วิธีการผลิต PCB: เทคโนโลยีการผลิต

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

ในเครื่องมือวัดและอิเล็กทรอนิกส์โดยทั่วไป แผงวงจรพิมพ์มีบทบาทสำคัญในการเป็นตัวนำการเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้า คุณภาพของอุปกรณ์และประสิทธิภาพพื้นฐานขึ้นอยู่กับฟังก์ชันนี้ วิธีการผลิตที่ทันสมัยในการผลิตแผงวงจรพิมพ์ได้รับคำแนะนำจากความเป็นไปได้ของการรวมฐานองค์ประกอบที่เชื่อถือได้ด้วยความหนาแน่นของเลย์เอาต์ที่สูง ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่ผลิตขึ้น

ภาพรวม PCB

เรากำลังพูดถึงผลิตภัณฑ์ที่ใช้ฐานฉนวนแบบแบน การออกแบบซึ่งมีร่อง รู ร่องเจาะ และวงจรนำไฟฟ้า ส่วนหลังใช้สำหรับเปลี่ยนอุปกรณ์ไฟฟ้าซึ่งบางส่วนไม่รวมอยู่ในอุปกรณ์บอร์ดและส่วนอื่น ๆ จะถูกวางไว้เป็นโหนดการทำงานในพื้นที่ สิ่งสำคัญคือต้องเน้นว่าการจัดวางขององค์ประกอบโครงสร้าง ตัวนำ และชิ้นส่วนการทำงานดังกล่าว เบื้องต้นจะนำเสนอในการออกแบบผลิตภัณฑ์เป็นวงจรไฟฟ้าที่รอบคอบ สำหรับความเป็นไปได้ในการบัดกรีองค์ประกอบใหม่ในอนาคต จะมีการเคลือบโลหะให้ ก่อนหน้านี้ใช้เทคโนโลยีการสะสมทองแดงเพื่อสร้างสารเคลือบดังกล่าว นี่คือการดำเนินการทางเคมีที่ผู้ผลิตหลายรายละทิ้งไปในวันนี้เนื่องจากการใช้สารเคมีที่เป็นอันตราย เช่น ฟอร์มาลดีไฮด์ ได้ถูกแทนที่ด้วยวิธีการผลิตแผงวงจรพิมพ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นด้วยการทำให้เป็นโลหะโดยตรง ข้อดีของวิธีนี้รวมถึงความเป็นไปได้ของการประมวลผลแผ่นหนาและกระดานสองด้านคุณภาพสูง

วัสดุในการทำ

ในบรรดาวัสดุสิ้นเปลืองหลัก ได้แก่ ไดอิเล็กทริก (แบบฟอยล์หรือแบบไม่มีฟอยล์) ช่องว่างโลหะและเซรามิกสำหรับฐานกระดาน ปะเก็นฉนวนไฟเบอร์กลาส ฯลฯ มีบทบาทสำคัญในการรับรองคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่จำเป็นของผลิตภัณฑ์ ไม่เพียงแต่วัสดุโครงสร้างพื้นฐานสำหรับพื้นฐานเท่านั้นเคลือบภายนอกอาคาร วิธีการผลิตแผงวงจรพิมพ์ที่ใช้โดยเฉพาะอย่างยิ่งกำหนดข้อกำหนดสำหรับการยึดวัสดุสำหรับปะเก็นและสารเคลือบกาวเพื่อปรับปรุงการยึดเกาะของพื้นผิว ดังนั้นการเคลือบอีพ็อกซี่จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการติดกาว และองค์ประกอบและฟิล์มโพลีเมอร์ก็ถูกนำมาใช้เพื่อป้องกันอิทธิพลจากภายนอก กระดาษ ไฟเบอร์กลาส และไฟเบอร์กลาส ใช้เป็นสารตัวเติมสำหรับไดอิเล็กทริก ในกรณีนี้อีพอกซีฟีนอลิกฟีนอลและอีพอกซีเรซิน

เทคโนโลยีแผงวงจรพิมพ์ด้านเดียว

เทคนิคการผลิตนี้เป็นหนึ่งในเทคนิคที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด เนื่องจากต้องใช้ทรัพยากรน้อยที่สุดและมีความซับซ้อนค่อนข้างต่ำ ด้วยเหตุนี้จึงใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ โดยหลักการแล้ว เป็นไปได้ที่จะจัดระเบียบงานของสายพานลำเลียงอัตโนมัติสำหรับการพิมพ์และการแกะสลัก การใช้งานทั่วไปของวิธีการผลิตแผงวงจรพิมพ์ด้านเดียวมีดังต่อไปนี้:

• เตรียมฐาน. แผ่นเปล่าถูกตัดให้อยู่ในรูปแบบที่ต้องการโดยการตัดหรือเจาะด้วยกลไก
• บรรจุภัณฑ์ที่ขึ้นรูปพร้อมช่องว่างถูกป้อนเข้าในสายการผลิตของสายพานลำเลียง
• ทำความสะอาดช่องว่าง. มักจะทำโดยการดีออกซิเดชันทางกล
• พิมพ์สี. เทคโนโลยีลายฉลุถูกใช้เพื่อใช้สัญลักษณ์ทางเทคโนโลยีและการทำเครื่องหมายที่ทนทานต่อการแกะสลักและบ่มภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลต
• แกะสลักฟอยล์ทองแดง
• เอาชั้นป้องกันออกจากสี

ด้วยวิธีนี้ จะได้บอร์ดที่ใช้งานได้น้อยแต่ราคาถูก ในฐานะที่เป็นวัตถุดิบสิ้นเปลือง มักใช้ฐานกระดาษ - getinaks หากเน้นที่ความแข็งแรงเชิงกลของผลิตภัณฑ์ ก็สามารถใช้กระดาษและแก้วร่วมกันในรูปแบบของ getinax เกรด CEM-1 ที่ปรับปรุงแล้วได้ด้วย

วิธีการผลิตแบบลดทอน

คอนทัวร์คอนดักเตอร์ตามเทคนิคนี้เกิดขึ้นจากการแกะสลักฟอยล์ทองแดงบนฐานของภาพป้องกันในตัวต้านทานโลหะหรือ photoresist มีหลายทางเลือกในการนำเทคโนโลยีการลบมาใช้ ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการใช้ฟิล์มกรองแสงแบบแห้ง ดังนั้นวิธีการนี้จึงเรียกว่าวิธี photoresistive ในการผลิตแผงวงจรพิมพ์ซึ่งมีข้อดีและข้อเสีย วิธีการนี้ค่อนข้างง่ายและเป็นสากลในหลาย ๆ ด้าน แต่ยังได้บอร์ดที่มีฟังก์ชันการทำงานต่ำที่เอาต์พุตของสายพานลำเลียง กระบวนการทางเทคโนโลยีมีดังนี้:

• กำลังเตรียมฟอยด์ไดอิเล็กตริก
• ผลจากการดำเนินการเลเยอร์ การเปิดรับแสง และการพัฒนา รูปแบบการป้องกันในโฟโตรีซีสต์จึงก่อตัวขึ้น
• กระบวนการแกะสลักฟอยล์ทองแดง
• ถอดแบบป้องกันในตัว photoresist

ด้วยความช่วยเหลือของ photolithography และ photoresist หน้ากากป้องกันถูกสร้างขึ้นบนกระดาษฟอยล์ในรูปแบบของตัวนำ หลังจากนั้น ทำการแกะสลักบนพื้นที่ที่เปิดเผยของพื้นผิวทองแดง และเอาฟิล์มกันแสงออก

ในรุ่นทางเลือกของวิธีลดทอนของการผลิตแผงวงจรพิมพ์ เครื่องฉายแสงถูกเคลือบเป็นชั้นบนไดอิเล็กทริกฟอยล์ ซึ่งก่อนหน้านี้ผ่านการกลึงเพื่อสร้างรูและเคลือบล่วงหน้าด้วยความหนาสูงสุด 6-7 ไมครอน การแกะสลักจะดำเนินการตามลำดับในพื้นที่ที่ไม่ได้รับการป้องกันโดย photoresist

การขึ้นรูป PCB เสริม

ผ่านวิธีนี้สามารถสร้างลวดลายที่มีตัวนำและช่องว่างในช่วงความกว้าง 50 ถึง 100 µm และความหนา 30 ถึง 50 µm วิธีการทางเคมีไฟฟ้าถูกนำมาใช้กับการสะสมแบบคัดเลือกด้วยไฟฟ้าและการกดจุดขององค์ประกอบฉนวน ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างวิธีนี้กับวิธีหักลบคือ มีการใช้ตัวนำโลหะไม่ใช่การสลัก แต่วิธีการผลิตสารเติมแต่งสำหรับแผงวงจรพิมพ์มีความแตกต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกเขาจะแบ่งออกเป็นวิธีทางเคมีและทางไฟฟ้าอย่างหมดจด วิธีทางเคมีที่ใช้กันมากที่สุด ในกรณีนี้ การก่อตัวของวงจรนำไฟฟ้าในพื้นที่แอคทีฟช่วยลดเคมีของไอออนโลหะ ความเร็วของกระบวนการนี้อยู่ที่ประมาณ 3 µm/h

วิธีการผลิตแบบผสมผสานที่เป็นบวก

วิธีนี้เรียกอีกอย่างว่ากึ่งสารเติมแต่ง ในงานใช้ไดอิเล็กทริกฟอยล์ แต่มีความหนาน้อยกว่า ตัวอย่างเช่น สามารถใช้ฟอยล์ตั้งแต่ 5 ถึง 18 ไมครอน นอกจากนี้ การก่อตัวของรูปแบบตัวนำจะดำเนินการตามรุ่นเดียวกัน แต่ส่วนใหญ่มีการสะสมของทองแดงกัลวานิก ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างวิธีการนี้เรียกว่าการใช้โฟโตมาสก์ ใช้ในวิธีการผสมเชิงบวกในการผลิตแผงวงจรพิมพ์ในขั้นตอนการเตรียมการเคลือบโลหะล่วงหน้าที่มีความหนาสูงสุด 6 ไมครอน นี่คือขั้นตอนที่เรียกว่า galvanic กระชับ ซึ่งองค์ประกอบ photoresistive ถูกนำไปใช้และเปิดเผยผ่านโฟโตมาสก์

ข้อดีของวิธีการรวมกันการผลิต PCB

เทคโนโลยีนี้ช่วยให้คุณสร้างองค์ประกอบของภาพได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น ด้วยวิธีการเชิงบวกในการผลิตแผงวงจรพิมพ์บนวัสดุสิ้นเปลืองฟอยล์ที่มีความหนาสูงสุด 10 ไมครอน จึงเป็นไปได้ที่จะได้ความละเอียดของตัวนำสูงถึง 75 ไมครอน นอกจากวงจรไดอิเล็กทริกคุณภาพสูงแล้ว ยังรับประกันการแยกพื้นผิวที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นด้วยการยึดเกาะที่ดีของพื้นผิวที่พิมพ์ด้วย

วิธีกดคู่

เทคโนโลยีนี้ใช้วิธีการสร้างคอนแทคเลนส์ระหว่างชั้นโดยใช้รูที่เป็นโลหะ ในกระบวนการสร้างรูปแบบของตัวนำจะใช้การเตรียมส่วนของฐานในอนาคตตามลำดับ ในขั้นตอนนี้จะใช้วิธีกึ่งสารเติมแต่งสำหรับการผลิตแผงวงจรพิมพ์หลังจากนั้นจะประกอบแพ็คเกจหลายชั้นจากแกนที่เตรียมไว้ ระหว่างส่วนต่างๆ มีซับในพิเศษที่ทำจากไฟเบอร์กลาสที่เคลือบด้วยอีพอกซีเรซิน เมื่อบีบแล้ว องค์ประกอบนี้สามารถไหลออกมา เติมรูที่เป็นโลหะ และปกป้องสารเคลือบที่ชุบด้วยไฟฟ้าจากสารเคมีในระหว่างการดำเนินการทางเทคโนโลยีเพิ่มเติม

วิธีการเลเยอร์ PCB

อีกวิธีหนึ่ง ซึ่งอิงจากการใช้วัสดุพิมพ์หลายส่วนเพื่อสร้างโครงสร้างการทำงานที่ซับซ้อน สาระสำคัญของวิธีการนี้อยู่ที่การกำหนดชั้นของฉนวนกับตัวนำอย่างต่อเนื่อง ในขณะเดียวกันก็เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ามีการติดต่อที่เชื่อถือได้ระหว่างชั้นที่อยู่ติดกันซึ่งมั่นใจได้การสะสมของทองแดงกัลวานิกในบริเวณที่มีรูเป็นฉนวน ในบรรดาข้อดีของวิธีการผลิตแผงวงจรพิมพ์แบบหลายชั้นนี้ เราสามารถสังเกตความหนาแน่นสูงของเลย์เอาต์ขององค์ประกอบการทำงานพร้อมความเป็นไปได้ของการประกอบแบบกะทัดรัดในอนาคต ยิ่งไปกว่านั้น คุณสมบัติเหล่านี้ยังคงอยู่ในทุกชั้นของโครงสร้าง แต่ก็มีข้อเสียของวิธีนี้ซึ่งหลัก ๆ คือแรงกดทางกลบนชั้นก่อนหน้าเมื่อใช้ชั้นถัดไป ด้วยเหตุนี้ เทคโนโลยีจึงถูกจำกัดด้วยจำนวนเลเยอร์สูงสุดที่อนุญาต - สูงสุด 12.

สรุป

เนื่องจากข้อกำหนดสำหรับลักษณะทางเทคนิคและการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่เพิ่มขึ้น ศักยภาพทางเทคโนโลยีในเครื่องมือของผู้ผลิตเองย่อมเพิ่มขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ แพลตฟอร์มสำหรับการนำแนวคิดใหม่ไปใช้มักจะเป็นเพียงแผงวงจรพิมพ์ วิธีการผลิตแบบรวมองค์ประกอบนี้แสดงระดับของความสามารถในการผลิตที่ทันสมัย นักพัฒนาจึงสามารถผลิตส่วนประกอบวิทยุที่ซับซ้อนเป็นพิเศษด้วยการกำหนดค่าเฉพาะได้ อีกสิ่งหนึ่งคือแนวคิดของการเติบโตแบบทีละชั้นไม่ได้พิสูจน์ตัวเองในทางปฏิบัติในแอปพลิเคชันในวิศวกรรมวิทยุที่ง่ายที่สุดเสมอไป จนถึงขณะนี้มีเพียงไม่กี่บริษัทเท่านั้นที่เปลี่ยนมาใช้การผลิตบอร์ดแบบอนุกรมดังกล่าว ยิ่งไปกว่านั้น ความต้องการวงจรอย่างง่ายที่มีการออกแบบด้านเดียวและการใช้วัสดุสิ้นเปลืองราคาถูกยังคงมีอยู่