Последовательность основных операций изготовления печатных плат химическим печатным методом

ОАО «Смолевичский молочный завод» занимается выпуском молочной продукции, однако помимо специализированного оборудования, на заводе широко применяется оргтехника, для изготовления которой применяются печатные платы.

Печатная плата (ПП) - изделие, состоящие из плоского изоляционного основания с отверстиями, пазами, вырезами и системой токопроводящих полосок металла (проводников), которое используют для установки и коммутации электрорадиоэлементов и функциональных узлов в соответствии с электрической принципиальной схемой.

Для проектирования ПП необходимо иметь схему электрическую принципиальную, перечень элементов и данные о размерах и форме каждого элемента.

ОСТ 4.010.022-85 рекомендует следующую последовательность конструирования:

— определение условий эксплуатации, выбор группы жесткости;

— выбор класса точности ПП;

— выбор конструкции, размеров и конфигурации ПП;

— выбор материала основания;

— выбор конструктивного покрытия;

— размещение элементов и трассировка печатных проводников;

— маркировка;

— разработка конструкторской документации.

Условия эксплуатации должны обязательно оговариваться. В зависимости от климатических факторов по ГОСТ 23752-79 выбирают группу жесткости, определяющую соответствующие требования к конструкции ПП, используемому материалу, применению дополнительной защиты от внешних воздействий (таблица 3.8).

Таблица 3.8 - Группа жесткости печатных плат

Класс точности выбирается в соответствии с рекомендациями ОСТ 4.010.022-85. ГОСТ 23751-86 устанавливает пять классов точности ПП, каждый из которых характеризуется наименьшими номинальными значениями основных параметров для узкого места - участка ПП, на котором элементы печатного проводящего рисунка и расстояние между ними могут быть выполнены только с минимально допустимыми значениями (таблица 3.9).

Таблица 3.9 - Наименьшее номинальное значение основных параметров для класса точности ПП

Примечание: t - наименьшая номинальная ширина проводника; S - наименьшее номинальное расстояние между проводниками; b - минимально допустимая ширина контактной площадки; y* - отношение номинального значения диаметра наименьшего из металлизированных отверстий к толщине ПП.

Для свободного места указанные значения допускается устанавливать по любому более низкому классу, а для первого класса - увеличивать в два раза.

Печатные платы первого и второго классов точности наиболее просты в исполнении, надежны в эксплуатации, имеют минимальную стоимость и применяются в случае малой насыщенности поверхности ПП дискретными элементами и микросхемами малой степени интеграции. Для ПП третьего класса точности необходимо использовать высококачественные материалы, более точный инструмент и оборудование и применять для микросхем со штыревыми и планарными выводами при средней и высокой насыщенности поверхности ПП элементами.

Для ПП четвертого и пятого классов используются специальные материалы, прецизионное оборудование и требуются особые условия для их изготовления. ПП четвертого класса применяются при высокой насыщенности поверхности ПП микросхемами с выводами и без них, ПП пятого класса применяются при очень высокой насыщенности ПП элементами с выводами и без них.

По ГОСТ 23751-86 предусмотрены следующие типы конструкции ПП:

— односторонние печатные платы (ОПП);

— двусторонние ПП (ДПП);

— многослойные ПП (МПП);

— гибкие ПП.

В зависимости от сложности схемы, реализуемой на ПП, а также возможностей технологического оборудования и экономических критериев выбирают тип ПП: ОПП, ДПП или МПП. При выборе типа ПП следует учитывать, что трудоемкость изготовления ПП приблизительно оценивается пропорцией: ОПП:ДПП:МПП = 1:4:20. ОПП наиболее простые и дешевые, имеют малые коммутационные способности. В современных РЭС наиболее часто используют ДПП и МПП.

При выборе размеров ПП необходимо придерживаться принципа - максимальное количество связей выполнять с помощью печатного монтажа. Габаритные размеры ПП не превышают установленных значений для следующих типов: особо малогабаритные - 60∙90 мм; малогабаритные - 120∙180 мм; крупногабаритные - 240∙360 мм. Быстродействие, установочные размеры, эксплуатационные характеристики и т.п. также влияют на выбор размеров и конфигурации ПП. Линейные размеры ПП рекомендуется выбирать по ГОСТ 10317-79.

ГОСТ 10317-79 рекомендует использовать платы прямоугольной формы, размеры каждой стороны печатной платы должны быть кратными 2,5; 5 или 10 при длине соответственно до 100, до 350 и свыше 350 мм. Максимальный размер любой из сторон не должен превышать 470 мм, соотношение сторон - не более 3:1. Данные ограничения обусловлены в основном возможностями технологического оборудования по изготовлению печатных плат. При необходимости возможно отклонение габаритов, соотношение сторон и формы ПП от рекомендуемых.

Материал основания ПП выбирают по ТУ на материалы конкретного вида и ГОСТ 10316-78, с учетом электрических и физико-маханических параметров ПП во время и после воздействия механических нагрузок, климатических факторов и химических агрессивных сред в процессе производства и эксплуатации, обеспечения автоматизации процесса установки ЭРЭ.

Печатный монтаж может быть реализован на различных материалах и различными технологическими способами. Однако, наибольшее применение нашли химический негативный и комбинированный позитивный. Первый используется для получения односторонних печатных плат, внутренних слоев многослойных печатных плат и гибких печатных шлейфов. Его достоинство - высокая точность геометрии проводников из-за отсутствия процессов гальванического осаждения меди. Вторым методом получают двусторонние печатные платы (ДПП) и многослойные печатные платы (МПП) из фольгированного травящегося диэлектрика. Способность диэлектрика к подтравливанию особенно важна для МПП, где от этого зависит надежность межслойных соединений. ДПП выполняются без использования травящегося диэлектрика.

В качестве примера рассмотрена последовательность основных операций изготовления ПП химическим негативным методом.