Kako se PCB proizvodi

Izrada PCB-a uključuje pretvaranje datoteka dizajna, uključujući Gerberove i popise mreža, u fizičke ploče na koje se komponente mogu postaviti i lemiti.

Proizvodni proces počinje s izlaznim datotekama dizajna (Gerberovi, popisi mreža, datoteke za bušenje itd.). Ove izlazne datoteke generiraju se tijekom faze dizajna, uključujući razvoj koncepata proizvoda, shematski unos, dizajn izgleda i generiranje datoteka. Sljedeća faza uključuje izradu i sastavljanje tiskanih ploča.

Dijagram toka u nastavku prikazuje korake uključene u izradu PCB-a.

A. Datoteke dizajna i izlaza ploče

Nakon što primimo datoteke dizajna od dizajnera PCB-a, proizvodnja počinje brzo. Dizajneri stvaraju izlazne datoteke u Gerber ili ODB plus plus formatu za proizvodnju i kreiraju popise materijala (BOM) za montažu.

Proizvođači provode DFM inspekcije kako bi identificirali potencijalne rizike i pogreške koje se mogu pojaviti u procesu proizvodnje. Dizajneri/klijenti su upozoreni ako nešto pođe po zlu. Ispravljena datoteka se zatim ubacuje u CAM (Computer Aided Manufacturing) sustav za prepoznavanje formata slojeva umjetničkog djela, podataka o bušenoj rupi, IPC popisa mreža i pretvaranje elektroničkih podataka u sliku. Također provjerava redoslijed slojeva, pokreće provjere pravila dizajna (DRC) i radi mnoge druge stvari.

Svi slojevi se analiziraju koristeći Gerber datoteku kao ulaz. Plan slaganja također će se odvijati u skladu s tim. Kasnije će CAM stvoriti izlazne datoteke za različite proizvodne odjele. Izlazne datoteke uključuju programe za bušenje (sporedne i glavne rupe), slojeve slika, izlazne datoteke maske za lemljenje, datoteke za usmjeravanje i IPC liste mreža.

B. Snimanje unutarnjeg sloja

Proizvođači uglavnom koriste LDI (Laser Direct Imaging) zbog minijaturizacije. Također su koristili poseban pisač nazvan ploter, koji je izrađivao fotografske filmove slojeva krugova, maske za lemljenje i slojeva sitotiska za ispis slika krugova. Ploča se sastoji od fotoosjetljivog filma koji se naziva fotorezist. Fotorezisti uključuju sloj fotoreaktivnih kemikalija koje polimeriziraju nakon izlaganja ultraljubičastom svjetlu. Ploča je sada pod računalno kontroliranim laserom. Računalo skenira površinu tiskane ploče i pretvara je u digitalnu sliku. Ova digitalna slika usklađena je s unaprijed učitanom CAD/CAM datotekom dizajna koja sadrži potrebne specifikacije slike. Na isti način se na unutarnjem sloju formira negativna slika.

Tijek procesa LDI prikazan je na sljedećoj slici:

Nakon razvijanja slike, nestvrdnuti fotorezist (bakar potreban za zaštitu) uklanja se alkalnom otopinom.

C. Bakropis

U proizvodnji PCB-a, jetkanje je postupak uklanjanja neželjenog bakra (Cu) s ploče. Neželjeni bakar nije ništa drugo nego bakar bez strujnog kruga. Kao rezultat, dobiva se željeni uzorak kruga.

Proizvođači tiskanih ploča obično koriste postupke mokrog jetkanja. Kod mokrog jetkanja, neželjeni materijali se otapaju kada se urone u kemijske otopine.

Važni parametri koje treba uzeti u obzir tijekom procesa jetkanja su brzina kojom se ploča pomiče, raspršivanje kemikalija i količina bakra koju treba urezati. Cijeli proces se provodi u komori za raspršivanje pod visokim tlakom transportnog tipa.

D. Skidanje fotorezista

Tijekom ovog procesa, preostali fotorezist se urezuje s bakra. Proces uključuje ispiranje vodom pod visokim pritiskom za otapanje korozivnih čestica (kemijskih agensa) u vodi, koje uništavaju fotootporni sloj.

E. Bušenje nakon pregleda i jetkanja

Uz sve čiste i spremne slojeve, proizvođač se pobrine za bušenje rupa za poravnanje koristeći mete koje se nalaze na unutarnjim slojevima radi boljeg poravnanja između slojeva. Slojevi se stavljaju u optičku bušilicu kako bi se postiglo precizno poravnanje unutarnjeg i vanjskog sloja.

Pregled u ovoj metodi postiže se vizualnim skeniranjem površine tiskane ploče. Ploča je osvijetljena različitim izvorima svjetla, za što se koristi jedna ili više kamera visoke razlučivosti. Ovo je način na koji AOI (automatski optički pregled) sustav gradi potpunu sliku ploče za provjeru.

F. Smeđi oksidni premaz

Ovdje je uzorak bakrenog kruga obložen smeđim oksidom kako bi se spriječila oksidacija i korozija unutarnjih slojeva nakon laminacije. Osim toga, pruža bolja svojstva lijepljenja za lijepljenje s prepregovima.

G. Laminacija

Laminacija je proces lijepljenja preprega, bakrene folije, unutarnje jezgre u simetričnu hrpu pod kontroliranom temperaturom i tlakom. To je proces u dva koraka:

Priprema slaganja

Lijepljenje

Višeslojne ploče izrađene su od bakrene folije, preprega i unutarnje jezgre. Oni se drže zajedno primjenom topline i pritiska. Za bolje prianjanje koriste se mehaničke preše za toplo i hladno prešanje. Bonder računalo upravlja procesom zagrijavanja hrpe, primjenom pritiska i dopuštajući hrpi da se ohladi kontroliranom brzinom.

Sljedeći dijagram sažima LDI proces:

H. Bušenje

Tijekom procesa bušenja izbušite rupe za prolazne rupe i glavne komponente. X-zraka bušilica locira metu u unutarnjem sloju. Stroj precizno buši pilot rupe. Stroj je računalno upravljan, pri čemu operater može odabrati određeni program bušenja. Postavlja XY koordinate u ispravnom smjeru. Mogu se izbušiti rupe promjera do 100 mikrona. Stroj također može odabrati bušilicu ispravne veličine i raditi u skladu s tim.

Bušenje rupa stvara uzdignute krajeve metala koji se obično nazivaju neravnine. Postupkom skidanja srha uklanjaju se svi neravnine ili nečistoće s površine tiskane ploče.

1. Bezelektrično bakrenje

Prvi korak u procesu galvanizacije je učiniti bačvu rupe vodljivom kemijskim taloženjem vrlo tankog sloja bakra na stijenke rupe. Taj se postupak naziva bezelektrično bakrenje. Reakciju pokreće katalizator. Nakon temeljitog čišćenja, ploče prolaze kroz kontinuiranu kemijsku kupku. Sloj bakra debljine oko {{0}}.08 do 0,1 mikrona taložen je na cijevi otvora i na površini ploče.

J. Oslikavanje vanjskog sloja

Koristimo fotorezist na ploči za snimanje unutarnjeg sloja. Slično tome, vanjski sloj ploče će biti snimljen pomoću pozitivne slike. Ovdje proces slijedi metodu jetkanja tiskarske ploče. Prvi korak uključuje čišćenje ploče kako bi se spriječilo da se onečišćenje i čestice prašine zalijepe za ploču. Zatim se na ploču nanosi sloj fotootpornog materijala. Nakon toga, LDI se koristi za ispis slike.

K. Bakrenje

U ovom koraku, rupe i površine su galvanizirane bakrom. Operater ubacuje ploču u letnu palicu. Ploča djeluje kao katoda za galvanizaciju rupa i površina, budući da su rupe taložile tanak sloj vodljivog bakra, spremnog za galvanizaciju. Izvodi se automatskom linijom za plastificiranje. Prije galvanizacije, ploče se čiste i aktiviraju u više kupki. Svakim setom ploča upravlja računalo kako bi se osiguralo da u svakoj kadi ostanu točno određeno vrijeme. Tipično, bakar debljine 1 mil se taloži u cijevi rupe.

Nakon bakrenja, na redu je pokositrenje. Kao otpornik koristi se kositar. Sprječava koroziju površinskih značajki kao što su bakreni jastučići, jastučići rupa i zidovi rupa tijekom jetkanja vanjskog sloja.

L. Skidanje fotorezista

Nakon što je ploča obložena, fotorezist postaje nepoželjan i potrebno ga je skinuti s ploče kako bi se izložio neželjeni bakar. Ovdje se kontinuirana linija koristi za otapanje i ispiranje otpornog sloja koji prekriva neželjeni bakar. Ovo je prva faza procesa podizanja-jetkanja-skidanja.

M. Završni bakropis

U ovom koraku, neželjeni izloženi bakar se uklanja pomoću sredstva za nagrizanje amonijakom. U isto vrijeme, kositar može zadržati željeni bakar. U ovoj su točki vodljiva područja i veze pravilno uspostavljene.

N. Skidanje kositra

Nakon jetkanja, sloj kositra na bakrenim tragovima će biti uklonjen. Koncentrirana dušična kiselina koristi se za uklanjanje kositra, neće oštetiti bakrene tračnice ispod njega. To rezultira jasnim, jasnim tragovima bakra na tiskanoj ploči.

O. Primjena maske za lem

Maska za lemljenje ima sljedeće namjene:

Pruža izolacijski otpor za tragove.

Razlikovati područja koja se mogu zavarivati ​​i područja koja se ne mogu zavarivati.

Pruža zaštitu od uvjeta okoline pokrivajući područja koja se ne mogu zavarivati ​​tintom.

LPI (Liquid Photo Imaging) maske kombiniraju otapala s polimerima kako bi oblikovali tanki premaz koji prianja na različite površine tiskanih ploča. Pisač slika presvučenu ploču. UV svjetlo u stroju stvrdnjava tintu u čistim područjima. Nakon toga uklonite sav nestvrdnuti otpornik s ploče za snimanje.

LPI stvrdnjavanje (sušenje) spaja tintu s dielektrikom. Olakšava prianjanje maske za lem. Završni korak pečenja odvija se u pećnici ili pod infracrvenim izvorom topline.

Zelena je odabrana kao tipična boja maske za lemljenje jer ne opterećuje oči. Prije nego što strojevi mogu pregledati PCB-e tijekom proizvodnje i sastavljanja, svi pregledi se obavljaju ručno. Zelena lemljena maska ​​ne reflektira gornja svjetla koja tehničari koriste za provjeru tiskanih ploča, što ih čini sigurnijima za njihove oči.

P. Površinska obrada

Završna obrada PCB-a je veza metal-na-metal između golog bakra i komponenti na području za lemljenje tiskane ploče. Bakrena površina supstrata tiskane ploče osjetljiva je na oksidaciju bez zaštitnog premaza. Stoga je završna obrada površine ključna za zaštitu od oksidacije. Osim toga, priprema komponente za lemljenje na pločicu tijekom montaže i produljuje vijek trajanja pločice.

Postoje razne vrste površinskih obrada. Međutim, završni slojevi bez olova naširoko se koriste zbog strogih RoHS specifikacija.

Prilikom odabira završne obrade treba uzeti u obzir čimbenike kao što su cijena, okoliš, odabir komponenti, rok trajanja i prinos.

P. Sitotisak

U ovom procesu, inkjet projektor se koristi za snimanje legende izravno iz digitalnih podataka tiskane ploče. Tinta se ispisuje (razmazuje) na površini ploče pomoću inkjet pisača. Ploča se zatim peče kako bi se tinta stvrdnula. Određuje različite vrste teksta kao što su brojevi dijelova, nazivi, kodovi, logotipi itd.

Postoje tri metode ispisa:

Ručni sitotisak

Izravan ispis legendi

R. Električno ispitivanje

E-test je kratica za električno ispitivanje gole tiskane ploče. U ovom koraku upotrijebite elektroničku sondu za provjeru svake nemontirane pločice na kratki spoj, prekide, otpor, kapacitet i druge osnovne električne karakteristike. E-test provjerava vodljivost ploče u odnosu na datoteku liste mreža. Popis mreža sadrži informacije o vodljivim uzorcima međusobnog povezivanja PCB-a.

Implementirajte testiranje čavlića i leteće sonde za testiranje funkcionalnosti.

Test leteće sonde

Testiranje leteće sonde koristi sondu koja se pomiče s jedne točke na drugu prema uputama koje daje određeni softver. Ovo je metoda ispitivanja bez učvršćenja. Na početku se generira testni program leteće sonde (FPT) koji se zatim učitava u FPT tester. Ispitivač primjenjuje električne signale i napajanje na točke sonde, koje se zatim mjere u skladu s postupkom ispitivanja.

Krevet od noktiju

Nosač čavala je tradicionalna metoda za električno ispitivanje golih dasaka. Zahtijeva izradu testnog predloška s pinovima poravnatim s ispitnim mjestima na PCB-u. Proces je brz i prikladan za velike proizvodne sustave.

S. Analiza i v-bodovanje

Ploče se oblikuju i izrezuju iz proizvodnih ploča u završnoj fazi proizvodnje. Korištena metoda je korištenje rupe za stup ili utora u obliku slova V. V-utori režu dijagonalne kanale s obje strane ploče, dok rupe za stupove ostavljaju bočne utore duž ruba. U svakom slučaju, ploče se mogu jednostavno izbaciti iz ploče.