Физическите и механичните свойства на материалите трябва да отговарят на установените спецификации и да осигуряват висококачествено производство на печатни платки в съответствие със стандартните технически спецификации. За производството на платки се използват слоести пластмаси - фолийни диелектрици, покрити с електролитно медно фолио с дебелина 5, 20, 35, 50, 70 и 105 микрона с чистота на медта най-малко 99,5%, грапавост на повърхността най-малко 0,4 –0,5 микрона, които се доставят под формата на листове с размери 500×700 mm и дебелина 0,06–3 mm. Ламинираните пластмаси трябва да имат висока химическа и термична устойчивост, абсорбция на влага не повече от 0,2-0,8% и да издържат на термичен удар (260 ° C) за 5-20 s. Повърхностно съпротивление на диелектрици при 40°C и относителна влажност 93% в рамките на 4 дни. трябва да бъде поне 10 4 MOhm. Специфичното обемно съпротивление на диелектрика е не по-малко от 5·10 11 Ohm·cm. Силата на адхезия на фолиото към основата (3mm широка лента) е от 12 до 15 MPa. Използва се като основа в ламинирани пластмаси гетинакс , което представлява компресирани слоеве от електроизолационна хартия, импрегнирана с фенолна смола; ламинатите от фибростъкло са компресирани слоеве от фибростъкло, импрегнирани с епоксифенолна смола, и други материали (Таблица 2.1).

Таблица 2.1. Основни материали за изработка на платки.

Гетинакс, имащ задоволителни електроизолационни свойства в норма климатични условия, добра обработваемост и ниска цена, намери приложение в производството на битова електронна техника. За печатни платки, работещи в трудни климатични условия с широк диапазон от работни температури (–60...+180°C) като част от електронно-изчислително оборудване, комуникационно оборудване и измервателно оборудване, се използват по-скъпи стъклени текстолити. Отличават се с широк диапазон от работни температури, ниски (0,2 - 0,8 %) водопоглъщане, високи стойности на обемно и повърхностно съпротивление, устойчивост на деформация. Недостатъци - възможността за отлепване на фолиото поради термични удари, обгръщащи смолата при пробиване на отвори. Увеличаването на огнеустойчивостта на диелектриците (GPF, GPFV, SPNF, STNF), използвани в захранващите устройства, се постига чрез въвеждане на забавители на огъня в техния състав (например тетрабромодифенилпропан).

За производството на фолийни диелектрици се използва основно електролитно медно фолио, едната страна на което трябва да има гладка повърхност (не по-ниска от осми клас на чистота), за да се осигури точно възпроизвеждане на печатната платка, а другата трябва да е грапава с височина на микрограпавостта най-малко 3 микрона за добра адхезия към диелектрика. За целта фолиото се подлага на електрохимично окисление в разтвор на натриев хидроксид. Фолирането на диелектрици се извършва чрез пресоване при температура 160–180 ° C и налягане 5–15 MPa.

Керамичните материали се характеризират с висока механична якост, която се променя леко в температурния диапазон 20–700 ° C, стабилност на електрическите и геометрични параметри, ниска (до 0,2%) водопоглъщаемост и отделяне на газ при нагряване във вакуум, но те са крехки и имат висока цена.

Като метална основа на дъските са използвани стомана и алуминий. На стоманени основи изолацията на тоководещите зони се извършва с помощта на специални емайли, които включват оксиди на магнезий, калций, силиций, бор, алуминий или техни смеси, свързващо вещество (поливинилхлорид, поливинилацетат или метилметакрилат) и пластификатор. Фолиото се нанася върху основата чрез навиване между валяци, последвано от изгаряне. Чрез анодно оксидиране се получава изолационен слой с дебелина от няколко десетки до стотици микрометра с изолационно съпротивление 10 2 – 10 3 MOhm върху алуминиевата повърхност. Топлопроводимостта на анодизирания алуминий е 200 W/(m K), а тази на стоманата е 40 W/(m K). Неполярни (флуоропласт, полиетилен, полипропилен) и полярни (полистирол, полифенилен оксид) полимери се използват като основа за микровълнов PP. За производството на микроплатки и микровъзли в микровълновия диапазон се използват и керамични материали със стабилни свойства. Електрически характеристикии геометрични параметри.

Полиамидното фолио се използва за производството на гъвкави платки с висока якост на опън, химическа устойчивост и устойчивост на огън. Има най-висока температурна стабилност сред полимерите, тъй като не губи гъвкавост от температурите на течния азот до температурите на евтектично спояване на силиций със злато (400°C). В допълнение, той се характеризира с ниско отделяне на газ във вакуум, радиационна устойчивост и липса на обвиване по време на пробиване. Недостатъци: повишена абсорбция на вода и висока цена.

Оформяне на чертеж на диаграма.

Изчертаването на шаблон или защитен релеф с необходимата конфигурация е необходимо при извършване на процеси на метализация и ецване. Чертежът трябва да има ясни граници с точно възпроизвеждане на фини линии, да е устойчив на ецващи разтвори, да не замърсява платки и електролити и да може лесно да се отстранява след изпълнение на функциите си. Прехвърлянето на дизайн на печатна схема върху фолиен диелектрик се извършва с помощта на гридография, офсетов печат и фотопечат. Изборът на метод зависи от дизайна на платката, необходимата точност и плътност на монтажа и серийното производство.

Гридографски методчертането на електрическа схема е най-рентабилно за масово и мащабно производство на платки с минимална ширина на проводниците и разстояние между тях > 0,5 mm, точност на възпроизвеждане на изображението ± 0,1 mm. Идеята е върху плоскостта да се нанесе специална киселинноустойчива боя, като се притисне с гумена шпатула (ракел) през мрежест шаблон, в който се оформя необходимата шарка от отворени мрежести клетки (фиг. 2.4).

За направата на шаблона се използва метална мрежа от неръждаема стомана с дебелина на телта 30–50 микрона и честота на тъкане 60–160 нишки на 1 cm, метализирано найлоново влакно, което има по-добра еластичност, с дебелина на нишката 40 микрона и честота на тъкане до 200 нишки на 1 см, както и от полиестерни влакна и найлон

Един от недостатъците на мрежата е, че се разтяга при многократна употреба. Най-издръжливи са мрежите от неръждаема стомана (до 20 хиляди отпечатъка), метализирани пластмаси (12 хиляди), полиестерни влакна (до 10 хиляди), найлон (5 хиляди).

Ориз. 2.4. Принципът на ситопечат.

1 – чистачка; 2 – шаблон; 3 – боя; 4 – основа.

Изображението върху мрежата се получава чрез експониране на течен или сух (филм) фоторезист, след проявяване на който се образуват отворени (без шарки) клетки на мрежата. Шаблонът в рамката на мрежата се монтира на разстояние 0,5–2 mm от повърхността на дъската, така че контактът на мрежата с повърхността на дъската да е само в зоната, където мрежата се натиска с чистачка. Ракелът е правоъгълна заострена лента от гума, монтирана по отношение на основата под ъгъл 60–70°.

За получаване на PP модел се използват термореактивни бои ST 3.5;

ST 3.12, които се сушат или в нагревателен шкаф при температура 60°C за 40 минути, или на въздух за 6 часа, което удължава процеса на скринингография. По-технологични са фотополимерните състави EP-918 и FKP-TZ с ултравиолетово втвърдяване за 10–15 s, което е решаващ фактор за автоматизиране на процеса. При еднократно нанасяне зеленото покритие е с дебелина 15–25 микрона, възпроизвежда шарка с ширина на линията и празнини до 0,25 mm, издържа на потапяне в разтопен припой POS-61 при температура 260°C до 10 s, излагане на алкохолно-бензинова смес до 5 минути и термоциклиране в температурен диапазон от – 60 до +120 °C. След нанасяне на дизайна дъската се изсушава при температура 60 ° C за 5–8 минути, качеството се контролира и, ако е необходимо, се ретушира. Отстраняването на защитната маска след ецване или метализация се извършва по химичен метод в 5% разтвор на сода каустик за 10–20 s.

Таблица 2.2. Оборудване за ситопечат.

За ситопечат се използва полуавтоматично и автоматично оборудване, което се различава по формат на печат и производителност (Таблица 2.2). Автоматичните линии за ситопечат на Chemcut (САЩ), Resco (Италия) разполагат с автоматични системи за подаване и монтиране на дъски, движение на ракела и подаване на съпротивление. За сушене на резиста се използва инфрачервена пещ тип тунел.

Офсетов печатизползва се за широкомащабно производство на печатни платки с малък набор от схеми. Разделителната способност е 0,5–1 mm, точността на полученото изображение е ±0,2 mm. Същността на метода е, че боята се навива в клишето, което носи изображението на веригата (печатни проводници, контактни площадки). След това се отстранява с офсетов валяк с гумено покритие, пренася се върху изолираща основа и се изсушава. Клишето и основата на дъската са разположени една зад друга върху основата на офсетовата машина (фиг. 2.5)

Фиг.2.5. Схема за офсетов печат.

1 – офсетна ролка; 2 – клише; 3 – дъска;

4 – валяк за нанасяне на боя; 5 – притискаща ролка.

Точността на печат и остротата на контурите се определят от успоредността на валяка и основата, вида и консистенцията на боята. С едно клише можете да правите неограничен брой отпечатъци. Производителността на метода е ограничена от продължителността на осцилаторния цикъл (нанасяне на боя - трансфер) и не надвишава 200–300 отпечатъка на час. Недостатъци на метода: продължителността на процеса на производство на клишето, трудността при промяна на модела на веригата, трудността при получаване на непорести слоеве, високата цена на оборудването.

Фотографски методчертането на шаблон ви позволява да получите минимална ширина на проводниците и разстояния между тях от 0,1–0,15 mm с точност на възпроизвеждане до 0,01 mm. От икономическа гледна точка този метод е по-малко рентабилен, но позволява максимална разделителна способност на шаблона и следователно се използва в дребномащабно и масово производство при производството на високоплътни и прецизни плоскости. Методът се основава на използването на фоточувствителни състави, наречени фоторезисти , които трябва да притежават: висока чувствителност; с висока резолюция; хомогенен, непорест слой по цялата повърхност с висока адхезия към материала на плоскостта; устойчивост на химически влияния; лекота на приготвяне, надеждност и безопасност на употреба.

Фоторезистите се делят на негативни и позитивни. Негативни фоторезистипод въздействието на радиация образуват защитни релефни зони в резултат на фотополимеризация и втвърдяване. Осветените зони спират да се разтварят и остават на повърхността на субстрата. Позитивни фоторезистипредаване на изображението на фотомаската без промени. При лека обработка откритите участъци се разрушават и измиват.

За да се получи модел на верига, когато се използва отрицателен фоторезист, експозицията се прави през негатив, а положителният фоторезист се експонира през положителен. Положителните фоторезисти имат по-висока разделителна способност, което се обяснява с разликите в абсорбцията на радиация от фоточувствителния слой. Разделителната способност на слоя се влияе от дифракционното огъване на светлината по ръба на непрозрачния елемент на шаблона и отражението на светлината от субстрата (фиг. 2.6, А).

Фиг.2.6. Експониране на фоточувствителния слой:

а – експозиция; б – негативен фоторезист; в – положителен фоторезист;

1 – дифракция; 2 – разпръскване; 3 – отражение; 4 – шаблон; 5 – съпротивление; 6 – подложка.

В отрицателния фоторезист дифракцията не играе забележима роля, тъй като шаблонът е плътно притиснат към резиста, но в резултат на отражението се появява ореол около защитните зони, което намалява разделителната способност (фиг. 2.6, б).В слоя с положителен резист, под въздействието на дифракция, само горната част на резиста под непрозрачните зони на фотомаската ще бъде унищожена и измита по време на проявяването, което ще има малък ефект върху защитните свойства на слоя. Светлината, отразена от субстрата, може да причини известно разрушаване на съседната зона, но проявителят не измива тази област, тъй като под въздействието на адхезивни сили слоят ще се премести надолу, образувайки отново ясен ръб на изображението без ореол (фиг. 2.6, V).

Понастоящем в промишлеността се използват течни и сухи (филмови) фоторезисти. Течни фоторезисти– колоидни разтвори на синтетични полимери, по-специално поливинилалкохол (PVA). Наличието на хидроксилната група ОН във всяка връзка на веригата определя високата хигроскопичност и полярност на поливиниловия алкохол. Когато амониев дихромат се добави към воден разтвор на PVA, последният се "сенсибилизира". Фоторезист на основата на PVA се нанася върху предварително подготвената повърхност на плочата чрез потапяне на детайла, изливане и след това центрофугиране. След това слоевете фоторезист се сушат в нагревателен шкаф с циркулация на въздуха при температура 40°C за 30–40 минути. След експониране фоторезистът се проявява в топла вода. За да се увеличи химическата устойчивост на фоторезист на основата на PVA, се използва химическо дъбене на PP модела в разтвор на хромов анхидрид и след това термично дъбене при температура 120 ° C за 45-50 минути. Дъбене (отстраняване) на фоторезиста се извършва за 3–6 s в разтвор със следния състав:

– 200–250 g/l оксалова киселина,

– 50–80 g/l натриев хлорид,

– до 1000 ml вода с температура 20 °C.

Предимствата на фоторезиста на основата на PVA са ниска токсичност и опасност от пожар, разработване с използване на вода. Неговите недостатъци включват ефекта на тъмно дъбене (следователно срокът на годност на заготовките с нанесен фоторезист не трябва да надвишава 3–6 часа), ниска киселинна и алкална устойчивост, трудността при автоматизиране на процеса на получаване на модел, сложността на подготовката на фоторезиста и ниска чувствителност.

Подобрени свойства на течните фоторезисти (елиминиране на тен, повишена киселинна устойчивост) се постигат във фоторезист на базата на цинамат. Фоточувствителният компонент на този тип фоторезист е поливинил цинамат (PVC), продукт от реакцията на поливинил алкохол и хлорид на канелената киселина. Разделителната му способност е приблизително 500 линии/mm, проявяването се извършва в органични разтворители - трихлоретан, толуен, хлоробензен. За интензифициране на процеса на проявяване и отстраняване на PVC фоторезист се използват ултразвукови вибрации. Дифузията в ултразвуково поле се ускорява значително поради акустичните микропотоци и получените кавитационни мехурчета, когато се свиват, откъсват части от фоторезиста от дъската. Времето за разработка е намалено до 10 s, т.е. 5–8 пъти в сравнение с конвенционалната технология. Недостатъците на PVC фоторезиста включват неговата висока цена, използването на токсични органични разтворители. Поради това PVC резистите не са намерили широко приложение в производството на печатни платки, а се използват главно в производството на ИС.

Фоторезистите на базата на диазо съединения се използват главно като положителни. Фоточувствителността на диазосъединенията се дължи на наличието в тях на групи, състоящи се от два азотни атома N2 (фиг. 2.7).

Фиг.2.7. Молекулни връзки в структурата на диазо съединения.

Сушенето на слоя фоторезист се извършва на два етапа:

– при температура 20°C за 15–20 минути, за да се изпарят летливите компоненти;

– в термостат с циркулация на въздуха при температура 80 ° C за 30–40 минути.

Проявителите са разтвори на тринатриев фосфат, сода и слаби основи. Фоторезистите FP-383, FN-11 на базата на диазо съединения имат разделителна способност 350–400 линии / mm, висока химическа устойчивост, но цената им е висока.

Сух филм фоторезистиМарките Riston са разработени за първи път през 1968 г. от Du Pont (САЩ) и имат дебелина 18 микрона (червено), 45 микрона (синьо) и 72 микрона (рубинено). Сух филм фоторезист SPF-2 се произвежда от 1975 г. в дебелини от 20, 40 и 60 микрона и е полимер на основата на полиметилметакрилат 2 (фиг. 2.8), разположен между полиетилен 3 и лавсан / филми с дебелина 25 микрона всеки.

Фиг.2.8. Структура на сух фоторезист.

Издадено в ОНД следните видовефоторезисти със сух филм:

– проявени в органични вещества – SPF-2, SPF-AS-1, SRF-P;

– водно-алкален – SPF-VShch2, TFPC;

– повишена надеждност – SPF-PNShch;

– защитни – SPF-Z-VЩ.

Преди да се търкаля върху повърхността на основата на печатни платки, защитният филм от полиетилен се отстранява и върху платката се нанася сух фоторезист по ролков метод (облицовка, ламиниране) при нагряване до 100°C със скорост до 1 m/min с помощта на специално устройство, наречено ламинатор. Сухият резист полимеризира под въздействието на ултравиолетово лъчение, максимумът на спектралната му чувствителност е в областта от 350 nm, поради което за експозиция се използват живачни лампи. Проявата се извършва в струйни машини в разтвори на метилхлорид и диметилформамид.

SPF-2 е фоторезист със сух филм, подобен по свойства на фоторезиста Riston, може да се обработва както в кисела, така и в алкална среда и се използва във всички методи за производство на DPP. При използването му е необходимо да запечатате проявителното оборудване. SPF-VShch има по-висока разделителна способност (100–150 линии/mm), устойчив е в кисела среда и може да се обработва в алкални разтвори. Съставът на фоторезиста TFPC (в полимеризиращия състав) включва метакрилова киселина, която подобрява експлоатационните характеристики. Не изисква термична обработка на защитния релеф преди галванично покритие. SPF-AS-1 ви позволява да получите PP модел, като използвате както субтрактивни, така и адитивни технологии, тъй като е устойчив както на киселинни, така и на алкални среди. За да се подобри адхезията на фоточувствителния слой към медния субстрат, в състава се въвежда бензотриазол.

Използването на сух фоторезист значително опростява процеса на производство на печатни платки и увеличава добива на подходящи продукти от 60 до 90%. при което:

– операциите по сушене, щавене и ретуширане, както и замърсяване и нестабилност на слоевете са изключени;

– осигурява се защита на метализирани отвори от изтичане на фоторезист;

- е постигнат висока автоматизацияи механизация на процеса на производство на печатни платки и контрол на изображението.

Инсталация за нанасяне на сух филм фоторезист - ламинатор (фиг. 2.9) се състои от ролки 2, такси за подаване 6 и притискане на фоторезиста към повърхността на детайлите, ролки 3 И 4 за премахване на защитното полиетиленово фолио, макара с фоторезист 5, нагревател 1 с термостат.

Фиг.2.9. Диаграма на ламинатора.

Скоростта на движение на заготовката на дъската достига 0,1 m/s, температурата на нагревателя е (105 ±5) °C. Конструкцията на инсталацията ARSM 3.289.006 NPO Raton (Беларус) осигурява постоянна сила на натиск, независимо от монтираната междина между нагревателните ролки. Максималната ширина на PP детайла е 560 mm. Характеристика на валцуването е опасността от попадане на прах под слоя фоторезист, така че инсталацията трябва да работи в херметична зона. Навитото фоторезистно фолио се съхранява най-малко 30 минути преди излагане на пълни процеси на свиване, което може да причини изкривяване на шаблона и да намали адхезията.

Развитието на модела се осъществява в резултат на химичното и механичното действие на метилхлороформа. Оптималното време за проявяване се приема като 1,5 пъти по-дълго от необходимото за пълно премахване на SPF без тен. Качеството на операцията по проявяване зависи от пет фактора: време за проявяване, температура на проявяване, налягане на проявителя в камерата, замърсяване на проявяващия гел и степен на окончателно изплакване. Тъй като разтвореният фоторезист се натрупва в проявителя, скоростта на проявяване се забавя. След проявяване платката трябва да се измие с вода до пълното отстраняване на всички остатъци от разтворителя. Продължителността на операцията по проявяване на SPF-2 при температура на проявителя 14–18 ° C, налягане на разтвора в камерите 0,15 MPa и скорост на конвейера 2,2 m/min е 40–42 s.

Отстраняването и проявяването на фоторезиста се извършва в мастилено-струйни машини (GGMZ.254.001, ARSMZ.249.000) в метиленхлорид. Това е силен разтворител, така че операцията по отстраняване на фоторезиста трябва да се извърши бързо (в рамките на 20–30 s). Инсталациите осигуряват затворен цикъл за използване на разтворители, като след напояване на плочите разтворителите влизат в дестилатора, след което чистите разтворители преминават към повторна употреба.

Излагането на фоторезист е предназначено да инициира фотохимични реакции в него и се извършва в инсталации, които имат източници на светлина (сканиращи или стационарни) и работят в ултравиолетовата област. За да се осигури плътно прилепване на фотомаските към заготовките на дъската, се използват рамки, където се създава вакуум. Експозиционната инсталация SKTSI.442152.0001 NPO "Raton" с работно поле от товарни рамки 600×600 mm осигурява производителност от 15 табла / час. Време на излагане на живачна лампа ДРШ-1000 1–5 минути. След излагането, за да завърши тъмната фотохимична реакция, е необходимо излагане на стайна температура за 30 минути, преди да се отстрани защитното фолио от Mylar.

Недостатъците на сухия фоторезист са необходимостта от прилагане на механична сила по време на валцуване, което е неприемливо за стъклокерамични субстрати, и проблемът с рециклирането на твърди и течни отпадъци. На всеки 1000 m 2 материал се генерират до 40 kg твърди и 21 kg течни отпадъци, чието обезвреждане е екологичен проблем.

За да се получи проводим модел върху изолационна основа, както чрез гридографски, така и чрез фотохимични методи, е необходимо да се използват фотомаски, които са графично изображение на модела в мащаб 1: 1 върху фотографски плаки или филм. Фотомаските се изработват в позитив при изграждане на проводими участъци върху лентите и в негатив при получаване на проводими участъци чрез ецване на мед от празнини.

Геометричната точност и качество на PP модела се осигуряват преди всичко от точността и качеството на фотомаската, която трябва да притежава:

– контрастно черно-бяло изображение на елементи с ясни и равномерни граници с оптична плътност на черните полета най-малко 2,5 единици, прозрачни области не повече от 0,2 единици, измерени на денситометър тип DFE-10;

– минимални дефекти на изображението (тъмни точки в бели полета, прозрачни точки в черни полета), които не надвишават 10–30 µm;

– точност на конструктивните елементи ±0,025 мм.

В по-голяма степен на изброените изисквания отговарят висококонтрастните фотоплаки и филми „Mikrat-N” (СССР), фотоплаки като FT-41P (СССР), RT-100 (Япония) и Agfalit (Германия).

Понастоящем се използват два основни метода за получаване на фотомаски: фотографирането им от фотографски оригинали и изчертаването им със светлинен лъч върху фотолента с помощта на програмно управлявани координатографи или лазерен лъч. При изработката на фотооригинали PP дизайнът се изработва в увеличен мащаб (10:1, 4:1, 2:1) върху материал с ниска свиваемост чрез рисуване, направа на апликации или изрязване на емайл. Методът на нанасяне включва залепване на предварително подготвени стандартни елементи върху прозрачна основа (лавсан, стъкло и др.). Първият метод се характеризира с ниска точност и висока трудоемкост, поради което се използва главно за прототипни платки.

Рязането на емайл се използва за PP с висока плътност на монтаж. За да направите това, полираното листово стъкло е покрито с непрозрачен слой емайл, а изрязването на дизайна на веригата се извършва с помощта на ръчно управляван координатограф. Точността на модела е 0,03–0,05 mm.

Изработеният фотооригинал се заснема с необходимото намаление върху висококонтрастна фотоплака с фоторепродукционни печатни камери РР-12, ЕМ-513, Klimsch (Германия) и се получават фотомаски, които могат да бъдат контролни и работни. За тиражиране и производство на работни, единични и групови фотомаски се използва методът на контактен печат от негативно копие на контролната фотомаска. Операцията се извършва на мултипликатор модел ARSM 3.843.000 с точност ±0.02 mm.

Недостатъците на този метод са високата трудоемкост на получаването на фотографски оригинал, което изисква висококвалифициран труд и трудността равномерно осветлениефото оригинали с голяма площ, което намалява качеството на фотомаските.

Нарастващата сложност и плътност на PP шаблоните и необходимостта от увеличаване на производителността на труда доведоха до разработването на метод за производство на фотомаски с помощта на сканиращ лъч директно върху фотографски филм. Разработени са координатни машини с програмно управление за производство на фотомаска с помощта на светлинен лъч. С преминаването към машинно проектиране на табла необходимостта от изготвяне на чертеж изчезва, тъй като перфорираната хартиена лента с координатите на проводниците, получени от компютъра, се въвежда в четящото устройство на координатографа, върху което автоматично се създава фотомаската.

Координатографът (фиг. 2.10) се състои от вакуумна маса 8, на който са монтирани филма, фото главите и блока за управление /. Масата се движи с висока точност в две взаимно перпендикулярни посоки с помощта на прецизни водещи винтове 9 и 3,които се задвижват от стъпкови двигатели 2 И 10. Фотоглавата включва осветителя 4, система за фокусиране 5, кръгла диафрагма 6 и фотозатвор 7. Диафрагмата има набор от отвори (25–70), образуващи определен елемент от PP модела, и е фиксирана върху вала на стъпковия двигател. В съответствие с работната програма сигналите от блока за управление се подават към стъпковите двигатели на задвижването на масата, диафрагмата и към осветителя. Съвременните координатографи (Таблица 5.4) са оборудвани със системи за автоматично поддържане на постоянен светлинен режим, извеждайки информация за фотомаски от компютъра върху филм в мащаб 1: 2; 1:1; 2:1; 4:1.

Ориз. 5.10. Координатографска диаграма.

Печатна електронна платка

Печатна платка с монтирани върху нея електронни компоненти.

Гъвкава печатна платка с монтирани обемни и повърхностни части за монтаж.

Чертеж на платка в CAD програма и готова платка

устройство

Също така, основата на печатни платки може да бъде метална основа, покрита с диелектрик (например анодизиран алуминий); върху диелектрика се нанася медно фолио на пистите. Такива печатни платки се използват в силовата електроника за ефективно отвеждане на топлината от електронни компоненти. В този случай металната основа на платката е закрепена към радиатора.

Материалът, използван за печатни платки, работещи в микровълновия диапазон и при температури до 260 °C, е флуоропласт, подсилен с фибростъкло (например FAF-4D) и керамика.

• GOST 2.123-93 Единна система за конструкторска документация. Пълнота на конструкторската документация за печатни платки в компютърно проектиране.
• GOST 2.417-91 Единна система за конструкторска документация. Печатни платки. Правила за изпълнение на чертежи.

Други стандарти за печатни платки:

• ГОСТ Р 53386-2009 Печатни платки. Термини и дефиниции.
• ГОСТ Р 53429-2009 Печатни платки. Основни конструктивни параметри. Този GOST определя класовете на точност на печатните платки и съответните геометрични параметри.

Типичен процес

Нека да разгледаме типичен процес за разработване на платка от готова електрическа схема:

• Превод на електрическа схема в CAD база данни за печатни платки. Предварително се определят чертежите на всеки компонент, местоположението и предназначението на щифтовете и т. н. Обикновено се използват готови библиотеки от компоненти, предоставени от разработчиците на CAD.
• Консултирайте се с бъдещия производител на печатната платка за нейните технологични възможности (налични материали, брой слоеве, клас на точност, допустими диаметри на отворите, възможност за покрития и др.).
• Определяне на дизайна на печатната платка (размери, точки на монтаж, допустими височини на компонентите).
  • Начертаване на размери (ръбове) на платката, изрези и отвори, зони, където е забранено поставянето на компоненти.
  • Разположение на структурно свързани части: конектори, индикатори, бутони и др.
  • Избор на материал на платката, брой слоеве метализация, дебелина на материала и дебелина на фолиото (най-често се използва фибростъкло с дебелина 1,5 мм с дебелина на фолиото 18 или 35 микрона).
• Извършете автоматично или ръчно поставяне на компоненти. Обикновено те се опитват да поставят компоненти от едната страна на платката, тъй като монтажните части от двете страни са значително по-скъпи за производство.
• Стартирайте инструмента за проследяване. Ако резултатът е незадоволителен, компонентите се препозиционират. Тези две стъпки често се изпълняват десетки или стотици пъти подред. В някои случаи проследяването на PCB (маршрутизиране писти) се произвежда изцяло или частично на ръка.
• Проверка на таблото за грешки ( DRC, Проверка на правилата за проектиране): проверка за пропуски, късо съединение, припокриващи се компоненти и др.
• Експортирайте файла във формат, приет от производителя на печатни платки, като Gerber.
• Изготвяне на придружаваща бележка, която като правило посочва вида на фолийния материал, диаметрите на пробиване на всички видове отвори, вида на отворите (затворени с лак или отворени, калайдисани), областите на галваничните покрития и техния тип, цвета на маската за запояване , необходимостта от маркиране, метод на разделяне на дъските (фрезоване или начертаване) и др.

производство

PP може да бъде произведен чрез адитивни или субтрактивни методи. При адитивния метод проводящ модел се формира върху нефолиен материал чрез химическо медно покритие чрез предварително нанесено покритие върху материала. защитна маска. При субтрактивния метод върху фолийния материал се формира проводящ модел чрез премахване на ненужните участъци от фолиото. В съвременната индустрия се използва изключително субтрактивният метод.

Целият процес на производство на печатни платки може да бъде разделен на четири етапа:

• Производство на заготовки (фолиен материал).
• Обработка на детайла за получаване на желания електрически и механичен вид.
• Монтаж на компоненти.
• Тестване.

Често производството на печатни платки се отнася само до обработката на детайла (фолиен материал). Типичен процес за обработка на фолиен материал се състои от няколко етапа: пробиване на отвори, получаване на модел на проводник чрез отстраняване на излишното медно фолио, покритие на отворите, нанасяне на защитни покрития и калайдисване и нанасяне на маркировки. За многослойни печатни платки се добавя пресоване на крайната платка от няколко заготовки.

Производство на фолиен материал

Фолиевият материал е плосък лист диелектрик със залепено към него медно фолио. Като правило като диелектрик се използва фибростъкло. В старо или много евтино оборудване текстолитът се използва на плат или хартиена основа, понякога наричан гетинакс. Микровълновите устройства използват флуорсъдържащи полимери (флуоропластмаси). Дебелината на диелектрика се определя от необходимата механична и електрическа якост, най-често срещаната дебелина е 1,5 mm.

Непрекъснат лист медно фолио е залепен върху диелектрика от едната или от двете страни. Дебелината на фолиото се определя от токовете, за които е предназначена платката. Най-разпространените фолиа са с дебелина 18 и 35 микрона. Тези стойности се основават на стандартни дебелини на мед във вносни материали, при които дебелината на слоя медно фолио се изчислява в унции (oz) на квадратен фут. 18 микрона съответстват на ½ oz, а 35 микрона съответстват на 1 oz.

Алуминиеви печатни платки

Отделна група материали се състои от алуминиеви метални печатни платки. Те могат да бъдат разделени на две групи.

Първата група са решения под формата на алуминиев лист с висококачествена оксидирана повърхност, върху който е залепено медно фолио. Такива дъски не могат да бъдат пробити, така че обикновено се правят само едностранно. Обработката на такива фолийни материали се извършва с помощта на традиционни химически технологии за печат.

Втората група включва създаване на проводим модел директно в алуминиевата основа. За целта алуминиевата ламарина се оксидира не само повърхностно, но и по цялата дълбочина на основата според зададената от фотомаската схема на проводими зони.

Обработка на детайла

Получаване на модел на тел

При производството на печатни платки се използват химични, електролитни или механични методи за възпроизвеждане на необходимия проводящ модел, както и техните комбинации.

Химичен метод

Химическият метод за производство на печатни платки от готов фолиен материал се състои от два основни етапа: нанасяне на защитен слой върху фолиото и ецване на незащитени зони с помощта на химически методи.

В индустрията защитният слой се нанася фотолитографски с помощта на ултравиолетово чувствителен фоторезист, фотомаска и източник ултравиолетова светлина. Медното фолио е напълно покрито с фоторезист, след което моделът на следите от фотомаската се прехвърля върху фоторезиста чрез осветяване. Експонираният фоторезист се измива, излагайки медното фолио за ецване; неекспонираният фоторезист се фиксира върху фолиото, предпазвайки го от ецване.

Фоторезистът може да бъде течен или филмов. Течният фоторезист се прилага в индустриални условия, тъй като е чувствителен към неспазване на технологията на нанасяне. Филмовият фоторезист е популярен за ръчно изработени платки, но е по-скъп. Фотомаската е UV-прозрачен материал с отпечатан върху него шаблон. След експониране фоторезистът се проявява и фиксира, както при конвенционален фотохимичен процес.

В любителски условия защитен слой под формата на лак или боя може да се нанесе чрез ситопечат или ръчно. За да оформят маска за офорт върху фолио, радиолюбителите използват трансфер на тонер от изображение, отпечатано на лазерен принтер („технология за лазерно желязо“).

Ецването на фолио се отнася до химическия процес на превръщане на медта в разтворими съединения. Незащитеното фолио се ецва най-често в разтвор на железен хлорид или в разтвор на други химикали, като меден сулфат, амониев персулфат, амоняк-меден хлорид, амоняк-меден сулфат, на базата на хлорит, на базата на хромен анхидрид. Когато се използва железен хлорид, процесът на ецване на платката протича по следния начин: FeCl 3 +Cu → FeCl 2 +CuCl. Типичната концентрация на разтвора е 400 g/l, температура до 35°C. Когато се използва амониев персулфат, процесът на ецване на платката протича по следния начин: (NH 4) 2 S 2 O 8 +Cu → (NH 4) 2 SO 4 +CuSO 4.

След ецване, защитната рисунка се отмива от фолиото.

Механичен метод

Механичният метод на производство включва използването на фрезови и гравиращи машини или други инструменти за механично отстраняванеслой фолио от определени зони.

Лазерно гравиране

Доскоро лазерното гравиране на печатни платки не беше широко разпространено поради добрите отразяващи свойства на медта при дължината на вълната на най-разпространените мощни газови CO ​​лазери. Благодарение на напредъка в областта на лазерните технологии вече започнаха да се появяват промишлени прототипни инсталации, базирани на лазер.

Метализиране на отвори

Отворите за отворите и монтажните отвори могат да се пробиват, пробиват механично (в меки материали като гетинакс) или лазерно (много тънки отвори). Метализирането на отвори обикновено се извършва химически или механично.

Механичното метализиране на отворите се извършва със специални нитове, запоени проводници или чрез запълване на отвора с проводимо лепило. Механичният метод е скъп за производство и поради това се използва изключително рядко, обикновено при високонадеждни еднокомпонентни решения, специално силнотоково оборудване или любителски радио условия.

При химическата метализация първо се пробиват дупки в заготовка от фолио, след това се метализират и едва след това фолиото се ецва, за да се получи шаблон за печат. Химическа метализация на отвори - многоетапна труден процес, чувствителен към качеството на реагентите и спазването на технологията. Поради това практически не се използва в радиолюбителски условия. Опростено, то се състои от следните стъпки:

• Прилагане на стените на отвора на проводима подложка към диелектрика. Този субстрат е много тънък и крехък. Прилага се чрез химическо отлагане на метал от нестабилни съединения като паладиев хлорид.
• Върху получената основа се извършва електролитно или химическо отлагане на мед.
• В края на производствения цикъл се използва или горещо калайдисване, за да се защити доста разхлабената отложена мед, или отворът се защитава с лак (маска за запояване). Лошото качество, необработени отвори са една от най-честите причини за повреда на електрониката.

Пресоване на многослойни плоскости

Многослойните платки (с повече от 2 слоя метализация) се сглобяват от купчина тънки двуслойни или еднослойни печатни платки, направени традиционен начин(с изключение на външните слоеве на чантата - те са оставени с фолиото недокоснато за сега). Сглобяват се в "сандвич" със специални уплътнения (препреги). След това се извършва пресоване в пещ, пробиване и метализиране на отвори. Накрая фолиото на външните слоеве се ецва.

В такива плоскости могат да се направят и отвори преди пресоване. Ако отворите са направени преди пресоване, тогава е възможно да се получат плоскости с така наречените глухи отвори (когато има дупка само в един слой на сандвича), което позволява уплътняване на оформлението.

Покритие

Възможните покрития включват:

• Защитни и декоративни лакови покрития („маска за запояване”). Обикновено има характерен зелен цвят.
• Калайдисване. Защитава медната повърхност, увеличава дебелината на проводника и улеснява монтажа на компонентите. Обикновено се извършва чрез потапяне във вана за спояване или вълна от спойка.
• Галванично покритие на фолио с инертни метали (златно покритие, паладизиране) и проводими лакове за подобряване на контактните свойства на конектори и мембранни клавиатури.
• Декоративни и информационни покрития (етикетиране). Обикновено се прилага с копринен ситопечат, по-рядко - мастиленоструен или лазерен.

Механична реставрация

Много отделни дъски често се поставят върху един лист детайл. Преминават през целия процес на обработка на фолиовата заготовка като една платка и едва накрая се подготвят за разделяне. Ако дъските са правоъгълни, тогава се фрезоват несквозни канали, които улесняват последващото счупване на дъските (писване, от английски. писарда се почеше). Ако дъските имат сложна форма, тогава се извършва фрезоване, оставяйки тесни мостове, така че дъските да не се разпадат. За дъски без метализация, вместо фрезоване, понякога се пробиват серия от отвори с малка стъпка. На този етап се извършва и пробиване на монтажни (неметализирани) отвори.

Вижте също: GOST 23665-79 Печатни платки. Контурна обработка. Изисквания към стандартните технологични процеси.

Съгласно стандартния технически процес, отделянето на дъските от детайла става след инсталирането на компонентите.

Монтаж на компоненти

Запояването е основният метод за сглобяване на компоненти върху печатни платки. Запояването може да се извърши както ръчно с поялник, така и чрез специално разработени специфични технологии.

Вълново запояване

Основният метод за автоматизирано групово запояване на оловни компоненти. С помощта на механични активатори се създава дълга вълна от разтопена спойка. Дъската се прекарва над вълната, така че вълната едва да докосва долната повърхност на дъската. В този случай проводниците на предварително инсталираните компоненти на проводника се намокрят от вълна и се запояват към платката. Флюсът се нанася върху дъската с помощта на гъбен печат.

Запояване в пещи

Основният метод за групово запояване на планарни компоненти. Специална спояваща паста (прах за спояване в пастообразен флюс) се нанася върху контактните площадки на печатната платка чрез шаблон. След това се монтират планарните компоненти. Платката с инсталираните компоненти след това се подава в специална пещ, където потокът от спояваща паста се активира и прахът от спойка се топи, запоявайки компонента.

Ако такава инсталация на компоненти се извършва от двете страни, тогава платката се подлага на тази процедура два пъти - отделно за всяка страна на инсталацията. Тежките равнинни компоненти са монтирани върху перли от лепило, които ги предпазват от падане от обърнатата платка по време на второто запояване. Леките компоненти се държат на дъската чрез повърхностното напрежение на спойката.

След запояване платката се третира с разтворители, за да се отстранят остатъците от флюс и други замърсители, или, когато се използва непочистена спояваща паста, платката веднага е готова за определени условия на работа.

Инсталиране на компоненти

Инсталирането на компоненти може да се извърши ръчно или с помощта на специални автоматични инсталатори. Автоматична инсталациянамалява вероятността от грешки и значително ускорява процеса (най-добрите машини инсталират няколко компонента в секунда).

Финишни покрития

След запояване печатната платка с компоненти е покрита със защитни съединения: водоотблъскващи средства, лакове, средства за защита на отворени контакти.

Подобни технологии

Субстратите на хибридния чип са нещо подобно на керамична печатна платка, но обикновено използват различни технически процеси:

• ситопечат на проводници с метализирана паста, последвано от синтероване на пастата в пещ. Технологията позволява многослойно окабеляване на проводници поради възможността за нанасяне на изолационен слой върху слой от проводници, като се използват същите методи за копринен печат.
• Отлагане на метал чрез шаблон.

Електронна печатна платка (руско съкращение - PP, англ. - PCB) е листов панел, в който са разположени свързани помежду си микроелектронни компоненти. Печатните платки се използват като част от различно електронно оборудване, вариращо от прости звънци, домашни радиостанции, студийни радиостанции и завършващи със сложни радарни и компютърни системи. Технологично, производството на електронни печатни платки включва създаването на връзки с проводящ „филм“ материал. Такъв материал се нанася („отпечатва“) върху изолационна плоча, която се нарича субстрат.

Електронните печатни платки бележат началото на формирането и развитието на системите за електрическо свързване, разработени в средата на 19 век.

Металните ленти (пръчки) първоначално са били използвани за обемисти електрически компоненти, монтирани върху дървена основа.

Постепенно металните ленти заменят проводниците с винтове клемни блокове. Дървена основасъщо модернизиран, като се дава предимство на метала.

Ето как изглеждаше прототипът модерно производствоПП. Подобни дизайнерски решения са използвани в средата на 19 век

Практиката за използване на компактни електронни части с малки размери изискваше уникално решение на базовата основа. И така през 1925 г. известен Чарлз Дюкас (САЩ) намира такова решение.

Американски инженер предложи уникален начин за организиране на електрически връзки върху изолирана плоча. Той използва електропроводимо мастило и трансферен шаблон схематична диаграмавърху чинията.

Малко по-късно, през 1943 г., англичанинът Пол Айслер също патентова изобретението за ецване на проводими вериги върху медно фолио. Инженерът използва изолационна плоча, ламинирана с фолиен материал.

Активното използване на технологията на Eisler обаче е отбелязано едва в периода 1950-60 г., когато те изобретяват и усвояват производството на микроелектронни компоненти - транзистори.

Технологията за производство на проходни отвори върху многослойни печатни платки е патентована от Hazeltyne (САЩ) през 1961 г.

По този начин, благодарение на увеличаването на плътността на електронните части и близкото разположение на свързващите линии, се откри нова ера в дизайна на печатни платки.

Електронни печатни платки - производство

Обобщена визия на процеса: отделните електронни части са разпределени по цялата площ на изолационния субстрат. След това инсталираните компоненти се свързват чрез запояване към веригите на веригата.

Така наречените контактни „пръсти“ (щифтове) са разположени по протежение на крайните зони на субстрата и действат като системни съединители.

Чрез контактни "пръсти" се организира комуникация с периферни печатни платки или свързване на външни вериги за управление. Електронната печатна платка е предназначена за окабеляване на верига, която поддържа една функция или няколко функции едновременно.

Произвеждат се три вида електронни печатни платки:

1. Едностранчив.
2. Двустранен.
3. Многопластов.

Едностранните печатни платки се характеризират с поставянето на части изключително от едната страна. Ако частите на цялата верига не се побират на едностранна платка, се използва двустранна опция.

Материал на субстрата

Субстратът, който традиционно се използва в печатните платки, обикновено е направен от фибростъкло, комбинирано с епоксидна смола. Субстратът се покрива с медно фолио от едната или от двете страни.

Електронните печатни платки, направени от хартия с фенолна смола, също покрита с меден филм, се считат за рентабилни за производство. Следователно, по-често от други варианти, те се използват за оборудване на домакинско електронно оборудване.

Връзките се осъществяват чрез нанасяне на покритие или чрез ецване на медната повърхност на субстрата. Медните шини са покрити с калаено-оловен състав за защита срещу корозия. Контактните щифтове на печатни платки са покрити със слой калай, след това никел и накрая злато.

Извършване на операции по обвързване

Технологията за повърхностен монтаж включва използването на прави (J-образни) или ъглови (L-образни) клони. Благодарение на такива разклонения всяка електронна част е директно свързана към печатна схема.

С помощта на сложна паста (лепило + флюс + спойка) електронните части се задържат временно в точката на контакт. Задържането продължава, докато печатната платка бъде поставена във фурната. Там спойката се топи и свързва частите на веригата.

Въпреки предизвикателствата на разположението на компонентите, технологията за повърхностен монтаж има друго важно предимство.

Тази техника елиминира дългия процес на пробиване и поставяне на свързващи уплътнения, както се практикува при остарелия метод на проходни отвори. И двете технологии обаче продължават да се използват активно.

Дизайн на електронни платки

Всяка отделна електронна печатна платка (партида от платки) е проектирана за уникална функционалност. Дизайнерите на електронни печатни платки се обръщат към системи за проектиране и специализиран „софтуер“ за оформление на веригата върху печатна платка.

Разстоянието между проводящите пътеки обикновено се измерва в стойности не повече от 1 mm. Изчисляват се местата на отворите за компонентни проводници или контактни точки.

Цялата тази информация се превежда във формат на компютърен софтуер, който контролира бормашина. По същия начин се програмира автоматична машина за производство на електронни печатни платки.

След като електрическата схема е изложена, негативно изображение на веригата (маска) се прехвърля върху прозрачен пластмасов лист. Областите на негативното изображение, които не са включени в изображението на веригата, са маркирани в черно, а самата верига остава прозрачна.

Промишлено производство на печатни платки за електроника

Технологиите за производство на електронни печатни платки осигуряват производствени условия в чиста среда. Атмосфера и предмети производствени помещениясе контролират автоматично за наличие на замърсяване.

Много компании за производство на електронни печатни платки практикуват уникално производство. И в стандартна формаПроизводството на двустранна печатна платка традиционно включва следните стъпки:

Изработка на основата

1. Фибростъклото се взема и преминава през технологичния модул.
2. Импрегниран с епоксидна смола (потапяне, шприцване).
3. Стъклофазерът се разточва на машина до желаната дебелина на основата.
4. Изсушете субстрата в пещ и го поставете върху големи панели.
5. Панелите се подреждат на стекове, като се редуват медно фолио и подложка, намазана с лепило.

Накрая купчините се поставят под преса, където при температура 170°C и налягане 700 kg/mm2 се пресоват 1-2 часа. Епоксидната смола се втвърдява и медното фолио се залепва под налягане към основния материал.

Пробиване и калайдисване на отвори

1. Вземат се няколко опорни панела, поставят се един върху друг и се закрепват здраво.
2. Сгънатият стек се поставя в CNC машина, където се пробиват отвори според схематичния образец.
3. Направените отвори се почистват от излишния материал.
4. Вътрешните повърхности на проводимите отвори са покрити с мед.
5. Непроводимите отвори остават непокрити.

Изработване на чертеж на печатна платка

Примерна PCB верига е създадена с помощта на адитивен или субтрактивен принцип. При опцията с добавка, основата се покрива с мед според желания модел. В този случай частта извън схемата остава необработена.

Субтрактивният процес обхваща основно цялата повърхност на субстрата. След това отделни области, които не са включени в диаграмата, се гравират или изрязват.

Как работи процесът на добавяне?

Повърхността на фолиото на субстрата е предварително обезмаслена. Панелите минават през вакуумна камера. Благодарение на вакуума, слоят положителен фоторезист е плътно компресиран по цялата площ на фолиото.

Положителният материал за фоторезиста е полимер, който има способността да се разтваря при ултравиолетово лъчение. Вакуумните условия елиминират възможния оставащ въздух между фолиото и фоторезиста.

Шаблонът на веригата се полага върху фоторезиста, след което панелите се излагат на интензивна ултравиолетова светлина. Тъй като маската оставя участъците от веригата прозрачни, фоторезистът в тези точки е изложен на UV радиация и се разтваря.

След това маската се отстранява и панелите се опрашват с алкален разтвор. Това, един вид проявител, спомага за разтварянето на облъчения фоторезист по границите на зоните на дизайна на веригата. Така медното фолио остава открито върху повърхността на субстрата.

След това панелите се поцинковат с мед. Медното фолио действа като катод по време на процеса на галванизация. Откритите места са поцинковани с дебелина 0,02-0,05 mm. Площите, които остават под фоторезиста, не са поцинковани.

Медните следи са допълнително покрити с калаено-оловен състав или друго защитно покритие. Тези действия предотвратяват окисляването на медта и създават устойчивост за следващия етап от производството.

Ненужният фоторезист се отстранява от субстрата с помощта на киселинен разтворител. Медното фолио между схемата и покритието е изложено. Тъй като медта на веригата на печатната платка е защитена от калаено-олово съединение, проводникът тук не се влияе от киселина.

Техники за промишлено производство на електронни платки

Какво представлява отпечатани дъскиА?

Отпечатано дъскиАили дъскиА, е плоча или панел, състоящ се от един или два проводими модела, разположени на повърхността на диелектрична основа, или система от проводящи модели, разположени в обема и на повърхността на диелектрична основа, свързани помежду си в съответствие с електрическа схема, предназначена за електрическа връзкаи механично закрепване на електронни продукти, квантова електроника и монтирани върху нея електрически продукти - пасивни и активни електронни компоненти.

Най-просто отпечатани дъскио, е дъскиА, който съдържа медни проводници от едната страна отпечатани дъскиси свързва елементите на проводящия модел само на една от повърхностите си. Такива дъскисизвестен като еднослоен отпечатани дъскисили едностранно отпечатани дъскис(съкратено като АКИ).

Днес най-популярният в производството и най-разпространеният отпечатани дъскис, които съдържат два слоя, т.е. съдържат проводящ модел от двете страни дъскис– двустранни (двуслойни) отпечатани дъскис(съкратено DPP). Проходните връзки се използват за свързване на проводници между слоевете. инсталацияметализирани и преходни отвори. Въпреки това, в зависимост от физическата сложност на дизайна отпечатани дъскис, когато окабеляването е от двете страни дъскине става твърде сложен в производството поръчканалични многослойни отпечатани дъскис(съкратено MPP), където проводящият модел се формира не само от двете външни страни дъскис, но и във вътрешните слоеве на диелектрика. В зависимост от сложността, многопластови отпечатани дъскисмогат да бъдат направени от 4,6,...24 или повече слоя.

За инсталацияАвключени електронни компоненти отпечатани дъскис, е необходима технологична операция - запояване, използвана за получаване на трайна връзка на части от различни метали чрез въвеждане на разтопен метал - припой, който има по-ниска точка на топене от материалите на частите, които се свързват - между контактите на частите. Запоените контакти на частите, както и спойката и флюса се привеждат в контакт и се подлагат на нагряване при температура над точката на топене на спойката, но под температурата на топене на запояваните части. В резултат на това спойката преминава в течно състояние и намокря повърхностите на частите. След това нагряването спира и спойката преминава в твърда фаза, образувайки връзка. Този процес може да се извърши ръчно или с помощта на специализирано оборудване.

Преди запояване се поставят компоненти отпечатани дъскипроводници на компоненти в проходни отвори дъскиси запоени към контактните площадки и/или метализирани вътрешна повърхностдупки - т.нар технология инсталацияАв дупки (THT Through Hole Technology - технология инсталацияАв дупки или други думи - щифт инсталацияили DIP инсталация). Също така, по-прогресивната повърхностна технология става все по-широко разпространена, особено в масовото и широкомащабно производство. инсталацияА- наричана още TMP (технология инсталацияАна повърхността) или SMT(технология за повърхностен монтаж) или SMD технология (от surface mount device – устройство, монтирано върху повърхност). Основната му разлика от „традиционната“ технология инсталацияАв дупки е, че компонентите са монтирани и запоени върху земни подложки, които са част от проводящия модел на повърхността отпечатани дъскис. В повърхностната технология инсталацияАОбикновено се използват два метода на запояване: запояване с повторно запояване с паста за запояване и запояване с вълна. Основното предимство на метода на вълново запояване е възможността за едновременно запояване на двата повърхностно монтирани компонента дъскис, и в дупките. В същото време запояването с вълна е най-продуктивният метод за запояване, когато инсталация e в дупките. Запояването чрез препълване се основава на използването на специален технологичен материал - спояваща паста. Съдържа три основни компонента: спойка, флюс (активатори) и органични пълнители. Запояванепастаприлага се върху контактните подложки с помощта на дозатор или чрез шаблон, след това електронните компоненти се монтират с проводниците върху спояващата паста и след това процесът на претопяване на спойката, съдържаща се в спояващата паста, се извършва в специални пещи чрез нагряване отпечатани дъскисс компоненти.

За да се избегне и/или предотврати случайно късо съединение на проводници от различни вериги по време на процеса на запояване, производителите отпечатани дъскиизползва се защитна маска за спойка (английска маска за запояване; известна още като „брилянтна“) - слой от издръжлив полимерен материал, предназначен да предпазва проводниците от проникване на спойка и поток по време на запояване, както и от прегряване. Запояване маскапокрива проводниците и оставя открити подложките и конекторите на ножовете. Най-често срещаните цветове на маска за запояване, използвани в отпечатани дъскиА x - зелено, след това червено и синьо. Трябва да се има предвид, че запояване маскане защитава дъскиот влага по време на работа дъскиса за защита от влага се използват специални органични покрития.

В най-популярните системни програми компютърно проектиране отпечатани дъскии електронни устройства (съкратено CAD - CAM350, P-CAD, Protel DXP, SPECCTRA, OrCAD, Allegro, Expedition PCB, Genesis), като правило има правила, свързани с маската за запояване. Тези правила определят разстоянието/отстъплението, което трябва да се поддържа между ръба на подложката за запояване и ръба на маската за запояване. Тази концепция е илюстрирана на фигура 2(a).

Ситопечат или маркировка.

Маркирането (англ. Silkscreen, legend) е процес, при който производителят прилага информация за електронните компоненти и който спомага за улесняване на процеса на сглобяване, проверка и ремонт. Обикновено се прилагат маркировки за обозначаване на референтни точки и позиция, ориентация и рейтинг на електронните компоненти. Може да се използва и за всякакви дизайнерски цели отпечатани дъски, например, посочете името на компанията, инструкции за настройка (това се използва широко в стари дънни платки дъскиА x персонални компютри) и т.н. Маркировката може да се постави и от двете страни дъскиси обикновено се прилага чрез ситопечат (ситопечат) със специална боя (с термично или UV втвърдяване) с бял, жълт или черен цвят. Фигура 2 (b) показва обозначението и площта на компонентите, направени с бели маркировки.

Структура на слоевете в CAD

Както беше отбелязано в началото на тази статия, отпечатани дъскисмогат да бъдат направени от няколко слоя. Кога отпечатани дъскиАпроектиран с помощта на CAD, често може да се види в структурата отпечатани дъскисняколко слоя, които не отговарят на необходимите слоеве с окабеляване от проводящ материал (мед). Например слоевете за маркиране и маска за запояване са непроводими слоеве. Наличието на проводими и непроводими слоеве може да доведе до объркване, тъй като производителите използват термина слой, когато имат предвид само проводими слоеве. Отсега нататък ще използваме термина "слоеве" без "CAD" само когато говорим за проводими слоеве. Ако използваме термина "CAD слоеве", имаме предвид всички видове слоеве, тоест проводими и непроводими слоеве.

Структура на слоевете в CAD:

Фигура 3 показва три различни структури на слоеве. Оранжевият цвят подчертава проводимите слоеве във всяка структура. Височина или дебелина на конструкцията отпечатани дъскисможе да варира в зависимост от предназначението, но най-често използваната дебелина е 1,5 мм.

Видове корпуси на електронни компоненти

Днес на пазара има голямо разнообразие от видове корпуси на електронни компоненти. Обикновено има няколко вида корпуси за един пасивен или активен елемент. Например, можете да намерите една и съща микросхема както в QFP пакет (от английския Quad Flat Package - семейство пакети с микросхеми с планарни щифтове, разположени от четирите страни), така и в LCC пакет (от английския Leadless Chip Carrier - е нископрофилен квадратен керамичен корпус с контакти, разположени на дъното му).

Основно има 3 големи семейства електронни кутии:

Контактна подложка отпечатани дъскис(английска земя)

Контактна подложка отпечатани дъскис- част от проводящия модел отпечатани дъскис, използван за електрическо свързване на инсталирани електронни продукти. Контактна подложка отпечатани дъскисТой представлява части от медния проводник, открити от маската за запояване, където са запоени проводниците на компонента. Има два вида накладки - контактни накладки инсталациядупки за инсталацияАв дупки и равнинни подложки за повърхност инсталацияА- SMD подложки. Понякога SMD подложките са много подобни на подложките. инсталацияАв дупките.

Фигура 4 показва подложките за 4 различни електронни компонента. Осем за IC1 и две за R1 SMD подложки, съответно, както и три подложки с отвори за Q1 и PW електронни компоненти.

Медни проводници

Медните проводници се използват за свързване на две точки отпечатани дъски e - например за свързване между две SMD подложки (Фигура 5.) или за свързване на SMD подложка към подложка инсталациядупка или за свързване на два входа.

Проводниците могат да имат различни изчислени ширини в зависимост от токовете, протичащи през тях. Също така при високи честоти е необходимо да се изчисли ширината на проводниците и пролуките между тях, тъй като съпротивлението, капацитетът и индуктивността на проводниковата система зависят от тяхната дължина, ширина и относителната им позиция.

Чрез плакирани отвори отпечатани дъскис

Когато трябва да свържете компонент, който е на горния слой отпечатани дъскисс компонент, разположен на долния слой, се използват проходни отвори, които свързват елементите на проводящия модел на различни слоеве отпечатани дъскис. Тези отвори позволяват преминаването на ток отпечатани дъски u. Фигура 6 показва два проводника, които започват от подложките на компонент на горния слой и завършват на подложките на друг компонент на долния слой. Всеки проводник има собствен проходен отвор, който провежда ток от горния слой към долния слой.

Фигура 6. Свързване на две микросхеми чрез проводници и метализирани отвори от различни страни отпечатани дъскис

Фигура 7 дава по-подробен изглед на напречното сечение на 4-слой отпечатани дъски. Тук цветовете показват следните слоеве:

На модела отпечатани дъскис, Фигура 7 показва проводник (червен), който принадлежи към горния проводящ слой и който минава през дъски y използва преминаващ отвор и след това продължава пътя си по долния слой (син).

Фигура 7. Проводник от горния слой, преминаващ през отпечатани дъски y и продължава пътя си на долния слой.

"Сляп" метализиран отвор отпечатани дъскис

В HDI (High Density Interconnect - висока плътноствръзки) отпечатани дъскиА x е необходимо да се използват повече от два слоя, както е показано на фигура 7. Обикновено в многослойни структури отпечатани дъскисНа които са инсталирани много интегрални схеми, се използват отделни слоеве за захранване и заземяване (Vcc или GND) и по този начин външните сигнални слоеве са освободени от захранващи шини, което улеснява маршрутизирането на сигналните проводници. Има и случаи, при които сигналните проводници трябва да преминат от външния слой (отгоре или отдолу) по най-късия път, за да осигурят необходимия характеристичен импеданс, изискванията за галванична изолация и завършвайки с изискванията за устойчивост на електростатичен разряд. За тези видове връзки се използват слепи метализирани отвори (Blind via - „сляп“ или „сляп“). Това се отнася до дупките за свързване външен слойс един или повече вътрешни, което ви позволява да направите връзката минимална по височина. Глухият отвор започва от външния слой и завършва във вътрешния, поради което има префикс "сляп".

За да разберете коя дупка има дъскид, можете да поставите отпечатани дъскинад източника на светлина и вижте - ако виждате светлина, идваща от източника през отвора, тогава това е преходен отвор, в противен случай е сляп.

Слепите отвори са полезни за използване в дизайна дъскис, когато сте ограничени по размер и имате твърде малко място за поставяне на компоненти и прокарване на сигнални проводници. Можете да поставите електронни компоненти от двете страни и да увеличите максимално пространството за окабеляване и други компоненти. Ако преходите се правят през проходни отвори, а не през слепи, ще ви трябва допълнително пространство за отворите, т.к. дупката заема място от двете страни. В същото време глухите отвори могат да бъдат разположени под тялото на чипа - например за големи и сложни кабели BGAкомпоненти.

Фигура 8 показва три отвора, които са част от четири слоя отпечатани дъскис. Ако погледнем отляво надясно, първото нещо, което ще видим е проходен отвор през всички слоеве. Вторият отвор започва от горния слой и завършва при втория вътрешен слой - L1-L2 преградата. И накрая, третият отвор започва в долния слой и завършва в третия слой, така че казваме, че е сляп през L3-L4.

Основният недостатък на този тип отвори е по-високата производствена цена отпечатани дъскиссъс слепи отвори, в сравнение с алтернативни проходни отвори.

Скрити проходи

Английски Заровен чрез - „скрит“, „заровен“, „вграден“. Тези отвори са подобни на слепите отвори, с изключение на това, че започват и завършват на вътрешните слоеве. Ако погледнем фигура 9 отляво надясно, можем да видим, че първата дупка минава през всички слоеве. Вторият е сляп през L1-L2, а последният е скрит през L2-L3, който започва от втория слой и завършва на третия слой.

Фигура 9. Сравнение на проходен проход, глух отвор и заровен отвор.

Технология на производство на слепи и скрити отвори

Технологията за производство на такива отвори може да бъде различна, в зависимост от дизайна, който разработчикът е заложил, и в зависимост от възможностите фабрикаа-производител. Ще разграничим два основни вида:

Дупката се пробива в двустранен детайл DPP, метализиран, гравиран и след това този детайл, по същество завършен двуслоен отпечатани дъскиА, пресован през препрег като част от многослойна заготовка отпечатани дъскис. Ако тази заготовка е отгоре на „пая“ MPP, тогава получаваме слепи дупки, ако в средата, тогава получаваме скрити отвори.

1. В компресиран детайл се пробива дупка MPP, дълбочината на пробиване се контролира за точно удряне на подложките на вътрешните слоеве и след това се получава метализация на отвора. По този начин получаваме само глухи дупки.

В сложни структури MPPМогат да се използват комбинации от горните видове отвори - Фигура 10.

Фигура 10. Пример за типична комбинация от типове връзки.

Имайте предвид, че използването на глухи отвори понякога може да доведе до намаляване на цената на проекта като цяло, поради спестяване на общия брой слоеве, по-добра проследимост и намаляване на размера отпечатани дъскис, както и възможност за нанасяне на компоненти с по-фини стъпки. Въпреки това във всеки конкретен случайрешението за използването им трябва да се взема индивидуално и разумно. Не бива обаче да се прекалява със сложността и разнообразието от видове глухи и скрити отвори. Опитът показва, че когато избирате между добавяне на друг тип глух отвор към дизайн и добавяне на друга двойка слоеве, е по-добре да добавите няколко слоя. Във всеки случай дизайнът MPPтрябва да се проектира, като се вземе предвид как точно ще се внедри в производството.

Финишни метални защитни покрития

Постигането на правилни и надеждни запояващи връзки в електронно оборудване зависи от много фактори на дизайна и процеса, включително правилното ниво на запояване на елементите, които се свързват, като компоненти и отпечатанипроводници. За поддържане на способността за запояване отпечатани дъскипреди инсталацияАелектронни компоненти, осигуряващи гладкостта на покритието и за надеждна инсталацияАзапоени съединения, медната повърхност на подложките трябва да бъде защитена отпечатани дъскисот окисляване, така нареченото довършително метално защитно покритие.

При разглеждане на различни отпечатани дъскис, можете да забележите, че контактните подложки почти никога нямат меден цвят, често и най-често са сребристи, лъскаво златни или матово сиви. Тези цветове определят видовете довършителни метални защитни покрития.

Най-често срещаният метод за защита на запоени повърхности отпечатани дъские покритието на медни контактни площадки със слой от сребърна калаено-оловна сплав (POS-63) - HASL. Повечето произведени отпечатани дъскизащитени по метода HASL. Hot tinning HASL - процес на горещо калайдисване дъскис, чрез потапяне за ограничено време във вана с разтопена спойка и с бързо отстраняване чрез продухване на струя горещ въздух, премахване на излишната спойка и изравняване на покритието. Това покритие доминира за няколко последните години, въпреки сериозните си технически ограничения. Платс, произведени по този начин, въпреки че запазват способността си за запояване през целия период на съхранение, са неподходящи за някои приложения. Силно интегрирани елементи, използвани в SMTтехнологии инсталацияА, изискват идеална планарност (плоскост) на контактните площадки отпечатани дъски. Традиционните HASL покрития не отговарят на изискванията за планарност.

Технологиите за нанасяне на покрития, които отговарят на изискванията за планарност, са химически нанесени покрития:

Потапящо златно покритие (Electroless Nickel / Immersion Gold - ENIG), което е тънък златен филм, нанесен върху никелов подслой. Функцията на златото е да осигурява добра запояемост и да предпазва никела от окисляване, а самият никел служи като бариера, предотвратяваща взаимната дифузия на златото и медта. Това покритие осигурява отлична равнинност на контактните площадки без повреди отпечатани дъски, осигурява достатъчна здравина на спойките, направени с припои на калаена основа. Основният им недостатък е високата производствена цена.

Immersion Tin - ISn - сив мат химическо покритие, осигуряваща висока плоскост отпечатанисайтове дъскиси съвместим с всички методи за запояване освен ENIG. Процесът на нанасяне на потопяем калай е подобен на процеса на нанасяне на потапящо злато. Потопяемият калай осигурява добра запояемост след това дългосрочно съхранение, което се осигурява чрез въвеждането на органометален подслой като бариера между медта на контактните площадки и самия калай. Въпреки това, дъскис, покрити с потопяем калай, изискват внимателно боравене и трябва да се съхраняват вакуумирани в сухи шкафове за съхранение и дъскисс това покритие не са подходящи за производство на клавиатури/тъч панели.

Когато работите с компютри и устройства с блейд конектори, контактите на блейд конекторите са обект на триене по време на работа. дъскисПоради това крайните контакти са галванизирани с по-дебел и по-твърд слой злато. Галванично позлатяване на конектори за ножове (Gold Fingers) - покритие от семейството Ni/Au, дебелина на покритието: 5 -6 Ni; 1,5 – 3 µm Au. Покритието се нанася чрез електрохимично отлагане (галванопластика) и се използва предимно върху крайни контакти и ламели. Дебелото златно покритие има висока механична якост, устойчивост на абразия и неблагоприятни влияния на околната среда. Незаменим, когато е важно да се осигури надежден и издръжлив електрически контакт.

Ламинат FR4

Можете да намерите подробно описание на ламината.

Ламинати в склад на TePro

Микровълнов материал ROGERS

ЗАБЕЛЕЖКА: За да използвате материал ROGERS в производството на платки, моля, посочете това във формуляра за поръчка

Тъй като материалът на Rogers е значително по-скъп от стандартния FR4, ние сме принудени да въведем допълнителна надценка за платки, произведени с Роджърс материал. Работни полета на използвани детайли: 170 × 130; 270 × 180; 370 × 280; 570 × 380.

Ламинати на метална основа

Визуално представяне на материала

Алуминиев ламинат ACCL 1060-1 с диелектрична топлопроводимост 1 W/(m K)

Описание

Алуминиев ламинат CS-AL88-AD2(AD5) с диелектрична топлопроводимост 2(5) W/(m K)

Описание

Prepreg

В производството използваме препреги 2116, 7628 и 1080 клас А (най-висок) от ILM.

Можете да намерите подробно описание на препрегите.

Маска за спойка

Имоти

Можете да намерите подробно описание на маската за запояване.

Често задавани въпроси и отговори за ламинати и предварително импрегнирани материали

Какво е XPC?

Каква е разликата между FR1 и FR2?

Какво е FR2?

Какво е FR3?

Какво е FR4?

Какво е FR5?

Какво е CEM-1?

Какво е CEM-3?

Какво е G10?

Как могат да се сменят ламинатите?

Какво представляват "препрегите"?

Какво означава FR или CEM?

FR4 наистина ли е зелен?

Цветът на логото означава ли нещо?

Значи ли нещо ориентацията на логото?

Какво е UV блокиращ ламинат?

Какви ламинати са подходящи за обшивка през отвори?

Има ли алтернатива за обшивка през дупки?

Какво е "дебелина на материала"?

Какво е: PF-CP-Cu? IEC-249? GFN?

Какво е CTI?

Какво означава #7628? Какви други числа има?

Какво е 94V-0, 94V-1, 94-HB?