Печатные платы. Классификация и конструкция

25. Печатные платы

Классификация и конструкция.

ПП – это деталь, состоящая из диэлектрического основания и рисунка в соответствии с принципиальной электрической схемой, являющаяся несущим основанием для установки ЭРЭ, элементов соединения и крепления. ПП отличаются друг от друга по конструкции.

Этапы технологии получения ПП:

1.  Получение заготовок;

2.  Получение защитного рисунка;

3.  Получение проводящего рисунка;

4.  Дополнительная обработка.

В качестве заготовок ПП используют фольгированные или нефольгированные волокнистые материалы (гетинакс или текстолит). ПП необходимых размеров получают нарезкой заготовок гильотинными ножницами из особо прочных сталей. Данный метод отличается высокой производительностью. Недостатком метода является наличие дефектов на краях заготовок. Для их устранения, заготовка подвергается последующей обработке. Второй способ нарезки ПП осуществляется дисковыми пилами с особотвёрдыми зубьями. Достоинство метода – ещё большая производительность, но при затупливании инструмента качество краёв заготовок существенно снижается.

Отверстия в заготовках получают вырубными штампами или сверлением. В первом случае имеют место ограничения, связанные с диаметром отверстий (диаметр отверстия должен быть больше толщины платы). Для сверления используются высокооборотные сверлильные станки (2000 об/мин) с принудительной подачей на доли миллиметра за оборот. Угол заточки сверла для гетинакса – 100°, для текстолита – 120°. Дополнительная обработка заготовок осуществляется фрезерованием.

Получение защитного рисунка. На рельефное клеше (1) предварительно наносится краска. Валик из офсетной резины (3), соприкасаясь с клеше, переносит рисунок сначала на офсетную резину, а затем на заготовку (2). Такой метод применяется для изготовления ПП невысокого класса точности и обладает высокой производительностью при низкой стоимости. Недостатком метода является необходимость обеспечения точного соотношения между скоростью вращения валика (w) и скоростью поступательного движения стола (V).

Сеткографический метод: Рисунок получается продавливанием резиста (5) через отверстия металлической или капроновой сетки (1) с предварительно нанесённым рисунком. Положительные стороны метода – простота оборудования и малое время нанесения рисунка; отрицательные стороны – невысокая износостойкость сетки и искажение рисунка на плате из-за её деформации.

Фотопечать: Сначала изготавливается фотооригинал: чёрно-белое или другое контрастное изображение в увеличенном масштабе. Обычно фотооригинал вычерчивается тушью в масштабе 5:1 или 10:1 в позитивном изображении. После этого изготавливают фотошаблон – рисунок в масштабе 1:1 на плёнке или пластине путём перефотографирования фотооригинала. При этом ошибки рисунка на фотошаблоне DZ_ш уменьшаются по сравнению с ошибками на фотооригинале DZ_ф: DZ_ш=DZ_ф/М (М – масштаб фотооригинала). Затем на поверхность ПП наносят фоторезист – материал, чувствительный к УФИ части спектра. Фоторезист бывает жидкий или сухой плёночный. Жидкий фоторезист можно наносить окунанием, разбрызгиванием или валиком, при этом необходимо получить равномерное тонкое покрытие толщиной от 5ти до 12 мкм. Сухой плёночный фоторезист имеет толщину 50 мкм и наносится путём совместного протягивания вместе с заготовкой через нагретые валики. После того как рисунок нанесён, выполняется засвечивание фоторезиста. Засвечивание осуществляется УФИ лампой. Освещённые участки задубливаются, незадубленный фоторезист смывается.

Получение проводящего рисунка. Всё многообразие методов изготовления ПП разделяют на две большие группы: субстрактивные (substratio – отнимать) методы и аддитивные (additio – прибавление) методы. В субстрактивных в качестве основания ПП используют фольгированные диэлектрики, на которых проводящий рисунок формируется путём удаления фольги с непроводящих участков. Дополнительная химико-гальваническая металлизация контактных отверстий приводит к созданию комбинированных методов. Аддитивные методы основаны на избирательном осаждении токопроводящего покрытия на диэлектрической основе. По сравнению с субстрактивными, они обладают следующими преимуществами: 1) однородностью структуры, так как проводники и металлизация отверстий получаются в едином химико-гальваническом процессе; 2) устраняется подтравливание элементов печатного монтажа; 3) обеспечивается равномерная толщина металлического слоя в отверстиях; 4) появляется возможность повысить плотность монтажа; 5) упрощается ТП за счёт исключения операции нанесения защитного покрытия и травления; 6) снижаются затраты на медь, химикаты и нейтрализацию сточных вод; 7) уменьшается продолжительность рабочего цикла. Несмотря на перечисленные преимущества аддитивных методов, их применение ограничивается низкой производительностью процесса металлизации, а также интенсивным воздействием электролитов на диэлектрик. В реальных производственных условиях доминирующими остаются субстрактивные технологии.