Jak powstają płytki drukowane?

Zapotrzebowanie na płytki drukowane w przemyśle, nie tylko elektronicznym jest ogromne. Większość urządzeń zbudowanych jest z wykorzystaniem płytek obwodu drukowanego. Wykonana z materiału izolacyjnego laminowanego folią miedzianą płytka jest podstawą do budowy układów elektronicznych. Jej powierzchnię wykorzystuje się do montażu mikroprocesorów, diod, tranzystorów oraz innych elementów elektronicznych. Jak powstaje płytka drukowana, dowiesz się z tego artykułu.

Do czego służą płytki drukowane i jak są zbudowane?

Płytka obwodu drukowanego, zwana również płytką PCB (ang. Printed Circuit Board) służy do budowy układów elektronicznych i zapewnia połączenia elektryczne pomiędzy ich elementami. Dzięki specjalnej konstrukcji pozwala na przejrzysty i skuteczny montaż podzespołów elektronicznych. Płytki obwodów drukowanych stosuje się przede wszystkim przy montażu telewizorów, radioodbiorników, komputerów i innej elektroniki. Znajdują również zastosowanie przy produkcji samochodów, sprzętu AGD, budowie maszyn i urządzeń i w wielu innych dziedzinach. Nowoczesna technologia umożliwia obudowywanie płytek drukowanych elementami elektronicznymi za pomocą wyspecjalizowanych robotów.

„Do budowy płytki drukowanej – tłumaczy specjalista z firmy VIACOM, która dostarcza na rynek obwody drukowane – stosuje się laminat szklano-epoksydowy lub tworzywa kompozytowe. Są to materiały izolacyjne charakteryzujące się wysoką odpornością mechaniczną  i termiczną. Laminat pokrywa się warstwą miedzi. Następnie stosując różne metody trawienia, na powierzchni płytki tworzy się ścieżki i pady. Wyróżnia się płytki drukowane jednowarstwowe, dwuwarstwowe oraz płytki z warstwami wewnętrznymi”.

Montaż elementów elektronicznych przebiega metodą przewlekaną, w której końcówki podzespołów przewlekane są przez otwory płytki i lutowane po jej drugiej stronie. Drugi rodzaj montażu to montaż powierzchniowy, w którym podzespoły lutuje się po tej samej stronie, na której się znajdują. W płytkach wielowarstwowych miedziane warstwy umieszcza się pomiędzy laminatami. Tego rodzaju płytki drukowane stosuje się przy bardziej skomplikowanych układach.

Kolejne etapy produkcji płytek obwodów drukowanych

Sposób produkcji płytek drukowanych uzależniony jest od ich rodzaju. Najwygodniej będzie prześledzić etapy produkcji najpopularniejszych płytek drukowanych dwuwarstwowych. Pierwszym etapem przygotowania produktu jest zaprojektowanie i dokładne sprawdzenie plików projektowy, co pozwala zwrócić uwagę na najdrobniejsze szczegóły, które mogą zaważyć na jakości płytki. Drugim etapem jest przygotowanie laminatu o odpowiednich dla projektu parametrach. Niekiedy wymagają one przycięcie i oczyszczenia. Teraz następuje moment, w którym dokonuje się nawierceń otworów montażowych za pomocą specjalnych wiertarek sterowanych numerycznie. Kolejnym etapem jest metalizacja otworów, dzięki której możliwe będzie wykonanie przelotek łączących warstwy miedzi.

Nanoszenie warstwy światłoczułej za pomocą specjalnej folii na miedzianą stronę laminatu to następna czynność technologiczna. Na folię nakłada się maski, czyli klisze z nadrukiem ścieżek, a następnie całość poddaje się naświetleniu promieniami UV. Nieosłonięte maską elementy zostają utwardzone. Teraz następuje wypłukanie nieutwardzonej warstwy światłoczułej. Płytę osusza się i wygrzewa w specjalnym piecu. Następnie na utwardzoną warstwę nanosi się powłokę z cyny. Miedź  i metalizowane otwory zostają pokryte cienką warstwą metalu. Płytkę poddaje się kilku kąpielom, których zadaniem jest rozpuszczenie i usunięcie powłoki światłoczułej.

Najważniejszym etapem produkcji płytek drukowanych jest trawienie. W tym etapie formują się ścieżki i pady płytki. Niezabezpieczone powierzchnie miedzi usuwa się z laminatu. W następnej kolejności poddaje się płytkę kąpieli, która wypłukuje resztki cynowej powłoki. Finalnymi etapami są kontrola jakości powstałej płytki, nakładanie maski ochronnej oraz nanoszenie warstwy opisowej. Pozostaje jeszcze zabezpieczenie miedzi przed utlenianiem metalizowaną powłoką oraz pocięcie dużych formatów z płytkami na pojedyncze produkty. Na koniec następuje sprawdzanie jakości połączeń elektrycznych za pomocą specjalnego oprzyrządowania.

Proces produkcji płytek obwodów drukowanych jest wymagający technologicznie. Tylko specjalistyczne firmy są w stanie przeprowadzić go zgodnie z najnowszymi standardami przemysłu elektronicznego.