Technologie PCB - étapes du processus de fabrication de PCB

Avant la conception de PCB, les concepteurs de circuits électroniques doivent se rendre dans un atelier de fabrication de PCB pour bien comprendre les capacités et les limites de la fabrication de PCB. Installations Ceci est très important car de nombreux concepteurs de PCB ne réalisent pas les limites des installations de fabrication de PCB. Lorsqu'ils envoient les documents de conception à l'atelier / installation de fabrication de PCB, ils reviennent et demandent des modifications pour répondre aux capacités / limites du processus de fabrication de PCB. Cependant, si le concepteur de circuit travaille pour une entreprise qui n'a pas d'atelier de fabrication de PCB interne et que cette entreprise sous - traite le travail à une usine de fabrication de PCB étrangère, le concepteur doit contacter le fabricant en ligne pour demander des restrictions ou des spécifications, telles que l'épaisseur maximale / minimale de cuivre, le nombre maximal de couches, Ouverture minimale et taille maximale du panneau PCB.

Dans cet article, nous allons nous concentrer sur le processus de fabrication de PCB, de sorte que cet article aidera les concepteurs de circuits à comprendre étape par étape et complètement le processus de fabrication de PCB pour éviter les erreurs de conception.

Étape 1: conception de PCB et fichiers Gerber

Les concepteurs de circuits dessinent des schémas dans un logiciel de Cao pour la mise en page de conceptions de PCB. Le concepteur doit coordonner avec le fabricant de PCB sur le logiciel utilisé pour mettre en page la conception de PCB afin d'éviter les problèmes de compatibilité. Les logiciels de conception de PCB Cao les plus populaires sont altium designer, Eagle, Orcad et mentor Pads.

Une fois la conception du PCB acceptée pour la fabrication, le concepteur génère un fichier basé sur la conception acceptée par le fabricant du PCB. Ce fichier est appelé "fichier gerber". Les fichiers gerber sont des fichiers standard utilisés par la plupart des fabricants de PCB pour afficher les composants de mise en page de PCB, tels que les couches de trace de cuivre et les couches de soudure par résistance. Le fichier gerber est un fichier 2D Vector image file. L'extension gerber offre une sortie parfaite.

Le logiciel dispose d'un algorithme défini par l'utilisateur / concepteur qui contient des éléments clés tels que la largeur de la piste, l'espacement des bords de la plaque, les traces et l'espacement des trous, ainsi que la taille des trous. L'algorithme est exécuté par le concepteur pour vérifier toute erreur dans la conception. Une fois la conception validée, elle est envoyée à l'usine de fabrication de PCB, où elle est inspectée par DFM. Les inspections DFM (Manufacturing Design) sont utilisées pour garantir des tolérances minimales pour la conception de PCB.

Étape 2: gerber prend des photos

L'imprimante spéciale utilisée pour imprimer des photos de PCB est appelée "traceur". Ces traceurs imprimeront le circuit imprimé sur le film. Ces films sont utilisés pour l'imagerie de PCB. La technologie d'impression de ce traceur est très précise et peut fournir des conceptions de PCB très détaillées.

La Feuille de plastique retirée du traceur est une carte de circuit imprimé imprimée à l'encre noire. Dans le cas de la couche interne, l'encre noire représente une piste de cuivre conductrice, tandis que la partie vierge est une partie non conductrice. D'autre part, pour la couche externe, l'encre noire sera gravée et les zones vierges seront utilisées pour le cuivre. Ces films doivent être stockés correctement pour éviter tout contact inutile ou laisser des empreintes digitales.

Chaque couche a son propre film. Le masque de soudure a un film séparé. Tous ces films doivent être alignés ensemble pour dessiner l'alignement du PCB. Cet alignement de PCB est réalisé en ajustant la position du diaphragme de la table, ce qui permet un alignement optimal après un petit calibrage de la table. Ces films doivent présenter des orifices alignés pour être précisément inclinés les uns par rapport aux autres. La goupille de positionnement sera montée dans le trou de positionnement.

Étape 3: impression de la couche interne: colle lithographique et cuivre

Ces films photographiques sont maintenant imprimés sur une feuille de cuivre. La structure de base du PCB est faite de stratifié. Les matériaux de base sont la résine époxy et la fibre de verre, appelés substrats. Le stratifié reçoit le cuivre qui constitue le PCB. Le substrat fournit une plate - forme puissante pour les PCB. Les deux côtés sont recouverts de cuivre. Ce processus consiste à enlever le cuivre pour révéler la conception du film.

La purification de l'environnement est très importante pour nettoyer les PCB des stratifiés de cuivre. Il est nécessaire de s'assurer qu'il n'y a pas de particules de poussière sur le PCB, sinon il provoquera un court - circuit ou un circuit ouvert

On applique maintenant un film de photorésist. La Colle photolithographique est faite de produits chimiques photosensibles qui durcissent lorsqu'ils sont irradiés par les rayons UV. Il est essentiel de s'assurer que le film photographique et le film lithographique doivent correspondre parfaitement.

Ces films photographiques et photolithographiques sont fixés sur la plaque stratifiée par des broches de fixation. Le rayonnement ultraviolet est maintenant utilisé. L'encre noire sur le film photographique bloque les rayons UV, ce qui empêche le cuivre de se trouver en dessous et ne durcit pas la colle photolithographique sous les traces de l'encre noire. La zone transparente passera par la lumière ultraviolette pour durcir l'excès de photorésist qui sera éliminé.

Cette plaque est ensuite lavée avec une solution alcaline pour éliminer l'excès de photorésist. La carte va maintenant sécher.

Les PCB peuvent maintenant recouvrir de résine les fils de cuivre utilisés pour fabriquer les pistes de circuit. Si la carte est à deux couches, alors il sera utilisé pour le forage, sinon plus d'étapes seront effectuées.

Étape 4: enlever l'excès de cuivre

Utilisez une solution de solvant de cuivre puissant pour éliminer l'excès de cuivre, tout comme une solution alcaline pour éliminer l'excès de photorésist. Le cuivre sous la colle de lithographie durcie ne sera pas enlevé.

La résine photosensible durcie sera maintenant retirée pour protéger le cuivre nécessaire. Ceci est réalisé en rinçant le PCB avec un autre solvant.

Étape 5: alignement des couches et inspection optique

Après avoir terminé la préparation de toutes les couches, elles seront alignées les unes avec les autres. Ceci peut être fait par poinçonnage des trous de positionnement comme décrit à l'étape précédente. Le technicien place toutes les couches dans la machine, appelée "poinçon optique". Cette machine perfore avec précision.

Le nombre de couches placées et les erreurs qui se produisent ne peuvent pas être inversées.

La machine d'inspection optique automatique utilisera un laser pour détecter tout défaut et comparer les images numériques aux fichiers gerber.

Étape 6: ajouter des couches et des liaisons

À ce stade, toutes les couches, y compris la couche externe, seront collées les unes aux autres. Toutes les couches seront empilées sur le substrat.

La couche externe est « pré - imprégnée » de fibres de verre et la résine époxy est appelée pré - imprégnée. Le Haut et le bas du substrat seront recouverts d'une fine couche de cuivre et gravés avec des traces de cuivre.

Table de travail en acier robuste avec clips métalliques pour coller / presser les couches. Ces couches sont fermement fixées sur la table de travail pour éviter tout déplacement lors de l'étalonnage.

La couche préimprégnée est montée sur une table de calibrage, puis une couche de substrat est montée dessus, puis une plaque de cuivre est placée. Placez plus de préimprégné de la même manière et enfin Empilez la feuille d'aluminium.

L'ordinateur complétera automatiquement le traitement de la machine d'impression, chauffant l'empilement et refroidissant à une vitesse contrôlée.

Maintenant, le technicien enlèvera la broche d'emballage et la plaque de pression pour ouvrir le sac.

Étape 7: percer le trou

Il est maintenant temps de percer des trous dans les PCB empilés. Ce foret de précision permet de réaliser des trous de 100 microns de diamètre avec une extrême précision. Ce foret est un foret pneumatique avec une vitesse de rotation de la broche d'environ 300k tr / min. Mais même à ce rythme, le processus de forage prend du temps, car chaque trou prend du temps pour être parfaitement percé. Identifier avec précision la position du foret selon l'identificateur de rayons X.

Les fichiers de perçage sont également générés par les concepteurs de PCB à un stade précoce lorsqu'ils sont fournis aux fabricants de PCB. Le fichier de perçage détermine les petits mouvements du foret et détermine l'emplacement du trou foré. Ces trous vont maintenant devenir des trous et des trous après le placage.

Étape 8: placage et dépôt de cuivre

Après un nettoyage minutieux, le panneau PCB est maintenant déposé chimiquement. Pendant ce temps, une couche mince (1 micron d'épaisseur) de cuivre est déposée sur la surface du panneau. Le cuivre coule dans le trou de forage. Les murs de ce trou sont entièrement recouverts de cuivre. L'ensemble du processus d'imprégnation et d'élimination est contrôlé par ordinateur

Étape 9: imagerie de la couche externe

Comme pour la couche interne, la couche externe est enduite de photorésist et les plaques préimprégnées et les films d'encre noire joints sont sablés avec des rayons UV dans une pièce jaune. Durcissement par photorésist. Maintenant, les panneaux sont usinés pour enlever la résine durcie protégée par l'opacité de l'encre noire.

Étape 10: placage de la couche externe:

Plaque de placage avec une fine couche de cuivre. Après le cuivrage initial, les panneaux sont étamés afin que tout le cuivre laissé sur la plaque puisse être enlevé. L'étain permet d'éviter que la partie désirée du panneau ne soit entourée de cuivre pendant la phase de gravure. La gravure élimine le cuivre inutile dans le panneau.

Étape 11: gravure

Le cuivre non désiré et le cuivre sous la couche de résine résiduelle seront éliminés. Les produits chimiques sont utilisés pour nettoyer l'excès de cuivre. L'étain, d'autre part, couvre le cuivre nécessaire. Maintenant enfin trouvé la bonne connexion et la bonne piste

Étape 12: application du masque de soudage

Nettoyez le panneau, le flux de soudure époxy couvrira le panneau. Le rayonnement ultraviolet est appliqué sur la plaque, à travers le masque de soudure Film photo. Les pièces couvertes ne sont toujours pas durcies et seront enlevées. Maintenant, placez la carte dans le four pour réparer le masque de soudage.

Étape 13: traitement de surface

Hasl (hot air Welding Leveling) offre des fonctions de soudage supplémentaires pour les PCB. Ray PCB ( https://raypcb.com/pcb-fabrication/ ), l'or trempé et l'argent trempé hasl sont disponibles. Hasl fournit un amorti uniforme. Cela conduira à une finition de surface.

Étape 14: sérigraphie

L'impression / écriture jet d'encre peut être effectuée sur la surface lorsque la conception de la mise en page du PCB est dans sa phase finale. Ceci est utilisé pour indiquer des informations importantes relatives au PCB.