Phương pháp sản xuất PCB: công nghệ sản xuất

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Trong thiết bị đo đạc và điện tử nói chung, bảng mạch in đóng một vai trò quan trọng như vật mang kết nối điện. Chất lượng của thiết bị và hiệu suất cơ bản của nó phụ thuộc vào chức năng này. Các phương pháp sản xuất bảng mạch in hiện đại được hướng dẫn bởi khả năng tích hợp đáng tin cậy của đế phần tử với mật độ bố trí cao, giúp tăng hiệu suất của thiết bị được sản xuất.

Tổng quan về PCB

Chúng ta đang nói về các sản phẩm dựa trên đế cách điện phẳng, thiết kế có rãnh, lỗ, rãnh cắt và mạch dẫn điện. Phần sau được sử dụng để chuyển đổi các thiết bị điện, một số trong số đó không được bao gồm trong thiết bị bảng, và phần khác được đặt trên nó như các nút chức năng cục bộ. Điều quan trọng cần nhấn mạnh là vị trícủa các thành phần cấu trúc, dây dẫn và các bộ phận làm việc nói trên ban đầu được trình bày trong thiết kế sản phẩm dưới dạng một mạch điện được cân nhắc kỹ lưỡng. Đối với khả năng hàn các nguyên tố mới trong tương lai, các lớp phủ kim loại được cung cấp. Trước đây, công nghệ lắng đọng đồng đã được sử dụng để tạo thành các lớp phủ như vậy. Đây là một hoạt động hóa học mà nhiều nhà sản xuất đã từ bỏ ngày nay do sử dụng các hóa chất độc hại như formaldehyde. Nó đã được thay thế bằng các phương pháp sản xuất bảng mạch in thân thiện với môi trường hơn bằng quá trình kim loại hóa trực tiếp. Các ưu điểm của phương pháp này bao gồm khả năng xử lý chất lượng cao các tấm ván dày và hai mặt.

Nguyên liệu làm

Trong số các vật tư tiêu hao chính là chất điện môi (có tráng hoặc không tráng men), các khoảng trống bằng kim loại và gốm cho đế bảng, các miếng đệm cách điện bằng sợi thủy tinh, v.v. Đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo các đặc tính hoạt động cần thiết của sản phẩm không chỉ bởi các vật liệu cấu tạo cơ bản cho những điều cơ bản, bao nhiêu lớp sơn ngoài trời. Đặc biệt, phương pháp sản xuất bảng mạch in được áp dụng xác định các yêu cầu đối với vật liệu liên kết cho miếng đệm và lớp phủ kết dính để cải thiện độ bám dính của bề mặt. Vì vậy, các chất tẩm epoxy được sử dụng rộng rãi để dán, và các thành phần và màng sơn polyme được sử dụng để bảo vệ khỏi các tác động bên ngoài. Giấy, sợi thủy tinh và sợi thủy tinh được sử dụng làm chất độn cho chất điện môi. Trong trường hợp này, epoxyphenolic, phenolic vànhựa epoxy.

Công nghệ bảng mạch in một mặt

Kỹ thuật sản xuất này là một trong những kỹ thuật phổ biến nhất, vì nó đòi hỏi đầu tư tài nguyên tối thiểu và có đặc điểm là mức độ phức tạp tương đối thấp. Vì lý do này, nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau, về nguyên tắc, có thể tổ chức công việc của các dây chuyền băng tải tự động để in và khắc. Các hoạt động điển hình của phương pháp sản xuất bảng mạch in một mặt bao gồm những điều sau:

• Chuẩn bị nền. Tờ giấy trắng được cắt theo định dạng mong muốn bằng cách cắt hoặc đục lỗ cơ học.
• Gói được tạo thành với các khoảng trống được đưa đến đầu vào của dây chuyền sản xuất của băng tải.
• Khoảng trống làm sạch. Thường được thực hiện bằng cách khử oxy cơ học.
• Sơn in. Công nghệ Stencil được sử dụng để áp dụng các biểu tượng công nghệ và đánh dấu có khả năng chống ăn mòn và đóng rắn dưới tác động của bức xạ tia cực tím.
• Khắc lá đồng.
• Loại bỏ lớp bảo vệ khỏi sơn.

Bằng cách này, các bảng chức năng thấp nhưng rẻ tiền sẽ được thu được. Là một nguyên liệu thô có thể tiêu thụ được, thường sử dụng đế giấy - getinaks. Nếu tập trung vào độ bền cơ học của sản phẩm, thì sự kết hợp giữa giấy và thủy tinh ở dạng getinax cấp CEM-1 được cải tiến cũng có thể được sử dụng.

Phương pháp sản xuất trừ đi

Đường viền của dây dẫntheo kỹ thuật này được hình thành do ăn mòn lá đồng trên cơ sở của một hình ảnh bảo vệ trong điện trở kim loại hoặc chất cản quang. Có nhiều lựa chọn khác nhau để thực hiện công nghệ trừ, trong đó phổ biến nhất là sử dụng chất cản quang phim khô. Do đó, phương pháp này còn được gọi là phương pháp phản quang trong sản xuất bảng mạch in, phương pháp này có những ưu và nhược điểm riêng. Phương pháp này khá đơn giản và ở nhiều khía cạnh phổ biến, nhưng các bảng có chức năng thấp cũng thu được ở đầu ra của băng tải. Quy trình công nghệ như sau:

• Chất điện môi giấy bạc đang được chuẩn bị.
• Là kết quả của các hoạt động phân lớp, phơi sáng và phát triển, một mô hình bảo vệ được hình thành trong tấm cản quang.
• Quy trình khắc lá đồng.
• Loại bỏ mô hình bảo vệ trong tấm cản quang.

Với sự hỗ trợ của kỹ thuật in quang khắc và chất cản quang, một mặt nạ bảo vệ được tạo ra trên giấy bạc dưới dạng một mẫu chất dẫn điện. Sau đó, quá trình ăn mòn được thực hiện trên các khu vực tiếp xúc của bề mặt đồng và chất cản quang phim được loại bỏ.

Trong một phiên bản thay thế của phương pháp sản xuất bảng mạch in trừ đi, một chất cản quang được phủ trên một chất điện môi lá mỏng, trước đây được gia công để tạo lỗ và được kim loại trước với độ dày lên đến 6-7 micron. Quá trình khắc được thực hiện tuần tự trên các khu vực không được bảo vệ bằng kính cản quang.

Hình thành PCB phụ gia

Thông quaPhương pháp này có thể tạo ra các mẫu với các dây dẫn và khoảng trống có chiều rộng từ 50 đến 100 µm và chiều dày từ 30 đến 50 µm. Phương pháp tiếp cận điện hóa được áp dụng với sự lắng đọng chọn lọc galvanic và ép điểm các phần tử cách điện. Sự khác biệt cơ bản giữa phương pháp này và phương pháp trừ là các dây dẫn kim loại được áp dụng, không được khắc. Nhưng phương pháp sản xuất phụ gia cho bảng mạch in có những điểm khác biệt riêng. Đặc biệt, chúng được chia thành các phương pháp hóa học thuần túy và phương pháp điện hóa. Phương pháp hóa học thường dùng nhất. Trong trường hợp này, sự hình thành các mạch dẫn trong các vùng hoạt động cung cấp cho quá trình khử hóa học của các ion kim loại. Tốc độ của quá trình này là khoảng 3 µm / h.

Phương pháp sản xuất kết hợp tích cực

Phương pháp này còn được gọi là bán phụ gia. Trong công việc, các chất điện môi của lá được sử dụng, nhưng có độ dày nhỏ hơn. Ví dụ, có thể sử dụng lá từ 5 đến 18 micron. Hơn nữa, việc hình thành mẫu dây dẫn được thực hiện theo các mô hình tương tự, nhưng chủ yếu là lắng đọng đồng mạ. Sự khác biệt chính giữa phương pháp này có thể được gọi là việc sử dụng photomasks. Chúng được sử dụng trong phương pháp tích cực kết hợp sản xuất bảng mạch in ở giai đoạn tiền kim loại hóa với độ dày lên đến 6 micron. Đây là một cái gọi là quy trình thắt chặt điện, trong đó phần tử phản quang được áp dụng và tiếp xúc qua một bình quang.

Ưu điểm của phương pháp kết hợpSản xuất PCB

Công nghệ này cho phép bạn tạo các thành phần của hình ảnh với độ chính xác cao hơn. Ví dụ, với phương pháp tích cực sản xuất bảng mạch in trên giấy bạc có độ dày lên đến 10 micron, có thể thu được độ phân giải của dây dẫn lên đến 75 micron. Cùng với chất lượng cao của các mạch điện môi, việc cách ly bề mặt hiệu quả hơn với độ kết dính tốt của chất nền được in cũng được đảm bảo.

Phương pháp ép cặp

Công nghệ dựa trên phương pháp tạo các điểm tiếp xúc giữa các lớp bằng cách sử dụng các lỗ được mạ kim loại. Trong quá trình hình thành mẫu của dây dẫn, việc chuẩn bị tuần tự các phân đoạn của đế tương lai được sử dụng. Ở giai đoạn này, một phương pháp bán phụ gia để sản xuất bảng mạch in được sử dụng, sau đó một gói nhiều lớp được lắp ráp từ các lõi đã chuẩn bị. Giữa các phân đoạn có một lớp lót đặc biệt làm bằng sợi thủy tinh được xử lý bằng nhựa epoxy. Thành phần này, khi được ép chặt, có thể chảy ra, lấp đầy các lỗ được kim loại hóa và bảo vệ lớp mạ điện khỏi bị tấn công hóa học trong các hoạt động công nghệ tiếp theo.

Phương pháp phân lớp PCB

Một cách khác, dựa trên việc sử dụng một số phân đoạn của chất nền đã in để tạo thành một cấu trúc chức năng phức tạp. Bản chất của phương pháp này nằm ở việc áp đặt liên tiếp các lớp cách điện với dây dẫn. Đồng thời, cần đảm bảo các liên hệ tin cậy giữa các lớp liền kề, được đảm bảotích tụ đồng mạ ở những khu vực có lỗ cách điện. Trong số những ưu điểm của phương pháp sản xuất bảng mạch in nhiều lớp này, người ta có thể lưu ý đến mật độ bố trí các phần tử chức năng cao với khả năng lắp ráp nhỏ gọn trong tương lai. Hơn nữa, những phẩm chất này được bảo tồn trên tất cả các lớp của cấu trúc. Nhưng cũng có những nhược điểm của phương pháp này mà nguyên nhân chính là áp lực cơ học lên các lớp trước khi thi công lớp sau. Vì lý do này, công nghệ bị giới hạn ở số lượng lớp được áp dụng tối đa cho phép - lên đến 12.

Kết

Khi các yêu cầu về đặc tính kỹ thuật và hoạt động của thiết bị điện tử hiện đại tăng lên, tiềm năng công nghệ trong các công cụ của chính các nhà sản xuất chắc chắn cũng tăng theo. Nền tảng để thực hiện các ý tưởng mới thường chỉ là một bảng mạch in. Phương pháp kết hợp sản xuất phần tử này cho thấy mức độ khả năng sản xuất hiện đại, nhờ đó các nhà phát triển có thể sản xuất các thành phần vô tuyến cực kỳ phức tạp với một cấu hình độc đáo. Một điều nữa là khái niệm tăng trưởng từng lớp không phải lúc nào cũng tự biện minh trong thực tế trong các ứng dụng trong kỹ thuật vô tuyến đơn giản nhất, cho đến nay chỉ có một số công ty chuyển sang sản xuất nối tiếp các bo mạch như vậy. Hơn nữa, nhu cầu đối với các mạch đơn giản với thiết kế một chiều và sử dụng vật tư tiêu hao rẻ vẫn còn.