Méthodes de fabrication des PCB : technologie de production

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Dans l'instrumentation et l'électronique en général, les cartes de circuits imprimés jouent un rôle crucial en tant que supports d'interconnexions électriques. La qualité de l'appareil et ses performances de base dépendent de cette fonction. Les méthodes modernes de fabrication de cartes de circuits imprimés sont guidées par la possibilité d'une intégration fiable de la base d'éléments avec une densité de disposition élevée, ce qui augmente les performances de l'équipement fabriqué.

Vue d'ensemble des circuits imprimés

Nous parlons de produits basés sur une base isolante plate, dont la conception comporte des rainures, des trous, des découpes et des circuits conducteurs. Ces derniers sont utilisés pour commuter des appareils électriques dont certains ne sont pas inclus dans l'appareil de bord en tant que tel, et l'autre partie est placée sur celui-ci en tant que nœuds fonctionnels locaux. Il est important de souligner que le placementdes éléments structurels, des conducteurs et des pièces de travail susmentionnés sont initialement présentés dans la conception du produit comme un circuit électrique bien pensé. Pour la possibilité de soudure future de nouveaux éléments, des revêtements métallisés sont fournis. Auparavant, la technologie de dépôt de cuivre était utilisée pour former de tels revêtements. Il s'agit d'une opération chimique que de nombreux fabricants ont abandonnée aujourd'hui en raison de l'utilisation de produits chimiques nocifs comme le formaldéhyde. Il a été remplacé par des méthodes de fabrication de cartes de circuits imprimés à métallisation directe plus respectueuses de l'environnement. Les avantages de cette approche incluent la possibilité d'un traitement de haute qualité des panneaux épais et double face.

Matériel pour faire

Parmi les principaux consommables figurent les diélectriques (feuilletés ou non), les flans métalliques et céramiques pour la base de la carte, les joints isolants en fibre de verre, etc. Le rôle clé pour garantir les propriétés de performance nécessaires du produit est joué non seulement par les matériaux structurels de base pour les bases, combien de revêtements extérieurs. La méthode appliquée de fabrication de cartes de circuits imprimés, en particulier, détermine les exigences en matière de matériaux de liaison pour les joints et les revêtements adhésifs afin d'améliorer l'adhérence des surfaces. Ainsi, les imprégnations époxy sont largement utilisées pour le collage, et les compositions de vernis polymères et les films sont utilisés pour se protéger des influences extérieures. Le papier, la fibre de verre et la fibre de verre sont utilisés comme charges pour les diélectriques. Dans ce cas, époxyphénolique, phénolique etrésines époxy.

Technologie de circuit imprimé simple face

Cette technique de fabrication est l'une des plus courantes, car elle nécessite un investissement minimal en ressources et se caractérise par un niveau de complexité relativement faible. Pour cette raison, il est largement utilisé dans diverses industries, où, en principe, il est possible d'organiser le travail de lignes de convoyage automatisées pour l'impression et la gravure. Les opérations typiques de la méthode de fabrication de cartes de circuits imprimés simple face comprennent les suivantes:

• Préparation de la base. La feuille vierge est découpée au format souhaité par découpe mécanique ou poinçonnage.
• Le paquet formé avec les flans est introduit à l'entrée de la ligne de production du convoyeur.
• Nettoyage des blancs. Généralement effectué par désoxydation mécanique.
• Peintures d'impression. La technologie Stencil est utilisée pour appliquer des symboles technologiques et de marquage résistants à la gravure et durcis sous l'influence des rayons ultraviolets.
• Gravure sur feuille de cuivre.
• Retirer la couche protectrice de la peinture.

De cette manière, on obtient des cartes peu fonctionnelles mais bon marché. En tant que matière première consommable, une base en papier est généralement utilisée - les getinaks. Si l'accent est mis sur la résistance mécanique du produit, une combinaison de papier et de verre sous la forme d'un getinax amélioré de qualité CEM-1 peut également être utilisée.

Méthode de fabrication soustractive

Contours des conducteursselon cette technique sont formées à la suite de la gravure d'une feuille de cuivre sur la base d'une image protectrice dans une résine métallique ou une résine photosensible. Il existe différentes options pour mettre en œuvre la technologie soustractive, dont la plus courante implique l'utilisation d'une résine photosensible à film sec. Par conséquent, cette approche est également appelée méthode photorésistive de fabrication de cartes de circuits imprimés, qui a ses avantages et ses inconvénients. Le procédé est assez simple et à bien des égards universel, mais des planches de faible fonctionnalité sont également obtenues à la sortie du convoyeur. Le processus technologique est le suivant:

• Le film diélectrique est en cours de préparation.
• À la suite des opérations de stratification, d'exposition et de développement, un motif protecteur se forme dans la résine photosensible.
• Processus de gravure de feuille de cuivre.
• Retirer le motif de protection dans la résine photosensible.

À l'aide de la photolithographie et de la résine photosensible, un masque de protection est créé sur la feuille sous la forme d'un motif de conducteurs. Après cela, une gravure est effectuée sur les zones exposées de la surface du cuivre et le film photorésistant est retiré.

Dans une version alternative de la méthode soustractive de fabrication de cartes de circuits imprimés, une résine photosensible est déposée sur une feuille diélectrique, qui a été préalablement usinée pour créer des trous et pré-métallisée avec une épaisseur allant jusqu'à 6-7 microns. La gravure est effectuée séquentiellement sur les zones non protégées par la résine photosensible.

Formation additive de PCB

À traversCette méthode peut former des motifs avec des conducteurs et des espaces dans la plage de 50 à 100 µm de largeur et de 30 à 50 µm d'épaisseur. Une approche électrochimique est appliquée avec dépôt sélectif galvanique et pressage ponctuel d'éléments isolants. La différence fondamentale entre cette méthode et la méthode soustractive est que les conducteurs métalliques sont appliqués et non gravés. Mais les méthodes de fabrication additive pour les cartes de circuits imprimés ont leurs propres différences. En particulier, ils sont divisés en méthodes purement chimiques et galvaniques. La méthode chimique la plus couramment utilisée. Dans ce cas, la formation de circuits conducteurs dans les zones actives permet la réduction chimique des ions métalliques. La vitesse de ce processus est d'environ 3 µm/h.

Méthode de fabrication combinée positive

Cette méthode est aussi appelée semi-additive. Dans le travail, des diélectriques en feuille sont utilisés, mais d'une épaisseur plus faible. Par exemple, des feuilles de 5 à 18 microns peuvent être utilisées. De plus, la formation du motif conducteur est réalisée selon les mêmes modèles, mais principalement avec un dépôt galvanique de cuivre. La principale différence entre la méthode peut être appelée l'utilisation de photomasques. Ils sont utilisés dans la méthode positive combinée de fabrication de cartes de circuits imprimés au stade de la pré-métallisation avec une épaisseur allant jusqu'à 6 microns. Il s'agit d'une procédure dite de serrage galvanique, dans laquelle l'élément photorésistif est appliqué et exposé à travers un photomasque.

Avantages de la méthode combinéeFabrication de PCB

Cette technologie vous permet de former des éléments de l'image avec une précision accrue. Par exemple, avec un procédé positif de fabrication de cartes de circuits imprimés sur une feuille consommable d'une épaisseur allant jusqu'à 10 microns, il est possible d'obtenir une résolution de conducteurs jusqu'à 75 microns. Outre la haute qualité des circuits diélectriques, une isolation de surface plus efficace avec une bonne adhérence du substrat imprimé est également assurée.

Méthode de pression par paire

La technologie est basée sur la méthode de réalisation de contacts intercouches à l'aide de trous métallisés. Lors du processus de formation du motif des conducteurs, une préparation séquentielle des segments de la future base est utilisée. A ce stade, une méthode semi-additive de fabrication de cartes de circuits imprimés est utilisée, après quoi un boîtier multicouche est assemblé à partir des noyaux préparés. Entre les segments, il y a une doublure spéciale en fibre de verre traitée avec des résines époxy. Cette composition, lorsqu'elle est pressée, peut s'écouler, remplir les trous métallisés et protéger le revêtement électrolytique des attaques chimiques lors d'opérations technologiques ultérieures.

Méthode de superposition de PCB

Une autre voie, qui repose sur l'utilisation de plusieurs segments de substrats imprimés pour former une structure fonctionnelle complexe. L'essence de la méthode réside dans l'imposition successive de couches d'isolant avec des conducteurs. Dans le même temps, il est nécessaire d'assurer des contacts fiables entre les couches adjacentes, ce qui est assuréaccumulation de cuivre galvanique dans les zones avec des trous isolants. Parmi les avantages de ce procédé de fabrication de cartes de circuits imprimés multicouches, on peut noter la forte densité de l'agencement des éléments fonctionnels avec la possibilité d'un assemblage compact dans le futur. De plus, ces qualités sont conservées sur toutes les couches de la structure. Mais cette méthode présente également des inconvénients, dont le principal est la pression mécanique exercée sur les couches précédentes lors de l'application de la suivante. Pour cette raison, la technologie est limitée au nombre maximum autorisé de couches appliquées - jusqu'à 12.

Conclusion

À mesure que les exigences relatives aux caractéristiques techniques et opérationnelles de l'électronique moderne augmentent, le potentiel technologique des outils des fabricants eux-mêmes augmente inévitablement. La plate-forme pour la mise en œuvre de nouvelles idées n'est souvent qu'une carte de circuit imprimé. La méthode combinée de fabrication de cet élément montre le niveau des capacités de fabrication modernes, grâce auxquelles les développeurs peuvent produire des composants radio ultra-complexes avec une configuration unique. Une autre chose est que le concept de croissance couche par couche ne se justifie pas toujours dans la pratique dans les applications de l'ingénierie radio la plus simple, jusqu'à présent, seules quelques entreprises sont passées à la production en série de telles cartes. De plus, la demande de circuits simples avec une conception unilatérale et l'utilisation de consommables bon marché demeure.