Μέθοδοι κατασκευής PCB: τεχνολογία παραγωγής

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Στα όργανα και τα ηλεκτρονικά γενικά, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο ως φορείς ηλεκτρικών διασυνδέσεων. Η ποιότητα της συσκευής και η βασική της απόδοση εξαρτάται από αυτή τη λειτουργία. Οι σύγχρονες μέθοδοι κατασκευής πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων καθοδηγούνται από τη δυνατότητα αξιόπιστης ενσωμάτωσης της βάσης στοιχείων με υψηλή πυκνότητα διάταξης, η οποία αυξάνει την απόδοση του κατασκευασμένου εξοπλισμού.

Επισκόπηση PCB

Μιλάμε για προϊόντα που βασίζονται σε μια επίπεδη μονωτική βάση, η σχεδίαση της οποίας έχει αυλακώσεις, οπές, εγκοπές και αγώγιμα κυκλώματα. Τα τελευταία χρησιμοποιούνται για τη μεταγωγή ηλεκτρικών συσκευών, μερικές από τις οποίες δεν περιλαμβάνονται στη συσκευή πλακέτας ως έχουν, και το άλλο μέρος τοποθετείται σε αυτήν ως τοπικοί λειτουργικοί κόμβοι. Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι η τοποθέτησηαπό τα προαναφερθέντα δομικά στοιχεία, αγωγοί και εξαρτήματα εργασίας παρουσιάζονται αρχικά στο σχέδιο του προϊόντος ως ένα καλά μελετημένο ηλεκτρικό κύκλωμα. Για τη δυνατότητα μελλοντικής συγκόλλησης νέων στοιχείων, παρέχονται επιμεταλλωμένες επιστρώσεις. Προηγουμένως, η τεχνολογία εναπόθεσης χαλκού χρησιμοποιήθηκε για το σχηματισμό τέτοιων επικαλύψεων. Αυτή είναι μια χημική λειτουργία που πολλοί κατασκευαστές έχουν εγκαταλείψει σήμερα λόγω της χρήσης επιβλαβών χημικών ουσιών όπως η φορμαλδεΰδη. Έχει αντικατασταθεί από πιο φιλικές προς το περιβάλλον μεθόδους κατασκευής πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων με άμεση επιμετάλλωση. Τα πλεονεκτήματα αυτής της προσέγγισης περιλαμβάνουν τη δυνατότητα υψηλής ποιότητας επεξεργασίας σανίδων χοντρού και διπλής όψης.

Υλικά για την κατασκευή

Μεταξύ των κύριων αναλώσιμων είναι τα διηλεκτρικά (με φύλλο ή χωρίς φύλλο), μεταλλικά και κεραμικά τεμάχια για τη βάση της σανίδας, μονωτικά παρεμβύσματα από υαλοβάμβακα κ.λπ. Ο βασικός ρόλος για τη διασφάλιση των απαραίτητων ιδιοτήτων απόδοσης του προϊόντος όχι μόνο από τα βασικά δομικά υλικά για τα βασικά, πόσα εξωτερικά επιχρίσματα. Η εφαρμοζόμενη μέθοδος κατασκευής πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων, ειδικότερα, καθορίζει τις απαιτήσεις για συγκόλληση υλικών για παρεμβύσματα και αυτοκόλλητες επιστρώσεις για τη βελτίωση της πρόσφυσης των επιφανειών. Έτσι, οι εποξειδικοί εμποτισμοί χρησιμοποιούνται ευρέως για την κόλληση και οι συνθέσεις και οι μεμβράνες πολυμερών βερνικιών χρησιμοποιούνται για προστασία από εξωτερικές επιδράσεις. Το χαρτί, το fiberglass και το fiberglass χρησιμοποιούνται ως πληρωτικά για διηλεκτρικά. Σε αυτή την περίπτωση, εποξυφαινολικό, φαινολικό καιεποξειδικές ρητίνες.

Τεχνολογία πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος μονής όψης

Αυτή η τεχνική κατασκευής είναι μία από τις πιο κοινές, καθώς απαιτεί ελάχιστη επένδυση πόρων και χαρακτηρίζεται από σχετικά χαμηλό επίπεδο πολυπλοκότητας. Για το λόγο αυτό, χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες, όπου, καταρχήν, είναι δυνατή η οργάνωση της εργασίας αυτοματοποιημένων γραμμών μεταφοράς για εκτύπωση και χάραξη. Οι τυπικές λειτουργίες της μεθόδου κατασκευής πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος μονής όψης περιλαμβάνουν τις ακόλουθες:

• Προετοιμασία της βάσης. Το κενό φύλλο κόβεται στην επιθυμητή μορφή με μηχανική κοπή ή διάτρηση.
• Η διαμορφωμένη συσκευασία με κενά τροφοδοτείται στην είσοδο της γραμμής παραγωγής του μεταφορέα.
• Κενά καθαρισμού. Συνήθως εκτελείται με μηχανική αποξείδωση.
• Εκτύπωση χρωμάτων. Η τεχνολογία στένσιλ χρησιμοποιείται για την εφαρμογή τεχνολογικών συμβόλων και συμβόλων σήμανσης που είναι ανθεκτικά στη χάραξη και σκληρύνονται υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας.
• Χαλκογραφία με φύλλο χαλκού.
• Αφαίρεση της προστατευτικής στρώσης από το χρώμα.

Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνονται σανίδες χαμηλής λειτουργικότητας, αλλά φθηνές. Ως αναλώσιμη πρώτη ύλη, χρησιμοποιείται συνήθως μια βάση χαρτιού - getinaks. Εάν δίνεται έμφαση στη μηχανική αντοχή του προϊόντος, τότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί και συνδυασμός χαρτιού και γυαλιού με τη μορφή βελτιωμένου getinax ποιότητας CEM-1.

Μέθοδος αφαιρετικής κατασκευής

Περίγραμμα αγωγώνσύμφωνα με αυτή την τεχνική σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της χάραξης φύλλου χαλκού στη βάση μιας προστατευτικής εικόνας σε μεταλλικό ανθεκτικό ή φωτοανθεκτικό. Υπάρχουν διάφορες επιλογές για την εφαρμογή αφαιρετικής τεχνολογίας, η πιο κοινή από τις οποίες περιλαμβάνει τη χρήση φωτοανθεκτικού ξηρού φιλμ. Επομένως, αυτή η προσέγγιση ονομάζεται επίσης μέθοδος φωτοαντίστασης για την κατασκευή πλακών τυπωμένου κυκλώματος, η οποία έχει τα θετικά και τα αρνητικά της. Η μέθοδος είναι αρκετά απλή και από πολλές απόψεις καθολική, αλλά οι σανίδες χαμηλής λειτουργικότητας λαμβάνονται επίσης στην έξοδο του μεταφορέα. Η τεχνολογική διαδικασία έχει ως εξής:

• Το διηλεκτρικό αλουμινόχαρτο ετοιμάζεται.
• Ως αποτέλεσμα των εργασιών στρωματοποίησης, έκθεσης και ανάπτυξης, σχηματίζεται ένα προστατευτικό σχέδιο στο φωτοανθεκτικό.
• Διαδικασία χάραξης με φύλλο χαλκού.
• Αφαίρεση του προστατευτικού σχεδίου στο φωτοανθεκτικό.

Με τη βοήθεια φωτολιθογραφίας και φωτοανθεκτικού, δημιουργείται μια προστατευτική μάσκα στο φύλλο με τη μορφή σχεδίου αγωγών. Μετά από αυτό, πραγματοποιείται χάραξη στις εκτεθειμένες περιοχές της επιφάνειας του χαλκού και αφαιρείται το φωτοανθεκτικό φιλμ.

Σε μια εναλλακτική εκδοχή της αφαιρετικής μεθόδου κατασκευής πλακών τυπωμένου κυκλώματος, ένα φωτοανθεκτικό στρώμα τοποθετείται σε ένα διηλεκτρικό φύλλο αλουμινίου, το οποίο προηγουμένως είχε υποστεί μηχανική επεξεργασία για να δημιουργήσει τρύπες και προμεταλλώθηκε με πάχος έως και 6-7 μικρά. Η χάραξη εκτελείται διαδοχικά σε περιοχές που δεν προστατεύονται από φωτοανθεκτικό.

Σχηματισμός πρόσθετου PCB

ΜετάΑυτή η μέθοδος μπορεί να σχηματίσει σχέδια με αγωγούς και κενά στην περιοχή από 50 έως 100 μm σε πλάτος και 30 έως 50 μm σε πάχος. Εφαρμόζεται ηλεκτροχημική προσέγγιση με γαλβανική επιλεκτική εναπόθεση και σημειακή πίεση μονωτικών στοιχείων. Η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ αυτής της μεθόδου και της αφαιρετικής είναι ότι εφαρμόζονται μεταλλικοί αγωγοί, όχι χαραγμένοι. Αλλά οι μέθοδοι κατασκευής πρόσθετων για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων έχουν τις δικές τους διαφορές. Συγκεκριμένα, χωρίζονται σε αμιγώς χημικές και γαλβανικές μεθόδους. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη χημική μέθοδος. Σε αυτή την περίπτωση, ο σχηματισμός αγώγιμων κυκλωμάτων στις ενεργές περιοχές προβλέπει τη χημική αναγωγή των μεταλλικών ιόντων. Η ταχύτητα αυτής της διαδικασίας είναι περίπου 3 μm/h.

Θετική συνδυασμένη μέθοδος παραγωγής

Αυτή η μέθοδος ονομάζεται επίσης ημι-προσθετική. Στην εργασία χρησιμοποιούνται διηλεκτρικά μεμβράνης, αλλά μικρότερου πάχους. Για παράδειγμα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν φύλλα από 5 έως 18 μικρά. Περαιτέρω, ο σχηματισμός του σχεδίου αγωγού πραγματοποιείται σύμφωνα με τα ίδια μοντέλα, αλλά κυρίως με γαλβανική εναπόθεση χαλκού. Η βασική διαφορά μεταξύ της μεθόδου μπορεί να ονομαστεί η χρήση φωτομάσκας. Χρησιμοποιούνται στη συνδυασμένη θετική μέθοδο κατασκευής πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων στο στάδιο της προμετάλλωσης με πάχος έως και 6 μικρά. Αυτή είναι μια λεγόμενη διαδικασία γαλβανικής σύσφιξης, κατά την οποία το φωτοανθεκτικό στοιχείο εφαρμόζεται και εκτίθεται μέσω μιας φωτομάσκας.

Πλεονεκτήματα της συνδυασμένης μεθόδουΚατασκευή PCB

Αυτή η τεχνολογία σάς επιτρέπει να σχηματίζετε στοιχεία της εικόνας με αυξημένη ακρίβεια. Για παράδειγμα, με μια θετική μέθοδο κατασκευής πλακών τυπωμένου κυκλώματος σε φύλλο αναλώσιμου με πάχος έως 10 μικρά, είναι δυνατό να ληφθεί ανάλυση αγωγών έως και 75 μικρά. Μαζί με την υψηλή ποιότητα των διηλεκτρικών κυκλωμάτων, διασφαλίζεται επίσης μια πιο αποτελεσματική απομόνωση επιφάνειας με καλή συγκολλητικότητα του τυπωμένου υποστρώματος.

Μέθοδος πίεσης ζεύγους

Η τεχνολογία βασίζεται στη μέθοδο δημιουργίας επαφών ενδιάμεσων στρωμάτων χρησιμοποιώντας επιμεταλλωμένες οπές. Στη διαδικασία διαμόρφωσης του σχεδίου των αγωγών, χρησιμοποιείται διαδοχική προετοιμασία τμημάτων της μελλοντικής βάσης. Σε αυτό το στάδιο, χρησιμοποιείται μια ημι-προσθετική μέθοδος για την κατασκευή πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων, μετά την οποία συναρμολογείται μια πολυστρωματική συσκευασία από τους προετοιμασμένους πυρήνες. Μεταξύ των τμημάτων υπάρχει ειδική επένδυση από υαλοβάμβακα επεξεργασμένη με εποξειδικές ρητίνες. Αυτή η σύνθεση, όταν συμπιέζεται, μπορεί να ρέει έξω, γεμίζοντας τις επιμεταλλωμένες τρύπες και προστατεύοντας την επιμεταλλωμένη επίστρωση από χημική επίθεση κατά τη διάρκεια περαιτέρω τεχνολογικών εργασιών.

Μέθοδος στρώσης PCB

Ένας άλλος τρόπος, ο οποίος βασίζεται στη χρήση πολλών τμημάτων τυπωμένων υποστρωμάτων για να σχηματιστεί μια πολύπλοκη λειτουργική δομή. Η ουσία της μεθόδου έγκειται στη διαδοχική επιβολή στρώσεων μόνωσης με αγωγούς. Ταυτόχρονα, είναι απαραίτητο να εξασφαλιστούν αξιόπιστες επαφές μεταξύ γειτονικών στρωμάτων, κάτι που διασφαλίζεταισυσσώρευση γαλβανικού χαλκού σε περιοχές με μονωτικές οπές. Μεταξύ των πλεονεκτημάτων αυτής της μεθόδου κατασκευής πλακών τυπωμένου κυκλώματος πολλαπλών στρώσεων, μπορεί να σημειωθεί η υψηλή πυκνότητα της διάταξης των λειτουργικών στοιχείων με τη δυνατότητα συμπαγούς συναρμολόγησης στο μέλλον. Επιπλέον, αυτές οι ιδιότητες διατηρούνται σε όλα τα στρώματα της δομής. Υπάρχουν όμως και μειονεκτήματα αυτής της μεθόδου, το κύριο από τα οποία είναι η μηχανική πίεση στα προηγούμενα στρώματα κατά την εφαρμογή του επόμενου. Για το λόγο αυτό, η τεχνολογία περιορίζεται στον μέγιστο επιτρεπόμενο αριθμό εφαρμοζόμενων στρωμάτων - έως και 12.

Συμπέρασμα

Καθώς αυξάνονται οι απαιτήσεις για τα τεχνικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά των σύγχρονων ηλεκτρονικών, αυξάνεται αναπόφευκτα το τεχνολογικό δυναμικό στα εργαλεία των ίδιων των κατασκευαστών. Η πλατφόρμα για την υλοποίηση νέων ιδεών είναι συχνά απλώς μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Η συνδυασμένη μέθοδος κατασκευής αυτού του στοιχείου δείχνει το επίπεδο των σύγχρονων κατασκευαστικών δυνατοτήτων, χάρη στις οποίες οι προγραμματιστές μπορούν να παράγουν εξαιρετικά πολύπλοκα εξαρτήματα ραδιοφώνου με μοναδική διαμόρφωση. Ένα άλλο πράγμα είναι ότι η έννοια της ανάπτυξης στρώμα-προς-στρώμα δεν δικαιολογείται πάντα στην πράξη σε εφαρμογές στην απλούστερη ραδιομηχανική, οπότε μέχρι στιγμής μόνο λίγες εταιρείες έχουν στραφεί στη σειριακή παραγωγή τέτοιων πλακών. Επιπλέον, η ζήτηση για απλά κυκλώματα με μονόπλευρη σχεδίαση και χρήση φθηνών αναλώσιμων παραμένει.