Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 15
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и высшего образования
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Уфимский университет науки и технологий»
Уфимский авиационный техникум
РЕФЕРАТ
по дисциплине: «Технология сборки устройств, блоков и приборов радиоэлектронной техники»
Тема: Методы изготовления печатных плат
| Выполнил: | ст. гр. |
| | |
| Проверил: | |
Уфа, 2023
Основные способы изготовления печатных плат
В настоящее время насчитывается большое число способов изготовления ПП (КП), которые в зависимости от методов, положенных в основу формирования коммутационных элементов, можно разделить на:
-
субтрактивные (фотохимические либо химико-механические, например, офсетная печать), когда проводящий рисунок получают удалением путем травления проводящего слоя (фольги) с участков поверхности, образующих непроводящий рисунок (с пробельных мест); -
полуаддитивные (химико-гальванические), когда проводящий рисунок получает при нанесении проводящего слоя на непроводящее (диэлектрическое) основание с предварительно нанесенным тонким (вспомогательным) проводящим покрытием, впоследствии удаляемом с пробельных мест; -
аддитивные (химические), когда проводящий рисунок получают нанесением проводящего слоя заданной конфигурации на непроводящее (диэлектрическое) основание плат; -
с использованием приемов толстопленочной либо тонкопленочной технологии; -
рельефные, когда проводящий рисунок задается рельефом, выполненным в диэлектрическом основании, а с пробельных мест осажденный проводящий слой удаляется преимущественно шлифованием; -
комбинированные, когда для получения проводящего рисунка применяют комбинации различных способов (например, субтрактивного и полуаддитивного и т.д.) в конкретных целях (например, для производства ПП на основе фольгированного диэлектрика с металлизацией сквозных отверстий и др.).
В настоящее время в производстве печатных плат чаще используется способ травления фольги для получения рисунка проводящего слоя. Для повышения плотности рисунка коммутации и монтажа все шире попользуются фольгированные диэлектрики, полученные с применением тонкомерной медной фольги толщиной 5-10 мкм. В этом случае можно изготовить платы с шириной печатного проводника и величиной зазора между проводниками до 0,15 мм (минимальные значения этих параметров составляют 0,2 и 0,3 мм при толщине фольги 35 и 50 мкм соответственно). В связи с этим в последнее время особое значение приобретают различные варианты аддитивной технологии.
Самый простой способ изготовления печатных плат - субтрактивный (по субтрактивной технологии без металлизации отверстий) (рис. 4), однако более распространен комбинированный способ получения ДПП, основанный на том же фотохимическом методе, т.е.
травлении незащищенной маскирующим слоем фольги, но с обеих сторон фольгированного диэлектрика и дополненный созданием переходных межслойных соединений путем химико-гальванической металлизации отверстий
Комбинированный способ характеризуется видом рисунка (в защитном слое), переносимого при печати, с этим связано и название разновидностей используемых технологий. Так, если защитный рельеф предохраняет фольгу (рабочие ее участки) при травлении, технологию называют комбинированной негативной (рис. 5,а); если защитный рельеф предохраняет фольгу (нерабочие ее участки) при гальваническом (либо химико-гальваническом и др.) осаждении - комбинированной позитивной (рис. 5,б). Вторую используют чаще. Как видно из рис. 5, сверление и металлизацию отверстий осуществляют до получения печатных проводников, что исключает брак по причине срыва контактных площадок при сверлении отверстий и не требует применения специальных контактирующих приспособлений при электрохимической металлизации этих отверстий. Процесс изготовления ДПП по комбинированной негативной технологии иногда используют для металлизации сквозных отверстий с одновременным доращиванием (гальваническим "усилением", например, припоем либо благородным металлом) проводящего слоя (так как защищенный слой фоторезиста сформирован на нерабочих участках фольги, а ее рабочие участки открыты для осаждения), после чего следует травление фольги с пробельных мест.
Преимуществами субтрактивной технологии изготовления ПП являются простота реализации и высокая технологичность при удовлетворительном качестве рисунка проводящего слоя.
Качество готовой ПП зависит от режимов обработок в производстве плат. Несоблюдение режимов обработок может привести к браку. При некачественной очистке перед нанесением фоторезиста плата может иметь места, имеющие плохую адгезию. При травлении это приводит к стравливанию меди в ненужных местах или к подтравам из-за отслоения фоторезиста. Качество экспонирования может бытьнизким, если лампанедостаточно прогрета или фотошаблон неплотно прилегает к заготовке; оно существенно зависит от плотности фотошаблона, которая может изменяться при замене фотошаблона, от толщины и сплошности слоя фоторезиста, условий экспонирования и во многом определяет точность рисунка проводящего слоя.
При термическом эадубливании увеличение температуры выше 140 °С обычно вызывает сложности удаления фоторезиста после травления проводящего слоя, а выше 160 °С может привести к растрескиванию фоторезиста и его отслаиванию прежде всего по краям рисунка.. В то же время недостаточная температура или время задубливания фоторезиста, как правило, также приводят к отслаиванию его при травлении проводящего слоя, поскольку интенсивная сорбция влаги пленкой фоторезиста в проявителе способствует ее разбуханию (деформации), а возникающие при этом напряжения приводят к разрушению адгезионных связей на границе фоторезист - заготовка платы. Скорость и качество травления зависят от ряда факторов: концентрации, температуры и интенсивности перемешивания травителя. В случае некачественной промывки после травления могут ухудшиться параметры платы в процессе эксплуатации вследствие коррозии печатных проводников, уменьшения поверхностного сопротивления диэлектрика и т.д. Поэтому отработка технологического процесса получения ПП на каждой операции для конкретного типа оборудования связана прежде всего с оптимизацией технологических режимов, например, подсушка фоторезиста перед экспонированием важна для осуществления контактной печати (в противном случае возможно повреждение фоторезиста фотошаблоном при печати), хотя воздействие температуры несколько снижает светочувствительные свойства фоторезистов, что отражается на точности воспроизведения рисунка в проводящем слое, следовательно, компромиссное решение - поиск оптимальной температуры.
Основными недостатками субтрактивной технологии и ее комбинированных вариантов являются большие потери при травлении (до 60 - 90 %) высококачественной электролитической меди, ограниченная плотность рисункапроводящего слоя (ограничивается толщиной фольги и связанными с этим подтравами) и, следовательно, невысокая плотность монтажа на таких ПП (применение тонкомерной фольги лишь частично решает эту проблему). Кроме того, при организации такой технологии требуется решение проблемы, связанной с переработкой сточных отходов, так как регенерация меди, нейтрализация травителейи очистителей экономически выгодны только в условиях крупных предприятий при больших объемах производства ПП. Тем не менее субтрактивная технология вследствие ее лучшей в сравнении с другими, освоенности и оснащенности пока еще занимает доминирующее положение в массовом производстве ПП в нашей стране.
Полуаддитивный способ изготовления ПП представляет собой реализацию сочетания технологий химического и гальванического осаждения. Особенность полуаддитивной технологии состоит в том, что на тонком (до 1,5-5 мкм) слое химически осажденной меди формируют рисунок в защитном покрытии так, чтобы рабочие участки меди были открытыми, после чего осуществляют гальваническое селективное наращивание проводников до толщины 20-50 мкм, затем удаляют зшдитное покрытие и тонкий слой меди с пробельных мест (рис. 7). Интерес к данной технологии возрос после существенного повышения адгезии печатных проводников за счет сенсибилизации и активации материала основания платы (включая стенки металлизируемых отверстий). Основные преимущества аддитивной и полуаддитивной технологий заключаются в возможностях повышения плотности коммутации ПП, значительной экономии меди и практически неограниченном выборе диэлектрического материала основания плат. Недостатками таких технологий являются снижение электрофизических свойств диэлектрических оснований в результате воздействия на них электролитов и (или) растворов химического меднения в процессе химико-гальванического или химического осаждения, меди, малая скорость химического осаждения меди (около 1-2 мкм/ч), нестабильность свойств растворов химического меднения и электролитов и др
Заключительные операции в изготовлении ПП, консервация ПП
Изготовитель должен гарантировать сохранение паяемости печатных плат в течение длительного срока их хранения (шесть месяцев). С этой целью производится оплавление металлорезиста (гальванически осажденного сплава олово-свинец) на платах или их горячее лужение.
При оплавлении структура сплава уплотняется в 1,3 - 1,5 раза и из него удаляются остатки электролита и других загрязнений. В промышленности применяют оплавление с помощью ИК-излучения или в жидком теплоносителе.
Если при изготовлении плат не предусматривается покрытие их проводящих дорожек металлорезистом (например, для ОПП или плат, изготавливаемых аддитивным способом), то для улучшения паяемости применяют горячее лужение их проводящего рисунка с помощью припоя типа ПОС-61. Нанесение припоя производят способом погружения или волной расплава (первый способ). Толщина припоя на платах составляет 6-10 мкм, а его излишки удаляются непосредственно после нанесения (пока он не успел затвердеть) с помощью центрифуг, ракелей, струй горячего воздуха и т.д. Второй способ лужения заключается в нанесении на плату строго дозированного количества припоя в зону пайки. Для этого применяют специальные припойные пасты и, например, трафаретную печать с последующим оплавлением пасты либо одну или несколько пар валков, вращающихся в расплавленном припое.
Заключительные операции в производстве печатных плат включают: подготовку поверхности ПП для консервации, контроль качества подготовки и консервацию (на межоперационное или длительное хранение). Удаление с плат загрязнений и осветление металлического покрытия для сохранения его паяемости производится специальными растворами с последующей конвекционной сушкой при 40-60°С в течение шести часов.
Контроль качества печатной платы можно производить визуально. При этом необходимо обратить внимание на соответствие рисунка металлизации платы ее топологии, например приведенной на рис. 8, а также на возможные дефекты: наличие подтравов и неотравленных участков, загрязнение диэлектрика остатками травителя и фоторезиста, отслаивание фольги от основания, неравномерное оплавление припоя, затекание припоя на диэлектрическое поле платы, следы ожогов и т.д.