PCB-productiemethoden: productietechnologie

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

In instrumentatie en elektronica in het algemeen spelen printplaten een cruciale rol als dragers van elektrische verbindingen. De kwaliteit van het apparaat en de basisprestaties zijn afhankelijk van deze functie. Moderne methoden voor het vervaardigen van printplaten worden geleid door de mogelijkheid van betrouwbare integratie van de elementbasis met een hoge lay-outdichtheid, wat de prestaties van de vervaardigde apparatuur verhoogt.

PCB-overzicht

We hebben het over producten op basis van een vlakke isolerende basis, waarvan het ontwerp groeven, gaten, uitsparingen en geleidende circuits heeft. Deze laatste worden gebruikt voor het schakelen van elektrische apparaten, waarvan sommige niet als zodanig in het bordapparaat zijn opgenomen, en het andere deel wordt erop geplaatst als lokale functionele knooppunten. Het is belangrijk om te benadrukken dat de plaatsingvan de bovengenoemde constructie-elementen, geleiders en werkende delen worden in het productontwerp in eerste instantie gepresenteerd als een goed doordacht elektrisch circuit. Voor de mogelijkheid om in de toekomst nieuwe elementen te solderen, zijn gemetalliseerde coatings aangebracht. Voorheen werd koperafzettingstechnologie gebruikt om dergelijke coatings te vormen. Dit is een chemische bewerking die veel fabrikanten tegenwoordig hebben opgegeven vanwege het gebruik van schadelijke chemicaliën zoals formaldehyde. Het is vervangen door milieuvriendelijkere methoden voor het vervaardigen van printplaten met directe metallisatie. Voordelen van deze aanpak zijn onder meer de mogelijkheid tot hoogwaardige verwerking van dikke en dubbelzijdige platen.

Materialen om te maken

Een van de belangrijkste verbruiksartikelen zijn diëlektrica (met of zonder folie), metalen en keramische blanco's voor de basis van het bord, isolerende pakkingen van glasvezel, enz. De sleutelrol bij het waarborgen van de noodzakelijke prestatie-eigenschappen van het product wordt gespeeld niet alleen door de fundamentele structurele materialen voor basics, hoeveel buitencoatings. Met name de toegepaste methode voor het vervaardigen van printplaten bepa alt de eisen aan hechtmaterialen voor pakkingen en lijmcoatings om de hechting van oppervlakken te verbeteren. Daarom worden epoxy-impregnaties veel gebruikt voor lijmen en worden polymere vernissamenstellingen en films gebruikt om te beschermen tegen invloeden van buitenaf. Papier, glasvezel en glasvezel worden gebruikt als vulstoffen voor diëlektrica. In dit geval, epoxyfenol, fenol enepoxyharsen.

Enkelzijdige printplaattechnologie

Deze fabricagetechniek is een van de meest voorkomende, omdat er een minimale investering in middelen voor nodig is en het wordt gekenmerkt door een relatief laag niveau van complexiteit. Om deze reden wordt het veel gebruikt in verschillende industrieën, waar het in principe mogelijk is om het werk van geautomatiseerde transportlijnen voor printen en etsen te organiseren. Typische bewerkingen van de productiemethode voor enkelzijdige printplaten zijn onder meer:

• De basis voorbereiden. Het blanco vel wordt op het gewenste formaat gesneden door mechanisch snijden of ponsen.
• Het gevormde pakket met blanco's wordt naar de invoer van de productielijn van de transportband gevoerd.
• Schoonmaken van lege plekken. Meestal uitgevoerd door mechanische deoxidatie.
• Verven afdrukken. Stenciltechnologie wordt gebruikt om technologische en markeringssymbolen aan te brengen die bestand zijn tegen etsen en uitharden onder invloed van ultraviolette straling.
• Koperfolie etsen.
• De beschermlaag van de verf verwijderen.

Op deze manier worden laagfunctionele, maar goedkope boards verkregen. Als verbruikbare grondstof wordt meestal een papieren basis gebruikt - getinaks. Als de nadruk ligt op de mechanische sterkte van het product, dan kan ook een combinatie van papier en glas in de vorm van een verbeterde CEM-1 kwaliteit getinax worden gebruikt.

Subtractieve productiemethode

Contouren van geleidersvolgens deze techniek worden gevormd als resultaat van het etsen van koperfolie op de basis van een beschermend beeld in een metalen resist of fotoresist. Er zijn verschillende opties voor het implementeren van subtractieve technologie, waarvan de meest voorkomende het gebruik van droge film fotoresist is. Daarom wordt deze benadering ook wel de fotoresistieve methode voor het vervaardigen van printplaten genoemd, wat zijn voor- en nadelen heeft. De methode is vrij eenvoudig en in veel opzichten universeel, maar aan de uitgang van de transportband worden ook platen met een lage functionaliteit verkregen. Het technologische proces is als volgt:

• Het foliediëlektricum wordt voorbereid.
• Als resultaat van het aanbrengen van lagen, belichting en ontwikkeling wordt een beschermend patroon gevormd in de fotoresist.
• Koperfolie-etsproces.
• Het beschermende patroon in de fotoresist verwijderen.

Met behulp van fotolithografie en fotoresist wordt een beschermend masker op de folie gecreëerd in de vorm van een patroon van geleiders. Daarna wordt er geëtst op de blootgestelde delen van het koperen oppervlak en wordt de fotoresist van de film verwijderd.

In een alternatieve versie van de subtractieve methode voor het vervaardigen van printplaten, wordt een fotoresist gelaagd op een foliediëlektricum, dat eerder machinaal was bewerkt om gaten te maken en voorgemetalliseerd met een dikte tot 6-7 micron. Het etsen wordt achtereenvolgens uitgevoerd op gebieden die niet worden beschermd door fotoresist.

Aditieve PCB-vorming

DoorDeze methode kan patronen vormen met geleiders en openingen in het bereik van 50 tot 100 µm breed en 30 tot 50 µm dik. Een elektrochemische benadering wordt toegepast met galvanische selectieve depositie en puntpersing van isolerende elementen. Het fundamentele verschil tussen deze methode en de subtractieve is dat metalen geleiders worden aangebracht, niet geëtst. Maar additieve fabricagemethoden voor printplaten hebben hun eigen verschillen. In het bijzonder zijn ze onderverdeeld in puur chemische en galvanische methoden. De meest gebruikte chemische methode. In dit geval zorgt de vorming van geleidende circuits in de actieve gebieden voor de chemische reductie van metaalionen. De snelheid van dit proces is ongeveer 3 µm/h.

Positieve gecombineerde productiemethode

Deze methode wordt ook wel semi-additief genoemd. In het werk worden foliediëlektrica gebruikt, maar van een kleinere dikte. Er kunnen bijvoorbeeld folies van 5 tot 18 micron worden gebruikt. Verder wordt de vorming van het geleiderpatroon uitgevoerd volgens dezelfde modellen, maar voornamelijk met galvanische koperafzetting. Het belangrijkste verschil tussen de methode kan het gebruik van fotomaskers worden genoemd. Ze worden gebruikt in de gecombineerde positieve methode voor het vervaardigen van printplaten in het stadium van pre-metallisatie met een dikte tot 6 micron. Dit is een zogenaamde galvanische aanhaalprocedure, waarbij het fotoresistieve element wordt aangebracht en belicht door een fotomasker.

Voordelen van de gecombineerde methodePCB-productie

Met deze technologie kunt u elementen van de afbeelding nauwkeuriger vormen. Met een positieve methode voor het vervaardigen van printplaten op een folie die verbruikbaar is met een dikte tot 10 micron, is het bijvoorbeeld mogelijk om een resolutie van geleiders tot 75 micron te verkrijgen. Naast de hoge kwaliteit van de diëlektrische circuits wordt ook een effectievere oppervlakte-isolatie met een goede hechting van het bedrukte substraat gegarandeerd.

Paar persmethode

De technologie is gebaseerd op de methode om tussenlaagcontacten te maken met behulp van gemetalliseerde gaten. Bij het vormen van het patroon van geleiders wordt sequentiële voorbereiding van segmenten van de toekomstige basis gebruikt. In dit stadium wordt een semi-additieve methode voor het vervaardigen van printplaten gebruikt, waarna uit de geprepareerde kernen een meerlaags pakket wordt samengesteld. Tussen de segmenten bevindt zich een speciale voering van glasvezel behandeld met epoxyhars. Deze samenstelling kan, wanneer ze wordt samengeknepen, uitvloeien, de gemetalliseerde gaten vullen en de gegalvaniseerde coating beschermen tegen chemische aantasting tijdens verdere technologische bewerkingen.

PCB-laagmethode

Een andere manier, die is gebaseerd op het gebruik van verschillende segmenten van bedrukte substraten om een complexe functionele structuur te vormen. De essentie van de methode ligt in het achtereenvolgens opleggen van isolatielagen met geleiders. Tegelijkertijd is het noodzakelijk om te zorgen voor betrouwbare contacten tussen aangrenzende lagen, wat wordt gegarandeerdgalvanische koperophoping in gebieden met isolatiegaten. Een van de voordelen van deze methode voor het vervaardigen van meerlagige printplaten, is de hoge dichtheid van de lay-out van functionele elementen met de mogelijkheid van compacte montage in de toekomst. Bovendien blijven deze kwaliteiten behouden op alle lagen van de structuur. Maar er zijn ook nadelen aan deze methode, waarvan de belangrijkste de mechanische druk op de vorige lagen is bij het aanbrengen van de volgende. Om deze reden is de technologie beperkt in het maximaal toegestane aantal aangebrachte lagen - tot 12.

Conclusie

Naarmate de vereisten voor de technische en operationele kenmerken van moderne elektronica toenemen, neemt het technologische potentieel in de gereedschappen van de fabrikanten zelf onvermijdelijk toe. Het platform voor de implementatie van nieuwe ideeën is vaak niet meer dan een printplaat. De gecombineerde productiemethode van dit element toont het niveau van moderne productiemogelijkheden, waardoor ontwikkelaars ultracomplexe radiocomponenten met een unieke configuratie kunnen produceren. Een ander ding is dat het concept van laag-voor-laaggroei zich in de praktijk niet altijd rechtvaardigt in toepassingen in de eenvoudigste radiotechniek, tot nu toe zijn slechts enkele bedrijven overgestapt op serieproductie van dergelijke borden. Bovendien blijft de vraag naar eenvoudige schakelingen met een eenzijdige vormgeving en het gebruik van goedkope verbruiksmaterialen bestaan.