Печатные платы

. :…… . . 30—40

Лимоннокислый калий трехзамещенный . . 30—40

Сернокислый никель или кобальт….. 1—2

Температура, °С………. . . 35—45

Катодная плотность тока, А/дм5 . ….. 0,4—0,7

Выход по току, %….. . … 95—98

Аноды изготовлены из платинированного титана. Электролит периодически продувается азотом для вытеснения растворенного кислорода, который восстанавливаясь на катоде, снижает выход по току.

Скорость осаждения золота 1 мкм за 7 мин. В течение первых 5—10 с работы рекомендуется плотность тока 1—1,5 А/дм2.

Состав и режим работы электролитов серебрения представлены ниже.

Электролит 1 Электролит 2

Электролит 1 и 2 идентичны по составу и отличаются способами приготовления. В электролите 1 дицианаргентат (в малых количествах) образуется при реакции взаимодействия солей серебра с железистосинеродистым калием. В электролите 2 дицианаргентат применяется в виде готового продукта, поставляемого по ТУ 609-451—70.

Состав (г/л) и режим работы электролита палладироваиия следующие:

Хлористый палладий………..18—25

Хлористый аммоний………..15—20

Аммиак водный, 25 %-ный, мл/л…….2—5

Малеиновый ангидрид………..0,15

Температура, °С………….18—25

Катодная плотность тока, А/дм2…….0,8—1,0

рН ……………..8,5—9,5

Скорость осаждения равна 1 мкм за 4 мнн при k—\ А/дм2. Аноды нерастворимые: платинированный титан, палладий. Последний частично растворяется и расход палладиевых анодов (до 10%) необходимо учитывать в нормативах иа соль палладия.

Химические покрытия. Химические (бестоковые) покрытия применяют в тех случаях, когда на проводящий рисунок очень трудно наносить гальванические покрытия вследствие того, что проводники разрознены и не замкнуты в одну электрическую цепь.

Подобная проблема возникает, например, при изготовлении плат по аддитивному методу, когда проводники получаются химическим осаждением меди и гальванические операции исключаются из технологического процесса.

В качестве бестокового покрытия получил применение процесс химического оловянирования и осаждение слоя олова, легированного кадмием.

Процессы осаждения чистого олова осуществляются погружением печатных плат в раствор состава (г/л):

Хлористое олово………….10—20

Тиомочевина…………..80—90

Соляная кислота (у = 1190кг/м3), мл/л…..15—17

Хлористый натрий…………75—90

Температура раствора 55—5б°С, продолжительность операции 25—30 мин, толщина осаждаемого слоя олова до 2,5 мкм.

Процесс осаждения олова, легированного кадмием, происходит в растворе следующего состава (г/л) :

Хлористое олово ………….. 8

Хлористый кадмий …… ……. 6

Серная кислота ………….. 40

Тиомочевииа…………… 45

Температура раствора 18—25 °С, продолжительность операции 20—30 мин, толщина слоя покрытия составляет 2—3 мкм.

В обоих случаях растворы служат для покрытия 50 дм2 поверхности в 1 л раствора, после чего заменяются свежцми. В отработанных растворах оставшееся неизрасходованное олов.о .осаждается щелочью в виде гидроокисей и после отмывки его можно повторно использовать для приготовления свежих порций раствора.

Химически осажденные покрытия оловом и сплавом олово—кадмий обеспечивают хорошее растекание припоя при пайке радиоэлементов на волне припоя, сохраняют эту способность значительно дольше, чем гальванически осажденное олово и на таких тонких покрытиях еще не было замечено случаев образования нитевидных кристаллов («усов») при длительном хранении.

Защитная маска на контактных площадках служит затем флюсом при панке на волне припоя.

Главным преимуществом данного метода является исключение из технологии операции нанесения маски из эпоксидной смолы, представляющей большую профессиональную вредность.

Вариант Б применяется весьма редко и ограничивается обычно изготовлением полосковых плат. В качестве гальванического покрытия при этом служит серебро с толщиной слоя 9—12 мкм.

Платы с односторонним или двусторонним расположением проводников без металлизации отверстий могут быть изготовлены способами штамповки, переноса а также нанесения токопроводящих красок (паст).

Способ штамповки рекомендован для массового производства, при этом в качестве основания служит любой диэлектрик, в том числе н картон. Медная фольга толщиной 35 мкм, смотанная в рулой, с одной стороны покрыта адгезионным слоем. Этим слоем фольга накладывается на диэлектрик, при штамповке вырубка проводников

комбинируется с их прижимом к диэлектрику. Ненужная часть фольги удаляется.

Затем платы подвергаются нагреву в прессованном состоянии для полимеризации адгезионного слоя с целью получения прочного сцепления проводников с основанием. Метод эффективен для плат массового производства с относительно простой схемой проводников.

Операция травления не применяется, поэтому медь расходуется по прямому назначению, а отходы меди используются для переплавки. Данный способ — самый дешевый по расходу материалов и наименее трудоемкий.

Заготовки диэлектрика для одно- и двусторонних печатных плат подвергают рихтовке, если их деформация составляет более 1 мм иа 100 мм длины. Рихтовка заготовок осуществляется посредством их продвижения между вращающимися стальными валками, зазор между которыми регулируется прижимным устройством.

Получение фиксирующих и технологических отверстий в заготовках. Для точного расположения заготовок печатных плат или отдельных слоев многослойных печатных плат в процессах сверления и совмещения с фотошаблонами на технологическом поле создаются фиксирующие (базовые) отверстия, которые имеют различные диаметры и располагаются асимметрично.

Технологические отверстия (ГОСТ 23662—79), предназначенные для предотвращения смещения заготовок слоев в многослойных платах в процессе прессования (склеивания), размещаются на технологическом поле. Их количество зависит от площади поверхности слоев МПП (табл. 4).

в состав которого введена блескообразующая добавка «Меданит», поставляемая Болгарской Народной Республикой, для использования ее в процессах декоративной металлизации пластмасс при получении блестящих осадков меди обладает высокой производительностью и обеспечивает получение очень гладких медных покрытий с достаточно хорошей рассеивающей способностью.

Сравнительная оценка свойств некоторых электролитов по способности улучшать равномерность распределения металла по толщине как в отверстиях, так и на проводниках при гальваническом меднении

плат представлена в табл. 15, где приняты следующие обозначения: А — толщина платы, мм; d — диаметр отверстия, мм; в0« — толщина слоя меди в отверстиях, мкм; 6пр — толщина слоя меди иа проводнике, мкм.

Таблица IS. Характер распределения меди на печаткой млате

Переточка сверл обычно производится после сверления 1000— 1500 отверстий, в отдельных случаях эта операция производится после сверления 3000 отверстий. После трехкратной переточки сверла заменяются новыми, а старые можно использовать для сверления менее ответственной продукции.

В производстве многослойных плат встречается такой дефект как чрезмерное наволакивание смолы на торцы контактных площадок [4]. Это происходит в результате разогрева зоны сверления до температуры выше 250 °С. Смола сильно размягчается, и происходит ее карбонизация, вследствие чего она становится устойчивой к воздействию серной кислоты и не растворяется при выполнении операции травления диэлектрика. Разогрев происходит из-за больших затруд-

Таблица 5. Основные дефекты сверления

пении по выходу стружки вдоль канавок сверла. Темно-коричневый цвет стружкн — признак чрезмерного разогрева сверла. Обнаружить подобное наволакивание можно смачивая торцы 10 %-ным раствором полнеульфида натрия. Почернение меди свидетельствует об отсутствии наволакивания.

В зависимости от метода защиты проводящего рисунка при вытравливании меди комбинированный способ может осуществляться в двух вариантах: негативном, когда защитой от вытравливания служат –краска или фоторезист/ и позитивном, когда защитным слоем служит металлическое покрытие (металлорезист). Названия эти способы получили от фотошаблона, применяемого при создании защитного рельефа: в первом случае при экспонировании рисунка используется негатив печатной схемы, во втором — позитив. Комбинированный метод изготовления печатных плат применяется рядом предприятий с мелкосерийным производством (табл. 2). Негативный комбинированный способ имеет следующие недостатки:

1. При сверлении отверстий на выходе сверла образуются заусенцы и создаются усилия, направленные на отрыв контактной площадки. Для сохранения контактной площадки в конструкции платы предусматривается увеличение диаметра контактной плащадки (ширины пояска) на 0,6—0,8 мм. Это требование приводит к снижению плотности монтажв.

2. В результате вытравливания меди в начале процесса диэлектрик остается обнаженным для воздействия агрессивных гальванических растворов и активных флюсов (НС1) при покрытии сплавом Розе. По этой причине сопротивление изоляции готовых плат на порядок ниже, чем при позитивном процессе.

3. В связи с тем, что гальваническая металлизация осуществляется в приспособлениях, закрывающих отверстия с одной стороны, толщина слоя металла в отверстии очень неравномерна; часто имеют место случаи отслаивания металла при перепайке деталей.

Химико-мехаиическая подготовка поверхности фольги может производиться также на автоматической линии ГГМ1.240.006. Защитная маска из эпоксидной смолы наносится на поверхность платы таким образом, чтобы открытыми были только контактные площадки проводников, которые обслуживаются припоем ПОС-60 при выполнении монтажных операций.

Проводники, защищенные эпоксидным покрытием, обслуживанию не подвергаются и этим достигается значительная экономия оловянного сплава. Эпоксидная защитная масса наносится также способом трафаретной печати. Пробивка отверстий обычно производится штамповкой с помощью кривошипных прессов.

По опыту одного из предприятий защита проводников от облу-живания при пайке выводов радиоэлементов осуществляется посредством их химического пассивирования (хроматирования), так как хроматная пленка иа меди предотвращает смачивание ее припоем.

Защита контактных площадок от пассивирования достигается

путем нанесения на них через сетчатый трафарет маски состава (масс, доли %): канифоль— 100; этиловый спирт — 35; вазелин медицинский — 35.

Пассивирование производится погружением плат на 2—5 с в раствор следующего состава (г/л);

Двухромовокислый натрий…….. 200—250

Медный купорос………… 1—2

Сернокислый цинк……….. 1—5

Серная кислота аккумуляторная…… 9—11

Хлористый натрий …. *…..• . 1—2

Разъемы печатных плат, или конечные контакты, служат для электрического соединения блоков на печатных платах между собой с помощью соединительных колодок.

Для обеспечения хорошего электрического соединения между пружинками колодки и проводниковыми полосками разъема необходимо покрытие, обладающее малым переходным сопротивлением, хорошей износоустойчивостью и отсутствием каких-либо пленок, ухудшающих контактные свойства.

Золото. Всем требованиям, предъявляемым к контактным покрытиям, в наибольшей степени удовлетворяет покрытие из сплава золото—никель илн золото—кобальт с содержанием легирующего элемента до 0,6 % (твердое золото) [2]. Толщина слоя золота — 2,5 мкм. Другие металлы, как показано ниже, уступают этому покрытию по различным причинам.

Палладий. Обладает хорошей износостойкостью и более низкой стоимостью, однако на его поверхности вследствие каталитических свойств палладия со временем образуются полимерные пленки из органических продуктов, находящихся в воздухе. Из-за образования пленок нарушается контакт. Для покрытия разъемов палладий можно применять в условиях хорошо вентилируемой аппаратуры. Толщина слоя палладия 2,5—6 мкм.

Родий. Имеет наибольшую износоустойчивость и твердость, но естественные окисные пленки и склонность к образованию полимерных пленок ухудшают его контактные свойства. Родий является самым дорогим из группы драгоценных металлов и с учетом всех его свойств рекомендуется для покрытия контактов переключателей и кодовых дисков, рассчитанных на миллионы переключений при высоких контактных давлениях. Толщина слоя родия определяется требованиями к условиям контактирования.

Серебро. Это наиболее дешевый из металлов, применяемых для контактов, обладает самой высокой электропроводностью, однако быстро темнеет в результате воздействия серосодержащих продуктов, обладает плохой износостойкостью и легко корродирует. Серебряное покрытие рекомендуется длля малоответственных систем, когда контактная пара эксплуатируется в легких условиях при отсутствии сернистых соединений в воздухе. Толщина слоя серебра 6—15 мкм.

Никель. Применяется в качестве подслоя перед золочением с целью повышения износоустойчивости слоя золота за счет повышения твердости подложки. Подслой никеля улучшает также коррозионную устойчивость покрытия, исключая возможность окисления меди через поры золотого покрытия. Кроме того, подслой никеля препятствует диффузии меди в золотое покрытие и обеспечивает этим постоянство величины переходного сопротивления в процессе длительной эксплуатации и хранения золоченых контактов. Толщина никелевого подслоя 6—9 мкм.

Состав (г/л) и режим работы электролита золочения следующие:

Дицианаурат калия (в пересчете иа золото) . . 8—10