PCB-tillverkningsmetoder: produktionsteknik

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Inom instrumentering och elektronik i allmänhet spelar kretskort en avgörande roll som bärare av elektriska sammankopplingar. Kvaliteten på enheten och dess grundläggande prestanda beror på denna funktion. Moderna metoder för tillverkning av tryckta kretskort styrs av möjligheten till tillförlitlig integrering av elementbasen med hög layoutdensitet, vilket ökar prestandan hos den tillverkade utrustningen.

PCB-översikt

Vi talar om produkter baserade på en platt isolerande bas, vars design har spår, hål, urtag och ledande kretsar. De senare används för att växla elektriska enheter, av vilka några inte ingår i kortenheten som sådan, och den andra delen är placerad på den som lokala funktionella noder. Det är viktigt att betona att placeringenav de tidigare nämnda konstruktionselementen, ledare och arbetsdelar presenteras initi alt i produktdesignen som en genomtänkt elektrisk krets. För möjlighet till framtida lödning av nya element tillhandahålls metalliserade beläggningar. Tidigare användes kopparavsättningsteknik för att bilda sådana beläggningar. Detta är en kemisk operation som många tillverkare har övergett idag på grund av användningen av skadliga kemikalier som formaldehyd. Det har ersatts av mer miljövänliga metoder för tillverkning av kretskort med direkt metallisering. Fördelarna med detta tillvägagångssätt inkluderar möjligheten till högkvalitativ bearbetning av tjocka och dubbelsidiga skivor.

Material för tillverkning

Bland de viktigaste förbrukningsmaterialen är dielektrikum (folierade eller ofolierade), metall- och keramiska ämnen för basen av skivan, isolerande packningar av glasfiber, etc. Nyckelrollen för att säkerställa att produktens nödvändiga prestandaegenskaper spelas inte bara av de grundläggande strukturella materialen för grunderna, hur många utomhusbeläggningar. Den tillämpade metoden för tillverkning av tryckta kretskort bestämmer i synnerhet kraven på limningsmaterial för packningar och limbeläggningar för att förbättra vidhäftningen av ytor. Så epoxiimpregnering används ofta för limning, och polymerlackkompositioner och filmer används för att skydda mot yttre påverkan. Papper, glasfiber och glasfiber används som fyllmedel för dielektrikum. I detta fall, epoxifenol, fenol ochepoxiharts.

Ensidig kretskortsteknik

Denna tillverkningsteknik är en av de vanligaste, eftersom den kräver minimala resursinvesteringar och kännetecknas av en relativt låg nivå av komplexitet. Av denna anledning används det flitigt i olika branscher, där det i princip är möjligt att organisera arbetet med automatiserade transportband för utskrift och etsning. Typiska funktioner för tillverkning av enkelsidiga kretskort inkluderar följande:

• Förbereder basen. Det tomma arket skärs till önskat format genom mekanisk skärning eller stansning.
• Det formade paketet med ämnen matas till ingången på transportörens produktionslinje.
• Rengör ämnen. Utförs vanligtvis genom mekanisk deoxidation.
• Tryckfärger. Stencilteknik används för att applicera teknologiska symboler och märkningssymboler som är resistenta mot etsning och härdas under påverkan av ultraviolett strålning.
• Kopparfolieetsning.
• Ta bort skyddsskiktet från färgen.

På detta sätt erhålls lågfunktionella, men billiga skivor. Som förbrukningsråvara används vanligtvis en pappersbas - getinaks. Om tonvikten ligger på produktens mekaniska hållfasthet, kan en kombination av papper och glas i form av en förbättrad CEM-1-grad getinax också användas.

Subtraktiv tillverkningsmetod

Konturer av konduktörerenligt denna teknik bildas som ett resultat av etsning av kopparfolie på basen av en skyddande bild i en metallresist eller fotoresist. Det finns olika alternativ för att implementera subtraktiv teknik, varav den vanligaste involverar användningen av torr film fotoresist. Därför kallas detta tillvägagångssätt också för den fotoresistiva metoden för tillverkning av tryckta kretskort, vilket har sina för- och nackdelar. Metoden är ganska enkel och i många avseenden universell, men skivor med låg funktionalitet erhålls också vid utgången av transportören. Den tekniska processen är som följer:

• Foliedielektrikumet förbereds.
• Som ett resultat av skiktning, exponering och framkallning, bildas ett skyddande mönster i fotoresisten.
• Etsningsprocess för kopparfolie.
• Ta bort skyddsmönstret i fotoresisten.

Med hjälp av fotolitografi och fotoresist skapas en skyddsmask på folien i form av ett mönster av ledare. Efter det utförs etsning på de exponerade områdena av kopparytan och filmfotoresisten avlägsnas.

I en alternativ version av den subtraktiva metoden för tillverkning av tryckta kretskort, läggs en fotoresist på en foliedielektrik, som tidigare bearbetades för att skapa hål och förmetalliserades med en tjocklek på upp till 6-7 mikron. Etsning utförs sekventiellt på områden som inte skyddas av fotoresist.

Additiv PCB-formning

GenomDenna metod kan bilda mönster med ledare och mellanrum i intervallet 50 till 100 µm i bredd och 30 till 50 µm i tjocklek. Ett elektrokemiskt tillvägagångssätt tillämpas med galvanisk selektiv deponering och punktpressning av isolerande element. Den grundläggande skillnaden mellan denna metod och den subtraktiva är att metallledare appliceras, inte etsade. Men additiva tillverkningsmetoder för kretskort har sina egna skillnader. I synnerhet är de uppdelade i rent kemiska och galvaniska metoder. Den mest använda kemiska metoden. I detta fall ger bildandet av ledande kretsar i de aktiva områdena den kemiska reduktionen av metalljoner. Hastigheten för denna process är cirka 3 µm/h.

Positiv kombinerad tillverkningsmetod

Denna metod kallas också semi-additiv. I arbetet används foliedielektrik, men av mindre tjocklek. Till exempel kan folier från 5 till 18 mikron användas. Vidare utförs bildandet av ledarmönstret enligt samma modeller, men huvudsakligen med galvanisk kopparavsättning. Den viktigaste skillnaden mellan metoden kan kallas användningen av fotomasker. De används i den kombinerade positiva metoden för tillverkning av tryckta kretskort i förmetalliseringsstadiet med en tjocklek på upp till 6 mikron. Detta är en så kallad galvanisk åtdragningsprocedur, där det fotoresistiva elementet appliceras och exponeras genom en fotomask.

Fördelar med den kombinerade metodenPCB-tillverkning

Denna teknik gör att du kan forma delar av bilden med ökad noggrannhet. Till exempel, med en positiv metod för tillverkning av tryckta kretskort på en folieförbrukningsbar med en tjocklek på upp till 10 mikron, är det möjligt att erhålla en upplösning av ledare upp till 75 mikron. Tillsammans med den höga kvaliteten på de dielektriska kretsarna säkerställs också en mer effektiv ytisolering med god vidhäftningsförmåga hos det tryckta substratet.

Parpressningsmetod

Tekniken är baserad på metoden att skapa mellanskiktskontakter med metalliserade hål. I processen att bilda mönstret av ledare används sekventiell beredning av segment av den framtida basen. I detta skede används en semi-additiv metod för tillverkning av tryckta kretskort, varefter ett flerskiktspaket sätts samman från de förberedda kärnorna. Mellan segmenten finns ett speciellt foder av glasfiber behandlat med epoxihartser. Denna komposition kan, när den pressas ut, rinna ut, fylla de metalliserade hålen och skydda den elektropläterade beläggningen från kemiska angrepp under ytterligare tekniska operationer.

PCB-skiktningsmetod

Ett annat sätt, som bygger på användningen av flera segment av tryckta substrat för att bilda en komplex funktionell struktur. Kärnan i metoden ligger i den successiva påläggningen av lager av isolering med ledare. Samtidigt är det nödvändigt att säkerställa tillförlitliga kontakter mellan intilliggande lager, vilket säkerställsgalvanisk kopparuppbyggnad i områden med isolerande hål. Bland fördelarna med denna metod för tillverkning av flerskiktiga tryckta kretskort kan man notera den höga tätheten av layouten av funktionella element med möjlighet till kompakt montering i framtiden. Dessutom bevaras dessa egenskaper på alla lager av strukturen. Men det finns också nackdelar med denna metod, vars huvudsakliga är det mekaniska trycket på de föregående lagren när du applicerar nästa. Av denna anledning är tekniken begränsad i det högsta tillåtna antalet applicerade lager - upp till 12.

Slutsats

När kraven på modern elektroniks tekniska och driftsmässiga egenskaper ökar, ökar oundvikligen den tekniska potentialen i tillverkarnas själva verktyg. Plattformen för implementering av nya idéer är ofta bara ett kretskort. Den kombinerade metoden för att tillverka detta element visar nivån på modern tillverkningskapacitet, tack vare vilken utvecklare kan producera ultrakomplexa radiokomponenter med en unik konfiguration. En annan sak är att begreppet lager-för-lager-tillväxt inte alltid motiverar sig i praktiken i tillämpningar inom den enklaste radiotekniken, så hittills har bara ett fåtal företag gått över till serieproduktion av sådana kort. Dessutom kvarstår efterfrågan på enkla kretsar med ensidig design och användning av billiga förbrukningsmaterial.