Trong lĩnh vực sản xuất điện tử, Bản mạch in (PCB) là không thể thiếu. Những bảng mạch này đóng vai trò nền tảng cho các thành phần điện tử, cho phép liên kết các yếu tố điện khác nhau trong các thiết bị từ điện thoại thông minh đến các máy móc công nghiệp. Trong quá trình sản xuất PCB, một yếu tố quan trọng được biết đến là bản mạch phim (PCB film).
Bản mạch phim là gì?
Bản mạch phim, còn được gọi là phim photoresist hoặc đơn giản là phim ảnh, đóng vai trò then chốt trong quy trình sản xuất PCB. Đây là vật liệu mỏng nhạy sáng được sử dụng để chuyển mẫu mạch vào lớp nền của PCB. Quá trình này bao gồm nhiều bước quan trọng nhằm đạt được các đường dẫn điện chính xác cần thiết cho hoạt động của các thiết bị điện tử.
Có những loại bản mạch phim nào?
Bản mạch phim xuất hiện dưới nhiều loại và thông số kỹ thuật khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của quy trình sản xuất PCB. Các loại này bao gồm:
– Phim khô: Là một loại phim photoresist rắn được áp dụng lên lớp nền của PCB thông qua quá trình lót trước khi tiến hành chiếu sáng và phát triển.
– Photoresist lỏng: Được áp dụng dưới dạng chất lỏng và đóng rắn trước khi chiếu sáng, thường được sử dụng cho các thiết kế PCB phức tạp hơn hoặc trong giai đoạn thử nghiệm.
– Phim mặt nạ hàn: Là một loại phim đặc biệt được sử dụng để áp dụng lớp mặt nạ hàn để bảo vệ PCB tránh những cầu hàn và mạch ngắn trong quá trình lắp ráp.
Cách sử dụng Bản mạch phim trong sản xuất PCB?
1. Thiết kế và Tạo nghệ thuật:
– Bản mạch phim bắt đầu từ giai đoạn thiết kế trong quá trình sản xuất PCB. Kỹ sư thiết kế sử dụng phần mềm chuyên dụng để tạo bố cục mạch và nghệ thuật mà cuối cùng sẽ được chuyển sang PCB.
– Thiết kế đã hoàn thiện sau đó được in lên một tờ trong hoặc phim bằng máy in độ phân giải cao. Bản mạch phim in này chứa hình ảnh âm của mẫu mạch, với các khu vực không trong suốt tương ứng với các dây dẫn và lỗ điện của PCB.
2. Quá trình chiếu sáng ảnh:
– Khi lớp nền PCB (thường là vật liệu laminate epoxy gia cường sợi thủy tinh) đã được chuẩn bị, nó sẽ được phủ một lớp vật liệu nhạy sáng, thường được gọi là photoresist.
– Bản mạch phim PCB được căn chỉnh cẩn thận và đặt lên phía trên lớp nền đã được phủ photoresist. Lớp nền, bản mạch phim và một tấm kính sau đó được chiếu sáng với ánh sáng UV.
– Ánh sáng UV đi qua các khu vực trong suốt của bản mạch phim (tương ứng với mẫu mạch) và làm cứng photoresist ở dưới lớp nền PCB. Trong khi đó, các khu vực không trong suốt của bản mạch phim chặn ánh sáng UV lại, làm cho photoresist dưới đó không bị ảnh hưởng.
3. Phát triển và etsing:
– Sau khi chiếu sáng, PCB được phát triển bằng dung dịch hóa chất loại bỏ photoresist chưa được chiếu sáng, để lại mẫu mạch mong muốn.
– Các khu vực đồng bị chiếu sáng không được bảo vệ bởi photoresist sau đó được etsing bằng dung dịch ăn mòn thích hợp, chẳng hạn như clorua sắt hoặc persulfate ammonium.
– Sau khi etsing hoàn tất, photoresist còn lại được tẩy sạch, lộ ra các dây dẫn đồng và lỗ điện tạo thành các đường dẫn dẫn điện của PCB.
4. Hoàn thiện và Lắp ráp:
– PCB hoàn chỉnh trải qua các quy trình tiếp theo như khoan lỗ để tạo ra lỗ cho việc đặt linh kiện, hoàn thiện bề mặt (ví dụ như áp dụng lớp mặt nạ hàn), và in lụa các chỉ số linh kiện và logo.
– Các linh kiện như điện trở, tụ điện, vi mạch tích hợp và đầu nối sau đó được hàn lên PCB để tạo thành bộ lắp ráp điện tử hoàn chỉnh.
Cái gì là tích cực và tiêu cực trong bản phim PCB?
Trên bản mạch PCB, các thuật ngữ “positive” và “negative” đề cập đến hai phương pháp khác nhau để tạo ra mẫu mạch trên bản mạch phim, điều này quyết định cách mà mẫu mạch được chuyển sang lớp nền của PCB trong quá trình sản xuất.
Quy trình Photoresist Positive và Negative:
Photoresist Positive:
– Quy trình: Trên bản mạch phim positive, mẫu mạch được thiết kế với các khu vực màu tối (đen) đại diện cho mẫu mạch mong muốn, trong khi phần còn lại của bản mạch là trong suốt.
– Chiếu sáng: Khi bản mạch phim được chiếu sáng với ánh sáng UV qua một mặt nạ (có các khu vực trong suốt tương ứng với mẫu mạch), các khu vực được chiếu sáng của photoresist trải qua một thay đổi hóa học làm cho chúng tan trong dung dịch phát triển.
– Phát triển: Sau khi chiếu sáng, bản mạch phim được phát triển bằng dung dịch phát triển loại bỏ lựa chọn các khu vực đã chiếu sáng (tan), chỉ để lại mẫu mạch mong muốn trên bản mạch.
– Chuyển: Mẫu mạch còn lại trên bản mạch tương ứng trực tiếp với các dây dẫn dẫn điện và lỗ điện trên lớp nền của PCB sau quá trình etsing.
Photoresist Negative:
– Quy trình: Khác với photoresist positive, trên bản mạch phim negative, mẫu mạch ban đầu được thiết kế với các khu vực trong suốt (rõ ràng), trong khi phần còn lại của bản mạch là màu tối.
– Chiếu sáng: Khi được chiếu sáng với ánh sáng UV qua một mặt nạ (nơi các khu vực màu tối tương ứng với mẫu mạch), các khu vực của photoresist được chiếu sáng UV đóng mạch và trở thành không hòa tan.
– Phát triển: Sau khi chiếu sáng, bản mạch phim negative được phát triển bằng dung dịch phát triển loại bỏ các khu vực chưa được chiếu sáng (hòa tan), chỉ để lại mẫu mạch trong photoresist trên lớp nền.
– Chuyển: Trong quá trình etsing tiếp theo, các khu vực đồng đã được chiếu sáng (nơi photoresist đã bị loại bỏ) được etsing đi, chỉ để lại mẫu mạch mong muốn trên lớp nền của PCB.
– Ứng dụng: Photoresist negative ít phổ biến trong sản xuất PCB nhưng được sử dụng trong một số ứng dụng cụ thể, nơi các yêu cầu đặc biệt về độ phân giải hoặc đặc tính quy trình đòi hỏi việc sử dụng loại này.
Bản mạch PCB có độ dày như thế nào?
Độ dày của bản mạch photoresist PCB có thể dao động tùy thuộc vào loại và ứng dụng cụ thể. Thông thường, đối với bản mạch photoresist khô, mà thường được sử dụng trong quy trình sản xuất PCB tự động hóa, độ dày thường dao động từ khoảng 15 micromet (µm) đến 75 µm (micron). Phạm vi này cho phép có các mức độ độ phân giải và độ nhạy sáng UV khác nhau trong quá trình chiếu sáng.
Đối với photoresist lỏng, được áp dụng dưới dạng ướt và sau đó làm khô lên lớp nền PCB, độ dày có thể dao động rộng hơn tùy thuộc vào phương pháp ứng dụng và độ dày cuối cùng mong muốn sau khi làm khô. Nó có thể dao động từ vài micromet đến vài chục micromet, tùy thuộc vào công thức cụ thể và yêu cầu thiết kế PCB.
Trong cả hai trường hợp, độ dày của bản mạch photoresist rất quan trọng vì nó trực tiếp ảnh hưởng đến độ phân giải và độ chính xác trong việc tái tạo các mẫu mạch lên lớp nền của PCB trong quá trình sản xuất. Các bản mạch mỏng thường cho phép chi tiết tinh xảo và độ phân giải cao hơn, trong khi các bản mạch dày có thể mang lại độ bền và sự chắc chắn tốt hơn trong các bước xử lý sau như etsing và tẩy sạch.
Tầm quan trọng của Bản mạch PCB chất lượng
Chất lượng của bản mạch PCB trực tiếp ảnh hưởng đến độ chính xác, độ tin cậy và tính năng của bộ lắp ráp PCB cuối cùng. Các yếu tố như độ phân giải, độ bám dính vào lớp nền, khả năng chống hóa chất và khả năng tương thích với điều kiện chiếu sáng UV là những yếu tố quan trọng cần xem xét khi lựa chọn bản mạch PCB phù hợp cho một ứng dụng cụ thể.
Kết luận
Tóm lại, bản mạch PCB là một thành phần cơ bản trong quá trình phức tạp sản xuất Bảng mạch in. Vai trò của nó trong việc chuyển mẫu mạch chính xác lên lớp nền của PCB là rất quan trọng, khiến cho nó trở thành một yếu tố thiết yếu trong ngành điện tử. Khi công nghệ tiến bộ, khả năng và ứng dụng của bản mạch PCB cũng sẽ tiếp tục được cải tiến, đảm bảo sự tiến bộ liên tục và việc thu nhỏ các thiết bị điện tử xác định thế giới hiện đại của chúng ta.
