Расчет комплексного показателя технологичности производится по формуле:
(1.8)
где Ki - частный показатель технологичности;
i - коэффициент веса, показывающий влияние частного показа-
теля на комплексный.
S - общее количество относительных частных показателей.
Поскольку данное устройство является электронным, то нормативное значение комплексного показателя технологичности составляет 0.5-0.8. Расчетное значение комплексного показателя технологичности составляет 0.75. Исходя из этого можно сделать вывод о достаточной технологичности конструкции.
10.2 Технология изготовления печатной платы
Структура базовых технологических процессов изготовления двусторонних печатных плат состоит из набора типовых технологических операций, для осуществления которых разработаны различные методы выполнения и технологическое оснащение. Выбор содержания операций определяется требованиями, предъявляемыми к готовым ПП, производительностью оборудования, условиями производства и экономической эффективностью процесса [ ].
Входной контроль материалов на предприятии-изготовителе ПП предназначен для обеспечения гарантированного качества получаемой продукции. При его проведении определяется соответствие физико-механических и эксплуатационных свойств материалов требованиям технических условий. Контролю подвергается каждая партия поступающего диэлектрика, фоторезиста. Качество диэлектрических материалов оценивается визуально или путем проведения специальных испытаний. При визуальном осмотре проверяется отсутствие на поверхности фольги и диэлектрика трещин, царапин, проколов и других видимых дефектов. Электроизоляционные и механические свойства контролируются по стандартным методикам. Особое внимание уделяется технологическим свойствам материалов: штампуемости, короблению, способностью к металлизации и др. Также проверяются и постоянно корректируются электрофизические и химические параметры используемых химических сред на операциях травления, металлизации.
Двусторонние печатные платы (ДПП) изготавливают преимущественно комбинированным позитивным методом. В качестве основания для печатного монтажа используют двусторонний фольгированный стеклотекстолит, на котором формируется проводящий рисунок путем удаления фольги с непроводящих участков. Металлизация монтажных отверстий привела к созданию комбинированных методов изготовления ПП.
Комбинированный позитивный метод состоит из следующих операций:
получение контура заготовки;
подготовка поверхности заготовки;
нанесение позитивного рисунка схемы;
нанесение защитного слоя лака (эмаль ХСЭ, ХСЛ) для предохранения химически активных растворов при химической металлизации, количество слоев 2-3, нанесение окунанием, поливом или с помощью краскораспылителей, сушка в сушильных печах в течение 20-40 мин при 60-80 С;
сверление отверстий в плате;
химическое меднение отверстий; толщина слоя 1-2 мкм; скорость 20-30 мкм/ч;
гальваническое меднение до толщины 25-30 мкм, удаление защитного слоя лака;
нанесение металлического резиста для защиты проводников и отверстий от травления (гальваническое покрытие сплавами олово-свинец) толщиной 20-25 мкм;
удаление фоторезиста;
травление пробельных мест;
оплавление металлического резиста - необходимо для удаления припоя из покрытий и улучшения паяемости покрытия.
Гальванически нанесенный металлический резист сплав олово-свинец имеет пористую структуру, быстро окисляется, теряет способность к пайке. Для устранения этих недостатков проводят оплавление резиста с помощью ИК излучения в жидкости (глицерине) или газе. В результате покрытие приобретает структуру металлургического сплава и при толщине 8-15 мкм приобретает хорошую паяемость;
контроль платы, маркировка.
При изготовлении заготовок их размеры определяются согласно требованиям чертежа и наличию по всему периметру технологического поля, на котором выполняются фиксирующие отверстия для базирования деталей в процессе изготовления и текстовые элементы. Ширина технологического поля не превышает 10 мм. Получают заготовки различными методами в зависимости от типа производства. В крупносерийном и массовом производстве раскрой листового материала осуществляют штамповкой на кривошипных или эксцентриковых прессах с одновременной пробивкой фиксирующих отверстий. При этом коэффициент использования материала должен быть высоким, а контур не иметь трещин и расслоений. Качество заготовки определяется правильным выбором зазора между пуансоном и матрицей, геометрией рабочих частей штампа, усилием вырубки, а также применением подогрева (60-100 С), который рекомендуется в тех случаях, когда платы имеют сложный наружный контур с резкими выступами и толщину свыше 2 мм.
В качестве инструмента применяют вырубные штампы, рабочие элементы которых изготовлены из инструментальной легированной стали марок X12M, X12Ф1 или металлокерамического твердого сплава марок ВК-15, ВК-20. Стойкость штампов при вырубке заготовок из стеклотекстолита 1,5-2 тыс. ударов.
Подготовка поверхности заготовки включает очистку исходных материалов от оксидов, жировых пятен, смазки и других загрязнений, специальную обработку диэлектриков, а также контроль качества выполнения операции. В зависимости от характера и степени загрязнений очистку проводят механическими, химическими, электрохимическими, плазменными методами и их сочетанием. Для удаления оксидного слоя с поверхности фольги используют механическую очистку абразивными кругами, крацевальными металлическими щетками, щетками из капрона или нейлона, на которые подается абразивная суспензия.
Для очистки монтажных отверстий от наволакивания смолы и других загрязнений и для увеличения производительности при обработке ПП применяют гидроабразивную обработку или чистку вращающимися щетками из синтетического материала с введенными в его состав абразивными частицами. Образование шероховатой поверхности после механической обработки способствует растеканию флюса и припоя, т.к. риски являются мельчайшими капиллярами.
Химическая обработка заключается в обезжиривании, травлении. Обезжиривание изделия проводят в растворах щелочей или органических растворителей: ацетоне, бензине, четыреххлористом углероде и т.д. путем протирки, погружения, распыления, обработки в паровой фазе или в УЗ ванне. Современное оборудование для очистки имеет блочно-модульную конструкцию с программным управлением. Оно снабжается устройствами для регенерации моющих веществ и сушки изделий. Удаление оксидных пленок осуществляется в растворах кислот и щелочей. Наиболее эффективно удаление оксидной пленки осуществляется в 10 %-ном растворе соляной кислоты.
Высокое качество и производительность обеспечиваются плазменной очисткой ПП, которая устраняет использование токсичных растворителей, кислот и щелочей, а следовательно, и их вредное воздействие на обслуживающий персонал, материалы обработки и окружающую среду. Установка плазмохимической обработки с программным управлением УПХО-П предназначена для удаления диэлектрика с торцов контактных площадок. Карусельный принцип позволяет обрабатывать при одной загрузке до 8 плат размером 400х800, 16 плат размером 500х500 или 64 платы размером 220х170 мм. Плазмообразующий газ, состоящий из кислорода (70 %) и тетрафторметана, подается в камеру со скоростью 600-900 см2 /мин. Давление в камере 20-40 Па, рабочая частота плазмотрона 10-15 МГц, длительность операции очистки пакета 10-16 мин.
Контроль качества подготовки металлических поверхностей ПП проводят по полноте смачивания их водой. Состояние диэлектрических поверхностей проверяют микроскопическими исследованиями, измерением величины шероховатости, проведением пробной металлизации и оценкой прочности сцепления металлического слоя с основанием.
Нанесение рисунка схемы необходимо при осуществлении процессов металлизации и травления. Рисунок должен иметь четкие границы с точным воспроизведением узких линий, быть стойким к травильным растворам, не загрязнять платы и электролиты, легко сниматься после выполнения своих функций.
Перенос рисунка печатного монтажа на фольгированный диэлектрик осуществляется следующими методами: фотографическим, сеткографическим, офсетной печати.
Фотографический метод позволяет получить минимальную ширину проводников и расстояний между ними 0,1-0,15 мм с точностью воспроизведения до 0,01 мм. Этот метод включает нанесение фоторезиста на подготовленную поверхность заготовки, экспонирование через фотошаблон, проявление рисунка, дубление, контроль качества рисунка, ретуширование и удаление фоторезиста.
Фоторезисты разделяются на два типа: негативные и позитивные. Негативные под действием излучения образуют защитные участки рельефа. В результате фотополимеризации и задубливания освещенные участки перестают растворяться и остаются на поверхности подложки. Позитивные передают баз изменений рисунок фотошаблона, при обработке экспонированные участки разрушаются и вымываются. Позитивные фоторезисты имеют более высокую разрешающую способность, чем негативные.
Фоторезист (ФР) может быть жидким и сухим (пленочным). Жидкие ФР значительно дешевле пленочных и для работы с ними требуется несложное оборудование. Прост в нанесении (центрифуга). Но жидкий ФР имеет малый срок хранения. Пленочные ФР значительно упрощают тех. процесс: исключаются процессы сушки, дублирования, ретуширования. Он обеспечивает равномерное нанесение защитных слоев при наличии монтажных отверстий.
При использовании жидких фоторезистов заготовки ПП с нанесенным светочувствительным слоем подвергаются сушке - сначала в стационарных печах в течение 10-15 мин при 50 С, а затем в конвейерных печах в течение 3-5 мин при 70 С. Для повышения защитных свойств фоторезиста на основе ПВС после экспонирования и проявления проводят его окрашивание в метилвиолете, термическое дубление при 150 С в течение 4 - 4,5 ч и химическое дубление в растворе хромового ангидрида. Фоторезист с участков схемы, не подвергшихся экспонированию, удаляется после травления или нанесения металлического резиста в растворе щелочи (для ПВС) или повторной засветкой (для ФП-383). Выполнение перечисленных операций при получении защитного рисунка в массовом производстве проводится на автоматических конвейерных линиях, состоящих из отдельных секций и модулей.
При использовании сухих пленочных фоторезистов технология образования защитного рисунка ПП значительно упрощается и полностью автоматизируется. Наносят СПФ посредством ламинатора, а проявляют его на установках струйного типа. Процесс включает последовательное прохождение секций предварительного проявления в струях раствора, окончательное проявление в струях чистого растворителя, промывку водой и сушку сжатым воздухом. Аналогично действует и установка снятия сухого пленочного фоторезиста [ ].
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21
