Читайте также:
|
3.3.1 Процесс изготовления ПП комбинированным негативным методом
Двухсторонний фольгированый диэлектрик является исходным материалом. В данном методе защищают будущие проводники.
1) Проектирование и получение заготовки ПП.
2) Сверление базовых и технологических отверстий.
3) Подготовка поверхности:
4) Снятие окисной плёнки.
5) Обезжиривание.
6) Декапирование.
7) Придание поверхности шероховатости.
8) Промывка.
9) Просушка.
10) Нанесение фоторезиста.
11) Экспонирование рисунка схем. В случае позитивного фоторезиста засвечиваются пробельные места, в случае негативного засвечиваются будущие проводники.
12) Проявление рисунка схем (удаление фоторезиста с пробельных мест).
13) Дополнительное задубливание фоторезиста (термическое или химическое, в зависимости от типа фоторезиста).
14) Травление меди с пробельных мест.
15) Защита диэлектрика химически стойким лаком для дальнейшей металлизации.
16) Сверление монтажных и переходных отверстий. В этом методе велика вероятность отслаивания медной фольги при сверлении отверстий, поэтому отверстия сверлят по кондуктору.
17) Металлизация отверстий:
- сенсибилизация - обработка в растворе олова;
- активация – в растворе палладия;
- химическое меднение до толщины 5 микрон;
- гальваническое наращивание;
- снятие защитного лака;
- снятие задубленного фоторезиста;
- покрытие проводников сплавом олово-свинец. Этот сплав является надёжной защитой при травлении меди с пробельных мест;
- покрытие проводников лако-флюсом;
- снятие технологического поля;
- контроль электрических параметровю.
Если сравнить с комбинированным позитивным методом, то этот метод более простой, но разрешающая способность ниже, т.к. проводники должны иметь достаточную ширину, что бы исключить их отслаивание в процессе сверления отверстий. Диэлектрик чаще подвергается воздействию агрессивной среды, поэтому электрические характеристики ПП ниже.
3.3.2 Процесс изготовления ПП химическим методом
Химический метод применяют для изготовления ПП не сложной формы с низкой плотностью проводящего рисунка, платы получаются односторонними с низкими электрическими характеристиками. Достоинством данного метода является простота технологического процесса. Исходным материалом является односторонний фольгированый диэлектрик.
1) Проектирование заготовки ПП с учётом технологического поля.
2) Получение заготовки.
3) Пробивка базовых и технологических отверстий.
4) Подготовка поверхности:
- снятие окисной плёнки;
- обезжиривание;
- декапирование;
- придание поверхности шероховатости;
- промывка;
- просушка.
5) Получение защитного рисунка на заготовке платы. В данном методе рисунок чаще всего получают с помощью трафаретов и химически стойких красок.
6) Травление меди с пробельных мест.
7) Удаление защитной краски.
8) Сверление монтажных отверстий.
9) Декапирование для более качественного облуживания.
10) Облуживание печатных проводников.
11) Покрытие лако-флюсом.
12) Снятие технологического поля.
13) Контроль параметров и консервация.
Рисунок на ПП получают с помощью сетчатого трафарета. С помощью лопаточки продавливается краска. С помощью фоторезиста получают рисунок ПП. Пробельные места закрыты слоем фоторезиста, а печатные проводники свободны. Через свободные участки трафарета с помощью специальной лопаточки продавливают защитную краску. В химическом методе защищают будущие проводники.
3.3.3 Процесс изготовления ПП аддитивными методами
В аддитивных методах исходным материалом является нефольгированый диэлектрик со специальным адгезивным слоем. Аддитивные методы позволяют экономить расход меди, эти методы обеспечивают высокую плотность проводящего рисунка. Более простая схема технологического процесса, но качество сцепления фольги с диэлектриком значительно хуже, чем в субтрактивных методах. В процессе изготовления ПП полуаддитивным методом различают две схемы технологического процесса:
- с использованием сухого фоторезиста;
- с использованием жидкого фоторезиста.
В методе с использованием сухого фоторезиста на поверхность стеклотекстолита наносится специальный слой, который увеличивает способность метала осаждаться на поверхности диэлектрика.
Схема технологического процесса с использованием сухого фоторезиста.
1) Проектирование заготовки ПП с учётом технологического поля.
2) Получение заготовки.
3) Получение базовых технологических отверстий, а так же монтажных и переходных.
4) Подготовка поверхности:
- обезжиривание;
- обработка диметилфармомидом. Это необходимо для того, чтобы произошло набухание адгезивной плёнки;
- подтравливание набухшей плёнки в слабом растворе H2SO4;
- химическое меднение всей поверхности заготовки;
- сенсибилизация;
- активация;
5) Химическое меднение выполняется на толщину 5 микрон.
6) Получение рисунка схемы с помощью сухого фоторезиста (фоторезистом защищают пробельные места):
- экспонирование;
- проявление;
- задубливание;
7) Гальваническое наращивание меди до толщины 35 микрон. Наращивание выполняется в отверстиях и на проводниках.
8) Покрытие проводников и отверстий сплавом олово-свинец.
9) Снятие задубленого фоторезиста с пробельных мест.
10) Травление меди с пробельных мест. Стравливается медь с пробельных участков толщиной 5 микрон.
11) Снятие технологического поля и контроль электрических параметров.
Схема технологического процесса полуаддитивного метода с использованием жидкого фоторезиста.
- Проектирование заготовки ПП с учётом технологического поля.
- Получение заготовки.
- Получение базовых технологических отверстий, а так же монтажных и переходных.
- Подготовка поверхности:
- обезжиривание;
- обработка диметилфармомидом. Это необходимо для того, чтобы произошло набухание адгезивной плёнки;
- подтравливание набухшей плёнки в слабом растворе H2SO4;
- химическое меднение всей поверхности заготовки;
- сенсибилизация;
- активация;
- Химическое меднение, выполняется на толщину 5 микрон.
- Получение рисунка схемы с помощью жидкого фоторезиста (фоторезистом защищают пробельные места):
- экспонирование;
- проявление;
- задубливание;
- проявление рисунка схемы и дополнительное задубливание;
- покрытие проводников химически стойким лаком.
- Сверление монтажных и переходных отверстий.
- Металлизация отверстий:
- сенсибилизация – обработка в олове, толщина слоя 10 микрон;
- активация – палладий – 0,2 микрон;
- химическое меднение – 5 микрон;
- гальваническое наращивание;
- снятие защитного лака.
- Покрытие проводников сплавом олово-свинец. Этот сплав является надёжной защитой при травлении меди с пробельных мест.
- Удаление фоторезиста с пробельных мест.
- Травление меди с пробельных мест.
- Снятие технологического поля.
- Контроль электрических параметров.
3.3.4 Изготовление печатной платы комбинированным позитивным методом
Исходным материалом является двухсторонний фольгированый диэлектрик.
В комбинированном позитивном методе фоторезистом защищают пробельные места (места, которые в дальнейшем будут подвергаться травлению).
В комбинированном методе все отверстия металлизированы.
1) Проектирование заготовки печатной платы.
2) Сверление базовых и технологических отверстий.
3) Подготовка поверхности:
- снятие окисной плёнки;
- обезжиривание;
- декапирование;
- промывка;
- просушка.
4) Нанесение фоторезиста: данный метод обеспечивает самую высокую разрешающую способность. Лучше наносить позитивный фоторезист. Если используется позитивный фоторезист, то засвечиваются будущие проводники. Если используется негативный фоторезист, то засвечиваются пробельные места.
5) Экспонирование схем. Засвечивание рисунка схем.
6) Проявление схем – удаление не задубленого фоторезиста с будущих проводников. Негативный фоторезист можно удалять водой, а позитивный фоторезист в слабых кислотных растворах.
7) Защита проводников химически стойким лаком. Просушка.
8) Сверление монтажных и переходных отверстий.
9) Металлизация отверстий:
- сенсибилизация – обработка в олове, толщина слоя 10 микрон;
- активация – палладий – 0,2 микрон;
-химическое меднение – 5 микрон;
- гальваническое наращивание.
10) Снятие защитного лака.
11) Покрытие проводников сплавом олово-свинец. Этот сплав является надёжной защитой при травлении меди с пробельных мест.
12) Удаление фоторезиста с пробельных мест.
13) Травление меди с пробельных мест.
14) Снятие технологического поля.
15) Контроль электрических параметров.
Комбинированный позитивный метод включает в себя изготовление фотошаблонов и подготовку информации. Подготовка информации сводится к следующим этапам:
1) Разработка принципиальной схемы устройства.
2) Трассировка (программные продукты: PCAD, OrCAD, Accel Eda и др. Форматы файлов Pcad, Dxf, Gerber). На этом этапе принципиальная электрическая схема преобразуется в схему разводки слоев. Очень важно при автоматической разводки правильно выбрать технологические параметры платы (допустимые зазоры, количество слоев, ширина поясков между отверстиями и контактными площадками).
3) Доработка файлов. Вывод файлов сверления и фрезерования. (Программные продукты: САМ 350, Instant САМ, Circuit САМ).
Последний этап имеет большое значение, т.к. ошибки на этапе приведут к браку во всей партии. Правильная оптимизация данных, рисунка и положения элементов платы.
На следующем этапе производится изготовление фотошаблонов, которые затем используются для формирования топологического рисунка внутренних и внешних слоев печатной платы при экспонировании.
Различают позитивные и негативные фотошаблоны. С точки зрения обеспечения совместимости слоев этот этап является одним из основных, т.к. если фотошаблоны будут иметь погрешности, это отразится на всей партии деталей.
Рисунок 14 - Положение элементов платы
На следующем этапе производится изготовление фотошаблонов, которые затем используются для формирования топологического рисунка внутренних и внешних слоев печатной платы при экспонировании. Различают позитивные и негативные фотошаблоны. С точки зрения обеспечения совмещаемости слоев этот этап является одним из основных, т.к. если фотошаблоны будут иметь погрешности, это отразится на всей партии деталей.Очень важно контролировать совмещаемость фотошаблонов друг с другом и проводить контрольный замер фотошаблонов.
Рисунок 15 - Изготовление фотошаблонов
Далее листы стеклотекстолита нарезаются на заготовки. Очень важно правильно выбрать размеры заготовок, т.к. от этого зависит коэффициент использования материала. Обычно размер заготовок выбирается кратным листу стеклотекстолита (914,4x1220 мм). Резка заготовок может производиться на гильотинных ножницах (ручных или автоматических) или на роликовых ножницах. Диэлектрический материал, например текстолит, ламинированный медной фольгой.
На этапе изготовления отверстий в заготовке изготавливается набор базовых отверстий. Тип и размер этих отверстий зависит от выбранной системы базирования. Обычно базовые отверстия круглой формы выполняются сверлением, а овальной - вырубкой. Обеспечение максимальной точности изготовления базовых отверстий на этом этапе обеспечит нормальную совмещаемость слоев и отверстий на последующих этапах. Cледущий этап ламинирование - нанесение пластичного фоточувствительного материала на заготовку. Заготовка очищается и приготавливается к нанесению фоторезиста. Этот этап проходит в чистой комнате с желтым освещением. Резист светочувствителен и при долгом не использовании разрушается. Далее производится размещение фотошаблона на заготовке. Круг, часть которого изображена, в последствии будет соединением с внутренним слоем. Изображение на фотошаблоне негативное по отношению к будущей схеме. Под темными участками фотошаблона медь не будет удалена. Этот этап является наиболее ответственным с точки зрения обеспечения совмещения. При использовании систем базирования точность совмещения определяется точностью изготовления базовых отверстий в заготовках и фотошаблоне, типа системы базирования. В случае ручного совмещения точность зависит от квалификации и усталости оператора.
Экспонирование фоторезиста сводится к тому, что участки поверхности незащищенные фотошаблоном засвечиваются. Фото-шаблон снимается. После этого засвеченные участки могут быть удалены химически.
Операции химической обработки производятся в нескольких типах установок: струйных и погружных. Существуют установки конвейерного типа и с ручной загрузкой. Эти этапы оказывают косвенное влияние на совмещаемость, однако на этих этапах возможно появление большого числа других погрешностей.
Рисунок 16 - Размешение фотошаблона
Операции химической обработки производятся в нескольких типах установок: струйных и погружных. Существуют установки конвейерного типа и с ручной загрузкой. Эти этапы оказывают косвенное влияние на совмещаемость, однако на этих этапах возможно появление большого числа других погрешностей (проколы, подтравы и др.).
Проявление засвеченные участки фоторезиста удаляются, оставляя фоторезист только в тех областях, где будут проходить дорожки платы. Назначение фоторезиста - защитить медь под ним от воздействия травителя на следующем этапе.
Травление - заготовка травится для удаления ненужной меди. Резист, оставшийся на поверхности предохраняет медь под ним от травления. Вся незащищенная медь удаляется, оставляя диэлектрическую подложку. После травления дорожки схемы созданы, и внутренний слой имеет требуемый рисунок.
Удаление резиста - резист удаляется, открывая не вытравленную медь. Теперь заготовка представляет собой полностью готовый внутренний слой. В нашем примере она будет вторым и третьим слоями будущей платы. Наследующем этапе на нее наносятся верхний и нижний слои платы.
На этапе прессования плата собирается в пакет, состоящий из внутреннего и внешних слоев, проложенных препрегом (материалом, служащим в качестве клея).
На границах пакета необходимо использование дополнительных слоев, служащих для защиты пластин пресса от попадания расплавленного препрега и простоты разборки пакета. Прессование производится в вакууме в несколько этапов, сперва при относительно небольших усилиях (при определенных температурах), затем при больших усилиях и больших температурах.
Рисунок 17 - Химическая обработка
Очень важным является правильное определение этой точки, т. к. если подать усилие до точки гелеобразования заготовка будет содержать пустоты, а если после, то препрег перейдет в стеклообразное состояние и произойдет его выкрашивание. Точность совмещения слоев при прессовании в основном определяется системой совмещения, а так же точностью используемой оснастки.
Отверстия на плате служат двум целям: обеспечивать соединение между слоями и для монтажных целей. Платы сверлятся на станках с программным управлением, часто называемым обрабатывающими центрами. Этот этап является одним из ключевых этапов, определяющих точность платы. Точность сверления определяется классом оборудования, а так же его настройкой.
Рисунок 18 -Сверление отверстий
Этап металлизации отверстий служит для покрытия отверстия тонким слоем металла. Проблема в том, что поверхность отверстия непроводящая. Для металлизации плата помещается в ванну, где плата полностью химически покрывается тонким слоем палладия.
Сущность процесса химическая и в результате покрываются как диэлектрические, так и металлические поверхности.
Далее плата покрывается резистом, резист засвечивается через фотошаблон, засвеченные участки удаляются. Эти этапы аналогичны описанным ранее с одним отличием: резист удаляется с участков, где будет наносится медь. Следовательно, изображение на фотошаблоне должно быть позитивным. Этап совмещения фотошаблона и заготовки является ключевым в обеспечении совмещаемости.
Медь наносится на поверхность отверстия до толщины 0,25мм. Медь, осажденная ранее на поверхность отверстия достаточно толстая, чтобы проводить ток, необходимый для электролитического осаждения меди. Это необходимо для надежного электрического соединения сторон и внутренних слоев платы.
Рисунок 19 - Химическая обработка
Оловянно-свинцовое электролитическое покрытие выполняет две важные функции. Во-первых, оловянно-свинцовая смесь выступает резистом для последующего травления. Во-вторых, она защищает медь от окисления.
Резист удаляется, оставляя оловянно-свинцовую смесь (припой) и нанесенную медь. Медь, покрытая припоем, выдержит процесс травления и образует собой рисунок платы.
Рисунок 20 - Удаление резиста
На этом этапе припой используется как резист для травления. Незащищенная медь удаляется, оставляя на плате рисунок будущей схемы.
Припой удаляется с поверхности меди и плата очищается. Это начало процесса, называемого SMOBC (solder mask over bare copper - маска поверх необработанной меди). В других процессах, оловянно-свинцовая смесь расплавляется для дальнейшего использования (лужение).
Рисунок 21 - Нанесение защитного покрытия
Для защиты поверхности платы, где в дальнейшем не потребуется пайка, наносится маска. Существует несколько типов масок и методов ее нанесения. Фоточувствительная маска наносится тем же способом, что и фоторезистор и обеспечивает высокую точность процесса. Нанесение через трафарет не обладает такой точностью, но материал маски более пластичен, и стоимость процесса ниже.
Дата добавления: 2015-04-12; просмотров: 187 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |