Metode de fabricație PCB: tehnologie de producție

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

În instrumentație și electronică în general, plăcile de circuite imprimate joacă un rol crucial ca purtători de interconexiuni electrice. Calitatea dispozitivului și performanțele sale de bază depind de această funcție. Metodele moderne de fabricare a plăcilor cu circuite imprimate sunt ghidate de posibilitatea integrării fiabile a bazei elementului cu o densitate mare de aspect, ceea ce mărește performanța echipamentului fabricat.

Prezentare generală PCB

Vorbim despre produse bazate pe o bază plată izolatoare, al cărei design are caneluri, găuri, decupaje și circuite conductoare. Acestea din urmă sunt utilizate pentru comutarea dispozitivelor electrice, dintre care unele nu sunt incluse în dispozitivul de bord ca atare, iar ceal altă parte este plasată pe acesta ca noduri funcționale locale. Este important de subliniat faptul că plasareadintre elementele structurale menționate mai sus, conductorii și părțile de lucru sunt prezentate inițial în proiectarea produsului ca un circuit electric bine gândit. Pentru posibilitatea lipirii viitoare a elementelor noi, sunt prevăzute acoperiri metalizate. Anterior, tehnologia de depunere a cuprului era folosită pentru a forma astfel de acoperiri. Aceasta este o operațiune chimică pe care mulți producători au abandonat-o astăzi din cauza utilizării unor substanțe chimice dăunătoare precum formaldehida. A fost înlocuit cu metode mai ecologice de fabricare a plăcilor de circuite imprimate cu metalizare directă. Avantajele acestei abordări includ posibilitatea procesării de în altă calitate a plăcilor groase și cu două fețe.

Materiale pentru realizarea

Printre consumabilele principale se numără dielectricele (follate sau nefoliate), semifabricate metalice și ceramice pentru baza plăcii, garnituri izolante din fibră de sticlă etc. Se joacă rolul cheie în asigurarea proprietăților de performanță necesare produsului. nu numai de materialele structurale de bază pentru elementele de bază, câte acoperiri de exterior. Metoda aplicată de fabricare a plăcilor cu circuite imprimate, în special, determină cerințele pentru materialele de lipire pentru garnituri și acoperiri adezive pentru a îmbunătăți aderența suprafețelor. Deci, impregnările epoxidice sunt utilizate pe scară largă pentru lipire, iar compozițiile și filmele de lac polimeric sunt folosite pentru a proteja împotriva influențelor externe. Hârtia, fibra de sticlă și fibra de sticlă sunt folosite ca umpluturi pentru dielectrici. În acest caz, epoxifenolice, fenolice șirășini epoxidice.

Tehnologia plăcilor cu circuite imprimate pe o singură față

Această tehnică de fabricație este una dintre cele mai comune, deoarece necesită investiții minime în resurse și se caracterizează printr-un nivel relativ scăzut de complexitate. Din acest motiv, este utilizat pe scară largă în diverse industrii, unde, în principiu, este posibilă organizarea muncii liniilor de transport automate pentru imprimare și gravare. Operațiunile tipice ale metodei de fabricare a plăcilor de circuit imprimat pe o singură față includ următoarele:

• Pregătirea bazei. Foaia goală este tăiată în formatul dorit prin tăiere sau perforare mecanică.
• Pachetul format cu semifabricate este alimentat la intrarea liniei de producție a transportorului.
• Curățarea spațiilor libere. Se efectuează de obicei prin dezoxidare mecanică.
• Vopsele de imprimare. Tehnologia stencil este utilizată pentru aplicarea simbolurilor tehnologice și de marcare care sunt rezistente la gravare și se întăresc sub influența radiațiilor ultraviolete.
• Gravare folie de cupru.
• Înlăturarea stratului protector de pe vopsea.

În acest fel se obțin plăci slab funcționale, dar ieftine. Ca materie primă consumabilă, se utilizează de obicei o bază de hârtie - getinaks. Dacă se pune accent pe rezistența mecanică a produsului, atunci poate fi utilizată și o combinație de hârtie și sticlă sub formă de getinax de calitate CEM-1 îmbunătățită.

Metoda de fabricație subtractivă

Contururile conductoarelorconform acestei tehnici se formează ca rezultat al gravării foliei de cupru pe baza unei imagini de protecție într-un rezistor metalic sau fotorezist. Există diverse opțiuni pentru implementarea tehnologiei subtractive, dintre care cea mai comună implică utilizarea filmului fotorezistent uscat. Prin urmare, această abordare este numită și metoda fotorezistivă de fabricare a plăcilor cu circuite imprimate, care are avantajele și dezavantajele sale. Metoda este destul de simplă și în multe privințe universală, dar se obțin și plăci cu funcționalitate scăzută la ieșirea transportorului. Procesul tehnologic este următorul:

• Dielectricul foliei este în curs de pregătire.
• Ca rezultat al operațiunilor de stratificare, expunere și dezvoltare, se formează un model de protecție în fotorezist.
• Proces de gravare a foliei de cupru.
• Eliminarea modelului de protecție din fotorezist.

Cu ajutorul fotolitografiei și fotorezist, se creează pe folie o mască de protecție sub forma unui model de conductori. După aceea, se efectuează gravarea pe zonele expuse ale suprafeței de cupru, iar filmul fotorezistent este îndepărtat.

Într-o versiune alternativă a metodei subtractive de fabricare a plăcilor cu circuite imprimate, un fotorezistent este stratificat pe un dielectric de folie, care a fost prelucrat anterior pentru a crea găuri și premetalizat cu o grosime de până la 6-7 microni. Gravarea se efectuează secvenţial pe zonele care nu sunt protejate de fotorezist.

Formarea de aditivi PCB

PrinAceastă metodă poate forma modele cu conductori și goluri în intervalul de la 50 până la 100 µm în lățime și 30 până la 50 µm în grosime. Se aplică o abordare electrochimică cu depunerea selectivă galvanică și presarea punctuală a elementelor izolatoare. Diferența fundamentală dintre această metodă și cea subtractivă este că conductoarele metalice sunt aplicate, nu gravate. Dar metodele de fabricație aditivă pentru plăcile de circuite imprimate au propriile lor diferențe. În special, ele sunt împărțite în metode pur chimice și galvanice. Cea mai des folosită metodă chimică. În acest caz, formarea circuitelor conductoare în zonele active asigură reducerea chimică a ionilor metalici. Viteza acestui proces este de aproximativ 3 µm/h.

Metodă de producție combinată pozitivă

Această metodă se mai numește și semi-aditiv. În lucrare se folosesc dielectrici din folie, dar de grosime mai mică. De exemplu, se pot folosi folii de la 5 la 18 microni. În plus, formarea modelului conductorului se realizează conform acelorași modele, dar în principal cu depunere galvanică de cupru. Diferența cheie dintre metodă poate fi numită utilizarea de măști foto. Ele sunt utilizate în metoda pozitivă combinată de fabricare a plăcilor de circuite imprimate în stadiul de premetalizare cu o grosime de până la 6 microni. Aceasta este o așa-numită procedură de strângere galvanică, în care elementul fotorezistiv este aplicat și expus printr-o fotomască.

Avantajele metodei combinateFabricare PCB

Această tehnologie vă permite să formați elemente ale imaginii cu o acuratețe sporită. De exemplu, printr-o metodă pozitivă de fabricare a plăcilor cu circuite imprimate pe o folie consumabilă cu o grosime de până la 10 microni, este posibil să se obțină o rezoluție a conductorilor de până la 75 microni. Alături de calitatea în altă a circuitelor dielectrice, se asigură și o izolare mai eficientă a suprafeței cu o bună aderență a substratului imprimat.

Metoda de apăsare pereche

Tehnologia se bazează pe metoda de realizare a contactelor interstrat folosind găuri metalizate. În procesul de formare a modelului de conductoare, se utilizează pregătirea secvențială a segmentelor viitoarei baze. În această etapă, se utilizează o metodă semi-aditivă pentru fabricarea plăcilor de circuite imprimate, după care se asambla un pachet multistrat din miezurile pregătite. Între segmente există o căptușeală specială din fibră de sticlă tratată cu rășini epoxidice. Această compoziție, atunci când este storsă, poate curge afară, umplând găurile metalizate și protejând stratul galvanizat de atacul chimic în timpul operațiunilor tehnologice ulterioare.

Metoda de stratificare PCB

Un alt mod, care se bazează pe utilizarea mai multor segmente de substraturi imprimate pentru a forma o structură funcțională complexă. Esența metodei constă în impunerea succesivă de straturi de izolație cu conductori. În același timp, este necesar să se asigure contacte fiabile între straturile adiacente, ceea ce este asiguratacumularea de cupru galvanic în zonele cu găuri izolatoare. Printre avantajele acestei metode de fabricare a plăcilor cu circuite imprimate multistrat, se remarcă densitatea mare a aspectului elementelor funcționale cu posibilitatea de asamblare compactă în viitor. Mai mult, aceste calități sunt păstrate pe toate straturile structurii. Există însă și dezavantaje ale acestei metode, principala dintre acestea fiind presiunea mecanică asupra straturilor anterioare atunci când se aplică următorul. Din acest motiv, tehnologia este limitată în numărul maxim permis de straturi aplicate - până la 12.

Concluzie

Pe măsură ce cerințele pentru caracteristicile tehnice și operaționale ale electronicii moderne cresc, potențialul tehnologic în instrumentele producătorilor înșiși crește inevitabil. Platforma pentru implementarea ideilor noi este adesea doar o placă de circuit imprimat. Metoda combinată de fabricare a acestui element arată nivelul capabilităților moderne de producție, datorită cărora dezvoltatorii pot produce componente radio ultra-complexe cu o configurație unică. Un alt lucru este că conceptul de creștere layer-by-layer nu se justifică întotdeauna în practică în aplicațiile din cea mai simplă inginerie radio, așa că până acum doar câteva companii au trecut la producția în serie a unor astfel de plăci. Mai mult, cererea pentru circuite simple cu design unilateral și utilizarea de consumabile ieftine rămâne.