Механическая обработка. Резиа заготовок

Резиа заготовок. Печатные платы выпускаются самых различных размеров и конфигураций, изготовление их поштучно влечет за собой большой расход материалов и значительное увеличение трудоемкости производства, поэтому наиболее рационально группировать

платы на одну заготовку таким образом, чтобы получить возможность одновременно обработать максимальное количество плат.

Размер заготовок из диэлектрического материала определяют исходя нз размеров транспортеров, ванн химической и гальванической обработки, ширины рулонов сухого пленочного фоторезиста, рабочего поля сверлильных станков, сеткографических трафаретов и других габаритных ограничений, обусловленных типом применяемого оборудования, а также с учетом наиболее рационального раскроя диэлектрических и вспомогательных материалов.

При определении размеров заготовок учитывают необходимость наличия технологического поля со всех четырех сторон шириной ие более 10 мм (ГОСТ 23662—79) при изготовлении двусторонних и односторонних плат и 30 мм — при изготовлении многослойных печатных плат. Для групповых заготовок ширина технологического поля по периметру принимается 30 мм, а ширина технологического поля между платами ие должна превышать 10 мм.

Наиболее употребителен размер заготовок 530X530 мм. Максимальный размер единичной платы 500X500 мм. Получение заготовок выполняется в два приема. Вначале листы диэлектрика режутся иа полосы, а затем полосы режутся на заготовки. В условиях крупносерийного и массового производства заготовки получают вырубкой в штампах иа кривошипных прессах.

Разрезка диэлектрических материалов для плат, а также вспомогательных материалов, таких как прокладочная стеклоткань, картон, триацетатная пленка и др., производится с помощью роликовых или гильотинных ножниц.

Предельные отклонения размеров составляют ±1,5 мм для заготовок, толщина которых более 0,2 мм, для заготовок толщиной менее 0,2 мм ±2,0 мм.

Роликовые или гильотинные ножницы должны обеспечивать возможность разрезки материалов толщиной до’ 3 мм с точностью ±0,2 мм.

Зазор между режущими кромками иожей должен быть в пределах 0,02—0,03 мм; при большем зазоре образуются трещины, сколы, происходит расслоение материала. Скорость резаиня 2—10 м/мин. Учитывая, что резанию подвергаются стеклотекстолиты, т. е. материалы, армированные стеклотканью, режущие кромки ножей гильотины илн ролики роликовых ножниц должны быть изготовлены из твердых сплавов.

Для получения заготовок можно использовать следующее оборудование: гильотинные ножницы ОА-805; кривошипные ножницы с наклонным ножом (ТУ 2-041-1033—79); ножницы роликовые одно-ножепые и многоножевые производительностью 360 и 720 заготовок в час. Гильотинные и кривошипные ножницы позволяют резать материал толщиной до 3 мм при максимальной ширине разрезаемого листа 1600 мм. Длина отрезаемого листа по заднему упору 600 мм.

Максимальный размер заготовок 500X500 мм — для одно-ножевых и в пределах ширины листа — для миогоножевых. Основные технические характеристики роликовых ножниц следующие: толщина разрезаемого материала до 3 мм; скорость резания материала 2—10 м/мин; осевой зазор, между роликами 0,02—0,05 мм.

В условиях опытного производства можно производить резку заготовок на станках собственного изготовления, в которых режушим инструментом служат образипиые или алмазные круги, имеющие линейную скорость при вращении 40—50 м/с при подаче материала со скоростью 0,4—0,6 м/мин.

Как указывалось выше, в условиях крупносерийного производства заготовки плат из полос материала целесообразно получать штамповкой с помощью кривошипных прессов К 2324 пли К 2328. Рекомендуется также пресс КД (ТУ 2-041-684—80). Вырубные штампы следует изготавливать из легированных сталей марок Х12М или Х12Ф.

Заготовки из тонких диэлектриков толщиной до 0,25 мм рекомендуется подвергать термостабилизацин с целью завершения процессов полимеризации смолы. Для этого заготовки помещают в’открытую тару и подвергают трем циклам нагрева и охлаждения. Режим одного цикла: до 150 "С в течение 40 мни, выдержка при этой температуре 20 мин, охлаждение до 30 °С в течение 40 мин.

6) Электроконтроль разводки

Скорость электрического контроля несмонтированных печатных плат с помощью тестеров с подвижными пробниками возросла за последние пять лет почти в 15 раз. Быстродействие нового тестера японской компании MicroCraft уже достигает 6000 контрольных точек в минуту.

Эффективность производства печатных плат (ПП) не в последнюю очередь зависит от выбора метода электрического контроля несмонтированных плат: тестирование на адаптерных установках (с контактронами, или полем контактов) или контроль на установках с подвижными пробниками (зондами). Как правило, выбор определяется объемом производства. Крупные партии плат могут быть протестированы адаптерными системами. Однако следует учитывать, что производство адаптеров для ПП – трудоемкий и дорогой процесс, и альтернативой, в ряде случаев, служит применение тестеров с универсальными быстросменными адаптерами.

Для тестирования опытных образцов и небольших партий ПП изготовление адаптеров себя не оправдывает. Выходом из положения является использование тестовых систем с подвижными пробниками, которые контактируют с заданными точками на проверяемой плате. Однако в этом случае время тестирования ПП возрастает катастрофически, поскольку пробники устанавливаются последовательно. Перед производителями ПП неоднократно вставал вопрос, что выгоднее: проверять средние серии, например от 100 до 300 плат в партии, тестерами с подвижными пробниками или же применить затратный адаптерный тест. Все решает стремительный рост быстродействия тестеров с подвижными пробниками, которые можно успешно использовать для контроля средних по объему партий ПП.

Если пять лет назад лучший тестер с подвижными пробниками был способен пройти максимально 250–300 контрольных точек за минуту, то сегодня реальным становится быстродействие 6000 точек/мин и более. Этот скачок произошел благодаря усовершенствованию механики и ПО тестеров. Так, специалистам японской фирмы MicroCraft удалось радикально снизить массу тестовых пробников в своих тестерах (рис.1), что позволило ускорить их позиционирование. Одновременно с этим была значительно улучшена приводная техника. Мощные двигатели с линейно расположенными шариковыми парами (разгон/ускорение – до 3g) обеспечивают высокую скорость перемещения и имеют значительно лучшие параметры по точности и воспроизводимости позиционирования, чем обычные ременные передачи. Жесткая рама эффективно демпфирует колебания и гарантирует точное позиционирование пробников с минимальным подъемом по оси Z, что также способствует повышению быстродействия и предотвращает повреждение контактных площадок из-за избыточного давления зондов. Минимальное давление пробников MicroCraft на проверяемую плату (рис.2) составляет 1,2 г (что лучше данного показателя конструкций ближайших конкурентов примерно в 10 раз). Пробники MicroCraft могут быть оснащены специальными датчиками, обеспечивающими одинаковое усилие прижима на коробленых ПП.

Технические характеристики тестеров MicroCraft представлены в таблице. Одна из последних моделей тестеров компании MicroCraft – тестер ELX6146 (рис.3) – при числе контрольных точек 16946 выполняет тестирование за 8 мин 13 с.

Высокоплотные ПП все больше тестируются подвижными пробниками, поскольку, как уже отмечалось, производство адаптеров для таких изделий – дело чрезвычайно трудоемкое и дорогостоящее. С повышением скорости тестирования метод подвижных пробников становится все более привлекательным. Даже чрезвычайно тонкие и гибкие ПП допускают тестирование подвижными пробниками. С пневматической системой зажима могут быть протестированы не только деформированные ПП, но и платы толщиной до 0,2 мм. С помощью специальных вакуумных пластин на тестовых системах MicroCraft возможен электрический контроль отдельных внутренних слоев МПП толщиной менее 0,2 мм.

Эффективность электрического контроля зависит не только от конструктивного совершенствования тестовых систем, но и управляющего ПО. Качество ПО не в последнюю очередь определяется графическим интерфейсом, в котором все важные функции наглядны и легко управляемы. Интерфейс управляющей программы EMMA 2000, разработанный фирмой MicroCraft, интуитивно понятен и позволяет эффективно управлять процессом тестирования – от простейшей проверки на короткое замыкание и обрывы до измерения разности фаз, а также выполнять согласование параметров тестирования.

В повседневной практике контроля качества ПП также важна интеграция теста – комбинация адаптерного тестирования и контроля подвижными пробниками. Часто производители ПП имеют в своем распоряжении как адаптерные системы для крупносерийного тестирования, так и тестер с подвижными пробниками для проверки пилотных партий и малых серий. Оба вида тестирования дополняют друг друга: система с подвижными пробниками позволяет верифицировать (подтверждать) ошибки, обнаруженные при тестировании адаптером, и локализовать их с последующим автоматическим видеоконтролем, осуществляемым видеокамерами тестера. Тестеры MicroCraft обладают соответствующими трансляторами для всех распространенных систем автоматизированного проектирования, и все данные адаптерного тестирования могут быть загружены в тестер с подвижными пробниками и оптимизированы для работы с ним. К примеру, ПО тестера модели ELX6146 позволяет создавать тестовые программы методом прямой трансляции файлов следующих форматов: PDIF, Gerber RS274D/RS274X, DPF, ODB++, DXF, GDSII, HPGL, IMG, IPC-D-350, IPC-D-356, IPC-D-356A, MDA, Mentor Neutral, Pads ASCII, Integra, Orbotech Backup, Accel ASCII, DRL. Время подготовки тестовой программы составляет 3–10 мин.

В режиме программного просмотра ошибок (EVS) на экране управляющего компьютера отображаются в графическом виде все найденные дефекты. Протоколы дефектов выдаются в виде штрих-кода и распечатываются. Совместный анализ этих ошибок позволяет решить, идет ли речь о мнимых или реальных дефектах и возможен ли ремонт бракованных плат. Данная методика успешно применяется на ремонтных участках фирмы MicroCraft. Найденные дефекты могут быть повторно верифицированы графически.

Программная верификация дефектов (FVS) позволяет реализовать обратное сетевое прослеживание действительной картины дефектов. Найденные тестерами MicroCraft дефектные цепи считываются видеокамерами и отображаются на экране. Кроме того, можно переслать изображение дефекта по электронной почте руководителю по качеству или клиенту. Модули EVS и FVS, объединенные в так называемую быструю программную верификацию (QVS), обеспечивают эффективную верификацию ошибок (рис.4).

Стандартный набор оборудования ремонтного участка содержит мультиметр, считыватель штрих-кода, стереоскопическую систему контроля Mantis (увеличение до х10), локализатор КЗ/Обрывов, предназначенный для точной локализации дефектов на внутренних слоях МПП (рис.5) и специализированное программное обеспечение EVS/FVS/QVS для верификации дефектов.

Наряду с управлением процессом тестирования и верификацией дефектов, не менее важна подготовка тестовых данных к работе. Компания MicroCraft разработала собственный программный модуль генерации тестовых точек – TPG. Сгенерированные с его помощью программы позволяют тестировать МПП, выполненные по технологии открытых контактных площадок. Сущность метода открытых контактных площадок заключается в одновременном прессовании проводящих слоев с монтажными окнами. Связь выводов навесных элементов с контактными площадками внутренних слоев происходит через монтажные окна вышележащих слоев. Межслойные соединения отсутствуют. Можно отметить, что тестеры с подвижными пробниками других фирм (Mania, ATG) не позволяют контролировать ПП, изготовленные по этой технологии.

Эффективность модуля TPG выражается в функции мультиплицирования, которая, без больших временных затрат, позволяет встраивать в процесс тестирования заготовку из мультиплат. Платы в мультизаготовке могут располагаться практически произвольно, а наличие функций отражения и вращения позволяет оптимально размещать платы. Возможность тестирования мультизаготовок – серьезное преимущество, поскольку значительно повышает производительность тестера.

7) Прессование платы из слоев

Прессование МПП — это процесс, который не применяется при изготовлении обычных плат. Операция прессования (склеивания) МПП является одной из важных, так как от качества ее выполнения зависят электрические и механические характеристики готовой МПП. Определяющими условиями прессования, прежде всего, являются удельное давление прессования, температура и время, а также применяемые материалы, точность совмещения слоев многослойных печатных плат, параллельность плит пресса.

Процесс прессования является одной из важнейших операций изготовления различных видов МПП, которая обеспечивает качество изделий. Монолитность структуры и точность ее элементов обеспечиваются качеством прокладочной стеклоткани, тщательностью подготовки слоев, совершенством технологической оснастки и строгим поддержанием режимов прессования.

Прокладочная стеклоткань, которая поступает на сборку пакетов MПП, должна содержать 45... 52% термореактивной эпоксидной смолы с отвердителем, находящейся в состоянии неполной полимеризации.

На качество спрессованной платы существенное влияние оказывают подготовка поверхности слоев перед прессованием, текучесть смолы и время ее полимеризации. Для подготовки поверхности слоев МПП к прессованию обычно применяют механическую зачистку с последующим обезжириванием поверхности органическим растворителем и легкое декапирование поверхности фольги. При прессовании слоев — экранов, где имеются большие участки нестравленной фольги, рекомендуется поверхность фольги оксидировать (химически «разрыхлять») для лучшей адгезии при склеивании. Для совмещения слоев МПП на технологическом поле слоя вырубаются (или сверлятся) на специальных приспособлениях базовые отверстия, которые располагаются и выполняются с большой точностью по отношению к рисунку схемы.

Совмещение отдельных слоев МПП по базовым отверстиям и последующее прессование (склеивание) выполняются в специальном приспособлении (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Приспособление для прессования (склеивания) МПП: 1 — верхняя плита; 2 — отверстие для термопары; 3 — нижняя плита; 4 — на­правляющая колонка; 5 — фиксирующий палец; 6 — отверстие для разъема.

Толщина стальных плит колеблется от 16 до 20 мм в зависимости от габаритов изготавливаемой платы. Плиты шлифуют по обеим плоскостям, направляющие колонки обеспечивают их полную параллельность. Большая толщина плит позволяет периодически шлифовать рабочие поверхности. Габаритные размеры нижней плиты должны быть больше прокладочных листов на 30... 50 мм с каждой стороны по периметру, так как при прессовании возможно вытекание значительного количества смолы, которая, затвердевая, затрудняет разъем плит.

Для равномерного распределения температуры и давления по всей поверхности прессуемого материала его помещают между бумажными прокладками: тепло от плит пресса на материал передается постепенно.

Температурный режим прессования платы предусматривает нагрев пакета до температуры 150... 180 °С, удаление летучих компонентов смолы по мере расплавления и смачивания слоев пакета переход смолы в состояние желатинизации, полимеризацию и затвердевание смолы, охлаждение пакета до 30...40 °.

С температурой тесно взаимосвязано давление. При нагреве пакета для обеспечения теплопередачи необходимо предварительное его сжатие и плотное прилегание пресс-формы к плитам пресса. Для этого устанавливают первоначальное давление P (100...300 кПа), которое также препятствует удалению летучих компонентов смолы из прокладочной стеклоткани. Высокое давление прессования должно быть создано до начала затвердевания смолы в момент желатинизации, когда смола перестает течь и вязкость ее нарастает.

Приложение высокого давления (1...4 МПа) до момента желатинизации приводит к выдавливанию большого количества жидкой смолы и ухудшению сцепления слоев.

Приложение давления после момента желатинизации вызывает дробление смолы, перешедшей в твердое состояние, и образование пустот, также ухудшающих связь между слоями.

Для прессования МПП применяют специализированные многоярусные гидравлические прессы, оборудованные системами нагрева и охлаждения плит и устройствами для регулирования поддержания технологических режимов. Прессы обеспечивают плоскостность и параллельность плит в пределах 0,1 мм, время нагрева плит до рабочей температуры 20 мин и точность поддержания температуры на их плоскости ±3°С, давления ±3°/о.

8) Нанесение защитной маски

Технология нанесения жидких паяльных масок известна с 1980-х годов. За это время вместе с ростом требований к паяльным маскам изменялся и состав маски, и принципы ее нанесения и обработки. Сокращение объемов производства и низкие потребительские характеристики сухих пленочных паяльных масок приводят к массовому распространению жидких масок на территории России.

Жидкие паяльные маски по способу получения изображения делятся на два типа:

фоточувствительные;

нефоточувствительные.

Технология обработки нефоточувствителъных паяльных масок включает два основных этапа:

нанесение и формирование рисунка методом сет-кографии;

отверждение нанесенной пленки.

Маски представляют собой однокомпонентные или двухкомпонентные составы. Это жидкие вещества, которые наносятся методом сеткографии через трафарет непосредственно на те участки платы, которые должны быть защищены маской. Отверждаются такие маски либо термически, либо УФ-излучением.

Нефоточувствительные паяльные маски имеют ограничения по применению для высокотехнологичных печатных плат. Повторяемость сеткографичес-кой печати через трафарет составляет около ±0,2 мм, поэтому необходимый зазор до края маски вокруг контактной площадки должен быть не менее указанной величины. По причине неизменно повышающейся доли ПП с расстоянием между проводниками менее 0,2 мм трафаретная печать становится малопригодной. Ее применение возможно для несложных плат малого размера, и она, безусловно, не подходит для заготовок больших размеров.

Обработка жидких фотопрояёляемых паяльных масок сложнее. Она включает следующие операции:

нанесение паяльной маски на печатную плату;

испарение растворителя (предварительная сушка);

фотоэкспонирование (формирование рисунка);

проявление экспонированной паяльной маски;

окончательное отверждение.

Фотолитографический метод получения рисунка позволяет получать изображения высокого разрешения с отличной точностью и совмещением, по этой причине популярность и границы применения данного вида паяльной маски за последние 10 лет существенно расширились.

Процесс нанесения жидких фотопроявляемых паяльных масок состоит в формировании фотополимерного покрытия заданной толщины. Так как этап нанесения не является одновременно и этапом формирования изображения, это позволило использовать несколько различных технологий нанесения для формирования покрытий. В основном используются метод занавеси, электростатическое или воздушное распыление, а также сеткография.

Выбор метода нанесения и типа оборудования в каждом конкретном случае зависит от множества факторов. Определяющими из них являются производительность и номенклатура изделий. Для большинства российских производителей ПП, имеющих небольшие производства, покупка дорогостоящего высокопроизводительного оборудования для нанесения маски методами полива и распыления не целесообразна. Поэтому наибольшее распространение получили полуавтоматические и ручные установки сеткографической печати, которые используются и для нанесения маркировочной краски.

9) Проявление фоторезиста

Процесс проявления фоторезиста происходит за счет растворения не проэкспонированных (не засвеченных) участков фоторезиста на печатной плате водно-щелочными растворами. Проявление фоторезиста производится в установках проявления Developing Machine различной конструктивной сложности. Процесс проявления Advantage 2000 GT Developer разработан Rohm and Haas специально для использования с сухими пленочными фоторезистами и защитными паяльными масками. GT Developer поставляется в форме концентрата, его следует разбавлять чистой водой до рабочей концентрации.

По сравнению с обычными растворами карбоната калия или натрия, GT Developer в состоянии обработать в два раза больше резиста. GT Developer рекомендуется для сухого пленочного, жидкого резиста, а также для твердых и жидких защитных паяльных масок как производства Rohm and Haas так и других производителей.

10) Гальваника

Гальваника – это один из профильных видов деятельности Геофизприбор как производственного объединения. Хотелось бы отметить, что с первого дня работы завод геофизических приборов и аппаратуры Геофизприбор взял за правило расти и развиваться, опираясь на научную модернизацию и технический прогресс. Так реконструкция 1972-1974 гг. сыграла основополагающую роль и позволила предприятию на базе геофизической мастерской-лаборатории геолого-поисковой конторы управления ОАО «АНК Башнефть» стать самостоятельным, а в последующем и ведущим республиканским заводом по выпуску геофизической продукции.

Толщина, плотность, структура гальванических покрытий могут быть разными в зависимости от состава электролита и условий протекания процесса – температура, плотность тока. Так, например, варьируя соотношением этих двух параметров можно получить блестящее или матовое хромовое покрытие, для блестящего никелирования в электролит добавляют блескообразователи – сульфосоединения. Таким образом, контроль качества производимых работ на каждом этапе гальванического производства имеет первостепенное значение. Именно поэтому Геофизприбор видит одной из главных задач, повышение качества осуществляемых услуг гальваники, работая по проверенным временем технологиям. В нашей компании действует собственная система контроля производства, ведутся работы по сертификации.

Нанесение гальванических покрытий методом хромирования или никелирования требует специального производственного процесса и квалифицированного персонала. Так как декоративные покрытия имеют небольшую толщину, мелкозернистую структуру и достаточную плотность. Для обеспечения прочности сцепления покрытия с изделием необходимо проводить тщательную подготовку поверхности, которая включает механическую обработку (шлифовка и полировка), удаление окисей и обезжиривание поверхности. На заключительном этапе вслед за нанесением покрытия изделие промывают и нейтрализуют в щелочном растворе

Дата добавления: 2015-07-25