Файл: Курсовой проект изготовление печатных плат тентингметодом Преподаватель.docx

;

3 - ультрафиолетовое излучение; 4 - фотошаблон.
Экспонирование выполняется ртутно-кварцевыми лампами с диапазоном спектра 300-400 нм через лавсановую пленку на фоторезисте. Важным фактором является плотное прилегание фотошаблона к заготовке с фоторезистом.

После выдержки 20-30 минут в темном месте удаляется защитная пленка и производится проявление рисунка печатной платы в специальном растворе (задубливание). При необходимости выполняется ретуширование.

Процесс экспонирования характеризуется разрешающей способностью, т.е. максимальным числом параллельных линий, воспроизводимых раздельно на 1 мм поверхности. Чем толще фоторезист, тем ниже разрешающая способность.

Этап 5 – травление печатных плат

Выполняется для получения проводящего рисунка на платах путем растворения меди с пробельных мест. Участки, защищенные фоторезистом не травятся. Травление выполняется обычно в установках конвейерного типа (рисунок 14), а при мелкосерийном и штучном производстве - погружением. При работе конвейера травильный раствор подается на заготовки через форсунки. Загрузка в конвейер может выполняться горизонтально и вертикально. Горизонтальная загрузка проще технологически, но при таком исполнении верхняя часть платы испытывает большее воздействие травящего раствора, чем нижняя, т.к. наверху раствора скапливается больше.


Рисунок 14 – Конвейерная установка травления с двумя модулями и горизонтальной загрузкой плат
Травление выполняется в специальных растворах с окислителем. При выборе раствора руководствуются следующими критериями: скорость травления должна быть достаточной и постоянной во времени, раствор не должен разъедать фоторезист и диэлектрик, величина травления проводников по краям фоторезиста должна быть не больше регламентированных значений, компоненты раствора должны быть доступными и максимально дешевыми, из раствора должно быть возможно рентабельно извлекать медь, раствор должен легко смываться с заготовок, количество стравленного металла на единицу объема раствора (емкость раствора по меди) должна быть максимально большим, раствор должен легко корректироваться и регенерироваться по замкнутому циклу, в процессе эксплуатации раствора воздействие на окружающую среду должно быть минимальным или отсутствовать.

---

Травление печатных плат может производиться с использованием хлорного железа, персульфата аммония и хлорной меди. В данной работе рассмотрим технологию на примере хлорного железа. Основные параметры процесса травления печатных плат в хлорном железе:

1. 
   Состав: FeCl₃ - 400 г/л;
   
2. 
   Рабочая температура: 35°C;
   
3. 
   Величина бокового травления: 40-66 мкм;
   
4. 
   Емкость по меди: 75-105 г/л;
   
5. 
   Скорость: 35 мкм/мин.
   

Механизм начального этапа травления плат описывается следующим уравнением: FeCl3 + Cu → FeCl2 + CuCl В процессе накопления меди начинает идти побочная реакция: CuCl + FeCl3 → CuCl2 + FeCl2 В дальнейшем травление идет не только по первой реакции, но и с участием хлорной меди:CuCl2 + Cu → 2CuCl (80% стравленной меди приходится на эту реакцию) В целом раствор обладает высокой скоростью травления и большой емкостью по меди. Контур рисунка после травления четкий. Раствор не теряет своей активности при накоплении в нем меди.Однако, после обработки в нем на платах может снижаться сопротивление изоляции. Во-первых, после промывки плат остатки травильного раствора гидролизуются по реакции: FeCl3 + H2O → Fe(OH)Cl2 + HCl Во-вторых, входящая в состав гетинакса фенольная смола может сорбировать ионы Fe3+ по инообменному механизму. Оба этих явления и становятся причиной снижения сопротивления изоляции.Кроме этого, раствор активно травит олово-свинцовый металлорезист, поэтому не может быть применен в позитивном и комбинированном способе (золото, серебро, золото-никель в нем устойчивы, но более дорогие).При эксплуатации травильной установки происходит загрязнение окружающего пространства оранжевым налетом хлорного железаРаствор трудно поддается регенерации из-за сложного ионного состава. Утилизация его возможна по реакции цементации с помощью очищенной стальной стружки:Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu Маточный раствор затем нейтрализуется реагентным методом, а медный порошок отфильтровывается и пакетируется.Возможна также утилизация отработанного травильного раствора электрохимическим методом.В целом, время травления плат в любом составе травителя определяется силой раствора, скоростью конвейера и толщиной стравливаемой меди. На этапе травления ярко проявляются последствия низкой рассеивающей способности раствора гальванического меднения, если это имело место быть. Так, если на краях платы меди осядет значительно больше, чем в центре, то при травлении медь в центре уже уйдет с пробельных мест, а на краях еще останется. Поэтому плату придется травить повторно, в результате чего боковой подтрав может превысить норму и плата забракуется.

---

Этап 6 – Завершающие операции

1. 
   Раздубливание. После травления остатки фоторезиста смывают в специальном растворе в конвейерной установке (рисунок 15). После раздубливания медные проводники осветляются раствором соляной кислоты, промываются, сушатся и сдаются на электроконтроль.
   

Рисунок 15 – Пример установки конвейерного типа для раздубливания печатных плат

2. 
   Нанесение жидкой паяльной маски. Последовательно выполняются операции по механической подготовке, химической подготовке и сушке. Затем производится настройка станка и нанесение жидкой паяльной маски. Далее идет экспонирование, проявление рисунка, контроль и ретушь. В конце выполняется термическое дубление, а для отдельных типов масок - УФ-дубление.
   
3. 
   Нанесение карбоновой пасты. Выполняется подготовка поверхности, непосредственно нанесение пасты и отвердение с последующим контролем.
   
4. 
   Нанесение покрытий под пайку. Медь в чистом не окисленном состоянии представляет собой отличную поверхность для пайки. В зависимости от условий хранения медная поверхность быстро окисляется и поэтому нуждается в защите. И чтобы гарантировать паяемость и стойкость печатной платы после хранения, необходимо всегда предусматривать защиту поверхности. Покрытия под пайку должны хорошо смачиваться припоем, долго сохранять паяемость, не отслаиваться в течении длительного времени эксплуатации.
   
5. 
   Покрытие контактных выводов. Контакты, кроме проведения электрического тока, испытывают также механическое воздействие на износ. Поэтому для их защиты и стабилизации переходного электрического сопротивления применяются особые покрытия. Чаще всего для этих целей используют химическое или электрохимическое никелирование.
   

Так же на этом этапе может производится проверка диметра контактных площадок с помощью измерительных инструментов (линейка, штангенциркуль). В нашем случае должно быть 39 контактных площадок диаметром 2 мм, 9 контактных площадок диаметром 3 мм и две контактных площадки диаметром 4 мм.

6. 
   Маркировка.
   

Этап 7 – Контроль.Контроль готовой продукции будем проводить согласно: ГОСТ Р МЭК 61192-12010, ГОСТ Р 56251-2014, ГОСТ 23752.1-92. Для примера возьмем из данных гостов несколько операций и на их примере разберем принципы контроля и требования к готовым печатным платам.

---

В цепи получившейся печатной платы не должно быть коротких замыканий для этого проводим испытание согласно перечисленным выше ГОСТам. Выбранные участки цепи проводящего рисунка подсоединяются при помощи испытательных щупов (рисунок 16), контактирующих с проводниками или контактными площадками (по возможности используются комбинации испытательных щупов).Рисунок 16- Испытательные щупыДалее заданное напряжение подводят к участкам испытываемого проводящего рисунка так чтобы при наличии короткого замыкания ток на участке не отключался. Источник испытательного напряжения при этом связан с устройством для регулирования тока, которое регулирует ток до значений не превышающих токовую нагрузку испытуемой цепи что бы избежать её перегрева. Для быстрой оценки короткого замыкания используем индикаторную лампу.Согласно ГОСТу, толщина гальванического покрытия должна быть порядка 20 мкм. Проверка толщины гальванического покрытия описывается в ГОСТ 23752.1-92. Проверку толщины слоя меди в отверстии проводят на металлографических шлифах отверстий любого участка готовой печатной платы, при этом плоскость шлифа должна быть перпендикулярная к поверхности контактной площадки, осевая линия отверстия должна находится в плоскости шлифа.На каждом отверстии проводят по три измерения: одно в середине и два по краям.Измерения проводятся оптическим измерительным прибором, имеющим цену деления не более 0.005 мм.Так же проводится визуальная проверка на наличие инородных включений согласно ГОСТ Р56251-2014. Инородные частицы бывают как проводящими, так и непроводящими, оба варианта могут быть недопустимыми в зависимости от их размеров и расположения. На рисунке 17 показано, что инородные включения отсутствуют, что предпочтительно для всех классов печатных плат.Рисунок 17 – Пример печатной плат без инородных включенийНа рисунке 18 показаны прозрачные частицы, включенные в плату, что считается допустимым. Непрозрачные частицы допустимы при условии, что они не уменьшают расстояние между проводниками меньше минимально допустимого, а электрические параметры печатной платы находятся в норме. Допустимо для классов 1,2,3.

---

Рисунок 18 – Пример печатной платы с допустимыми инородными включениямиНа рисунке 32 показано, что дефекты превышают допустимые размеры, что недопустимо для классов 1,2, 3.Рисунок 19 – Пример печатной платы с недопустимыми инородными включениями

---