Себестоимость продукции: анализ и пути снижения

     Метод применим в условиях массового и  крупносерийного производства с  минимальной шириной проводников  и зазоров между ними 0,3-0,5 мм (платы первого и второго классов плотности монтажа) и с точностью воспроизведения изображения ±0,2 мм. Его недостатками являются высокая стоимость оборудования, необходимость использования квалифицированного обслуживающего персонала и трудность изменения рисунка платы.

     Сеткографический метод основан на нанесении специальной краски на плату путем продавливания ее резиновой лопаткой (ракелем) через сетчатый трафарет, на котором необходимый рисунок образован ячейками сетки, открытыми для продавливания. Метод обеспечивает высокую производительность и экономичен в условиях массового производства. Точность и плотность монтажа аналогичны предыдущему методу.

     Самой высокой точностью (±0,05 мм) и плотностью монтажа, соответствующими третьему — пятому классу (ширина проводников и зазоров между ними 0,1- 0,25 мм), характеризуется метод фотопечати. Он состоит в контактном копировании рисунка печатного монтажа с фотошаблона на основание, покрытое светочувствительным слоем (фоторезистом).

     Однослойные ПП и ГПК изготавливают преимущественно субтрактивным сеточно-химическим или аддитивным методом, а ДПП и ГПП химико-гальваническим аддитивным или комбинированными фотохимическими (негативным или позитивным) методами. Производство МПП основано на типовых операциях получения ОПП и ДПП и некоторых специфических процессах, таких как прессование слоев, создание межслойных соединений и др.

     Выбор метода изготовления МПП определяется следующими факторами: числом слоев, надежностью  соединений, плотностью монтажа, видом  выводов устанавливаемых  ЭРЭ и ИС, возможностью механизации и автоматизации, длительностью производственного цикла, экономичностью. Методы, основанные на использовании объемных деталей для межслойных соединений, характеризуются повышенной трудоемкостью, низкой надежностью, плохо поддаются автоматизации. Наиболее распространен из второй группы метод металлизации сквозных отверстий.

     Конструкционные материалы печатных плат. Для изготовления ПП широкое распространение получили слоистые диэлектрики, состоящие из наполнителя и связующего вещества (синтетической смолы, которая может  быть термоактивной или термопластичной), керамические и металлические (с поверхностным диэлектрическим слоем) материалы.

     Выбор материала определяется электроизоляционными свойствами, механической прочностью, обрабатываемостью, стабильностью параметров при воздействии агрессивных сред и изменяющихся климатических условий, себестоимостью. Ниже в таблице 3.10 представлены материалы основания ПП, наиболее часто используемые в настоящее время для изготовления ОПП, ДПП. 

     Таблица 3.10 Материалы основания ПП для  изготовления ОПП, ДПП

     По  сравнению с гетинаксами стеклотекстолиты имеют лучшие механические и электрические  характеристики, более высокую нагревостойкость, меньшее влагопоглощение. Однако у  них есть ряд недостатков: худшая механическая обрабатываемость; более  высокая стоимость; существенное различие (примерно в 10 раз) коэффициента теплового  расширения меди и стеклотекстолита в направлении толщины материала, что может привести к разрыву  металлизации в отверстиях при пайке  или в процессе эксплуатации.

     Соединение  отдельных слоев МПП осуществляют специальными склеивающими прокладками, которые изготавливают из стеклоткани, пропитанной недополимеризованной эпоксидной смолой. Содержание смолы в прокладках должно быть в пределах 42-52%, а летучих веществ не более 0,75 %. Длительное сохранение клеящих свойств межслойных прокладок достигается их консервацией в герметически упакованных полиэтиленовых мешках при пониженной (+10°С) температуре.

     Изготовление  фотошаблонов. Изображение рисунка  проводников ПП, разработанное на стадии создания конструкторской документации на изделие, должно быть перенесено на защитную маску фото- или металлорезиста в зависимости от типа применяемого процесса для создания ПП. Для переноса изображения предназначены фотошаблоны (ФШ), представляющие собой негативное или позитивное отображение конфигурации печатных проводников, выполненное  в натуральную величину на светопроницаемом основании. Комплектом фотошаблонов называют то количество фотошаблонов, совмещающихся между собой, которое необходимо и достаточно для изготовления ПП определенного типа и наименования. По назначению они разделяются на контрольные (эталоны), и рабочие, которые изготавливаются с контрольных методом контактной печати и служат для перенесения имеющегося на них рисунка на плату.

     Изображение элементов на фотошаблоне должно соответствовать требованиям чертежа  и быть черно-белым, контрастным  с четкими и ровными границами  при оптической плотности темных полей не менее 2,5-3 ед. и прозрачных участков не более 0,15-0,2 ед., замеренной с точностью ±0,02 ед. на фотоэлектрическом денситометре типа. Размеры печатных проводников и контактных площадок устанавливаются с учетом величины подтравливания. Фотошаблон должен быть износостойким, иметь минимальную деформацию при изменении температуры и влажности окружающей среды. В большей степени перечисленным требованиям удовлетворяют сверхконтрастные фотопластинки и полированные силикатные стекла с металлизированными поверхностями, на которых получают контрольные фотошаблоны. Рабочие фотошаблоны изготавливают на малоусадочных (не более 0,01-0,03%) фотопленках.

     На  фотошаблоны наносят также технологические  контрольные знаки. Контрольный  знак - специальный топологический элемент в виде штриха, щели, креста и пр., служащий для контроля точности изготовления оригиналов и фотошаблонов и применяемый для совмещения фотошаблонов слоев двусторонних и многослойных ПП, а также при выполнении операции мультипликации.

     Обычно  фотошаблоны получают на основе оригинала  ПП, выполненного также на материале, который имеет стабильные размеры (органическое или силикатное стекло, алюминий, лавсан и др.), но в увеличенном  масштабе 2:1, 4:1, 10:1. Оптимальный масштаб  выбирается исходя из габаритов ПП, требуемой точности получения фотошаблона и погрешности изготовления оригинала выбранным методом: 

     M = d_ор / d_фш , (11) 

     где d_ор, d_фш - половина поля допуска на изготовление оригинала и фотошаблона.

     Основными методами получения оригиналов являются вычерчивание, наклеивание липкой ленты и вырезание эмали.

     Вычерчивание  изображения оригинала на специальной  бумаге или малоусадочной пленке, на которую предварительно наносится  непроявляющейся синей краской  с шагом 2,5±0,05 мм координатная сетка, осуществляют вручную (в основном, для макетных работ) или на автоматическом чертежном аппарате, управляемом координатографом.

     Метод аппликаций состоит в наклеивании на прозрачное основание калиброванных одиночных и групповых элементов, изготовленных из светонепроницаемой безусадочной антистатической пленки. Для получения изображения ДПП на одну сторону основания наклеивают красные (желтые) элементы, а на другую синие (фиолетовые). Последующее фотографирование через соответствующий светофильтр обеспечивает получение совмещенного оригинала рисунков с точностью ±0,2 мм. Метод рекомендуется для изготовления ОПП и ДПП, простых по конструкции, с пониженной плотностью монтажа.

     Наибольшую  точность изготовления оригиналов ПП (±0,05мм) обеспечивает метод вырезания эмали. Для этого на прозрачное основание наносят равномерный слой гравировальной черной эмали, которую после сушки вырезают с пробельных мест на универсально-расточных станках, снабженных измерительными микроскопами, или на координатографах. В качестве инструмента используются пунктирные иглы, граверные резцы, рейсфедеры с алмазными наконечниками.

     Из  готового оригинала контрольные  фотошаблоны получают масштабным фотографированием  на фоторепродуционных полиграфических камерах с объективами, имеющими высокую разрешающую способность. Рабочие фотошаблоны изготавливают с контрольных способом контактной печати. Если ТП предусматривает обработку групповой заготовки (при размерах ПП до 100 мм), то на специальном оборудовании (фотоштампах) методом мультипликации получают групповой фотошаблон с точным расположением рисунков рядами и строками, общими элементами совмещения и общим машинным нулем отсчета координат программного сверления отверстий. После экспонирования и мультиплицирования осуществляется химико-фотографическая обработка фотоматериала, контроль полученного фотошаблона, ретуширование - удаление дефектов.

     Более прогрессивным является метод получения  фотошаблонов сканирующим световым лучом. Он выполняется на лазерных растровых  генераторах изображений (фотоплоттерах) сканированием лазерного пятна  по поверхности пленок или стеклянных пластин и испарением маскирующего покрытия или засветки фотоматериала  в соответствии с рисунком ПП. В  фотоплоттере имеется библиотека часто  повторяющихся в топологических чертежах элементов и узлов.

     При изготовлении крупноформатных шаблонов ПП на стеклах с маскирующим покрытием  методом лазерного гравирования погрешность взаимного расположения рисунка составляет ±0,01 мм, точность позиционирования ±0,005 мм, точность повторного позиционирования ±0,002 мм, неровность края изображения ±0,01 мм, погрешность воспроизведения размеров элементов изображения ±0,015 мм, погрешность расположения элементов относительно базового отверстия ±0,015 мм.

     Формирование  растрового изображения рисунка (оригинала) в фотоплоттере вне зависимости  от сложности рисунка происходит с высокой скоростью в течение  нескольких минут. Тиражирование фотошаблонов проводится без использования методов  контактной печати с высокой точностью. Работа фотоплоттеров поддерживается входными и выходными форматами  систем автоматического проектирования. Это позволяет:

• получать фотошаблоны и программы сверления с цифрового планшета;
• просматривать и редактировать ФШ и программы сверления;
• создавать групповые заготовки на основе контура ПП одновременно для всех слоев;
• автоматически генерировать по ФШ программы сверления;
• подсчитывать площадь металлизации, число контактных площадок проводников, отверстий, длину проводников и пр.