роль химико-аналитической лаборатории в обеспечении
advertisement
рубрика Роль химико-аналитической лаборатории в обеспечении качества производства печатных плат Евгения Николаева, к.х.н., начальник лаборатории, ОАО «НИЦЭВТ» Химико-аналитическая лаборатория является только одним из инструментов системы менеджмента качества в производстве печатных плат. Однако недооценивать важность ее работы при запуске и сопровождении техпроцессов изготовления печатных плат крайне опасно, так как любое отклонение на любом этапе производства способно привести к браку платы, тем самым сводя на нет показатели всех остальных участков. Качество выпускаемых предприятием печатных плат напрямую зависит от качества контроля всего технологического процесса их изготовления. Именно поэтому при модернизации производства по изготовлению печатных плат в ОАО «НИЦЭВТ» большое внимание было уделено организации современной химико-аналитической лаборатории. Контроль технологического процесса изготовления печатных плат осуществляется в лаборатории по двум направлениям: 1. Контроль всех растворов, используемых в технологических процессах; 2. Контроль качества металлизации. Оснащение лаборатории позволяет проводить эти два вида контроля с применением самого современного оборудования. При контроле растворов определяются концентрации тех компонентов, которые влияют на стабильность технологического процесса. Для этих целей применяются все традиционные объемно-аналитичес­ кие методы: кислотно-основное титро­вание, окислительно-восстановитель­ ное титрование, комплексонометрия, титрование по методу осаждения и комплексообразования. Однако титрование проводится не вручную, а с использованием бюреток Dosimat фирмы Metrohm (см. рис. 1) для автоматического дозирования титранта. Это делает процесс титрования более точным, быстрым и менее трудоемким. Количество титранта дозируется с точностью до 3-го знака после запятой, что на порядок выше, чем при ручном титровании с помощью обычной стеклянной бюретки. Это позволяет очень точно определить концентрацию анализируемого компонента, а следовательно, провести оптимальную корректировку рабочих растворов. Перечисленные выше виды титрования можно проводить также с применением автоматической бюретки Titrino фирмы Metrohm с потенциометрической фиксацией точки эквивалентности (см. рис. 2). Используя для разных целей соответствующие электроды и задавая свою программу, можно в полностью автоматическом режиме выполнять самые разнообразные анализы. В лаборатории этот метод использован для аргентометрического определения хлоридов в электролитах сернокислого меднения. При выполнении анализа необходимо залить пробу в ячейку для титрования, выбрать программу CHLOR и включить бюретку. Титрование происходит автоматически, и после завершения программы на табло бюретки появляется результат содержания хлоридов в электролите в мг/л. Для проведения гравиметрического анализа в лаборатории имеются электронные аналитические весы швейцарской фирмы Sartorius и японской фирмы A&D Co.LTD (см. рис. 3), сушильный шкаф и муфельная печь фирмы «ООО СНОЛ-ТЕРМ» (см. рис. 4). Целый ряд анализов выполняется в лаборатории спектрофотометрическим методом. Это определение палладия в растворе Conductor Neopact (техпроцесс прямой металлизации), перманганата и манганата в растворе Securiganth P500 (техпроцесс удаления наволакивания смолы в отверстиях МПП после сверления), активатора в растворах Bond Film Activator и Bond Film HC (техпроцесс подготовки медной поверхности перед прессованием), тиомочевины в растворе Stannatech 2000V (техпроцесс финишного покрытия иммерсионным оловом). Все перечисленные анализы проводятся с использованием спектро- ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОНИКИ: ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ Рис. 1. Бюретки Dosimat фирмы Metrohm Рис. 2. Автоматическая бюретка Titrino фирмы Metrohm Рис. 3. Электронные аналитические весы фирм Sartorius и A&D Co.LTD № 8, 2007 1 рубрика 2 Рис. 4. Сушильный шкаф и муфельная печь фирмы «ООО СНОЛ-ТЕРМ» Рис. 5. Спектрофотометр UNICO 2800 фирмы United Product & Instruments Рис. 6. Установка 797VA Computrace фирмы Metrohm фотометра UNICO 2800 производства фирмы United Product & Instruments, Jnc, США (см. рис. 5), который позволяет проводить фотометрирование как в видимой, так и в ультрафиолетовой области спектра. В химико-аналитической лаборатории производственного комплекса ОАО «НИЦЭВТ» одними из первых в России внедрено количественное определение добавок в электролитах сернокислого меднения Cupracid TP методом циклической вольтамперометрии на установке 797VA Computrace фирмы Metrohm (см. рис. 6). Содержание добавки Leveller (выравниватель) находится в пределах 5…15 мл/л, а добавки Brightener (блескообразователь) — в пределах 0,5…2,5 мл/л. Метод вольтамперометрии основан на измерении зависимостей силы тока от напряжения, называемых вольтамперными кривыми. Для их регистрации анализируемый раствор помещают в ячейку, состоящую из рабочего электрода и электрода сравнения. В качестве рабочего электрода используется вращающийся платино- вый электрод, а в качестве электрода сравнения — хлоридсеребряный электрод. В методе циклической вольтамперометрии потенциал рабочего электрода развертывают попеременно то в катодную, то в анодную область. Анализ добавок в электролитах Cupracid TP основан на том, что вольтамперная кривая регистрируется в области потенциалов осаждения и стравливания меди. При этом высота пика стравливания меди обратно пропорциональна концентрации добавки в электролите (см. рис. 7). Поэтому английское название данного варианта метода — Ciclic Voltammetry Stripping (CVS), что переводится как циклическая вольтамперометрия в области стравливания меди. Компьютерное управление установкой 797VA Computrace позволяет полностью автоматизировать процесс анализа. Определение добавок Leveller и Brightener выполняется по разным программам. При отработке программ на экране компьютера отображаются все этапы проводимого анализа и по завершении каждой из программ компьютер выдает результат содержания добавки в мл/л. Второе направление работ лаборатории — контроль качества металлизации. Для этой цели в лаборатории имеется оборудование для изготовления шлифов фирмы JEAN WIRTZ (см. рис. 8) и металлографический микроскоп Axio Jmager фирмы Carl Zeiss (см. рис. 9). Усовершенствованная оптика микроскопа дает возможность достичь высоких показателей в равномерности освещения, разрешающей способности и контрастности изображения шлифов. Управление микроскопом с ПК позволяет выводить изображение на экран, более детально рассмотреть отдельные части шлифа, проводить измерение толщины металлизации, хранить изображение в базе данных компьютера. Изготовители печатных плат знают, какими важными показателями качества металлизации являются пластичность и предел прочности на растяжение. Если эти показатели ниже нормы, Рис. 7. Вольтамперная кривая в области потенциалов осаждения и стравливания меди Рис. 8. Установка для изготовления шлифов фирмы JEAN WIRTZ Рис. 9. Металлографический микроскоп Axio Jmager фирмы Carl Zeiss Те л.: ( 495 ) 741-77-01 www.elcp.ru рубрика Рис. 10. Установка Ductensiomat II фирмы Atotech то при пайке, вследствие различия в коэффициентах теплового расширения металла и диэлектрика, слой меди в металлизированных отверстиях деформируется. В результате появляются трещины в торцевых контактах, отслоения меди от материала основы, кольцевые разрывы столба металлизации. С помощью прибора Ductensiomat II фирмы Atotech (см. рис. 10) можно измерять пластичность, предел прочности на растяжение и энергию деформации гальванической меди. Испытание медной фольги происходит путем продавливания капли несжимаемой жидкости (деионизованной воды). Программа ПК задает алгоритм испытания и оценивает полученные данные. На экране компьютера отображаются: диаграмма растяжение-нагрузка, величина пластичности, предел прочности и энергия деформации. Протокол испытания хранится в памяти компьютера. Рис. 11. Рентгено-флуоресцентный спектрометр Fisherscope X-RAY фирмы Fischer В арсенале лаборатории имеется также прибор Fisherscope X-RAY фирмы Fischer, Германия (см. рис. 11). Это рентгено-флуоресцентный спектрометр, который дает возможность определять химический состав покрытия и измерять его толщину неразрушающим методом, не требующим предварительной подготовки образца. При этом толщина покрытия может быть менее 0,1 мкм. То есть, с помощью прибора Fischerscope X-RAY можно измерять толщину даже таких тонких покрытий, как иммерсионное золото (0,05…0,1 мкм). Компьютерное управление спектрометром осуществляется по программе WinFTM (Fischer Thickness Measurement for Windows). Указанная программа управляет измерительным модулем X-RAY и выполняет обработку сигналов, полученных от измерительного модуля. ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОНИКИ: ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ Программа WinFTM делает метод определения состава покрытия и его толщины простым, экспрессным и универсальным в применении. Результаты химического состава покрытия и его толщины выводятся на экран компьютера и сохраняются в базе данных. Конечно, химико-аналитическая лаборатория является только одним из инструментов в системе менеджмента качества, существующей на предприятии вообще, и в производстве печатных плат в частности. Но и в этом качестве химико-аналитическая лаборатория производственного комплекса ОАО «НИЦЭВТ», оснащенная по последнему слову техники ХХI века, вносит существенный вклад в процесс высокотехнологичного изготовления надежных и качественных печатных плат, обеспечивая выпуск продукции 5-го класса точности и выше. № 8, 2007 3
