Фотохимический метод
Схема типового технологического процесса изготовления печатных плат включает следующие этапы.
1. Подготовка поверхности фольги латунными или капроновыми вращающимися щетками с последующей очисткой в кислотах (рис. 3.35, а).
Рис. 3.35. Основные этапы получения проводников фотохимическим методом: 1 – фольга; 2 – фоторезист; 3 – фотошаблон и экспонирование; 4 – проявление; 5 – травление фольги; 6 – снятие фоторезиста
2. Нанесение слоя фоторезиста (рис. 3.35, б) и его сушка на протяжении 20 мин при температуре 65ºС.
3. Экспонирование позитивного фотошаблона с помощью ультрафиолетового излучения (рис. 3.35, в).
4. Проявление схемы и вымывание тех участков фоторезиста, которые находятся под светлыми местами (рис. 3,35, г). Дефекты фоторезиста устраняются химическим дублением.
5. Последующие этапы являются общими для фотохимического и сеткографического методов. Они содержат (рис. 3.35, д, е):
– собственно травление металла;
– очистку после травления и удаление слоя фоторезиста или краски.
6. Проводится механическая обработка платы – штампование или фрезерование по контуру и получение отверстий.
Химические методы простые, обеспечивают крепкое сцепление проводников с основой, равномерную толщину проводников и их высокую электропроводность. Недостатком химических методов является низкая прочность в местах установки выводов, поскольку они не металлизируются.
Источник
Технология изготовления печатных плат
Страницы работы
Содержание работы
6.3. Технология изготовления печатных плат.
Существует большое количество способов получения проводников на печатной плате. Наибольшее распространение в настоящее время получили следующие методы:
1. Химические – травление фольгированного диэлектрика без металлизации монтажных отверстий.
2. Электрохимические – гальваническое осаждение меди на диэлектрическое основание и в монтажные отверстия.
3. Комбинированные – комбинация технологических приёмов травления фольгированного диэлектрика с последующей металлизацией отверстий.
Применение какого-либо определённого метода определяется исходя из условий производства, количества выпускаемой продукции, требований к точности и качеству рисунка, стоимости изготовления.
Химические и комбинированные методы применяются наиболее часто. Проектируемое устройство является опытным образцом, поэтому наиболее целесообразно использование простого и дешёвого метода, каковым является фотохимический метода.
К достоинствам фотохимического метода изготовления печатных плат относятся:
1) наивысшая точность и разрешающая способность;
2) отсутствие сложного оборудования, что позволяет легко переходить от одной схемы к другой.
Недостатками этого метода являются: отсутствие металлизации в отверстиях, непроизводительный расход металла при травлении, небольшая скорость воспроизведения.
При единичном производстве указанные недостатки существенной роли не играют.
Сущность фотохимического метода изготовления печатных плат заключается в копировании изображения с негатива на фольгированный диэлектрик, покрытый светочувствительным слоем с последующим удалением незащищённых участков фольги химическим травлением.
Технологический процесс изготовления печатных плат фотохимическим методом включает следующие операции:
1. Подготовка поверхности.
Поверхность фольгированного гетинакса очищают от окислов и обезжиривают ватным тампоном, смоченным водой со шлифовочным порошком №240. Затем плату промывают струёй холодной воды и сушат.
2. Нанесение рисунка монтажа.
На плату наносят слой светочувствительной эмульсии. Состав эмульсии:
а) альбумин сухой – 4 г/л;
б) аммоний двухромовокислый – 10 г/л;
в) аммиак 25% — (5-6)мл/л;
Указанное количество альбумина заливают 250мл холодной воды. К раствору альбумина приливают сначала раствор двухромокислого аммония, а затем добавляют 25% раствор аммиака до появления соломенно-жёлтого цвета, после чего объём раствора доводят до одного литра.
Раствор на плату наносят дву кратным поливом. Разравнивание и высушивание слоя происходит в центрифуге при температуре
в течение 2-3 минут.
Затем плату и негатив закладывают в светокопировальную раму типа РКЦ, так, чтобы копировальный слой заготовки соприкасался с эмульсионным слоем негатива. Время экспонирования подбирается опытным путём в зависимости от мощности источника света, его расстояния от копировального слоя и толщины слоя.
После засвечивания на всю площадь платы поверх слоя эмульсии накатывают резиновым валиком типографскую краску №61 или №82.
Изображение проявляют в холодной воде, протирая плату ватным тампоном. Затем плату сушат сжатым воздухом. После сушки слой краски припудривается сургучным порошком. Избыток порошка удаляется с платы сжатым воздухом. Сургуч оплавляют инфракрасными лучами в течение 2-3 минут при температуре 
. Мелкие царапины и точки ретушируются асфальтовым лаком.
Незащищённые участки фольги травятся в растворе хлорного железа (удельный вес 1,29-1,30 г/мл) при температуре 
, после чего плату промывают в холодной воде под струёй в течение 3-4 минут.
4. Удаление защитного слоя.
Слой краски смывают бензином, а окисные плёнки, образовавшиеся на поверхности печатных проводников, защищают шлифовальным порошком №200.
После промывки в горячей проточной воде, в течение 30-40 минут платы сушат в сушильном шкафу при температуре
в течение 30-40 минут.
Платы проверяются внешним осмотром. Проводники не должны иметь протравленных мест. На участках между проводниками не должно оставаться невытравленной меди.
7. Сверление отверстий.
Отверстия сверлят на сверлильном станке. Диаметр отверстий, предназначенных для установки деталей 
мм.
Источник
Pereosnastka.ru
Обработка дерева и металла
Существуют разнообразные методы изготовления печатных плат, отличающиеся друг от друга сочетанием определенного способа нанесения проводников с тем или иным способом создания проводящего покрытия.
Получившие наибольшее применение в промышленности методы изготовления печатных плат могут быть объединены по технологическим признакам в три основные группы.
I группа — получение печатных проводников путем осаждения электролитической меди на изоляционное основание.
Для этого используют следующие методы: фотоэлектрохимический; офсетноэлектрохимический; сеточноэлектрохимический;
II группа — получение печатных проводников путем травления фольгированного изоляционного материала. Для этого используют следующие методы: фотохимический; офсетнохимический; сеточнохимический;
III группа — получение печатных проводников путем переноса их со стальной матрицы на изоляционное основание. Для зтого используют следующие методы: фотоперенос; офсетоперенос; сеточный перенос.
Фотоэлектрохимический метод заключается в копировании изображения проводников с диапозитива на изоляционную плату, покрытую светочувствительным слоем, с последующим химическим и затем электрохимическим осаждением металла.
К достоинствам этого метода относятся большая точность (±0,15 мм) и разрешающая способность (0,5 мм) получаемого изображения; возможность одновременной металлизации отверстий, пробитых в плате; простота технологического оборудования и быстрота налаживания производства; экономия металла, который расходуется только на печатные проводники. Однако технологический процесс изготовления печатных плат этим методом занимает значительное время. Недостатком его является и то, что изоляционное оснооание подвергается воздействию химических реагентов.
Фотоэлектрохимический метод применим в опытном и серийном производстве при большой номенклатуре сложных двусторонних печатных плат.
Офсетноэлектрохимический метод состоит в том, что негативное изображение схемы печатают офсетным способом кислотощелочестойкой краской на изоляционное основание. Участки платы, не защищенные краской, металлизируют химическим, а затем электрохимическим способом. Точность получаемого изображения составляет ±0,2 мм, разрешающая способность — около 1 мм.
Этот метод позволяет быстро воспроизвести изображение. Металлизацию переходных отверстий осуществляют одновременно с получением проводников. Металл расходуется экономно. К недостаткам метода следует отнести: длительность процесса изготовления печатных форм; сложность изменения рисунка схемы; трудность подбора краски; необходимость применения технологических проводников при металлизации; воздействие на изоляционную плату химических реагентов.
Офсетноэлектрохимический метод пригоден для серийного производства двусторонних печатных плат при стабильности схем.
Сеточноэлектрохимический метод, применяемый для изготовления двусторонних печатных плат в крупносерийном производстве, состоит из последовательных операций:
— химической металлизации изоляционных оснований с отверстиями;
— нанесения через сетчатый трафарет кислотостойкой краской негативного изображения проводников;
— электрохимического осаждения металла на не защищенные краской участки;
— -удаления краски и снятия травлением химически осажденного металла.
Достоинствами этого метода являются быстрота воспроизведения изображения и одновременная металлизация переходных отверстий. К недостаткам относятся небольшая точность (±0,3 мм) и разрешающая способность (1,5 мм) получаемого изображения, трудность изменения рисунка схемы, воздействие на изоляционную плату химических реагентов и повышенный расход металла.
Фотохимический метод обеспечивает наивысшую точность (±0,05 мм) и разрешающую способность (0,2 мм) изображения схемы, которую копируют на фольгированный диэлектрик, покрытый светочувствительным слоем. После проявления изображения светочувствительный слой дубят, а незащищенные участки фольги удаляют химическим травлением.
К достоинствам этого метода относятся простота технологического оборудования, быстрота налаживания производства и легкий переход от одной схемы к другой. К недостаткам относятся невозможность металлизации в отверстиях, длительность процесса, непроизводительный расход металла, снимаемого травлением, воздействие на изоляционное основание химических реагентов.
Фотохимический метод наиболее распространен в опытном и серийном производстве при большой номенклатуре сложных односторонних печатных плат.
Офсет нох ими чески й метод состоит в том, что с позитивной печатной формы изображение печатают кислотощелоче-стойкой краской офсетным способом на фольгированный диэлектрик. Металл с незащищенных участков удаляют химическим травлением. Точность получаемого изображения ±0,2 мм, разрешающая способность около 0,5 мм.
Высокая производительность этого метода позволяет применять его в крупносерийном производстве при ограниченной номенклатуре односторонних печатных плат.
Сеточнохимический метод аналогичен сеточно-электрохимическому, с той лишь разницей, что исключается операция предварительной химической металлизации изоляционного основания, так как краску наносят непосредственно на фольгу. Точность получаемого изображения составляет ±0,2 мм, разрешающая способность приблизительно равна 1 мм.
Этот метод обладает максимальной производительностью по сравнению с остальными и поэтому рекомендуется для крупносерийного производства при малой номенклатуре односторонних несложных печатных плат. К недостаткам метода относятся: невозможность металлизации в отверстиях; трудность изменения рисунка схемы; непроизводительный расход металла, снимаемого травлением; меньшая точность и разрешающая способность по сравнению с фотохимическим методом; воздействие на изоляционное основание химических реагентов.
Методы фотопереноса, офсетопереноса и сеточного переноса разработаны в Советском Союзе и заключаются в предварительном нанесении на матрицу, изготовленную из нержавеющей стали, фотоэлектрохимическим, офсетно-электрохимическим или сеточноэлектрохимическим методами медных проводников и последующем переносе их на изоляционное основание.
Перенос производят путем совместного прокатывания матрицы и платы между резиновыми валиками под определенным давлением. Плату перед прокатыванием покрывают клеевой пленкой (например, клеем БФ), которую затем, подвергают полимеризации, тем самым обеспечивая надежное сцепление проводников с изоляционным основанием. Точность получения изображения при фотопереносе и офсетопереиосе составляет ±0,2 мм, при сеточном переносе— ±0,3 мм, разрешающая способность равна соответственно 0,5 и 1 мм.
Достоинства этих методов следующие: высокая прочность сцепления проводников с основанием, экономное расходование металла; отсутствие воздействия на изоляционное основание химических реагентов. К недостаткам относятся: длительность процесса изготовления печатных плат; трудности изменения рисунка схемы; невозможность металлизации в отверстиях.
Метод фотопереноса рекомендуется для опытного и серийного производства при большой номенклатуре односторонних печатных плат, а два других метода — для крупносерийного производства при малой номенклатуре односторонних плат.
Разновидностью методов переноса является метод запрессовки проводников, позволяющий использовать пресс-материалы для изготовления основания с одновременным получением печатной схемы.
Проводники предварительно получают электрохимическим осаждением меди на стальную пластинку, а затем одновременно с оформлением контуров платы осуществляют перенос проводников со стальной пластинки, уложенной в матрицу пресс-формы, в пластмассу.
Перенос возможен благодаря слабому сцеплению медных проводников с пластинкой, изготовленной из нержавеющей стали. В процессе полимеризации пластмассы проводники легко отрываются от пластинки и переносятся в пластмассу. После прессования получается готовая плата с проводниками, утопленными в пластмассе. Прессование производят при температуре 150— 160° С и удельным давлением 600—1000 кГ/см2 (для АГ-4).
Существенным достоинством изготовления плат с печатным монтажом методом запрессовки проводников является возможность широкого использования пресс-материалов в качестве оснований. Трудоемкость этого метода значительно ниже, чем электрохимических методов или методов травления фольгированного диэлектрика.
Из приведенного обзора основных методов получения печатных проводников следует, что методы 1 группы позволяют получить переходы с одной стороны платы на другую (металлизированные отверстия) одновременно с созданием проводников. По методам II и III групп изготовляют односторонние печатные схемы. Для перехода с одной стороны платы на другую нужно устанавливать пистоны, которые усложняют сборку и пайку плат и не дают гарантии надежного электрического контакта с печатным проводником.
В зависимости от метода получения проводников ширина их колеблется в пределах 0,4—1,5 мм. При необходимости ее можно увеличить. Наименьшее расстояние между печатными проводниками 0,2 мм, рекомендуемое— 1,5 мм.
Толщина проводников, полученных химическим травлением, определяется исходными материалами (фольгирован’ным диэлектриком) и составляет от 20 до 100 мкм. Толщина фольги равна 50 мкм.
Толщина проводников, полученных методами переноса, составляет 30—90 мкм.
Печатные проводники характеризуются двумя параметрами: электрическим сопротивлением и прочностью сцепления проводника с основанием. Проводники, полученные травлением фольгированного диэлектрика, обладают сопротивлением, соизмеримым с сопротивлением объемного медного проводника эквивалентного сечения. Напри лер, погонное сопротивление печатного проводника толщиной 50 мкм и шириной 1,5 мм составляет примерно 0,03 ом/м.
Проводники, полученные электрохимическим осаждением металла, имеют сопротивление в три раза больше, чем проводники из фольги. В этом случае сопротивление проводника с размерами, приведенными выше, составляет около 1 ом/м.
Печатные проводники допускают большую удельную плотность тока по сравнению с обычными проводниками, так как они имеют хороший тепловой контакт с изоляционным основанием и достаточную теплоизлучаюдую поверхность.
На рис. 1 показана зависимость температуры проводников, имеющих различную ширину, от величины протекающего по ним тока.
Прочность сцепления печатных проводников, изготовленных по методам 1 группы, составляет не менее 10—20 кГ/см2, по методам II и III групп — не менее 25—30 кГ/см2. Такое сцепление вполне обеспечивает прочность монтажа как при дальнейшей технологической обработке плат, так и во время эксплуатации аппаоатусы.
Поверхностное сопротивление изоляции между дв\мя металлизированными проводниками или отверстиями равно 500 Мом (в нормальных климатических условиях для рассмотренных диэлектриков).
Источник
