Изготовление печатных плат

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное  образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Забайкальский государственный  университет»

(ФГБО УВПО «ЗабГУ»)

 

Факультет переподготовки и  повышения квалификации

Кафедра «Физика и техника  связи»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

 

По дисциплине: Химия радиоматериалов

 

Вариант № 3

 

Изготовление печатных плат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                              Выполнил:

                                                                                             Проверил:

                                                                         

 

 

 

 

 

 

Чита 2012

Содержание

 

Введение 3

1. Методы изготовления печатных плат. 4

2. Элементы ПП. 5

3. Конструкторские требования ПП 6

4. Электрические требования к ПП 8

5. Технологические требования к ПП 9

5. Классификация печатных плат и способов их изготовления 11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Печатные платы (ПП) применяются  практически во всех отраслях народного хозяйства, и потребность в них постоянно возрастает. Опережающие темпы развития микроэлектроники требуют непрерывного повышения их технического уровня, который определяется ростом плотности монтажа электрорадиоизделий (ЭРИ), повышением требований к надежности, увеличением частоты следования импульсов, обеспечением помехозащищенности и др. Реализация этих требований зависит от достижений в области конструирования и развития технологии производства ПП. Это в свою очередь приводит к необходимости разработки новых конструкций и технологических процессов их изготовления.

Печатные платы являются основным элементом электронной  аппаратуры (ЭА), выполняя функции несущей  конструкции и коммутационного устройства на различных уровнях разукрупнения аппаратуры:

Печатные платы широко применяются в бытовой технике, аппаратуре средств связи, вычислительной технике, в системах автоматизации, контрольно-измерительной аппаратуре, в медицинском приборостроении, в автомобильной промышленности, в других областях промышленной электроники, в авиационной, космической промышленности, в спецтехнике, в городском коммунальном хозяйстве (для средств контроля расхода воды, газа, электричества, топлива и пр., экологического контроля воды, воздуха, земли по радиационным, физическим, механическим и химическим параметрам).

Технологический процесс  изготовления ПП - это сложный многооперационный процесс (порядка 50 операций) с использованием большого количества оборудования (до 40—50 единиц), производственных площадей.

 

1. Методы изготовления печатных плат.

При изготовлении печатных плат ориентируются на следующие  параметры:

• назначение электроаппаратуры;

• область применения;

• объект установки;

• условия эксплуатации и группы жесткости;

• схема электрическая принципиальная модуля 1-го уровня;

• перечень элементов и пр.

В настоящее время, применяют  два метода изготовления печатных плат:

- субтрактивный;

- аддитивный;

В субтрактивных методах процесс получения проводящего рисунка заключается в избирательном травлении участков фольги фольгированного материала с пробельных мест (места не закрытие защитной маской)

В качестве примера субтрактивного»  метода на рисунке1а представлена последовательность химического негативного метода изготовления ПП.

• получение: заготовки из одностороннего фольгированного диэлектрика;

• нанесение защитною рельефа на участки расположения проводников. контактных площадок и пр. через трафарет

• избирательное травление меди с незащищенныл участков заготовки (с пробельных мест);

• получение отверстия.

В аддитивном методе процесс получения проводящего рисунка заключается в избирательном осаждении проводникового материала на не фольгированный материал основания ПП (на диэлектрик)

В аддитивном методе отсутствует операция травления меди. На рисунке 1б представлена последовательность операции данного метода:

• получение заготовки из нефольгированного диэлектрика,

• сверление отверстия;

• нанесение защитного рельефа (маски);

• получение проводников, контактных площадок и пр. путем избирательного «селективного») осаждения меди на диэлектрик в соответствии с рисунком схемы;

• удаление маски.

Получение заготовки из не фольгированного

диэлектрика

Получение заготовки из одностороннего фольгированного диэлектрика

Удаление  маски

 

Нанесение защитного рельефа схемы (маски)

Травление меди с пробельных мест

Пробивка отверстий

Нанесение защитного

рельефа схемы (маски)

Тонкослойное химическое меднение

Удаление  маски

Сверление отверстий

Рисунок 1 методы изготовления печатных плат: а) субтрактивный; б) аддитивный

2. Элементы ПП.

Диэлектрическое основание должно быть однородным по цвету, монолитным по структуре и не иметь внутренних пузырей и раковин, посторонних включений, сколов, трещин и расслоений

Проводящий рисунок ПП должен быть четким, с ровными краями, без вздутий, отслоений, подтравливания, разрывов, темных пятен, следов инструмента и остатков технологических материалов..

Монтажные и фиксирующие  отверстия должны быть расположены в соответствии с требованиями чертежа и иметь допустимые отклонения, определяемые классом точности ПП. Для повышения надежности паяных соединений внутреннюю поверхность монтажных отверстий покрывают слоем меди толщиной не менее 25 мкм. Покрытие должно быть сплошным, без включений, пластичным, с мелкокристаллической структурой и прочно сцепленным с диэлектрическим основанием. Оно должно выдержать токовую нагрузку 250 А/мм2 в течение 3 с при нагрузке на контакты 1...1,5 Н и четыре (для МПП—три) перепайки выводов без изменения внешнего вида, подгаров и отслоений.

Контактные площадки представляют собой участки металлического покрытия, которые соединяют печатные проводники с металлизацией монтажных отверстий. Их площадь должна быть такой, чтобы не было разрывов при сверлении и остался гарантийный поясок меди шириной не менее 50 мкм. Разрывы контактных площадок не допускаются, так как при этом уменьшаются токонесущая способность проводников и адгезия к диэлектрику. Контактные площадки монтажных отверстий должны равномерно смачиваться припоем за время 3...5 с и выдерживать не менее трех (МПП—двух) перепаек без расслоения диэлектрика, вздутий и отслаивания.

3. Конструкторские требования ПП

Конструкторские требования к ПП как к несущей конструкции, на которой смонтированы ЭРИ, определяют:

• механическую прочность ПП в заданных условиях эксплуатации;

• сохранение характеристик ПП.

ГОСТ 23751—86 ПП устанавливает  пять классов точности выполнения элементов  конструкции (проводников, контактных площадок, отверстий и пр.) и предельных отклонений. Выбор класса точности всегда связан с конкретным производством, так как он обусловлен уровнем технологического оснащения производства.

Показателями уровня разработки ПП являются:

• ширина проводников;

• расстояние между проводниками (зазоры);

• диаметр переходных отверстий (межслойных переходов);

• количество межслойных переходов на ПП;

• число проводников между двумя контактными площадками;

• диаметр контактных площадок;

• шаг расположения контактных площадок;

• наличие микроотверстий и пр.

Тенденция развития ПП связана  с ростом функциональной сложности  ЭРИ и ПМК, увеличением количества выводов, уменьшением шага выво-дов, что требует повышения трассировочной способности и надежности ПП, и характеризуется:

• уменьшением ширины проводников до 40...70 мкм;

• увеличением производства МПП и числа слоев;

• увеличением производства МПП, уменьшением размеров, числа слоев за счет новых технологий и материалов;

• увеличением количества межслойных переходов и уменьшением их размеров до 50 мкм и менее;

• размещением печатных проводников, резисторов, конденсаторов и индуктивностей на внутренних слоях МПП, оставляя наружные слои для контактных площадок для монтажа ЭРИ и ПМК и пр.

В зависимости от области  использования ПП, уровня разработки, надежности выполнения функций и степени сложности контроля различают ПП общего применения и прецизионные ПП.

Печатные платы общего применения используют:

• в бытовой электронике (телевизоры, игрушки, развлекательная электроника и др.), главным требованием которой является функциональность общей схемы, а незначительные дефекты, влияющие на внешний вид ПП, не имеют значения. Для этих ПП характерны минимальные затраты и ограниченная трудоемкость по контролю; 

•     в промышленной электронике общего назначения Длительного срока службы (компьютеры, устройства связи и передачи данных, измерительные приборы, электрические счетные машинки и др.), для которых не характерна непрерывная работа. Для этих ПП допускаются незначительные дефекты внешнего вида.

В настоящее время производители ПП общего применения изготавливают ПП с шириной проводников и зазоров 150...200 мкм и более и работают в направлении уменьшения их себестоимости. В общем объеме производства ПП общего применения составляют порядка 80 %.

         Прецизионные ПП используют в областях, в которых требуется высокий уровень надежности при непрерывном режиме работы (изделия, для которых важна длительная безотказная эксплуатация, обеспечение жизнедеятельности человека, изделия военного назначения и др.). Для этих ПП требуется высокий уровень контроля, испытаний и высокие критерии приемки.

В настоящее время прецизионные ПП можно разделить на высоко-плотные  ПП) без микропереходов и высокоплотные ПП ,с микропереходами.

Прецизионные ПП изготавливают  с шириной проводников и зазоров 125 мкм и ниже до 40...50 мкм.

4. Электрические требования к ПП

Основными техническими требованиями к ПП как к коммутационному  устройству являются: максимальная электропроводность печатных проводников; минимальные токи утечки между проводниками. Электропроводность печатного проводника зависит:

• от характеристик проводникового материала (электропроводности, теплопроводности, коррозионной стойкости, способности к пайке, к нанесению покрытий); поэтому наиболее широко для изготовления печатных проводников используют медь;

• от способа получения покрытий (химическое, вакуумное или гальваническое осаждение):

1) химически осажденные покрытия имеют более высокое удельное сопротивление, которое увеличивается при повышении влажности и при пониженном давлении;

2) покрытия, полученные вакуумной металлизацией, имеют лучшие характеристики по сравнению с химическим покрытием, но зависят от его толщины;

3) гальванические покрытия имеют кристаллическую структуру, благодаря которой они обладают наилучшими характеристиками из всех приведенных выше покрытий;

• от площади поперечного сечения печатного проводника (рассчитывает конструктор, исходя из электрической принципиальной схемы и удельного сопротивления материала печатного проводника);

• от режима токовой нагрузки;

• от внешних воздействий.

От токов утечки между печатными проводниками зависят сопротивление изоляции между ними и взаимные наводки; они определяются материалом диэлектрика и расположением печатных проводников. 

 Изоляционные характеристики  диэлектрика зависят от частотного диапазона работы электрической принципиальной схемы.

Для низкочастотной электроаппаратуры наибольшее значение имеют: сопротивление изоляции, стабильность поверхностного сопротивления изоляции при воздействии высоких температур и электрического поля, напряжение пробоя. 

А для высокочастотной электроаппаратуры - диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери.

5. Технологические требования к ПП

Технологические требования к ПП определяют условия сборки ячеек. К ним относятся такие как: