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
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;