Методи за производство на печатни платки: производствена технология

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

В инструментите и електрониката като цяло, печатните платки играят решаваща роля като носители на електрически връзки. Качеството на устройството и неговата основна производителност зависи от тази функция. Съвременните методи за производство на печатни платки се ръководят от възможността за надеждно интегриране на елементната база с висока плътност на оформлението, което повишава производителността на произведеното оборудване.

Общ преглед на PCB

Говорим за продукти, базирани на плоска изолационна основа, чийто дизайн има канали, дупки, изрези и проводими вериги. Последните се използват за превключване на електрически устройства, някои от които не са включени в таблото като такова, а другата част е поставена върху него като локални функционални възли. Важно е да се подчертае, че разположениетоот гореспоменатите конструктивни елементи, проводници и работни части първоначално са представени в дизайна на продукта като добре обмислена електрическа верига. За възможност за бъдещо запояване на нови елементи са предвидени метализирани покрития. Преди това за оформянето на такива покрития се използва технологията за отлагане на мед. Това е химическа операция, която много производители са изоставили днес поради използването на вредни химикали като формалдехид. Той е заменен от по-екологични методи за производство на печатни платки с директна метализация. Предимствата на този подход включват възможността за висококачествена обработка на дебели и двустранни плоскости.

Материали за направата

Сред основните консумативи са диелектрици (фолирани или нефолирани), метални и керамични заготовки за основата на плочата, изолационни уплътнения от фибростъкло и др. Играе се ключова роля за осигуряване на необходимите експлоатационни свойства на продукта не само от основните конструктивни материали за основи, колко външни покрития. Приложеният метод за производство на печатни платки, по-специално, определя изискванията за свързващи материали за уплътнения и лепилни покрития за подобряване на адхезията на повърхностите. Така че епоксидните импрегнации се използват широко за залепване, а полимерните лакови композиции и филми се използват за защита от външни влияния. Като пълнители за диелектрици се използват хартия, фибростъкло и фибростъкло. В този случай епоксифенол, фенол иепоксидни смоли.

Технология за едностранна печатна платка

Тази производствена техника е една от най-разпространените, тъй като изисква минимални инвестиции в ресурси и се характеризира с относително ниско ниво на сложност. Поради тази причина той се използва широко в различни индустрии, където по принцип е възможно да се организира работата на автоматизирани конвейерни линии за печат и ецване. Типичните операции на метода за производство на едностранна печатна платка включват следното:

• Подготовка на основата. Празният лист се изрязва до желания формат чрез механично рязане или щанцоване.
• Оформената опаковка с заготовки се подава към входа на производствената линия на конвейера.
• Почистване на заготовки. Обикновено се извършва чрез механично деоксидиране.
• Печатни бои. Технологията на шаблона се използва за нанасяне на технологични и маркировъчни символи, които са устойчиви на ецване и втвърдени под въздействието на ултравиолетово лъчение.
• Гравиране с медно фолио.
• Премахване на защитния слой от боята.

По този начин се получават нискофункционални, но евтини дъски. Като консумативен материал обикновено се използва хартиена основа - гетинакс. Ако акцентът е върху механичната якост на продукта, тогава може да се използва и комбинация от хартия и стъкло под формата на подобрен гетинакс от клас CEM-1.

Субтрактивен производствен метод

Контури на проводницисъгласно тази техника се образуват в резултат на ецване на медно фолио върху основата на защитно изображение в метален резист или фоторезист. Има различни варианти за прилагане на субтрактивна технология, най-често срещаната от тях включва използването на сух филмов фоторезист. Следователно този подход се нарича още фоторезистивен метод за производство на печатни платки, който има своите плюсове и минуси. Методът е доста прост и в много отношения универсален, но на изхода на конвейера се получават и дъски с ниска функционалност. Технологичният процес е както следва:

• Фолиевият диелектрик се подготвя.
• В резултат на операциите по наслояване, експониране и проявяване, в фоторезиста се образува защитен модел.
• Процес на ецване с медно фолио.
• Премахване на защитната шарка във фоторезиста.

С помощта на фотолитография и фоторезист върху фолиото се създава защитна маска под формата на модел от проводници. След това се извършва ецване върху откритите участъци на медната повърхност и филмовият фоторезист се отстранява.

В алтернативна версия на метода на субтрактивно производство на печатни платки, фоторезистът е наслоен върху диелектрик от фолио, който преди това е бил машинно обработен за създаване на дупки и предварително метализиран с дебелина до 6-7 микрона. Гравирането се извършва последователно върху области, които не са защитени от фоторезист.

Additive PCB Form

ДоТози метод може да образува модели с проводници и пролуки в диапазона от 50 до 100 µm в ширина и 30 до 50 µm в дебелина. Прилага се електрохимичен подход с галванично селективно отлагане и точково пресоване на изолационни елементи. Основната разлика между този метод и субтрактивния е, че металните проводници се прилагат, а не се гравират. Но методите за адитивно производство на печатни платки имат свои собствени различия. По-специално, те са разделени на чисто химически и галванични методи. Най-често използваният химичен метод. В този случай образуването на проводими вериги в активните зони осигурява химическа редукция на металните йони. Скоростта на този процес е около 3 µm/h.

Положителен комбиниран производствен метод

Този метод се нарича още полу-адитивен. В работата се използват фолийни диелектрици, но с по-малка дебелина. Например могат да се използват фолиа от 5 до 18 микрона. Освен това формирането на модела на проводника се извършва по същите модели, но главно с галванично отлагане на мед. Ключовата разлика между метода може да се нарече използването на фотомаски. Използват се в комбинирания положителен метод за производство на печатни платки на етап предварителна метализация с дебелина до 6 микрона. Това е така наречената процедура на галванично затягане, при която фоторезистивният елемент се прилага и експонира през фотомаска.

Предимства на комбинирания методПроизводство на печатни платки

Тази технология ви позволява да формирате елементи от картината с повишена точност. Например, с положителен метод за производство на печатни платки върху консумативно фолио с дебелина до 10 микрона, е възможно да се получи разделителна способност на проводници до 75 микрона. Наред с високото качество на диелектричните вериги се осигурява и по-ефективна повърхностна изолация с добра адхезия на печатания субстрат.

Метод на натискане на двойки

Технологията се основава на метода за създаване на междуслойни контакти чрез метализирани отвори. В процеса на формиране на модела на проводниците се използва последователна подготовка на сегменти от бъдещата основа. На този етап се използва полуадитивен метод за производство на печатни платки, след което от подготвените ядра се сглобява многослоен пакет. Между сегментите има специална облицовка от фибростъкло, обработено с епоксидни смоли. Този състав, когато се изстиска, може да изтече, запълвайки метализираните отвори и предпазвайки галваничното покритие от химическа атака по време на по-нататъшни технологични операции.

Метод на наслояване на печатни платки

Друг начин, който се основава на използването на няколко сегмента от печатни субстрати за образуване на сложна функционална структура. Същността на метода се крие в последователното налагане на слоеве изолация с проводници. В същото време е необходимо да се осигурят надеждни контакти между съседните слоеве, което е осигуренонатрупване на галванична мед в зони с изолационни отвори. Сред предимствата на този метод за производство на многослойни печатни платки може да се отбележи високата плътност на разположението на функционалните елементи с възможност за компактно сглобяване в бъдеще. Освен това тези качества се запазват на всички слоеве на конструкцията. Но има и недостатъци на този метод, основният от които е механичният натиск върху предишните слоеве при нанасяне на следващия. Поради тази причина технологията е ограничена в максимално допустимия брой нанесени слоеве - до 12.

Заключение

С увеличаването на изискванията към техническите и експлоатационни характеристики на съвременната електроника, технологичният потенциал в инструментите на самите производители неизбежно нараства. Платформата за реализиране на нови идеи често е просто печатна платка. Комбинираният метод на производство на този елемент показва нивото на съвременните производствени възможности, благодарение на които разработчиците могат да произвеждат ултра-сложни радиокомпоненти с уникална конфигурация. Друго нещо е, че концепцията за нарастване на слой по слой не винаги се оправдава на практика в приложения в най-простата радиотехника, така че досега само няколко компании са преминали към серийно производство на такива платки. Освен това остава търсенето на прости схеми с едностранен дизайн и използването на евтини консумативи.