Leiterplattentechnisch - Prozessschritte der Leiterplattenherstellung

Vorher PCB-Design, Designer elektronischer Schaltungen müssen in die Leiterplattenherstellungswerkstatt gehen, um die Kapazität und Grenzen der Leiterplattenherstellung vollständig zu verstehen. Einrichtung. Dies ist sehr wichtig, weil viele PCB-DesignSie sind sich der Beschränkungen der Leiterplattenherstellungsanlagen nicht bewusst. Wenn sie die Designdateien an die Leiterplattenherstellungswerkstatt senden/Einrichtung, Sie werden zurückkehren und um Änderungen bitten, um die Kapazität zu erfüllen/Einschränkungen des Leiterplattenherstellungsprozesses. Allerdings, wenn der Schaltungsdesigner in einem Unternehmen arbeitet, das keine eigene Leiterplattenherstellungswerkstatt hat, und das Unternehmen lagert die Arbeiten an eine ausländische Leiterplattenherstellung aus, Dann muss der Designer den Hersteller online kontaktieren und sich nach Einschränkungen oder Spezifikationen erkundigen, wie Maximum/min Kupferdicke, max Die Anzahl der Ebenen, die minimale Blende und die maximale Größe der Leiterplatte.

In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf den Leiterplattenherstellungsprozess, so dass dieser Artikel Schaltungsdesignern helfen wird, den Leiterplattenherstellungsprozess schrittweise und umfassend zu verstehen, um Designfehler zu vermeiden.

Schritt 1: PCB Design und GERBER Datei

Schaltungsdesigner zeichnen Schaltpläne in CAD-Software für das Layout PCB-Design. Der Designer muss sich mit dem Leiterplattenhersteller über die Software abstimmen, die zum Layout des Leiterplattendesigns verwendet wird, damit es keine Kompatibilitätsprobleme gibt. Die beliebtesten CAD PCB Design Software sind Altium Designer, Adler, ORCAD und Mentor PADS.

Nach dem PCB-Design wird zur Herstellung akzeptiert, Der Designer generiert eine Datei aus dem vom Leiterplattenhersteller akzeptierten Design. Diese Datei heißt "GERBER file". Gerber-Dateien sind Standarddateien, die von den meisten verwendet werden Leiterplattenhersteller um die Komponenten der Leiterplattenlayout, wie Kupferspurenschichten und Lötmasken. Gerber-Dateien sind 2D-Vektorbilddateien. Extended Gerber liefert perfekte Ausgabe.

Die Software verfügt über einen benutzerdefinierten Algorithmus mit Schlüsselelementen wie Gleisbreite, Plattenkantenabstand, Spur- und Lochabstand und Lochgröße. Der Algorithmus wird vom Designer ausgeführt, um Fehler im Design zu überprüfen. Nachdem das Design verifiziert ist, wird es an die Leiterplattenherstellungsanlage gesendet, wo es von DFM geprüft wird. DFM (Design for Manufacturing) Prüfungen werden verwendet, um die minimale Toleranz des Leiterplattendesigns sicherzustellen.

Schritt 2: GERBER zum Foto

Der spezielle Drucker zum Drucken von PCB-Fotos wird als "Plotter" bezeichnet. Diese Plotter werden Leiterplatten auf Folie drucken. Diese Folien werden für die Abbildung von Leiterplatten verwendet. Der Plotter ist sehr genau in der Drucktechnologie und kann ein sehr detailliertes PCB-Design liefern.

Das aus dem Plotter entnommene Kunststoffblatt ist eine mit schwarzer Tinte bedruckte Leiterplatte. Im Fall der inneren Schicht stellt die schwarze Tinte die leitfähige Kupferspur dar, und der leere Teil ist der nicht leitende Teil. Auf der anderen Seite wird für die äußere Schicht die schwarze Tinte weggeätzt und der leere Bereich für Kupfer verwendet. Diese Folien sollten ordnungsgemäß gelagert werden, um unnötigen Kontakt oder Fingerabdrücke zu vermeiden.

Jede Schicht hat eine eigene Folie. Die Lötmaske hat einen separaten Film. Alle diese Folien müssen zusammen ausgerichtet werden, um die Leiterplattenausrichtung zu zeichnen. Diese Leiterplattenausrichtung wird erreicht, indem die Werkbank dort eingestellt wird, wo das Folienblatt passt, und nach einer kleinen Kalibrierung der Werkbank kann die beste Ausrichtung erreicht werden. Diese Folien müssen Ausrichtungslöcher haben, um genau aneinander gelehnt werden zu können. Die Positionierstifte passen in die Positionierlöcher.

Schritt 3: Innere Schicht Druck: Fotoresist und Kupfer

Diese Fotofilme werden nun auf Kupferfolie gedruckt. Die Grundstruktur der Leiterplatte besteht aus Laminat. Das Kernmaterial ist Epoxidharz und Glasfaser genannt das Basismaterial. Das Laminat erhält das Kupfer, das die Leiterplatte bildet. Das Substrat bietet eine leistungsstarke Plattform für die Leiterplatte. Beide Seiten sind mit Kupfer bedeckt. Der Prozess beinhaltet das Entfernen von Kupfer, um das Design der Folie zu enthüllen.

Die Dekontamination der Umwelt ist für die Reinigung von Leiterplatten von Kupferlaminaten sehr wichtig. Es muss sichergestellt werden, dass sich keine Staubpartikel auf der Leiterplatte befinden, sonst verursacht es einen Kurzschluss oder einen offenen Kreislauf

Die Fotolackfolie wird nun aufgetragen. Photoresiste bestehen aus lichtempfindlichen Chemikalien, die härten, wenn ultraviolette Strahlung angewendet wird. Es muss sichergestellt werden, dass Fotofilm und Lithographiefilm exakt zueinander passen.

Diese Fotofolien und Fotolithographiefolien werden durch Fixierstifte auf dem Laminat befestigt. Ultraviolette Strahlung wird jetzt angewendet. Die schwarze Tinte auf dem Fotofilm blockiert ultraviolette Strahlen, verhindert dadurch das Kupfer darunter und härtet den Fotolack unter den schwarzen Tintenspuren nicht aus. Der transparente Bereich wird UV-Licht durchlaufen, um den überschüssigen Fotolack zu härten, der entfernt wird.

Die Platte wird dann mit einer alkalischen Lösung gereinigt, um überschüssigen Fotolack zu entfernen. Die Platine trocknet nun.

Die Leiterplatte kann nun mit Resist gegen die Kupferdrähte bedeckt werden, die zur Herstellung der Leiterbahnen verwendet werden. Wenn die Leiterplatte aus zwei Schichten besteht, wird sie zum Bohren verwendet, andernfalls werden weitere Schritte durchgeführt.

Schritt 4: Entfernen Sie unerwünschtes Kupfer

Verwenden Sie eine leistungsstarke Kupferlösemittellösung, um überschüssiges Kupfer zu entfernen, genau wie eine alkalische Lösung überschüssigen Fotolack entfernt. Entfernt nicht das Kupfer unter dem gehärteten Fotolack.

Der gehärtete Fotolack wird nun entfernt, um das erforderliche Kupfer zu schützen. Dies wird erreicht, indem die Leiterplatte mit einem anderen Lösungsmittel abgewaschen wird.

Schritt 5: Lagenausrichtung und optische Inspektion

Nach Abschluss der Vorbereitungen für alle Schichten werden sie aufeinander ausgerichtet. Dies kann durch Stanzen des Registrierungslochs erfolgen, wie im vorherigen Schritt beschrieben. Der Techniker legt alle Schichten in die Maschine, genannt "Optical Punch". Diese Maschine stanzt Löcher genau.

Die Anzahl der platzierten Ebenen und die aufgetretenen Fehler können nicht rückgängig gemacht werden.

Die automatische optische Inspektionsmaschine verwendet den Laser, um Fehler zu erkennen und das digitale Bild mit der Gerber-Datei zu vergleichen.

Schritt 6: Hinzufügen von Ebenen und Bindung

In diesem Stadium werden alle Schichten einschließlich der äußeren Schicht miteinander verbunden. Alle Schichten werden auf dem Substrat gestapelt.

Die äußere Schicht besteht aus Glasfaser "vorimprägniert", und Epoxidharz wird Prepreg genannt. Ober- und Unterseite des Substrats werden mit einer dünnen Kupferschicht mit Kupferspurenätzung bedeckt.

Schwerlaststahltisch mit Metallklemmen wird zum Verkleben/Pressen von Schichten verwendet. Diese Schichten sind fest an der Werkbank befestigt, um Bewegungen während des Kalibriervorgangs zu vermeiden.

Installieren Sie die Prepreg-Schicht auf dem Kalibriertisch, installieren Sie dann die Substratschicht darauf und legen Sie dann die Kupferplatte an. Weitere Prepregs werden in ähnlicher Weise platziert, und schließlich wird die Aluminiumfolie gestapelt.

Der Computer schließt automatisch die Verarbeitung der Presse ab, erwärmt den Stapel und kühlt mit kontrollierter Geschwindigkeit.

Jetzt entfernt der Techniker den Verpackungsstift und die Druckplatte, um den Verpackungsbeutel zu öffnen.

Schritt 7: Bohren

Jetzt ist es Zeit, Löcher in die gestapelte Leiterplatte zu bohren. Der Präzisionsbohrer kann ein Loch mit einem Durchmesser von 100 Mikrons mit extrem hoher Genauigkeit realisieren. Diese Art von Bohrer ist ein pneumatischer Bohrer mit einer Spindeldrehzahl von ca. 300K Drehzahl. Aber auch bei dieser Geschwindigkeit braucht der Bohrprozess Zeit, denn jedes Loch braucht Zeit, um perfekt zu bohren. Identifizieren Sie die Position des Bohrers anhand der Röntgenbezeichnung genau.

Die Bohrdatei wird auch vom Leiterplattendesigner in der frühen Phase generiert, die dem Leiterplattenhersteller zur Verfügung gestellt wird. Die Bohrdatei bestimmt die winzige Bewegung des Bohrers und bestimmt die Position des Bohrlochs. Diese Löcher werden nun nach der Beschichtung zu Durchkontaktierungen und Löchern.

Schritt 8: Beschichtung und Kupferabscheidung

Nach sorgfältiger Reinigung wird die Leiterplatte nun chemisch abgeschieden. Während dieser Zeit wird eine dünne Kupferschicht (1-Mikron dick) auf der Oberfläche der Platte abgelagert. Das Kupfer fließt in das Bohrloch. Die Wände des Lochs sind komplett mit Kupfer überzogen. Der gesamte Prozess der Imprägnierung und Entfernung wird durch Computer gesteuert

Schritt 9: Darstellung der äußeren Schicht

Wie die innere Schicht wird Fotolack auf die äußere Schicht aufgetragen, und die Prepreg-Platte und der schwarze Tintenfilm, die miteinander verbunden sind, wurden im gelben Raum mit ultravioletten Strahlen gestrahlt. Der Fotolack härtet aus. Nun wird die Platte bearbeitet, um den gehärteten Resist zu entfernen, der durch die Deckkraft der schwarzen Tinte geschützt ist.

Schritt 10: Galvanisieren der äußeren Schicht:

Galvanisierte Platte mit einer dünnen Kupferschicht. Nach der ersten Kupferbeschichtung wird die Platte verzinnt, so dass das gesamte Kupfer, das auf der Platine übrig bleibt, entfernt werden kann. Das Zinn verhindert, dass der erforderliche Teil der Platte während der Ätzphase von Kupfer eingeschlossen wird. Ätzen beseitigt unerwünschtes Kupfer von der Platte.

Schritt 11: Ätzen

Unerwünschtes Kupfer und Kupfer unter der Resistschicht werden entfernt. Chemikalien werden verwendet, um überschüssiges Kupfer zu reinigen. Andererseits deckt Zinn das benötigte Kupfer ab. Es führt nun endlich zur richtigen Verbindung und Spur

Schritt 12: Anwendung der Lötmaske

Reinigen Sie die Platte, die Epoxidlötmaske bedeckt die Platte. UV-Strahlung wird auf die Platine aufgetragen, die durch den Fotofilm der Lötmaske geht. Der abgedeckte Teil bleibt ungehärtet und wird entfernt. Legen Sie nun die Platine in den Ofen, um die Lötmaske zu reparieren.

Schritt 13: Oberflächenbehandlung

HASL (Hot Air Solder Leveling) bietet zusätzliche Lötfunktionen für Leiterplatten. RayPCB (RayPCB) https://raypcb.com/pcb-fabrication/ ) bietet Immersion Gold und Immersion Silber HASL. HASL bietet ein einheitliches Kissen. Dies führt zu einer Oberflächenveredelung.

Schritt 14: Siebdruck

Wenn die Leiterplattenlayout Design befindet sich in der Endphase, Inkjet-Druck/Schreiben wird auf der Oberfläche akzeptiert. Dies wird verwendet, um wichtige Informationen im Zusammenhang mit der Leiterplatte anzuzeigen.