6 (Конспект из 10 лекций, преподаватель Добряков Виктор Александрович)

ТЕМА 6

ОСОБЕННОСТИ ПРЕССОВАНИЯ МПП.

Ранее мы рассмотрели существующие виды МПП. При производстве МПП со сквозными металлизированными отверстиями изготавливают заданное количество односторонних и двухсторонних слоев с проводящим рисунком схемы и с металлизированными отверстиями.

Рассмотрим технологическую схему процесса прессования при изготовлении МПП.

Резка заготовок из прокладочной ткани и пробивка отверстий		Изготовление слоёв		Очистка прессформы и обработка разделительно-смазочным материалом
		Очистка поверхности
		Оксидирование проводящих слоёв
		Набор пакетов
		Установка прессформы в предварительно подогретый пресс
		Прессование с контактным давлением
		Прессование с давлением после желатинизации
		Охлаждение под давлением
		Выемка пресс-формы из пресса
		Снятие напряжений
		Удаление заготовки из прессформы
		Обрезка кромок
		Контроль качества соединения и толщины МПП

Изготовленные слои совмещают друг с другом, перекладывая их склеивающими прокладками и спрессовывают их в монолитную конструкцию.

Внутренние слои МПП, выполняемые на тонком одностороннем фольгированном диэлектрике после стравливания медного покрытия склонны к линейной деформации, искажающей взаимное расположение элементов проводящего рисунка. Поэтому образование базовых отверстий на технологическом поле слоев производят после вытравливания меди, ориентируясь на реперные элементы совмещения, расположенные на технологическом поле.

Изготовление двухсторонних внутренних слоев с металлизированными переходами аналогично изготовлению ДПП комбинированным позитивным методом. Исключением является отсутствие операций нанесения металлорезиста, вместо которого для защиты металлизированных отверстий от проникновения травящего раствора при травлении меди используют сухой пленочный фоторезист.

Процесс прессования слоев является одной из важнейших операций при изготовлении различных видов МПП.

Качество преcсованного соединения зависит от следующих факторов:

• подготовленность слоев - характеризуется качеством поверхности, толщиной проводников и площадью, занимаемой проводниками .

• прокладочная стеклоткань - характеризуется содержанием смолы, степенью предварительной полимеризации, растеканием смолы, толщиной нити стекловолокна, тип плетения стекло ткани.

• пресс - характеризуется параллельностью плит пресса, постоянством параметров прессования.

• пресс-форма - характеризуется параллельностью и качеством поверхности прокладочных листов.

• процесс прессования - характеризуется температурным режимом, характером изменения давления склеивания и давления затвердевания.

Готовые слои и изоляционные прокладки собираются в пресс-пакет и надеваются на направляющие штыри пресс-формы. Имеющиеся для этого базовые отверстия гарантируют совмещение различных слоев во время прессования.

Схема пресс-пакета и его размещения

ПРЕСС-ФОРМА. состоит из верхней и нижней плит (по размерам прессуемых МПП), обеспечивающих высокую параллельность направляющих штырей и полированных прокладочных листов. При теплообмене между пресс-пакетом, плитами пресса и пресс-формой, обладающими в 10 - 100 раз лучшей теплопроводностью в месте контакта создается значительный тепловой напор, приводящий к неравномерному распределению тепла в пресс-пакете в начальной стадии прессования. Этот недостаток частично может быть устранен, если между плитами пресса и пресс-формы поместить листы нагревостойкой бумаги.

После установки пресс-формы в нагретый до рабочей температуры пресс, пресс-пакет непрерывно разогревается во время фазы нагрева (в течение 10-15 мин) до температуры, необходимой для отвердевания связующего вещества (для эпоксидной смолы около 170 градусов). - участок А-В на рисунке. При этом давление склеивания составляет примерно 15кгс/см. (скорость нагрева 8 град./мин.).

Под действием тепла смола расплавляется, заполняет полости и вытесняет воздух из зазоров между слоями. Внешне это проявляется в виде пузырей по краям плат, где также выступает смола. Эти, так называемые, потери составляют 5-30 процентов количества смолы в прокладках.

С ростом температуры и продолжительности ее воздействия начинается полимеризация смолы, и она переходит в состояние желатинизации.(участок В-С). Это критический момент прессования, так как именно теперь необходимо давление склеивания повысить до давления затвердевания, которое взависимости от типа связующего равно 20-40 кгс/см.

Если фаза желатинизации не достигнута, то при приложении давления затвердевания выдавливается излишне большое количество смолы. Если же давление затвердевания прикладывается с запозданием, то заполняются не все пустоты, и соединение будет некачественным.

Определение момента перехода от давления склеивания к давлению затвердевания, в связи с отсутствием точных данных измерений, осуществляется эмпирическим путем. Например, по моменту прекращения образований нитей из смолы, выступившей по краям платы.

Для затвердевания смолы поддерживаются неизменными давление и температура в течение 0,5-1 час. (участок С-Д на рис.)

Температура выше 175 град. недопустима для эпоксидной смолы (происходит почернение и охрупчивание).

Время затвердевания может быть сокращено, если пресс-пакет в пресс-форме дополнительно отжигается, т.е. постепенно охлаждается в специальном приспособлении при небольшом давлении. Как правило, после окончания периода затвердевания в прессе под давлением осуществляют охлаждение до комнатной температуры, применяя сжатый воздух или воду (участок Д-Е)

Спрессованные платы очищаются после удаления разделительно-смазочных материалов, контролируются по толщине и плоскости и поступают для обрезки частей кромок, утолщенных вследствие выделения смолы. Качество склеивания контролируется при испытании на устойчивость к тепловым ударам.

В процессе прессования контролируют изменение электрического сопротивления смолы. Характер изменения сопротивления соответствует изменению фазовых состояний смолы ( линия R на рисунке).

За время нагрева пакета МПП объемное сопротивление смолы прокладочной стеклоткани падает до минимального значения (момент полного расплавления смолы).

По мере нарастания вязкости смолы в процессе ее желатинизации электрическое сопротивление начинает возрастать. Резкое падение сопротивления в точке подачи высокого давления объясняется дополнительным растеканием смолы.

По истечении некоторого времени возрастание электрического сопротивления замедляется, что свидетельствует о приближении к состоянию полимеризации смолы.

Перепад сопротивлений значителен 100 000 Мом - 1 Мом - 100 000 Мом.

Контроль электрического сопротивления смолы создает возможности для автоматизации процесса прессования.

Для нагрева. плит пресса применяют перегретый пар, обеспечивающий быстрое повышение температуры и ее равномерность по площади плит. Однако, неудобства, связанные с получением перегретого пара, и трудность поддержания заданной температуры нагрева послужили причиной перехода на электронагрев плит пресса. Такие плиты имеют встроенные электронагреватели и оснащены устройствами регулирования и контроля температуры.

Наиболее производительные прессы выполнены в виде трехпозиционных автоматических линий, включающих в себя:

- позицию загрузки

- позицию прессования в горячих плитах пресса

- позицию охлаждения пресс-формы под давлением.

Здесь происходит так называемое раздельное прессование (в ручном и автоматическом режимах).

В автоматическом режиме по заданной программе пресс-формы с собранными пакетами МПП с помощью пневматического автооператора перемещаются из позиции загрузки в нагретые плиты гидравлического пресса. Плиты сжимают пакеты в пресс-формах при низком давлении в течение заданного таймером времени, а затем автоматически переключаются на высокое давление. После выдерживания заданного времени полимеризации смолы горячие и холодные плиты размыкаются и автооператор перемещает пакеты в холодные плиты пресса для их остывания при заданном давлении. Одновременно в горячие плиты подается следующая партия пресс-форм из позиции загрузки.

Такая организация процесса прессования позволяет сократить время технологического цикла в 2,5 раза.

Качество прессованного соединения в значительной степени зависит от чистоты поверхности прокладок и слоев. Поэтому перед прессованием химически (редко механически) удаляют жировые и загрязняющие отложения, нежелательные продукты окисления. После этого до слоев, и особенно до прокладок, нельзя дотрагиваться без перчаток.

Если диэлектрик покрыт неоксидированной фольгой, то после очистки предусматривается оксидирование (например, обработкой в персульфате калия) или механическое придание шероховатости.

Для осуществления прессования собранный пресс-пакет, размещенный в пресс-форме устанавливается в нагреваемый и охлаждаемый пресс. Важнейшие рабочие параметры прессования (давление до 50 кгс/см2 и температура до 200С) должны регулироваться с точностью до 1 процента. Для этого применяют многоэтажные прессы, в которых процесс прессования полу- или полностью автоматизирован.

Многоэтажный принцип позволяет за один цикл одновременно прессовать несколько пресс-пакетов. Чтобы обеспечить параллельность 25 мкм на участке 500х500мм2 при усилиях до 100 млн.кгс, прессы снабжены четырьмя направляющими колонками. Плиты пресса из соображения теплопроводности изготавливаются из алюминиевого сплава и оборудованы встроенными системами нагрева и охлаждения. При автоматическом процессе давление и температура фаз нагрева, отвердевания и охлаждения регулируются во времени, и после достижения комнатной температуры пресс открывается для новой загрузки.

После прессования производится осмотр плат на отсутствие внешних дефектов, равномерность пропрессовки. Далее производится:

• сверление переходных отверстий

• зачистка отверстий гидрообразованной смесью

• подтравливание диэлектрика в отверстиях

• очистка от шлама путем ультразвуковой промывки.

Подтравливание диэлектрика на толщину медной фольги кроме очистки медных кольцевых поясков контактных площадок увеличивает их контактную поверхность в 3 раза.

Подтравливание производят последовательными погружениями в серную и плавиковую кислоты.