Metode proizvodnje PCB-a: proizvodna tehnologija

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

U instrumentaciji i elektronici općenito, tiskane ploče igraju ključnu ulogu kao nositelji električnih međupovezivanja. O ovoj funkciji ovisi kvaliteta uređaja i njegova osnovna izvedba. Suvremene metode proizvodnje tiskanih ploča vođene su mogućnošću pouzdane integracije baze elemenata s velikom gustoćom rasporeda, što povećava performanse proizvedene opreme.

PCB pregled

Riječ je o proizvodima koji se temelje na ravnoj izolacijskoj bazi, čiji dizajn ima utore, rupe, izreze i vodljive krugove. Potonji se koriste za preklapanje električnih uređaja, od kojih neki nisu uključeni u uređaj na ploči kao takvi, a drugi dio se postavlja na njega kao lokalni funkcionalni čvorovi. Važno je naglasiti da je plasmanOd navedenih konstrukcijskih elemenata, vodiči i radni dijelovi su inicijalno prikazani u dizajnu proizvoda kao dobro promišljeni električni krug. Za mogućnost budućeg lemljenja novih elemenata predviđeni su metalizirani premazi. Prije se za formiranje takvih premaza koristila tehnologija taloženja bakra. Ovo je kemijska operacija koju su mnogi proizvođači danas napustili zbog upotrebe štetnih kemikalija poput formaldehida. Zamijenjen je ekološki prihvatljivijim metodama proizvodnje tiskanih ploča s izravnom metalizacijom. Prednosti ovakvog pristupa uključuju mogućnost kvalitetne obrade debelih i obostranih ploča.

Materijal za izradu

Među glavnim potrošnim materijalom su dielektrici (foliirani ili nefolijski), metalne i keramičke tvorevine za podnožje ploče, izolacijske brtve od stakloplastike, itd. Ključnu ulogu u osiguravanju potrebnih svojstava proizvoda igra se ne samo osnovnim konstrukcijskim materijalima za osnove, koliko vanjskih premaza. Primijenjena metoda izrade tiskanih ploča, posebice, određuje zahtjeve za vezivnim materijalima za brtve i ljepljive premaze za poboljšanje prianjanja površina. Dakle, epoksidne impregnacije se naširoko koriste za lijepljenje, a za zaštitu od vanjskih utjecaja koriste se sastavi i filmovi polimernih lakova. Kao punila za dielektrike koriste se papir, stakloplastike i stakloplastike. U ovom slučaju, epoksifenolna, fenolna iepoksidne smole.

Tehnologija jednostranih tiskanih pločica

Ova tehnika proizvodnje je jedna od najčešćih, jer zahtijeva minimalno ulaganje resursa i karakterizira je relativno niska razina složenosti. Zbog toga se široko koristi u raznim industrijama, gdje je u principu moguće organizirati rad automatiziranih transportnih linija za tisak i jetkanje. Tipične operacije jednostrane metode proizvodnje tiskanih ploča uključuju sljedeće:

• Priprema baze. Prazni list se reže na željeni format mehaničkim rezanjem ili probijanjem.
• Oblikovani paket s praznim dijelovima se dovodi na ulaz proizvodne linije transportera.
• Čišćenje praznina. Obično se izvodi mehaničkom deoksidacijom.
• Boje za ispis. Tehnologija šablona koristi se za nanošenje tehnoloških i označavajućih simbola koji su otporni na jetkanje i stvrdnjavaju pod utjecajem ultraljubičastog zračenja.
• Jetkanje bakrenom folijom.
• Uklanjanje zaštitnog sloja s boje.

Na ovaj način se dobivaju niskofunkcionalne, ali jeftine ploče. Kao potrošna sirovina obično se koristi papirna podloga - getinaks. Ako je naglasak na mehaničkoj čvrstoći proizvoda, tada se može koristiti i kombinacija papira i stakla u obliku poboljšanog getinaxa CEM-1.

Subtraktivan način proizvodnje

Konture vodičaprema ovoj tehnici nastaju kao rezultat jetkanja bakrene folije na bazi zaštitne slike u metalnom otporniku ili fotorezistu. Postoje različite mogućnosti implementacije subtraktivne tehnologije, od kojih je najčešća upotreba fotorezista suhog filma. Stoga se ovaj pristup naziva i fotootpornom metodom proizvodnje tiskanih ploča, što ima svoje prednosti i nedostatke. Metoda je prilično jednostavna i u mnogim aspektima univerzalna, ali ploče niske funkcionalnosti također se dobivaju na izlazu iz transportera. Tehnološki proces je sljedeći:

• Folijski dielektrik je u pripremi.
• Kao rezultat operacija nanošenja slojeva, ekspozicije i razvoja, u fotootporu se formira zaštitni uzorak.
• Proces jetkanja bakrenom folijom.
• Uklanjanje zaštitnog uzorka u fotorezistu.

Uz pomoć fotolitografije i fotorezista na foliji se stvara zaštitna maska u obliku uzorka vodiča. Nakon toga se vrši jetkanje na izloženim dijelovima bakrene površine i uklanja se filmski fotorezist.

U alternativnoj verziji subtraktivne metode proizvodnje tiskanih ploča, fotorezist se nanosi na folijski dielektrik, koji je prethodno strojno obrađen za stvaranje rupa i prethodno metaliziran s debljinom do 6-7 mikrona. Jetkanje se izvodi uzastopno na područjima koja nisu zaštićena fotootporom.

Additivno formiranje PCB-a

KrozOva metoda može oblikovati uzorke s vodičima i prazninama u rasponu od 50 do 100 µm u širini i 30 do 50 µm u debljini. Primijenjen je elektrokemijski pristup s galvanskim selektivnim taloženjem i točkastim prešanjem izolacijskih elemenata. Temeljna razlika između ove metode i subtraktivne je u tome što se metalni vodiči nanose, a ne urezuju. Ali metode aditivne proizvodnje za tiskane ploče imaju svoje razlike. Posebno se dijele na čisto kemijske i galvanske metode. Najčešće korištena kemijska metoda. U tom slučaju stvaranje vodljivih krugova u aktivnim područjima osigurava kemijsku redukciju metalnih iona. Brzina ovog procesa je oko 3 µm/h.

Pozitivna kombinirana metoda proizvodnje

Ova metoda se također naziva poluaditivna. U radu se koriste folijski dielektrici, ali manje debljine. Na primjer, mogu se koristiti folije od 5 do 18 mikrona. Nadalje, formiranje uzorka vodiča provodi se prema istim modelima, ali uglavnom s galvanskim taloženjem bakra. Ključna razlika između metode može se nazvati korištenjem fotomaski. Koriste se u kombiniranoj pozitivnoj metodi izrade tiskanih ploča u fazi predmetalizacije debljine do 6 mikrona. Ovo je takozvani postupak galvanskog zatezanja, u kojem se fotootporni element nanosi i izlaže kroz fotomasku.

Prednosti kombinirane metodeProizvodnja PCB-a

Ova tehnologija vam omogućuje da oblikujete elemente slike s povećanom preciznošću. Primjerice, pozitivnom metodom izrade tiskanih ploča na potrošnoj foliji debljine do 10 mikrona moguće je dobiti razlučivost vodiča do 75 mikrona. Uz visoku kvalitetu dielektričnih krugova, osigurana je i učinkovitija površinska izolacija uz dobro prianjanje tiskane podloge.

Način pritiskanja u paru

Tehnologija se temelji na metodi stvaranja međuslojnih kontakata pomoću metaliziranih rupa. U procesu oblikovanja uzorka vodiča koristi se uzastopna priprema segmenata buduće baze. U ovoj fazi koristi se poluaditivna metoda za proizvodnju tiskanih ploča, nakon čega se od pripremljenih jezgri sastavlja višeslojni paket. Između segmenata nalazi se posebna obloga od stakloplastike tretirane epoksidnim smolama. Ovaj sastav, kada se stisne, može istjecati, ispunjavajući metalizirane rupe i štiteći galvanizirani premaz od kemijskog napada tijekom daljnjih tehnoloških operacija.

metoda nanošenja slojeva PCB-a

Drugi način, koji se temelji na korištenju nekoliko segmenata tiskanih podloga za formiranje složene funkcionalne strukture. Bit metode leži u sukcesivnom postavljanju slojeva izolacije s vodičima. Istodobno, potrebno je osigurati pouzdane kontakte između susjednih slojeva, što je osiguranonakupljanje galvanskog bakra u područjima s izolacijskim rupama. Među prednostima ove metode proizvodnje višeslojnih tiskanih ploča može se primijetiti velika gustoća rasporeda funkcionalnih elemenata s mogućnošću kompaktne montaže u budućnosti. Štoviše, ove su kvalitete očuvane na svim slojevima strukture. Ali postoje i nedostaci ove metode, od kojih je glavni mehanički pritisak na prethodne slojeve prilikom nanošenja sljedećeg. Iz tog razloga, tehnologija je ograničena na maksimalno dopušteni broj nanesenih slojeva - do 12.

Zaključak

Kako se povećavaju zahtjevi za tehničkim i operativnim karakteristikama moderne elektronike, neminovno se povećava i tehnološki potencijal u alatima samih proizvođača. Platforma za implementaciju novih ideja često je samo tiskana ploča. Kombinirana metoda proizvodnje ovog elementa pokazuje razinu modernih proizvodnih mogućnosti, zahvaljujući kojima programeri mogu proizvesti ultra-složene radio komponente s jedinstvenom konfiguracijom. Druga je stvar što se koncept rasta sloja po sloj ne opravdava uvijek u praksi u primjenama u najjednostavnijoj radiotehnici, pa je do sada samo nekoliko tvrtki prešlo na serijsku proizvodnju takvih ploča. Štoviše, ostaje potražnja za jednostavnim krugovima s jednostranim dizajnom i korištenjem jeftinog potrošnog materijala.