Выбор технологий изготовления плат, в зависимости от их конструктивных особенностей печатных плат

Автор: Илья Лейтес, главный технолог ООО "РТС Инжиниринг"

На пороге завершения профессиональной деятельности хочется поделиться опытом решения такого рода задач, в надежде на то, что кому-нибудь это окажется полезным.

В последнее время в практике общения с коллегами-специалистами приходится часто обсуждать и сравнивать различные методы выполнения операций в техпроцессе изготовления печатных плат. При этом самый распространенный вопрос: « Назовите наилучший метод выполнения операций». Ответ на этот вопрос для себя я нашел давно: « Не существует панацей в технике печатных плат, так же как, впрочем, их не существует и во всей остальной жизни. Каждый из альтернативных методов имеет свои преимущества и, поэтому, имеет право на существование, но при этом имеет и свои недостатки. (За все в этой жизни приходится платить)». Кроме того следует отметить, что в нашей отрасли скорость научно-технического прогресса очень велика и какой-либо догматизм при анализе новых технологий, а также ссылки на мнения авторитетов не допустимы.

Исходя из этого, при выборе какого-либо технологического метода, необходимо:

- во-первых, четко представлять себе все его преимущества и все недостатки;

- во-вторых, учитывая конкретные условия производства и номенклатуру выпускаемых печатных плат и ЭМ ( по объемам, конструктивной сложности и т.п.), выбрать такой метод, который позволил бы в полной мере реализовать его преимущества и одновременно минимизировать влияние имеющихся у него недостатков.

Это очень непростая, но очень увлекательная задача и при ее решении в полной мере может проявиться творческий и профессиональный потенциал технологов, при этом не стоит ждать чудес – работают только фундаментальные законы, в основном физики и химии, немножко математики и биологии. При этом использование фирменных концентратов это уже прочно сложившаяся мировая практика, особенно в высокотехнологичных производствах. Технологу необходимо лишь строго соблюдать технологический регламент, прописанный поставщиком. Вся ответственность за результат ложится на поставщика концентратов. Производственникам необходимо лишь разобраться, какая химия и оборудование лучше, не входя в подробности составов химии и конструктивных особенностей.

В практической деятельности я сталкиваюсь с такими ситуациями, когда поставщики оборудования и техпроцессов, работающие на отечественном рынке , в азарте желания продать свой товар, обещают администраторам и технологам решение абсолютно всех проблем производства. И в этой ситуации специалисты, принимающие решение о выборе того или иного метода реализации технологической операции, завороженные этой чудесной музыкой, усугубленной информационным, если не вакуумом, то уж точно разряжением, могут эти решения принимать не всегда адекватно. Очень часто специалисты-технологи не могут влиять на выбор химии и оборудования, а ответственность за качество возлагается на них. Следует иметь в виду, что только солидные мировые фирмы, вкладывающие значительные деньги в НИОКРЫ, поставляют воспроизводимые продукты, существенно снижающие производственные и эксплуатационные издержки на корректировку рабочих растворов, утилизацию отходов, техническое обслуживание и ремонт.

Другой вариант - использование производителями устаревших технологических процессов ( например химического меднения для металлизации отверстий при изготовлении относительно простых многослойных печатных плат или позитивного метода травления в погоне за «мифической прецизионностью » формирования проводящего рисунка для печатных плат 6-7 классов точности) в значительной степени связано с их консервативностью и не желанием отказываться от хорошо отлаженного процесса.

Все это подвигло меня на изложение своего взгляда на критерии выбора альтернативных методов реализации некоторых операций техпроцесса изготовления печатных плат, основанного на анализе собственного опыта работы. Конечно же, это не «истина в последней инстанции», а всего лишь - мое личное мнение.

В этой книге будут встречаться повторы. Но, пусть это не беспокоит внимательного читателя. Во-первых - «Повторение мать учения», тем более, что я буду рассматривать повторы под разными аспектами. А, во-вторых, мало кто будет читать эти тексты целиком: как правило, люди изучают только раздел, который их интересует в данный момент. А в этом случае повторы вообще не будут иметь значения.

Для начала несколько слов об основных характеристиках печатных плат, к которым следует отнести:

1. Соотношение , заложенных в конструкцию минимальных ширин проводников и зазоров.

2. Параметр Dкп - d св. – соотношение размера контактной площадки и диаметра сверла.

3. Основное соотношение печатной платы (aspect ratio) – отношение толщины к минимальному диаметру сверла ( отношение глубины сверления к диаметру сверла для глухих отверстий) - H:d. К этому параметру надро относиться очень внимательно, так как в разных нормативных документах эта величина рассчитывается по-разному, что может вызывать путаницу. Подробнее об этом расскажу позже.

4. Величина зазора между стенкой отверстия и экраном (или ближайшим проходящим проводником на внутренних слоях).

5. Структура многослойного пакета.

Википедия определяет печа́тную пла́ту (англ. printed circuit board, PCB, или printed wiring board, PWB), как пластину из диэлектрика, на поверхности и/или в объёме которой сформированы электропроводящие цепи электронной схемы. Печатная плата предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов радио- электронной аппаратуры (РЭА). Электронные компоненты на печатной плате соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка обычно пайкой. В отличие от навесного монтажа, на печатной плате электропроводящий рисунок выполнен из металлической (обычно медной фольги или напыленного слоя металла , целиком расположенных на твердой изолирующей основе и прикрепленных к ней.

Печатная плата содержит монтажные отверстия и контактные площадки для монтажа выводных - и ламели для монтажа планарных компонентов. Кроме того, в печатных платах имеются переходные отверстия для электрического соединения участков фольги проводящего рисунка, расположенных на разных слоях платы. Именно с помощью этих элементов происходит коммутация отдельных электронных компонентов в единую схему. С наружных сторон на плату, обычно, нанесены защитное покрытие («паяльная маска») и маркировка (вспомогательный рисунок и текст согласно конструкторской документации, облегчающий монтаж и контроль).

Основой печатной платы служит диэлектрик, наиболее часто используются такие материалы, как стеклотекстолит, гетинакс. Также основой печатных плат может служить металлическое основание, покрытое диэлектриком; поверх диэлектрика наносится тонкий слой меди (из которого впоследствии формируются дорожки проводящего рисунка). Такие печатные платы применяются в силовой электронике - для эффективного теплоотвода от электронных компонентов, или в светотехнике - для монтажа тепловыделяющих светодиодов. При необходимости металлическое основание платы крепится к радиатору. В качестве материала для печатных плат, работающих в диапазоне СВЧ и при температурах до 260 °C, применяется фторопласт или полиимид, армированные стеклотканью (например, ФАФ-4Д), керамика и пр. Гибкие платы делают из неармированных лавсана или полиимидных материалов (например, таких как каптон).