Proces technologiczny w układach hybrydowych. Proces technologiczny wytwarzania grubowarstwowych układów hybrydowych dzieli się na następujące etapy:
2.Przygotowanie narzędzi polega głównie na przygotowaniu kompletów sit do drukowania kolejnych układów. Sita wykonuje się najczęściej z siatek o różnej gęstości oczek 47-130 na cm2. Na wybrane sito nakłada się selektywnie emulsje i suszy. Otrzymujemy w ten sposób określony wzór-maskę. Często też stosuje się metodę pośrednią polegającą na użyciu specjalnych błon, które przykleja się do sita. 3.Przygotowanie materiałów obejmuje przede wszystkim przygotowanie past i ich ujednoradniania. Pasty te należy często mieszać lub przechowywać w obracających się pojemnikach. 3.Proces technologiczny produkcji składa się z następujących operacji: -drukowanie wzorów na sitodrukarce -suszenie i wypalanie -korygowanie rezystorów -montaż -obudowanie i hermetyzacja -kontrola końcowa Drukowanie wzorów odbywa się na sito drukarce. Proces ten polega na przeciskaniu pasty o odpowiedniej lepkości przez nie zasłonięte otwory w sicie. W ten sposób aby przetłoczona pasta zatrzymała się na podłożu tworząc wymagany wzór. Obecnie proces sito drukowania jest zautomatyzowany. O wyniku operacji decydują głównie parametry sita, właściwości pasty oraz właściwości elementu rozprowadzającego. Po każdej operacji drukowania przeprowadza się suszenie w temp. ok. 120 C. Wypalanie przeprowadza się w temp ok. 700-1000 C. Po ostatecznym wypaleniu układu i pokryciu szkliwem elementy rezystywne wymagają korekcji. Korekcje rezystancji przeprowadza się silnym strumieniem drobnego piasku kwarcowego wyrzucany z dyszy. W nowoczesnych zakładach stosuje się do tego celu promień laserowy sterowany komputerem.
|
Montaż wyprowadzeń i elementów. Po korekcji rezystorów ścieżki przewodzące należy pokryć cyną. Warstwę lutowia może pokrywać powierzchnię wszystkich ścieżek i pól lutowniczych lub tylko wybrane ich fragmenty. W przypadku pokrycia całego obszaru przewodzonego osiąga się to poprzez zanurzenie płytki w ciekłym lutowiu. W innych przypadkach należy stosować warstwy ochronne na pewnych obszarach ścieżek z wyjątkiem pól lutowniczych. Naniesienie lutowia następuje również przez zanurzenie. Lutowie można selektywnie nanieść na określone miejsca stosując metodę sitodruku. Jako elementy uzupełniające w technice grubowarstwowej są stosowane: elementy półprzewodnikowe, kondensatory, filtry, cewki, rezystory. Przyłączenie tych elementów do pól kontaktowych można wykonać metodami: lutowania lub spajania (termo kompresja, ultra kompresja) Prócz lutowania stosuje się również przyklejanie struktur półprzewodnikowych przy użyciu klejów epoksydowych. Obudowanie i hermetyzacja: Układy grubowarstwowe obudowuje się w celu ochrony przed wpływami narażeń środowiskowych oraz w celu ułatwienia eksploatacji i nadania im estetycznych kształtów. Do tego celu stosuje się obudowy metalowe, ceramiczne, szklane lub z tworzyw sztucznych. W praktyce stosuje się obudowy złożone np. metalowo-ceramiczne, metalowo-szkalne lub ceramiczne w połączeniu z tworzywem sztucznym. Tworzywa sztuczne stosowane są coraz rzadziej ze względu na swoją hydroskopijność. Najprościej i najtaniej hermetyzuje się układy przez zanurzenie w tworzywie, które po stężeniu dostatecznie spełnia zadania obudowy. Bardzo dobre efekty otrzymuje się w procesie fluidyzacji. Polega on na opylaniu gorącego układu proszkiem z tworzywa, które pod wpływem wysokiej temp. mięknie i przywiera do nagrzanego układu tworząc estetyczne i hermetyczne okrycie. Innym sposobem obudowywania układu jest zamykanie ich w pudełkach metalowych lub ceramicznych z wypełnieniem z tworzywa i zalewanie i oprasowywanie w formach.
|
Materiały stosowane na płytki drukowane: Płytki przeznaczone na podłoża dzielimy na dielektryki sztywne i elastyczne. Spośród wielu laminatów do celów elektronicznych stosuje się najczęściej trzy rodzaje laminatów sztywnych: -celulozowo - fenolowe -szklano - epoksydowy -szklano - teflonowy Laminat o osnowie celulozowej nasycony żywicą fenolową jest tworzywem najtańszym i najczęściej stosowanym. Laminaty o osnowie z włókien szklanych związane żywicą epoksydową ma znacznie lepsze własności dielektryczne i mechaniczne od celulozowo-fenolowego Po za wymienionymi laminatami sztywnymi stosuje się laminaty elastyczne składające się z cienkiej folii metalowej związanej z elastyczną folią poliamidową lub poliestrową. W ostatnim czasie pojawiły się laminaty konduktywne i rezystywne jedno i dwuwarstwowe. Na płytkach tych możemy wykonać dodatkowo rezystory. Nowością są także płytki odprowadzające ciepło. Płytki wielowarstwowe otrzymuje się poprzez klejenie przy użyciu folii klejowej o takiej samej strukturze jak płytki laminatowe. Połączenie powstaje w wysokiej temperaturze z jednoczesnym prasowaniem. Proces technologiczny wytrawiania: Przebieg procesu technologicznego wytrawiania dzieli się na kilka operacji: -wykrwawianie płytek z arkuszy folii -oczyszczanie powierzchni -wykonywanie rysunku na warstwie kopiowej -trawienie folii -usuwanie warstwy zabezpieczającej przez trawieniem -wiercenie otworów-metalizacja otworów -nakładanie warstw ochronnych -optapianie i kontrola Operacje wykrawania arkusza laminatu płytek o wymiarach określonych przez konstruktora realizuje się za pomocą pił i nożyc gilotynowych. Stosowane laminaty celulozowo-fenolowe w celu zmniejszenia ich kruchości trzeba podgrzewać. Tę niedogodność producenci starają się usunąć przez zmiękczenia żywic fenolowych.
|
Oczyszczanie powierzchni odbywa się mechanicznie i chemicznie. Ma ono na celu usunięcie z warstwy laminatu zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych oraz warstw tlenków. Oczyszczanie mechaniczne dokonywane jest przez szczotkowanie szczotkami rolkowymi lub polerowanie drobnymi proszkami ściernymi (mielony pumex). Oczyszczanie chemiczne polega na myciu w detergentach oraz wytrawianie w słabych roztworach kwasu solnego lub -wodnym roztworze amoniaku. Po oczyszczeniu chemicznym należy powierzchnie płytek bardzo staranie opłukać i wysuszyć. Następnym etapem jest wytrawianie. Proces ten poprzedzony jest wykonaniem mozaiki techniką fotolitografii lub sitodruku. Trawienie folii odbywa się przy użyciu chlorku żelazowego. Tworzący się chlorek miedziowy utrudnia trawienie. Kolejnym etapem jest usunięcie z miejsc chronionych warstwy tworzywa odpornego na działanie czynników trawiących. Ostatnim etapem obróbki mechanicznej jest wykonanie otworów metodą wykrawania lub wiercenia. W ten sposób powstają płytki jedno lub dwuwarstwowe. Płytki wielowarstwowe powstają przez klejenie. Proces klejenia przebiega dwuetapowo. W pierwszym etapie wykonujemy wstępne w temp. ok. 130 C przez czas potrzebny do zżelowania folii klejącej. W tym momencie zaczyna się właściwe prasowanie pod ciśnieniem 3,5 Mpa. Proces taki przeprowadza się w specjalistycznych zakładach. Budowanie i wykonywanie matryc: Matryce są rysunkami obwodu drukowanego i służą do wykonania fotoszablonu używanego przy naświetlaniu selektywnym emulsji światłoczułej pokrywającej folię miedzianą płytki laminowej. Matryce wykonuje się najczęściej w skali 1:1 2:1 4:1. Ręczne wykonanie matryc wymaga stosowanie większych powiększeń. Matryce wykonuje się różnymi metodami: -wykreślanie tuszem na papieże rysunkowym lub na tworzywach przezroczystych, punkty lutowania zaznacza się poprzez nakłuwanie nóżką cyrkla. -lepsze wyniki uzyskuje się, gdy sporządzania matryc stosuje się czarną taśmę klejącą i znaki punktów lutowniczych oraz znaki bazowe. -w przemyśle stasuje się metodę wycinania nożycami na folii dwukolorowej (czerwono-białej). W pracach projektowych stosuje się metodę siatek(rastrów). Metoda ta ułatwia wykonanie dokumentacji, uzyskania powtarzalności wyrobów oraz automatyzacji montażu.
|
Fotoszablony i rodzaje emulsji światłoczułej: Fotoszablony (maski fotograficzne) wykonuje się metodą fotografowania matrycy przy równoczesnym doprowadzeniu obrazów do rozmiarów rzeczywistych. |
W warunkach przemysłowych fotoszablony wykonuje się fotokoordynografem przy użyciu technik cyfrowych. Otrzymane fotoszablony wykorzystywane są następnie do naświetlania emulsji światłoczułej na folii miedzianej. Jednym z problemów jest dobór emulsji światłoczułej i metod jej stosowania. |
Do nakładania emulsji stosujemy metodę zanurzeniową lub stosujemy wirówki z płaskimi wirującymi tarczami.Warstwy światłoczułe dostarczone w postaci taśm polimerowych nakłada się przez walcowanie między elastycznymi gumowymi wałkami. |
|
Proces technologiczny w układach hybrydowych. Proces technologiczny wytwarzania grubowarstwowych układów hybrydowych dzieli się na następujące etapy:
2.Przygotowanie narzędzi polega głównie na przygotowaniu kompletów sit do drukowania kolejnych układów. Sita wykonuje się najczęściej z siatek o różnej gęstości oczek 47-130 na cm2. Na wybrane sito nakłada się selektywnie emulsje i suszy. Otrzymujemy w ten sposób określony wzór-maskę. Często też stosuje się metodę pośrednią polegającą na użyciu specjalnych błon, które przykleja się do sita. 3.Przygotowanie materiałów obejmuje przede wszystkim przygotowanie past i ich ujednoradniania. Pasty te należy często mieszać lub przechowywać w obracających się pojemnikach. 3.Proces technologiczny produkcji składa się z następujących operacji: -drukowanie wzorów na sitodrukarce -suszenie i wypalanie -korygowanie rezystorów -montaż -obudowanie i hermetyzacja -kontrola końcowa Drukowanie wzorów odbywa się na sito drukarce. Proces ten polega na przeciskaniu pasty o odpowiedniej lepkości przez nie zasłonięte otwory w sicie. W ten sposób aby przetłoczona pasta zatrzymała się na podłożu tworząc wymagany wzór. Obecnie proces sito drukowania jest zautomatyzowany. O wyniku operacji decydują głównie parametry sita, właściwości pasty oraz właściwości elementu rozprowadzającego. Po każdej operacji drukowania przeprowadza się suszenie w temp. ok. 120 C. Wypalanie przeprowadza się w temp ok. 700-1000 C. Po ostatecznym wypaleniu układu i pokryciu szkliwem elementy rezystywne wymagają korekcji. Korekcje rezystancji przeprowadza się silnym strumieniem drobnego piasku kwarcowego wyrzucany z dyszy. W nowoczesnych zakładach stosuje się do tego celu promień laserowy sterowany komputerem.
|
Montaż wyprowadzeń i elementów. Po korekcji rezystorów ścieżki przewodzące należy pokryć cyną. Warstwę lutowia może pokrywać powierzchnię wszystkich ścieżek i pól lutowniczych lub tylko wybrane ich fragmenty. W przypadku pokrycia całego obszaru przewodzonego osiąga się to poprzez zanurzenie płytki w ciekłym lutowiu. W innych przypadkach należy stosować warstwy ochronne na pewnych obszarach ścieżek z wyjątkiem pól lutowniczych. Naniesienie lutowia następuje również przez zanurzenie. Lutowie można selektywnie nanieść na określone miejsca stosując metodę sitodruku. Jako elementy uzupełniające w technice grubowarstwowej są stosowane: elementy półprzewodnikowe, kondensatory, filtry, cewki, rezystory. Przyłączenie tych elementów do pól kontaktowych można wykonać metodami: lutowania lub spajania (termo kompresja, ultra kompresja) Prócz lutowania stosuje się również przyklejanie struktur półprzewodnikowych przy użyciu klejów epoksydowych. Obudowanie i hermetyzacja: Układy grubowarstwowe obudowuje się w celu ochrony przed wpływami narażeń środowiskowych oraz w celu ułatwienia eksploatacji i nadania im estetycznych kształtów. Do tego celu stosuje się obudowy metalowe, ceramiczne, szklane lub z tworzyw sztucznych. W praktyce stosuje się obudowy złożone np. metalowo-ceramiczne, metalowo-szkalne lub ceramiczne w połączeniu z tworzywem sztucznym. Tworzywa sztuczne stosowane są coraz rzadziej ze względu na swoją hydroskopijność. Najprościej i najtaniej hermetyzuje się układy przez zanurzenie w tworzywie, które po stężeniu dostatecznie spełnia zadania obudowy. Bardzo dobre efekty otrzymuje się w procesie fluidyzacji. Polega on na opylaniu gorącego układu proszkiem z tworzywa, które pod wpływem wysokiej temp. mięknie i przywiera do nagrzanego układu tworząc estetyczne i hermetyczne okrycie. Innym sposobem obudowywania układu jest zamykanie ich w pudełkach metalowych lub ceramicznych z wypełnieniem z tworzywa i zalewanie i oprasowywanie w formach.
|
Materiały stosowane na płytki drukowane: Płytki przeznaczone na podłoża dzielimy na dielektryki sztywne i elastyczne. Spośród wielu laminatów do celów elektronicznych stosuje się najczęściej trzy rodzaje laminatów sztywnych: -celulozowo - fenolowe -szklano - epoksydowy -szklano - teflonowy Laminat o osnowie celulozowej nasycony żywicą fenolową jest tworzywem najtańszym i najczęściej stosowanym. Laminaty o osnowie z włókien szklanych związane żywicą epoksydową ma znacznie lepsze własności dielektryczne i mechaniczne od celulozowo-fenolowego Po za wymienionymi laminatami sztywnymi stosuje się laminaty elastyczne składające się z cienkiej folii metalowej związanej z elastyczną folią poliamidową lub poliestrową. W ostatnim czasie pojawiły się laminaty konduktywne i rezystywne jedno i dwuwarstwowe. Na płytkach tych możemy wykonać dodatkowo rezystory. Nowością są także płytki odprowadzające ciepło. Płytki wielowarstwowe otrzymuje się poprzez klejenie przy użyciu folii klejowej o takiej samej strukturze jak płytki laminatowe. Połączenie powstaje w wysokiej temperaturze z jednoczesnym prasowaniem. Proces technologiczny wytrawiania: Przebieg procesu technologicznego wytrawiania dzieli się na kilka operacji: -wykrwawianie płytek z arkuszy folii -oczyszczanie powierzchni -wykonywanie rysunku na warstwie kopiowej -trawienie folii -usuwanie warstwy zabezpieczającej przez trawieniem -wiercenie otworów-metalizacja otworów -nakładanie warstw ochronnych -optapianie i kontrola Operacje wykrawania arkusza laminatu płytek o wymiarach określonych przez konstruktora realizuje się za pomocą pił i nożyc gilotynowych. Stosowane laminaty celulozowo-fenolowe w celu zmniejszenia ich kruchości trzeba podgrzewać. Tę niedogodność producenci starają się usunąć przez zmiękczenia żywic fenolowych.
|
Oczyszczanie powierzchni odbywa się mechanicznie i chemicznie. Ma ono na celu usunięcie z warstwy laminatu zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych oraz warstw tlenków. Oczyszczanie mechaniczne dokonywane jest przez szczotkowanie szczotkami rolkowymi lub polerowanie drobnymi proszkami ściernymi (mielony pumex). Oczyszczanie chemiczne polega na myciu w detergentach oraz wytrawianie w słabych roztworach kwasu solnego lub -wodnym roztworze amoniaku. Po oczyszczeniu chemicznym należy powierzchnie płytek bardzo staranie opłukać i wysuszyć. Następnym etapem jest wytrawianie. Proces ten poprzedzony jest wykonaniem mozaiki techniką fotolitografii lub sitodruku. Trawienie folii odbywa się przy użyciu chlorku żelazowego. Tworzący się chlorek miedziowy utrudnia trawienie. Kolejnym etapem jest usunięcie z miejsc chronionych warstwy tworzywa odpornego na działanie czynników trawiących. Ostatnim etapem obróbki mechanicznej jest wykonanie otworów metodą wykrawania lub wiercenia. W ten sposób powstają płytki jedno lub dwuwarstwowe. Płytki wielowarstwowe powstają przez klejenie. Proces klejenia przebiega dwuetapowo. W pierwszym etapie wykonujemy wstępne w temp. ok. 130 C przez czas potrzebny do zżelowania folii klejącej. W tym momencie zaczyna się właściwe prasowanie pod ciśnieniem 3,5 Mpa. Proces taki przeprowadza się w specjalistycznych zakładach. Budowanie i wykonywanie matryc: Matryce są rysunkami obwodu drukowanego i służą do wykonania fotoszablonu używanego przy naświetlaniu selektywnym emulsji światłoczułej pokrywającej folię miedzianą płytki laminowej. Matryce wykonuje się najczęściej w skali 1:1 2:1 4:1. Ręczne wykonanie matryc wymaga stosowanie większych powiększeń. Matryce wykonuje się różnymi metodami: -wykreślanie tuszem na papieże rysunkowym lub na tworzywach przezroczystych, punkty lutowania zaznacza się poprzez nakłuwanie nóżką cyrkla. -lepsze wyniki uzyskuje się, gdy sporządzania matryc stosuje się czarną taśmę klejącą i znaki punktów lutowniczych oraz znaki bazowe. -w przemyśle stasuje się metodę wycinania nożycami na folii dwukolorowej (czerwono-białej). W pracach projektowych stosuje się metodę siatek(rastrów). Metoda ta ułatwia wykonanie dokumentacji, uzyskania powtarzalności wyrobów oraz automatyzacji montażu.
|
Fotoszablony i rodzaje emulsji światłoczułej: Fotoszablony (maski fotograficzne) wykonuje się metodą fotografowania matrycy przy równoczesnym doprowadzeniu obrazów do rozmiarów rzeczywistych. W warunkach przemysłowych fotoszablony wykonuje się fotokoordynografem przy użyciu technik cyfrowych. |
Otrzymane fotoszablony wykorzystywane są następnie do naświetlania emulsji światłoczułej na folii miedzianej. Jednym z problemów jest dobór emulsji światłoczułej i metod jej stosowania. Do nakładania emulsji stosujemy metodę zanurzeniową lub stosujemy wirówki z płaskimi wirującymi tarczami. |
Warstwy światłoczułe dostarczone w postaci taśm polimerowych nakłada się przez walcowanie między elastycznymi gumowymi wałkami. |
|