Процесс производства печатных плат. Методы создания электрических межслойных соединений. Химическая и электрохимическая металлизация. Контроль качества химического меднения. Растворы для тонкослойного и меднения. Виды брака на линии химического меднения.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство Просвещения ПМР

Тираспольский Техникум Информатики и Права

КУРСОВАЯ РАБОТА

НА ТЕМУ

ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Выполнила

студентка 315 гр

Романова Ольга

Проверила

Васькина Ю. В

Тирасполь 2011г.

Введение

Печатная плата (на англ. PCB - printed circuit board) -- пластина, выполненная из диэлектрика, на которой сформирована (обычно печатным методом) хотя бы одна электропроводящая цепь. Печатная плата (ПП) предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов или соединения отдельных электронных узлов. Электронные компоненты на ПП соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка, обычнопайкой, или накруткой, или склёпкой, или впрессовыванием, в результате чего собирается электронный модуль (или смонтированная печатная плата).

Процесс производства печатных плат прошло долгий путь от приклеивания медной фольги к диэлектрику и ручного лужения, до сложных автоматизированных химических и электрохимических процессов. Качество, ремонтопригодность, а также габаритные размеры готовой продукции во многом зависят от качества изготовления печатных плат. Перечень технологических операций входящих в процесс производства печатных плат:

1) нарезка заготовок и образование базовых отверстий - в производстве нарезку материала выполняют методом штамповки с одновременной пробивкой базовых отверстий на технологическом поле.

2) химическая металлизация печатных плат заключается в последовательности химических реакций осаждения меди, используемой в качестве слоя, или подслоя при нанесении основного слоя токопроводящего рисунка гальваническим способом.

3) гальваническая металлизация - при производстве печатных плат ее применяют для увеличения тонкого слоя химической меди с целью последующего нанесения на поверхность проводящего слоя.

4) нанесение рисунка схемы на печатные платы или их слои необходимо для получения защитной маски требуемой конфигурации при осуществлении процессов и травления проводящего слоя.

5) травление меди с пробельных мест - формирование проводящего рисунка схемы.

6) удаление защитной маски после операций травлений.

7) оплавление металлорезиста - гальванически нанесенный металлорезист олово-свинец.

8) нанесение защитного покрытия на плату наносится в специальной распылительной камеры, в качестве защитного материала может использоваться лак, флюсы ацитоноканифольные или спиртоканифольные.

Многослойные печатные платы

Однослойные печатные платы отживают свой век, обилие элементов и сложность рисунка делают применение таких печатных плат ограниченным. Им на смену приходят двухсторонние и многослойные печатные платы позволяющие проводить разводку практически любой сложности.

Многослойная печатная плата состоит из ряда склеенных печатных слоев, в которых находятся сигнальные проводники, переходные отверстия, экраны, шины питания, контактные площадки или выступы для присоединения выводов элементов. Сохраняя все достоинства печатного монтажа, МПП имеют дополнительные преимущества:

более высокая удельная плотность печатных проводников и контактных площадок (20 и более слоев);

уменьшение длины проводников, что обеспечивает значительное повышение быстродействия (например, скорость обработки данных в ЭВМ);

возможность экранирования цепей переменного тока;

более высокая стабильность параметров печатных проводников под воздействием внешних условий.

Недостатки МПП:

более жесткие допуски на размеры по сравнению с ОПП и ДПП;

большая трудоемкость проектирования и изготовления;

применение специального технологического оборудования;

тщательный контроль всех операций;

высокая стоимость и низкая ремонтопригодность.

Основные способы получения МПП классифицируют по методу создания электрических межслойных соединений.

В первой группе методов электрическая связь между проводниками, расположенными на различных слоях платы, осуществляется с помощью механических деталей: штифтов, заклепок, пистонов, упругих лепестков. МПП изготавливается из нескольких ДПП путем прессования, в отверстия вставляются предварительно облуженные штифты, которые затем под действием электрического тока, проходящего через штифт, разогреваются, образуя с помощью припоя электрическое соединение с печатными проводниками (рис. 1, а). В отверстия могут вставляться также заклепки, пистоны, которые облуживаются по торцам и развальцовываются (рис. 1, б). Соединения могут осуществляться по соприкасающимся фланцам пистонов, а также путем соединения предварительно отбортованных контактных площадок пистоном, что уменьшает размеры пакета (рис. 1, в). Эти методы весьма трудоемки, плохо поддаются автоматизации и не обеспечивают высокого качества межслойных соединений.

рис. 1. Межслойные соединения механическими деталями

Метод выступающих выводов характеризуется тем, что при его осуществлении межслойные соединения образуются за счет выводов, выполненных из полосок медной фольги, выступающих с каждого печатного слоя и проходящих через перфорированные отверстия в диэлектрических межслойных прокладках. Выводы отгибаются на наружную сторону МПП и закрепляются пайкой в специальных колодках. Метод включает следующие операции (рис. 2,а):

изготовление заготовок из стеклоткани и медной фольги (нарезка в размер);

перфорирование стеклоткани;

склеивание заготовок перфорированного диэлектрика с медной фольгой;

получение защитного рисунка схемы отдельных слоев;

травление меди с пробельных мест;

прессование пакета МПП;

отгибка выводов на колодки и закрепление их;

облуживание поверхности выводов, механическая обработка платы по контуру;

контроль, маркировка.

Размещено на

Рис. 2 стадии формирования МПП: а методом выступающих выводов 1-нарезка заготовок; 2-перфорирование диэлектрика; 3-нанесение рисунка на слой; 4-травление меди; 5-прессование пакета. б методом открытых контактных площадок 1-получение заготовок; 2-нанесение защитного рельефа на слой; 3-травление меди; 4-пробивка отверстий; 5-песовка пакета и выполнение соединений

При данном методе используется более толстая медная фольга (до 80 мкм), платы допускают установку только ИМС с планарными выводами. Количество слоев не превышает 20. Преимущества метода -- высокая жесткость и надежность межслойных соединений, недостатки -- сложность механизации процесса разводки выступающих выводов и их закрепления на плате, а также установки навесных элементов.

Метод открытых контактных площадок основан на создании электрических межслойных соединений с помощью выводов навесных элементов или перемычек через технологические отверстия, обеспечивающие доступ к контактным площадкам, и включает следующие операции (рис. 2,б):

получение заготовок фольгированного материала;

нанесение защитного рисунка схемы на каждый слой;

травление меди с пробельных мест и удаление резиста;

пробивка отверстий в слоях;

прессование пакета МПП;

облуживание контактных площадок, выполнение электрических соединений.

В слоях вырубаются отверстия: для штыревых выводов круглые, для планарных прямоугольные. Для увеличения площади контакта диаметр площадок делают больше диаметра отверстий. МПП являются ремонтопригодными, так как допускается перепайка выводов ЭРЭ. Количество слоев -- до 12.

Недостатки метода: возможность попадания клея на контактные площадки при склеивании слоев и трудоемкость его удаления скальпелем; трудность автоматизации процесса пайки выводов в углублениях; отсутствие электрической связи между слоями; низкая плотность монтажных соединений.

Метод металлизации сквозных отверстий характеризуется тем, что собирают пакет из отдельных слоев фольгированного диэлектрика (внешних одностороннего, внутренних -- с готовыми печатными схемами) и межслойных склеивающихся прокладок, пакет прессуют, а межслойные соединения выполняют путем металлизации сквозных отверстий.

Технологический процесс включает следующие операции (рис. 3,а):

межслойных склеивающихся прокладок;

получение заготовок фольгированного диэлектрика и получение рисунка печатной схемы внутренних слоев фотохимическим способом аналогично ДПП;

пресование пакета МПП при температуре 160--180 С и давлении 2 5 МПа;

сверление отверстий в пакете;

получение защитного рисунка схемы наружных слоев фотоспособом;

нанесение слоя лака;

подтравливание диэлектрика в отверстиях в смеси серной и плавиковой кислот в соотношении 4:1 при температуре (605) С в течение 10 -- 30 с. При этом растворяется смола стеклопластиков и стеклоткань склеивающих прокладок...