Métodos de fabricação de PCB: tecnologia de produção

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Na instrumentação e eletrônica em geral, as placas de circuito impresso desempenham um papel crucial como portadoras de interconexões elétricas. A qualidade do dispositivo e seu desempenho básico dependem desta função. Os métodos modernos de fabricação de placas de circuito impresso são orientados pela possibilidade de integração confiável da base do elemento com alta densidade de layout, o que aumenta o desempenho dos equipamentos fabricados.

Visão geral do PCB

Estamos falando de produtos baseados em uma base isolante plana, cujo desenho possui ranhuras, furos, recortes e circuitos condutores. Estes últimos são usados para a comutação de dispositivos elétricos, alguns dos quais não estão incluídos no dispositivo de placa como tal, e a outra parte é colocada nele como nós funcionais locais. É importante ress altar que a colocaçãodos elementos estruturais acima mencionados, condutores e peças de trabalho são inicialmente apresentados no projeto do produto como um circuito elétrico bem pensado. Para a possibilidade de soldagem futura de novos elementos, são fornecidos revestimentos metalizados. Anteriormente, a tecnologia de deposição de cobre era usada para formar tais revestimentos. Esta é uma operação química que muitos fabricantes abandonaram hoje devido ao uso de produtos químicos nocivos como o formaldeído. Foi substituído por métodos mais ecológicos de fabricação de placas de circuito impresso com metalização direta. As vantagens desta abordagem incluem a possibilidade de processamento de alta qualidade de placas grossas e dupla face.

Materiais para confecção

Entre os principais consumíveis estão dielétricos (folhados ou não laminados), blanks metálicos e cerâmicos para a base da placa, juntas isolantes de fibra de vidro, etc. O papel fundamental para garantir as propriedades de desempenho necessárias do produto é desempenhado não só pelos materiais estruturais básicos para o básico, quantos revestimentos ao ar livre. O método aplicado de fabricação de placas de circuito impresso, em particular, determina os requisitos para materiais de colagem para gaxetas e revestimentos adesivos para melhorar a adesão das superfícies. Assim, as impregnações de epóxi são amplamente utilizadas para colagem, e composições e filmes de verniz polimérico são usados para proteger contra influências externas. Papel, fibra de vidro e fibra de vidro são usados como enchimentos para dielétricos. Neste caso, epoxifenólicos, fenólicos eresinas epóxi.

Tecnologia de placa de circuito impresso de face única

Esta técnica de fabricação é uma das mais comuns, pois requer um investimento mínimo de recursos e é caracterizada por um nível de complexidade relativamente baixo. Por esse motivo, é amplamente utilizado em diversas indústrias, onde, em princípio, é possível organizar o trabalho de linhas de transporte automatizadas para impressão e gravação. As operações típicas do método de fabricação de placas de circuito impresso de face única incluem o seguinte:

• Preparando a base. A folha em branco é cortada no formato desejado por corte mecânico ou perfuração.
• A embalagem formada com blanks é alimentada na entrada da linha de produção do transportador.
• Limpeza de espaços em branco. Geralmente realizado por desoxidação mecânica.
• Tintas para impressão. A tecnologia de estêncil é usada para aplicar símbolos tecnológicos e de marcação resistentes à corrosão e curados sob a influência da radiação ultravioleta.
• Gravação em folha de cobre.
• Remoção da camada protetora da tinta.

Desta forma, são obtidas placas pouco funcionais, mas baratas. Como matéria-prima consumível, geralmente é usada uma base de papel - getinaks. Se a ênfase estiver na resistência mecânica do produto, uma combinação de papel e vidro na forma de um getinax de grau CEM-1 aprimorado também pode ser usada.

Método de fabricação subtrativa

Contornos de condutoresde acordo com esta técnica são formados como resultado da gravação de uma folha de cobre na base de uma imagem protetora em um metal resistente ou fotorresistente. Existem várias opções para implementar a tecnologia subtrativa, sendo a mais comum a utilização de filme fotorresistente. Portanto, essa abordagem também é chamada de método fotorresistivo de fabricação de placas de circuito impresso, que tem seus prós e contras. O método é bastante simples e universal em muitos aspectos, mas placas de baixa funcionalidade também são obtidas na saída do transportador. O processo tecnológico é o seguinte:

• O dielétrico da folha está sendo preparado.
• Como resultado das operações de estratificação, exposição e revelação, um padrão de proteção é formado no fotorresistente.
• Processo de gravação em folha de cobre.
• Remoção do padrão de proteção no fotorresistente.

Com a ajuda de fotolitografia e fotorresistência, uma máscara protetora é criada na folha na forma de um padrão de condutores. Depois disso, é realizado o ataque nas áreas expostas da superfície de cobre e o filme fotorresistente é removido.

Em uma versão alternativa do método subtrativo de fabricação de placas de circuito impresso, um fotorresistente é colocado em camadas sobre um dielétrico de folha, que foi previamente usinado para criar furos e pré-metalizado com espessura de até 6-7 mícrons. A gravação é realizada sequencialmente em áreas não protegidas por fotorresistência.

Formação de PCB Aditiva

AtravésEste método pode formar padrões com condutores e lacunas na faixa de 50 a 100 µm de largura e 30 a 50 µm de espessura. Uma abordagem eletroquímica é aplicada com deposição seletiva galvânica e prensagem pontual de elementos isolantes. A diferença fundamental entre este método e o subtrativo é que os condutores metálicos são aplicados, não gravados. Mas os métodos de manufatura aditiva para placas de circuito impresso têm suas próprias diferenças. Em particular, eles são divididos em métodos puramente químicos e galvânicos. O método químico mais comumente usado. Neste caso, a formação de circuitos condutores nas áreas ativas proporciona a redução química dos íons metálicos. A velocidade deste processo é de cerca de 3 µm/h.

Método de fabricação combinada positiva

Este método também é chamado de semi-aditivo. No trabalho, são usados dielétricos de folha, mas de menor espessura. Por exemplo, folhas de 5 a 18 mícrons podem ser usadas. Além disso, a formação do padrão condutor é realizada de acordo com os mesmos modelos, mas principalmente com deposição galvânica de cobre. A principal diferença entre o método pode ser chamada de uso de fotomáscaras. Eles são usados no método positivo combinado de fabricação de placas de circuito impresso na fase de pré-metalização com espessura de até 6 mícrons. Trata-se do chamado procedimento de aperto galvânico, no qual o elemento fotorresistivo é aplicado e exposto através de uma fotomáscara.

Vantagens do método combinadoFabricação de PCB

Esta tecnologia permite formar elementos da imagem com maior precisão. Por exemplo, com um método positivo de fabricação de placas de circuito impresso em uma folha consumível com espessura de até 10 mícrons, é possível obter uma resolução de condutores de até 75 mícrons. Juntamente com a alta qualidade dos circuitos dielétricos, também é garantido um isolamento de superfície mais eficaz com boa adesividade do substrato impresso.

Método de pressão em pares

A tecnologia é baseada no método de fazer contatos interlayer usando furos metalizados. No processo de formação do padrão de condutores, é utilizada a preparação sequencial de segmentos da futura base. Nesta fase, é utilizado um método semi-aditivo para a fabricação de placas de circuito impresso, após o qual um pacote multicamada é montado a partir dos núcleos preparados. Entre os segmentos há um forro especial feito de fibra de vidro tratada com resinas epóxi. Esta composição, quando espremida, pode escorrer, preenchendo os orifícios metalizados e protegendo o revestimento galvanizado de ataques químicos durante operações tecnológicas posteriores.

Método de camadas de PCB

Outra forma, que se baseia na utilização de vários segmentos de substratos impressos para formar uma estrutura funcional complexa. A essência do método está na imposição sucessiva de camadas de isolamento com condutores. Ao mesmo tempo, é necessário garantir contatos confiáveis entre camadas adjacentes, o que é garantidoacúmulo de cobre galvânico em áreas com furos isolantes. Entre as vantagens desse método de fabricação de placas de circuito impresso multicamadas, pode-se destacar a alta densidade do layout dos elementos funcionais com possibilidade de montagem compacta no futuro. Além disso, essas qualidades são preservadas em todas as camadas da estrutura. Mas também existem desvantagens desse método, sendo a principal a pressão mecânica nas camadas anteriores ao aplicar a próxima. Por esse motivo, a tecnologia é limitada no número máximo permitido de camadas aplicadas - até 12.

Conclusão

À medida que os requisitos para as características técnicas e operacionais da eletrônica moderna aumentam, o potencial tecnológico nas ferramentas dos próprios fabricantes aumenta inevitavelmente. A plataforma para a implementação de novas ideias muitas vezes é apenas uma placa de circuito impresso. O método combinado de fabricação desse elemento mostra o nível de recursos de fabricação modernos, graças aos quais os desenvolvedores podem produzir componentes de rádio ultracomplexos com uma configuração única. Outra coisa é que o conceito de crescimento camada por camada nem sempre se justifica na prática em aplicações na engenharia de rádio mais simples, até agora apenas algumas empresas mudaram para a produção em série dessas placas. Além disso, a demanda por circuitos simples com design unilateral e o uso de consumíveis baratos permanece.