PCB წარმოების მეთოდები: წარმოების ტექნოლოგია

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

ინსტრუმენტაციასა და ზოგადად ელექტრონიკაში, ბეჭდური მიკროსქემის დაფები გადამწყვეტ როლს ასრულებენ, როგორც ელექტრული ურთიერთკავშირების მატარებლები. მოწყობილობის ხარისხი და მისი ძირითადი შესრულება დამოკიდებულია ამ ფუნქციაზე. ბეჭდური მიკროსქემის დაფების წარმოების თანამედროვე მეთოდები ხელმძღვანელობს ელემენტის ბაზის საიმედო ინტეგრაციის შესაძლებლობით მაღალი განლაგების სიმკვრივით, რაც ზრდის წარმოებული აღჭურვილობის მუშაობას.

PCB მიმოხილვა

საუბარია ბრტყელ საიზოლაციო ბაზაზე დაფუძნებულ პროდუქტებზე, რომელთა დიზაინს აქვს ღარები, ხვრელები, ამონაჭრები და გამტარი სქემები. ეს უკანასკნელი გამოიყენება ელექტრული მოწყობილობების გადართვისთვის, რომელთაგან ზოგიერთი არ შედის დაფის მოწყობილობაში, როგორც ასეთი, ხოლო მეორე ნაწილი მოთავსებულია მასზე, როგორც ლოკალური ფუნქციური კვანძები. მნიშვნელოვანია ხაზი გავუსვა, რომ განთავსებაზემოაღნიშნული სტრუქტურული ელემენტებიდან, გამტარები და სამუშაო ნაწილები თავდაპირველად წარმოდგენილია პროდუქტის დიზაინში, როგორც კარგად გააზრებული ელექტრული წრე. ახალი ელემენტების მომავალი შედუღების შესაძლებლობისთვის, გათვალისწინებულია მეტალიზებული საფარი. ადრე, სპილენძის დეპონირების ტექნოლოგია გამოიყენებოდა ასეთი საფარის შესაქმნელად. ეს არის ქიმიური ოპერაცია, რომელიც ბევრმა მწარმოებელმა დღეს მიატოვა ისეთი მავნე ქიმიკატების გამოყენების გამო, როგორიცაა ფორმალდეჰიდი. იგი შეიცვალა უფრო ეკოლოგიურად სუფთა მეთოდებით ბეჭდური მიკროსქემის დაფების დამზადების პირდაპირი მეტალიზებით. ამ მიდგომის უპირატესობებში შედის სქელი და ორმხრივი დაფების მაღალი ხარისხის დამუშავების შესაძლებლობა.

მასალები დასამზადებლად

მთავარ სახარჯო მასალას შორისაა დიელექტრიკები (ფოლგა ან ფოლგა), ლითონის და კერამიკული ბლანკები დაფის ძირისთვის, მინაბოჭკოვანი საიზოლაციო შუასადებები და ა. არა მხოლოდ ძირითადი სტრუქტურული მასალების მიხედვით, რამდენი გარე საფარი. ბეჭდური მიკროსქემის დაფების წარმოების გამოყენებული მეთოდი, კერძოდ, განსაზღვრავს მოთხოვნებს შუასადებებისა და წებოვანი საფარის მასალების შემაკავშირებელ ზედაპირების გადაბმის გასაუმჯობესებლად. ასე რომ, ეპოქსიდური გაჟღენთები ფართოდ გამოიყენება წებოსთვის, ხოლო პოლიმერული ლაქების კომპოზიციები და ფილმები გამოიყენება გარე გავლენისგან დასაცავად. ქაღალდი, მინაბოჭკოვანი და მინაბოჭკოვანი გამოიყენება როგორც შემავსებლები დიელექტრიკებისთვის. ამ შემთხვევაში ეპოქსიფენოლური, ფენოლური დაეპოქსიდური ფისები.

ცალმხრივი ბეჭდური მიკროსქემის ტექნოლოგია

ეს წარმოების ტექნიკა ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებულია, რადგან ის მოითხოვს მინიმალურ რესურს ინვესტიციას და ხასიათდება სირთულის შედარებით დაბალი დონით. ამ მიზეზით, იგი ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიაში, სადაც, პრინციპში, შესაძლებელია ავტომატური კონვეიერის ხაზების მუშაობის ორგანიზება ბეჭდვისა და ოქროვისთვის. ცალმხრივი ბეჭდური მიკროსქემის დაფის წარმოების მეთოდის ტიპიური ოპერაციები მოიცავს შემდეგს:

• ბაზის მომზადება. ცარიელი ფურცელი იჭრება სასურველ ფორმატზე მექანიკური ჭრის ან დაჭერით.
• ჩამოყალიბებული პაკეტი ბლანკებით მიეწოდება კონვეიერის საწარმოო ხაზის შეყვანას.
• ბლანკების წმენდა. ჩვეულებრივ ხორციელდება მექანიკური დეოქსიდაციის გზით.
• საღებავების ბეჭდვა. ტრაფარეტის ტექნოლოგია გამოიყენება ტექნოლოგიური და მარკირების სიმბოლოების გამოსაყენებლად, რომლებიც მდგრადია გრავიტის მიმართ და იშლება ულტრაიისფერი გამოსხივების გავლენის ქვეშ.
• სპილენძის კილიტა ოხრახუში.
• დამცავი ფენის მოცილება საღებავიდან.

ამ გზით მიიღება დაბალფუნქციონალური, მაგრამ იაფი დაფები. როგორც მოხმარებადი ნედლეული, ჩვეულებრივ გამოიყენება ქაღალდის ბაზა - გეტინაკები. თუ აქცენტი კეთდება პროდუქტის მექანიკურ სიძლიერეზე, მაშინ ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ქაღალდისა და მინის კომბინაცია გაუმჯობესებული CEM-1 კლასის გეტინაქსის სახით.

სუბტრაქციული წარმოების მეთოდი

გამტარების კონტურებიამ ტექნიკის მიხედვით წარმოიქმნება სპილენძის ფოლგის აკრავის შედეგად დამცავი გამოსახულების ბაზაზე ლითონის რეზისტში ან ფოტორეზისტში. გამოკლების ტექნოლოგიის განხორციელების სხვადასხვა ვარიანტი არსებობს, რომელთაგან ყველაზე გავრცელებულია მშრალი ფირის ფოტორეზისტის გამოყენება. აქედან გამომდინარე, ამ მიდგომას ასევე უწოდებენ ბეჭდური მიკროსქემის დაფების წარმოების ფოტორეზისტულ მეთოდს, რომელსაც აქვს თავისი დადებითი და უარყოფითი მხარეები. მეთოდი საკმაოდ მარტივი და მრავალი თვალსაზრისით უნივერსალურია, მაგრამ დაბალი ფუნქციონირების დაფები ასევე მიიღება კონვეიერის გამომავალზე. ტექნოლოგიური პროცესი შემდეგია:

• ფოლგის დიელექტრიკი მზადდება.
• შრეების, ექსპოზიციისა და განვითარების ოპერაციების შედეგად ფოტორეზისტში ყალიბდება დამცავი ნიმუში.
• სპილენძის ფოლგის ამოღების პროცესი.
• დამცავი ნიმუშის ამოღება ფოტორეზისტენტში.

ფოტოლითოგრაფიისა და ფოტორეზისტის დახმარებით ფოლგაზე იქმნება დამცავი ნიღაბი გამტარების ნიმუშის სახით. ამის შემდეგ, სპილენძის ზედაპირის დაუცველ უბნებზე კეთდება გრავირება და იხსნება ფირის ფოტორეზისტი.

ნაბეჭდი მიკროსქემის დაფების წარმოების სუბტრაქციული მეთოდის ალტერნატიულ ვერსიაში, ფოტორეზისტი ფენდება ფოლგის დიელექტრიკზე, რომელიც ადრე იყო დამუშავებული ხვრელების შესაქმნელად და წინასწარ მეტალიზებული 6-7 მიკრონი სისქით. გრავირება ხდება თანმიმდევრულად იმ ადგილებში, რომლებიც არ არის დაცული ფოტორეზისტით.

დამატებითი PCB ფორმირება

მეშვეობითამ მეთოდს შეუძლია შექმნას ნიმუშები დირიჟორებითა და ხარვეზებით 50-დან 100 მკმ-მდე სიგანით და 30-დან 50 მკმ-მდე სისქით. ელექტროქიმიური მიდგომა გამოიყენება საიზოლაციო ელემენტების გალვანური სელექციური დეპონირებისა და ლაქების დაჭერით. ფუნდამენტური განსხვავება ამ მეთოდსა და გამოკლებულ მეთოდს შორის არის ის, რომ ლითონის გამტარები გამოიყენება და არა ამოტვიფრული. მაგრამ ბეჭდური მიკროსქემის დაფების დანამატების წარმოების მეთოდებს აქვთ საკუთარი განსხვავებები. კერძოდ, ისინი იყოფა წმინდა ქიმიურ და გალვანურ მეთოდებად. ყველაზე ხშირად გამოყენებული ქიმიური მეთოდი. ამ შემთხვევაში, აქტიურ ადგილებში გამტარი სქემების ფორმირება უზრუნველყოფს ლითონის იონების ქიმიურ შემცირებას. ამ პროცესის სიჩქარე დაახლოებით 3 მკმ/სთ.

პოზიტიური კომბინირებული წარმოების მეთოდი

ამ მეთოდს ასევე უწოდებენ ნახევრად დანამატს. ნამუშევარში გამოიყენება კილიტა დიელექტრიკები, მაგრამ უფრო მცირე სისქის. მაგალითად, შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფოლგა 5-დან 18 მიკრონიმდე. გარდა ამისა, დირიჟორის ნიმუშის ფორმირება ხორციელდება იმავე მოდელების მიხედვით, მაგრამ ძირითადად გალვანური სპილენძის დეპონირებით. მეთოდს შორის მთავარი განსხვავება შეიძლება ეწოდოს ფოტონიღბების გამოყენებას. ისინი გამოიყენება ბეჭდური მიკროსქემის დაფების წარმოების კომბინირებულ პოზიტიურ მეთოდში წინასწარ მეტალიზების ეტაპზე 6 მიკრონი სისქით. ეს არის ეგრეთ წოდებული გალვანური გამკაცრების პროცედურა, რომლის დროსაც ფოტორეზისტენტული ელემენტი გამოიყენება და იხსნება ფოტონიღბის საშუალებით.

კომბინირებული მეთოდის უპირატესობებიPCB წარმოება

ეს ტექნოლოგია საშუალებას გაძლევთ შექმნათ სურათის ელემენტები გაზრდილი სიზუსტით. მაგალითად, ბეჭდური მიკროსქემის დაფების დამზადების დადებითი მეთოდით 10 მიკრონიმდე სისქის სახარჯო ფოლგაზე, შესაძლებელია გამტარების გარჩევადობის მიღება 75 მიკრონიმდე. დიელექტრიკული სქემების მაღალ ხარისხთან ერთად, ასევე უზრუნველყოფილია ზედაპირის უფრო ეფექტური იზოლაცია დაბეჭდილი სუბსტრატის კარგი წებოვნებით.

დაწყვილების დაჭერის მეთოდი

ტექნოლოგია ეფუძნება შრეთაშორისი კონტაქტების შექმნის მეთოდს მეტალიზებული ხვრელების გამოყენებით. დირიჟორების ნიმუშის ფორმირების პროცესში გამოიყენება მომავალი ბაზის სეგმენტების თანმიმდევრული მომზადება. ამ ეტაპზე გამოიყენება ნაბეჭდი მიკროსქემის დაფების წარმოების ნახევრად დანამატის მეთოდი, რის შემდეგაც მომზადებული ბირთვებიდან იკრიბება მრავალშრიანი პაკეტი. სეგმენტებს შორის არის სპეციალური საფარი, რომელიც დამზადებულია ეპოქსიდური ფისებით დამუშავებული მინაბოჭკოვანი მასალისგან. ეს კომპოზიცია, გაწურვისას, შეიძლება გადმოვიდეს გარეთ, ავსებს მეტალიზებულ ხვრელებს და იცავს ელექტრომოოქროვილი საფარი ქიმიური შეტევისგან შემდგომი ტექნოლოგიური ოპერაციების დროს.

PCB ფენების მეთოდი

სხვა გზა, რომელიც დაფუძნებულია დაბეჭდილი სუბსტრატების რამდენიმე სეგმენტის გამოყენებაზე რთული ფუნქციური სტრუქტურის შესაქმნელად. მეთოდის არსი მდგომარეობს დირიჟორებით იზოლაციის ფენების თანმიმდევრულ დაწესებაში. ამავდროულად, აუცილებელია მიმდებარე ფენებს შორის საიმედო კონტაქტების უზრუნველყოფა, რაც უზრუნველყოფილიაგალვანური სპილენძის დაგროვება საიზოლაციო ხვრელების მქონე ადგილებში. მრავალშრიანი ბეჭდური მიკროსქემის დაფების წარმოების ამ მეთოდის უპირატესობებს შორის შეიძლება აღინიშნოს ფუნქციური ელემენტების განლაგების მაღალი სიმკვრივე მომავალში კომპაქტური შეკრების შესაძლებლობით. უფრო მეტიც, ეს თვისებები შენარჩუნებულია სტრუქტურის ყველა ფენაზე. მაგრამ ამ მეთოდის ნაკლოვანებებიც არის, რომელთაგან მთავარია მექანიკური წნევა წინა ფენებზე შემდეგი გამოყენებისას. ამ მიზეზით, ტექნოლოგია შეზღუდულია გამოყენებული ფენების მაქსიმალურ დასაშვებ რაოდენობაში - 12-მდე.

დასკვნა

თანამედროვე ელექტრონიკის ტექნიკური და ოპერატიული მახასიათებლების მოთხოვნების ზრდასთან ერთად, გარდაუვლად იზრდება ტექნოლოგიური პოტენციალი თავად მწარმოებლების ინსტრუმენტებში. ახალი იდეების განხორციელების პლატფორმა ხშირად მხოლოდ ბეჭდური მიკროსქემის დაფაა. ამ ელემენტის წარმოების კომბინირებული მეთოდი აჩვენებს თანამედროვე წარმოების შესაძლებლობების დონეს, რომლის წყალობითაც დეველოპერებს შეუძლიათ შექმნან ულტრაკომპლექსური რადიო კომპონენტები უნიკალური კონფიგურაციით. კიდევ ერთი რამ არის ის, რომ ფენა-ფენა ზრდის კონცეფცია ყოველთვის არ ამართლებს თავს პრაქტიკაში უმარტივესი რადიოინჟინერიის აპლიკაციებში, ასე რომ, ჯერჯერობით მხოლოდ რამდენიმე კომპანია გადავიდა ასეთი დაფების სერიულ წარმოებაზე. უფრო მეტიც, მოთხოვნა რჩება მარტივი სქემების ცალმხრივი დიზაინით და იაფი სახარჯო მასალების გამოყენებით.