Процес виготовлення друкованої плати

1. Введення.

В технічному прогресі ЕОМ відіграють значну роль: вони значно полегшують роботу людини в різних галузях промисловості, інженерних дослідженнях, автоматичному управлінні і т.д.

Особливостями виробництва ЕОМ на сучасному етапі є:

Використання великої кількості стандартних елементів. Випуск цих елементів у великих кількостях і високої якості - одне з основних вимог обчислювального машинобудування. Масове виробництво стандартних блоків з використанням нових елементів, уніфікація елементів створюють умови для автоматизації їх виробництва.

Висока трудомісткість складальних і монтажних робіт, що пояснюється наявністю великої числа з'єднань і складності їх виконання внаслідок малих розмірів.

Найбільш трудомістким процесом у виробництві ЕОМ займає контроль операцій і готового вироби.

Основним напрямом при розробці і створенні друкованих плат є широке застосування автоматизованих методів проектування з використанням ЕОМ, що значно полегшує процес розробки і скорочує тривалість усього технологічного циклу.

Основними достоїнствами друкованих плат є:

Збільшення щільності монтажу і можливість мікро-мініатюризації виробів.

Гарантована стабільність електричних характеристик.

Підвищена стійкість до кліматичних і механічних впливів.

Уніфікація і стандартизація конструктивних виробів.

Можливість комплексної автоматизації монтажно-складальних робіт.

2. Призначення пристрою.

Даний розділ є сполучною між розробкою принципової електричної схеми і втіленням цієї схеми в реальну конструкцію. Проектована пристрій призначений для виконання операції вирівнювання порядків перед складанням чисел. Дана операція проводиться над числами з плаваючою комою в додатковому коді. У сучасних ЕОМ одним з основних елементів є блок АЛП, яке здійснює арифметичні та логічні операції над вступниками в ЕОМ машинними словами. Однією з них є операція вирівнювання порядків.

3. Конструктивні особливості та експлуатаційні вимоги.

ТЕЗ є складовою частиною ЕОМ - модулем другого рівня. У ЄС ЕОМ використовують 5 модульних рівнів, які можуть автономно коригуватися, виготовлятися і налагоджуватися. Кожному модульним рівню відповідає типова конструкція, побудована за принципом сумісності модуля попереднього з наступним модулем.

Модулі першого рівня: ІМС, що здійснює операції логічного перетворення інформації.

Модулі другого рівня. ТЕЗ типові елементи заміни або комірки. Сполучною основою яких, є ПП - друкована плата.

Модулі третього рівня - панелі (блоки), які за допомогою плат або каркасів об'єднують ТЕЗи або клітинки в конструктивний вузол. На цьому рівні може бути отримана самостійно діюча міні-ЕОМ.

Модулі четвертого рівня - рами або каркаси.

Модулі п'ятого рівня - об'єднання в стійки та шафи.

Умови експлуатації ЕОМ можуть бути різними, вони залежать в основному від кліматичних впливів, які необхідно враховувати при виборі матеріалів і конструктивних особливостей ЕОМ, крім того, вони визначають програму та обсяг контрольних випробувань. Для визначення впливу навколишнього середовища на роботу ЕОМ розглядають наступні зони клімату: помірну, тропічну, арктичну, морську. Для ракетної та космічної апаратури враховують специфіку великих висот.

Дане пристрій за умовами технічного завдання буде експлуатуватися в умовах з підвищеною температурою. Отже, в методиці випробувань необхідно передбачити випробування на теплостійкість і тепло міцність.

Виходячи з цього найбільш підходящим, є спосіб виготовлення пристрою на друкованої плати (ТЕЗ 2го рівня) з розташованими на платі мікросхемами 555 серії. Так як друкована плата має великий поверхнею і буде швидше охолоджуватися, вона має перевагу перед іншими технологіями.

4. Вибір типу виробництва.

Типи виробництва: (Таблиця 1.)

Одиничним називається таке виробництво, при якому виріб випускається одиничними екземплярами. Характеризується: Малої номенклатурою виробів, малим обсягом партій, Універсальним оснащення цехів, Робочими високої кваліфікації.

Серійне - Характеризується обмеженою номенклатурою виробів, що виготовляються повторюваними партіями порівняно невеликим обсягом випуску. Залежно від кількості виробів в партії розрізняють: дрібно середньо і крупно серійні виробництва.

Универсальное - Використовує спеціальне обладнання, яке розташовується за технологічним групам, Технічна оснастка універсальна, Кваліфікація робітників середня.

Масове виробництво характеризується: вузькою номенклатурою і великим обсягом виробів, що виготовляються безперервно; використанням спеціального високопродуктивного обладнання, що поставлена по поточному принципом. У цьому випадку транспортують пристроєм є конвеєр. Кваліфікація робітників низька. Також різною може бути серійність: (Таблиця 2.)

В залежно від габаритів, ваги та розміру річної програми випуску виробів визначається тип виробництва.

Тип виробництва і відповідні йому форми організації робіт визначають характер технологічного процесу і його побудову. Так як за умовою технічного завдання обсяг виробництва дорівнює 100 виробів на рік, то виробництво має бути среднесерійним.

4.1 Порівняльні характеристики методів виробництва і обгрунтування застосовуваного в даному проекті.

Достоїнствами ПП є:

+ збільшення щільності монтажу.

+ Стабільність і повторюваність електричних характеристик.

+ Підвищена стійкість до кліматичних впливів.

+ Можливість автоматизації виробництва.

Всі ПП поділяються на наступні класи:

1. Опп - одностороння друкована плата.

Елементи розташовуються з одного боку плати. Характеризується високою точністю виконуваного малюнка.

2. ДПП - двостороння друкована плата.

Малюнок розташований з двох сторін, елементи з одного боку. ДПП на металевому підставі використовуються в могутніх пристроях.

3. МПП - багатошарова друкована плата.

Плата складається з чергуються ізоляційних шарів з провідним малюнком. Між шарами можуть бути чи відсутніми міжшарових з'єднання.

4. ГПП - гнучка друкована плата.

Має гнучке підстава, аналогічна ДПП.

5.ППП - Дротова друкована плата.

Поєднання ДПП з провідним монтажем з ізольованих проводів.

Переваги МПП:

+ Зменшення розмірів, збільшення щільності монтажу.

+ Скорочення трудомісткості виконання монтажних операцій.

Недоліки МПП:

Більше складний ТП.

За умовам технічного завдання пристрій складається з 53 мікросхем. Отже, друкована плата повинна бути багатошаровою. Існує 3 методи виготовлення багатошарових друкованих плат:

1. Металізація наскрізних отворів.

Даний метод заснований на тому, що шари між собою з'єднуються наскрізними, металізованими отворами.

Позитивні якості:

Простий ТП.

Висока щільність монтажу.

Велике кількість шарів.

2. Попарно пресування.

Застосовується для виготовлення МПП з парною кількістю шарів.

Позитивні якості:

Висока надійність.

Простота ТП.

Допускається установка елементів як з штирові так і з

планарними висновками.

3. Метод пошарового нарощування.

Заснований на послідовному нарощуванні шарів.

Позитивні якості:

Висока надійність.

МПП виготовляють методами побудованими на типових операціях використовуються при виготовленні ОПП та ДПП.

Виходячи з міркувань технологічності виробництва, я обираю метод металізації наскрізних отворів, оскільки він найбільш підходить до вибраної мною схемі среднесерійного виробництва.

Так як на среднесерійном виробництві використовується автоматизація виробництва, для розробки креслень плати я використав програми автоматичного трасування P-CAD, яка створила 4 шару плати розміром 160'180 мм. З цього виходить один двосторонній шар і два односторонніх шару для зовнішніх шарів.

Вихідні файли системи P-CAD дозволяють значно автоматизувати подальший технологічний процес у таких складних операціях як свердління міжшарових отворів.

5. Складання блок схеми типового техпроцесу.

Правильно розроблений ТП повинен забезпечити виконання всіх вимог, зазначених у кресленні і ТУ на виріб, високу продуктивність. Вихідними даними для проектування технологічного процесу є: креслення деталі, складальні креслення, спеціалізація деталей, монтажні схеми, схеми складання виробів, типові ТП.

Типовий ТП характеризується єдністю змісту, і послідовністю більшості технологічних операцій для групи виробів із загальними конструктивними вимогами.

Типовий ТП розробляється з урахуванням останніх досягнень науки і техніки, досвіду передових виробництв, що дозволяє значно скоротити цикл підготовки виробництва і підвищити продуктивність за рахунок застосування більш досконалих методів виробництва.

При виготовленні ЕОМ та їх блоків широко застосовують прогресивні типові ТП, стандартні технологічні оснащення, обладнання, засоби механізації та автоматизації виробничих процесів.

Враховується інформація про раніше розроблених технологічних процесах, особливості та схеми виробу, тип виробництва.

Друковані плати - елементи конструкції, які складаються з плоских провідників у вигляді покриття на діелектричному підставі забезпечують

З'єднання електричних елементів.

Достоїнствами друкованих плат є:

Збільшення щільності монтажних з'єднань і можливість мікро мініатюризації виробів.

Гарантована стабільність електричних характеристик

Підвищена стійкість до кліматичних і механічних впливів.

Уніфікація і стандартизація.

Можливість комплексної автоматизації монтажно-складальних робіт.

Задане пристрій буде виготовлятися за типовим ТП.

Так як він повністю відповідає моїм вимогам.

5.1 Блок схема типового техпроцесу.

5.2 Опис ТП.

Метод металізації наскрізних отворів застосовують при виготовленні МПП.

Заготівлі з фольгированного діелектрика відрізають з припуском 30 мм на сторону. Після зняття задирок по периметру заготовок і в отворах, поверхню фольги захищають на крацевальном верстаті і знежирюють хімічно соляною кислотою в ванні.

Малюнок схеми внутрішніх шарів виконують за допомогою сухого фоторезиста. При цьому протилежна сторона плати повинна не мати механічних ушкоджень і подтравліванія фольги.

Базові отвори отримують висвердлюванням на універсальному верстаті з ЧПУ. Орієнтуючись на мітки сполучення, розташовані на технологічному полі.

Отримані заготовки збирають в пакет. Перекладаючи їх складаються прокладками з склотканини, що містять до 50% термореактивною епоксидної смоли. Поєднання окремих шарів проводиться з базових отворів.

Пресування пакету здійснюється гарячим способом. Пристосування з пакетами верств встановлюють на плити преса, підігріті до 120 ... 130 ° С.

Перший цикл пресування здійснюють при тиску 0,5 МПа і видержке15 ... 20 хвилин. Потім температуру підвищують до 150 ... 160 ° С, а тиск - до 4 ... 6 МПа. При цьому тиску плата витримується з розрахунку 10 хвилин на кожен міліметр товщини плати. Охолодження ведеться без зниження тиску.

Свердління отворів проводиться на універсальних верстатах з ЧПУ СМ-600-Ф2. У процесі механічної обробки плати забруднюються. Для усунення забруднення отвори піддають гідроабразивного впливу.

При великій кількості отворів доцільно застосовувати ультразвукову очищення. Після знежирення й очищення плату промивають в гарячій і холодній воді.

Потім виконується хімічну гальванічну та металізації отворів.

Після цього видаляють маску.

Механічна обробка по контуру, отримання конструктивних отворів і Т.Д. здійснюють на універсальних, координатно-свердлильних верстатах (РМ-600-Ф2) сумісних з САПР.

Вихідний контроль здійснюється атоматізірованним способом на спеціальному стенді, де відбувається перевірка працездатності плати, тобто її електричних параметрів.

Потім йде операція гальванічного осадження міді. Операція проводиться на авто операторної лінії АГ-44. На тонкий шар осідає мідь до потрібної товщини. Після цього відбувається контроль на товщину міді і якість її нанесення.

Далі проводитися обробка по контуру ПП. Ця операція проводитиметься на верстаті CМ-600-Ф2 з насадкою у вигляді дискової фрези по ГОСТ 20320-74. У цій операції видаляється непотрібний склотекстоліт по краях плати і підгонка до потрібного розміру.

Потім методом сеткографіі проводитися маркування ПП. операція проводитиметься на верстаті CДC-1, який необхідним штампом зробить відбиток на ПП маркування.

Весь цикл виробництва ПП закінчується контролем плати.

Тут використовується автоматизуються перевірка на спеціальних стендах.

6.Вибор матеріалу.

Для виробництва багатошарових друкованих плат використовуються різні склотекстоліти. Так як за умовою мого технічного завдання пристрій має працювати в умовах з підвищеною температурою для виробництва внутрішніх шарів плати я використовую двосторонній фольгований склотекстоліт з підвищеною теплостійкістю СТФ-2. Для зовнішніх шарів друкованої плати я використовую аналогічний односторонній фольгований склотекстоліт з підвищеною теплостійкістю СТФ-1.

Основні характеристики:

Фольговані склотекстоліт СТФ:

Товщина фольги 18-35 мм.

Товщина матеріалу 0.1-3 мм.

Діапазон робочих температур -60 +150 з °.

Напруга пробою 30Кв/мм.

Фоторезист СПФ2:

Тип негативний.

Роздільна здатність 100-500.

проявник метілхлороформ.

Розчин видалення хлористий метилен.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.yuro.ru