Печатные платы

Автоматизация производственных процессов является одной из главных задач, поставленных перед всеми отраслями промышленности XXVI съездом КПСС. В производстве изделий машиностроения, приборостроения, средств вычислительной техники и бытовой радиоэлектронной аппаратуры широко применяются печатные платы как средство, обеспечивающее автоматизацию монтажно-сборочиых операций, снижение габаритных размеров аппаратуры, металлоемкости и повышение ряда конструктивных и эксплуатационных качеств изделий.

. При изготовлении печатных плат в зависимости от их конструктивных особенностей и масштабов производства применяются различные варианты технологических процессов, в которых используются многочисленные химико-технологические операции и операции механической обработки.

В брошюре рассматриваются оборудование и операции механической обработки, такие как сверление, резка, абразивная очистка поверхности; описываются различные способы получения защитных рисунков схемы: фотохимическая печать, сеткография; представлены условия выполнения операции травления, с помощью которой создается проводящий рисуиок в основных производственных процессах.

Особое внимание уделяется в книге технологии электрохимических процессов, применяемых при изготовлении печатных плат, так как они в первую очередь обеспечивают основные качества плат: равномерность осаждения металла, способность проводящего рисунка к пайке, необходимую эластичность слоя металлизации в отверстиях, электропроводность и другие функциональные свойства печатных плат. Для обеспечения указанных качеств металлических покрытий составы приведенных в брошюре растворов и электролитов гальванических ванн несколько отличаются от аналогичных растворов, применяемых в гальванотехнике и описанных в других выпусках библиотечки гальванотехника.

Для многих операций технологических процессов изготовления представлены краткие характеристики оборудования, и средств автоматизации, рекомендованных для производства.

Перечень основных диэлектрических материалов, используемых для изготовления печатных плат, с указанием соответствующих ГОСТ или технических условий дан в приложении к брошюре, эти сведения могут оказаться полезными при выборе материалов для плат.

Для некоторых процессов приведены способы утилизации ценных материалов из отходов производства и, в частности, способы утилизации меди из отработанных травильных растворов.

В пределах небольшого объема настоящей брошюры не представилось возможным с исчерпывающей полнотой дать всю информацию, необходимую, например, при разработке производственных инструкций, однако читатель найдет ответы на многие вопросы, возникающие при внедрении новых технологических процессов.

Для облегчения этой задачи в тексте брошюры даны таблицы, характеризующие причины неполадок, возникающих в производстве печатных плат, а также приведены необходимые схемы технологических процессов. Все замечания и пожелания по данной книге просим направлять по адресу. 191065, Ленинград, ул. Дзержинского, 10, ДО издательства «Машиностроение».

Материалом для сетчатого трафарета могут служить шелковая сетка, синтетические ткани, металлические сетки. Шелковые сетки легко вытягиваются и склонны к набуханию от воздействия рвствори-телен, поэтому в настоящее время они применяются очень редко. Более устойчивы к истиранню и действию химических реагентов полиамидные и полиэфирные сетки плотностью от 56 до 180 нитей на 1 см.

Капроновая сетка 49—76 выпускается для трафаретов по ОСТ 1746—71. Металлические сетки (ТУ 14-4-507—74) наиболее прочны, с них легко смываются краски, но оии менее эластичны. При выборе сетки необходимо учитывать свойства печатной крвскщ важно чтобы она хорошо проходила через ячейки сетки не звбивая их. Размер ячеек должен быть в 2,5—3 раза больше частиц пигмента.

Сетка должна быть хорошо натянута в раме с помощью механического или пневматического устройства и закреплена клеем БФ-4 или адгезивом 2В. Перед нанесением трафарета сетки обезжириваются: металлические—в 20 %-ном растворе синтаиола или (катодное обезжиривание) в щелочном растворе при температуре 25-30 °С. Капроновые сетки обезжириваются венской известью. Получение трафарета осуществляют прямым или косвенным способом.

Прямой способ заключается в нанесении иа натянутые сетки фоторезистов типа ФСТ-1 (ТУ 610-028-029) или композиции «Фото-сет-ж» (ТУ 6-15-01-138—77) и формировании изображения методом фотопечати. В этом случае ячейки сетки или полностью открыты или закрыты.

Косвенный способ заключается в перенесении рисунка из пленочных материалов на сетку. К таким материалам относятся пигментная бумага (ТУ 29-01-06—70), пленка КПТ-1 (ТУ КФ25—75) нли пленка СПФ. Косвенные способы дают более качественное изображение, но тиражестойкость трафарета ниже (до 600 оттисков), и процесс получения трафарета более длителен.

Наиболее перспективным является-способ изготовления трафарета с применением фоторезиста «Фотосет-ж». Полученный таким способом рисунок устойчив по отношению к воде, спирту, бутил-ацетату, уайт-спириту, ацетону. Тиражестойкость трафарета при этом составляет до 4000—5000 оттисков, продолжительность процесса изготовления трафарета — не более 30 мин. Композиция наносится поливом на натянутую сетку, выравнивается ракелем.

На фотошаблон во избежание прилипания его к сетке наносят антиадгезионный слой (5 %-ный раствор парафина в уайт-спирите).

Экспонирование изображения производят с помощью ламп ультрафиолетового излучения в течение 3—5 мин при освещенности 3000— 3500 лк. Проявление выполняют с помощью ватного тампона, смоченного в этиловом спирте. Разрешающая способность фоторезиста (40 линий на 1 см) способствует получению зазоров между проводниками до 0,2 мм.

Основными преимуществами фоторезиста «Фотосет-ж» являются его способность полимеризоваться в жядком состоянии, возможность использования весьма простого оборудования, а также минимальная затрата времени на подготовку трафарета.

После нанесения изображения участки сетки, свободные От их рисунка, покрываются слоем клея БФ-4. При необходимости ретуширования дефектов рисунка можно использовать нитроэмаль НЦ-25.

Защитные рисунки iia платах получают с помощью трафаретных красок, выпускаемых торжковским заводом полиграфических красок и другими предприятиями полиграфической промышленности.

Для негативного процесса применяются спирто-бензостойкие и щелочесмываемые краски: голубая СТЗ. 12—35 (ТУ 29-02-725—77), желтая СТЗ. 12—51 (ТУ 29-02-740—78), синяя СТЗ. 12.2 (ТУ КФ 248—80).

Первые два типа красок сушатся при температуре 60—70 СС в течение 45—55 мии. Краска СТЗ.12.2 разработана для применения в автоматических линиях, где сушка осуществляется воздействием ультрафиолетовых источников света. Продолжительность сушки 10—16 с. Более дешевая краска для негативного процесса — лито-понные белила, ио она требует более длительного и сложного процесса сушки и туннельных сушилах.

Для позитивного процесса поставляется гальваностойкая краска СТЗ.13 (ТУ 29-02-558—76), рассчитанная на растворы, имеющие величину рН 0,5—8,0. Слой краски толщиной 30 мкм сушится при температуре 50 °С в течение 8 мии, в при температуре 100 °С — 5 мии. Для позитивного процесса можно также применять краску СТЗ. 12— 51. Для маркировки печатных плат рекомендуется краска СТЗ. 19—53 (ТУ КФ 251—80).

При печатании необходимо учитывать следующее. Величина зазора между сеткой и заготовкой должна быть 1—3 мм — для капроновой и 0,8—1,5 мм — для металлической сетки. Угол печатающего ракеля к поверхности трафарета 45—60 °С. Ракель изготавливается из беизостойкой резины или полиуретана. Краска СТЗ. 12— 51 разбавляется этилцеллозольвом или уайт-спиритом, краска СТЗ.13—смесью тетралниа и бензилового спирта в отношении 4:1, уайт-спиритом или хлористым метиленом. После работы трафаретные формы следует тщательно отмыть от краски смесью уайт-спирита с ацетоном 1:1. Удаление краски СТЗ. 12—51 можно производить 5 %-ным раствором едкого натра при температуре 25—35 °С в течение 3 мин. Для уменьшения ценообразования рекомендуется введение в раствор небольшого (2—4 %) количества пеногасителей, например КЭ-10-01 (ТУ 6-02-587—73).

Некоторые из дефектов, встречающиеся при сеткографпческом способе получения защитного рельефа, представлены в табл. 12. Технологические процессы подготовки сеткографических станков к работе, изготовления трафаретных печатных форм, подготовки поверхности сеток, получения рисунка на трафаретной печатной раме прямым и косвенным способом представлены в ГОСТ 23727—79.

Оборудование для сеткографической печати делится на основное и вспомогательное. К основному оборудованию относятся автоматы, полуавтоматы или ручные станки для нанесения рисунка схемы на заготовки печатных плат и установка сушки краски на платах.