materiale PCB. Materiale pentru fabricarea plăcilor cu circuite imprimate Material pentru fabricarea plăcilor electronice cu circuite imprimate

Ca bază sunt utilizate dielectrice foliate și nefoliate (getinax, textolit, fibră de sticlă, fibră de sticlă, lavsan, poliamidă, fluoroplast etc.), materiale ceramice, plăci metalice, material de amortizare izolatoare (preimpregnat).

Dielectricii din folie sunt baze izolatoare electric, de obicei placate cu folie de cupru electrolitic cu un strat oxidat rezistent galvanic adiacent bazei izolatoare electric. În funcție de scop, dielectricii din folie pot fi cu o singură față și cu două fețe și au o grosime de 0,06 până la 3,0 mm.

Dielectricii nefoliați destinati metodelor de fabricație semi-aditivă și aditivă a plăcilor au un strat adeziv special aplicat la suprafață, care servește la o mai bună aderență a cuprului depus chimic la dielectric.

Bazele din PP sunt realizate dintr-un material care poate adera bine la metalul conductorilor; au o constantă dielectrică de cel mult 7 și o mică tangentă de pierdere dielectrică; au rezistență mecanică și electrică suficient de mare; permit posibilitatea prelucrării prin tăiere, ștanțare și găurire fără formarea de așchii, fisuri și delaminare a dielectricului; își păstrează proprietățile atunci când sunt expuse la factori climatici, au incombustibilitate și rezistență la foc; au o absorbție scăzută de apă, valoare scăzută coeficientul termic expansiune liniară, planeitate, precum și rezistență la medii agresive în procesul de creare a unui model de circuit și lipire.

Materialele de bază sunt plăci presate laminate impregnate cu rășină artificială și opțional căptușite pe una sau ambele fețe cu folie de cupru electrolitic. Dielectricii cu folie sunt utilizați în metodele subtractive pentru fabricarea PCB-urilor, dielectricii nefoilați - în cele aditive și semi-aditive. Grosimea stratului conductor poate fi de 5, 9, 12, 18, 35, 50, 70 și 100 microni.

În producție, sunt utilizate materiale, de exemplu, pentru OPP și DPP - folie de fibră de sticlă de clasele SF-1-50 și SF-2-50 cu o grosime a foliei de cupru de 50 de microni și o grosime intrinsecă de 0,5 până la 3,0 mm; pentru MPP - fibră de sticlă gravată cu folie FTS-1-18A și FTS-2-18A cu o grosime a foliei de cupru de 18 microni și o grosime intrinsecă de 0,1 până la 0,5 mm; pentru GPP și GPC - lavsan LF-1 foliat cu o grosime a foliei de cupru de 35 sau 50 de microni și o grosime intrinsecă de 0,05 până la 0,1 mm.

În comparație cu getinaks, fibra de sticlă are o mecanică mai bună și caracteristici electrice, rezistență mai mare la căldură, mai puțină absorbție a umidității. Cu toate acestea, au o serie de dezavantaje, de exemplu, rezistența scăzută la căldură în comparație cu poliamidele, care contribuie la contaminarea capetelor straturilor interioare cu rășină la găuri.

Pentru fabricarea PCB-urilor care asigură o transmisie fiabilă a impulsurilor nanosecunde, este necesar să se utilizeze materiale cu proprietăți dielectrice îmbunătățite, acestea includ PCB-uri din materiale organice cu o permitivitate relativă sub 3,5.

Pentru fabricarea PP, operat în condiții de risc crescut de incendiu, se folosesc materiale rezistente la foc, de exemplu stektotextoliți mărcilor SONF, STNF, SFVN, STF.

Lavsanul foliat și fluoroplastic sunt utilizate pentru fabricarea HPC-urilor care rezistă la îndoiri multiple de 90 în ambele direcții de la poziția inițială cu o rază de 3 mm. Materialele cu o grosime a foliei de 5 microni fac posibilă fabricarea PCB-urilor din clasa a 4-a și a 5-a de precizie.

Materialul de amortizare izolator este utilizat pentru lipirea straturilor din PP. Sunt fabricate din fibra de sticla impregnata cu termorezistenta subpolimerizata rășină epoxidică acoperit pe ambele părți.

Pentru a proteja suprafața PP și HPC de influențele externe, se folosesc lacuri de protecție polimerice și folii de protecție superioare.

Materialele ceramice se caracterizează prin stabilitatea electrică și parametri geometrici; rezistență mecanică ridicată stabilă într-un interval larg de temperatură; conductivitate termică ridicată; absorbție scăzută de umiditate. Dezavantajele sunt un ciclu lung de fabricație, contracția mare a materialului, fragilitatea, costul ridicat etc.

Bazele metalice sunt utilizate în PCB-urile încărcate la căldură pentru a îmbunătăți îndepărtarea căldurii din IC-uri și ERE-uri în EA-uri cu o sarcină de curent mare care funcționează la temperaturi ridicate, precum și pentru a crește rigiditatea PCB-urilor realizate pe baze subțiri; sunt fabricate din aluminiu, titan, oțel și cupru.

Pentru plăcile de circuite imprimate de înaltă densitate cu microvia se folosesc materiale adecvate pentru prelucrarea cu laser. Aceste materiale pot fi împărțite în două grupe:

1. Materiale din sticlă nețesută întărită și pre-prigs ( material compozit pe bază de țesături, hârtie, fibre continue, impregnate cu rășină în stare neîntărită) cu o anumită geometrie și distribuție a firului; materiale organice cu aranjament neorientat de fibre Preprig pentru tehnologia laser are o țesătură de sticlă mai subțire în direcția Z în comparație cu țesătura de sticlă standard.

2. Materiale nearmate (folie de cupru acoperită cu rășină, rășină polimerizată), dielectrici lichidi și dielectrici de film uscat.

Dintre celelalte materiale utilizate la fabricarea plăcilor de circuite imprimate, nichelul și argintul sunt cele mai utilizate pe scară largă ca rezistență metalică pentru lipire și sudură. În plus, sunt utilizate o serie de alte metale și aliaje (de exemplu, staniu - bismut, staniu - indiu, staniu - nichel etc.), al căror scop este de a oferi protecție selectivă sau rezistență scăzută la contact, îmbunătățirea modurilor de lipire. Acoperirile suplimentare care cresc conductivitatea electrică a conductoarelor imprimate sunt în majoritatea cazurilor realizate prin depunere galvanică, mai rar prin metalizare în vid și cositorire la cald.

Până de curând, dielectricii din folie pe bază de rășini epoxi-fenolice, precum și dielectricii pe bază de rășini poliimide folosite în unele cazuri, îndeplineau cerințele de bază ale producătorilor de plăci de circuite imprimate. Necesitatea de a îmbunătăți disiparea căldurii de la IC-uri și LSI-uri, cerința pentru constanta dielectrică scăzută a materialului plăcii pentru circuite de mare viteză, importanța potrivirii coeficienților de dilatare termică a materialului plăcii, pachete IC și purtători de cristal, adoptarea pe scară largă metode moderne instalarea a dus la necesitatea dezvoltării de noi materiale. Aplicație largă în desene moderne mijloace tehnice Calculatoarele găsesc MPP bazat pe ceramică. Utilizarea substraturilor ceramice pentru fabricarea plăcilor de circuite imprimate se datorează în primul rând utilizării metodelor de temperatură înaltă pentru crearea unui model conductiv cu o lățime minimă de linie, cu toate acestea, sunt utilizate și alte avantaje ale ceramicii (conductivitate termică bună, dilatare termică). potrivirea coeficientului cu pachetele IC și purtătorii etc.). La fabricarea MPP-urilor ceramice, tehnologia cu peliculă groasă este cea mai utilizată.

Oxizii de aluminiu și beriliu, precum și nitrura de aluminiu și carbura de siliciu, sunt utilizate pe scară largă ca materii prime în substraturile ceramice.

Principalul dezavantaj al plăcilor ceramice este dimensiunea lor limitată (de obicei nu mai mult de 150x150 mm), care se datorează în principal fragilității ceramicii, precum și dificultății de a obține calitatea necesară.

Formarea modelului conductiv (conductorilor) se realizează prin serigrafie. Ca materiale conductoare în plăcile ceramice de tip substrat, se folosesc paste, constând din pulberi metalice, un liant organic și sticlă. Pentru paste conductoare care trebuie sa aiba aderenta buna, capacitate de a rezista la tratamente termice repetate, specific redus rezistență electrică, se folosesc pulberi de metale nobile: platina, aur, argint. Factorii economici obligă și la utilizarea pastelor pe bază de compoziții: paladiu - aur, platină - argint, paladiu - argint etc.

Pastele izolante sunt realizate pe baza de geamuri cristalizante, cimenturi vitro-ceramice, vitro-ceramica. Ca materiale conductoare se folosesc pastele realizate pe baza de pulberi de metale refractare: wolfram, molibden etc., ca materiale conductoare in placile ceramice de tip pachet, ca si benzi din branzeturi ceramice pe baza de oxizi de aluminiu si beriliu, carbura de siliciu, nitrura de aluminiu. baza piesei de prelucrat și izolatori.

Bazele metalice rigide acoperite cu un dielectric sunt caracterizate (precum și cele ceramice) prin recoacerea la temperatură înaltă a pastelor cu peliculă groasă pe bază de sticlă și emailuri în substrat. Caracteristicile plăcilor pe o bază metalică sunt conductivitatea termică crescută, rezistența structurală și limitările de viteză datorită conexiunii puternice a conductorilor cu o bază metalică.

Plăcile din oțel, cupru, titan acoperite cu rășină sau sticlă fuzibilă sunt utilizate pe scară largă. Totuși, cel mai perfect din punct de vedere al unui set de indicații este aluminiul anodizat și aliajele sale cu un strat de oxid destul de gros. Aluminiul anodizat este, de asemenea, utilizat pentru cablarea PCB multistrat cu peliculă subțire.

Este promițător să se utilizeze baze cu o structură compozită complexă în plăcile de circuite imprimate, inclusiv distanțiere metalice, precum și baze din materiale termoplastice.

Bazele din PTFE cu fibră de sticlă sunt utilizate în circuitele de mare viteză. Diverse baze compozite din „kevlar și cuarț” precum și cupru - invar - cupru sunt utilizate în cazurile în care este necesar să existe un coeficient de dilatare termică apropiat de cel al oxidului de aluminiu, de exemplu, în cazul montării diferitelor cristale ceramice. suporturi (microcase) pe o placă. Substraturile sofisticate din poliimidă sunt utilizate în principal în circuite de mare putere sau în aplicații PCB cu temperaturi ridicate.

Proprietățile fizice și mecanice ale materialelor trebuie să îndeplinească specificațiile stabilite și să asigure fabricarea de înaltă calitate a PP în conformitate cu specificațiile tehnice standard. Pentru fabricarea plăcilor se folosesc materiale plastice laminate - folii dielectrice placate cu folie electrolitică de cupru de 5, 20, 35, 50, 70 și 105 microni grosime cu puritatea cuprului de cel puțin 99,5%, rugozitate a suprafeței de cel puțin 0,4–0,5 microni, care se livrează sub formă de foi cu dimensiunile de 500×700 mm şi grosimea de 0,06–3 mm. Materialele plastice laminate trebuie să aibă o rezistență chimică și termică ridicată, o absorbție de umiditate de cel mult 0,2–0,8%, să reziste la șoc termic (260°C) timp de 5–20 s. Rezistența de suprafață a dielectricilor la 40°C și umiditate relativă 93% în 4 zile. trebuie să fie de cel puțin 10 4 MΩ. Rezistența de volum specifică a dielectricului nu este mai mică de 5·10 11 Ohm·cm. Forța de aderență a foliei la bază (bandă de 3 mm lățime) este de la 12 la 15 MPa. Ca bază în materialele plastice laminate, getinaks , care sunt straturi comprimate de hârtie izolatoare impregnate cu rășină fenolică, fibră de sticlă - straturi comprimate de fibră de sticlă impregnate cu rășină epoxifenol și alte materiale (Tabelul 2.1).

Tabelul 2.1. Principalele materiale pentru fabricarea plăcilor.

Getinaks, având proprietăți de izolare electrică satisfăcătoare în condiții climatice normale, prelucrabilitate bună și cost redus, și-a găsit aplicație în producția de REA de uz casnic. Pentru PCB-urile operate în condiții climatice dificile, cu o gamă largă de temperaturi de funcționare (-60 ... + 180 ° С) ca parte a echipamentelor electronice de calcul, tehnologia de comunicare, echipamente de măsurare, se folosesc textoliți de sticlă mai scumpi. Se disting printr-o gamă largă de temperaturi de funcționare, scăzute (0,2 - 0,8 %) absorbție de apă, valori mari ale rezistenței de volum și suprafață, rezistență la deformare. Dezavantaje - posibilitatea decojirea foliei în timpul șocurilor termice, învelirea rășinii la găuri. Creșterea rezistenței la foc a dielectricilor (GPF, GPPV, SPNF, STNF) utilizați în sursele de alimentare se realizează prin introducerea de ignifugători (de exemplu, tetrabromodifenilpropan) în compoziția acestora.

Pentru fabricarea dielectricilor din folie, se utilizează în principal folie de cupru electrolitic, a cărei latură trebuie să aibă o suprafață netedă (nu mai mică decât clasa a opta de puritate) pentru a asigura reproducerea exactă a circuitului imprimat, iar cealaltă trebuie să fie aspră cu o microrugozitate. inaltime de minim 3 microni pentru o buna aderenta la dielectric. Pentru a face acest lucru, folia este supusă oxidării electrochimice într-o soluție de hidroxid de sodiu. Folierea dielectricilor se realizează prin presare la o temperatură de 160–180°C și o presiune de 5–15 MPa.

Materialele ceramice se caracterizează prin rezistență mecanică ridicată, care se modifică ușor în intervalul de temperatură 20–700°C, stabilitatea parametrilor electrici și geometrici, absorbție scăzută (până la 0,2%) de apă și degajare de gaz la încălzire în vid, dar sunt fragile și au un cost ridicat.

Oțelul și aluminiul sunt folosite ca bază metalică a plăcilor. Pe baze de oțel, izolarea secțiunilor purtătoare de curent se realizează cu ajutorul emailurilor speciale, care includ oxizi de magneziu, calciu, siliciu, bor, aluminiu sau amestecuri ale acestora, un liant (policlorură de vinil, acetat de polivinil sau metacrilat de metil) și un plastifiant . Filmul se aplică pe bază prin rulare între role, urmată de ardere. Prin oxidare anodică se obține un strat izolator cu o grosime de câteva zeci până la sute de micrometri cu o rezistență de izolație de 10 2 - 10 3 MΩ pe suprafața aluminiului. Conductivitatea termică a aluminiului anodizat este de 200 W/(m K) iar cea a oțelului este de 40 W/(m K). Polimerii nepolari (fluoroplastic, polietilenă, polipropilenă) și polari (polistiren, oxid de polifenilen) sunt utilizați ca bază pentru PP cu microunde. Pentru fabricarea microplăcilor și microansamblurilor din gama de microunde se folosesc și materiale ceramice, care au caracteristici electrice stabile și parametri geometrici.

Filmul de poliamidă este utilizat pentru fabricarea plăcilor de circuite flexibile cu rezistență ridicată la tracțiune, rezistență chimică, rezistență la foc. Are cea mai mare stabilitate la temperatură dintre polimeri, deoarece nu își pierde flexibilitatea de la temperaturile azotului lichid la temperaturile de lipire eutectică siliciu-aur (400°C). În plus, se caracterizează prin degajare scăzută de gaz în vid, rezistență la radiații și absența acoperirii în timpul forajului. Dezavantaje - absorbție crescută de apă și cost ridicat.

Formarea desenului de schemă.

Desenarea unui model sau a unui relief de protecție a configurației necesare este necesară atunci când se efectuează procesele de metalizare și gravare. Desenul trebuie să aibă limite clare, cu reproducerea fidelă a liniilor fine, să fie rezistent la soluțiile de gravare, să nu contamineze plăcile și electroliții și să fie ușor de îndepărtat după îndeplinirea funcțiilor sale. Transferul unui model de cablare imprimat pe un dielectric de folie se realizează prin metodele de imprimare net, imprimare offset și imprimare foto. Alegerea metodei depinde de designul plăcii, de precizia și densitatea de montaj necesare și de producția în serie.

Metoda grilei desenarea unei diagrame este cea mai rentabilă pentru producția în masă și la scară largă de plăci cu o lățime minimă a conductorilor și o distanță între ele > 0,5 mm, o precizie de reproducere a imaginii de ± 0,1 mm. Concluzia este să aplicați o vopsea specială rezistentă la acid pe placă, forțând-o cu o spatulă de cauciuc (racletă) printr-un șablon de plasă, în care modelul necesar este format din celulele plasei deschise (Fig. 2.4).

Pentru fabricarea unui șablon se folosesc ochiuri metalice din oțel inoxidabil cu o grosime de sârmă de 30–50 microni și o frecvență de țesere de 60–160 fire pe 1 cm, fibră de nailon metalizat cu o elasticitate mai bună, cu o grosime a firului de 40 microni și o frecvență de țesut de până la 200 de fire pe 1 cm, precum și din fibre de poliester și capron

Unul dintre dezavantajele plaselor este că se întind cu utilizarea repetată. Plasele din oțel inoxidabil (până la 20 de mii de imprimeuri), materiale plastice metalizate (12 mii), fibre de poliester (până la 10 mii), nailon (5 mii) au cea mai mare rezistență.

Orez. 2.4. Principiul serigrafiei.

1 - racleta; 2 - șablon; 3 - vopsea; 4 - baza.

Imaginea de pe grilă se obține prin expunerea unui fotorezist lichid sau uscat (film), după care se formează celule deschise (libere de model) ale rețelei. Șablonul din cadrul stenografic este instalat cu un spațiu de 0,5–2 mm față de suprafața plăcii, astfel încât grila să intre în contact cu suprafața plăcii numai în zona în care racleta este presată pe grilă. O racletă este o bandă de cauciuc ascuțită dreptunghiulară, fixată față de substrat la un unghi de 60-70°.

Pentru a obține un model PP se folosesc vopsele termorezistente ST 3.5;

ST 3.12, care se usucă fie într-un dulap de încălzire la o temperatură de 60°C timp de 40 de minute, fie în aer timp de 6 ore, ceea ce prelungește procesul de cernere. Compozițiile de fotopolimeri EP-918 și FKP-TZ cu întărire la ultraviolete timp de 10–15 s sunt mai avansate din punct de vedere tehnologic, ceea ce este un factor decisiv în automatizarea procesului. Cu o singură aplicare, stratul verde are o grosime de 15–25 microni, reproduce un model cu o lățime de linie și goluri de până la 0,25 mm, rezistă la imersiunea în topitura de lipit POS-61 la o temperatură de 260 ° C până la până la 10 s, expunere la un amestec alcool-benzină timp de până la 5 minute și ciclu termic în intervalul de temperatură de la -60 la +120 °C. După desenarea modelului, placa este uscată la o temperatură de 60 ° C timp de 5-8 minute, calitatea este controlată și, dacă este necesar, supusă retușării. Îndepărtarea măștii de protecție după gravare sau metalizare se realizează printr-o metodă chimică într-o soluție de hidroxid de sodiu 5% timp de 10-20 s.

Tab. 2.2. Echipament de serigrafie.

Pentru serigrafie se folosesc echipamente semiautomate și automate, care diferă ca format de imprimare și productivitate (Tabelul 2.2). Liniile automate de serigrafie de la Chemcut (SUA), Resco (Italia) au sisteme automate de alimentare si montare placi, miscare racleta si alimentare cu rezistenta. Pentru uscarea rezistenței, se folosește un tip tunel IR.

Imprimare offset utilizat pentru producția la scară largă de PCB-uri cu o gamă mică de scheme. Rezoluția este de 0,5–1 mm, acuratețea imaginii rezultate este de ±0,2 mm. Esența metodei este că în clișeul care poartă imaginea circuitului (conductori imprimați, plăcuțe de contact), vopsea se rulează. Apoi se îndepărtează cu o rolă compensată acoperită cu cauciuc, se transferă pe o bază izolatoare și se usucă. Clișeul și baza plăcii sunt amplasate unul în spatele celuilalt pe baza mașinii de tipărit offset (Fig. 2.5)

Fig.2.5. Schema de imprimare offset.

1 - rola offset; 2 - clișeu; 3 - scândură;

4 - rola pentru aplicarea vopselei; 5 - rolă de presiune.

Precizia tipăririi și claritatea contururilor sunt determinate de paralelismul plăcii și bazei, de tipul și consistența cernelii. Cu un singur clișeu, puteți face un număr nelimitat de printuri. Performanța metodei este limitată de durata ciclului oscilator (aplicare vopsea - transfer) și nu depășește 200-300 de amprente pe oră. Dezavantajele metodei: durata procesului de realizare a clișeelor, complexitatea modificării modelului circuitului, dificultatea de a obține straturi fără pori, costul ridicat al echipamentelor.

Metoda fotografică desenul vă permite să obțineți lățimea minimă a conductorilor și distanța dintre ele 0,1–0,15 mm, cu o precizie de reproducere de până la 0,01 mm. Din punct de vedere economic, această metodă este mai puțin profitabilă, dar permite obținerea rezoluției maxime a modelului și, prin urmare, este utilizată în producția la scară mică și în masă la fabricarea plăcilor de mare densitate și precizie. Metoda se bazează pe utilizarea compozițiilor fotosensibile numite fotorezistente care ar trebui să aibă: sensibilitate mare; Rezoluție înaltă; uniform pe toată suprafața, strat neporos cu aderență ridicată la materialul plăcii; rezistență la influențe chimice; ușurință în pregătire, fiabilitate și siguranță în utilizare.

Fotorezistele sunt împărțite în negative și pozitive. Fotorezist negativ sub acțiunea radiațiilor formează zone de protecție ale reliefului ca urmare a fotopolimerizării și întăririi. Zonele iluminate încetează să se dizolve și rămân pe suprafața substratului. Fotoreziste pozitive transferați modelul măștii foto fără modificări. În timpul procesării ușoare, zonele expuse sunt distruse și spălate.

Pentru a obține un model de circuit atunci când se utilizează un fotorezistent negativ, expunerea se face prin negativ, pozitiv - prin pozitiv. Fotorezistele pozitive au o rezoluție mai mare, ceea ce se explică prin diferențele de absorbție a radiațiilor de către stratul fotosensibil. Rezoluția stratului este afectată de îndoirea difractivă a luminii la marginea elementului opac al șablonului și de reflexia luminii de pe substrat (Fig. 2.6, A).

Fig.2.6. Expunerea stratului fotosensibil:

a - expunerea; b – fotorezist negativ; (c) fotorezist pozitiv;

1 - difracție; 2 - împrăștiere; 3 - reflexie; 4 - șablon; 5 - rezista; 6 - substrat.

Într-un fotorezist negativ, difracția nu joacă un rol semnificativ, deoarece șablonul este presat strâns pe rezist, dar, ca urmare a reflexiei, apare un halou în jurul zonelor de protecție, ceea ce reduce rezoluția (Fig. 2.6, b).În stratul de rezistență pozitivă, sub influența difracției, numai zona superioară a rezistenței de sub zonele opace ale măștii foto va fi distrusă și spălată în timpul dezvoltării, ceea ce va avea un efect redus asupra proprietăților de protecție ale stratului. Lumina reflectată de substrat poate provoca o oarecare distrugere a zonei adiacente acestuia, dar dezvoltatorul nu spăla această zonă, deoarece sub acțiunea forțelor adezive stratul va coborî, formând din nou o margine clară a imaginii fără o halou (Fig. 2.6, v).

În prezent, fotorezistele lichide și uscate (film) sunt utilizate în industrie. Fotoreziste lichide- soluții coloidale de polimeri sintetici, în special alcool polivinilic (PVA). Prezența grupării hidroxil OH în fiecare verigă de lanț determină higroscopicitatea ridicată și polaritatea alcoolului polivinilic. Când dicromat de amoniu este adăugat la o soluție apoasă de PVA, aceasta din urmă este „sensibilizată”. Fotorezistul pe bază de PVA este aplicat pe suprafața pre-preparată a plăcii prin scufundarea piesei de prelucrat, udare, urmată de centrifugare. Apoi, straturile de fotorezist sunt uscate într-un cuptor cu circulație a aerului la o temperatură de 40°С timp de 30-40 de minute. După expunere, fotorezistul este dezvoltat în apa calda. Pentru a îmbunătăți rezistența chimică a fotorezistului pe bază de PVA, se utilizează bronzarea chimică a modelului PP într-o soluție de anhidridă cromică, urmată de bronzarea termică la o temperatură de 120°C timp de 45-50 min. Bronzarea (înlăturarea) fotorezistului se efectuează timp de 3-6 s într-o soluție din următoarea compoziție:

– 200–250 g/l acid oxalic,

– 50–80 g/l clorură de sodiu,

- până la 1000 ml apă la o temperatură de 20 °C.

Avantajele fotorezistului pe bază de PVA sunt toxicitatea scăzută și pericolul de incendiu, dezvoltarea cu apă. Dezavantajele sale includ efectul bronzării întunecate (prin urmare, durata de valabilitate a pieselor de prelucrat cu fotorezist aplicat nu trebuie să depășească 3–6 ore), rezistență scăzută la acid și alcali, dificultatea automatizării procesului de obținere a unui model, complexitatea pregătirii unui model. fotorezist și sensibilitate scăzută.

Îmbunătățirea proprietăților fotorezistenților lichizi (eliminarea bronzării, creșterea rezistenței la acid) se realizează într-un fotorezistent pe bază de cinamat. Componenta sensibilă la lumină a acestui tip de fotorezist este cinamatul de polivinil (PVC), un produs de reacție al alcoolului polivinilic și clorură de acid cinamic. Puterea sa de rezoluție este de aproximativ 500 linii/mm, dezvoltarea se realizează în solvenți organici - tricloretan, toluen, clorbenzen. Pentru a intensifica procesul de dezvoltare și îndepărtare a fotorezistului din PVC, se folosesc vibrații ultrasonice. Difuzia în câmpul ultrasonic este puternic accelerată din cauza microfluxurilor acustice, iar bulele de cavitație rezultate, atunci când se prăbușesc, rup secțiuni ale fotorezistului de pe placă. Timpul de dezvoltare este redus la 10 s, adică de 5-8 ori comparativ cu tehnologia convențională. Dezavantajele fotorezistului PVC includ costul ridicat și utilizarea solvenților organici toxici. Prin urmare, PVC nu s-au găsit aplicare largăîn fabricarea de PCB-uri, dar sunt utilizate în principal la fabricarea de circuite integrate.

Fotorezistele pe bază de compuși diazo sunt utilizați în principal ca pozitivi. Sensibilitatea la lumină a compuşilor diazo se datorează prezenţei în ei a grupărilor formate din doi atomi de azot N 2 (Fig. 2.7).

Fig.2.7. Legături moleculare în structura compușilor diazo.

Uscarea stratului de fotorezist se realizează în două etape:

– la o temperatură de 20°C timp de 15–20 min pentru a evapora componentele volatile;

- într-un termostat cu circulație a aerului la o temperatură de 80 ° C timp de 30-40 de minute.

Dezvoltatorii sunt soluții de fosfat trisodic, sifon, alcali slabi. Fotorezistele FP-383, FN-11 pe bază de compuși diazo au o rezoluție de 350–400 linii/mm, rezistență chimică ridicată, dar costul lor este mare.

Film uscat fotorezistent Gradele Riston au fost dezvoltate pentru prima dată în 1968 de Du Pont (SUA) și au o grosime de 18 µm (roșu), 45 µm (albastru) și 72 µm (rubin). Filmul fotorezistent uscat al mărcii SPF-2 este produs din 1975 cu o grosime de 20, 40 și 60 de microni și este un polimer pe bază de metacrilat de polimetil 2 (Fig. 2.8), situat între polietilenă 3 si lavsan/filme cu o grosime de 25 microni fiecare.

Fig.2.8. Structura fotorezistului uscat.

Următoarele tipuri de folii fotorezistente uscate sunt produse în CSI:

- se manifesta in substante organice - SPF-2, SPF-AS-1, SRF-P;

- apă-alcalină - SPF-VShch2, TFPK;

- fiabilitate crescuta - SPF-PNSCH;

- de protecție - SPF-Z-VShch.

Înainte de a rula pe suprafața bazei PCB, folia de protecție din polietilenă este îndepărtată și fotorezistul uscat este aplicat pe placă prin metoda rolei (placare, laminare) când este încălzit la 100°C la o viteză de până la 1 m/min. folosind un dispozitiv special numit laminator. Rezistul uscat polimerizează sub acțiunea radiațiilor ultraviolete; sensibilitatea sa spectrală maximă este de aproximativ 350 nm; prin urmare, pentru expunere se folosesc lămpi cu mercur. Dezvoltarea se realizează în mașini de tip jet în soluții de clorură de metil, dimetilformamidă.

SPF-2 este un film fotorezistent uscat, similar ca proprietăți cu fotorezistul Riston, poate fi procesat atât în ​​medii acide cât și alcaline și este utilizat în toate metodele de fabricație a DPP. Când îl utilizați, este necesar să sigilați echipamentul de dezvoltare. SPF-VShch are o rezoluție mai mare (100–150 linii/mm), este stabil într-un mediu acid și poate fi procesat în soluții alcaline. Fotorezistul TFPC (în compoziția de polimerizare) conține acid metacrilic, care îmbunătățește performanța. Nu necesită tratament termic al reliefului de protecție înainte de galvanizare. SPF-AS-1 face posibilă obținerea unui model PP folosind atât tehnologii subtractive, cât și aditive, deoarece este stabil atât în ​​medii acide, cât și în medii alcaline. Pentru a îmbunătăți aderența stratului fotosensibil la substratul de cupru, la compoziție a fost adăugat benzotriazol.

Utilizarea fotorezistului uscat simplifică foarte mult procesul de fabricare a PCB-urilor, crește randamentul produselor bune de la 60 la 90%. în care:

– sunt excluse operațiunile de uscare, bronzare și retușare, precum și contaminarea, instabilitatea straturilor;

– se asigură protecția orificiilor metalizate împotriva scurgerii de fotorezist;

– se realizează automatizarea și mecanizarea ridicată a procesului de fabricație a PCB-ului și controlul imaginii.

Instalația pentru aplicarea filmului uscat fotorezistent - laminator (Fig. 2.9) constă din role 2, plătitori 6 și presarea fotorezistului pe suprafața pieselor de prelucrat, role 3 și 4 pentru îndepărtarea foliei de protecție din polietilenă, bobină fotorezistentă 5, încălzitor 1 cu termostat.

Fig.2.9. Schema schematică a laminatorului.

Viteza de mișcare a plăcii semifabricate ajunge la 0,1 m/s, temperatura încălzitorului este (105 ±5) °C. Designul ARSM 3.289.006 NPO Raton (Belarus) asigură o forță de presare constantă, indiferent de spațiul dintre rolele de încălzire. Lățimea maximă a semifabricatului PP este de 560 mm. O caracteristică a rulării este riscul ca praful să pătrundă sub stratul de fotorezist, așa că instalația trebuie să funcționeze într-o zonă de izolare. Filmul fotorezistent rulat este păstrat timp de cel puțin 30 de minute înainte de expunerea la procese complete de contracție, care pot provoca deformarea modelului și pot reduce aderența.

Dezvoltarea modelului se realizează ca urmare a efectelor chimice și mecanice ale metil cloroformului. Timpul optim de dezvoltare este considerat a fi de 1,5 ori mai mare decât este necesar pentru a elimina complet SPF-ul nebronsat. Calitatea operațiunii de dezvoltare depinde de cinci factori: timpul de dezvoltare, temperatura de dezvoltare, presiunea dezvoltatorului în cameră, contaminarea gelului de dezvoltare, gradul de clătire finală. Pe măsură ce fotorezistul dizolvat se acumulează în revelator, rata de dezvoltare încetinește. După dezvoltare, placa trebuie spălată cu apă până când reziduurile de solvenți sunt complet îndepărtate. Durata operațiunii de dezvoltare SPF-2 la o temperatură a dezvoltatorului de 14–18°C, o presiune a soluției de 0,15 MPa în camere și o viteză a transportorului de 2,2 m/min este de 40–42 s.

Îndepărtarea și dezvoltarea fotorezistului se efectuează în mașini de tip jet (ГГМЗ.254.001, АРСМЗ.249.000) în clorură de metilen. Este un solvent puternic, astfel încât operația de îndepărtare a fotorezistului trebuie efectuată rapid (20–30 s). Instalațiile prevăd un ciclu închis de utilizare a solvenților, după irigarea plăcilor, solvenții intră în distilator, iar apoi solvenții puri sunt trecuți la reutilizare.

Expunerea fotorezistului are scopul de a iniția reacții fotochimice în acesta și se realizează în instalații cu surse de lumină (scanare sau staționare) și care funcționează în regiunea ultravioletă. Pentru o potrivire perfectă a măștilor foto pe semifabricatele plăcilor, se folosesc rame, unde se creează un vid. Unitatea de expunere SKCI.442152.0001 NPO „Raton” cu un câmp de lucru al ramelor de încărcare 600 × 600 mm asigură o productivitate de 15 plăci/h. Timp de expunere cu o lampă cu mercur DRSH-1000 1–5 min. După expunere, pentru a finaliza reacția fotochimică întunecată, este necesar să se mențină la temperatura camerei timp de 30 de minute înainte de a îndepărta folia de protecție Mylar.

Dezavantajele fotorezistului uscat sunt necesitatea aplicării unei forțe mecanice în timpul moletului, ceea ce este inacceptabil pentru substraturile vitro-ceramice, problema eliminării deșeurilor solide și lichide. Pentru fiecare 1000 m 2 de material se generează până la 40 kg de deșeuri solide și 21 kg de deșeuri lichide, a căror eliminare este o problemă de mediu.

Pentru a obține un model conductiv pe o bază izolatoare, atât prin metoda grilă-grafică, cât și prin metoda fotochimică, este necesar să se utilizeze măști foto, care sunt o imagine grafică a unui model la scara 1: 1 pe plăci sau pelicule fotografice. Fotomăștile sunt realizate într-o imagine pozitivă când secțiunile conductoare sunt construite pe benzi și într-o imagine negativă, când secțiunile conductoare sunt obținute prin gravarea cuprului din goluri.

Precizia geometrică și calitatea modelului PP sunt asigurate în primul rând de acuratețea și calitatea măștii foto, care trebuie să aibă:

– imagine contrastantă alb-negru a elementelor cu limite clare și uniforme cu o densitate optică a câmpurilor negre de cel puțin 2,5 unități, zone transparente nu mai mult de 0,2 unități, măsurate pe un densitometru de tip DFE-10;

– defecte minime de imagine (puncte întunecate în goluri, puncte transparente în zone negre), care nu depășesc 10–30 µm;

– precizia elementelor de desen ±0,025 mm.

V Mai mult Aceste cerințe sunt îndeplinite de plăci și filme fotografice cu contrast ridicat „Mikrat-N” (URSS), plăci fotografice de tip FT-41P (URSS), RT-100 (Japonia) și Agfalit (Germania).

În prezent, sunt utilizate două metode principale de obținere a măștilor foto: fotografiarea lor din originale foto și desenarea lor cu un fascicul de lumină pe o peliculă fotografică folosind coordinografe controlate de program sau un fascicul laser. La fabricarea originalelor fotografice, desenul PP se realizează la scară mărită (10:1, 4:1, 2:1) pe un material cu contracție redusă prin desen, aplicarea sau tăierea pe email. Metoda de aplicare presupune lipirea elementelor standard pre-preparate pe o bază transparentă (lavsan, sticlă etc.). Prima metodă se caracterizează prin precizie scăzută și intensitate ridicată a muncii, prin urmare este utilizată în principal pentru prototipurile de panouri.

Tăierea emailului este utilizată pentru plăcile de circuite imprimate de înaltă densitate. Pentru a face acest lucru, sticlă lustruită este acoperită cu un strat opac de email, iar modelul diagramei este decupat pe un coordonator controlat manual. Precizia desenului 0,03–0,05 mm.

Originalul foto realizat este fotografiat cu reducerea necesară pe o placă foto de contrast ridicat folosind camere de imprimare cu fotoreproducție de tip PP-12, EM-513, Klimsch (Germania) și se obțin măști foto, care pot fi controlate și funcționale. Pentru replicarea și producerea de fotomăști de lucru, individuale, precum și de grup, metoda de imprimare prin contact este utilizată dintr-o copie negativă a fotomăștii de control. Operația se efectuează pe multiplicatorul model АРСМ 3.843.000 cu o precizie de ±0,02 mm.

Dezavantajele acestei metode sunt complexitatea ridicată a obținerii unui original foto, care necesită forță de muncă foarte calificată și dificultatea iluminării uniforme a originalelor foto de o suprafață mare, ceea ce reduce calitatea măștilor foto.

Creșterea complexității și a densității modelului PCB, nevoia de creștere a productivității muncii au condus la dezvoltarea unei metode de fabricare a măștilor foto folosind un fascicul de scanare direct pe filmul fotografic. Pentru fabricarea unei măști foto printr-un fascicul de lumină, au fost dezvoltate coordinografii cu control program. Odată cu trecerea la proiectarea mașinii de plăci, necesitatea de a desena un desen, deoarece banda perforată cu coordonatele conductorilor primite de la computer este introdusă în cititorul coordonatorului, pe care se realizează automat masca foto.

Coordonatorul (Fig. 2.10) este format dintr-o masă cu vid 8, pe care se fixează filmul, capetele foto și unitatea de comandă. Masa se deplasează cu mare precizie în două direcții reciproc perpendiculare cu ajutorul șuruburilor de precizie 9 și 3, antrenat de motoare pas cu pas 2 și 10. Capul foto pornește iluminatorul 4, sistem de focalizare 5, deschidere circulară 6 și fotoporta 7. Diafragma are un set de găuri (25–70) care formează un anumit element al modelului PP și este fixată pe arborele motorului pas cu pas. În conformitate cu programul de lucru, semnalele de la unitatea de comandă sunt transmise la motoarele pas cu pas ale unității de masă, diafragmă și iluminator. Înregistratoarele de coordonate moderne (Tabelul 5.4) sunt echipate cu sisteme pentru menținerea automată a unui regim de lumină constant, emițând informații despre măștile foto pe film de la un computer la o scară de 1: 2; 1:1; 2:1; 4:1.

Orez. 5.10. Schema coordonatorului.

Ce este tipărite scânduri A?

tipărite scânduri A sau scânduri A, este o placă sau panou format din unul sau două modele conductoare situate pe suprafața bazei dielectrice, sau dintr-un sistem de modele conductoare situate în volum și pe suprafața bazei dielectrice, interconectate în conformitate cu principiul circuit electric destinate pentru conexiune electricași fixarea mecanică a echipamentelor electronice, electronicii cuantice și a produselor electrice instalate pe acesta - componente electronice pasive și active.

Cel mai simplu tipărite scânduri oh este scânduri A, care conține conductori de cupru pe o parte tipărite scânduri sși conectează elementele modelului conductiv numai pe una dintre suprafețele sale. Astfel de scânduri s cunoscut sub numele de un singur strat tipărite scânduri s sau unilateral tipărite scânduri s(abreviat - OPP).

Astăzi, cel mai popular în producție și cel mai comun tipărite scânduri s, care conțin două straturi, adică conțin un model conductiv pe ambele părți scânduri s- față-verso (două straturi) tipărite scânduri s(abreviat DPP). Firele de trecere sunt folosite pentru a conecta conductorii între straturi. instalare nye și prin găuri placate. Cu toate acestea, în funcție de complexitatea fizică a designului tipărite scânduri s când cablurile sunt pe două fețe scânduri devine prea complicat în producție Ordin este multistratificat tipărite scânduri s(abreviat PAM), unde modelul conductiv este format nu numai pe cele două laturi exterioare scânduri s, dar și în straturile interioare ale dielectricului. În funcție de complexitate, cu mai multe straturi tipărite scânduri s poate fi realizat din 4,6, ....24 sau mai multe straturi.

Pentru instalare A componente electronice pornite tipărite scânduri s, este necesară o operație tehnologică - lipire, folosită pentru a obține o legătură permanentă a pieselor din diverse metale prin introducerea între contactele părților din metal topit - lipire, care are mai mult temperatura scazuta topirea decât materialele pieselor de îmbinat. Contactele lipite ale pieselor, precum și lipirea și fluxul, sunt aduse în contact și încălzite la o temperatură peste punctul de topire al lipitului, dar sub temperatura de topire a pieselor lipite. Ca urmare, lipitura devine lichidă și umezește suprafețele pieselor. După aceea, încălzirea se oprește, iar lipirea trece în faza solidă, formând o îmbinare. Acest proces se poate face manual sau cu echipamente specializate.

Înainte de lipire, componentele sunt așezate tipărite scânduri nu duc componentele în găurile traversante scânduri sși lipite de plăcuțele de contact și/sau de suprafața interioară metalizată a găurii - așa-numita. tehnologie instalare A prin orificii (THT Through Hole Technology - tehnologie instalare Aîn găuri sau alte cuvinte - știft instalare sau DIP- instalare). De asemenea, o tehnologie din ce în ce mai avansată de suprafață instalare A- numit și TMP (tehnologie instalare A la suprafaţă) sau SMT(surface mount technology) sau tehnologie SMD (de la surface mount device - dispozitiv montat la suprafață). Principala sa diferență față de tehnologia „tradițională”. instalare Aîn găuri este că componentele sunt montate și lipite de plăcuțe (eng. land), care fac parte din modelul conductiv de pe suprafață tipărite scânduri s. În tehnologia suprafețelor instalare AÎn general, se folosesc două metode de lipire: lipirea prin reflow cu pastă de lipit și lipirea prin val. Principalul avantaj al metodei de lipire prin val este posibilitatea lipirii simultane a componentelor montate atât pe suprafață. scânduri s, precum și în găuri. În același timp, lipirea cu val este cea mai productivă metodă de lipire instalare este în găuri. Lipirea prin reflow se bazează pe utilizarea unui material tehnologic special - pasta de lipit. Conține trei componente principale: lipire, flux (activatori) și umpluturi organice. Lipirea pastă aplicat pe tampoanele de contact fie cu un dozator, fie prin sablon, apoi componentele electronice sunt instalate cu cabluri pe pasta de lipit și, în continuare, procesul de reflux al lipitului conținut în pasta de lipit este efectuat în cuptoare speciale prin încălzire tipărite scânduri s cu componente.

Pentru evitarea și/sau prevenirea scurtcircuitelor accidentale ale conductorilor din diferite circuite în timpul procesului de lipire, producătorii tipărite scânduri aplicați o mască de lipit de protecție (ing. mască de lipit; ea este, de asemenea, „verde”) - un strat de durabil material polimeric, conceput pentru a proteja conductorii împotriva pătrunderii lipirii și fluxului în timpul lipirii, precum și împotriva supraîncălzirii. Lipirea masca acoperă conductorii și lasă deschise plăcuțele de contact și conectorii cu lame. Cele mai frecvente culori pentru mască de lipit utilizate în tipărite scânduri A x - verde, apoi roșu și albastru. Trebuie avut în vedere faptul că lipirea masca nu protejează scânduri de umiditate în timpul funcționării scânduri s iar pentru protecția împotriva umezelii se folosesc acoperiri organice speciale.

În cele mai populare programe de sisteme de proiectare asistată de calculator tipărite scânduriși dispozitive electronice (abreviat CAD - CAM350, P-CAD, Protel DXP, SPECCTRA, OrCAD, Allegro , Expedition PCB, Genesis), de regulă, există reguli asociate cu masca de lipit. Aceste reguli definesc distanța/offset-ul care trebuie menținut între marginea suportului de lipit și limita măștii de lipit. Acest concept este ilustrat în Figura 2(a).

Serigrafie sau etichetare.

Etichetarea (ing. Silkscreen, legendă) este un proces în care producătorul aplică informații despre componentele electronice și care ajută la facilitarea procesului de asamblare, inspecție și reparare. De regulă, marcajele sunt aplicate pentru a indica punctele de control, precum și poziția, orientarea și evaluarea componentelor electronice. Poate fi folosit și în orice scop al constructorului. tipărite scânduri, de exemplu, specificați numele companiei, instrucțiunile de configurare (acest lucru este utilizat pe scară largă în vechiul mamă scânduri A X calculatoare personale), etc. Marcarea poate fi aplicată pe ambele părți scânduri s iar acesta, de regulă, se aplică prin metoda serigrafiei (imprimare mătase) cu o vopsea specială (cu întărire termică sau UV) în alb, galben sau negru. Figura 2 (b) arată denumirea și locația componentelor în marcaje albe.

Structura stratului în CAD

După cum sa menționat la începutul acestui articol, tipărite scânduri s poate fi format din mai multe straturi. Când tipărite scânduri A proiectat cu CAD, adesea văzut în structură tipărite scânduri s mai multe straturi care nu corespund straturilor necesare cu cabluri din material conductiv (cupru). De exemplu, straturile cu marcaje și o mască de lipit sunt straturi neconductoare. Prezența straturilor conductoare și neconductoare poate fi confuză, deoarece producătorii folosesc termenul de strat atunci când înseamnă doar straturi conductoare. De acum înainte, vom folosi doar termenul „straturi” fără „CAD” atunci când ne referim la straturi conductoare. Când folosim termenul „straturi CAD” ne referim la toate tipurile de straturi, adică straturi conductoare și neconductoare.

Structura straturilor în CAD:

Figura 3 prezintă trei structuri de straturi diferite. culoarea portocalie evidenţiază straturile conductoare din fiecare structură. Înălțimea sau grosimea structurii tipărite scânduri s poate varia în funcție de scop, dar grosimea cel mai frecvent utilizată este de 1,5 mm.

Tipuri de carcase pentru componente electronice

Există o mare varietate de tipuri de carcase pentru componente electronice pe piață astăzi. De obicei, pentru un element pasiv sau activ, există mai multe tipuri de pachete. De exemplu, puteți găsi același cip în pachetul QFP (din English Quad Flat Package - o familie de pachete de cipuri cu cabluri plane situate pe toate cele patru laturi) și în pachetul LCC (din English Leadless Chip Carrier - este un pachet ceramic pătrat cu profil redus, cu contacte situate pe partea inferioară).

Practic, există 3 mari familii de carcase electronice:

tampon de contact tipărite scânduri s(terenul englez)

tampon de contact tipărite scânduri s- parte a modelului conductiv tipărite scânduri s utilizat pentru conectarea electrică a produselor electronice instalate. tampon de contact tipărite scânduri s este o parte a conductorului de cupru care este deschisă de la masca de lipit, unde cablurile componente sunt lipite. Există două tipuri de tampoane - tampoane de contact instalare gauri pentru instalare Aîn găuri și platforme plane pentru suprafață instalare A- Tampoane SMD. Uneori, SMD via pad-uri sunt foarte asemănătoare cu pad-urile pentru instalare Aîn găuri.

Figura 4 prezintă plăcuțe pentru 4 componente electronice diferite. Opt pentru IC1 și, respectiv, două pentru pad-uri R1 SMD, precum și trei pad-uri cu orificii pentru componentele electronice Q1 și PW.

conductoare de cupru

Conductoarele de cupru sunt folosite pentru a conecta două puncte pe tipărite scânduri e - de exemplu, pentru a conecta două pad-uri SMD (Figura 5.) sau pentru a conecta un pad SMD la un pad instalare sau pentru conectarea a două căi.

Conductorii pot avea lățimi diferite, calculate, în funcție de curenții care circulă prin ei. De asemenea, la frecvențe înalte, este necesar să se calculeze lățimea conductorilor și golurile dintre ele, deoarece rezistența, capacitatea și inductanța sistemului de conductori depind de lungimea, lățimea și poziția lor relativă.

Prin vias placate tipărite scânduri s

Când trebuie să conectați o componentă care este pornită stratul de deasupra tipărite scânduri s cu o componentă care se află pe stratul inferior, sunt utilizate căi prin placare care conectează elementele modelului conductiv pe diferite straturi tipărite scânduri s. Aceste găuri permit trecerea curentului tipărite scânduri y. Figura 6 prezintă două fire care pornesc de la plăcuțele unei componente de pe stratul superior și se termină la plăcuțele altei componente de pe stratul inferior. Fiecare conductor are propria sa cale, care conduce curentul de la stratul superior la stratul inferior.

Figura 6. Conectarea a două microcircuite prin conductori și căi placate pe părți opuse tipărite scânduri s

Figura 7 oferă o idee mai detaliată despre secțiune transversală 4 straturi tipărite scânduri. Următoarele straturi sunt codificate cu culori aici:

Pe model tipărite scânduri s, Figura 7 prezintă un conductor (roșu) care aparține stratului conductor superior și care trece prin scânduri y folosind o via, apoi își continuă drumul de-a lungul stratului inferior (albastru).

Figura 7. Conductorul din stratul superior care trece prin tipărite scânduri y și continuându-și drumul pe stratul de jos.

Orificiu placat „oarb”. tipărite scânduri s

În HDI (High Density Interconnect - conexiuni de înaltă densitate) tipărite scânduri A x, este necesar să folosiți mai mult de două straturi, așa cum se arată în Figura 7. De regulă, în structurile cu mai multe straturi tipărite scânduri s Multe circuite integrate folosesc straturi separate pentru alimentare și masă (Vcc sau GND), astfel încât straturile exterioare de semnal sunt eliberate de șinele de alimentare, făcând mai ușoară rutarea firelor de semnal. Există, de asemenea, cazuri în care conductorii de semnal trebuie să treacă din stratul exterior (sus sau jos) pe calea cea mai scurtă pentru a asigura impedanța necesară, cerințele de izolare galvanică și terminând cu cerințele de rezistență la descărcarea electrostatică. Pentru aceste tipuri de conexiuni se folosesc găuri metalizate oarbe (Blind via - „surd” sau „orb”). Adică găurile care se conectează strat exterior cu una sau mai multe interne, ceea ce vă permite să faceți conexiunea la minim în înălțime. O gaură oarbă începe pe stratul exterior și se termină pe stratul interior, motiv pentru care este prefixată cu „oarbă”.

Pentru a afla pe ce gaură este prezentă scânduri e, poți pune tipărite scânduri y deasupra sursei de lumină și vezi - dacă vezi lumină care vine de la sursă prin gaură, atunci aceasta este o via, altfel este surdă.

Viale oarbe sunt utile în design scânduri s când aveți dimensiuni limitate și aveți prea puțin spațiu pentru amplasarea componentelor și cablarea semnalului. Puteți plasa componente electronice pe ambele părți și maximizați spațiul pentru cablare și alte componente. Dacă tranzițiile sunt făcute printr-o gaură de trecere, și nu surde, aveți nevoie spatiu suplimentar pentru gauri gaura ocupă spațiu pe ambele părți. În același timp, găurile oarbe pot fi amplasate sub corpul cipului - de exemplu, pentru cablare mare și complexă BGA componente.

Figura 8 prezintă trei găuri care fac parte dintr-un strat cu patru straturi tipărite scânduri s. Dacă te uiți de la stânga la dreapta, atunci primul vom vedea o gaură prin toate straturile. A doua gaură începe în stratul superior și se termină pe al doilea strat interior - L1-L2 blind via. În cele din urmă, a treia gaură începe în stratul de jos și se termină în al treilea strat, motiv pentru care spunem că este un L3-L4 blind via.

Principalul dezavantaj al acestui tip de gaură este mai mult preț mare de fabricație tipărite scânduri s cu găuri oarbe, în comparație cu găurile de trecere alternative.

Vias ascunse

Engleză Îngropat prin - „ascuns”, „îngropat”, „încorporat”. Aceste vias sunt similare cu vias oarbe, cu diferența că încep și se termină pe straturile interioare. Dacă ne uităm la Figura 9 de la stânga la dreapta, putem vedea că prima gaură trece prin toate straturile. Al doilea este un blind prin L1-L2, iar ultimul este un ascuns prin L2-L3 care începe pe al doilea strat și se termină pe al treilea strat.

Figura 9. Comparația unei găuri traversante, a unei găuri oarbe și a unei găuri ascunse.

Tehnologia de fabricație a vie-urilor oarbe și ascunse

Tehnologia de fabricare a unor astfel de găuri poate fi diferită, în funcție de designul pe care dezvoltatorul l-a stabilit și în funcție de posibilități fabrică un-producător. Vom distinge două tipuri principale:

O gaură este găurită într-o piesă de prelucrat cu două fețe DPP, metalizat, gravat și apoi acest semifabricat, de fapt un finisat în două straturi tipărite scânduri A, presat printr-un preimpregnat ca parte a unei preforme multistrat tipărite scânduri s. Dacă acest gol este deasupra „plăcintei” PAM, atunci obținem găuri oarbe, dacă în mijloc, atunci vias ascunse.

1. O gaură este găurită într-o piesa de prelucrat presată PAM, adâncimea de găurire este controlată pentru a lovi cu precizie plăcuțele straturilor interioare, iar apoi gaura este placată. Astfel, obținem doar găuri oarbe.

În structuri complexe PAM Pot fi utilizate combinații ale tipurilor de găuri de mai sus - Figura 10.

Figura 10. Un exemplu de combinație tipică de tipuri de via.

Rețineți că utilizarea găurilor oarbe poate duce uneori la o reducere a costului proiectului în ansamblu, datorită economiilor la numărul total de straturi, a unei trasabilități mai bune și a reducerii dimensiunii. tipărite scânduri s, precum și capacitatea de a aplica componente cu un pas mai fin. Cu toate acestea, în fiecare caz, decizia de a le utiliza ar trebui luată individual și în mod rezonabil. Cu toate acestea, nu ar trebui să abuzăm de complexitatea și varietatea tipurilor de găuri oarbe și ascunse. Experiența a arătat că atunci când alegeți între adăugarea unui alt tip de gaură oarbă la un proiect sau adăugarea unei alte perechi de straturi, este mai corect să adăugați câteva straturi. În orice caz, designul PAM ar trebui proiectat luând în considerare modul în care va fi implementat în producție.

Finisarea straturilor de protecție metalice

Obținerea îmbinărilor de lipire corecte și fiabile în echipamentele electronice depinde de mulți factori de proiectare și tehnologia, inclusiv nivelul adecvat de lipit al elementelor conectate, cum ar fi componentele și tipărite conductoare. Pentru a menține lipirea tipărite scânduri inainte de instalare A componente electronice, asigurând planeitatea acoperirii și pentru fiabilitate instalare Aîmbinări lipite, este necesar să se protejeze suprafața de cupru a plăcuțelor de contact tipărite scânduri s de oxidare, așa-numita acoperire de protecție metalică de finisare.

Când te uiți la diferit tipărite scânduri s, puteți vedea că tampoanele aproape niciodată nu au culoarea cuprului, de multe ori și de cele mai multe ori sunt argintii, aurii strălucitori sau gri mat. Aceste culori determină tipurile de acoperiri de protecție metalice de finisare.

Cea mai comună metodă de protejare a suprafețelor lipite tipărite scânduri este acoperirea plăcuțelor de contact din cupru cu un strat de aliaj argintiu staniu-plumb (POS-63) - HASL. Cele mai multe produse tipărite scânduri protejate prin metoda HASL. Coatorire la cald HASL - proces de cositorire la cald scânduri s, prin imersare pentru o perioadă limitată de timp într-o baie de lipire topită și cu o îndepărtare rapidă prin suflare cu jet de aer fierbinte, îndepărtarea excesului de lipire și nivelarea stratului de acoperire. Această acoperire a dominat în ultimii ani, în ciuda limitărilor sale tehnice severe. Plat s, eliberate în acest fel, deși păstrează o bună lipibilitate pe toată perioada de depozitare, sunt nepotrivite pentru unele aplicații. Elemente foarte integrate utilizate în SMT tehnologii instalare A, necesită planaritatea (planeitatea) ideală a plăcuțelor tipărite scânduri. Acoperirile tradiționale HASL nu îndeplinesc cerințele de planaritate.

Tehnologiile de acoperire care îndeplinesc cerințele de planaritate sunt acoperirile aplicate chimic:

Placare cu aur prin imersie (Electroless Nickel / Immersion Gold - ENIG), care este o peliculă subțire de aur aplicată peste un substrat de nichel. Funcția aurului este de a oferi o bună lipire și de a proteja nichelul de oxidare, iar nichelul însuși servește ca o barieră pentru a preveni difuzia reciprocă a aurului și a cuprului. Această acoperire garantează o planaritate excelentă a tamponului fără deteriorare. tipărite scânduri, oferă o rezistență suficientă pentru îmbinările de lipit realizate cu lipituri pe bază de staniu. Principalul lor dezavantaj este costul ridicat de producție.

Staniu de imersie (ISn) - acoperire chimică gri mat care oferă planeitate ridicată tipărite site-uri scânduri sși compatibil cu toate metodele de lipire decât ENIG. Procesul de aplicare a staniului de imersie este similar cu procesul de aplicare a aurului de imersie. Staniul prin imersie asigură o bună lipire după depozitare pe termen lung, care este asigurată prin introducerea unui substrat organometal ca barieră între cuprul plăcuțelor și staniul în sine. Dar, scânduri s acoperit cu tablă de imersie, trebuie manipulat cu grijă, depozitat în ambalat în vidîn dulapuri uscate de depozitare şi scânduri s cu această acoperire nu sunt potrivite pentru producția de tastaturi/panouri tactile.

Când se operează computere, dispozitive cu conectori lame, pinii conectorilor lamei sunt supuși frecării în timpul funcționării scânduri s prin urmare, contactele terminale sunt galvanizate cu un strat de aur mai gros și mai dur. Aurirea galvanică a conectorilor cuțite (Gold Fingers) - acoperire din familia Ni / Au, grosimea stratului: 5 -6 Ni; 1,5 - 3 µm Au. Acoperirea este aplicată prin depunere electrochimică (electroplating) și este utilizată în principal pentru aplicarea pe contactele terminale și lamelele. Tolstoi, placare cu aur are rezistență mecanică ridicată, rezistență la abraziune și efecte negative asupra mediului. Indispensabil acolo unde este important să se asigure un contact electric fiabil și durabil.

Calitatea materialelor furnizate este conformă cu standardul IPC4101B, sistemul de management al calității al producătorilor este confirmat de certificatele internaționale ISO 9001:2000.

FR4 - fibra de sticla cu clasa de rezistenta la foc 94V-0 - este cel mai comun material pentru productia de placi cu circuite imprimate. Firma noastra furnizeaza urmatoarele tipuri de materiale pentru producția de plăci cu circuite imprimate pe o singură față și față-verso:

• Fibră de sticlă FR4 cu o temperatură de tranziție sticloasă de 135ºС, 140ºС și 170ºС pentru producția de plăci de circuite imprimate pe o singură față și pe două fețe. Grosime 0,5 - 3,0 mm cu folie 12, 18, 35, 70, 105 microni.
• Baza FR4 pentru straturi interioare MPP cu temperaturi de tranziție sticloasă de 135°C, 140°C și 170°C
• Preimpregnate FR4 cu temperaturi de tranziție sticloasă de 135ºС, 140ºС și 170ºС pentru presarea MPP
• Materiale XPC , FR1 , FR2 , CEM-1 , CEM-3 , HA-50
• Materiale pentru plăci cu disipare controlată a căldurii:
  • (aluminiu, cupru, oțel inoxidabil) cu un dielectric cu o conductivitate termică de 1 W/m*K până la 3 W/m*K fabricat de Totking și Zhejiang Huazheng New Material Co.
  • Material HA-30 CEM-3 cu o conductivitate termică de 1 W/m*K pentru producția de plăci cu circuite imprimate pe una și două fețe.

Pentru unele aplicații, poate fi necesar un dielectric fără folie de înaltă calitate, care are toate avantajele FR4 (proprietăți dielectrice bune, stabilitate a caracteristicilor și dimensiunilor, rezistență ridicată la condiții climatice nefavorabile). Pentru aceste aplicații, putem oferi FR4 fibră de sticlă fără folie.

În multe cazuri, în care sunt necesare plăci de circuite imprimate destul de simple (în producția de echipamente de uz casnic, diverși senzori, unele componente pentru mașini etc.), proprietățile excelente ale fibrei de sticlă sunt redundante, iar indicatorii de fabricabilitate și de cost vin în prim-plan. Aici putem oferi urmatoarele materiale:

• XPC, FR1, FR2 - folii getinaks (pe bază de hârtie celulozică impregnată cu rășină fenolică), sunt utilizate pe scară largă la fabricarea plăcilor de circuite imprimate pentru electronice de larg consum, echipamente audio, video, în industria auto (dispuse în ordine crescătoare a indicatorilor de proprietate , și, în consecință, prețurile ). Perfect timbrat.
• CEM-1 este un laminat bazat pe o compozitie de hartie celulozica si fibra de sticla cu rasina epoxidica. Ștampilare excelentă.

De asemenea, în sortimentul nostru există o folie de cupru electrodepusă pentru presare MPP produsă de Kingboard. Folia este furnizată în role de diferite lățimi, grosimea foliei este de 12, 18, 35, 70, 105 microni, folie cu grosimea de 18 și 35 microni este aproape întotdeauna disponibilă din depozitul nostru din Rusia.

Toate materialele sunt produse în conformitate cu directiva RoHS, conținutul de substanțe nocive este confirmat de certificatele relevante și rapoartele de testare RoHS. De asemenea, toate materialele, multe posturi au certificate etc.

Placă de circuit imprimat (în engleză PCB - placă de circuit imprimat)- o placă formată dintr-un dielectric, pe care se formează cel puțin un circuit conductiv electric (circuit electronic) (de obicei prin imprimare). Placa de circuit imprimat este destinata pentru conectarea electrica si mecanica a diferitelor componente electronice sau pentru conectarea componentelor electronice individuale. Componentele electronice de pe o placă de circuit imprimat sunt conectate la bornele lor la elemente ale modelului conductiv, de obicei prin lipire, sau înfășurare, sau nituire sau presare, în urma cărora modulul electronic (sau placa de circuit imprimat asamblată) este asamblată.

Tipuri de plăci

În funcție de numărul de straturi cu un model conductiv electric, plăcile de circuite imprimate sunt împărțite în cu o singură față, cu două fețe și cu mai multe straturi.
Spre deosebire de montarea la suprafață, pe o placă de circuit imprimat, modelul conductiv electric este realizat din folie folosind o metodă aditivă sau scădere. În metoda aditivă, se formează un model conductiv pe materialul nefolit, de obicei prin placare chimică cu cupru printr-o mască de protecție aplicată anterior materialului. În metoda subtractivă, pe un material folie se formează un model conductiv prin îndepărtarea zonelor inutile ale foliei, de obicei folosind gravarea chimică.

Placa de circuit imprimat conține de obicei găuri de montare și plăcuțe de contact, care pot fi acoperite suplimentar cu un strat de protecție: un aliaj de staniu și plumb, staniu, aur, argint, strat de protecție organic. În plus, plăcile cu circuite imprimate au căi pentru conectarea electrică a straturilor plăcii, un strat izolator extern („mască de protecție”) care acoperă suprafața plăcii care nu este utilizată pentru contactul cu un strat izolator, marcajul este aplicat de obicei prin serigrafie, mai rar prin jet de cerneală sau laser.

Tipuri de plăci de circuite imprimate

După numărul de straturi de material conductiv:
- Unilateral
-Bilateral
- Multistrat (MPP)

Pentru flexibilitate:
-Greu
-Flexibil

Tehnologia de instalare:
-Pentru montarea orificiilor
-Montaj de suprafață

De orice fel placă de circuit imprimat poate avea propriile caracteristici, datorită cerințelor pentru condiții speciale de funcționare (de exemplu, un interval extins de temperatură) sau caracteristici de aplicare (de exemplu, în dispozitivele care funcționează la frecvențe înalte).

materiale

Baza plăcii de circuit imprimat este un dielectric, cele mai frecvent utilizate materiale sunt textolit, fibră de sticlă, getinaks.
De asemenea, o bază metalică acoperită cu un dielectric (de exemplu, aluminiu anodizat) poate servi ca bază pentru plăcile de circuite imprimate; pistele din folie de cupru sunt aplicate peste dielectric. Astfel de plăci de circuite imprimate sunt utilizate în electronica de putere pentru îndepărtarea eficientă a căldurii din componentele electronice. În acest caz, baza metalică a plăcii este atașată la radiator.
Ca material pentru plăcile de circuite imprimate care funcționează în intervalul de microunde și la temperaturi de până la 260 ° C, se utilizează fluoroplastic armat cu țesătură de sticlă (de exemplu, FAF-4D) și ceramică. Placi flexibile fabricat din materiale poliimide precum Kapton.

FR-4

O familie de materiale sub denumirea generală FR-4 conform clasificării NEMA (National Electrical Manufacturers Association, SUA). Aceste materiale sunt cele mai comune pentru producția de DPP, MPP și OPP cu cerințe crescute de rezistență mecanică. FR-4 este un material pe bază de fibră de sticlă cu rășină epoxidică ca liant (fibră de sticlă). De obicei, opac gălbui sau transparent, obișnuit Culoarea verde este dat de o mască de lipit aplicată pe suprafața plăcii de circuit imprimat. Clasa de inflamabilitate UL94-V0.
În funcție de proprietățile și aplicarea FR-4
- standard, cu temperatura de tranzitie sticloasa Tg ~130°C, cu sau fara blocaj UV. Tipul cel mai comun și utilizat pe scară largă și, de asemenea, cel mai puțin costisitor dintre FR-4;

Cu temperatură ridicată de tranziție sticloasă, Tg ~170°C-180°C;
- fără halogen;
- cu indice de urmărire normalizat, CTI ≥400, ≥600;
- de înaltă frecvență, cu constantă dielectrică scăzută ε ≤3,9 și tangentă cu pierderi dielectrice mici df ≤0,02.

CEM-3

Familia de materiale NEMA CEM-3. Materialul compozit pe bază de fibră de sticlă-epoxi este de obicei alb ca laptele sau transparent. Este format din două straturi exterioare de fibră de sticlă, între care este plasată o fibră de sticlă nețesută (pâslă din fibră de sticlă). Este utilizat pe scară largă în producția de DPP cu metalizare. Prin proprietățile sale este foarte aproape de FR-4 și diferă, în mare, doar prin rezistența mecanică mai mică. Este o alternativă excelentă cu costuri reduse la FR-4 pentru marea majoritate a aplicațiilor. Prelucrare mecanică excelentă (frezare, ștanțare). Clasa de inflamabilitate UL94-V0.
În funcție de proprietățile și domeniul de aplicare al CEM-3 este împărțit în următoarele subclase:
- standard, cu sau fara blocaj UV;

CEM-1

Clasa de material NEMA CEM-1. Aceste materiale compozite sunt realizate pe pe bază de hârtie cu două straturi de fibră de sticlă la exterior. De obicei, alb lăptos, galben lăptos sau maro maronie. Nu sunt compatibile cu procesul de placare a găurilor, deci sunt utilizate numai pentru producția de OPP. Proprietățile dielectrice sunt apropiate de FR-4, proprietățile mecanice sunt oarecum mai proaste. CEM-1 este o alternativă bună la FR-4 în producția de PCB cu o singură față, unde prețul este un factor. Prelucrare mecanică excelentă (frezare, ștanțare). Clasa de inflamabilitate UL94-V0.
Este împărțit în următoarele subclase:
-standard;
-temperatura ridicata, compatibil cu tehnologiile de cositorire si lipire fara plumb;
- fara halogeni, fara fosfor si antimoniu;
-cu indice de urmărire normalizat, CTI ≥600
- rezistent la umiditate, cu stabilitate dimensionala crescuta

FR-1/FR-2

Clasa de materiale NEMA FR-1 și FR-2. Aceste materiale sunt realizate pe bază de hârtie fenolică și sunt utilizate numai pentru producția de OPP. FR-1 și FR-2 au caracteristici similare, FR-2 diferă de FR-1 doar prin utilizarea unei rășini fenolice modificate cu o temperatură de tranziție sticloasă mai mare ca liant. Datorită asemănării caracteristicilor și domeniului FR-1 și FR-2, majoritatea producătorilor de materiale produc doar unul dintre aceste materiale, mai des FR-2. Prelucrare mecanică excelentă (frezare, ștanțare). Ieftin. Clasament de inflamabilitate UL94-V0 sau V1.
Este împărțit în următoarele subclase:
-standard;
- fara halogeni, fara fosfor si antimoniu, netoxic;
- rezistent la umiditate

Finisaje PCB

Pentru a menține lipirea plăcilor cu circuite imprimate după depozitare, pentru a asigura montarea fiabilă a componentelor electronice și pentru a păstra proprietățile îmbinărilor lipite sau sudate în timpul funcționării, este necesar să se protejeze suprafața de cupru a plăcilor plăcilor cu circuit imprimat cu un strat de suprafață lipit. , așa-numita acoperire de finisare. Vă aducem în atenție o gamă largă de acoperiri de finisare, care vă permite să faceți în mod optim o alegere în favoarea unuia sau chiar mai multor dintre ele în același timp în producția plăcilor dumneavoastră de circuite imprimate.

HAL sau HASL (din limba engleză Hot Air Leveling sau Hot Air Solder Leveling - nivelare cu aer cald) folosind lipituri pe bază de aliaj de staniu-plumb (Sn / Pb), de exemplu, OS61, OS63 și nivelarea cu un cuțit de aer. Se aplică în etapa finală a producției pe o placă de circuit imprimat deja formată cu o mască de lipit aplicată prin scufundarea acesteia într-o baie de topire și apoi nivelarea și îndepărtarea excesului de lipit cu un cuțit de aer. Această acoperire, cea mai comună în prezent, este cea clasică, cea mai faimoasă și folosită de mult timp. Oferă o lipire excelentă a plăcilor cu circuite imprimate chiar și după perioade lungi de depozitare. Acoperirea HAL este avansată din punct de vedere tehnologic și ieftin. Compatibil cu toate metodele cunoscute de instalare și lipire - manuală, lipire prin val, reflow în cuptor etc. Dezavantajele acestui tip de acoperire de finisare includ prezența conduce - unul dintre cele mai toxice metale interzis pentru utilizare în Uniunea Europeană de directiva RoHS (Restriction of Hazardous Substances Directives - directiva privind interzicerea utilizării substanţelor periculoase şi toxice), precum şi faptul că stratul HAL nu nu îndeplinesc condițiile de planeitate pentru plăcuțele de montare a cipurilor cu un grad foarte ridicat de integrare. Acoperirea este nepotrivită pentru tehnologia chip-on-board (COB - Chip on board) și aplicarea la contactele de capăt (lamele).

HAL fără plumb - varianta de acoperire HAL, dar folosind lipituri fara plumb, de exemplu, Sn100, Sn96.5/Ag3/Cu0.5, SnCuNi, SnAgNi. Acoperirea este pe deplin conformă cu RoHS și are o durabilitate și lipire foarte bune. Acest strat superior este aplicat la o temperatură mai mare decât HAL pe bază de POS, ceea ce impune cerințe sporite material de baza placă de circuit imprimat și componente electronice după temperatură. Acoperirea este compatibilă cu toate metodele de montare și lipire, atât lipituri fără plumb (ceea ce este cel mai recomandat), cât și lipituri staniu-plumb, dar necesită o atenție deosebită la regim de temperatură lipirea. În comparație cu HAL pe bază de Sn/Pb, această acoperire este mai scumpă datorită costului mai mare al lipirilor fără plumb, precum și a consumului de energie mai mare.

Principala problemă cu acoperirea HAL , este o neuniformitate semnificativă a grosimii acoperirii. Problema este relevantă în special pentru componentele cu pas mic, cum ar fi QFP cu pas de 0,5 mm sau mai puțin, BGA cu pas de 0,8 mm sau mai puțin. Grosimea acoperirii poate varia de la 0,5 µm la 40 µm, în funcție de dimensiunile geometrice ale plăcuței de contact și de efectul neuniform al cuțitului de aer. De asemenea, ca urmare a șocului termic în timpul aplicării HASL, este posibilă deformarea plăcii de circuit imprimat sub formă de deformare / torsiune. Acest lucru este valabil mai ales pentru plăcile cu o grosime<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.

aur de imersie (ENIG - Electroless Nickel/Immersion Gold) - acoperire din familia Ni/Au. Grosimea acoperirii: Ni 3-7 µm, Au 0,05-0,1 µm. Aplicați chimic prin ferestrele măștii de lipit. Un înveliș fără plumb utilizat pe scară largă, care asigură planeitatea tamponului, o bună lipire, o conductivitate mare a suprafeței tamponului și o durată lungă de valabilitate. Excelent pentru aplicații ale componentelor cu pas fin și testare în circuit. Acoperirea este pe deplin conformă cu RoHS. Compatibil cu toate metodele de montare și lipire. Mai scump decât HASL.

Există mulți producători de substanțe chimice pentru aplicarea aurului prin imersie, iar tehnicile de aplicare variază de la producător la producător de substanțe chimice. Rezultatul final depinde și de alegerea substanțelor chimice și de procesul de aplicare. Este posibil ca unele substanțe chimice să nu fie compatibile cu un anumit tip de mască de lipit. Acest tip de acoperire este predispus la formarea a două tipuri de defecte critice - o „tampă neagră” (tampă neagră, neumezirea suprafeței tamponului cu lipire) și crăpare sub sarcini mecanice sau termice (craparea are loc între nichel și cupru). strat, de-a lungul stratului intermetalic). De asemenea, în timpul acoperirii, cantitatea de aur trebuie controlată pentru a preveni fragilizarea îmbinării de lipit. Respectarea exactă a tehnologiei de aplicare a aurului de imersare și înlocuirea la timp a soluțiilor garantează calitatea acoperirii și absența unui defect al tamponului negru. Pentru a preveni fisurarea sub presiune mecanică, se poate recomanda creșterea grosimii plăcii de circuit imprimat la 2,0 mm sau mai mult atunci când se utilizează pachete BGA mai mari de 25x25 mm sau cu o dimensiune a plăcii mai mare de 250 mm. Creșterea grosimii plăcii reduce solicitarea mecanică asupra componentelor atunci când placa este îndoită.

Degete de aur - acoperire din familia Ni/Au. Grosimea acoperirii: Ni 3-5 µm, Au 0,5-1,5 µm. Se aplica prin depunere electrochimica (galvanizare). Folosit pentru aplicare pe contacte de capăt și lamele. Are rezistență mecanică ridicată, rezistență la abraziune și efecte negative asupra mediului. Indispensabil acolo unde este important să se asigure un contact electric fiabil și durabil.

tabla de imersie - o acoperire chimică care îndeplinește cerințele RoHS și asigură planeitatea ridicată a plăcilor de circuite imprimate. Acoperire tehnologică compatibilă cu toate metodele de lipire. Spre deosebire de concepția greșită populară bazată pe experiența utilizării unor tipuri de acoperire învechite, staniul de imersie oferă o bună lipire după o perioadă de depozitare suficient de lungă - o perioadă de valabilitate garantată de 6 luni. (Lipibilitatea stratului de acoperire durează până la un an sau mai mult cu depozitare adecvată). Asemenea perioade lungi de menținere a unei bune lipituri sunt asigurate prin introducerea unui substrat organometal ca barieră între cuprul plăcuțelor și cositorul în sine. Substratul barieră previne difuzia reciprocă a cuprului și staniului, formarea de compuși intermetalici și recristalizarea staniului. Acoperirea de finisare cu staniu de imersie cu un substrat organo-metalic, cu grosimea de aproximativ 1 micron, are o suprafata neteda, plana, pastreaza lipirea si posibilitatea de a mai multe reludari chiar si dupa o depozitare suficient de indelungata.

OSP (din limba engleză Organic Solderability Preservatives) - un grup de acoperiri organice de finisare aplicate direct pe plăcuțele de cupru și protejând suprafața de cupru de oxidare în timpul depozitării și lipirii. Pe măsură ce pasul componentelor scade, interesul pentru acoperirile care asigură planeitatea necesară, și în special pentru OSP, este în continuă creștere. Recent, acoperirile OSP au progresat rapid, au apărut varietăți de acoperiri care asigură lipirea în mai multe treceri fără oxidarea cuprului chiar și cu intervale de timp suficient de mari între treceri (zile). Există o acoperire subțire, de aproximativ 0,01 microni, și o acoperire relativ groasă de 0,2 - 0,5 microni sau mai mult. Trebuie selectat un strat gros pentru a asigura lipirea în două sau mai multe treceri. OSP oferă o suprafață plată, nu are plumb și este compatibil RoHS și, atunci când este depozitat și manipulat corespunzător, oferă o conexiune de lipire foarte fiabilă. Acoperirea subțire OSP costă mai puțin decât HAL. Gros - aproape la fel ca HAL.

Cu toate acestea, OSP nu acoperă capetele plăcii de contact de cupru cu lipire în timpul procesului de reflux. Fluxul de lipit pe suprafață este mai rău decât în ​​cazul acoperirii HASL. Prin urmare, la aplicarea pastei, găurile în șablon trebuie făcute cu o dimensiune egală cu zona de contact. În caz contrar, nu întreaga suprafață a plăcuței va fi acoperită cu lipire (deși acest defect este doar cosmetic, fiabilitatea conexiunii rămâne foarte bună). Suprafața de cupru nelipit se oxidează în timp, ceea ce poate afecta negativ reparația. Există, de asemenea, problema umezirii găurilor placate în timpul lipirii cu val. Este necesar să se aplice o cantitate suficient de mare de flux înainte de lipire, fluxul trebuie să intre în găuri, astfel încât lipirea să ude gaura din interior și să formeze un filet pe spatele plăcii. Dezavantajele acestei acoperiri includ, de asemenea: un timp scurt de depozitare înainte de utilizare, incompatibilitate cu solvenții terpenici, limitări ale testabilității în timpul testelor în circuit și funcționale (care este parțial rezolvată prin aplicarea pastei de lipit la punctele de control). Dacă alegeți OSP, vă recomandăm să utilizați acoperirile ENTEK de la Enthone (ENTEK PLUS, ENTEK PLUS HT), deoarece oferă cea mai bună combinație de umectabilitate, rezistență de aderență și capacitate de trecere multiple.

Dezvoltare

Luați în considerare un proces tipic de dezvoltare pentru o placă cu 1-2 straturi.
- Determinarea dimensiunilor (nu este esentiala pentru o placa).
- Alegerea grosimii materialului plăcii dintr-o serie de standarde:
- Materialul cel mai des folosit este grosimea de 1,55 mm.
- Desenarea dimensiunilor (marginile) plăcii în programul CAD în stratul BOARD.
-Locația componentelor radio mari: conectori, etc. De obicei, acest lucru se întâmplă în stratul superior (TOP):
-Se presupune că desenele fiecărei componente, locația și numărul de pini etc. au fost deja determinate (sau se folosesc biblioteci de componente gata făcute).
„Imprăștierea” restului componentelor peste stratul superior sau, mai rar, a ambelor straturi pentru plăci cu două fețe.
-Pornirea trasorului. Dacă rezultatul este nesatisfăcător - rearanjarea componentelor. Acești doi pași sunt adesea executați de zeci sau sute de ori la rând.
În unele cazuri, rutarea PCB (trasarea pistelor) se face manual în întregime sau parțial.
-Verificarea plăcii pentru erori (DRC, Design Rules Check): verificarea golurilor, scurtcircuiturilor, componentelor suprapuse etc.
- Exportați fișierul într-un format acceptat de producătorul PCB-ului, cum ar fi Gerber.

de fabricație

Producția de plăci cu circuite imprimate este de obicei înțeleasă ca prelucrarea unei piese de prelucrat (material folie). Un proces tipic constă din mai multe etape: găurirea căilor, obținerea unui model de conductori prin îndepărtarea excesului de folie de cupru, placarea găurilor, aplicarea straturilor de protecție și cositorizare și marcare.

Obținerea unui desen al conductorilor

La fabricarea plăcilor se folosesc metode chimice, electrolitice sau mecanice pentru a reproduce modelul conductor necesar, precum și combinațiile acestora.

Metoda chimică

Metoda chimică de fabricare a plăcilor cu circuite imprimate din material folie finit constă în două etape principale: aplicarea unui strat protector pe folie și gravarea zonelor neprotejate prin metode chimice.

În industrie, un strat de protecție este aplicat fotochimic folosind un fotorezistent sensibil la ultraviolete, o fotomască și o sursă de lumină UV. Fotorezistul poate fi lichid sau film. Fotorezistul lichid se aplică în condiții industriale, deoarece este sensibil la nerespectarea tehnologiei de aplicare. Filmul fotorezistent este popular pentru fabricarea manuală a plăcilor. O mască foto este un material transparent UV, cu un model de urmărire imprimat pe el. După expunere, fotorezistul este dezvoltat și fixat ca într-un fotoproces convențional.

Un strat protector sub formă de lac sau vopsea poate fi aplicat prin serigrafie sau manual. Pentru a forma o mască de gravare pe o folie, radioamatorii folosesc transferul de toner dintr-o imagine imprimată pe o imprimantă laser („tehnologie de călcat cu laser”).

Folia neprotejată este apoi gravată într-o soluție de clorură ferică sau (mult mai rar) alte substanțe chimice, cum ar fi sulfatul de cupru. După gravare, modelul de protecție este îndepărtat de pe folie.

cale mecanică

Metoda de fabricație mecanică implică utilizarea mașinilor de frezat și gravat sau a altor unelte pentru îndepărtarea mecanică a stratului de folie din zonele specificate.
- Placarea orificiilor
- Strat

Coperți precum:
-Acoperiri protectoare cu lac („masca de lipit”).
- Coitorie.
- Acoperire cu folie cu metale inerte (aurire, paladiu) și lacuri conductoare pentru îmbunătățirea proprietăților de contact.
-Acoperiri decorative si informative (marcare).

Plăci cu circuite imprimate multistrat

Plăcile cu circuite imprimate multistrat (abreviate ca MPP [sursă?], în engleză placă cu circuite imprimate multistrat) sunt folosite în cazurile în care cablarea conexiunilor pe o placă cu două fețe devine prea complicată. Pe măsură ce complexitatea dispozitivelor proiectate și densitatea de montare cresc, numărul de straturi de pe plăci crește.

În plăcile multistrat, straturile exterioare (precum și găurile traversante) sunt folosite pentru a instala componente, în timp ce straturile interioare conțin interconexiuni sau planuri solide de alimentare (poligoane). Căile metalice sunt folosite pentru a conecta conductorii între straturi. La fabricarea plăcilor cu circuite imprimate multistrat, se realizează mai întâi straturile interioare, care apoi sunt lipite împreună prin tampoane adezive speciale (preimpregnate). În continuare, se efectuează presarea, găurirea și placarea viilor.

Construcția de plăci de circuite imprimate multistrat

Luați în considerare un design tipic al unei plăci multistrat (Fig. 1). În prima versiune, cea mai comună, straturile interioare ale plăcii sunt formate din fibră de sticlă laminată cu cupru cu două fețe, care se numește „miez”. Straturile exterioare sunt realizate din folie de cupru presată pe straturile interioare cu un liant - un material rășinos numit „prepreg”. După presare la temperatură ridicată, se formează o „plăcintă” a unei plăci de circuit imprimat multistrat, în care sunt apoi găurite și metalizate. Mai puțin obișnuită este a doua opțiune, când straturile exterioare sunt formate din „miezuri” ținute împreună de preimpregnat. Aceasta este o descriere simplificată, există multe alte modele bazate pe aceste opțiuni. Cu toate acestea, principiul de bază este că preimpregnatul acționează ca un liant între straturi. Evident, nu poate exista o situație în care două „miezuri” cu două fețe să fie adiacente fără un tampon preimpregnat, dar structura folie-prepreg-foil-preg ... etc. este posibilă și este adesea folosită în plăci cu combinații complexe de găuri oarbe și ascunse.

Găuri oarbe și ascunse

Termenul " găuri oarbe „ înseamnă căi care conectează stratul exterior cu cele mai apropiate straturi interioare și nu au acces la al doilea strat exterior. Provine din cuvântul englezesc blind și este similar cu termenul „găuri oarbe”. Ascunse, sau ingropate (din engleza buried), se fac gauri in straturile interioare si nu au iesire in exterior. Cele mai simple opțiuni pentru găurile oarbe și ascunse sunt prezentate în fig. 2. Utilizarea lor este justificată în cazul cablajelor foarte dense sau a plăcilor care sunt foarte saturate cu componente plane pe ambele părți. Prezența acestor găuri duce la o creștere a costului plăcii de la una și jumătate la mai multe ori, dar în multe cazuri, mai ales atunci când trasează jetoane într-un pachet BGA cu un pas mic, nu te poți descurca fără ele. Există diverse modalități de formare a unor astfel de vie, acestea fiind discutate mai detaliat în secțiunea Plăci cu găuri oarbe și ascunse, dar deocamdată să aruncăm o privire mai atentă asupra materialelor din care este construită o placă multistrat.

Dielectrice de bază pentru plăci de circuite imprimate
Principalele tipuri și parametri ai materialelor utilizate pentru fabricarea MCP-urilor sunt prezentate în Tabelul 1. Proiectele tipice ale plăcilor de circuite imprimate se bazează pe utilizarea fibrei de sticlă standard de tip FR4, cu o temperatură de funcționare, de regulă, de la –50 la + 110 °C, temperatura de tranziție sticloasă (distrugere) Tg în jur de 135°C. Constanta sa dielectrică Dk poate fi de la 3,8 la 4,5, în funcție de furnizor și de tipul de material. Temperatură ridicată FR4 High Tg sau FR5 este utilizat pentru cerințe de rezistență la temperatură mai ridicată sau când plăcile sunt montate în cuptoare fără plumb (t până la 260 °C). Poliimida este utilizată pentru aplicații care necesită funcționare continuă la temperaturi ridicate sau schimbări bruște de temperatură. În plus, poliimida este utilizată pentru fabricarea de plăci de circuite de înaltă fiabilitate, pentru aplicații militare și, de asemenea, în cazurile în care este necesară o rezistență dielectrică crescută. Pentru plăcile cu circuite cu microunde (mai mult de 2 GHz), se folosesc straturi separate de material pentru microunde sau placa este realizată în întregime din material pentru microunde (Fig. 3). Cei mai cunoscuți furnizori de materiale speciale sunt Rogers, Arlon, Taconic, Dupont. Costul acestor materiale este mai mare decât cel al FR4 și este prezentat provizoriu în ultima coloană a tabelului 1 în raport cu costul FR4. Exemple de plăci cu diferite tipuri de dielectric sunt prezentate în fig. 4, 5.

Grosimea materialului
Cunoașterea grosimilor materialelor disponibile este importantă pentru inginer pentru mai mult decât doar modelarea grosimii totale a plăcii. Atunci când proiectează un MPP, dezvoltatorii se confruntă cu sarcini precum:
- calculul rezistenței de undă a conductoarelor de pe placă;
- calculul valorii izolației interstrat de înaltă tensiune;
- alegerea structurii găurilor oarbe și ascunse.
Opțiunile disponibile și grosimile diferitelor materiale sunt prezentate în tabelele 2-6. Trebuie luat în considerare faptul că toleranța de grosime a materialului este de obicei de până la ±10%, prin urmare toleranța de grosime a plăcii multistrat finite nu poate fi mai mică de ±10%.

Tabelul 2 Miezuri FR4 cu două fețe pentru straturile interioare PCB Grosimea dielectrică și grosimea cuprului 5 µm 17 µm 35 µm 70 µm 105 µm
0,050 mm lat
0,075 mm m h h
0,100 mm lat
0,150 mm
0.200 mm m h h
0,250 mm
0,300 mm
0,350 mm m h h
0,400 mm lat
0,450 mm
0,710 mm m h h
0,930 mm m
1.000 mm h
Mai mult de 1 mm h

In general in stoc;
h - La cerere (nu întotdeauna disponibil)
m - Poate fi realizat;
Notă: pentru a asigura fiabilitatea plăcilor finisate, este important de știut că pentru straturile interioare ale celor străine preferăm să folosim miezuri cu o folie de 35 microni mai degrabă decât 18 microni (chiar și cu o lățime a conductorului și un spațiu de 0,1 mm) . Acest lucru îmbunătățește fiabilitatea plăcilor de circuite imprimate.
Constanta dielectrică a miezurilor FR4 poate varia de la 3,8 la 4,4, în funcție de marcă.

Acoperiri cu plăci PCB

Luați în considerare care sunt acoperirile plăcuțelor de cupru. Cel mai adesea, tampoanele sunt acoperite cu aliaj de staniu-plumb sau PBC. Metoda de aplicare și nivelare a suprafeței lipiturii se numește HAL sau HASL (din limba engleză Hot Air Solder Leveling - solder leveling with hot air). Această acoperire oferă cea mai bună lipibilitate a plăcuțelor. Cu toate acestea, acesta este înlocuit cu acoperiri mai moderne, de regulă, compatibile cu cerințele directivei internaționale RoHS. Această directivă impune interzicerea prezenței substanțelor nocive, inclusiv a plumbului, din produse. Până acum, RoHS nu se aplică pe teritoriul țării noastre, dar amintirea existenței sale este utilă. Problemele asociate cu RoHS vor fi descrise de noi într-una din secțiunile următoare, dar, deocamdată, să ne familiarizăm cu posibilele opțiuni pentru acoperirea site-urilor MSP. HASL este aplicabil universal, dacă nu se specifică altfel. Placarea cu aur prin imersie (chimică) este utilizată pentru a oferi o suprafață mai netedă a plăcii (în special importantă pentru plăcuțele BGA), dar are o lipibilitate puțin mai mică. Lipirea la cuptor se realizează aproape în același mod ca HASL, dar lipirea manuală necesită utilizarea fluxurilor speciale. Acoperirea organică sau OSP protejează suprafața de cupru de oxidare. Dezavantajul său este o perioadă scurtă de păstrare a lipirii (mai puțin de 6 luni). Staniul de imersie oferă o suprafață netedă și o bună lipire, deși are și o durată de viață limitată. HAL fără plumb are aceleași proprietăți ca și cea care conține plumb, dar compoziția de lipit este de aproximativ 99,8% staniu și 0,2% aditivi. Contactele conectorilor de cuțit care sunt supuse frecării în timpul funcționării plăcii sunt galvanizate cu un strat de aur mai gros și mai rigid. Ambele tipuri de placare cu aur folosesc un strat de bază de nichel pentru a preveni difuzarea aurului.

Acoperiri de protecție și alte tipuri de acoperiri pentru plăci de circuite imprimate
Pentru a completa imaginea, luați în considerare scopul funcțional și materialele acoperirilor plăcilor de circuite imprimate.
- Mască de lipit - se aplică pe suprafața plăcii pentru a proteja conductorii de scurtcircuite accidentale și murdărie, precum și pentru a proteja fibra de sticlă de șocurile termice în timpul lipirii. Masca nu poartă nicio altă sarcină funcțională și nu poate servi ca protecție împotriva umezelii, mucegaiului, deteriorărilor etc. (cu excepția cazurilor în care sunt utilizate tipuri speciale de măști).
- Marcare - se aplică pe tablă cu vopsea peste mască pentru a simplifica identificarea plăcii în sine și a componentelor amplasate pe aceasta.
- Mască peelabilă - se aplică pe zonele specificate ale plăcii, care trebuie protejate temporar, de exemplu, de lipire. În viitor, este ușor de îndepărtat, deoarece este un compus asemănător cauciucului și pur și simplu se dezlipește.
- Înveliș de contact carbon - se aplică în anumite locuri de pe tablă ca câmpuri de contact pentru tastaturi. Acoperirea are o conductivitate bună, nu se oxidează și este rezistentă la uzură.
- Elemente rezistive din grafit - pot fi aplicate pe suprafața plăcii pentru a acționa ca rezistențe. Din păcate, acuratețea valorilor nominale nu este mare - nu mai precis ± 20% (cu ajustare cu laser - până la 5%).
- Jumperii de contact argintii - pot fi aplicati ca conductori suplimentari, creand un alt strat conductor atunci cand nu este suficient spatiu pentru trasare. Sunt utilizate în principal pentru plăci de circuite imprimate cu un singur strat și față-verso.

Concluzie
Alegerea materialelor este mare, dar, din păcate, adesea în fabricarea de plăci cu circuite imprimate serii mici și medii, disponibilitatea materialelor necesare în depozitul producătorului MPP devine o piatră de poticnire. Prin urmare, înainte de a proiecta un MFP, mai ales când vine vorba de crearea unui design non-standard și de utilizarea materialelor non-standard, este necesar să se convină cu producătorul asupra materialelor utilizate în MFP și asupra grosimii straturilor și poate comanda aceste materiale în avans.