PCB技術 - PCB製造工程

以前 PCB設計, 電子回路設計者はPCB製造ワークショップに行って、PCB製造の能力と限界を完全に理解しなければならない. 施設. これは非常に重要です PCB設計ERSはPCB製造設備の限界を知らない. 彼らがデザインファイルをPCB製造ワークショップに送るとき/施設, 彼らは戻って、容量を満たすために変更を求める/PCB製造プロセスの限界. しかし, 社内のPCB製造工房がない会社で回路設計者が働いているなら, そして、同社は外国のPCB製造工場に仕事を出します, それから、デザイナーはメーカーにオンラインで連絡して、制限または仕様について尋ねなければなりません, 最大限のような/厚さ厚, 最大レイヤー数, PCBパネルの最小開口と最大サイズ.

本論文では，pcb製造工程に焦点を当て，設計者が設計誤差を避けるために，回路設計者がpcb製造工程を徐々に理解し，理解することを支援する。

ステップ1：PCB設計とGerberファイル

回路設計者は、レイアウトPCB設計のためにCADソフトウェアで回路図を描きます。設計者は互換性の問題がないようにPCB設計をレイアウトするために使用されるソフトウェアについてPCBメーカーと調整しなければならない。最も人気のあるCADのPCB設計ソフトウェアは、Altium Designer、イーグル、ORCADとメンターパッドです。

アフター PCB設計 製造業, デザイナーは、PCBメーカーによって受け入れられたデザインからファイルを生成します. このファイルは「ガーバーファイル」と呼ばれます. ガーバーファイルは標準で使用されるファイルです PCBメーカー のコンポーネントを表示するには PCBレイアウト, 銅トレース層とはんだマスクのような. ガーバーファイルは、2次元ベクトル画像ファイルです. 拡張gerberは完全な出力を提供する.

ソフトウェアは、トラック幅、ボードエッジの間隔、トレース、ホールの間隔、および穴のサイズなどのキー要素を持つユーザー/デザイナー定義のアルゴリズムを持っています。このアルゴリズムはデザイナーによって実行され、デザインのエラーをチェックします。設計が検証された後、それはDFMによって検査されるPCB製造プラントに送られる。PCB設計の最小許容範囲を確保するためにDFM（Design for Manufacturing）チェックを使用する。

ステップ2：ガーバーに写真

PCB写真を印刷するための特別なプリンターは「プロッタ」と呼ばれます。これらのプロットは、フィルム上の回路基板を印刷します。これらの膜はpcbを撮像するために用いられる。プロッタは印刷技術において非常に正確で、非常に詳細なPCB設計を提供することができます。

プロッタから取り出したプラスチックシートは、黒いインクで印刷されたPCBです。内層の場合、ブラックインクは導電性銅トラックを表し、ブランク部分は非導電性部分である。一方、外層にはブラックインクをエッチングし、ブランク領域を銅に使用する。これらのフィルムは、不必要な接触または指紋を避けるために適切に記憶されなければならない。

各層には各自のフィルムがある。はんだマスクは別々の膜を有する。すべてのこれらのフィルムは、PCBアライメントを描くために一緒に整列しなければなりません。このPCBアライメントは、フィルムシートがフィットするワークベンチを調整することによって達成され、ワークベンチの小さな較正の後、最良の位置合わせを達成することができる。これらのフィルムは、正確に接触するために整列孔を持たなければならない。位置決めピンは、位置決め孔に嵌入される。

ステップ3：内層印刷：フォトレジストと銅

これらの写真フィルムは銅箔に印刷されている。PCBの基本構造はラミネートである。芯材は、基材と呼ばれるエポキシ樹脂とガラス繊維である。積層体は、PCBを構成する銅を受け取る。基板は、PCBのための強力なプラットフォームを提供する。両面は銅で覆われている。プロセスは、フィルムの設計を明らかにするために銅を除去することを含む。

環境の汚染除去は，銅ラミネートからのpcbの洗浄に非常に重要である。PCB上に塵粒子がないことを保証しなければならない。さもなければ、それは短絡回路または開放回路を引き起こす

次に、フォトレジスト膜を塗布する。フォトレジストは紫外線が照射されたときに硬化する感光性化学物質でできている。写真フィルムとリソグラフィーフィルムは正確に一致しなければならない。

これらの写真フイルム及びフォトリソグラフィフィルムは、固定ピンにより積層体に固定される。紫外線を利用した。写真フイルム上のブラックインクは紫外線を遮断し、それによって銅がその下にあるのを防止し、ブラックインク跡の下にフォトレジストを硬化させない。透明領域は、除去される過剰なフォトレジストを硬化させるためにUV光を通過する。

次いで、プレートをアルカリ溶液で洗浄して余分なフォトレジストを除去する。回路基板は今乾燥します。

PCBは、回路トラックを作るために使用される銅線にレジストで覆われている。回路基板が2つの層であるならば、それは穴をあけるのに用いられます。

ステップ4：不要な銅を取り除く

アルカリ溶液が過剰なフォトレジストを除去するように、過剰な銅を除去するために強力な銅溶剤溶液を使用してください。硬化したフォトレジストの下で銅を取り外すことはありません。

硬化したフォトレジストは、現在必要な銅を保護するために取られるでしょう。これは、PCBを別の溶剤で洗浄することによって達成される。

ステップ5：層整列と光学検査

すべての層の準備を完了した後、彼らはお互いに整列されます。これは、前のステップで説明したように、登録孔をパンチすることによって行うことができる。技術者は、“光学パンチ”と呼ばれるマシン内のすべての層を配置します。この機械は穴を正確にパンチする。

配置された層の数と発生したエラーを反転できません。

自動光学検査機はレーザを用いて欠陥を検出し，ディジタル画像をgerberファイルと比較する。

ステップ6 :レイヤーとバインドの追加

この段階で、外層を含む全ての層が接合される。すべての層は、基板上に積層される。

外層はガラス繊維「プリ含浸」であり、エポキシ樹脂はプリプレグと呼ばれる。基板の頂部および底部は、銅トレースエッチングを有する薄い銅層で覆われる。

金属クランプによる特別丈夫な鋼表は、接着/プレス層のために使われます。これらの層は、較正プロセス中の動きを避けるために、ワークベンチに緊密に固定される。

校正テーブルにプリプレグ層を設置し、基板層を設置し、銅板を配置する。より多くのprepregsは同様の方法で置かれます、そして、最後に、アルミニウム箔は積み重ねられます。

コンピュータは自動的にプレスの処理を完了し、スタックを加熱し、制御された速度で冷却します。

現在、技術者は包装袋を開けるために包装ピンと圧力板を取り除きます。

ステップ7：ドリル

今は、積み重ねられたPCBに穴をあけてみる時間です。精密ドリルビットは直径100μmの穴を非常に高い精度で実現できる。この種のドリルは、約300 kの回転数のスピンドル・スピードを有する空気式ドリルである。しかし、この速度でさえ、穴が完全にドリルする時間がかかるので、穿孔プロセスは時間がかかります。正確にX線識別子に基づいてドリルビットの位置を識別します。

ボーリングファイルは、PCB製造者に提供される初期段階のPCBデザイナーによっても生成される。ドリルファイルはドリルビットの微小移動を決定し、ドリル穴の位置を決定する。これらの穴は、めっきの後、ビアと穴になります。

ステップ8：めっきと銅めっき

慎重な洗浄の後、PCBパネルは、現在化学的に堆積します。この期間の間、銅の薄いレイヤー（厚さ1ミクロン）は、パネルの表層に置かれる。銅はボアホールに流れ込む。穴の壁には銅メッキが施されている。含浸と除去の全プロセスはコンピュータによって制御される

ステップ9：外層イメージング

内部層と同様に、フォトレジストを外層に塗布し、プリペグパネルとブラックインクフィルムを一緒に接続し、イエロールームで紫外線でブラストした。フォトレジストは硬化する。現在、パネルは、黒いインキの不透明度によって、プロテクトされる硬化したレジストを取るために機械加工される。

ステップ10 :外側層の電気めっき

薄い銅の層による電気メッキの板。最初の銅メッキの後、板の上に残っているすべての銅が取り除かれるように、パネルは着色されます。TiNは、エッチングステージの間、パネルの必要な部分が銅によって、囲まれるのを防止する。エッチングは、パネルから不要な銅を除去する。

ステップ11：エッチング

残余のレジスト層の下の不要な銅および銅は除去される。化学製品は、過剰な銅をきれいにするのに用いられます。一方、錫は必要な銅を覆っている。今では最終的に正しい接続とトラックにつながる

ステップ12 :ソルダーマスクアプリケーション

パネルをきれいにして、エポキシ・ハンダ・マスクはパネルをカバーします。紫外線照射は、はんだマスク写真フィルムを通過するボードに適用される。被覆部分は未硬化のまま除去される。現在、はんだ板を修理するために、回路基板をオーブンに入れてください。

ステップ13：表面処理

Hasl（Hot Airはんだめ）は、PCBのためのさらなるはんだ付け能力を提供する。ラプラスhttps://raypcb.com/pcb-fabrication/浸漬金と没入銀ハルを提供します。HASLは、均一なクッションを提供します。これは、表面仕上げになります。

ステップ14：スクリーン印刷

時 PCBレイアウト デザインは最終段階にある, インクジェット印刷/表面に書く. これはPCBに関する重要な情報を示すために使用されます.