Изготовление печатных плат

Для сокращения расходов при выпуске печатных плат малых размеров, эффективно применение мультипликации нескольких ПП на одной групповой заготовке. Использование мультипликации, кроме экономии материалов позволяет экономить время на выполнение подготовительно — заключительных операций.

Скрайбирование все больше привлекает внимание отечественных серийных и массовых Производителей. Компактное расположение плат небольшого размера на больших групповых заготовках позволяет существенно уменьшить себестоимость сборки за счет так называемого «группового монтажа».

 

Станок с ЧПУ для скрайбирования печатных плат

SCM 411, LHMT GmbH (Германия)

 

Назначение установки и область применения

Ручной скрайбер SCM 411 представляет собой станок, снабженный ЧПУ и имеющий 4 независимо управляемые оси (оси Х и Y для перемещения заготовки и оси Z и A для управления положением фрез). Название «ручной скрайбер» используется фирмой LHMT потому, что данная модель предполагает  ручную установку заготовок на стол скрайбера и  ручной разворот заготовки на 90˚.Применение раздельных приводов для перемещения верхней и нижней фрез позволяет реализовать «прерывистое» скрайбирование, т.е. изменяемую по программе глубину реза (получение перемычек).

Основные достоинства скрайберов этой модели:

  • Высокие точность и качество обработки заготовок;
  • высокая скорость обработки;
  • легкость управления;
  • малый объем технического обслуживания;
  • возможность значительного расширения эксплуатационных возможностей за счет опций влажного скрайбирования и использования CCD – камеры.

 

Высокие точность и качество обработки достигаются:

  • применением прецизионной системы крепления фрез, обеспечивающей биение фрезы на валу не более нескольких микрон;
  • применением муфты, которая препятствует передаче на фрезу вибраций от двигателя привода;
  • применением «плавающих» штифтов для крепления заготовок. Такой способ крепления заготовок позволяет осуществить точное крепление на рабочем столе заготовок, имеющих деформацию поверхности («кручение»);
  • применением прецизионных измерительных систем для контроля положения осей;
  • применением роликов со специальным покрытием (рис.3) для транспортирования заготовки, что полностью исключает повреждение поверхности платы при обработке.

 

Скрайбирование с прерыванием реза («Jump-Scoring»)

С помощью программируемых Z/A-осей каждая фреза может быть перемещена в вертикальной плоскости и расположена на индивидуальной высоте. Таким образом, оператор может программировать глубину реза сверху и снизу заготовки. Толщина остаточной перемычки может быть запрограммирована для каждого реза индивидуально. При необходимости может быть запрограммирован ассиметричный рез сверху и снизу.

Высокая скорость обработки заготовок обеспечивается применением мощных АС–двигателей для привода фрез и рабочих осей станка Применение этих двигателей дает существенный выигрыш в скорости скрайбирования по сравнению с двигателями постоянного тока (30 м/мин против 15 м/мин) и, кроме того, значительно снижает объем технического обслуживания приводов. Скорость вращения фрез и скорость перемещения заготовок может задаваться в широких пределах, чем обеспечивается оптимальный режим  обработки любого материала печатной платы.

Легкое управление обеспечивается применением персонального компьютера и программного обеспечения, которые позволяют оператору достаточно просто подготовить задание для обработки или выбрать готовое, если оно было подготовлено ранее. На экране отображаются все основные параметры процесса скрайбирования, а также есть  возможность графического просмотра программы обработки. Программное обеспечение позволяет также производить ручное перемещение осей скрайбера. Применение в качестве управляющей системы ЧПУ фирмы «Sieb & Meyer» – надежного поставщика комплектующих для станков с ЧПУ – позволяет производить быструю диагностику систем скрайбера.

 

Малый объем технического обслуживания обусловлен использованием качественных комплектующих и хорошо отработанными техническими решениями, применяемыми в конструкции скрайбера. Как правило, после инсталляции (пуско-наладочных работ) скрайбер SCM 411 работает многие годы без замены узлов, требуя достаточно простого технического обслуживания (смазка, смена фильтров, чистка). Разумеется, фрезы должны меняться по мере их износа, но благодаря прецизионной системе крепления и регулировки положения фрез срок их службы значительно увеличивается.

Расширение технологических возможностей скрайбера может быть осуществлено за счет предлагаемых опций:

  • «Влажное скрайбирование» —  система создания облака влаги (тумана) в зоне резания –обеспечивает возможность качественного скрайбирования таких материалов, как листовой алюминий или медь (которые иногда используются в качестве теплоотводящей подложки     печатных плат).

    Скрайбирование этих материалов без увлажнения крайне затруднено из-за их высокой вязкости.

  • ССD–камера, смонтированная на скрайбере, позволяет производить коррекцию положения   обрабатываемой заготовки и компенсацию ухода геометрических размеров заготовки. Это    особенно важно при скрайбировании плат малого размера и с высокой плотностью                проводящего рисунка. Кроме того, применение этой опции позволяет исключить «пробное» (настроечное) скрайбирование, которое неизбежно приводит к порче некоторого количества плат на заготовке.

Технические характеристики

Формат печатных плат

мин. 120 х 120 мм

макс.650 х 650мм

Толщина печатных плат

 0,3-5,0 мм

Максимальная рабочая скорость:

по оси X: 30 м/мин

по о си Y: 42,5 м/мин

Остаточная перемычка

регулируется автоматически, плавно (мин. 0,1 мм)

Положение прорезей

программируется с шагом 0,01 мм

Точность скрайбирования

размещение прорези: ± 0,05 мм

минимальная остаточная перемычка:.

± 0,05 мм

Минимальное расстояние первой прорези от центра базового штифта

5 мм

Диаметр штифта:

2-5мм, оговаривается при заказе.

Фрезы:

-Алмазные

-Твердосплавные

 угол заточки 30°, 45°, 60°

Диаметр фрез

97 – 125 мм

Габариты станка:

прим.1345 х 1370 х 1650 мм

 

 

Установка SCM 625

Для нужд массового производства, компания LHMT  предлагает полностью автоматизированную систему SCM 625 на базе скрайбера SCM411

Установка SCM 625 – это управляемая при помощи ЧПУ, 5-осевая установка скрайбирования с автоматической загрузкой и разгрузкой печатных плат, оборудованная как X- и Y-осями для линейного скрайбирования, так и А- и Z-осями для регулировки глубины скрайбирования, и W-осью позиционирования штифтов для закрепления плат. Все оси программируются с компьютера, пульт управления расположен на передней стороне установки, чтобы обеспечить максимальное удобство для пользователя. X- и Y-оси оборудованы линейными двигателями.

Особенности установки:

  • автоматический механизм поворота заготовки на 90°
  • 5 осей ЧПУ
  • автоматическая загрузка и разгрузка
  • ручная загрузка и автоматическая разгрузка
  • возможность выполнения скрайбирования с прерыванием реза («Jump-Scoring»)
  • тестовый рез (короткие надрезы в технологической области)
  • односторонний рез (только с верхней стороны или только с нижней)
  • возможно скрайбирование как в одном направлении, так и в обратном
  • автоматическое позиционирование пневматических зажимов, управляемое ЧПУ
  • стандартный интерфейс программирования IMR, Imbach, Sieb&Meyer

Усовершенствованные системы загрузки и разгрузки с контролируемыми линейными осями и поворотным механизмом на 90° гарантируют быструю и надежную работу.

В то время как происходит процесс скрайбирования одной печатной платы, следующая уже подготавливается к скрайбированию: устанавливается на плавающие конические штифты, удерживаемая пневматическим механическим захватом.

Контролируемое при помощи ЧПУ, автоматическое позиционирование перемещающихся пневматических зажимов позволяет обрабатывать заготовки с любым расположением базовых отверстий.

Вся подготовка к работе заключается лишь в загрузке новой программы скрайбирования.

Таким образом, установка SCM 625 будет интересна, как крупносерийному производству печатных плат, так и производству со средними и малыми партиями.

 Устройство фиксации заготовки, управляемое ЧПУ

  • автоматическое позиционирование расстояния между штифтами, программируемое с ПК
  • лазерный контроль некорректно позиционированных плат
  • конические плавающие штифты
  • благодаря этой опции может быть запрограммировано любое выбранное пользователем расположение базовых отверстий, не требуются ни дополнительные базовые отверстия, ни ручная настройка

Технические характеристики:

Размер платы

мин.

200 x 200 мм (150х150 мм опция)

макс. 690 x 690 мм

Толщина платы

мин. 0,3 мм

макс. 4,0 мм

Расстояние от центра штифта до первого реза

4 мм

Точность скрайбирования

± 0,05 мм

Мин. толщина остаточной перемычки, точность

0,10 ± 0,03 мм

Фрезы

(300, 450, 600)

Диаметр фрез

97 – 125 мм

Скорость вращения фрез

1000 – 6000 об/мин (программируемая) 3000 – 12000 об/мин (опция)

Скорость перемещения по осям X, Y

до 60 м/мин (зависит от материала и скорости вращения фрезы)

Установка заготовки

Конические штифты 2,0 – 5,0 мм.

(программируемое расстояние между штифтами)

Фиксация осуществляется пневматическими зажимами.

Поворот заготовки на 900 осуществляется автоматически.

Габаритные размеры:        

С автопогрузчиком

 

4080 мм Х 2380 мм Х 1780 мм

Установка может быть оснащена следующими опциями:

  • Функция влажного скрайбирования для обработки алюминия
  • Автоматический контроль остаточной перемычки
  • Автоматическое выравнивание заготовки для скрайбирования тонких и гибких плат
  • Полностью автоматическое исполнение с горизонтальными системами загрузки и разгрузки или модули загрузки и разгрузки, адаптированные к имеющемуся производству. (SCM-626)

                 

 

Установка  Multiscore,  Seetrax (Великобритания)

Фирма Seetrax (Великобритания) предлагает более простую и более дешевую, но тем не менее достаточно эффективную полуавтоматическую установку скрайбирования:

Назначение и область применения

Установка MultiScore предназначена для одновременного двухстороннего скрайбирования заготовок печатных плат в условиях производства печатных плат средними сериями.

Установка позволяет одновременно выполнять до 10 двусторонних V-образных  надрезов за один проход.

Установка не оснащена системой ЧПУ. Все настройки позиционирования выполняются оператором вручную и контролируются при помощи прецизионных микрометров. Перемещение стола в направлении реза осуществляется электродвигателем при этом скорость подачи регулируется при помощи поворотных регуляторов на передней панели станка. При кажущейся простате установка может удовлетворить в полном объеме потребности производителя, как малыми и средними партиями, так и крупносерийное производство малономенклатурной продукции.

  • Высокая точность и повторяемость надрезов;
  • Наличие микро-настроек положения надрезов;
  • Быстрая перенастройка на другой тип заготовки;
  • Цифровой индикатор положения фрез;
  • Фиксация заготовок – при помощи штифтов;
  • Не требует высококвалифицированного обслуживания.

 

 

Установка  QuickScore, Seetrax (Великобритания)

Для производств не требующих высокой производительности компания Seetrax предлагает упрощенную модель скрайбера: QuickScore.

Установка QuickScore представляет собой скрайбер Multiscore, лишенный привода стола, а его подача осуществляется оператором вручную.

Технические характеристики установки

Максимальные размеры заготовки:

710 х 710 мм

Минимальное расстояние между фрезами

20 мм;

Диаметр фрез

100 мм;

Скорость режущей кромки фрезы:

8 м/сек;

Минимальная длительность цикла скрайбирования

15 сек.

Габариты: (ДхШхВ):

1574 х 990 х 1300 мм.;

 

 

Описание технологического процесса изготовления печатной платы комбинированным позитивным методом

Позитивный комбинированный способ является основным при изготовлении двусторонних печатных плат. Преимуществом позитивного комбинированного метода по сравнению с негативным является хорошая адгезия проводника, повышенная надежность монтажных и переходных отверстий, высокие электроизоляционные свойства. Последнее объясняется тем, что при длительной обработке в химически агрессивных растворах (растворы химического меднения, электролиты и др.) диэлектрическое основание защищено фольгой.

Технологический процесс изготовления печатной платы комбинированным позитивным методом состоит из следующих операций:

Резка заготовок

Пробивка базовых отверстий

Подготовка поверхности заготовок

Нанесение сухого пленочного фоторезиста

Нанесение защитного лака

Сверловка отверстий

Химическое меднение

Снятие защитного лака

Гальваническая затяжка

Электролитическое меднение и нанесение защитного покрытия ПОС-61

Снятие фоторезиста

Травление печатной платы

Осветление печатной платы

Оплавление печатной платы

Механическая обработка

Далее рассмотрим каждую операцию более подробно.

6.1Фольгированные диэлектрики выпускаются размерами 1000-1200 мм, поэтому первой операцией практически любого технологического процесса является резка заготовок. Для резки фольгированных диэлектриков используют роликовые одноножевые, многоножевые и гильотинные прецизионные ножницы.

На одноножевых роликовых ножницах можно получить заготовки размером от 50 х 50 до 500 х 900 мм при толщине материала 0,025-3 мм. Скорость резания плавно регулируется в пределах 2-13,5 м/мин. Точность резания ±1,0 мм. Для удаления пыли, образующейся при резании заготовки, ножницы оборудованы пылесосом. В данном технологическом процессе будем применять одноножевые роликовые ножницы при скорости резания 5 м/мин.

Из листов фольгированного диэлектрика одноножевыми роликовыми ножницами нарезаем заготовки требуемых размеров с припуском на технологическое поле по 10 мм с каждой стороны. Далее с торцов заготовки необходимо снять напильником заусенцы во избежание повреждения рук во время технологического процесса. Качество снятия заусенцев определяется визуально.

Резка заготовок не должна вызывать расслаивания диэлектрического основания, образования трещин, сколов, а также царапин на поверхности заготовок.

. Пробивка базовых отверстий

Базовые отверстия необходимы для фиксации платы во время технологического процесса. Сверловка отверстий является разновидностью механической обработки. Это одна из самых трудоемких и важных операций. При выборе сверлильного оборудования необходимо учитывать следующие основные особенности: изготовление нескольких тысяч отверстий в смену, необходимость обеспечения перпендикулярных отверстий поверхности платы, обработка плат без заусенцев. При сверлении важнейшими характеристиками операции являются: конструкция сверлильного станка, геометрия сверла, скорость резания и скорость осевой подачи. Для правильной фиксации сверла используются специальные высокоточные кондукторы. Кроме того, необходимо обеспечить моментальное удаление стружки из зоны сверления. Как известно стеклотекстолит является высокоабразивным материалом, поэтому необходимо применять твердосплавные сверла. Применение сверл из твердого сплава позволяет значительно повысить производительность труда при сверлении и улучшить чистоту обработки отверстий. В большинстве случаев заготовки сверлят в пакете, высота пакета до 6 мм.

В данном технологическом процессе заготовки будем сверлить в пакете на сверлильном станке С-106. Скорость вращения сверла при этом должна быть в пределах 15 000-20 000 об/мин, а осевая скорость подачи сверла — 5-10 мм/мин Заготовки собираются в кондукторе, закрепляются и на сверлильном станке просверливаются базовые отверстия.

Подготовка поверхности заготовок

От состояния поверхности фольги и диэлектрика во многом определяется адгезия наносимых впоследствии покрытий. Качество подготовки поверхности имеет важное значение как при нанесении фоторезиста, так и при осаждении металла.

Перейти на страницу: 1 23456

Немного больше о технологиях >>>

Электрические цепи с нелинейными преобразователями и оперативная коррекция режима энергосистемы
Рассматриваются электрические цепи с нелинейными преобразователями. Показывается, что в такимх цепях достигается оптимум некоторой выпуклой функции токов электрической цепи. Далее рассматривается задача оперативной коррекции режима энергосистемы и формулируется критерий качества …

Новая концепция электромобиля
Электромобиль – транспортное средство, ведущие колеса которого приводятся от электромотора питаемого электробатареей, появился впервые в 1838 году в Англии. Электромобиль существенно старше автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Поначалу он опережал автомобиль по скорост …

«Резонит»: стратегия успеха

См.также интервью: 2018 года

  • Интервью руководителя компании РЕЗОНИТ Андрея Кучерявого

Наш собеседник — Андрей Ильич Кучерявый. Ему 44 года. Родился и вырос в Сергиевом Посаде. В 1987 г. поступил в Московский институт электронной техники (МИЭТ), который закончил в 1993 г. по специальности «Проектирование и конструирование интегральных микросхем». С тех пор Андрей Ильич живет и работает в Зеленограде. В 1997 г. он основал компанию «Резонит» и возглавляет ее уже более 17 лет.
   Перед нами — профессионал, который собственным трудом создал одну из успешных компаний на российском рынке электроники, человек, который занимается любимым делом, развивает производство и не боится мечтать о новых достижениях. Андрей Ильич женат, имеет двух детей, сын учится в МИЭТ, дочь — школьница.

— Расскажите вкратце о себе. С чего начался Ваш путь в бизнес?

После окончания института в 1993 г. я четыре года проработал в разных компаниях, которые занимались изготовлением электронных приборов, был и начальником радиомонтажного производства. Печатными платами в начале 1990-х гг. серьезно практически никто не занимался. На рынке были представлены либо неповоротливые советские заводы, либо частные спекулянты с Митинского рынка. Как начальнику электронного производства мне приходилось заниматься закупками комплектующих (в т.ч. печатных плат). Я видел все недостатки системы, которая сложилась на то время. В какой-то момент, просчитав потенциал этого рынка, я решил создать свое предприятие.

Начинал на пустом месте с абсолютного нуля — первые несколько месяцев число клиентов можно было сосчитать на пальцах одной руки.

— Как росла компания, что такое «Резонит» сегодня?

Первые несколько лет мы занимались классическим трейдингом — давали рекламу, участвовали в выставках, принимали заказы от клиентов и размещали их на заводах России и Белоруссии. В 2001 г. мы, помимо этого, заключили договора с поставщиками печатных плат из Китая и одними из первых начали предлагать клиентам поставки с азиатского рынка.
   Собрав значительный (по российским меркам) портфель заказов, мы решили инвестировать в собственные производственные площадки. В 2003 г. мы открыли собственный монтажный участок и начали предлагать дополнительную услугу — монтаж печатных плат.
   Производством печатных плат мы занялись еще спустя год — в 2004 г. В то время в Зеленограде одновременно закрылось несколько производств печатных плат, в т.ч. цеха заводов «Элакс» и «Квант». Мы выкупили их оборудование, взяли на работу людей, арендовали помещение и начали производство печатных плат.
   В 2007 г. мы купили полуразрушенную фабрику в Клинском районе Подмосковья и занялись ее реконструкцией и ремонтом. Через семь лет нам удалось создать в Клину один из самых современных и высокотехнологичных заводов по контрактной сборке изделий электроники (включая цеха металлообработки, монтажно-сборочный участок, цех по производству печатных плат).
   На момент создания нашего первого производственного участка (в 2003 г.) в компании работало около 50 человек. Теперь же у нас трудится более 450 человек, из которых порядка 350 работают на производственных участках, около 60 сотрудников относятся к офисному персоналу и примерно 30 сотрудников работают в инженерном бюро. Кроме того, в наших региональных офисах в Санкт-Петербурге и Екатеринбурге работают еще 25 человек. Они занимаются консультацией клиентов, координированием заказов, продажами, логистикой.
   В настоящее время компания «Резонит» располагает двумя цехами печатных плат (в Зеленограде и Клину), сборочным заводом в Клину. В Зеленограде также успешно работает монтажный цех. Для удобства клиентов из Северо-Западного региона несколько лет назад был создан еще один монтажный участок — в Санкт-Петербурге.

— Как организован контроль качества на вашем производстве?

На предприятии создана единая служба ОТК, которая следит за качеством продукции. У нас используются практически все существующие виды контроля, в т.ч. с помощью установок безадаптерного электротестирования (flying probe) и установки автоматической оптической инспекции (AOI). Однако, прежде всего, качество продукции определяется не столько контролем или оборудованием, сколько работой технологов.
   Приведу пример. До сих пор часть наших заказов мы размещаем в Китае. Для контроля над технологией производства наши специалисты периодически выезжают в командировки на заводы партнеров. По результатам подобных поездок составляется отчет с перечислением проблемных мест того или иного поставщика. Один из таких сравнительных отчетов показал, что (условно) завод №1, не оснащенный самым современным оборудованием, обеспечил отличную технологическую дисциплину и контроль качества не только на финальных стадиях, но и отличный межоперационный контроль. Завод №2 в плане оборудования оснащен намного лучше завода №1, но технологическая дисциплина на втором предприятии находится не на должном уровне: нет журналов промежуточных замеров по химии, межоперационный контроль почти отсутствует, весь контроль качества сведен только к выходному контролю. В результате от дальнейшей работы со вторым поставщиком пришлось отказаться.
   На самом деле, эти поездки наших технологов в Китай и в Европу дали очень мощный толчок в технологическом плане. Причем, процесс обучения — взаимный. У нас имеются партнеры в Китае, которые ездят в Россию и учатся у нас. Мы ездим туда и чему-то учимся у них. Это постоянный процесс обмена информацией и технологией, который позволяет всем нам выйти на новый уровень.

— Давайте немного поговорим о Вас. Вы диктатор или либерал, часто ли оглядываетесь назад, стали ли жестче за эти годы?

Всего понемногу — не диктатор, но и не стопроцентный либерал. Конечно, я не решаю все в одиночку, и когда мне возражают, всегда прислушаюсь к аргументам и стараюсь понять. Возможно, я стал немного жестче в последнее время. Во всяком случае, теперь я бережнее отношусь к своему времени и уже не готов, как прежде, полдня доказывать свою правоту. Если я вижу, что меня не хотят понять, то предпочту приказ убеждению.
   Часто ли я оглядываюсь назад? Скорее нет, чем да. Мой подход — лучше остановиться на каком-то решении, пусть оно потом окажется не до конца правильным, и двигаться дальше, чем колебаться, думать, сомневаться и терять время. Если я и жалею о чем-то в прошлом, так это о зря потраченном времени. Уверен, мы могли бы развиваться быстрее.

— Вы спокойно оставляете компанию, когда уходите в отпуск, или каждый день звоните сотрудникам?

Отпуск отпуску рознь. Обычно я получаю в отпуске ежедневные сводки в автоматическом режиме, начиная со сводок по ежедневным заказам, по тому, что происходит с ними, банковские сводки, а также еженедельные и ежемесячные отчеты от начальников подразделения. Часто я уезжаю в совершенно удаленные места, где нет телефонной связи, но даже в этом случае я нисколько не волнуюсь. Дело в том, что невозможно создать какую-то большую организацию, не делегируя полномочия. Нельзя быть специалистом во всем. Есть костяк, команда, люди, которые занимаются производством, финансами. Самое большое достижение для нас — не доля рынка. Самый большой наш актив (помимо клиентов) — коллектив компании. Текучка у нас практически отсутствует. Кроме того, мы стараемся создать внутри коллектива карьерную лестницу, искать потенциальных лидеров, сильных менеджеров и способствовать их продвижению. Мы стараемся взять способного человека, который проявил себя уже в других подразделениях, отправляем его учиться, даем время, чтобы этот сотрудник, что называется, «набил шишек». В любом случае, в результате появляется специалист, который вырос в этой компании.

— Что Вас мотивирует сегодня, когда компания напоминает хорошо отлаженный механизм?

Наша компания развивалась с нуля, причем очень быстро. В процессе этого достаточно много вещей было сделано по временной схеме. Нам был важен темп развития, а сейчас мы устраняем эти недоработки. Это первое, чем я занимаюсь ежедневно — устраняю риски, заменяю то, что было сделано впопыхах, надежными решениями. А есть глобальные планы, идея дальнейшего развития… Вопрос в амбициях. Наверное, с возрастом я стал более рациональным. Когда мы начинали и мне было 27 лет, у меня был огромные амбиции, без которых, наверное, мы не создали бы то, что есть. А теперь мне просто интересно развивать то, что уже создано — работать в этой нише и делать что-то новое. Например, мне хотелось бы инвестировать в соседние сегменты рынка. Я вижу нереализованные возможности в рамках того бизнеса, которым занимаюсь, много потенциально интересных направлений. В планах — создание еще нескольких производственных участков. Но, в любом случае, наша компания — российская, мы работаем только на российском рынке и всю свою производственную активность планируем осуществлять только здесь.

— О чем вы сожалеете, оглядываясь назад? Что бы Вы изменили, если бы была такая возможность?

Я много раз видел, как создаются заводы в Китае. Инвестор покупает готовый проект (либо нанимает проектировщиков), строительная компания возводит здание, занимает ся инженерно-техническим обеспечением. Специальная инжиниринговая компания подбирает оборудование в зависимости от задачи, затем приглашается команда инженеров с огромным опытом работы (чаще всего, из Европы), набирается и обучается команда технологов, нанимается персонал. Европейские специалисты «ставят» технологию, обучают местные кадры. В результате появляется завод, готовый к выпуску продукции через два–три года после начала работ.
   Нам же приходилось практически во всех вопросах «изобретать велосипед». Многие вещи приходилось переделывать по несколько раз, прежде чем мы добились задуманного, т.к. подсказать было некому. Очень жаль потерянного понапрасну времени. Оглядываясь назад, я вижу, что если бы мы с самого начала делали все правильно, мы сэкономили бы и время, и деньги. С нынешним опытом мы все сделали бы и быстрее, и дешевле, и уже сейчас вышли бы на новый технологический уровень.
   В качестве одного из примеров могу привести очистные сооружения на нашей фабрике в Клину. Поскольку на этой площадке не было возможности подключиться к каким-то готовым очистным сооружениям или сливать воду в промзону, мы с самого начала приняли решение о строительстве полностью оборотных очистных сооружений. У нас попросту не было другого выхода.

Это было довольно авантюрное решение, т.к. на тот момент, насколько мне известно, в России не было очистных подобного рода (подобных сооружений и в Европе очень немного). За пять лет мы сменили четырех партнеров, каждый раз переделывая все практически заново. В конце концов, мы наняли специалистов из Италии, которые не только помогли реализовать этот проект, но и обучили наших технологов. Да, было потеряно очень много времени и понапрасну потрачены огромные деньги, зато теперь эти очистные — одни из самых современных в России (возврат воды в производство — 99,3%).

— Какова структура российского рынка печатных плат? Что ожидать в текущем году?

Это слишком большой вопрос для короткого интервью. Да и сам рынок печатных плат далеко не однороден. Есть гражданский рынок, есть ведомственный. О последнем я не могу квалифицированно судить в силу недостатка информации.
   Оценивать рынок печатных плат в России очень тяжело также по ряду других причин. Существуют российские заводы по производству печатных плат (включая принадлежащие нам предприятия). Какую-то оценку этого сегмента можно делать по косвенным данным — к примеру, по продаже стеклотекстолита. Часть клиентов предпочитает размещать заказы в Китае либо через посреднические компании, либо напрямую. В этом случае можно воспользоваться данными ФТС, чтобы составить приблизительное представление о рынке. Но что делать с теми, кто заказывает в Китае не только сами платы, но и монтаж, а иногда и сборку этих изделий, полуфабрикаты? Эта продукция ввозится уже по другим кодам, и собрать по ним статистику невозможно.
   В последние три года мы наблюдаем довольно-таки стабильную ситуацию с объемом заказов (если говорить об объемах производства). При этом заметно растет доля высокотехнологичных плат в портфеле заказов — многослойных плат, гибких и гибко-жестких плат. Самый заметный рост наблюдается в сегменте печатных плат на алюминиевом основании. Поскольку высокотехнологичные заказы априори более дорогие, в денежном исчислении имеется даже небольшой рост. В 2014 г., я думаю, ситуация не изменится.

Мы прогнозируем небольшой спад по объемам — не более 4–5% по сравнению с 2013 г.

— У вас есть видение, каким будет «Резонит» через год, два, три?

У меня есть видение нашей компании в трех-, пяти- и даже десятилетней перспективе. Но я прекрасно понимаю, что сегодня мы планируем одно, а завтра жизнь внесет коррективы. Я не отношусь слишком серьезно к этим планам. Я уже говорил, что есть мечты, которые хотелось бы когда-нибудь воплотить. Мне очень хочется построить в России большой завод, который конкурировал бы по ценам с Китаем. Но для этого нужны огромные инвестиции и запредельный уровень автоматизации производства.

— Наверное, в России едва ли найдется так много заказчиков для серийного производства?

Заказы мы найдем, даже не обращаясь к военному сегменту рынка или госзаказам. У нас уже есть довольно большой портфель заказов, которые мы пока вынуждены отправлять в Китай. Мне хотелось бы когда-нибудь всю эту продукцию изготавливать в России.

Материал подготовили Владимир Фомичев и Леонид Чанов
опубликовано в сборнике ЖИВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА РОССИИ-2014

Стеклотекстолит

Стеклотекстолит чаще других материалов применяется для изготовления основания жесткой платы. Стеклотекстолит обладает хорошими диэлектрическими свойствами, механической прочностью и химической стойкостью, долговечностью и безопасностью, допускается эксплуатация стеклотекстолита в условиях повышенной влажности. Наиболее важные характеристики материала – электроизолирующие свойства и вторая по значимости характеристика – температура стеклования Tg, ограничивающая область применения. Температура перехода материала из твердого состояния в пластичное состояние – температура стеклования. Чем выше температура стеклования смолы, тем меньше коэффициент линейного расширения диэлектрика, приводящего к разрушению проводников платы. Значение температуры стеклования зависит от молекулярного веса молекул смолы, используемой при изготовлении материала. Появление и увеличение эластичности происходит в некотором диапазоне температур. Центральная величина внутри этого диапазона называется температурой стеклования. Увеличение температуры стеклования возможно при совершенствовании технологии производства стеклотекстолита.

Стеклотекстолит – материал, изготавливаемый методом горячего прессования нескольких слоев стеклоткани, пропитанных связующим составом – эпоксидной или фенолформальдегидной смолой. Существует множество марок выпускающихся для различных условий эксплуатации. Выработаны различные требования к технологии изготовления. Температура воспламенения различных марок стеклотекстолита от 300 до 500 °С. СТЭФ распространенная отечественная марка стеклотекстолита расшифровывается как стеклотекстолит эпоксиднофенольный. СТЭФ-1 отличается от СТЭФ только технологией изготовления делающей его более пригодным для механической обработки. СТЭФ-У имеет улучшенные механические и электроизолирующие свойства по сравнению с маркой СТЭФ-1.

Разновидностью этого материала является фольгированный стеклотекстолит, использующийся в производстве плат.

Фольгированным материалом называют материал основания платы, имеющий с одной или двух сторон проводящую фольгу – листовой проводниковый материал, предназначенный для образования проводящего рисунка платы. От качества и параметров применяемого материала зависит успех производства плат и надежность изготавливаемого прибора.

Фольгированный стеклотекстолит имеет множество марок. Для производства плат используются отечественные марки в соответствии с ГОСТ выпускающиеся нашими производителями: СФ, СОНФ-У, СТФ, СТНФ, СНФ, ДФМ-59, СФВН и марки импортных стеклотекстолитов FR-4, FR-5, CEM-3 имеющие множество модификаций. Для изготовления плат предназначенных для работы в условиях нормальной и повышенной влажности при температуре от -60 до +85 °С применяется марка СФ, имеющая множество типов, один из них СФ-1-35Г.

Обозначения в наименовании СФ-1-35Г:

  • СФ — стеклотекстолит фольгированный
  • 1 — односторонний
  • 35 — Толщина фольги 35 микрон
  • Г — гальваностойкая фольга

Для производства большинства электронных приборов можно применять марку СОНФ-У, ее температура эксплуатации от -60 до +155 °С. Обозначения в наименовании: С и Ф – стеклотекстолит фольгированный, ОН – общего назначения, У — содержит бромсодержащую добавку и относится к классу негорючих пластиков. Толщина фольги размещенной на основании имеет значения из ряда 18, 35, 50, 70, 105 микрон. Толщина фольгированного стеклотекстолита находится в диапазоне от 0,5 до 3 мм.

FR-4 огнеупорный (Fire Retardent) импортный фольгированный стеклотекстолит. FR-4 на сегодня самая распространенная марка материала для производства печатных плат. Высокие технологические и эксплуатационные характеристики обусловили популярность этого материала.

FR-4 имеет номинальную толщину 1,6 мм, облицованный медной фольгой толщиной 35 мкм с одной или двух сторон. Стандартный FR-4 толщиной 1,6 мм состоит из восьми слоев («препрегов») стеклотекстолита. На центральном слое обычно находится логотип производителя, цвет его отражает класс горючести данного материала (красный — UL94-VO, синий — UL94-HB). Обычно, FR-4 — прозрачен, стандартный зелёный цвет определяется цветом паяльной маски, нанесённой на законченную печатную плату

  • объемное электрическое сопротивление после кондиционирования и восстановления (Ом х м): 9,2 х 1013;
  • поверхностное электрическое сопротивление (Ом): 1,4 х1012;
  • прочность на отслаивание фольги после воздействия гальванического раствора (Н/мм): 2,2;
  • горючесть (вертикальный метод испытания): класс Vо.

Односторонний фольгированный стеклотекстолит CEM-3. CEM-3 – импортный материал (Composite Epoxy Material), наиболее соответствующий фольгированному стеклотекстолиту марки FR-4, при цене на 10-15 % меньше. Представляет собой стекловолокнистое основание между двумя наружными слоями стеклоткани. Подходит для металлизации отверстий. CEM-3 молочно-белого цвета или прозрачный материал, очень гладкий. Материал легко сверлится и штампуется. Кроме фольгированного текстолита для изготовления плат используется множество различных материалов.

Гетинакс

Односторонний фольгированный гетинакс.

Фольгированный гетинакс предназначен для изготовления плат предназначенных для работы при обычной влажности воздуха с одно- или двухсторонним монтажом деталей без металлизации отверстий. Технологическое отличие гетинакса от стеклотекстолита состоит в использовании при его производстве бумаги, а не стеклоткани. Материал является дешевым и легко штампуемым. Имеет хорошие электрические характеристики в нормальных условиях. Материал обладает недостатками: плохая химическая стойкость и плохая теплостойкость, гигроскопичность.

Отечественный фольгированный гетинакс марок ГФ-1-35, ГФ-2-35, ГФ-1-50 и ГФ-2-50 рассчитан на работу при относительной влажности 45 — 76 % и температуре 15 — 35 С°, материал основания имеет коричневый цвет. XPC, FR-1, FR-2 – импортные фольгированные гетинаксы. Эти материалы имеют основание из бумаги с фенольным наполнителем, материалы хорошо штампуются.

FR-3 – модификация FR-2, но в качестве наполнителя вместо фенольной смолы используется эпоксидная смола. Материал предназначен для производства плат без металлизации отверстий.

CEM-1 – материал, состоящий из эпоксидной смолы (Composite Epoxy Material) на бумажной основе с одним слоем стеклоткани.

Предназначен для производства плат без металлизации отверстий, материал хорошо штампуется. Обычно молочно-белого или молочно-желтого цвета.

Прочие фольгированные материалы применяются для более жестких условий эксплуатации, но имеют более высокую цену. Их основание выполнено на основе химических соединений, позволяющих улучшить свойства плат: керамика, арамид, полиэстер, полиимидная смола, бисмалеинимид-триазин, эфир цианат, фторопласт.

Покрытия площадок печатной платы

Рассмотрим, какие бывают покрытия медных площадок. Наиболее часто площадки покрываются сплавом олово-свинец, или ПОС.

Способ нанесения и выравнивания поверхности припоя называют HAL или HASL (от английского Hot Air Solder Leveling — выравнивание припоя горячим воздухом). Это покрытие обеспечивает наилучшую паяемость площадок. Однако на смену ему приходят более современные покрытия, как правило, совместимые с требованиями международной директивы RoHS. Эта директива требует запретить присутствие вредных веществ, в том числе свинца, в продукции. Пока что действие RoHS не распространяется на территорию нашей страны, однако помнить о ее существовании небесполезно. HASL применяется повсеместно, если нет иных требований. Иммерсионное (химическое) золочение используется для обеспечения более ровной поверхности платы (особенно это важно для площадок BGA), однако имеет несколько более низкую паяемость. Пайка в печи выполняется примерно по той же технологии, что и HASL, но ручная пайка требует применения специальных флюсов. Органическое покрытие, или OSP, защищает поверхность меди от окисления. Его недостаток — малый срок сохранения паяемости (менее 6 месяцев). Иммерсионное олово обеспечивает ровную поверхность и хорошую паяемость, хотя тоже имеет ограниченный срок пригодности для пайки. Бессвинцовый HAL имеет те же свойства, что и свинец-содержащий, но состав припоя — примерно 99,8% олова и 0,2% добавок. Контакты ножевых разъемов, подвергающихся трению при эксплуатации платы, гальваническим способом покрывают более толстым и более жестким слоем золота. Для обоих видов золочения применяется никелевый подслой для предотвращения диффузии золота.

Защитные и другие виды покрытий печатной платы

Для полноты картины рассмотрим функциональное назначение и материалы покрытий печатной платы.

— Паяльная маска — наносится на поверхность платы для защиты проводников от случайного замыкания и грязи, а также для защиты стеклотекстолита от термоударов при пайке. Маска не несет другой функциональной нагрузки и не может служить защитой от влаги, плесени, пробоя и т. д. (за исключением случаев применения специальных видов масок).

— Маркировка — наносится на плату краской поверх маски для упрощения идентификации самой платы и расположенных на ней компонентов.

— Отслаиваемая маска — наносится на заданные участки платы, которые надо временно защитить, например, от пайки.

В дальнейшем ее легко удалить, так как она представляет собой резиноподобный компаунд и просто отслаивается.

— Карбоновое контактное покрытие — наносится в определенные места платы как контактные поля для клавиатур. Покрытие имеет хорошую проводимость, не окисляется и износостойко.

— Графитовые резистивные элементы — могут наноситься на поверхность платы для выполнения функции резисторов. К сожалению, точность выполнения номиналов невысока — не точнее ±20% (с лазерной подгонкой— до 5%).

— Серебряные контактные перемычки — могут наноситься как дополнительные проводники, создавая еще один проводящий слой при недостатке места для трассировки. Применяются в основном для однослойных и двусторонних печатных плат.

Изготовление печатной платы в домашних условиях — одна из основных проблем для многих радиолюбителей. Из нескольких существующих способов, чаще всего используются такие способы, как травление и изготовление платы с помощью резака.

Травление — наиболее распространенный способ, когда печатная плата с нанесенным рисунком печатных проводников, помещается в травящий раствор, в котором удаляются участки фольги, не предназначенные для образования токоведущих дорожек. Технология изготовления такой платы состоит из следующих операций:

— удаление краски с рисунка монтажных соединений после травления. Для выполнения этой операции необходим ацетон или растворитель.

Таким образом, из-за большого количества технологических операций, применения химикатов, работать с которыми необходимо в хорошо проветриваемом помещении, изготовление даже простой платы является трудоемким процессом, занимающим к тому же немало времени.

Изготовление печатной платы с помощью резака намного проще, так как нет операций, связанных с применением химикатов. Рисунок токоведущих дорожек наносится обычным карандашом, но, с учётом технологии прорезания канавок, дорожки должны быть прямоугольной формы.

Разделительные канавки токоведущих дорожек прорезаются по линейке при помощи резака, обычно изготовленного из куска ножовочного полотна. Недостатком этого способа является довольно большое усилие при прорезывании разделительной канавки, что может привести к смещению линейки и повреждению токоведущей дорожки. Повредить токоведущую дорожку можно и при выполнении поперечного реза. Кроме этого, в описаниях радиолюбительских конструкций основная часть печатных плат приводится для изготовления методом травления и переработать печатную плату на плату с проводниками, имеющими прямоугольные формы, не такое простое дело и не каждому под силу.

Предлагаю еще один способ изготовления печатной платы, которым пользуюсь уже много лет. Способ очень простой, но позволяет выполнять проводники любой конфигурации и размеров, не требует химикатов, сложного инструмента и доступен практически каждому.

Единственным инструментом для изготовления печатной платы является сломанный на конце полукруглый или треугольный надфиль, из которого изготавливается простой резец. Сломанный конец надфиля шириной 2-4 мм затачивается на наждаке в виде в виде полукруглой лопаточки (Рис 1). На надфиль одевается ручка и инструмент готов к работе.

Рассмотрим этот способ на примере изготовления платы телеграфного ключа с компьютерной клавиатурой [1]

Для изготовления печатной платы начальные операции, включая сверловку отверстий, проводятся, как и в предыдущих способах. Затем вместо краски обычным карандашом наносится рисунок печатных проводников. После этого вокруг нарисованных проводников резцом прорезаются канавки (Рис 2).

Работа таким резцом напоминает резьбу по дереву. Резец наклоняется к плате под углом примерно 80 — 85 градусов, и удерживая плату одной рукой, а другой, слегка надавливая и вращая из стороны в сторону ручку резца, прорезается канавка вдоль нарисованного печатного проводника (Рис 3).В зависимости от силы надавливания и размера резца можно получить ширину канавки от 0.5 до 2.5 мм. Полностью прорезанная плата показана на Рис 4 (справа).

ВНИМАНИЕ! НЕ СЛЕДУЕТ ТОРОПИТЬСЯ, ПРИЛАГАТЬ БОЛЬШОЕ УСИЛИЕ ПРИ НАДАВЛИВАНИИ И НАКЛОНЯТЬ РЕЗЕЦ ПОД УГЛОМ МЕНЬШЕ 80 ГРАДУСОВ, ТАК КАК РЕЗЕЦ (ОСОБЕННО ЕСЛИ ПЛОХО ЗАТОЧЕННЫЙ) МОЖЕТ СОСКОЛЬЗНУТЬ И ПОРАНИТЬ РУКУ, УДЕРЖИВАЮЩУЮ ПЛАТУ.

После изготовления всех печатных проводников, для устранения мелких неровностей и заусенцев, которые могут образовать закоротки, прорезанные канавки необходимо прочистить чем-нибудь острым, например шилом, Затем плату зачищают и облуживают обычным способом. Вид платы с установленными элементами приведен на Рис 5.

Предложенная технология изготовления печатной платы намного проще, чем травление или прорезывание дорожек по линейке, позволяет полностью отказаться от химикатов и не портить здоровье вдыханием ацетона, хлорного железа и другой химии.

2. МОНТАЖ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ

В радиолюбительской технологии кроме монтажа радиоэлементов в отверстия подготовленной печатной платы используют и другие способы монтажа. Обычно эти способы применяют для макетирования устройств или когда нет возможности изготовить печатную плату. Чаще всего — это или монтаж на опорных «пятачках», когда с помощью дрели со специальной насадкой на фольгированной стороне платы резаком делаются монтажные площадки («пятачки»), на которых потом производится распайка элементов, или на макетной плате, разделенной изолирующими канавками на квадратики, на которых также производится распайка элементов, а соединения элементов осуществляются перемычками или проводами.

Предлагаю более удобный способ монтажа такого типа плат с применением вышеописанного резца изготовленного из надфиля. Так как таким резцом легко выполняются проводники любой формы, можно одновременно с прорезыванием дорожек, формирующих печатные проводники, производить распайку элементов. Это позволяет быстро и без особого труда собирать устройства простой и средней сложности, а при достаточном навыке паять простые устройства сразу по электрической схеме.

В общем случае процесс монтажа следующий:

монтаж микросхемы через предварительно установленную панельку для микросхемы. Панельки для микросхем внакладку устанавливаются плохо, поэтому, для нее сначала просверливаются отверстия как в обычной печатной плате, устанавливается панелька и рядом с ней примерно в 3-4 мм карандашом размечается и сверлится еще один ряд отверстий, через которые перемычками распаиваются выводы панельки. Теперь выводы панельки выходят наверх, и с помощью резака можно делать токоведущие дорожки.

Примером является тот же телеграфный ключ с компьютерной клавиатурой.(Рис 20)

Если у микросхемы есть незадействованные выводы, наверх их можно не выводить.

Предложенные способы монтажа микросхем подходят для микросхем в корпусе DIP, у которых шаг между выводами 2.5мм, если этот шаг меньше, эти способы не подойдут.

Изготовленным платам можно придать вид законченных блоков, если по периметру припаять полоски из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита на которых впаяны штырьки для подключения платы. Получается удобная и жесткая коробочка (Рис 21)

Высоту полосок над платой не стоит делать больше 12мм для платы, изготовленной с одновременной распайкой элементов и прорезыванием токоведущих дорожек, чтобы было удобнее выпаивать элементы при налаживании.

Для обычной печатной платы к этой высоте добавляется толщина платы и еще 3-4 мм, чтобы снизу с небольшим запасом закрыть выступающие точки платы.

Для разметки штырьков для подключения платы, на полосках, напротив контактных площадок платы, отступая от верха 5-6мм, отмечаются точки подключения и сверлятся отверстия диаметром 1мм. Вокруг этих отверстий с двух сторон рисуются контактные площадки диаметром 5-6 мм и с помощью резака вырезаются по намеченному контуру.

В принципе контактные площадки могут быть любой формы, но, на мой взгляд, их удобнее вырезать и они аккуратнее смотрятся. Для «земляных» выводов сверлятся только отверстия. Контактные площадки и отверстия «земляных» выводов облуживаются, также облуживается нижний край полоски, который будет припаиваться к плате и боковые края полосок для крепления между собой. После того как коробочка спаяна, закрепляются выводы. Для этого отрезок облуженного провода диаметром 1мм продевается через отверстие в полоске и припаивается к контактной площадке платы, затем провод припаивается с двух сторон контактной площадки полоски и откусывается кусачками необходимой длины. Получается жесткий вывод, пропаянный в трех точках, что на мой взгляд лучше, чем просто штырек впаянный в плату. «Земляной» вывод так же через отверстие припаивается к внутренней стороне полоски, так как коробочка по периметру связана с общей землей платы.

Получившийся блок можно прикручивать к шасси без стоек, при необходимости его легко экранировать, и монтаж устройств из таких блоков намного удобнее.

Предложенные способы изготовления и монтажа печатных плат, конечно, не предназначены для массового производства плат, но радиолюбители, как правило, и не делают больше одной-двух одинаковых конструкций.

г. Александров      март 2017 г

Литература :

Добавить комментарий

Закрыть меню