PCB ražošanas metodes: ražošanas tehnoloģija

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Instrumentācijā un elektronikā kopumā iespiedshēmu plates ieņem izšķirošu lomu kā elektrisko starpsavienojumu nesēji. No šīs funkcijas ir atkarīga ierīces kvalitāte un tās pamata veiktspēja. Mūsdienu iespiedshēmu plates ražošanas metodes vadās pēc iespējas uzticami integrēt elementu pamatni ar augstu izkārtojuma blīvumu, kas palielina ražotās iekārtas veiktspēju.

PCB pārskats

Mēs runājam par izstrādājumiem, kuru pamatā ir plakana izolācijas pamatne, kuras dizainā ir rievas, caurumi, izgriezumi un vadošas ķēdes. Pēdējie tiek izmantoti elektrisko ierīču pārslēgšanai, no kurām dažas nav iekļautas plates ierīcē, bet otra daļa tiek novietota uz tās kā lokāli funkcionālie mezgli. Ir svarīgi uzsvērt, ka izvietojumsno iepriekšminētajiem konstrukcijas elementiem, vadītājiem un darba daļām izstrādājuma dizainā sākotnēji tiek parādīta kā pārdomāta elektriskā ķēde. Lai nākotnē varētu lodēt jaunus elementus, tiek nodrošināti metalizēti pārklājumi. Iepriekš šādu pārklājumu veidošanai tika izmantota vara nogulsnēšanas tehnoloģija. Tā ir ķīmiska darbība, no kuras daudzi ražotāji šodien ir atteikušies, jo tiek izmantotas kaitīgas ķīmiskas vielas, piemēram, formaldehīds. Tas ir aizstāts ar videi draudzīgākām iespiedshēmu plates ražošanas metodēm ar tiešu metalizāciju. Šīs pieejas priekšrocības ietver iespēju kvalitatīvi apstrādāt biezas un abpusējas plāksnes.

Materiāli izgatavošanai

Starp galvenajiem palīgmateriāliem ir dielektriķi (folizēti vai nefolizēti), metāla un keramikas sagataves plātnes pamatnei, stikla šķiedras izolācijas blīves u.c. Galvenā loma produkta nepieciešamo ekspluatācijas īpašību nodrošināšanā ir ne tikai pēc pamata konstrukcijas materiāliem pamatiem, cik daudz āra pārklājumu. Pielietotā iespiedshēmu plates ražošanas metode jo īpaši nosaka prasības blīvju un līmes pārklājumu līmēšanas materiāliem, lai uzlabotu virsmu adhēziju. Tātad līmēšanai tiek plaši izmantotas epoksīda impregnēšanas, un aizsardzībai pret ārējām ietekmēm tiek izmantotas polimēru laku kompozīcijas un plēves. Papīrs, stikla šķiedra un stikla šķiedra tiek izmantoti kā dielektriķu pildvielas. Šajā gadījumā epoksifenola, fenola unepoksīdsveķi.

Vienpusējas iespiedshēmas plates tehnoloģija

Šis ražošanas paņēmiens ir viens no visizplatītākajiem, jo prasa minimālus resursu ieguldījumus un to raksturo salīdzinoši zems sarežģītības līmenis. Šī iemesla dēļ to plaši izmanto dažādās nozarēs, kur principā ir iespējams organizēt automatizēto konveijera līniju darbu drukāšanai un kodināšanai. Tipiskas vienpusējās iespiedshēmas plates ražošanas metodes darbības ir šādas:

• Pamatnes sagatavošana. Tukšo lapu sagriež vēlamajā formātā, mehāniski griežot vai caurumojot.
• Izveidotā paka ar sagatavēm tiek padota uz konveijera ražošanas līnijas ievadu.
• Tīrīšanas sagataves. Parasti veic ar mehānisku deoksidāciju.
• Drukas krāsas. Trafaretu tehnoloģija tiek izmantota, lai uzklātu tehnoloģiskos un marķēšanas simbolus, kas ir izturīgi pret kodināšanu un sacietē ultravioletā starojuma ietekmē.
• Kodināšana ar vara foliju.
• Aizsargkārtas noņemšana no krāsas.

Tādā veidā tiek iegūti mazfunkcionāli, bet lēti dēļi. Kā patērējams izejmateriāls parasti tiek izmantota papīra bāze - getinaks. Ja uzsvars tiek likts uz izstrādājuma mehānisko izturību, tad var izmantot arī papīra un stikla kombināciju uzlabota CEM-1 pakāpes getinaksa veidā.

Atņemšanas ražošanas metode

Diriģentu kontūrassaskaņā ar šo paņēmienu veidojas vara folijas kodināšanas rezultātā uz aizsargattēla pamata metāla rezistā vai fotoresistā. Ir dažādas subtraktīvās tehnoloģijas ieviešanas iespējas, no kurām visizplatītākā ir sausas plēves fotorezista izmantošana. Tāpēc šo pieeju sauc arī par fotorezistīvo metodi iespiedshēmu plates ražošanā, kam ir savi plusi un mīnusi. Metode ir diezgan vienkārša un daudzējādā ziņā universāla, taču konveijera izejā tiek iegūti arī zemas funkcionalitātes dēļi. Tehnoloģiskais process ir šāds:

• Notiek folijas dielektriķa sagatavošana.
• Slāņošanas, ekspozīcijas un izstrādes darbību rezultātā fotorezistā veidojas aizsargraksts.
• Vara folijas kodināšanas process.
• Fotorezista aizsargraksta noņemšana.

Ar fotolitogrāfijas un fotorezista palīdzību uz folijas tiek izveidota aizsargmaska vadītāju raksta veidā. Pēc tam vara virsmas eksponētajās vietās tiek veikta kodināšana un tiek noņemts plēves fotorezists.

Alternatīvā iespiedshēmu plates ražošanas atņemšanas metodes versijā fotorezists tiek uzklāts uz folijas dielektriķa, kas iepriekš tika apstrādāts, lai izveidotu caurumus, un iepriekš metalizēts ar biezumu līdz 6–7 mikroniem. Kodināšana tiek veikta secīgi apgabalos, kurus neaizsargā fotorezists.

Piedevu PCB formēšana

CaurŠī metode var veidot modeļus ar vadītājiem un spraugām platumā no 50 līdz 100 µm un biezumā no 30 līdz 50 µm. Tiek pielietota elektroķīmiskā pieeja ar galvanisko selektīvo izolējošo elementu uzklāšanu un punktveida presēšanu. Būtiskā atšķirība starp šo metodi un atņemšanas metodi ir tā, ka tiek uzlikti metāla vadītāji, nevis iegravēti. Taču iespiedshēmu plates piedevu ražošanas metodēm ir savas atšķirības. Jo īpaši tie ir sadalīti tīri ķīmiskās un galvaniskās metodēs. Visbiežāk izmantotā ķīmiskā metode. Šajā gadījumā vadošo ķēžu veidošanās aktīvajās zonās nodrošina metālu jonu ķīmisko reducēšanu. Šī procesa ātrums ir aptuveni 3 µm/h.

Pozitīva kombinētā ražošanas metode

Šo metodi sauc arī par daļēji piedevu. Darbā tiek izmantoti folijas dielektriķi, bet mazāka biezuma. Piemēram, var izmantot folijas no 5 līdz 18 mikroniem. Turklāt vadītāja raksta veidošana tiek veikta pēc tiem pašiem modeļiem, bet galvenokārt ar galvaniskā vara nogulsnēšanos. Galvenā atšķirība starp šo metodi var tikt saukta par fotomasku izmantošanu. Tos izmanto kombinētajā pozitīvajā metodē iespiedshēmu plates ražošanai iepriekšējas metalizācijas stadijā ar biezumu līdz 6 mikroniem. Šī ir tā sauktā galvaniskā pievilkšanas procedūra, kurā fotorezistīvais elements tiek uzklāts un eksponēts caur fotomasku.

Kombinētās metodes priekšrocībasPCB ražošana

Šī tehnoloģija ļauj veidot attēla elementus ar lielāku precizitāti. Piemēram, ar pozitīvu metodi iespiedshēmu plates izgatavošanai uz folijas, kuras biezums ir līdz 10 mikroniem, ir iespējams iegūt vadītāju izšķirtspēju līdz 75 mikroniem. Līdzās dielektrisko ķēžu augstajai kvalitātei tiek nodrošināta arī efektīvāka virsmas izolācija ar labu apdrukātās pamatnes adhēziju.

Spiešanas pārī metode

Tehnoloģijas pamatā ir starpslāņu kontaktu veidošanas metode, izmantojot metalizētus caurumus. Vadītāju modeļa veidošanas procesā tiek izmantota nākamās bāzes segmentu secīga sagatavošana. Šajā posmā iespiedshēmu plates izgatavošanai tiek izmantota daļēji aditīva metode, pēc kuras no sagatavotajiem serdeņiem tiek salikts daudzslāņu iepakojums. Starp segmentiem ir speciāla odere, kas izgatavota no stikla šķiedras, kas apstrādāta ar epoksīda sveķiem. Šis sastāvs, saspiežot, var izplūst, aizpildot metalizētos caurumus un pasargājot galvanizēto pārklājumu no ķīmiskas iedarbības turpmāko tehnoloģisko darbību laikā.

PCB slāņošanas metode

Cits veids, kura pamatā ir vairāku drukāto substrātu segmentu izmantošana, lai veidotu sarežģītu funkcionālu struktūru. Metodes būtība ir secīga izolācijas slāņu uzlikšana ar vadītājiem. Tajā pašā laikā ir jānodrošina uzticami kontakti starp blakus esošajiem slāņiem, kas tiek nodrošinātsgalvaniskā vara uzkrāšanās vietās ar izolācijas caurumiem. Starp šīs daudzslāņu iespiedshēmu plates ražošanas metodes priekšrocībām var atzīmēt funkcionālo elementu izkārtojuma augsto blīvumu ar kompaktas montāžas iespēju nākotnē. Turklāt šīs īpašības tiek saglabātas visos struktūras slāņos. Bet šai metodei ir arī trūkumi, no kuriem galvenais ir mehāniskais spiediens uz iepriekšējiem slāņiem, uzklājot nākamo. Šī iemesla dēļ tehnoloģijai ir ierobežots maksimāli pieļaujamais pielietoto slāņu skaits - līdz 12.

Secinājums

Palielinoties prasībām mūsdienu elektronikas tehniskajiem un ekspluatācijas parametriem, neizbēgami palielinās tehnoloģiskais potenciāls pašu ražotāju instrumentos. Jaunu ideju īstenošanas platforma bieži vien ir tikai iespiedshēmas plate. Kombinētā šī elementa ražošanas metode parāda mūsdienu ražošanas iespēju līmeni, pateicoties kuriem izstrādātāji var ražot īpaši sarežģītus radio komponentus ar unikālu konfigurāciju. Cita lieta, ka slāņa slāņa izaugsmes koncepcija ne vienmēr sevi attaisno praksē pielietojumos vienkāršākajā radiotehnikā, tāpēc līdz šim tikai daži uzņēmumi ir pārgājuši uz šādu plātņu sērijveida ražošanu. Turklāt pieprasījums pēc vienkāršām shēmām ar vienpusēju dizainu un lētu palīgmateriālu izmantošanu saglabājas.