שיטות ייצור PCB: טכנולוגיית ייצור

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

במכשור ובאלקטרוניקה בכלל, למעגלים המודפסים תפקיד מכריע בתור נושאי חיבורים חשמליים. איכות המכשיר והביצועים הבסיסיים שלו תלויים בפונקציה זו. שיטות מודרניות לייצור מעגלים מודפסים מונחות על ידי האפשרות של אינטגרציה אמינה של בסיס האלמנט עם צפיפות פריסה גבוהה, מה שמגביר את הביצועים של הציוד המיוצר.

סקירת PCB

אנחנו מדברים על מוצרים המבוססים על בסיס מבודד שטוח, שלעיצובו יש חריצים, חורים, חתכים ומעגלים מוליכים. האחרונים משמשים למיתוג מכשירים חשמליים, שחלקם אינם כלולים במכשיר הלוח ככזה, והחלק השני ממוקם עליו כצמתים פונקציונליים מקומיים. חשוב להדגיש כי ההשמהמהאלמנטים המבניים שהוזכרו לעיל, מוליכים וחלקי עבודה מוצגים בתחילה בתכנון המוצר כמעגל חשמלי מחושב היטב. עבור האפשרות של הלחמה עתידית של אלמנטים חדשים, ציפויים מתכת מסופקים. בעבר, נעשה שימוש בטכנולוגיית שקיעת נחושת ליצירת ציפויים כאלה. מדובר בפעולה כימית שיצרנים רבים נטשו היום עקב שימוש בכימיקלים מזיקים כמו פורמלדהיד. הוא הוחלף בשיטות ידידותיות יותר לסביבה של ייצור מעגלים מודפסים עם מתכת ישירה. היתרונות של גישה זו כוללים אפשרות לעיבוד איכותי של לוחות עבים ודו-צדדיים.

חומרים לייצור

בין החומרים המתכלים העיקריים הם דיאלקטריים (מסוכלים או לא מסוכלים), חלקי מתכת וקרמיקה לבסיס הלוח, אטמים מבודדים פיברגלס וכו'. תפקיד המפתח בהבטחת תכונות הביצועים הנחוצות של המוצר הוא שיחק לא רק לפי החומרים המבניים הבסיסיים ליסודות, כמה ציפויים חיצוניים. השיטה המיושמת לייצור לוחות מעגלים מודפסים, בפרט, קובעת את הדרישות לחומרי מליטה לאטמים ולציפויים דבקים כדי לשפר את ההידבקות של משטחים. אז, הספגות אפוקסי נמצאות בשימוש נרחב להדבקה, והרכבים וסרטים של לכה פולימרית משמשים להגנה מפני השפעות חיצוניות. נייר, פיברגלס ופיברגלס משמשים כחומרי מילוי עבור דיאלקטריים. במקרה זה, epoxyphenolic, פנולי ושרפי אפוקסי.

טכנולוגיית מעגלים מודפסים חד-צדדיים

טכניקת ייצור זו היא אחת הנפוצות ביותר, שכן היא דורשת השקעת משאבים מינימלית ומאופיינת ברמת מורכבות נמוכה יחסית. מסיבה זו הוא נמצא בשימוש נרחב בתעשיות שונות, כאשר באופן עקרוני, ניתן לארגן את עבודתם של קווי מסועים אוטומטיים להדפסה ותחריט. הפעולות האופייניות של שיטת ייצור המעגלים המודפסים החד-צדדיים כוללים את הפעולות הבאות:

• הכנת הבסיס. הגיליון הריק נחתך לפורמט הרצוי על ידי חיתוך מכני או ניקוב.
• החבילה שנוצרה עם ריקים מוזנת לקלט של פס הייצור של המסוע.
• ניקוי ריקים. מבוצע בדרך כלל על ידי ניקוי חמצון מכני.
• הדפסת צבעים. טכנולוגיית הסטנסיל משמשת להחלת סמלים טכנולוגיים וסימון עמידים לחריטה ומתרפאים בהשפעת קרינה אולטרה סגולה.
• תחריט נייר כסף.
• הסרת שכבת ההגנה מהצבע.

בדרך זו מתקבלים לוחות פונקציונליים נמוכים אך זולים. כחומר גלם מתכלה, בדרך כלל משתמשים בבסיס נייר - getinaks. אם הדגש הוא על החוזק המכני של המוצר, אז ניתן להשתמש גם בשילוב של נייר וזכוכית בצורה של getinax משופר בדרגת CEM-1.

שיטת ייצור חיסור

קווי מתאר של מנצחיםלפי טכניקה זו נוצרים כתוצאה מחריטת רדיד נחושת על בסיס תמונת הגנה ב-resist מתכת או photoresist. ישנן אפשרויות שונות ליישום טכנולוגיה חיסורית, כאשר הנפוצה שבהן כוללת שימוש בפוטו-רזיסט סרט יבש. לכן, גישה זו נקראת גם השיטה הפוטו-רזיסטית לייצור מעגלים מודפסים, שיש לה יתרונות וחסרונות. השיטה פשוטה למדי ומבחינות רבות אוניברסלית, אך מתקבלים לוחות בעלי פונקציונליות נמוכה גם במוצא המסוע. התהליך הטכנולוגי הוא כדלקמן:

• דיאלקטרי נייר הכסף בהכנה.
• כתוצאה מפעולות השכבות, החשיפה והפיתוח, נוצרת תבנית הגנה בפוטורסיסט.
• תהליך תחריט בנייר נחושת.
• הסרת תבנית ההגנה בפוטו-רזיסט.

בעזרת פוטוליטוגרפיה ופוטורסיסט נוצרת מסכת הגנה על נייר הכסף בצורת דוגמה של מוליכים. לאחר מכן, מתבצעת תחריט על האזורים החשופים של משטח הנחושת, ומסירים את הפוטו-רזיסט של הסרט.

בגרסה חלופית של שיטת החיסור של ייצור מעגלים מודפסים, פוטו-רזיסט מונח בשכבות על דיאלקטרי רדיד, שעובד בעבר במכונה ליצירת חורים ופורמט מראש בעובי של עד 6-7 מיקרון. תחריט מבוצע ברצף באזורים שאינם מוגנים על ידי פוטו-רזיסט.

Additive PCB Forming

דרךשיטה זו יכולה ליצור תבניות עם מוליכים ומרווחים בטווח של 50 עד 100 מיקרומטר רוחב ועובי 30 עד 50 מיקרומטר. גישה אלקטרוכימית מיושמת עם שקיעה סלקטיבית גלוונית ולחיצה נקודתית של אלמנטים מבודדים. ההבדל המהותי בין שיטה זו לשיטה החיסורית הוא שמוליכי מתכת מוחלים, לא חרוטים. אבל לשיטות ייצור תוספים למעגלים מודפסים יש הבדלים משלהם. בפרט, הם מחולקים לשיטות כימיות וגלווניות בלבד. השיטה הכימית הנפוצה ביותר. במקרה זה, היווצרות מעגלים מוליכים באזורים הפעילים מספקת הפחתה כימית של יוני מתכת. המהירות של תהליך זה היא כ-3 מיקרומטר/שעה.

שיטת ייצור משולבת חיובית

שיטה זו נקראת גם חצי-תוספת. בעבודה משתמשים בדיאלקטריים בנייר כסף, אך בעובי קטן יותר. לדוגמה, ניתן להשתמש בנייר כסף מ-5 עד 18 מיקרון. יתר על כן, היווצרות תבנית המוליך מתבצעת על פי אותם מודלים, אך בעיקר עם שקיעת נחושת גלוונית. ההבדל העיקרי בין השיטה יכול להיקרא שימוש במסכות פוטו. הם משמשים בשיטה החיובית המשולבת של ייצור לוחות מעגלים מודפסים בשלב של מתכת מראש עם עובי של עד 6 מיקרון. זהו מה שנקרא הליך הידוק גלווני, שבו האלמנט הפוטו-רזיסטי מוחל ונחשף דרך פוטומסכה.

יתרונות השיטה המשולבתייצור PCB

טכנולוגיה זו מאפשרת לך ליצור אלמנטים של התמונה עם דיוק מוגבר. לדוגמה, בשיטה חיובית של ייצור מעגלים מודפסים על נייר כסף מתכלה בעובי של עד 10 מיקרון, ניתן לקבל רזולוציה של מוליכים עד 75 מיקרון. יחד עם האיכות הגבוהה של המעגלים הדיאלקטריים, מובטח גם בידוד משטח יעיל יותר עם הדבקות טובה של המצע המודפס.

שיטת לחיצה על צמד

הטכנולוגיה מבוססת על השיטה של יצירת מגעים בין-שכבתיים באמצעות חורים מתכתיים. בתהליך יצירת דפוס המוליכים, נעשה שימוש בהכנה רציפה של מקטעים של הבסיס העתידי. בשלב זה נעשה שימוש בשיטה חצי-מוספית לייצור לוחות מעגלים מודפסים, ולאחר מכן מורכבת חבילה רב-שכבתית מהליבות המוכנות. בין הפלחים יש בטנה מיוחדת העשויה מפיברגלס מטופל בשרף אפוקסי. הרכב הזה, כאשר הוא סוחט, יכול לזרום החוצה, למלא את החורים המתכתיים ולהגן על הציפוי המצופה אלקטרוניקה מפני התקפה כימית במהלך פעולות טכנולוגיות נוספות.

שיטת שכבות PCB

דרך אחרת, המבוססת על שימוש במספר מקטעים של מצעים מודפסים ליצירת מבנה פונקציונלי מורכב. המהות של השיטה טמונה בהטלה רצופה של שכבות בידוד עם מוליכים. יחד עם זאת, יש צורך להבטיח מגעים אמינים בין שכבות סמוכות, אשר מובטחהצטברות נחושת גלוונית באזורים עם חורים מבודדים. בין היתרונות של שיטה זו לייצור לוחות מעגלים מודפסים רב-שכבתיים, ניתן לציין את הצפיפות הגבוהה של הפריסה של אלמנטים פונקציונליים עם אפשרות להרכבה קומפקטית בעתיד. יתרה מכך, תכונות אלו נשמרות בכל שכבות המבנה. אבל יש גם חסרונות של שיטה זו, שהעיקרי שבהם הוא הלחץ המכני על השכבות הקודמות בעת יישום השכבה הבאה. מסיבה זו, הטכנולוגיה מוגבלת במספר המרבי המותר של שכבות מיושמות - עד 12.

מסקנה

ככל שהדרישות למאפיינים הטכניים והתפעוליים של האלקטרוניקה המודרנית מתגברות, הפוטנציאל הטכנולוגי בכלים של היצרנים עצמם גדל בהכרח. הפלטפורמה ליישום רעיונות חדשים היא לרוב רק מעגל מודפס. השיטה המשולבת של ייצור אלמנט זה מציגה את רמת יכולות הייצור המודרניות, שבזכותן מפתחים יכולים לייצר רכיבי רדיו מורכבים במיוחד עם תצורה ייחודית. דבר נוסף הוא שהמושג של גידול שכבה אחר שכבה לא תמיד מצדיק את עצמו בפועל ביישומים בהנדסת הרדיו הפשוטה ביותר, ולכן עד כה רק חברות בודדות עברו לייצור סדרתי של לוחות כאלה. יתרה מכך, הביקוש למעגלים פשוטים בעיצוב חד-צדדי ושימוש בחומרים מתכלים זולים נותרה בעינה.