PCB gamybos metodai: gamybos technologija

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Instrumentuose ir apskritai elektronikoje spausdintinės plokštės atlieka lemiamą vaidmenį kaip elektros jungčių nešėjos. Nuo šios funkcijos priklauso įrenginio kokybė ir pagrindinis jo veikimas. Šiuolaikiniai spausdintinių plokščių gamybos metodai grindžiami galimybe patikimai integruoti elementų pagrindą su dideliu išdėstymo tankiu, o tai padidina gaminamos įrangos našumą.

PCB apžvalga

Mes kalbame apie gaminius, pagamintus iš plokščio izoliacinio pagrindo, kurio konstrukcija turi griovelius, skylutes, išpjovas ir laidžias grandines. Pastarieji naudojami elektros prietaisams perjungti, kai kurie iš jų nėra įtraukti į plokštės įrenginį, o kita dalis yra ant jo kaip vietiniai funkciniai mazgai. Svarbu pabrėžti, kad vietaiš minėtų konstrukcinių elementų, laidininkų ir darbinių dalių gaminio projekte iš pradžių pateikiami kaip gerai apgalvota elektros grandinė. Kad ateityje būtų galima lituoti naujus elementus, pateikiamos metalizuotos dangos. Anksčiau tokioms dangoms formuoti buvo naudojama vario nusodinimo technologija. Tai cheminė operacija, kurios daugelis gamintojų šiandien atsisakė dėl kenksmingų cheminių medžiagų, tokių kaip formaldehidas, naudojimo. Jį pakeitė aplinkai draugiškesni spausdintinių plokščių su tiesiogine metalizacija gamybos būdai. Šio metodo pranašumai apima galimybę kokybiškai apdoroti storas ir dvipuses plokštes.

Gamybos medžiagos

Nr. ne tik pagal pagrindines konstrukcines medžiagas pagrindams, kiek lauko dangų. Taikomas spausdintinių plokščių gamybos būdas, visų pirma, lemia tarpiklių ir klijų dangų klijavimo medžiagų reikalavimus, siekiant pagerinti paviršių sukibimą. Taigi, klijavimui plačiai naudojami epoksidiniai impregnai, o apsaugai nuo išorinių poveikių – polimerinės lako kompozicijos ir plėvelės. Popierius, stiklo pluoštas ir stiklo pluoštas naudojami kaip dielektrikų užpildai. Šiuo atveju epoksifenolio, fenolio irepoksidinės dervos.

Vienpusės spausdintinės plokštės technologija

Šis gamybos būdas yra vienas iš labiausiai paplitusių, nes reikalauja minimalių išteklių investicijų ir pasižymi palyginti nedideliu sudėtingumo lygiu. Dėl šios priežasties jis plačiai naudojamas įvairiose pramonės šakose, kur iš esmės galima organizuoti automatizuotų spausdinimo ir ėsdinimo konvejerių linijų darbą. Įprastos vienpusės spausdintinės plokštės gamybos metodo operacijos yra šios:

• Pagrindo paruošimas. Tuščias lapas išpjaunamas į norimą formatą mechaniniu pjovimu arba perforavimu.
• Suformuota pakuotė su ruošiniais tiekiama į konvejerio gamybos linijos įvadą.
• Valymo ruošiniai. Paprastai atliekama mechaniniu deoksidavimu.
• Spausdinimo dažai. Trafareto technologija naudojama technologiniams ir ženklinimo simboliams, kurie yra atsparūs ėsdymui ir sukietėja ultravioletinių spindulių įtakoje, pritaikyti.
• Vario folijos ėsdinimas.
• Apsauginio sluoksnio pašalinimas nuo dažų.

Tokiu būdu gaunamos mažai funkcionalios, bet pigios plokštės. Kaip vartojama žaliava dažniausiai naudojamas popierinis pagrindas – getinaks. Jei pagrindinis dėmesys skiriamas gaminio mechaniniam atsparumui, taip pat galima naudoti popieriaus ir stiklo derinį patobulinto CEM-1 klasės getinakso pavidalu.

Atimtinis gamybos metodas

Laidžių kontūraipagal šią techniką susidaro ėsdinant vario foliją ant apsauginio atvaizdo pagrindo metaliniame reziste arba fotoreziste. Yra įvairių atimančiosios technologijos įgyvendinimo variantų, iš kurių dažniausiai naudojamas sausos plėvelės fotorezistas. Todėl šis metodas dar vadinamas fotorezistiniu spausdintinių plokščių gamybos metodu, kuris turi savo privalumų ir trūkumų. Metodas yra gana paprastas ir daugeliu atžvilgių universalus, tačiau konvejerio išėjime taip pat gaunamos žemo funkcionalumo lentos. Technologinis procesas yra toks:

• Ruošiamas folijos dielektrikas.
• Dėl sluoksniavimo, ekspozicijos ir tobulinimo operacijų fotoreziste susidaro apsauginis raštas.
• Vario folijos ėsdinimo procesas.
• Apsauginio rašto pašalinimas iš fotorezisto.

Fotolitografijos ir fotorezisto pagalba ant folijos sukuriama apsauginė kaukė laidininkų rašto pavidalu. Po to atvirose vario paviršiaus vietose atliekamas ėsdinimas ir pašalinamas plėvelės fotorezistas.

Alternatyvioje atimamojo spausdintinių plokščių gamybos metodo versijoje fotorezistas yra sluoksniuojamas ant folijos dielektriko, kuris anksčiau buvo apdirbtas skylėms sukurti ir iš anksto metalizuotas iki 6–7 mikronų storio. Išgraviravimas atliekamas nuosekliai tose srityse, kurios nėra apsaugotos fotorezistu.

Priedų PCB formavimas

PerŠiuo metodu galima suformuoti raštus su laidininkais ir tarpais, kurių plotis yra nuo 50 iki 100 µm, o storis – nuo 30 iki 50 µm. Taikomas elektrocheminis metodas naudojant galvaninį selektyvų nusodinimą ir izoliacinių elementų taškinį presavimą. Esminis skirtumas tarp šio metodo ir atimančiojo yra tas, kad naudojami metaliniai laidininkai, o ne išgraviruoti. Tačiau priediniai spausdintinių plokščių gamybos metodai turi savų skirtumų. Visų pirma, jie skirstomi į grynai cheminius ir galvaninius metodus. Dažniausiai naudojamas cheminis metodas. Šiuo atveju laidžiųjų grandinių susidarymas aktyviose srityse numato cheminį metalo jonų redukavimą. Šio proceso greitis yra apie 3 µm/h.

Teigiamas kombinuotas gamybos metodas

Šis metodas taip pat vadinamas pusiau priedu. Darbe naudojami folijos dielektrikai, tačiau mažesnio storio. Pavyzdžiui, galima naudoti nuo 5 iki 18 mikronų foliją. Be to, laidininko modelio formavimas atliekamas pagal tuos pačius modelius, bet daugiausia naudojant galvaninį vario nusodinimą. Pagrindinis metodo skirtumas gali būti vadinamas fotokaukių naudojimu. Jie naudojami kombinuotame teigiamame spausdintinių plokščių, kurių storis iki 6 mikronų, metalizavimo etape. Tai vadinamoji galvaninio priveržimo procedūra, kurios metu fotorezistencinis elementas uždedamas ir eksponuojamas per fotokaukę.

Kombinuoto metodo privalumaiPCB gamyba

Ši technologija leidžia tiksliau suformuoti vaizdo elementus. Pavyzdžiui, naudojant teigiamą spausdintinių plokščių gamybos metodą ant folijos, kurios storis yra iki 10 mikronų, galima gauti iki 75 mikronų laidininkų skiriamąją gebą. Kartu su aukšta dielektrinių grandinių kokybe taip pat užtikrinama efektyvesnė paviršiaus izoliacija ir geras spausdinto pagrindo sukibimas.

Suporuotas spaudimo metodas

Technologija pagrįsta tarpsluoksnių kontaktų sudarymo metodu naudojant metalizuotas skylutes. Laidininkų modelio formavimo procese naudojamas nuoseklus būsimos bazės segmentų paruošimas. Šiame etape naudojamas pusiau priedinis spausdintinių plokščių gamybos būdas, po kurio iš paruoštų šerdžių surenkama daugiasluoksnė pakuotė. Tarp segmentų yra specialus pamušalas iš stiklo pluošto, apdoroto epoksidine derva. Ši kompozicija, suspaudus, gali ištekėti, užpildydama metalizuotas skylutes ir apsaugodama galvanizuotą dangą nuo cheminio poveikio tolesnių technologinių operacijų metu.

PCB sluoksniavimo metodas

Kitas būdas, pagrįstas kelių spausdintų substratų segmentų naudojimu sudėtingai funkcinei struktūrai suformuoti. Metodo esmė yra nuoseklus izoliacijos sluoksnių su laidininkais uždėjimas. Tuo pačiu metu būtina užtikrinti patikimus kontaktus tarp gretimų sluoksnių, kurie yra užtikrinamigalvaninio vario kaupimasis vietose su izoliacinėmis angomis. Tarp šio daugiasluoksnių spausdintinių plokščių gamybos metodo privalumų galima pastebėti didelį funkcinių elementų išdėstymo tankį su galimybe ateityje kompaktiškai surinkti. Be to, šios savybės išsaugomos visuose konstrukcijos sluoksniuose. Tačiau yra ir šio metodo trūkumų, kurių pagrindinis yra mechaninis spaudimas ankstesniems sluoksniams dedant kitą. Dėl šios priežasties technologija riboja didžiausią leistiną taikomų sluoksnių skaičių – iki 12.

Išvada

Didėjant reikalavimams šiuolaikinės elektronikos techninėms ir eksploatacinėms charakteristikoms, neišvengiamai didėja technologinis potencialas pačių gamintojų įrankiuose. Naujų idėjų įgyvendinimo platforma dažnai yra tik spausdintinė plokštė. Kombinuotas šio elemento gamybos būdas rodo šiuolaikinių gamybos galimybių lygį, kurio dėka kūrėjai gali pagaminti itin sudėtingus radijo komponentus su unikalia konfigūracija. Kitas dalykas yra tai, kad augimo po sluoksnio koncepcija ne visada pasiteisina praktiškai taikant paprasčiausią radijo inžineriją, todėl iki šiol tik kelios įmonės perėjo prie serijinės tokių plokščių gamybos. Be to, išlieka paprastų vienpusio dizaino grandinių ir pigių eksploatacinių medžiagų paklausa.