Существуют различные лаки для защитного покрытия, такие как лак СБ-1с на основе фенолформальдегидной смолы, лак Э-4100 на основе эпоксидной смолы, лак УР-231 и другие.
В данном технологическом процессе в качестве защитного покрытия будем применять лак СБ-1с. Для нанесения лака на поверхность заготовки необходимо окунуть заготовки в кювету с лаком на 2-3 сек, температура лака должна быть в пределах 18-250 С, а затем следует сушить заготовки в термошкафе КП 4506 в течение 1,5 часов при температуре 1200 С.
Наиболее трудоемкий и сложный процесс в механической обработке печатных плат - получение отверстий под металлизацию. Их выполняют главным образом сверлением, так как сделать отверстия штамповкой в применяемых для производства плат стеклопластиках трудно. Для сверления стеклопластиков используют твердосплавный инструмент специальной конструкции. Применение инструмента из твердого сплава позволяет значительно повысить производительность труда при сверлении и зенковании и улучшить чистоту обработки отверстий. Чаще всего сверла изготавливают из твердоуглеродистых сталей марки У-10, У-18, У-7. В основном используют две формы сверла: сложнопрофильные и цилиндрические. Так какстеклотекстолит является высокоабразивным материалом, то стойкость сверлневелика. Так, например, стойкость тонких сверл - около 10 000 сверлений.
Привыборе сверлильного оборудования необходимо учитывать такие особенности, какизготовление нескольких миллионов отверстий в смену, диаметр отверстий 0,4 мми меньше, точность расположения отверстий 0,05 мм и выше, необходимостьобеспечения абсолютно гладких и перпендикулярных отверстий поверхности платы,обработка плат без заусенцев и так далее. Точность и качество сверлениязависит от конструкции станка и сверла.В настоящее время используют несколько типов станков для сверления печатныхплат. В основном это многошпиндельные высокооборотные станки с программнымуправлением, на которых помимо сверлений отверстий в печатных платаходновременно производится и зенкование или сверление отверстий в пакете беззенкования.Широко применяется также одношпиндельный полуавтомат, который может работатькак с проектором, так и со щупом. На станке можно обрабатывать заготовки платмаксимальным размером 520х420 мм при толщине пакета 12 мм. Частота вращенияшпинделя 15 000-30 000 об/мин (изменяется ступенчато). Максимальный диаметрсверления 2,5 мм.Более производительным является четырехшпиндельный станок с программнымуправлением, на котором можно одновременно обрабатывать одну, две или четыре(в зависимости от размера) печатных плат по заданной программе. Станокобеспечивает частоту вращения шпинделя 10 000-40 000 об/мин, максимальнуюподачу шпинделя 1000 об/мин, толщину платы или пакета 0,1-3,0 мм, диаметрсверления 0,5-2,5 мм. Регулировка частоты вращения шпинделя бесступенчатая.Разработан специальный полуавтоматический станок с программным управлением,предназначенный для сверления и двустороннего зенкования отверстий в МПП.Станок имеет позиционную систему программного управления с релейным блоком иконтактным считыванием. Полуавтомат имеет два шпинделя - сверлильный изенковальный. Частота вращения первого бесступенчато может изменяться впределах 0-33 000 об/мин, второй шпиндель имеет постоянную частоту вращения11 040 об/мин. На станке возможно вести обработку плат размером 350х220 мм,толщиной 0,2-4,5 мм. Максимальный диаметр сверления 2,5 мм, зенкования - 3,0мм. Скорость подачи шпинделей: сверлильного - 1960 мм/мин, зенковального -1400 мм/мин.Совершенствование сверлильного оборудования для печатных плат ведется вследующих направлениях: увеличения числа шпинделей; повышения скорости ихподачи и частоты вращения; упрощения методов фиксации плат на столе и ихсовмещение; автоматизации смены сверла; уменьшения шага перемещения;увеличение скорости привода; создание систем, предотвращающих сверлениеотверстий по незапрограммированной координате с повторным сверлением попрежней координате; перехода на непосредственное управление станка от ЭВМ.Сверление не исключает возможности получения отверстий и штамповкой, если этодопускается условиями качества или определяется формой отверстий. Так,штамповкой целесообразно изготавливать отверстия в односторонних платах подвыводы элементов и в слоях МПП, изготавливаемых методом открытых контактныхплощадок, где перфорационные окна имеют прямоугольную форму.В данном технологическом процессе сверление отверстий будем производить наодношпиндельном сверлильном станке КД-10. Необходимо обеспечивать следующиережимы сверления: 20 000-25 000 об/мин, скорость осевой подачи шпинделя 2-10мм/мин.Перед сверлением отверстий необходимо подготовить заготовки иоборудование к работе. Для этого нужно промыть заготовки в растворе очистителяв течение 1-2 мин при температуре 22±20 С, промыть заготовки в холоднойпроточной воде в течение 1-2 мин при температуре 20±20 С, промыть заготовки в10% растворе аммиака в течение 1-2 мин при температуре 20±20 С, сновапромыть заготовки в холодной проточной воде в течение 2-3 мин при температуре18±20 С, подготовить станок КД-10 к работе согласно инструкции поэксплуатации, затем обезжирить сверло в спирто-бензиновой смеси, собрать пакетиз трех плат и фотошаблона, далее сверлить отверстия согласно чертежу.После сверления необходимо удалить стружку и пыль с платы и продуть отверстиясжатым воздухом. После этого следует проверить количество отверстий и ихдиаметры, проверить качество сверления. При сверлении не должно образовываться сколов, трещин. Стружку и пыль следует удалять сжатым воздухом.
Химическое меднение является первым этапом металлизации отверстий. При этом возможно получение плавного перехода от диэлектрического основания к металлическому покрытию, имеющих разные коэффициенты теплового расширения. Процесс химического меднения основан на восстановлении ионов двухвалентной меди из ее комплексных солей. Толщина слоя химически осажденной меди 0,2-0,3 мкм. Химическое меднение можно проводить только после специальной подготовки - каталитической активации, которая может проводиться одноступенчатым и двухступенчатым способом.
При двухступенчатой активации печатную плату сначала обезжиривают, затем декапируют торцы контактных площадок. Далее следует первый шаг активации - сенсибилизация, для чего платы опускают на 2-3 мин в соляно-кислый раствор дихлорида олова. Второй шаг активации - палладирование, для чего платы помещают на 2-3 мин в соляно-кислый раствор дихлорида палладия. Адсорбированные атомы палладия являются высокоактивным катализатором для любой химической реакции.
При одноступенчатой активации предварительная обработка (обезжиривание и декапирование) остается такой же, а активация происходит в коллоидном растворе, который содержит концентрированную серную кислоту и катионы палладия при комнатной температуре.
В нашем случае процесс химического меднения состоит из следующих операций: обезжирить платы в растворе тринатрий фосфата и кальцинированной соли в течение 5-10 мин при температуре 50-600 С; промыть платы горячей проточной водой в течение 1-2 мин при температуре 50-600 С; промыть платы холодной проточной водой в течение 1-2 мин при температуре 20±20 С; декапировать торцы контактных площадок в 10%-ном растворе соляной кислоты в течение 3-5 сек при температуре 18-250 С; промыть платы холодной проточной водой в течение 1-2 мин при температуре 18-250 С; промыть платы в дистиллированной воде в течение 1-2 мин при температуре 18-250 С; активировать в растворе хлористого палладия, соляной кислоты, двухлористого олова и дистиллированной воды в течение 10 мин при температуре 18-250 С; промыть платы в дистиллированной воде в течение 1-2 мин при температуре 20±20 С; промыть платы в холодной проточной воде в течение 1-2 мин при температуре 20±20 С; обработать платы в растворе ускорителя в течение 5 мин при температуре 20±20 С; промыть платы в холодной проточной воде в течение 1-2 мин при температуре 20±20 С; произвести операцию электрополировки с целью снятия металлического палладия с поверхности платы в течение 2 мин при температуре 20±20 С; промыть платы горячей проточной водой в течение 2-3 мин при температуре 50±20 С; протереть поверхность платы бязевым раствором в течение 2-3 мин; промыть платы холодной проточной водой в течение 1-2 мин при температуре 20±20 С; произвести визуальный контроль электрополировки (плата должна иметь блестящий или матовый вид, при появлении на плате темных пятен, которые не удаляются во время промывки, необходимо увеличить время электрополировки до 6 мин); произвести операцию химического меднения в течение 10 мин при температуре 20±20 С; промыть платы в холодной проточной воде в течение 1-2 мин при температуре 20±20 С; визуально контролировать покрытие в отверстиях.
Перед гальваническим меднением необходимо снять слой защитного лака с поверхности платы. В зависимости от применяемого лака существуют различные растворители. Некоторые лаки возможно снять ацетоном.
В данном технологическом процессе защитный лак будем снимать в растворителе 386. Для этого платы необходимо замочить на 2 часа в растворителе 386, а затем снять слой лака беличьей кистью, после этого промыть платы в холодной проточной воде в течение 2-3 мин при температуре 20±20 С, контролировать качество снятия защитного лака (на поверхности лака не должны оставаться места, покрытые пленками лака).
Слой химически осажденной меди обычно имеет небольшую толщину (0,2-0,3 мкм), рыхлую структуру, легко окисляется на воздухе, непригоден для токопрохождения, поэтому его защищают гальваническим наращиванием (“затяжкой”) 1-2 мкм гальванической меди.