Технологии
Технологии
Маска и маркировка
Металлизация отверстий
Удаление резистов
Травление меди
Подготовка поверхности
Финишные покрытия
Флюсы
Вспомогательные материалы
Микрошлиф образца печатной платы после формирования защитной паяльной маски, нанесенной при помощи струйно-факельного метода
Метод струйно-факельного нанесения характеризуется высокой производительностью, высоким качеством поверхности маски, одновременным нанесением двух сторон печатной платы и одновременной предварительной сушкой, что обеспечивает высокие физико-химические свойства маски.
Установка струйно-факельного нанесения жидкой
защитной паяльной маски «ЭЛ-ПМ ФН»
Струйно-факельное напыление возможно на установках «Argus» США, «Ecospray Manuale» Италия и «ЭЛ-ПМ ФН» производства ООО «СПбЦ «ЭЛМА» Россия. На сегодняшний день струйно-факельное напыление является самым совершенным способом нанесения маски «ЭЛМА-1401».
Преимущества применения защитной паяльной маски «ЭЛМА 1401»:
• Предотвращает образование паяльных перемычек или «мостиков» припоя между элементами рисунка, способствуя получению рисунка более высокой плотности на наружных слоях;
• Увеличивает срок службы печатных плат;
• Изготавливается на специализированном современном оборудовании из высококачественных компонентов;
• Полностью интегрирована в современные технологии изготовления печатных плат;
• Технологичность, легкость и простота в использовании;
• Подходит под все методы нанесения;
• Экономичность. Простота сушки. Низкая энергия экспонирования и высокая производительность. Простое проявление. Тепловое отверждение;
• Высокое разрешение. Четкая кромка. Минимальная ширина перемычек паяльной маски 50 - 75 мкм;
• Прекрасные электроизоляционные свойства и влагостойкость;
• Высокая устойчивость к агрессивным средам;
• Хорошая адгезия;
• Отличная устойчивость к флюсам с низким содержанием твердых веществ и совместимость с процессами хим.никель/ иммерсионное золото (Ni/Au);
• Отличная стойкость к процессу иммерсионного олова;
• Препятствует образованию шариков припоя в процессе пайки оплавлением;
• «Время жизни» не менее 96 часов в приготовленном виде;
• Легкость очистки оборудования после использования маски или отбракованных печатных плат от следов маски;
• Возможна различная цветовая гамма: зеленый, черный, белый, синий и красный цвет;
• Возможно нанесение сеткографией, струйно-факельным методом и методом полива;
• Возможно использование технологии прямого экспонирования (LDI);
• Подходит для маркировочной краски «ЭЛМА-1401-1МК» ТУ 20.30.24.114-216-20809146-2019;
• Маска поставляется в различной фасовке по 1, 2, 3, 5, 10 кг по желанию заказчика.
Качество покрытия защитной паяльной маски.
Отвержденная паяльная маска однородная по цвету, не содержит инородных включений, трещин, отслоений, не имеет каких-либо нарушений на поверхности, которые могли бы мешать сборке или функционированию печатной платы. Остальные требования определяются в соответствии с ГОСТ Р 54849-2011 «Маска паяльная защитная для печатных плат. Общие технические условия», со стандартом IPC-SM-840D и ТУ 249900-158-20809146-2015 «Защитная жидкая паяльная маска для печатных плат ЭЛМА- 1401». (Табл. 2)
4. Экспонирование, оптимальные режимы:
• Спектр: 310 - 420 нм. (оптимальная длина волны примерно 365 - 385 нм)
• Энергия экспонирования: 100 - 700 мДж/см2 в зависимости от типа применяемой паяльной маски (определяется люксметром под фотошаблоном)
• Значение клина Штоуффера: 10 - 12
3. Предварительная сушка.
Сушку производить в конвекционной печи. Общее время сушки не более 55-60 минут при температуре 80±2 °С. При двустороннем покрытии первая сторона сушится 15-20 мин, вторая – 20-25 мин, в зависимости от толщины покрытия. Необходимо обеспечить расстояние между заготовками плат для достаточного потока воздуха, рекомендуемый зазор между платами 25 - 40 мм. После сушки рекомендуется проэкспонировать и проявить все заготовки плат в течение 24 часов.
Таблица 1. Краткое описание процесса.
Стадия процесса
Условия
Примечания
1.Подготовка поверхности ПП
Механическая зачистка: щеточная, абразивная, щеточная с применением абразива.
До 7 класса включительно
Химическая: модифицированное микротравление
1-4 класс точности ПП включительно
Температура 20 ºС
Давление 0,1 MPa
Время обработки 45 секунд
Промывка водой
1% раствор Na2CО3 в воде
Температура раствора 33-38 ºС
Давление 0,2 MPa
Время обработки 40-80 с.
5.Проявление и допроявление
Сетка 43Т.
Натяжение сетки 20-25 Н/см.
Толщина «мокрого» слоя 50-60 мкм
2.Нанесение паяльной маски:
Сеткография
Возможно применение сетки 32 - 55Т
1-ая сторона: 20 минут при 80±2 ºС
2-ая сторона 25 минут при 80±2 ºС
3.Предварительная сушка
Конвекционный шкаф
100 – 700 мДж/см2
4.Фотоэкспонирование
в зависимости от типа паяльной маски
Температура 150±2ºС, 60 минут
6.Термодубление
Конвекционный шкаф
Вязкость ɳ=1200 мПа*с (75-85 с. по ВЗ-4), давление воздуха распыления – 3 атм.
Температура форсунки – 80 ̊С
Вязкость ɳ=1000 мПа*с (85 с. по ВЗ-4)
Струйно-факельное
Метод завесы
Для аппаратов с подогревом форсунки - разбавитель 15-20 % вес. РЗПМ-02 ТУ 20.30.24.123-182-20809146-2017
Разбавитель 15-20 % вес. РЗПМ-02 ТУ 20.30.24.123-182-20809146-2017
10 минут при 20-25 °С
Выдержка
10-20 минут для удаления пузырьков воздуха.
10 минут при 20-25 °С
Выдержка
10-20 минут для удаления пузырьков воздуха.
10 минут при 20-25 °С
Выдержка
10-20 минут
Технические параметры ЭЛМА - 1401:
Соотношение компонентов А:В
4:1 (вес)
Вязкость: Компонент А
40000 ± 20000 мПа*с
Вязкость: Компонент В
8000 ± 4000 мПа*с
Готовая композиция (А+В)
30 000 ± 10000 мПа*с
Добавление разбавителя РЗПМ-02
1-5 %
Стадии формирования защитной паяльной маски на поверхности печатных плат (таблица 1):
1. Подготовка поверхности печатных плат.
2. Нанесение паяльной маски.
3. Предварительная сушка.
4. Фотоэкспонирование.
5. Проявление.
6. Термодубление.
Основное назначение защитной паяльной маски «ЭЛМА-1401» – это защита поверхности при нанесении различных финишных покрытий печатных плат и при проведении поверхностного монтажа.
Защитная паяльная маска «ЭЛМА – 1401» сохраняет защитные свойства в течение всего срока эксплуатации печатных плат.
По результатам испытаний защитная паяльная маска «ЭЛМА - 1401» введена в ОСТ 107.460092.028-96 «Платы печатные. Технические требования к технологии изготовления» извещение 9 от 10.10.2016.
Внешний вид сформированной защитной паяльной маски ЭЛМА-1401
Область применения:
Защитная паяльная маска «ЭЛМА-1401» ТУ 249900-158-20809146-2015 является разработкой ООО «Санкт-Петербургского Центра «ЭЛМА» в области технологий получения печатных плат.
«ЭЛМА-1401» – это 2-х компонентный фоточувствительный полимерный материал, который после нанесения и отверждения формирует защитное покрытие на поверхности печатных плат.
«ЭЛМА-1401» – это специально разработанный состав на основе современных полимерных материалов (новолачных эпоксиакрилатов) и технологии получения стабилизированной суспензии пигментов и наполнителей с размером частиц ≤ 5 мкм в растворе олигомеров.
1. Подготовка поверхности печатных плат.
Для печатных плат до 4 класса точности (включительно) возможно проведение как механической, так и химической подготовки поверхности. Для плат более высокого класса точности, а также при дальнейшем нанесении финишных покрытий в агрессивных условиях (например, иммерсионного олова или химического никеля-иммерсионного золота) для улучшения адгезии сформированной защитной паяльной маски рекомендуется выполнять химическую подготовку в растворах модифицированного микротравления.
Жидкая фотоформируемая защитная паяльная маска ЭЛМА – 1401
2. Нанесение паяльной маски.
Паяльная маска может наноситься на поверхность печатных плат сеткографическим способом, струйно-факельным напылением или методом полива.
При сеткографическом способе «ЭЛМА-1401» наносится на поверхность ПП через сетчатый трафарет при помощи ракеля. В зависимости от размера ячейки и режимов нанесения (угол, скорость перемещения, величина давления ракеля) можно изменять толщину паяльной маски в широком диапазоне (от 10 до 80 мкм). Оптимальная толщина мокрого слоя маски составляет 50-60 мкм. При необходимости вязкость состава корректируется разбавителем РЗПМ-02 (2-5 % вес). Оптимальное сухое покрытие толщиной 25-35 мкм, как правило, достигается при использовании сетки 43Т. Рекомендуемое натяжение сетки: 20-25 Н/см.
Радиационная стойкость, поглощенная доза гамма-излучения равна 105 Грей
выдерживает
ГОСТ РВ 20.39.404-81. После воздействия соответствует
П. 5.9.2 и 5.12.2 ГОСТ Р 54849-2011
Грибостойкость
грибостойкое
П. 3.7.2 ГОСТ 9.041-91
ГОСТ 9.048-89
Термический удар
выдерживает
П 5.13.3 ГОСТ Р 54849-2011
Для класса Н и Т
Электрохимическая миграция
выдерживает
П 5.13.2 ГОСТ Р 54849-2011
Для класса Н и Т
Влагостойкость
выдерживает
П 5.13.1 ГОСТ Р 54849-2011
Для класса Н и Т
Горючесть
выдерживает
П 5.10.3 ГОСТ Р 54849-2011
Для класса Н и Т
Стойкость к растворителям, очистителям, флюсам
выдерживает
П. 5.10.1 ГОСТ Р 54849-2011
Сопротивление изоляции, МОм
Не менее 20000
П. 5.12.2, 5.13.2 ГОСТ Р 54849-2011
Электрическая прочность изоляции, 50 Гц, В/25 мкм
Не менее 3000
П.5.12.1 ГОСТ Р 54849-2011
Диэлектрическая прочность, 50 Гц, кВ/мм.
Не менее 120
П.5.12.1 ГОСТ Р 54849-2011
Стойкость к бессвинцовому припою, темп. 260 ºС, циклов по 10 секунд
Выдерживает не менее 5 (пяти) циклов
П.5.11.2.3 ГОСТ Р 54849-2011
Стойкость к процессам нанесения финишных покрытий: химический никель / иммерсионное золото (ENIG), химический никель / химический палладий/ иммерсионное золото (ENEPIG), иммерсионное олово (ISn)*,
иммерсионное серебро (IAg)
выдерживает
П. 5.3, 5.10.3 ГОСТ Р 55693-2013
Стойкость к оловянно-свинцовому припою при облуживании контактных площадок методом HASL, темп. 260 ºС, циклов по 10 секунд, не менее
Выдерживает не менее 5 (пяти) циклов
П.5.11.2.1 ГОСТ Р 54849-2011
Паяемость.
соответствует
п 5.11.1 ГОСТ Р 54849-2011
Адгезия к жестким печатным платам.
соответствует
П.5.9.2.2, 5.9.2.3, 5.9.2.4 ГОСТ Р 54849-2011
Твердость по карандашу.
соответствует
П.5.9.1 ГОСТ Р 54849-2011
Внешний вид
соответствует
п 5.7.1 ГОСТ Р 54849-2011
Класс требований
Н и Т
П. 4.2 ГОСТ Р 54849-2011
П. 5.10.1 ГОСТ Р 55693-2013
Наименование показателя и технические требования
Результат испытаний
Стандарт требования
Таблица 2. Краткие характеристики сформированной защитной жидкой паяльной маски «ЭЛМА-1401».
* С применением подготовки поверхности в растворах модифицированного микротравления
5. Проявление паяльных масок производится на конвейерных установках при использовании струйного распыления в 1% растворе Na2CО3 при температуре 33-38 °С. Давление распыления 0,2 МПа (2,0-2,5 кг/см:), время проявления 40-80 с. Операция допроявления осуществляется в тех же условиях, что и операция проявления. Далее поверхность платы отмывается деионизированной водой при 20 °С 45 секунд.
6. Окончательное отверждение (термодубление) осуществляется в конвекционной печи 60 мин при 150±2 °С (температура на заготовке печатной платы). Время отверждения необходимо отсчитывать после достижения заданной температуры в конвекционном шкафу. Для равномерности отверждения защитной паяльной маски необходимо обеспечить достаточный воздушный поток с постоянным градиентом температуры. Расстояние между заготовками печатных плат при термодублении должно быть не менее 25-40 мм.
Металлизация отверстий печатных плат
Применение процессов ЭЛМА вместе с линиями металлизации отверстий печатных плат Элгамет позволяет обеспечить надежную металлизацию печатных плат с соотношением диаметра к толщине отверстия 1:15.
* Для растворов, содержащих олово разработана специальная добавка «Оксиол», блокирующая процесс окисления двухвалентных ионов олова в четырёхвалентные .
СПбЦ «ЭЛМА» производит основные растворы и все специальные добавки для следующих процессов:
Металлизация отверстий печатных плат – важнейшая стадия производства МПП. Обеспечить качественную металлизацию отверстий позволяет применение растворов производства Санкт-Петербургского центра «ЭЛМА».
Технологический процесс травления меди с печатных плат в аммиачно-сульфатном растворе включён в ОСТ 107.460092.028 «Платы печатные. Технические требования к технологии изготовления».
Процесс травления меди в аммиачно-сульфатном растворе - ТСМ-810
Зависимости скорости травления меди от концентрации ускорителя ТСМ-814 при разном уровне рН.
• возможность регенерации раствора травления прямым электролизом;
• совместимость со всеми металлорезистами, включая серебро;
• возможность травить медь на платах с нанесенным фоторезистом;
• высокая скорость травления, на уровне с хлоридными растворами;
• не требуется проводить осветление ПОС.
Преимущества процесса
Скорость травления раствора составляет 35-40 мкм/мин:
Благодаря специальной разработанной методике контроля состояния раствора травления, возможно в лабораторных условиях определять набор аналитических концентраций компонентов и pH, рассчитать реальную скорость травления меди в струйной машине травления.
Процесс ТСМ-810 предназначен для травления меди с поверхности печатных плат. В контуре с электрохимической регенерацией Элтрамед, обеспечивает одновременно восстановление травящей способности раствора, а также постоянство скорости и качества травления. Высокое качество травления и минимальное боковое подтравливание создается за счет применения вертикальной конструкции травильной машины ЭЛТРАХИМ. Раствор также применим для конвейерных горизонтальных установок.
Добавка ускоряющая к медно-сульфатному раствору травления печатных плат. Используется для повышения скорости травления. Обеспечивает высокое качество травления.
Добавка к медно-сульфатному раствору травления печатных плат. Применяется для корректировки фосфатов в травильном растворе.
Добавка к медно-сульфатному раствору травления печатных плат. Применяется для корректировки сульфатов в травильном растворе.
Базовый раствор травления меди. Используется аммиачный медно-сульфатный раствор. Позволяет осуществлять прямой электролиз раствора травления. Совместим со всеми металлорезистами, используемыми на печатных платах для защиты проводящего рисунка при травлении.
ТСМ-814 – Ускоритель
ТСМ-813 – Добавка для корректировки
ТСМ-812 – Добавка для корректировки
ТСМ-811 – Базовый раствор
В процессе ТСМ 810 применяются следующие концентраты:
Статьи по теме:
Подготовка поверхности
В этом разделе сайта представлены процессы подготовки медной поверхности, предлагаемые Санкт-Петербургским центром «ЭЛМА».
• подготовка поверхности меди перед нанесением маски: процесс на основе органической кислоты ММТП 1260. Применение данной подготовки обеспечивает стойкость маски в агрессивных растворах для нанесения финишных покрытий (ENIG, имм. олово).
• подготовка поверхности меди перед нанесением фоторезиста: процесс на основе перекиси водорода ММТО 1230. Раствор применяют для увеличения адгезии фоторезиста к меди, чтобы исключить затекания под фоторезист в растворах нанесения гальванических покрытий.
• подготовка поверхности слоев перед прессованием: процесс УСАД 1100. УСАД 1100 применяют в конвейерных и погружных линиях. Является заменой процесса черного оксидирования.
• подготовка поверхности меди перед горячим лужением: процесс КО-СМ, экономичный раствор подготовки, эффективно убирающий окислы с меди после термического отверждения защитной паяльной маски.
Подготовка поверхности перед нанесением фоторезиста - процесс ММТО-1230
Назначение процесса: применяется для предварительной обработки поверхности перед нанесением жидкого или сухого пленочного фоторезистов.
Преимущества процесса ММТО-1230:
• превосходная микрошероховатость медной поверхности, которая обеспечивает
максимальную адгезию поверхности перед нанесением сухого пленочного фоторезиста;
• низкотемпературная обработка;
• простой контроль раствора. Корректировка осуществляется в соответствии с результатами анализа;
• может использоваться как погружным, так и струйным способами;
• эффективен для изготовления прецизионных печатных плат.
Обычное микротравление на основе персульфата натрия и серной кислоты. Атомно-силовая микроскопия 20х20 мкм.
Модифицированное микротравление.
Атомно-силовая микроскопия 20х20 мкм.
На рисунках показаны механизмы обычного и модифицированного микротравления. В модифицированном микротравителе раствор травит не только вглубь, но и по границам зерен кристалла, что обеспечивает увеличение общей площади поверхности, необходимой для хорошей адгезии.
1-2
1-2
0,5–1
Время для струйной
обработки, мин
3-4
5-6
1-2
Время для погружного процесса, мин
1-2
0,5-1
5-6
0,5-2
1-2
1-2
не регл.
25-30
0,5-1
Температура, C
50-60
не регл.
0,5-2
не регл.
не регл.
30-34
Каскадная промывка
Кислотная очистка ММТО-1231
Технологическая операция
Сушка
Каскадная промывка
Каскадная промывка
Декапирование
Модифицированное микротравление ММТО-1232
Процесс подготовки поверхности ММТО-1230 включает в себя несколько стадий:
Модифицированный микротравитель создает равномерный микрорельеф высокого порядка, обеспечивая максимальную адгезию фоторезиста к медному покрытию.
Используется для предварительной обработки, эффективно удаляет с поверхности меди все виды загрязнений: органические, оксидные, отпечатки пальцев. Составляется из двух концентратов ММТО-1231А и ММТО-1231Б.
ММТО-1232 – Модифицированный микротравитель.
ММТО-1231 - Очиститель-микротравитель.
Стадии процесса:
Подготовка слоев МПП к прессованию - УСАД 1100
Технологический процесс УСАД-1100 разработан для повышения прочности сцепления внутренних слоев МПП с материалом диэлектрика.
Преимущества процесса УСАД-1100:
• создание развитой медной поверхности;
• исключение проблемы образования «розовых колец»;
• увеличение адгезии меди к смоле стеклоткани на внутренних слоях;
• низкотемпературная обработка в растворе 40°С.
Стадии процесса:
Статьи о коричневом оксидировании
Представляем статью о технологии УСАД 1100 - процесс коричневого оксидирования для подготовки медных слоев к прессованию
Процесс УСАД-1100 принципиально отличается от классического процесса оксидирования. Микрошероховатость создается за счет травления меди и одновременного осаждения органического покрытия, которое обеспечивает более развитую структуру. Такая структура создает большее сцепление обработанной медной фольги рисунка схемы слоя МПП со смолой.
РЭМ-снимки медной поверхности, обработанной по процессу УСАД-1100. увеличение: х5000 – слева, х40000 – справа.
