ในกระบวนการผลิตแผงวงจรพิมพ์ ขั้นตอนการขึ้นรูปเป็นขั้นตอนสำคัญในการประมวลผลแผงวงจรที่เสร็จสมบูรณ์ให้เป็นรูปทรงและขนาดที่ตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ วิธีการขึ้นรูปแผงวงจรพิมพ์ที่แตกต่างกันนั้นเหมาะสมกับความต้องการในการผลิตที่แตกต่างกัน และมีลักษณะทางเทคนิคและสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ
1, การประมวลผลทางกลและการขึ้นรูป
การขึ้นรูปด้วยกระบวนการทางกลเป็นวิธีการขึ้นรูปแผงวงจรพิมพ์แบบดั้งเดิมและใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งส่วนใหญ่รวมถึงการกัดและการปั๊มขึ้นรูป
(1) การประมวลผลการกัด
การกัดคือการใช้เครื่องกัด CNC เพื่อตัดแผงวงจรพิมพ์โดยใช้หัวกัดแบบหมุนความเร็วสูง- ก่อนการประมวลผล จำเป็นต้องสร้างรหัสการตัดเฉือน CNC ตามไฟล์การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ เพื่อควบคุมวิถีการเคลื่อนที่ของคัตเตอร์ได้อย่างแม่นยำ หัวกัดมักทำจากวัสดุเหล็กทังสเตน โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.8-3 มม. และสามารถเลือกได้อย่างยืดหยุ่นตามความหนาของแผ่นโลหะและความต้องการความแม่นยำในการตัด วิธีนี้เหมาะสำหรับการประมวลผลแผงวงจรพิมพ์ที่มีรูปร่างหลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแผงวงจรที่มีรูปร่างที่ซับซ้อนและมีความต้องการความแม่นยำสูง เช่น แผงวงจรที่มีรูปร่างไม่ปกติ แผงวงจรพิมพ์ที่มีรอยบากหรือรูที่ไม่ปกติ ข้อได้เปรียบอยู่ที่ความแม่นยำในการประมวลผลสูง ซึ่งโดยทั่วไปสามารถควบคุมได้ภายใน ± 0.1 มม. และสามารถปรับให้เข้ากับความต้องการในการผลิตสำหรับชุดย่อยและหลายพันธุ์ได้ แต่ข้อเสียคือความเร็วในการประมวลผลค่อนข้างช้า เครื่องมือตัดมีปัญหาการสึกหรอ ต้องเปลี่ยนเป็นประจำ และต้นทุนการประมวลผลก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย นอกจากนี้ เศษและฝุ่นที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการกัดอาจส่งผลต่อสภาพแวดล้อมการประมวลผลและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ และจำเป็นต้องติดตั้งอุปกรณ์สูญญากาศที่เกี่ยวข้อง
(2) การปั๊มขึ้นรูป
การปั๊มขึ้นรูปส่วนใหญ่จะใช้สำหรับแผงวงจรพิมพ์มาตรฐานที่ผลิตในปริมาณมาก หลักการคือการสร้างแม่พิมพ์ล่วงหน้าที่ตรงกับรูปร่างของแผงวงจรพิมพ์ และใช้แรงกดผ่านการกดเพื่อขึ้นรูปแผงวงจรพิมพ์อย่างรวดเร็วภายใต้การทำงานของแม่พิมพ์ แม่พิมพ์ปั๊มขึ้นรูปมักทำจากโลหะผสมแข็งซึ่งมีความแข็งสูงและทนทานต่อการสึกหรอ วิธีการนี้มีประสิทธิภาพในการผลิตที่สูงมาก และสามารถขึ้นรูปแผงวงจรพิมพ์หลายแผ่นในการปั๊มครั้งเดียว เหมาะสำหรับการผลิตแผงวงจรที่มีลักษณะสม่ำเสมอและมีขนาดสม่ำเสมอ เช่น แผงวงจรพิมพ์สากลในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ข้อดีของมันคือประสิทธิภาพการผลิตสูง ต้นทุนต่ำ และความสามารถในการตอบสนองความต้องการของการผลิตขนาดใหญ่- อย่างไรก็ตามต้นทุนการผลิตแม่พิมพ์สูงและวงจรใช้เวลานาน หากการออกแบบผลิตภัณฑ์เปลี่ยนแปลงไป จำเป็นต้องสร้างแม่พิมพ์ใหม่ ส่งผลให้ความยืดหยุ่นไม่ดี ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับการผลิตเป็นชุดเล็กๆ หรือการผลิตแบบสั่งทำพิเศษ
2, การขึ้นรูปด้วยการตัดด้วยเลเซอร์
การขึ้นรูปแบบตัดด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการของการใช้ลำแสงเลเซอร์ความหนาแน่นพลังงานสูง-เพื่อฉายรังสีแผงวงจรพิมพ์ ทำให้เกิดการหลอมละลายและการระเหยของแผ่นโลหะในทันที ส่งผลให้การตัดแยกกัน ตามแหล่งที่มาของเลเซอร์ที่แตกต่างกัน สามารถแบ่งออกเป็นการตัดด้วยเลเซอร์ CO ₂ และการตัดด้วยเลเซอร์อัลตราไวโอเลต
(1) การตัดด้วยเลเซอร์ CO ₂
ความยาวคลื่นของเลเซอร์ CO ₂ คือ 10.6 μ m และพลังงานของมันถูกดูดซับโดยวัสดุอินทรีย์ในแผงวงจรพิมพ์เป็นหลัก เช่น เรซิน ใยแก้ว ฯลฯ ในระหว่างกระบวนการตัด ลำแสงเลเซอร์จะสแกนไปตามเส้นทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ทำให้วัสดุร้อนอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิการกลายเป็นไอเพื่อสร้างการตัด การตัดด้วยเลเซอร์ CO ₂ มีความเร็วที่รวดเร็วและประสิทธิภาพสูง เหมาะสำหรับการตัดแผงวงจรพิมพ์ที่มีความหนาบาง (โดยทั่วไปน้อยกว่า 2 มม.) โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการขึ้นรูปและการประมวลผลของแผงวงจรแบบยืดหยุ่น สามารถประมวลผลรูปทรงที่ซับซ้อนด้วยความกว้างของเส้นขั้นต่ำ 0.15 มม. และขอบตัดที่เรียบโดยไม่จำเป็นต้องขัดเงาในภายหลัง อย่างไรก็ตาม การตัดด้วยเลเซอร์ CO ₂ จะสร้างโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน ซึ่งอาจทำให้เกิดคาร์บอนไนซ์ของวัสดุขอบตัด ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและคุณภาพรูปลักษณ์ของแผงวงจร
(2) การตัดด้วยเลเซอร์ยูวี
ความยาวคลื่นของเลเซอร์อัลตราไวโอเลตค่อนข้างสั้น โดยปกติจะอยู่ที่ประมาณ 355 นาโนเมตร และพลังงานโฟตอนของเลเซอร์นั้นสูง มันสามารถทำลายพันธะโมเลกุลของวัสดุได้โดยตรงผ่านปฏิกิริยาโฟโตเคมี ทำให้เกิด "กระบวนการเย็น" วิธีนี้แทบจะไม่ได้รับผลกระทบจากความร้อนและมีความแม่นยำในการตัดสูงมาก ถึง ± 0.02 มม. ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการประมวลผลแผงวงจรพิมพ์ที่มีความแม่นยำสูง-และมีความน่าเชื่อถือสูง เช่น บอร์ดเชื่อมต่อระหว่างกันที่มีความหนาแน่นสูง- พื้นผิวบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ ฯลฯ การตัดด้วยเลเซอร์ UV ยังสามารถประมวลผลแผงวงจรพิมพ์ที่ทำจากวัสดุพิเศษ เช่น เซรามิกและโลหะ พร้อมการใช้งานที่หลากหลาย อย่างไรก็ตาม ต้นทุนอุปกรณ์สูงและประสิทธิภาพการประมวลผลค่อนข้างต่ำ ปัจจุบัน ส่วนใหญ่จะใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์แผงวงจรพิมพ์คุณภาพสูง-
3, การแกะสลักด้วยสารเคมี
การขึ้นรูปแบบกัดด้วยสารเคมีคือการใช้สารเคมีในการเลือกกัดกร่อนทองแดงที่หุ้ม-ลามิเนต ซึ่งทำให้เกิดรูปร่างของแผงวงจรที่ต้องการ ก่อนที่จะขึ้นรูป จะต้องสร้างชั้นที่ต้านทานการกัดกร่อน-บนพื้นผิวของลามิเนตเคลือบทองแดง-โดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์หินด้วยแสงเพื่อปกป้องพื้นที่ที่ไม่จำเป็นต้องแกะสลัก จากนั้น แผ่นโลหะจะถูกจุ่มลงในสารละลายกัดกรดเพื่อละลายและขจัดฟอยล์ทองแดงที่ไม่มีการป้องกันออก การขึ้นรูปแบบกัดด้วยสารเคมีเหมาะสำหรับการผลิตแผงวงจรพิมพ์ที่มีรูปลักษณ์เรียบง่ายและมีความแม่นยำต่ำ เช่น แผงวงจรด้านเดียว- หรือผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์บางชนิดที่คำนึงถึงต้นทุน ข้อดีของมันคือไม่ต้องใช้อุปกรณ์ทางกลที่ซับซ้อน มีต้นทุนการผลิตต่ำ และสามารถประมวลผลวงจรฟอยล์ทองแดงที่บางมากได้ แต่ข้อเสียก็ค่อนข้างชัดเจนเช่นกัน กระบวนการแกะสลักเป็นเรื่องยากที่จะควบคุมได้อย่างแม่นยำ และความแม่นยำในการขึ้นรูปต่ำ โดยทั่วไปจะอยู่ภายใน ± 0.2-0.3 มม. นอกจากนี้ สารละลายกัดกรดด้วยสารเคมียังมีมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมและจำเป็นต้องได้รับการบำบัดอย่างเหมาะสม
4 วิธีการปั้นอื่น ๆ
(1) การตัดด้วยพลังน้ำ
การตัดด้วยพลังน้ำคือการใช้แรงดันน้ำสูง-ซึ่งมีสารกัดกร่อนเพื่อตัดแผงวงจรพิมพ์ วิธีนี้เหมาะสำหรับการตัดแผงวงจรพิมพ์ที่มีความหนาและวัสดุต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการประมวลผลแผงวงจรที่มีความแข็งสูง เช่น เซรามิกและพื้นผิวโลหะ การตัดด้วยพลังน้ำไม่มีโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน และคุณภาพคมตัดที่ดี ด้วยความแม่นยำ ± 0.1 มม. อย่างไรก็ตาม ในระหว่างกระบวนการตัด เสียงรบกวนจะเกิดขึ้นอย่างมาก และระบบฉีดน้ำอาจมีผลกระทบต่อแผงวงจร ซึ่งอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของส่วนประกอบบนบอร์ด ในขณะเดียวกันต้นทุนการดำเนินงานของอุปกรณ์ก็สูง
(2) การขึ้นรูปแม่พิมพ์
ในสถานการณ์พิเศษบางอย่าง เช่น การผลิตแผงวงจรพิมพ์ที่มีโครงสร้างสามมิติพิเศษ- จะใช้วิธีการขึ้นรูปแม่พิมพ์ ฉีดวัสดุเรซินเหลวเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ด้วยการฉีดขึ้นรูป และฝังแผงวงจรที่ทำไว้ล่วงหน้าเข้าไป หลังจากการบ่ม ให้สร้างส่วนประกอบของแผงวงจรพิมพ์ด้วยรูปทรงและฟังก์ชันเฉพาะ วิธีนี้สามารถบรรลุการขึ้นรูปแผงวงจรและเคสแบบรวม ปรับปรุงการบูรณาการและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ อย่างไรก็ตาม การออกแบบและการผลิตแม่พิมพ์มีความซับซ้อนและมีค่าใช้จ่ายสูง โดยส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ตามสั่งโดยเฉพาะ