Metodi di fabbricazione dei PCB: tecnologia di produzione

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Nella strumentazione e nell'elettronica in generale, i circuiti stampati svolgono un ruolo cruciale come vettori di interconnessioni elettriche. La qualità del dispositivo e le sue prestazioni di base dipendono da questa funzione. I moderni metodi di produzione dei circuiti stampati sono guidati dalla possibilità di un'integrazione affidabile della base dell'elemento con un'elevata densità di layout, che aumenta le prestazioni dell'attrezzatura prodotta.

Panoramica PCB

Stiamo parlando di prodotti basati su una base isolante piatta, il cui design presenta scanalature, fori, ritagli e circuiti conduttivi. Questi ultimi sono utilizzati per la commutazione di dispositivi elettrici, alcuni dei quali non sono inclusi nel dispositivo di bordo in quanto tale, e l' altra parte è posizionata su di essa come nodi funzionali locali. È importante sottolineare che il posizionamentodei suddetti elementi strutturali, conduttori e parti di lavoro sono inizialmente presentati nella progettazione del prodotto come un circuito elettrico ben congegnato. Per la possibilità di saldature future di nuovi elementi, vengono forniti rivestimenti metallizzati. In precedenza, per formare tali rivestimenti veniva utilizzata la tecnologia di deposizione di rame. Questa è un'operazione chimica che molti produttori hanno abbandonato oggi a causa dell'uso di sostanze chimiche nocive come la formaldeide. È stato sostituito da metodi più rispettosi dell'ambiente di produzione di circuiti stampati con metallizzazione diretta. I vantaggi di questo approccio includono la possibilità di una lavorazione di alta qualità di pannelli spessi e bifacciali.

Materiali per la realizzazione

Tra i principali materiali di consumo ci sono dielettrici (foilati o non), grezzi in metallo e ceramica per la base del pannello, guarnizioni isolanti in fibra di vetro, ecc. Il ruolo chiave nel garantire le necessarie proprietà prestazionali del prodotto è giocato non solo dai materiali strutturali di base per le basi, quanti rivestimenti per esterni. Il metodo applicato di fabbricazione dei circuiti stampati, in particolare, determina i requisiti per i materiali di incollaggio per guarnizioni e rivestimenti adesivi per migliorare l'adesione delle superfici. Pertanto, le impregnazioni epossidiche sono ampiamente utilizzate per l'incollaggio e le composizioni e i film di vernici polimeriche vengono utilizzati per proteggere dalle influenze esterne. Carta, fibra di vetro e fibra di vetro sono usati come riempitivi per dielettrici. In questo caso, epossifenolici, fenolici eresine epossidiche.

Tecnologia per circuiti stampati su un lato

Questa tecnica di produzione è una delle più comuni, poiché richiede un investimento minimo di risorse ed è caratterizzata da un livello di complessità relativamente basso. Per questo motivo trova largo impiego in diversi settori industriali, dove, in linea di principio, è possibile organizzare il lavoro di linee di trasporto automatizzate per la stampa e l'incisione. Le operazioni tipiche del metodo di produzione dei circuiti stampati su un lato sono le seguenti:

• Preparare la base. Il foglio bianco viene tagliato nel formato desiderato mediante taglio meccanico o punzonatura.
• Il pacco formato con gli sbozzati viene alimentato all'ingresso della linea di produzione del trasportatore.
• Pulizia degli spazi vuoti. Solitamente eseguita mediante disossidazione meccanica.
• Vernici per la stampa. La tecnologia stencil viene utilizzata per applicare simboli tecnologici e di marcatura resistenti all'incisione e polimerizzati sotto l'influenza delle radiazioni ultraviolette.
• Incisione su lamina di rame.
• Rimuovere lo strato protettivo dalla vernice.

In questo modo si ottengono schede poco funzionali ma economiche. Come materia prima di consumo, viene solitamente utilizzata una base di carta: getinaks. Se l'accento è posto sulla resistenza meccanica del prodotto, è possibile utilizzare anche una combinazione di carta e vetro sotto forma di getinax di grado CEM-1 migliorato.

Metodo di produzione sottrattivo

Contorni dei conduttorisecondo questa tecnica sono formati come risultato dell'attacco di una lamina di rame sulla base di un'immagine protettiva in un resist o fotoresist metallico. Esistono varie opzioni per implementare la tecnologia sottrattiva, la più comune delle quali prevede l'uso del fotoresist a film secco. Pertanto, questo approccio è anche chiamato metodo fotoresistivo per la produzione di circuiti stampati, che ha i suoi pro e contro. Il metodo è abbastanza semplice e per molti aspetti universale, ma all'uscita del trasportatore si ottengono anche schede di bassa funzionalità. Il processo tecnologico è il seguente:

• Il dielettrico a lamina è in preparazione.
• Come risultato delle operazioni di stratificazione, esposizione e sviluppo, si forma un pattern protettivo nel fotoresist.
• Processo di incisione con lamina di rame.
• Rimozione del pattern protettivo nel fotoresist.

Con l'aiuto della fotolitografia e del photoresist, viene creata una maschera protettiva sulla lamina a forma di motivo di conduttori. Successivamente, viene eseguita l'incisione sulle aree esposte della superficie di rame e la pellicola fotoresist viene rimossa.

In una versione alternativa del metodo sottrattivo di produzione dei circuiti stampati, un fotoresist è stratificato su un dielettrico in lamina, precedentemente lavorato per creare fori e premetallizzato con uno spessore fino a 6-7 micron. L'incisione viene eseguita in sequenza su aree non protette da photoresist.

Formazione PCB additiva

AttraversoQuesto metodo può formare modelli con conduttori e spazi vuoti nell'intervallo da 50 a 100 µm di larghezza e da 30 a 50 µm di spessore. Viene applicato un approccio elettrochimico con deposizione selettiva galvanica e pressatura a punti degli elementi isolanti. La differenza fondamentale tra questo metodo e quello sottrattivo è che i conduttori metallici vengono applicati, non incisi. Ma i metodi di produzione additiva per i circuiti stampati hanno le loro differenze. In particolare, si dividono in metodi puramente chimici e galvanici. Il metodo chimico più comunemente usato. In questo caso la formazione di circuiti conduttivi nelle zone attive prevede la riduzione chimica degli ioni metallici. La velocità di questo processo è di circa 3 µm/h.

Metodo di produzione combinato positivo

Questo metodo è anche chiamato semi-additivo. Nel lavoro vengono utilizzati dielettrici a lamina, ma di spessore inferiore. Ad esempio, possono essere utilizzate lamine da 5 a 18 micron. Inoltre, la formazione del pattern conduttore avviene secondo gli stessi modelli, ma principalmente con deposizione galvanica di rame. La differenza chiave tra il metodo può essere chiamata l'uso di fotomaschere. Sono utilizzati nel metodo positivo combinato di produzione di circuiti stampati nella fase di premetallizzazione con uno spessore fino a 6 micron. Si tratta di una cosiddetta procedura di serraggio galvanico, in cui l'elemento fotoresistivo viene applicato ed esposto attraverso una fotomaschera.

Vantaggi del metodo combinatoProduzione PCB

Questa tecnologia ti consente di formare elementi dell'immagine con maggiore precisione. Ad esempio, con un metodo positivo di produzione di circuiti stampati su una pellicola consumabile con uno spessore fino a 10 micron, è possibile ottenere una risoluzione dei conduttori fino a 75 micron. Oltre all'elevata qualità dei circuiti dielettrici, viene garantito anche un isolamento superficiale più efficace con una buona adesività del supporto stampato.

Metodo di pressatura accoppiata

La tecnologia si basa sul metodo per creare contatti interstrato utilizzando fori metallizzati. Nel processo di formazione del modello di conduttori, viene utilizzata la preparazione sequenziale dei segmenti della base futura. In questa fase viene utilizzato un metodo semi-additivo per la produzione di circuiti stampati, dopodiché viene assemblato un pacchetto multistrato dai nuclei preparati. Tra i segmenti è presente uno speciale rivestimento in fibra di vetro trattata con resine epossidiche. Questa composizione, una volta schiacciata, può defluire, riempiendo i fori metallizzati e proteggendo il rivestimento galvanico dall'attacco chimico durante ulteriori operazioni tecnologiche.

Metodo di stratificazione PCB

Un altro modo, che si basa sull'uso di diversi segmenti di substrati stampati per formare una struttura funzionale complessa. L'essenza del metodo risiede nella successiva imposizione di strati di isolamento con conduttori. Allo stesso tempo, è necessario garantire contatti affidabili tra strati adiacenti, il che è assicuratoaccumulo galvanico di rame in zone con fori isolanti. Tra i vantaggi di questo metodo di produzione di circuiti stampati multistrato, si può notare l'elevata densità della disposizione degli elementi funzionali con la possibilità di un assemblaggio compatto in futuro. Inoltre, queste qualità sono preservate su tutti gli strati della struttura. Ma ci sono anche degli svantaggi di questo metodo, il principale dei quali è la pressione meccanica sugli strati precedenti quando si applica quello successivo. Per questo motivo, la tecnologia è limitata nel numero massimo consentito di strati applicati - fino a 12.

Conclusione

Con l'aumento dei requisiti per le caratteristiche tecniche e operative dell'elettronica moderna, aumenta inevitabilmente il potenziale tecnologico negli strumenti degli stessi produttori. La piattaforma per l'implementazione di nuove idee è spesso solo un circuito stampato. Il metodo combinato di produzione di questo elemento mostra il livello delle moderne capacità di produzione, grazie alle quali gli sviluppatori possono produrre componenti radio ultracomplessi con una configurazione unica. Un' altra cosa è che il concetto di crescita strato per strato non sempre si giustifica in pratica nelle applicazioni nella più semplice ingegneria radio, finora solo poche aziende sono passate alla produzione in serie di tali schede. Inoltre, rimane la richiesta di circuiti semplici con un design unilaterale e l'uso di materiali di consumo economici.