Записи с меткой «Меднение»
Одним из вариантов электрохимического (полуаддитнвного) процесса является так называемый «тентинг-процесс». В этом варианте заготовка в которой просверлены отверстия, металлизируется полностью химическим, а затем -*- гальваническим меднением с
Весьма перспективно применение электрохимического способа в производстве металлических плат,
Дальнейшие операции выполняются в последовательности, описанной выше. В качестве изоляционного слоя лучшие результаты получены слоев порошковой краски ПЭП-219 с оплавлением каждого слоя при температуре 180 °С.
Подготовка поверхности
С целью обеспечения необходимой прочности сцеплеиня проводников с основанием предусмотрено создание
сти поверхности посредством травления в сернохромовой смеси. Эта операция вызывает серьезные затруднения в производстве, связанные с необходимостью принятия мер по обезвреживанию отходов. Большой интерес представляет безотходная технология подготовки поверхности например, коронного разряда. В настоящее время ведутся экспериментальные работы в этом направлении.
16. Меднение
Меднение является основным гальваническим процессом в производстве печатных плат; гальваническим меднением получают слой и переходных отверстиях, а также проводящий рисунок в полуаддитивной технологии [6,7]. Из щелочных
Пирофосфатный электролит. Основной компонент
2CUSO4 + K4P2O7 -► CU2P2O7 + 2K2SO4,
CU2P2O7 + ЗК4Р2О7– 2К6 [Си (Р207)2J.
48
Состав (г/л) и ниже.
Сернокислая медь (CuS04-5H20)……90
Пнрофосфат калия (гмРгОг-ЗгЬО)……350
Лимонная кислота или цитрат калия…… 20
Аммиак водный (25 %-ный),
Селенит натрия (ЫагБеОз)………0,002
рН……………..8,3—8,5
Температура электролита, °С………35—50
Катодная плотность тока, А/дм2. ……. 0,8—1,7
Для приготовления электролита раствор сернокислой меди приливают небольшими к нагретому раствору пирофосфата натрия. Раствор при этом приобретает интенсивную синюю окраску. Затем вводят поочередно лимонную кислоту и остальные компоненты. Разряд меди происходит из комплексного аниона, процесс сопровождается значительной катодной поляризацией, обусловливающей мелкозернистую структуру покрытия и хорошие механические свойства Б производстве печатных плат пирофосфатиый электролит имеет следующие преимущества: высокую рассеивающую способность, обеспечивающую отверстиях 80—90 % от толщины слоя меди на проводниках при отношении толщины платы 2:1; хорошую эластичность меди при отсутствии органических примесей и примесей фосфатов; возможность ведения непрерывной фильтрации через уголь из-за отсутствия органических добавок.
В то же время указанный электролит
1. Накопление фосфатов вследствие гидролиза пирофосфата. Накопление фосфатов обусловливает включение фосфора в осадок меди, доходящее % по массе. Фосфор в меди приводит к затруднениям при пайке и хрупкости
2. Охлаждение электролита влечет за собой кристаллизацию солей на анодах и стеиках ванны и возникновение при солевой пассивности анодов.
3. Малая скорость осаждения меди вследствие низких плотностей тока.
4. Большая чувствительность к примесям органических продуктов.
5. Невозможность использования более перспективных фоторезистов водощелочного проявления (СПФ-ВЩ).
Из числа электролитов, в которых комплексного соединения, заслуживает внимания оксалатный электролит, обеспечивающий очень высокую рассеивающую способность и мелкозернистую
Сернокислая медь (CuS04-5H^O)……. 25
Щавелевокислый аммоний……… 50
Щавелевая кислота…………
рН………………3,5—4.5
Катоднан плотность тока U, А/дм2…….1,0—2,"0
Фторборатный электролит. Состав фторборатных электролитов приведен в табл. 13.
Таблица 13. Состав фторборатных
|
Компоненты и режим работы |
Концентрация, г/л |
|
|
Для «затяжки» хи^ мической меди |
Для металлизации |
|
|
Фторборатиая медь Борфтористоводородная кислота Борная кислота Катодная электролита, °С |
60-70 150—160 15—20 1—2 15—20 |
230—250 5-15 15—40 До 5 15—20 |
Преимуществом фторборатного электролита по является наиболее высокая скорость осаждения меди вследствие применения повышенных плотностей тока, недостатки электролита (толщина покрытия в отверстиях при тех же условиях составляет 40— 50 % от проводниках) и неэластичность осадков меди (относительное удлинение е = 2ч-3%). Хрупкость меди резко примесей и особенно продуктов выщелачивания пленочных фоторезистов.
Фторборат меди готовится в ванне посредством растворения меди в борфторнстоводородной кислоте по реакции
Cu(OH)2-CuC03 + 4HBF4 —► 2Cu(BF4)2 + 3H20 +
Расчетное количество основной углекислой меди засыпается в ванну и в нее небольшими порциями вливается борфтористоводородная выделения углекислого газа. В полученный раствор вводится оставшаяся борфтористоводородная кислота и приготовленный в борной кислоты.
Определение эластичности медных осадков производят следующим образом. На пластинку из коррозионно-стойкой стали методом фотопечати таким образом, чтобы последующим гальваническим меднением открытых участков поверхности можно было получить образец
Пластинку с нанесенным на се поверхность венской известью, промыть водой, активировать в 10%-ном растворе НС1, промыть водой и вторично 10 %-ном раствбре HBF4. После тщательной промывки пластинка завешивается в ванну меднения вместе
Измерение базы после испытания на разрыв следует производить с точностью ±0,01 мм иа универсальном измерительном для разрыва медного Разрыв образцов рекомсн- покрытия дуется производить на разрывной машине типа МР-05-1 Н. После разрыва обе половинки образца прижать к стеклу а по средней линии
е =(/„-/») 100//„ %.
Для получения более достоверных результатов производят несколько испытаний п величину в определяют как среднеарифметическую. иметь в виду, что в свеже-осаждеииом слое меди имеются внутренние напряжения и медь двое суток в результате рекристаллизации внутренние напряжения исчезают и устанавливается стабильное значение е.
Перемешивание или механическими мешалками ие достигает эффекта, так как в зону отверстий диаметром 0,6—0,8
Хороший контакт платы с подвесочным приспособлением и подвесочного приспособления с катодной штангой необходим для платах осаждалось равное количество меди. При отсутствии контакта может произойти полное или частичное осевшей в начальный период электролиза. Это явление, называемое биполярным эффектом, происходит из-за того,
новится анодом по отношению к соседним платам, имеющим хороший катодной штангой. Для обеспечения хорошего жесткого контакта всех плат с подвесочными приспособлениями необходимо, присоединялись с помощью резьбового соединения или пружинящего контакта.
Длина подвесочного приспособления должна выбираться таким плата была иа уровне и даже несколько выше нижней кромки анодов, в противном значительная концентрация тоКа на нижних платах и в результате образуется «подгорелый» слой меди.
При следует компоновать таким образом, чтобы стороны, обращенные к каждой анодной штанге, имели бы
1. Разрыв технологического процесса из-за применения ручной операции лакировки, требующей высокой квалификации маляра.
2. Сверление через лаковую
3. Жидкие фоторезисты создают защитный рисунок толщиной не более 12 мкм, тогда как гальваническое осаждение производится на толщину от 30 до 60 мкм (н более). В результате этого пределы рисунка проводящего слоя и это «разрастание» приходится срезать скальпелем, что связано с труда.
4. Удаление заусенцев после сверления осуществляется зенко-ванием, что увеличивает трудоемкость сверления.
Негативный способ легче пониженных требований к стойкости фоторезиста и возможности травления в любых растворах (в том позитивный — обеспечивает более высокую плотность монтажа и лучшие диэлектрические свойства плат, он отдельных операций, например гальванических.
Оба способа характеризуются значительной трудоемкостью, так как в технологических процессах поэтому они могут использоваться лишь в условиях опытного и мелкосерийного производства. Наиболее перспективным по так называемому базовому технологическому процессу, структура которого аналогична вышеизложенному полуаддитивному процессу. К
Процесс зазоров между проводниками и ширину проводников до 0,2 мм.
Подготовительные операции перед химическим меднением
Этот способ осуществляется посредством следующих основных операций: резки заготовок, сверления отверстий, подлежащих металлизации; подготовки
Исходным материалом служит нефольгированный стеклотекстолит марок СТЭФ-1-2ЛК СТЭК-1,5 (ТУ 16-503.201—80). На обе стороны этих материалов нанесен адгезионный слой из эпоксидно-каучуковой этих материалов приведены в приложении 2.
Подготовка поверхности диэлектрика заключается в ее химической обработке серной кислот, в результате которой на поверхности образуются микровпадины, обеспечивающие хорошую адгезию металлизированного хорошую смачиваемость водными растворами. Операция травления в данном процессе характеризуется очень малой продолжительностью как вытравливанию-подлежит весьма тонкий слой химически осажденной и усиленной гальванически до толщины 5—7
Таким образом, изготовления печатных плат электрохимическим (полуаддитивным) способом освобождает от необходимости применять фольгированные медью диэлектрики плотность монтажа на платах, что обусловливает возможность в ряде случаев заменить сложные в печатные платы на двусторонние. Ниже приведены характеристики отдельных операций и условия их выполнения.
Заготовки учетом технологических полей на одноножевых или многоножевых ножницах. На технологическом поле сверлятся фиксирующие
Подготовка поверхности производится следующим образом. Обезжиренную поверхность диэлектрика подвергают с целью придания гидрофильностн и образования в адгезионном слое микронеровностей. Обработка ведется в в водном растворе днметилформамида в течение 1—3 мин с последующей промывкой; 2) травление
Удаление остатков хромовых соединений с поверхности заготовки производится в следующей последовательности; промывка в воде, нейтрализация
В
В ванну завешиваются свинцовые аноды или, если ванна футерована свинцом, к положительному полюсу источника тока. Катодами служат свинцовые пластинки, поверхность которых приблизительно в поверхности анодов.Через ванну пропускают ток от источника тока с напряжением 18 В, плотность
С целью замены пожароопасного днметилформамида, а также нежелательного загрязнения сточных вод хромпвои кислотой в растворе состава: мочевина 500—600 г/л и аммиак водный (25 %-ный) 300 мл/л
Для удаления продуктов реакции промывку промывкой в солянокислом растворе гндроксиламнпа (20 г/л) и щелочном растворе трилона Б. Поверхность приобретает равномерный матовый оттенок вследствие создания микрошероховатости.
Сверление отверстий, подлежащих металлизации, осуществляют с помощью технологии, указанной в гл. 2.
Операции химического меднения предшествует обезжнрбвание в щелочных растворах с активация в совмещенном растворе н химическое меднение в одном из растворов, приведенных в
Этот способ предусматривает получение проводящего рисунка из меди толщиной 25—30 мкм, осажденной химическим способом (толстослойное химическое меди должен иметь плотность 8800—8900 кг/м3, чистоту 99,8—99,9 %, электрическое сопротивление не более характеризующуюся величиной относительного удлинения e=4-f-6% Прочность сцепления меди с диэлектриком должна соответствовать ОТУ
Основные преимущества аддитивного метода следующие: уменьшение количества операций и соответственно производственных слоя осажденной меди при соотношении толщины платы к диаметру отверстий 10 : 1;
Технологические процессы изготовления печатных плат определяются
1) из диэлектрика с введением в его состав химического меднения; 2) иа материале СТЭФ-1 с покрытием каталитической эмалью; 3) из диэлектрика
1. Исходным материалом для плат служит диэлектрик марки СТАМ по ТУ ОЯЩ.503.041—78. Основными операциями технологического заготовок; сверление отверстий; получение защитного рельефа; подготовка поверхности; химическое меднение, предварительное и толстослойное.
Операции в соответствии с рекомендациями, данными в гл. 2.
. Получение защитного рельефа осуществляется с фоторезиста СПФ-2.
С целью повышения устойчивости рисунка к длительной обработке в щелочных растворах химического термообработке в воздушной среде при температуре 95+5 °С в течение 30 мии. Подготовка
в сернохромовой смеси с последующими промывками и нейтрализацией от остатков СгО{~. Активирование поверхности
Предварительное химическое меднение производится в (табл.
в течение 15—20 мии. Перед толстослойным меднением следует термообработка тонкого слоя при 100 °С в течение 1—2 ч. Толстослойное химическое меднение проводится в трилонатном растворе.
2. Исходным материалом для плат служит нефольгированный стеклотекстолит СТЭФ-1. Сверленые заготовки из этого материала
Основные операции технологического процесса следующие: резка заготовок; сверление отверстий; нанесение эмали ЭП-5215 на поверхность получение защитного рисунка; химическое меднение (предварительное и толстослойное^.
Травление слоя эмали осуществляют в растворе, ангидрида и 650 г/л серной кислоты. Температура раствора 70 °С, продолжительность — 10 дм2/л.
Предварительное химическое меднение производится в стандартном растворе, минуя активирование, так как катализатор процесса в слое эмали. Толстослойное химическое меднение и получение защитного рельефа выполняется аналогично предыдущему
3. Исходным материалом служит диэлектрик СТЭК или СТЭФ-1 -2ЛК (см. приложение 2).
Основными операциями технологического процесса при этом заготовок; сверление отверстий; подготовка поверхности; активирование; получение защитного рельефа; химическое меднение предварительное и
Существенной особенностью данного технологического процесса является отделение операции активирования от химического меднения, в результате чего химическое восстановление на участках, свободных от защитного рисунка, т. е. в отверстиях и на проводниках.
Подготовка же, как и в полуаддитивной технологии: заготовки подвергаются обезжириванию, набуханию адгезионного слоя и
Активирование производится в совмещенном растворе, причем ему предшествует погружение в раствор, содержащий 75—80 г/л промывки в улавливателе следует сушка путем легкого обдувания воздухом. Химическое меднение производится в и в предыдущих вариантах.
Одним из вариантов аддитивного метода является процесс под названием «фотоформ»,
Ключевой
Под действием ультрафиолетового света, проходящего через фотошаблон (операция 4), фотоактиватор разлагается и на экспонированных участках
Таким образом, при выполнении операции 5 происходит образование проводящего рисунка из тонкого слоя меди. Увеличение слоя меди до толщины 25 мкм происходит в ванне толстослойного химического
Для обеспечения пайки электрорадиоэлементов платы необходимо подвергнуть покрытию сплавом ПОС-60 горячим способом. Обычно принятая техника лужения в как слой припоя достигает значительной толщины, что может вызвать образование «мостиков» между проводниками. производить по методике, предусматривающей после погружения плат в расплавленный припой обдувку их горячим слоя припоя и удаления его излишков/
В установках для выполнения этой операции платы, подвергнутые с целью удаления влаги и смягчения термоудара, вызывающих коробление при погружении в расплавленный выдержки плат в расплавленном припое не должно превышать 4 с. Основная часть установки
Толщина слоя платах в среднем составляет около 8 мкм.
|
Номер |
Номер |
Операция |
|
|
опера- |
Операция |
опера- |
|
|
ции |
ции |
||
|
А. Негативный способ |
Б. Позитивный способ |
||
|
1 |
Резка заготовок и хи- |
1 |
Резка заготовок н хи- |
|
мико-механическая подго- |
мико-мехаиическая подго- |
||
|
товка поверхности |
товка |
||
|
2 |
Получение защитного |
2 |
Получение защитного |
|
рисунка с негатива |
рисунка с позитива |
||
|
3 |
Травление меди |
3 |
Нанесение защитной ла- |
|
ковой пленки |
|||
|
4 |
Удаление защитного ри- |
4 |
Сверление н зенкование |
|
сунка |
отверстий |
||
|
5 |
Нанесение защитной |
5 |
Химическое меднение |
|
ковой пленки |
|||
|
СО |
Сверление и зенкование |
6 |
Удаление лаковой пленки |
|
отверстий |
Гальваническое меднение |
||
|
7 |
Химическое меднение |
7 |
|
|
8 |
Удаление лаковой пленки |
8 |
Гальваническое покры- |
|
тие сплавом олово—свинец |
|||
|
9 |
Гальваническое меднение |
9 |
Удаление защитного ри- |
|
в |
сунка |
||
|
рамочных приспособлений |
|||
|
10 |
Покрытие сплавом Розе |
10 |
Травление |
4. Процесс предусматривает много ручных операций.
5. Операция покрытия сплавом Розе особенно токсична
Недостатком позитивного комбинированного способа является нестойкость фоторезистов на основе поливинилового гальванической обработки, что создает большие трудности в производстве (зачистка, ретушь и т. п.).
Рекомендуется заготовки плат перед активацией промывать в растворе соляной кислоты (50 г/л) во избежание разбавления раствора —активатора
Усиление меди гальваническим меднением лучше производить в ваннах без добавок блескообразователен в любых электролитах. Толщина слоя меди 5—7 мкм.
Последующие операции технологического процесса: нанесение защитного рельефа, гальваническое меднение, гальваническое покрытие сплавом рельефа и травление меди с пробельных мест, осуществляют в соответствии с рекомендациями, приведенными
Существует несколько видоизмененный процесс, названный дифференциальным травлением. В этом процессе нет сплавом олово—свинец, которое служит метал-ло-резнстом, а при травлении тонкого слоя меди с пробельных
В
Сверление отверстий, подлежащих металлизации, является одной из важных операций в производстве печатных плат, так
Сверлением создается микрошероховатость поверхности, которая
Расчет номинального
Осв = £>„ + 0,8(Д,-г-Д2)+26,
где Dee — номинальный диаметр сверла; D„ металлизированного отверстия; Ai — предельные отклонения диаметра, зависящие от станка и составляющие ие для отверстий диаметром до 0,8 мм и 0,12 мм для отверстий диаметром от мм, Д2 — отклонения, обусловленные деформацией материала, возникающие после выхода сверла вследствие усилий
При выборе
Предельные отклонения центров отверстий относительно узлов координатной сетки не мм, для многослойных печатных плат эта величина принята ±0,1 мм.
Рис. 6. Спиральное
сверло в — главный задний угол; р — вспомогательный задний угол
В соответствии с ГОСТ 23664—79 не должна превышать 40 мкм. Заполировка, поджог и засаливание поверхности не допускаются.
Сверление необходимо
Для скоростного сверления рекомендуются укороченные
Геометрия сверла оказывает большое влияние на качество сверления и на стойкость сверла. (рис. 6) имеют следующие основные параметры (… °): главный задний угол— 15—17; вспомогательный угол при вершине— 100—125.
Увеличенный против нормы угол при вершине влечет за собой увеличение сверла вследствие „скольжения"; при очень малом угле имеет место осевое отклонение внутри материала.
Спиральные хорошо отшлифованы для облегчения выхода стружки из зоны сверления.
Режим сверления
Частота вращения, тыс. об/мин……. 10—90
Скорость 70_15о
Скорость резания для МПП, м/мин….. 40_70
Подача, мм/об…………. 0,02—0,07
Подача при сверлении МПП, мм/об….. 0 02_0
При малых подачах происходит разрыхление стеклянных нитей, при больших — оплавление и расслоение материала. Отклонение от режимов кромок обусловливают ряд дефектов, приведенных в табл. 5.
|
Операция |
Номер варианта |
|
|
1 |
2 |
|
|
Механическая зачистка фольги |
+ |
|
|
Химическое обезжиривание |
+ |
+ |
|
Пронывка в горячей и холодной воде |
+ |
|
|
Подтравливаиие |
+ |
— |
|
Промывка в холодной воде |
— |
|
|
Активирование |
+ |
|
|
. Промывка |
+ |
+ |
|
Промывка в холодной воде |
+ |
+ |
|
Электролитическое полирование |
— |
|
|
Обработка в растворе «ускоритель» |
+ |
— |
|
Промывка в холодной воде |
+ |
+ |
Ниже даны основные характеристики
Химическое обезжиривание осуществляется в растворе следующего состава (г/г): трииатрийфосфат — 30—35, сода кальцинированная — 30—35, 3—5.
В том случае, когда раствор используется в установках струйной обработки, в него вводится эмульсия КЭ-10-21 (1—2 г/л). Температура раствора 40—60 °С, продолжительность обработки 2—5 мин.
Подтравливаиие медной растворе, содержащем 200—250 г/л надсериокислого аммония и 5—7 г/л серной кислоты.
Промывки в холодной осуществляются в ваннах с проточной водой. С целью значительного снижения расхода воды рекомендуется ванны каскадного типа.
Электролитическое полирование заключается в анодной обработке заготовок, в результате которой растворяются
Электролитом служит раствор ортофосфориой кислоты (1140— 1170 г/л) с добавлением 70—100 мл/л бутилового спирта (бутанол)
Раствор готовится следующим бутанолу добавляется равное количество воды, в полученную смесь медленно при постоянном перемешивании добавляется
Катодами листы из меди или коррозионно-стойкой стали, помещенные в чехлы из хлорииовой ткани. Отношение
Процесс электрополироваиия
Продолжительность операций 15—20 мин. На катодной поверхности вначале выделяется водород, но в электролите меди, начинается ее осаждение в виде порошка. Увеличением катодной поверхности можно виде пленки, которая легко снимается с поверхности катода.