Технология PCB - Процессы изготовления PCB

Перед проектированием PCB дизайнеры электронных схем должны посетить производственный цех PCB, чтобы полностью понять возможности и ограничения производства PCB. Это очень важно, потому что многие дизайнеры PCB не понимают ограничений производственных мощностей PCB. Когда они отправляют проектную документацию в производственный цех / объект PCB, они возвращаются и просят внести изменения, чтобы соответствовать возможностям / ограничениям производственного процесса PCB. Однако, если проектировщик схемы работает в компании, которая не имеет внутреннего производственного цеха PCB, и компания передает работу на внешний подряд иностранному заводу по производству PCB, дизайнер должен связаться с производителем в режиме онлайн, чтобы узнать ограничения или спецификации, такие как максимальная / минимальная толщина меди, максимальное количество слоев, минимальная апертура и максимальный размер панели PCB.

В этой статье мы сосредоточимся на процессе производства PCB, поэтому эта статья поможет дизайнерам схем постепенно получить полное представление о процессе производства PCB, чтобы избежать ошибок проектирования.

Шаг 1: Проектирование PCB и файлы GERBER

Дизайнеры схем рисуют принципиальные схемы в программном обеспечении CAD для компоновки дизайна PCB. Дизайнеры должны координировать с производителями PCB программное обеспечение, используемое для компоновки PCB - дизайна, чтобы избежать проблем с совместимостью. Наиболее популярными программами CAD PCB являются Altium Designer, Eagle, ORCAD и Mentor PADS.

После того, как дизайн PCB принимается для изготовления, дизайнер генерирует файл, основанный на дизайне, принятом производителем PCB. Этот документ называется « GERBER». Файлы Gerber являются стандартными файлами, используемыми большинством производителей PCB для отображения компонентов компоновки PCB, таких как медный след и сварочный слой. Файл Гербера - это 2D векторный файл изображения. Расширение Gerber обеспечивает идеальный выход.

Программа имеет алгоритмы, определенные пользователем / дизайнером, которые содержат ключевые элементы, такие как ширина орбиты, расстояние между краями пластины, расстояние между следами и отверстиями и размер отверстия. Алгоритм запускается дизайнером для проверки любых ошибок в дизайне. После проверки конструкции он отправляется на завод по производству PCB, где его проверяет DFM. Проверка DFM (производственный дизайн) используется для обеспечения минимального допуска к проектированию PCB.

Шаг второй: Gerber Фотографии

Специальные принтеры, используемые для печати фотографий PCB, называются « графомами. Эти графопостроители печатают платы на пленке. Эти пленки используются для визуализации PCB. Технология печати графопостроителя очень точна и может обеспечить очень подробный дизайн PCB.

Пластиковые пластины, извлеченные из графопостроителя, представляют собой PCB, напечатанные черными чернилами. В случае внутреннего слоя черные чернила обозначают проводящую медную орбиту, в то время как пустая часть является непроводящей частью. С другой стороны, для наружного слоя черные чернила будут травиться, а пустые области будут использоваться для меди. Эти пленки должны храниться надлежащим образом, чтобы избежать ненужного контакта или оставить отпечатки пальцев.

Каждый слой имеет свою пленку. Сварочная маска имеет отдельную пленку. Все эти пленки должны быть выровнены вместе, чтобы нарисовать диаграмму выравнивания PCB. Это выравнивание PCB достигается путем регулировки положения мембраны рабочего стола, и оптимальное выравнивание может быть достигнуто после небольшой калибровки рабочего стола. Эти пленки должны иметь выровненные отверстия, чтобы точно наклоняться друг к другу. Пальцы для определения местоположения будут загружены в отверстие для определения местоположения.

Шаг 3: Внутренняя печать: фоторезист и медь

Эти фотопленки теперь печатаются на медной фольге. Основная структура PCB изготовлена из ламинированного материала. Основными материалами являются эпоксидная смола и стекловолокно, называемые базовыми материалами. Слоистые пластины получают медь, которая составляет PCB. Базовая плата обеспечивает мощную платформу для PCB. Обе стороны покрыты медью. Этот процесс включает в себя удаление меди, чтобы раскрыть дизайн пленки.

Очистка окружающей среды имеет важное значение для очистки ПХД от медных пластин. Необходимо убедиться, что на ПХБ нет частиц пыли, иначе это приведет к короткому замыканию или выключению.

Теперь примените фоторезистентную пленку. Фоторезисты изготовлены из фоточувствительных химических веществ, которые становятся твердыми при ультрафиолетовом облучении. Необходимо обеспечить полное соответствие между фотопленкой и фотолитографией.

Эти фотопленки и фотолитографии закреплены на ламинарных пластинах с помощью фиксированных штифтов. В настоящее время используется ультрафиолетовое излучение. Черные чернила на фотопленке блокируют ультрафиолетовый свет, тем самым предотвращая медь под ними, и не затвердевают фоторезист под черными чернилами. Прозрачные зоны будут закаляться ультрафиолетовыми лучами для закрепления излишков фоторезисторов, которые будут удалены.

Затем пластину промывают щелочным раствором, чтобы удалить излишки фоторезиста. Плата теперь высохнет.

В настоящее время PCB может покрыть медную проволоку, используемую для изготовления рельсов цепей, антикоррозионным составом. Если монтажная плата двухслойная, то она будет использоваться для бурения скважин, в противном случае будет выполнено больше шагов.

Шаг 4: Удаление избыточной меди

Избыток меди удаляется с помощью мощного растворителя меди, точно так же, как щелочной раствор удаляет избыток фоторезиста. Не удаляет закаленный фоторезист из - под меди.

Теперь отвержденные фоторезисты будут удалены, чтобы защитить необходимую медь. Это достигается путем промывания PCB другим растворителем.

Шаг 5: выравнивание слоев и оптическая проверка

После завершения подготовительной работы на всех уровнях они выравниваются друг с другом. Это может быть сделано путем штамповки отверстия позиционирования, как описано на предыдущем этапе. Техники помещают все слои в машину, называемую « оптическими импульсами». Машина может точно пробить отверстие.

Количество размещенных слоев и ошибки не могут быть отменены.

Автоматизированный оптический контроллер будет использовать лазер для обнаружения любых дефектов и сравнения цифровых изображений с файлами Gerber.

Шаг 6: Добавление слоев и привязок

На этом этапе все слои, включая внешний слой, будут соединяться друг с другом. Все слои будут уложены на фундамент.

Внешний слой состоит из « предварительного погружения» стекловолокна, эпоксидная смола называется предварительно пропитанным материалом. Верхняя и нижняя части фундамента будут покрыты тонким слоем меди с травлением медных следов.

Тяжелые стальные рабочие столы с металлическими зажимами используются для склеивания / прессования слоя. Эти слои плотно закреплены на рабочем столе, чтобы избежать перемещения во время калибровки.

На калибровочном столе устанавливается предварительно пропитанный слой, затем на него устанавливается слой фундамента, а затем помещается медная пластина. Поместите больше предварительно пропитанного материала аналогичным образом и, наконец, сложите алюминиевую фольгу.

Компьютер автоматически завершает обработку печатной машины, нагревая укладку и охлаждая ее с контролируемой скоростью.

Теперь техник снимет штырь упаковки и нажимную пластину и откроет пакет.

Шаг 7: Бурение скважин

Настало время сверлить отверстие в пакете PCB. Эта прецизионная коронка позволяет с высокой точностью осуществлять отверстие диаметром 100 микрон. Эта головка представляет собой пневматическое долото, скорость вращения шпинделя около 300K об / мин. Но даже при такой скорости процесс бурения требует времени, так как для идеального бурения каждой скважины требуется время. Точное определение местоположения долота по рентгеновскому распознавателю.

Файл бурения также был создан проектировщиком PCB на ранней стадии, предоставленной производителю PCB. Документы на бурение определяют незначительное перемещение долота и местоположение скважины. Эти отверстия теперь станут отверстиями после перфорации и гальванического покрытия.

Шаг 8: Гальваническое покрытие и осаждение меди

После тщательной очистки панели PCB теперь химически осаждаются. В течение этого периода на поверхности панели осаждается тонкий слой меди (толщина 1 мкм). Медь поступает в скважину. Стены этой дыры полностью покрыты медью. Весь процесс погружения и удаления контролируется компьютером.

Шаг 9: Внешнее изображение

Как и в случае с внутренним слоем, наружный слой покрыт фоторезистом, а соединенные между собой предварительно пропитанные пластины и чернильные пленки обрабатываются ультрафиолетовым излучением в желтой комнате. Фоторезистентное затвердевание. Теперь панель механически обрабатывается, чтобы удалить отвержденный антикоррозионный агент, защищенный непрозрачностью черных чернил.

Шаг 10: Электрический внешний слой:

Есть тонкий слой медного покрытия. После первоначального медного покрытия панель подвергается лужению, чтобы можно было удалить всю медь, оставшуюся на панели. Необходимая часть оловянной защитной панели окружена медью на этапе травления. Травление устраняет избыток меди на панели.

Шаг 11: Травление

Ненужная медь и медь под слоем остаточного антикоррозионного агента будут удалены. Химические вещества используются для очистки избыточной меди. С другой стороны, олово покрывает необходимую медь. Теперь он наконец - то нашел правильное соединение и траекторию.

Шаг 12: Применение сварных масок

Очистите панель, эпоксидный резист покроет панель. Ультрафиолетовое излучение наносится на пластину и проходит через фотопленку шаблона сварного материала. Покрытые детали не закалены и будут удалены. Теперь положите монтажную плату в духовку и почините блокирующую плиту.

Шаг 13: Обработка поверхностей

HASL (выравнивание припоя горячим воздухом) обеспечивает дополнительную сварочную мощность для PCB. БТР ( https://raypcb.com/pcb-fabrication/ Обеспечивает выщелачивание золота и серебра HASL. HASL обеспечивает однородный буфер. Это создаст чистоту поверхности.

Шаг 14: шелковая печать

Когда конструкция компоновки PCB находится на заключительной стадии, струйная печать / запись может быть выполнена на поверхности. Это используется для указания важной информации, связанной с PCB.