Levhalar hangi malzemeden yapılmıştır? Genel bilgiler, tarih, teknolojiler. Mikrodalga malzemesi ROGERS

Baskılı devre kartı

Üzerine elektronik bileşenlerin monte edildiği baskılı devre kartı.

Önceden monte edilmiş toplu ve yüzeye montaj parçalarına sahip esnek baskılı devre kartı.

CAD programında pano çizimi ve bitmiş pano

Cihaz

Ayrıca temel baskılı devre kartı bir dielektrikle (örneğin anodize edilmiş alüminyum) kaplanmış bir metal taban hizmet edebilir, dielektrik üzerine bakır bir folyo folyo uygulanır. Bu tür baskılı devre kartları, güç elektroniğinde ısının verimli bir şekilde uzaklaştırılması için kullanılır. elektronik parçalar. Bu durumda kartın metal tabanı soğutucuya tutturulur.

Mikrodalga aralığında ve 260 ° C'ye kadar sıcaklıklarda çalışan baskılı devre kartlarının malzemesi olarak cam kumaşla güçlendirilmiş floroplastik (örneğin FAF-4D) ve seramik kullanılır.

• GOST 2.123-93 Tasarım dokümantasyonu için birleşik sistem. Bilgisayar destekli tasarımda baskılı devre kartlarına ilişkin tasarım belgelerinin eksiksizliği.
• GOST 2.417-91 Tasarım dokümantasyonu için birleşik sistem. Baskılı panolar. Çizimlerin yürütülmesi için kurallar.

Baskılı devre kartlarına yönelik diğer standartlar:

• GOST R 53386-2009 Baskılı devre kartları. Terimler ve tanımlar.
• GOST R 53429-2009 Baskılı devre kartları. Temel tasarım parametreleri. Bu GOST, baskılı devre kartlarının doğruluk sınıflarını ve karşılık gelen geometrik parametreleri belirtir.

Örnek süreç

Hazır bir devre kartından bir kart geliştirmenin tipik bir sürecini ele alalım. elektrik devresi:

• Devre şemasının PCB düzeninin CAD veritabanına çevrilmesi. Her bileşenin çizimleri, pinlerin yeri ve amacı vb. önceden belirlenir.Genellikle CAD geliştiricileri tarafından sağlanan hazır bileşen kitaplıkları kullanılır.
• Gelecekteki PCB üreticisi ile teknolojik yeteneklerinin açıklığa kavuşturulması (mevcut malzemeler, katman sayısı, doğruluk sınıfı, izin verilen delik çapları, kaplama olasılığı vb.).
• Baskılı devre kartı tasarımının belirlenmesi (boyutlar, bağlantı noktaları, izin verilen bileşen yükseklikleri).
  • Tahtanın çizim boyutları (kenarları), kesikler ve delikler, bileşenlerin yerleştirilmesinin yasak olduğu alanlar.
  • Yapısal olarak ilgili parçaların konumu: konektörler, göstergeler, düğmeler vb.
  • Levha malzemesinin seçimi, metalizasyon katmanlarının sayısı, malzemenin kalınlığı ve folyonun kalınlığı (18 veya 35 mikronluk bir folyo ile en sık kullanılan 1,5 mm kalınlığındaki fiberglas).
• Bileşenlerin otomatik veya manuel yerleşimini gerçekleştirin. Parçaların çift taraflı montajının üretimi gözle görülür derecede daha pahalı olduğundan genellikle bileşenleri panelin bir tarafına yerleştirme eğilimindedirler.
• İzleyici başlatılıyor. Sonuç tatmin edici değilse - bileşenlerin yeniden düzenlenmesi. Bu iki adım genellikle arka arkaya onlarca veya yüzlerce kez gerçekleştirilir. Bazı durumlarda PCB yönlendirme (çizim Parçalar) tamamen veya kısmen elle yapılır.
• Kartta hatalar olup olmadığı kontrol ediliyor ( DRC, Tasarım Kuralları Kontrolü): boşlukları, kısa devreleri, üst üste binen bileşenleri vb. kontrol etmek.
• Dosyayı Gerber gibi PCB üreticisi tarafından kabul edilen bir formata aktarın.
• Kural olarak folyo malzemesinin tipini, tüm delik tiplerinin delme çaplarını, yol tipini (laklı veya açık, kalay kaplı), galvanik kaplama alanlarını ve bunların tipini belirten eşlik eden bir notun hazırlanması , lehim maskesinin rengi, işaretleme ihtiyacı, levhaları ayırma yöntemi (frezeleme veya kazıma), vb.

Üretme

PP üretimi toplama veya çıkarma yöntemiyle mümkündür. Katkılı yöntemde, folyosuz bir malzeme üzerinde, malzemeye önceden uygulanan koruyucu bir maske aracılığıyla kimyasal bakır kaplama yapılarak iletken bir desen oluşturulur. Çıkarma yönteminde, folyonun gereksiz bölümleri çıkarılarak folyo malzemesi üzerinde iletken bir desen oluşturulur. Modern endüstride yalnızca çıkarma yöntemi kullanılır.

Tüm PCB üretim süreci dört aşamaya ayrılabilir:

• Boşlukların üretimi (folyo malzemesi).
• İş parçasının istenilen elektriksel ve mekanik görünümü elde edecek şekilde işlenmesi.
• Bileşenlerin montajı.
• Test yapmak.

Çoğu zaman, baskılı devre kartlarının üretimi yalnızca bir iş parçasının (folyo malzemesi) işlenmesi olarak anlaşılmaktadır. Bir folyo malzemenin işlenmesine yönelik tipik bir işlem birkaç aşamadan oluşur: yolların delinmesi, fazla bakır folyonun çıkarılmasıyla bir iletken modelinin elde edilmesi, deliklerin kaplanması, koruyucu kaplamaların ve kalaylamanın uygulanması ve işaretleme. Çok katmanlı baskılı devre kartları için, son panele birkaç boşluktan basılması eklenir.

Folyo malzemesi üretimi

Folyo malzeme - üzerine bakır folyo yapıştırılmış düz bir dielektrik levha. Kural olarak, fiberglas bir dielektrik olarak kullanılır. Eski veya çok ucuz ekipmanlarda, bazen getinax olarak adlandırılan, kumaş veya kağıt bazlı bir textolite kullanılır. Mikrodalga cihazlarında flor içeren polimerler (floroplastikler) kullanılır. Dielektrik kalınlığı gerekli mekanik ve elektriksel dayanıma göre belirlenir, en yaygın kullanılan kalınlık 1,5 mm'dir.

Dielektrik üzerine bir veya her iki taraftan sürekli bir bakır folyo tabakası yapıştırılır. Folyonun kalınlığı, kartın tasarlandığı akımlara göre belirlenir. En yaygın kullanılan folyo 18 ve 35 µm kalınlığındadır. Bu değerler, bakır folyo tabakasının kalınlığının metrekare başına ons (oz) cinsinden hesaplandığı ithal malzemelerdeki standart bakır kalınlıklarına dayanmaktadır. 18 mikron ½ oz'a, 35 mikron ise 1 oz'a karşılık gelir.

Alüminyum baskılı devre kartları

Ayrı bir malzeme grubu alüminyum metal baskılı devre kartlarıdır. İki gruba ayrılabilirler.

Birinci grup - üzerine bakır folyonun yapıştırıldığı, yüksek kaliteli oksitlenmiş yüzeye sahip alüminyum levha formundaki çözümler. Bu tür levhalar delinemez, bu nedenle genellikle yalnızca tek taraflı yapılırlar. Bu tür folyo malzemelerinin işlenmesi, geleneksel kimyasal çekme teknolojilerine göre gerçekleştirilir.

İkinci grup, doğrudan alüminyum tabanda iletken bir desen oluşturulmasını içerir. Bu amaçla alüminyum levha, fotomask tarafından belirlenen iletken bölgelerin modeline göre tabanın sadece yüzeyi boyunca değil tüm derinliğine kadar oksitlenir.

İş parçası işleme

İletken çiziminin elde edilmesi

Levhaların üretiminde gerekli iletken deseni ve bunların kombinasyonlarını yeniden üretmek için kimyasal, elektrolitik veya mekanik yöntemler kullanılır.

Kimyasal yöntem

Baskılı devre kartlarını bitmiş folyo malzemeden üretmenin kimyasal yöntemi iki ana aşamadan oluşur: folyoya koruyucu bir katman uygulanması ve korunmasız alanların kimyasal yöntemlerle aşındırılması.

Endüstride koruyucu katman ultraviyole duyarlı bir fotorezist, bir fotomask ve bir ultraviyole ışık kaynağı kullanılarak fotolitografi ile uygulanır. Fotorezist, folyonun bakırını tamamen kaplar, ardından fotomasktan gelen iz deseni, aydınlatma yoluyla fotoreziste aktarılır. Açıkta kalan fotorezist yıkanarak bakır folyo aşındırma için açığa çıkarılırken, açıkta kalmayan fotorezist folyoya sabitlenerek onu aşındırmaya karşı korur.

Fotorezist sıvı veya film olabilir. Sıvı fotorezist, uygulama teknolojisine uymamaya duyarlı olduğundan endüstriyel koşullarda uygulanır. Film fotorezist el yapımı tahtalar için popülerdir, ancak daha pahalıdır. Fotomask, üzerine iz deseni basılmış, UV'ye karşı şeffaf bir malzemedir. Maruz kaldıktan sonra fotorezist, geleneksel bir fotokimyasal işlemde olduğu gibi geliştirilir ve sabitlenir.

İÇİNDE amatör terimler vernik veya boya formunda koruyucu bir tabaka serigrafi veya elle uygulanabilir. Folyo üzerinde gravür maskesi oluşturmak için radyo amatörleri, lazer yazıcıda basılan görüntüden toner transferini kullanır ("lazer ütüleme teknolojisi").

Folyo aşındırma, bakırın çözünür bileşiklere dönüştürülmesinin kimyasal işlemidir. Korunmasız folyo, çoğunlukla bir ferrik klorür çözeltisine veya kromik anhidrit bazlı klorit bazlı bakır sülfat, amonyum persülfat, amonyak bakır klorür, amonyak bakır sülfat gibi diğer kimyasalların bir çözeltisine kazınır. Ferrik klorür kullanıldığında levhanın dağlama işlemi şu şekilde ilerler: FeCl3 +Cu → FeCl2 +CuCl. Tipik çözelti konsantrasyonu 400 g/l, sıcaklık 35°C'ye kadar. Amonyum persülfat kullanıldığında levha aşındırma işlemi şu şekilde ilerler: (NH 4) 2 S 2 O 8 +Cu → (NH 4) 2 SO 4 +CuSO 4 .

Aşındırmadan sonra koruyucu desen folyodan çıkarılır.

mekanik yol

Mekanik üretim yöntemi, folyo tabakasının belirli alanlardan mekanik olarak çıkarılması için freze ve gravür makinelerinin veya diğer aletlerin kullanılmasını içerir.

Lazer işleme

Yakın zamana kadar, en yaygın yüksek güçlü CO gaz lazerlerinin dalga boyunda bakırın iyi yansıtıcı özellikleri nedeniyle baskılı devre kartlarının lazerle kazınması yaygın değildi. Lazer mühendisliği alanındaki ilerlemeye bağlı olarak, lazere dayalı endüstriyel prototipleme olanakları artık ortaya çıkmaya başlamıştır.

Delik kaplama

Geçiş ve montaj delikleri mekanik olarak delinebilir, zımbalanabilir (getinax gibi yumuşak malzemelerde) veya lazerle (çok ince kanallar) yapılabilir. Delik kaplama genellikle kimyasal veya mekanik olarak yapılır.

Deliklerin mekanik kaplanması özel perçinler, lehimli tellerle veya deliğin iletken tutkalla doldurulmasıyla gerçekleştirilir. Mekanik yöntemin üretimi pahalıdır ve bu nedenle genellikle son derece güvenilir parça çözümlerinde, özel yüksek akım ekipmanlarında veya amatör radyo koşullarında son derece nadiren kullanılır.

Kimyasal metalizasyon sırasında, önce boş folyoya delikler açılır, ardından metalleştirilir ve ancak daha sonra bir baskı deseni elde etmek için folyo kazınır. Deliklerin kimyasal kaplanması - çok aşamalı zor süreç Reaktiflerin kalitesine ve teknolojiye uygunluğuna duyarlıdır. Bu nedenle amatör radyo koşullarında pratik olarak kullanılmaz. Basitleştirilmiş olarak aşağıdaki adımlardan oluşur:

• Deliğin dielektrik duvarları üzerinde iletken bir alt tabakanın birikmesi. Bu ped çok incedir ve dayanıklı değildir. Paladyum klorür gibi kararsız bileşiklerden kimyasal metal biriktirme yoluyla uygulanır.
• Bakır, elde edilen baz üzerine elektrolitik veya kimyasal olarak biriktirilir.
• Üretim döngüsünün sonunda, oldukça kırılgan biriken bakırı korumak için ya sıcak kalaylama uygulanır ya da delik vernik (lehim maskesi) ile korunur. Kalaysız düşük kaliteli vialler en yaygın olanlardan biridir. yaygın sebepler arıza elektronik Mühendisliği.

Çok katmanlı panoların preslenmesi

Çok katmanlı kartlar (2'den fazla metalizasyon katmanına sahip), iki veya tek katmanlı ince baskılı devre kartlarından oluşan bir yığından birleştirilir. geleneksel yol(Paketin dış katmanları hariç - bunlar hala sağlam folyoyla bırakılmıştır). Özel contalarla (prepregler) "sandviç" olarak monte edilirler. Daha sonra fırında presleme, viyajların delinmesi ve kaplanması gerçekleştirilir. Son olarak dış katmanların folyosu kazınır.

Bu tür levhalarda preslemeden önce delikler açılabilir. Delikler preslenmeden önce yapılırsa, kör delik denilen (sandviçin yalnızca bir katmanında bir delik olduğunda) tahtalar elde etmek mümkündür, bu da düzeni sıkıştırmayı mümkün kılar.

Kaplama

Aşağıdaki gibi kapaklar:

• Koruyucu ve dekoratif vernik kaplamalar ("lehim maskesi"). Genellikle karakteristik bir yeşil renge sahiptir.
• Kalaylama. Bakır yüzeyini korur, iletken kalınlığını arttırır, bileşenlerin montajını kolaylaştırır. Genellikle lehim banyosuna veya lehim dalgasına daldırılarak yapılır.
• Konektörlerin ve membran klavyelerin temas özelliklerini iyileştirmek için folyonun inert metallerle (yaldız, paladyum) ve iletken verniklerle galvanik kaplanması.
• Dekoratif ve bilgilendirici kaplamalar (işaretleme). Genellikle serigrafi baskıyla, daha az yaygın olarak mürekkep püskürtmeli veya lazerle uygulanır.

Mekanik restorasyon

Birçok bireysel pano genellikle tek bir boş sayfaya yerleştirilir. Boş bir folyoyu tek bir levha olarak işleme sürecinin tamamını gerçekleştirirler ve yalnızca sonunda ayrılmaya hazırlanırlar. Levhalar dikdörtgen ise, o zaman levhaların daha sonra kırılmasını kolaylaştıran (İngilizce'den kazıma) geçişsiz oluklar frezelenir. yazar kaşımak). Levhalar karmaşık bir şekle sahipse, tahtaların parçalanmaması için dar köprüler bırakarak tam frezeleme yapılır. Kaplamasız levhalar için bazen frezeleme yerine küçük adımlı bir dizi delik açılır. Montaj (kaplamasız) deliklerinin delinmesi de bu aşamada gerçekleşir.

Ayrıca bakınız: GOST 23665-79 Baskılı devre kartları. Kontur işleme. Standart teknolojik süreçler için gereksinimler.

Tipik bir teknik prosese göre levhaların iş parçasından ayrılması bileşenlerin montajından sonra gerçekleşir.

Montaj bileşenleri

Lehimleme, bileşenleri baskılı devre kartlarına monte etmenin ana yöntemidir. Lehimleme, bir havya ile manuel olarak veya özel olarak geliştirilmiş spesifik teknolojiler yardımıyla yapılabilir.

Dalga lehimleme

Kurşun bileşenler için otomatik grup lehimlemenin ana yöntemi. Mekanik aktivatörlerin yardımıyla uzun bir erimiş lehim dalgası oluşturulur. Tahta, dalganın tahtanın alt yüzeyine zar zor değeceği şekilde dalganın üzerinden geçirilir. Bu durumda önceden kurulmuş çıkış bileşenlerinin çıkışları dalga tarafından ıslatılır ve karta lehimlenir. Akı tahtaya sünger damgası ile uygulanır.

Fırınlarda lehimleme

Düzlemsel bileşenlerin grup lehimlenmesinin ana yöntemi. Baskılı devre kartının kontak pedlerine bir şablon aracılığıyla özel bir lehim pastası (macunsu bir akı içinde lehim tozu) uygulanır. Daha sonra düzlemsel bileşenler kurulur. Kurulu bileşenlerin bulunduğu kart daha sonra özel bir fırına beslenir, burada lehim pastası akışı etkinleştirilir ve lehim tozu, bileşeni lehimlemek için erir.

Bileşenlerin bu şekilde montajı her iki tarafta da gerçekleştiriliyorsa, pano bu prosedüre kurulumun her iki tarafı için ayrı ayrı olmak üzere iki kez tabi tutulur. Ağır düzlemsel bileşenler, ikinci lehimleme sırasında ters çevrilen tahtadan düşmelerini önleyen yapışkan damlacıklar üzerine monte edilir. Hafif bileşenler lehimin yüzey gerilimi sayesinde kart üzerinde tutulur.

Lehimlemeden sonra kart, akı kalıntılarını ve diğer kirletici maddeleri gidermek için solventlerle işlenir veya temiz olmayan lehim pastası kullanıldığında, kart bazı çalışma koşulları için hemen hazır hale gelir.

Bileşenleri yükleme

Bileşenlerin kurulumu hem manuel olarak hem de özel otomatik kurulumcularla gerçekleştirilebilir. Otomatik kurulum, hata olasılığını azaltır ve süreci büyük ölçüde hızlandırır (en iyi otomatik kurulum, saniyede birkaç bileşen kurar).

Bitirir

Lehimlemeden sonra baskılı devre kartı bileşenlerle kaplanır koruyucu bileşikler: su iticiler, vernikler, açık kontakları koruma araçları.

Benzer teknolojiler

Hibrit IC alt tabakaları seramik baskılı devre kartına benzer bir şeydir ancak genellikle diğer üretim süreçlerini kullanırlar:

• İletkenlerin metalize macunla serigrafla çizilmesi ve ardından macunun bir fırında sinterlenmesi. Teknoloji, aynı serigrafi baskı yöntemlerini kullanarak iletken katmanına bir yalıtkan katman uygulama olasılığı nedeniyle çok katmanlı iletken kablolamasına olanak tanır.
• Bir şablon aracılığıyla metalin biriktirilmesi.

Tedarik edilen malzemelerin kalitesi IPC4101B standardına uygundur, üreticilerin kalite yönetim sistemi uluslararası ISO 9001:2000 sertifikaları ile onaylanmıştır.

FR4 - yangına dayanıklılık sınıfı 94V-0 olan fiberglas - baskılı devre kartlarının üretiminde en yaygın malzemedir. Firmamız aşağıdaki malzeme türlerini tedarik etmektedir tek ve çift taraflı baskılı devre kartlarının üretimi için:

• Tek taraflı ve çift taraflı baskılı devre kartlarının üretimi için 135°С, 140°С ve 170°С cam geçiş sıcaklığına sahip fiberglas FR4. Folyo 12, 18, 35, 70, 105 mikron ile kalınlık 0,5 - 3,0 mm.
• 135°C, 140°C ve 170°C cam geçiş sıcaklıklarına sahip MPP iç katmanları için FR4 tabanı
• MPP presleme için 135°С, 140°С ve 170°С cam geçiş sıcaklıklarına sahip FR4 prepregleri
• Malzemeler XPC, FR1, FR2, CEM-1, CEM-3, HA-50
• Kontrollü ısı dağılımına sahip panolar için malzemeler:
  • (alüminyum, bakır, paslanmaz çelik), Totking ve Zhejiang Huazheng New Material Co. tarafından üretilen, 1 W/m*K ila 3 W/m*K termal iletkenliğe sahip bir dielektrik.
  • Tek ve çift taraflı baskılı devre kartlarının üretimi için 1 W/m*K termal iletkenliğe sahip HA-30 CEM-3 malzemesi.

Bazı uygulamalar için, FR4'ün tüm avantajlarına (iyi dielektrik özellikler, karakteristiklerin ve boyutların stabilitesi, olumsuz iklim koşullarına karşı yüksek direnç) sahip, yüksek kaliteli, folyosuz bir dielektrik gerekebilir. Bu uygulamalar için FR4 folyosuz fiberglas sunabiliriz.

Oldukça basit baskılı devre kartlarının gerekli olduğu birçok durumda (ev aletlerinin üretiminde, çeşitli sensörler, otomobiller için bazı bileşenler vb.), fiberglasın mükemmel özelliklerinin gereksiz olduğu ortaya çıkıyor ve üretilebilirlik ve maliyet göstergeleri ortaya çıkıyor. ön. Burada aşağıdaki malzemeleri sunabiliriz:

• XPC, FR1, FR2 - otomotiv endüstrisinde tüketici elektroniği, ses, video ekipmanı için baskılı devre kartlarının imalatında yaygın olarak kullanılan folyo getinaks (fenolik reçine ile emprenye edilmiş selüloz kağıt esaslıdır) (özellik göstergelerinin artan sırasına göre düzenlenmiştir, ve buna göre fiyatlar ). Mükemmel damgalanmış.
• CEM-1, selüloz kağıt ve cam elyafının epoksi reçineli bileşimine dayanan bir laminattır. Mükemmel damgalama.

Ayrıca ürün yelpazemizde Kingboard tarafından üretilen MPP'yi preslemek için elektrokaplamalı bakır folyo bulunmaktadır. Folyo çeşitli genişliklerde rulolar halinde tedarik edilir, folyo kalınlığı 12, 18, 35, 70, 105 mikrondur, 18 ve 35 mikron kalınlığındaki folyolar neredeyse her zaman Rusya'daki depomuzdan temin edilebilir.

Tüm materyaller RoHS direktifine uygun olarak üretilmiş olup içeriği zararlı maddeler ilgili sertifikalar ve RoHS test raporları ile onaylanmıştır. Ayrıca tüm malzemelerin, birçok pozisyonun sertifikası vb. vardır.

Malzemelerin fiziksel ve mekanik özellikleri belirlenmiş spesifikasyonlara uygun olmalı ve standart teknik spesifikasyonlara uygun olarak PP'nin yüksek kalitede üretilmesini sağlamalıdır. Levhaların üretimi için lamine plastikler kullanılır - en az% 99,5 bakır saflığı, en az 0,4-0,5 mikron yüzey pürüzlülüğü ile 5, 20, 35, 50, 70 ve 105 mikron kalınlığında elektrolitik bakır folyo ile kaplanmış folyo dielektrikler, 500×700 mm boyutlarında ve 0,06–3 mm kalınlığında levhalar halinde tedarik edilmektedir. Lamine plastikler yüksek kimyasal ve termal dirence sahip olmalı, nem emilimi %0,2-0,8'den fazla olmamalı, 5-20 saniye boyunca termal şoka (260°C) dayanmalıdır. Dielektriklerin 40°C'deki yüzey direnci ve bağıl nem 4 gün içinde %93. en az 10 4 MΩ olmalıdır. Dielektrikin özgül hacim direnci 5·10·11 Ohm·cm'den az değildir. Folyonun tabana yapışma mukavemeti (3 mm genişliğinde şerit) 12 ila 15 MPa arasındadır. Lamine plastiklerde temel olarak, getinak'lar Fenolik reçine ile emprenye edilmiş sıkıştırılmış yalıtım kağıdı katmanları, cam elyafı - epoksifenol reçinesi ile emprenye edilmiş sıkıştırılmış cam elyafı katmanları ve diğer malzemeler (Tablo 2.1).

Tablo 2.1. Levha üretimi için ana malzemeler.

Normal koşullarda tatmin edici elektriksel yalıtım özelliklerine sahip olan Getinaks iklim koşullarıİyi işlenebilirlik ve düşük maliyet, ev tipi REA üretiminde uygulama alanı bulmuştur. Elektronik bilgi işlem ekipmanı, iletişim teknolojisi ve ölçüm ekipmanının bir parçası olarak geniş bir çalışma sıcaklığı aralığına (-60 ... + 180 ° С) sahip zorlu iklim koşullarında çalıştırılan PCB'ler için daha pahalı cam tektolitler kullanılır. Düşük (0,2 - 0,8) geniş bir çalışma sıcaklığı aralığı ile ayırt edilirler. %) su emme, yüksek hacim ve yüzey değerleri, çarpılma direnci. Dezavantajları - termal şoklar sırasında folyoyu soyma, delik açarken reçineyi sarma olasılığı. Güç kaynaklarında kullanılan dielektriklerin (HPF, GPPV, SPNF, STNF) yangına dayanıklılığının arttırılması, bileşimlerine alev geciktiricilerin (örneğin tetrabromodifenilpropan) eklenmesiyle sağlanır.

Folyo dielektriklerin üretimi için, esas olarak elektrolitik bakır folyo kullanılır; bunun bir tarafı, baskılı devrenin doğru şekilde çoğaltılmasını sağlamak için pürüzsüz bir yüzeye (sekizinci saflık sınıfından daha düşük olmayan) sahip olmalı, diğer tarafı ise mikro pürüzlü pürüzlü olmalıdır. Dielektrik malzemeye iyi yapışma için en az 3 mikron yüksekliğinde. Bunu yapmak için folyo, bir sodyum hidroksit çözeltisi içinde elektrokimyasal oksidasyona tabi tutulur. Dielektriklerin folyolanması, 160-180°C sıcaklıkta ve 5-15 MPa basınçta preslenerek gerçekleştirilir.

Seramik malzemeler, 20–700°C sıcaklık aralığında hafifçe değişen yüksek mekanik mukavemet, elektriksel ve geometrik parametrelerin stabilitesi, düşük (%0,2'ye kadar) su emme ve vakumda ısıtıldığında gaz çıkışı ile karakterize edilir. kırılgandır ve maliyeti yüksektir.

Gibi metal temel tahtalarda çelik ve alüminyum kullanılır. Çelik tabanlarda, akım taşıyan bölümlerin yalıtımı, magnezyum, kalsiyum, silikon, bor, alüminyum oksitleri veya bunların karışımlarını, bir bağlayıcıyı (polivinil klorür, polivinil asetat veya metil metakrilat) ve bir plastikleştiriciyi içeren özel emayeler kullanılarak gerçekleştirilir. . Film, silindirler arasında yuvarlanarak ve ardından pişirilerek tabana uygulanır. Alüminyum yüzey üzerinde 10 2 - 10 3 MΩ yalıtım direncine sahip, birkaç on ila yüzlerce mikrometre kalınlığa sahip bir yalıtım katmanı, anodik oksidasyonla elde edilir. Eloksallı alüminyumun ısıl iletkenliği 200 W/(m·K), çeliğinki ise 40 W/(m·K)'dir. Mikrodalga PP'nin temeli olarak polar olmayan (PTFE, polietilen, polipropilen) ve polar (polistiren, polifenilen oksit) polimerler kullanılır. Mikrodalga aralığındaki mikroplakaların ve mikro montajların üretimi için, kararlı elektriksel özelliklere ve geometrik parametrelere sahip seramik malzemeler de kullanılır.

Poliamid film, yüksek çekme mukavemeti, kimyasal direnç, yangına dayanıklılık özelliklerine sahip esnek devre kartlarının üretiminde kullanılır. Sıvı nitrojen sıcaklıklarından silikon-altın ötektik lehimleme sıcaklıklarına (400°C) kadar esnekliğini kaybetmediğinden polimerler arasında en yüksek sıcaklık stabilitesine sahiptir. Ayrıca vakumda düşük gaz çıkışı, radyasyon direnci ve delme sırasında kaplamanın bulunmaması ile karakterize edilir. Dezavantajları - artan su emilimi ve yüksek fiyat.

Şema çiziminin oluşumu.

Metalizasyon ve dağlama işlemlerini gerçekleştirirken gerekli konfigürasyonun bir deseninin veya koruyucu bir kabartmasının çizilmesi gereklidir. Çizim, ince çizgilerin doğru bir şekilde yeniden üretilmesiyle net sınırlara sahip olmalı, aşındırma çözümlerine dayanıklı olmalı, levhaları ve elektrolitleri kirletmemeli ve işlevlerini yerine getirdikten sonra çıkarılması kolay olmalıdır. Bir resmi aktarma baskılı kablolama folyo dielektrik üzerine serigrafi, ofset baskı ve fotoğraf baskısı yöntemleriyle gerçekleştirilir. Yöntemin seçimi, kartın tasarımına, gerekli montaj doğruluğuna ve yoğunluğuna ve seri üretime bağlıdır.

Izgara yöntemi Kütle için en uygun maliyetli yöntem bir diyagram çizmek ve geniş kapsamlı üretim Minimum iletken genişliğine ve aralarında > 0,5 mm mesafeye sahip panolar, görüntü çoğaltma doğruluğu ± 0,1 mm. Sonuç olarak, tahtaya, gerekli desenin açık ağ hücreleri tarafından oluşturulduğu bir kauçuk spatula (çekçek) ile bir ağ şablonundan zorlayarak, asitlere dayanıklı özel bir boya uygulamaktır (Şekil 2.4).

Bir şablonun üretimi için, 30-50 mikron tel kalınlığına ve 1 cm başına 60-160 iplik dokuma sıklığına sahip paslanmaz çelik metal ağlar, daha iyi elastikiyete sahip metalize naylon elyaf, 40 mikron iplik kalınlığı ve 1 cm başına 200 ipliğe kadar, ayrıca polyester elyaflardan ve kaprondan dokuma sıklığı

Meshlerin dezavantajlarından biri de tekrar tekrar kullanıldığında esnemeleridir. Paslanmaz çelikten (20 bin baskıya kadar), metalize plastikten (12 bin), polyester elyaftan (10 bine kadar), naylondan (5 bin) yapılan ağlar en büyük dirence sahiptir.

Pirinç. 2.4. Serigrafi baskı prensibi.

1 - silecek; 2 - şablon; 3 - boya; 4 - taban.

Izgara üzerinde bir görüntü, sıvı veya kuru (film) bir fotorezistin açığa çıkarılmasıyla elde edilir, ardından açık (desensiz) ızgara hücreleri oluşturulur. Izgara çerçevesindeki şablon, tahta yüzeyinden 0,5-2 mm'lik bir boşlukla yerleştirilir, böylece ızgara, yalnızca sileceğin ızgaraya bastırıldığı alanda tahta yüzeyine temas eder. Bir silecek, alt tabakaya göre 60-70°'lik bir açıyla yerleştirilmiş, dikdörtgen şeklinde, keskinleştirilmiş bir lastik şerittir.

PP deseni elde etmek için ST 3.5 termoset boyalar kullanılır;

ST 3.12, 60°C sıcaklıktaki bir ısıtma kabininde 40 dakika süreyle veya havada 6 saat süreyle kurutularak tarama sürecini uzatır. 10-15 saniye boyunca ultraviyole kürleme özelliğine sahip fotopolimer bileşimleri EP-918 ve FKP-TZ, teknolojik olarak daha ileri düzeydedir ve bu, proses otomasyonunda belirleyici bir faktördür. Tek bir uygulamayla yeşil kaplama 15-25 mikron kalınlığa sahip olur, çizgi genişliği ve 0,25 mm'ye kadar boşluklarla bir desen üretir, 260 ° C sıcaklıkta POS-61 lehim eriyiğine daldırılmaya karşı dayanıklıdır 10 saniyeye kadar alkol-benzin karışımına 5 dakikaya kadar maruz kalma ve -60 ila +120 °C sıcaklık aralığında termal döngü. Desen çizildikten sonra levha 60 ° C sıcaklıkta 5-8 dakika kurutulur, kalitesi kontrol edilir ve gerekirse rötuş yapılır. Kaldırma koruyucu maske Aşındırma veya kaplamadan sonra gerçekleştirin kimyasal yöntem 10-20 saniye boyunca %5 sodyum hidroksit çözeltisinde.

Sekme. 2.2. Serigrafi ekipmanı.

Serigrafi baskı için, baskı formatı ve üretkenliği bakımından farklılık gösteren yarı otomatik ve otomatik ekipmanlar kullanılır (Tablo 2.2). Chemcut (ABD) ve Resco'dan (İtalya) gelen otomatik serigrafi baskı hatları, levhaların beslenmesi ve takılması, silecek hareketi ve direnç beslemesi için otomatik sistemlere sahiptir. Direnci kurutmak için IR tünel tipi kullanılır.

Ofset baskı Küçük bir şema yelpazesine sahip büyük ölçekli PCB üretimi için kullanılır. Çözünürlük 0,5–1 mm, ortaya çıkan görüntünün doğruluğu ±0,2 mm'dir. Yöntemin özü, devrenin görüntüsünü taşıyan klişede (baskılı iletkenler, kontak pedleri) boyanın yuvarlanmasıdır. Daha sonra kauçuk kaplı ofset rulo ile çıkarılır, yalıtımlı bir tabana aktarılır ve kurutulur. Ofset baskı makinesinin tabanında klişe ve kartonun tabanı arka arkaya yerleştirilmiştir (Şekil 2.5).

Şekil 2.5. Ofset baskı şeması.

1 - ofset silindiri; 2 - klişe; 3 - tahta;

4 - boya uygulamak için silindir; 5 - basınç silindiri.

Baskının doğruluğu ve konturların keskinliği, merdane ile tabanın paralelliği, mürekkebin türü ve kıvamı ile belirlenir. Bir klişe ile sınırsız sayıda baskı yapabilirsiniz. Yöntemin performansı salınım döngüsünün (boya uygulama - aktarma) süresiyle sınırlıdır ve saatte 200-300 baskıyı geçmez. Yöntemin dezavantajları: klişe üretim sürecinin süresi, desen desenini değiştirmenin karmaşıklığı, gözeneksiz katmanlar elde etmenin zorluğu, ekipmanın yüksek maliyeti.

Fotoğrafik yöntemçizim, iletkenlerin minimum genişliğini ve aralarındaki mesafeyi 0,01 mm'ye kadar çoğaltma doğruluğu ile 0,1-0,15 mm elde etmenizi sağlar. Ekonomik açıdan bakıldığında, bu yöntem daha az karlıdır, ancak desenin maksimum çözünürlüğünün elde edilmesini sağlar ve bu nedenle küçük ölçekli ve seri üretimde yüksek yoğunluk ve hassasiyete sahip levhaların üretiminde kullanılır. Yöntem, adı verilen ışığa duyarlı bileşimlerin kullanımına dayanmaktadır. fotorezistler sahip olması gerekenler: yüksek hassasiyet; yüksek çözünürlük; tüm yüzey üzerinde tekdüze, tahta malzemesine yüksek yapışma özelliğine sahip gözeneksiz katman; kimyasal etkilere karşı direnç; hazırlık kolaylığı, güvenilirlik ve kullanım güvenliği.

Fotorezistler negatif ve pozitif olarak ikiye ayrılır. Negatif fotodirenç radyasyonun etkisi altında fotopolimerizasyon ve sertleşme sonucu kabartmanın koruyucu alanlarını oluştururlar. Aydınlatılan alanlar çözünmeyi bırakır ve alt tabakanın yüzeyinde kalır. Pozitif fotorezistler fotoğraf maskesinin desenini değişiklik yapmadan aktarın. Işıkla işleme sırasında açıkta kalan alanlar yok edilir ve yıkanır.

Negatif bir fotodirenç kullanırken bir devre modeli elde etmek için, pozlama negatif, pozitif - pozitif yoluyla yapılır. Pozitif fotorezistler daha yüksek bir çözünürlüğe sahiptir ve bu, ışığa duyarlı katman tarafından radyasyonun emilmesindeki farklılıklarla açıklanmaktadır. Katmanın çözünürlüğü, şablonun opak elemanının kenarındaki ışığın kırınımlı bükülmesinden ve ışığın alt tabakadan yansımasından etkilenir (Şekil 2.6, A).

Şekil 2.6. Işığa duyarlı katmanın açığa çıkması:

a - maruz kalma; b – negatif fotodirenç; (c) pozitif fotodirenç;

1 - kırınım; 2 - saçılma; 3 - yansıma; 4 - şablon; 5 - diren; 6 - alt tabaka.

Negatif bir fotodirençte, şablon dirence sıkıca bastırıldığı için kırınım önemli bir rol oynamaz, ancak yansımanın bir sonucu olarak koruyucu alanların çevresinde çözünürlüğü azaltan bir hale belirir (Şekil 2.6, B). Pozitif direnç katmanında, kırınım etkisi altında, fotoğraf maskesinin opak alanlarının altındaki direncin yalnızca üst bölgesi tahrip edilecek ve geliştirme sırasında yıkanacak, bu da katmanın koruyucu özellikleri üzerinde çok az etkiye sahip olacaktır. Alt tabakadan yansıyan ışık, bitişik alanın bir miktar tahrip olmasına neden olabilir, ancak geliştirici bu alanı yıkamaz, çünkü yapışkan kuvvetlerin etkisi altında katman aşağı inerek yine görüntünün net bir kenarını oluşturur. hale (Şekil 2.6, V).

Şu anda endüstride sıvı ve kuru (film) fotorezistler kullanılmaktadır. Sıvı fotorezistler- sentetik polimerlerin, özellikle polivinil alkolün (PVA) koloidal çözeltileri. Her zincir bağlantısında OH hidroksil grubunun varlığı, polivinil alkolün yüksek higroskopisitesini ve polaritesini belirler. Sulu bir PVA çözeltisine amonyum dikromat eklendiğinde, ikincisi "hassaslaşır". PVA bazlı fotorezist, iş parçasının daldırılması, sulanması ve ardından santrifüjleme yoluyla levhanın önceden hazırlanmış yüzeyine uygulanır. Daha sonra fotorezist katmanları hava sirkülasyonlu bir fırında 40°С sıcaklıkta 30-40 dakika kurutulur. Maruz kaldıktan sonra fotorezist ılık suda geliştirilir. PVA bazlı fotorezistin kimyasal direncini arttırmak için, PP modelinin bir kromik anhidrit çözeltisi içinde kimyasal tabaklaması kullanılır, ardından 120°C sıcaklıkta 45-50 dakika süreyle termal tabaklama yapılır. Fotorezistin bronzlaşması (çıkarılması) aşağıdaki bileşime sahip bir çözelti içinde 3-6 saniye boyunca gerçekleştirilir:

– 200–250 g/l oksalik asit,

– 50–80 g/l sodyum klorür,

- 20 °C sıcaklıkta 1000 ml'ye kadar su.

PVA bazlı fotorezistin avantajları, düşük toksisite ve yangın tehlikesi, su ile geliştirilmesidir. Dezavantajları arasında koyu bronzlaşmanın etkisi (bu nedenle fotorezist uygulanan iş parçalarının raf ömrü 3-6 saati geçmemelidir), düşük asit ve alkali direnci, bir desen elde etme sürecini otomatikleştirmenin zorluğu, bir desen hazırlamanın karmaşıklığı yer alır. fotodirenç ve düşük hassasiyet.

Sıvı fotorezistlerin özelliklerinin iyileştirilmesi (bronzlaşmanın ortadan kaldırılması, asit direncinin arttırılması), sinamata dayalı bir fotorezistte elde edilir. Bu tip fotorezistin ışığa duyarlı bileşeni, polivinil alkol ve sinnamik asit klorürün reaksiyon ürünü olan polivinil sinamattır (PVC). Çözme gücü yaklaşık 500 satır/mm'dir, geliştirme organik çözücüler - trikloroetan, toluen, klorobenzen - içinde gerçekleştirilir. PVC fotorezistin geliştirilmesi ve çıkarılması sürecini yoğunlaştırmak için ultrasonik titreşimler kullanılır. Ultrasonik alandaki difüzyon, akustik mikro akışlar nedeniyle büyük ölçüde hızlanır ve ortaya çıkan kavitasyon kabarcıkları, çökerken fotorezistin bölümlerini tahtadan koparır. Geliştirme süresi, geleneksel teknolojiyle karşılaştırıldığında 10 saniyeye, yani 5-8 kata kadar azalır. PVC fotorezistin dezavantajları arasında yüksek maliyeti, toksik kullanımı sayılabilir. organik çözücüler. Bu nedenle, PVC dirençler PCB üretiminde geniş bir uygulama alanı bulmamıştır, ancak esas olarak IC üretiminde kullanılmaktadır.

Diazo bileşiklerine dayanan fotorezistler çoğunlukla pozitif olanlar olarak kullanılır. Diazo bileşiklerinin ışığa duyarlılığı, içlerinde iki nitrojen atomu N2'den oluşan grupların varlığından kaynaklanmaktadır (Şekil 2.7).

Şekil 2.7. Diazo bileşiklerinin yapısındaki moleküler bağlar.

Fotorezist katmanın kurutulması iki aşamada gerçekleştirilir:

– uçucu bileşenlerin buharlaşması için 20°C sıcaklıkta 15–20 dakika;

- 30-40 dakika boyunca 80 ° C sıcaklıkta hava sirkülasyonu olan bir termostatta.

Geliştiriciler trisodyum fosfat, soda, zayıf alkalilerin çözeltileridir. Diazo bileşikleri bazlı fotorezistler FP-383, FN-11, 350–400 satır/mm çözünürlüğe, yüksek kimyasal dirence sahiptir, ancak maliyetleri yüksektir.

Kuru film fotorezistleri Riston kaliteleri ilk olarak 1968 yılında Du Pont (ABD) tarafından geliştirilmiş olup 18 µm (kırmızı), 45 µm (mavi) ve 72 µm (yakut) kalınlığa sahiptir. SPF-2 markasının kuru film fotorezisti, 1975'ten beri 20, 40 ve 60 mikron kalınlığında üretilmekte olup, polimetil metakrilat bazlı bir polimerdir. 2 (Şekil 2.8), polietilen arasında yer alır 3 ve her biri 25 mikron kalınlığında lavsan/filmler.

Şekil 2.8. Kuru fotorezistin yapısı.

BDT'de yayınlandı aşağıdaki türler kuru film fotorezistleri:

- organik maddelerde kendini gösterir - SPF-2, SPF-AS-1, SRF-P;

- su alkalin - SPF-VShch2, TFPK;

- artan güvenilirlik - SPF-PNSCH;

- koruyucu - SPF-Z-VShch.

PCB tabanının yüzeyine tırtıllamadan önce, polietilen koruyucu film çıkarılır ve levhaya rulo yöntemiyle (kaplama, laminasyon) kuru fotorezist uygulanır ve 100°C'ye kadar 1 m/dakikaya kadar bir hızda ısıtılır. laminatör adı verilen özel bir cihaz. Kuru direnç, ultraviyole radyasyonun etkisi altında polimerize olur; maksimum spektral duyarlılığı 350 nm civarındadır, bu nedenle maruz kalma için cıva lambaları kullanılır. Geliştirme, jet tipi makinelerde metil klorür, dimetilformamid çözeltilerinde gerçekleştirilir.

SPF-2, özellikleri bakımından Riston fotorezistine benzer bir kuru film fotorezisttir, hem asidik hem de alkali ortamda işlenebilmektedir ve DPP üretiminin tüm yöntemlerinde kullanılmaktadır. Kullanırken geliştirme ekipmanını mühürlemek gerekir. SPF-VShch daha yüksek bir çözünürlüğe sahiptir (100–150 satır/mm), asidik ortam alkali çözeltilerde işlenir. TFPK fotorezistinin bileşimi (polimerizasyon bileşiminde), iyileştiren metakrilik asit içerir. performans özellikleri. Elektrokaplama öncesinde koruyucu kabartmanın ısıl işlemine tabi tutulmasını gerektirmez. SPF-AS-1, hem asidik hem de alkali ortamlarda stabil olduğundan, hem çıkarma hem de ekleme teknolojilerini kullanarak bir PP modeli elde etmeyi mümkün kılar. Işığa duyarlı tabakanın bakır alt tabakaya yapışmasını arttırmak için bileşime benzotriazol ilave edildi.

Kuru fotorezistin kullanılması, PCB üretim sürecini büyük ölçüde basitleştirir, iyi ürünlerin verimini% 60'tan% 90'a çıkarır. Burada:

– kurutma, tabaklama ve rötuşlama işlemlerinin yanı sıra kirlenme, katmanların dengesizliği hariçtir;

– metalize deliklerin fotorezist sızıntısından korunması sağlanır;

– elde edildi yüksek otomasyon PCB üretim sürecinin mekanizasyonu ve görüntü kontrolü.

Kuru film fotorezist - laminatör uygulamak için kurulum (Şekil 2.9) silindirlerden oluşur 2, ödeyenler 6 ve fotorezistin iş parçalarının, silindirlerin yüzeyine bastırılması 3 Ve 4 koruyucu polietilen filmi çıkarmak için, fotorezist makarası 5, ısıtıcı 1 termostat ile.

Şekil 2.9. Laminatörün şematik diyagramı.

Boş levhanın hareket hızı 0,1 m/s'ye ulaşır, ısıtıcının sıcaklığı (105 ±5) °C'dir. АРСМ 3.289.006 NPO "Raton" (Belarus) kurulumunun tasarımı, ısıtma silindirleri arasındaki boşluğa bakılmaksızın sabit bir baskı kuvveti sağlar. PP ham malzemenin maksimum genişliği 560 mm'dir. Yuvarlanmanın bir özelliği de fotodirenç katmanının altına toz girme riskidir, bu nedenle kurulumun bir muhafaza alanında çalışması gerekir. Haddelenmiş fotorezist film, modelin bozulmasına neden olabilecek ve yapışmayı azaltabilecek tam büzülme işlemlerine maruz bırakılmadan önce en az 30 dakika süreyle tutulur.

Desenin gelişimi, metil kloroformun kimyasal ve mekanik etkilerinin bir sonucu olarak gerçekleştirilir. Optimum geliştirme süresinin, tabaklanmamış SPF'yi tamamen ortadan kaldırmak için gerekenden 1,5 kat daha uzun olması gerekir. Geliştirme işleminin kalitesi beş faktöre bağlıdır: geliştirme süresi, geliştirme sıcaklığı, haznedeki geliştirici basıncı, geliştirme jelinin kontaminasyonu, son durulama derecesi. Çözünmüş fotorezist geliştiricide biriktikçe gelişme hızı yavaşlar. Geliştirmeden sonra tahta, solvent kalıntıları tamamen giderilinceye kadar su ile yıkanmalıdır. 14–18°C geliştirici sıcaklığında, 0,15 MPa haznelerdeki çözelti basıncında ve 2,2 m/dak konveyör hızında SPF-2 geliştirme işleminin süresi 40–42 saniyedir.

Fotorezistin çıkarılması ve geliştirilmesi, metilen klorürde jet tipi makinelerde (ГГМЗ.254.001, АРСМЗ.249.000) gerçekleştirilir. Güçlü bir solvent olduğundan fotorezisti çıkarma işleminin hızlı bir şekilde (20-30 s) yapılması gerekir. Kurulumlar şunları sağlar: kapalı döngü Solvent kullanımında, levhaların sulanmasının ardından solventler damıtıcıya girer ve daha sonra saf solventler yeniden kullanıma alınır.

Fotorezistin açığa çıkarılması, içindeki fotokimyasal reaksiyonları başlatmayı amaçlamaktadır ve ışık kaynakları (tarama veya sabit) bulunan ve ultraviyole bölgede çalışan kurulumlarda gerçekleştirilir. Fotoğraf maskelerinin tahtaların boşluklarına tam oturması için, vakumun oluşturulduğu çerçeveler kullanılır. 600 × 600 mm yükleme çerçeveleri çalışma alanına sahip pozlama ünitesi SKCI.442152.0001 NPO "Raton", 15 pano / saat verimlilik sağlar. DRSH-1000 cıva lambasıyla maruz kalma süresi 1–5 dakika. Maruz kaldıktan sonra karanlık fotokimyasal reaksiyonu tamamlamak için Mylar koruyucu filmi çıkarmadan önce oda sıcaklığında 30 dakika tutmak gerekir.

Kuru fotorezistin dezavantajları, cam-seramik yüzeyler için kabul edilemez olan tırtıllama sırasında mekanik kuvvet uygulama ihtiyacı, katı ve sıvı atıkların imhası sorunudur. Her 1000 m 2 malzeme için 40 kg'a kadar katı ve 21 kg'a kadar sıvı atık üretilmekte olup bunların bertarafı çevre sorunu oluşturmaktadır.

Hem ızgara grafiği hem de fotokimyasal yöntemle yalıtkan bir taban üzerinde iletken bir desen elde etmek için, fotoğraf plakaları veya film üzerinde 1: 1 ölçeğinde bir desenin grafik görüntüsü olan foto maskelerin kullanılması gerekir. Fotomasklar, iletken bölümler bantlar üzerine oluşturulduğunda pozitif bir görüntüde, boşluklardan bakırın aşındırılmasıyla iletken bölümler elde edildiğinde ise negatif bir görüntüde yapılır.

PP modelinin geometrik doğruluğu ve kalitesi, öncelikle aşağıdakilere sahip olması gereken fotoğraf maskesinin doğruluğu ve kalitesiyle sağlanır:

- DFE-10 tipi bir yoğunluk ölçerde ölçülen, siyah alanların optik yoğunluğu en az 2,5 birim, şeffaf alanları 0,2 birimden fazla olmayan net ve eşit sınırları olan elemanların kontrastlı siyah beyaz görüntüsü;

– 10–30 µm'yi aşmayan minimum görüntü kusurları (boşluklarda koyu noktalar, siyah alanlarda şeffaf noktalar);

– çizim elemanlarının doğruluğu ±0,025 mm.

Bu gereksinimler büyük ölçüde yüksek kontrastlı fotoğraf plakaları ve filmleri "Mikrat-N" (SSCB), FT-41P (SSCB), RT-100 (Japonya) ve Agfalit (Almanya) tipi fotoğraf plakaları tarafından karşılanmaktadır.

Şu anda, fotoğraf maskeleri elde etmenin iki ana yöntemi kullanılmaktadır: bunları fotoğraf orijinallerinden fotoğraflamak ve program kontrollü koordinatograflar veya bir lazer ışını kullanarak bir fotoğraf filmi üzerine ışık ışınıyla çizmek. Fotoğrafik orijinallerin üretiminde, PP çizimi, emaye üzerine çizim, uygulama yapma veya kesme yoluyla düşük büzülmeli bir malzeme üzerine büyütülmüş ölçekte (10:1, 4:1, 2:1) gerçekleştirilir. Uygulama yöntemi, önceden hazırlanmış standart elemanların şeffaf bir tabana (lavsan, cam vb.) yapıştırılmasını içerir. İlk yöntem, düşük doğruluk ve yüksek iş yoğunluğu ile karakterize edilir, bu nedenle esas olarak devre tahtası prototipleri için kullanılır.

Yüksek yoğunluklu baskılı devre kartları için emaye kesimi kullanılır. Bunu yapmak için, cilalı cam levha opak bir emaye tabakasıyla kaplanır ve diyagram deseni manuel olarak kontrol edilen bir koordinatörde kesilir. Çizim doğruluğu 0,03–0,05 mm.

Yapılan fotoğraf orijinali, PP-12, EM-513, Klimsch (Almanya) tipi fotoreprodüktif baskı kameraları kullanılarak yüksek kontrastlı bir fotoğraf plakası üzerinde gerekli küçültme ile fotoğraflanır ve kontrol edilebilen ve çalışabilen fotoğraf maskeleri elde edilir. Çalışan, tekli ve grup fotoğraf maskelerinin çoğaltılması ve üretimi için, kontrol fotoğraf maskesinin negatif bir kopyasından temaslı yazdırma yöntemi kullanılır. İşlem, АРСМ 3.843.000 çarpan modelinde ±0,02 mm doğrulukla gerçekleştirilir.

Bu yöntemin dezavantajları, yüksek vasıflı emek gerektiren bir fotoğraf orijinali elde etmenin yüksek karmaşıklığı ve zorluktur. düzgün aydınlatma Fotoğraf maskelerinin kalitesini düşüren geniş bir alanın fotoğraf orijinalleri.

PCB modelinin artan karmaşıklığı ve yoğunluğu, iş gücü verimliliğini artırma ihtiyacı, doğrudan fotoğraf filmi üzerinde bir tarama ışını kullanarak fotoğraf maskeleri üretmeye yönelik bir yöntemin geliştirilmesine yol açtı. Işık huzmesiyle fotomask üretimi için program kontrollü koordinatograflar geliştirilmiştir. Panoların makine tasarımına geçişle birlikte, bilgisayardan alınan iletkenlerin koordinatlarını içeren delikli bant, üzerinde fotoğraf maskesinin otomatik olarak gerçekleştirildiği koordinatörün okuyucusuna girildiği için çizim yapma ihtiyacı ortadan kalkar.

Koordinatör (Şekil 2.10) bir vakum masasından oluşur 8, filmin, fotoğraf kafalarının ve kontrol ünitesinin / sabitlendiği yer. Masa, hassas kurşun vidalar yardımıyla karşılıklı iki dik yönde yüksek hassasiyetle hareket eder 9 ve 3, step motorlar tarafından tahrik edilir 2 Ve 10. Fotoğraf kafası aydınlatıcıyı açar 4, odaklama sistemi 5, dairesel açıklık 6 ve fotokapı 7. Diyafram, PP modelinin belirli bir elemanını oluşturan ve step motor miline sabitlenmiş bir dizi deliğe (25-70) sahiptir. Çalışma programına uygun olarak kontrol ünitesinden gelen sinyaller tabla sürücüsünün step motorlarına, diyaframa ve aydınlatıcıya beslenir. Modern koordinat kaydediciler (Tablo 5.4), sabit bir ışık rejimini otomatik olarak koruyan, fotoğraf maskeleri hakkındaki bilgileri bilgisayardan filme 1: 2 ölçeğinde çıkaran sistemlerle donatılmıştır; 1:1; 2:1; 4:1.

Pirinç. 5.10. Koordinatörün şeması.

Süre: 2 saat (90 dk.)

25.1 Anahtar sorular

Temel malzemeler PP;

Basılı tasarım öğeleri oluşturmak için malzemeler;

PP üretimi için teknolojik malzemeler.

25.2 Ders metni

25.2.1 Taban ölçertemel malzemeler PP – 40 dakikaya kadar

İLE temel malzemeler baskılı devre kartları şunları içerir:

folyolu (bir veya her iki tarafta) ve folyosuz dielektrikler (getinax, textolite, fiberglas, fiberglas, lavsan, poliimid, floroplast vb.), seramik malzemeler ve baskılı devre kartlarının tabanlarının yapıldığı metal (yüzey dielektrik katmanlı) plakalar;

MPP katmanlarını yapıştırmak için kullanılan yalıtım yastıklama malzemesi (yapıştırma contaları - prepregler).

PCB yüzeyini dış etkenlerden korumak için polimerik koruyucu vernikler ve koruyucu filmler kullanılır.

PCB için temel malzemeyi seçerken aşağıdakilere dikkat etmek gerekir: beklenen mekanik etkiler (titreşim, şok, doğrusal ivme vb.); doğruluk sınıfı PP (iletkenler arasındaki mesafe); uygulanan elektrik fonksiyonları; hız; kullanım Şartları; fiyat.

Ana malzeme, iletkenlerin metaline iyi yapışmalı, yüksek mekanik dayanıma sahip olmalı, iklim faktörlerinin etkisi altında özelliklerini korumalı ve iletkenlerin metaline kıyasla yakın bir termal genleşme katsayısına sahip olmalıdır.

Malzeme seçimi şunlara göre belirlenir:

elektriksel yalıtım özellikleri;

mekanik mukavemet;

agresif ortamlara ve değişen koşullara maruz kaldığında parametrelerin kararlılığı;

işlenebilirlik;

ana maliyet.

Folyo dielektrikleri, 5 ila 105 mikron kalınlığında iletken bakır (nadiren nikel veya alüminyum) elektrolitik folyo kaplamasıyla üretilir. Yapışma mukavemetini arttırmak için folyonun bir tarafı 1-3 µm kalınlığında krom tabakasıyla kaplanır. Folyo, bileşimin saflığı (% 0,05'ten fazla olmayan safsızlıklar), plastisite ile karakterize edilir. Folyolama, 160 ... 180 0 C sıcaklıkta ve 5 ... 15 MPa basınçta preslenerek gerçekleştirilir.

Folyosuz dielektrikler iki tipte üretilir:

PP üretimi sırasında biriken kimyasal bakırın yapışma mukavemetini arttırmak için uygulanan 50-100 µm kalınlığında bir yapışkan (yapışkan) katmana (örneğin bir epoksi-kauçuk bileşimi) sahip;

Dielektrik hacmine kimyasal bakırın birikmesini teşvik eden bir katalizör eklenir.

Sert PP için dielektrik taban olarak, bir dolgu maddesi (elektrik yalıtım kağıdı, kumaş, cam elyafı) ve bir bağlayıcıdan (fenolik veya fenolik epoksi reçine) oluşan laminatlar kullanılır. Lamine plastikler arasında getinaks, textolite ve fiberglas bulunur.

Getinaks kağıt esas alınarak yapılır ve normal iklim koşullarında ev aletlerinde kullanılır. Düşük maliyetlidir, iyi işlenebilirliğe sahiptir, yüksek su emme özelliğine sahiptir.

Textolite pamuklu kumaş esas alınarak yapılır.

Fiberglas, fiberglas temelinde yapılır. Getinak'larla karşılaştırıldığında fiberglas daha iyi mekanik ve elektriksel özelliklere, daha yüksek ısı direncine ve daha az nem emilimine sahiptir. Ancak bir takım dezavantajları vardır: daha kötü işlenebilirlik; daha yüksek maliyet; bakır ve cam elyafının termal genleşme katsayısında malzemenin kalınlığı yönünde önemli bir fark (yaklaşık 30 kat), bu da lehimleme veya çalışma sırasında deliklerdeki metalizasyonun kopmasına yol açabilir.

Yangın riskinin arttığı koşullarda çalıştırılan PP üretimi için yangına dayanıklı getinaks ve cam elyafı kullanılmaktadır. Dielektriklerin yangına dayanıklılığının arttırılması, bileşimlerine alev geciktiricilerin eklenmesiyle sağlanır.

Vernik emprenye cam elyafına% 0,1 ... 0,2 paladyum veya bakır oksit eklenmesi metalizasyonun kalitesini arttırır, ancak yalıtım direncini biraz azaltır.

Nanosaniye darbelerinin güvenilir iletimini sağlayan PCB'lerin üretilmesi için, geliştirilmiş dielektrik özelliklere sahip malzemelerin kullanılması gerekir (düşük dielektrik geçirgenlik ve dielektrik kayıp tanjantı). Bu nedenle bağıl geçirgenliği 3,5'un altında olan organik malzemelerden yapılmış bazların kullanılması umut verici kabul edilmektedir. Polar olmayan polimerler (floroplast, polietilen, polipropilen) mikrodalga PP'nin temeli olarak kullanılır.

Tekrarlanan bükülmelere dayanabilen HPP ve GPC üretiminde polyester film (lavsan veya polietilen tereftalat), floroplastik, poliimid vb. bazlı dielektrikler kullanılır.

Yalıtım yastıklama malzemesi (prepregler), az polimerize edilmiş ısıyla sertleşen epoksi reçine (veya diğer reçineler) ile emprenye edilmiş fiberglastan yapılır; her iki tarafa ve diğer malzemelere uygulanan yapışkan kaplamalı poliimidden.

PCB'nin temel malzemesi olarak seramik kullanılabilir.

Seramik PCB'lerin avantajı, aktif elementlerden en iyi ısı giderimi, yüksek mekanik mukavemet, elektriksel ve geometrik parametrelerin stabilitesi, azaltılmış gürültü seviyesi, düşük su emme ve gaz emisyonudur.

Seramik levhaların dezavantajı kırılganlık, büyük kütle ve küçük boyutlar (150x150 mm'ye kadar), uzun üretim döngüsü ve malzemenin büyük oranda büzülmesi ve yüksek maliyettir.

PP açık metal temel yüksek sıcaklıklarda, büyük akım yüküne sahip ürünlerde kullanılır. Ana malzeme olarak alüminyum, titanyum, çelik, bakır, demir-nikel alaşımı kullanılmaktadır. Metal taban üzerinde yalıtım katmanı elde etmek için özel emayeler, seramikler, epoksi reçineler kullanılır, polimer filmler ve benzerleri gibi, alüminyum taban üzerindeki yalıtım katmanı anodik oksidasyonla elde edilebilir.

Metal emaye levhaların dezavantajı, emayenin yüksek dielektrik sabitidir, bu da bunların yüksek frekanslı ekipmanlarda kullanımını dışlar.

PCB'nin metal tabanı genellikle güç rayı ve topraklama olarak ekran olarak kullanılır.

25.2.2 Basılı desen elemanlarının malzemeleri – 35 dakikaya kadar

Basılı bir desenin elemanları (iletkenler, pedler, uç kontaklar vb.) için malzeme olarak metal kaplamalar kullanılır. Akım taşıyan ana katmanı oluşturmak için çoğunlukla bakır kullanılır. Grafit seramik PCB'lerde kullanılır.

Metal kaplamalar oluşturmak için kullanılan malzemeler Tablo 25.1'de sunulmaktadır.

Tablo 25.1 - Basılı bir desenin elemanlarını oluşturmak için kullanılan metalik kaplamalar

25.2.3 Teknolojik (sarf malzemesi) mPP üretimi için malzemeler – 15 dakikaya kadar

PCB üretimine yönelik teknolojik malzemeler arasında fotorezistler, özel ekran mürekkepleri, koruyucu maskeler, bakır kaplama elektrolitleri, dağlama vb. yer alır.

Sarf malzemelerine yönelik gereksinimler PCB tasarımına ve üretim sürecine göre belirlenir.

Fotorezistler bir devre modeli ve uygun kimyasal direnç elde ederken gerekli çözünürlüğü sağlamalıdır. Fotorezistler sıvı ve kuru film (SPF) olabilir.

Negatif ve pozitif fotorezist uygulayın. Negatif fotorezistler kullanıldığında, PP ham malzemenin açıkta kalan alanları tahta üzerinde kalırken, açıkta kalmayan alanlar geliştirme sırasında yıkanır. Pozitif fotodirençlerin kullanılması durumunda, geliştirme sırasında açıkta kalan alanlar yıkanır.

Aşındırma çözümleri, aşındırma için kullanılan dirençle uyumlu olmalı, yalıtım malzemelerine karşı nötr olmalı ve yüksek aşındırma oranına sahip olmalıdır. Aşındırma elektroliti olarak, bakır klorürün asidik ve alkali çözeltileri, demir klorür bazlı çözeltiler, amonyum persülfat bazlı çözeltiler ve demir-bakır-klorür çözeltileri yaygın olarak kullanılmaktadır.

Tüm malzemeler ekonomik ve çevre dostu olmalıdır.

Elektronik baskılı devre kartı (Rusça kısaltma - PP, İngilizce - PCB), birbirine bağlı mikroelektronik bileşenlerin yerleştirildiği bir levha paneldir. Baskılı devre kartları, basit apartman zillerinden ev radyolarına, stüdyo radyolarından karmaşık radar ve bilgisayar sistemlerine kadar çeşitli elektronik ekipmanların bir parçası olarak kullanılır. Teknolojik olarak elektronikte baskılı devre kartlarının imalatı, iletken bir "film" malzemesiyle bağlantıların oluşturulmasını içerir. Böyle bir malzeme, alt tabaka adını alan bir yalıtkan plaka üzerine uygulanır ("baskı").

Elektronik baskılı devre kartları sistemlerin oluşumu ve geliştirilmesi yolunun başlangıcını işaret etti elektrik bağlantıları 19. yüzyılın ortalarında geliştirildi.

Metal şeritler (çubuklar) başlangıçta hacimli olarak kullanıldı elektrik parçaları ahşap bir taban üzerine monte edilmiştir.

Yavaş yavaş metal şeritler iletkenlerin yerini vidalı terminal bloklarıyla değiştirdi. ahşap taban ayrıca metal tercih edilerek modernize edildi.

Modern PP üretiminin prototipi böyle görünüyordu. 19. yüzyılın ortalarında benzer tasarım çözümleri kullanıldı.

Kompakt, küçük boyutlu elektronik parçaların kullanılması uygulaması benzersiz çözüm temel olarak. Ve böylece, 1925'te Charles Ducasse (ABD) adında biri böyle bir çözüm buldu.

Amerikalı bir mühendis, yalıtımlı bir plaka üzerinde elektrik bağlantılarını düzenlemenin benzersiz bir yolunu önerdi. İletken mürekkep ve transfer şablonu kullandı devre şeması tabakta.

Kısa bir süre sonra - 1943'te İngiliz Paul Eisler, bakır folyo üzerine iletken devrelerin aşındırılması buluşunun da patentini aldı. Mühendis, folyo malzemeyle lamine edilmiş bir yalıtkan plaka kullandı.

Bununla birlikte, Eisler teknolojisinin aktif kullanımı yalnızca 1950-60 döneminde, mikroelektronik bileşenlerin - transistörlerin üretiminde icat edilip ustalaşıldıklarında fark edildi.

Üretim teknolojisi Deliklere doğruÇok katmanlı baskılı devre kartlarında kullanılan bu yöntemin patenti 1961 yılında Hazeltyne (ABD) tarafından alınmıştır.

Böylece elektronik parçaların yoğunluğunun artması ve bağlantı hatlarının birbirine yakın düzenlenmesi nedeniyle, yeni Çağ baskılı devre kartı tasarımı.

Elektronik baskılı devre kartı - imalat

Sürecin genelleştirilmiş vizyonu: bireysel elektronik parçalar, yalıtkan alt tabakanın tüm alanına dağıtılır. Kurulan bileşenler daha sonra devre devrelerine lehimlenir.

Temas "parmakları" (pimler) olarak adlandırılanlar, alt tabakanın en uç bölgelerinde bulunur ve sistem konektörleri görevi görür.

Temas "parmakları" aracılığıyla çevresel baskılı devre kartlarıyla iletişim veya harici kontrol devrelerinin bağlantısı düzenlenir. Elektronik baskılı devre kartı, aynı anda bir işlevi veya birkaç işlevi destekleyen bir devrenin kablolanması için tasarlanmıştır.

Üç tip elektronik baskılı devre kartı üretilmektedir:

1. Tek taraflı.
2. İki taraflı.
3. Çok katmanlı.

Tek taraflı baskılı devre kartları, parçaların yalnızca bir tarafa yerleştirilmesiyle ayırt edilir. Devrenin tüm parçaları uymuyorsa tek taraflı tahta, iki taraflı bir seçenek kullanılır.

Yüzey malzemesi

Baskılı devre kartlarında geleneksel olarak kullanılan alt tabaka genellikle epoksi reçine ile birleştirilmiş cam elyafından yapılır. Alt tabaka bir veya her iki tarafta bakır folyo ile kaplanmıştır.

Yine bakır filmle kaplanmış fenolik reçine kağıdına dayalı elektronik baskılı devre kartlarının üretiminin uygun maliyetli olduğu düşünülmektedir. Bu nedenle, tüketici elektroniğinin donatılmasında diğer varyasyonlardan daha sık kullanılır.

Kablolama, alt tabakanın bakır yüzeyinin kaplanması veya aşındırılmasıyla gerçekleştirilir. Bakır raylar korozyona karşı koruma sağlamak için kalay-kurşun bileşimi ile kaplanmıştır. Baskılı devre kartları üzerindeki kontak pimleri bir kalay tabakasıyla, ardından nikelle ve son olarak yaldızla kaplanır.

Ciltleme işlemlerinin gerçekleştirilmesi

Yüzeye montaj teknolojisi, düz (J şeklinde) veya açılı (L şeklinde) dalların kullanımını içerir. Bu tür dallanmalar nedeniyle her elektronik parça doğrudan baskılı devreye bağlanır.

Karmaşık bir macun (yapıştırıcı+flux+lehim) kullanılarak elektronik parçalar geçici olarak temas noktasında tutulur. Tutma, baskılı devre kartı fırına yerleştirilinceye kadar devam eder. Burada lehim erir ve devre parçalarını birbirine bağlar.

Bileşen yerleştirmenin karmaşıklığına rağmen yüzeye montaj teknolojisinin bir başka önemli avantajı daha vardır.

Bu teknik, eski açık delik yönteminde uygulandığı gibi, zaman alıcı delme işlemini ve yapıştırma contalarının kullanılmasını ortadan kaldırır. Ancak her iki teknoloji de aktif olarak kullanılmaya devam ediyor.

Elektronik devre kartı tasarımı

Her bir elektronik devre kartı (kart grubu) benzersiz işlevsellik için tasarlanmıştır. Elektronik PCB tasarımcıları, devreyi baskılı devre kartı üzerine yerleştirmek için tasarım sistemlerine ve özel "yazılımlara" yöneliyorlar.

İletken izler arasındaki boşluk genellikle 1 mm'den fazla olmayan değerlerle ölçülür. Bileşen iletkenleri veya temas noktaları için delik konumları hesaplanır.

Tüm bu bilgiler, kontrol eden bilgisayarın yazılımının formatına dönüştürülür. sondaj makinesi. Benzer şekilde, elektronik baskılı devre kartlarının üretimi için otomatik bir tane programlanmıştır.

Devre şeması hazırlandığı anda devrenin (maskenin) negatif görüntüsü şeffaf levha plastik. Negatif görüntünün devre görüntüsüne dahil olmayan alanları siyahla işaretlenir ve devrenin kendisi şeffaf kalır.

Elektronik baskılı devre kartlarının endüstriyel üretimi

Elektronik baskılı devre kartı üretim teknolojileri, temiz bir çevreye sahip üretim koşulları sağlar. Endüstriyel tesislerin atmosferi ve nesneleri, kirliliğin varlığı açısından otomasyonla kontrol edilir.

Birçok elektronik baskılı devre kartı imalat şirketi uygulama yapıyor benzersiz yapımlar. Ve standart formda çift taraflı baskılı üretim elektronik kart geleneksel olarak aşağıdaki adımları içerir:

Baz yapımı

1. Fiberglas alınıp proses modülünden geçirilir.
2. Epoksi reçine ile emprenye edilmiştir (daldırma, püskürtme).
3. Fiberglas, alt tabakanın istenen kalınlığına kadar makinede yuvarlanır
4. Alt tabakayı bir fırında kurutmak ve büyük paneller halinde katlamak.
5. Paneller, bakır folyo ve yapışkan kaplamalı destek ile dönüşümlü olarak yığınlar halinde düzenlenmiştir.

Son olarak yığınlar bir presin altına yerleştirilir ve burada 170°C sıcaklıkta ve 700 kg/mm2 basınçta 1-2 saat preslenir. Epoksi reçine sertleşir, bakır folyo basınç altında alt tabaka malzemesine bağlanır.

Delme ve kalaylama delikleri

1. Alt tabakanın birkaç paneli alınır, üst üste istiflenir ve sağlam bir şekilde sabitlenir.
2. Katlanmış yığın, şematik çizime göre deliklerin açıldığı bir CNC makinesine yerleştirilir.
3. Açılan delikler fazla malzemeden temizlenir.
4. İletken deliklerin iç yüzeyleri bakırla kaplıdır.
5. İletken olmayan delikler kaplanmamış olarak bırakılır.

Baskılı devre kartının devre şemasının üretilmesi

Toplama veya çıkarma prensibi kullanılarak bir PCB yerleşim şablonu oluşturulur. Katkı maddesi seçeneğinde ise alt tabaka istenilen desende bakır ile kaplanır. Bu durumda devrenin dışındaki kısım işlenmeden kalır.

Çıkarma işlemi öncelikle alt tabakanın genel yüzeyini kapsar. Daha sonra diyagram çiziminde yer almayan ayrı bölümler kazınır veya kesilir.

Ekleme süreci nasıl gidiyor?

Substratın folyo yüzeyi önceden yağdan arındırılır. Paneller bir vakum odasından geçer. Vakum nedeniyle, pozitif fotodirençli malzeme tabakası tüm folyo alanı boyunca sıkıca sıkıştırılır.

Bir fotorezist için pozitif malzeme, ultraviyole radyasyon altında çözünme kabiliyetine sahip bir polimerdir. Vakum koşulları, folyo ile fotorezist arasındaki olası artık havayı hariç tutar.

Devre şablonu fotorezistin üzerine yerleştirilir ve ardından paneller yoğun ultraviyole ışığa maruz bırakılır. Maske devrenin alanlarını şeffaf bıraktığından bu noktalardaki fotorezist UV radyasyonuna maruz kalır ve çözülür.

Daha sonra maske çıkarılır ve paneller alkalin solüsyonla tozlanır. Bu tür bir geliştirici, ışınlanmış fotorezistin devre deseni alanlarının sınırları boyunca çözülmesine yardımcı olur. Böylece bakır folyo alt tabakanın yüzeyinde açıkta kalır.

Daha sonra paneller bakırla galvanizlenir. bakır folyo Galvanizleme işleminde katot görevi görür. Açık alanlar 0,02-0,05 mm kalınlığa kadar galvanizlenir. Fotorezistin altında kalan alanlar galvanizlenmez.

Bakır boşanmaları ayrıca kalay-kurşun bileşimi veya başka bir koruyucu kaplama ile kaplanır. Bu eylemler bakırın oksidasyonunu önler ve üretimin bir sonraki aşamasına direnç oluşturur.

Atık fotorezist, asidik bir solvent ile substrattan çıkarılır. Devre modeli ile kaplama arasındaki bakır folyo açığa çıkar. PCB devresi bakırı kalay-kurşun bileşiği ile korunduğu için buradaki iletken asitten etkilenmez.

Elektronik devre kartlarının endüstriyel üretimi için teknik