Новое в «Сухих» технологиях печатных плат Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Компоненты и технологии, № 9'2002

Texi

ии

Новое в «сухих» технологиях

печатных плат

Удобство использования «сухой» технологии, при быстром изготовлении одиночных макетов или мелких серий печатных плат (ПП), сегодня уже известно [1, 2]. Но время требует развития новых технологий. Новая разработка компании Kwikboard Technologies (www.kwikboard.com) была продемонстрирована на выставке Productronica-2002.

Лидия Грачева

techno@elserv.ru

Рис. 1. Микрогравирование: гравирование топологии схемы и сверление отверстий на исходной подложке

Рис. 2. Нанесение полимера: наполненный медью полимер наносится на основание ПП, затем чисто вытирается с поверхности, оставаясь в выгравированных проводниках и отверстиях

Рис. 3. Инфракрасная термообработка: термообработка в закрытой печи, результатом которой является электропроводимость полимера

Технология Kwikboard™ использует компьютеризированный трехступенчатый процесс Kwikboard™ Printer — от CAD-файла до законченной печатной платы. Kwikboard Printer принимает CAD-файлы в формате Gerber RS 274X или 274D со списком апертур, плюс Excellon-файл для сверления.

Таблица 1. Спецификация Kwikboard Printer

Высота, м 1,5

Глубина, м 1,0

Ширина, м 1,8

Питание Номинал 240 В, 50-60 Гц, 13 A, однофазный

Максимальный формат ПП, мм 200x300

Минимальная ширина проводника, мкм 150

Минимальная ширина зазора, мкм 150

Минимальный диаметр отверстия (толщина основания ПП 0,4 мм), мкм 150

Минимальное разрешение элемента, мкм 20

Разрешение оборудования, мкм 1

Размер панели, мм 300x400

Скорость сверления максимально 200 отв./мин

По этой технологии нет необходимости изготавливать фотошаблоны, платы поступают в производство сразу после получения ОегЬег-файла. Будучи альтернативным методом производства ПП, технология К'ткЬоаЫ позволяет производить платы от начального проекта до опытно-промышленного образца в течение нескольких часов. Высокая скорость автоматизированной гравировальной станции, быстрое нанесение полимера и короткое время инфракрасной термообработки сводит весь производственный цикл к нескольким часам. Типичное время изготовления двусторонней платы — 3-4 часа. 4-слойные платы могут быть изготовлены за 8-10 часов.

Таблица 2. Спецификация Kwikboard Laminator

Высота, м 1,5

Глубина, м 1,0

Ширина, м 0,68

Питание Номинал 240 В, 50-60 Гц, 13 A, однофазный

Максимальный формат ПП, мм 200x300

Минимальная ширина проводника, мкм 150

Минимальная ширина зазора, мкм 150

Минимальное разрешение элемента, мкм 20

Используя упрощенный процесс, К'ткЬоаги™ Ьашта1:ог Мо^1 спрессовывает многослойную плату за 30 минут — в два раза быстрее, чем при использовании традиционного метода.

Традиционные прототипные производства используют процесс скрайбирования фольги с выделением изоляционных зазоров. В отличие от этого технология К'ткЬоа^ применяет аддитивный метод, который является более экономичным и экологически чистым.

Таблица 3. Сверла Kwikboard

Артикул Размер, мм/дюймы Кодирующий цвет Количество в одной упаковке, шт.

M0150 0,15/0,006 Красный 10

M0200 0,20/0,008 Желтый 10

M0250 0,25/0,010 Розовый 10

M0500 0,50/0,020 Темно-зеленый 10

M0780 0,80/0,031 Оранжевый 10

M1560 1,60/0,062 Коричневый 10

Таблица 4. Фрезы Kwikboard

Артикул Размер, мм Кодирующий цвет Количество в упаковке, шт.

R0800 0,813 Оранжевый 10

R2000 2,032 Темно-зеленый 10

Таблица 5. Расходные материалы

Наименование Артикул Kwikboard Обозначение Размер

FR4 Substrate FR4-A4-1600 A4

FR4 Substrate FR4-A4-0300 A4

Entry board EB-A4 A4

Backing board BB-A4 A4

Nylon tooling plug NTP010

Fibreglass pencil FP0010 N/A

Fibreglass pencil refill FPR020

Pilot Pins PP0038 0,375"

Pilot Pins PP0058 0,625"

Pilot Pins PP0500 0,500"

Pilot Pins PP0034 0,750"

Polymer Application Blade MB0010

Solvent Cleaner - IPA

Pre-preg PPR-A4-0100 A4 210 мм

148

www.finestreet.ru

-Q-

Компоненты и технологии, № 9'2002

Технологии

Таблица 6. Пленки Kapton

Наименование Применение Артикул Kwikboard Размеры, мм Количество в упаковке, шт.

Kapton Film Трафарет для нанесения паяльной маски KF-A4-0150 A4 (210x296x0.150) 50

Kapton Coverlay Паяльная маска KCL-A4-0050 A4 (210x296x0.050) 50

Материал для основы печатных плат — нефольгированный диэлектрик типа FR4, на нем гравируются трассы проводников, которые затем заполняются металлонаполненным полимером. Материалы оснований, которые возможно использовать, включают FR2, FR3 и полиимиды.

Технология Kwikboard использует высококачественные экономичные пленки для трафаретов Kapton® для нанесения паяльных паст и паяльной маски. Материалы устойчивы к высоким температурам и обеспечивают высококачественные результаты.

Проводящий металлонаполненный полимер втирается в углубления трасс и удаляется с пробельных мест. Затем ПП нагревается, в результате чего полимер сублимирует, оставляя в углублениях металл.

Процесс и полимер были разработаны специально для обеспечения качественной пайки. Результат — низкое электрическое сопротивление паяных соединений с хорошей механической прочностью. Измерения адгезии показали усилия отрыва около 10 кг.

Kwikboard Printer расширяет возможности технологии при изготовлении многослойных ПП. В производстве прототипов ПП это самый быстрый способ изготовления. Компания Kwikboard Technologies производит односторонние, двусторонние и многослойные ПП единичных серий.

Совместимая с условиями офиса, технология Kwikboard позволяет иметь собственное быстрое производство без использования опасных химикатов, мокрых процессов металлизации и не зависеть от внешних поставщиков плат. Принтер выполняет следующие рабочие операции:

• микрогравирование;

• сверление;

• нанесение полимера;

• термообработка;

• прессование.

В процессе не используются никакие кислоты или реактивы для травления, в отличие от традиционного процесса. Технология Kwikboard предлагает «сухую» металлизацию сквозных и глухих отверстий.

Простым включением в однофазную сеть, без каких-либо дополнительных услуг, можно начинать производство. Kwikboard Printer выполняет все производственные процессы. Интерфейс управления процессами производства сводит этапы изготовления к простым действиям, благодаря чему отпадает необходимость в высоко квалифицированном техническом операторе.

Директор по продажам компании Kwikboard Technologies говорит: «Мы очень довольны разработкой нашей технологии многослойных печатных плат, являющейся естественным продолжением оригинальной технологии Kwikboard односторонних и двусторонних плат. Это придает гибкость нашей технологии,

обеспечивая быстрое изготовление и независимость. Конструкторы знают, что успешный проект зависит от быстрых итераций.

Хотя на рынке много предложений, направленных на ускорение проектных работ, их использование сдерживается сложностью, погрешностью, ограниченной надежностью и воспроизводимостью. Kwikboard нашла решение, преодолевающее эти трудности, и быстро продвигается на рынок».

Другие системы прототипного производства — от традиционного процесса сквозной металлизации до субтрактивных процессов — имеют свои достоинства, и Kwikboard, конечно, не конкурент традиционным технологиям серийного производства. Используя аддитивный процесс Kwikboard Printer, можно производить прототипы ПП быстрее, чем при их производстве другими методами.

Оборудование разрабатывалось для совмещения офиса и экологически безопасного производства. Низкий уровень шумов, фильтрация воздуха в расчете на ограниченные объемы помещения и компактный размер делают Kwikboard Printer идеальным решением для проектных бюро, лабораторий.

Автор выражает благодарность профессору А. М. Медведеву за помощь в написании статьи.

Литература

1. Медведев А. «Сухой» метод изготовления печатных плат // Компоненты и технологии. 2001. № 7.

2. Петров М. Оборудование фирмы ЬРКБ: производство печатных плат в домашних условиях // Компоненты и технологии. 2002. № 7.

3. www.kwikboard.com.

Таблица 7. Сравнительная оценка технических параметров Kwikboard Printer с конкурентом

LPKF Protomat 95s KwikBoard Kwikboard™ Printer

Формат платы, мм 420x380 400x300

Разрешение оборудования, мкм 6,25 1

Скорость вращения шпинделя, тыс. об/мин 60 5 2 о 8

Линейная скорость, мм/с 60 2000

Повторяемость, мкм 5 0,5

Автоматическая смена инструмента Есть Есть

Регулирование заглубления Воздушное бесконтактное Отслеживание рельефа платы

Скорость сверления, отв/мин 120 200

2-привод Пневматический Линейный двигатель

Габариты, мм 650x430x750 1500x1000x1800

Масса, кг 50 300

Типичная ширина проводника, мкм 200 150

Типичная ширина зазора, мкм 200 150

Типичное отверстие, мкм 200 150

Компьютер Нет Включен в поставку

Зона обслуживания Закрыта Закрыта

Пыле- и дымоудаление Как опция Включена (интегрирована)

Паяльная маска Как опция Включена

«Глухие» отверстия Как опция Включены (интегрированы)

Пуско-наладка Как опция Включена в поставку

Обучение Как опция Включено в поставку

www.finestreet.ru

е

149