Общие сведения о техническом процессе производства печатных плат (ПП)


ПП называют материал-основание вырезанным по размеру соединений с необходимыми отверстиями и, по меньшей мере, один токопроводящий рисунок, остальными видами ПП являются:

1) односторонние

2) двухсторонние

3) многослойные

4) гибкие

5) гибкие печатные кабели

Односторонние ПП — это основание на одной стороне которого выполнен проводящий рисунок, а на другой стороне размещаются электро-радио элементы (ЭРЭ) и интегральные микросхемы (ИМС)

Двухсторонние ПП это основание на обоих сторонах которого выполнены проводящие рисунки и все необходимые соединения ЭРЭ и ИМС размещаются с одной стороны, но с любой.

Многослойные ПП это основа, состоящая из чередующихся слоев изолированного материала с проводящими рисунками на двух и более слоях, между которыми выполнены требуемые соединения. Многослойные печатный монтаж позволяет уменьшить габаритные размеры и трудоемкость выполнения монтажных соединений, при этом хорошо решается задача пересечения распределения проводников.

Гибкие ПП имеют гибкое основание по расположению проводников и ЭРЭ аналогично двухсторонней ПП, применяется там, где требуется меньшие размеры (можно свернуть в трубочку).

Гибкий печатный кабель состоит из тонких полосок проводящего материала, чаще всего медь, расположенных параллельно переплетенных между двумя пленками изоляционного материала. Число проводников может быть от 2 до 50.

ПП обычно выполняют в прямоугольной форме, размер одной из сторон не должен превышать 470 мм иначе теряется жесткость и виброустойчивость. Основание ПП изготавливается из изоляционного материала который хорошо сцепляется с металлом проводником; Должен иметь диэлектрическую проницаемость не более 7 и малый тангенс угла диэлектрических потерь; Обладать достаточно высокой механической и электрической прочностью; Должен допускать возможность обработки резанием и штампованием; Должен сохранять свои свойства при воздействии климатических факторов, а также в процессе создания рисунка, схемы и пайки. Таким требованиям удлетворяет гетинакс, стеклотекстолит и другие фальгированые материалы.

Фольгированые материалы это слоистые пресованые пластины, пропитанные искусственной смолой и облицованы с одной или двух сторон медной электролитической фольгой.

В производстве применяют стеклотекстолит марок:

СФПН-1-50

СФПН-2-50

Слофодит

СТФ-1

СТФ-2

Травящийся стеклотекстолит

ФТС-1

ФТС-2

Толщина токопровядещего слоя может быть 18, 35 или 50 микрометров. По плотности проводящего рисунка ПП делятся на 5-классов (ГОСТ 2371-86 для всех классов)

Стадии обработки материалов и получения рисунка.

Механическая обработка это очень важный этап и должен выполнятся с большой тщательностью. Механические повреждения заготовки (царапины, вмятины, заусенцы и другие) могут являться причиной брака на последующих операциях. Основными этапами механической обработки являются входной контроль материала, получение заготовки, обработка по контору. Входной контроль фольгированного диэлектрика заключается в проверки размеров листа, состояние поверхности со стороны фольги в исходном состояние и при воздействии расплавленного припоя, гальванических растворов и других факторов, способность материала к механической обработке, поверхностное сопротивление и другие параметры (ГОСТ 10316 — 78).

Получение заготовки. Заготовку отрезают с припуском по контуру на одну или несколько плат, ширина технологического слоя при этом должна быть не менее 10 мм, для односторонних ПП и 30 мм для всех остальных видов плат. Резка листа диэлектрика производится дисковой фрезой (простые контуры) и вырубание под прессом (сложные контуры). Одновременно вырубают или сверлят технологические и фиксирующие отверстия.

Сверление монтажных отверстий. Сверление выполняют пакетно-спиральным сверлом из твердого сплава на станках ЧПУ со скоростью вращения шпинделя 10000 об/мин. с механической подачей не более 0.1 мм на оборот с биением сверла не более чем 0.01 мм с усилием прижима 1.5-2 мега Паскаля с дискретностью координатных перемещений.

Обработка по контуру. Окончательный контур платы получается вырубкой или фрезированием после изготовления печатных проводников. Вырубка по контуру может совмещаться с пробивкой отверстий, пазов и других элементов платы не подлежащих металлизации.

Получение рисунка ПП. Основными методами получения этого рисунка является фотопечать и трафаретная печать.

Фотопечать представляет собой способ нанесения изображения рисунка печатных проводников на материал основание покрытый светочувствительным слоем (фоторезистом), экспонируемый через фотошаблон с требуемым изображением. Фотошаблон рисунка ПП это позитивное или негативное изображение требуемого рисунка, в масштабе один к одному на стеклянной фотопластинке или пленочном материале, полученное путем фотографирования с оригиналов рисунка ПП. Оригинал рисунка ПП представляет собой изображение технологического слоя платы выполненное в увеличенном масштабе обычно в позитивном изображение. Для получения оригинала рисунка применяют вычерчивание, наклеивание липкой ленты, резание по эмали и другие способы. Наиболее целесообразно является получения оригиналов фотошаблонов в системах автоматиризированого проектирования ПП, таких как PiCad. Фоторезисты представляют собой тонкие пленки органических растворов, которые должны обладать свойствами после освещения полимеризиваться и приходить в не растворимое состояние. Под разрешающей способностью фоторезиста понимается число линий, которые можно нанести на 1 мм поверхности платы с расстоянием между ними равным их ширине. По способу нанесения фоторезисты делятся на позитивные и негативные. Участки негативного фоторезиста находящийся под прозрачными участками фотошаблона под действием света получают свойства не растворятся при проявление в растворители. Участки фоторезиста расположенные под непрозрачными участками фотошаблона легко удаляются при проявление, таким образом, создается рельеф. Позитивный фоторезист действует обратным образом. В тех. Процессе производства ПП применяют жидкие и сухие фоторезисты.

Жидкие фоторезисты наносят погружением (окунанием), поливом с центрофугированием, накатыванием ребристым роликом.

Сухие фоторезисты в настоящие время получили широкое распространение, они заменяют жидкие, т.к. более технологичны и просты в употребление. Сухой пленочный фоторезист представляет собой тонкую пленку полимеризирующегося под действием ультрафиолетового облучения.

Трафаретная печать (сетко- графический способ). Метод основан на получение необходимого рисунка схемы на поверхности медной фольги путем продавливания защитной краски резиновым ракелем через сетчатый трафарет.