Монтаж печатных плат и сборка компьютеров

МОНТАЖ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ И СБОРКА КОМПЬЮТЕРОВ

Michael E. Williams

Печатные монтажные схемы
Печатные монтажные схемы (PWBs) - это соединенные между собой электрическая основа и физическая структура, которые удерживают вместе различные электронные компоненты печатной платы. Печатные платы бывают: односторонние, двусторонние, многослойные и гибкие. Уменьшение размеров и постоянно увеличивающаяся плотность упаковки печатных привели к тому, что схемы стали монтировать на обеих сторонах платы. Односторонние печатные платы соответствовали требованиям первых вычислительных устройств и простых потребительских электронных приборов, но для переносных компьютеров типа ноутбук, персональных компьютеров и персональных музыкальных систем понадобились двусторонние и многослойные печатные платы. Технология изготовления печатных монтажных схем по существу представляет собой фотолитографический процесс, который состоит из селективного осаждения и удаления слоев материалов на диэлектрической подложке, выступающей в роли электрической "монтажной схемы", которая протравливается или осаждается на печатной плате.

Многослойные платы содержат два и более образцов диэлектрических материалов со схемами, которые укладывают друг на друга и соединяют. Электрические соединения проводят с одной стороны на другую и к схеме внутренних слоев с помощью просверленных отверстий, которые последовательно покрывают медью. В качестве диэлектрических подложек чаще всего используются стекловолоконные листы (эпоксид/стекловолоконный пластик), а также стекло (с полиимидной, тефлоновой или триазиновой смолой) и бумага, покрытая фенольной смолой. В Соединенных Штатах многослойные платы классифицируют в зависимости от огнестойких свойств; типа сверления, пробивания отверстий и механической обработки; способности поглощать влагу; теплостойкости и стойкости к химическому воздействию и механической прочности (Sober 1995). FR-4 (подложка из эпоксидной смолы и стеклоткани) широко используется в высокотехнологичных производствах.

Процесс изготовления печатных монтажных схем включает множество этапов и использование различных химических реагентов. Таблица 83.9 демонстрирует типичный процесс изготовления многослойной печатной монтажной схемы и сопряженные проблемы охраны окружающей среды, здоровья и безопасности. Основное различие между односторонними и двусторонними печатными платами заключается в том, что при изготовлении односторонних плат исходный материал наносится только на одну сторону с медью, а этап нанесения медного покрытия без применения электрического тока опускается. Стандартная двусторонняя плата имеет маску припоя поверх чистой меди, которая наносится через отверстия; такая плата снабжена покрытыми золотом контактами и маркировкой компонентов.

--------------------------------------------------------------------------------

Таблица 83.9 Технология изготовления печатных монтажных схем (PWB): вопросы охраны окружающей среды, здоровья и
безопасности

Основные технологические этапы

Вопросы охраны здоровья и безопасности

Вопросы охраны окружающей среды

Подготовка материала





Приобретение специального слоистого пластика, входного материала и поддерживающих плат определенного размера. Машинное проектирование топологии печатной платы.

Машинное проектирование -VDU и эргономические факторы риска

Нет

Укладка и установка штырьков





Покрытые медью панели укладывают с входным материалом и поддерживающими платами; просверливают отверстия и пропускают через них штырьки.

Шум во время сверления; образование во время сверления частиц, содержащих медь, свинец, золото и эпоксидную пластмассу/стекловолокно

Частицы отходов (медь, свинец, золото и эпоксидная пластмасса/стекловолокно)
Подвергаются вторичной переработке или восстановлению

Сверление





Установка для сверления с числовым программным управлением

Шум во время сверления; образование во время сверления частиц, содержащих медь, свинец, золото и эпоксидную пластмассу/стекловолокно

Частицы отходов (медь, свинец, золото и эпоксидная пластмасса/стекловолокно)
Подвергаются вторичной переработке или восстановлению

Шлифовка





Просверленные панели обрабатываются на абразивном диске

Шум во время сверления; образование во время сверления частиц, содержащих медь, свинец, золото и эпоксидную пластмассу/стекловолокно

Частицы отходов (медь, свинец, золото и эпоксидная пластмасса/стекловолокно)
Подвергаются вторичной переработке или восстановлению

Нанесение медного покрытия





Добавление тонкого слоя меди через отверстия (многоэтапный процесс)

Воздействие на органы дыхания и кожу очистителей, травителей, катализаторов - ,, эфиров гликоля, , , палладий, , , формальдегид, NaOH

Вытекающие потоки воды: кислоты, медь, каустик, фториды, эмиссии в воздух: кислотные газы, формальдегид.

Формирование изображения





Сухой пленочный резист - чувствительный к UV фотополимер. Резист для печати через экран - чувствительная к свету эмульсия. Жидкий резист - фоточувствительные жидкие резисты.

Воздействие на органы дыхания и кожу резистов, проявителей, растворителей. Резисты на каучуковой основе с растворителями: и , газ , моноэтанол амин (МЕА)

Эмиссии в воздух: растворители (VOC), кислотные газы, МЕА. Отходы жидкости.

Нанесение изображений





Очистка
Медное покрытие
Оловянное или оловянно-свинцовое покрытие
Очистка

Воздействие на органы дыхания и кожу , и ; Sn/Pb; концентрированной

Эмиссии в воздух - кислотные газы; вытекающие потоки воды: кислоты, фториды, металлы (медь, свинец и олово).

Удаление, травление, удаление





Удаление резистов
Щелочное травление
Удаление меди

Воздействие на органы дыхания и кожу моноэтаноламина (МЕА); ; или

Эмиссии в воздух: МЕА, аммиак, фториды. Вытекающие потоки воды: аммиак, фториды, металлы (медь, свинец и олово), соединения резистов

Маска припоя





Эпоксидная краска - печать через экран
Сухие пленки, включенными слоями в PWB
Эпоксидная краска, способная создавать жидкое фотоизображение

Воздействие на органы дыхания и кожу предварительной очистки; эпоксидной краски и носителей растворителей; проявителей - ; эпихлоргидрин+бифенол А, эфиров гликоля; гамма-бутирлактона. Ультрафиолетовое излучение при обработке

Эмиссии в воздух: кислотные газы, эфиры гликоля (VOC).
Отходы: растворители, эпоксидная краска.

Покрытие припоев





Выравнивание припоя

Воздействие на органы дыхания и кожу флюсов, продуктов разложения и остатков оловянно-свинцового припоя: разбавленные эфиры гликоля+1% HCl и <1% HBr; альдегиды, HCl,CO; свинец и олово

Эмиссии в воздух: кислотные газы, цианиды. Эмиссии в воду: кислоты, цианиды, металлы. Отходы: цианиды, металлы.

Покрытие золотом и никелем







Воздействие на органы дыхания и кожу кислот, металлов и цианидов:

,,, цианид золота калия

Эмиссии в воздух: кислотные газы, цианиды. Эмиссии в воду: кислоты, цианиды, металлы.
Отходы: цианиды, металлы

Маркировка компонентов





Печать через экран
Обработка в печи

Воздействие на органы дыхания и кожу эпоксидной краски и носителей растворителей: растворителей на основе эфиров гликоля, эпихлоргидрин+бифенол А.

Эмиссии в воздух: эфиры гликоля (VOC). Отходы: краска и растворители (небольшие количества)

=хлорный газ; СО=моноокись углерода; =сульфат меди; =перекись водорода; =серная кислота; =фосфорная кислота; HBR=гидробромная кислота; =азотная кислота; =карбонат калия; =перманганат калия; =фосфат натрия; =хлорид аммиака; =гидоокись аммиака; =сульфат никеля; Pb=свинец; Sn=олово; =хлорид олова; UV=ультрафиолет; VOC=летучие органические соединения.

--------------------------------------------------------------------------------

Большинство печатных монтажных схем являются многослойными, состоящими из двусторонних плат с чередующимися слоями ("сэндвич") внутри пластикового корпуса. Обрабатываются они почти так же, как двухслойные платы.

Следующая часть документа

Основные технологические этапы	Вопросы охраны здоровья и безопасности	Вопросы охраны окружающей среды
Подготовка материала
Приобретение специального слоистого пластика, входного материала и поддерживающих плат определенного размера. Машинное проектирование топологии печатной платы.	Машинное проектирование -VDU и эргономические факторы риска	Нет
Укладка и установка штырьков
Покрытые медью панели укладывают с входным материалом и поддерживающими платами; просверливают отверстия и пропускают через них штырьки.	Шум во время сверления; образование во время сверления частиц, содержащих медь, свинец, золото и эпоксидную пластмассу/стекловолокно	Частицы отходов (медь, свинец, золото и эпоксидная пластмасса/стекловолокно) Подвергаются вторичной переработке или восстановлению
Сверление
Установка для сверления с числовым программным управлением	Шум во время сверления; образование во время сверления частиц, содержащих медь, свинец, золото и эпоксидную пластмассу/стекловолокно	Частицы отходов (медь, свинец, золото и эпоксидная пластмасса/стекловолокно) Подвергаются вторичной переработке или восстановлению
Шлифовка
Просверленные панели обрабатываются на абразивном диске	Шум во время сверления; образование во время сверления частиц, содержащих медь, свинец, золото и эпоксидную пластмассу/стекловолокно	Частицы отходов (медь, свинец, золото и эпоксидная пластмасса/стекловолокно) Подвергаются вторичной переработке или восстановлению
Нанесение медного покрытия
Добавление тонкого слоя меди через отверстия (многоэтапный процесс)	Воздействие на органы дыхания и кожу очистителей, травителей, катализаторов - ,, эфиров гликоля, , , палладий, , , формальдегид, NaOH	Вытекающие потоки воды: кислоты, медь, каустик, фториды, эмиссии в воздух: кислотные газы, формальдегид.
Формирование изображения
Сухой пленочный резист - чувствительный к UV фотополимер. Резист для печати через экран - чувствительная к свету эмульсия. Жидкий резист - фоточувствительные жидкие резисты.	Воздействие на органы дыхания и кожу резистов, проявителей, растворителей. Резисты на каучуковой основе с растворителями: и , газ , моноэтанол амин (МЕА)	Эмиссии в воздух: растворители (VOC), кислотные газы, МЕА. Отходы жидкости.
Нанесение изображений
Очистка Медное покрытие Оловянное или оловянно-свинцовое покрытие Очистка	Воздействие на органы дыхания и кожу , и ; Sn/Pb; концентрированной	Эмиссии в воздух - кислотные газы; вытекающие потоки воды: кислоты, фториды, металлы (медь, свинец и олово).
Удаление, травление, удаление
Удаление резистов Щелочное травление Удаление меди	Воздействие на органы дыхания и кожу моноэтаноламина (МЕА); ; или	Эмиссии в воздух: МЕА, аммиак, фториды. Вытекающие потоки воды: аммиак, фториды, металлы (медь, свинец и олово), соединения резистов
Маска припоя
Эпоксидная краска - печать через экран Сухие пленки, включенными слоями в PWB Эпоксидная краска, способная создавать жидкое фотоизображение	Воздействие на органы дыхания и кожу предварительной очистки; эпоксидной краски и носителей растворителей; проявителей - ; эпихлоргидрин+бифенол А, эфиров гликоля; гамма-бутирлактона. Ультрафиолетовое излучение при обработке	Эмиссии в воздух: кислотные газы, эфиры гликоля (VOC). Отходы: растворители, эпоксидная краска.
Покрытие припоев
Выравнивание припоя	Воздействие на органы дыхания и кожу флюсов, продуктов разложения и остатков оловянно-свинцового припоя: разбавленные эфиры гликоля+1% HCl и <1% HBr; альдегиды, HCl,CO; свинец и олово	Эмиссии в воздух: кислотные газы, цианиды. Эмиссии в воду: кислоты, цианиды, металлы. Отходы: цианиды, металлы.
Покрытие золотом и никелем
	Воздействие на органы дыхания и кожу кислот, металлов и цианидов: ,,, цианид золота калия	Эмиссии в воздух: кислотные газы, цианиды. Эмиссии в воду: кислоты, цианиды, металлы. Отходы: цианиды, металлы
Маркировка компонентов
Печать через экран Обработка в печи	Воздействие на органы дыхания и кожу эпоксидной краски и носителей растворителей: растворителей на основе эфиров гликоля, эпихлоргидрин+бифенол А.	Эмиссии в воздух: эфиры гликоля (VOC). Отходы: краска и растворители (небольшие количества)