Mètodes de fabricació de PCB: tecnologia de producció

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

En instrumentació i electrònica en general, les plaques de circuits impresos tenen un paper crucial com a portadores d'interconnexions elèctriques. D'aquesta funció depèn la qualitat del dispositiu i el seu rendiment bàsic. Els mètodes moderns de fabricació de plaques de circuit imprès es guien per la possibilitat d'una integració fiable de la base de l'element amb una alta densitat de disseny, que augmenta el rendiment de l'equip fabricat.

Visió general de PCB

Estem parlant de productes basats en una base aïllant plana, el disseny de la qual té ranures, forats, retalls i circuits conductors. Aquests últims s'utilitzen per a la commutació de dispositius elèctrics, alguns dels quals no estan inclosos en el dispositiu de la placa com a tal, i l' altra part es col·loca com a nodes funcionals locals. És important destacar que la col·locaciódels elements estructurals esmentats, conductors i peces de treball es presenten inicialment en el disseny del producte com un circuit elèctric ben pensat. Per a la possibilitat de soldadura futura de nous elements, es proporcionen recobriments metal·litzats. Anteriorment, s'utilitzava la tecnologia de deposició de coure per formar aquests recobriments. Aquesta és una operació química que molts fabricants han abandonat avui a causa de l'ús de productes químics nocius com el formaldehid. S'ha substituït per mètodes més respectuosos amb el medi ambient de fabricació de plaques de circuit imprès amb metal·lització directa. Els avantatges d'aquest enfocament inclouen la possibilitat d'un processament d' alta qualitat de taulers gruixuts i de doble cara.

Materials per fer

Entre els principals consumibles es troben els dielèctrics (laminats o no), els blancs metàl·lics i ceràmics per a la base del tauler, les juntes aïllants de fibra de vidre, etc. Es juga el paper clau per garantir les propietats de rendiment necessàries del producte. no només pels materials estructurals bàsics per als bàsics, quants recobriments exteriors. El mètode aplicat de fabricació de plaques de circuits impresos, en particular, determina els requisits per a la unió de materials per a juntes i recobriments adhesius per millorar l'adhesió de les superfícies. Per tant, les impregnacions epoxi s'utilitzen àmpliament per enganxar, i les composicions i pel·lícules de vernís polimèric s'utilitzen per protegir contra influències externes. El paper, la fibra de vidre i la fibra de vidre s'utilitzen com a farcits per als dielèctrics. En aquest cas, epoxifenòlics, fenòlics iresines epoxi.

Tecnologia de placa de circuit imprès d'una sola cara

Aquesta tècnica de fabricació és una de les més habituals, ja que requereix una inversió mínima en recursos i es caracteritza per un nivell de complexitat relativament baix. Per aquest motiu, s'utilitza àmpliament en diverses indústries, on, en principi, és possible organitzar el treball de línies de transport automatitzats per a impressió i gravat. Les operacions típiques del mètode de fabricació de plaques de circuit imprès d'una sola cara inclouen les següents:

• Preparant la base. El full en blanc es talla al format desitjat mitjançant tall mecànic o perforació.
• El paquet format amb espais en blanc s'alimenta a l'entrada de la línia de producció del transportador.
• Neteja de espais en blanc. Normalment es realitza per desoxidació mecànica.
• Impressió de pintures. La tecnologia de plantilla s'utilitza per aplicar símbols tecnològics i de marcatge resistents al gravat i curats sota la influència de la radiació ultraviolada.
• Gravat de làmina de coure.
• Eliminació de la capa protectora de la pintura.

D'aquesta manera s'aconsegueixen taulers poc funcionals, però econòmics. Com a matèria primera consumible, normalment s'utilitza una base de paper: getinaks. Si l'èmfasi es posa en la resistència mecànica del producte, també es pot utilitzar una combinació de paper i vidre en forma de getinax de grau CEM-1 millorat.

Mètode de fabricació subtractiu

Contorns dels conductorssegons aquesta tècnica es formen com a resultat del gravat de làmines de coure a la base d'una imatge protectora en una resistència metàl·lica o fotoresist. Hi ha diverses opcions per implementar la tecnologia subtractiva, la més comuna de les quals implica l'ús de films fotoresistents secs. Per tant, aquest enfocament també s'anomena mètode fotoresistiu de fabricació de plaques de circuits impresos, que té els seus pros i contres. El mètode és bastant simple i en molts aspectes universal, però també s'obtenen taules de baixa funcionalitat a la sortida del transportador. El procés tecnològic és el següent:

• S'està preparant el dielèctric de làmina.
• Com a resultat de les operacions d'estratificació, exposició i desenvolupament, es forma un patró protector al fotoresistent.
• Procés de gravat amb làmina de coure.
• Eliminació del patró protector de la fotoresistent.

Amb l'ajuda de fotolitografia i fotoresist, es crea una màscara protectora a la làmina en forma de patró de conductors. Després d'això, es realitza un gravat a les zones exposades de la superfície de coure i s'elimina la pel·lícula fotoresistent.

En una versió alternativa del mètode subtractiu de fabricació de plaques de circuits impresos, es posa en capes un fotoresistent sobre un dielèctric de làmina, que es va mecanitzar prèviament per crear forats i es premetal·litza amb un gruix de fins a 6-7 micres. El gravat es realitza seqüencialment a les zones no protegides per fotoresistents.

Format de PCB additiu

A travésAquest mètode pot formar patrons amb conductors i buits en el rang de 50 a 100 µm d'amplada i de 30 a 50 µm de gruix. S'aplica un enfocament electroquímic amb deposició selectiva galvànica i premsat puntual d'elements aïllants. La diferència fonamental entre aquest mètode i el subtractiu és que s'apliquen conductors metàl·lics, no gravats. Però els mètodes de fabricació additiva per a plaques de circuit imprès tenen les seves pròpies diferències. En particular, es divideixen en mètodes purament químics i galvànics. El mètode químic més utilitzat. En aquest cas, la formació de circuits conductors a les zones actives preveu la reducció química dels ions metàl·lics. La velocitat d'aquest procés és d'uns 3 µm/h.

Mètode de fabricació combinat positiu

Aquest mètode també s'anomena semi-additiu. A l'obra s'utilitzen dielèctrics de làmines, però de menor gruix. Per exemple, es poden utilitzar làmines de 5 a 18 micres. A més, la formació del patró conductor es realitza segons els mateixos models, però principalment amb deposició de coure galvànic. La diferència clau entre el mètode es pot anomenar ús de fotomàscares. S'utilitzen en el mètode positiu combinat de fabricació de plaques de circuits impresos en l'etapa de premetalització amb un gruix de fins a 6 micres. Aquest és l'anomenat procediment d'ajust galvànic, en el qual l'element fotoresistiu s'aplica i s'exposa a través d'una fotomàscara.

Avantatges del mètode combinatFabricació de PCB

Aquesta tecnologia us permet formar elements de la imatge amb major precisió. Per exemple, amb un mètode positiu de fabricació de plaques de circuits impresos en una làmina consumible amb un gruix de fins a 10 micres, és possible obtenir una resolució de conductors de fins a 75 micres. Juntament amb l' alta qualitat dels circuits dielèctrics, també es garanteix un aïllament superficial més efectiu amb una bona adhesió del substrat imprès.

Mètode de premsa de parelles

La tecnologia es basa en el mètode de fer contactes entre capes mitjançant forats metal·litzats. En el procés de formació del patró de conductors, s'utilitza la preparació seqüencial de segments de la futura base. En aquesta etapa, s'utilitza un mètode semi-additiu per a la fabricació de plaques de circuits impresos, després del qual s'assembla un paquet multicapa a partir dels nuclis preparats. Entre els segments hi ha un revestiment especial fet de fibra de vidre tractada amb resines epoxi. Aquesta composició, quan s'esprem, pot sortir, omplint els forats metal·litzats i protegint el recobriment galvanitzat dels atacs químics durant les operacions tecnològiques posteriors.

Mètode de capes de PCB

Una altra manera, que es basa en l'ús de diversos segments de substrats impresos per formar una estructura funcional complexa. L'essència del mètode rau en la imposició successiva de capes d'aïllament amb conductors. Al mateix temps, cal garantir contactes fiables entre les capes adjacents, cosa que està asseguradaacumulació de coure galvànic en zones amb forats aïllants. Entre els avantatges d'aquest mètode de fabricació de plaques de circuits impresos multicapa, es pot destacar l' alta densitat de la disposició dels elements funcionals amb la possibilitat d'un muntatge compacte en el futur. A més, aquestes qualitats es conserven en totes les capes de l'estructura. Però també hi ha desavantatges d'aquest mètode, el principal dels quals és la pressió mecànica sobre les capes anteriors en aplicar la següent. Per aquest motiu, la tecnologia està limitada en el nombre màxim permès de capes aplicades, fins a 12.

Conclusió

A mesura que augmenten els requisits per a les característiques tècniques i operatives de l'electrònica moderna, el potencial tecnològic de les eines dels mateixos fabricants augmenta inevitablement. La plataforma per a la implementació de noves idees sovint és només una placa de circuit imprès. El mètode combinat de fabricació d'aquest element mostra el nivell de les capacitats de fabricació modernes, gràcies a les quals els desenvolupadors poden produir components de ràdio ultracomplexos amb una configuració única. Una altra cosa és que el concepte de creixement capa per capa no sempre es justifica a la pràctica en aplicacions de l'enginyeria de ràdio més senzilla, de manera que fins ara només unes poques empreses han passat a la producció en sèrie d'aquestes plaques. A més, es manté la demanda de circuits senzills amb un disseny unilateral i l'ús de consumibles barats.