трафарета ниже (до 600 оттисков), и процесс получения трафарета более длителен.

Наиболее перспективным является-способ изготовления трафарета с применением фоторезиста «Фотосет-ж». Полученный таким способом рисунок устойчив по отношению к воде, спирту, бутил-ацетату, уайт-спириту, ацетону. Тиражестойкость трафарета прн этом составляет до 4000-5000 оттисков, продолжительность процесса изготовления трафарета - не более 30 мин. Композиция наносится поливом на натянутую сетку, выравнивается ракелем.

На фотошаблон во избежание прилипания его к сетке наносят антиадгезионный слой (5 %-ный раствор парафина в уайт-спирите).



Экспонирование изображения производят с помондью ламп ультрафиолетового излучения в течение 3-5 мин при освещенности 3000- 3500 лк. Проявление выполняют с помощью ватного тампона, смоченного в этиловом спирте. Разрешающая способность фоторезиста (40 линий на 1 см) способствует получению зазоров между проводниками до 0,2 мм.

Основными преимуществами фоторезиста «Фотосет-ж» являются его способность полимеризоваться в жпдком состоянии, возможность использования весьма простого оборудования, а также минимальная затрата времени на подготовку трафарета.

После нанесения изображения участки сетки, свободные от их рисунка, покрываются слоем клея БФ-4. При необходимости ретуширования дефектов рисунка можно использовать нитроэмаль НЦ-25.

Защитные рисунки на платах получают с помощью трафаретных красок, выпускаемых торжковским заводом полиграфических красок и другими предприятиями полиграфической промышленности.

Для негативного процесса применяются спирто-бензостойкие и щелочесмываемые краски: голубая СТЗ. 12-35 (ТУ 29-02-725-77) желтая СТЗ. 12-51 (ТУ 29-02-740-78), синяя СТЗ. 12.2 (ТУ КФ 248-80).

Первые два типа красок сушатся при температуре 60-70 °С в течение 45-55 мни. Краска СТЗ.12.2 разработана дяя применения в автоматических линиях, где сушка осуществляется воздействием ультрафиолетовых источников света. Продолжительность сушки 10-16 с. Более дешевая краска для негативного процесса - литопон ные белила, но она требует более длительного и сложного процесса сушки и туннельных сушилах.

Для позитивного процесса поставляется гальваностойкая краска СТЗ.13 (ТУ 29-02-558-76), рассчитанная на растворы, имеющие величину рН 0,5-8,0. Слой краски толщиной 30 мкм сушится при температуре 50 °С в течение 8 мни, в при температуре 100 °С - 5 мни. Для позитивного процесса можно также применять краску СТЗ. 12- 51. Для-маркировки печатных плат рекомендуется краска СТЗ. 19-53 (ТУ КФ 251-80).

При печатании необходимо учитывать следующее. Величина зазора между сеткой и заготовкой должна быть 1-3 мм - для капроновой и 0,8-1,5 мм - для металлической сетки. Угол печатающего ракеля к поверхности трафарета 45-60 °С. Ракель изготавливается из беизостойкой резины или полиуретана. Краска СТЗ. 12- 51 разбавляется этилцеллозольвом или уайт-спиритом, краска СТЗ.13-смесью тетралина и бензилового спирта в отношении 4:1, уайт-спиритом или хлористым метиленом. После работы трафаретные формы следует тщательно отмыть от краски смесью уайт-спирита с ацетоном 1:1. Удаление краски СТЗ. 12-51 можно производить 5 %-ным раствором едкого натра при температуре 25-35 °С в течение 3 мин. Для уменьшения пенообразования рекомендуется введение в раствор небольшого (2-4 %) количества пеногасителеи, например КЭ-10-01 (ТУ 6-02-587-73).

Некоторые из дефектов, встречающиеся при сеткографнческом способе получения защитного рельефа, представлены в табл. 12. Технологические процессы подготовки сеткографических станков к работе, изготовления трафаретных печатных форм, подготовки поверхности сеток, получения рисунка на трафаретной печатной раме Гфямым и косвенным способом представлены в ГОСТ 23727-79.

Оборудование для сеткографической печати делится на основное и вспомогательное. К основному оборудованию относятся автоматы, полуавтоматы или ручные станки для нанесения рисунка схемы на заготовки печатных плат и установка сушки краски на платах.

Из многих конструкций станков наибольшее распространение получил однопозиционный с подвижным столом и неподвижным ракелем полуавтомат ПСПП-901. Его производительность 400 заготовок плат размером 300X400 мм.

В комплекте к полуавтомату ПСПП-901 поставляется термо-радиацнонная установка сушки конвейерного типа. Производительность ее от 100 до 300 заготовок плат в час, температура в зоне сушки от 40 до 100 "С.

Таблица 12. Осиовные дефекты при получении защитного рельефа методом сеткографии

Вид дефекта

Причины дефектов

Непропечатка элементов изображения рисунка схемы на оттиске

Недостаточное количество краски на сетке

Недостаточное или излишнее давление на сетку при печати Недостаточная жесткость ракеля Трафарет плохо проявлен Низкая текучесть краски

Смещение рисунка схемы

Чрезмерное давление ракеля на сетку Большая величина зазора между трафаретом и заготовкой

Растекание краски

Низкая вязкость краски Большое давление ракеля

Оттиск прилипает к сетке

Повышенная липкость краски Недостаточный зазор между сеткой и заготовкой

Уменьшение элементов рисунка схемы на оттиске

Рисунок схемы на трафарете недо-проявлен

Повышенная вязкость краски Большой угол наклона ракеля к трафарету

Высокая скорость печатания

Остатки краски на поверхности заготовки

Низкая концентрация раствора щелочи Накопление краски в растворе

Снижение сопротивлении изоляции иа плате

Недостаточная нейтрализация щелочного раствора, использованного при снятии краски

Плохая отмывка плат после снятия краски

К вспомогательному оборудованию относятся установки для натяжения сетки, установки для экспонирования и проявления сетчатых форм, станок для заточки ракелей.



Установка натяженля сетки ПУНС-901 П1»дназначен>а для равномерного натяжения капроновой или металлической сеток с заданным усилием и приклеивания их к трафаретной форме. На установке выполняются следующие операции: загрузка трафаретной формы, укладка сетчатого полотна и закрепление его в зажимах, увлажнение сетки (капроновой), натяжение сетки, приклеивание сетки, сушка клея (в естественных условиях), обрезка сетки по контуру формы. Проверка идентичности натяжения сетки осуществляется специальным прибором, входящим в комплект установки. Максимальные размеры формы668X648 мм, минимальные - 150X 100 мм. Способ натяжения сетки пневматический; максимальное движение воздуха, подаваемого в пневмоцилиндры, 0,6 МПа.

Установка экспонирования сетчатых трафаретов УЭСТ-901 рассчитана на экспонирование сетчатых трафаретов с нанесенным фоторезистом «фотосет», ФПП, а также для экспонирования пигментной бумаги. Установка предусматривает возможность экспонирования форм размером до 660 X 640 X 20 мм. Источник света - 11 люминесцентных ламп ЛУФ-80. Прижим фотошаблона к трафарету - вакуумный.

Установка проявления трафаретных форм УПТФ-901 предназначена для выполнения следующих операций: загрузки трафаретной формы в формрдержатель, проявления рисунка схемы проявляющим раствором, промывки водопроводной водой, продувки сжатым воздухом, сушки нагретым воздухом. Установка предусматривает проявление форм размером до 600 X 640 мм. Проявляющий раствор (вода, раствор соды или этиловый спирт) подается из форсунок с температурой от 18-20 до 45-65 °С.

Станок для заточки ракелей осуществляет заточку ракелей нз полиуретана абразивным методом шлифования.

V, ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

16. Меднение

Меднение является основным гальваническим процессом в производстве печатных плат; гальваническим меднением получают слой медн в монтажных и переходных отверстиях, а также проводящий рисунок в полуаддитивиой технологии 6,7]. Из щелочных электролитов наиболее распространенными в производстве являются пиро-фосфатные электролиты. Из кислых электролитов известны фтор-боратные, сульфатные, кремнефторидные электролиты, в которых медь находится в виде солей: Си<Вр4)2, CuS04, CuSiFs, и некоторые другие (оксалатный).

Пирофосфатный электролит. Основной компонент электролита - комплексная соль меди - образуется в результате растворения пиро-фосфата меди в избытке пнрофосфата калия по реакциям:

2CUSO4 + K4P2O7 -

CU2P207 + 3K4P207

CU2P207+2K2S04,

2Кб[Си(Р207)21.

Состав (г/л) и режим работы электролита приведены ниже.

Сернокислая медь (CuS04-5H20)......90

Пирофосфат калия (К4Р207-ЗН20)...... 350

Лимонная кислота нли цитрат калия...... 20

Аммиак водный (25 %-ный), мл/л.......1-2

Селенит натрия (ЫагЗеОз).........0,002

рН.................8,3-8,5

Температура электролита, °С.........35-50

Катодная плотность тока, А/дм........0,8-1,7

Для приготовления электролита раствор сернокислой меди приливают небольшими порциями при интенсивном перемешивании к нагретому раствору пнрофосфата иатрня. Раствор при этом при-<к5ретает интенсивную синюю окраску. Затем в полученный раствор вводят поочередно лимонную кислоту и остальные компоненты. Разряд меди происходит из комплексного аниона, в результате чего этот процесс сопровождается значительной катодной поляризацией, обусловливающей мелкозернистую структуру покрытия и хорошие механические свойства осадка меди. Б производстве печатных плат пирофосфатный электролит имеет следующие преимущества: высокую рассеивающую способность, обеспечивающую получение слоя меди в отверстиях 80-90 % от толщины слоя меди на проводниках при отношении толщины платы к диаметру отверстия 2:1; хорошую эластичность меди при отсутствии органических примесей и примесей фосфатов; возможность ведения процесса при непрерывной фильтрации через уголь из-за отсутствия органических добавок.

В то же время указанный электролит обладает рядом недостатков.

1. Накопление фосфатов вследствие гидролиза пнрофосфата. Накопление фосфатов обусловливает включение фосфора в осадок меди, доходящее до 0,5 % по массе. Фосфор в меди приводит к затруднениям при пайке и хрупкости осадка.

2. Охлаждение электролита влечет за собой кристаллизацию солей на анодах и стенках ванны и возникновение при работе так называемой солевой пассивности анодов.

3. Малая скорость осаждения меди вследствие низких плотностей тока.

4. Большая чувствительность к примесям железа, свинца, хлора и органических продуктов.

5. Невозможность использования более перспективных фоторезистов водощелочного проявления (СПФ-ВЩ).

Из числа электролитов, в которых медь находится в виде комплексного соединения, заслуживает внимания оксалатный электролит, обеспечивающий очень высокую рассеивающую способность и мелкозернистую структуру электролитического осадка, следующего состава (г/л) и режима работы;

Сернокислая медь (CuS04-5H)....... 25

Щавелевокислый аммоний......... 50

Щавелевая кислота............ Ю

рН..................3,5-4.5

Катоднан плотность тока i«, А/дм*.......1,0-2,"0

Фт(фборатний электролит. Состав фторборатных электролитов приведен в табл. 13.



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


0.0398