Od kog materijala su napravljene daske? Opšte informacije, istorija, tehnologija. Materijal za mikrovalnu pećnicu ROGERS

Štampana ploča

Štampana ploča na kojoj su montirane elektronske komponente.

Fleksibilna štampana ploča sa ugrađenim volumetrijskim i delovima za površinsku montažu.

Crtanje ploče u CAD programu i gotove ploče

Uređaj

Takođe osnova štampane ploče može poslužiti metalna podloga obložena dielektrikom (na primjer, anodizirani aluminij), a na vrh dielektrika se nanosi bakrena folija gusjenica. Takve štampane ploče se koriste u energetskoj elektronici za efikasno odvođenje toplote elektronske komponente. U ovom slučaju, metalna osnova ploče pričvršćena je na radijator.

Materijal koji se koristi za štampane ploče koje rade u mikrotalasnom opsegu i na temperaturama do 260 °C je fluoroplast, fiberglas ojačan (na primer, FAF-4D) i keramika.

• GOST 2.123-93 Jedinstveni sistem projektne dokumentacije. Kompletnost projektne dokumentacije za štampane ploče u kompjuterskom projektovanju.
• GOST 2.417-91 Jedinstveni sistem projektne dokumentacije. Štampane ploče. Pravila za izvođenje crteža.

Ostali PCB standardi:

• GOST R 53386-2009 Štampane ploče. Termini i definicije.
• GOST R 53429-2009 Štampane ploče. Osnovni parametri dizajna. Ovaj GOST navodi klase tačnosti štampanih ploča i odgovarajuće geometrijske parametre.

Tipičan proces

Pogledajmo tipičan proces razvoja ploče iz gotove šeme električni dijagram:

• Prevod dijagrama strujnog kola u CAD bazu podataka za PCB raspored. Unapred se određuju crteži svake komponente, lokacija i namena pinova, itd. Obično se koriste gotove biblioteke komponenti koje isporučuju CAD programeri.
• Proverite sa budućim proizvođačem štampane ploče njene tehnološke mogućnosti (dostupni materijali, broj slojeva, klasa tačnosti, dozvoljeni prečnici rupa, mogućnost premaza itd.).
• Određivanje dizajna štampane ploče (dimenzije, tačke montaže, dozvoljene visine komponenti).
  • Crtanje dimenzija (ivica) ploče, izreza i rupa, područja na kojima je zabranjeno postavljanje komponenti.
  • Položaj strukturno povezanih dijelova: konektora, indikatora, dugmadi itd.
  • Odabir materijala ploče, broja slojeva metalizacije, debljine materijala i debljine folije (najčešće se koristi fiberglas debljine 1,5 mm sa folijom debljine 18 ili 35 mikrona).
• Izvršite automatsko ili ručno postavljanje komponenti. Obično pokušavaju postaviti komponente na jednu stranu ploče jer je montaža dijelova s ​​obje strane primjetno skuplja za proizvodnju.
• Pokreni tracer. Ako je rezultat nezadovoljavajući, komponente se premještaju. Ova dva koraka se često izvode desetine ili stotine puta zaredom. U nekim slučajevima, praćenje PCB-a (usmjeravanje staze) se u potpunosti ili djelomično proizvodi ručno.
• Provjeravam ploču za greške ( DRC, Provjera pravila dizajna): provjera praznina, kratkih spojeva, komponenti koje se preklapaju, itd.
• Izvezite datoteku u format koji je prihvatio proizvođač PCB-a, kao što je Gerber.
• Izrada propratne napomene u kojoj se po pravilu navodi vrsta folijskog materijala, prečnici bušenja svih vrsta rupa, tip otvora (zatvoreni lakom ili otvoreni, kalajisani), površine galvanskih premaza i njihov tip, boja lemne maske , potreba za označavanjem, način odvajanja ploča (glodanje ili šišanje) itd.

Manufacturing

PP se može proizvesti korištenjem aditivnih ili subtraktivnih metoda. U metodi aditiva, provodljivi uzorak se formira na materijalu bez folije kemijskim bakrenim prevlačenjem kroz zaštitnu masku koja je prethodno nanesena na materijal. Kod subtraktivne metode, provodljivi uzorak se formira na materijalu folije uklanjanjem nepotrebnih dijelova folije. U savremenoj industriji koristi se isključivo subtraktivna metoda.

Cijeli proces proizvodnje štampanih ploča može se podijeliti u četiri faze:

• Izrada blankova (folijskog materijala).
• Obrada radnog komada kako bi se dobio željeni električni i mehanički izgled.
• Ugradnja komponenti.
• Testiranje.

Često se proizvodnja štampanih ploča odnosi samo na obradu radnog komada (folijskog materijala). Tipičan proces obrade folijskog materijala sastoji se od nekoliko faza: bušenje otvora, dobijanje uzorka provodnika uklanjanjem viška bakarne folije, oblaganje rupa, nanošenje zaštitnih premaza i kalajisanje i nanošenje oznaka. Za višeslojne štampane ploče dodaje se presovanje završne ploče iz nekoliko praznina.

Proizvodnja folijskog materijala

Materijal folije je ravna ploča dielektrika na koju je zalijepljena bakarna folija. U pravilu se fiberglas koristi kao dielektrik. U staroj ili vrlo jeftinoj opremi koristi se tekstolit na bazi tkanine ili papira, koji se ponekad naziva getinax. Mikrovalni uređaji koriste polimere koji sadrže fluor (fluoroplastika). Debljina dielektrika određena je potrebnom mehaničkom i električnom čvrstoćom, a najčešća debljina je 1,5 mm.

Kontinuirani list bakarne folije je zalijepljen na dielektrik s jedne ili obje strane. Debljina folije je određena strujama za koje je ploča dizajnirana. Najčešće korištene folije su debljine 18 i 35 mikrona. Ove vrijednosti se temelje na standardnim debljinama bakra u uvezenim materijalima, u kojima se debljina sloja bakarne folije izračunava u uncama (oz) po kvadratnom metru. 18 mikrona odgovara ½ oz, a 35 mikrona odgovara 1 oz.

Aluminijumske PCB-ove

Posebnu grupu materijala čine aluminijumske metalne štampane ploče. Mogu se podijeliti u dvije grupe.

Prva grupa su rješenja u obliku aluminijskog lima s visokokvalitetnom oksidiranom površinom na koju je zalijepljena bakarna folija. Takve ploče se ne mogu bušiti, pa se obično izrađuju samo jednostrano. Obrada ovakvih folijskih materijala vrši se tradicionalnim hemijskim tehnologijama štampanja.

Druga grupa uključuje stvaranje provodljivog uzorka direktno u aluminijskoj bazi. U tu svrhu, aluminijski lim se oksidira ne samo na površini već i po cijeloj dubini baze prema obrascu provodnih površina koje je određena fotomaskom.

Obrada radnog komada

Dobivanje uzorka žice

U proizvodnji ploča za kola se koriste kemijske, elektrolitičke ili mehaničke metode za reprodukciju potrebnog provodljivog uzorka, kao i njihove kombinacije.

Hemijska metoda

Hemijska metoda za proizvodnju štampanih ploča od gotovog folijskog materijala sastoji se od dvije glavne faze: nanošenje zaštitnog sloja na foliju i nagrizanje nezaštićenih područja hemijskim metodama.

U industriji zaštitni sloj nanosi se fotolitografijom pomoću fotorezista osjetljivog na ultraljubičasto zračenje, fotomaske i izvora ultraljubičastog svjetla. Bakarna folija je potpuno prekrivena fotorezistom, nakon čega se uzorak tragova sa fotomaske osvjetljavanjem prenosi na fotorezist. Izloženi fotorezist se ispere, izlažući bakarnu foliju za jetkanje, a neeksponirani fotorezist se fiksira na foliju, štiteći je od jetkanja.

Fotorezist može biti tekući ili film. Tečni fotorezist se primjenjuje u industrijskim uvjetima jer je osjetljiv na neusklađenost sa tehnologijom primjene. Filmski fotorezist je popularan za ručno rađene ploče, ali je skuplji. Fotomaska ​​je UV proziran materijal sa otisnutim uzorkom traga na njemu. Nakon ekspozicije, fotorezist se razvija i fiksira kao u konvencionalnom fotohemijskom procesu.

IN amaterski uslovi zaštitni sloj u obliku laka ili boje može se nanositi sitotiskom ili ručno. Za formiranje maske za graviranje na foliji, radio-amateri koriste prijenos tonera sa slike otisnute na laserskom štampaču („tehnologija laserskog gvožđa“).

Jetkanje folije se odnosi na hemijski proces pretvaranja bakra u rastvorljiva jedinjenja. Nezaštićena folija se jetka, najčešće, u rastvoru feri hlorida ili u rastvoru drugih hemikalija, kao što su bakar sulfat, amonijum persulfat, amonijak bakar hlorid, amonijak bakar sulfat, na bazi hlorita, na bazi hrom anhidrida. Kada se koristi željezni hlorid, proces jetkanja ploče se odvija na sljedeći način: FeCl 3 +Cu → FeCl 2 +CuCl. Tipična koncentracija rastvora je 400 g/l, temperatura do 35°C. Kada se koristi amonijum persulfat, proces jetkanja ploče se odvija na sledeći način: (NH 4) 2 S 2 O 8 +Cu → (NH 4) 2 SO 4 +CuSO 4.

Nakon jetkanja, zaštitni uzorak se ispere sa folije.

Mehanička metoda

Mehanička metoda proizvodnje uključuje korištenje strojeva za glodanje i graviranje ili drugih alata za mehaničko uklanjanje sloja folije sa određenih područja.

Lasersko graviranje

Do nedavno lasersko graviranje štampanih ploča nije bilo široko rasprostranjeno zbog dobrih reflektivnih svojstava bakra na talasnoj dužini najčešćih gasnih CO lasera velike snage. Zbog napretka u oblasti laserske tehnologije, sada su se počele pojavljivati ​​laserske instalacije industrijske prototipe.

Metalizacija rupa

Via i rupe za montažu mogu se izbušiti, probušiti mehanički (u mekim materijalima kao što je getinax) ili laserom (veoma tanki spojevi). Metalizacija rupa se obično vrši hemijski ili mehanički.

Mehanička metalizacija rupa se izvodi posebnim zakovicama, lemljenim žicama ili punjenjem rupe provodljivim ljepilom. Mehanička metoda je skupa za proizvodnju i stoga se koristi izuzetno rijetko, obično u visoko pouzdanim jednodijelnim rješenjima, specijalnoj visokostrujnoj opremi ili radioamaterskim uvjetima.

Prilikom hemijske metalizacije u foliji se prvo izbuše rupe, zatim se metaliziraju, a tek onda se folija ugrize kako bi se dobio uzorak štampe. Hemijska metalizacija rupa - višestepena težak proces, osjetljiv na kvalitet reagensa i pridržavanje tehnologije. Stoga se praktički ne koristi u radioamaterskim uvjetima. Pojednostavljeno, sastoji se od sljedećih koraka:

• Nanošenje zidova rupe provodljive podloge na dielektrik. Ova podloga je vrlo tanka i lomljiva. Primjenjuje se kemijskim taloženjem metala iz nestabilnih spojeva kao što je paladij hlorid.
• Na nastalu podlogu vrši se elektrolitičko ili hemijsko taloženje bakra.
• Na kraju proizvodnog ciklusa koristi se ili vruće kalajisanje za zaštitu prilično rastresitog nanesenog bakra ili se rupa štiti lakom (maska ​​za lemljenje). Niskokvalitetni goli spojevi su jedan od najčešćih uobičajeni razlozi odbijanje elektronska tehnologija.

Prešanje višeslojnih ploča

Višeslojne ploče (sa više od 2 sloja metalizacije) sklapaju se od gomile tankih dvoslojnih ili jednoslojnih štampanih ploča napravljenih tradicionalan način(osim vanjskih slojeva vrećice - za sada su ostali netaknuti sa folijom). Sastavljaju se u "sendvič" sa posebnim zaptivkama (prepregovima). Zatim se vrši presovanje u peći, bušenje i metalizacija otvora. Na kraju je urezana folija vanjskih slojeva.

Rupe u takvim pločama se također mogu napraviti prije presovanja. Ako se rupe naprave prije presovanja, onda je moguće dobiti daske sa tzv. slijepim rupama (kada postoji rupa samo u jednom sloju sendviča), što omogućava zbijanje rasporeda.

Premazivanje

Mogući premazi uključuju:

• Zaštitni i dekorativni premazi laka („maska ​​za lemljenje“). Obično ima karakterističnu zelenu boju.
• Tinning. Štiti bakrenu površinu, povećava debljinu provodnika i olakšava ugradnju komponenti. Obično se izvodi uranjanjem u kadu za lemljenje ili talas lemljenja.
• Galvanizacija folije inertnim metalima (pozlata, paladizacija) i provodljivim lakovima za poboljšanje kontaktnih svojstava konektora i membranskih tastatura.
• Dekorativne i informativne obloge (označavanje). Obično se nanosi sitotiskom, rjeđe - inkjet ili laserom.

Mehanička restauracija

Mnoge pojedinačne ploče se često postavljaju na jedan list radnog komada. Oni prolaze kroz ceo proces obrade folije kao jedne ploče i tek na kraju se pripremaju za odvajanje. Ako su ploče pravokutne, tada se glodaju ne-prolazni žljebovi, koji olakšavaju naknadno lomljenje dasaka (scribing, s engleskog. pisar grebati). Ako ploče imaju složen oblik, tada se vrši glodanje, ostavljajući uske mostove kako se ploče ne bi raspadale. Za ploče bez metalizacije, umjesto glodanja, ponekad se buši niz rupa s malim koracima. U ovoj fazi dolazi i do bušenja montažnih (nemetaliziranih) rupa.

Vidi također: GOST 23665-79 Štampane ploče. Obrada konture. Zahtjevi za standardne tehnološke procese.

Prema standardnom tehničkom postupku, do odvajanja ploča od radnog komada dolazi nakon ugradnje komponenti.

Ugradnja komponenti

Lemljenje je primarni način sklapanja komponenti na štampane ploče. Lemljenje se može obaviti ručno pomoću lemilice ili pomoću posebno razvijenih specifičnih tehnologija.

Talasno lemljenje

Glavna metoda automatskog grupnog lemljenja olovnih komponenti. Koristeći mehaničke aktivatore, stvara se dugi val rastopljenog lema. Daska se prebacuje preko vala tako da val jedva dodiruje donju površinu daske. U ovom slučaju, vodovi prethodno instaliranih olovnih komponenti su navlaženi talasom i zalemljeni na ploču. Flux se nanosi na ploču pomoću pečata sunđera.

Lemljenje u pećnicama

Glavna metoda grupnog lemljenja ravnih komponenti. Posebna pasta za lemljenje (prašak za lemljenje u fluksu nalik pasti) se nanosi na kontaktne jastučiće štampane ploče kroz šablon. Zatim se postavljaju planarne komponente. Ploča sa ugrađenim komponentama se zatim ubacuje u specijalnu peć u kojoj se aktivira fluks paste za lemljenje i topi se prah za lemljenje, lemeći komponentu.

Ako se takva ugradnja komponenti vrši na obje strane, tada se ploča podvrgava ovoj proceduri dva puta - posebno za svaku stranu instalacije. Teške planarne komponente postavljene su na kuglice ljepila koje sprječavaju da padnu s obrnute ploče tokom drugog lemljenja. Lagane komponente se drže na ploči pomoću površinske napetosti lema.

Nakon lemljenja, ploča se tretira rastvaračima za uklanjanje ostataka fluksa i drugih zagađivača, ili, kada se koristi pasta za lem bez čišćenja, ploča je odmah spremna za određene radne uslove.

Instaliranje komponenti

Instalacija komponenti se može izvesti ručno ili pomoću posebnih automatskih instalatera. Automatska instalacija smanjuje vjerovatnoću grešaka i značajno ubrzava proces (najbolje automatske instalacije instaliraju nekoliko komponenti u sekundi).

Završni premazi

Nakon lemljenja, štampana ploča sa komponentama je prekrivena zaštitna jedinjenja: vodoodbojni, lakovi, sredstva za zaštitu otvorenih kontakata.

Slične tehnologije

Hibridne podloge za čip su nešto slično keramičkoj štampanoj ploči, ali obično koriste različite tehničke procese:

• sitotisak provodnika metaliziranom pastom nakon čega slijedi sinteriranje paste u peći. Tehnologija omogućava višeslojno ožičenje provodnika zbog mogućnosti nanošenja izolacionog sloja na sloj provodnika koristeći iste metode sitotiske.
• Taloženje metala kroz šablon.

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 relativna vlažnost 93% u roku od 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 glatku površinu (ne nižu od osme klase čistoće) kako bi se osigurala tačna reprodukcija tiskanog kola, a druga mora biti hrapava sa visina mikrohrapavosti od najmanje 3 mikrona za dobro prianjanje 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.

As metalna baza ploče koriste čelik i aluminij. Na čeličnim podlogama, izolacija strujnih područja provodi 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 s otporom izolacije od 10 2 – 10 3 MOhm na površini aluminija dobiva 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.

Poliamidna folija se koristi za proizvodnju fleksibilnih ploča s visokom zateznom čvrstoćom, hemijskom otpornošću i vatrootpornošću. 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. Prenošenje crteža sklop štampanih kola na folijskom dielektriku izvodi se metodama 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 sa 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. Odstranjivanje zaštitna maska nakon jetkanja ili metalizacije izvršiti 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 iz Chemcut-a (SAD), Resco-a (Italija) imaju automatske sisteme za ubacivanje i ugradnju dasaka, pomicanje brisača i otpor dovoda. 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 vrši se 3-6 s u otopini sljedećeg sastava:

– 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 znatno 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, korištenje toksičnih tvari organski rastvarači. 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.

Izdato u ZND sledeće vrste fotootpornici suvog filma:

– 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 na ploču se nanosi suvi fotorezist 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 prerađivati ​​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:

– isključeni su postupci sušenja, štavljenja i retuširanja, kao i kontaminacija i nestabilnost slojeva;

– obezbeđena je zaštita metaliziranih rupa od curenja fotootpora;

– se postiže visoka automatizacija i mehanizacija procesa proizvodnje PCB-a i kontrola 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. Smatra se da je optimalno vrijeme razvoja 1,5 puta duže od onog potrebnog 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 zatvorena petlja pomoću rastvarača, nakon navodnjavanja ploča, rastvarači ulaze u destilator, a zatim se čista otapala 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 pribavljanja fotografskog originala, koji zahtijeva visokokvalificiranu radnu snagu, te poteškoća ujednačeno osvetljenje foto originali velike površine, što smanjuje kvalitetu foto maski.

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.

Trajanje: 2 sata (90 min.)

25.1 Osnovna pitanja

PP osnovni materijali;

Materijali za izradu elemenata tiskanog dizajna;

Tehnološki materijali za proizvodnju PP.

25.2 Tekst predavanja

25.2.1 Osnovni mPP osnovni materijali – do 40 min

TO osnovni materijalištampane ploče uključuju:

folijirani (s jedne ili obje strane) i neobloženi dielektrici (getinax, textolit, fiberglass, fiberglass, lavsan, poliimid, fluoroplastic, itd.), keramičkih materijala i metalne (sa površinskim dielektričnim slojem) ploče od kojih se izrađuju osnove štampanih ploča;

izolacijski distančni materijal (ljepljive brtve - prepregovi) koji se koristi za lijepljenje MPP slojeva.

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

Prilikom odabira PP osnovnog materijala potrebno je obratiti pažnju na sljedeće: očekivane mehaničke efekte (vibracije, udarci, linearna ubrzanja, itd.); klasa tačnosti PP (razmak između provodnika); implementirane električne funkcije; performanse; pravila korištenja; Cijena.

Osnovni materijal mora dobro prianjati na metal provodnika, imati visoku mehaničku čvrstoću, zadržati svojstva kada je izložen klimatskim faktorima i imati sličan koeficijent toplinskog širenja u odnosu na metal provodnika.

Izbor materijala je određen:

električna izolaciona svojstva;

mehanička čvrstoća;

stabilnost parametara kada su izloženi agresivnom okruženju i promjenjivim uvjetima;

obradivost;

trošak.

Folijski dielektrici se proizvode sa vodljivim premazom od bakrene (rjeđe nikalne ili aluminijske) elektrolitičke folije debljine od 5 do 105 mikrona. Za poboljšanje čvrstoće prianjanja, folija je sa jedne strane premazana slojem hroma debljine 1…3 mikrona. Folija se odlikuje čistoćom sastava (nečistoće ne više od 0,05%), duktilnošću. Foliranje se vrši presovanjem na temperaturi od 160...180 0 C i pritisku od 5...15 MPa.

Dielektrici bez folije proizvode se u dvije vrste:

sa ljepljivim (adhezivnim) slojem debljine 50...100 mikrona (na primjer, sastav epoksidne gume), koji se nanosi za povećanje čvrstoće prianjanja hemijskog bakra nataloženog tokom procesa proizvodnje PP;

sa katalizatorom uvedenim u zapreminu dielektrika, koji potiče taloženje hemijskog bakra.

Laminirana plastika koja se sastoji od punila (elektroizolacioni papir, tkanina, fiberglas) i veziva (fenolna ili fenolna epoksidna smola) koristi se kao dielektrična baza krutog PP-a. Laminirana plastika uključuje getinax, textolit i fiberglass.

Getinax je napravljen od papira i koristi se u normalnim klimatskim uslovima rada za kućnu opremu. Ima nisku cijenu, dobru obradivost i visoku apsorpciju vode.

Tekstolit je napravljen od pamučne tkanine.

Laminati od fiberglasa se proizvode od stakloplastike. 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: lošiju obradivost; veći trošak; značajna razlika (oko 30 puta) u koeficijentu toplinskog širenja bakra i fiberglasa u smjeru debljine materijala, što može dovesti do pucanja metalizacije u rupama tokom lemljenja ili tokom rada.

Za proizvodnju PCB-a koji se koriste u uvjetima povećane opasnosti od požara koriste se vatrootporni getinaksi i laminati od stakloplastike. Povećanje vatrootpornosti dielektrika postiže se uvođenjem usporivača požara u njihov sastav.

Uvođenje 0,1...0,2% paladijuma ili bakrovog oksida u lak koji impregnira stakloplastike poboljšava kvalitet metalizacije, ali neznatno smanjuje otpornost izolacije.

Za proizvodnju PCB-a koji osiguravaju pouzdan prijenos nanosekundnih impulsa, potrebno je koristiti materijale s poboljšanim dielektričnim svojstvima (smanjena dielektrična konstanta i tangenta dielektričnih gubitaka). Stoga se obećavajućim smatra upotreba baza napravljenih od organskih materijala s relativnom dielektričnom konstantom ispod 3,5. Nepolarni polimeri (fluoroplastika, polietilen, polipropilen) se koriste kao osnova za PP u mikrotalasnom opsegu.

Za proizvodnju GPP i GPC koji mogu izdržati višestruko savijanje koriste se dielektrici na bazi poliester filma (lavsan ili polietilen tereftalat), fluoroplasta, poliimida itd.

Izolacijski materijal za jastuke (prepregs) je napravljen od stakloplastike impregniranog nedovoljno polimeriziranom termoreaktivnom epoksidnom smolom (ili drugim smolama); izrađena od poliimida sa obostranim ljepljivim premazom i drugim materijalima.

Keramika se može koristiti kao osnovni materijal za PP.

Prednost keramičkog PP je bolje odvođenje toplote sa aktivnih elemenata, visoka mehanička čvrstoća, stabilnost električnih i geometrijskih parametara, smanjen nivo buke, niska apsorpcija vode i emisija gasova.

Nedostatak keramičkih ploča je krhkost, velika masa i male dimenzije (do 150x150 mm), dug proizvodni ciklus i veliko skupljanje materijala, visoka cijena.

PP uključen metalna baza koristi se u proizvodima sa visokim strujnim opterećenjem i na povišenim temperaturama. Kao osnovni materijali koriste se aluminijum, titan, čelik, bakar i legura gvožđa i nikla. Za dobivanje izolacijskog sloja na metalnoj podlozi koriste se posebni emajli, keramika, epoksidne smole, polimernih filmova itd., izolacijski sloj na bazi aluminija može se dobiti anodnom oksidacijom.

Nedostatak metalnih emajliranih ploča je visoka dielektrična konstanta emajla, što onemogućuje njihovu upotrebu u visokofrekventnoj opremi.

Metalna osnova PCB-a se često koristi kao sabirnice za napajanje i uzemljenje, kao štit.

25.2.2 Materijali štampanih elemenata dizajna – do 35 min

Metalni premazi se koriste kao materijal za štampane elemente šara (provodnici, kontaktne pločice, krajnji kontakti itd.). Bakar se najčešće koristi za stvaranje glavnog sloja koji nosi struju. Keramičke štampane ploče koriste grafit.

Materijali koji se koriste za izradu metalnih premaza prikazani su u tabeli 25.1.

Tabela 25.1 – Metalni premazi koji se koriste za izradu štampanih elemenata dizajna

25.2.3 Tehnološki (potrošni materijal) mmaterijali za proizvodnju PP – do 15 min

Tehnološki materijali za proizvodnju PCB-a uključuju fotoreziste, specijalne ekranske boje, zaštitne maske, bakrene elektrolite, jetkanje itd.

Zahtjevi za potrošnim materijalima određeni su dizajnom PCB-a i proizvodnim procesom.

Fotorezisti moraju pružiti potrebnu rezoluciju kada se dobije uzorak kola i odgovarajuća hemijska otpornost. Fotorezisti mogu biti tekući ili suvi film (SPF).

Koriste se negativni i pozitivni fotorezisti. Kada se koriste negativni fotorezisti, izložena područja prazne štampane ploče ostaju na ploči, a neeksponirana područja se ispiru tokom razvoja. Kada se koriste pozitivni fotootpornici, izložena područja se ispiru tokom razvoja.

Rješenja za jetkanje moraju biti kompatibilna s otpornikom koji se koristi za jetkanje, biti neutralna prema izolacijskim materijalima i imati visoku stopu jetkanja. Kao elektroliti za jetkanje široko se koriste kiseli i alkalni rastvori bakar-hlorida, rastvori na bazi gvožđe-hlorida, rastvori na bazi amonijum persulfata i rastvori gvožđe-bakar-hlorida.

Svi materijali moraju biti ekonomični i ekološki prihvatljivi.

Elektronska štampana ploča (ruska skraćenica - PP, engleska - PCB) je pločasta ploča koja sadrži međusobno povezane mikroelektronske komponente. Štampane ploče se koriste kao dio različite elektronske opreme, počevši od jednostavnih zvona na vratima, kućnih radija, studijskih radija do složenih radarskih i kompjuterskih sistema. Tehnološki, proizvodnja elektronskih štampanih ploča uključuje stvaranje veza sa provodljivim "filmskim" materijalom. Takav materijal se nanosi („štampa”) na izolacionu ploču, koja se naziva podloga.

Elektronske štampane ploče označile su početak formiranja i razvoja sistema električni priključci, razvijen sredinom 19. veka.

Metalne trake (šipke) u početku su se koristile kao glomazne električne komponente, postavljen na drvenu podlogu.

Postupno su metalne trake zamijenile provodnike s vijčanim terminalima. Drvena baza također moderniziran, dajući prednost metalu.

Ovako je izgledao prototip moderne proizvodnje PP. Slična dizajnerska rješenja korištena su sredinom 19. stoljeća

Potrebna je praksa korištenja kompaktnih elektronskih dijelova malih dimenzija jedinstveno rešenje na osnovnoj osnovi. I tako je 1925. izvjesni Charles Ducasse (SAD) pronašao takvo rješenje.

Američki inženjer je predložio jedinstven način organiziranja električnih priključaka na izoliranoj ploči. Koristio je električno provodljivo mastilo i matricu za prijenos shematski dijagram na tanjir.

Nešto kasnije, 1943. godine, Englez Paul Eisler patentirao je i izum za urezivanje provodnih kola na bakrenoj foliji. Inženjer je koristio izolacionu ploču laminiranu folijskim materijalom.

Međutim, aktivna upotreba Eislerove tehnologije zabilježena je tek u periodu 1950-60, kada su izumili i savladali proizvodnju mikroelektronskih komponenti - tranzistora.

Tehnologija proizvodnje kroz rupe na višeslojnim štampanim pločama patentirao je Hazeltyne (SAD) 1961. godine.

Dakle, zahvaljujući povećanju gustine elektronskih delova i bliskom rasporedu spojnih vodova, nova era PCB dizajn.

Elektronska štampana ploča - proizvodnja

Generalizirana vizija procesa: pojedinačni elektronski dijelovi su raspoređeni po cijeloj površini izolacijske podloge. Instalirane komponente se zatim spajaju lemljenjem na strujne krugove.

Takozvani kontaktni „prsti“ (pinovi) nalaze se duž ekstremnih područja podloge i djeluju kao sistemski konektori.

Kontaktnim „prstima“ se organizuje komunikacija sa perifernim štampanim pločama ili povezivanje eksternih upravljačkih kola. Elektronska štampana ploča je dizajnirana za ožičenje kola koje podržava jednu ili više funkcija istovremeno.

Proizvode se tri vrste elektronskih štampanih ploča:

1. Jednostrano.
2. Dvostrano.
3. Višeslojni.

Jednostrane štampane ploče odlikuju se postavljanjem delova isključivo na jednoj strani. Ako se kompletni dijelovi kola ne uklapaju jednostrana tabla, koristi se dvostrana opcija.

Materijal podloge

Podloga koja se tradicionalno koristi u štampanim pločama obično je napravljena od fiberglasa u kombinaciji sa epoksidnom smolom. Podloga je sa jedne ili dvije strane prekrivena bakarnom folijom.

Elektroničke štampane ploče napravljene od papira od fenolne smole, takođe presvučene bakrenim filmom, smatraju se isplativim za proizvodnju. Stoga se češće od drugih varijacija koriste za opremanje elektroničke opreme za kućanstvo.

Veze se izvode premazivanjem ili jetkanjem bakrene površine podloge. Bakarne staze su presvučene kalaj-olovnom kompozicijom za zaštitu od korozije. Kontaktne igle na štampanim pločama premazane su slojem kalaja, zatim nikla i na kraju zlata.

Izvođenje operacija vezivanja

Tehnologija površinske montaže uključuje korištenje ravnih (u obliku slova J) ili ugaonih (u obliku slova L) grana. Zbog takvih grananja svaki elektronski dio je direktno povezan sa štampanim kolom.

Upotrebom složene paste (ljepilo + fluks + lem), elektronski dijelovi se privremeno drže na mjestu kontakta. Zadržavanje se nastavlja sve dok se štampana ploča ne ubaci u pećnicu. Tamo se lem topi i povezuje dijelove strujnog kola.

Uprkos izazovima postavljanja komponenti, tehnologija površinske montaže ima još jednu važnu prednost.

Ova tehnika eliminiše dugotrajan proces bušenja i umetanja zaptivki za vezivanje, kao što se praktikuje kod zastarele metode kroz rupe. Međutim, obje tehnologije i dalje se aktivno koriste.

Dizajn elektronskih štampanih ploča

Svaka pojedinačna elektronska štampana ploča (serija ploča) dizajnirana je za jedinstvenu funkcionalnost. Dizajneri elektronskih štampanih ploča okreću se dizajnu sistema i specijalizovanog "softvera" za postavljanje kola na štampanu ploču.

Razmak između provodnih staza obično se mjeri u vrijednostima ne većim od 1 mm. Izračunavaju se lokacije rupa za provodnike komponenti ili kontaktne tačke.

Sve ove informacije se prevode u format kompjuterskog softvera koji kontroliše bušilica. Na isti način je programirana i automatska mašina za proizvodnju elektronskih štampanih ploča.

Nakon što je dijagram sklopa postavljen, negativna slika kola (maske) se prenosi na transparentan list plastika. Područja negativne slike koja nisu uključena u sliku kola su označena crnom bojom, a sam krug ostaje transparentan.

Industrijska proizvodnja elektronskih štampanih ploča

Tehnologije proizvodnje elektronskih štampanih ploča omogućavaju uslove proizvodnje u čistom okruženju. Atmosfera i objekti proizvodnih prostorija se automatski kontrolišu na prisustvo zagađivača.

Mnoge kompanije za proizvodnju elektronskih štampanih ploča praktikuju rad jedinstvena proizvodnja. I u standardnom obliku, izrada dvostrane štampe elektronska tabla tradicionalno uključuje sljedeće korake:

Izrada baze

1. Fiberglas se uzima i prolazi kroz procesni modul.
2. Impregniran epoksidnom smolom (uranjanjem, prskanjem).
3. Stakleno vlakno se na mašini valja do željene debljine podloge.
4. Osušite podlogu u pećnici i stavite je na velike ploče.
5. Paneli su složeni u hrpe, naizmjenično sa bakrenom folijom i podlogom premazanom ljepilom.

Na kraju se slagalice stavljaju pod presu, gde se na temperaturi od 170°C i pritisku od 700 kg/mm2 presuju 1-2 sata. Epoksidna smola stvrdne, bakarna folija se pod pritiskom vezuje za materijal podloge.

Bušenje i kalajisanje rupa

1. Uzima se nekoliko podložnih ploča, postavljaju jedna na drugu i čvrsto fiksiraju.
2. Preklopljeni snop se postavlja u CNC mašinu, gde se buše rupe prema šematskom uzorku.
3. Napravljene rupe su očišćene od viška materijala.
4. Unutrašnje površine provodnih rupa su presvučene bakrom.
5. Neprovodne rupe ostaju neprevučene.

Izrada crteža štampane ploče

Uzorak PCB kola je kreiran korištenjem aditivnog ili suptraktivnog principa. U slučaju opcije aditiva, podloga se premazuje bakrom prema željenom uzorku. U ovom slučaju, dio izvan sheme ostaje neobrađen.

Proces oduzimanja prvenstveno pokriva ukupnu površinu podloge. Zatim se pojedina područja koja nisu uključena u dijagram urezuju ili izrezuju.

Kako funkcionira proces aditiva?

Površina folije podloge je prethodno odmašćena. Paneli prolaze kroz vakuumsku komoru. Zbog vakuuma, sloj pozitivnog fotorezist materijala je čvrsto sabijen po cijeloj površini folije.

Pozitivan materijal za fotorezist je polimer koji ima sposobnost topljivosti pod ultraljubičastim zračenjem. Uslovi vakuuma eliminišu svaki mogući preostali zrak između folije i fotorezista.

Šablon kruga se postavlja na vrh fotorezista, nakon čega se paneli izlažu intenzivnom ultraljubičastom svjetlu. Pošto maska ​​ostavlja delove kruga providnim, fotorezist na ovim tačkama je izložen UV zračenju i rastvara se.

Zatim se maska ​​skida i paneli se oprašuju alkalnim rastvorom. Ovo, neka vrsta razvijača, pomaže u rastvaranju ozračenog fotootpora duž granica područja dizajna kola. Tako bakrena folija ostaje izložena na površini podloge.

Zatim su ploče pocinčane bakrom. Bakarna folija služi kao katoda tokom procesa galvanizacije. Izložena područja su pocinkovana na debljinu od 0,02-0,05 mm. Preostala područja ispod fotorezista nisu pocinkovana.

Bakarni tragovi se dodatno premazuju kalaj-olovnom kompozicijom ili drugim zaštitnim premazom. Ova dejstva sprečavaju oksidaciju bakra i stvaraju otpornost za sledeću fazu proizvodnje.

Nepotreban fotorezist se uklanja sa podloge pomoću kiselog rastvarača. Bakrena folija između dizajna kola i premaza je izložena. Budući da je bakar PCB kola zaštićen spojem kalaja i olova, na vodič ovdje ne djeluje kiselina.

Tehnike industrijske proizvodnje elektronskih ploča