Разработка конструкции и технологического процесса изготовления печатной платы (стр. 3 из 8)
Среднее время наработки на отказ: Т = 1/l, Т=1/ 1,73*10-4= 5780 часов Рассчитаем вероятность безотказной работы устройства в течении заданного времени (1000 часов) :
Полученное значение приемлемо для безотказной работы устройства в течение заданного времени.
Таблица 1.6.1 Интенсивность отказов некоторых электро- и радиоэлементов
| Наименование элемента | Интенсивность потока отказов,10-6 , 1/ час |
| Микросхемы со средней степенью интеграцииБольшие интегральные схемыКонденсаторы керамическиеСоединителиГнездаКлеммы, зажимыПлата печатной схемыПайка печатного монтажа | 0,0130,010,150,062 * n0,010,00050,70,01 |
Таблица 1.6.2 Значения интегрального поправочного коэффициента для аппаратуры различного назначения
| Объект установки аппаратуры | Значения поправочного коэффициента |
| Лабораторные условияНаземная аппаратураКорабльАвтомобильПоездАппаратура для высокогорной местностиСамолетРанние образцы ракетСовременные образцы ракет | 1,02040506068100400700 |
2. Разработка технологического процесса изготовления устройства
2.1 Выбор метода изготовления печатной платы
Разработанное устройство будет выполнено на двусторонней печатной плате (ДПП). В соответствии с ГОСТ 23751-86 конструирование ДПП следует осуществлять с учетом следующих методов изготовления : комбинированного, позитивного и электрохимического (полу аддитивного).
Электрохимический метод обеспечивает высокую точность и плотность токопроводящего рисунка. Однако основным требованием к разрабатываемому устройству является высокая надежность, которую обеспечивает комбинированный позитивный метод, благодаря хорошему сцеплению проводников с ПП при использовании этого метода. Кроме того, этот мето нашел наибольшее распространение на предприятии заказчика.
2.2 Технологический процесс изготовления печатной платы комбинированным позитивным методом
Технологический процесс изготовления ПП комбинированным позитивным методом состоит из ряда взаимосвязанных между собой этапов.
Входной контроль фольгированного диэлектрика (СФ-2-35) заключается в проверке размеров листа, состояния поверхности, прочность сцепления фольги в исходном состоянии и при воздействии расплавленного припоя, гальванических растворов и других факторов (ГОСТ 10316-78). При визуальном осмотре листов устанавливается наличие проколов, пузырей и других повреждений. Коробление и изгиб диэлектрика проверяются путем погружения материала в расплавленный припой. При этом выявляются трещины на поверхности и дефекты сцепления между слоями.
Прочность сцепления фольги с диэлектриком характеризуется усилием, необходимым для отрыва плоскости фольги от основания.
Штампуемость материала определяется его способностью подвергаться обработке без образования сколов на грани отверстий и трещин в перемычках между отверстиями.
Способность материала к сверлению определяется пробной обработкой. Изготовление шлифа просверленного отверстия позволяет установить наличие прожигания при сверлении и оплавления поверхности отверстия или наличие шероховатости из торчащих волокон, затрудняющих проведение металлизации отверстий. Внешний вид диэлектрика должен соответствовать ГОСТ 23752-83.
Получение заготовок. Заготовку отрезают с припуском по контуру. Ширина технологического поля составляет 10мм. Резка листа из фольгированного диэлектрика может производиться дисковой фрезой с охлаждением сжатым воздухом, а также роликовыми или гильотинными ножницами. Применение последних целесообразно, так как при этом повышается производительность, исключается засорение помещений пылью, сокращаются отходы.
Вскрытие базовых отверстий. Для установки заготовки при выполнении некоторых операций ТП предусмотрены фиксирующие и технологические отверстия. Их изготовляют пробивкой или сверлением с помощью специальных устройств.
Сверление отверстий подлежащих металлизации выполняют в кондукторе спиральным сверлом из твердого сплава с углом при вершине сверла 130 гр. Без применения охлаждающей жидкости. Монтажные отверстия сверлят на станках с ЧПУ типа SHMOP, ALPHA-Z, которые имеют массивное гранитное основание для уменьшения промышленных вибраций. Станки должны обеспечивать частоту вращения шпинделя не менее 1000 об/мин., биение сверла не более 0,02 мм, бесступенчатое регулирование скорости, дискретность координатных перемещений. Стенки отверстий должны быть гладкими, без заусениц, расслаивания, ожогов, вмятин диэлектрика. Они должны быть перпендикулярными наружной поверхности платы и свободными от следов инструмента, смазочных веществ и стружки.
Химическая и предварительная гальваническая металлизация ПП.
Химическая и предварительная гальваническая металлизация ПП выполняется на линии химической металлизации и состоит из этапов, описанных ниже.
1. Подготовка поверхности монтажных отверстий ПП заключается в:
а) удалении с поверхности следов предшествующих обработок;
б) обезжиривании поверхности;
в) подтравливании диэлектрика в отверстиях серной кислотой и фтористым водородом;
г) промывка в проточной воде;
д) сенсибилизация, осуществляющейся в растворе двухлористого олова в течении 5.. 7 мин. С последующей промывкой в дистиллированной воде. В результате сенсибилизации на поверхности стенок отверстий адсорбируется пленка ионов двухлористого олова, являющаяся восстановителем для палладия;
е) активации, проводящейся в водном растворе двухлористого палладия и аммиака в течениие 5.. 7 мин. Активация позволяет создать на подложке тонкую пленку металлического палладия, являющегося активатором при последующем осаждении меди.
2. Химическое меднение состоит в восстановлении меди на активированных поверхностях из раствора, в который входят соли меди, никеля, формалина, сды и др. В результате на поверхности платы и в отверстиях образуются электропроводящие покрытия (толщина меди составляет 0,25 ... 0,5 мкм), которые являются основой для последующего гальванического меднения.
3. Гальваническое меднение применяют для увеличения тонкого слоя меди, полученного при химической металлизации до толщины 5 ... 8 мкм и последующего образования проводящего рисунка схемы с толщиной меди в отверстиях 25 мкм. Нанесение гальванических покрытий осуществляется в ваннах. Медь наращивают в сернокислом, борфтористо-водородном и других электролитах. Подготовка поверхности металлизированных заготовок производится на линии подготовки поверхности и включает в себя этапы :
а) обезжиривание;
б) подтравление;
в) промывка;
д) сушка.
4. Проверка качества подготовки. Получение рисунка изначально осуществляется на установке для нанесения сухого пленочного фоторезиста СПФ-2-40, представляющего собой тонкую пленку, полимеризующуюся под действием ультрафиолетового облучения и переходящую в нерастворимое состояние. В результате экспонирования на соответствующей устновке на плате образуется изображение светлых мест фотошаблона. Изображение проявляется на установках проявления струйного типа, и при этом неэкспонированные участки удаляются. Электролитическое меднение и нанесение покрытия "олово-свинец" выполняется на автоматической линии типа "Блазер" и заключается в :
а) обезжиривании;
б) подтравлении;
в) меднении - осаждения слоя меди, толщина которого должна быть не менее 25 мкм, на наружные поверхности не защищенные резистивной маской;
г) активировании
д) электролитическом осаждении сплава "олово-свинец".
Металлизированные поверхности покрываются защитным слоем сплава "олово-свинец", толщина которого 15 мкм. Это производится с целью предохранения проводящего рисунка при дальнейшем травлении плат и обеспечения хорошей паяемости.
Удаление фоторезиста происходит на установке для снятия сухого пленочного фоторезиста. Платы промываются в дистиллированной воде.Травление меди является химическим процессом, при котором участки меди незащищенные резистом удаляются с поверхности диэлектрика. Процесс травления включает в себя предварительную очистку и само травление, которое осуществляется на линии травления струйного типа, так как струйное травление обеспечивает высокую производительность благодаря тому, что с поверхностью платы постоянно соприкасается свежий раствор, поступающий из сопла. Этот метод обеспечивает травление с высокой разрешающей способностью.
Оплавление сплава "олово-свинец". После травления меди с пробельных мест наблюдается эффект нависания покрытия. Для устранения нежелательных свойств производится оплавление на установке инфракрасного облучения УИКО-92. Во время облучения температура сплава "олово-свинец" на непродолжительное время повышается до температуры, превышающей температуру плавления. В результате этого изменяется кристаллическая структура сплава, и он под воздействием сил поверхностного натяжения собирается в пределах проводника.
Обрезка плат по контуру осуществляется после изготовления печатных проводников. Такое построение ТП объясняется тем, что травитель, используемый при производстве ПП, может глубоко проникнуть в диэлектрик и вызывать короткие замыкания, и низкое сопротивление изоляции. Наружный контур получают фрезерованием.
Маркирование ПП необходимо для обеспечения удобства сборки. Для этого на поверхность платы наносят условные обозначения элементов. Для определения узла, к которому относится ПП, наносится шифр платы. На поверхности платы указывается заводской номер и дата изготовления.