Metode proizvodnje PCB-a: proizvodna tehnologija

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

U instrumentaciji i elektronici općenito, štampane ploče igraju ključnu ulogu kao nosioci električnih interkonekcija. O ovoj funkciji ovisi kvaliteta uređaja i njegove osnovne performanse. Savremene metode proizvodnje štampanih ploča vođene su mogućnošću pouzdane integracije baze elemenata sa velikom gustinom rasporeda, što povećava performanse proizvedene opreme.

PCB pregled

Riječ je o proizvodima baziranim na ravnoj izolacijskoj osnovi, čija konstrukcija ima žljebove, rupe, izreze i provodna kola. Potonji se koriste za komutaciju električnih uređaja, od kojih neki nisu uključeni u uređaj na ploči kao takvi, a drugi dio se postavljaju na njega kao lokalni funkcionalni čvorovi. Važno je naglasiti da je plasmanOd navedenih konstruktivnih elemenata, vodiči i radni dijelovi su inicijalno predstavljeni u dizajnu proizvoda kao dobro osmišljeno električno kolo. Za mogućnost budućeg lemljenja novih elemenata predviđeni su metalizirani premazi. Ranije se za formiranje takvih premaza koristila tehnologija taloženja bakra. Ovo je hemijska operacija koju su mnogi proizvođači danas napustili zbog upotrebe štetnih hemikalija poput formaldehida. Zamijenjen je ekološki prihvatljivijim metodama proizvodnje štampanih ploča s direktnom 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 podlogu ploče, izolacijske brtve od stakloplastike, itd. Ključnu ulogu u osiguravanju potrebnih performansi proizvoda igra se ne samo osnovnim konstrukcijskim materijalima za osnove, koliko vanjskim premazima. Primijenjeni način proizvodnje tiskanih ploča, posebno, određuje zahtjeve za vezivnim materijalima za zaptivke i ljepljive premaze za poboljšanje prianjanja površina. Dakle, epoksidne impregnacije se široko koriste za lijepljenje, a za zaštitu od vanjskih utjecaja koriste se kompozicije i filmovi polimernih lakova. Papir, fiberglas i fiberglas se koriste kao punila za dielektrike. U ovom slučaju, epoksifenol, fenol iepoksidne smole.

Tehnologija jednostranih štampanih ploča

Ova tehnika proizvodnje je jedna od najčešćih, jer zahtijeva minimalno ulaganje resursa i karakteriše je relativno nizak nivo složenosti. Iz tog razloga ima široku primjenu u raznim industrijama, gdje je u principu moguće organizirati rad automatiziranih transportnih linija za štampu i jetkanje. Tipične operacije jednostrane metode proizvodnje štampanih ploča uključuju sljedeće:

• Priprema baze. Prazan list se seče na željeni format mehaničkim rezanjem ili bušenjem.
• Formirani paket sa prazninama se dovodi na ulaz proizvodne linije transportera.
• Cleaning blanks. Obično se izvodi mehaničkom deoksidacijom.
• Boje za štampanje. Tehnologija šablona se koristi za nanošenje tehnoloških i označavajućih simbola koji su otporni na jetkanje i očvršćavaju pod uticajem ultraljubičastog zračenja.
• Bakarna folija graviranje.
• Uklanjanje zaštitnog sloja sa boje.

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

Subtractive production method

Konture provodnikaprema ovoj tehnici nastaju kao rezultat jetkanja bakrene folije na bazi zaštitne slike u metalnom rezistu ili fotorezistu. Postoje različite opcije za implementaciju subtraktivne tehnologije, od kojih je najčešća upotreba fotorezista suhog filma. Stoga se ovaj pristup naziva i fotorezistivna metoda proizvodnje štampanih ploča, što ima svoje prednosti i nedostatke. Metoda je prilično jednostavna i u mnogim aspektima univerzalna, ali na izlazu transportera dobivaju se i ploče niske funkcionalnosti. Tehnološki proces je sljedeći:

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

Uz pomoć fotolitografije i fotorezista na foliji se kreira zaštitna maska u obliku šare provodnika. Nakon toga se vrši nagrizanje na izloženim delovima bakarne površine, a filmski fotorezist se uklanja.

U alternativnoj verziji subtraktivne metode proizvodnje štampanih ploča, fotorezist se nanosi na folijski dielektrik, koji je prethodno mašinski obrađen za stvaranje rupa i prethodno metaliziran u debljini do 6-7 mikrona. Jedkanje se izvodi uzastopno na područjima koja nisu zaštićena fotootporom.

Additivno formiranje PCB-a

KrozOvom metodom se mogu formirati uzorci sa provodnicima i prazninama u rasponu od 50 do 100 µm širine i 30 do 50 µm debljine. Primijenjen je elektrohemijski pristup sa galvanskim selektivnim taloženjem i tačkastim presovanjem izolacionih elemenata. Osnovna razlika između ove metode i subtraktivne je u tome što se metalni provodnici nanose, a ne urezuju. Ali metode aditivne proizvodnje za štampane ploče imaju svoje razlike. Posebno se dijele na čisto kemijske i galvanske metode. Najčešće korištena hemijska metoda. U ovom slučaju, formiranje provodnih kola u aktivnim područjima omogućava hemijsku redukciju metalnih jona. Brzina ovog procesa je oko 3 µm/h.

Pozitivna kombinovana metoda proizvodnje

Ova metoda se naziva i 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 vrši se prema istim modelima, ali uglavnom galvanskim taloženjem bakra. Ključna razlika između metode može se nazvati korištenjem fotomaski. Koriste se u kombinovanoj pozitivnoj metodi proizvodnje štampanih 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 kombinovane metodeProizvodnja PCB-a

Ova tehnologija vam omogućava da formirate elemente slike sa povećanom preciznošću. Na primjer, pozitivnom metodom proizvodnje tiskanih ploča na potrošnoj foliji debljine do 10 mikrona, moguće je dobiti rezoluciju vodiča do 75 mikrona. Pored visokog kvaliteta dielektričnih kola, obezbeđena je i efikasnija površinska izolacija sa dobrom adhezivnošću štampane podloge.

Način pritiskanja u paru

Tehnologija se zasniva na metodi stvaranja međuslojnih kontakata pomoću metaliziranih rupa. U procesu formiranja uzorka provodnika koristi se uzastopna priprema segmenata buduće baze. U ovoj fazi koristi se poluaditivna metoda za proizvodnju tiskanih ploča, nakon čega se od pripremljenih jezgara sastavlja višeslojni paket. Između segmenata nalazi se posebna obloga od fiberglasa tretiranog epoksidnim smolama. Ova kompozicija, kada se stisne, može da iscuri, ispunjavajući metalizovane rupe i štiteći galvanizovani premaz od hemijskog napada tokom daljih tehnoloških operacija.

metoda nanošenja slojeva PCB-a

Drugi način, koji se zasniva na upotrebi nekoliko segmenata štampanih podloga za formiranje složene funkcionalne strukture. Suština metode je u sukcesivnom nanošenju slojeva izolacije sa provodnicima. Istovremeno, potrebno je osigurati pouzdane kontakte između susjednih slojeva, što je osiguranonakupljanje galvanskog bakra u područjima sa izolacionim rupama. Među prednostima ove metode proizvodnje višeslojnih tiskanih ploča može se primijetiti velika gustoća rasporeda funkcionalnih elemenata s mogućnošću kompaktne montaže u budućnosti. Štaviše, ovi kvaliteti su očuvani na svim slojevima konstrukcije. 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 dozvoljeni 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 štampana ploča. Kombinirana metoda proizvodnje ovog elementa pokazuje nivo modernih proizvodnih mogućnosti, zahvaljujući kojima programeri mogu proizvesti ultra-složene radio komponente s jedinstvenom konfiguracijom. Druga stvar je što se koncept rasta sloja po sloj ne opravdava uvijek u praksi u primjenama u najjednostavnijoj radiotehnici, pa je do sada samo nekoliko kompanija prešlo na serijsku proizvodnju ovakvih ploča. Štaviše, ostaje potražnja za jednostavnim krugovima sa jednostranim dizajnom i upotrebom jeftinog potrošnog materijala.