. Nyomtatott Áramköri Lapok áttekintés

Átírás

1 . Nyomtatott Áramköri Lapok áttekintés A német származású Paul Esler 1943-ban fejlesztette ki a Nyomtatott Áramköri Kártyát (továbbiakban: NYÁK). Szükség volt egy olyan eszközre, aminek a segítségével egyszerőbben, rendszerezettben össze lehet kötni az egyre sőrősödı és több helyet foglaló elektromos alkatrészeket. Most jó pár évtizeddel késıbb szinte az elektronika elengedhetetlen kellékévé vált a találmány. Persze a használt anyagok és a gyártási technikák változtak, mégis Paul Esler felfedezése meghatározó napjainkba is. 1. ábra: Paul Eisler a Nyomtatott Áramköri Kártya feltalálója 2.3 A tervezés szempontjai A Nyomtatott Áramköri Kártyák elsısorban a különálló kábeleket volt hivatott felváltani, és egy helyen tárolva az eszközöket, megvalósítani a kapcsolatot köztük. Napjainkba azonban számos más feladatot is teljesítenie kell: Állandó, stabil energiát kell szolgáltasson az összes kártyán lévı aktív elemnek. El kell vezesse a keletkezett hıt. Az áram alatt lévı kártya hıt termel, fıleg bizonyos csomópontoknál a kártyán, ahol nagyobb az alkatrészsőrőség. Ezért el kell oszlatni egyenletesen ezt a keletkezett hıt a kártyán, és biztosítani kell ennek a keletkezett hınek az elvezetését, megfelelı hıáramlással, vagy hısugárzással. Mechanikai stabilitást kell biztosítson a tervezett élettartam végéig. Teljesítenie kell különleges elektromos és mechanikus kívánalmakat, úgymint a nagyfrekvenciás jelek, nagy áram, különlegesen sőrő vezetékhálózat. Környezetbarátnak kell lennie. Mivel limitált az élettartama ezeknek a kártyáknak, ügyelni kell arra, hogy olyan anyagokból készüljön, amik megfelelnek az Uniós RoHS (A veszélyes anyagok használatának korlátozása) szabályozásnak. A szabályzat utasítja a tagországokat, hogy 2004 aug. 13.-ig olyan helyi szabályozásokat hozzanak, amik korlátozzák hat anyagnak a használatát az elektronikus berendezésekben. Megadott határérték fölött nem szerepelhetnek a termékekben a kadmium, higany, ólom, hatértékő króm és a brómozott égésgátlók (PBB és PBDE). A megbízhatósága kiegyensúlyozott kell legyen. Jól kell bírja a hımérsékletet, a gyártás során végbemenı folyamatokat, az alkatrész-beszerelést, és a szállítást.

2 Törekedni kell a minél alacsonyabb áron való elıállításra, hogy versenyképes tudjon maradni a piacon. A Nyomtatott Áramköri Lapokat 3 fı szempont alapján különböztetjük meg: Vonalvastagság: minél több alkatrészt akarunk minél sőrőbben elhelyezni a kártyán, annál vékonyabb vezetıvonalak elıállítására van szükségünk. Rétegek száma: igénytıl függıen egy, kettı vagy többrétegő kártyák gyártása. A beszerelés helyének függvényébe el kell döntsük mennyire legyen rugalmas a kártyánk 4. ábra: Flexibilis NYÁK és merev és hajlítható NYÁK kombinációja 2.4 A hordozó alapanyaga A hordozónak a következı feladatokat, minıségi követelményeket kell kielégíteni: Megtartani a komponenseket a szerelés és a használat során; szilárd legyen, ne vetemedjen. Legyen jó szigetelı; nagy fajlagos és felületi ellenállás, kicsi relatív dielektromos állandó, kis veszteségi tényezı, nagy frekvencián is Vezesse el, ossza szét, adja le a keletkezett hıt Viselje el a gyártás és a használat során fellépı hıterhelést Legyen kicsi a hıtágulása Fúrható, darabolható legyen A szigetelı felület fémezhetı legyen Álljon ellen a technológia során használt vegyszereknek Minimális legyen a vízfelvétele A NYÁK alapjául szolgáló szigetelıanyag általában szálerısített hıre nem lágyuló mőgyanta. Az erısítı anyag legtöbbször üvegszál, régebben papír, néhány különleges esetben szálas kerámia. A 2

3 mátrix régebben fenolgyanta, ma leginkább epoxi, esetleg poliészter. Az alábbi táblázatban látható milyen alapanyagú kártyák állnak rendelkezésre, bár ezek közül néhányat már nem használnak. Kártya neve A gyanta anyaga Megjegyzés G-3 Üveg Fenolgyanta Nagy szakítószilárdság Száraz körülmények között jó villamos tulajdonságok G-10 Üveg Epoxigyanta Nagy szakítószilárdság Száraz, és párás környezetben is jó villamos tulajdonságok. Jó szigetelési ellenállás G-11 Üveg Epoxigyanta Hasonló, mint a G-10 Javított hıállóság FR-1 Papír Fenolgyanta Jó nedvesség, és elektromos ellenállás Lángálló (Flame Retardant) FR-2 Papír Fenolgyanta /lángálló/ Hasonló, mint az FR-1. Jobb nedvességtőrés FR-3 Papír Epoxigynata /lángálló/ Nagyobb szakítószilárdság Jó, stabil villamos tulajdonságok, nagy páratartalom esetén is. FR-4 Üveg Epoxigynata Hasonló, mint a G-10, csak lángálló. FR-5 Üveg Epoxigynata Hasonló, mint a G-11, csak lángálló. FR-6 Üveg Poliészter /töltıanyagokkal/ Kiemelkedı lángállóság CEM-1 CEM-2 Vegyes - Epoxigyanta Cellulóz papír és üvegszál erısítık lángálló epoxigyanta kötıanyag 1.táblázat: A kártyák alapanyaga Az FR-2 és CEM-1 olcsó, és alkalmas olyan használatra, hol nincsenek kritikus tényezık. G-10, FR-4 üvegszálakkal megerısített epoxigyanta tartalmú kártyák a masszívságuk, és a jó villamos 3

4 karakterisztikájuk miatt széleskörően alkalmazhatóak. Ezek típusok jól alkalmazhatóak vékony kártyák, és többrétegő kártyák gyártásánál is. Az ipar 80%-a az FR-4-es lapokat használja. A fejlesztés egyik iránya a nagyobb hıállóságú polimerek (poliimid, teflon) alkalmazása. A teflon kiváló nagyfrekvenciás jellemzıi miatt a mikrohullámú eszközökben használható. A környezetvédelem egyrészt a könnyebb újrahasznosíthatóságot (hıre lágyuló ill. folyadékkristályos polimerek), másrészt a brómtartalmú lánggátló adalékok helyettesítését várja a korszerőbb hordozóktól. T g, transzformációs hımérséklet (üvegesedési hımérséklet): Ezzel jellemezhetı a hordozók hıállósága. Nem kristályos anyagoknál (polimerek, üvegek) az a hımérséklet, amely alatt az anyag rideg, szilárd, fölötte fokozatosan lágyul, és nagy viszkozitású, túlhőtött olvadékként viselkedik. T g fölött még használhatók a polimerek, kezdetben rugalmasan deformálhatók, de a hordozók esetében ezt megakadályozza az üvegszövet erısítı. Csökken a mechanikai szilárdság, romlik a mérettartás. Fóliakészítés: A szigetelırétegen lévı réz vastagsága 10 és 100 mikron közt változhat, de általában a 18, 35, és 70 mikron rézvastagságú kártyák az elterjedtek. Ezt a rézréteget laminálással viszik fel a szigetelıkártyákra. Magát a rézfóliát galvanoplasztikai eljárással készítik a rajz szerinti berendezésben. 4

5 Az elektrolitikusan leválasztott réz oszlopos kristályszerkezete 3. Darabolás, furatkialakítás 3.1 Furatkialakítási eljárások Furatok szükségesek a lemezek mechanikai rögzítésére, a rétegek illesztésére, pozícionálására, a furatba szerelhetı alkatrészek beültetésére. A két és többrétegő kártyákon a rétegek közötti összeköttetést vezetı furatok, viák biztosítják. A furatoknak a kialakításának módjai: Lyukasztás Gépi furás Lézeres furatkialakítás Plazmamarás Kémiai marás A lézeres eljárást a többrétegő szekvenciális kártyák gyártásánál ismertetjük, az utolsó kettı kevéssé elterjedt. Lyukasztás A lyukasztás a legegyszerőbb mód. Szükség esetén nem csak kör, hanem négyszögletes, vagy ovális formában tudunk így lyukakat készíteni. A szerszám alsó részét a lemezhez illesztjük és a lyukasztófej erıs lenyomásával vágjuk ki a nyílást. 5

6 8. ábra: Egy függıleges mozdulattal átüti a kártyát azon a ponton, ahol nincs alátámasztás Az eljárás hibája a perem vagy a lemez berepedése. Ezt éles szerszámmal, illetve a lemez enyhe melegítésével elızhetjük meg. Via készítésére kevésbé alkalmas, mert a furat fala nem elég sima, más célokra megfelelı Gépi fúrás Ez a legelterjedtebb eljárás. A viák készítése leginkább így történik. A folírozott lemezek fúrása több szempontból különbözik a hagyományos fúrási eljárásoktól. A lemez anyaga nem homogén, a viszonylag lágy mőgyanta mellett a kemény, erısen koptató hatású üvegszövet található, kívül pedig a réz. nagyobb. A furatok átmérıje igen kicsi, az alsó határ ~0,3 mm, de 0,8-1 mm-nél szinte soha nem Az átlagosan 0,5-1 m nagyságú táblán tartani kell a közel 0,1 m-es pontosságot, méghozzá sok táblán egymás után is A fúrófej anyaga wolfram karbid. Ez kellıen kemény, kopás- és hıálló anyag, de meglehetısen rideg. Célunk egyenletes és sima falú furat létrehozása. Ennek feltétele az éles fúró, a nagy fordulatszám, és az, hogy a mőanyag a felületén ne melegedjen fel annyira, hogy meglágyuljon, kenıdjön. Egy epoxi-üveg hordozó esetében a hımérséklet nem haladhatja meg a 110C o -ot. A jobb hıelvezetést a kártyák fölé helyezett alumínium fóliával lehet biztosítani. 9. ábra: Maró- és fúrófejek Általában több panelt raknak egymásra, és egyszerre fúrják át. Az egyszerre fúrható rétegek számát a furat hossz/átmérı arány (aspect ratio) szabja meg, ami a korszerőbb üzemekben 7-10 között van. Tehát, ha a legkisebb furat pl. 0,6 mm, akkor a panelek össz vastagsága kb. 5mm lehet, azaz pl három 1,5 mm-es hordozójú panelbıl készülhet egy pakett. A pakett a fúráshoz illesztı furatokon keresztül összeszegecselt lemezekbıl összeállított egység. A legalsó réteg egy vékony pozdorja lemez, amely megakadályozza a sorja képzıdést, legfelül pedig az említett Al fólia található. Az alsó kimeneti lapnak természetesen még az is a szerepe, hogy a fúrófej ne a fém munkaasztalba érkezzen a mővelet végén. 6

7 10. ábra: A fúráshoz összerakott pakett A szükséges pontosság és termelékenység CNC fúrógépekkel érhetı el. A tervezéskor a rajzolat mellett külön elkészíthetı a furatok terve is, amely alapja a gépet vezérlı programnak. A fontos paraméterek: a furat koordinátái, a mérete, mélysége és esetleg a fúrás sebessége. A munka során a gép automatikusan cseréli a fúrófejeket. Fontos a törés észlelése; egyszerőbb esetben ez úgy történik, hogy az adott méretbıl utoljára a lemez szélére fúr egy lyukat, csak ennek meglétét kell ellenırizni. A korszerőbb gépekben a fejcsere során kamerával ellenırzik a régi épségét és az új méretét. Léteznek egy és többfejő fúrógépek is. 11. ábra: Fúrógép mőködés közben, és a kifúrt lemez részlete 4. A felület elıkészítése A fúrást követı lépés a furatfémezés. Ennek során a furatok falára valamint a teljes panelre rézréteget választunk le. Mint minden rétegfelviteli eljárásnál, itt is kulcsfontosságú a felület 7

8 tisztaságának, egyenletességének biztosítása, amit részben mechanikai, részben kémiai felületkezelési eljárásokkal biztosíthatunk. (Ezek a mőveletek a gyártás során többször ismétlıdhetnek, ezért itt összefoglaljuk a fontosabb felülettisztítási módszereket.) Mechanikai tisztítás A kefés tisztítás a leginkább használatos felülettisztítási eljárás. Miközben a réz felületét is alakítja, érdesíti, a felületi szennyezıdést is eltávolítja. Ezek a tisztítógépek általában párokban lévı forgó hengerekbıl állnak, hogy egyszerre tudjuk tisztítani a paneljeink alsó, és felsı felületét. A hengerek két fı fajtája a nylon sörtés kefe, és a tömör kefe. kefék különbözı méretőek, és keménységőek 13. ábra: A felületet tisztító gépekben használt A sörtés kefe hengerérıl nagyon sőrőn nylon szálak állnak ki körbe. A dörzsölı anyag ezeknél a keféknél általában szilícium karbid (SiC), amit a szálak anyagába impregnáltak bele. A tömör kefék anyaga pedig koptató, kötı és szálas anyagokból álló kompozit. A hengerekre vizet permeteznek, ami hőti a forgó keféket, és kimossa, továbbszállítja az eltávolított szennyezıdést és rezet a szőrık felé. A víz tisztaságát és ph-ját rendszeresen ellenırizni kell. Az elfolyó víz rezet, rézoxidot is tartalmaz, ezért csatornába nem engedhetı. Jó megoldás, ha ülepítés után a vizet visszaforgatjuk, a maradékot pedig a réztartalom kinyerésére továbbadjuk. 4.3 Tisztítás habkıvel, alumíniumdioxiddal A habkı egy szilikát ásvány, porózus, nem túl kemény anyag, egyéb felhasználás mellett kiváló koptató hatású tisztító anyag. Szemcsés, pórusos szerkezete látható a végezhetünk: kézzel, egy kefe segítségével, ábrán. Habköves mosást géppel, amelyben a dörzshengerhez hasonló, de lágyabb sörtéjő kefék között tisztul meg a NYÁK felülete habkısugár géppel, amelyben habkövet tartalmazó vízsugár takarítja le a felületet 8

9 A mosáshoz 60 µm átlagos szemcsemérető szuszpenziót használnak, amelynek koncentrációja kb. 15%. A használat során a habkı is kopik, ezért folyamatosan frissíteni kell. Emellett az oldat ph-ja is folyamatosan emelkedik a szilikátok csekély oldódása és hidrolízise következtében. Ezt ellensúlyozandó puffert kell adagolni az oldatba. 14. ábra: A habkı keresztmetszete 15. ábra: Kefés felülettisztító gép Kémiai felületkezelések Zsírtalanítás: Bármilyen következı réteg fotoreziszt fólia, galvanizált fém egyenletes tapadásának feltétele, hogy a felület zsírtalanított legyen. Korábban szerves oldószereket, felületaktív anyagokat használtak, azonban ezek nagyobb környezetterhelése miatt ma leggyakrabban lúgos zsírtalanítókat használnak. Ez lehet híg nátrium-hidroxid (NaOH), vagy szóda (Na 2 CO 3 ). A zsírtalanító fürdıt alapos öblítés követi. A réz kémiailag eléggé ellenálló fém. Ezért az egyszerő ásványi savak (sósav, kénsav) nem támadják meg, csak a felületén kialakuló rézoxidot oldják. Ha a fémet is szeretnénk maratni, valamilyen oxidálószert is alkalmaznunk kell (részletesebben a Maratás c. fejezetben). Mikromarás: Elsıdleges cél a felület finom érdesítése, ezáltal a következı réteg jobb tapadásának elısegítése. Az érdesedés azért következik be, mert a marás gyorsabban halad a szemcsehatárokon, mint krisztallit belsejében. (A félvezetıgyártásban a hasonló marási eljárás másik nagyon fontos célja, hogy a néhány atomnyi vastag felületi réteg eltávolítsák, amely szennyezettebb, több hibát tartalmaz, mint a tömbi kristály.) A mikromarásra elvileg ugyanazok a maratószerek alkalmasak, mint a rajzolat marására, leggyakrabban ammónium-perszulfátot ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 ) vagy nátrum-perszulfátot (Na 2 S 2 O 8 ) használnak. A kisebb marási sebességet a hígabb 10-15%-os oldat biztosítja. Oxidmentesítés (dekapírozás): 9

10 A réz felületén könnyen képzıdik egy vékony oxidréteg, akár a levegı hatására, még inkább a mikromarató maradványainak eredményeképp. Ha pl. erre visszük fel a fotoreziszt fóliát, és így egy savas fürdıbe tesszük, akkor az oxidot fel tudja oldani a híg savas oldat is. Megszőnik a tapadás a két réteg között, és a következı lépésben pl. a galvánfürdı, vagy a maratószer juthat be a reziszt által lefedett területre, ami rövidzárat vagy szakadást is okozhat. Ezért a dekapírozás a mikroérdesítést kötelezıen követı lépés. Leggyakrabbak 10%-os kénsavval történik, ritkábban sósavval. Összegzésképpen egy táblázat a kémiai tisztításokról: Lúgos tisztítók - Tisztítja a szerves szennyezıdéseket, zsírtalanít. - Nem szedi le az oxidációs réteget Savas tisztítók - Leszedi az oxidációs réteget a rézrıl. - Szerves szennyezıdést is eltávolít, de kevésbé hatékonyan, mint a lúgos. - Kis mikromarató hatása van Mikromaratók - Maratásgátló szennyezıdéseket el kell távolítani elıtte (pl: zsiradékok). - Az oxidációs réteget eltávolítja - Mikroérdesítés 16. ábra: Kémiai tisztítás fajták A rajzolat kialakítása Foto (ábra) készítés Az áramkörök és a NYHL tervezésével itt nem foglalkozunk. Onnan indulunk, hogy kész a terv, amely a következıket tartalmazhatja: Huzalozási rajz rétegenként. Lézeres levilágítóval, vagy fotoplotterrel készíthetık el közvetlenül fényérzékeny filmre a rétegfotók. A film a hagyományos ezüst-halogenid alapú fekete-fehér film. A filmmel szembeni követelmény a nagyon jó felbontóképesség, nagy denzitás (~ jó feketedés), nagy kontraszt és kisebb érzékenység. A rétegek pontos illesztéséhez aszimmetrikus elrendezésben pozícionáló furatokat is kell tervezni. Forrasztásgátló lakk ábrája Fúróvezérlı program A gyártás végi ellenırzés vezérlı programja 10

11 Nagyobb sorozatú gyártás esetén a rétegfotók eredetijét mesterfotóként kezeljük, és errıl a szükséges mennyiségő másolatot, technológiai fotó készítünk Fotolitográfia Azok az eljárások tartoznak ide, amelyekben a képi információ, az ábra átvitele valamilyen fényérzékeny réteg segítségével, fototechnikai úton történik. A fényérzékeny anyagot itt fotorezisztnek nevezzük, ami arra utal, hogy megvilágítás hatására megváltozik az oldhatósága, ellenálló-képessége valamilyen oldószerrel (elıhívóval) szemben. Mőködési módjuk szerint lehetnek pozitív és negatív rezisztek, aszerint, hogy az eredeti ábrát vagy annak ellentettjét kapjuk a megvilágítás után. Pozitív Negatív Mőködés A megvilágítás hatására a polimer A megvilágítás hatására molekulák feltöredeznek, ezeknek a láncmolekulák összekapcsolódnak, területeknek az oldhatósága térhálósodnak, ezeknek a jelentısen megnı területeknek az oldhatósága jelentısen lecsökken Fényérzékenység UV-ra érzékeny, a látható UV-ra és a rövidebb hullámhosszú tartományban nem láthatóra érzékeny (~540 nm alatt) Exponálás Bármilyen UV lámpával, de ajánlott a nagynyomású Hg-gız lámpa (365 nm) Elıhívás Híg NaOH oldat (5 g/l) 1-2%-os Na 2 CO 3 oldat 11

12 Sztrippelés Szerves oldószer (pl alkohol),vagy töményebb NaOH 5%-os NaOH Fontos megjegyezni, hogy a megvilágítás hatására a felület gyorsabban és lassabban oldódó területekre oszlik, nem pedig oldható és nem oldható részekre. Azaz mindig gondolnunk kell a túlhívás veszélyére, ami jobban fennáll a pozitív rezisztek esetében, míg a negatívoknál valóban elég nehezen oldódik le az exponált terület. Az újabb levilágítási rendszerek fejlesztésével a következı célokat szeretnék elérni: A pontosság, kihozatal javítása; a maszk illesztése ne kézi munkával történjen A termelékenység, a berendezés áteresztı-képességének növelése A felbontóképesség megtartása vagy javítása Mindezeket a lézeres vetítıs levilágító berendezésekkel lehet elérni. Itt már nem érintkezik közvetlenül a maszk és a panel. A hagyományos fotorezisztek használhatók, a panel befogásával a pontos illesztés is biztosítható. A lézeres vetítıs és a lézeres közvetlen levilágító(direct imaging) rendszer sematikus képe A következı lépés a maszk teljes elhagyása. Ez esetben a lézernyalábot a rétegrajz terve szerint modulálják és vetítik a panelre. A módszer elınye a pontosság és a rugalmasság, ezért kis sorozatok gyártására is alkalmas. Ugyanakkor, mivel a nyaláb végigrajzolja a vonalakat, az áramkör bonyolultságától fog függni a mőveleti idı. Továbbá, hogy mégis elég gyorsan tudjon rajzolni, a szokásosnál jóval érzékenyebb fotoreziszt szükséges hozzá. 12

13 Folyékony és szilárd rezisztek: kezdetben folyékony anyagokat használtak. Ezeknél fontos az egyenletes rétegfelvitel. Jó eredményt ad a centrifugálás, némi gyakorlattal a porlasztás. Újabban terjedt el a szitanyomtatás (részletesen késıbb), amelyhez nagyobb viszkozitású alapanyag kell. A legnagyobb termelékenységő, és egyben a legjobb bevonatot is a folyadékfüggönyös eljárás adja. A folyadékfüggönyös bevonatkészítés és a szilárd rezisztfólia rétegei A folytonos függönyt képezı folyadékon keresztül nagy sebességgel átlövik a lemezeket, miáltal egy adott vastagságú egyenletes bevonat keletkezik. Minden rétegfelvitelt szárítás követ. Ha a gyártó nem ír elı más paramétereket, a szokásos szárítás 80 C-on 10 percig tart. A szilárd rezisztek legfontosabb elınyei: Egyenletes rétegvastagság, ha kell, vastagabb, mint amilyent folyékonyból meg lehet valósítani Kétoldalas NYÁK esetében nem folyik be a furatokba Kevesebb technológiai lépésbıl megvalósítható LAMINÁLÁS A laminálás a hımérséklet, nyomás és sebesség folyamatainak kontrollált összessége annak érdekében, hogy a fólia kellıen lágy legyen a rézfelület teljes befedéséhez, és a tapadáshoz. A fólia alatt fotoreziszt anyagot értünk. Ez egy olyan összetételő anyag, ami egy bizonyos spektrumú fény hatására megváltoztatja kémiai tulajdonságait, és egyes részeken enyhén lúgos folyadék hatására lemosódik, más részeken pedig a kártyára tapadva ellenáll a különféle galvanizálási eljárásoknak, és megvédi a rézfelületet. 13

14 A hımérsékletet a laminátor hengerei biztosítják általában. Belülrıl melegítik ezeket a hengereket, amik átveszik a hımérsékletet, és továbbadják a fóliának, valamint a kártyának. Lehet találkozni olyan régebbi laminálógéppel a gyártásban, aminek a hengerei elé két teflonlemez van rögzítve. Ezeket a teflonlemezeket főti a gép, és ezeken keresztül kapja a hıt a fólia. Ilyen esetekben az a hátrány, hogy mivel nem a hengerek vannak főtve, így a laminálandó kártya nem kap hıt a hengerektıl. Elımelegítés esetén, még jobb lesz a tapadás a fólia és a rézfelület közt. A nyomás egyszer a lamináló hengerek súlyából adódik, másszor pedig a hengereket összeszorító változtatható nyomásból. A laminálás sebessége szintén állítható, attól függıen mennyi ideig akarjuk a kártyát kitenni a hıközlésnek. Felületközti üresség: A fólia kártyára való laminálásakor az egyik fı probléma lehet a rossz vagy túlzott tapadáson kívül, ha levegı kerül a rézfelület, és a fólia közé. Ezt a problémát lamináláskor nem tudjuk észrevenni, feltehetıen csak a maratás, strippelés után derül ki. Ezt a problémát hívjuk felületközi ürességnek (interfacial void). Tapadást befolyásoló tényezık Tehát a célunk a jó tapadás elérése, és a felületek közti üresség elkerülése. Az alábbiakban megismertetjük azokat a tényezıket, amelyek befolyásolják a laminálás sikerességét. Nyomás Sebesség A lamináló hengerek hımérséklete A fólia vastagsága Elımelegítés Nyomás A lamináló hengerek a kártyára gyakorolt nyomását értjük ez alatt. A hengerek kemény anyagból készülnek általában, hogy az egész felületükön egyenletes nyomást biztosítsanak, és ezáltal a fóliát rászorítsák a rézfelületre. Lamináltor fajtájától függıen ez az érték 0-3 bar illetve 3-5 bar között mozog. Sebesség A laminátor sebességének változtatásával állíthatjuk a kártyákra gyakorolt nyomás, illetve a hıátadás idejét. Itt is a laminátor fajtájától függıen m/perc illetve m/perc ez az érték. A lamináló hengerek hımérséklete A hengerek kellı hımérsékletet biztosítanak ahhoz, hogy a fólia meglágyuljon, és ez által könnyen a rézfelületre simuljon. A hengerek optimális hımérséklete 115 o C. 14

15 A laminálás hımérsékletét legegyszerőbben úgy tudjuk ellenırizni, hogy megmérjük a gépbıl kifele jövı kártya hımérsékletet. Ez a hımérséklet 50 o C -nál az ideális. Ha túlzottan magas a kimenı kártya hımérséklete, akkor ráéghet a fólia a felületre, és nem fogjuk tudni rendesen elıhívni. A fólia vastagsága Minél vastagabb a fólia annál kevesebb hiba keletkezhet. A vastagabb rétegnek nagyobb tömege van a rézréteg befedéséhez, és rásimulásához. A vastagabb film kevésbé hajlamos megsérülni különféle szennyezıdésekre, hulladékokra, vagy a dolgozók rossz kezelésének hatására. Viszont a vastagabb film a felbontóképességet csökkenti, növeli a megvilágítási, elıhívási és strippelési idıt. Általában 30, 38 és 50 mikron vastagságú fóliákat lehet kapni. Elımelegítés A kártyákat néhány esetben elı szokták melegíteni. Ennek az a célja, hogy közvetlenül laminálás elıtt a nagyobb szériás gyártásoknál mindegyik kártyának ugyanakkora legyen a felületi hımérséklete, és ne legyenek eltérések a lamináláskor. Más szempont lehet még a hengerek által felmelegített fólia egy szintén meleg felületre tapad rá, ezáltal növelve a tapadást. A fontossági sorrend tehát: Nyomás növelése A sebesség csökkentése A lamináló hengerek hımérsékletének növelése Elımelegítés beiktatása Fólia vastagságának növelése Laminátor Kétoldalas, 5kW-os megvilágító 15

16 Megvilágítás Kritikus tényezık a megvilágítás során Várakozási idık Néhány fóliának szükséges megvilágítás után egy kevés várakozási idı az elıhívás elıtt, hogy a polimerizálódás teljesen végbemenjen. Kezelés A paneleket mindig a szélükön kell megfogni akármilyen lépésnél tartunk, hogy ne legyen elváltozás az ábráknál. A MYLAR poliészter borítót ne vegyük le exponáláskor a fóliáról, csak közvetlenül az elıhívás elıtt, nehogy az oxigén meggátolja a polimerizációt Biztonsági fény Hogy elkerüljük a korai, vagy a nem kívánatos polimerizációt, sárga megvilágítás mellett dolgozzuk. Vákuumszívás Ügyelni kell rá, hogy a megvilágító gépben a vákuumszívó kellıen leszorítsa a filmet a kártyánkra. Erre azért van szükség, hogy ne tudjon elmozdulnia film és kerüljön levegı az ábra és a fólia közé, mert akkor elcsúszhatnak a vezetıpályák, és a többi ábra. Elıhívás Az elıhívási fázisban, a negatívan mőködı fóliánk esetében, eltávolítjuk a nem kívánatos, meg nem megvilágított részeket. Az elıhívási idıt úgy kell meghatározzuk, hogy a töréspont (break point) 60%-on legyen. Ami azt jelenti, hogy az elıhívógép hosszának nagyjából a 60%-ánál a nem kívánatos fólia nagy része le kell hogy jöjjön. Azért nagyon fontos az elıhívási idı, mert ha túl kevés ideig hívjuk elı a kártyát, akkor a fólia nem jön le rendesen, esetleg hártya maradhat az elıhívandó részeken, ami meggátolja a késıbbi galvanizálást, vagy a vezetıpályák elvékonyodnak, szakadás lép fel. Amennyiben túl sok ideig hívjuk elı a fóliát, elıfordulhat, hogy a megvilágított fóliarészek szélénél is kis részekbe elıhívódik. 7.1 Az elıhívás lépései Az ábra elıhívásának három lépése van: elıször a kártya átmegy az elıhívó folyadékon, majd jön egy hívás utáni öblítés, és a szárítás. Az öblítés lehet sima vizes, vagy enyhe savas oldatos. Mivel az elıhívó folyadék lúgos, ezért egy enyhén savas oldat semlegesíti a lúg hatását, és nem hívódik elı a kívánatosnál tovább a fólia. Az elıhívógép több kamrából áll. Az elsı és leghosszabb részben van az elıhívó oldat, ami 1,5 2 bar nyomással jön a szórófejekbıl. Az elıhívó utáni rész/részek az öblítést szolgálják. 16

17 Kétkamrás elıhívógép Az elıhívásnál használt oldat általában valamilyen kis koncentrációjú (kb 1%-os) nátrium-, vagy kálium-karbonát, amelyek enyhén lúgosak. Az oldat optimális hımérséklete 30 o C. Öblítés Vizes öblítés A víz feloldja a kártyán maradt elıhívószert, de viszonylag lassan, mert a lúgos elıhívó elég jól tapad a rézfelületre. Savas öblítés Amennyiben enyhe savas öblítést használunk, az elıhívódás azonnal abbamarad ahogy a savas oldat semlegesíti a lúgos oldatot. Szárítás A szárítás megkeményíti a megmaradt fólia oldalfalait, és kémiailag még ellenállóbbá teszi. Eltávolítja a nedvességet a furatokból, és a rézfelületrıl, elkerülve ezzel az oxidációt. Szitanyomtatás Szitanyomtatással viszonylag egyszerő módon, olcsó berendezésben, tudunk ábrát készíteni. Az eljárás eredetileg nyomdai technológia, de szívesen alkalmazzák a nyomtatott áramköri gyártásban és a vastagréteg IC-k készítésénél. A szitanyomtatás lényege, hogy a kifeszített szitaszövetnek a rajzolat szerinti területét hagyjuk szabadon, a többit egy maszkkal átjárhatatlanná tesszük. Így a szitára felrakott festéket egy kenıkéssel áthúzva, a festék a szabad lyukakon átjut, és a minta átkerül a hordozóra. A fıbb alkalmazások a következık: maratásálló, galvanizálás-álló maszk forrasztópaszta 17

18 forrasztásgátló maszk felvitele feliratok készítése fotoreziszt, fényérzékeny forrasztásgátló lakk egyenletes rétegként való felvitele vastagréteg áramköri passzív elemek nyomtatása A szitaszövetet egy megfelelıen merev és sík keretre feszítik. A keretet úgy kell megválasztani, hogy mérete kb. háromszorosa (de minimum kétszerese) legyen a nyomtatandó ábrának. A szövetet vagy ragasztással rögzítik, vagy egy önfeszítı mechanizmus fogja és húzza a szükséges feszességőre. A szitaszövet anyaga poliészter vagy acél lehet. A legtöbb tulajdonságban az acél felülmúlja a mőanyag szálat. A fontos jellemzık a következık: szakítószilárdság: az erısebb anyagból véknyabb szál is elég, tehát finomabb szita szıhetı kopásállóság: a szövet élettartamát határozza meg. A forraszpaszta, a vastagréteg paszták olyan kemény szemcséket is tartalmaznak, amelyek a lágyabb poliészter szálakat nagyon hamar tönkretennék, ezért ezek csak acélszitán vagy acélstencilen (ld. késıbb) nyomtathatók. rugalmasság: a poliészter szövet kifeszítve is mutat némi rugalmasságot, ezért ezt nyomtatáskor el lehet emelni a hordozótól és csak a kenıkés nyomja a felületre. A acélszitának közvetlenül érintkezni kell a nyomtatandó felülettel, ezért másféle berendezést kell használni. kémiai ellenálló-képesség: A festékhígítók, oldószerek, tisztításhoz használt anyagok között több eléggé agresszív anyag is található, de ezeket mindkét anyag elég jól tőri. geometriai jellemzık: a szitafinomságot, az elérhetı felbontóképességet az angolszász hagyományos mértékegység szerint mesh -ben adják meg, ami az egy inch-re jutó csomók száma. A NYÁK rajzolatokhoz általában mesh-es szita megfelelı. Emellett fontos jellemzı még a szabad felület aránya is, különösen akkor, ha a nyomtatandó réteg vastagsága is fontos paraméter. Maszk. Nyomtatás. Festék kenıkés 18

19 GALVÁNFÜRDİK Amióta a kétoldalas kártyák gyártása megkezdıdött a Nyomtatott Áramkör iparban, azóta alapvetı lépésnek számít a fémek a kártyákra való galvanizálása. A kártyákon még a gyártás elején furatokat alakítottak ki, hogy a két oldal közti vezetést biztosítsák. Mivel a furatok fala szigetelıréteg, galvanizálással nem tudunk vezetıfelületet felvinni rá. Ezért elsı lépésként vezetı fémet kell létrehozzunk. Több megoldás létezik a furat falainak fémmel való bevonására. Ilyenek például a redukciós réz, black hole és a direct plating. (Ld. Laborútmutató) A fenti adatokból látszik, hogy a rézréteg lerakódása nagyon lassú. Mivel nekünk mikronnyi galvánrézre van szükségünk az eljárás során, ezért miután kémiai úton felvittünk 1-2 mikron vastagságú rezet, utána elektromos galvanizálással érjük el a kívánt vastagságot. A black hole és a direct plating esetében egy grafit vagy palládium réteget visznek fel elıször a furatok falára, utána ugyanúgy mint az elızı esetben, rezet galvanizálnak kellı vastagságban a felületre, elektromos úton. 24. ábra: Jól látható a furatok falán lévı fémréteg, ami a kártya két oldala közti vezetést valósítja meg A panelgalvanizáláson kívül még egyszer elıkerül a galvanizálás a gyártás során. Ez az un. rajzolatgalvanizálás. Miután elkészítettük a fotoreziszt rajzolatot, a negatív ábra azt a területet hagyja szabadon, ahol a vezetıpályák, furatok, pad-ek (forrasztási felületek) vannak. Ilyenkor azzal a céllal, hogy megvastagítjuk a vezetıpályákat elıször rézréteget galvanizálnak rá, majd ón réteget. Az ón elsıdleges funkciója a maszkolás, a (szelektív) maratószerben megvédi az alatta lévı rezet. 19

20 25. ábra: galvánsor, PLC vezérelt mártogató robottal Strippelés A rajzolatgalvanizálás után a maszk szerepét az ón veszi át, a rezisztfóliát el kell távolítani, hogy a maratószer hozzáférhessen a réz felülethez. A strippelı oldat gyakrabban erıs lúg ( kb 2 3 %-os nátrium-, illetve káliumhidroxid), vagy szerves. Utóbbiak gyorsabbak, de drágábbak és kevésbé környezetbarátak. Az oldatok C-ig melegíthetık. Az exponált reziszt nem oldódik fel, csak összetöredezik és elválik a réztıl, így szőréssel könnyen eltávolítható a fürdıbıl. A fólia eltávolítása után ónnal védett vezetıpályák és szabad, maratható rézfelület marad vissza 20

21 Maratás A maratással kémiai úton távolítjuk el azokról a helyekrıl a rézréteget, ahol nincs rá szükségünk. Így a maratás után már csak a vezetıpályákon és a furatokban található réz a kártyán. Ehhez azonban arra van szükség, hogy azokon a helyeken ahol szeretnénk hogy, megmaradjon a rézréteg, egy olyan bevonatot kell képezzünk, ami ellenáll a maratószernek. Jelen esetben a galvanizálás során felvitt ónréteg tökéletesen megfelel a célnak. Ha egyoldalas kártyát készítünk ez a lépés egybıl a fólia laminálása és az ábrakialakítás után következik. Számos lúgos és savas maratószer is létezik. Ezek közül a legelterjedtebbek: Vas (III) klorid Ammónium perszulfát Réz klorid Kénsav - hidrogén peroxid Réz tetrammin (lúgos) A maratás folyamata A maratás sebességét, és a maratott kártyák minıségét is az alkalmazott eljárás, és a felszerelés is nagymértékben meghatározza. A két legelterjedtebb maratási módszer a merülı, és a szállítószalagos maratás. A merülı megoldás az egyszerőbb. Itt egy tartályban tárolt melegített maratószerbe merítjük a kártyákat. A szállítószalagos eljárás során egy zárt gép belsejében szállítjuk egy futószalagon a kártyákat, miközben maratószer permetezıdik a felületükre. A NYÁK iparban ez az elterjedtebb, mivel gyorsabban lehet lemaratni a kártyákról a rézréteget, ezáltal jobban alkalmazható a nagy szériás gyártásokban. Permetezı maratógép: A gép aljában található egy elzárt rész, ahol a maratószert tárolja és melegíti a kívánt hımérsékletre. A maratószer motoros szivattyú segítségével jut el a permetezıkarokig, amik a maratókamra teljes hosszában és szélességében képesek szétszórni az oldatot. A permetezıkarokat a szállítószalag fölött és alatt is elhelyeznek, hogy a kártyák mindkét oldalát egyszerre lehessen maratni. Miután a kártyákat lemarattuk, átkerülnek az öblítı kamrákba. Itt lemossuk kisebb koncentrációjú maratószerrel, illetve vízzel a kártyákon maradt maratószert. Általában kétkamrás gépekkel dolgoznak a gyártók. Az elsı kamrában mossuk le a rézréteg nagy részét egy kisebb koncentrációjú maratószerrel. Ez azért fontos, mert az itt összegyőlt folyadékot visszaforgatják a maratószerbe, ezzel töltjük fel/pótoljuk a maratókamrában használt oldatot. Egy kaszkád rendszerben sorba kapcsolt kádakat kell elképzelni. Egy adagoló segítségével a kívánt mennyiségő maratószer 21

22 folyamatosan utánpótlásra kerül. Ezt számítások, és mőködési tapasztalatok alapján lehet optimalizálni, hogy milyen idıközönként mennyit adagoljon. Miután már a réz nagy része lemosódott, jön a vizes tisztítás. Környezetvédelmi, és hulladékkezelési szempontból is fontos, hogy az öblítıvíznek ne legyen nagy réztartalma. Maratógép: A gép elején behelyezzük a kártyákat, amik görgıkön haladnak tovább. Látható, hogy egymástól elkülönített kamrákban történnek a technológiai lépések. Kritikus változók Hogy állandó, és kiszámítható eredményt kapjunk az összes kritikus változót szükséges folyamatosan mérni, és kontrollálni. Koncentráció: A maratószerek koncentrációja nagyban befolyásolja a maratási teljesítményt. Figyelni kell az állandó pótlásra. Hımérséklet: A hımérsékleti tényezı változtatásának közvetlen ráhatása van a végeredményre. Ha növeljük a maratószer hımérsékletét, felgyorsítjuk vele a folyamatot, de egy bizonyos pont után ez már a minıség romlásával is jár. A maratószerek nagy része elkezd bomlani (réztetramin, hidrogénperoxid), másrészt a szerkezeti anyagok (pl. PVC) is károsodnak. Nyomás: Általában 1,5-2 bar nyomás az ideális. A túl magas nyomás megváltoztathatja a kártyák egyenletes mozgását a szállítószalagon. (Túl nagy nyomás alulról megemelheti a kártyát.) A permetezıkarok nyílásait idıként tisztítani kell, mert ha eltömıdnek a kimenetei, akkor egyeletlen lehet a maratása a kártyáknak. Sebesség: A szállítószalag sebességét úgy kell beállítani, hogy a töréspont a maratókamra 80%- ánál legyen. Ez azt jelent hogy ennél a pontnál már le kell jöjjön a rézréteg majdnem egésze. Ha ennél alacsonyabb a töréspont, akkor alámarást eredményezhet, ami elvékonyítja a vezetıpályákat. 22

23 Alámarás Alámarásnak nevezzük amikor a maratási eljárás során a vezetıpályák falai nem teljesen függılegesek, hanem keskenyednek lefele. Az alámarás mértékét meghatározhatjuk a maratási faktorral. A maratási faktor a maratási mélység (a rézréteg vastagsága) és az alámarás mértékének aránya (X/V). A maratási faktor egy fı szempont a minıség meghatározásakor, fıleg a finom rajzolatú kártyáknál. Például egy 2mil vastagságú vezetıpályánál, ha 1mil-es az alámarás mindkét oldalon, akkor teljesen lemaródik a vezetıpálya. A maratási képesség annál jobb minél kisebb az alámarás mértéke. Az alámarás bemutatására az alábbi keresztmetszet szolgál, ami többféleképpen is kinézhet, a maratási körülmények függvényében (maratófolyadék érintkezési szöge a rézzel, maratógépben beállított nyomás, stb.). Ipari gyártás esetében, ahol maratógépekkel dolgoznak, az alábbi ábra érvényes, mivel itt a szórófejekbıl kijövı maratószer nyomása és szöge alakítja az ábrát. Kádas, merítıs maratás esetében pedig pont fordítva néz ki az ábra, és a felület tetejétıl lefele vastagodik a vezetıpályák keresztmetszete. 29. ábra: Minél kisebb a maratási faktor, annál jobb minıségőek a vezetıpályák oldalfalai. Az alámarás redukálására több lehetıség is van. Például ha beállítjuk, és folyamatosan figyeljük a maratószer koncentrációját. Szintén segít, ha már az áramkör tervezésénél kalkulálunk valamilyen alámarással, és vastagabb vezetıpályákat tervezünk. Forrasztásgátló lakk (lötstoplakk) felvitele Miután végeztünk a maratással, már csak az ónozott vezetıpályák, és a vezetıvé tett furatok találhatók a kártyán. Kétféleképpen fejezhetjük be a gyártást. 23

24 A régebbi, és olcsóbb módszer az, ha rajtahagyjuk az ónréteget a rézpályákon, és úgy visszük fel a forraszálló lötstoplakkréteget. Ha a kártyára ezek után az alkatrészeket kézi beültetéssel helyezik fel, akkor nem olyan lényeges hogy az galvánón réteg ott maradt a festék alatt. Azonban ha az alkatrészeket (kondenzátorok, tranzisztorok, ellenállások, stb.) gépi beültetéssel teszik fel, akkor a hullámforrasztás során a magas hımérséklet hatására az ón a festék alatt folyékonnyá válik. Emiatt felpúposodhat a festék a kártyán, ha túl kemény a festék felülete meg is repedezhet. Ezért a gépi beültetı cégek az úgynevezett szelektív technológiával gyártott NYÁK-at részesítik elınyben. Ilyenkor eltávolítják a galvánón réteget a réz felületérıl, és a lötstoplakk felvitele után szelektív eljárással bevonatot képeznek a még befedetlen réz részekre. Akármelyik eljárást is választja a gyártó, a következı lépés a forraszálló festék felvitele. Lötstoplakk Mielıtt elküldenék a kártyákat az alkatrész-beültetésre egy szerves festékréteget visznek fel rá. A kártya egész felületére felkerül ez a festék, kivéve a furatokat, alkatrészlábak helyét, és a csatlakozókat. Erre azért van szükség, hogy csak az adott helyekre lehessen forrasztani, és a kártya festék által védett részeire ne tapadjon rá a forraszanyag. Ezenkívül a festék védi a vezetıpályákat a különbözı környezeti hatásoktól. A lötstoplakk alapja a gyanta. Ennek a minısége határozza meg a festék minıségét is. A lötstoplakk határozza meg a NYÁK végleges színét. Létezik az alap zöld színen kívül piros, fekete és kék színben is a festék. 30. ábra: A megrendelı határozza meg a kártya színét UV festékek Az UV festéket szitával visszük fel a kártyára. A szitán ki kell alakítani a kívánt ábrát, aminek alapján a festék rákerül a kártyára. Miután felkerült a festék a kívánt helyekre egy UV megvilágító gépbe helyezik a kártyákat. Itt az UV szerepe annyi, hogy beszárítja, kikeményíti a 24

25 festéket. Az UV festékek jól alkalmazhatóak nagy szériás gyártásoknál, ahol nem fontos a rajzolatfinomság, és a vezetıpályák vastagsága nem kisebb, mint 8-10 mil. 31. ábra: Láthatóak a szitán elıre kialakított ábrák Fotózható festékek A fotózható festékek abban hasonlítanak az UV festékekre, hogya lakk itt is szitázással kerül fel a kártya felületére.. Viszont ennél a festékfajtánál nem kell kialakítani a szitán semmilyen ábrát, telibe húzzák az egész kártyát, úgy hogy az egész felületére kerül festék. Miután a kártyán van a lötstoplakk egy percig behelyezzük egy 85-90C o -os kemencébe, hogy valamennyire megszáradjon, és ne ragadjon a felülete. Ezek után, mint a kártyára laminált fólia esetében a megvilágító gépbe helyezzük, és ráfotózzuk az ábrát. A festékünk teljesen úgy mőködik mint egy negatív fotoreziszt. Elıhívjuk a megvilágított panelt, amin már lehet látni a végeredményt. Utolsó lépésként még beégetjük a festéket, hogy ne jöjjön le a kártyáról. A beégetés 150C o -on történik percig. A fotózható festékek nagyon jól alkalmazhatóak vékony vonalvastagságú NYÁK esetében, mivel a fotózás eljárás során a finom rajzolatokat is kialakíthatjuk a festékkel. Ezt a fajta festéket is felvihetjük függönyöntéses technológiával. Automata szitázógép. Függönytı gép. 25

26 Pozíció festékek A lötstoplakk réteg után még egy festékréteg kerül a kártyára. Bár ez inkább csak jelölésként szolgáló festék. A tervezık ennek a segítségével írnak a kártya felületére. Meg kell határozni, hogy melyik csatlakozási felülethez melyik alkatrész kerül. Itt kerülnek meghatározásra az ellenállások, tranzisztorok, chipek helyei. Ezen kívül, a típusszám, a gyártó cég neve, és technikai adatok is felkerülhetnek a pozíciófestékkel. Ezeknél a festékeknél ugyanazok a felviteli eljárástípusok találhatóak meg mint a lötstoplakknál : fotózható, UV-ra száradó, és a hıre keményedı. Ezeken kívül még létezik egy Jetprint nevő új eljárás. Ennek az a lényege, hogy a kártyákra egy nyomtató segítségével rányomtatják a pozíciófestéket. Számítógéppel megtervezik, hogy hova mi kerüljön, és a Jetprinter segítségével rányomtatják a festéket. 34. ábra: A fehér pozíciófestékkel jelölik meg a különbözı alkatrészek helyeit 11.2 Szelektív technológiák Ha szelektív technológiával dolgozunk, akkor a maratás után a rézpályák tetején lévı galvánón réteget egy ónstrippelı gép segítségével eltávolítjuk. A gépbe horizontálisan helyezzük el a kártyákat, és egy szalag segítségével megy keresztül a strippelı kamrákon. Ugyanúgy, mint a fólia strippelésénél alulról és felülrıl permetezıkarok segítségével jut a vegyszer egy elıre beállított nyomáson a kártyák felületére. Az eljárás után a réz felületet megvédi az oxidációtól a forraszálló festék. Azonban a furatokban, és azokon a pontjain a vezetıpályáknak, ahol majd az alkatrészek lábait ültetik be, illetve a csatlakózóknál nem kerül festék a rézre. A képen láthatóak azok a részek ahol nem kerül festék a kártyára. Ezeken a területeken nem védi az oxidációtól a rezet semmi. 26

27 36. ábra: Csatlakozási pontok A szelektív technológia alkalmazásával bevonatot képzünk a réz felületére, de csak azokra a részekre ahol nincs védve a festék által. Ezek a bevonatok lehetnek ón, ezüst, arany, palládium és régebben organikus anyagot is használtak (OSP). Az hogy melyik technológiát alkalmazzák a gyártásban, az függ a megrendelı kívánságától, de fıleg hogy melyik technológia kiépítését engedheti meg magának a gyártó, mivel ezek egytıl egyik költséges berendezések. Az alábbiakban látható egy összehasonlító táblázat a különbözı szelektív eljárások gyakorlati paramétereirıl. Tüzión OSP Vegyi aranyozás Palladium Vegyi Ón Ezüst Költség $ 0.7 x $ 3 x $ 5 x $ 0.8 x $ 0.8 x $ Újraforraszthatóság Eltarthatósági idı (gyártástól forrasztásig) 18 hónap 6 hónap 24 hónap 24 hónap 6 hónap 12 hónap 37. ábra: A gyártás szempontjából fontosabb paraméterek összehasonlítása (2005-ös adatok) Tüzion (Hot Air Leveling) A tüziónozó gép elterjedése az 1980-as években kezdıdött. Eleinte ón-ólom keverék került rá a kártyákra, de késıbb a környezettudatos termelés jegyében az ólmot elhagyták, és csak az ón maradt az eljárásban. Ez egy olyan eljárás, aminek során a kártyát belemártják pár másodpercre egy ónnal teli kádba majd függılegesen kiemelve nagy nyomású forró levegıt fújatnak a kártyák felületére. A levegı közel 300C o amit ráfújatnak a NYÁK-ra. Ez a hımérséklet nagyobb, mint az ón olvadáspontja, ezért amikor kijön a kártya az ónnal teli kádból, és ráfújják a forró levegıt, a fölösleges ónréteget, mint egy kés eltávolítja. Így csak azokon a felületeken marad meg az ón ahol nem védte a festék a rezet. Ezzel elértük a célunkat, és csak a számunkra kellı helyeken van ónréteg, a vezetıpályák és a festékréteg között nem. Szelektív ezüstözés Amikor a fejlesztık az ólommentes szelektív eljárások után kutattak, a figyelem középpontjába az olyan jól forrasztható eljárások kerültek, mint a kémiai nikkel / arany, és az OSP (Organic Solderablility Preservative). A probléma az volt hogy a kémia arany / nikkel drága, 27

28 túlságosan összetett és kezelést igénylı eljárás, az OSP-nél pedig korlátozott vezetıképességrıl beszélhetünk. Ezért gondolja több gyártó járható útnak a szelektív ezüstözést. A technológia lépések a következık: Elıször egy zsírtalanítás a felület tisztítása érdekében Mikromaratás. Pre-dip. Ennél a lépésnél kis koncentrációban kerül fel ezüst a felületre. Egyfajta elıkezelésként egy vékony ezüstréteg kerül fel. Ezüstözés. Ugyanaz a fürdı, mint az elızı, csak sokkal több ezüst tartalma van. Itt alakul ki a végleges ezüstvastagság. Az egyes lépések közé be van mindig iktatva egy vizes öblítés, hogy az elızı fürdı anyaga ne kerüljön át a következı kamrákba. 39.ábra: Horizontális ezüstözı sor Az anyag még nem teljes, a vizsgatematika alapján kiegészítés a prezentációkból. 28