Химическое и гальваническое омеднение

Химическое меднение заключается в восстановлении меди на активированных поверхностях из раствора, в состав которого входят соли меди, никеля и др. Процесс осуществляется с плавным покачиванием плат или с наложением ультразвукового поля. Осадок меди при этом имеет более плотную структуру, что объясняется лучшими условиями удаления пузырьков водорода, закрывающих поверхность диэлектрика. Длительность осаждения слоя меди толщиной 0,25...0,5 мкм составляет 15...20 мин.

Гальваническую металлизацию используют для увеличения ранее полученного тонкого слоя меди до толщины 5...8 мкм и для последующего создания проводящего рисунка схемы с толщиной меди возле отверстия 25 мкм. Гальваническое меднение требует замкнутого проводящего покрытия, которое осуществляется технологическими проводниками, прошивкой отверстий медным проводом. Медь наращивают в сернокислых и других электролитах в специальных гальванических ваннах. Электроды из электролитической меди и плата подключаются соответственно к “плюс” и “минус” источника тока. На плате, которая является катодом, оседает медь.

Гальваническое осаждение сплава олово-свинец толщиной 8...20 мкм проводится с целью защиты проводящего рисунка во время травления плат и обеспечения качественной пайки.

Возможное применение специальных покрытий (палладий, золото и др.) толщиной 2 ... 5 мкм.

Химическое травление

Травление – это химический процесс, во время которого участки медной фольги, не защищенные резистом, удаляются с диэлектрической основы, а участки, покрытые резистом, сохраняются и формируют рисунок печатной платы. В качестве резиста используют фоторезисты, трафаретную краску или стойкий к действию травителей гальванически нанесенный слой оловянно-свинцового сплава или драгоценного металла. Процесс травления включает предварительную очистку, собственно вытравливание металла, промывку и удаление фоторезиста из пробелов.

Травление печатных плат с рисунками, защищенными сплавом олово-свинец или драгоценными металлами, проводят в растворах на основе хлорной меди. Такие растворы дешевые, простые в изготовлении и легко удаляются с платы после травления. В случае, когда рисунок защищен печатными красками, травление проводят в железомедном хлоридном растворе.

Травлеание набрызгиванием проводят в ваннах, где травильный раствор подается на плату лопастями вращающегося ротора. Такое травление обеспечивает равномерное удаление фольги и незначительное ее подтравливание. Однако этим методом обрабатывается одновременно мало плат при невысокой скорости травления.

Струйное травление обеспечивает высокую производительность. Травитель под высоким давлением через систему сопел распыляется на поверхность платы. Постоянное попадание на плату свежего раствора обеспечивает высокие скорости травления с высокой разрешающей способностью.

Защитный слой трафаретной краски или фоторезиста снимаются в щелочных растворах. Для снятия некоторых красок используются дополнительно механические вращающиеся щитки.

После травления плату необходимо тщательно промыть в горячей проточной воде для удаления остатков травильного раствора.

Последовательность технологических процессов изготовления печатных плат

Сеткографический метод

По сеткографическому методу изготовление печатных плат с помощью, например, капроновой сетки, реализуется в такой последовательности.

1. Подготовка поверхности. Она заключается в очистке поверхности платы латунными или капроновыми щетками с последующей очисткой в кислотах.

2. Нанесение рисунка схемы на поверхность платы с помощью кислотостойких красок, сушка и ретуширование.

3. Травление медной фольги с последующим смыванием краски и зачисткой проводников.

4. Нанесение на поверхность платы защитного слоя бакелитового лака, сверление, обезжиривание.

5. Сенсибилизация платы и лужение.

6. Смывание краски с ламелей ацетоном, покрытие ламелей серебром и палладием.

7. Вырубка контура платы, контроль и сдача.

Фотохимический метод

Схема типового технологического процесса изготовления печатных плат включает следующие этапы.

1. Подготовка поверхности фольги латунными или капроновыми вращающимися щетками с последующей очисткой в кислотах (рис. 9.5.15, а).

Рисунок 9.5.15. Основные этапы получения проводников фотохимическим методом:1 — фольга; 2 — фоторезист; 3 — фотошаблон и экспонирование; 4 — проявление;5 - травление фольги; 6 - снятие фоторезиста.

2. Нанесение слоя фоторезиста (рис. 9.5.15, б) и его сушка на протяжении 20 мин при температуре 65°С.

3. Экспонирование позитивного фотошаблона с помощью ультрафиолетового излучения (рис. 9.5.15, в).

4. Проявление схемы и вымывание тех участков фоторезиста, которые находятся под светлыми местами (рис. 9.5.15, г). Дефекты фоторезиста устраняются химическим дублением.

5. Последующие этапы являются общими для фотохимического и сеткографического методов. Они содержат (рис. 9.5.15, д, е):

· предварительную очистку;

· собственно травление металла;

· очистку после травления и удаление слоя фоторезиста или краски.

6. Проводится механическая обработка платы – штампование или фрезерование по контуру и получение отверстий.

Химические методы простые, обеспечивают крепкое сцепление проводников с основой, равномерную толщину проводников и их высокую электропроводность. Недостатком химических методов является низкая прочность в местах установки выводов, поскольку они не металлизируются.

Пример выполнения чертежа печатной платы и ее сборочный чертеж для фрагмента блока индикации фазометра представлен в прил. Г. Принципиальная электрическая схема (см. прил. Г, рис. Г.1) выполняет функцию подсчета и индикации количества импульсов, которые подаются на ее вход. Блок выполнен в виде схемы со статической индикацией и запоминанием. На микросхемах DD1-DD3 собран трехразрядный десятичный счетчик. Перед началом каждого измерения выполняется установка счетчиков в нулевое состояние короткими импульсами (подаются на вход “R”). После подсчета импульсов результат с выходов счетчика записывается в регистры дешифраторов DD4-DD6. Запись осуществляется коротким импульсом (подается на вход “С”). На выходах дешифратора появляется код для управления семисегментными индикаторами HG1-HG3. Для отображения результата используются вакуумно-люминесцентные индикаторы. В схеме блока применены интегральные микросхемы серии 176 — десятичные счетчики К176ИЕ2, дешифраторы К176ИД2 и индикаторы ОВ6. Для подсоединения к другим частям схемы фазометра используется разъем для печатного монтажа (вилка ГРППМ5-18Ш1).

Конструктивно блок выполнен на двухсторонней печатной плате, которая изготовляется комбинированным позитивным методом по третьему классу точности (см. прил. Г, рис. Г.2). По этому методу проводниковый рисунок получают субтрактивным процессом (химическим травлением медной фольги), а металлизацию монтажных отверстий — аддитивным процессом (химическим меднением с последующим гальваническим наращиванием полученного слоя). Для платы использован двусторонний фольгированный стеклотекстолит марки СФ-2-35-1,5 (2 — двусторонний, 35 обозначает толщину фольги в микрометрах, 1,5 — толщина диэлектрика (мм)).

Сборочный чертеж печатной платы блока индикации показан на рис. Г.З (см. прил. Г).

Контрольные вопросы

1. Дайте определение печатной платы?

2. Что обеспечивает применение печатных плат?

3. Перечислите виды печатных плат и кабелей.

4. Перечислите основные этапы проектирования печатных плат.

5. Какие материалы используются в качестве основы печатных плат?

6. Дайте определение заготовки печатной платы?

7. Какие существуют виды заготовок печатной платы?

8. Перечислите виды отверстий печатной платы по их функциональному назначению.

9. Опишите методы создания чертежа печатной платы.

10. Перечислите способы, которыми задают положение центров монтажных отверстий.