|
Печатные платы. Методические указания по выполнению курсовых и дипломных проектов. Москва 2009 г. Удк 658. 5(075. 8)
1.8. Поверочные расчеты ПП После размещения компонентов и трассировки соединений ПП выполняют поверочные расчеты, чтобы выявить недостатки и внести коррективы до изготовления фотошаблонов и ПП.
Анализ электромагнитной совместимости. Расчет вибропрочности и ударопрочности. Тепловой анализ ПП. Расчет надежности.
2. Конструкторско-технологическая подготовка производства ПП Подготовка разработанного проекта ПП к производству. Подготовка ПП к производству включает создание управляющих файлов для технологического оборудования (фотоплоттеров, сверлильных станков, сборочных автоматов, оборудования для автоматического тестирования ПП и др.) и изготовления фотошаблонов.
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПП
3.1. Выбор метода изготовления ПП В настоящее время существует большое количество схем изготовления ПП, так и различных композиций из имеющихся методов. Критерии выбора изложены в ГОСТ 23751. Однако главным критерием является требуемое разрешение (точность воспроизведения рисунка – проводника и зазора), что во многом определяет технические (точность, надежность, др.) и экономические показатели изделий и производства в целом.
В настоящее время в основном используются четыре базовых схемы [6]:
тентинг-метод с прямой металлизацией; комбинированный позитивный метод с прямой металлизацией; комбинированный позитивный метод с химической металлизацией; полуаддитивный метод с дифференциальным травлением.
Принципиальная разница между этими процессами – толщина вытравливаемого металла.
Типовая последовательность операций, нормы времени и используемое оборудование представлены в табл. 25, на рис. 20, на рис. 21, 22 типовые операции изготовления ПП, оценка известных схем с позиций воспроизводимости проводников и зазоров дана в табл. 26 и 27.
Технологический маршрут изготовления ДПП позитивным методом. Табл. 25
№
| Описание операции
|
| мин
| 1
| CAD/CAM – технологическая подготовка производства, составление рабочей карты
(фотошаблоны, сверление, обработка по контуру, «сухое» изготовление плат)
| 15
| 2
| Изготовление фотошаблонов печатных плат Проявление, фиксация фотопленок
| Фотоплоттер, темная комната, неактиничное освещение, фотонаборное оборудование
| 3
| Входной контроль и термостабилизация диэлектрика.
|
|
| 4
| Получение технологических заготовок
Резка, зачистка поверхностей ПП, штамповка, скрайбирование, лучом лазера. Гильотинные ножницы, зачистная машина
|
|
| 5
| Сверление базовых (фиксирующих) отверстий по реперным знакам на станках с ЧПУ
|
| 15
| 6
| Сверление монтажных и переходных отверстий
| Сверлильный станок с оптическим прицеливанием, компрессор с ресивером
| 7
| Очистка сквозных отверстий после сверления
| Медные кюветы
| 10
| 8
| Зачистка поверхностей печатных плат
| Зачистная машина
|
| 9
| Дезоксидация, очистка фольгированных поверхностей в растворе активации
| Кюветы для декапирования
|
| 10
| Химическое, гальваническое меднение сквозных отверстий (прямая металлизация – осаждение токопроводящего слоя, затяжка) Линия прямой и гальванической металлизации
|
| 30
| 11
| Контроль толщины металлизации, подготовка поверхности
| Прибор контроля металлизации вихретоковым методом
|
| 12
| Ламинирование фоторезиста. Сеткография (вариант)
Ламинатор
|
| 25
| 13
| Совмещение фотошаблона и рисунка сверления
Экспонирование фоторезиста
| Устройство ультрафиолетового экспонирования
| 5
5
| 14
| Проявление фоторезиста. Контроль и ретушь
Линия струйной обработки, заправленная содовым раствором
|
| 5
| 15
| Электрохимическая металлизация
Линия прямой и гальванической металлизации
|
| 60
| 16
| Нанесение металлорезиста
|
|
| 17
| Удаление защитного рельефа (экспонированного фоторезиста)
|
| 3
| 18
| Травление обнаженных участков фольги
| Линия струйной обработки, заправленная кислым раствором хлорной меди
| 5
| 19
| Удаление металлорезиста
|
| 2
| 20
| Контроль и подчистка проводников (визуальный, электрический)
| Визуальный с бестененвой лупой или установка автоматической оптической инспекции (AOI)
| 5
| 21
| Подготовка поверхности ДПП под паяльную маску. Промывка, глубокая сушка
|
| 10
| 22
| Нанесение паяльной маски (на одну сторону-5', промежуточная сушка20', на другую5+40' )
| Установка сеткографической печати для паяльной маски
| 70
| 23
| Совмещение фотошаблона и рисунка на заготовке -5' Экспонирование паяльной маски
|
| 15
| 24
| Проявление паяльной маски
|
| 5
| 25
| Дубление паяльной маски, визуальный контроль
|
| 60
| Финишные покрытия
| 26
| Горячее лужение, очистка отверстий от излишков припоя HAL - процесс
| Флюсователь заготовок, установка горячего лужения
| 7
| 27
| Очистка поверхностей под осаждение контактных покрытий
| Вибрационная полировочная машина
|
| 28
| Гальваническое золочение на подслой никеля ламелей печатных разъемов
| Установка гальванического золочения / никелирования
|
| 29
| Получение крепежных отверстий и обработка по контуру – фрезерование, скрайбирование, лазерная обработка
|
| 10
| 30
| Финишная отмывка плат от технологических загрязнений
| Ванна ультазвуковой отмывки с подогревом
|
| 31
| Очистка промывных вод для замкнутого водооборота или сброса
| Бидистилятор, установка ионообменной очистки
|
| 32
| Нанесение защитного покрытия
|
|
| 33
| Маркировка
|
|
| 34
| Сушка
|
|
| 35
| Выходной визуальный и электрический контроль
| Визуальный с бестененвой лупой или установка автоматической оптической инспекции (AOI)
| 20
| 36
| Упаковка готовых печатных плат
| Установка вакуумной упаковки
| 7
| Итого (изготовление ПП средней сложности, без тестирования) без маски – 3 часа 40 мин, с маской без шелкографии – 6 часов 20 минут.
|
Рис. 20 Схема процессов изготовления ПП с металлизацией отверстий (двухсторонних и многослойных)
Рис. 21. Линия щелочного травления
Рис. 22. Нанесение сухого пленочного фоторезиста Последовательность операций и сравнительные характеристики разрешения рисунка при использовании различных схем процесса. Табл. 26
ХНМ
| Тентинг
| КПМ
| КПМ+ПМ
| ПА
| ПА+ДТ
| Особенности
| 1
| 1
| 1
| 1
| 1
| 1
|
| 2
| 2
| 2
| 2
| 2
| 2
|
| 3
| 3
| 3
| 3
| 3
| 3
|
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
|
| 5
| 5
| 5
| 5
| 5
| 5
|
| 9
| 6
| 6
| 6
| 6
| 6
|
| 12
| 7
| 7
| 7
| 7
| 7
|
| 13
| 8
| 8
| 8
| 8
| 8
|
| 14
| 9
| 9
| 9
| 10
| 10
|
| 18
| 10
| 10
| 10
| 11
| 11
|
| 17
| 11
| 11
| 11
| 12
| 12
|
| 6
| 12
| 12
| 12
| 13
| 13
|
| 21
| 13
| 13
| 13
| 14
| 14
|
| 22
| 14
| 14
| 14
| 15
| 15
|
| 23
| 18
| 15
| 15
| 16
| 17
|
| 24
| 17
| 16
| 16
| 17
| 18
|
| 25
| 20
| 17
| 17
| 18
| 20
|
| 26
| 21
| 18
| 18
| 19
| 21
|
| 27
| 22
| 19
| 19
| 20
| 22
|
| 29
| 23
| 20
| 20
| 21
| 23
|
| 30
| 24
| 21
| 21
| 22
| 24
|
| 31
| 25
| 22
| 22
| 23
| 25
|
| 32
| 26
| 23
| 23
| 24
| 26
|
| 33
| 27
| 24
| 24
| 25
| 27
|
| 34
| 28
| 25
| 25
| 26
| 28
|
| 35
| 29
| 26
| 26
| 27
| 29
|
| 36
| 30
| 27
| 27
| 28
| 30
|
|
| 31
| 28
| 28
| 29
| 31
|
|
| 32
| 29
| 29
| 30
| 32
|
|
| 33
| 30
| 30
| 31
| 33
|
|
| 34
| 31
| 31
| 32
| 34
|
|
| 35
| 32
| 32
| 33
| 35
|
|
| 36
| 33
| 33
| 34
| 36
|
|
|
| 34
| 34
| 35
|
|
|
|
| 35
| 35
| 36
|
|
|
|
| 36
| 36
|
|
|
| 35 мкм
| 18 мкм
| 18 мкм
| 18 мкм
| -
| -
| Фольга
|
| 35 мкм
| 6 мкм
| -
| 5…7
| 3 мкм
| Общая металлизация поверхности
|
| 50 мкм
| 40 мкм
| 40 мкм
|
| 30 мкм
| Фоторезист
|
| -
| 35 мкм
| 35 мкм
| ≥30 мкм
| 25 мкм
| Металлизация рисунка
|
|
| 15 мкм
| 15 мкм
|
|
| Металлорезист
|
| 53 мкм
| 24 мкм
| 18 мкм
|
| 3 мкм
| Глубина травления меди
| 0,3/0,3
| 0,15/0,2
| 0,12/0,15
| 0,075/0,075
| 0,07/0,07
| 0,04/0,04
| Проводник/зазор
| есть
| есть
| есть
| есть
| незнач.
| незнач.
| Химическое подтравливание
| -
| нет
| есть
| есть
| есть
| нет
| Эл/химич. подтравливание
|
| 1
| 1,3…1,4
| 1,2…1,3
|
| 2…3
| Относительная стоимость основного производства
|
| 1
| 2…3
| 3…4
|
| 8…10
| Относительная стоимость инженерного обеспечения
|
| 1
| 1,2
| 1,1
|
| 2
| Относительный объем прямых издержек
| 1 – субтрактивный - химический негативный метод (ХНМ) для ОПП; 2 – Тенинг-метод;
3 – комбинированный позитивный метод (КПМ); 4 – КПМ +ПМ в данном методе на операции №10 вместо химической + гальванической используют прямую металлизацию (ПМ); полуаддитивный метод (ПА); 5 – ПА + ДТ ( полуаддитивный с дифференциальным травлением).
|
Сравнение методов изготовления ПП по воспроизводимости рисунка. Табл. 27
| Метод изготовления
| Достоинства
| Недостатки
| Субтрактивные
| Химический (позитивный и негативный)
| Высокая производительность, автоматизация, низкая себестоимость
| Низкая плотность, исп. фольгированных материалов, экологические проблемы
| Механическое формирование зазоров (оконтуривание)
| Не создает экологических проблем
| Высокая себестоимость, низкая производительность
| Лазерное гравирование
| Высокая производительность
| Дорогое оборудование
| Аддитивные
| Фотоаддитивный – с толстослойным химическим меднением
| Использование нефольгированных материалов, высокое разрешение.
| Длительность толстослойного химического меднения, плохая электрическая изоляция.
| Аддитивный с использованием фоторезиста
| Изоляция платы защищена фоторезистом, использование нефольгированныз материалов
| Длительность толстослойного химического меднения, необходимость в фоторезисте.
| Нанесение токопроводящих красок или металаонаполнен- ных паст
| Использование фольгированных материалов, не создает экологических проблем
| Низкая проводимость и разрешающая способность
| Штамповка (впрессовывание проводников в подложку)
|
| Метод переноса-ПАФОС
(полностью аддитивное формирование отдельных слоев)
| Использование нефольгирован- ных материалов, высокая разрешающая способность, точность, сопротивление изоляции, возможность формирования проводников требуемой толщины
|
| Полуаддитивные
| Классический полуаддитивный метод
| Использование нефольгированных материалов, получение тонких проводников.
| Недостаточная адгезия металлизации к диэлектрической подложке
| Аддитивный с дифференциальным травлением
| Высокое разрешение, меньшие расходы за счет отсутствия нанесения и удаления резиста
| Стоимость электрохимических операций, сложность управления дифференциальным травлением
| Комбиниро-ванные
| Комбинированный негативный
| Сложности технологического характера при изготовлении, низкое качество изоляции и металлизированных отверстий.
| Комбинированный позитивный
| Высокое разрешение, хорошая надежность изоляции, хорошая адгезия
| Подтравливание проводников, высокая стоимость
| Тентинг-метод
| Меньшая стоимость по сравнению с предыдущим, экологичность
| Меньшая разрешающая и трассировочная способность.
|
|
|
|