В процессе производства печатной платы этап формования является ключевым этапом придания готовой плате формы и размера, соответствующих требованиям дизайна. Различные методы формирования печатных плат подходят для разных производственных нужд и имеют существенные различия в их технических характеристиках и сценариях применения.
1. Механическая обработка и формовка
Механическая обработка формования является относительно традиционным и широко используемым методом формирования печатных плат, в основном включающим фрезерование и штамповку.
(1) Фрезерная обработка
Фрезерование – это использование фрезерных станков с ЧПУ для резки печатных плат с помощью высокоскоростных-вращающихся фрез. Перед обработкой необходимо сгенерировать коды обработки с ЧПУ на основе файла конструкции печатной платы для точного управления траекторией фрезы. Фрезы обычно изготавливаются из вольфрамовой стали диаметром обычно от 0,8 до 3 мм и могут гибко выбираться в зависимости от толщины листового металла и требований к точности резки. Этот метод подходит для обработки печатных плат различной формы, особенно для плат сложной формы и высоких требований к точности, таких как платы неправильной формы, печатные платы с нестандартными вырезами или отверстиями. Его преимущество заключается в высокой точности обработки, которую обычно можно контролировать в пределах ± 0,1 мм и которую можно адаптировать к производственным потребностям небольших партий и нескольких сортов; Но недостатком является то, что скорость обработки относительно низкая, режущие инструменты имеют проблемы с износом, их необходимо регулярно заменять, и стоимость обработки также соответственно увеличивается. Кроме того, мусор и пыль, образующиеся в процессе измельчения, могут повлиять на условия обработки и качество продукции, поэтому необходимо оборудовать соответствующее вакуумное оборудование.
(2) Штамповка
Штамповка в основном используется для изготовления стандартизированных печатных плат, выпускаемых в больших количествах. Принцип заключается в том, чтобы предварительно изготовить форму, соответствующую форме печатной платы, и применить давление с помощью пуансонного пресса, чтобы быстро придать печатной плате форму под действием формы. Штамповочные формы обычно изготавливаются из твердого сплава, обладающего высокой твердостью и износостойкостью. Этот метод имеет чрезвычайно высокую эффективность производства, и за одну штамповку можно отформовать несколько печатных плат, что подходит для производства печатных плат обычного внешнего вида и одинакового размера, таких как универсальные печатные платы в продуктах бытовой электроники. Его преимуществами являются высокая эффективность производства, низкая стоимость и способность удовлетворить потребности крупномасштабного-производства; Однако стоимость изготовления пресс-форм высока, а цикл длительный. Если конструкция изделия меняется, форму необходимо переделывать, что приводит к снижению гибкости. Поэтому он не подходит для мелкосерийного или индивидуального производства.
2, формирование лазерной резки
Лазерная резка — это процесс использования лазерного луча высокой-плотности энергии для облучения печатной платы, вызывающего локальное мгновенное плавление и испарение листового металла, тем самым достигая разделения при резке. В зависимости от различных источников лазера его можно разделить на лазерную резку CO ₂ и ультрафиолетовую лазерную резку.
(1) лазерная резка CO₂
Длина волны CO₂-лазера составляет 10,6 мкм, а его энергия в основном поглощается органическими материалами в печатной плате, такими как смола, стекловолокно и т. д. В процессе резки лазерный луч сканирует заданный путь, быстро нагревая материал до температуры испарения для формирования реза. Лазерная резка CO₂ имеет высокую скорость и высокую эффективность, подходит для резки печатных плат тонкой толщины (обычно менее 2 мм), особенно широко используется при формировании и обработке гибких плат. Он может обрабатывать сложные формы с минимальной шириной линии 0,15 мм и гладкими режущими кромками без необходимости последующей полировки. Однако при резке лазером CO₂ образуется определенная зона термического воздействия, которая может вызвать карбонизацию материала режущей кромки, влияющую на электрические характеристики и качество внешнего вида печатной платы.
(2) УФ-лазерная резка
Длина волны ультрафиолетового лазера относительно короткая, обычно около 355 нм, а энергия фотонов высока. Он может напрямую разрывать молекулярные связи материалов посредством фотохимических реакций, достигая «холодной обработки». Этот метод практически не имеет зоны термического воздействия и имеет чрезвычайно высокую точность резки, до ± 0,02 мм, что делает его особенно подходящим для обработки высокоточных и высоконадежных печатных плат, таких как межблочные платы высокой-плотности, подложки полупроводниковой упаковки и т. д. УФ-лазерная резка также позволяет обрабатывать печатные платы из специальных материалов, таких как керамика и металлы, с широким спектром применений; Однако стоимость оборудования высока, а эффективность обработки относительно низка. В настоящее время он в основном используется в производстве высококачественных печатных плат.
3. Химическое травление.
Формование методом химического травления — это использование химических реагентов для избирательной коррозии ламинатов с медным покрытием, что позволяет формировать печатную плату желаемой формы. Перед формированием на поверхности ламината с медным-плакированием необходимо сформировать коррозионно--стойкий слой с помощью технологии фотолитографии для защиты участков, не требующих травления. Затем листовой металл погружают в травильный раствор для растворения и удаления незащищенной медной фольги. Формование методом химического травления подходит для производства печатных плат с простым внешним видом и низкими требованиями к точности, таких как односторонние платы или некоторые чувствительные к стоимости электронные изделия. Его преимущества заключаются в том, что он не требует сложного механического оборудования, имеет низкие производственные затраты и может обрабатывать чрезвычайно тонкие цепи из медной фольги; Но недостатки также вполне очевидны. Процесс травления трудно точно контролировать, а точность формовки низкая, обычно в пределах ± 0,2-0,3 мм. Кроме того, раствор химического травления загрязняет окружающую среду и требует надлежащего обращения.
4, другие методы формования
(1) Гидроабразивная резка
Гидроабразивная резка – это использование струй воды под высоким-давлением с абразивами для резки печатных плат. Этот метод подходит для резки печатных плат различной толщины и материалов, особенно для обработки плат с высокой твердостью, таких как керамика и металлические подложки. Гидроабразивная резка не имеет зоны термического влияния и имеет хорошее качество режущей кромки с точностью ± 0,1 мм. Однако в процессе резки создается значительный шум, а струя воды может оказывать определенное воздействие на печатную плату, что может повлиять на работу компонентов на плате. При этом стоимость эксплуатации оборудования высока.
(2) Формование пресс-форм
В некоторых особых случаях, например при производстве печатных плат со специальной трехмерной структурой, используются методы формования. Введите жидкий полимерный материал в полость формы посредством литья под давлением и вставьте в нее предварительно изготовленную печатную плату. После отверждения придайте компонентам печатной платы определенную форму и функции. Этот метод позволяет добиться комплексного формования печатных плат и корпусов, улучшая интеграцию и надежность продукции. Однако проектирование и производство пресс-форм сложны и дорогостоящи и в основном используются для производства продукции по индивидуальному заказу.