Отверстия, подлежащие металлизации, получают сверлением. Станок оборудуется местной вентиляцией, обеспечивающей отсос пыли. Рабочая часть сверла обезжиривается бензином. Для удаления пыли после сверления и зенкования платы промывают в холодной воде.
Обезжиривание поверхности перед химическим меднением способствует лучшей адгезии проводящих слоев с основанием. Его выполняют в бензине, спирте и др. Процесс химического меднения состоит из сенсибилизации, активирования и химического осаждения меди.
Сенсибилизация осуществляется в растворе двухлористого олова с последующей промывкой, а активизация — в растворе азотнокислого серебра или хлористого палладия. При активизации происходит химическое осаждение тонкой пленки серебра или палладия на наружных поверхностях платы и в отверстиях. Для лучшего смачивания отверстий плате сообщают вибрацию промышленной частоты.
Химическое меднение заключается в восстановлении меди на активированных поверхностях. Хорошие результаты дает химическое меднение отверстий с наложением ультразвукового поля. Химически медненые платы обрабатывают в растворе едкого натрия (10—15%) при 60—70 °С до полного раздубливания желатина. Последний смывают горячей водой.
Перед гальваническим меднением проводники декапируют в 5—10%-ном растворе соляной кислоты при комнатной температуре в течение 20—30 с. Гальваническое меднение требует замкнутого контура проводящих покрытий, которое осуществляется технологическими проводниками, прошивкой отверстий медной проволокой и применением специальных приспособлений. Медь наращивают в различных электролитах: сернокислом, борфтористоводородном и др. При продолжительном воздействии электролита на изоляционное основание возможно ухудшение его диэлектрических свойств.
В условиях крупносерийного производства гальваническое меднение осуществляют на автоматах АГ-82. Платы при этом переносят из ванны в ванну на подвесках.
Медные проводники подвергают серебрению и покрывают канифольным лаком.
После сушки скальпелем снимают технологические проводники. При одновременном изготовлении нескольких плат карту разрезают на отдельные заготовки и производят дальнейшую механическую обработку (получение наружного контура и конструктивных отверстий).
Недостатком электрохимических способов является длительное воздействие химических реагентов на материал платы (около 120 мин в течение цикла изготовления). Этот недостаток устраняет метод гальванического переноса, когда на временном основании (обычно пластина из нержавеющей стали) создается схема печатных проводников, адгезия которых с основанием незначительна. Эта схема переносится на постоянное основание из диэлектрика, поверхность которого для создания шероховатости подвергается дополнительной обработке с нанесением слоя клея БФ-2. Перенос осуществляется путем совмещения временного основания с изоляционным. Под давлением проводники приклеиваются к плате. Этот метод, однако, не нашел широкого применения вследствие сложности процесса и низкой производительности.
Основное преимущество электрохимических методов заключается в возможности металлизации отверстий одновременно с получением проводников. При этом применяется достаточно простое оборудование и обеспечивается рациональное расходование металла. Недостатками метода являются низкая рассеивающая способность (0,5—0,8 линий/мм) и низкая прочность сцепления проводников с основанием (1 МПа).
Электрохимические методы находят применение главным образом в опытном и мелкосерийном производстве — при изготовлении двусторонних печатных плат с большим числом переходов.
9.3 Комбинированный метод
Комбинированный метод печатного монтажа заключается в получении проводников путем травления фольгированного диэлектрика и металлизации отверстий электрохимическим способом (табл. 9.3.1). Травление медной фольги с пробельных участков производят или до металлизации отверстий (негативный процесс) или после металлизации отверстий (позитивный процесс).
При негативном процессе диэлектрик находится в менее благоприятных условиях. Вследствие воздействия растворов и электролитов ухудшается сцепление диэлектрика с фольгой.
Таблица 9.3.1
Основные этапы технологического процесса изготовления печатных плат комбинированным способом.
| Негативный процесс | Позитивный процесс |
| Резка заготовки из фольгированного диэлектрика. Пробивка или сверление технологических отверстий. Снятие заусенцев по периметру заготовки | |
| Подготовка поверхности фольги: зачистка, обезжиривание, травление, декапирование, промывка | |
| Нанесение на влажностные заготовки светочуствительной эмульсии (два слоя) на основе поливинилового спирта | |
| Экспонирование изображения схемы проводников с негатива | Экспонирование изображения схемы проводников с позитива |
| Проявление схемы. Химическое и термическое дубление. Ретуширование схемы для устранения дефектов эмульсионного слоя | |
| Травление хлорным железом | Нанесение двух слоев защитного лака для предохранения поверхности фольги при химической обработке |
| Снятие задубленного слоя в растворе щавелевой кислоты | Сверление отверстий по рисунку схемы или по кондуктору. Продувка отверстий для удаления стружки и пыли |
| Нанесение защитного лака | Химическая обработка отверстий (активирование)и химическое меднение) |
| Сверление отверстий, подлежащих металлизации, зенковка с двух сторон. Продувка отверстий для удаления стружки и пыли | Снятие защитного слоя лака |
| Химическая обработка отверстий (активирование и химическое меднение) | Гальваническое меднение схемы. Ретуширование схемы |
| Снятие защитного слоя. Обезжиривание | Гальваническое серебрение схемы |
| Декапирование в соляной кислоте | Снятие задубленного слоя. Травление в растворе хлорного железа |
| Механическая зачистка (крацевка). Промывка | |
| Покрытие проводников сплавом Розе (32% РЬ; 16% Sn; 52% Bi) | |
| Покрытие лакофлюсом на основе полиэфирной смолы (два слоя) Сушка при 70—80 °С в течение двух часов | |
| Механическая обработка по контору | |
| Окончательный контроль | |
При позитивном процессе диэлектрик находится в более благоприятных условиях, так как фольга предохраняет его от действия электролита. Однако в этом случае происходит пассивация поверхности металла внутри отверстий при травлении фольги. Наличие пассивной пленки затрудняет пайку, так как металл не смачивается припоем.
Комбинированный способ особенно целесообразно применять при использовании в качестве оснований фольгированного стеклотекстолита.
Комбинированные методы широко применяются при производстве двусторонних печатных плат.
Контроль плат производят после основных операций технологического процесса, что обеспечивает быстрое обнаружение и устранение причин брака. Качество фотооригинала, негатива, диапозитива и нанесение схемы проверяют визуально.
Причинами брака при нанесении защитного слоя могут быть: повышенная или пониженная вязкость эмульсии, слишком высокая температура сушки или воды при проявлении и др.
Типичными причинами брака при получении проводников электрохимическими методами являются плохая подготовка поверхности, недостаточная или избыточная плотность тока и другие, а химическими — истощение травящего раствора, недостаточное или избыточное время травления и др.
После механической обработки плата проверяется на наличие трещин и сколов на краях платы и в отверстиях, отслоение печатных проводников в зоне отверстий, по качеству поверхности и короблению платы.
Готовую плату проверяют визуально. Печатные проводники должны быть четкими — с ровными краями, без вздутий, заусениц, отслаивания. Целостность электрических цепей устанавливают методом прозвонки.
Контроль электрических и механических характеристик платы осуществляется при тех условиях внешнего воздействия, в которых будет работать плата. При этом используются термобарокамеры, камеры влажности, холода и комплексные стенды. Режимы проверки устанавливаются техническими условиями.
Для проверки электрической прочности используются пробойно-испытательные установки с плавной регулировкой входного напряжения, которое увеличивают с постоянной скоростью до возникновения пробоя.
Низкое сопротивление изоляции получается из-за загрязнения поверхности флюсом. Этот дефект можно обнаружить, если проверку производить в условиях повышенной влажности. При этом флюс образует токопроводящие соединения.
Прочность сцепления проводников проверяют на заготовках печатной платы. В отдельных случаях на печатной плате предусматривают контрольную полоску длиной 10 мм и шириной 2 мм, к которой сплавом Вуда припаивается серьга. Отрыв серьги осуществляется на разрывной машине или специальных установках. Постоянство угла отрыва (90°) обеспечивается применением специальных приспособлений.
10. ТЕХНОЛОГИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО МОНТАЖА
Особенностью современного производства электронных устройств является все более широкое применение больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС). При этом существенно возрастает количество выводов каждой схемы, расстояния между выводами уменьшаются с 2,5мм до 0,625мм и менее [13].