Реферат: Технология изготовления печатных плат

Министерство Науки и Образования Республики Молдова

Колледж Микроэлектроники и Вычислительной Техники

 

Кафедра вычислительной техники

Реферат

Технология

Тема работы: Технология изготовления печатных плат.

Работу выполнил студент:  Мурзин Юрий.

г. Кишинёв 2000.

 

1.  Классификация методов конструирования печатных плат иузлов. 3

2.  Процесс изготовления печатной платы… 4

3.  Сравнительные характеристики методов производства иобоснование применяемого в данном проекте… 5

4.  Металлизация сквозных отверстий… 6

5.  Попарное прессование… 6

6.  Метод послойного наращивания… 6

7.  Составление блок схемы типового техпроцесса… 7

8.  Описание ТП… 8

9.  Выбор материала… 10

10.   Основные характеристики:… 10

11.   Основы безопасности производства печатных плат… 11

12.   Библиография… 13

1.  Классификация методов конструирования печатных плат и узлов.

При конструировании РЭА на печатных платах используютследующие методы. Моносхемный применяют для несложной РЭА. В том случае всяэлектрическая схема располагается на одной ПП. Моносхемный метод имеетограниченное применение, так как очень сложные ПП неудобны при настройке иремонте РЭА. Схемно-узловой метод применяют при производстве массовой исерийной РЭА. При этом методе часть электрической схемы, имеющая четкие входныеи выходные цепи (каскады УВЧ, УПЧ, блоки развёрток и т.п.), располагается наотдельной плате. Ремонтопригодность таких изделий больше. Недостаток –сложность системы соединительных проводов, связывающих отдельные платы.Функционально-узловой метод применяют в РЭА с использованием микроэлектронныхэлементов. При этом ПП содержит проводники коммутации функциональных модулей вединую схему. На одной плате можно собрать очень сложную схему. Недостатокэтого метода – резкое увеличение сложности ПП. В ряде случаев все проводники немогут быть расположены на одной и даже обеих сторонах платы. При этомиспользуют многослойные печатные платы МПП, объединяющие в единую конструкциюнесколько слоёв печатных проводников, разделённых слоями диэлектрика. Всоответствии с гостом различают три метода выполнения ПП:

-    ручной;

-    полу автоматизированный;

-    автоматизированный;

Предпочтительнымиявляются полу автоматизированный, автоматизированный методы.

2.  Процесс изготовления печатной платы

Втехническом прогрессе ЭВМ играют значительную роль: они значительно облегчаютработу человека в различных областях промышленности, инженерных исследованиях, автоматическомуправлении и т.д. Особенностями производства ЭВМ на современном этапе являются:Использование большого количества стандартных элементов. Выпуск этих элементовв больших количествах и высокого качества – одно из основных требованийвычислительного машиностроения. Массовое производство стандартных блоков сиспользованием новых элементов, унификация элементов создают условия дляавтоматизации их производства. Высокая трудоёмкость сборочных и монтажныхработ, что объясняется наличием большого числа соединений и сложности ихвыполнения вследствие малых размеров. Наиболее трудоёмким процессом впроизводстве ЭВМ занимает контроль операций и готового изделия. Основнымнаправлением при разработке и создании печатных плат является широкоеприменение автоматизированных методов проектирования с использованием ЭВМ, чтозначительно облегчает процесс разработки и сокращает продолжительность всеготехнологического цикла.

Основнымидостоинствами печатных плат являются:

-    Увеличение плотности монтажа и возможностьмикро-миниатюризации изделий.

-    Гарантированная стабильность электрическиххарактеристик.

-    Повышенная стойкость к климатическим и механическимвоздействиям.

-    Унификация и стандартизация конструктивных изделий.

-    Возможность комплексной автоматизации монтажно-сборочныхработ.

Условияэксплуатации ЭВМ могут быть различными, они зависят в основном от климатическихвоздействий, которые необходимо учитывать при выборе материалов иконструктивных особенностей ЭВМ, кроме того, они определяют программу и объёмконтрольных испытаний. Для определения влияния окружающей среды на работу ЭВМрассматривают следующие зоны климата: умеренную, тропическую, арктическую,морскую. Для ракетной и космической аппаратуры учитывают специфику большихвысот.

Исходяиз этого наиболее подходящим, является способ изготовления устройства напечатной плате (ТЭЗ 2го уровня. Так как печатная плата обладает большойповерхностью и будет быстрее охлаждаться, она имеет преимущество перед другимитехнологиями.

Типыпроизводства: (Таблица 1.)

-    Единичным называется такое производство, при которомизделие выпускается единичными экземплярами. Характеризуется: Малойноменклатурой изделий, малым объёмом партий, Универсальным оснащение цехов,Рабочими высокой квалификации.

-    Серийное – характеризуется ограниченной номенклатуройизделий, изготавливаемых повторяющимися партиями сравнительно небольшим объёмомвыпуска. В зависимости от количества изделий в партии различают: мелко средне икрупно серийные производства.

-    Универсальное – использует специальное оборудование,которое располагается по технологическим группам, Техническая оснасткауниверсальная, Квалификация рабочих средняя.

Массовоепроизводство характеризуется: узкой номенклатурой и большим объёмом изделий,изготавливаемых непрерывно; использованием специального высокопроизводительногооборудования, которое расставляется по поточному принципу. В этом случаетранспортирующим устройством является конвейер. Квалификация рабочих низкая.Также различной может быть серийность: (Таблица 2.)

Взависимости от габаритов, веса и размера годовой программы выпуска изделийопределяется тип производства.

Типпроизводства и соответствующие ему формы организации работ определяют характертехнологического процесса и его построение. Так как по условию техническогозадания объём производства равен 100 изделиям в год, то производство должнобыть среднесерийным.

3.  Сравнительные характеристики методов производства и обоснованиеприменяемого в данном проекте.

ДостоинствамиПП являются:

-    Увеличение плотности монтажа.

-    Стабильность и повторяемостьэлектрических характеристик.

-    Повышенная стойкость кклиматическим воздействиям.

-    Возможность автоматизациипроизводства.

ВсеПП делятся на следующие классы:

a)  Опп – односторонняя печатнаяплата.

Элементырасполагаются с одной стороны платы. Характеризуется высокой точностьювыполняемого рисунка.

b)  ДПП – двухсторонняя печатнаяплата.

Рисунок располагается сдвух сторон, элементы с одной стороны. ДПП на металлическом основаниииспользуются в мощных устройствах.

c)  МПП – многослойная печатная плата.

Плата состоит из чередующихсяизоляционных слоев с проводящим рисунком. Между слоями могут быть илиотсутствовать межслойные соединения.

d)  ГПП — гибкая печатная плата.

Имеет гибкое основание,аналогична ДПП.

e)  ППП — проводная печатная плата.

Сочетание ДПП с проводныммонтажом из изолированных проводов.

ДостоинстваМПП:

-    Уменьшение размеров, увеличение плотности монтажа.

-    Сокращение трудоёмкости выполнениямонтажных операций.

4.  Металлизация сквозных отверстий.

 Данныйметод основан на том, что слои между собой соединяются сквозными,металлизированными отверстиями.

Достоинства:

 ПростойТП.

 Высокаяплотность монтажа.

 Большоеколичество слоёв.

5.  Попарное прессование.

Применяетсядля изготовления МПП с четным количеством слоёв.

Достоинства:

 Высокаянадёжность.

 ПростотаТП.

 Допускаетсяустановка элементов как с штыревыми так и с

 планарнымивыводами.

 

6.  Метод послойного наращивания.

Основанна последовательном наращивании слоёв.

Достоинства:

 Высокаянадёжность.

Мппизготавливают методами построенными на типовых операциях используемых приизготовлении ОПП и ДПП. Исходя из соображений технологичности производства, явыбираю метод металлизации сквозных отверстий, так как он наиболее подходит квыбранной мною схеме среднесерийного производства. Так как на среднесерийномпроизводстве используется автоматизация производства, для разработки чертежейплаты я использовал программы автоматической трассировки P-CAD, которая создала4 слоя платы размером 160´180 мм. Из этого получается один двухсторонний слой идва односторонних слоя для внешних слоёв. Выходные файлы системы P-CADпозволяют значительно автоматизировать дальнейший технологический процесс втаких сложных операциях как сверление межслойных отверстий.

7.  Составление блок схемы типового техпроцесса.

Правильно разработанный ТПдолжен обеспечить выполнение всех требований, указанных в чертеже и ТУ наизделие, высокую производительность. Исходными данными для проектированиятехнологического процесса являются: чертежи детали, сборочные чертежи,специализация деталей, монтажные схемы, схемы сборки изделий, типовые ТП.

Блок схема типового техпроцесса.

/>

8.  Описание ТП.

Метод металлизации сквозныхотверстий применяют при изготовлении МПП. Заготовки из фольгированногодиэлектрика отрезают с припуском 30 мм на сторону. После снятия заусенцев попериметру заготовок и в отверстиях, поверхность фольги защищают на крацевальномстанке и обезжиривают химически соляной кислотой в ванне. Рисунок схемывнутренних слоёв выполняют при помощи сухого фоторезиста. При этом противоположнаясторона платы должна не иметь механических повреждений и подтравливания фольги.Базовые отверстия получают высверливанием на универсальном станке с ЧПУ.Ориентируясь на метки совмещения, расположенные на технологическом поле.Полученные заготовки собирают в пакет. Перекладывая их складывающимисяпрокладками из стеклоткани, содержащими до 50% термореактивной эпоксиднойсмолы. Совмещение отдельных слоёв производится по базовым отверстиям.Прессование пакета осуществляется горячим способом. Приспособление с пакетамислоёв устанавливают на плиты пресса, подогретые до 120…130°С. Первый цикл прессования осуществляют придавлении 0,5 Мпа и выдержке15…20 минут. Затем температуру повышают до 150…160°С, а давление – до 4…6 Мпа. При этомдавлении плата выдерживается из расчёта 10 минут на каждый миллиметр толщиныплаты. Охлаждение ведётся без снижения давления. Сверление отверстийпроизводится на универсальных станках с ЧПУ СМ-600-Ф2. В процессе механическойобработки платы загрязняются. Для устранения загрязнения отверстия подвергаютгидроабразивному воздействию. При большом количестве отверстий целесообразноприменять ультразвуковую очистку. После обезжиривания и очистки плату промываютв горячей и холодной воде. Затем выполняется химическую и гальваническую металлизацииотверстий.  После этого удаляют маску. Механическая обработка по контуру,получение конструктивных отверстий и Т.Д. осуществляют на универсальных,координатно-сверлильных станках (СМ-600-Ф2) совместимых с САПР. Выходнойконтроль осуществляется автоматизированным способом на специальном стенде, гдепроисходит проверка работоспособности платы, т.е. её электрических параметров.Затем идет операция гальванического осаждения меди. Операция проводиться наавто операторной линии АГ-44. На тонкий слой осаждается медь до нужной толщины.После этого производится контроль на толщину меди и качество её нанесения.Далее производиться обработка по контуру ПП. Эта операция производиться настанке CМ-600-Ф2 с насадкой в виде дисковой фрезы по ГОСТ 20320-74. В этойоперации удаляется ненужный стеклотекстолит по краям платы и подгонка дотребуемого размера. Затем методом сеткографии производиться маркировка ПП.операция производиться на станке CДC-1, который требуемым штампом произведетоттиск на ПП маркировки. Весь цикл производства ПП заканчивается контролемплаты. Здесь используется автоматизируемая проверка на специальных стендах.

9.  Выбор материала.

Для производства Многослойныхпечатных плат используются различные стеклотекстолиты по условию техническогозадания устройство должно работать в условиях с повышенной температурой дляпроизводства внутренних слоёв платы используется двухсторонний фольгированныйстеклотекстолит с повышенной теплостойкостью СТФ-2. Для внешних слоёв печатнойплаты  используется аналогичный односторонний фольгированный стеклотекстолит сповышенной теплостойкостью СТФ-1.

10.      Основные характеристики:

Фольгированныйстеклотекстолит СТФ:

Толщинафольги 18-35 мм.

Толщинаматериала 0.1-3 мм.

Диапазонрабочих температур –60 +150 с°.

Напряжениепробоя 30Кв/мм.

ФоторезистСПФ2:

Типнегативный.

Разрешающаяспособность 100-500.

Проявительметилхлороформ.

Растворудаления хлористый метилен.

/>11.      Основы безопасности производства печатных плат.

Однимиз наиболее распространенных методов создания электрических цепей врадиоэлектронной, электронно-вычислительной и электротехнической аппаратуреявляется применение печатного монтажа, реализуемого в виде односторонних,двусторонних и многослойных печатных платах.

Объемаппаратуры на печатных платах и их производство в отечественной промышленностии за рубежом неуклонно увеличивается. Именно поэтому знание опасных и вредныхфакторов производства, возникающих при изготовлении печатных плат, являетсяодним из непременных условий подготовки специалистов электронной промышленности.

Кзаготовительным операциям относят раскрой заготовок, разрезку материала ивыполнение базовых отверстий и изготовление слоев на печатных платах.

Вкрупносерийном производстве разрезку материала выполняют методом штамповки вспециальных штампах на эксцентриковых прессах с одновременной пробивкой базовыхотверстий на технологическом поле. В серийном и мелкосерийном производствеширокое распространение получили одно- и многоножевые роликовые ножницы, накоторых материал разрезается сначала на полосы заданной ширины, а затем назаготовки. Разрезку основных и вспомогательных материалов (прокладочнойстеклоткани, кабельной бумаги и др.), необходимых при изготовлении многослойныхпечатных плат в мелкосерийном и единичном производстве, осуществляют с помощьюгильотинных ножниц.

Такимобразом, выполнение заготовительных операций по раскрою материала сопряжено сопасностью повреждения рук работающего в случае попадания их в зону междупуансоном и матрицей, в частности верхним и нижним ножом гильотинных ножниц,при ручной подаче материала.

Наибольшуюопасность представляет работа пресса в автоматическом режиме, требующаябольшого напряжения, внимания и осторожности работающего, так как всякоезамедление движения рабочего может привести к травматизму. Во избежаниепопадания рук рабочего в опасную зону применяют систему двурукого включения,при котором пресс включается только после одновременного нажатия обеими рукамидвух пусковых кнопок.

Впрессах и ножницах с ножными педалями для предотвращения случайных включенийпедаль ограждают или делают запорной. Часто, кроме этого, опасную зону у прессаограждают при помощи фотоэлементов, сигнал от которых автоматическиостанавливает пресс, если руки рабочего оказались в опасной зоне. При ручнойподаче заготовок необходимо применять специальные приспособления: пинцеты,крючки и т.д.

Радикальнымрешением вопроса безопасности является механизация и автоматизация подачи иудаления заготовок из штампа, в том числе с использованием средствробототехники.

Базовыеотверстия получают различными методами в зависимости от класса печатных плат.На печатных платах первого класса базовые отверстия получают методом штамповкис одновременной вырубкой заготовок. Базовые отверстия на заготовках платвторого и третьего классов получают сверлением в универсальных кондукторах споследующим развертыванием. В настоящее время в серийном и крупносерийномпроизводстве традиционное сверление базовых отверстий по кондуктору науниверсальных сверлильных станках уступило место сверлению на специализированныхстанках (например, модель AB-2 фирмы «Schmoll», ФРГ).Таким образом,станки в одном цикле со сверлением предусматривают установку фиксирующихштифтов, плотно входящих в просверленное отверстие и скрепляющих пакет из 2-6заготовок. Во избежание травм при работе на сверлильных станках необходимоследить за тем, чтобы все ремни, шестерни и валы, если они размещены в корпусестанка и доступны для прикосновения, имели жесткие неподвижные ограждения.Движущиеся части и механизмы оборудования, требующие частого доступа дляосмотра, ограждаются съемными или открывающимися устройствами ограждения. Встанках без электрической блокировки должны быть приняты меры, исключающиевозможность случайного или ошибочного их включения во время осмотра.

Воизбежание захвата одежды и волос рабочего его одежда должна быть заправленатак, чтобы не было свободных концов; обшлага рукавов следует застегнуть, волосыубрать под берет.

Образующуюсяпри сверлении, резке материала заготовок печатных плат пыль необходимо удалятьс помощью промышленных пылесосов.

12.      Библиография

ØСправочник по конструированию РЭА(А.И. Горобец, А.И. Степаненко, В.М. Коронкевич)