Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Последовательность

изготовления печатных плат.

1. Химический субтрактивный метод.

· Нарезка заготовок.

· Получение базовых отверстий.

· Получение рисунка схемы - нанесение маски для защиты будущих проводников и контактных площадок.

· Травление меди с проблемных мест.

· Удаление защитной маски.

· Образование необходимых монтажных и технологических отверстий.

· Обработка платы по контуру (штамповка, фрезеровка).

· Маркировка.

· Нанесение защитного покрытия.

· Контроль.

2 Комбинированный позитивный метод.

(комбинированный - применяется и травление, и наращивание меди; позитивный - сверление отверстий по сплошной фольге, что предохраняет от срыва контактных площадок; травление - на завершающем этапе, т. е. сплошной слой фольги защищает поверхность диэлектрика от воздействия агрессивных растворов).

· Нарезка заготовок.

· Образование базовых отверстий.

· Сверление монтажных отверстий и их очистка.

· Сенсибилизация и активизация поверхности.

· Химическое Меднение (5 - 8мкм.).

· Создание защитного покрытия на будущих местах травления.

· Гальваническое усиление меди (20-25мкм).

· Гальваническое нанесение защитного слоя (олово - свинец, золото).

· Удаление защитного рельефа.

· Травление.

· Создание неметаллизированных отверстий.

· Обработка по контуру.

· Маркировка.

· Нанесение защитного покрытия.

· Контроль.

Указанная последовательность необходима при использовании сухого плёночного фоторезиста при создании защитного покрытия. Жидкий фоторезист наносят и сушат до сверления монтажных отверстий.

В комбинированном негативном методе - вначале травление, затем сверление отверстий и их металлизация, что требует тщательной отработки техпроцесса, специальных приспособлений, контроля, поэтому в новых разработках этот метод не применяется.

Наиболее распространенными методами формирования рисунка печатных плат являются сеткографический и фотохимический, причем фотохимический метод позволяет получить минимальную ширину проводников и расстояний между ними 0,15 мм, что соответствует платам третьего класса плотности монтажа. Применение этого способа оправдано при серийном производстве РЭА, при изготовлении плат высокой плотности и точности рисунка.

2.3.4. Технологические вопросы конструирования печатных плат

Конструирование печатных плат должно обеспечивать рациональное размещение навесных элементов с учетом наиболее коротких электрических связей с минимальным переходом печатных проводников со слоя на слой и размещением, исключающим паразитные связи.

Кроме размещения электрорадиоэлементов, трассировки электрических цепей и определения общих конструктивных характеристик (п.2.3.1) печатной платы следует рассчитать оптимальные конструктивно-технологические характеристики печатного монтажа, то есть

· Минимальный диаметр металлизированного переходного отверстия;

· Минимальный диаметр металлизированного монтажного отверстия

· Максимальный диаметр просверленного отверстия

· Минимальную ширину проводников

· Минимальный диаметр контактной площадки

· Минимальные расстояния между элементами печатного монтажа

· Расстояние, необходимое для прокладки п-го количества проводников между другими элементами печатного монтажа платы

В расчетах учитывают условия и технологические факторы различных методов изготовления печатных плат.

1.Расчет диаметра металлизированных отверстий.

-Минимальный диаметр металлизированных переходных отверстий.

dmin>H·g, где

Н - толщина платы (мм),

g- отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине платы, зависящее от рассеивающей способности электролита, класса платы (можно взять 0.5, 0.4, 0.3 соответственно для 1, 2 и 3 класса плат согласно ГОСТ 23751-82)

- Минимальный диаметр металлизированного монтажного отверстия (используется не только как переходное, но и для монтажа штыревых выводов навесных элементов):

dmin=dв+[,2...,3]>H•g,где

dв - диаметр вывода навесного элемента.

Диаметр сверла для получения такого отверстия с учетом усадки диэлектрика платы:

dсв.=dmin+[,1...,15]

- Минимальный диаметр просверленного отверстия с учетом погрешности, обусловленной биением сверла и его точностью:

dmax=dсв.+Dd, где

Dd- погрешность сверла. Для прецизионных твердосплавных сверл - 0,01...0,03 мм.

2.Расчет ширины проводников.

Односторонние печатные платы изготавливают чаще всего на одностороннем фольгированном диэлектрике субтрактивным химическим методом.

Минимальную ширину проводников определяют из условия достаточного сцепления проводников с диэлектриком.

3 tш t 3

2 1 а1 t1

2

hф.

а

1 - диэлектрическое основание 1

2 - медная фольга (hф.-толщина фольги)

3 - защитный слой (фоторезист, краска)

t - ширина проводника

t1- эффективная ширина проводника

tш- величина окна в фотошаблоне

a - величина подтравливания

a1- величина уменьшения сцепления

tmin=t1 min+1,5hф,где,

t1 min - минимальная эффективная ширина проводника без отслаивания (0.18 мм).

Ширина проводника на фотошаблоне:

tш min=tmin+DЭ

tш max=tш min+Dtш

DЭ - погрешность фотокопии при экспонировании рисунка;

Dtш -погрешность изготовления окна в фотошаблоне

.

Максимальная ширина окна в слое:

tmax = tш max+DЭ

Величины tш max и tш min обеспечивают изготовление проводника в расчетных пределах.

Двусторонние печатные платы изготавливают, преимущественно, комбинированным позитивным методом, основанном на применении двустороннего фольгированного диэлектрика.

Металлизацию проводят химико-гальваническим способом после предварительной химической металлизации. Осаждают медь и металлорезист, стойкий к травителям, в окна из защитной краски или фоторезиста, нанесенной на будущий рисунок схемы.

После удаления слоя защитной краски (фоторезиста) производится травление меди с пробельных мест, при этом наблюдается боковое подтравливание элементов схемы. Одновременно при использовании сеткографической краски происходит разращивание гальванически осажденной меди и металлорезиста, что уменьшает расстояние между проводниками.

При использовании сухого пленочного фоторезиста толщиной 40...60 мкм разращивания не происходит и сечение элементов проводящего рисунка оптимально.

Расчет ширины проводника.

Сеткографический Фотохимический

метод метод

получения рисунка получения рисунка

t

t1 t1

с a с t

Толщина краски Толщина фоторезиста

hк = 5...7 мкм hфр = 40 мкм

C– разращивание

C = hг + hр t min = t1min + 1,5(hф+hпм)

t min = t1min + 1‚5 (hф+ tш min=tmin+Dэ

+ hпм) + hг + hр tш max=tш min+Dtш

t ш min = t min - hг - hр t max = t ш max+Dэ

t ш. max = t ш min +D t ш.

t max = t ш max+hг+hр

медная фольга (hф)

·

· предварительно осажденная химическая медь (h пм)

гальваническая медь (hг)

защитный слой металлорезиста (h р)

- Расчет диаметра контактной площадки.

Минимальный диаметр контактной площадки определяют из условия сохранения целостности контактной площадки (нет разрыва) при сверлении плат. Учитывают явления подтравливания и разращивания проводящего слоя, погрешности расположения отверстий и контактных площадок.

Односторонние печатные платы (химический субтрактивный метод):

D1min

bmin D1 min

bmin

d maxdmax

dотвdкп

bmin – гарантированный поясок (0,05; 0,035; 0,025мм

соответственно для плат 1, 2, 3 класса плотно-

сти);

d max – максимальный диаметр просверленного от-

верстия;

D – диаметр монтажного отверстия;

D1 min–минимальный эффективный диаметр контактной площадки.

D1 min = 2 · (b min + d max /2 + dотв + dкп).

d max - из расчёта, проведенного ранее

dотв = d0 + dб

d0; dб - погрешности соответственно расположения относительно сетки координат и базирования плат на станке.

dкп = dш + dэ + (dп + dз)/2.

dш - погрешность контактной площадки на фотошаблоне относительно заданных координат.

dэ - погрешность расположения печатных элементов при экспонировании и проявлении рисунка.

dп; dз - погрешности, соответственно, расположения базовых отверстий совмещения на фотошаблоне и заготовке плат.

Dш min = D min + DЭ

Dш max = Dш min + DDш

Dmax = Dш max + DЭ

Двусторонние печатные платы, изготовленные комбинированным позитивным методом. (распределение слоев в металлизации - аналогично печатным проводникам)

сеткографический фотохимический

метод метод

получения рисунка получения рисунка

Dmin=D1min+1,5(hф+hпм) + Dmin=D1min+1,5(hф+hпм)

+ hг+hр Dш min = D minр

Dш max = Dш min + DDш

Dшmin=Dmin-(hг+hр)Dmax = Dш max + DЭ

Dш max = Dш min + DDш

Dmax = Dш max + hг + hр

4.Расстояние между печатными проводниками.

Расстояние между печатными элементами зависит от заданного сопротивления изоляции при рабочем напряжении или требований ТУ на печатные платы. Фактическое расстояние между элементами на плате зависит от шага элемента, их максимальных размеров и точности расположения.

L₀

Δкп

Sном

D maxS1 min

t max Δ t

Минимальное расстояние между контактной площадкой и проводником:

S1min = L -[(Dmax2+Dкп) + (tmax2+Dt)]

Расстояние между двумя проводниками:

S2 min = L - (tmax + 2Dt)

Расстояние между двумя контактными площадками:

S3 min = L - (Dmax + 2Dкп)

Минимальное расстояние для прокладки проводников между двумя контактными площадками:

Lmin=[(D1max+D2max)2+2Δкп]+(tп max+2Δt)·n+S3min(n+1)

n – количество проводников

По аналогии могут быть записаны формулы для определения расстояний при других сочетаниях элементов.

Таблица 2.2

3.Разработка технологических схем сборки устройства.

Для упрощения проектирования технологического процесса сборки составляют схемы сборочного состава и технологические схемы сборки. Схемы дают возможность определить взаимную связь между деталями и сборочными единицами, а также показывают последовательность проведения сборочных работ. Наибольшее распространение получили схемы сборочного состава веерного типа и технологические схемы сборки с базовой деталью.

Схемы сборочного состава.

Принципы построения.

1. Схему строят независимо от программы выпуска.

2. Сборочные единицы образуются из условия независимости их сборки, транспортирования, контроля и хранения.

3. Для образования сборочной единицы необходимо хотя бы две детали.

4. Для получения сборочной единицы высшей ступени необходимо присоединение минимум одной детали.

5. Первая ступень не сборочная; на этом уровне располагают детали и материалы.

6. Каждая следующая ступень не может быть образована без наличия предыдущей.

Условные обозначения.

Каждую деталь и сборочную единицу представляют в виде прямоугольника с информационными полями:

Наименование детали или сборочной единицы

Номер позиции по спецификации сборочного чертежа

Количество деталей или сборочных единиц, поступающих на сборку

Рис. 3.1. Условное изображение деталей и сборочных единиц на технологических схемах.

Размер прямоугольника может быть произвольным, удобным для пользователя.

Если в схеме задействована технологическая сборочная единица (нет номера по спецификации), то ей присваивается порядковый номер, например: «Транзистор с радиатором» – Сб.2.

По схеме сборочного состава необходимо рассчитать характеристики конструкции:

Степень сложности сборочного состава – n

Средняя полнота сборочного состава - p=Q/n

Степень расчлененности сборочного процесса (модуль расчлененности) - М=k/Q

Где n – количество ступеней сборки;

Q – общее количество сборочных единиц по схеме сборочного состава;

k- окончательно запроектированное число сборочных операций по техпроцессу.

Примечание. Модуль расчлененности оценивается после разработки технологического процесса сборки.

Если M>1, то технологический процесс разработан с дифференциацией операций, что характерно для серийного и массового производства.

Если M<1, то технологический процесс разработан с концентрацией операций, что характерно для единичного производства.