Теория предприятия ЗАО Техносвязь

ВЕДЕНИЕ
ЗАО "Техносвязь" является специализированным предприятием по производству печатных плат, создано в 1991 году на основе двух цехов Опытного завода "Промсвязь". Традиции производства печатных плат, накопленные более чем за 30 лет, позволили предприятию за сравнительно короткий срок разработать, освоить и внедрить технологические процессы изготовления от простых печатных плат до плат поверхностного монтажа 4 класса сложности (с элементами 5-го класса).
Предприятие изготавливает:
- односторонние печатные платы
- двусторонние печатные платы
- многослойные (4-х, 6-ти, 8-ми слойные) печатные платы
- печатные платы с Военной Приемкой
- делаем монтаж печатных плат.
Клиентский фокус - производственные предприятия, организации энергетики, транспорта, ЖКХ, связи, оперативные службы, УВД, МЧС, МО, интеграторы телекоммуникационного оборудования.\
Клиентская база - ЗАО "Техносвязь" имеет коммерческие взаимоотношения более чем с 2600 юридическими лицами. Постоянных клиентов на территории Российской Федерации и Республики Казахстан, Беларусь, Молдова около 500 организаций.
География - это все пространство России и ближнего зарубежья от Мурманска до Алматы и от Санкт-Петербурга до Петропавловск-Камчатский. Осуществлены поставки в более 400 городов России, Казахстана, Беларусии, Молдовы.

1.2.2. Ручной монтаж прототипов и мелких серий
Используется следующая технологическая цепочка для производства заказов с небольшим количеством готовых изделий:
- нанесение паяльной пасты с помощью трафаретной печати
- установка компонентов вручную
- пайка в конвекционной печи
Для оформления заказа необходимо предоставить:
1) файл проекта в форматах САМ350 или Gerber;
2) файл мультиплицированной заготовки в форматах САМ350 или Gerber (если платы в заготовке);
3) сборочный чертеж, содержащий позиционные обозначения элементов и их ориентацию (JPEG)
4) спецификацию-перечень позиционных обозначений элементов и соответствующих им номиналов. Перечень должен точно соответствовать исходному файлу и позиционным обозначениям и перечню предоставляемой комплектации по количеству элементов и их номиналам и содержать информацию, в том числе, о неустанавливаемых компонентах (PDF)
5) Комплектацию компонентов в следующих видах носителей
катушки 8, 12, 16, 24, 32 и 44 мм
пеналы любой ширины
матричные поддоны для микросхем
Дополнительные требования (при их наличии):
- промывка печатных плат под лак;
- разделение плат после монтажа;
- поднятие на высоту;
- формовка;

4.4 Комбинированный полуаддитивный метод изготовления печатных плат
Метод похож на позитивный, однако здесь процесс меднения разделен во времени. Сначала выполняется тонкое меднение, затем происходит нанесение и проявление фоторезиста, затем уже идет наращивание меди на всю толщину. Это позволяет использовать заготовки с тонким слоем медной фольги. Следовательно, при получении проводящего рисунка, придется стравливать не всю толщину (фольга + гальваника), а только только тонкую фольгу. В результате не только экономятся деньги, но и продлевается ресурс травильных растворов, что упрощает работу со стоками.
Этот метод является наиболее распространенным и наиболее универсальным для всех типов печатных плат. В случае смешанного производства, т.е. при изготовлении двусторонних и многослойных печатных плат в едином технологическом потоке, всегда применяется комбинированный метод (он является составной частью общего технологического цикла обработки спрессованных пакетов МПП).
Преимущества комбинированно позитивного метода:
• Пригоден для формирования более прецизионного рисунка (более мелких зазоров), что позволяет решать сложные конструктивные задачи современных печатных плат;
• Небольшой расход анодов, так как площадь металлизации значительно меньше, чем, например, в тентинг-методе.
В сущности, различие комбинированного позитивного и тентинг-метода заключается в том, что в первом все сосредоточен на операциях металлизации, а во втором - на операции травления.

4.5 Технология изготовления печатных плат методом ПАФОС.
Метод попарного прессования плат, является полностью аддитивным, т.е в нем не применяется фольгированный диэлектрик, а весь проводящий рисунок наращивается гальванически.
В ПАФОСе проводники наращиваются на заготовку из нержавеющей стали, которая располагается на медной шине-токоподводе. Первоначально на эту заготовку наносится фоторезист и фотошаблон, затем производится экспонирование и удаление части фоторезиста. В пробельных местах осаждается тонкое никелевое покрытие, затем на него осаждается необходимое количество меди. Остатки фоторезиста удаляются. На этапах 7-10 производится запрессовка проводников в диэлектрик и удаление оснастки. В результате проводники оказываются расположенными вровень с диэлектриком. Операция травления меди здесь отсутствует полностью.
К новым методам изготовления печатных плат также относятся аддитивный метод фотоформирования "Фотоформ", метод попарного прессования, послойного наращивания и метод металлизации сквозных отверстий.

5. Пример процесса изготовления печатных плат тентинг-методом.
Изготовление фотошаблонов и подготовка информации.
На этом этапе производится изготовление фотошаблонов, которые затем используются для формирования топологического рисунка внутренних и внешних слоев печатной платы при экспонировании.
Механическая обработка заготовок.
К механической обработке печатных плат относится резка (рубка) заготовок, пробивка базовых отверстий, сверление отверстий и зачистка.
Особое внимание уделяется качеству заточки сверел. Так, если режущая поверхность сверла затупится, то будет происходить пробивание отверстия, вместо высверливания, что чревато сильной деформацией медной фольги вокруг места выхода сверла. Кроме этого, тупое сверло будет испытывать гораздо большую силу трения о стенки отверстия, в результате чего связующее в диэлектрике (например, смола), будет сильно разогреваться и плавиться. Это приведет к тому, что стенки отверстия станут очень гладкими (похожими на стекло), что крайне негативно скажется на процессе их металлизации (где требуется достаточная шероховатость поверхности для хорошей адгезии покрытия).
После сверления отверстий производится зачистка заготовки шлифованием с целью удаления заусенцев. В тентинг-методе эта операция особенно важна, чтобы при нанесении фоторезиста не повредить его об острые кромки вокруг отверстий. Прорезы "тентов" приведут к стравливанию слоя металлизации в отверстиях и забраковке всей платы.
Химическая подготовка поверхности заготовок.
В операции хим. подготовки поверхности процесс начинается с подтравливания заготовок печатных плат. Наиболее популярно использование раствора персульфата аммония 10-20 г/л с серной кислотой (плотность 1,83 г/см³) 3-5 мл/л при температуре 18-25 ºС. Используется либо конвейерная модульная линия (рисунок 8), либо линия подвесочного типа, оснащенная механизмом покачивания заготовок с размахом 30-60 мм и частотой 20-30 двойных ходов в минуту. Недостатком раствора является его малый ресурс работоспособности - 2-3 дня.
После подтравливания заготовки плат промываются в модулях промывки холодной проточной водой (температура 18-25ºС) и сушатся сначала в модуле сушки линии химической подготовки при температуре 90-110 ºС, а затем в сушильной конвекционной печи при 70-90º С в течение 20 мин.
Визуально проверяется 100% заготовок. Поверхность меди после обработки должна быть однородной светло-розового цвета. На ней не должно быть повреждений медной фольги, вмятин, царапин, следов масла и жира. Допускаются отдельные риски, царапины, не нарушающие целостность фольги.
Химико-гальванические процессы в тентинг-методе.
Химико-гальванические процессы составляют значительную часть от всего объема процессов производства печатных плат, и от качества их выполнения в значительной степени зависит качество готового продукта.
В традиционной технологии изготовления печатных плат токоведущий слой меди в отверстиях создается с использованием процесса химического меднения. Известно, что для осуществления химического меднения используются растворы, содержащие соли меди, комплексообразователи и формальдегид. Уже из приведенного перечня материалов видно, что процесс относится к экологически опасным. Этот отрицательный показатель усугубляется еще и тем, что растворы химического меднения нестабильны и склонны к саморазложению, что приводит к их периодическим залповым сбросам на очистные сооружения. Учитывая это, рядом зарубежных фирм были разработаны и освоены в производстве так называемые процессы "прямой металлизации" без применения химического меднения. Важным преимуществом прямой металлизации является способность прокрывать отверстия малого диаметра. Ниже будет описан пример технологии прямой металлизации.
• Обезжиривание-кондиционирование. При прямой металлизации необходимо для образования на поверхности диэлектрика в отверстиях заготовок органического слоя, который в сочетании с кондуктором создает собственно проводящий слой.
Очень важно соблюдение соответствующего рН, которое следует измерять несколько раз в день (pH=11,0-12,0). Корректировка выполняется 32% раствором гидроксида натрия. При слишком низком или высоком рН ухудшаются результаты предварительного меднения.
• Подтравливание. Осуществляется специальным травильным средством, который очищает медную поверхность и внутренние слои. На меди не должны оставаться ингибиторы или другие пассивирующие средства типа кондиционирующих средств, в противном случае на следующем этапе с кондуктором образуется так называемый "peeling" (проблемы с адгезией медь-медь). По этой причине нельзя применять протравливатели на основе серной кислоты с добавками смачивающих средств. Электролит работает при температуре 25-30°С. После операции выполняется промывка проточной холодной водой при 15-25 ºС в течение 4 мин.
• Преддекапирование. Выполняется в растворе ортофосфорной кислоты 1,5 мл/л при pH=1,8-2,3 в течение 2 мин. Раствор служит 2 недели. Задача раствора заключается в том, чтобы еще раз прочистить медную поверхность и защитить следующий раствор активации от вредных включений - сюда же относится и медь. Поэтому рекомендуется работать по возможности с холодный раствором и как можно чаще делать новый раствор. Рабочая температура - 18-25 С. После преддекапирования промывка не выполняется.
• Активация заготовок в растворе кондуктора. Кондуктор - это слабый солянокислый не содержащий олова коллоидный палладиевый раствор, стабилизированный органическим веществом. В сочетании с проведенным перед этим кондиционированием, здесь образуется проводящий слой. рН = 1,6-2,1, рабочая температура 40-55 ºС, постоянное перемешивание и фильтрация через 5 мкм фильтр. Нагрев можно отключать в перерывах в работе, когда работает циркуляционный насос. Насос не должен втягивать воздух и не должен перекачивать жидкости более 2-4 объема в час. Обязательно необходимо непрерывно замерять окислительно - восстановительный потенциал, который должен быть от -220 до -290 мВ (оптимально -240 мВ). Окислительно - восстановительный потенциал никогда не должен долго быть в положительном диапазоне.
При периодической фильтрации раствора со сливом его в запасную емкость необходима тщательная промывка ванны кондуктора соляной кислоты 30-40 г/л с добавлением 5-6 капель на литр Н2О2. Эта смесь хорошо растворяет палладий, осевший на стенки и дно ванны, и убирает прочие загрязнения.
• Постдекапирование. Выполняется при t=20-30 C в течение 2 минут в специальном растворе. Раствор удаляет излишнюю органическую составляющую коллоида с поверхности ранее сформированного проводящего слоя. При этом открываются палладиевые частицы и проводимость повышается. Содержание постдекапира в растворе должно быть в интервале от 150 до 250 мл/л (предпочтительно - 200 мл/л ).
• Декапирование. Выполняется серной кислотой хч с концентрацией 100-150 г/л и только в дистиллированной воде, при t=18-25 C в течение 0,5-1,0 мин. В ходе декапирования удаляются оксиды меди, при этом активационный слой не повреждается.
• Гальваническое меднение. Основная операция металлизации отверстий, т.к. именно она создает в них проводящий слой нужной толщины.
• Фотолитография. Осуществляется для переноса рисунка с фотошаблона на заготовку платы. Первоначально выполняется накатка сухого пленочного фоторезиста валиком, нагретым до 100-120 оС на установках-ламинаторах, при этом слой полиэтиленовой пленки наматывается на отдельную бобину. Далее производится обрезка по контуру, выдержка и контроль нанесения.
Затем платы монтируются на предварительно протертую рампу, размещается фотошаблон, реперные перекрестия которого совмещаются под микроскопом с базовыми отверстиями и осуществляется экспонирование в специальной установке.
Экспонирование выполняется ртутно-кварцевыми лампами с диапазоном спектра 300-400 нм через лавсановую пленку на фоторезисте. Важным фактором является плотное прилегание фотошаблона к заготовке с фоторезистом.
После выдержки 20-30 минут в темном месте удаляется защитная пленка и производится проявление рисунка печатной платы в специальном растворе (задубливание). При необходимости выполняется ретуширование.
Процесс экспонирования характеризуется разрешающей способностью, т.е. максимальным числом параллельных линий, воспроизводимых раздельно на 1 мм поверхности. Чем толще фоторезист, тем ниже разрешающая способность.
Травление печатных плат.
Выполняется для получения проводящего рисунка на платах путем растворение меди с пробельных мест. Участки, защищенные фоторезистом не травятся.
Травление выполняется обычно в установках конвейерного типа (рисунок 15,16), а при мелкосерийном и штучном производстве - погружением. При работе конвейера травильный раствор подается на заготовки через форсунки. Загрузка в конвейер может выполняться горизонтально и вертикально. Горизонтальная загрузка проще технологически, но при таком исполнении верхняя часть платы испытывает большее воздействие травящего раствора, чем нижняя, т.к. наверху раствора скапливается больше.
 
Заключение
Производство печатной платы это многоступенчатый технологический процесс, который включает в себя множество разновидностей технологий. В массовом производстве ПП используется химическая технология получения рисунка печатной платы, так как она обеспечивает максимальную производительность производства печатных плат. Недостатками такого производства можно назвать чрезвычайную вредность процесса и очень дорогостоящее громоздкое оборудование.