Ушаков_ТПЭВМ (Л2-Ушаков - Технология производства ЭВМ (в ворде)), страница 17

Резка листа из фольгированного и нефольгированного материала может производиться дисковой фрезой. Для охлаждения приме­няют сжатый воздух. Необходимо предусматривать отсос образую­щейся пыли. Наиболее целесообразно резку осуществлять на роликовых или гильотинных ножницах. При этом повышается производительность, исключается засорение помещений пылью и сокращаются отходы мате­риала.

Для установки заготовок при выполнении отдельных операций технологического процесса предусматривают фиксирующие и технологи­ческие отверстия. В группо­вой заготовке изготовляют два фиксирующих отверстия на всю заготовку или для каждой платы (рис. 12.6, б).

Рис. 12.6. Заготовка платы:

а - на одну деталь; б - групповая

Если фиксирующие отверстия используют для установки платы при сверлении отверстий на станках с числовым программным управлением (ЧПУ), то они располагаются в нижней части заго­товки параллельно длинной стороне.

Фиксирующие и технологические отверстия изготовляют пробив­кой или сверлением. Пробивку обычно применяют при толщине материала до 0,5 мм. Она выполняется па кривошипных прессах или специальных приспособлениях.

Сверление монтажных отверстий. Сверление выполняют в кондукторе спиральным сверлом из твердого сплава с углом при вершине сверла 122...130° без применения охлаждающей жидкости. Заготовки при этом собирают в пакет толщиной не более 4,5 мм. Шероховатость поверхности просверленного отверстия не должна превышать 10 мкм по параметру Ra Для повышения точности отверстия развертывают. Все отверстия, подлежащие метал­лизации, получают сверлением, так как пробитые отверстия имеют плохое качество поверхности и непригодны для металлизации.

Диаметр просверленного отверстия должен быть больше окончательного на 0,1 мм, что позволяет нанести слои меди толщиной 25 мкм и припоя толщиной 10 мкм. Монтажные отверстия сверлят на станках с ЧПУ. Станки должны обеспечивать частоту вращения шпинделя не менее 10000 1/мин, механическую подачу не более 0,1 мм/об, биение сверла не более 0,02 мм, усилие прижима вокруг обрабатываемого отверстия 1,5 ...2,0 МПа, дискретность ко­ординатных перемещений. Использование смазывающей и охлаж­дающей жидкостей при сверлении не допускается.

Качественное сверление имеет существенное значение для по­лучения хороших металлизированных отверстий. Стенки отверстий должны быть гладкими, без заусенцев, расслаивания, ожогов и вмятин диэлектрика. Они должны быть перпендикулярными наруж­ной поверхности платы и свободными от следов инструмента, сма­зочных веществ и стружки. Неровности стенок вызывают образова­ние неметаллизированных участков в отверстиях и впоследствии неполное покрытие припоем. Остатки смазки в отверстиях препятствуют отложению меди. Основной причиной, вызывающей получе­ние недоброкачественных отвер­стий, является низкая стойкость и износ режущих кромок инстру­мента, что приводит к возраста­нию сил резания. Особенно ин­тенсивный износ происходит при обработке стеклотекстолита.

Обработка по контуру. Окон­чательный контур платы (на рис. 12.6 показан пунктиром) получа­ют вырубкой или фрезерованием после изготовления печатных проводников

Такое построение тех­нологического процесса объясняется тем, что травитель, исполь­зуемый при производстве печатных плат, может глубоко прони­кать в диэлектрик и вызывать короткие замыкания и низкое со­противление изоляции. Наружный контур получают отрезкой на гильотинных ножницах или на прецизионной алмазной пиле, вы­рубкой в штампе или фрезерованием.

Вырубка по контуру может совмещаться с пробивкой отверстий, пазов и других элементов платы, не подлежащих ме­таллизации.

Основными частями комбинированного штампа (рис. 12.7) яв­ляются матрица 1 и пуансон 2 для вырубки наружного контура и пуансон 3 для пробивки отверстий. Прижим 5 посредством пружин 6 создает большое давление на материал 4 перед входом пуансона. Снятие материала, остающегося на пуансоне 2, производится вытал­кивателем 7 с помощью пружин 8. Усилие прижима необходимо сосредоточить как можно ближе к поверхности среза. Для этого на съемнике выполняют выступающие ленточки шириной 2...3 мм и вы­сотой 1 мм. При фрезеровании платы собирают в пакет. Между платами прокладывают кабельную бумагу. Метод получения наружного контура платы зависит от типа производства и конфигура­ции платы.

.

Рис. 12.7. Схема штампа совмещен­ного действия

1. Получение рисунка печатной платы

Основными методами получения защитного рисунка печатной платы являются фотопечать и трафаретная печать.

Фотопечать. Фотопечать представляет собой способ нанесения изображения рисунка печатных проводников на материал основа­ния, покрытый светочувствительным слоем (фоторезистом), экспонируемым через фотошаблон с требуемым изображением.

Фотошаблон рисунка печатной платы - это негативное или по­зитивное изображение требуемого рисунка в масштабе 1:1 на стек­лянной фотопластинке или пленочном материале, полученное путем фотографирования с оригиналов рисунка печатной платы.

Оригинал рисунка печатной платы представляет собой изображение технологического слоя платы, выполненное в увеличенном масштабе, обычно в позитивном изображении. При этом рисунок оригинала соответствует рисунку чертежа платы по степени почер­нения (проводники и контактные площадки черные, а пробельные места белые). Если на плате имеются экраны, занимающие большую площадь, то оригиналы рисунка печатной платы выполняют в негативном изображении (рисунок оригинала противоположен ри­сунку печатной платы по степени почернения).

Для получения оригиналов рисунка печатной платы применяют вычерчивание, наклеивание липкой ленты, резание по эмали и дру­гие способы.

Вычерчивание оригинала печатной платы произ­водят на специальной чертежной бумаге с помощью сдвоенных рейс­федеров, плакатных перьев, лекал и др. Для ускорения процесса вычерчивания рекомендуется на бумагу предварительно нанести типографским способом координатную сетку. Вследствие высокой трудоемкости и низкой точности этот способ используется редко.

Наклеивание липкой ленты значительно сокращает трудоемкость изготовления оригинала печатной платы. При этом на бумагу с координатной сеткой, наклеенную на недеформирующуюся основу (стекло, алюминий и др.), наносят центры монтажных отвер­стий и контактные площадки, а проводники получают приклеивани­ем непрозрачной липкой ленты.

Резание по эмали применяют для плат, требующих высо­кой точности выполнения проводников. Толщина слоя эмали, нано­симого на заготовки из стекла, составляет 30...50 мкм. Эмаль наносят краскораспылителем в несколько слоев. После сушки заготовку устанавливают на стол координатографа. Головка, в которой закреплен резец, может перемещаться по координатным осям и про­нзать контуры элементов печатной схемы с точностью ±0,05 мм. Надрезанную эмаль удаляют пинцетом. Если оригинал изготовляют в позитивном изображении, то ее удаляют с пробельных мест. Высокая точность изготовления оригинала печатной платы позволяет применять сравнительно небольшое увеличение при его изготовле­нии и получать фотошаблоны более высокой точности (в 8...10 раз), чем при ручном способе.

Для определения размеров оригинала печатной платы при фотографировании и для совмещения фотошаблонов на технологиче­ском поле оригинала печатной платы выполняют кресты и дру­гие реперные знаки. Кресты, выполненные по углам (рис. 12.8, а), предназначены для проверки точности соблюдения заданного мас­штаба уменьшения при фотографировании. Два из них, располо­женные по диагонали или по большой стороне, используют в даль­нейшем для пробивки базовых отверстий, а пятый крест - для ориентирования. При изготовлении печатных плат, не требующих высокой точности, допускается использование при фотографирова­нии в качестве базового размер между наиболее удаленными кон­тактными площадками (размер А).

Рис. 12.8. Пример выполнения фотооригинала:

а - односторонней печатной платы; б - тест-платы;

с - диаметр контактной площадки под отверстие минимального диаметра;

d -диаметр контактной площадки под отверстие максимального размера

На технологическом поле платы могут предусматриваться сле­дующие элементы для контроля параметров печатной платы (рис. 12.8, б); 1 - для определения числа перепаек; 2 - для контроля прочности сцепления фольги с диэлектриком; 3 - для контроля сопротивления изоляции между отверстиями; 4 - для контроля сопротивления изоляции между проводниками.

Недостатком рассмотренных методов получения фотошаблонов является необходимость масштабного фотографирования. Этот не­достаток устраняется при получении требуемой схемы в масштабе 1:1 непосредственно на фотопластинке сканирующим световым лучом с помощью координатографа. Последний позволяет наносить изображения прямолинейных линий шириной 0,25...4 мм и контакт­ные площадки различной конфигурации. Рисунок печатного монта­жа кодируется и переносится на перфоленту, которая помещается в считывающее устройство координатографа. Информация одного кадра вводится в блок управления, где преобразуется в импульсы для шаговых двигателей. Последние работают раздельно, переме­щая координатный стол по оси х или у. При совместной работе двигателей стол перемещается под углом 45°. Точность установки координат ±25 мкм. Форму и размеры контактных площадок оп­ределяют диафрагмы. Сменные диски содержат от 16 до 32 различ­ных по конфигурации диафрагм. Требуемые размеры и яркость све­тового луча обеспечивается оптической головкой.

Рис. 12.9. Схема системы автоматизированного проектирования непечатных плат

Наиболее целесообразным является получение оригиналов фото­шаблонов в системах автоматизированного проектирования печат­ных плат (рис. 12.9).

Фоторезисты представляют собой тонкие пленки органических растворов, которые должны обладать свойствами после экспониро­вания полимеризоваться и переходить в нерастворимое состояние. Основные требования, предъявляемые к фоторезистам, - высокая разрешающая способность, светочувствительность, устойчивость к воздействию травителей и различных химических растворов, хоро­шая адгезия с поверхностью изделия.

Под разрешающей способностью фоторезиста понимается число линий, которое можно нанести на один миллиметр поверхности пла­ты с расстоянием между ними, равным их ширине. Разрешающая способность зависит от вида фоторезиста и толщины слоя. При тон­ких слоях она больше, чем при толстых.

По способу образования рисунка фоторезисты делятся на нега­тивные и позитивные (рис. 12.10).

Участки негативного фоторезиста, находящиеся под прозрачны­ми участками фотошаблона, под действием света получают свойст­во не растворяться при появлении. Участки фоторезиста, располо­женные под непрозрачными местами фотошаблона, легко удаляют­ся при проявлении в растворителе. Таким образом создается рельеф, представляющий собой изображение светлых элементов фотошаблона (рис. 12.10, а).

Рис. 12.10. Образование за­щитного слоя фоторезиста:

а - негативного; б — позитивного;

1 - фотошаблон; 2 - фоторезист; 3 - плата

Негативные фоторезисты изготовляют па основе поливинилово­го спирта. Их широко применяют вследствие отсутствия токсичных составляющих, высокой разрешающей способности (до 50 линий/мм), прос­тоте проявления и низкой стоимости. Недостатком этих фоторезистов явля­ется невозможность хранения более 3 ... 5 ч заготовок с нанесенным слоем, так как последний задубливается не только под действием света, но и в темноте. Кроме того, с понижением влажности и температуры окружаю­щей среды уменьшается механическая прочность светочувствительного слоя и его адгезия с фольгой.

Позитивный фоторезист под дейст­вием облучения изменяет свои свойст­ва таким образом, что при обработке в проявителях растворяются его облу­ченные участки, а необлученные (находящиеся под непрозрачны­ми участками фотошаблона) остаются на поверхности платы (рис. 12.10, б).