แผงวงจรทองแดงพิมพ์ลาย

ตั้งแต่สมาร์ทโฟนและแล็ปท็อปไปจนถึงอุปกรณ์ควบคุมทางอุตสาหกรรมที่ซับซ้อน แผงวงจรเป็นส่วนประกอบหลักEการกัดแผงวงจรทองแดงที่พิมพ์แล้วเนื่องจากเป็นเทคโนโลยีหลักในการผลิตแผงวงจร โดยแกะสลักวงจรที่ซับซ้อนและแม่นยำบนพื้นผิวฟอยล์ทองแดงอย่างพิถีพิถัน วางรากฐานสำหรับการทำงานตามปกติของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

1 หลักการของการแกะสลักแผงวงจรทองแดงที่พิมพ์
การผลิตแผงวงจรทองแดงพิมพ์ลายจะขึ้นอยู่กับหลักการกัดด้วยสารเคมี บนพื้นผิวของลามิเนตเคลือบทองแดง- ชั้นของวัสดุที่ต้านทานการกัดกร่อน-ถูกปกคลุมด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์เพื่อสร้างชั้นที่ต้านทานการกัดกร่อน-ด้วยรูปแบบเฉพาะที่สอดคล้องกับการออกแบบวงจรของแผงวงจร ต่อจากนั้น ลามิเนตหุ้มทองแดง-จะถูกจุ่มลงในสารละลายกัดกรด ฟอยล์ทองแดงที่ไม่ได้รับการปกป้องโดยชั้นต้านทานจะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับสารละลายกัดกรด และค่อยๆ ละลายและถูกเอาออก ในขณะที่ส่วนที่ป้องกันโดยชั้นต้านทานจะยังคงอยู่ ซึ่งท้ายที่สุดจะก่อให้เกิดรูปแบบวงจรที่ต้องการ วิธีสร้างวงจรโดยการเอาฟอยล์ทองแดงส่วนเกินออกด้วยการลบออก มีข้อดีเฉพาะในด้านความแม่นยำและความยืดหยุ่น และสามารถตอบสนองความต้องการในการผลิตแผงวงจรที่มีระดับความซับซ้อนต่างกันได้

2, กระบวนการไหลของการแกะสลักแผงวงจรทองแดงที่พิมพ์
(1) การเตรียมพื้นผิว
การเลือกลามิเนตเคลือบทองแดง-ที่เหมาะสมเป็นขั้นตอนแรกในการผลิต วัสดุลามิเนตหุ้มทองแดงทั่วไป ได้แก่ แผ่นใยแก้วอีพ็อกซี่ FR- 4 ซึ่งมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและความแข็งแรงทางกลที่ดีและเหมาะสำหรับแผงวงจรทั่วไปส่วนใหญ่ สำหรับแผงวงจรสำหรับการส่งสัญญาณความถี่สูง- วัสดุความถี่สูง เช่น โพลีเตตราฟลูออโรเอทิลีนจะถูกนำมาใช้เป็นสารตั้งต้น หลังจากกำหนดพื้นผิวแล้ว จำเป็นต้องตัดตามขนาดการออกแบบเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดของแผงวงจร และทำความสะอาดพื้นผิวของพื้นผิวเพื่อขจัดสิ่งสกปรก เช่น น้ำมันและฝุ่น เพื่อให้มั่นใจในการยึดเกาะและความแม่นยำของกระบวนการที่ตามมา

(2) การถ่ายโอนกราฟิก
การถ่ายโอนกราฟิกคือกระบวนการถ่ายโอนกราฟิกวงจรที่ออกแบบไว้บนลามิเนตเคลือบทองแดง- โดยทั่วไปใช้วิธีการต่างๆ เช่น การพิมพ์สกรีนและวิธีการโฟโตเคมีคอล

การพิมพ์สกรีน: เคลือบ-หมึกทนการกัดกร่อนบนทองแดง-เคลือบลามิเนตผ่านการพิมพ์สกรีน พื้นที่กลวงบนแผ่นกรองช่วยให้หมึกไหลผ่านและเกาะติดกับพื้นผิวของฟอยล์ทองแดง ทำให้เกิดรูปแบบที่ต้านทานการกัดกร่อน- วิธีนี้ค่อนข้างใช้งานง่าย คุ้มค่า- และเหมาะสำหรับการผลิตแผงวงจรที่มีความต้องการความแม่นยำต่ำ

วิธีการโฟโตเคมีคอล: ขั้นแรก ชั้นของความต้านทานต่อแสงจะถูกเคลือบอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวของกระดานที่หุ้มทองแดง- จากนั้น ฟิล์มเนกาทีฟที่มีรูปแบบวงจรจะติดแน่นกับแผ่นทองแดง- และตัวต้านทานไวต่อแสงจะเกิดปฏิกิริยาโฟโตเคมีผ่านการสัมผัสกับรังสีอัลตราไวโอเลต หลังจากการสัมผัส ส่วนที่ยังไม่ได้สัมผัสของตัวต้านทานจะถูกละลายและกำจัดออกโดยผ่านการบำบัดเพื่อการพัฒนา ในขณะที่ส่วนที่สัมผัสของตัวต้านทานจะแข็งตัวเพื่อสร้างรูปแบบการต้านทาน วิธีโฟโตเคมีคอลมีความแม่นยำสูงและสามารถผลิตวงจรขนาดเล็กได้ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตแผงวงจรที่มีความแม่นยำสูง-

(3) การแกะสลัก
การแกะสลักเป็นขั้นตอนหลักของกระบวนการทั้งหมด วางแผ่นเคลือบทองแดง-ที่ผ่านการถ่ายโอนกราฟิกลงในเครื่องแกะสลัก และจุ่มลงในสารละลายสำหรับแกะสลัก สารละลายกัดกรดทั่วไป ได้แก่ สารละลายกัดกรดคอปเปอร์คลอไรด์ที่เป็นกรด สารละลายกัดกรดอัลคาไลน์ ฯลฯ ในระหว่างกระบวนการกัด สารละลายกัดกรดจะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับฟอยล์ทองแดงที่ไม่มีการป้องกัน และค่อยๆ ละลายฟอยล์ทองแดง เพื่อให้มั่นใจถึงความสม่ำเสมอและความแม่นยำของการกัด จำเป็นต้องควบคุมพารามิเตอร์ต่างๆ อย่างเคร่งครัด เช่น อุณหภูมิ ความเข้มข้น เวลาในการกัด และความเร็วในการกวนของสารละลายกัดกร่อน ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิที่มากเกินไปหรือเวลาในการแกะสลักอาจทำให้เกิดการกัดมากเกินไป ส่งผลให้วงจรบางลงหรือแตกหักได้ หากอุณหภูมิต่ำเกินไปหรือเวลาสั้นเกินไป อาจเกิดการแกะสลักที่ไม่สมบูรณ์ได้

(4) การกำจัดฟิล์มและการรักษาพื้นผิว
หลังจากการแกะสลักเสร็จสิ้น จำเป็นต้องถอดชั้นต้านทานออก สำหรับโฟโตรีซิสต์ที่ใช้ในวิธีการโฟโตเคมีคอล มักใช้สารละลายอัลคาไลน์ในการกำจัดฟิล์ม หมึกที่ทนต่อการกัดกร่อน-สำหรับการพิมพ์สกรีนสามารถกำจัดออกได้โดยตัวแทนปล่อยเฉพาะ หลังจากถอดชั้นต้านทานการกัดกร่อน-ออกแล้ว ให้ทำความสะอาดพื้นผิวของแผงวงจรเพื่อกำจัดสารเคมีและสิ่งสกปรกที่ตกค้าง เพื่อปรับปรุงความสามารถในการบัดกรีและความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันของแผงวงจร จำเป็นต้องมีการรักษาพื้นผิวด้วย และกระบวนการทั่วไป ได้แก่ การพ่นดีบุก การสะสมทองคำด้วยสารเคมี การสะสมเงิน ฯลฯ

(5) การทดสอบและการซ่อมแซม
ดำเนินการตรวจสอบแผงวงจรที่เสร็จสมบูรณ์อย่างครอบคลุม รวมถึงการตรวจสอบด้วยสายตา เพื่อตรวจสอบว่าวงจรสมบูรณ์หรือไม่ มีการลัดวงจร หรือวงจรเปิด วัดขนาดเพื่อให้แน่ใจว่าขนาดของแผงวงจรตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ การทดสอบสมรรถนะทางไฟฟ้า การตรวจจับค่าการนำไฟฟ้าและประสิทธิภาพของฉนวนของวงจร สำหรับข้อบกพร่องที่ตรวจพบ เช่น เสี้ยนของวงจร จุดลัดวงจร ฯลฯ ควรซ่อมแซมเพื่อให้มั่นใจว่าคุณภาพของแผงวงจรเป็นไปตามมาตรฐาน

3 จุดทางเทคนิคที่สำคัญสำหรับการแกะสลักแผงวงจรทองแดงที่พิมพ์
(1) การควบคุมความแม่นยำของเส้น
ด้วยการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องของการบูรณาการอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ข้อกำหนดสำหรับความแม่นยำของวงจรแผงวงจรก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน เพื่อให้บรรลุการผลิตเส้นละเอียด จำเป็นต้องมีอุปกรณ์รับแสงที่มีความแม่นยำสูง-และฟิล์มคุณภาพสูง-ในกระบวนการถ่ายโอนกราฟิก เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำของการถ่ายโอนกราฟิก ในระหว่างขั้นตอนการแกะสลัก พารามิเตอร์ของสารละลายการแกะสลักและเวลาในการแกะสลักควรได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำ เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบของการแกะสลักที่มากเกินไปหรือไม่เพียงพอต่อความแม่นยำของวงจร นอกจากนี้ เทคโนโลยีการสร้างภาพด้วยเลเซอร์โดยตรงขั้นสูงยังสามารถนำมาใช้แทนวิธีการฉายฟิล์มแบบเดิม ซึ่งช่วยปรับปรุงความแม่นยำของวงจรให้ดียิ่งขึ้น

(2) ความสม่ำเสมอของการแกะสลัก
ความสม่ำเสมอของการแกะสลักส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพและประสิทธิภาพของแผงวงจร เพื่อให้แน่ใจว่าการกัดจะสม่ำเสมอ นอกเหนือจากการควบคุมพารามิเตอร์ของสารละลายการกัดอย่างเข้มงวดแล้ว ยังจำเป็นต้องปรับโครงสร้างและโหมดการทำงานของอุปกรณ์การกัดให้เหมาะสมอีกด้วย ตัวอย่างเช่น การใช้เครื่องพ่นสเปรย์กัดกรด สารละลายกัดกร่อนจะกระจายอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวของแผงวงจรผ่านแรงดันสเปรย์และอัตราการไหลสม่ำเสมอ ในระหว่างขั้นตอนการกัด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแผงวงจรรักษาสถานะการเคลื่อนไหวที่ดีในสารละลายการกัดเพื่อหลีกเลี่ยงการกัดเฉพาะที่มากเกินไปหรือไม่เพียงพอ

(3) การคุ้มครองสิ่งแวดล้อม
ในระหว่างกระบวนการผลิตแผงวงจรทองแดงพิมพ์ลาย น้ำเสีย ก๊าซไอเสีย และของเสียตกค้างจำนวนมากจะถูกสร้างขึ้น ซึ่งประกอบด้วยสารที่เป็นอันตราย เช่น ทองแดง ไอออนของโลหะหนัก และสารเคมี เพื่อลดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม จำเป็นต้องสร้างระบบบำบัดสิ่งแวดล้อมที่ครอบคลุม การทำให้เป็นกลาง การตกตะกอน การกรอง และการบำบัดอื่น ๆ จะดำเนินการกับน้ำเสียเพื่อกำจัดไอออนของโลหะหนักและสารเคมี เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานการปล่อย การบำบัดก๊าซไอเสียให้บริสุทธิ์เพื่อกำจัดก๊าซที่เป็นอันตราย จำแนก รวบรวม และบำบัดของเสียที่ตกค้างเพื่อให้เกิดการรีไซเคิลและการใช้ทรัพยากร

4 ปัญหาทั่วไปและแนวทางแก้ไขสำหรับแผงวงจรทองแดงที่พิมพ์แล้ว
(1) การลัดวงจรของสาย
การลัดวงจรในวงจรอาจเกิดจากความเสียหายต่อชั้นต้านทานในระหว่างกระบวนการถ่ายโอนกราฟิก การยึดเกาะของชั้นต้านทานเนื่องจากช่องว่างขนาดเล็ก หรือการแกะสลักที่ไม่สมบูรณ์ วิธีแก้ไขคือการตรวจสอบคุณภาพของชั้นที่ต้านทานการกัดกร่อน-อย่างเคร่งครัดในระหว่างการถ่ายโอนกราฟิก เพื่อให้มั่นใจในความสมบูรณ์และไม่มีความเสียหาย ออกแบบระยะห่างระหว่างบรรทัดอย่างเหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยงของการลัดวงจรที่เกิดจากระยะห่างน้อยเกินไป ปรับพารามิเตอร์กระบวนการกัดให้เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกัดอย่างละเอียด

(2) ตัวแบ่งบรรทัด
การแตกหักของเส้นมักเกิดจากการกัดกรดมากเกินไป การหลุดลอกของชั้นต้านทานการกัดกร่อน- หรือพื้นผิวของวัสดุพิมพ์ที่ไม่สม่ำเสมอ ด้วยการควบคุมเวลาในการแกะสลักอย่างแม่นยำและความเข้มข้นของสารละลายในการกัดกรด จึงสามารถป้องกันการกัดกรดมากเกินไปได้ ก่อนที่จะใช้สารป้องกันการกัดกร่อน- ควรรักษาพื้นผิวของวัสดุพิมพ์อย่างละเอียดเพื่อปรับปรุงการยึดเกาะของชั้นป้องกันการกัดกร่อน- เลือกวัสดุพื้นผิวที่มีคุณภาพเหมาะสมและพื้นผิวเรียบเพื่อลดการเกิดไฟฟ้าลัดวงจร

(3) ความเร็วในการแกะสลักไม่เสถียร
ความเร็วในการกัดที่ไม่เสถียรอาจทำให้การกัดไม่สม่ำเสมอและส่งผลต่อความแม่นยำของวงจร อาจเกิดจากความผันผวนของความเข้มข้นของสารละลายกัดกรด การควบคุมอุณหภูมิที่ไม่ถูกต้อง หรือการกวนสารละลายไม่สม่ำเสมอ โซลูชันนี้ประกอบด้วยการทดสอบและการปรับความเข้มข้นของสารละลายการกัดอย่างสม่ำเสมอ การติดตั้งระบบควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำเพื่อให้มั่นใจว่าอุณหภูมิของสารละลายการกัดจะมีเสถียรภาพ ปรับอุปกรณ์กวนของเครื่องแกะสลักให้เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าสารละลายผสมกันสม่ำเสมอ