Министерство образования и науки РФ.
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ивановский государственный химико-технологический университет».
Факультет неорганической химии.
Кафедра технологии приборов и материалов электронной техники
Курсовая работа
на тему: «Технология изготовления однослойных печатных плат субтрактивным методом с использованием металлорезиста (олово – свинец)».
Выполнил: ________________________________________Крайнов А.А.
Руководитель: ____________________________________Ситанов Д.В.
Зав. кафедрой: ________________________________проф. Светцов В.И.
Иваново 2010 г.
Содержание:
Расчетно-пояснительная записка.
1. Определение ОПП
2. Материалы, используемые при изготовлении ОПП.
3. Описание технологических операций
4. Маркировка ПП, контроль и автоматизация технологического процесса изготовления ОПП.
5. Описание технологического оборудования.
Технологический маршрут изготовления однослойных печатных плат субтрактивным методом с использованием металлорезиста олово – свинец.
Выводы:
Список используемой литературы:
Однослойные печатные платы (ОПП) – наиболее употребляемые конструктивные элементы бытовой и промышленной техники, с помощью которых обеспечивается:
· Система печатных проводников для объединения электронных компонентов в конкретную электрическую схему;
· Размещение электронных компонентов;
· Монтаж электронных компонентов путем соединения их со схемой связи;
· Монтаж разъемных соединительных компонентов;
· Монтаж дискретных связей (проволочных, кабельных, шлейфовых);
· Распределение тока питания между электронными компонентами.
Основные монтажные, трассировочные, конструкционные и электрические характеристики ОПП.
Основные монтажные характеристики однослойных печатных плат:
· количество монтируемых микросхем, разъемных соединителей, резисторов, конденсаторов и т.д.;
· количество объединяемых выводов электронных и электрических компонентов;
· площадь посадочного места микросхем;
· шаг контактных площадок для присоединения выводов микросхем;
· размещение контактных площадок для монтажа ремонтных проводников;
· размещение и форма специальных реперных знаков для автоматизированного совмещения выводов микросхем и контактных площадок;
· размещение компонентов на одной или обеих сторонах.
Основные трассировочные характеристики однослойных печатных плат:
· количество каналов для размещения сигнальных проводников;
· количество сигнальных проводников;
· плотность проводников;
· топология посадочных мест микросхем;
· длина сигнальных проводников в плате;
Основные конструкционные характеристики однослойных печатных плат (рис. 1):
однослойный печатный плата
рис.1
· размер рабочего поля платы;
· толщина платы;
· размеры проводников и зазоров;
· толщина проводников;
· топология проводников;
· топология контактных площадок;
· материал проводников;
· материал изоляции;
· форма контактных площадок для поверхностного монтажа
· компонентов;
Конкретные значения характеристик печатных плат определяются требованиями к устройствам и технологическим уровнем изготовления.
Основные электрические характеристики однослойных печатных плат:
· погонное сопротивление проводников на постоянном токе;
· погонная индуктивность проводников;
· величина постоянного тока питания, распределяемого шинами питания и земли;
· равномерность распределения напряжения питания по полю платы;
Движущими мотивами увеличения сложности печатных плат, используемых для производства электронной техники, можно считать:
· увеличение функциональной сложности и функциональной завершенности узлов на печатной плате,
· увеличение сложности и разнообразия форм электрических компонентов, монтируемых на плате.
При этом наблюдается стремление к минимизации габаритов печатных плат за счет повышения плотности монтажа компонентов. [1,3,4]
2. Материалы, используемые при изготовлении ОПП
Фольгированные диэлектрики.
Одним из основных факторов, определяющих качество и надежность печатных плат, является материал, из которого они изготовлены.
Используются диэлектрики марок: гетинакс, стеклотекстолит типа СТФ, FR4 и др. В производстве проводится всесторонний входной контроль и отбраковка диэлектриков перед запуском в работу.
1)Контроль состояния поверхности.
Диэлектрик для печатных плат не должен иметь дефектов, вносящих брак при производстве ОПП, т.е. трещин, складок, пятен, раковин, царапин. Пластмассовая поверхность под фольгой не должна иметь участков с отсутствием смолы, выхода сплетенных волокон, ожогов, инородных материалов.
2)Контроль толщины.
Толщина листа диэлектрика измеряется на индикаторной головке по периметру в 10 точках. За толщину листа принимают среднее арифметическое значение, при этом предельные отклонения не должны превышать ±5%
3) Проверка устойчивости стеклотекстолита к воздействию расплавленного припоя для оценки термостойкости партии.
Проводится на 2-х образцах, изготовление рисунка - методом травления фольги. Образец не должен расслаиваться, а на фольгиро- ванной поверхности не должно быть пузырей после погружения в припой при температуре 260°С.
Кроме этих, обязательных для каждой партии анализов, периодически проверяются поступившие диэлектрики на следующие I параметры:
· прочность на отслаивание фольги,
· сопротивление изоляции на электродах-гребенках,
· поверхностное и объемное удельное сопротивления.
Краски трафаретные печатные защитные щелочесмываемые серии СТ3.12, краски трафаретные для не впитывающих поверхностей серии ТНФП, фотополимеризующиеся композиции ФПК-ТЩ, краски трафаретные гальваностойкие СТ3.13 и СТ3.5. В случае не- i обходимости ТНФП разбавить уайт-спиритом.
Пленочный фоторезист применяется в производстве печатных плат для получения защитных изображений при формировании проводящего рисунка печатных плат способами: травлением по защитному изображению в медной фольге на диэлектрике.
Пленочный фоторезист представляет собой сухой фотополимерный слой заданной толщины, заключенный между двумя прозрачными пленками: лавсановой - основой и полиэтиленовой - защитной, толщиной 25 мкм каждая. Толщина фотополимерного слоя задается в пределах от 15 до 72 мкм.
Поставляется пленочный фоторезист в рулонах, готовый для использования.
Основное достоинство пленочных фоторезистов - это способность обеспечивать воспроизведение четких изображений.
Эти фоторезисты имеют одинаковую структуру - фотополимерные слои негативного действия, чувствительные к экспозиции в ультрафиолетовом диапазоне спектра (320 - 400 нм). По способу проявления фоторезисты подразделяются на органопроявляемые и водощелочного проявления.
Паяльная маска
Введение в конструкцию 01111 паяльной маски является обязательным условием, т.к. обычная стеклоэпоксидная основа 01111 не обладает достаточной теплостойкостью к температурам пайки ПМ (220-240°С), и без паяльной маски за время необходимое для проведения техпроцесса пайки (0,5 - 2,5 мин.) может происходить поверхностная деструкция материала диэлектрика.
По методу формирования рисунка паяльные маски делятся на два типа:
1) Паяльные маски, рисунок которых формируется методом трафаретной печати.
Как правило, это составы на эпоксидной основе, отверждае- мые термически или УФ излучением. При относительной дешевизне основным их недостатком является низкая разрешающая способность и необходимость использования сеткографического трафарета.
2) Паяльные маски, рисунок которых формируется фотолитографическим методом (их еще называют фоторезистивные паяльные маски).
Эти паяльные маски позволяют формировать рисунок любой сложности и в последнее время получили наибольшее распространение.
В свою очередь фоторезистивные паяльные маски по методу нанесения делятся на два типа:
· сухие паяльные маски;
· жидкие паяльные маски.
Сухая паяльная маска (СПМ).
СПМ выпускается в виде пленки толщиной 50, 75, 100 и 150 мкм и по свойствам и методам использования очень похожа на сухой пленочный фоторезист (СПФ), используемый для получения рисунка 01111. СПМ имеет, однако, два существенных отличия, определяющие особенности ее нанесения, формирования и использования:
· СПМ является конструкционным материалом и должна выдерживать не только технологические, но и эксплуатационные воздействия во время всего срока эксплуатации 01111.
· СПМ наносится на рельеф, образованный сформированным наружным слоем ОПП.Для нанесения СПМ необходимо специальное оборудование - т.н. вакуумный ламинатор - особое устройство с вакуумной подогреваемой камерой, обеспечивающее плотное прилегание толстой пленки СПМ на рельеф 01111. Толщина СПМ выбирается из условия прокрытая необходимой высоты рельефа.
Нспф=0,7hрельефа
Следует всегда иметь в виду, что основной проблемой при нанесении СПМ является ее адгезия к поверхности 01111, поэтому перед ламинированием поверхность ОПП должна быть тщательно очищена от всякого рода органических и неорганических загрязнений. Надо также помнить, что адгезия СПМ к покрытиям, изменяющим агрегатное состояние в процессе технологических обработок или эксплуатационных воздействий, может резко ухудшаться. Речь идет в первую очередь о покрытиях оловяно-свинцовыми и другими лепсоплавкими припоями. Предпочтительным является нанесение СПМ на "голую" медь, допустимым - на никель, золото.