Metody produkcji PCB: technologia produkcji

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

W oprzyrządowaniu i ogólnie w elektronice płytki drukowane odgrywają kluczową rolę jako nośniki połączeń elektrycznych. Od tej funkcji zależy jakość urządzenia i jego podstawowa wydajność. Nowoczesne metody wytwarzania płytek drukowanych kierują się możliwością niezawodnej integracji podstawy elementu z dużą gęstością układu, co zwiększa wydajność produkowanego sprzętu.

Przegląd PCB

Mówimy o produktach opartych na płaskiej podstawie izolacyjnej, której konstrukcja ma rowki, otwory, wycięcia i obwody przewodzące. Te ostatnie służą do przełączania urządzeń elektrycznych, z których część nie jest zawarta w urządzeniu płytowym jako takim, a druga część jest umieszczona na nim jako lokalne węzły funkcjonalne. Należy podkreślić, że miejsce doceloweWyżej wymienionych elementów konstrukcyjnych, przewodników i części roboczych są wstępnie przedstawione w projekcie produktu jako przemyślany obwód elektryczny. Dla możliwości przyszłego lutowania nowych elementów przewidziano powłoki metalizowane. Wcześniej do tworzenia takich powłok wykorzystywano technologię osadzania miedzi. Jest to operacja chemiczna, którą wielu producentów zarzuciło dzisiaj z powodu stosowania szkodliwych chemikaliów, takich jak formaldehyd. Został on zastąpiony bardziej przyjaznymi dla środowiska metodami wytwarzania obwodów drukowanych z bezpośrednią metalizacją. Do zalet tego podejścia można zaliczyć możliwość wysokiej jakości obróbki płyt grubych i dwustronnych.

Materiały do wykonania

Wśród głównych materiałów eksploatacyjnych są dielektryki (foliowane lub niefoliowane), metalowe i ceramiczne półfabrykaty podstawy płyty, uszczelki izolacyjne z włókna szklanego itp. Kluczową rolę w zapewnieniu niezbędnych właściwości użytkowych produktu odgrywa nie tylko przez podstawowe materiały konstrukcyjne do podstaw, ile powłok zewnętrznych. Zastosowana metoda wytwarzania płytek drukowanych określa w szczególności wymagania dotyczące klejenia materiałów na uszczelki i powłoki klejące w celu poprawy przyczepności powierzchni. Tak więc impregnaty epoksydowe są szeroko stosowane do klejenia, a polimerowe kompozycje lakiernicze i folie służą do ochrony przed wpływami zewnętrznymi. Papier, włókno szklane i włókno szklane są używane jako wypełniacze do dielektryków. W tym przypadku epoksyfenolowe, fenolowe iżywice epoksydowe.

Technologia jednostronnej płytki drukowanej

Ta technika produkcji jest jedną z najczęstszych, ponieważ wymaga minimalnych nakładów na zasoby i charakteryzuje się stosunkowo niskim poziomem złożoności. Z tego powodu znajduje szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, gdzie w zasadzie możliwe jest zorganizowanie pracy zautomatyzowanych linii transportowych do druku i trawienia. Typowe operacje metody wytwarzania jednostronnych płytek drukowanych obejmują:

• Przygotowanie bazy. Czysty arkusz jest przycinany do żądanego formatu poprzez cięcie mechaniczne lub wykrawanie.
• Uformowane opakowanie z wykrojami jest podawane na wejście linii produkcyjnej przenośnika.
• Czyszczenie pustych miejsc. Zwykle wykonywane przez mechaniczne odtlenianie.
• Farby drukarskie. Technologia szablonowa służy do nanoszenia symboli technologicznych i znakujących, które są odporne na trawienie i utwardzane pod wpływem promieniowania ultrafioletowego.
• Wytrawianie folii miedzianej.
• Usunięcie warstwy ochronnej z farby.

W ten sposób uzyskuje się mało funkcjonalne, ale tanie płyty. Jako surowiec konsumpcyjny zwykle stosuje się bazę papierową - getinaks. Jeśli nacisk kładzie się na wytrzymałość mechaniczną produktu, można również zastosować połączenie papieru i szkła w postaci ulepszonego getinaxu klasy CEM-1.

Metoda produkcji subtraktywnej

Kontury przewodnikówzgodnie z tą techniką powstają w wyniku wytrawiania folii miedzianej na podstawie obrazu ochronnego w metalowej masce lub fotomasce. Istnieją różne możliwości zastosowania technologii subtraktywnej, z których najczęstsza polega na zastosowaniu fotomaski na sucho. Dlatego takie podejście nazywane jest również fotorezystywną metodą wytwarzania płytek drukowanych, co ma swoje wady i zalety. Metoda jest dość prosta i pod wieloma względami uniwersalna, ale na wyjściu przenośnika uzyskuje się również płyty o niskiej funkcjonalności. Proces technologiczny wygląda następująco:

• Dielektryk folii jest przygotowywany.
• W wyniku operacji nakładania warstw, naświetlania i wywoływania w fotomasce powstaje ochronny wzór.
• Proces trawienia folii miedzianej.
• Usuwanie wzoru ochronnego z fotomaski.

Za pomocą fotolitografii i fotorezystu na folii powstaje maska ochronna w postaci wzoru przewodników. Następnie na odsłoniętych obszarach powierzchni miedzi przeprowadza się trawienie, a fotorezyst filmowy jest usuwany.

W alternatywnej wersji subtraktywnej metody wytwarzania płytek z obwodami drukowanymi, fotorezyst jest nakładany na foliowy dielektryk, który został wcześniej obrobiony w celu utworzenia otworów i wstępnie metalizowany o grubości do 6-7 mikronów. Trawienie odbywa się sekwencyjnie na obszarach niechronionych fotorezystem.

Dodatkowe formowanie PCB

PrzezTa metoda umożliwia tworzenie wzorów z przewodnikami i przerwami w zakresie od 50 do 100 µm szerokości i 30 do 50 µm grubości. Zastosowano podejście elektrochemiczne z selektywnym osadzaniem galwanicznym i punktowym dociskaniem elementów izolacyjnych. Podstawowa różnica między tą metodą a subtraktywną polega na tym, że przewodniki metalowe są stosowane, a nie trawione. Jednak metody wytwarzania przyrostowego płytek drukowanych mają swoje własne różnice. W szczególności dzielą się na metody czysto chemiczne i galwaniczne. Najczęściej stosowana metoda chemiczna. W tym przypadku tworzenie obwodów przewodzących w obszarach aktywnych zapewnia chemiczną redukcję jonów metali. Szybkość tego procesu wynosi około 3 µm/h.

Pozytywna łączona metoda produkcji

Ta metoda jest również nazywana semiaddytywną. W pracy zastosowano dielektryki foliowe, ale o mniejszej grubości. Na przykład można stosować folie od 5 do 18 mikronów. Ponadto tworzenie wzoru przewodnika odbywa się według tych samych modeli, ale głównie z galwanicznym osadzaniem miedzi. Kluczową różnicę między tymi metodami można nazwać wykorzystaniem fotomasek. Wykorzystywane są w kombinowanej pozytywowej metodzie wytwarzania płytek drukowanych na etapie metalizacji wstępnej o grubości do 6 mikronów. Jest to tak zwany zabieg dokręcania galwanicznego, w którym element fotorezystywny jest nakładany i naświetlany przez fotomaskę.

Zalety metody łączonejProdukcja PCB

Ta technologia umożliwia formowanie elementów obrazu z większą dokładnością. Na przykład dzięki pozytywnej metodzie wytwarzania płytek drukowanych na folii eksploatacyjnych o grubości do 10 mikronów możliwe jest uzyskanie rozdzielczości przewodników do 75 mikronów. Wraz z wysoką jakością obwodów dielektrycznych zapewniona jest również bardziej efektywna izolacja powierzchni z dobrą przyczepnością zadrukowanego podłoża.

Sposób prasowania parowania

Technologia opiera się na metodzie tworzenia styków międzywarstwowych za pomocą metalizowanych otworów. W procesie formowania wzoru przewodników stosuje się sekwencyjne przygotowanie segmentów przyszłej bazy. Na tym etapie stosuje się póładdytywną metodę wytwarzania płytek drukowanych, po czym z przygotowanych rdzeni składa się wielowarstwowy pakiet. Pomiędzy segmentami znajduje się specjalna wyściółka z włókna szklanego pokrytego żywicami epoksydowymi. Kompozycja ta po ściśnięciu może wypłynąć, wypełniając metalizowane otwory i chroniąc powłokę galwaniczną przed atakiem chemicznym podczas dalszych operacji technologicznych.

Metoda nakładania warstw na PCB

Inny sposób, który opiera się na wykorzystaniu kilku segmentów zadrukowanych podłoży w celu utworzenia złożonej struktury funkcjonalnej. Istota metody polega na sukcesywnym nakładaniu warstw izolacji przewodami. Jednocześnie konieczne jest zapewnienie niezawodnych kontaktów między sąsiednimi warstwami, co jest zapewnionenagromadzenie miedzi galwanicznej w obszarach z otworami izolacyjnymi. Wśród zalet tej metody wytwarzania wielowarstwowych płytek drukowanych można zauważyć duże zagęszczenie układu elementów funkcjonalnych z możliwością kompaktowego montażu w przyszłości. Co więcej, te właściwości są zachowane na wszystkich warstwach konstrukcji. Ale są też wady tej metody, z których główną jest mechaniczny nacisk na poprzednie warstwy podczas nakładania następnej. Z tego powodu technologia jest ograniczona w maksymalnej dopuszczalnej liczbie nakładanych warstw - do 12.

Wniosek

Wraz ze wzrostem wymagań dotyczących parametrów technicznych i operacyjnych nowoczesnej elektroniki, nieuchronnie wzrasta potencjał technologiczny w narzędziach samych producentów. Platformą do realizacji nowych pomysłów jest często po prostu płytka drukowana. Połączona metoda wytwarzania tego elementu pokazuje poziom nowoczesnych możliwości produkcyjnych, dzięki którym programiści mogą wytwarzać ultraskomplikowane komponenty radiowe o unikalnej konfiguracji. Inna sprawa, że koncepcja wzrostu warstwa po warstwie nie zawsze sprawdza się w praktyce w zastosowaniach w najprostszej radiotechnice, do tej pory tylko kilka firm przeszło na seryjną produkcję takich płytek. Ponadto utrzymuje się zapotrzebowanie na proste obwody o jednostronnej konstrukcji i stosowaniu tanich materiałów eksploatacyjnych.