Электрорадиоэлементы устройства функциональной микроэлектроники и технология радиоэлектронных (стр. 87 из 102)

1 – верхняя плита; 2 – 1 , 2 – нагрев; 3 – начало направляющая колонка; 3 – полимеризации ; 4 –

фиксирующий палец;4 – отверстие полимеризация под давлением; 5

для термопары; 5 – нижняя плита; – охлаждение

Рис. 5.25. Приспособление для

прессования пакета МПП Рис. .5.26. Режим прессования пакета МПП

На качество прессования существенно влияет текучесть смолы и время ее полимеризации. Основным фактором в процессе прессования является правильно выбранный момент приложения максимального давления. Если создать давление до начала полимеризации смолы, то значительное ее количество будет выдавлено, а если после полимеризации, то получается плохая проклейка слоев, что приводит к расслоению. При большой скорости возрастания температуры основные реакции отверждения проходят быстро, продукт получается хрупким, неоднородным, со значительными внутренними напряжениями. С уменьшением скорости нагрева механические свойства диэлектрика улучшаются.

Сборку пакета МПП осуществляют в режимах "холодного" и "горячего" прессования. При первом режиме пресс-форму с МПП помещают между холодными плитами пресса, в котором происходит ее последующий нагрев до необходимой температуры со скоростью 15 С/мин. На первой стадии прессования создают незначительное давление на пакет (0,15—0,2 МПа), а когда смола загустевает при температуре 130—140 С, давление поднимают до 5—8 МПа. Окончательное отверждение продолжается в течение 40 мин, затем плиты пресса быстро охлаждают водой и, когда температура в пакете снизится до 40 С, пресс раскрывают и извлекают готовый пакет (рис. 5.26). При "горячем" прессовании плиты нагревают до 160—170 С, это ускоряет процесс прессования, дальнейший нагрев ведут со скоростью 15—50 С/мин.

Для снятия напряжений, возникающих в пакете в процессе прессования и вызывающих затем коробление платы, после обрезки облоя МПП подвергают дополнительной тепловой обработке. Для этого ее наглухо зажимают между двумя жесткими пластинами и помещают на 30—40 мин в термошкаф при температуре 120—130 С, затем оставляют в печи до медленного остывания.

Установленные режимы прессования требуют постоянной корректировки в зависимости от изменения технологических свойств склеивающихся прокладок стеклоткани. Поэтому стеклоткань периодически проверяют на содержание связующей смолы, ее текучести, времени полимеризации. Для более точного контроля времени приложения максимального давления при прессовании пакета измеряют электрическое сопротивление связующей смолы с помощью датчика, представляющего собой электроды в форме гребенки, полученной на фольгированном диэлектрике. Электрическое сопротивление падает с 10⁵ МОм до 1 МОм в момент полного расплавления смолы, а затем растет в процессе ее полимеризации.

Для прессования МПП применяют специализированные многоярусные гидравлические прессы, оборудованные системами нагрева и охлаждения плит, устройствами для регулирования технологических режимов. Прессы обеспечивают плоскостность и параллельность плит в пределах 0,1 мм, время нагрева плит до рабочей температуры 20 мин, точность поддержания температуры на их плоскости 3 С, давления 3 %. Повышение производительности прессования достигается на автоматических линиях (например, модель S75 MRT -

372C-X-X-G фирмы Pasadena Hydraulies, США), в которых по заданной программе пресс-формы с обрабатываемыми пакетами МПП пневматическим автооператором перемещаются из позиции загрузки в нагретые плиты гидравлического пресса. Плиты сжимают пакеты в пресс-формах при низком давлении в течение заданного времени, а затем автоматически переключаются на высокое давление. В позицию загрузки устанавливается следующая партия прессформ. После выдержки заданного таймером времени полимеризации связующей смолы в пакетах МПП горячие и холодные плиты размыкаются, а автооператор перемещает прошедшие стадию полимеризации пакеты из горячих плит пресса в холодные для их остывания при заданном давлении. Одновременно на позицию прессования подается следующая пресс-форма из позиции загрузки, после чего плиты зажимаются и цикл повторяется.

5.10. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВОДНЫХ ПЛАТ

Применение МПП экономически оправдано лишь в серийном и крупносерийном производстве ЭА. В мелкосерийном производстве на этапе разработки опытных образцов применяются другие методы, основанные на оптимальном сочетании печатного и объемного монтажа. Характерными особенностями таких комбинированных методов являются использование ДПП, имеющих шины земли и питания, контактные площадки под навесные ЭРЭ и ИМС, металлизированные переходные и монтажные отверстия. Монтаж остальных электрических цепей осуществляют путем раскладки проводов на одной из плоскостей платы и создания контактных соединений с элементами ДПП путем сварки или пайки.

Таким образом, имея стандартную конструкцию ДПП, изготовленную комбинированным позитивным методом, с помощью проводного монтажа получают конструкцию, аналогичную 8- или 9-слойной МПП. При этом отпадает необходимость изготовления большого числа фотошаблонов, применения прессования и других операций, характерных для МПП, что значительно сокращает цикл изготовления конструкции.

К комбинированным методам монтажа относятся: многопроводной упорядоченный фиксируемыми проводами, многопроводной неупорядоченный, стежковый неупорядоченный.

Многопроводной монтаж фиксируемыми проводами заключается в упорядоченном прокладывании изолированных проводов на поверхности ДПП, закреплении их в слое адгезива и соединении с печатным монтажом с помощью металлизированных монтажных отверстий. Метод разработан фирмой Kollmorgen Corporation (США) и называется Multiwire. Материалом для изготовления многопроводных плат служит фольгированный диэлектрик, на поверхности которого субтрактивным методом получают печатный монтаж. На обезжиренные поверхности плат наносят адгезионный слой, состоящий из прокладочной стеклоткани СПТ-3-0.025 и клея ВК-32-200. Для монтажа применяют провод диаметром 0,1—0,2 мм в высокопрочной полиимидной изоляции (ПНЭТ-имид). Частичное отверждение адгезива осуществляется прессованием при температуре 90—100 С и давлении 0,5 МПа.

Укладку монтажного провода осуществляют с помощью специальной головки, оснащенной ультразвуковым прижимом 1, ножом-отсекателем 2, трубкой 3 для подачи провода (рис. 5.27). Наконечник прижима спрофилирован таким образом, что в процессе укладки удерживает провод 4, утапливая его в адгезив 5, на поверхности платы 6 на 0,5 диаметра.

Рис. 5.27. Схема укладки монтажного провода

Технологические режимы укладки провода: частота УЗК 44—45 кГц, амплитуда 10 мкм, давление 16—18 кПа. УЗ-колебания обеспечивают размягчение адгезива и утапливание в него провода. После окончания трассировки провода головка останавливается и провод отрезается ножом. Полное погружение проводников в слой адгезива и окончательное отвержение последнего происходит в результате прессования при температуре 180 С под давлением 1,0—1,5 МПа.

Плата с закрепленными в адгезиве монтажными проводами подается на операцию сверления. Монтажные отверстия сверлятся по программе таким образом, чтобы проводник в плате располагался по оси симметрии отверстия. Практически реализуется шаг координатной сетки 0,625 мм. В результате сверления возможно наволакивание диэлектрических материалов на торцы проводов. Поэтому необходима операция гидроабразивной очистки отверстий, которая проводится особо тщательно, так как вскрытая площадь при сверлении торцов монтажного провода достаточно мала.

Операцией, определяющей надежность электрического соединения проводного и печатного монтажа, является химико-гальваническая металлизация отверстий. Если на наружных слоях платы печатный монтаж не предусмотрен, то ее перед сверлением и металлизацией защищают технологическим лаком. Если печатный монтаж необходим, то применяют полуаддитивный метод

На одной стороне многопроводной платы можно разместить несколько слоев проводного монтажа, чередуя нанесение адгезива и раскладку проводов. Существенные недостатки метода — невысокая надежность монтажных соединений провода с металлизированными отверстиями, необходимость применения адгезива, высокая трудоемкость монтажа. Достоинства метода — высокая точность двустороннего монтажа с пересечением проводов, оперативное внесение изменений в монтаж, автоматизация трассировки проводов.

Для повышения надежности межслойных соединений разработан вариант многопроводного метода, отличающийся тем, что соединения объемных проводов и печатного монтажа осуществляются путем пайки проводов к монтажным площадкам, так как адгезионный слой наносится через трафарет и не закрывает отверстия и контактные площадки. Пайка выполняется монтажной головкой с программным управлением, ее производительность 300—400 точек в час. Метод экономичен при производстве плат в количестве 500—1000 шт/год.

Суть многопроводного неупорядоченного монтажа незакрепленными проводами заключается в произвольном прокладывании изолированных монтажных проводов на поверхности ДПП и образовании контактных соединений с печатным монтажом путем пайки или сварки. К этим методам относятся методы Tiers (пайкой) и Stitch-Wire (сваркой соединений), разработанные фирмами США. В отличие от метода Multiwire провода 1 (рис. 5.28) не приклеиваются к основанию платы 2, а остаются свободными и соединяются с монтажными площадками 4 указанными выше методами. В отверстия плат могут монтироваться элементы 3.