PCB-fremstillingsmetoder: produktionsteknologi

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

I instrumentering og elektronik generelt spiller printplader en afgørende rolle som bærere af elektriske sammenkoblinger. Kvaliteten af enheden og dens grundlæggende ydeevne afhænger af denne funktion. Moderne metoder til fremstilling af trykte kredsløb er styret af muligheden for pålidelig integration af elementbasen med en høj layouttæthed, hvilket øger ydeevnen af det fremstillede udstyr.

PCB-oversigt

Vi taler om produkter baseret på en flad isolerende base, hvis design har riller, huller, udskæringer og ledende kredsløb. Sidstnævnte bruges til at skifte elektriske enheder, hvoraf nogle ikke er inkluderet i tavlenheden som sådan, og den anden del er placeret på den som lokale funktionelle noder. Det er vigtigt at understrege, at placeringenaf de førnævnte konstruktionselementer præsenteres ledere og arbejdsdele indledningsvis i produktdesignet som et gennemtænkt elektrisk kredsløb. For muligheden for fremtidig lodning af nye elementer leveres metalliserede belægninger. Tidligere blev kobberaflejringsteknologi brugt til at danne sådanne belægninger. Dette er en kemisk operation, som mange producenter har opgivet i dag på grund af brugen af skadelige kemikalier som formaldehyd. Det er blevet erstattet af mere miljøvenlige metoder til fremstilling af printplader med direkte metallisering. Fordelene ved denne fremgangsmåde omfatter muligheden for højkvalitetsbehandling af tykke og dobbeltsidede plader.

Materialer til fremstilling

Blandt de vigtigste forbrugsstoffer er dielektrikum (folierede eller ikke-folierede), metal- og keramiske emner til bunden af pladen, glasfiberisolerende pakninger osv. Nøglerollen i at sikre, at produktets nødvendige ydeevneegenskaber spilles ikke kun af de grundlæggende strukturelle materialer til basics, hvor mange udendørs belægninger. Den anvendte metode til fremstilling af trykte kredsløb bestemmer især kravene til limningsmaterialer til pakninger og klæbende belægninger for at forbedre vedhæftningen af overflader. Så epoxyimprægneringer er meget udbredt til limning, og polymere laksammensætninger og film bruges til at beskytte mod ydre påvirkninger. Papir, glasfiber og glasfiber bruges som fyldstoffer til dielektrikum. I dette tilfælde er epoxyphenol, phenol ogepoxyharpiks.

Enkeltsidet printkortteknologi

Denne fremstillingsteknik er en af de mest almindelige, da den kræver minimal ressourceinvestering og er karakteriseret ved et relativt lavt kompleksitetsniveau. Af denne grund er det meget brugt i forskellige industrier, hvor det i princippet er muligt at organisere arbejdet med automatiserede transportbånd til tryk og ætsning. Typiske operationer af den enkeltsidede printkort fremstillingsmetode omfatter følgende:

• Forberedelse af basen. Det tomme ark skæres til det ønskede format ved mekanisk skæring eller udstansning.
• Den dannede pakke med emner føres til input fra transportørens produktionslinje.
• Rengøring af blanks. Udføres norm alt ved mekanisk deoxidation.
• Udskrivning af maling. Stencilteknologi bruges til at anvende teknologiske symboler og mærkningssymboler, der er modstandsdygtige over for ætsning og hærdet under påvirkning af ultraviolet stråling.
• Kobberfolieætsning.
• Fjernelse af det beskyttende lag fra malingen.

På denne måde opnås lavt-funktionelle, men billige brædder. Som forbrugsråmateriale bruges norm alt en papirbase - getinaks. Hvis der lægges vægt på produktets mekaniske styrke, så kan en kombination af papir og glas i form af en forbedret CEM-1 kvalitet getinax også bruges.

Subtraktiv fremstillingsmetode

Konturer af ledereifølge denne teknik dannes som et resultat af ætsning af kobberfolie på bunden af et beskyttende billede i en metalresist eller fotoresist. Der er forskellige muligheder for at implementere subtraktiv teknologi, hvoraf den mest almindelige involverer brugen af tør film fotoresist. Derfor kaldes denne tilgang også for den fotoresistive metode til fremstilling af printplader, som har sine fordele og ulemper. Metoden er ret enkel og i mange henseender universel, men plader med lav funktionalitet opnås også ved udgangen af transportøren. Den teknologiske proces er som følger:

• Foliedielektrikum er ved at blive klargjort.
• Som et resultat af lagdeling, eksponering og fremkaldelse, dannes der et beskyttende mønster i fotoresisten.
• Kobberfolieætsningsproces.
• Fjernelse af det beskyttende mønster i fotoresisten.

Ved hjælp af fotolitografi og fotoresist skabes en beskyttende maske på folien i form af et mønster af ledere. Derefter udføres ætsning på de eksponerede områder af kobberoverfladen, og filmfotoresisten fjernes.

I en alternativ version af den subtraktive metode til fremstilling af printplader lægges en fotoresist på et foliedielektrikum, som tidligere blev bearbejdet til at skabe huller og formetalliseret med en tykkelse på op til 6-7 mikron. Ætsning udføres sekventielt på områder, der ikke er beskyttet af fotoresist.

Additiv PCB-formning

GennemDenne metode kan danne mønstre med ledere og mellemrum i området fra 50 til 100 µm i bredden og 30 til 50 µm i tykkelsen. En elektrokemisk tilgang anvendes med galvanisk selektiv deponering og pletpresning af isoleringselementer. Den grundlæggende forskel mellem denne metode og den subtraktive er, at metalledere er påført, ikke ætset. Men additive fremstillingsmetoder til trykte kredsløb har deres egne forskelle. Især er de opdelt i rent kemiske og galvaniske metoder. Den mest almindeligt anvendte kemiske metode. I dette tilfælde sørger dannelsen af ledende kredsløb i de aktive områder for den kemiske reduktion af metalioner. Hastigheden af denne proces er omkring 3 µm/t.

Positiv kombineret fremstillingsmetode

Denne metode kaldes også semi-additiv. I arbejdet anvendes foliedielektrik, men af mindre tykkelse. For eksempel kan der anvendes folier fra 5 til 18 mikron. Yderligere udføres dannelsen af ledermønsteret efter de samme modeller, men hovedsageligt med galvanisk kobberaflejring. Den vigtigste forskel mellem metoden kan kaldes brugen af fotomasker. De bruges i den kombinerede positive metode til fremstilling af trykte kredsløb på formetalliseringsstadiet med en tykkelse på op til 6 mikron. Dette er en såkaldt galvanisk stramningsprocedure, hvor det fotoresistive element påføres og eksponeres gennem en fotomaske.

Fordele ved den kombinerede metodePCB-fremstilling

Denne teknologi giver dig mulighed for at danne elementer af billedet med øget nøjagtighed. For eksempel, med en positiv metode til fremstilling af trykte kredsløb på en folieforbrugsvare med en tykkelse på op til 10 mikron, er det muligt at opnå en opløsning af ledere op til 75 mikron. Sammen med den høje kvalitet af de dielektriske kredsløb sikres der også en mere effektiv overfladeisolering med god klæbeevne af det trykte substrat.

Parpresningsmetode

Teknologien er baseret på metoden til at lave mellemlagskontakter ved hjælp af metalliserede huller. I processen med at danne mønsteret af ledere bruges sekventiel forberedelse af segmenter af den fremtidige base. På dette stadium anvendes en semi-additiv metode til fremstilling af trykte kredsløbskort, hvorefter en flerlagspakke samles fra de forberedte kerner. Mellem segmenterne er der en speciel foring lavet af glasfiber behandlet med epoxyharpiks. Denne sammensætning kan, når den presses sammen, flyde ud, fylde de metalliserede huller og beskytte den elektropletterede belægning mod kemiske angreb under yderligere teknologiske operationer.

PCB-lagmetode

En anden måde, som er baseret på brugen af flere segmenter af trykte substrater til at danne en kompleks funktionel struktur. Essensen af metoden ligger i den successive pålæggelse af lag af isolering med ledere. Samtidig er det nødvendigt at sikre pålidelige kontakter mellem tilstødende lag, hvilket er sikretgalvanisk kobberopbygning i områder med isolerende huller. Blandt fordelene ved denne metode til fremstilling af flerlags printplader kan man bemærke den høje tæthed af layoutet af funktionelle elementer med mulighed for kompakt montering i fremtiden. Desuden er disse kvaliteter bevaret på alle lag af strukturen. Men der er også ulemper ved denne metode, hvoraf den vigtigste er det mekaniske tryk på de foregående lag ved påføring af det næste. Af denne grund er teknologien begrænset i det maksim alt tilladte antal påførte lag - op til 12.

Konklusion

Efterhånden som kravene til moderne elektroniks tekniske og driftsmæssige egenskaber stiger, øges det teknologiske potentiale i producenternes selv uundgåeligt. Platformen for implementering af nye ideer er ofte blot et printkort. Den kombinerede metode til fremstilling af dette element viser niveauet af moderne fremstillingsevner, takket være hvilke udviklere kan producere ultra-komplekse radiokomponenter med en unik konfiguration. En anden ting er, at begrebet lag-for-lag-vækst ikke altid retfærdiggør sig i praksis i applikationer i den simpleste radioteknik, så indtil videre er kun få virksomheder gået over til serieproduktion af sådanne tavler. Desuden er efterspørgslen efter simple kredsløb med et ensidigt design og brugen af billige forbrugsstoffer stadig.