Materijali za tiskane ploče. Materijali za izradu tiskanih pločica Materijal za izradu elektroničkih tiskanih pločica

Kao baza koriste se folijski i nefolijski dielektrici (getinaks, tekstolit, stakloplastika, stakloplastika, lavsan, poliamid, fluoroplastika itd.), Keramički materijali, metalne ploče, izol. materijal za amortizaciju(prepreg).

Folijski dielektrici su električne izolacijske baze, obično obložene elektrolitičkom bakrenom folijom s oksidiranim galvanski otpornim slojem uz električnu izolacijsku bazu. Ovisno o namjeni, folijski dielektrici mogu biti jednostrani i dvostrani i debljine od 0,06 do 3,0 mm.

Nefolijski dielektrici, namijenjeni poluaditivnim i aditivnim metodama izrade ploča, imaju na površini posebno nanesen ljepljivi sloj koji služi za bolje prianjanje kemijski nataloženog bakra na dielektrik.

PCB baze izrađene su od materijala koji može dobro prianjati na metal vodiča; imaju dielektričnu konstantu ne veću od 7 i mali tangens dielektričnog gubitka; imaju dovoljno visoku mehaničku i električnu čvrstoću; dopuštaju mogućnost obrade rezanjem, utiskivanjem i bušenjem bez stvaranja strugotina, pukotina i raslojavanja dielektrika; zadržati svoja svojstva kada su izloženi klimatskim čimbenicima, biti nezapaljivi i otporni na vatru; imaju nisku apsorpciju vode, niske toplinski koeficijent linearna ekspanzija, ravnost, kao i otpornost na agresivna okruženja tijekom procesa stvaranja uzorka kruga i lemljenja.

Osnovni materijali su slojevito prešane ploče impregnirane umjetnom smolom i eventualno jednostrano ili obje strane obložene bakrenom elektrolitičkom folijom. Folijski dielektrici se koriste u subtraktivnim metodama proizvodnje PCB-a, nefolijski dielektrici se koriste u aditivnim i poluaditivnim. Debljina vodljivog sloja može biti 5, 9, 12, 18, 35, 50, 70 i 100 mikrona.

U proizvodnji se koriste materijali, na primjer, za OPP i DPP - folija od stakloplastike laminata razreda SF-1-50 i SF-2-50 s debljinom bakrene folije od 50 mikrona i vlastitom debljinom od 0,5 do 3,0 mm; za MPP - laminat od fiberglasa ugraviran folijom FTS-1-18A i FTS-2-18A s debljinom bakrene folije od 18 mikrona i vlastitom debljinom od 0,1 do 0,5 mm; za GPP i GPK - lavsan obložen folijom LF-1 s debljinom bakrene folije od 35 ili 50 mikrona i vlastitom debljinom od 0,05 do 0,1 mm.

U usporedbi s getinaksom, laminati od stakloplastike imaju bolju mehaničku i električne karakteristike, veća otpornost na toplinu, manja apsorpcija vlage. Međutim, oni imaju niz nedostataka, na primjer, nisku otpornost na toplinu u usporedbi s poliamidima, što pridonosi onečišćenju krajeva unutarnjih slojeva smolom prilikom bušenja rupa.

Za proizvodnju PCB-a koji osiguravaju pouzdan prijenos nanosekundnih impulsa, potrebno je koristiti materijale s poboljšanim dielektričnim svojstvima, uključujući PCB-e izrađene od organskih materijala s relativnom dielektričnom konstantom ispod 3,5.

Za proizvodnju PCB-a koji se koriste u uvjetima povećane opasnosti od požara koriste se vatrootporni materijali, na primjer, laminati od stakloplastike marki SONF, STNF, SFVN, STF.

Za proizvodnju GPC-a koji mogu izdržati ponovljene zavoje od 90 stupnjeva u oba smjera od početnog položaja s radijusom od 3 mm, koriste se lavsan obložen folijom i fluoroplastika. Materijali s debljinom folije od 5 mikrona omogućuju proizvodnju PCB-a 4. i 5. klase točnosti.

Za lijepljenje PP slojeva koristi se izolacijski amortizerski materijal. Izrađene su od stakloplastike impregnirane podpolimeriziranim duroplastom epoksi smola s obostrano nanesenim ljepljivim premazom.

Za zaštitu površine PP i GPC od vanjskih utjecaja koriste se polimerni zaštitni lakovi i zaštitni premazni filmovi.

Keramičke materijale karakterizira stabilnost električnih i geometrijski parametri; stabilna visoka mehanička čvrstoća u širokom temperaturnom rasponu; visoka toplinska vodljivost; niska apsorpcija vlage. Nedostaci su dug ciklus proizvodnje, veliko skupljanje materijala, krhkost, visoka cijena itd.

Metalne baze koriste se u toplinski opterećenim PCB-ima za poboljšanje uklanjanja topline iz IC i ERE u EA s velikim strujnim opterećenjima koji rade na visokim temperaturama, kao i za povećanje krutosti PCB-a izrađenih na tankim bazama; izrađeni su od aluminija, titana, čelika i bakra.

Za tiskane pločice visoke gustoće s mikroprozorima koriste se materijali pogodni za lasersku obradu. Ovi materijali mogu se podijeliti u dvije skupine:

1. Ojačani netkani stakleni materijali i predprigovi ( kompozitni materijal na bazi tkanina, papira, kontinuiranih vlakana, impregniranih smolom u nestvrdnutom stanju) sa zadanom geometrijom i raspodjelom niti; organski materijali s neorijentiranim rasporedom vlakana Preprig za lasersku tehnologiju ima manju debljinu staklenih vlakana duž Z osi u usporedbi sa standardnim staklenim vlaknima.

2. Neojačani materijali (bakrena folija obložena smolom, polimerizirana smola), tekući dielektrici i dielektrici sa suhim filmom.

Od ostalih materijala koji se koriste u izradi tiskanih pločica najviše se koriste nikal i srebro kao metalni otpornik za lemljenje i zavarivanje. Osim toga, koristi se niz drugih metala i legura (na primjer, kositar - bizmut, kositar - indij, kositar - nikal, itd.), čija je svrha pružiti selektivnu zaštitu ili nisku kontaktnu otpornost, poboljšati uvjete lemljenja. Dodatni premazi koji povećavaju električnu vodljivost tiskanih vodiča u većini se slučajeva izvode galvanskim taloženjem, rjeđe vakuumskom metalizacijom i vrućim pokositrenjem.

Donedavno su folijski dielektrici na bazi epoksi-fenolnih smola, kao i dielektrici na bazi poliimidnih smola koji su se u nekim slučajevima koristili, zadovoljavali osnovne zahtjeve proizvođača tiskanih pločica. Potreba za poboljšanjem odvođenja topline iz IC i LSI, zahtjevi za niskom dielektričnom konstantom materijala ploče za strujne krugove velike brzine, važnost usklađivanja koeficijenata toplinskog širenja materijala ploče, IC paketa i kristalnih nosača, široka primjena modernim metodama instalacija je dovela do potrebe za razvojem novih materijala. Naširoko se koristi u moderni dizajni tehnička sredstva Računala pronalaze MPP-ove na bazi keramike. Korištenje keramičkih podloga za izradu tiskanih pločica prvenstveno je posljedica korištenja visokotemperaturnih metoda za stvaranje vodljivog uzorka s minimalnom širinom linije, ali se koriste i druge prednosti keramike (dobra toplinska vodljivost, usklađenost koeficijenta toplinskog širenja s IC paketima i medijima itd.). U proizvodnji keramičkih MPP-ova najviše se koristi tehnologija debelog filma.

U keramičkim bazama kao početni materijaliŠiroko se koriste aluminijev i berilijev oksid, kao i aluminijev nitrid i silicijev karbid.

Glavni nedostatak keramičkih ploča je njihova ograničena veličina (obično ne veća od 150x150 mm), što je uglavnom zbog krhkosti keramike, kao i poteškoća u postizanju potrebne kvalitete.

Formiranje vodljivog uzorka (vodiča) provodi se sitotiskom. Paste koje se sastoje od metalnog praha, organskog veziva i stakla koriste se kao vodiči u keramičkim podložnim pločama. Za paste za vodiče koje moraju imati dobru adheziju, sposobnost da izdrže ponovljenu toplinsku obradu, nisku specifičnu električni otpor, koriste se prahovi plemenitih metala: platina, zlato, srebro. Ekonomski čimbenici također prisiljavaju upotrebu pasta na bazi sastava: paladij - zlato, platina - srebro, paladij - srebro itd.

Izolacijske paste izrađuju se na bazi kristalizirajućih stakala, staklokristalnih cemenata i staklokeramike. Paste izrađene od praha vatrostalnih metala: volframa, molibdena i dr. koriste se kao provodni materijali u šaržnim keramičkim pločama na bazi aluminijevih i berilijevih oksida, silicijeva karbida i aluminijeva nitrida. obratka i izolatora.

Krute metalne baze obložene dielektrikom karakteriziraju (kao i keramičke) visokotemperaturno spaljivanje debeloslojnih pasta na bazi stakla i emajla u podlogu. Značajke ploča na metalnoj osnovi su povećana toplinska vodljivost, strukturna čvrstoća i ograničenja brzine zbog čvrstog spoja vodiča s metalnom bazom.

Ploče od čelika, bakra, titana, obložene smolom ili topljivim staklom su naširoko u upotrebi. Međutim, najnapredniji u smislu niza indikacija je anodizirani aluminij i njegove legure s prilično debelim slojem oksida. Anodizirani aluminij se također koristi za tankoslojni višeslojni PCB izgled.

Obećavajuća je uporaba baza sa složenom kompozitnom strukturom, uključujući metalne odstojnike, kao i baze izrađene od termoplasta, u tiskanim pločama.

PTFE baze sa staklenim vlaknima koriste se u strujnim krugovima velike brzine. Razne kompozitne baze od "kevlara i kvarca" kao i bakar - invar - bakar koriste se u slučajevima kada je potrebno imati koeficijent toplinskog rastezanja blizak koeficijentu širenja aluminijevog oksida, npr. u slučaju montaže raznih keramika. nosači kristala (mikrokućišta) na ploči. Kompozitni supstrati na bazi poliimida uglavnom se koriste u moćni sklopovi ili u visokotemperaturnim PCB aplikacijama.

Fizikalna i mehanička svojstva materijala moraju zadovoljiti utvrđene specifikacije i osigurati visokokvalitetnu proizvodnju PCB-a u skladu sa standardnim tehničkim specifikacijama. Za izradu ploča koristi se slojevita plastika - folijski dielektrik obložen elektrolitičkom bakrenom folijom debljine 5, 20, 35, 50, 70 i 105 mikrona s čistoćom bakra od najmanje 99,5%, površinskom hrapavošću od najmanje 0,4 –0,5 mikrona, koji se isporučuju u obliku listova dimenzija 500×700 mm i debljine 0,06–3 mm. Laminirana plastika mora imati visoku kemijsku i toplinsku otpornost, upijanje vlage ne više od 0,2-0,8% i izdržati toplinski udar (260°C) 5-20 s. Površinski otpor dielektrika na 40°C i relativna vlažnost 93% unutar 4 dana. mora biti najmanje 10 4 MOhm. Specifični volumenski otpor dielektrika nije manji od 5·10 11 Ohm·cm. Čvrstoća prianjanja folije na podlogu (traka širine 3 mm) je od 12 do 15 MPa. Koristi se kao baza u laminiranoj plastici getinaks , koji su komprimirani slojevi elektroizolacijskog papira impregniranog fenolnom smolom; laminati od stakloplastike su komprimirani slojevi fiberglasa impregnirani epoksifenolnom smolom i drugim materijalima (tablica 2.1).

Tablica 2.1. Osnovni materijali za izradu tiskanih ploča.

Getinax, koji ima zadovoljavajuća elektroizolaciona svojstva u normalnim klimatskim uvjetima, dobru preradljivost i nisku cijenu, našao je primjenu u proizvodnji kućanske elektroničke opreme. Za PCB-ove koji rade u teškim klimatskim uvjetima sa širokim rasponom radnih temperatura (–60 ... +180 ° C) kao dio elektroničke računalne opreme, komunikacijske opreme i mjerne opreme koriste se skuplji stakleni tekstoliti. Odlikuje ih širok raspon radnih temperatura, niske (0,2 - 0,8 %) upijanje vode, visoke vrijednosti volumenskog i površinskog otpora, otpornost na savijanje. Nedostaci - mogućnost ljuštenja folije zbog toplinskih udara, omotavajući smolu prilikom bušenja rupa. Povećanje vatrootpornosti dielektrika (GPF, GPFV, SPNF, STNF) koji se koriste u napajanjima postiže se uvođenjem usporivača vatre u njihov sastav (na primjer, tetrabromdifenilpropan).

Za izradu folijskih dielektrika uglavnom se koristi elektrolitička bakrena folija, čija jedna strana mora imati glatku površinu (ne nižu od osme klase čistoće) kako bi se osigurala točna reprodukcija tiskanog kruga, a druga mora biti hrapava s visina mikrohrapavosti od najmanje 3 mikrona za dobro prianjanje na dielektrik. Da bi se to postiglo, folija se podvrgava elektrokemijskoj oksidaciji u otopini natrijevog hidroksida. Foliranje dielektrika provodi se prešanjem pri temperaturi od 160–180°C i tlaku od 5–15 MPa.

Keramičke materijale karakterizira visoka mehanička čvrstoća, koja se neznatno mijenja u temperaturnom rasponu od 20–700°C, stabilnost električnih i geometrijskih parametara, nisko (do 0,2%) upijanje vode i oslobađanje plina pri zagrijavanju u vakuumu, ali su krhki i imaju visoku cijenu.

Kao metalna osnova ploča koriste se čelik i aluminij. Na čeličnim bazama, izolacija strujnih područja provodi se posebnim emajlima, koji uključuju okside magnezija, kalcija, silicija, bora, aluminija ili njihove mješavine, vezivo (polivinil klorid, polivinil acetat ili metil metakrilat) i plastifikator. Film se na podlogu nanosi valjanjem između valjaka i zatim pečenjem. Anodnom oksidacijom dobiva se izolacijski sloj debljine od nekoliko desetaka do stotina mikrometara s izolacijskim otporom od 10 2 – 10 3 MOhm na površini aluminija. Toplinska vodljivost anodiziranog aluminija je 200 W/(m K), a čelika 40 W/(m K). Nepolarni (fluoroplastika, polietilen, polipropilen) i polarni (polistiren, polifenilen oksid) polimeri koriste se kao osnova za mikrovalnu PP. Za izradu mikropločica i mikrosklopova u mikrovalnom području također se koriste keramički materijali koji imaju stabilna električna svojstva i geometrijske parametre.

Poliamidna folija koristi se za izradu fleksibilnih tiskanih ploča visoke vlačne čvrstoće, kemijske otpornosti i otpornosti na vatru. Ima najveću temperaturnu stabilnost među polimerima, budući da ne gubi fleksibilnost od temperatura tekućeg dušika do temperatura eutektičkog lemljenja silicija sa zlatom (400°C). Osim toga, karakterizira ga nisko razvijanje plina u vakuumu, otpornost na zračenje i bez omotanja tijekom bušenja. Nedostaci: povećana apsorpcija vode i visoka cijena.

Formiranje crteža dijagrama.

Crtanje uzorka ili zaštitnog reljefa potrebne konfiguracije potrebno je prilikom izvođenja procesa metalizacije i jetkanja. Dizajn mora imati jasne granice s preciznom reprodukcijom finih linija, biti otporan na otopine za jetkanje, ne zagađivati ​​ploče i elektrolite te se lako uklanjati nakon obavljanja svojih funkcija. Prijenos dizajna tiskanog kruga na dielektričnu foliju provodi se pomoću gridografije, offset tiska i tiska fotografija. Izbor metode ovisi o dizajnu ploče, potrebnoj točnosti i gustoći ugradnje te serijskoj proizvodnji.

Gridografska metoda crtanje sheme strujnog kruga je najisplativije za masovnu i velikoserijsku proizvodnju tiskanih pločica s minimalnom širinom vodiča i razmakom između njih > 0,5 mm, točnost reprodukcije slike ± 0,1 mm. Ideja je nanijeti specijalnu kiselootpornu boju na ploču utiskivanjem gumenom lopaticom (rakel) kroz mrežastu šablonu, u kojoj se željeni uzorak formira otvorenim mrežastim ćelijama (slika 2.4).

Za izradu šablone koristi se metalna mreža od nehrđajućeg čelika debljine žice 30-50 mikrona i učestalosti tkanja 60-160 niti po 1 cm, metalizirano najlonsko vlakno, koje ima bolju elastičnost, debljine niti 40 mikrona i frekvencijom tkanja do 200 niti po 1 cm, kao i od poliesterskih vlakana i najlona

Jedan od nedostataka mreže je to što se rasteže kod višekratne uporabe. Najizdržljivije su mrežice od nehrđajućeg čelika (do 20 tisuća otisaka), metalizirane plastike (12 tisuća), poliesterskih vlakana (do 10 tisuća), najlona (5 tisuća).

Riža. 2.4. Princip sitotiska.

1 – brisač; 2 – šablona; 3 – boja; 4 – baza.

Slika na rešetki dobiva se eksponiranjem tekućeg ili suhog (filmskog) fotorezista, nakon čijeg razvijanja nastaju otvorene (bez uzorka) mrežne ćelije. Šablona u mrežasti okvir postavlja se s razmakom od 0,5–2 mm od površine ploče tako da kontakt mrežice s površinom ploče bude samo u području utiskivanja mrežice rakeljom. Rakel je pravokutna zaoštrena traka od gume postavljena u odnosu na podlogu pod kutom od 60-70°.

Za dobivanje PP uzorka koriste se termoreaktivne boje ST 3.5;

ST 3.12, koji se suše ili u komori za grijanje na temperaturi od 60°C 40 minuta ili na zraku 6 sati, što produljuje proces skrinografiranja. Tehnološki su napredniji fotopolimerni sastavi EP-918 i FKP-TZ s ultraljubičastim stvrdnjavanjem od 10-15 s, što je odlučujući faktor u automatizaciji procesa. Kada se nanese jednom, zeleni premaz ima debljinu od 15-25 mikrona, reproducira uzorak s širinom linije i razmacima do 0,25 mm, podnosi uranjanje u rastopljeni lem POS-61 na temperaturi od 260 °C do 10 s, izlaganje mješavini alkohola i benzina do 5 minuta i toplinski ciklus u temperaturnom rasponu od – 60 do +120 °C. Nakon nanošenja dizajna, ploča se suši na temperaturi od 60 ° C 5-8 minuta, kontrolira se kvaliteta i po potrebi retušira. Uklanjanje zaštitne maske nakon jetkanja ili metalizacije provodi se kemijskom metodom u 5% otopini kaustične sode 10-20 s.

Stol 2.2. Oprema za sitotisak.

Za sitotisak se koristi poluautomatska i automatska oprema, koja se razlikuje po formatu ispisa i produktivnosti (tablica 2.2). Automatske linije za sitotisak Chemcut (SAD), Resco (Italija) imaju automatske sustave za ubacivanje i ugradnju dasaka, pomicanje squeegeea i dobavu otpornika. Za sušenje otpornika koristi se pećnica tipa IR-tunel.

Offset tisak koristi se za veliku proizvodnju PCB-a s malim rasponom sklopova. Razlučivost je 0,5–1 mm, točnost dobivene slike je ±0,2 mm. Suština metode je da se boja uvalja u kliše koji nosi sliku strujnog kruga (tiskani vodiči, kontaktne pločice). Zatim se uklanja gumiranim offset valjkom, prenosi na izolacijsku podlogu i suši. Kliše i baza ploče nalaze se jedan iza drugog na bazi stroja za ofsetni tisak (slika 2.5).

sl.2.5. Shema ofsetnog tiska.

1 – ofsetni valjak; 2 – kliše; 3 – daska;

4 – valjak za nanošenje boje; 5 – pritisni valjak.

Točnost tiska i oštrina kontura određuju se paralelnošću valjka i podloge, vrstom i konzistencijom boje. S jednim klišeom možete napraviti neograničen broj otisaka. Produktivnost metode ograničena je trajanjem oscilatornog ciklusa (nanošenje boje - prijenos) i ne prelazi 200–300 otisaka na sat. Nedostaci metode: trajanje procesa proizvodnje klišea, poteškoće u promjeni uzorka kruga, poteškoće u dobivanju neporoznih slojeva, visoka cijena opreme.

Fotografska metoda crtanje uzorka omogućuje dobivanje minimalne širine vodiča i udaljenosti između njih od 0,1–0,15 mm s točnošću reprodukcije do 0,01 mm. S ekonomskog gledišta, ova metoda je manje isplativa, ali omogućuje maksimalnu rezoluciju uzorka i stoga se koristi u maloj i masovnoj proizvodnji u proizvodnji ploča visoke gustoće i preciznih ploča. Metoda se temelji na korištenju fotoosjetljivih sastava tzv fotorezisti , koji mora imati: visoku osjetljivost; visoka rezolucija; homogeni, neporozni sloj po cijeloj površini s visokom prionjivošću na materijal ploče; otpornost na kemijske utjecaje; jednostavnost pripreme, pouzdanost i sigurnost uporabe.

Fotorezisti se dijele na negative i pozitive. Negativni fotorezisti pod utjecajem zračenja formiraju zaštitna reljefna područja kao rezultat fotopolimerizacije i stvrdnjavanja. Osvijetljena područja prestaju se otapati i ostaju na površini podloge. Pozitivni fotorezisti prenijeti sliku fotomaske bez promjena. Tijekom lagane obrade izložena područja se uništavaju i ispiru.

Da bi se dobio uzorak strujnog kruga kada se koristi negativni fotootpornik, ekspozicija se provodi kroz negativ, a pozitivni fotootpornik se eksponira kroz pozitiv. Pozitivni fotorezisti imaju veću rezoluciju, što se objašnjava razlikama u apsorpciji zračenja fotoosjetljivog sloja. Na rezoluciju sloja utječe difrakcijsko savijanje svjetlosti na rubu neprozirnog elementa šablone i refleksija svjetlosti od podloge (Sl. 2.6, A).

sl.2.6. Izlaganje fotoosjetljivog sloja:

a – izloženost; b – negativni fotorezist; c – pozitivni fotorezist;

1 – difrakcija; 2 – raspršenje; 3 – odraz; 4 – predložak; 5 – otpor; 6 – podloga.

U negativnom fotorezistu difrakcija ne igra značajnu ulogu, budući da je predložak čvrsto pritisnut na otpornik, ali kao rezultat refleksije pojavljuje se aureola oko zaštitnih područja, što smanjuje razlučivost (sl. 2.6, b). U pozitivnom sloju otpornika, pod utjecajem difrakcije, samo će gornje područje otpornika ispod neprozirnih područja fotomaske biti uništeno i isprano tijekom razvijanja, što će imati mali utjecaj na zaštitna svojstva sloja. Svjetlo reflektirano od supstrata može uzrokovati određeno uništenje područja uz njega, ali razvijač ne ispire ovo područje, budući da će se pod utjecajem adhezivnih sila sloj pomaknuti prema dolje, ponovno formirajući jasan rub slike bez aureole (Sl. 2.6, V).

Trenutno se u industriji koriste tekući i suhi (film) fotorezisti. Tekući fotorezisti– koloidne otopine sintetskih polimera, posebno polivinil alkohola (PVA). Prisutnost hidroksilne skupine OH u svakoj karici lanca određuje visoku higroskopnost i polaritet polivinil alkohola. Kada se amonijev dikromat doda vodenoj otopini PVA, potonja se "senzibilizira". Fotorezist na bazi PVA nanosi se na prethodno pripremljenu površinu ploče uranjanjem izratka, izlijevanjem i zatim centrifugiranjem. Zatim se slojevi fotorezista suše u komori za grijanje uz cirkulaciju zraka na temperaturi od 40°C 30-40 minuta. Nakon izlaganja, fotorezist se razvija Topla voda. Za povećanje kemijske otpornosti fotorezista na bazi PVA koristi se kemijsko štavljenje PP uzorka u otopini kromovog anhidrida, a zatim toplinsko štavljenje na temperaturi od 120°C tijekom 45-50 minuta. Tamnjenje (uklanjanje) fotorezista provodi se 3–6 s u otopini sljedećeg sastava:

– 200–250 g/l oksalne kiseline,

– 50–80 g/l natrijevog klorida,

– do 1000 ml vode temperature 20 °C.

Prednosti fotorezista na bazi PVA su niska toksičnost i opasnost od požara, razvoj pomoću vode. Njegovi nedostaci uključuju učinak tamnog tamnjenja (dakle, rok trajanja praznina s nanesenim fotorezistom ne smije biti veći od 3-6 sati), nisku otpornost na kiseline i lužine, poteškoće automatizacije procesa dobivanja uzorka, složenost pripreme fotorezista , i niske osjetljivosti.

Poboljšana svojstva tekućih fotorezista (eliminacija tamnjenja, povećana otpornost na kiseline) postižu se kod fotorezista na bazi cinamata. Fotoosjetljiva komponenta ove vrste fotorezista je polivinil cinamat (PVC), proizvod reakcije polivinil alkohola i klorida cimetne kiseline. Njegova rezolucija je približno 500 linija/mm, razvijanje se provodi u organskim otapalima - trikloroetanu, toluenu, klorobenzenu. Za intenziviranje procesa razvijanja i uklanjanja PVC fotorezista koriste se ultrazvučne vibracije. Difuzija u ultrazvučnom polju znatno se ubrzava zbog akustičnih mikrostrujanja, a nastali kavitacijski mjehurići, kada se skupe, otkidaju dijelove fotorezista s ploče. Vrijeme razvijanja smanjeno je na 10 s, tj. 5-8 puta u usporedbi s konvencionalnom tehnologijom. Nedostaci PVC fotorezista uključuju njegovu visoku cijenu i upotrebu toksičnih organskih otapala. Stoga PVC otpornici nisu pronađeni široka primjena u proizvodnji PCB-a, a koriste se uglavnom u proizvodnji IC-ova.

Fotorezisti na bazi diazo spojeva koriste se uglavnom kao pozitivni. Fotoosjetljivost diazo spojeva je zbog prisutnosti u njima skupina koje se sastoje od dva atoma dušika N2 (slika 2.7).

sl.2.7. Molekulske veze u strukturi diazo spojeva.

Sušenje sloja fotorezista provodi se u dvije faze:

– na temperaturi od 20°C 15–20 minuta da ispare hlapljive komponente;

– u termostatu s cirkulacijom zraka na temperaturi od 80 °C 30–40 minuta.

Razvijači su otopine trinatrijevog fosfata, sode i slabih lužina. Fotorezisti FP-383, FN-11 na bazi diazo spojeva imaju razlučivost od 350-400 linija/mm, visoku kemijsku otpornost, ali im je cijena visoka.

Suhi film fotorezista Marke Riston prvi je razvio 1968. Du Pont (SAD) i imaju debljinu od 18 mikrona (crvena), 45 mikrona (plava) i 72 mikrona (rubin). Suhi film fotorezist SPF-2 proizvodi se od 1975. godine u debljinama od 20, 40 i 60 mikrona i polimer je na bazi polimetil metakrilata 2 (Sl. 2.8), koji se nalazi između polietilena 3 i lavsan / filmovi debljine 25 mikrona svaki.

sl.2.8. Struktura suhog fotorezista.

U CIS-u se proizvode sljedeće vrste suhih filmskih fotorezista:

– očituje se u organskim tvarima – SPF-2, SPF-AS-1, SRF-P;

– vodeno-alkalne – SPF-VShch2, TFPC;

– povećana pouzdanost – SPF-PNShch;

– zaštitni – SPF-Z-VShch.

Prije kotrljanja na površinu PCB baze uklanja se zaštitni film od polietilena i nanosi se suhi fotorezist na ploču metodom valjka (oblaganje, laminacija) pri zagrijavanju na 100°C brzinom do 1 m/min. pomoću posebnog uređaja koji se zove laminator. Suha otporna masa polimerizira kada je izložena ultraljubičasto zračenje, maksimum njegove spektralne osjetljivosti je u području od 350 nm, pa se za izlaganje koriste živine žarulje. Razvijanje se provodi u mlaznim strojevima u otopinama metil klorida i dimetilformamida.

SPF-2 je suhi film fotorezist, po svojstvima sličan Riston fotorezistu, može se obrađivati ​​u kiselim i alkalnim sredinama i koristi se u svim metodama proizvodnje DPP-a. Prilikom korištenja potrebno je zabrtviti opremu za razvijanje. SPF-VShch ima veću razlučivost (100–150 linija/mm), otporan je u kiseloj sredini i može se obrađivati ​​u alkalnim otopinama. Sastav TFPC fotorezista (u sastavu za polimerizaciju) uključuje metakrilnu kiselinu, koja poboljšava karakteristike rada. Ne zahtijeva toplinsku obradu zaštitnog reljefa prije galvanizacije. SPF-AS-1 omogućuje dobivanje PP uzorka korištenjem suptraktivne i aditivne tehnologije, budući da je otporan i na kiselo i na alkalno okruženje. Za poboljšanje prianjanja fotoosjetljivog sloja na bakrenu podlogu, u sastav je uveden benzotriazol.

Korištenje suhog fotorezista značajno pojednostavljuje proces proizvodnje PCB-a i povećava iskorištenje odgovarajućih proizvoda sa 60 na 90%. pri čemu:

– isključeni su postupci sušenja, štavljenja i retuša, kao i kontaminacija i nestabilnost slojeva;

– osigurana je zaštita metaliziranih rupa od curenja fotorezista;

– postiže se visoka automatizacija i mehanizacija procesa proizvodnje PCB-a i kontrole slike.

Instalacija za nanošenje suhog filma fotorezista - laminator (Sl. 2.9) sastoji se od valjaka 2, podnošenje naknada 6 i pritiskanje fotorezista na površinu obradaka, valjci 3 I 4 za skidanje zaštitne polietilenske folije, kolut s fotorezistom 5, grijač 1 s termostatom.

sl.2.9. Dijagram laminatora.

Brzina kretanja pločice doseže 0,1 m/s, temperatura grijača je (105 ±5) °C. Dizajn instalacije ARSM 3.289.006 NPO Raton (Bjelorusija) osigurava stalnu silu pritiska bez obzira na razmak instaliran između valjaka grijača. Maksimalna širina PP obratka je 560 mm. Značajka valjanja je opasnost od ulaska prašine ispod sloja fotorezista, tako da instalacija mora raditi u hermetičkoj zoni. Smotani fotootporni film drži se najmanje 30 minuta prije izlaganja potpunom procesu skupljanja, koji može uzrokovati iskrivljenje uzorka i smanjiti prianjanje.

Razvoj uzorka provodi se kao rezultat kemijskog i mehaničkog djelovanja metil kloroforma. Smatra se da je optimalno vrijeme razvijanja 1,5 puta dulje od vremena potrebnog za potpuno uklanjanje nepotamnjelog SPF-a. Kvaliteta procesa razvijanja ovisi o pet čimbenika: vremenu razvijanja, temperaturi razvijanja, tlaku razvijača u komori, kontaminaciji gela za razvijanje i stupnju završnog ispiranja. Kako se otopljeni fotorezist nakuplja u razvijaču, brzina razvijanja se usporava. Nakon razvijanja, ploču je potrebno oprati vodom dok se u potpunosti ne uklone svi ostaci otapala. Trajanje operacije razvijanja SPF-2 pri temperaturi razvijača od 14–18 °C, tlaku otopine u komorama od 0,15 MPa i brzini transportera od 2,2 m/min iznosi 40–42 s.

Uklanjanje i razvijanje fotorezista provodi se u inkjet strojevima (GGMZ.254.001, ARSMZ.249.000) u metilen kloridu. Ovo je jako otapalo, pa se operacija uklanjanja fotorezista mora izvesti brzo (unutar 20-30 s). Instalacije osiguravaju zatvorena petlja korištenjem otapala, nakon navodnjavanja ploča, otapala ulaze u destilator, a zatim se čista otapala prebacuju na ponovnu upotrebu.

Izlaganje fotorezista namijenjeno je pokretanju fotokemijskih reakcija u njemu i provodi se u instalacijama koje imaju izvore svjetlosti (skenirajuće ili stacionarne) i rade u ultraljubičastom području. Kako bi se osiguralo čvrsto pristajanje fotomaski na prazne ploče, koriste se okviri u kojima se stvara vakuum. Instalacija za izlaganje SKTSI.442152.0001 NPO "Raton" s radnim poljem utovarnih okvira od 600 × 600 mm osigurava produktivnost od 15 ploča / sat. Vrijeme izlaganja živinoj svjetiljci DSh-1000 1–5 min. Nakon izlaganja, za dovršetak tamne fotokemijske reakcije, potrebno je izlaganje na sobnoj temperaturi 30 minuta prije uklanjanja Mylar zaštitnog filma.

Nedostaci suhog fotorezista su potreba primjene mehaničke sile tijekom valjanja, što je nedopustivo za staklokeramičke podloge, te problem recikliranja krutog i tekućeg otpada. Na svakih 1000 m 2 materijala nastaje do 40 kg krutog i 21 kg tekućeg otpada čije zbrinjavanje predstavlja ekološki problem.

Za dobivanje vodljivog uzorka na izolacijskoj podlozi, kako gridografskim tako i fotokemijskim metodama, potrebno je koristiti fotomaske, koje su grafički prikaz uzorka u mjerilu 1:1 na fotografskim pločama ili filmu. Fotomaske se izrađuju u pozitivu pri izgradnji vodljivih područja na vrpcama i u negativu kada se vodljiva područja dobivaju nagrizanjem bakra iz razmaka.

Geometrijska točnost i kvaliteta PP uzorka osigurava se prvenstveno točnošću i kvalitetom fotomaske koja mora imati:

– kontrastna crno-bijela slika elemenata s jasnim i ravnomjernim granicama s optičkom gustoćom crnih polja od najmanje 2,5 jedinica, prozirnih područja od najviše 0,2 jedinice, mjereno na denzitometru tipa DFE-10;

– minimalni nedostaci slike (tamne točke u bijelim prostorima, prozirne točke u crnim poljima), koji ne prelaze 10–30 µm;

– točnost konstrukcijskih elemenata ±0,025 mm.

U u većoj mjeri Navedene zahtjeve ispunjavaju visokokontrastne fotografske ploče i filmovi “Mikrat-N” (SSSR), fotografske ploče tipa FT-41P (SSSR), RT-100 (Japan) i Agfalit (Njemačka).

Trenutno se koriste dvije glavne metode dobivanja fotomaski: fotografiranje s fotografskih originala i crtanje svjetlosnim snopom na fotografskom filmu pomoću programski upravljanih koordinatografa ili laserske zrake. Kod izrade foto originala, PP dizajn se izrađuje u uvećanom mjerilu (10:1, 4:1, 2:1) na materijalu niske skupljanja crtanjem, izradom aplikacija ili rezanjem u emajl. Metoda primjene uključuje lijepljenje unaprijed pripremljenih standardnih elemenata na prozirnu podlogu (lavsan, staklo, itd.). Prvu metodu karakterizira niska točnost i visok intenzitet rada, stoga se koristi uglavnom za prototipne ploče.

Rezanje emajla koristi se za PP s velikom gustoćom ugradnje. Da biste to učinili, polirano staklo prekriveno je neprozirnim slojem cakline, a rezanje dizajna strujnog kruga provodi se pomoću ručno upravljanog koordinatografa. Točnost uzorka je 0,03–0,05 mm.

Izrađeni fotografski original se uz potrebnu redukciju fotografira na visokokontrastnoj fotografskoj ploči pomoću fotoreprodukcijskih tiskarskih kamera tipa PP-12, EM-513, Klimsch (Njemačka) i dobivaju se fotomaske koje mogu biti kontrolne i radne. Za umnožavanje i izradu radnih, pojedinačnih i skupnih foto maski koristi se metoda kontaktnog tiska s negativ kopije kontrolne foto maske. Operacija se izvodi na multiplikatoru modela ARSM 3.843.000 s točnošću od ±0,02 mm.

Nedostaci ove metode su veliki intenzitet rada za dobivanje fotografskog originala, koji zahtijeva visokokvalificiranu radnu snagu, te teškoće ravnomjernog osvjetljavanja fotografskih originala velike površine, što smanjuje kvalitetu fotomaski.

Sve veća složenost i gustoća PP uzoraka i potreba za povećanjem produktivnosti rada doveli su do razvoja metode za proizvodnju fotomaski korištenjem skenirajuće zrake izravno na fotografskom filmu. Za izradu fotomaske pomoću svjetlosnog snopa razvijeni su koordinatni strojevi s programskom kontrolom. Prelaskom na strojno projektiranje ploča nestaje potreba za crtanjem crteža, jer se izbušena traka dobivena iz računala s koordinatama vodiča unosi u uređaj za očitavanje koordinatografa, na kojem se automatski stvara fotomaska.

Koordinatograf (sl. 2.10) sastoji se od vakuumskog stola 8, na koji su montirani film, foto glave i upravljačka jedinica /. Stol se pomiče s visokom preciznošću u dva međusobno okomita smjera pomoću preciznih vodećih vijaka 9 i 3, koje pokreću koračni motori 2 I 10. Foto glava uključuje iluminator 4, sustav za fokusiranje 5, kružna dijafragma 6 i foto zatvarač 7. Dijafragma ima skup rupa (25-70), koji tvore određeni element PP uzorka, i pričvršćena je na osovinu koračnog motora. U skladu s programom rada, signali iz upravljačke jedinice dovode se do koračnih motora pogona stola, dijafragme i iluminatora. Moderni koordinatografi (tablica 5.4) opremljeni su sustavima za automatsko održavanje konstantnog načina osvjetljenja, izlazeći informacije o fotomaskama iz računala na film u mjerilu 1:2; 1:1; 2:1; 4:1.

Riža. 5.10. Dijagram koordinatografa.

Što predstavlja tiskani ploče A?

Tiskano ploče A ili ploče A, je ploča ili ploča koja se sastoji od jednog ili dva vodljiva uzorka smještena na površini dielektrične baze, ili sustav vodljivih uzoraka smještenih u volumenu i na površini dielektrične baze, međusobno povezanih u skladu s načelom električni dijagram, namijenjen za električna veza i mehaničko pričvršćivanje elektroničkih proizvoda, kvantne elektronike i električnih proizvoda ugrađenih na njega - pasivne i aktivne elektroničke komponente.

Najjednostavnije tiskani ploče oh je ploče A, koji s jedne strane sadrži bakrene vodiče tiskani ploče s a povezuje elemente provodnog uzorka samo na jednoj svojoj površini. Takav ploče s poznat kao jednoslojni tiskani ploče s ili jednostrano tiskani ploče s(skraćeno kao AKI).

Danas najpopularniji u proizvodnji i najrašireniji tiskani ploče s, koji sadrže dva sloja, odnosno sadrže vodljivi uzorak s obje strane ploče s– dvostrani (dvoslojni) tiskani ploče s(skraćeno DPP). Prolazni spojevi služe za spajanje vodiča između slojeva. montaža metalizirane i prijelazne rupe. Međutim, ovisno o fizičkoj složenosti dizajna tiskani ploče s, kada je ožičenje s obje strane ploče ne postaje previše složen u proizvodnji narudžba dostupno višeslojno tiskani ploče s(skraćeno MPP), gdje se vodljivi uzorak ne formira samo na dva vanjske strane ploče s, ali i u unutarnjim slojevima dielektrika. Ovisno o složenosti, višeslojni tiskani ploče s može biti izrađen od 4,6,...24 ili više slojeva.

Za montaža A elektroničke komponente uključene tiskani ploče s, potrebna je tehnološka operacija - lemljenje, kojom se postiže trajni spoj dijelova izrađenih od različitih metala uvođenjem rastaljenog metala - lem, koji ima više niske temperature topljenje od materijala dijelova koji se spajaju. Zalemljeni kontakti dijelova, kao i lem i prašak, dovode se u kontakt i zagrijavaju na temperaturi iznad tališta lema, ali ispod temperature taljenja dijelova koji se leme. Kao rezultat toga, lem prelazi u tekuće stanje i vlaži površine dijelova. Nakon toga zagrijavanje prestaje i lem prelazi u čvrstu fazu, stvarajući spoj. Ovaj se postupak može obaviti ručno ili pomoću posebne opreme.

Prije lemljenja postavljaju se komponente tiskani ploče vodi komponente u prolazne rupe ploče s a lemljeni su na kontaktne pločice i/ili metaliziranu unutarnju površinu provrta – tzv. tehnologija montaža A u rupe (THT Through Hole Technology - tehnologija montaža A u rupe ili drugim riječima - pribadača montaža ili DIP montaža). Također, naprednija površinska tehnologija postala je sve raširenija, posebno u masovnoj i velikoj proizvodnji. montaža A- također se naziva TMP (tehnologija montaža A na površinu) ili SMT(tehnologija površinske montaže) ili SMD tehnologija (od surface mount device - uređaj postavljen na površinu). Njegova glavna razlika od "tradicionalne" tehnologije montaža A u rupe je da su komponente montirane i zalemljene na podloge, koje su dio vodljivog uzorka na površini tiskani ploče s. U površinskoj tehnologiji montaža A Obično se koriste dvije metode lemljenja: reflow lemljenje pastom za lemljenje i valovito lemljenje. Glavna prednost metode valovitog lemljenja je mogućnost istovremenog lemljenja obje površinski montirane komponente ploče s, i u rupe. U isto vrijeme, valovito lemljenje je najproduktivnija metoda lemljenja kada montaža e u rupe. Reflow lemljenje temelji se na upotrebi posebnog tehnološkog materijala - paste za lemljenje. Sadrži tri glavne komponente: lem, topilo (aktivatore) i organska punila. Lemljenje zalijepiti nanosi se na kontaktne pločice pomoću dozatora ili kroz šablona, zatim se elektroničke komponente ugrađuju s vodovima na pastu za lemljenje, a zatim se provodi postupak pretapanja lema koji se nalazi u pasti za lemljenje posebne peći zagrijavanjem tiskani ploče s sa komponentama.

Kako bi se izbjeglo i/ili spriječilo slučajno kratko spajanje vodiča iz različitih krugova tijekom procesa lemljenja, proizvođači tiskani ploče koristite zaštitnu masku za lemljenje (engleska solder mask; poznata i kao "briljantna") - sloj izdržljivog polimerni materijal, dizajniran za zaštitu vodiča od ulaska lema i fluksa tijekom lemljenja, kao i od pregrijavanja. Lemljenje maska pokriva vodiče i ostavlja izložene jastučiće i nožaste konektore. Najčešće boje maski za lemljenje koje se koriste u tiskani ploče A x - zelena, zatim crvena i plava. Treba imati na umu da lemljenje maska ne štiti ploče od vlage tijekom rada ploče s a za zaštitu od vlage koriste se posebni organski premazi.

U najpopularnijim CAD programima tiskani ploče i elektroničkih uređaja (skraćeno CAD - CAM350, P-CAD, Protel DXP, SPECCTRA, OrCAD, Allegro, Expedition PCB, Genesis), u pravilu postoje pravila povezana s maskom za lemljenje. Ova pravila definiraju udaljenost/odmak koji se mora održavati između ruba podloge za lemljenje i ruba maske za lemljenje. Ovaj koncept ilustriran je na slici 2(a).

Sitotisak ili označavanje.

Označavanje (eng. Silkscreen, legenda) je proces u kojem proizvođač nanosi podatke o elektroničkim komponentama i koji pomaže olakšati proces sastavljanja, pregleda i popravka. Obično se oznake primjenjuju za označavanje referentnih točaka i položaja, orijentacije i ocjene elektroničkih komponenti. Također se može koristiti za bilo koju svrhu dizajna tiskani ploče, na primjer, navedite naziv tvrtke, upute za postavljanje (ovo se široko koristi u starim matičnim pločama ploče A x osobnih računala) itd. Označavanje se može staviti na obje strane ploče s a najčešće se nanosi sitotiskom (sitotiskom) posebnom bojom (s termičkim ili UV stvrdnjavanjem) u bijeloj, žutoj ili crnoj boji. Slika 2 (b) prikazuje oznaku i položaj komponenti u bijelim oznakama.

Struktura slojeva u CAD-u

Kao što je navedeno na početku ovog članka, tiskani ploče s mogu biti izrađene od više slojeva. Kada tiskani ploče A dizajniran pomoću CAD-a, često se može vidjeti u strukturi tiskani ploče s nekoliko slojeva koji ne odgovaraju potrebnim slojevima s ožičenjem od vodljivog materijala (bakar). Na primjer, slojevi za označavanje i masku za lemljenje su nevodljivi slojevi. Prisutnost vodljivih i nevodljivih slojeva može dovesti do zabune, jer proizvođači koriste izraz sloj kada misle samo na vodljive slojeve. Od sada ćemo koristiti izraz "slojevi" bez "CAD" samo kada govorimo o vodljivim slojevima. Pod pojmom "CAD slojevi" podrazumijevamo sve vrste slojeva, odnosno vodljive i nevodljive slojeve.

Struktura slojeva u CAD-u:

Slika 3 prikazuje tri različite strukture slojeva. narančasta boja ističe vodljive slojeve u svakoj strukturi. Visina ili debljina strukture tiskani ploče s može varirati ovisno o namjeni, ali najčešće korištena debljina je 1,5 mm.

Vrste kućišta elektroničkih komponenti

Danas na tržištu postoji veliki izbor tipova kućišta elektroničkih komponenti. Obično postoji nekoliko vrsta kućišta za jedan pasivni ili aktivni element. Na primjer, isti mikro krug možete pronaći i u QFP paketu (od engleskog Quad Flat Package - obitelji paketa mikro krugova s ​​ravnim pinovima smještenim na sve četiri strane) iu LCC paketu (od engleskog Leadless Chip Carrier - je četvrtasto keramičko kućište niskog profila s kontaktima na dnu).

U osnovi postoje 3 velike obitelji elektroničkih kućišta:

Kontaktna ploča tiskani ploče s(Engleska zemlja)

Kontaktna ploča tiskani ploče s- dio vodljivog uzorka tiskani ploče s, koristi se za električno spajanje instaliranih elektroničkih proizvoda. Kontaktna ploča tiskani ploče s Predstavlja dijelove bakrenog vodiča izložene maski za lemljenje, gdje su zalemljeni izvodi komponenti. Postoje dvije vrste podloga – kontaktne podloge montaža rupe za montaža A u rupe i ravne jastučiće za površinu montaža A- SMD jastučići. Ponekad su SMD via jastučići vrlo slični via jastučićima. montaža A u rupe.

Slika 4 prikazuje jastučiće za 4 različite elektroničke komponente. Osam za IC1 i dva za R1 SMD pločice, redom, kao i tri pločice s rupama za Q1 i PW elektroničke komponente.

Bakreni vodiči

Bakreni vodiči koriste se za spajanje dviju točaka tiskani ploče e - na primjer, za spajanje između dvije SMD pločice (slika 5.), ili za spajanje SMD pločice na pločicu montaža otvor ili za spajanje dva priključka.

Vodiči mogu imati različite proračunske širine ovisno o strujama koje kroz njih teku. Također, pri visokim frekvencijama potrebno je izračunati širinu vodiča i razmake između njih, budući da o njihovoj duljini, širini i međusobnom položaju ovisi otpor, kapacitet i induktivitet sustava vodiča.

Kroz obložene otvore tiskani ploče s

Kada trebate spojiti komponentu koja je uključena gornji sloj tiskani ploče s s komponentom koja se nalazi na donjem sloju, koriste se prolazni vias koji povezuju elemente vodljivog uzorka na različitim slojevima tiskani ploče s. Ove rupe omogućuju prolaz struje tiskani ploče u. Slika 6 prikazuje dvije žice koje počinju na jastučićima komponente na gornjem sloju i završavaju na jastučićima druge komponente na donjem sloju. Svaki vodič ima svoju rupu, koja vodi struju iz gornjeg sloja u donji sloj.

Slika 6. Spajanje dva mikrokruga preko vodiča i metaliziranih otvora na različitim stranama tiskani ploče s

Slika 7 daje detaljniju ideju poprečni presjek 4-slojni tiskani ploče. Ovdje boje označavaju sljedeće slojeve:

Na modelu tiskani ploče s, Slika 7 prikazuje vodič (crveno) koji pripada gornjem vodljivom sloju, a koji prolazi kroz ploče y pomoću prolaznog otvora, a zatim nastavlja svoju putanju duž donjeg sloja (plavo).

Slika 7. Prolaz vodiča iz gornjeg sloja tiskani ploče y i nastavlja svoj put na donjem sloju.

"Slijepa" metalizirana rupa tiskani ploče s

U HDI (High Density Interconnect) tiskani ploče A x, potrebno je koristiti više od dva sloja, kao što je prikazano na slici 7. Tipično, u višeslojnim strukturama tiskani ploče s Na kojima su instalirani mnogi IC-ovi, odvojeni slojevi se koriste za napajanje i uzemljenje (Vcc ili GND), te su tako vanjski signalni slojevi oslobođeni od tračnica za napajanje, što olakšava usmjeravanje signalnih žica. Također postoje slučajevi da vodiči signala moraju proći od vanjskog sloja (gornjeg ili donjeg) najkraćim putem kako bi se osigurala potrebna karakteristična impedancija, zahtjevi za galvanska izolacija i završava sa zahtjevima za otpornost na elektrostatičko pražnjenje. Za ove vrste veza koriste se slijepe metalizirane rupe (Blind via - "slijepo" ili "slijepo"). Ovo se odnosi na spojne rupe vanjski sloj s jednim ili više unutarnjih, što vam omogućuje minimalnu visinu veze. Slijepa rupa počinje na vanjskom sloju i završava na unutarnjem sloju, zbog čega ima prefiks "slijepo".

Da biste saznali koja je rupa prisutna ploče e, možete staviti tiskani ploče iznad izvora svjetlosti i pogledajte - ako vidite svjetlost koja dolazi iz izvora kroz rupu, onda je ovo prijelazna rupa, inače je slijepa.

Slijepi otvori su korisni za korištenje u dizajnu ploče s, kada ste ograničeni veličinom i imate premalo prostora za postavljanje komponenti i provođenje signalnih žica. Elektroničke komponente možete postaviti s obje strane i povećati prostor za ožičenje i druge komponente. Ako su prijelazi napravljeni kroz rupe, a ne kroz slijepe, trebat će vam dodatni prostor za rupe jer rupa zauzima prostor s obje strane. Istodobno, slijepe rupe mogu se nalaziti ispod tijela čipa - na primjer, za veliko i složeno ožičenje BGA komponente.

Slika 8 prikazuje tri rupe koje su dio četverosloja tiskani ploče s. Ako pogledamo s lijeva na desno, prvo što ćemo vidjeti je prolazna rupa kroz sve slojeve. Druga rupa počinje na gornjem sloju i završava na drugom unutarnjem sloju - L1-L2 slijepi otvor. Konačno, treća rupa počinje u donjem sloju i završava u trećem sloju, pa kažemo da je slijepa preko L3-L4.

Glavni nedostatak ove vrste rupa je što je više visoka cijena proizvodnja tiskani ploče s sa slijepim rupama, u usporedbi s alternativnim prolaznim rupama.

Skriveni prolazi

Engleski Ukopano preko - "skriveno", "ukopano", "ugrađeno". Ovi otvori su slični slijepim otvorima, osim što počinju i završavaju na unutarnjim slojevima. Ako pogledamo sliku 9 s lijeva na desno, možemo vidjeti da prva rupa prolazi kroz sve slojeve. Drugi je slijepi preko L1-L2, a zadnji je skriveni preko L2-L3, koji počinje na drugom sloju i završava na trećem sloju.

Slika 9. Usporedba prolaza, slijepe rupe i ukopane rupe.

Tehnologija proizvodnje slijepih i skrivenih otvora

Tehnologija izrade takvih rupa može biti različita, ovisno o dizajnu koji je programer postavio i ovisno o mogućnostima tvornica a-proizvođač. Razlikovat ćemo dvije glavne vrste:

Rupa je izbušena u dvostranom izratku DPP, metaliziran, ugraviran i onda ovaj obradak, u biti gotov dvoslojni tiskani ploče A, prešana kroz prepreg kao dio višeslojne predforme tiskani ploče s. Ako je ovo prazno mjesto na vrhu "kolebe" MPP, tada dobivamo slijepe rupe, ako u sredini, tada dobivamo skrivene otvore.

1. U komprimiranom izratku izbuši se rupa MPP, dubina bušenja se kontrolira kako bi se točno pogodilo jastučiće unutarnjih slojeva, a zatim dolazi do metalizacije rupe. Na ovaj način dobivamo samo slijepe rupe.

U složenim strukturama MPP Mogu se koristiti kombinacije gore navedenih tipova rupa - slika 10.

Slika 10. Primjer tipične kombinacije tipova vodova.

Imajte na umu da korištenje slijepih rupa ponekad može dovesti do smanjenja troškova projekta u cjelini, zbog uštede na ukupnom broju slojeva, bolje sljedivosti i smanjenja veličine tiskani ploče s, kao i mogućnost primjene komponenti s finijim usponom. Međutim, u svakom konkretnom slučaju odluku o njihovoj uporabi treba donijeti individualno i razumno. Međutim, ne treba pretjerivati ​​sa složenošću i raznolikošću vrsta slijepih i skrivenih rupa. Iskustvo pokazuje da kada birate između dodavanja druge vrste slijepe rupe dizajnu i dodavanja još jednog para slojeva, bolje je dodati nekoliko slojeva. U svakom slučaju dizajn MPP mora biti dizajniran uzimajući u obzir točno kako će se implementirati u proizvodnju.

Završni metalni zaštitni premazi

Postizanje ispravnih i pouzdanih lemljenih veza u elektroničkoj opremi ovisi o mnogim čimbenicima dizajna i procesa, uključujući odgovarajuću razinu sposobnosti lemljenja elemenata koji se spajaju, kao što su komponente i tiskani dirigenti. Za održavanje sposobnosti lemljenja tiskani ploče prije montaža A elektroničke komponente, osiguravajući ravnost premaza i pouzdanost montaža A lemljeni spojevi, bakrena površina jastučića mora biti zaštićena tiskani ploče s od oksidacije, takozvani završni metal zaštitni premaz.

Pri pogledu na različite tiskani ploče s, možete primijetiti da kontaktne pločice gotovo nikad nemaju bakrenu boju, često i uglavnom su srebrne, sjajno zlatne ili mat sive. Ove boje određuju vrste završnih metalnih zaštitnih premaza.

Najčešći način zaštite lemljenih površina tiskani ploče je presvlačenje bakrenih kontaktnih ploča slojem srebrne legure kositar-olovo (POS-63) - HASL. Većina proizvedenih tiskani ploče zaštićen metodom HASL. Hot tinning HASL - postupak vrućeg kositrenja ploče s, uranjanjem na ograničeno vrijeme u kupku rastaljenog lema i brzim uklanjanjem upuhivanjem struje vrućeg zraka, uklanjanjem viška lema i izravnavanjem premaza. Ovaj je premaz dominirao u posljednjih nekoliko godina, unatoč ozbiljnim tehničkim ograničenjima. Plat s, proizvedeni na ovaj način, iako dobro zadržavaju sposobnost lemljenja tijekom cijelog razdoblja skladištenja, neprikladni su za neke primjene. Visoko integrirani elementi koji se koriste u SMT tehnologije montaža A, zahtijevaju idealnu planarnost (ravnost) kontaktnih pločica tiskani ploče. Tradicionalni HASL premazi ne ispunjavaju zahtjeve planarnosti.

Primjenjuju se tehnologije premazivanja koje zadovoljavaju zahtjeve planarnosti kemijske metode premazi:

Imerzijsko pozlaćivanje (Electroless Nickel / Immersion Gold - ENIG), što je tanki zlatni film nanesen preko podsloja nikla. Funkcija zlata je osigurati dobru lemljivost i zaštititi nikal od oksidacije, a sam nikal služi kao barijera koja sprječava međusobnu difuziju zlata i bakra. Ovaj premaz osigurava izvrsnu ravninu kontaktnih pločica bez oštećenja tiskani ploče, osigurava dovoljnu čvrstoću lemljenih spojeva izrađenih lemovima na bazi kositra. Njihov glavni nedostatak je visoka cijena proizvodnje.

Immersion Tin (ISn) – sivi mat kemijski premaz koji osigurava visoku ravnost tiskani stranice ploče s i kompatibilan sa svim metodama lemljenja osim ENIG-a. Postupak nanošenja potopnog kositra sličan je postupku nanošenja potopnog zlata. Uronjeni kositar omogućuje dobru lemljivost nakon dugotrajnog skladištenja, što je osigurano uvođenjem organometalnog podsloja kao barijere između bakra kontaktnih pločica i samog kositra. Međutim, ploče s, presvučene potopnim limom, zahtijevaju pažljivo rukovanje i moraju se skladištiti u vakuumsko pakiranje u suhim ormarima za skladištenje i ploče s s ovim premazom nisu prikladni za proizvodnju tipkovnica/touch panela.

Prilikom rada s računalima i uređajima s blade konektorima, kontakti blade konektora podložni su trenju tijekom rada. ploče s Zbog toga su krajnji kontakti galvanizirani debljim i čvršćim slojem zlata. Galvanska pozlata konektora za noževe (Gold Fingers) - premaz Ni/Au familije, debljina sloja: 5 -6 Ni; 1,5 – 3 µm Au. Premaz se nanosi elektrokemijskim taloženjem (galvaniziranjem) i koristi se prvenstveno na krajnjim kontaktima i lamelama. Tolstoj, pozlaćivanje ima visoku mehaničku čvrstoću, otpornost na abraziju i nepovoljne utjecaje okoline. Nezamjenjiv tamo gdje je važno osigurati pouzdan i trajan električni kontakt.

Kvaliteta isporučenih materijala u skladu je sa standardom IPC4101B, a sustav upravljanja kvalitetom proizvođača potvrđen je međunarodnim certifikatima ISO 9001:2000.

FR4 – stakloplastični laminat klase vatrootpornosti 94V-0 najčešći je materijal za izradu tiskanih pločica. Naša tvrtka opskrbljuje sljedeće vrste materijala za izradu jednostranih i dvostranih tiskanih pločica:

• Stakloplastični laminat FR4 s temperaturom staklenog prijelaza od 135ºS, 140ºS i 170ºS za proizvodnju jednostranih i dvostranih tiskanih pločica. Debljina 0,5 - 3,0 mm sa folijom 12, 18, 35, 70, 105 mikrona.
• Osnovni FR4 za unutarnje slojeve MPP s temperaturama staklenog prijelaza od 135ºS, 140ºS i 170ºS
• FR4 preprezi s temperaturama staklastog prijelaza od 135ºS, 140ºS i 170ºS za prešanje MPP
• Materijali XPC, FR1, FR2, CEM-1, CEM-3, HA-50
• Materijali za ploče s kontroliranim odvođenjem topline:
  • (aluminij, bakar, nehrđajući čelik) s dielektrikom toplinske vodljivosti od 1 W/m*K do 3 W/m*K koje proizvode Totking i Zhejiang Huazheng New Material Co.
  • Materijal HA-30 CEM-3 toplinske vodljivosti 1 W/m*K za izradu jednostranih i dvostranih tiskanih pločica.

Za neke namjene potreban je visokokvalitetni dielektrik bez folije koji ima sve prednosti FR4 (dobra dielektrična svojstva, stabilnost karakteristika i dimenzija, visoka otpornost na štetne utjecaje). klimatskim uvjetima). Za ove primjene možemo ponuditi laminat od stakloplastike FR4 bez folije.

U mnogim slučajevima gdje su potrebne prilično jednostavne tiskane pločice (u proizvodnji opreme za kućanstvo, raznih senzora, nekih komponenti za automobile itd.), izvrsna svojstva stakloplastike su suvišna, a pokazatelji obradivosti i cijene dolaze do izražaja. Ovdje možemo ponuditi sljedeće materijale:

• XPC, FR1, FR2 - folija getinaks (podloga od celuloznog papira impregniranog fenolnom smolom), naširoko se koristi u proizvodnji tiskanih pločica za potrošačku elektroniku, audio i video opremu, u automobilskoj industriji (poređane uzlaznim redoslijedom svojstava, i, sukladno tome, cijena ). Izvrsno žigosanje.
• CEM-1 je laminat na bazi celuloznog papira i stakloplastike s epoksidnom smolom. Prekrasno pečati.

U našem asortimanu nalazi se i elektrolitička bakrena folija za prešanje MPP proizvođača Kingboard. Folije se isporučuju u rolama različitih širina, debljine folije su 12, 18, 35, 70, 105 mikrona, debljine folije od 18 i 35 mikrona su gotovo uvijek dostupne na našem skladištu u Rusiji.

Svi materijali proizvedeni su u skladu s RoHS direktivom, sadržaj štetnih tvari potvrđen je relevantnim certifikatima i RoHS ispitnim izvješćima. Također, svi materijali, mnogi artikli imaju ateste itd.

Tiskana ploča (na engleskom PCB - tiskana ploča)- ploča izrađena od dielektrika na kojoj je (obično tiskanjem) oblikovan najmanje jedan električki vodljivi krug elektronički sklop). Tiskana pločica namijenjena je električnom i mehaničkom povezivanju različitih elektroničkih komponenti ili spajanju pojedinačnih elektroničkih komponenti. Elektroničke komponente na tiskanoj ploči spojene su na svojim kontaktima s elementima vodljivog uzorka, obično lemljenjem, ili omotavanjem, ili zakivanjem, ili prešanjem, što rezultira sastavljanjem elektroničkog modula (ili sklopljene tiskane ploče).

Vrste ploča

Ovisno o broju slojeva s elektrovodljivim uzorkom, tiskane pločice dijelimo na jednostrane, dvostrane i višeslojne.
Za razliku od zidni, na tiskanoj pločici, elektrovodljivi uzorak izrađen je od folije aditivnom ili subtraktivnom metodom. U aditivnoj metodi, vodljivi uzorak se oblikuje na materijalu koji nije folija, obično kemijskim bakrenjem kroz zaštitnu masku prethodno nanesenu na materijal. Kod subtraktivne metode, vodljivi uzorak se oblikuje na materijalu folije uklanjanjem nepotrebnih dijelova folije, obično korištenjem kemijskog jetkanja.

Tiskana ploča obično sadrži rupe za montažu i podloge, koji mogu biti dodatno presvučeni zaštitnim premazom: legura kositar-olovo, kositar, zlato, srebro, organski zaštitni premaz. Osim toga, tiskane ploče imaju otvore za električno spajanje slojeva ploče, vanjski izolacijski premaz ("zaštitna maska") koji prekriva površinu ploče koja se ne koristi za kontakt s izolacijskim slojem, oznake se obično primjenjuju sitotiskom , rjeđe inkjet ili laserom.

Vrste tiskanih pločica

Po broju slojeva vodljivog materijala:
-Jednostrano
-Dvostran
-Višeslojni (MPP)

Što se tiče fleksibilnosti:
-Teško
-Fleksibilno

Prema tehnologiji ugradnje:
- Za montažu na rupu
- Površinska montaža

Svaka vrsta isprintana matična ploča može imati svoje karakteristike zbog zahtjeva za posebnim radnim uvjetima (na primjer, prošireni temperaturni raspon) ili značajkama primjene (na primjer, u uređajima koji rade na visokim frekvencijama).

Materijali

Osnova tiskane ploče je dielektrik; najčešće korišteni materijali su tekstolit, stakloplastika i getinax.
Također, osnova tiskanih ploča može biti metalna baza obložena dielektrikom (na primjer, anodizirani aluminij); bakrena folija staza se nanosi na vrh dielektrika. Takve tiskane pločice koriste se u energetskoj elektronici za učinkovito odvođenje topline s elektroničkih komponenti. U ovom slučaju, metalna baza ploče je pričvršćena na radijator.
Materijal koji se koristi za tiskane pločice koje rade u mikrovalnom području i na temperaturama do 260 °C je fluoroplastika ojačana staklenom tkaninom (npr. FAF-4D) i keramika. Fleksibilne ploče izrađeni od poliimidnih materijala kao što je Kapton.

FR-4

Obitelj materijala pod općim nazivom FR-4 prema NEMA klasifikaciji (National Electrical Manufacturers Association, USA). Ovi materijali su najčešći za proizvodnju DPP, MPP i OPP s povećanim zahtjevima za mehaničku čvrstoću. FR-4 je materijal na bazi stakloplastike s epoksidnom smolom kao vezivom (stakloplastika). Obično mutno žućkasto ili prozirno, poznato zelene boje daje ga maska ​​za lemljenje nanesena na površinu tiskane pločice. Klasa zapaljivosti UL94-V0.
Ovisno o svojstvima i primjeni FR-4
-standardni, s temperaturom staklastog prijelaza Tg ~130°C, sa ili bez UV blokiranja. Najčešći i široko korišteni tip, također je najjeftiniji od FR-4;

S visokom temperaturom staklastog prijelaza, Tg ~170°C-180°C;
-bez halogena;
-sa standardiziranim indeksom praćenja, CTI ≥400, ≥600;
- visokofrekventni, s niskom dielektričnom konstantom ε ≤3,9 i malim tangensom dielektričnih gubitaka df ≤0,02.

CEM-3

CEM-3 obitelj materijala prema NEMA klasifikaciji. Stakloplastika-epoksi kompozitni materijal obično mliječno bijela ili prozirna. Sastoji se od dva vanjska sloja stakloplastike, između kojih su postavljena netkana staklena vlakna (fiberglas filc). Široko se koristi u proizvodnji metaliziranih vlaknastih ploča. Njegova svojstva su vrlo blizu FR-4 i razlikuju se uglavnom samo u nižoj mehaničkoj čvrstoći. To je izvrsna jeftina alternativa FR-4 za veliku većinu primjena. Izvrsna mehanička obrada (glodanje, štancanje). Klasa zapaljivosti UL94-V0.
Ovisno o svojstvima i području primjene, CEM-3 se dijeli na sljedeće podklase:
-standardno, sa ili bez UV blokade;

CEM-1

Klasa materijala CEM-1 prema NEMA klasifikaciji. ove kompozitni materijali se proizvode na temeljen na papiru s dva sloja stakloplastike izvana. Obično je mliječno bijela, mliječno žuta ili smeđe smeđa. Nespojivo s procesom metalizacije rupa, stoga se koriste samo za proizvodnju OPP-a. Dielektrična svojstva su blizu FR-4, mehanička svojstva su nešto lošija. CEM-1 je dobra alternativa FR-4 u jednostranoj proizvodnji PCB-a gdje je cijena odlučujući faktor. Izvrsna mehanička obrada (glodanje, štancanje). Klasa zapaljivosti UL94-V0.
Podijeljen u sljedeće podklase:
-standard;
-visoka temperatura, kompatibilan s tehnologijama bezolovnog kositrenja i lemljenja;
-bez halogena, bez fosfora i antimona;
-sa standardiziranim indeksom praćenja, CTI ≥600
-otporan na vlagu, s povećanom dimenzijskom stabilnošću

FR-1/FR-2

NEMA klasa materijala FR-1 i FR-2. Ovi materijali su izrađeni na bazi fenolnog papira i koriste se samo za proizvodnju OPP-a. FR-1 i FR-2 imaju slične karakteristike, FR-2 se razlikuje od FR-1 samo u upotrebi modificirane fenolne smole s višom temperaturom staklastog prijelaza kao veziva. Zbog sličnih karakteristika i primjene FR-1 i FR-2, većina proizvođača materijala proizvodi samo jedan od ovih materijala, obično FR-2. Izvrsna mehanička obrada (glodanje, štancanje). jeftino. Klasa zapaljivosti UL94-V0 ili V1.
Podijeljen u sljedeće podklase:
-standard;
-bez halogena, bez fosfora i antimona, netoksičan;
- otporan na vlagu

PCB završni slojevi

Kako bi se održala sposobnost lemljenja tiskanih pločica nakon skladištenja, osigurala pouzdana ugradnja elektroničkih komponenti i očuvala svojstva lemljenih ili zavarenih spojeva tijekom rada, potrebno je zaštititi bakrenu površinu kontaktnih ploča tiskanih pločica lemljivom površinom. premaz, tzv. završni premaz. Nudimo vam široku paletu završnih premaza, što vam omogućuje optimalan odabir jednog ili više njih istovremeno u proizvodnji vaših tiskanih pločica.

HAL ili HASL (od engleskog Hot Air Leveling ili Hot Air Solder Leveling - izravnavanje vrućim zrakom) pomoću lemova na bazi legure kositra i olova (Sn/Pb), na primjer, OS61, OS63, i izravnavanje zračnim nožem. Nanosi se u završnoj fazi proizvodnje na već oblikovanu tiskanu pločicu s maskom za lemljenje uranjanjem u kupku s taljenjem, a zatim izravnavanjem i uklanjanjem viška lema pomoću zračnog noža. Ovaj premaz, trenutno najčešći, klasičan je, najpoznatiji i dugo se koristi. Omogućuje izvrsnu sposobnost lemljenja tiskanih pločica čak i nakon dugotrajnog skladištenja. HAL premaz je tehnološki napredan i jeftin. Kompatibilan sa svim poznatim metodama ugradnje i lemljenja - ručno, valovito lemljenje, reflow u pećnici, itd. Nedostaci ove vrste završnog premaza uključuju prisutnost voditi - jedan od naj otrovni metali, zabranjen za korištenje u Europskoj uniji RoHS direktivom (direktive o ograničenju opasnih tvari), a također i da HAL premaz ne zadovoljava uvjete ravnosti kontaktnih pločica za montažu mikro krugova s ​​vrlo visokim stupnjem integracije. Premaz nije prikladan za tehnologiju lijepljenja kristala na ploču (COB - Chip on board) i nanošenje na krajnje kontakte (lamele).

HAL bez olova - Mogućnost HAL premaza, ali korištenjem lemova bez olova, na primjer, Sn100, Sn96.5/Ag3/Cu0.5, SnCuNi, SnAgNi. Premaz je u potpunosti u skladu s RoHS zahtjevima i ima vrlo dobru sigurnost i sposobnost lemljenja. Ovaj nadlak se nanosi preko visoka temperatura nego HAL temeljen na PIC-u, koji nameće veće zahtjeve osnovni materijal tiskana ploča i elektroničke komponente po temperaturi. Premaz je kompatibilan sa svim metodama montaže i lemljenja, i korištenjem lemova bez olova (što se najviše preporučuje) i korištenjem kositro-olovnih lemova, ali zahtijeva posebnu pozornost temperaturni uvjeti obroci. U usporedbi s HAL-om na bazi Sn/Pb, ovaj premaz je skuplji zbog veće cijene lemova bez olova, a također i zbog većeg energetskog intenziteta.

Glavni problem s HAL premazom , značajna je nejednakost u debljini premaza. Problem je posebno akutan za komponente s malim razmakom pinova, kao što su QFP s razmakom od 0,5 mm ili manje, BGA s razmakom od 0,8 mm ili manje. Debljina premaza može varirati od 0,5 mikrona do 40 mikrona, ovisno o geometrijskim dimenzijama kontaktne pločice i neravnomjernom udaru zračnog noža. Također, kao posljedica toplinskog udara pri primjeni HASL-a, moguće je savijanje tiskane pločice u obliku otklona/torzije. To posebno vrijedi za ploče s debljinom<1,0 мм и для плат с несимметричным стеком слоев, несбалансированных по меди, имеющих несимметричные по слоям сплошные медные заливки, ряды металлизированных отверстий, а также для бессвинцового покрытия.

Imerzijsko zlato (ENIG - Electroless Nickel/Immersion Gold) - premaz iz obitelji Ni/Au. Debljina premaza: Ni 3-7 mikrona, Au 0,05-0,1 mikrona. Nanosi se kemijski kroz prozore u maski za lemljenje. Široko dostupan premaz bez olova koji osigurava ravne jastučiće, dobru sposobnost lemljenja, visoku vodljivost površine jastučića i dugi vijek trajanja. Idealno za komponente finog koraka i testiranje unutar strujnog kruga. Premaz u potpunosti odgovara RoHS zahtjevima. Kompatibilan sa svim metodama montaže i lemljenja. Skuplji u odnosu na HASL.

Postoje mnogi proizvođači kemikalija za nanošenje imerzijskog zlata, a tehnologija nanošenja razlikuje se od proizvođača do proizvođača kemikalija. Konačni rezultat također ovisi o izboru kemikalija i postupku nanošenja. Neke kemikalije možda neće biti kompatibilne s određenom vrstom maske za lemljenje. Ova vrsta premaza je sklona stvaranju dvije vrste kritičnih defekata - “crna podloga” (crna podloga, nekvašenje površine podloge lemom) i pucanje pod mehaničkim ili toplinskim opterećenjem (pukotine se javljaju između nikla i sloj bakra, duž intermetalnog sloja). Također, prilikom nanošenja galvaniziranja treba kontrolirati količinu zlata kako bi se spriječila krtost lemljenog spoja. Točno pridržavanje tehnologije nanošenja uronjenog zlata i pravovremena zamjena otopina jamče kvalitetu premaza i odsutnost nedostataka crnog jastučića. Kako bi se spriječilo pucanje pod mehaničkim opterećenjem, preporuča se povećati debljinu tiskane ploče na 2,0 mm ili više kada se koriste BGA paketi veći od 25x25 mm ili kada je veličina ploče veća od 250 mm. Povećanje debljine ploče smanjuje mehaničko naprezanje na komponente kada se ploča savija.

Zlatni prsti - premaz iz obitelji Ni/Au. Debljina premaza: Ni 3-5 mikrona, Au 0,5-1,5 mikrona. Nanosi se elektrokemijskim taloženjem (galvaniziranjem). Koristi se za nanošenje na krajnje kontakte i lamele. Ima visoku mehaničku čvrstoću, otpornost na abraziju i nepovoljne utjecaje okoline. Nezamjenjiv tamo gdje je važno osigurati pouzdan i trajan električni kontakt.

Potopni lim - kemijski premaz koji zadovoljava RoHS zahtjeve i osigurava visoku ravnost tiskanih pločica. Tehnološki premaz kompatibilan sa svim metodama lemljenja. Suprotno uvriježenoj zabludi temeljenoj na iskustvu korištenja zastarjelih vrsta premaza, potopni lim pruža dobru sposobnost lemljenja nakon dovoljno dugog razdoblja skladištenja - zajamčeni vijek trajanja od 6 mjeseci. (lemljivost premaza traje do godinu dana ili više ako se pravilno skladišti). Tako duga razdoblja održavanja dobre sposobnosti lemljenja osigurana su uvođenjem organometalnog podsloja kao barijere između bakra kontaktnih pločica i samog kositra. Barijerni podsloj sprječava međusobnu difuziju bakra i kositra, stvaranje intermetalnih spojeva i rekristalizaciju kositra. Završni premaz uronjenim kositrom s organometalnim podslojem, debljine oko 1 mikrona, ima glatku, ravnu površinu, zadržava sposobnost lemljenja i mogućnost višestrukog lemljenja i nakon dosta dugog vremena skladištenja.

OSP (od engleskog Organic Solderability Preservatives) - skupina organskih završnih premaza koji se nanose izravno na bakrene jastučiće i pružaju zaštitu bakrene površine od oksidacije tijekom skladištenja i lemljenja. Kako se razmaci komponenti smanjuju, interes za premaze koji osiguravaju potrebnu ravnost, a posebno OSP, stalno raste. Nedavno su OSP premazi brzo napredovali; pojavile su se vrste premaza koje omogućuju lemljenje u više prolaza bez oksidacije bakra, čak i s prilično dugim vremenskim intervalima između prolaza (dani). Razlikuje se tanka prevlaka, oko 0,01 mikrona, i relativno debela prevlaka, 0,2 - 0,5 mikrona ili više. Kako biste osigurali lemljenje u dva ili više prolaza, odaberite debeli premaz. OSP pruža jastučiće s ravnom površinom, ne sadrži olovo i usklađen je s RoHS-om te, kada se pravilno skladišti i rukuje, pruža vrlo pouzdanu lemljenu vezu. Tanki OSP premaz je jeftiniji od HAL-a. Debeo - skoro kao HAL.

Međutim, OSP ne osigurava da krajevi bakrene ploče budu prekriveni lemom tijekom procesa reflowa. Tečenje lema preko površine je lošije nego kod HASL premaza. Stoga, prilikom nanošenja paste, rupe u šabloni trebaju biti iste veličine kao kontaktna pločica. Inače, cijela površina jastučića neće biti prekrivena lemom (iako je ovaj nedostatak samo kozmetički, pouzdanost veze ostaje vrlo dobra). Bakrena površina koja nije prekrivena lemom s vremenom će oksidirati, što može negativno utjecati na popravke. Također postoji problem vlaženja metaliziranih rupa kod valovitog lemljenja. Potrebno je nanijeti dovoljno veliku količinu topitelja prije lemljenja, fluks mora ući u rupice tako da lem kvasi rupicu iznutra i formira zavoj na stražnjoj strani pločice. Nedostaci ovog premaza također uključuju: kratko vrijeme skladištenja prije upotrebe, nekompatibilnost s terpenskim otapalima, ograničenja testiranja tijekom in-strujnih i funkcionalnih testova (što se djelomično rješava nanošenjem paste za lemljenje na ispitne točke). Ako ste odabrali OSP, preporučamo korištenje ENTEK premaza od Enthone (ENTEK PLUS, ENTEK PLUS HT), jer oni pružaju najbolju kombinaciju močivosti, pouzdanosti spoja i višeprolaznosti.

Razvoj

Pogledajmo tipičan razvojni proces za 1-2 slojnu ploču.
-Određivanje dimenzija (nije važno za maketu).
- Izbor debljine materijala ploča iz niza standardnih:
-Najčešće se koristi materijal debljine 1,55 mm.
-Crtanje dimenzija (rubova) ploče u CAD programu u sloju BOARD.
-Položaj velikih radijskih komponenti: konektori, itd. To se obično događa u gornjem sloju (TOP):
- Pretpostavlja se da su crteži svake komponente, položaj i broj pinova, itd. već određeni (ili se koriste gotove biblioteke komponenti).
"Raspršivanje" preostalih komponenti po gornjem sloju ili, rjeđe, po oba sloja za dvostrane ploče.
-Pokreni tragač. Ako rezultat nije zadovoljavajući, komponente se ponovno postavljaju. Ova se dva koraka često izvode desetke ili stotine puta zaredom.
U nekim slučajevima trasiranje tiskanih pločica (iscrtavanje staza) izvodi se ručno u cijelosti ili djelomično.
-Provjera grešaka na ploči (DRC, Design Rules Check): provjera praznina, kratkih spojeva, preklapajućih komponenti itd.
-Izvezite datoteku u format koji prihvaća proizvođač PCB-a, kao što je Gerber.

Proizvodnja

Proizvodnja tiskanih pločica obično se odnosi na obradu obratka (materijala od folije). Tipičan proces sastoji se od nekoliko faza: bušenje otvora, dobivanje uzorka vodiča uklanjanjem viška bakrene folije, oblaganje rupa, nanošenje zaštitnih premaza i kalajisanja, te nanošenje oznaka.

Dobivanje uzorka žice

U proizvodnji tiskanih ploča koriste se kemijske, elektrolitičke ili mehaničke metode za reprodukciju potrebnog vodljivog uzorka, kao i njihove kombinacije.

Kemijska metoda

Kemijska metoda za izradu tiskanih ploča od gotovog folijskog materijala sastoji se od dvije glavne faze: nanošenje zaštitnog sloja na foliju i jetkanje nezaštićenih područja kemijskim metodama.

U industriji se zaštitni sloj nanosi fotokemijski pomoću fotorezista osjetljivog na ultraljubičasto zračenje, fotomaske i izvora ultraljubičastog svjetla. Fotorezist može biti tekući ili filmski. Tekući fotorezist primjenjuje se u industrijskim uvjetima jer je osjetljiv na nepoštivanje tehnologije nanošenja. Film fotorezist je popularan za ručno izrađene tiskane ploče. Fotomaska ​​je UV proziran materijal na kojem je otisnut trag. Nakon izlaganja, fotorezist se razvija i stvrdnjava kao u konvencionalnom fotografskom procesu.

Zaštitni sloj u obliku laka ili boje može se nanijeti sitotiskom ili ručno. Za oblikovanje maske za jetkanje na foliji, radioamateri koriste prijenos tonera sa slike otisnute na laserskom pisaču ("tehnologija laserskog željeza").

Nezaštićena folija se zatim urezuje u otopinu željeznog klorida ili (mnogo rjeđe) drugih kemikalija poput bakrenog sulfata. Nakon jetkanja, zaštitni uzorak se ispire s folije.

Mehanička metoda

Metoda mehaničke proizvodnje uključuje upotrebu strojeva za glodanje i graviranje ili drugih alata za mehaničko uklanjanje sloja folije s određenih područja.
-Metalizacija rupa
-Premazivanje

Mogući premazi uključuju:
-Zaštitni premazi laka (“maska ​​za lemljenje”).
-Kolisitranje.
-Presvlačenje folije inertnim metalima (pozlata, paladizacija) i vodljivim lakovima za poboljšanje kontaktnih svojstava.
-Dekorativne i informacijske obloge (označavanje).

Višeslojni PCB

Višeslojne tiskane pločice (skraćeno MPP[izvor?], engleski multilayer printed circuit board) koriste se u slučajevima kada ožičenje priključaka na dvostranoj pločici postane presloženo. Kako se povećava složenost projektiranih uređaja i gustoća montaže, povećava se i broj slojeva na pločama.

U višeslojnim pločama, vanjski slojevi (kao i vias) koriste se za montiranje komponenti, a unutarnji slojevi sadrže interkonekcije ili čvrste planove napajanja (poligone). Metalizirani vijevi koriste se za spajanje vodiča između slojeva. U proizvodnji višeslojnih tiskanih pločica prvo se izrađuju unutarnji slojevi koji se lijepe pomoću posebnih ljepljivih jastučića (preprega). Zatim se vrši prešanje, bušenje i metalizacija prolaznih rupa.

Višeslojni PCB dizajn

Razmotrimo tipični dizajn višeslojne ploče (slika 1). U prvoj, najčešćoj opciji, unutarnji slojevi ploče izrađeni su od dvostranog bakrenog laminiranog stakloplastike, koji se naziva "jezgra". Vanjski slojevi izrađeni su od bakrene folije, prešane s unutarnjim slojevima pomoću veziva - smolastog materijala koji se naziva "prepreg". Nakon prešanja na visokim temperaturama formira se "pita" višeslojne tiskane pločice u kojoj se zatim buše rupe i metaliziraju. Druga opcija je rjeđa, kada se vanjski slojevi formiraju od "jezgri" koje se drže zajedno s prepregom. Ovo je pojednostavljeni opis; postoje mnogi drugi dizajni temeljeni na ovim opcijama. Međutim, osnovni princip je da prepreg djeluje kao vezni materijal između slojeva. Očito, ne može postojati situacija u kojoj su dvije dvostrane "jezgre" susjedne bez prepreg odstojnika, ali struktura folija-prepreg-folija-prepreg... itd. je moguća i često se koristi u pločama sa složenim kombinacijama slijepe i skrivene rupe.

Slijepe i skrivene rupe

Uvjet " slijepe rupe "znači prijelaze koji povezuju vanjski sloj s najbližim unutarnjim slojevima i nemaju pristup drugom vanjskom sloju. Dolazi od engleske riječi blind, a slična je pojmu "blind holes". Skrivene ili zakopane (od engleskog buried), rupe su napravljene u unutarnjim slojevima i nemaju izlaz prema van. Najjednostavnije opcije za slijepe i skrivene rupe prikazane su na sl. 2. Njihova je uporaba opravdana u slučaju vrlo gustog ožičenja ili za ploče vrlo zasićene planarnim komponentama s obje strane. Prisutnost ovih rupa povećava cijenu ploče od jedne i pol do nekoliko puta, ali u mnogim slučajevima, posebno pri usmjeravanju mikro krugova u BGA paketu s malim korakom, ne možete bez njih. Postoje različiti načini oblikovanja takvih otvora, o njima se detaljnije govori u odjeljku Ploče sa slijepim i skrivenim rupama, ali za sada pogledajmo pobliže materijale od kojih je izrađena višeslojna ploča.

Osnovni dielektrici za tiskane pločice
Glavne vrste i parametri materijala koji se koriste za proizvodnju MPP-ova dani su u tablici 1. Tipični dizajni tiskanih pločica temelje se na upotrebi standardnog laminata od stakloplastike tipa FR4, s radnom temperaturom, obično od –50 do +110 ° C, temperatura staklenog prijelaza (destrukcije) Tg oko 135 °C. Njegova dielektrična konstanta Dk može biti od 3,8 do 4,5, ovisno o dobavljaču i vrsti materijala. Za povećane zahtjeve za otpornošću na toplinu ili kod montaže ploča u pećnici bezolovnom tehnologijom (t do 260 °C), koristi se visokotemperaturni FR4 High Tg ili FR5. Kada su potrebni stalni rad na visokim temperaturama ili nagle promjene temperature, koristi se poliimid. Osim toga, poliimid se koristi za proizvodnju visokopouzdanih sklopnih ploča, za vojne primjene, a također i u slučajevima kada je potrebna povećana električna čvrstoća. Za ploče s mikrovalnim krugovima (više od 2 GHz) koriste se zasebni slojevi mikrovalnog materijala ili se cijela ploča izrađuje od mikrovalnog materijala (slika 3). Najpoznatiji dobavljači specijalnih materijala su Rogers, Arlon, Taconic i Dupont. Trošak ovih materijala veći je od FR4 i grubo je prikazan u zadnjem stupcu tablice 1 u odnosu na trošak FR4. Primjeri ploča s različitim vrstama dielektrika prikazani su na sl. 4, 5.

Debljina materijala
Poznavanje dostupnih debljina materijala važno je za inženjera ne samo za određivanje ukupne debljine ploče. Prilikom projektiranja MPP-a, programeri se suočavaju sa sljedećim zadacima:
- proračun valnog otpora vodiča na ploči;
- proračun vrijednosti međuslojne visokonaponske izolacije;
- izbor strukture slijepih i skrivenih rupa.
Dostupne opcije i debljine različitih materijala prikazane su u tablicama 2–6. Treba uzeti u obzir da je tolerancija na debljinu materijala obično do ±10%, stoga tolerancija na debljinu gotove višeslojne ploče ne može biti manja od ±10%.

Tablica 2. Dvostrane FR4 "jezgre" za unutarnje slojeve tiskane ploče Debljina dielektrika i debljina bakra 5 µm 17 µm 35 µm 70 µm 105 µm
0,050 mm w/w
0,075 mm m z z
0,100 mm w/w
0,150 mm
0,200 mm m z z
0,250 mm
0,300 mm
0,350 mm m z z
0,400 mm w/w
0,450 mm
0,710 mm m z z
0,930 mm m z
1000 mm š
Više od 1 mm

Obično na zalihama;
h - Na zahtjev (nije uvijek dostupno)
m - Može se proizvoditi;
Napomena: kako bismo osigurali pouzdanost gotovih ploča, važno je znati da za strane unutarnje slojeve radije koristimo jezgre s folijom od 35 mikrona umjesto 18 mikrona (čak i s vodičem i širinom razmaka od 0,1 mm). Time se povećava pouzdanost tiskanih pločica.
Dielektrična konstanta FR4 jezgri može varirati od 3,8 do 4,4 ovisno o marki.

PCB jastučići premazi

Pogledajmo koje vrste premaza postoje za bakrene jastučiće. Najčešće su mjesta presvučena legurom kositar-olovo ili PIC. Metoda nanošenja i izravnavanja površine lema naziva se HAL ili HASL (od engleskog Hot Air Solder Leveling - izravnavanje lema vrućim zrakom). Ovaj premaz osigurava najbolju sposobnost lemljenja jastučića. Međutim, zamjenjuju ga moderniji premazi, obično kompatibilni sa zahtjevima međunarodne RoHS direktive. Ova direktiva zahtijeva zabranu prisutnosti štetnih tvari, uključujući olovo, u proizvodima. RoHS se za sada ne odnosi na područje naše zemlje, ali korisno je prisjetiti se njegovog postojanja. Problemi povezani s RoHS-om bit će opisani u jednom od sljedećih odjeljaka, ali za sada pogledajmo moguće opcije za pokrivanje MPP stranica. HASL se koristi posvuda osim ako se ne zahtijeva drugačije. Uranjajuće (kemijsko) pozlaćivanje koristi se za glatku površinu ploče (ovo je posebno važno za BGA jastučiće), ali ima nešto nižu sposobnost lemljenja. Lemljenje u pećnici izvodi se približno istom tehnologijom kao i HASL, ali ručno lemljenje zahtijeva upotrebu posebnih topitelja. Organski premaz ili OSP štiti površinu bakra od oksidacije. Nedostatak mu je kratak vijek trajanja lemljivosti (manje od 6 mjeseci). Uronjeni kositar daje glatku površinu i dobru sposobnost lemljenja, iako također ima ograničen vijek trajanja lemljenja. HAL bez olova ima ista svojstva kao i HAL koji sadrži olovo, ali sastav lema je približno 99,8% kositra i 0,2% aditiva. Kontakti blade konektora, koji su podložni trenju tijekom rada ploče, galvanizirani su debljim i čvršćim slojem zlata. Za obje vrste pozlate koristi se podsloj od nikla koji sprječava difuziju zlata.

Zaštitne i druge vrste premaza tiskanih ploča
Da bismo dovršili sliku, razmotrimo funkcionalnu svrhu i materijale premaza tiskanih ploča.
- Maska za lemljenje - nanosi se na površinu ploče za zaštitu vodiča od slučajnog kratkog spoja i prljavštine, kao i za zaštitu laminata od stakloplastike od toplinskog udara tijekom lemljenja. Maska ne nosi nikakvo drugo funkcionalno opterećenje i ne može služiti kao zaštita od vlage, plijesni, kvarova i sl. (osim kada se koriste posebne vrste maski).
- Označavanje - nanosi se na ploču bojom preko maske kako bi se pojednostavila identifikacija same ploče i komponenti koje se nalaze na njoj.
- Maska koja se može skinuti - nanosi se na određena područja ploče koja je potrebno privremeno zaštititi, na primjer, od lemljenja. Ubuduće ga je lako ukloniti jer je spoj sličan gumi i jednostavno se skida.
- Karbonski kontaktni premaz - nanosi se na određene dijelove ploče kao kontaktna polja za tipkovnice. Premaz ima dobru vodljivost, ne oksidira i otporan je na habanje.
- Grafitni otpornički elementi - mogu se nanijeti na površinu ploče da obavljaju funkciju otpornika. Nažalost, točnost denominacija je niska - ne preciznija od ±20% (s laserskim podešavanjem - do 5%).
- Srebrni kontaktni premosnici - mogu se primijeniti kao dodatni vodiči, stvarajući još jedan vodljivi sloj kada nema dovoljno prostora za usmjeravanje. Uglavnom se koristi za jednoslojne i dvostrane tiskane ploče.

Zaključak
Izbor materijala je velik, ali, nažalost, često pri izradi malih i srednjih serija tiskanih pločica kamen spoticanja postaje dostupnost potrebnih materijala u skladištu pogona koji proizvodi MPP. Stoga je prije projektiranja MPP-a, posebice ako je riječ o izradi nestandardnog dizajna i korištenju nestandardnih materijala, potrebno dogovoriti s proizvođačem materijale i debljine slojeva koji se koriste u MPP-u, te eventualno naručiti te materijale unaprijed.