Laminat FR4

Detaljan opis laminata možete pronaći.

Laminati u TePro skladištu

Materijal za mikrovalnu pećnicu ROGERS

BILJEŠKA: Da biste koristili ROGERS materijal u proizvodnji ploča, molimo da to navedete u obrascu za narudžbu

Budući da je Rogers materijal mnogo skuplji od standardnog FR4, primorani smo uvesti dodatne oznake za ploče napravljene od Rogers materijala. Radna polja korišćenih radnih komada: 170 × 130; 270 × 180; 370 × 280; 570 × 380.

Laminati na bazi metala

Vizuelni prikaz materijala

Aluminijumski laminat ACCL 1060-1 sa dielektričnom toplotnom provodljivošću 1 W/(m K)

Opis

Aluminijumski laminat CS-AL88-AD2(AD5) sa dielektričnom toplotnom provodljivošću 2(5) W/(m K)

Opis

Prepreg

U proizvodnji koristimo preprege 2116, 7628 i 1080 razreda A (najviši) iz ILM-a.

Možete pronaći detaljan opis preprega.

Lemna maska

Svojstva

Možete pronaći detaljan opis maske za lemljenje.

Često postavljana pitanja i odgovori o laminatima i prepregovima

Šta je XPC?

Koja je razlika između FR1 i FR2?

Šta je FR2?

Šta je FR3?

Šta je FR4?

Šta je FR5?

Šta je CEM-1?

Šta je CEM-3?

Šta je G10?

Kako se laminati mogu zamijeniti?

Šta su "prepregi"?

Šta znači FR ili CEM?

Da li je FR4 zaista zelen?

Da li boja logotipa nešto znači?

Znači li išta orijentacija logotipa?

Šta je laminat koji blokira UV zrake?

Koji su laminati pogodni za oblaganje kroz rupe?

Postoji li alternativa za polaganje kroz rupe?

Šta je "debljina materijala"?

Šta je: PF-CP-Cu? IEC-249? GFN?

Šta je CTI?

Šta znači #7628? Koji još brojevi postoje?

Šta je 94V-0, 94V-1, 94-HB?

Kvalitet isporučenih materijala je usklađen sa standardom IPC4101B, a sistem upravljanja kvalitetom proizvođača potvrđen je međunarodnim certifikatima ISO 9001:2000.

FR4 – laminat od stakloplastike klase otpornosti na vatru 94V-0 je najčešći materijal za proizvodnju štampanih ploča. Naša kompanija isporučuje sledeće vrste materijala za proizvodnju jednostranih i dvostranih štampanih ploča:

• Laminat od fiberglasa FR4 sa temperaturom prelaska stakla od 135ºS, 140ºS i 170ºS za proizvodnju jednostranih i dvostranih štampanih ploča. Debljina 0,5 - 3,0 mm sa folijom 12, 18, 35, 70, 105 mikrona.
• Osnovni FR4 za unutrašnje slojeve MPP sa temperaturama staklastog prelaza od 135ºS, 140ºS i 170ºS
• FR4 prepregovi sa temperaturama staklastog prelaza od 135ºS, 140ºS i 170ºS za presovanje MPP-a
• Materijali XPC, FR1, FR2, CEM-1, CEM-3, HA-50
• Materijali za ploče sa kontrolisanim odvođenjem toplote:
  • (aluminij, bakar, nehrđajući čelik) sa dielektrikom toplinske provodljivosti od 1 W/m*K do 3 W/m*K proizvođača Totking i Zhejiang Huazheng New Material Co.
  • Materijal HA-30 CEM-3 toplotne provodljivosti 1 W/m*K za proizvodnju jednostranih i dvostranih štampanih ploča.

Za neke namjene potreban je kvalitetan nefolijski dielektrik koji ima sve prednosti FR4 (dobra dielektrična svojstva, stabilnost karakteristika i dimenzija, visoka otpornost na nepovoljne klimatske uvjete). Za ove primjene možemo ponuditi FR4 laminat od stakloplastike bez folije.

U mnogim slučajevima gdje su potrebne prilično jednostavne tiskane ploče (u proizvodnji opreme za kućanstvo, raznih senzora, nekih komponenti za automobile itd.), odlična svojstva stakloplastike su suvišna, a pokazatelji proizvodnosti i cijene dolaze do izražaja. Ovdje možemo ponuditi sljedeće materijale:

• XPC, FR1, FR2 - folijski getinaks (baza od celuloznog papira impregniranog fenolnom smolom), široka primena u proizvodnji štampanih ploča za potrošačku elektroniku, audio i video opremu, u automobilskoj industriji (poređane po rastućem redosledu svojstava, i, shodno tome, cijena). Odlično štancanje.
• CEM-1 je laminat baziran na kompoziciji celuloznog papira i fiberglasa sa epoksidnom smolom. Štampice predivno.

U našem asortimanu se nalazi i elektrodeponovana bakarna folija za presovanje MPP proizvođača Kingboard. Folija se isporučuje u rolnama različitih širina, debljine folije su 12, 18, 35, 70, 105 mikrona, folije debljine 18 i 35 mikrona su gotovo uvek dostupne iz našeg skladišta u Rusiji.

Svi materijali su proizvedeni u skladu sa RoHS direktivom, sadržaj štetne materije potvrđeno relevantnim certifikatima i RoHS izvještajima o ispitivanju. Takođe, svi materijali, mnogi artikli imaju sertifikate itd.

Fizička i mehanička svojstva materijala moraju zadovoljiti utvrđene specifikacije i osigurati kvalitetnu proizvodnju PCB-a u skladu sa standardnim tehničkim specifikacijama. Za proizvodnju ploča koristi se slojevita plastika - folijski dielektrici obloženi elektrolitičkom bakrenom folijom debljine 5, 20, 35, 50, 70 i 105 mikrona sa čistoćom bakra od najmanje 99,5%, hrapavosti površine najmanje 0,4 –0,5 mikrona, koji se isporučuju u obliku listova dimenzija 500×700 mm i debljine 0,06–3 mm. Laminirana plastika mora imati visoku hemijsku i termičku otpornost, apsorpciju vlage ne više od 0,2-0,8% i izdržati termički udar (260°C) 5-20 s. Površinska otpornost dielektrika na 40°C i relativnoj vlažnosti 93% tokom 4 dana. mora biti najmanje 10 4 MOhm. Specifični volumenski otpor dielektrika nije manji od 5·10 11 Ohm·cm. Čvrstoća prianjanja folije na podlogu (traka širine 3mm) je od 12 do 15 MPa. Koristi se kao osnova u laminiranoj plastici getinaks , koji predstavlja komprimirane slojeve elektroizolacionog papira impregniranog fenolnom smolom; laminati od fiberglasa su komprimirani slojevi stakloplastike impregniranog epoksifenolnom smolom i drugih materijala (tablica 2.1).

Tabela 2.1. Osnovni materijali za izradu ploča.

Getinax, koji ima zadovoljavajuća električna izolaciona svojstva u normalnom stanju klimatskim uslovima, dobre obradivosti i niske cijene, našao je primjenu u proizvodnji elektroničke opreme za kućanstvo. Za PCB-e koji rade u teškim klimatskim uslovima sa širokim rasponom radnih temperatura (–60...+180°C) kao deo elektronske računarske opreme, komunikacione opreme i merne opreme, koriste se skuplji stakleni tekstoliti. Odlikuje ih širok raspon radnih temperatura, niske (0,2 - 0,8 %) upijanje vode, visoke vrijednosti volumetrijskog i površinskog otpora, otpornost na savijanje. Nedostaci - mogućnost ljuštenja folije uslijed termičkih udara, omotača smole prilikom bušenja rupa. Povećanje otpornosti na vatru dielektrika (GPF, GPFV, SPNF, STNF) koji se koriste u izvorima napajanja postiže se uvođenjem usporivača požara u njihov sastav (na primjer, tetrabromodifenilpropan).

Za proizvodnju folijskih dielektrika uglavnom se koristi elektrolitička bakrena folija, čija jedna strana mora imati glatka površina(ne niže od osme klase čistoće) kako bi se osigurala precizna reprodukcija štampanog kola, a druga mora biti hrapava sa visinom mikroneravnina od najmanje 3 mikrona radi dobrog prianjanja na dielektrik. Da bi se to postiglo, folija se podvrgava elektrohemijskoj oksidaciji u rastvoru natrijum hidroksida. Foliranje dielektrika vrši se presovanjem na temperaturi od 160–180°C i pritisku od 5–15 MPa.

Keramičke materijale karakterizira visoka mehanička čvrstoća koja se neznatno mijenja u temperaturnom rasponu od 20-700°C, stabilnost električnih i geometrijskih parametara, niska (do 0,2%) upijanja vode i oslobađanja plina pri zagrijavanju u vakuumu, ali krhke su i imaju visoku cijenu.

Kao metalna podloga ploča koriste se čelik i aluminijum. Na čeličnim podlogama, izolacija strujnih područja izvodi se pomoću posebnih emajla, koji uključuju okside magnezija, kalcija, silicija, bora, aluminija ili njihove mješavine, vezivo (polivinil klorid, polivinil acetat ili metil metakrilat) i plastifikator. Film se nanosi na podlogu valjanjem između valjaka nakon čega slijedi spaljivanje. Izolacijski sloj debljine nekoliko desetina do stotina mikrometara sa otporom izolacije od 10 2 – 10 3 MOhm na površini aluminijuma dobija se anodnom oksidacijom. Toplotna provodljivost anodiziranog aluminija je 200 W/(m K), a čelika 40 W/(m K). Nepolarni (fluoroplasti, polietilen, polipropilen) i polarni (polistiren, polifenilen oksid) polimeri se koriste kao osnova za mikrovalnu PP. Keramički materijali koji imaju stabilne električne karakteristike i geometrijske parametre također se koriste za izradu mikroploča i mikrosklopova u mikrovalnom opsegu.

Za izradu se koristi poliamidni film fleksibilne ploče sa visokom zateznom čvrstoćom, hemijskom otpornošću i otpornošću na vatru. Ima najveću temperaturnu stabilnost među polimerima, jer ne gubi fleksibilnost od temperatura tekućeg dušika do temperatura eutektičkog lemljenja silicija sa zlatom (400°C). Pored toga, karakteriše ga niska evolucija gasa u vakuumu, otpornost na zračenje i bez omotača tokom bušenja. Nedostaci - povećana apsorpcija vode i visoka cijena.

Formiranje dijagramskog crteža.

Pri izvođenju procesa metalizacije i jetkanja potrebno je crtanje uzorka ili zaštitnog reljefa potrebne konfiguracije. Crtež mora imati jasne granice sa preciznom reprodukcijom finih linija, biti otporan na rastvore za jetkanje, ne kontaminirati ploče i elektrolite i lako se ukloniti nakon obavljanja svojih funkcija. Prenos dizajna štampanog kola na folijski dielektrik vrši se pomoću gridografije, ofset štampe i foto štampe. Izbor metode ovisi o dizajnu ploče, potrebnoj preciznosti i gustoći ugradnje, te serijskoj proizvodnji.

Gridografska metoda crtanje dijagrama je najisplativije za masu i proizvodnja velikih razmera ploče s minimalnom širinom provodnika i razmakom između njih > 0,5 mm, tačnost reprodukcije slike ±0,1 mm. Ideja je da se na ploču nanese specijalna boja otporna na kiseline tako što se gumenom lopaticom (ragalom) pritisne kroz mrežastu šablonu, u kojoj se željeni uzorak formira od otvorenih mrežastih ćelija (slika 2.4).

Za izradu šablone koristi se metalna mreža od nerđajućeg čelika debljine žice od 30-50 mikrona i frekvencije tkanja od 60-160 niti po 1 cm, metalizirano najlonsko vlakno, koje ima bolju elastičnost, sa debljinom niti 40 mikrona i učestalost tkanja do 200 niti po 1 cm, kao i od poliesterskih vlakana i najlona

Jedan od nedostataka mreže je to što se rasteže uz višekratnu upotrebu. Najizdržljivije su mreže od nerđajućeg čelika (do 20 hiljada otisaka), metalizirane plastike (12 hiljada), poliesterskih vlakana (do 10 hiljada), najlona (5 hiljada).

Rice. 2.4. Princip sito štampe.

1 – brisač; 2 – šablona; 3 – boja; 4 – baza.

Slika na mreži se dobija eksponiranjem tečnog ili suvog (filmskog) fotorezista, nakon čijeg razvoja se formiraju otvorene (bez šare) ćelije mreže. Šablon u mrežasti okvir se ugrađuje sa razmakom od 0,5-2 mm od površine ploče tako da je kontakt mreže sa površinom ploče samo u zoni u kojoj se mrežica pritisne brisačem. Ragalo je pravougaona naoštrena gumena traka postavljena u odnosu na podlogu pod uglom od 60-70°.

Za dobivanje PP uzorka koriste se termoreaktivne boje ST 3.5;

ST 3.12, koji se suše ili u komori za grejanje na temperaturi od 60°C 40 minuta, ili na vazduhu 6 sati, što produžava proces ekranizacije. Tehnološki naprednije su fotopolimerne kompozicije EP-918 i FKP-TZ sa ultraljubičastim očvršćavanjem u trajanju od 10–15 s, što je odlučujući faktor u automatizaciji procesa. Kada se jednom nanese, zeleni premaz ima debljinu od 15-25 mikrona, reproducira uzorak sa širinom linije i prazninama do 0,25 mm, izdržava uranjanje u rastopljeni POS-61 lem na temperaturi od 260°C do 10 s, izlaganje alkoholno-benzinskoj mješavini do 5 min i termički ciklus u temperaturnom rasponu od – 60 do +120 °C. Nakon nanošenja dizajna, ploča se suši na temperaturi od 60°C 5-8 minuta, kvalitet se kontrolira i po potrebi retušira. Izvodi se skidanje zaštitne maske nakon jetkanja ili metalizacije hemijska metoda u 5% rastvoru natrijum hidroksida 10-20 s.

Table 2.2. Oprema za sito štampu.

Za sito štampu se koristi poluautomatska i automatska oprema, koja se razlikuje po formatu štampe i produktivnosti (tabela 2.2). Linije za automatsku sito štampu kompanija Chemcut (SAD), Resco (Italija) imaju automatske sisteme za uvlačenje i ugradnju dasaka, pomeranje brisača i otpor snabdevanju. Za sušenje otpornika koristi se pećnica IR-tunelskog tipa.

Ofset štampa koristi se za masovnu proizvodnju PCB-a sa malim rasponom kola. Rezolucija je 0,5–1 mm, tačnost rezultujuće slike je ±0,2 mm. Suština metode je da se boja uvalja u kliše koji nosi sliku kola (štampani vodiči, kontaktne pločice). Zatim se uklanja gumenim ofset valjkom, prebacuje na izolacionu podlogu i suši. Kliše i osnova ploče nalaze se jedan iza drugog na bazi ofset štamparske mašine (sl. 2.5)

Sl.2.5. Šema ofset štampe.

1 – ofsetni valjak; 2 – kliše; 3 – tabla;

4 – valjak za nanošenje boje; 5 – potisni valjak.

Preciznost štampe i oštrina kontura određuju se paralelnošću valjka i podloge, vrstom i konzistencijom boje. Sa jednim klišeom možete napraviti neograničen broj otisaka. Produktivnost metode ograničena je trajanjem oscilatornog ciklusa (nanošenje boje - transfer) i ne prelazi 200–300 otisaka na sat. Nedostaci metode: trajanje procesa proizvodnje klišea, teškoća promjene uzorka kruga, teškoća dobivanja neporoznih slojeva, visoka cijena opreme.

Fotografska metoda crtanje uzorka omogućava vam da dobijete minimalnu širinu vodiča i udaljenosti između njih od 0,1-0,15 mm s preciznošću reprodukcije do 0,01 mm. Sa ekonomske tačke gledišta, ova metoda je manje isplativa, ali omogućava maksimalnu rezoluciju uzoraka i stoga se koristi u maloj i masovnoj proizvodnji u proizvodnji ploča visoke gustoće i preciznosti. Metoda se zasniva na upotrebi fotosenzitivnih kompozicija tzv fotorezisti , koji mora imati: visoku osjetljivost; visoka rezolucija; homogen, neporozni sloj po cijeloj površini s visokom adhezijom na materijal ploče; otpornost na hemijske uticaje; jednostavnost pripreme, pouzdanost i sigurnost upotrebe.

Fotorezisti se dijele na negativne i pozitivne. Negativni fotorezisti pod uticajem zračenja formiraju zaštitna reljefna područja kao rezultat fotopolimerizacije i stvrdnjavanja. Osvetljena područja prestaju da se otapaju i ostaju na površini podloge. Pozitivni fotorezisti prenijeti sliku fotomaske bez promjena. Tokom lagane obrade, izložena područja se uništavaju i ispiru.

Da bi se dobio uzorak strujnog kola kada se koristi negativan fotorezist, ekspozicija se vrši kroz negativ, a pozitivni fotorezist se eksponira kroz pozitiv. Pozitivni fotorezisti imaju veću rezoluciju, što se objašnjava razlikama u apsorpciji zračenja fotosenzitivnog sloja. Na rezoluciju sloja utiče difrakciono savijanje svetlosti na ivici neprozirnog elementa šablona i refleksija svetlosti od podloge (slika 2.6, A).

Sl.2.6. Izlaganje fotoosjetljivog sloja:

a – izloženost; b – negativni fotorezist; c – pozitivni fotorezist;

1 – difrakcija; 2 – rasipanje; 3 – refleksija; 4 – šablon; 5 – otpor; 6 – podloga.

U negativnom fotorezistu, difrakcija ne igra značajnu ulogu, jer je šablon čvrsto pritisnut na otpornik, ali kao rezultat refleksije, oko zaštitnih područja se pojavljuje oreol, što smanjuje rezoluciju (slika 2.6, b). U sloju pozitivnog otpornika, pod utjecajem difrakcije, samo će gornji dio otpornika ispod neprozirnih područja fotomaske biti uništen i ispran tokom razvoja, što će imati mali utjecaj na zaštitna svojstva sloja. Svjetlost koja se reflektira od podloge može uzrokovati određeno uništenje susjednog područja, ali programer ne ispire ovo područje, jer će se pod utjecajem adhezivnih sila sloj pomaknuti prema dolje, stvarajući opet čist rub slike bez oreola. (Sl. 2.6, V).

Trenutno se u industriji koriste tečni i suvi (filmski) fotorezisti. Tečni fotootpornici– koloidne otopine sintetičkih polimera, posebno polivinil alkohola (PVA). Prisustvo hidroksilne grupe OH u svakoj karici lanca određuje visoku higroskopnost i polaritet polivinil alkohola. Kada se amonijum dihromat doda vodenom rastvoru PVA, ovaj drugi je „senzibilizovan“. Fotorezist na bazi PVA nanosi se na prethodno pripremljenu površinu ploče potapanjem radnog komada, izlivanjem i zatim centrifugiranjem. Zatim se slojevi fotorezista suše u komori za grejanje sa cirkulacijom vazduha na temperaturi od 40°C 30-40 minuta. Nakon ekspozicije, fotorezist se razvija u toploj vodi. Da bi se povećala hemijska otpornost fotorezista na bazi PVA, koristi se hemijsko štavljenje PP uzorka u rastvoru hromnog anhidrida, a zatim termičko štavljenje na temperaturi od 120°C u trajanju od 45-50 minuta. Štavljenje (uklanjanje) fotorezista se vrši 3–6 s u rastvoru sledeća postava:

– 200-250 g/l oksalne kiseline,

– 50-80 g/l natrijum hlorida,

– do 1000 ml vode na temperaturi od 20 °C.

Prednosti fotorezista na bazi PVA su niska toksičnost i opasnost od požara, razvoj pomoću vode. Njegovi nedostaci uključuju efekat tamnog štavljenja (dakle, rok trajanja blankova sa primenjenim fotorezistom ne bi trebalo da prelazi 3-6 sati), nisku otpornost na kiseline i alkalije, poteškoće automatizacije procesa dobijanja uzorka, složenost pripreme fotorezista. , i niska osjetljivost.

Poboljšana svojstva tečnih fotorezista (eliminacija tamnjenja, povećana otpornost na kiseline) postižu se kod fotorezista na bazi cinamata. Fotoosjetljiva komponenta ovog tipa fotorezista je polivinil cinamat (PVC), produkt reakcije polivinil alkohola i klorida cimetne kiseline. Njegova rezolucija je približno 500 linija/mm, razvoj se vrši u organskim rastvaračima - trihloretan, toluen, hlorobenzen. Za intenziviranje procesa razvijanja i uklanjanja PVC fotorezista koriste se ultrazvučne vibracije. Difuzija u ultrazvučnom polju je značajno ubrzana zbog akustičnih mikroprotoka, a nastali kavitacijski mjehurići, kada se kolabiraju, otkidaju dijelove fotorezista s ploče. Vrijeme razvoja je smanjeno na 10 s, odnosno 5-8 puta u odnosu na konvencionalnu tehnologiju. Nedostaci PVC fotorezista uključuju njegovu visoku cijenu i upotrebu toksičnih organskih otapala. Stoga PVC otpornici nisu našli široku primjenu u proizvodnji PCB-a, ali se uglavnom koriste u proizvodnji IC-a.

Fotorezisti na bazi diazo spojeva koriste se uglavnom kao pozitivni. Fotosenzitivnost diazo jedinjenja je posledica prisustva u njima grupa koje se sastoje od dva atoma azota N2 (slika 2.7).

Sl.2.7. Molekularne veze u strukturi diazo jedinjenja.

Sušenje fotorezistnog sloja izvodi se u dvije faze:

– na temperaturi od 20°C 15-20 minuta da ispare isparljive komponente;

– u termostatu sa cirkulacijom vazduha na temperaturi od 80°C 30–40 minuta.

Razvijači su otopine trinatrijum fosfata, sode i slabih alkalija. Fotorezisti FP-383, FN-11 na bazi diazo jedinjenja imaju rezoluciju od 350–400 linija/mm, visoku hemijsku otpornost, ali je njihova cijena visoka.

Fotootpornici suvog filma Riston brendove je prvi put razvio Du Pont (SAD) 1968. godine i imaju debljinu od 18 mikrona (crveno), 45 mikrona (plavo) i 72 mikrona (rubin). Suvi film fotorezist SPF-2 proizvodi se od 1975. godine u debljinama od 20, 40 i 60 mikrona i predstavlja polimer na bazi polimetil metakrilata. 2 (Sl. 2.8), koji se nalazi između polietilena 3 i lavsan / folije debljine 25 mikrona svaki.

Sl.2.8. Struktura suvog fotorezista.

Sljedeće vrste suhih filmskih fotorezista proizvode se u ZND:

– manifestuje se u organskim supstancama – SPF-2, SPF-AS-1, SRF-P;

– vodeno-alkalni – SPF-VShch2, TFPC;

– povećana pouzdanost – SPF-PNShch;

– zaštitni – SPF-Z-VShch.

Prije valjanja na površinu PCB podloge uklanja se zaštitni film od polietilena i nanosi se suvi fotorezist na ploču metodom valjaka (oblaganje, laminiranje) zagrijanom na 100°C brzinom do 1 m/min. pomoću posebnog uređaja koji se zove laminator. Suhi otpor polimerizira pod utjecajem ultraljubičastog zračenja, maksimum njegove spektralne osjetljivosti je u području od 350 nm, stoga se za izlaganje koriste živine lampe. Razvoj se vrši u mlaznim mašinama u rastvorima metil hlorida i dimetilformamida.

SPF-2 je fotorezist sa suhim filmom, po svojstvima sličan Riston fotorezistu, može se obraditi iu kiselim i u alkalnim sredinama i koristi se u svim metodama proizvodnje DPP-a. Prilikom upotrebe potrebno je zapečatiti opremu za razvijanje. SPF-VShch ima veću rezoluciju (100–150 linija/mm), otporan je na kisela sredina, obrađen u alkalnim rastvorima. Sastav TFPC fotorezista (u polimerizirajućem sastavu) uključuje metakrilnu kiselinu, koja poboljšava karakteristike performansi. Ne zahtijeva toplinsku obradu zaštitnog reljefa prije galvanizacije. SPF-AS-1 vam omogućava da dobijete PP uzorak koristeći i subtraktivnu i aditivnu tehnologiju, budući da je otporan i na kiselu i na alkalnu sredinu. Da bi se poboljšala adhezija fotoosjetljivog sloja na bakrenu podlogu, u sastav je uveden benzotriazol.

Upotreba suhog fotorezista značajno pojednostavljuje proces proizvodnje PCB-a i povećava prinos odgovarajućih proizvoda od 60 do 90%. pri čemu:

– isključene su operacije sušenja, štavljenja i retuša, kao i kontaminacija i nestabilnost slojeva;

– obezbeđena je zaštita metaliziranih rupa od curenja fotootpora;

– postignuta je visoka automatizacija i mehanizacija procesa proizvodnje PCB-a i kontrole slike.

Instalacija za nanošenje fotootpornika suvog filma - laminator (slika 2.9) sastoji se od valjaka 2, podnošenje taksi 6 i pritiskanje fotorezista na površinu izratka, valjaka 3 I 4 za skidanje zaštitne polietilenske folije, kolut sa fotorezistom 5, grejač 1 sa termostatom.

Sl.2.9. Dijagram laminatora.

Brzina kretanja blanka ploče dostiže 0,1 m/s, temperatura grejača je (105 ±5) °C. Dizajn instalacije ARSM 3.289.006 NPO Raton (Belorusija) obezbeđuje konstantnu silu pritiska bez obzira na razmak između grejnih valjaka. Maksimalna širina PP radnog komada je 560 mm. Karakteristika valjanja je opasnost od prodora prašine ispod sloja fotorezista, tako da instalacija mora raditi u hermetičkoj zoni. Umotani fotorezist film se drži najmanje 30 minuta prije izlaganja potpunim procesima skupljanja, što može uzrokovati izobličenje uzorka i smanjiti prianjanje.

Razvoj uzorka je rezultat kemijskog i mehaničkog djelovanja metil kloroforma. Iza optimalno vreme manifestacije, potrebno vrijeme je 1,5 puta duže nego što je potrebno za potpuno uklanjanje nepreplanulog SPF-a. Kvalitet razvojne operacije zavisi od pet faktora: vremena razvoja, temperature razvoja, pritiska razvijača u komori, kontaminacije gela za razvijanje i stepena završnog ispiranja. Kako se rastvoreni fotorezist nakuplja u razvijaču, brzina razvoja usporava. Nakon razvoja, ploča se mora oprati vodom sve dok se svi ostaci rastvarača potpuno ne uklone. Trajanje operacije razvijanja SPF-2 pri temperaturi razvijača od 14–18°C, pritisku rastvora u komorama od 0,15 MPa i brzini transportera od 2,2 m/min je 40–42 s.

Uklanjanje i razvijanje fotorezista se vrši u inkjet mašinama (GGMZ.254.001, ARSMZ.249.000) u metilen hloridu. Ovo je jak rastvarač, tako da se operacija uklanjanja fotorezista mora izvesti brzo (unutar 20-30 s). Instalacije obezbeđuju zatvoreni ciklus za upotrebu rastvarača; nakon navodnjavanja ploča, rastvarači ulaze u destilator, a zatim se čisti rastvarači prebacuju na ponovnu upotrebu.

Ekspozicija fotorezista je namijenjena pokretanju fotokemijskih reakcija u njemu i provodi se u instalacijama koje imaju izvore svjetlosti (skenirajuće ili stacionarne) i rade u ultraljubičastom području. Da bi se osiguralo čvrsto prianjanje fotomaski na prazne ploče, koriste se okviri gdje se stvara vakuum. Instalacija za izlaganje SKTSI.442152.0001 NPO "Raton" sa radnim poljem utovarnih ramova 600×600 mm obezbeđuje produktivnost od 15 dasaka/sat. Vrijeme izlaganja živinoj lampi DRSh-1000 1–5 min. Nakon ekspozicije, da bi se završila tamna fotohemijska reakcija, potrebno je izlaganje na sobnoj temperaturi u trajanju od 30 minuta prije uklanjanja Mylar zaštitnog filma.

Nedostaci suhog fotorezista su potreba primjene mehaničke sile prilikom valjanja, što je neprihvatljivo za staklokeramičke podloge, te problem recikliranja čvrstog i tekućeg otpada. Na svakih 1000 m 2 materijala nastaje do 40 kg čvrstog i 21 kg tekućeg otpada, čije odlaganje predstavlja ekološki problem.

Za dobivanje provodljivog uzorka na izolacijskoj podlozi, kako gridografskim tako i fotohemijskim metodama, potrebno je koristiti fotomaske, koje predstavljaju grafičku sliku uzorka u mjerilu 1:1 na fotografskim pločama ili filmu. Fotomaske se izrađuju u pozitivnoj slici kada se stvaraju provodne površine na trakama i na negativnoj slici kada se provodne površine dobiju jetkanjem bakra iz područja praznina.

Geometrijska tačnost i kvalitet PP uzorka osigurani su prvenstveno preciznošću i kvalitetom fotomaske koja mora imati:

– kontrastnu crno-bijelu sliku elemenata sa jasnim i ujednačenim granicama sa optičkom gustinom crnih polja od najmanje 2,5 jedinice, prozirnim površinama ne većim od 0,2 jedinice, mjereno na denzitometru tipa DFE-10;

– minimalni defekti slike (tamne tačke u belim prostorima, transparentne tačke u crnim poljima), koji ne prelaze 10–30 µm;

– tačnost konstrukcijskih elemenata ±0,025 mm.

Navedene zahtjeve u većoj mjeri zadovoljavaju visokokontrastne fotografske ploče i filmovi “Mikrat-N” (SSSR), fotografske ploče kao što su FT-41P (SSSR), RT-100 (Japan) i Agfalit (Njemačka).

Trenutno se koriste dvije glavne metode dobivanja fotomaski: njihovo fotografiranje sa fotografskih originala i crtanje svjetlosnim snopom na fotografskom filmu pomoću programski kontroliranih koordinatnih slika ili laserskog snopa. Prilikom izrade foto originala, PP dizajn se izrađuje u uvećanoj mjeri (10:1, 4:1, 2:1) na materijalu sa niskim skupljanjem crtanjem, izradom aplikacija ili rezanjem u emajl. Način nanošenja podrazumijeva lijepljenje unaprijed pripremljenih standardnih elemenata na prozirnu podlogu (lavsan, staklo itd.). Prvu metodu karakterizira niska preciznost i visok intenzitet rada, stoga se koristi uglavnom za prototipne ploče.

Rezanje emajla se koristi za PP sa velikom gustinom ugradnje. Da bi se to postiglo, polirano staklo je prekriveno neprozirnim slojem emajla, a rezanje dizajna kruga provodi se pomoću ručno kontroliranog koordinatnog grafikona. Preciznost uzorka je 0,03–0,05 mm.

Proizvedeni fotografski original se fotografiše uz potrebnu redukciju na visokokontrastnoj fotografskoj ploči pomoću fotoreprodukcijskih štamparskih kamera kao što su PP-12, EM-513, Klimsch (Njemačka) i dobijaju se fotomaske koje se mogu kontrolirati i raditi. Za umnožavanje i izradu radnih, pojedinačnih i grupnih foto maski koristi se metod kontaktne štampe sa negativa kopije kontrolne foto maske. Operacija se izvodi na modelu množitelja ARSM 3.843.000 sa tačnošću od ±0,02 mm.

Nedostaci ove metode su veliki radni intenzitet dobijanja fotografskog originala, koji zahtijeva visokostručnu radnu snagu, te teškoća ujednačenog osvjetljavanja fotografskih originala velike površine, što smanjuje kvalitetu fotomaski.

Sve veća složenost i gustoća PP uzoraka i potreba za povećanjem produktivnosti rada doveli su do razvoja metode za proizvodnju fotomaski pomoću snopa skeniranja direktno na fotografskom filmu. Koordinatne mašine sa programskom kontrolom razvijene su za proizvodnju fotomaske pomoću svetlosnog snopa. Prelaskom na mašinsko projektovanje ploča nestaje potreba za crtanjem crteža, jer se bušena papirna traka sa koordinatama vodiča dobijenim iz kompjutera unosi u uređaj za očitavanje koordinatografa, na kojem se automatski kreira fotomaska.

Koordinatograf (slika 2.10) se sastoji od vakuumske tablice 8, na koji su montirani film, foto glave i kontrolna jedinica /. Sto se pomiče s velikom preciznošću u dva međusobno okomita smjera pomoću preciznih vodećih vijaka 9 i 3, koje pokreću koračni motori 2 I 10. Foto glava uključuje osvetljivač 4, sistem fokusiranja 5, kružna dijafragma 6 i foto zatvarač 7. Dijafragma ima set rupa (25–70), koji čine određeni element PP uzorka, i pričvršćena je na osovinu koračnog motora. U skladu sa programom rada, signali iz kontrolne jedinice se dovode do koračnih motora pogona stola, membrane i do iluminatora. Savremeni koordinati (tabela 5.4) opremljeni su sistemima za automatsko održavanje konstantnog svetlosnog režima, izlazeći informacije o fotomaskama sa računara na film u razmeri 1:2; 1:1; 2:1; 4:1.

Rice. 5.10. Koordinatografski dijagram.

Kao podloga koriste se folijski i nefolijski dielektrici (getinaks, tekstolit, fiberglas, fiberglas, lavsan, poliamid, fluoroplast, itd.), keramičkih materijala, metalne ploče, izolacijski materijal za jastuke (prepreg).

Folijski dielektrici su električne izolacijske baze, obično obložene elektrolitičkom bakrenom folijom sa oksidiranim slojem otpornim na galvanski utjecaj koji se nalazi u blizini električne izolacijske baze. Ovisno o namjeni, folijski dielektrici mogu biti jednostrani ili dvostrani i imaju debljinu od 0,06 do 3,0 mm.

Nefolijski dielektrici, namijenjeni za poluaditivne i aditivne metode proizvodnje ploča, imaju na površini posebno naneseni sloj ljepila, koji služi za bolje prianjanje hemijski taloženog bakra na dielektrik.

PCB baze su napravljene od materijala koji može dobro prianjati na metal provodnika; imaju dielektričnu konstantu ne veću od 7 i mali tangent dielektričnog gubitka; imaju dovoljno visoku mehaničku i električnu čvrstoću; omogućavaju mogućnost obrade rezanjem, štancanjem i bušenjem bez stvaranja strugotina, pukotina i raslojavanja dielektrika; održavati svoja svojstva kada su izloženi klimatskim faktorima, biti nezapaljivi i otporni na vatru; imaju nisku apsorpciju vode, niska vrijednost termički koeficijent linearnog širenja, ravnost, kao i otpornost na agresivne sredine tokom procesa kreiranja šeme kola i lemljenja.

Osnovni materijali su slojevito presovane ploče impregnirane umjetnom smolom i eventualno obložene s jedne ili obje strane bakarnom elektrolitičkom folijom. Folijski dielektrici se koriste u subtraktivnim metodama proizvodnje PCB-a, a nefolijski dielektrici se koriste u aditivnim i poluaditivnim. Debljina provodnog sloja može biti 5, 9, 12, 18, 35, 50, 70 i 100 mikrona.

U proizvodnji se koriste materijali, na primjer, za OPP i DPP - laminat od stakloplastike od folije SF-1-50 i SF-2-50 s debljinom bakarne folije od 50 mikrona i unutarnjom debljinom od 0,5 do 3,0 mm; za MPP - laminat od fiberglasa sa folijom FTS-1-18A i FTS-2-18A debljine bakarne folije od 18 mikrona i sopstvene debljine od 0,1 do 0,5 mm; za GPP i GPK - lavsan obložen folijom LF-1 sa debljinom bakarne folije od 35 ili 50 mikrona i sopstvenom debljinom od 0,05 do 0,1 mm.

U poređenju sa getinaksom, fiberglas laminati imaju bolje mehaničke i električne karakteristike, veću otpornost na toplotu i manju apsorpciju vlage. Međutim, oni imaju niz nedostataka, na primjer, nisku otpornost na toplinu u odnosu na poliamide, što doprinosi kontaminaciji krajeva unutarnjih slojeva smolom prilikom bušenja rupa.

Za proizvodnju PCB-a koji osiguravaju pouzdan prijenos nanosekundnih impulsa, potrebno je koristiti materijale s poboljšanim dielektričnim svojstvima, među kojima su i PCB-i napravljeni od organskih materijala s relativnom dielektričnom konstantom ispod 3,5.

Za proizvodnju PCB-a koji se koriste u uvjetima povećane opasnosti od požara koriste se materijali otporni na vatru, na primjer, laminati od stakloplastike marki SONF, STNF, SFVN, STF.

Za proizvodnju GPC-a koji mogu izdržati ponovljena savijanja od 90 stupnjeva u oba smjera od početne pozicije s radijusom od 3 mm, koriste se lavsan obložen folijom i fluoroplastika. Materijali sa debljinom folije od 5 mikrona omogućavaju proizvodnju PCB-a 4. i 5. klase tačnosti.

Za lijepljenje PP slojeva koristi se izolacijski jastuk. Izrađeni su od stakloplastike impregniranog nedovoljno polimerizovanom termoreaktivnom epoksidnom smolom sa ljepljivim premazom nanesenim s obje strane.

Za zaštitu površine PP i GPC od vanjskih utjecaja koriste se polimerni zaštitni lakovi i zaštitni slojevi premaza.

Keramičke materijale karakteriše stabilnost električnih i geometrijskih parametara; stabilna visoka mehanička čvrstoća u širokom temperaturnom rasponu; visoka toplinska provodljivost; niska apsorpcija vlage. Nedostaci su dug proizvodni ciklus, veliko skupljanje materijala, krhkost, visoka cijena itd.

Metalne baze se koriste u PCB-ima sa toplotnim opterećenjem za poboljšanje odvođenja toplote iz IC i ERE u EA sa visokim strujnim opterećenjima koji rade na visokim temperaturama, kao i za povećanje krutosti PCB-a napravljenih na tankim osnovama; izrađuju se od aluminijuma, titanijuma, čelika i bakra.

Za štampane ploče visoke gustoće sa mikroprelazom koriste se materijali pogodni za lasersku obradu. Ovi materijali se mogu podijeliti u dvije grupe:

1. Ojačani netkani stakleni materijali i predprikovi ( kompozitni materijal na bazi tkanina, papira, kontinuiranih vlakana, impregniranih smolom u nestvrdnutom stanju) sa zadatom geometrijom i distribucijom niti; organski materijali sa neorijentisanim rasporedom vlakana Preprig za lasersku tehnologiju ima manju debljinu fiberglasa duž Z ose u poređenju sa standardnim fiberglasom.

2. Neojačani materijali (bakrena folija obložena smolom, polimerizovana smola), tečni dielektrici i suhi filmski dielektrici.

Od ostalih materijala koji se koriste u proizvodnji tiskanih ploča, najviše se koriste nikal i srebro kao metalni otpornici za lemljenje i zavarivanje. Osim toga, koriste se i brojni drugi metali i legure (na primjer, kalaj - bizmut, kalaj - indijum, kalaj - nikal, itd.), čija je svrha pružiti selektivnu zaštitu ili nisku otpornost na kontakt, poboljšati uvjete lemljenja. Dodatni premazi koji povećavaju električnu provodljivost štampanih provodnika izvode se u većini slučajeva galvanskim taloženjem, rjeđe vakuumskom metalizacijom i vrućim kalajisanjem.

Donedavno su folijski dielektrici na bazi epoksi-fenolnih smola, kao i dielektrici na bazi poliimidnih smola koji su se koristili u nekim slučajevima, zadovoljavali osnovne zahtjeve proizvođača štampanih ploča. Potreba za poboljšanjem odvođenja topline iz IC-a i LSI-ja, zahtjevi za niskom dielektričnom konstantom materijala ploče za kola velike brzine, važnost usklađivanja koeficijenata toplinskog širenja materijala ploče, IC paketi i kristalni nosači, široka primjena savremenim metodama instalacija je dovela do potrebe za razvojem novih materijala. MPP bazirani na keramici se široko koriste u modernim dizajnima kompjuterskog hardvera. Upotreba keramičkih podloga za izradu tiskanih ploča prvenstveno je posljedica primjene visokotemperaturnih metoda za stvaranje provodnog uzorka s minimalnom širinom linije, ali se koriste i druge prednosti keramike (dobra toplinska provodljivost, usklađenost koeficijenta termičkog širenja sa IC paketima i medijima, itd.). U proizvodnji keramičkih MPP-a najviše se koristi tehnologija debelog filma.

U keramičkim bazama, aluminijum i berilijum oksidi, kao i aluminijum nitrid i silicijum karbid se široko koriste kao polazni materijali.

Glavni nedostatak keramičkih ploča je njihova ograničena veličina (obično ne više od 150x150 mm), što je uglavnom zbog krhkosti keramike, kao i poteškoća u postizanju potrebne kvalitete.

Formiranje provodljivog uzorka (provodnika) vrši se sitotiskom. Paste koje se sastoje od metalnog praha, organskog veziva i stakla koriste se kao provodni materijali u keramičkim podlogama. Za paste za provodnike, koje moraju imati dobru adheziju, sposobnost da izdrže višekratnu toplinsku obradu i nisku električnu otpornost, koriste se prahovi plemenitih metala: platine, zlata, srebra. Ekonomski faktori takođe primoravaju upotrebu pasta na bazi sastava: paladijum - zlato, platina - srebro, paladijum - srebro itd.

Izolacijske paste izrađuju se na bazi kristalizirajućih stakala, staklokristalnih cementa i staklokeramike. Kao provodni materijali u keramičkim pločama serijskog tipa koriste se paste od prahova vatrostalnih metala: volframa, molibdena i dr. Kao osnova radni predmet i izolatori.

Krute metalne baze obložene dielektrikom karakteriziraju (kao i keramičke) visokotemperaturnim sagorijevanjem debeloslojnih pasta na bazi stakla i emajla u podlogu. Karakteristike ploča na metalnoj podlozi su povećana toplotna provodljivost, čvrstoća konstrukcije i ograničenja brzine zbog jake veze provodnika sa metalna baza.

Široko se koriste ploče od čelika, bakra, titanijuma, obložene smolom ili topljivim staklom. Međutim, najnapredniji u pogledu niza indikacija je anodizirani aluminij i njegove legure s prilično debelim slojem oksida. Anodizirani aluminijum se takođe koristi za tankoslojni raspored PCB-a.

Obećavajuće je korištenje baza složene kompozitne strukture, uključujući metalne odstojnike, kao i postolja od termoplasta u štampanim pločama.

PTFE baze sa fiberglasom se koriste u strujnim krugovima velike brzine. Različite kompozitne podloge od "kevlara i kvarca" kao i bakar - invar - bakar koriste se u slučajevima kada je potrebno imati koeficijent toplinske ekspanzije blizak koeficijentu ekspanzije aluminij oksida, na primjer, u slučaju ugradnje raznih vrsta keramike kristalni nosači (mikrofutrole) na ploči. Složene podloge na bazi poliimida koriste se prvenstveno u strujnim kolima velike snage ili PCB aplikacijama na visokim temperaturama.

Danas se većina elektronskih kola proizvodi pomoću štampanih ploča. Tehnologijama proizvodnje štampanih ploča proizvode se i prefabrikovane mikroelektroničke komponente - hibridni moduli koji sadrže komponente različite funkcionalne namene i stepena integracije. Višeslojne štampane ploče i elektronske komponente sa visokim stepenom integracije omogućavaju smanjenje težine i veličine karakteristika elektronike i računarskih komponenti. Sada je štampana ploča stara više od stotinu godina.

Štampana ploča

Ovo (na engleskom PCB - štampana ploča)- ploča od elektroizolacionog materijala (getinaks, tekstolit, fiberglas i drugi slični dielektrici), na čijoj se površini nekako nalaze tanke električno vodljive trake (tiskani provodnici) sa kontaktnim jastučićima za povezivanje montiranih radio elemenata, uključujući module i integrirana kola primijenjeno. Ova formulacija je doslovno preuzeta iz Politehničkog rječnika.

Postoji univerzalnija formulacija:

Štampana ploča se odnosi na dizajn fiksnih električnih interkonekcija na izolacionoj osnovi.

Glavni strukturni elementi štampane ploče su dielektrična baza (kruta ili fleksibilna) na čijoj površini se nalaze provodnici. Dielektrična baza i provodnici su elementi neophodni i dovoljni da štampana ploča bude štampana. Za ugradnju komponenti i njihovo spajanje na provodnike koriste se dodatni elementi: kontaktne pločice, metalizirane prijelazne i montažne rupe, lamele konektora, površine za odvođenje topline, zaštitne i strujne površine itd.

Prelazak na štampane ploče označio je kvalitativni iskorak u oblasti projektovanja elektronske opreme. Štampana ploča kombinuje funkcije nosača radioelemenata i električni priključak takve elemente. Posljednja funkcija se ne može izvršiti ako nije osiguran dovoljan nivo izolacijskog otpora između vodiča i drugih vodljivih elemenata tiskane ploče. Stoga, PCB podloga mora djelovati kao izolator.

Istorijska referenca

Tokom 1920-ih i 1930-ih izdani su mnogi patenti za dizajn štampanih ploča i metode za njihovu izradu. Prve metode proizvodnje štampanih ploča ostale su pretežno aditivne (razvoj ideja Thomasa Edisona). Ali u svom modernom obliku, štampana ploča se pojavila zahvaljujući upotrebi tehnologija posuđenih iz štamparske industrije. Štampana ploča je direktan prijevod sa engleskog printing termina printing plate (“printing plate” ili “matrix”). Stoga se austrijski inženjer Paul Eisler smatra pravim „ocem štampanih ploča“. On je prvi zaključio da se štamparske (subtraktivne) tehnologije mogu koristiti za masovnu proizvodnju štampanih ploča. U subtraktivnim tehnologijama, slika se formira uklanjanjem nepotrebnih fragmenata. Paul Eisler je razvio tehnologiju galvanskog taloženja bakarne folije i njenog jetkanja željeznim hloridom. Tehnologije za masovnu proizvodnju štampanih ploča bile su tražene već tokom Drugog svetskog rata. A od sredine 1950-ih počelo je formiranje štampanih ploča kao konstruktivne osnove za radio opremu ne samo za vojne, već i za domaće potrebe.

PCB materijali

Osnovni dielektrici za štampane ploče

Poznavanje parametara materijala za štampane ploče, kako jednoslojne tako i višeslojne, važno je za sve koji se bave njihovom upotrebom, posebno za štampane ploče za uređaje sa povećanom brzinom i mikrotalasne pećnice. Prilikom dizajniranja MPP-a, programeri se suočavaju sa sljedećim zadacima:
- proračun valnog otpora provodnika na ploči;
- proračun vrijednosti međuslojne visokonaponske izolacije;
- izbor strukture slijepih i skrivenih rupa.
Dostupne opcije i debljine različitih materijala prikazane su u tabelama 2–6. Treba uzeti u obzir da je tolerancija na debljinu materijala obično do ±10%, pa je tolerancija na debljinu gotovog materijala višeslojna ploča ne može biti manji od ±10%.

Tg - temperatura prelaska stakla (razaranje strukture)

Dk - dielektrična konstanta

Osnovni dielektrici za mikrotalasne štampane ploče

Tipični dizajn štampanih ploča zasnovan je na upotrebi standardnog tipa fiberglasa FR4, sa radnom temperaturom od –50 do +110 °C, i temperaturom staklastog prelaza Tg (omekšavanje) od oko 135 °C.
Ako postoje povećani zahtjevi za otpornost na toplinu ili kada se ploče postavljaju u pećnicu bez olova (t do 260 °C), visokotemperaturna FR4 Visoka Tg ili FR5.
Ako postoje zahtjevi za kontinuirani rad na visokim temperaturama ili s naglim promjenama temperature, koristi se poliimid. Osim toga, poliimid se koristi za proizvodnju visokopouzdanih ploča, za vojnu primjenu, kao i u slučajevima kada je potrebna povećana električna snaga.
Za ploče sa Mikrotalasna kola(preko 2 GHz) koriste se odvojeni slojevi mikrotalasni materijal, ili je ploča u potpunosti napravljena od mikrovalnog materijala. Najpoznatiji dobavljači specijalnih materijala su Rogers, Arlon, Taconic, Dupont. Cijena ovih materijala veća je od FR4 i uvjetno je prikazana u pretposljednjoj koloni tabele u odnosu na cijenu FR4.

*Dk- dielektrična konstanta

Dk - dielektrična konstanta

PCB obloge

Najčešće su lokacije premazane legurom kalaja i olova ili PIC-om. Metoda nanošenja i izravnavanja površine lema naziva se HAL ili HASL (od engleskog Hot Air Solder Leveling - izravnavanje lema vrućim zrakom). Ovaj premaz pruža najbolju lemljivost jastučića. Međutim, zamjenjuju ga moderniji premazi, obično kompatibilni sa zahtjevima međunarodne RoHS direktive.

Ova direktiva zahtijeva zabranu prisustva štetnih tvari, uključujući olovo, u proizvodima. Do sada se RoHS ne odnosi na teritoriju naše zemlje, ali je korisno zapamtiti njegovo postojanje.

Moguće opcije za pokrivanje MPP lokacija su u tabeli 7.

HASL se koristi svuda osim ako nije drugačije potrebno.

Potapanje (hemijska) pozlata koristi se za pružanje ravnomjernije površine ploče (ovo je posebno važno za BGA jastučiće), ali ima nešto manju sposobnost lemljenja. Lemljenje pećnice se izvodi po približno istoj tehnologiji kao i HASL, ali ručno lemljenje zahtijeva upotrebu posebnih fluksa. Organski premaz, ili OSP, štiti površinu bakra od oksidacije. Njegov nedostatak je kratak rok trajanja lemljenja (manje od 6 mjeseci).

Potapajući lim pruža glatku površinu i dobru lemljivost, iako ima i ograničen rok trajanja za lemljenje. HAL bez olova ima ista svojstva kao HAL koji sadrži olovo, ali sastav lema je otprilike 99,8% kalaja i 0,2% aditiva.

Kontakti lopatice konektora koji su podložni trenju tokom rada ploče galvanizovani su debljim i čvršćim slojem zlata. Za obje vrste pozlaćenja koristi se donji sloj nikla kako bi se spriječilo širenje zlata.

Napomena: Svi premazi osim HASL-a su usklađeni sa RoHS i pogodni za lemljenje bez olova.

Zaštitne i druge vrste premaza za štampane ploče

Zaštitni premazi se koriste za izolaciju površina vodiča koji nisu namijenjeni za lemljenje.

Da bismo upotpunili sliku, razmotrimo funkcionalnu svrhu i materijale premaza tiskanih ploča.

1. Maska za lemljenje - nanosi se na površinu ploče za zaštitu vodiča od slučajnih kratkih spojeva i prljavštine, kao i za zaštitu laminata od stakloplastike od termičkog udara tijekom lemljenja. Maska ne nosi nikakvo drugo funkcionalno opterećenje i ne može služiti kao zaštita od vlage, plijesni, kvara itd. (osim kada se koristi posebne vrste maske).
2. Označavanje - nanesena na ploču bojom preko maske kako bi se pojednostavila identifikacija same ploče i komponenti koje se nalaze na njoj.
3. Maska za skidanje - primjenjuje se na određene dijelove ploče koje je potrebno privremeno zaštititi, na primjer, od lemljenja. Lako se uklanja u budućnosti, jer je smjesa nalik gumi i jednostavno se ljušti.
4. Ugljični kontaktni premaz - primijenjena na određena mjesta na ploči kao kontaktna polja za tastature. Premaz ima dobru provodljivost, ne oksidira i otporan je na habanje.
5. Grafitni otporni elementi - može se nanijeti na površinu ploče za obavljanje funkcije otpornika. Nažalost, tačnost apoena je niska - ne tačnija od ±20% (sa laserskim podešavanjem - do 5%).
6. Srebrni kontakt džemperi - mogu se primijeniti kao dodatni provodnici, stvarajući još jedan provodljivi sloj kada nema dovoljno prostora za usmjeravanje. Uglavnom se koristi za jednoslojne i dvostrane štampane ploče.

PCB dizajn

Najdalji prethodnik štampanih ploča je obična žica, najčešće izolirana. Imao je značajnu manu. U uslovima visokih vibracija, zahtevala je upotrebu dodatnih mehaničkih elemenata za fiksiranje unutar REA. U tu svrhu korišteni su nosači na koje su ugrađeni radioelementi, sami radioelementi i konstrukcijski elementi za međuveze i pričvrsne žice. Ovo je volumetrijska instalacija.

Štampane ploče nemaju ovih nedostataka. Njihovi provodnici su fiksirani na površini, njihov položaj je fiksiran, što omogućava izračunavanje njihovih međusobnih veza. U principu, štampane ploče se sada približavaju ravnim strukturama.

U početnoj fazi primjene, tiskane ploče su imale jednostrane ili dvostrane provodljive staze.

Single Sided PCB- ovo je ploča sa jedne strane na kojoj se nalaze štampani provodnici. U dvostranim štampanim pločama provodnici su također zauzimali praznu poleđinu ploče. I bilo je predloženo da ih poveže razne opcije, među kojima su najraširenije metalizirane prijelazne rupe. Fragmenti dizajna najjednostavnijih jednostranih i dvostranih štampanih ploča prikazani su na sl. 1.

Dvostrani PCB- njihova upotreba umjesto jednostranih bila je prvi korak ka prelasku sa ravni na volumen. Ako se apstrahujemo (mentalno odbacimo podlogu dvostrane štampane ploče), dobićemo trodimenzionalnu strukturu provodnika. Inače, ovaj korak je učinjen prilično brzo. Prijava Alberta Hansona već je ukazivala na mogućnost postavljanja provodnika na obje strane podloge i njihovog povezivanja kroz rupe.

Rice. 1. Fragmenti dizajna štampanih ploča a) jednostrani i 6) dvostrani: 1 - montažna rupa, 2 - kontaktna podloga, 3 - provodnik, 4 - dielektrična podloga, 5 - prelazna metalizirana rupa

Dalji razvoj elektronike - mikroelektronike doveo je do upotrebe višepinskih komponenti (čipovi mogu imati više od 200 pinova), a povećao se i broj elektronskih komponenti. Zauzvrat, upotreba digitalnih mikro krugova i povećanje njihovih performansi doveli su do povećanih zahtjeva za njihovim zaštitom i distribucijom energije na komponente, za koje su posebni zaštitni vodljivi slojevi uključeni u višeslojne ploče digitalnih uređaja (na primjer, računala). Sve je to dovelo do povećanja međupovezanosti i njihove složenosti, što je rezultiralo povećanjem broja slojeva. U modernim štampanim pločama može biti mnogo više od deset. U određenom smislu, višeslojni PCB je dobio volumen.

Višeslojni PCB dizajn

U prvoj, najčešći, opciji, unutrašnji slojevi ploče su formirani od dvostranog bakreno laminiranog fiberglasa, koji se naziva "jezgro". Spoljni slojevi su izrađeni od bakarne folije, presovane sa unutrašnjim slojevima pomoću veziva - smolastog materijala koji se zove "prepreg". Nakon pritiska na visoke temperature formira se "tora" višeslojne štampane ploče u kojoj se zatim buše rupe i metaliziraju. Druga opcija je manje uobičajena, kada se vanjski slojevi formiraju od "jezgri" spojenih prepregom. Ovo je pojednostavljen opis; postoje mnogi drugi dizajni zasnovani na ovim opcijama. Međutim, osnovni princip je da prepreg djeluje kao vezivni materijal između slojeva. Očigledno ne može postojati situacija da su dvije dvostrane "jezgre" susjedne bez prepreg odstojnika, ali je moguća struktura folija-prepreg-folija-prepreg... itd., koja se često koristi u pločama sa složenim kombinacijama slijepe i skrivene rupe.

Višeslojne štampane ploče sada čine dvije trećine globalne proizvodnje štampanih ploča u smislu cijene, iako su u kvantitativnom smislu inferiorne u odnosu na jednostrane i dvostrane ploče.

Šematski (pojednostavljeni) fragment dizajna moderne višeslojne štampane ploče prikazan je na Sl. 2. Provodnici u takvim štampanim pločama se postavljaju ne samo na površinu, već iu zapreminu podloge. Istovremeno je očuvan slojeviti raspored provodnika jedan u odnosu na drugi (posledica upotrebe tehnologija planarne štampe). Slojevitost je neizostavno prisutna u nazivima štampanih ploča i njihovih elemenata - jednostranih, dvostranih, višeslojnih itd. Slojevitost zapravo odražava dizajn i tehnologije izrade štampanih ploča koje odgovaraju ovom dizajnu.

Rice. 2. Fragment dizajna višeslojne štampane ploče: 1 - kroz metalizirani otvor, 2 - slijepi mikroprozor, 3 - skriveni mikroprozor, 4 - slojevi, 5 - skrivene međuslojne rupe, 6 - kontaktne pločice

U stvarnosti, dizajn višeslojnih štampanih ploča razlikuje se od onih prikazanih na Sl. 2.

Po svojoj strukturi, MPP-ovi su mnogo složeniji od dvostranih ploča, kao što je njihova tehnologija proizvodnje mnogo složenija. I sama njihova struktura značajno se razlikuje od one prikazane na sl. 2. Oni uključuju dodatne slojeve štita (uzemljenje i napajanje), kao i nekoliko slojeva signala.

U stvarnosti izgledaju ovako:

a) Šematski	Kako bi se osiguralo prebacivanje između MPP slojeva, koriste se međuslojni i mikroprelazni spojevi (Sl. 3.a. Međuslojni prijelazi mogu se napraviti u obliku prolaznih rupa koje povezuju vanjske slojeve jedni s drugima i sa unutrašnjim slojevima. Koriste se i slijepi i skriveni prolazi. Slijepi spoj je spojni metalizirani kanal, vidljiv samo s vrha ili donja strana naknade. Skriveni spojevi se koriste za povezivanje unutrašnjih slojeva ploče jedan s drugim. Njihova upotreba omogućava značajno pojednostavljenje rasporeda ploča; na primjer, 12-slojni MPP dizajn može se svesti na ekvivalentan 8-slojni. prebacivanje Microvias su razvijeni posebno za površinsku montažu, povezivanje kontaktnih pločica i signalnih slojeva.
c) radi jasnoće u 3D prikazu	Za proizvodnju višeslojnih tiskanih ploča, nekoliko dielektrika laminiranih folijom međusobno se povezuje pomoću ljepljivih brtvi - preprega. Na slici 3.c prepreg je prikazan bijelom bojom. Prepreg spaja slojeve višeslojne štampane ploče tokom termičkog presovanja. Ukupna debljina višeslojnih štampanih ploča raste neproporcionalno brzo sa brojem slojeva signala. S tim u vezi, potrebno je voditi računa o velikom omjeru debljine ploče i prečnika prolaznih rupa, što je vrlo strog parametar za proces prolazne metalizacije rupa. Međutim, čak i uzimajući u obzir poteškoće s metalizacijom prolaznih rupa mali prečnik, proizvođači višeslojnih štampanih ploča radije postižu veliku gustoću korištenjem većeg broja relativno jeftinih slojeva umjesto korištenja manjeg broja slojeva visoke gustoće, ali shodno tome i skupljih slojeva.
sa) Crtanje 3	Slika 3.c prikazuje približnu strukturu slojeva višeslojne štampane ploče, navodeći njihove debljine.

Vladimir Urazaev [L.12] smatra da se razvoj dizajna i tehnologija u mikroelektronici odvija u skladu s objektivno postojećim zakonom razvoja tehničkih sistema: problemi povezani sa postavljanjem ili kretanjem objekata rješavaju se pomicanjem od tačke do prave, od linije do linije. ravan, iz ravni u trodimenzionalni prostor.

Mislim da će štampane ploče morati da poštuju ovaj zakon. Postoji potencijalna mogućnost implementacije ovakvih višeslojnih (beskonačno nivoa) štampanih ploča. O tome svedoči bogato iskustvo korišćenja laserskih tehnologija u proizvodnji štampanih ploča, jednako bogato iskustvo korišćenja laserske stereolitografije za formiranje trodimenzionalnih objekata od polimera, tendencija povećanja termičke otpornosti osnovnih materijala, itd. , takvi proizvodi će se morati zvati drugačije. Budući da izraz "štampana ploča" više neće odražavati njihov interni sadržaj niti tehnologiju proizvodnje.

Možda će se ovo dogoditi.

Ali čini mi se da su trodimenzionalni dizajni u dizajnu štampanih ploča već poznati - to su višeslojne štampane ploče. A volumetrijska instalacija elektroničkih komponenti s postavljanjem kontaktnih pločica na sve površine radio komponenti smanjuje obradivost njihove ugradnje, kvalitetu interkonekcija i otežava njihovo testiranje i održavanje.

Budućnost će pokazati!

Fleksibilne štampane ploče

Za većinu ljudi, štampana ploča je jednostavno kruta ploča sa električno vodljivim međuvezama.

Krute štampane ploče su najpopularniji proizvod koji se koristi u radio elektronici, za koju gotovo svi znaju.

Ali postoje i fleksibilne štampane ploče, koje sve više proširuju svoju primjenu. Primjer su takozvani fleksibilni štampani kablovi (petlje). Takve štampane ploče obavljaju ograničen raspon funkcija (isključena je funkcija supstrata za radioelemente). Služe za kombinovanje konvencionalnih štampanih ploča, zamjenjujući svežanj. Fleksibilne štampane ploče dobijaju elastičnost zbog činjenice da je njihova polimerna „podloga“ u visoko elastičnom stanju. Fleksibilne štampane ploče imaju dva stepena slobode. Mogu se čak i saviti u Mobius traku.

Crtanje 4

Jedan ili čak dva stepena slobode, ali vrlo ograničena sloboda, mogu se dati i konvencionalnim krutim štampanim pločama, u kojima je polimerna matrica supstrata u krutom, staklastom stanju. To se postiže smanjenjem debljine podloge. Jedna od prednosti reljefnih štampanih ploča napravljenih od tankih dielektrika je mogućnost da im se da „zaobljenost“. Tako postaje moguće uskladiti njihov oblik i oblik objekata (rakete, svemirski objekti, itd.) u koje se mogu postaviti. Rezultat je značajna ušteda u internoj količini proizvoda.

Njihova značajna mana je da kako se broj slojeva povećava, fleksibilnost takvih štampanih ploča opada. A upotreba konvencionalnih nefleksibilnih komponenti stvara potrebu da se popravi njihov oblik. Zato što savijanje takvih PCB-a sa nesavitljivim komponentama dovodi do visokog mehaničkog naprezanja na mjestima gdje se spajaju na fleksibilni PCB.

Srednju poziciju između krutih i fleksibilnih štampanih ploča zauzimaju "stare" štampane ploče, koje se sastoje od krutih elemenata presavijenih poput harmonike. Takve "harmonike" su vjerovatno potakle ideju o stvaranju višeslojnih štampanih ploča. Moderne rigid-flex štampane ploče implementirane su na drugačiji način. Uglavnom govorimo o višeslojnim štampanim pločama. Mogu kombinovati krute i fleksibilne slojeve. Ako se fleksibilni slojevi pomaknu dalje od krutih, možete dobiti tiskanu ploču koja se sastoji od krutog i fleksibilnog fragmenta. Druga mogućnost je povezivanje dva kruta fragmenta sa fleksibilnim.

Klasifikacija dizajna štampanih ploča na osnovu slojevitosti njihovog provodljivog uzorka pokriva većinu, ali ne sve, dizajne štampanih ploča. Na primjer, za proizvodnju tkanih ploča ili kablova, pokazala se prikladna oprema za tkanje, a ne štampanje. Takve "štampane ploče" već imaju tri stepena slobode. Kao i obična tkanina, mogu poprimiti najbizarnije oblike i oblike.

Štampane ploče na bazi visoke toplotne provodljivosti

U posljednje vrijeme došlo je do povećanja proizvodnje topline elektronskih uređaja koji se odnosi na:

Povećana produktivnost računarskih sistema,

Potrebe za prebacivanje velike snage,

Sve veća upotreba elektronskih komponenti sa povećanom proizvodnjom toplote.

Potonje se najjasnije očituje u tehnologiji LED rasvjete, gdje se naglo povećao interes za stvaranje izvora svjetlosti na bazi moćnih ultra-sjajnih LED dioda. Svjetlosna efikasnost poluvodičkih LED dioda je već dostigla 100lm/W. Ovakve ultra-sjajne LED diode zamjenjuju konvencionalne žarulje sa žarnom niti i nalaze svoju primjenu u gotovo svim područjima tehnologije rasvjete: svjetiljke za uličnu rasvjetu, automobilsku rasvjetu, rasvjeta za hitne slučajeve, reklamni znakovi, LED paneli, indikatori, oznake, semafori itd. Ove LED diode postale su nezamjenjive u dekorativnoj rasvjeti i dinamičkim rasvjetnim sistemima zbog svoje jednobojne boje i brzine prebacivanja. Također ih je korisno koristiti tamo gdje je potrebno strogo štedjeti energiju, gdje je često održavanje skupo i gdje su zahtjevi za električnom sigurnošću visoki.

Studije pokazuju da se otprilike 65-85% električne energije prilikom rada LED-a pretvara u toplinu. Međutim, pod uslovom da se poštuju termički uslovi koje preporučuje proizvođač LED-a, životni vek LED-a može dostići 10 godina. Ali, ako su termički uvjeti narušeni (obično to znači rad s prijelaznom temperaturom većom od 120...125°C), vijek trajanja LED-a može pasti 10 puta! A ako su preporučeni termički uvjeti grubo narušeni, na primjer, kada se LED diode tipa emitera uključe bez radijatora duže od 5-7 sekundi, LED može otkazati prilikom prvog uključivanja. Povećanje temperature prijelaza, osim toga, dovodi do smanjenja svjetline sjaja i pomaka radne valne dužine. Stoga je vrlo važno pravilno izračunati toplinski režim i, ako je moguće, što je više moguće raspršiti toplinu koju stvara LED.

Veliki proizvođači LED dioda velike snage, kao što su Cree, Osram, Nichia, Luxeon, Seoul Semiconductor, Edison Opto, itd., već dugo ih proizvode u obliku LED modula ili klastera na štampanim pločama kako bi pojednostavili uključivanje i proširili primjene LED dioda, metalne baze (u međunarodnoj klasifikaciji IMPCB - Insulated Metal Printed Circuit Board, ili AL PCB - štampane ploče na aluminijumskoj bazi).

Slika 5

Ove štampane ploče na aluminijumskoj bazi imaju nizak i fiksni toplotni otpor, što omogućava da se prilikom ugradnje na radijator jednostavno obezbedi odvođenje toplote sa p-n spoja LED-a i obezbedi njegov rad tokom celog radnog veka.

Bakar, aluminijum i razne vrste keramike koriste se kao materijali visoke toplotne provodljivosti za osnove takvih štampanih ploča.

Problemi tehnologije industrijske proizvodnje

Istorija razvoja tehnologije proizvodnje štampanih ploča je istorija unapređenja kvaliteta i prevazilaženja problema koji se na tom putu javljaju.

Evo nekih njegovih detalja.

Štampane ploče proizvedene metalizacijom prolaznih rupa, uprkos širokoj upotrebi, imaju vrlo ozbiljan nedostatak. Sa dizajnerske tačke gledišta, najslabija karika ovakvih štampanih ploča je spoj metaliziranih stubova u vias i provodnih slojeva (kontaktnih pločica). Veza između metaliziranog stupa i provodnog sloja se javlja duž kraja kontaktne ploče. Dužina veze je određena debljinom bakarne folije i obično je 35 mikrona ili manje. Galvanskoj metalizaciji zidova otvora prethodi faza hemijske metalizacije. Hemijski bakar, za razliku od galvanskog bakra, je trošniji. Zbog toga se veza metaliziranog stupa sa krajnjom površinom kontaktne jastučiće odvija preko srednjeg podsloja hemijskog bakra koji je slabiji po karakteristikama čvrstoće. Koeficijent toplinske ekspanzije laminata od stakloplastike je mnogo veći od bakra. Prilikom prolaska kroz temperaturu staklastog prijelaza epoksidne smole, razlika se naglo povećava. Tokom termičkih udara, koje štampana ploča doživljava iz raznih razloga, veza je izložena vrlo velikim mehaničkim opterećenjima i... lomovima. Kao rezultat, lomi se električni krug a funkcionalnost električnog kola je poremećena.

Rice. 6. Međuslojne bočice u višeslojnim štampanim pločama: a) bez dielektričnog podrezivanja, 6) sa dielektričnim podrezom 1 - dielektrik, 2 - kontaktna podloga unutrašnjeg sloja, 3 - hemijski bakar, 4 - galvanski bakar

Rice. 7. Fragment dizajna višeslojne štampane ploče izrađene po slojevima: 1 - međuslojni spoj, 2 - provodnik unutrašnjeg sloja, 3 - montažna podloga, 4 - provodnik spoljašnjeg sloja, 5 - dielektrični slojevi

Kod višeslojnih štampanih ploča povećanje pouzdanosti unutrašnjih spojeva može se postići uvođenjem dodatne operacije - podrezivanja ( djelomično uklanjanje) dielektrik u vias prije metalizacije. U ovom slučaju, spajanje metaliziranih stupova s ​​kontaktnim jastučićima se vrši ne samo na kraju, već i djelomično duž vanjskih prstenastih zona ovih jastučića (slika 6).

Veća pouzdanost metaliziranih spojeva višeslojnih štampanih ploča postignuta je tehnologijom izrade višeslojnih štampanih ploča metodom gradnje sloj po sloj (slika 7). Veze između provodnih elemenata štampanih slojeva u ovoj metodi se izvode galvanskim urastanjem bakra u rupe izolacionog sloja. Za razliku od metode metalizacije prolaznih rupa, u ovom slučaju su otvore u potpunosti ispunjene bakrom. Područje veze između provodnih slojeva postaje mnogo veće, a geometrija je drugačija. Prekid takvih veza nije tako lak. Ipak, i ova tehnologija je daleko od idealne. Tranzicija “galvanski bakar - hemijski bakar - galvanski bakar” i dalje ostaje.

Štampane ploče izrađene metalizacijom prolaznih rupa moraju izdržati najmanje četiri (višeslojna najmanje tri) prelemljenja. Reljefne štampane ploče omogućavaju mnogo veći broj prelemljenja (do 50). Prema riječima programera, metalizirani spojevi u reljefnim tiskanim pločama ne smanjuju, već povećavaju njihovu pouzdanost. Šta je izazvalo tako oštar kvalitativni skok? Odgovor je jednostavan. U tehnologiji proizvodnje reljefnih štampanih ploča, provodljivi slojevi i metalizirani stupovi koji ih povezuju implementirani su u jednom tehnološkom ciklusu (istovremeno). Dakle, ne postoji prelaz „galvanski bakar - hemijski bakar - galvanski bakar". Ali tako visok rezultat dobiven je kao rezultat napuštanja najraširenije tehnologije za proizvodnju tiskanih ploča, kao rezultat prelaska na drugačiji dizajn. Nije preporučljivo napustiti metodu metalizacije prolaznih rupa iz više razloga.

Kako biti?

Odgovornost za formiranje sloja barijere na spoju krajeva kontaktnih pločica i metaliziranih klipova uglavnom pada na tehnologe. Oni su uspjeli riješiti ovaj problem. Revolucionarne promjene u tehnologiji proizvodnje tiskanih ploča napravljene su metodama direktne metalizacije rupa, čime se eliminira faza kemijske metalizacije, ograničavajući se samo na prethodno aktiviranje površine. Štoviše, direktni procesi metalizacije provode se na način da se provodljivi film pojavljuje samo tamo gdje je potreban - na površini dielektrika. Kao posljedica toga, sloj barijere u metaliziranim spojevima tiskanih ploča proizvedenih direktnom metalizacijom rupa jednostavno odsutan. Nije li to lijep način da se riješi tehnička kontradikcija?

Također je bilo moguće prevladati tehničku kontradikciju u vezi sa metalizacijom otvora. Platirane rupe mogu postati slaba karika u štampanim pločama iz drugog razloga. Debljina premaza na zidovima otvora bi idealno trebala biti ujednačena po cijeloj njihovoj visini. U suprotnom, opet nastaju problemi s pouzdanošću. Fizička hemija procesa galvanizacije tome se suprotstavlja. Idealni i stvarni profil premaza u metaliziranim spojevima prikazan je na Sl. 5. Debljina premaza na dubini rupe je obično manja nego na površini. Razlozi su veoma različiti: neujednačena gustina struje, katodna polarizacija, nedovoljna razmena elektrolita itd. U savremenim štampanim pločama prečnik prelaznih rupa koje se metaliziraju već premašuje 100 mikrona, a odnos visine i prečnika rupe kod nekih slučajeva dostiže 20:1. Situacija se izuzetno zakomplikovala. Fizičke metode (upotreba ultrazvuka, povećanje intenziteta razmene fluida u rupama štampanih ploča i sl.) su već iscrpile svoje mogućnosti. Čak i viskoznost elektrolita počinje igrati značajnu ulogu.

Rice. 8. Poprečni presjek metalizirane rupe na štampanoj ploči. 1 - dielektrik, 2 - idealan profil metalizacije zidova rupa, 3 - pravi profil metalizacije zidova rupa,
4 - otpor

Tradicionalno, ovaj problem je riješen korištenjem elektrolita sa nivelirajućim aditivima koji se adsorbiraju u područjima gdje je gustoća struje veća. Sorpcija takvih aditiva je proporcionalna gustoći struje. Aditivi stvaraju sloj barijere kako bi se suprotstavili suvišnom sloju na oštrim rubovima i susjednim područjima (bliže površini tiskane ploče).

Drugo rješenje ovog problema je teoretski poznato već duže vrijeme, ali u praksi ga je bilo moguće implementirati sasvim nedavno - nakon što je savladana industrijska proizvodnja sklopnih napajanja velike snage. Ova metoda se temelji na korištenju impulsnog (reverznog) načina napajanja za galvanske kupke. Većinu vremena se isporučuje jednosmjerna struja. U tom slučaju dolazi do taloženja premaza. Reverzna struja se napaja u manjini vremena. Istovremeno, naneseni premaz se otapa. Neujednačena gustina struje (više oštri uglovi) u ovom slučaju donosi samo koristi. Zbog toga se otapanje premaza prvo i u većoj mjeri događa na površini tiskane ploče. Ovo tehničko rješenje koristi čitav "buket" tehnika za rješavanje tehničkih kontradikcija: koristiti djelomično redundantnu akciju, pretvarajući štetu u korist, primijeniti prijelaz sa kontinuiranog procesa na pulsni, učiniti suprotno, itd. I rezultat dobijeno odgovara ovom “buketu”. Određenom kombinacijom trajanja impulsa naprijed i nazad moguće je čak dobiti debljinu premaza u dubini rupe koja je veća nego na površini tiskane ploče. Zbog toga se ova tehnologija pokazala kao nezamjenjiva za punjenje slijepih spojeva metalom (zajednička karakteristika modernih štampanih ploča), zbog čega se gustina međuspoja u PCB-u približno udvostručuje.

Problemi povezani sa pouzdanošću metaliziranih spojeva u štampanim pločama su lokalne prirode. Shodno tome, kontradikcije koje nastaju u procesu njihovog razvoja u odnosu na tiskane ploče u cjelini također nisu univerzalne. Iako takve štampane ploče zauzimaju lavovski deo tržišta svih štampanih ploča.

Također, u procesu razvoja rješavaju se i drugi problemi sa kojima se tehnolozi susreću, ali potrošači o njima i ne razmišljaju. Nabavljamo višeslojne štampane ploče za naše potrebe i koristimo ih.

Mikrominijaturizacija

U početnoj fazi, iste komponente su ugrađene na štampane ploče koje su korištene za volumetrijsku instalaciju elektroničkih uređaja, ali uz određene modifikacije pinova kako bi se smanjila njihova veličina. Ali najčešće komponente mogu se instalirati na štampane ploče bez modifikacija.

Pojavom štampanih ploča postalo je moguće smanjiti veličinu komponenti koje se koriste na štampanim pločama, što je zauzvrat dovelo do smanjenja radnih napona i struja koje troše ovi elementi. Od 1954. Ministarstvo za elektrane i elektroindustriju masovno proizvodi prijenosni radio prijemnik Dorozhny, koji koristi štampanu ploču.

Pojavom minijaturnih poluvodičkih pojačala - tranzistora, tiskane ploče počele su dominirati u kućanskim aparatima, a nešto kasnije i u industriji, a s pojavom fragmenata elektroničkih kola - funkcionalnih modula i mikro krugova - kombiniranih na jednom čipu, njihov dizajn već predviđena za ugradnju isključivo neštampanih ploča.

Uz kontinuirano smanjenje veličine aktivnih i pasivnih komponenti, pojavio se novi koncept - "mikrominijaturizacija".

IN elektronske komponente ovo je rezultiralo pojavom LSI i VLSI koji sadrže mnogo miliona tranzistora. Njihova pojava izazvala je povećanje broja eksternih priključaka (vidi kontaktnu površinu grafičkog procesora na slici 9.a), što je zauzvrat izazvalo komplikaciju u rasporedu provodnih vodova, što se može vidjeti na slici 9.b.

Takav GPU panel, i CPU također - ništa više od male višeslojne tiskane ploče na kojoj se nalazi sam čip procesora, ožičenje veza između pinova čipa i kontaktnog polja, te vanjski elementi (obično filter kondenzatori sistema za distribuciju energije).

Slika 9

I ne dozvolite da vam to izgleda kao šala, Intel-ov ili AMD-ov CPU za 2010. je također štampana ploča, i to višeslojna.

Slika 9a

Razvoj štampanih ploča, kao i elektronske opreme uopšte, je linija redukcije njenih elemenata; njihovo zbijanje na štampanoj površini, kao i smanjenje elektronskih elemenata. U ovom slučaju, pod „elementima“ treba shvatiti i vlastitu svojinu štampanih ploča (provodnici, vias, itd.), i elemente iz supersistema (sklop štampanih kola) - radioelemente. Potonje su ispred štampanih ploča po brzini mikrominijaturizacije.

Mikroelektronika je uključena u razvoj VLSI.

Povećanje gustine elementarne baze zahteva isto i od provodnika štampane ploče - nosača ove elementne baze. U tom smislu se javljaju brojni problemi koji zahtijevaju rješenja. Govorit ćemo detaljnije o dva takva problema i načinima njihovog rješavanja.

Prve metode proizvodnje tiskanih ploča bile su bazirane na lijepljenju vodiča od bakarne folije na površinu dielektrične podloge.

Pretpostavljalo se da se širina provodnika i razmaci između provodnika mjere u milimetrima. U ovoj verziji takva tehnologija je bila prilično izvodljiva. Naknadna minijaturizacija elektronska tehnologija zahtijevalo stvaranje drugih metoda za proizvodnju tiskanih ploča, čije se glavne verzije (subtractive, aditive, poluaditivne, kombinirane) koriste i danas. Upotreba takvih tehnologija omogućila je implementaciju štampanih ploča s veličinama elemenata mjerenim u desetinkama milimetra.

Postizanje nivoa rezolucije od približno 0,1 mm (100 µm) u štampanim pločama bio je značajan događaj. S jedne strane, došlo je do prijelaza „naniže“ za još jedan red veličine. S druge strane, to je svojevrsni kvalitativni skok. Zašto? Dielektrični supstrat većine modernih štampanih ploča je fiberglas - slojevita plastika sa polimernom matricom ojačanom fiberglasom. Smanjenje razmaka između vodiča tiskane ploče dovelo je do toga da su postali srazmjerni debljini staklenih niti ili debljini tkanja ovih niti u fiberglasu. A situacija u kojoj su provodnici "kratki" takvim čvorovima postala je sasvim realna. Kao rezultat toga, formiranje neobičnih kapilara u laminatu od stakloplastike, koje "podižu" ove provodnike, postalo je stvarno. U vlažnom okruženju, kapilare na kraju dovode do pogoršanja nivoa izolacije između PCB provodnika. Tačnije, to se dešava čak iu normalnim uslovima vlažnosti. Kondenzacija vlage u kapilarnim strukturama fiberglasa takođe se primećuje u normalnim uslovima.Vlaga uvek smanjuje nivo otpornosti izolacije.

Kako su takve štampane ploče postale uobičajena pojava u modernoj elektronskoj opremi, možemo zaključiti da su dizajneri osnovnih materijala za štampane ploče uspeli da reše ovaj problem tradicionalnim metodama. Ali hoće li se izboriti sa sljedećim značajnim događajem? Već se dogodio još jedan kvalitativni skok.

Izvještava se da su stručnjaci Samsung Savladana je tehnologija izrade štampanih ploča sa širinom provodnika i razmakom između njih 8-10 mikrona. Ali ovo nije debljina staklene niti, već stakloplastike!

Zadatak obezbjeđivanja izolacije u ultramalim prazninama između provodnika sadašnjih, a posebno budućih štampanih ploča je složen. Kojim metodama će se to riješiti - tradicionalnim ili netradicionalnim - i hoće li biti riješeno - vrijeme će pokazati.

Rice. 10. Profili za nagrizanje bakarne folije: a - idealan profil, b - pravi profil; 1 - zaštitni sloj, 2 - provodnik, 3 - dielektrik

Postojale su poteškoće u dobijanju ultra-sitnih (ultra uskih) provodnika u štampanim pločama. Iz mnogo razloga, metode subtriranja postale su široko rasprostranjene u tehnologijama proizvodnje štampanih ploča. U subtraktivnim metodama, uzorak električnog kola se formira uklanjanjem nepotrebnih komada folije. Još tokom Drugog svjetskog rata, Paul Eisler je razvio tehnologiju jetkanja bakarne folije željeznim hloridom. Takvu nepretencioznu tehnologiju i danas koriste radio-amateri. Industrijske tehnologije nisu daleko od ove „kuhinjske“ tehnologije. Jedina razlika je u tome što se promijenio sastav rješenja za jetkanje i pojavili su se elementi automatizacije procesa.

Osnovni nedostatak apsolutno svih tehnologija jetkanja je taj što se jetkanje događa ne samo u željenom smjeru (prema dielektričnoj površini), već i u neželjenom poprečnom smjeru. Bočno podrezivanje provodnika je uporedivo sa debljinom bakarne folije (oko 70%). Obično se umjesto idealnog profila provodnika dobije profil u obliku pečurke (slika 10). Kada je širina provodnika velika, a u najjednostavnijim štampanim pločama se mjeri čak i u milimetrima, ljudi jednostavno zažmire na bočno podrezivanje vodiča. Ako je širina provodnika srazmjerna njihovoj visini ili čak manja od nje (stvarnosti današnjice), tada "lateralne težnje" dovode u pitanje izvodljivost korištenja takvih tehnologija.

U praksi se količina bočnog podrezivanja štampanih provodnika može donekle smanjiti. Ovo se postiže povećanjem brzine jetkanja; korištenjem mlaznog izlijevanja (mlaznice za nagrizanje poklapaju se sa željenim smjerom - okomito na ravninu lima), kao i drugim metodama. Ali kada se širina provodnika približi njegovoj visini, efikasnost takvih poboljšanja postaje očigledno nedovoljna.

Ali napredak u fotolitografiji, hemiji i tehnologiji sada omogućava rješavanje svih ovih problema. Ova rješenja dolaze iz mikroelektronskih tehnologija.

Radioamaterske tehnologije za proizvodnju štampanih ploča

Proizvodnja štampanih ploča u radioamaterskim uslovima ima svoje karakteristike, a razvoj tehnologije sve više povećava ove mogućnosti. Ali procesi su i dalje njihova osnova

Pitanje kako jeftino proizvesti štampane ploče kod kuće zabrinjava sve radio-amatere, verovatno od 60-ih godina prošlog veka, kada su štampane ploče našle široku upotrebu u kućanskim aparatima. I ako tada izbor tehnologija nije bio tako velik, danas, zahvaljujući razvoju moderne tehnologije, radio-amateri imaju priliku da brzo i efikasno proizvode štampane ploče bez upotrebe skupe opreme. I te se mogućnosti neprestano šire, omogućavajući kvalitetu njihovih kreacija da se sve više približava industrijskom dizajnu.

Zapravo, cijeli proces proizvodnje tiskane ploče može se podijeliti u pet glavnih faza:

• preliminarna priprema izratka (čišćenje površine, odmašćivanje);
• nanošenje zaštitnog premaza na ovaj ili onaj način;
• uklanjanje viška bakra sa površine ploče (jetkanje);
• čišćenje radnog komada od zaštitnog premaza;
• bušenje rupa, premazivanje ploče fluksom, kalajisanje.

Razmatramo samo najčešću "klasičnu" tehnologiju, u kojoj se višak bakra uklanja s površine ploče kemijskim jetkanjem. Osim toga, moguće je, na primjer, ukloniti bakar glodanjem ili korištenjem električne instalacije. Međutim, ove metode nemaju široku primjenu ni u radioamaterskom okruženju ni u industriji (iako se proizvodnja ploča glodanjem ponekad koristi u slučajevima kada je potrebno vrlo brzo proizvesti jednostavne tiskane ploče u pojedinačnim količinama).

A ovdje ćemo govoriti o prve 4 točke tehnološkog procesa, budući da bušenje izvodi radio-amater koristeći alat koji ima.

Kod kuće je nemoguće napraviti višeslojnu tiskanu ploču koja može konkurirati industrijskim dizajnom, stoga se obično u radioamaterskim uvjetima koriste dvostrane tiskane ploče, au dizajnu mikrovalnih uređaja samo dvostrane.

Iako treba težiti kod izrade štampanih ploča kod kuće, pri razvoju kola treba težiti da se koristi što više komponenti za površinsku montažu, što u nekim slučajevima omogućava da se skoro celo kolo postavi na jednu stranu ploče. To je zbog činjenice da još nije izumljena tehnologija za metaliziranje spojeva koja bi bila izvodljiva kod kuće. Stoga, ako se raspored ploče ne može izvršiti na jednoj strani, raspored treba uraditi na drugoj strani koristeći pinove raznih komponenti instaliranih na ploči kao međuslojne otvore, koji će u ovom slučaju morati biti zalemljeni na obje strane board. Naravno da postoje razne načine zamjena metalizacije rupa (pomoću tankog vodiča umetnutog u rupu i zalemljenog na staze s obje strane ploče; korištenjem posebnih klipova), međutim, svi oni imaju značajne nedostatke i nezgodni su za korištenje. U idealnom slučaju, ploča bi trebala biti postavljena samo s jedne strane koristeći minimalni broj kratkospojnika.

Pogledajmo sada pobliže svaku od faza proizvodnje štampane ploče.

Preliminarna priprema radnog komada

Ova faza je početna i sastoji se od pripreme površine buduće tiskane ploče za nanošenje zaštitnog premaza na nju. Općenito, tehnologija čišćenja površina nije pretrpjela značajne promjene tokom dužeg vremenskog perioda. Cijeli proces se svodi na uklanjanje oksida i onečišćenja s površine ploče korištenjem raznih abraziva i naknadnog odmašćivanja.

Za uklanjanje teške prljavštine možete koristiti fino zrnati brusni papir („nula“), fini abrazivni prah ili bilo koji drugi proizvod koji ne ostavlja duboke ogrebotine na površini ploče. Ponekad možete jednostavno oprati površinu ploče sa tvrdom spužvom za pranje posuđa. deterdžent ili prah (u ove svrhe prikladno je koristiti abrazivnu spužvu za pranje posuđa, koja izgleda kao filc s malim uključcima neke tvari; često je takva spužva zalijepljena na komad pjenaste gume). Osim toga, ako je površina štampane ploče dovoljno čista, možete potpuno preskočiti korak obrade abrazivom i prijeći direktno na odmašćivanje.

Ako na štampanoj ploči postoji samo debeo oksidni film, može se lako ukloniti tretiranjem štampane ploče u trajanju od 3-5 sekundi rastvorom željeznog hlorida, nakon čega sledi ispiranje u hladnoj tekućoj vodi. Treba napomenuti, međutim, da je poželjno ili proizvoditi ovu operaciju Neposredno prije nanošenja zaštitnog premaza ili nakon nanošenja, radni predmet čuvajte na tamnom mjestu, jer bakar brzo oksidira na svjetlu.

Završna faza pripreme površine je odmašćivanje. Za to možete koristiti komad mekana tkanina, ne ostavlja vlakna, navlažen alkoholom, benzinom ili acetonom. Ovdje treba obratiti pažnju na čistoću površine ploče nakon odmašćivanja, jer su se nedavno počeli pojavljivati ​​aceton i alkohol sa značajnom količinom nečistoća, koji nakon sušenja ostavljaju bjelkaste mrlje na ploči. Ako je to slučaj, onda biste trebali potražiti drugi odmašćivač. Nakon odmašćivanja, ploču treba oprati u tekućoj hladnoj vodi. Kvaliteta čišćenja može se kontrolisati praćenjem stepena vlaženja površine bakra vodom. Površina potpuno natopljena vodom, bez stvaranja kapi ili puknuća vodenog filma, pokazatelj je normalnog nivoa čišćenja. Poremećaji u ovom filmu vode ukazuju na to da površina nije dovoljno očišćena.

Nanošenje zaštitnog premaza

Nanošenje zaštitnog premaza je najviše važna faza u procesu proizvodnje štampanih ploča, a oni su ti koji određuju 90% kvaliteta proizvedene ploče. Trenutno su u radioamaterskoj zajednici najpopularnije tri metode nanošenja zaštitnog premaza. Razmotrićemo ih u cilju povećanja kvaliteta ploča koje se dobijaju prilikom njihovog korišćenja.

Prije svega, potrebno je pojasniti da zaštitni premaz na površini obratka mora formirati homogenu masu, bez nedostataka, s glatkim, jasnim granicama i otpornim na djelovanje kemijskih komponenti otopine za jetkanje.

Ručno nanošenje zaštitnog premaza

Ovom metodom, crtež štampane ploče se ručno prenosi na laminat od stakloplastike pomoću neke vrste uređaja za pisanje. Nedavno su se na tržištu pojavili mnogi markeri, čija se boja ne ispire vodom i pruža prilično izdržljiv zaštitni sloj. Osim toga, za ručno crtanje možete koristiti dasku za crtanje ili neki drugi uređaj napunjen bojom. Na primjer, pogodno je koristiti za crtanje šprica s tankom iglom (inzulinske šprice s promjerom igle 0,3-0,6 mm) izrezane na dužinu od 5-8 mm su najprikladnije za ove svrhe. U tom slučaju, štap se ne smije umetati u špric - boja treba slobodno teći pod utjecajem kapilarnog efekta. Također, umjesto šprica, možete koristiti tanku staklenu ili plastičnu cijev navučenu preko vatre kako biste postigli željeni prečnik. Posebnu pažnju treba obratiti na kvalitetu obrade ruba cijevi ili igle: prilikom crtanja ne smiju ogrebati ploču, inače se već obojena područja mogu oštetiti. Pri radu s takvim uređajima možete koristiti bitumen ili neki drugi lak razrijeđen otapalom, tsaponlakom ili čak otopinom kolofonija u alkoholu kao boju. U tom slučaju potrebno je odabrati konzistenciju boje tako da slobodno teče prilikom crtanja, ali istovremeno ne istječe i ne formira kapljice na kraju igle ili cijevi. Vrijedi napomenuti da je ručni postupak nanošenja zaštitnog premaza prilično radno intenzivan i prikladan je samo u slučajevima kada je potrebno vrlo brzo proizvesti malu ploču. Minimalna širina kolosijeka koja se može postići ručnim crtanjem je oko 0,5 mm.

Koristeći "tehnologiju laserskog štampača i gvožđa"

Ova tehnologija se pojavila relativno nedavno, ali je odmah postala široko rasprostranjena zbog svoje jednostavnosti i visoke kvalitete rezultirajućih ploča. Osnova tehnologije je prijenos tonera (praška koji se koristi za štampanje u laserskim štampačima) sa bilo koje podloge na štampanu ploču.

U ovom slučaju moguće su dvije opcije: ili se korištena podloga odvoji od ploče prije graviranja ili, ako se koristi supstrat aluminijska folija, urezana je zajedno sa bakrom .

Prva faza upotrebe ove tehnologije je štampanje zrcalnu sliku uzorak štampane ploče na podlozi. Postavke štampanja treba postaviti na maksimalan kvalitet štampe (pošto se u ovom slučaju nanosi najdeblji sloj tonera). Kao podlogu možete koristiti tanki premazani papir (korice iz raznih časopisa), faks papir, aluminijsku foliju, film za laserske štampače, podlogu od Oracal samoljepljive folije ili neke druge materijale. Ako koristite pretanak papir ili foliju, možda ćete morati da ih zalijepite po obodu na komad debelog papira. U idealnom slučaju, štampač treba da ima putanju papira bez pregiba, što sprečava da se takav sendvič sruši unutar štampača. Ovo je od velike važnosti i kod štampe na foliji ili Oracal filmskoj podlozi, jer toner jako slabo prijanja na njih, a ako je papir unutar štampača savijen, velika je vjerovatnoća da ćete morati provesti nekoliko neugodnih minuta na čišćenju pećnica za štampač od naljepljenih ostataka tonera. Najbolje je da štampač može da provlači papir horizontalno kroz sebe dok štampa na gornjoj strani (kao HP LJ2100, jedan od najboljih štampača za proizvodnju PCB-a). Želio bih odmah upozoriti vlasnike štampača kao što su HP LJ 5L, 6L, 1100 da ne pokušavaju da štampaju na foliji ili podlozi od Oracal - obično takvi eksperimenti završavaju neuspehom. Takođe, osim štampača, možete koristiti i kopir mašinu, čija upotreba ponekad daje čak i bolje rezultate u odnosu na štampače zbog nanošenja debelog sloja tonera. Glavni zahtjev za podlogu je da se može lako odvojiti od tonera. Takođe, ako koristite papir, ne bi trebalo da ostavlja bilo kakve mrlje u toneru. U ovom slučaju su moguće dvije opcije: ili se supstrat jednostavno ukloni nakon prenošenja tonera na ploču (u slučaju filma za laserske štampače ili podloge iz Oracal-a), ili se prethodno namoči u vodi i zatim postepeno odvaja (premazani papir).

Prenošenje tonera na ploču uključuje nanošenje podloge sa tonerom na prethodno očišćenu ploču, a zatim je zagrijavanje na temperaturu malo iznad tačke topljenja tonera. Postoji ogroman broj opcija kako to učiniti, ali najjednostavnije je pritisnuti podlogu na ploču vrućim željezom. Istovremeno, kako bi se ravnomjerno rasporedio pritisak željeza na podlogu, preporučuje se da se između njih položi nekoliko slojeva debelog papira. Vrlo važno pitanje je temperatura pegle i vrijeme držanja. Ovi parametri variraju u svakoj od njih konkretan slučaj, tako da ćete možda morati izvesti više od jednog eksperimenta prije nego što dobijete dobre rezultate. Ovdje postoji samo jedan kriterij: toner mora imati vremena da se otopi dovoljno da se zalijepi za površinu ploče, a u isto vrijeme ne smije imati vremena da dostigne polutečno stanje kako rubovi tragova ne bi bili izravnati. Nakon “zavarivanja” tonera na ploču, potrebno je odvojiti podlogu (osim u slučaju korištenja aluminijske folije kao podloge: ne treba je odvajati, jer se rastvara u gotovo svim otopinama za jetkanje). Oracalov laserski film i podloga jednostavno se pažljivo odlijepe, dok je običan papir potrebno prethodno namočiti u vrućoj vodi.

Vrijedi napomenuti da je zbog mogućnosti štampanja laserskih štampača sloj tonera u sredini velikih čvrstih poligona prilično mali, tako da biste trebali izbjegavati korištenje takvih područja na ploči kad god je to moguće, ili ćete morati ručno retuširati ploču. nakon uklanjanja podloge. Općenito, korištenje ove tehnologije, nakon određenog treninga, omogućava postizanje širine staza i razmaka između njih do 0,3 mm.

Koristim ovu tehnologiju dugi niz godina (od kada mi je postao dostupan laserski štampač).

Primjena fotorezista

Fotorezist je supstanca osjetljiva na svjetlost (obično u bliskom ultraljubičastom području) koja mijenja svoja svojstva kada je izložena svjetlosti.

Nedavno se na ruskom tržištu pojavilo nekoliko vrsta uvezenih fotorezista u aerosolnoj ambalaži, koji su posebno pogodni za upotrebu kod kuće. Suština upotrebe fotorezista je sljedeća: fotomaska ​​() se nanosi na ploču na koju se nanosi sloj fotorezista i osvjetljava se, nakon čega se osvijetljena (ili neeksponirana) područja fotorezista ispiru posebnim otapalom. , što je obično kaustična soda (NaOH). Svi fotorezisti su podijeljeni u dvije kategorije: pozitivne i negativne. Za pozitivne fotoreziste, trag na ploči odgovara crnoj površini na fotomaski, a za negativne, shodno tome, prozirnom području.

Pozitivni fotorezisti su najrašireniji jer su najpogodniji za upotrebu.

Zaustavimo se detaljnije na upotrebi pozitivnih fotorezista u aerosolnoj ambalaži. Prvi korak je priprema foto šablona. Kod kuće ga možete dobiti tako što ćete ispisati dizajn ploče na laserskom štampaču na filmu. U ovom slučaju, potrebno je obratiti posebnu pažnju na gustinu crne boje na fotomaski, za što je potrebno isključiti sve načine štednje tonera i poboljšanja kvalitete ispisa u postavkama štampača. Osim toga, neke kompanije nude izlaz fotomaske na fotoploteru - i zajamčen vam je rezultat visokog kvaliteta.

U drugoj fazi, na prethodno pripremljenu i očišćenu površinu ploče nanosi se tanak film fotorezista. To se radi prskanjem sa udaljenosti od oko 20 cm.U tom slučaju treba težiti maksimalnoj ujednačenosti rezultirajućeg premaza. Osim toga, veoma je važno osigurati da nema prašine tokom procesa prskanja - svaka zrnca prašine koja uđe u fotorezist neminovno će ostaviti trag na ploči.

Nakon nanošenja sloja fotorezista potrebno je osušiti nastali film. Preporučljivo je to učiniti na temperaturi od 70-80 stepeni, a prvo je potrebno osušiti površinu na niskoj temperaturi i tek onda postepeno povećavati temperaturu do željene vrijednosti. Vrijeme sušenja na navedenoj temperaturi je oko 20-30 minuta. IN kao poslednje sredstvo Dozvoljeno je sušenje ploče na sobnoj temperaturi za 24 sata. Ploče premazane fotorezistom treba čuvati na hladnom i tamnom mjestu.

Nakon nanošenja fotorezista, sljedeći korak je ekspozicija. U ovom slučaju se na ploču nanosi fotomaska ​​(sa odštampanom stranom okrenutom prema ploči, što pomaže da se poveća jasnoća tokom ekspozicije), koja se pritisne na tanko staklo ili. Ako je veličina ploča dovoljno mala, za stezanje možete koristiti fotografsku ploču ispranu od emulzije. Budući da je područje maksimalne spektralne osjetljivosti većine modernih fotorezista u ultraljubičastom području, za osvjetljenje je preporučljivo koristiti lampu s velikim udjelom UV zračenja u spektru (DRSh, DRT, itd.). U krajnjem slučaju, možete koristiti moćnu ksenonsku lampu. Vrijeme ekspozicije ovisi o više razloga (vrsta i snaga lampe, udaljenost od lampe do ploče, debljina sloja fotorezista itd.) i odabire se eksperimentalno. Međutim, općenito, vrijeme izlaganja obično nije duže od 10 minuta, čak i kada je izloženo direktnom suncu.

(Ne preporučujem korištenje plastičnih ploča koje su prozirne na vidljivom svjetlu za presovanje, jer imaju jaku apsorpciju UV zračenja)

Većina fotorezista se razvija sa rastvorom natrijum hidroksida (NaOH) - 7 grama po litru vode. Najbolje je koristiti svježe pripremljeni rastvor na temperaturi od 20-25 stepeni. Vrijeme razvoja ovisi o debljini fotootpornog filma i kreće se od 30 sekundi do 2 minute. Nakon razvoja, ploča se može jetkati u običnim otopinama, jer je fotorezist otporan na kiseline. Kada koristite visokokvalitetne fotomaske, upotreba fotorezista omogućava vam da dobijete tragove širine do 0,15-0,2 mm.

Etching

Postoji mnogo poznatih jedinjenja za hemijsko jetkanje bakra. Svi se razlikuju po brzini reakcije, sastavu tvari koje se oslobađaju kao rezultat reakcije, kao i dostupnosti kemijskih reagensa potrebnih za pripremu otopine. Ispod su informacije o najpopularnijim rješenjima za graviranje.

feri hlorid (FeCl)

Možda najpoznatiji i najpopularniji reagens. Suhi željezni hlorid se otapa u vodi dok se ne dobije zasićeni rastvor zlatno žute boje (za to će biti potrebno oko dve supene kašike po čaši vode). Proces nagrizanja u ovom rastvoru može trajati od 10 do 60 minuta. Vrijeme ovisi o koncentraciji otopine, temperaturi i miješanju. Mešanje značajno ubrzava reakciju. U ove svrhe, prikladno je koristiti akvarijski kompresor, koji omogućava miješanje otopine s mjehurićima zraka. Reakcija se također ubrzava kada se otopina zagrije. Nakon što je jetkanje završeno, ploča se mora oprati sa dosta vode, po mogućnosti sapunom (kako bi se neutralisali ostaci kiseline). Nedostaci ovog rješenja uključuju stvaranje otpada tokom reakcije, koji se taloži na ploči i ometa normalan tok procesa jetkanja, kao i relativno nisku brzinu reakcije.

Amonijum persulfat

Lagana kristalna supstanca koja se otapa u vodi na osnovu omjera 35 g tvari prema 65 g vode. Proces jetkanja u ovom rastvoru traje oko 10 minuta i zavisi od površine bakrenog premaza koji se gravira. Da bi se osigurali optimalni uslovi za reakciju, rastvor mora imati temperaturu od oko 40 stepeni i mora se stalno mešati. Nakon što je nagrizanje završeno, ploča se mora oprati tekućom vodom. Nedostaci ovog rješenja uključuju potrebu održavanja potrebnog temperaturni režim i mešanje.

Otopina hlorovodonične kiseline (HCl) i vodikovog peroksida (H 2 O 2)

- Za pripremu ovog rastvora potrebno je dodati 200 ml 35% hlorovodonične kiseline i 30 ml 30% vodikovog peroksida u 770 ml vode. Pripremljeni rastvor treba čuvati u tamnoj boci, ne hermetički zatvorenoj, jer se razgradnjom vodikovog peroksida oslobađa gas. Pažnja: kada koristite ovu otopinu, moraju se poduzeti sve mjere opreza pri radu sa kaustičnim kemikalijama. Svi radovi se moraju obavljati samo na svježem zraku ili ispod haube. Ako rastvor dospe na kožu, odmah je isperite sa dosta vode. Vrijeme jetkanja u velikoj mjeri ovisi o miješanju i temperaturi otopine i iznosi 5-10 minuta za dobro izmiješani svježi rastvor na sobnoj temperaturi. Rastvor se ne smije zagrijati iznad 50 stepeni. Nakon jetkanja, ploča se mora oprati tekućom vodom.

Ova otopina nakon jetkanja može se obnoviti dodavanjem H2O2. Potrebna količina vodikovog peroksida procjenjuje se vizualno: bakrenu ploču uronjenu u otopinu treba prefarbati iz crvene u tamno smeđu. Formiranje mjehurića u otopini ukazuje na višak vodikovog peroksida, što dovodi do usporavanja reakcije jetkanja. Nedostatak ovog rješenja je potreba da se striktno pridržavaju svih mjera opreza pri radu s njim.

Otopina limunske kiseline i vodikovog peroksida iz Radiokota

U 100 ml farmaceutskog 3% vodikovog peroksida otopi se 30 g limunske kiseline i 5 g kuhinjske soli.

Ova otopina bi trebala biti dovoljna za nagrizanje 100 cm2 bakra, debljine 35 µm.

Nema potrebe štedjeti na soli prilikom pripreme otopine. Pošto ima ulogu katalizatora, praktično se ne troši tokom procesa jetkanja. Peroksid 3% ne treba dalje razrjeđivati ​​jer kada se dodaju drugi sastojci, njegova koncentracija se smanjuje.

Što se više vodikovog peroksida (hidroperita) doda, proces će ići brže, ali nemojte pretjerivati ​​- otopina se ne skladišti, tj. se ne koristi ponovo, što znači da će se hidroperit jednostavno previše koristiti. Višak peroksida može se lako odrediti po obilnom "mjehuriću" tokom jetkanja.

Međutim, dodavanje limunske kiseline i peroksida je sasvim prihvatljivo, ali je racionalnije pripremiti svježu otopinu.

Čišćenje radnog komada

Nakon što je jetkanje i pranje ploče završeno, potrebno je očistiti njenu površinu od zaštitnog premaza. Ovo se nekako može uraditi organski rastvarač na primjer, aceton.

Zatim morate izbušiti sve rupe. To se mora učiniti oštro naoštrenom bušilicom pri maksimalnoj brzini motora. Ako prilikom nanošenja zaštitnog premaza nije ostao prazan prostor u središtima kontaktnih jastučića, potrebno je prvo označiti rupe (to se može učiniti, na primjer, jezgrom). Nakon toga se defekti (rese) na zadnjoj strani ploče uklanjaju upuštanjem, a na dvostranoj štampanoj ploči na bakru - bušilicom prečnika oko 5 mm u ručnoj stezaljci za jedan okret bušiti bez primjene sile.

Sljedeći korak je premazivanje ploče fluksom, nakon čega slijedi kalajisanje. Možete koristiti posebne industrijske fluksove (najbolje je isprati vodom ili uopće ne zahtijevaju ispiranje) ili jednostavno premazati ploču slabom otopinom kolofonija u alkoholu.

Limiranje se može obaviti na dva načina:

Potapanje u rastopljeni lem

Koristite lemilicu i metalnu pletenicu impregniranu lemom.

U prvom slučaju, potrebno je napraviti željeznu kupku i napuniti je malom količinom nisko topivog lema - Rose ili Wood legure. Talina mora biti potpuno prekrivena slojem glicerina na vrhu kako bi se izbjegla oksidacija lema. Za zagrijavanje kupke možete koristiti obrnutu peglu ili ploču za kuhanje. Ploča se uroni u rastopljenu masu, a zatim se ukloni uz uklanjanje viška lema čvrstim gumenim brisačem.

Zaključak

Mislim da će ovaj materijal pomoći čitateljima da steknu ideju o dizajnu i proizvodnji tiskanih ploča. A za one koji se počinju baviti elektronikom, steknite osnovne vještine izrade istih kod kuće.Za potpunije upoznavanje sa štampanim pločama preporučujem čitanje [L.2]. Može se preuzeti na Internetu.

Književnost

1. Politehnički rječnik. Urednički tim: Inglinski A. Yu et al. M.: Sovjetska enciklopedija. 1989.
2. Medvedev A. M. Štampane ploče. Dizajni i materijali. M.: Tehnosfera. 2005.
3. Iz povijesti tehnologije tiskanih ploča // Electronics-NTB. 2004. br. 5.
4. Nove stavke u elektronskoj tehnologiji. Intel uvodi eru trodimenzionalnih tranzistora. Alternativa tradicionalnim planarnim uređajima // Electronics-NTB. 2002. br. 6.
5. Istinski trodimenzionalni mikro krugovi - prva aproksimacija // Komponente i tehnologije. 2004. br. 4.
6. Mokeev M. N., Lapin M. S. Tehnološki procesi i sistemi za proizvodnju tkanih ploča i kablova. L.: LDNTP 1988.
7. Volodarsky O. Da li mi ovaj kompjuter odgovara? Elektronika utkana u tkaninu postaje moderna // Electronics-NTB. 2003. br. 8.
8. Medvedev A. M. Tehnologija proizvodnje štampanih ploča. M.: Tehnosfera. 2005.
9. Medvedev A. M. Impulsna metalizacija tiskanih ploča // Tehnologije u elektroničkoj industriji. 2005. br. 4
10. Štampane ploče - razvojne linije, Vladimir Urazaev,