Physikalische und mechanische Eigenschaften Die Materialien müssen den festgelegten Spezifikationen entsprechen und eine qualitativ hochwertige Produktion von Leiterplatten gemäß den technischen Standardspezifikationen gewährleisten. Für die Herstellung von Platten werden geschichtete Kunststoffe verwendet – Foliendielektrika, die mit elektrolytischer Kupferfolie mit einer Dicke von 5, 20, 35, 50, 70 und 105 Mikrometern mit einer Kupferreinheit von mindestens 99,5 % und einer Oberflächenrauheit von mindestens 0,4 beschichtet sind –0,5 Mikrometer, die in Form von Platten mit den Abmessungen 500×700 mm und einer Dicke von 0,06–3 mm geliefert werden. Laminierte Kunststoffe müssen eine hohe chemische und thermische Beständigkeit aufweisen, eine Feuchtigkeitsaufnahme von nicht mehr als 0,2–0,8 % aufweisen und einem Temperaturschock (260 °C) für 5–20 s standhalten. Oberflächenwiderstand von Dielektrika bei 40 °C und 93 % relativer Luftfeuchtigkeit für 4 Tage. muss mindestens 10 4 MOhm betragen. Der spezifische Volumenwiderstand des Dielektrikums beträgt nicht weniger als 5·10 11 Ohm·cm. Die Haftfestigkeit der Folie zum Untergrund (3 mm breiter Streifen) beträgt 12 bis 15 MPa. Wird als Basis für laminierte Kunststoffe verwendet getinaks Dabei handelt es sich um komprimierte Schichten aus elektrisch isolierendem Papier, die mit Phenolharz imprägniert sind; Glasfaserlaminate sind komprimierte Schichten aus Glasfaser, die mit Epoxidphenolharz imprägniert sind, und anderen Materialien (Tabelle 2.1).

Tabelle 2.1. Grundmaterialien zur Herstellung von Leiterplatten.

Getinax hat im Normalfall zufriedenstellende elektrische Isoliereigenschaften Klimabedingungen, gute Verarbeitbarkeit und niedrige Kosten, hat Anwendung bei der Herstellung von elektronischen Haushaltsgeräten gefunden. Für Leiterplatten, die unter schwierigen klimatischen Bedingungen mit einem breiten Betriebstemperaturbereich (–60...+180°C) als Teil elektronischer Computerausrüstung, Kommunikationsausrüstung und Messgeräte betrieben werden, werden teurere Glastextolithe verwendet. Sie zeichnen sich durch einen breiten Betriebstemperaturbereich, niedrige (0,2 - 0,8 °C) aus %) Wasseraufnahme, hohe Volumen- und Oberflächenwiderstandswerte, Verformungsbeständigkeit. Nachteile - die Möglichkeit, dass sich die Folie aufgrund von Temperaturschocks ablöst und das Harz beim Bohren von Löchern umhüllt. Die Erhöhung der Feuerbeständigkeit von Dielektrika (GPF, GPFV, SPNF, STNF), die in Stromversorgungen verwendet werden, wird durch die Zugabe von Flammschutzmitteln (z. B. Tetrabromdiphenylpropan) in ihre Zusammensetzung erreicht.

Für die Herstellung von Foliendielektrika wird hauptsächlich elektrolytische Kupferfolie verwendet, deren eine Seite eine glatte Oberfläche (nicht niedriger als die achte Reinheitsklasse) aufweisen muss, um eine genaue Wiedergabe der gedruckten Schaltung zu gewährleisten, und deren andere Seite rau sein muss Mikrorauheitshöhe von mindestens 3 Mikrometern für eine gute Haftung zum Dielektrikum. Dazu wird die Folie einer elektrochemischen Oxidation in einer Lösung aus Natriumhydroxid unterzogen. Die Folierung von Dielektrika erfolgt durch Pressen bei einer Temperatur von 160–180 °C und einem Druck von 5–15 MPa.

Keramische Werkstoffe zeichnen sich durch eine hohe mechanische Festigkeit aus, die im Temperaturbereich von 20–700 °C leicht schwankt, elektrische Stabilität und Stabilität geometrische Parameter, geringe (bis zu 0,2 %) Wasseraufnahme und Gasabgabe beim Erhitzen im Vakuum, sind jedoch zerbrechlich und teuer.

Als Metallbasis der Platten werden Stahl und Aluminium verwendet. Auf Stahluntergründen erfolgt die Isolierung stromführender Bereiche mit speziellen Emails, die Oxide von Magnesium, Calcium, Silizium, Bor, Aluminium oder Mischungen davon, ein Bindemittel (Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat oder Methylmethacrylat) und einen Weichmacher enthalten. Der Film wird durch Rollen zwischen Rollen und anschließendes Brennen auf den Untergrund aufgebracht. Durch anodische Oxidation entsteht auf der Aluminiumoberfläche eine Isolierschicht mit einer Dicke von mehreren zehn bis hundert Mikrometern und einem Isolationswiderstand von 10 2 – 10 3 MOhm. Die Wärmeleitfähigkeit von eloxiertem Aluminium beträgt 200 W/(m K), die von Stahl 40 W/(m K). Als Basis für Mikrowellen-PP werden unpolare (Fluorkunststoff, Polyethylen, Polypropylen) und polare (Polystyrol, Polyphenylenoxid) Polymere verwendet. Für die Herstellung von Mikroplatinen und Mikrobaugruppen im Mikrowellenbereich werden auch keramische Materialien verwendet, die über stabile elektrische Eigenschaften und geometrische Parameter verfügen.

Polyamidfolie wird zur Herstellung flexibler Leiterplatten mit hoher Zugfestigkeit, chemischer Beständigkeit und Feuerbeständigkeit verwendet. Es weist die höchste Temperaturstabilität unter den Polymeren auf, da es von den Temperaturen von flüssigem Stickstoff bis zu den Temperaturen des eutektischen Lötens von Silizium mit Gold (400 °C) nicht an Flexibilität verliert. Darüber hinaus zeichnet es sich durch eine geringe Gasentwicklung im Vakuum, Strahlungsbeständigkeit und keine Umhüllung beim Bohren aus. Nachteile - erhöhte Wasseraufnahme und hoher Preis.

Erstellung einer Diagrammzeichnung.

Bei der Durchführung von Metallisierungs- und Ätzprozessen ist das Zeichnen eines Musters oder Schutzreliefs mit der erforderlichen Konfiguration erforderlich. Die Zeichnung muss klare Grenzen mit einer genauen Reproduktion feiner Linien haben, beständig gegen Ätzlösungen sein, Leiterplatten und Elektrolyte nicht verunreinigen und nach Erfüllung ihrer Funktionen leicht zu entfernen sein. Die Übertragung eines Leiterplattendesigns auf ein Foliendielektrikum erfolgt mittels Rasterdruck, Offsetdruck und Fotodruck. Die Wahl der Methode hängt vom Design der Platine, der erforderlichen Genauigkeit und Dichte der Installation sowie der Serienproduktion ab.

Gridographische Methode Das Zeichnen eines Diagramms ist für Masse und am kostengünstigsten Massenproduktion Platinen mit einer Mindestbreite der Leiterbahnen und einem Abstand zwischen ihnen > 0,5 mm, Bildwiedergabegenauigkeit ±0,1 mm. Die Idee besteht darin, spezielle säurebeständige Farbe auf die Platte aufzutragen, indem man sie mit einem Gummispachtel (Rakel) durch eine Maschenschablone drückt, in der das gewünschte Muster durch offene Maschenzellen gebildet wird (Abb. 2.4).

Zur Herstellung der Schablone wird ein Metallgewebe aus Edelstahl mit einer Drahtstärke von 30–50 Mikrometern und einer Webfrequenz von 60–160 Fäden pro 1 cm sowie metallisierte Nylonfasern mit besserer Elastizität und einer Fadenstärke von 40 Mikrometern verwendet und einer Webfrequenz von bis zu 200 Fäden pro 1 cm, sowie aus Polyesterfasern und Nylon

Einer der Nachteile von Netzgewebe besteht darin, dass es sich bei wiederholtem Gebrauch ausdehnt. Am langlebigsten sind Netze aus Edelstahl (bis zu 20.000 Drucke), metallisierten Kunststoffen (12.000), Polyesterfasern (bis zu 10.000) und Nylon (5.000).

Reis. 2.4. Das Prinzip des Siebdrucks.

1 – Rakel; 2 – Schablone; 3 – Farbe; 4 – Basis.

Das Bild auf dem Gitter wird durch Belichten von flüssigem oder trockenem (Film-)Fotolack erhalten, nach dessen Entwicklung offene (musterfreie) Gitterzellen gebildet werden. Die Schablone im Gitterrahmen wird mit einem Abstand von 0,5–2 mm zur Plattenoberfläche angebracht, so dass der Kontakt des Gitters mit der Plattenoberfläche nur in dem Bereich erfolgt, in dem das Gitter mit einem Rakel angedrückt wird. Der Rakel ist ein rechteckiger, geschärfter Gummistreifen, der in einem Winkel von 60–70° zum Untergrund angebracht ist.

Um ein PP-Muster zu erhalten, werden duroplastische Farben ST 3,5 verwendet;

ST 3.12, die entweder in einem Wärmeschrank bei einer Temperatur von 60 °C für 40 Minuten oder an der Luft für 6 Stunden getrocknet werden, was den Screenographieprozess verlängert. Technologisch fortschrittlicher sind die Photopolymerzusammensetzungen EP-918 und FKP-TZ mit UV-Härtung für 10–15 s, was ein entscheidender Faktor für die Automatisierung des Prozesses ist. Bei einmaligem Auftragen hat die grüne Beschichtung eine Dicke von 15–25 Mikrometern, reproduziert ein Muster mit einer Linienbreite und Lücken von bis zu 0,25 mm und hält dem Eintauchen in geschmolzenes POS-61-Lot bei einer Temperatur von 260 °C für bis zu 10 Minuten stand s, Einwirkung eines Alkohol-Benzin-Gemisches für bis zu 5 Minuten und Temperaturwechsel im Temperaturbereich von – 60 bis +120 °C. Nach dem Aufbringen des Motivs wird die Platte 5–8 Minuten bei einer Temperatur von 60 °C getrocknet, die Qualität kontrolliert und ggf. retuschiert. Das Entfernen der Schutzmaske nach dem Ätzen oder Metallisieren erfolgt chemisch in einer 5 %igen Natronlauge für 10–20 s.

Tisch 2.2. Ausrüstung für den Siebdruck.

Für den Siebdruck werden halbautomatische und automatische Geräte verwendet, die sich in Druckformat und Produktivität unterscheiden (Tabelle 2.2). Automatische Siebdrucklinien von Chemcut (USA), Resco (Italien) verfügen über automatische Systeme für die Zuführung und Installation von Platten, Rakelbewegung und Lackversorgung. Zum Trocknen des Resists wird ein IR-Tunnelofen verwendet.

Offsetdruck Wird für die Großserienfertigung von Leiterplatten mit einem kleinen Schaltungsspektrum verwendet. Die Auflösung beträgt 0,5–1 mm, die Genauigkeit des resultierenden Bildes beträgt ±0,2 mm. Der Kern der Methode besteht darin, dass Farbe in das Klischee gerollt wird, das das Bild der Schaltung (gedruckte Leiter, Kontaktpads) trägt. Anschließend wird es mit einer gummibeschichteten Offsetwalze abgezogen, auf eine isolierende Unterlage übertragen und getrocknet. Das Klischee und die Plattenbasis befinden sich hintereinander auf dem Sockel der Offsetdruckmaschine (Abb. 2.5).

Abb.2.5. Offsetdruckschema.

1 – Offsetwalze; 2 – Klischee; 3 – Tafel;

4 – Walze zum Auftragen von Farbe; 5 – Andruckrolle.

Die Genauigkeit des Drucks und die Schärfe der Konturen werden durch die Parallelität von Walze und Untergrund, die Art und Konsistenz der Farbe bestimmt. Mit einem Klischee können Sie eine unbegrenzte Anzahl an Abzügen erstellen. Die Produktivität der Methode ist durch die Dauer des Schwingzyklus (Farbauftrag – Übertragung) begrenzt und überschreitet 200–300 Abdrücke pro Stunde nicht. Nachteile der Methode: die Dauer des Klischeeherstellungsprozesses, die Schwierigkeit, das Muster des Schaltkreises zu ändern, die Schwierigkeit, nichtporöse Schichten zu erhalten, die hohen Kosten der Ausrüstung.

Fotografische Methode Durch das Zeichnen eines Musters können Sie eine Mindestbreite der Leiter und Abstände zwischen ihnen von 0,1–0,15 mm bei einer Wiedergabegenauigkeit von bis zu 0,01 mm erzielen. Aus wirtschaftlicher Sicht ist dieses Verfahren weniger kosteneffektiv, ermöglicht aber eine maximale Musterauflösung und wird daher in der Kleinserien- und Massenproduktion bei der Herstellung von hochdichten und präzisen Platinen eingesetzt. Die Methode basiert auf der Verwendung der genannten lichtempfindlichen Zusammensetzungen Fotolacke , die Folgendes haben müssen: hohe Empfindlichkeit; hohe Auflösung; eine homogene, porenfreie Schicht auf der gesamten Oberfläche mit hoher Haftung zum Plattenmaterial; Beständigkeit gegen chemische Einflüsse; einfache Zubereitung, Zuverlässigkeit und Anwendungssicherheit.

Fotolacke werden in Negativ- und Positivlacke unterteilt. Negative Fotolacke Unter Strahlungseinfluss bilden sie durch Photopolymerisation und Aushärtung schützende Reliefbereiche. Die beleuchteten Bereiche lösen sich nicht mehr auf und verbleiben auf der Oberfläche des Untergrundes. Positive FotolackeÜbertragen Sie das Fotomaskenbild ohne Änderungen. Bei der Lichtbearbeitung werden die belichteten Stellen zerstört und ausgewaschen.

Um bei Verwendung eines negativen Fotolacks ein Schaltkreismuster zu erhalten, erfolgt die Belichtung durch ein Negativ und ein positiver Fotolack durch ein Positiv. Positive Fotolacke haben eine höhere Auflösung, was durch Unterschiede in der Strahlungsabsorption durch die lichtempfindliche Schicht erklärt wird. Die Auflösung der Schicht wird durch die Beugungsbeugung des Lichts am Rand des undurchsichtigen Elements der Schablone und die Lichtreflexion vom Substrat beeinflusst (Abb. 2.6, A).

Abb.2.6. Belichtung der lichtempfindlichen Schicht:

a – Belichtung; b – negativer Fotolack; c – positiver Fotolack;

1 – Beugung; 2 – Streuung; 3 – Reflexion; 4 – Vorlage; 5 – widerstehen; 6 – Substrat.

Bei negativem Fotolack spielt die Beugung keine nennenswerte Rolle, da die Schablone fest an den Lack gepresst wird, durch die Reflexion entsteht jedoch ein Lichthof um die Schutzbereiche, der die Auflösung verringert (Abb. 2.6, B). In der Positivresistschicht wird unter dem Einfluss der Beugung nur der obere Bereich des Resists unter den undurchsichtigen Bereichen der Fotomaske während der Entwicklung zerstört und ausgewaschen, was kaum Auswirkungen auf die Schutzeigenschaften der Schicht hat. Vom Substrat reflektiertes Licht kann zu einer gewissen Zerstörung des angrenzenden Bereichs führen, aber der Entwickler wäscht diesen Bereich nicht aus, da sich die Schicht unter dem Einfluss der Adhäsionskräfte nach unten bewegt und wieder einen klaren Bildrand ohne Lichthof bildet (Abb. 2.6, V).

Derzeit werden in der Industrie flüssige und trockene (Film-)Fotolacke eingesetzt. Flüssige Fotolacke– kolloidale Lösungen synthetischer Polymere, insbesondere Polyvinylalkohol (PVA). Das Vorhandensein der Hydroxylgruppe OH in jedem Kettenglied bestimmt die hohe Hygroskopizität und Polarität von Polyvinylalkohol. Wenn einer wässrigen PVA-Lösung Ammoniumdichromat zugesetzt wird, wird diese „sensibilisiert“. Durch Eintauchen des Werkstücks, Gießen und anschließendes Zentrifugieren wird ein Fotolack auf PVA-Basis auf die vorbereitete Oberfläche der Platine aufgetragen. Anschließend werden die Fotolackschichten in einem Wärmeschrank mit Umluft bei einer Temperatur von 40 °C für 30–40 Minuten getrocknet. Nach der Belichtung wird der Fotolack in warmem Wasser entwickelt. Um die chemische Beständigkeit von Photoresist auf PVA-Basis zu erhöhen, wird das PP-Muster chemisch in einer Chromsäureanhydridlösung gegerbt und anschließend 45–50 Minuten lang bei einer Temperatur von 120 °C thermisch gegerbt. Die Bräunung (Entfernung) des Fotolacks erfolgt für 3–6 s in einer Lösung folgender Zusammensetzung:

– 200–250 g/l Oxalsäure,

– 50–80 g/l Natriumchlorid,

– bis zu 1000 ml Wasser mit einer Temperatur von 20 °C.

Die Vorteile von PVA-basiertem Fotolack sind geringe Toxizität und Brandgefahr sowie die Entwicklung mit Wasser. Zu den Nachteilen zählen der Effekt der Dunkelbräunung (daher sollte die Haltbarkeit von Rohlingen mit aufgetragenem Fotolack 3–6 Stunden nicht überschreiten), geringe Säure- und Alkalibeständigkeit, die Schwierigkeit, den Prozess der Mustererstellung zu automatisieren, und die Komplexität der Herstellung des Fotolacks und geringe Empfindlichkeit.

Verbesserte Eigenschaften flüssiger Photoresists (Beseitigung der Bräunung, erhöhte Säurebeständigkeit) werden bei Photoresists auf Cinnamatbasis erreicht. Die lichtempfindliche Komponente dieser Art von Fotolack ist Polyvinylcinnamat (PVC), ein Produkt der Reaktion von Polyvinylalkohol und Zimtsäurechlorid. Seine Auflösung beträgt ca. 500 Linien/mm, die Entwicklung erfolgt in organischen Lösungsmitteln – Trichlorethan, Toluol, Chlorbenzol. Um den Prozess der Entwicklung und Entfernung von PVC-Fotolack zu intensivieren, werden Ultraschallvibrationen eingesetzt. Die Diffusion im Ultraschallfeld wird durch akustische Mikroströmungen stark beschleunigt, und die entstehenden Kavitationsblasen reißen beim Kollabieren Teile des Fotolacks von der Platine ab. Die Entwicklungszeit verkürzt sich auf 10 s, also auf das 5- bis 8-fache im Vergleich zur herkömmlichen Technologie. Zu den Nachteilen von PVC-Fotolack zählen die hohen Kosten und die Verwendung giftiger organischer Lösungsmittel. Daher haben PVC-Resists bei der Herstellung von Leiterplatten keine breite Anwendung gefunden, sondern werden hauptsächlich bei der Herstellung von ICs verwendet.

Fotolacke auf Basis von Diazoverbindungen werden hauptsächlich als Positivlacke eingesetzt. Die Lichtempfindlichkeit von Diazoverbindungen beruht auf dem Vorhandensein von Gruppen, die aus zwei Stickstoffatomen N2 bestehen (Abb. 2.7).

Abb.2.7. Molekulare Bindungen in der Struktur von Diazoverbindungen.

Das Trocknen der Fotolackschicht erfolgt in zwei Schritten:

– bei einer Temperatur von 20°C für 15–20 Minuten, um flüchtige Bestandteile zu verdampfen;

– in einem Thermostat mit Luftzirkulation bei einer Temperatur von 80 °C für 30–40 Minuten.

Entwickler sind Lösungen aus Trinatriumphosphat, Soda und schwachen Alkalien. Die auf Diazoverbindungen basierenden Fotolacke FP-383 und FN-11 haben eine Auflösung von 350–400 Linien/mm und eine hohe chemische Beständigkeit, sind aber teuer.

Trockenfilm-Fotolacke Riston-Marken wurden erstmals 1968 von Du Pont (USA) entwickelt und haben eine Dicke von 18 Mikrometer (rot), 45 Mikrometer (blau) und 72 Mikrometer (Rubin). Der Trockenfilm-Fotolack SPF-2 wird seit 1975 in den Stärken 20, 40 und 60 Mikrometer hergestellt und ist ein Polymer auf Basis von Polymethylmethacrylat 2 (Abb. 2.8), befindet sich zwischen dem Polyethylen 3 und Lavsan/Filme mit einer Dicke von jeweils 25 Mikrometern.

Abb.2.8. Struktur von trockenem Fotolack.

Ausgestellt in der GUS folgende Typen Trockenfilm-Fotolacke:

– manifestiert sich in organischen Substanzen – SPF-2, SPF-AS-1, SRF-P;

– wasseralkalisch – SPF-VShch2, TFPC;

– erhöhte Zuverlässigkeit – SPF-PNShch;

– schützend – SPF-Z-VShch.

Vor dem Aufrollen auf die Oberfläche der Leiterplattenbasis wird der Schutzfilm aus Polyethylen entfernt und trockener Fotolack im Walzenverfahren (Beschichten, Laminieren) bei Erwärmung auf 100 °C mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1 m/min auf die Leiterplatte aufgetragen mit einem speziellen Gerät namens Laminator. Trockenresist polymerisiert unter dem Einfluss ultravioletter Strahlung, das Maximum seiner spektralen Empfindlichkeit liegt im Bereich von 350 nm, daher werden zur Belichtung Quecksilberlampen verwendet. Die Entwicklung erfolgt in Strahlmaschinen in Lösungen von Methylchlorid und Dimethylformamid.

SPF-2 ist ein Trockenfilm-Fotolack, der in seinen Eigenschaften dem Riston-Fotolack ähnelt, sowohl in sauren als auch alkalischen Umgebungen verarbeitet werden kann und in allen Methoden zur Herstellung von DPP verwendet wird. Bei der Verwendung ist es notwendig, die Entwicklungsausrüstung abzudichten. SPF-VShch hat eine höhere Auflösung (100–150 Linien/mm) und ist resistent gegen saure Umgebung, in alkalischen Lösungen verarbeitet. Die Zusammensetzung des TFPC-Fotoresists (in der Polymerisationszusammensetzung) enthält Methacrylsäure, die die Leistungseigenschaften verbessert. Es ist keine Wärmebehandlung des Schutzreliefs vor dem Galvanisieren erforderlich. Mit SPF-AS-1 können Sie ein PP-Muster sowohl mit subtraktiven als auch mit additiven Technologien erhalten, da es sowohl in sauren als auch in alkalischen Umgebungen beständig ist. Um die Haftung der lichtempfindlichen Schicht auf dem Kupfersubstrat zu verbessern, wurde Benzotriazol in die Zusammensetzung eingebracht.

Der Einsatz von trockenem Fotolack vereinfacht den Leiterplattenherstellungsprozess erheblich und erhöht die Ausbeute geeigneter Produkte von 60 auf 90 %. Dabei:

– Ausgenommen sind die Vorgänge Trocknen, Gerben und Retuschieren sowie Verschmutzung und Instabilität von Schichten;

– Schutz der metallisierten Löcher vor dem Austreten von Fotolack;

– Es wird eine hohe Automatisierung und Mechanisierung des Leund der Bildkontrolle erreicht.

Anlage zum Auftragen von Trockenfilm-Fotolack – Laminator (Abb. 2.9) besteht aus Walzen 2, Gebühren einreichen 6 und Andrücken des Fotolacks an die Oberfläche der Werkstücke, Walzen 3 Und 4 zum Entfernen der schützenden Polyethylenfolie, Spule mit Fotolack 5, Heizung 1 mit Thermostat.

Abb.2.9. Laminator-Diagramm.

Die Bewegungsgeschwindigkeit des Platinenrohlings erreicht 0,1 m/s, die Heiztemperatur beträgt (105 ±5) °C. Das Design der Anlage ARSM 3.289.006 NPO Raton (Weißrussland) sorgt für eine konstante Presskraft, unabhängig vom installierten Spalt zwischen den Heizwalzen. Die maximale Breite des PP-Werkstücks beträgt 560 mm. Ein Merkmal des Rollens ist die Gefahr, dass Staub unter die Fotolackschicht gelangt, daher muss die Anlage in einer hermetischen Zone betrieben werden. Der aufgerollte Fotolackfilm wird mindestens 30 Minuten lang aufbewahrt, bevor er einem vollständigen Schrumpfungsprozess ausgesetzt wird, der zu einer Verformung des Musters führen und die Haftung verringern kann.

Die Entwicklung des Musters erfolgt durch die chemische und mechanische Wirkung von Methylchloroform. Hinter optimale Zeit Manifestationen dauert es 1,5-mal länger als für die vollständige Entfernung von ungebräuntem Lichtschutzfaktor erforderlich ist. Die Qualität des Entwicklungsvorgangs hängt von fünf Faktoren ab: Entwicklungszeit, Entwicklungstemperatur, Entwicklerdruck in der Kammer, Verunreinigung des Entwicklungsgels und Grad der abschließenden Spülung. Da sich gelöster Fotolack im Entwickler ansammelt, verlangsamt sich die Entwicklungsgeschwindigkeit. Nach der Entwicklung muss die Platte mit Wasser gewaschen werden, bis alle Lösungsmittelreste vollständig entfernt sind. Die Dauer des SPF-2-Entwicklungsvorgangs beträgt bei einer Entwicklertemperatur von 14–18 °C, einem Lösungsdruck in den Kammern von 0,15 MPa und einer Fördergeschwindigkeit von 2,2 m/min 40–42 s.

Die Entfernung und Entwicklung des Fotolacks erfolgt in Tintenstrahlgeräten (GGMZ.254.001, ARSMZ.249.000) in Methylenchlorid. Da es sich um ein starkes Lösungsmittel handelt, muss die Entfernung des Fotolacks schnell erfolgen (innerhalb von 20–30 s). Die Anlagen stellen einen geschlossenen Kreislauf für die Verwendung von Lösungsmitteln dar; nach der Bewässerung der Platten gelangen die Lösungsmittel in die Destillieranlage und anschließend werden die reinen Lösungsmittel der Wiederverwendung zugeführt.

Die Belichtung eines Fotolacks soll darin fotochemische Reaktionen auslösen und wird in Anlagen durchgeführt, die über Lichtquellen (scannend oder stationär) verfügen und im ultravioletten Bereich arbeiten. Um einen festen Sitz der Fotomasken auf den Platinenrohlingen zu gewährleisten, werden Rahmen verwendet, in denen ein Vakuum erzeugt wird. Die Belichtungsanlage SKTSI.442152.0001 NPO „Raton“ mit einem Arbeitsfeld von Laderahmen von 600×600 mm sorgt für eine Produktivität von 15 Platten/Stunde. Expositionszeit Quecksilberlampe DRSh-1000 1–5 Min. Nach der Belichtung ist zur Vervollständigung der photochemischen Dunkelreaktion eine 30-minütige Belichtung bei Raumtemperatur erforderlich, bevor der Mylar-Schutzfilm entfernt wird.

Die Nachteile von trockenem Fotolack sind die Notwendigkeit, beim Walzen mechanische Kraft aufzubringen, was für Glaskeramiksubstrate nicht akzeptabel ist, und das Problem der Wiederverwertung fester und flüssiger Abfälle. Pro 1000 m 2 Material fallen bis zu 40 kg feste und 21 kg flüssige Abfälle an, deren Entsorgung ein Umweltproblem darstellt.

Um ein leitfähiges Muster auf einer isolierenden Basis zu erhalten, sowohl durch gitterografische als auch durch fotochemische Methoden, ist die Verwendung von Fotomasken erforderlich, die ein grafisches Abbild des Musters im Maßstab 1:1 auf Fotoplatten oder Filmen darstellen. Fotomasken werden in einem Positivbild hergestellt, wenn leitende Bereiche auf den Bändern aufgebaut werden, und in einem Negativbild, wenn leitende Bereiche durch Ätzen von Kupfer aus Lückenbereichen erhalten werden.

Die geometrische Genauigkeit und Qualität des PP-Musters werden in erster Linie durch die Genauigkeit und Qualität der Fotomaske gewährleistet, die Folgendes aufweisen muss:

– ein kontrastierendes Schwarz-Weiß-Bild von Elementen mit klaren und gleichmäßigen Grenzen mit einer optischen Dichte schwarzer Felder von mindestens 2,5 Einheiten und transparenten Bereichen von nicht mehr als 0,2 Einheiten, gemessen mit einem Densitometer vom Typ DFE-10;

– minimale Bildfehler (dunkle Punkte in weißen Bereichen, transparente Punkte in schwarzen Bereichen), die 10–30 µm nicht überschreiten;

– Genauigkeit der Designelemente ±0,025 mm.

Die aufgeführten Anforderungen werden in größerem Umfang von kontrastreichen Fotoplatten und Filmen „Mikrat-N“ (UdSSR), Fotoplatten wie FT-41P (UdSSR), RT-100 (Japan) und Agfalit (Deutschland) erfüllt.

Derzeit werden hauptsächlich zwei Methoden zur Gewinnung von Fotomasken verwendet: das Fotografieren von fotografischen Originalen und das Zeichnen mit einem Lichtstrahl auf einem Fotofilm unter Verwendung programmgesteuerter Koordinatenographen oder eines Laserstrahls. Bei der Herstellung von Fotovorlagen wird das PP-Design im vergrößerten Maßstab (10:1, 4:1, 2:1) auf schrumpfarmen Material durch Zeichnen, Applizieren oder Einschneiden in Emaille angefertigt. Bei der Auftragungsmethode werden vorgefertigte Standardelemente auf eine transparente Unterlage (Lavsan, Glas usw.) geklebt. Die erste Methode zeichnet sich durch geringe Genauigkeit und hohe Arbeitsintensität aus und wird daher hauptsächlich für Prototypenplatinen verwendet.

Für PP wird Emailleschneiden verwendet Hohe Dichte Installation Dazu wird poliertes Flachglas mit einer undurchsichtigen Emailschicht überzogen und das Ausschneiden des Schaltungsdesigns erfolgt mit einem manuell gesteuerten Koordinatenographen. Die Genauigkeit des Musters beträgt 0,03–0,05 mm.

Das hergestellte fotografische Original wird mit der notwendigen Verkleinerung auf einer kontrastreichen Fotoplatte mit Fotoreproduktions-Druckkameras wie PP-12, EM-513, Klimsch (Deutschland) fotografiert und es werden Fotomasken erhalten, die kontrolliert und bearbeitet werden können. Zur Replikation und Herstellung von Arbeits-, Einzel- und Gruppenfotomasken wird das Kontaktdruckverfahren von einer Negativkopie der Kontrollfotomaske verwendet. Die Operation wird auf einem Multiplikatormodell ARSM 3.843.000 mit einer Genauigkeit von ±0,02 mm durchgeführt.

Die Nachteile dieser Methode sind die hohe Arbeitsintensität bei der Herstellung eines fotografischen Originals, die hochqualifizierte Arbeitskräfte erfordert, und die Schwierigkeit, fotografische Originale einer großen Fläche gleichmäßig auszuleuchten, was die Qualität der Fotomasken verringert.

Die zunehmende Komplexität und Dichte von PP-Mustern sowie die Notwendigkeit, die Arbeitsproduktivität zu steigern, führten zur Entwicklung einer Methode zur Herstellung von Fotomasken mithilfe eines Scanstrahls direkt auf dem Fotofilm. Zur Herstellung einer Fotomaske mittels Lichtstrahl wurden Koordinatenmaschinen mit Programmsteuerung entwickelt. Mit dem Übergang zur maschinellen Gestaltung von Platinen entfällt die Notwendigkeit, eine Zeichnung zu zeichnen, da das vom Computer erhaltene gestanzte Papierband mit den Koordinaten der Leiter in das Lesegerät des Koordinatenographen eingegeben wird, auf dem automatisch die Fotomaske erstellt wird.

Der Koordinatenograph (Abb. 2.10) besteht aus einem Vakuumtisch 8, auf dem Film, Fotoköpfe und Steuereinheit montiert sind /. Der Tisch bewegt sich mithilfe von Präzisionsgewindetrieben hochpräzise in zwei zueinander senkrechten Richtungen 9 und 3, die von Schrittmotoren angetrieben werden 2 Und 10. Der Fotokopf schaltet den Illuminator ein 4, Fokussierungssystem 5, kreisförmige Blende 6 und Fotoverschluss 7. Die Blende verfügt über eine Reihe von Löchern (25–70), die ein bestimmtes Element des PP-Musters bilden, und ist auf der Welle des Schrittmotors befestigt. Entsprechend dem Betriebsprogramm werden Signale von der Steuereinheit an die Schrittmotoren des Tischantriebs, der Blende und an die Beleuchtung geliefert. Moderne Koordinatenographen (Tabelle 5.4) sind mit Systemen zur automatischen Aufrechterhaltung eines konstanten Lichtmodus ausgestattet und geben Informationen über Fotomasken vom Computer im Maßstab 1:2 auf Film aus; 1:1; 2:1; 4:1.

Reis. 5.10. Koordinatendiagramm.

Leiterplatte (engl.: gedruckte Leiterplatte, PCB, oder gedruckte Verdrahtungsplatine, PWB) – eine Platte aus Dielektrikum, auf deren Oberfläche und/oder in deren Volumen elektrisch leitende Schaltkreise gebildet sind elektronische Schaltung. Eine Leiterplatte dient dazu, verschiedene elektronische Komponenten elektrisch und mechanisch zu verbinden. Elektronische Bauteile auf einer Leiterplatte werden über ihre Anschlüsse mit Elementen eines Leiterbildes verbunden, meist durch Löten.

Im Gegensatz zu an der Wand montiert Auf der Leiterplatte besteht das elektrisch leitende Muster aus Folie, das vollständig auf einer festen isolierenden Unterlage liegt. Die Leiterplatte enthält Befestigungslöcher und Pads zur Montage bedrahteter oder planarer Komponenten. Außerdem in Leiterplatten Es gibt Durchkontaktierungen für die elektrische Verbindung von Folienabschnitten, die sich auf verschiedenen Schichten der Platine befinden. Auf der Außenseite der Platine werden in der Regel eine Schutzschicht („Lötmaske“) und Markierungen (unterstützende Zeichnung und Text entsprechend der Konstruktionsdokumentation) angebracht.

Abhängig von der Anzahl der Schichten mit elektrisch leitfähigem Muster werden Leiterplatten unterteilt in:

einseitig (OSP): Auf einer Seite der dielektrischen Platte ist nur eine Folienschicht aufgeklebt.

doppelseitig (DPP): zwei Lagen Folie.

Multilayer (MLP): Folie nicht nur auf zwei Seiten der Platine, sondern auch in den inneren Schichten des Dielektrikums. Mehrschichtige Leiterplatten werden durch Zusammenkleben mehrerer einseitiger oder doppelseitiger Leiterplatten hergestellt.

Mit zunehmender Komplexität der entworfenen Geräte und zunehmender Installationsdichte nimmt die Anzahl der Schichten auf den Platinen zu.

Die Basis der Leiterplatte ist ein Dielektrikum; die am häufigsten verwendeten Materialien sind Glasfaser und Getinax. Die Basis von Leiterplatten kann auch eine mit einem Dielektrikum (z. B. eloxiertes Aluminium) beschichtete Metallbasis sein; auf das Dielektrikum wird eine Kupferfolie der Leiterbahnen aufgebracht. Solche Leiterplatten werden in der Leistungselektronik zur effizienten Wärmeabfuhr von elektronischen Bauteilen eingesetzt. In diesem Fall wird der Metallsockel der Platine am Kühler befestigt. Die verwendeten Materialien für Leiterplatten, die im Mikrowellenbereich und bei Temperaturen bis 260 °C betrieben werden, sind mit Glasgewebe verstärkte Fluorkunststoffe (z. B. FAF-4D) und Keramik. Flexible Boards Hergestellt aus Polyimidmaterialien wie Kapton.

Aus welchem ​​Material werden wir die Bretter herstellen?

Die gebräuchlichsten und erschwinglichsten Materialien für die Herstellung von Boards sind Getinax und Fiberglas. Mit Bakelitlack imprägniertes Getinax-Papier, Glasfaser-Textolith mit Epoxidharz. Wir werden auf jeden Fall Glasfaser verwenden!

Folien-Glasfaserlaminat sind Platten aus Glasgewebe, die mit einem Bindemittel auf Epoxidharzbasis imprägniert und beidseitig mit einer elektrolytisch-galvanisch beständigen Kupferfolie mit einer Dicke von 35 Mikrometern beschichtet sind. Äußerst zulässige Temperatur von -60 °C bis +105 °C. Es verfügt über sehr hohe mechanische und elektrische Isoliereigenschaften und eignet sich gut für Bearbeitung Schneiden, Bohren, Stanzen.

Glasfaser wird hauptsächlich ein- oder doppelseitig mit einer Dicke von 1,5 mm und mit Kupferfolie mit einer Dicke von 35 Mikrometern oder 18 Mikrometern verwendet. Wir werden einseitiges Glasfaserlaminat mit einer Dicke von 0,8 mm mit einer Folie mit einer Dicke von 35 Mikrometern verwenden (warum, wird weiter unten ausführlich erläutert).

Methoden zur Herstellung von Leiterplatten zu Hause

Platten können chemisch und mechanisch hergestellt werden.

Bei der chemischen Methode wird an den Stellen, an denen Spuren (Muster) auf der Platine vorhanden sein sollen, eine Schutzzusammensetzung (Lack, Toner, Farbe usw.) auf die Folie aufgetragen. Anschließend wird die Platine in eine spezielle Lösung (Eisenchlorid, Wasserstoffperoxid und andere) getaucht, die die Kupferfolie „korrodiert“, die Schutzzusammensetzung jedoch nicht beeinträchtigt. Dadurch verbleibt Kupfer unter der Schutzmasse. Anschließend wird die Schutzmasse mit einem Lösungsmittel entfernt und zurück bleibt die fertige Platte.

Bei der mechanischen Methode kommt ein Skalpell (bei manueller Fertigung) oder eine Fräsmaschine zum Einsatz. Ein spezieller Fräser erzeugt Rillen in der Folie und hinterlässt letztendlich Folieninseln – das nötige Muster.

Fräsmaschinen sind ziemlich teuer, und die Fräsmaschinen selbst sind teuer und haben eine knappe Ressource. Daher werden wir diese Methode nicht verwenden.

Die einfachste chemische Methode ist die manuelle. Mit einem Risographenlack zeichnen wir Spuren auf die Tafel und ätzen sie dann mit einer Lösung. Mit dieser Methode ist die Herstellung komplexer Platinen mit sehr dünnen Leiterbahnen nicht möglich – das ist also auch nicht unser Fall.

Die nächste Methode zur Herstellung von Leiterplatten ist die Verwendung von Fotolack. Dies ist eine sehr verbreitete Technologie (Platten werden mit dieser Methode im Werk hergestellt) und wird häufig zu Hause verwendet. Im Internet gibt es viele Artikel und Methoden zur Herstellung von Platinen mit dieser Technologie. Es liefert sehr gute und wiederholbare Ergebnisse. Dies ist jedoch auch nicht unsere Option. Der Hauptgrund ist ziemlich teure Materialien(Fotolack, der sich mit der Zeit ebenfalls verschlechtert) und auch zusätzliche Werkzeuge(UV-Beleuchtungslampe, Laminator). Wenn Sie zu Hause eine Großserienproduktion von Leiterplatten haben – dann ist Fotolack konkurrenzlos – empfehlen wir Ihnen natürlich, ihn zu beherrschen. Erwähnenswert ist auch, dass die Ausrüstung und die Fotolacktechnologie es uns ermöglichen, Siebdrucke und Schutzmasken auf Leiterplatten herzustellen.

Mit dem Aufkommen von Laserdruckern begannen Funkamateure, diese aktiv für die Herstellung von Leiterplatten zu nutzen. Wie Sie wissen, verwendet ein Laserdrucker zum Drucken „Toner“. Hierbei handelt es sich um ein spezielles Pulver, das unter Temperatur versintert und am Papier haftet – das Ergebnis ist eine Zeichnung. Der Toner ist gegen verschiedene Chemikalien beständig und kann daher als Schutzschicht auf der Kupferoberfläche verwendet werden.

Unsere Methode besteht also darin, den Toner vom Papier auf die Oberfläche der Kupferfolie zu übertragen und dann die Platine zu ätzen Sonderlösung um die Zeichnung zu bekommen.

Aufgrund der einfachen Handhabung hat diese Methode im Amateurfunk eine große Verbreitung gefunden. Wenn Sie in Yandex oder Google eingeben, wie man Toner von Papier auf eine Tafel überträgt, finden Sie sofort einen Begriff wie „LUT“ – Laser-Bügeltechnologie. Platinen, die diese Technologie verwenden, werden wie folgt hergestellt: Das Muster der Leiterbahnen wird spiegelverkehrt gedruckt, das Papier wird mit dem Muster auf dem Kupfer auf die Platine aufgetragen, die Oberseite dieses Papiers wird gebügelt, der Toner wird weich und haftet an der Platine Planke. Anschließend wird das Papier in Wasser eingeweicht und fertig ist das Brett.

Im Internet gibt es „eine Million“ Artikel darüber, wie man mit dieser Technologie ein Board herstellt. Diese Technologie hat jedoch viele Nachteile, die direkte Hände und eine sehr lange Eingewöhnungszeit erfordern. Das heißt, Sie müssen es fühlen. Die Zahlungen erfolgen nicht beim ersten Mal, sondern jedes zweite Mal. Es gibt viele Verbesserungen – die Verwendung eines Laminators (mit Modifikation – der übliche hat nicht genug Temperatur), wodurch Sie sehr gute Ergebnisse erzielen können. Es gibt sogar Methoden zum Bau spezieller Heißpressen, aber auch dies erfordert wiederum spezielle Geräte. Die Hauptnachteile der LUT-Technologie:

Überhitzung – die Spuren breiten sich aus – werden breiter

Unterhitzung – die Spuren bleiben auf dem Papier

Das Papier ist an der Platine „festgebacken“ – selbst wenn es nass ist, lässt es sich nur schwer ablösen – dadurch kann der Toner beschädigt werden. Im Internet gibt es viele Informationen darüber, welches Papier man wählen sollte.

Poröser Toner – nach dem Entfernen des Papiers verbleiben Mikroporen im Toner – durch diese wird auch die Platine geätzt – es entstehen korrodierte Spuren

Wiederholbarkeit des Ergebnisses - heute ausgezeichnet, morgen schlecht, dann gut - es ist sehr schwierig, ein stabiles Ergebnis zu erzielen - Sie benötigen eine streng konstante Temperatur zum Aufwärmen des Toners, Sie benötigen einen stabilen Anpressdruck auf der Platine.

Mit dieser Methode konnte ich übrigens kein Board herstellen. Ich habe versucht, es sowohl auf Zeitschriften als auch auf beschichtetem Papier zu machen. Dadurch habe ich sogar die Platinen verdorben – das Kupfer ist durch Überhitzung aufgequollen.

Aus irgendeinem Grund gibt es im Internet ungerechtfertigt wenig Informationen über eine andere Methode der Tonerübertragung – die kalte chemische Übertragungsmethode. Es basiert auf der Tatsache, dass Toner nicht in Alkohol, sondern in Aceton löslich ist. Wenn Sie also eine Mischung aus Aceton und Alkohol wählen, die den Toner nur weich macht, kann er aus Papier „wieder aufgeklebt“ werden. Diese Methode hat mir sehr gut gefallen und sofort Früchte getragen – das erste Brett war fertig. Wie sich jedoch später herausstellte, konnte ich nirgendwo detaillierte Informationen finden, die 100%ige Ergebnisse liefern würden. Wir brauchen eine Methode, mit der sogar ein Kind das Brett herstellen kann. Aber beim zweiten Mal hat es nicht geklappt, das Brett zu machen, und dann hat es wieder lange gedauert, die nötigen Zutaten auszuwählen.

Als Ergebnis wurde nach viel Aufwand eine Abfolge von Maßnahmen entwickelt, alle Komponenten ausgewählt, die, wenn nicht 100 %, dann 95 % eines guten Ergebnisses liefern. Und das Wichtigste: Der Vorgang ist so einfach, dass das Kind das Brett völlig selbstständig herstellen kann. Dies ist die Methode, die wir verwenden werden. (Natürlich können Sie es weiterhin auf das Ideal bringen – wenn Sie es besser machen, dann schreiben Sie). Die Vorteile dieser Methode:

Alle Reagenzien sind kostengünstig, zugänglich und sicher

keine zusätzlichen Werkzeuge erforderlich (Bügeleisen, Lampen, Laminiergeräte – nichts, obwohl nicht – Sie benötigen einen Topf)

Es besteht keine Möglichkeit, die Platine zu beschädigen – die Platine erwärmt sich überhaupt nicht

das Papier löst sich von selbst – man sieht das Ergebnis der Tonerübertragung – wo die Übertragung nicht gelungen ist

Es gibt keine Poren im Toner (sie sind mit Papier versiegelt) und daher keine Beizen

Wir machen 1-2-3-4-5 und erhalten immer das gleiche Ergebnis – fast 100 % Wiederholbarkeit

Bevor wir beginnen, sehen wir uns an, welche Bretter wir benötigen und was wir mit dieser Methode zu Hause machen können.

Grundvoraussetzungen für gefertigte Platinen

Wir werden Geräte auf Mikrocontrollern herstellen und dabei moderne Sensoren und Mikroschaltungen verwenden. Mikrochips werden immer kleiner. Dementsprechend ist eine Leistung erforderlich folgenden Anforderungen zu den Foren:

die Platinen müssen doppelseitig sein (in der Regel ist es sehr schwierig, eine einseitige Platine zu verdrahten, vierschichtige Platinen zu Hause herzustellen ist ziemlich schwierig, Mikrocontroller benötigen eine Erdungsschicht zum Schutz vor Störungen)

Die Leiterbahnen sollten eine Dicke von 0,2 mm haben – diese Größe ist völlig ausreichend – 0,1 mm wären noch besser – es besteht jedoch die Möglichkeit, dass die Leiterbahnen beim Löten verätzen und sich lösen

Die Abstände zwischen den Leiterbahnen betragen 0,2 mm – das reicht für fast alle Schaltungen. Die Reduzierung des Spalts auf 0,1 mm ist mit der Verschmelzung von Leiterbahnen und der Schwierigkeit verbunden, die Platine auf Kurzschlüsse zu überwachen.

Wir werden keine Schutzmasken verwenden und auch keinen Siebdruck durchführen – dies würde die Produktion erschweren, und wenn Sie das Board selbst herstellen, ist dies nicht erforderlich. Auch hier gibt es viele Informationen zu diesem Thema im Internet, und wenn Sie möchten, können Sie den „Marathon“ auch selbst absolvieren.

Wir werden die Platinen nicht verzinnen, das ist auch nicht notwendig (es sei denn, Sie stellen ein Gerät für 100 Jahre her). Zum Schutz verwenden wir Lack. Unser Hauptziel ist es, schnell, effizient und kostengünstig eine Platine für das Gerät zu Hause herzustellen.

So sieht das fertige Brett aus. hergestellt nach unserer Methode - Spuren 0,25 und 0,3, Abstände 0,2

Wie man aus zwei einseitigen Brettern ein doppelseitiges Brett macht

Eine der Herausforderungen bei der Herstellung doppelseitiger Platinen besteht darin, die Seiten so auszurichten, dass die Durchkontaktierungen ausgerichtet sind. Üblicherweise wird hierfür ein „Sandwich“ hergestellt. Es werden zwei Seiten gleichzeitig auf ein Blatt Papier gedruckt. Das Blatt wird in der Mitte gefaltet und die Seiten werden mithilfe spezieller Markierungen genau ausgerichtet. Im Inneren wird doppelseitiger Textolit platziert. Bei der LUT-Methode wird ein solches Sandwich gebügelt und man erhält ein doppelseitiges Brett.

Bei der Kalttonerübertragungsmethode erfolgt die Übertragung selbst jedoch mithilfe einer Flüssigkeit. Daher ist es sehr schwierig, den Prozess der Benetzung einer Seite gleichzeitig mit der anderen Seite zu organisieren. Dies ist natürlich auch möglich, jedoch mit Hilfe eines speziellen Geräts – einer Minipresse (Schraubstock). Es werden dicke Blätter Papier genommen, die die Flüssigkeit aufsaugen, um den Toner zu übertragen. Die Platten werden benetzt, so dass die Flüssigkeit nicht tropft und die Platte ihre Form behält. Und dann wird ein „Sandwich“ gemacht – ein angefeuchtetes Blatt, ein Blatt Toilettenpapier zum Aufsaugen überschüssige Flüssigkeit, Blatt mit Bild, doppelseitiges Brett, Blatt mit Bild, Blatt Toilettenpapier, wieder ein angefeuchtetes Blatt. All dies wird vertikal in einen Schraubstock eingespannt. Aber das machen wir nicht, wir machen es einfacher.

In Foren zur Platinenherstellung kam mir eine sehr gute Idee: Was für ein Problem es ist, eine doppelseitige Platine herzustellen – nehmen Sie ein Messer und schneiden Sie die Leiterplatte in zwei Hälften. Da es sich bei Glasfaser um ein Schichtmaterial handelt, ist dies mit etwas Geschick nicht schwer zu bewerkstelligen:

Als Ergebnis erhalten wir aus einer doppelseitigen Platte mit einer Dicke von 1,5 mm zwei einseitige Hälften.

Als nächstes fertigen wir zwei Bretter, bohren sie und fertig – sie sind perfekt ausgerichtet. Da es nicht immer möglich war, die Leiterplatte gleichmäßig zuzuschneiden, kam man am Ende auf die Idee, eine dünne einseitige Leiterplatte mit einer Dicke von 0,8 mm zu verwenden. Die beiden Hälften müssen dann nicht mehr zusammengeklebt werden; sie werden durch angelötete Brücken in den Durchkontaktierungen, Knöpfen und Anschlüssen an Ort und Stelle gehalten. Bei Bedarf können Sie es aber problemlos mit Epoxidkleber verkleben.

Die Hauptvorteile dieser Wanderung:

Textolith mit einer Dicke von 0,8 mm lässt sich leicht mit einer Papierschere schneiden! In jeder Form, das heißt, es lässt sich sehr einfach auf den Körper zuschneiden.

Dünne Leiterplatte – transparent – ​​durch Anstrahlen einer Taschenlampe von unten können Sie leicht die Richtigkeit aller Leiterbahnen, Kurzschlüsse und Unterbrechungen überprüfen.

Das Löten einer Seite ist einfacher – die Komponenten auf der anderen Seite stören nicht und Sie können das Löten der Mikroschaltungsstifte leicht kontrollieren – Sie können die Seiten ganz am Ende verbinden

Sie müssen doppelt so viele Löcher bohren und die Löcher können leicht voneinander abweichen

Die Steifigkeit der Struktur geht leicht verloren, wenn Sie die Bretter nicht zusammenkleben, aber das Kleben ist nicht sehr praktisch

Einseitiges Glasfaserlaminat mit einer Dicke von 0,8 mm ist schwer zu kaufen; die meisten Leute verkaufen 1,5 mm, aber wenn Sie es nicht bekommen können, können Sie dickeres Textolith mit einem Messer schneiden.

Kommen wir zu den Details.

notwendige Werkzeuge und Chemie

Wir benötigen folgende Zutaten:

Nun, da wir das alles haben, gehen wir es Schritt für Schritt an.

1. Anordnung der Plattenschichten auf einem Blatt Papier zum Drucken mit InkScape

Automatischer Spannzangensatz:

Wir empfehlen die erste Option – sie ist günstiger. Als nächstes müssen Sie Drähte und einen Schalter (vorzugsweise einen Knopf) an den Motor anlöten. Es ist besser, den Knopf am Gehäuse zu platzieren, um das schnelle Ein- und Ausschalten des Motors zu erleichtern. Sie müssen nur noch ein Netzteil auswählen, Sie können jedes Netzteil mit 7-12V Strom 1A (weniger ist möglich) nehmen, wenn kein solches Netzteil vorhanden ist, dann kann USB-Laden mit 1-2A oder ein Krona-Akku geeignet sein (Sie müssen es einfach ausprobieren – nicht jeder mag Lademotoren, der Motor startet möglicherweise nicht).

Der Bohrer ist fertig, Sie können bohren. Sie müssen jedoch nur streng im 90-Grad-Winkel bohren. Sie können eine Mini-Maschine bauen – im Internet gibt es verschiedene Schemata:

Aber es gibt eine einfachere Lösung.

Bohrlehre

Um genau im 90-Grad-Winkel zu bohren, reicht es aus, eine Bohrlehre anzufertigen. Wir werden so etwas machen:

Es ist sehr einfach zu machen. Nehmen Sie ein Quadrat aus beliebigem Kunststoff. Wir legen unsere Bohrmaschine auf den einen oder anderen Tisch ebene Fläche. Und bohren Sie mit dem benötigten Bohrer ein Loch in den Kunststoff. Es ist wichtig, auf eine gleichmäßige horizontale Bewegung des Bohrers zu achten. Sie können den Motor an die Wand oder Schiene und auch an den Kunststoff lehnen. Als nächstes bohren Sie mit einem großen Bohrer ein Loch für die Spannzange. Bohren oder schneiden Sie von der Rückseite ein Stück Kunststoff ab, sodass der Bohrer sichtbar ist. Sie können eine rutschfeste Oberfläche auf die Unterseite kleben – Papier oder Gummiband. Für jeden Bohrer muss eine solche Vorrichtung angefertigt werden. Dadurch wird ein absolut präzises Bohren gewährleistet!

Diese Option ist auch geeignet: Schneiden Sie oben einen Teil des Kunststoffs ab und schneiden Sie unten eine Ecke ab.

So bohren Sie damit:

Wir spannen den Bohrer so ein, dass er 2-3 mm herausragt vollständiges Eintauchen Spannzangen. Wir platzieren den Bohrer an der Stelle, an der wir bohren müssen (beim Ätzen der Platine werden wir eine Markierung in Form eines Minilochs im Kupfer haben, an der gebohrt werden soll – in Kicad haben wir dafür speziell ein Häkchen gesetzt, damit das (Bohrer steht von alleine da), Bohrlehre drücken und Motor einschalten - fertig ist das Bohren. Zur Beleuchtung können Sie eine Taschenlampe verwenden, indem Sie diese auf den Tisch stellen.

Wie wir bereits geschrieben haben, können Sie Löcher nur auf einer Seite bohren – dort, wo die Schienen passen – die zweite Hälfte kann ohne Bohrlehre entlang des ersten Führungslochs gebohrt werden. Das spart ein wenig Aufwand.

8. Verzinnen des Bretts

Warum die Platinen verzinnen – hauptsächlich um Kupfer vor Korrosion zu schützen? Der Hauptnachteil der Verzinnung ist die Überhitzung der Platine und eine mögliche Beschädigung der Leiterbahnen. Wenn Sie keine Lötstation haben, verzinnen Sie die Platine auf keinen Fall! Wenn ja, ist das Risiko minimal.

Man kann ein Brett mit ROSE-Legierung in kochendem Wasser verzinnen, aber es ist teuer und schwer zu bekommen. Es ist besser, mit gewöhnlichem Lot zu verzinnen. Dies mit hoher Qualität zu tun, sehr dünne Schicht Sie müssen ein einfaches Gerät herstellen. Wir nehmen ein Stück Geflecht zum Löten von Teilen und legen es auf die Spitze, schrauben es mit Draht an die Spitze, damit es sich nicht löst:

Wir bedecken die Platine mit Flussmittel – zum Beispiel LTI120 und auch das Geflecht. Jetzt geben wir Zinn in das Geflecht und bewegen es über das Brett (bemalen) – wir erhalten ein hervorragendes Ergebnis. Aber wenn Sie das Geflecht verwenden, löst es sich und Kupferflusen bleiben auf der Platine zurück – diese müssen entfernt werden, sonst kommt es zu einem Kurzschluss! Sie können dies sehr leicht erkennen, indem Sie mit einer Taschenlampe auf die Rückseite der Tafel leuchten. Bei dieser Methode empfiehlt es sich, entweder einen leistungsstarken Lötkolben (60 Watt) oder ROSE-Legierung zu verwenden.

Daher ist es besser, die Bretter nicht zu verzinnen, sondern ganz zum Schluss zu lackieren – zum Beispiel mit PLASTIC 70 oder einfachem Acryllack, gekauft bei Autoteile KU-9004:

Feinabstimmung der Tonerübertragungsmethode

Es gibt zwei Punkte in der Methode, die angepasst werden können und möglicherweise nicht sofort funktionieren. Um sie zu konfigurieren, müssen Sie in Kicad eine Testplatine mit Spuren in einer quadratischen Spirale unterschiedlicher Dicke von 0,3 bis 0,1 mm und mit unterschiedlichen Abständen von 0,3 bis 0,1 mm erstellen. Es ist besser, mehrere solcher Muster gleichzeitig auf ein Blatt zu drucken und Anpassungen vorzunehmen.

Mögliche Probleme, die wir beheben werden:

1) Raupen können ihre Geometrie verändern – sie breiten sich aus, werden breiter, normalerweise sehr wenig, bis zu 0,1 mm – aber das ist nicht gut

2) Der Toner haftet möglicherweise nicht gut auf der Platine, löst sich beim Entfernen des Papiers oder haftet schlecht auf der Platine

Das erste und das zweite Problem hängen miteinander zusammen. Ich löse das erste, du kommst zum zweiten. Wir müssen einen Kompromiss finden.

Die Spuren können sich aus zwei Gründen ausbreiten: zu viel Druck, zu viel Aceton in der entstehenden Flüssigkeit. Zunächst müssen Sie versuchen, die Belastung zu reduzieren. Die Mindestlast liegt bei ca. 800g, eine Reduzierung darunter lohnt sich nicht. Dementsprechend platzieren wir die Ladung ganz ohne Druck – einfach auflegen und fertig. Es müssen 2-3 Lagen Toilettenpapier vorhanden sein, um eine gute Aufnahme überschüssiger Lösung zu gewährleisten. Sie müssen sicherstellen, dass das Papier nach dem Entfernen des Gewichts weiß ist und keine violetten Flecken aufweist. Solche Flecken weisen auf ein starkes Schmelzen des Toners hin. Wenn Sie es nicht mit einem Gewicht justieren können und die Spuren trotzdem verschwimmen, dann erhöhen Sie den Anteil des Nagellackentferners in der Lösung. Sie können die Menge auf 3 Teile Flüssigkeit und 1 Teil Aceton erhöhen.

Das zweite Problem, wenn keine Verletzung der Geometrie vorliegt, weist auf ein unzureichendes Gewicht der Ladung oder eine geringe Menge Aceton hin. Auch hier lohnt es sich, mit der Ladung zu beginnen. Mehr als 3 kg machen keinen Sinn. Wenn der Toner immer noch nicht gut auf der Platine haftet, müssen Sie die Acetonmenge erhöhen.

Dieses Problem tritt hauptsächlich auf, wenn Sie Ihren Nagellackentferner wechseln. Leider handelt es sich hierbei nicht um ein dauerhaftes bzw. reines Bauteil, ein Austausch gegen ein anderes war jedoch nicht möglich. Ich habe versucht, es durch Alkohol zu ersetzen, aber anscheinend ist die Mischung nicht homogen und der Toner klebt an einigen Stellen. Außerdem kann Nagellackentferner Aceton enthalten, dann wird weniger davon benötigt. Im Allgemeinen müssen Sie eine solche Abstimmung einmal durchführen, bis die Flüssigkeit ausgeht.

Das Brett ist fertig

Wenn Sie die Platine nicht sofort verlöten, muss sie geschützt werden. Der einfachste Weg, dies zu tun, besteht darin, es mit Alkohol-Kolophoniumflussmittel zu beschichten. Vor dem Löten muss diese Beschichtung beispielsweise mit Isopropylalkohol entfernt werden.

Alternative Optionen

Sie können auch eine Tafel erstellen:

Darüber hinaus erfreuen sich maßgeschneiderte Dienstleistungen zur Herstellung von Leiterplatten immer größerer Beliebtheit – beispielsweise Easy EDA. Wenn Sie eine komplexere Platine benötigen (zum Beispiel eine 4-Lagen-Platine), dann ist dies der einzige Ausweg.

Leiterplatte(dt. Leiterplatte, PCB oder gedruckte Verdrahtungsplatine, PWB) ist eine dielektrische Platte, auf deren Oberfläche und/oder Volumen elektrisch leitende Schaltkreise einer elektronischen Schaltung gebildet sind. Eine Leiterplatte dient dazu, verschiedene elektronische Komponenten elektrisch und mechanisch zu verbinden. Elektronische Bauteile auf einer Leiterplatte werden über ihre Anschlüsse mit Elementen eines Leiterbildes verbunden, meist durch Löten.
Anders als bei der Oberflächenmontage besteht das elektrisch leitende Muster auf einer Leiterplatte aus einer Folie, die vollständig auf einer festen isolierenden Unterlage liegt. Die Leiterplatte enthält Befestigungslöcher und Pads zur Montage bedrahteter oder planarer Komponenten. Darüber hinaus verfügen Leiterplatten über Durchkontaktierungen zur elektrischen Verbindung von Folienabschnitten, die sich auf verschiedenen Schichten der Leiterplatte befinden. Auf der Außenseite der Platine werden in der Regel eine Schutzschicht („Lötmaske“) und Markierungen (unterstützende Zeichnung und Text entsprechend der Konstruktionsdokumentation) angebracht.

Abhängig von der Anzahl der Schichten mit elektrisch leitfähigem Muster werden Leiterplatten unterteilt in:

• einseitig (OSP): Auf einer Seite der dielektrischen Platte ist nur eine Folienschicht aufgeklebt.
• doppelseitig (DPP): zwei Lagen Folie.
• Multilayer (MLP): Folie nicht nur auf zwei Seiten der Platine, sondern auch in den inneren Schichten des Dielektrikums. Mehrschichtige Leiterplatten werden durch Zusammenkleben mehrerer einseitiger oder doppelseitiger Leiterplatten hergestellt

Mit zunehmender Komplexität der entworfenen Geräte und zunehmender Montagedichte nimmt die Anzahl der Schichten auf den Platinen zu. Entsprechend den Eigenschaften des Grundmaterials:

• Hart
• Wärmeleitend
• Flexibel

Leiterplatten können aufgrund ihres Zwecks und der Anforderungen an besondere Betriebsbedingungen (z. B. ein erweiterter Temperaturbereich) oder Anwendungsmerkmale (z. B. Platinen für Geräte, die mit hohen Frequenzen arbeiten) eigene Eigenschaften aufweisen.
Material Die Basis der Leiterplatte ist ein Dielektrikum; die am häufigsten verwendeten Materialien sind Glasfaser und Getinax. Die Basis von Leiterplatten kann auch eine mit einem Dielektrikum (z. B. eloxiertes Aluminium) beschichtete Metallbasis sein; auf das Dielektrikum wird eine Kupferfolie der Leiterbahnen aufgebracht. Solche Leiterplatten werden in der Leistungselektronik zur effizienten Wärmeabfuhr von elektronischen Bauteilen eingesetzt. In diesem Fall wird der Metallsockel der Platine am Kühler befestigt. Die verwendeten Materialien für Leiterplatten, die im Mikrowellenbereich und bei Temperaturen bis 260 °C betrieben werden, sind mit Glasgewebe verstärkte Fluorkunststoffe (z. B. FAF-4D) und Keramik.
Flexible Leiterplatten werden aus Polyimidmaterialien wie Kapton hergestellt.

Getinax unter durchschnittlichen Betriebsbedingungen verwendet werden.

• Vorteile: günstig, weniger Bohren, Hot-Integration.
• Nachteile: Bei der mechanischen Bearbeitung kann es delaminieren, Feuchtigkeit aufnehmen, seine dielektrischen Eigenschaften verringern und sich verziehen.

Es ist besser, Getinax zu verwenden, das mit galvanisch beständiger Folie ausgekleidet ist.

Glasfaserfolie- erhalten durch Pressen, Imprägnieren mit Epoxidharz von Glasfaserschichten und aufgeklebter Oberflächenfolie VF-4R aus Kupfer-Elektrofolie mit einer Dicke von 35-50 Mikrometern.

• Vorteile: gute dielektrische Eigenschaften.
• Nachteile: 1,5-2 mal teurer.

Wird für einseitige und doppelseitige Bretter. Für mehrschichtige Leiterplatten werden die dünnen Foliendielektrika FDM-1, FDM-2 und halbflexibles RDME-1 verwendet. Die Basis solcher Materialien ist eine imprägnierende Epoxidschicht aus Glasfaser. Die Dicke der elektrisch verzinkten Kupferfolie beträgt 35,18 Mikrometer. Für die Herstellung von mehrschichtigem PP wird Polstergewebe verwendet, beispielsweise SPT-2 mit einer Dicke von 0,06–0,08 mm, bei dem es sich um ein folienfreies Material handelt.

Herstellung PP kann mit additiven oder subtraktiven Verfahren hergestellt werden. Bei der additiven Methode wird auf einem folienfreien Material durch chemische Kupferplattierung durch eine zuvor auf das Material aufgebrachte Beschichtung ein leitfähiges Muster gebildet. Schutzmaske. Bei der subtraktiven Methode wird ein leitfähiges Muster auf dem Folienmaterial gebildet, indem unnötige Abschnitte der Folie entfernt werden. In der modernen Industrie wird ausschließlich die subtraktive Methode verwendet.
Der gesamte Prozess der Leiterplattenherstellung lässt sich in vier Phasen unterteilen:

• Herstellung von Zuschnitten (Folienmaterial).
• Bearbeiten des Werkstücks, um das gewünschte elektrische und mechanische Aussehen zu erhalten.
• Einbau von Komponenten.
• Testen.

Bei der Herstellung von Leiterplatten geht es oft nur um die Bearbeitung des Werkstücks (Folienmaterial). Typischer Prozess Die Verarbeitung von Folienmaterial besteht aus mehreren Schritten: Bohren von Durchkontaktierungen, Erstellen eines Leitermusters durch Entfernen überschüssiger Kupferfolie, Metallisieren von Löchern, Aufbringen von Schutzschichten und Verzinnen sowie Markieren. Bei mehrschichtigen Leiterplatten kommt noch das Pressen der endgültigen Platine aus mehreren Rohlingen hinzu.

Folienmaterial- eine flache Platte aus Dielektrikum, auf die Kupferfolie geklebt ist. Als Dielektrikum wird in der Regel Glasfaser verwendet. In alten oder sehr billigen Geräten wird Textolith auf Stoff- oder Papierbasis verwendet, manchmal auch Getinax genannt. Mikrowellengeräte verwenden fluorhaltige Polymere (Fluorkunststoffe). Die Dicke des Dielektrikums richtet sich nach der erforderlichen mechanischen und elektrischen Festigkeit; die gebräuchlichste Dicke beträgt 1,5 mm. Auf das Dielektrikum wird ein- oder beidseitig eine durchgehende Kupferfolie aufgeklebt. Die Dicke der Folie wird durch die Ströme bestimmt, für die die Platine ausgelegt ist. Am weitesten verbreitet sind Folien mit einer Dicke von 18 und 35 Mikrometern, deutlich seltener sind 70, 105 und 140 Mikrometer. Diese Werte basieren auf standardmäßigen importierten Kupferdicken, wobei die Dicke der Kupferfolienschicht in Unzen (oz) pro Quadratfuß berechnet wird. 18 Mikrometer entsprechen ½ Unze und 35 Mikrometer entsprechen 1 Unze.

Aluminium-Leiterplatten Eine eigene Materialgruppe bilden Aluminium-Metall-Leiterplatten.] Sie können in zwei Gruppen unterteilt werden.

• Die erste Gruppe sind Lösungen in Form eines Aluminiumblechs mit hochwertiger oxidierter Oberfläche, auf das Kupferfolie aufgeklebt ist. Da solche Platten nicht gebohrt werden können, werden sie meist nur einseitig gefertigt. Die Verarbeitung solcher Folienmaterialien erfolgt mittels traditioneller chemischer Drucktechnologien. Manchmal wird anstelle von Aluminium Kupfer oder Stahl verwendet, laminiert mit einem dünnen Isolator und Folie. Kupfer verfügt über eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und der Edelstahl der Platine sorgt für Korrosionsbeständigkeit.
• Die zweite Gruppe besteht darin, ein leitfähiges Muster direkt in der Aluminiumbasis zu erzeugen. Zu diesem Zweck wird das Aluminiumblech nicht nur an der Oberfläche, sondern auch in der gesamten Tiefe der Basis oxidiert, entsprechend dem durch die Fotomaske vorgegebenen Muster der leitenden Bereiche.

Erhalten eines Drahtmusters Bei der Herstellung von Leiterplatten werden chemische, elektrolytische oder chemische Prozesse eingesetzt mechanische Methoden Reproduktion des erforderlichen Leiterbildes sowie deren Kombinationen.

Das chemische Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten aus fertigem Folienmaterial besteht aus zwei Hauptschritten: Aufbringen einer Schutzschicht auf die Folie und Ätzen ungeschützter Bereiche durch chemische Verfahren. In der Industrie wird die Schutzschicht fotolithografisch unter Verwendung eines ultraviolettempfindlichen Fotolacks, einer Fotomaske und einer Quelle aufgebracht ultraviolettes Licht. Die Kupferfolie wird vollständig mit Fotolack bedeckt, anschließend wird das Leiterbahnmuster der Fotomaske durch Beleuchtung auf den Fotolack übertragen. Der belichtete Fotolack wird abgewaschen, wodurch die Kupferfolie zum Ätzen freigelegt wird; der unbelichtete Fotolack wird auf der Folie fixiert und schützt sie so vor dem Ätzen.

Fotolack kann flüssig oder filmisch sein. Flüssiger Fotolack wird unter industriellen Bedingungen aufgetragen, da er empfindlich auf Nichteinhaltung der Anwendungstechnologie reagiert. Filmfotolack ist für handgefertigte Leiterplatten beliebt, aber teurer. Die Fotomaske ist ein UV-transparentes Material mit einem aufgedruckten Bahnmuster. Nach der Belichtung wird der Fotolack wie in einem herkömmlichen fotochemischen Prozess entwickelt und fixiert. IN Amateurbedingungen Eine Schutzschicht in Form von Lack oder Farbe kann im Siebdruckverfahren oder manuell aufgetragen werden. Um eine Ätzmaske auf Folie zu bilden, nutzen Funkamateure die Tonerübertragung von einem auf einem Laserdrucker gedruckten Bild („Laser-Eisen-Technologie“). Unter Folienätzen versteht man den chemischen Prozess der Umwandlung von Kupfer in lösliche Verbindungen. Ungeschützte Folie wird am häufigsten in einer Lösung von Eisenchlorid oder in einer Lösung anderer Chemikalien geätzt, beispielsweise Kupfersulfat, Ammoniumpersulfat, Ammoniak-Kupferchlorid, Ammoniak-Kupfersulfat, auf Chloritbasis, auf Chromsäureanhydridbasis. Bei der Verwendung von Eisenchlorid läuft der Ätzprozess der Platine wie folgt ab: FeCl3+Cu → FeCl2+CuCl. Die typische Lösungskonzentration beträgt 400 g/l, die Temperatur bis zu 35 °C. Bei Verwendung von Ammoniumpersulfat läuft der Ätzprozess der Platine wie folgt ab: (NH4)2S2O8+Cu → (NH4)2SO4+CuSO4]. Nach dem Ätzen wird das Schutzmuster von der Folie abgewaschen.

Die mechanische Herstellungsmethode beinhaltet den Einsatz von Fräs- und Graviermaschinen oder anderen Werkzeugen für mechanische Entfernung Folienschicht aus bestimmten Bereichen.

Bis vor Kurzem war die Lasergravur von Leiterplatten aufgrund der guten Reflexionseigenschaften von Kupfer bei der Wellenlänge der gängigsten Hochleistungs-Gas-CO-Laser nicht weit verbreitet. Aufgrund der Fortschritte auf dem Gebiet der Lasertechnologie entstehen mittlerweile laserbasierte industrielle Prototyping-Anlagen.

Metallisierung von Löchern Via- und Montagelöcher können gebohrt, mechanisch (in weichen Materialien wie Getinax) oder per Laser (sehr dünne Vias) gestanzt werden. Die Metallisierung von Löchern erfolgt üblicherweise chemisch oder mechanisch.
Die mechanische Metallisierung von Löchern erfolgt mit speziellen Nieten, Lötdrähten oder durch Verfüllen des Lochs mit leitfähigem Kleber. Die mechanische Methode ist teuer in der Herstellung und wird daher äußerst selten eingesetzt, meist bei hochzuverlässigen einteiligen Lösungen, speziellen Hochstromgeräten oder Amateurfunkbedingungen.
Bei der chemischen Metallisierung werden zunächst Löcher in einen Folienzuschnitt gebohrt, dann metallisiert und erst dann die Folie geätzt, um ein Druckmuster zu erhalten. Chemische Metallisierung von Löchern – mehrstufig schwieriger Prozess, sensibel für die Qualität der Reagenzien und die Einhaltung der Technologie. Daher wird es unter Amateurfunkbedingungen praktisch nicht verwendet. Vereinfacht ausgedrückt besteht es aus folgenden Schritten:

• Aufbringen der Lochwände eines leitfähigen Substrats auf das Dielektrikum. Dieses Substrat ist sehr dünn und zerbrechlich. Wird durch chemische Abscheidung von Metall aus instabilen Verbindungen wie Palladiumchlorid aufgebracht.
• Auf der resultierenden Basis wird eine elektrolytische oder chemische Abscheidung von Kupfer durchgeführt.

Am Ende des Produktionslaufs wird das eher lose abgelagerte Kupfer entweder durch Heißverzinnung geschützt oder das Loch wird mit Lack (Lötmaske) geschützt. Nicht verzinnte Vias von schlechter Qualität sind eine der häufigsten Ursachen für elektronische Ausfälle.

Mehrschichtplatinen (mit mehr als zwei Metallisierungsschichten) werden aus einem Stapel dünner zwei- oder einschichtiger Leiterplatten zusammengesetzt, die auf herkömmliche Weise hergestellt werden (mit Ausnahme der äußeren Schichten der Verpackung, bei denen die Folie noch intakt bleibt). ). Sie werden im „Sandwich“ mit speziellen Dichtungen (Prepregs) zusammengebaut. Anschließend erfolgt das Pressen im Ofen, das Bohren und die Metallisierung der Durchkontaktierungen. Zuletzt wird die Folie der Außenschichten geätzt.
Durchkontaktierungen in solchen Platten können auch vor dem Verpressen vorgenommen werden. Wenn die Löcher vor dem Pressen hergestellt werden, ist es möglich, Platten mit sogenannten Sacklöchern (wenn nur in einer Schicht des Sandwichs ein Loch vorhanden ist) zu erhalten, was eine Verdichtung des Layouts ermöglicht.

Mögliche Beschichtungen sind:

• Schutz- und Dekorlackbeschichtungen („Lötmaske“). Hat normalerweise eine Eigenschaft grüne Farbe. Beachten Sie bei der Auswahl eines Lötstopplacks, dass einige davon undurchsichtig sind und die darunter liegenden Leiter nicht sichtbar sind.
• Dekorations- und Informationsbeläge (Beschriftung). Wird normalerweise im Siebdruckverfahren aufgetragen, seltener im Tintenstrahl- oder Laserdruckverfahren.
• Verzinnung von Leitern. Schützt die Kupferoberfläche, erhöht die Dicke des Leiters und erleichtert die Installation von Komponenten. Wird normalerweise durch Eintauchen in ein Lotbad oder eine Lotwelle durchgeführt. Der Hauptnachteil ist die erhebliche Dicke der Beschichtung, die den Einbau von Bauteilen mit hoher Dichte erschwert. Um die Dicke zu reduzieren, wird überschüssiges Lot beim Verzinnen mit einem Luftstrom abgeblasen.
• Chemische, Tauch- oder galvanische Beschichtung von Leiterfolien mit inerten Metallen (Gold, Silber, Palladium, Zinn usw.). Einige Arten solcher Beschichtungen werden vor der Kupferätzphase aufgetragen.
• Beschichtung mit Leitlacken zur Verbesserung der Kontakteigenschaften von Steckverbindern und Folientastaturen oder zur Schaffung einer zusätzlichen Leiterschicht.

Nach der Montage von Leiterplatten ist es möglich, zusätzliche Schutzschichten aufzutragen, die sowohl die Leiterplatte selbst als auch die Lötstellen und Bauteile schützen.
Mechanische Restaurierung Oftmals werden viele einzelne Platinen auf einer Werkstückplatte platziert. Sie durchlaufen den gesamten Prozess der Verarbeitung des Folienzuschnitts als eine Platte und werden erst am Ende für die Vereinzelung vorbereitet. Wenn die Bretter rechteckig sind, werden nicht durchgehende Nuten gefräst, die das spätere Brechen der Bretter (Scribing, vom englischen Scribe bis Scratch) erleichtern. Wenn die Bretter eine komplexe Form haben, erfolgt das Durchfräsen, wobei schmale Brücken übrig bleiben, damit die Bretter nicht auseinanderfallen. Bei Platinen ohne Metallisierung werden manchmal anstelle des Fräsens eine Reihe von Löchern mit kleinen Abständen gebohrt. In dieser Phase erfolgt auch das Bohren von Befestigungslöchern (nicht metallisiert).

Unser Unternehmen produziert Leiterplatten aus hochwertigen inländischen und importierten Materialien, von Standard-FR4- bis hin zu FAF-Mikrowellenmaterialien.

Typische Designs Leiterplatten basieren auf der Verwendung von Standard-Glasfaserlaminat Typ FR4 mit einer Betriebstemperatur von -50 bis +110 °C und einer Glasübergangstemperatur Tg (Erweichung) von etwa 135 °C.

Bei erhöhten Anforderungen an die Hitzebeständigkeit oder bei der Montage von Platinen im Ofen mit bleifreier Technologie (t bis 260 °C) kommt Hochtemperatur FR4 High Tg oder FR5 zum Einsatz.

Grundmaterialien für Leiterplatten:

„+“ – Normalerweise auf Lager

„+/-“ – Auf Anfrage (nicht immer verfügbar)

Prepreg („Verbindungsschicht“) für Multilayer Leiterplatten

FR-4

Folienbeschichtetes Fiberglas mit Nenndicke 1,6 mm, ein- oder beidseitig mit 35 µm dicker Kupferfolie kaschiert. Standard FR-4 ist 1,6 mm dick und besteht aus acht Schichten („Prepregs“) Glasfaser. Die mittlere Schicht enthält normalerweise das Logo des Herstellers; seine Farbe spiegelt die Brennbarkeitsklasse dieses Materials wider (rot – UL94-VO, blau – UL94-HB). Typischerweise ist FR-4 transparent, wobei die standardmäßige grüne Farbe durch die Farbe der Lötmaske bestimmt wird, die auf die fertige Leiterplatte aufgetragen wird.

• volumetrischer elektrischer Widerstand nach Konditionierung und Wiederherstellung (Ohm x m): 9,2 x 1013;
• elektrischer Oberflächenwiderstand (Ohm): 1,4 x 1012;
• Schälfestigkeit der Folie nach Einwirkung einer galvanischen Lösung (N/mm): 2,2;
• Entflammbarkeit (vertikale Prüfmethode): Klasse V®.

MI 1222

ist ein geschichtetes Pressmaterial auf Glasfaserbasis, das mit einem Epoxidbindemittel imprägniert und ein- oder beidseitig mit Kupfer-Elektrolytfolie beschichtet ist.

• elektrischer Oberflächenwiderstand (Ohm): 7 x 1011;
• spezifischer volumetrischer elektrischer Widerstand (Ohm): 1 x 1012;
• Dielektrizitätskonstante (Ohm x m): 4,8;
• Folienschälfestigkeit (N/mm): 1,8.

FAF-4D

Sie bestehen aus glasfaserverstärktem Fluorkunststoff und sind beidseitig mit Kupferfolie kaschiert. Anwendung: - als Grundlage Leiterplatten Betrieb im Mikrowellenbereich; - elektrische Isolierung für gedruckte Elemente von Empfangs- und Sendegeräten; - fähig für den Langzeitbetrieb im Temperaturbereich von +60 bis +250° C.

• Haftfestigkeit der Folie an der Unterlage pro 10-mm-Streifen, N (kgf), nicht weniger als 17,6 (1,8)
• Tangens des dielektrischen Verlusts bei einer Frequenz von 106 Hz, nicht mehr als 7 x 10-4
• Dielektrizitätskonstante bei Frequenz 1 MHz 2,5 ± 0,1
• Verfügbare Blattgrößen, mm (maximale Abweichung in Blattbreite und -länge 10 mm) 500x500

T111

Material aus einem wärmeleitenden Polymer auf Keramikbasis auf Aluminiumbasis, werden verwendet, wenn Komponenten verwendet werden sollen, die eine erhebliche thermische Leistung erzeugen (z. B. ultrahelle LEDs, Laserstrahler usw.). Die Haupteigenschaften des Materials sind eine hervorragende Wärmeableitung und eine erhöhte Spannungsfestigkeit bei Einwirkung hoher Spannungen:

• Dicke der Aluminiumbasis: 1,5 mm
• Dielektrikumsdicke - 100 Mikrometer
• Dicke der Kupferfolie – 35 Mikrometer
• Wärmeleitfähigkeit des Dielektrikums – 2,2 W/mK
• Dielektrischer Wärmewiderstand – 0,7 °C/W
• Wärmeleitfähigkeit des Aluminiumsubstrats (5052 – Analogon von AMg2,5) – 138 W/mK
• Durchbruchspannung - 3 KV
• Glasübergangstemperatur (Tg) - 130
• Volumenwiderstand – 108 MΩ×cm
• Oberflächenwiderstand - 106 MΩ
• Höchste Betriebsspannung (CTI) – 600 V

Schützende Lötmasken, die bei der Herstellung von Leiterplatten verwendet werden

Lötstopplack (auch Brillantgrün genannt) – Schicht langlebiges Material, entwickelt, um Leiter vor dem Eindringen von Lot und Flussmittel beim Löten sowie vor Überhitzung zu schützen. Die Maske bedeckt die Leiter und lässt die Pads und Flachstecker frei. Das Verfahren zum Auftragen einer Lötmaske ähnelt dem Auftragen von Fotolack: Bei Verwendung einer Fotomaske mit einem Pad-Muster wird das auf die Leiterplatte aufgetragene Maskenmaterial beleuchtet und polymerisiert, die Bereiche mit Lötpads bleiben unbelichtet und die Maske wird anschließend von ihnen abgewaschen Entwicklung. Am häufigsten wird der Lötstopplack auf die Kupferschicht aufgetragen. Daher wird vor seiner Bildung die Schutzschicht aus Zinn entfernt, da sonst das Zinn unter der Maske durch die Erwärmung der Platine beim Löten aufquillt.

PSR-4000 H85

Grüne Farbe, flüssige, lichtempfindliche, wärmehärtende Flüssigkeit, 15–30 Mikrometer dick, TAIYO INK (Japan).

Hat die Zulassung zur Verwendung durch folgende Organisationen und Endprodukthersteller: NASA, IBM, Compaq, Lucent, Apple, AT&T, General Electric, Honeywell, General Motors, Ford, Daimler-Chrysler, Motorola, Intel, Micron, Ericsson, Thomson, Visteon , Alcatel, Sony, ABB, Nokia, Bosch, Epson, Airbus, Philips, Siemens, HP, Samsung, LG, NEC, Matsushita (Panasonic), Toshiba, Fujitsu, Mitsubishi, Hitachi, Toyota, Honda, Nissan und viele, viele andere ;

IMAGECURE XV-501

Farbige (rot, schwarz, blau, weiß), flüssige Zweikomponenten-Lötmaske, Coates Electrografics Ltd (England), Dicke 15–30 Mikrometer;

DUNAMASK KM

Trockenfilmmaske von DUNACHEM (Deutschland) mit einer Dicke von 75 Mikrometern sorgt für die Zeltbildung von Durchkontaktierungen und weist eine hohe Haftung auf.

Als Basis dienen Folien- und Nichtfolien-Dielektrika (Getinax, Textolith, Glasfaser, Glasfaser, Lavsan, Polyamid, Fluorkunststoff usw.), Keramikmaterialien, Metallplatten, isolierendes Polstermaterial (Prepreg).

Foliendielektrika sind elektrisch isolierende Untergründe, die üblicherweise mit elektrolytischer Kupferfolie mit einer oxidierten, galvanisch beständigen Schicht neben der elektrisch isolierenden Unterlage verkleidet sind. Je nach Verwendungszweck können Foliendielektrika einseitig oder doppelseitig sein und eine Dicke von 0,06 bis 3,0 mm aufweisen.

Nicht-Folien-Dielektrika, die für semi-additive und additive Herstellungsverfahren von Platinen bestimmt sind, verfügen über eine speziell aufgetragene Klebeschicht auf der Oberfläche, die für eine bessere Haftung des chemisch abgeschiedenen Kupfers am Dielektrikum sorgt.

Leiterplattensockel bestehen aus einem Material, das gut am Metall der Leiter haften kann; eine Dielektrizitätskonstante von nicht mehr als 7 und einen kleinen dielektrischen Verlustfaktor haben; über eine ausreichend hohe mechanische und elektrische Festigkeit verfügen; ermöglichen die Bearbeitung durch Schneiden, Stanzen und Bohren ohne Bildung von Spänen, Rissen und Delaminationen des Dielektrikums; behalten ihre Eigenschaften unter Witterungseinflüssen bei, sind nicht brennbar und feuerbeständig; eine geringe Wasseraufnahme haben, niedriger Wert thermischer Längenausdehnungskoeffizient, Ebenheit sowie Beständigkeit gegenüber aggressiven Umgebungen beim Erstellen eines Schaltkreismusters und beim Löten.

Als Trägermaterial dienen geschichtete Pressplatten, die mit Kunstharz imprägniert und ggf. ein- oder beidseitig mit Kupfer-Elektrolytfolie kaschiert sind. Foliendielektrika werden bei subtraktiven Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten verwendet, Nichtfoliendielektrika werden bei additiven und semiadditiven Verfahren verwendet. Die Dicke der leitfähigen Schicht kann 5, 9, 12, 18, 35, 50, 70 und 100 Mikrometer betragen.

In der Produktion werden beispielsweise Materialien für OPP und DPP verwendet - Folien-Glasfaserlaminat der Sorten SF-1-50 und SF-2-50 mit einer Kupferfoliendicke von 50 Mikrometern und einer Eigendicke von 0,5 bis 3,0 mm; für MPP - foliengeätztes Glasfaserlaminat FTS-1-18A und FTS-2-18A mit einer Kupferfoliendicke von 18 Mikrometern und einer Eigendicke von 0,1 bis 0,5 mm; für GPP und GPK - folienbeschichtetes Lavsan LF-1 mit einer Kupferfoliendicke von 35 oder 50 Mikrometern und einer Eigendicke von 0,05 bis 0,1 mm.

Im Vergleich zu Getinaks weisen Glasfaserlaminate bessere mechanische und elektrische Eigenschaften, eine höhere Hitzebeständigkeit und eine geringere Feuchtigkeitsaufnahme auf. Sie haben jedoch eine Reihe von Nachteilen, beispielsweise eine geringe Hitzebeständigkeit im Vergleich zu Polyamiden, was dazu beiträgt, dass beim Bohren von Löchern die Enden der Innenschichten mit Harz verunreinigt werden.

Um Leiterplatten herzustellen, die eine zuverlässige Übertragung von Nanosekundenimpulsen ermöglichen, müssen Materialien mit verbesserten dielektrischen Eigenschaften verwendet werden. Dazu gehören Leiterplatten aus organischen Materialien mit einer relativen Dielektrizitätskonstante unter 3,5.

Für die Herstellung von Leiterplatten, die unter Bedingungen erhöhter Brandgefahr eingesetzt werden, werden feuerbeständige Materialien verwendet, beispielsweise Glasfaserlaminate der Marken SONF, STNF, SFVN, STF.

Für die Herstellung von GPCs, die wiederholten Biegungen von 90 Grad in beide Richtungen aus der Ausgangsposition mit einem Radius von 3 mm standhalten, werden folienbeschichtetes Lavsan und Fluorkunststoff verwendet. Materialien mit einer Folienstärke von 5 µm ermöglichen die Herstellung von Leiterplatten der 4. und 5. Genauigkeitsklasse.

Für die Verklebung von PP-Lagen wird isolierendes Polstermaterial verwendet. Sie bestehen aus Glasfaser, die mit unterpolymerisiertem duroplastischem Epoxidharz imprägniert ist und auf beiden Seiten mit einer Klebebeschichtung versehen ist.

Um die Oberfläche von PP und GPC vor äußeren Einflüssen zu schützen, werden Polymerschutzlacke und Schutzlackfilme verwendet.

Keramische Materialien zeichnen sich durch Stabilität elektrischer und geometrischer Parameter aus; stabile hohe mechanische Festigkeit über einen weiten Temperaturbereich; hohe Wärmeleitfähigkeit; geringe Feuchtigkeitsaufnahme. Die Nachteile sind ein langer Herstellungszyklus, große Schrumpfung des Materials, Zerbrechlichkeit, hohe Kosten usw.

Metallbasen werden in wärmebelasteten Leiterplatten verwendet, um die Wärmeableitung vom IC und ERE in EAs mit hohen Stromlasten, die bei hohen Temperaturen arbeiten, zu verbessern und um die Steifigkeit von Leiterplatten zu erhöhen, die auf dünnen Basen hergestellt werden; Sie bestehen aus Aluminium, Titan, Stahl und Kupfer.

Für hochverdichtete Leiterplatten mit Microvias kommen für die Laserbearbeitung geeignete Materialien zum Einsatz. Diese Materialien lassen sich in zwei Gruppen einteilen:

1. Verstärkte Vliesglasmaterialien und Preprigs ( Verbundwerkstoff auf Basis von Stoffen, Papier, Endlosfasern, im ungehärteten Zustand mit Harz imprägniert) mit vorgegebener Geometrie und Fadenverteilung; Organische Materialien mit einer nicht orientierten Faseranordnung. Preprig für die Lasertechnologie weist im Vergleich zu Standard-Glasfaser eine geringere Glasfaserdicke entlang der Z-Achse auf.

2. Unverstärkte Materialien (harzbeschichtete Kupferfolie, polymerisiertes Harz), flüssige Dielektrika und Trockenfilm-Dielektrika.

Von den anderen Materialien, die bei der Herstellung von Leiterplatten verwendet werden, sind Nickel und Silber die am weitesten verbreiteten als Metallresist beim Löten und Schweißen. Darüber hinaus werden eine Reihe anderer Metalle und Legierungen verwendet (z. B. Zinn-Wismut, Zinn-Indium, Zinn-Nickel usw.), deren Zweck darin besteht, einen selektiven Schutz oder einen geringen Kontaktwiderstand zu bieten und die Lötbedingungen zu verbessern. Zusätzliche Beschichtungen, die die elektrische Leitfähigkeit von Leiterbahnen erhöhen, werden in den meisten Fällen durch galvanische Abscheidung, seltener durch Vakuummetallisierung und Heißverzinnung durchgeführt.

Bis vor Kurzem genügten Foliendielektrika auf Basis von Epoxid-Phenolharzen sowie teilweise eingesetzte Dielektrika auf Basis von Polyimidharzen den Grundanforderungen der Leiterplattenhersteller. Die Notwendigkeit, die Wärmeableitung von ICs und LSIs zu verbessern, die Anforderungen an eine niedrige Dielektrizitätskonstante des Platinenmaterials für Hochgeschwindigkeitsschaltungen, die Bedeutung der Anpassung der Wärmeausdehnungskoeffizienten von Platinenmaterial, IC-Gehäusen und Kristallträgern, weit verbreitete Umsetzung moderne Methoden Die Installation führte dazu, dass neue Materialien entwickelt werden mussten. Weit verbreitet in moderne Designs In Computerhardware finden sich MPPs auf Keramikbasis. Die Verwendung von Keramiksubstraten zur Herstellung von Leiterplatten ist in erster Linie auf den Einsatz von Hochtemperaturverfahren zur Erzeugung eines Leiterbildes mit minimaler Linienbreite zurückzuführen, es werden aber auch andere Vorteile von Keramik genutzt (gute Wärmeleitfähigkeit, Anpassung des Koeffizienten). der thermischen Ausdehnung bei IC-Gehäusen und -Medien usw.). Bei der Herstellung keramischer MPPs wird am häufigsten die Dickschichttechnologie eingesetzt.

In keramischen Basen werden häufig Aluminium- und Berylliumoxide sowie Aluminiumnitrid und Siliziumkarbid als Ausgangsmaterialien verwendet.

Der Hauptnachteil von Keramikplatten ist ihre begrenzte Größe (normalerweise nicht mehr als 150 x 150 mm), die hauptsächlich auf die Zerbrechlichkeit der Keramik sowie auf die Schwierigkeit zurückzuführen ist, die erforderliche Qualität zu erreichen.

Die Bildung eines Leiterbildes (Leiter) erfolgt durch Siebdruck. Als Leitermaterialien in keramischen Trägerplatten werden Pasten aus Metallpulvern, einem organischen Bindemittel und Glas verwendet. Für Leiterpasten, die eine gute Haftung, die Fähigkeit, wiederholter Wärmebehandlung standzuhalten, und einen geringen spezifischen Wert aufweisen müssen elektrischer Wiederstand Es werden Pulver aus Edelmetallen verwendet: Platin, Gold, Silber. Auch wirtschaftliche Faktoren erzwingen die Verwendung von Pasten auf Basis der folgenden Zusammensetzungen: Palladium – Gold, Platin – Silber, Palladium – Silber usw.

Isolierpasten werden auf Basis von kristallisierenden Gläsern, glaskristallinen Zementen und Glaskeramiken hergestellt. Als Leitermaterialien in diskontinuierlichen Keramikplatten werden Pasten aus Pulvern hochschmelzender Metalle verwendet: Wolfram, Molybdän usw. Als Basis dienen Bänder aus Keramikkäsen auf Basis von Aluminium- und Berylliumoxiden, Siliziumkarbid und Aluminiumnitrid Werkstück und Isolatoren.

Mit einem Dielektrikum beschichtete starre Metalluntergründe zeichnen sich (wie auch Keramikuntergründe) durch das Hochtemperatureinbrennen von Dickschichtpasten auf Glas- und Emailbasis in den Untergrund aus. Merkmale von Platinen auf Metallbasis sind eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit, strukturelle Festigkeit und Geschwindigkeitseinschränkungen aufgrund der starken Verbindung der Leiter mit der Metallbasis.

Weit verbreitet sind Platten aus Stahl, Kupfer, Titan, beschichtet mit Harz oder schmelzbarem Glas. Am fortschrittlichsten im Hinblick auf eine Reihe von Indikationen sind jedoch eloxiertes Aluminium und seine Legierungen mit einer ziemlich dicken Oxidschicht. Eloxiertes Aluminium wird auch für das Layout von Dünnschicht-Mehrschicht-Leiterplatten verwendet.

Der Einsatz von Sockeln mit komplexer Verbundstruktur inklusive Metallabstandshaltern sowie Sockeln aus Thermoplasten in Leiterplatten ist vielversprechend.

PTFE-Basen mit Glasfaser werden in Hochgeschwindigkeitskreisläufen verwendet. Verschiedene Verbundbasen aus „Kevlar und Quarz“ sowie Kupfer-Invar-Kupfer werden in Fällen verwendet, in denen ein Wärmeausdehnungskoeffizient nahe dem Ausdehnungskoeffizienten von Aluminiumoxid erforderlich ist, beispielsweise bei der Montage verschiedener Keramiken Kristallträger (Mikrogehäuse) auf einer Platine. Komplexe Substrate auf Polyimidbasis werden hauptsächlich in Hochleistungsschaltungen oder Hochtemperatur-PCB-Anwendungen verwendet.