Tecnología de PCB - Pasos del proceso de fabricación de PCB

Antes del diseño de pcb, los diseñadores de circuitos electrónicos deben ir al taller de fabricación de PCB para comprender completamente las capacidades y limitaciones de la fabricación de pcb. Instalaciones Esto es muy importante porque muchos diseñadores de PCB no son conscientes de las limitaciones de las instalaciones de fabricación de pcb. Cuando envíen el documento de diseño al taller / instalación de fabricación de pcb, regresarán y solicitarán cambios para cumplir con las capacidades / limitaciones del proceso de fabricación de pcb. Sin embargo, si el diseñador de circuitos trabaja en una empresa que no tiene un taller interno de fabricación de PCB y la empresa subcontrata el trabajo a un fabricante extranjero de pcb, el diseñador debe ponerse en contacto con el fabricante en línea para preguntar sobre restricciones o especificaciones, como el grosor máximo / mínimo de cobre, el número máximo de capas, El tamaño mínimo y máximo del agujero del panel de pcb.

En este artículo, nos centraremos en el proceso de fabricación de pcb, por lo que este artículo ayudará a los diseñadores de circuitos a comprender gradualmente y completamente el proceso de fabricación de PCB para evitar errores de diseño.

Paso 1: diseño de PCB y archivo Gerber

Los diseñadores de circuitos dibujan esquemas en el software CAD para diseñar el diseño de pcb. El diseñador debe coordinarse con el fabricante de PCB sobre el software utilizado para diseñar el diseño de PCB para evitar problemas de compatibilidad. Los programas de diseño de PCB CAD más populares son altium designer, eagle, orcad y mentor pads.

Después de que el diseño de PCB sea aceptado para la fabricación, el diseñador generará un documento basado en el diseño aceptado por el fabricante de pcb. El documento se llama "archivo gerber". El archivo Gerber es un archivo estándar utilizado por la mayoría de los fabricantes de PCB para mostrar componentes de diseño de pcb, como capas de trazas de cobre y capas de soldadura. El archivo Gerber es un archivo de imagen vectorial 2d. La expansión Gerber ofrece una salida perfecta.

El software tiene un algoritmo definido por el usuario / diseñador que incluye elementos clave como el ancho de la pista, el espaciamiento de los bordes de la placa, el espaciamiento de los rastros y agujeros y el tamaño de los agujeros. El algoritmo es operado por el diseñador para comprobar cualquier error en el diseño. Después de verificar el diseño, se envía a la fábrica de pcb, donde el DFM lo inspecciona. La inspección DFM (diseño de fabricación) se utiliza para garantizar la tolerancia mínima del diseño de pcb.

Paso 2: fotos de Gerber

Las impresoras especiales utilizadas para imprimir fotos de PCB se llaman "ilustradores". Estos ilustradores imprimirán placas de circuito en la película. Estas películas se utilizan para la imagen de pcb. La tecnología de impresión del trazador es muy precisa y puede proporcionar un diseño de PCB muy detallado.

La hoja de plástico extraída del trazador es una placa de circuito impreso impresa con tinta negra. En el caso de la capa interior, la tinta negra representa una pista de cobre conductor, mientras que la parte en blanco es una parte no conductor. Por otro lado, para la capa exterior, la tinta negra se grabará y la zona en blanco se utilizará para el cobre. Estas películas deben almacenarse adecuadamente para evitar contactos innecesarios o dejar huellas dactilares.

Cada capa tiene su propia película. La máscara de soldadura tiene una película separada. Todas estas películas deben estar alineadas para dibujar la alineación del pcb. Esta alineación de PCB se logra ajustando la posición del diafragma de la Mesa de trabajo, que puede lograr una alineación óptima después de una pequeña calibración. Estas películas deben tener agujeros de alineación para inclinarse con precisión entre sí. El perno de posicionamiento se instalará en el agujero de posicionamiento.

Paso 3: impresión interior: fotorresistente y cobre

Estas películas fotográficas ahora están impresas en láminas de cobre. La estructura básica del PCB está hecha de laminados. Los materiales básicos son resina epoxi y fibra de vidrio, llamados sustratos. El laminado recibe cobre que constituye el pcb. El sustrato proporciona una plataforma poderosa para los pcb. Ambos lados estaban cubiertos de cobre. Este proceso incluye la eliminación del cobre para revelar el diseño de la película.

La purificación del medio ambiente es muy importante para limpiar los PCB de los laminados de cobre. Hay que asegurarse de que no haya partículas de polvo en el pcb, de lo contrario se producirá un cortocircuito o un circuito abierto.

Ahora se aplica una película fotorresistente. El fotorresistente está hecho de productos químicos fotosensibles que se endurecen cuando se irradian con rayos ultravioleta. Debe asegurarse de que la película fotográfica y la fotolitografía deben coincidir completamente.

Estas películas fotográficas y fotolitográficas se fijan a la placa laminada a través de un perno de fijación. Ahora se utiliza radiación ultravioleta. La tinta negra en la película fotográfica bloquea los rayos ultravioleta, evitando así el cobre debajo de ella y no endurece el fotorresistente bajo las marcas de tinta negra. Las áreas transparentes pasarán por la luz ultravioleta para endurecer el fotorresistente excedente que se eliminará.

A continuación, lave la placa con una solución alcalina para eliminar el exceso de fotorresistente. La placa de circuito se secará ahora.

Los PCB ahora pueden cubrir los cables de cobre utilizados para hacer las vías del Circuito con resistencias. Si la placa de circuito tiene dos capas, se utilizará para perforar, de lo contrario se realizarán más pasos.

Paso 4: eliminar el exceso de cobre

Eliminar el exceso de cobre con una solución de disolvente de cobre potente es como eliminar el exceso de fotorresistente con una solución alcalina. El cobre bajo fotorresistente endurecido no se elimina.

Ahora se eliminarán los fotoresistencias endurecidos para proteger el cobre necesario. Esto se logra enjuagando el PCB con otro disolvente.

Paso 5: alineación de capas e Inspección óptica

Una vez completados los preparativos para todas las capas, se alinearán entre sí. Esto se puede hacer estampando los agujeros de posicionamiento, como se mencionó en el paso anterior. Los técnicos colocan todas las capas en la máquina, llamadas "punzones ópticos". Esta máquina puede perforar con precisión.

El número de capas colocadas y los errores que se producen no se pueden revertir.

La máquina automática de Inspección óptica utilizará láseres para detectar cualquier defecto y comparar imágenes digitales con archivos gerber.

Paso 6: añadir capas y enlaces

En esta etapa, todas las capas, incluida la capa exterior, se unirán entre sí. Todas las capas se apilarán sobre el sustrato.

La capa exterior está hecha de fibra de vidrio "preimpregnada", y la resina epoxi se llama preimpregnada. La parte superior e inferior del sustrato cubrirá una fina capa de cobre y se grabará el rastro de cobre.

La Mesa de trabajo de acero pesado con clip metálico se utiliza para pegar / presionar la capa. Estas capas están firmemente ancladas a la Mesa de trabajo para evitar moverse durante el proceso de calibración.

Instale la capa preimpregnada en la Mesa de alineación, luego instale la capa de sustrato en ella y luego coloque la placa de cobre. Coloque más preimpregnados de una manera similar y finalmente apile el papel de aluminio.

La computadora completará automáticamente el procesamiento de la imprenta, calentando la pila y enfriando a una velocidad controlable.

Ahora, el técnico quitará el perno de embalaje y la placa de presión y abrirá la bolsa de embalaje.

Paso 7: perforación

Es hora de perforar en los PCB apilados. El taladro de precisión puede lograr agujeros de 100 micras de diámetro con una precisión extremadamente alta. Este taladro es un taladro neumático con una velocidad de rotación del eje principal de unos 300k por minuto. Pero incluso a esta velocidad, el proceso de perforación lleva tiempo, porque cada agujero necesita tiempo para perforar perfectamente. Identificar con precisión la posición del taladro de acuerdo con el detector de rayos X.

Los archivos de perforación también son generados por los diseñadores de PCB en las primeras etapas proporcionadas a los fabricantes de pcb. El documento de perforación determina el pequeño movimiento del taladro y determina la ubicación de la perforación. Estos agujeros ahora se convertirán en agujeros y agujeros después de la galvanoplastia.

Paso 8: galvanoplastia y depósito de cobre

Después de una cuidadosa limpieza, el panel de PCB ahora se ha depositado químicamente. Durante este período, se depositó una fina capa de cobre (1 micra de espesor) en la superficie del panel. El cobre fluye hacia la perforación. Las paredes de este agujero están completamente cubiertas de cobre. Todo el proceso de inmersión y eliminación está controlado por computadora

Paso 9: imagen exterior

Al igual que la capa interior, se aplica un fotorresistente a la capa exterior y se pulveriza la placa preimpregnada y la película de tinta negra conectadas en una habitación amarilla con rayos ultravioleta. El fotorresistente se endurece. Ahora, los paneles se mecanizan para eliminar los resistencias endurecidas protegidas por la opacidad de la tinta negra.

Paso 10: recubrimiento exterior:

Placa galvanizada con fina capa de cobre. Después del cobre inicial, el panel está estaño para que se pueda eliminar todo el cobre que queda en el tablero. El estaño evita que la parte necesaria del panel esté rodeada de cobre durante la fase de grabado. El grabado elimina el cobre no necesario en el panel.

Paso 11: grabado

El cobre no necesario y el cobre bajo la capa de resistencias residuales se eliminarán. Los productos químicos se utilizan para limpiar el exceso de cobre. Por otro lado, el estaño cubre el cobre necesario. Ahora finalmente se ha encontrado la conexión y la pista correctas

Paso 12: aplicación de la máscara de soldadura

Limpiando el panel, el flujo de resistencia a la resina epoxi cubrirá el panel. La radiación ultravioleta se aplica a la placa a través de la película fotográfica de la máscara de soldadura. Las piezas cubiertas permanecen sin endurecer y serán retiradas. Ahora coloque la placa de circuito en el horno para reparar la máscara de soldadura.

Paso 13: tratamiento de superficie

Hasl (nivelación de soldadura de aire caliente) proporciona funciones de soldadura adicionales para los pcb. PCB de rayos https://raypcb.com/pcb-fabrication/ ) se ofrece la inmersión en oro y la inmersión en plata hasl. Hasl proporciona un amortiguador uniforme. Esto conducirá a la limpieza de la superficie.

Paso 14: impresión en pantalla

Cuando el diseño del diseño del PCB está en la etapa final, se puede imprimir / escribir a inyección de tinta en la superficie. Esto se utiliza para indicar información importante relacionada con los pcb.