Файл: Рабинович А.Г. Технология производства гидроакустической аппаратуры учеб. для судостроит. техникумов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 88

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

плат, предъявляются высокие требования. Они должны обладать следующими свойствами:

химической стойкостью при воздействии кислот, щелочей, элек­ тролитов и других химически активных веществ, применяемых при изготовлении печатных плат;

малой диэлектрической проницаемостью и малыми диэлектри­ ческими потерями;

высокой адгезией к металлическому покрытию;

теплостойкостью;

 

 

 

высокой

механической

прочностью;

 

хорошей

обрабатываемостью

механическими

методами.

В наибольшей степени

этим

требованиям

отвечают слоистые

пластики (гетинакс, текстолит, стеклотекстолит), пресс-материалы К21-22, АГ-4с и др. Наиболее часто применяются фольгированные гетинакс и стеклотекстолит. Фольгированными пластиками назы­ ваются листовые материалы, к которым с одной или с двух сто­ рон приклеивают медную фольгу толщиной 50 мк. Фольга к по­

верхности

пластика

крепится клеем

БФ-4 при удельном

давлении

8-Ю6

н/м2

и температуре

150—160°С. Фольга, применяемая в ка­

честве

токопроводящего

слоя для

фольгированного

гетинакса

и стеклотекстолита,

изготовляется

электролитическим

способом.

Применение катаной фольги не дало положительных результатов вследствие ее низкой адгезии к пластикам. Полученная электри­ ческим способом фольга имеет шероховатую поверхность с одной стороны, что значительно увеличивает силу сцепления ее с осно­ ванием.

В настоящее время известно много способов получения прово­ дящих слоев на поверхности изоляционных оснований. При изго­ товлении печатных плат для гидроакустической аппаратуры широ­

кое применение получили

три основных способа:

х и м и ч е с к и й ,

э л е к т р о х и м и ч е с к и й

и к о м б и н и р о в а н н ы й .

При х и м и ч е с к о м

с п о с о б е изготовления

печатных плат

печатная схема образуется травлением фольги по изображению, полученному фотоили сеточно-графическим методом. Достоин­

ством

этого способа является простота изготовления печатных

плат,

а

недостатком — отсутствие

металлизации

сквозных отвер­

стий.

 

 

 

 

При

э л е к т р о х и м и ч е с к о м

с п о с о б е

изготовления пе­

чатных плат печатная схема создается путем химического и элек­ трохимического покрытия диэлектриков проводниками с одновре­ менной металлизацией отверстий по рисунку, полученному на плате с помощью светочувствительного раствора. К преимущест­

вам данного способа перед

другими следует отнести возмож­

ность получения двусторонней

схемы с одновременной металлиза­

цией отверстий. Однако меньшая прочность сцепления проводни­

ков с основанием по сравнению с фольгированным

диэлектриком

является основным недостатком данного способа.

 

Наиболее широкое распространение

имеет

к о м б и н и р о в а н ­

н ы й с п о с о б изготовления печатных

плат,

при

котором печат-


ная схема получается путем травления фольги на фольгированном диэлектрике с последующей металлизацией отверстий. Преимуще­ ством данного способа перед выше рассмотренными является воз­ можность получения более насыщенного монтажа. Кроме того, комбинированный способ позволяет изготовлять печатные платы с повышенной точностью по сравнению с электрохимическим спо­ собом. Однако комбинированный способ изготовления печатных плат является достаточно трудоемким, что и следует отнести к его основному недостатку.

§ 52. Технология изготовления печатных плат

Химический способ изготовления печатных плат. Наиболее про­ стым способом изготовления печатных плат является химический.

Он заключается в избирательном вытравливании

незащищенных

слоев

фольги

на поверхности

фольгированного диэлектрика. В за­

висимости

от метода

нанесения

рисун­

 

 

 

 

 

 

 

ка кислотоупорным

 

покрытием

разли­

 

 

 

 

 

 

 

чают фотохимический и сеточно-хими-

 

 

 

 

 

 

 

ческий варианты этого

способа.

 

 

 

 

 

 

 

 

Технологический процесс изготовле­

 

 

 

 

 

 

 

ния

печатных

плат

 

фотохимическим

 

 

 

 

 

 

 

способом

состоит

из

пяти

основных

 

 

 

 

 

 

 

этапов

(рис. 103), включающих

в себя

 

 

 

 

 

 

 

следующие

 

операции:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изготовление негатива;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

штамповку

или нарезку

заготовок

 

 

 

 

 

 

 

плат;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

очистку

поверхности заготовок;

 

 

 

 

 

 

 

нанесение

на фольгированную по­

 

 

 

 

 

 

 

верхность

рисунка

схемы;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

травление

фольги;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

удаление

задубленного

светочувст­

Рис.

103. Основные

этапы

из­

вительного

слоя;

 

 

 

 

 

 

готовления

печатных

плат

фо­

сверление

и зенкование

отверстий,

тохимическим

способом.

/ — изготовление

 

заготовок;

/ / —

механическую

обработку плат

по кон­

 

нанесение

 

светочувствительного

туру;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

слоя;

/ / / — печатание;

IV—про­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

явление;

 

V — травление;

 

нанесение

покрытий.

 

 

 

/ — заготовка

2

фольгированного

 

изготов­

диэлектрика;

светочувствитель­

Негатив

печатной

платы

ная

эмульсия;

3

источник

све­

ляется

путем

фотографирования

фото­

та;

4— негатив

печатной платы;

5 — задубленный

слой;

6 — провод­

оригинала

и представляет

собой тра­

ники

(медная

фольга)

после

трав­

фарет,

выполненный

на

фотопленке

 

 

ления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или фотопластинке (рис. 104).

 

 

 

 

 

 

 

 

Фотооригиналом является вычерченный на безусадочном ват­

мане

рисунок

схемы

в увеличенном масштабе (4 : 1 и более). Для

облегчения процесса вычерчивания и обеспечения достаточной точности фотооригиналы чертят на специальной чертежной бумаге, на которой нанесена слабыми линиями координатная сетка.

Ш т а м п о в к а и л и н а р е з к а

з а г о т о в о к

плат произво­

дится на эксцентриковых прессах,

гильотинных

ножницах или


специальных установках для раскроя листовых материалов. После

раскроя с заготовок

снимаются

заусенцы

по

периметру.

О ч и с т к а п о в е р х н о с т и

ф о л ь г и

от

окислов и загрязне­

ний осуществляется

карцеванием стальными

щетками, обработ­

кой на полировальных машинах шлифзерном № 5 в смеси с вен­ ской известью. Заключительной операцией очистки поверхности

является

декапирование

фольги в слабом растворе (50—100 г/л)

соляной кислоты.

 

 

 

Н а н е с е н и е

на

ф о л ь г и р о в а н н у ю

п о в е р х н о с т ь

р и с у н к а

с х е м ы

производится так. На очищенную и высушен­

ную поверхность фольги

наносится светочувствительный раствор

Рис. 104. Негатив печатной платы на фотопленке или фо­ топластинке (светлые места соответствуют рисунку про­ водников) .

(эмульсия) методом полива или окунания. На центрифуге плата сушится при температуре 35—40° С и частоте вращения ротора

центрифуги

80—100

об/мин. Высушенную плату экспонируют на

светокопировальной

установке и проявляют изображение схемы

на фольге

в теплой

воде. После этого производится химическое

дубление защищенных участков фольги в растворе хромового ан­ гидрида. Незадубленные участки эмульсии снимаются в растворе хлористого кальция и молочной кислоты. Для закрепления задубленного слоя на участках, соответствующих светлым местам нега­ тива, плату помещают в сушильный шкаф с температурой 60— 80° С на 5—10 мин.

Т р а в л е н и е незащищенных задубленным

слоем эмульсии

участков медной фольги осуществляется в водном

растворе хлор­

ного железа. Медь вступает в реакцию с хлорным

железом, в ре­

зультате чего образуются соли хлористого железа

и хлорной меди:

2 FeCl3 + Си = 2 FeCl2 + СиС12.

Скорость травления медной фольги зависит от способа подачи травильного раствора на поверхность платы и температуры рас­ твора. В травильных машинах, куда раствор подается путем инжекции, медная фольга толщиной 50 мкм стравливается за 4—5 мин при температуре раствора 20—25° С.


В ваннах травления с барботированием (перемешиванием) раствора сжатым воздухом при температуре раствора 60° С время травления составляет 15—20 мин. В процессе травления концен­ трация хлорного железа уменьшается и травление замедляется. Для поддержания оптимальной концентрации хлорного железа в растворе (удельный вес 1,36—1,40 г/см3) травильные установки оборудуются приспособлениями для непрерывной фильтрации и корректировки.

У д а л е н и е з а д у б л е н н о г о

с в е т о ч у в с т в и т е л ь н о г о

с л о я

осуществляется в растворе хлористого

натрия

(50—100 г/л)

и щавелевой

кислоты

(150—200

г/л)

при температуре

2 0 ± 5

С.

После

каждой

химической

опе­

 

 

 

 

рации

производится

тщательная

 

 

 

 

промывка

платы

проточной

водой.

 

 

 

 

Сверление

и

зенкование

отвер­

 

 

 

 

стий в печатных платах и обработка

 

 

 

 

плат по контуру производятся на

 

 

 

 

специальном

или

универсальном

 

 

 

 

оборудовании.

 

 

 

 

Рис. 105. Схема нанесения ри­

Для

защиты

проводников

от

сунка

кислотоупорной

краской

коррозии

и сохранения способности

 

"''через сетку." '"

 

/ — сетчатый трафарет; 2 — фрльгиро-

к пайке на платы

наносятся

защит­

ванный

диэлектрик;

3 — резиновая

ные

покрытия.

Широкое

распро­

 

лопатка.

 

странение

получил способ

покры­

 

 

 

 

тия специальным

легкоплавким

сплавом ПОСВ50К (сплав «Розе»).

Покрытие этим сплавом производится путем погружения платы на 3—5 сек в расплавленный (130—150° С) припой. Излишки припоя снимаются ракелем (резиновой лопаткой), а из отверстий выби­ ваются резким встряхиванием. Разработан ряд установок, механи­ зирующих процесс покрытия плат сплавом «Розе».

При сеточно-химическом варианте изготовления печатных плат

нанесение рисунка схемы на фольгу осуществляется кислотоупор­

ной краской через

сетчатый трафарет (рис.

105). Для этого сет­

чатый трафарет

с рисунком

схемы помещают

в деревянную рамку

и накладывают

на

плату.

Кислотоупорную

краску продавливают

через трафарет ракелем. Проходя через пробельные места, краска покрывает не подлежащие травлению области фольги.

Кислотоупорная краска содержит литопонные белила (60—70%), печатные белила (18—20%), осушитель «Рационал» (2—5%), натуральную олифу (3—5%) и технический вазелин. После сушки в сушильном шкафу при температуре 45—50° С в те­ чение 8—10 мин плата передается на травление незащищенных участков медной фольги. Все остальные операции изготовления печатной платы выполняются так же, как и при фотохимическом способе.

Электрохимический способ изготовления печатных плат. Полу­ чение проводников непосредственно на изоляционном основании осуществляется электрохимическим способом (рис. 106). Он вклю­ чает в себя следующие операции:


изготовление негатива и позитива схемы; изготовление заготовок, осуществляемое отрезкой от листа ди­

электрика требуемого размера заготовки с припуском на после­ дующую обработку торцов;

подготовка поверхности заготовок, которая заключается в при­

дании ей шероховатости на гидропескоструйной

полуавтоматиче­

ской

установке

для

увеличения

адге­

зии диэлектрика

с осажденным

метал­

лом. После сушки заготовка очищает­

ся от песка

и пыли

обдувкой сжатым

воздухом;

 

 

 

 

 

 

нанесение на заготовку

светочувст­

вительного раствора, производимое по­

ливом

(для односторонних

плат) или

окунанием

(для двусторонних

плат),

обработкой

и сушкой в

центрифуге

в течение 10—12 мин;

 

 

экспонирование

схемы на светочув­

ствительный

слой,

осуществляемое 3

светокопировальной

 

раме

облучением

платы сильным источником света че­ рез позитив;

проявление изображения схемы, производимое в ванне с теплой водой (35—45°С). В процессе проявления незасвеченные места платы набухают и отслаиваются, а остальные задубливаются;

 

 

 

 

 

 

сверление и

зенкование подлежа­

Рис. 106.

Основные

этапы

изго­

щих

металлизации отверстий,

осуще­

товления

печатных

плат

элек­

ствляемое

на сверлильных,

координат-

трохимическим способом.

но-сверлильных

или

других

станках

/ — изготовление

заготовок; / / — на­

несение

рисунка

кислотоупорным со­

специальными

сверлами,

изготовлен­

ставом;

/ / / — химическое омеднение;

ными

из

быстрорежущей

стали или

IV — электролитическое

омеднение.

 

 

 

 

 

 

твердого

сплава;

 

 

 

активизация поверхностей платы, не защищенных эмульсией,

путем

погружения платы

на 3—5 мин в раствор

следующего со­

става: 30 г азотнокислого серебра; 500 мл этилового спирта, 500 мл дистиллированной воды. Активизация поверхности диэлектрика увеличивает силы сцепления химически осажденной меди с осно­ ванием;

химическое меднение, заключающееся в нанесении тонкого (1,5—3 мкм) токопроводящего слоя на поверхность диэлектрика при выдерживании плат в течение 10—12 мин в ваннах со сле­ дующим составом: 80 г медного купороса; 60 г едкого натра; 50 г глицерина; 30 мл формалина; 1000 мл дистиллированной воды. Для улучшения условий осаждения меди заготовки в ванне по­ качивают. После окончания процесса химического меднения платы промываются в теплой (50—60° С) воде и просушиваются;