Proizvodne metode PCB: proizvodna tehnologija

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

V instrumentaciji in elektroniki na splošno imajo tiskana vezja ključno vlogo kot nosilci električnih povezav. Od te funkcije je odvisna kakovost naprave in njena osnovna zmogljivost. Sodobne metode izdelave tiskanih vezij vodijo možnosti zanesljive integracije elementov z visoko gostoto postavitve, kar poveča zmogljivost proizvedene opreme.

PCB Pregled

Govorimo o izdelkih, ki temeljijo na ravni izolacijski podlagi, katere zasnova ima utore, luknje, izreze in prevodna vezja. Slednji se uporabljajo za preklapljanje električnih naprav, od katerih nekatere kot take niso vključene v ploščo, drugi del pa je nameščen na njej kot lokalna funkcionalna vozlišča. Pomembno je poudariti, da je umestitevzgoraj omenjenih konstrukcijskih elementov, vodniki in delovni deli so v zasnovi izdelka sprva predstavljeni kot premišljeno električno vezje. Za možnost prihodnjega spajkanja novih elementov so predvideni metalizirani premazi. Prej je bila za oblikovanje takšnih premazov uporabljena tehnologija nanašanja bakra. To je kemična operacija, ki so jo mnogi proizvajalci danes opustili zaradi uporabe škodljivih kemikalij, kot je formaldehid. Nadomestili so ga okolju prijaznejši načini izdelave tiskanih vezij z direktno metalizacijo. Prednosti tega pristopa vključujejo možnost kakovostne obdelave debelih in dvostranskih plošč.

Materiali za izdelavo

Med glavnimi potrošnimi materiali so dielektriki (foliirani ali nefoliirani), kovinski in keramični izrezki za podlago plošče, izolacijska tesnila iz steklenih vlaken itd. Ključno vlogo pri zagotavljanju potrebnih lastnosti delovanja izdelka igrajo ne samo po osnovnih konstrukcijskih materialih za osnove, koliko zunanjih premazov. Uporabljena metoda izdelave tiskanih vezij zlasti določa zahteve za lepilne materiale za tesnila in lepilne premaze za izboljšanje oprijema površin. Tako se za lepljenje pogosto uporabljajo epoksidne impregnacije, za zaščito pred zunanjimi vplivi pa se uporabljajo sestavki in filmi polimernih lakov. Papir, steklena vlakna in steklena vlakna se uporabljajo kot polnila za dielektrike. V tem primeru epoksifenolni, fenolni inepoksidne smole.

Tehnologija enostranskih tiskanih vezij

Ta proizvodna tehnika je ena najpogostejših, saj zahteva minimalne naložbe virov in je značilna relativno nizka stopnja kompleksnosti. Zaradi tega se pogosto uporablja v različnih panogah, kjer je načeloma mogoče organizirati delo avtomatiziranih transportnih linij za tiskanje in jedkanje. Tipične operacije enostranskega načina izdelave tiskanega vezja vključujejo naslednje:

• Priprava podlage. Prazen list se razreže na želeno obliko z mehanskim rezanjem ali luknjanjem.
• Izoblikovan paket s praznimi deli se dovaja na vhod proizvodne linije transporterja.
• Čiščenje praznih delov. Običajno se izvaja z mehansko deoksidacijo.
• Tisk barv. Tehnologija šablone se uporablja za nanašanje tehnoloških in označevalnih simbolov, ki so odporni na jedkanje in utrjeni pod vplivom ultravijoličnega sevanja.
• jedkanje bakrene folije.
• Odstranjevanje zaščitne plasti z barve.

Na ta način dobimo nizko funkcionalne, a poceni deske. Kot potrošna surovina se običajno uporablja papirna podlaga - getinaks. Če je poudarek na mehanski trdnosti izdelka, se lahko uporabi tudi kombinacija papirja in stekla v obliki izboljšanega getinaxa razreda CEM-1.

Subtraktiven način izdelave

Obrisi vodnikovpo tej tehniki nastanejo kot posledica jedkanja bakrene folije na podlagi zaščitne slike v kovinski upor ali fotorezist. Obstajajo različne možnosti za izvajanje subtraktivne tehnologije, med katerimi je najpogostejša uporaba suhega filmskega fotorezista. Zato se ta pristop imenuje tudi fotorezistivna metoda izdelave tiskanih vezij, ki ima svoje prednosti in slabosti. Metoda je precej preprosta in v mnogih pogledih univerzalna, vendar se na izhodu transporterja dobijo tudi plošče z nizko funkcionalnostjo. Tehnološki postopek je naslednji:

• Foljski dielektrik je v pripravi.
• Kot rezultat operacij plastenja, osvetlitve in razvoja se v fotorezistu oblikuje zaščitni vzorec.
• Proces jedkanja bakrene folije.
• Odstranitev zaščitnega vzorca v fotorezistu.

S pomočjo fotolitografije in fotorezista se na foliji ustvari zaščitna maska v obliki vzorca vodnikov. Po tem se na izpostavljenih delih bakrene površine izvede jedkanje in filmski fotorezist se odstrani.

V alternativni različici subtraktivne metode izdelave tiskanih vezij je fotorezist naložen na folijski dielektrik, ki je bil predhodno obdelan za ustvarjanje lukenj in predmetaliziran z debelino do 6-7 mikronov. Jedkanje se izvaja zaporedno na območjih, ki niso zaščitena s fotorezistom.

Aditivno oblikovanje PCB

SkoziTa metoda lahko tvori vzorce s prevodniki in režami v območju od 50 do 100 µm v širino in 30 do 50 µm v debelino. Uporabljen je elektrokemični pristop z galvanskim selektivnim nanašanjem in točkovnim stiskanjem izolacijskih elementov. Temeljna razlika med to metodo in subtraktivno je v tem, da se kovinski vodniki nanašajo, ne jedkajo. Toda metode aditivne proizvodnje za tiskana vezja imajo svoje razlike. Zlasti jih delimo na čisto kemične in galvanske metode. Najpogosteje uporabljena kemična metoda. V tem primeru tvorba prevodnih vezij v aktivnih območjih zagotavlja kemično redukcijo kovinskih ionov. Hitrost tega procesa je približno 3 µm/h.

Pozitivna kombinirana proizvodna metoda

Ta metoda se imenuje tudi pol-aditivna. Pri delu se uporabljajo folijski dielektriki, vendar manjše debeline. Uporabite lahko na primer folije od 5 do 18 mikronov. Nadalje se oblikovanje vzorca prevodnika izvaja po istih modelih, vendar predvsem z galvanskim nanašanjem bakra. Ključno razliko med metodo lahko imenujemo uporaba fotomask. Uporabljajo se v kombinirani pozitivni metodi izdelave tiskanih vezij v fazi predmetalizacije z debelino do 6 mikronov. To je tako imenovani postopek galvanskega zategovanja, pri katerem se fotoodporni element nanese in izpostavi skozi fotomasko.

Prednosti kombinirane metodeProizvodnja PCB

Ta tehnologija vam omogoča, da z večjo natančnostjo oblikujete elemente slike. Na primer, s pozitivno metodo izdelave tiskanih vezij na potrošni foliji debeline do 10 mikronov je mogoče doseči ločljivost prevodnikov do 75 mikronov. Poleg visoke kakovosti dielektričnih vezij je zagotovljena tudi učinkovitejša površinska izolacija z dobro oprijemljivostjo natisnjenega substrata.

Način pritiskanja v paru

Tehnologija temelji na metodi izdelave vmesnih stikov z uporabo metaliziranih lukenj. V procesu oblikovanja vzorca prevodnikov se uporablja zaporedna priprava segmentov bodoče baze. Na tej stopnji se uporablja pol-aditivna metoda za izdelavo tiskanih vezij, po kateri se iz pripravljenih jeder sestavi večplastni paket. Med segmenti je posebna obloga iz steklenih vlaken, obdelanih z epoksidnimi smolami. Ta sestava, ko jo stisnemo, lahko izteče, zapolni metalizirane luknje in ščiti galvansko prevleko pred kemičnim napadom med nadaljnjimi tehnološkimi operacijami.

metoda plastenja PCB

Drug način, ki temelji na uporabi več segmentov tiskanih substratov za oblikovanje kompleksne funkcionalne strukture. Bistvo metode je v zaporednem nalaganju plasti izolacije z vodniki. Hkrati je treba zagotoviti zanesljive stike med sosednjimi plastmi, kar je zagotovljenonabiranje galvanskega bakra na območjih z izolacijskimi luknjami. Med prednostmi te metode izdelave večplastnih tiskanih vezij je mogoče omeniti visoko gostoto postavitve funkcionalnih elementov z možnostjo kompaktne montaže v prihodnosti. Poleg tega so te lastnosti ohranjene na vseh slojih strukture. Vendar pa obstajajo tudi slabosti te metode, od katerih je glavna mehanski pritisk na prejšnje plasti pri nanosu naslednje. Zaradi tega je tehnologija omejena na največje dovoljeno število nanesenih slojev - do 12.

Sklep

Ko se povečujejo zahteve po tehničnih in operativnih lastnostih sodobne elektronike, se neizogibno povečuje tudi tehnološki potencial v orodjih samih proizvajalcev. Platforma za implementacijo novih idej je pogosto le tiskano vezje. Kombinirana metoda izdelave tega elementa kaže na raven sodobnih proizvodnih zmogljivosti, zahvaljujoč kateri lahko razvijalci izdelajo ultra-kompleksne radijske komponente z edinstveno konfiguracijo. Druga stvar je, da se koncept rasti po slojih v praksi ne opravičuje vedno v aplikacijah v najpreprostejši radijski tehniki, tako da je do zdaj le nekaj podjetij prešlo na serijsko proizvodnjo takšnih plošč. Poleg tega ostaja povpraševanje po enostavnih vezjih z enostransko zasnovo in po uporabi poceni potrošnega materiala.