Placa de circuit imprès (PCB) són la pedra angular de gairebé tots els dispositius electrònics. Aquests sorprenents PCB es poden trobar en molts components electrònics avançats i bàsics, inclosos telèfons Android, portàtils, ordinadors, calculadores, rellotges intel·ligents i molt més. En un llenguatge molt bàsic, un PCB és una placa que encamina els senyals electrònics en un dispositiu, cosa que fa que el dissenyador defineixi el rendiment elèctric i els requisits del dispositiu.

El PCB està format per un substrat de material FR-4 i recorreguts de coure a tot el circuit amb senyals a tota la placa.

Abans del disseny de PCB, el dissenyador de circuits electrònics ha de visitar el taller de fabricació de PCB per entendre bé la capacitat i les limitacions de la fabricació de PCB. Instal·lacions. Això és important perquè molts dissenyadors de PCB no són conscients de les limitacions de les instal·lacions de fabricació de PCB i quan envien un document de disseny a una botiga o instal·lació de fabricació de PCB, tornen i sol·liciten canvis per complir la capacitat / límits del procés de fabricació de PCB. Tanmateix, si el dissenyador de circuits treballa per a una empresa que no té una botiga de fabricació de PCB pròpia i la companyia subcontracta el treball a una planta de fabricació de PCB estrangera, el dissenyador s’ha de posar en contacte amb el fabricant en línia i demanar-li límits o especificacions. com a gruix màxim de placa de coure per minut, nombre màxim de capes, obertura mínima i mida màxima dels panells de PCB.

En aquest article, ens centrarem en el procés de fabricació de PCB, de manera que aquest document serà útil perquè els dissenyadors de circuits comprenguin gradualment el procés de fabricació de PCB, per evitar errors de disseny.

Etapes del procés de fabricació de PCB

Pas 1: disseny de PCB i fitxers GERBER

< p> Els dissenyadors de circuits dibuixen diagrames esquemàtics en programari CAD per al disseny de PCB de disseny. El dissenyador ha de coordinar-se amb el fabricant de PCB sobre el programari utilitzat per dissenyar el disseny de PCB, de manera que no hi hagi problemes de compatibilitat. El programari de disseny de PCB CAD més popular és Altium Designer, Eagle, ORCAD i Mentor PADS.

Un cop s’hagi acceptat la fabricació del disseny de PCB, el dissenyador generarà un fitxer a partir del disseny acceptat pel fabricant del PCB. Aquest fitxer s’anomena fitxer GERBER. Els fitxers Gerber són fitxers estàndard utilitzats per la majoria dels fabricants de PCB per mostrar components del disseny de PCB, com ara capes de seguiment de coure i màscares de soldadura. Els fitxers Gerber són fitxers d’imatge vectorial 2D. El Gerber ampliat proporciona una sortida perfecta.

El programari té algoritmes definits per l’usuari / dissenyador amb elements clau com ara l’amplada de la pista, l’espaiat de la vora de la placa, l’espaiat entre traços i forats i la mida dels forats. El dissenyador executa l’algorisme per comprovar si hi ha errors al disseny. Un cop validat el disseny, s’envia al fabricant del PCB on es comprova si hi ha DFM. S’utilitzen controls DFM (Manufacturing Design) per assegurar toleràncies mínimes per als dissenys de PCB.

< b&gt; Pas 2: GERBER a la foto

La impressora especial que s’utilitza per imprimir fotografies de PCB s’anomena plotter. Aquests traçadors imprimiran plaques de circuits en pel·lícules. Aquestes pel·lícules s’utilitzen per imaginar PCBS. Els traçadors són molt precisos en les tècniques d’impressió i poden proporcionar dissenys de PCB molt detallats.

La làmina de plàstic retirada del traçador és un PCB imprès amb tinta negra. En el cas de la capa interna, la tinta negra representa la pista de coure conductora, mentre que la part en blanc és la part no conductora. D’altra banda, per a la capa exterior, la tinta negra es gravarà i la zona en blanc s’utilitzarà per al coure. Aquestes pel·lícules s’han d’emmagatzemar adequadament per evitar contactes o empremtes digitals innecessàries.

Cada capa té la seva pròpia pel·lícula. La màscara de soldadura té una pel·lícula independent. Totes aquestes pel·lícules han d’estar alineades entre elles per dibuixar l’alineació del PCB. Aquesta alineació de PCB s’aconsegueix ajustant el banc de treball al qual s’adapta la pel·lícula i es pot aconseguir un alineament òptim després d’una calibració menor del banc de treball. Aquestes pel·lícules han de tenir forats d’alineació per mantenir-se amb precisió. El passador de localització s’adaptarà al forat de localització.

Pas 3: Impressió interior: fotoresistència i coure

Aquestes pel·lícules fotogràfiques s’imprimeixen ara sobre paper de coure. L’estructura bàsica d’un PCB és de laminat. El material bàsic és la resina epoxi i la fibra de vidre anomenada material base. El laminat rep el coure que compon el PCB. El substrat proporciona una potent plataforma per a PCBS. Els dos costats estan coberts de coure. El procés consisteix a eliminar el coure per revelar el disseny de la pel·lícula.

La descontaminació és important per netejar PCBS de laminats de coure. Assegureu-vos que no hi hagi partícules de pols al PCB. En cas contrari, el circuit pot ser curt o obert

Ara s’utilitza la pel·lícula fotoresistent. El fotorresist està format per productes químics fotosensibles que s’endureixen quan s’aplica la radiació ultraviolada. Cal garantir que les pel·lícules fotogràfiques i les fotoresistències coincideixin exactament.

Aquestes pel·lícules fotogràfiques i fotolitogràfiques s’uneixen al laminat mitjançant passadors de fixació. Ara s’aplica la radiació ultraviolada. La tinta negra de la pel·lícula fotogràfica bloquejarà la llum ultraviolada, evitant així el coure que hi ha a sota i no endurirà la fotoresistència sota les traces de tinta negra. L’àrea transparent es veurà sotmesa a llum UV, endurint així l’excés de fotoresistència que s’eliminarà.

Després es neteja la placa amb una solució alcalina per eliminar l’excés de fotoresistència. La placa de circuit ara s’assecarà.

PCBS ara pot cobrir els cables de coure que s’utilitzen per fer pistes de circuits amb repel·lents a la corrosió. Si el tauler és de dues capes, s’utilitzarà per perforar, en cas contrari es prendran més passos.

Pas 4: traieu el coure no desitjat

Utilitzeu una potent solució de dissolvent de coure per eliminar l’excés de coure, de la mateixa manera que una solució alcalina elimina l’excés de fotoresistència. El coure que hi ha sota la resistència fotoresistent no s’eliminarà.

S’eliminarà el fotoresistent ara endurit per protegir el coure requerit. Això es fa rentant el PCB amb un altre dissolvent.

Pas 5: Alineació de la capa i inspecció òptica

Després de preparar totes les capes, s’alineen entre elles. Això es pot fer estampant el forat de registre tal com es descriu al pas anterior. Els tècnics col·loquen totes les capes en una màquina anomenada “punxó òptic”. Aquesta màquina perforarà els forats amb precisió.

El nombre de capes col·locades i els errors que es produeixen no es poden revertir.

Un detector òptic automàtic utilitzarà un làser per detectar qualsevol defecte i comparar la imatge digital amb un fitxer Gerber.

Pas 6: afegiu capes i enllaços

En aquesta etapa, totes les capes, inclosa la capa externa, estan enganxades. Totes les capes s’apilaran a sobre del substrat.

La capa exterior està feta de fibra de vidre “preimpregnada” amb una resina epoxi anomenada preimpregnada. La part superior i inferior del substrat estarà coberta amb fines capes de coure gravades amb traços de coure.

Taula d’acer pesat amb pinces metàl·liques per unir / premsar capes. Aquestes capes estan ben subjectes a la taula per evitar moviments durant el calibratge.

Instal·leu la capa prepreg a la taula de calibratge, instal·leu-hi la capa de substrat i col·loqueu la placa de coure. Es col·loquen més plaques preimpregnades de manera similar i, finalment, el paper d’alumini completa la pila.

L’ordinador automatitzarà el procés de la premsa, escalfant la pila i refredant-la a un ritme controlat.

Ara els tècnics retiraran el passador i la placa de pressió per obrir el paquet.

Pas 7: Practicar forats

Ara és el moment de perforar forats en PCBS apilats. Les broques de precisió poden aconseguir forats de 100 micres de diàmetre amb alta precisió. La broca és pneumàtica i té una velocitat de fus de prop de 300K RPM. Però fins i tot amb aquesta velocitat, el procés de perforació requereix temps, perquè cada forat necessita temps per perforar perfectament. Identificació precisa de la posició de bits amb identificadors basats en raigs X.

El dissenyador de PCB també genera fitxers de perforació en una fase inicial per al fabricant de PCB. Aquest fitxer de perforació determina el minut moviment del bit i determina la ubicació del trepant.Aquests forats passaran a ser recoberts a través de forats i forats.

Pas 8: Revestiment i deposició de coure

Després d’una neteja acurada, el panell del PCB es troba dipositat químicament. Durant aquest temps, es dipositen capes fines (1 micra de gruix) de coure a la superfície del panell. El coure flueix al forat. Les parets dels forats estan totalment recobertes de coure. Tot un procés d’immersió i eliminació està controlat per un ordinador

Pas 9: imatge de la capa exterior

Igual que amb la capa interna, la resistència fotogràfica s’aplica a la capa externa, el panell prepreg i la pel·lícula de tinta negra connectada entre si ara han irromput a l’habitació groga amb llum ultraviolada. La fotoresistència s’endureix. Ara el tauler es renta a màquina per eliminar la resistència a l’enduriment protegida per l’opacitat de la tinta negra.

Pas 10: recobriment de la capa exterior:

Una placa galvanitzada amb una fina capa de coure. Després del revestiment inicial de coure, el panell es conserva per eliminar el coure que quedi a la placa. L’estany durant la fase de gravat impedeix que la porció necessària del panell sigui segellada per coure. El gravat elimina el coure no desitjat del panell.

Pas 11: gravar

El coure i el coure no desitjats s’eliminaran de la capa de resistència residual. Els productes químics s’utilitzen per netejar l’excés de coure. La llauna, en canvi, cobreix el coure necessari. Ara finalment condueix a la connexió i el seguiment correctes

Pas 12: Aplicació de màscara de soldadura

Netegeu el tauler i la tinta de bloqueig de soldadura epoxi taparà el tauler. La radiació UV s’aplica a la placa mitjançant la pel·lícula fotogràfica de la màscara de soldadura. La porció superposada roman sense endurir-se i s’eliminarà. Ara poseu la placa de circuit al forn per reparar la pel·lícula de soldadura.

Pas 13: tractament de superfícies

HASL (Hot Air Solder Leveling) proporciona capacitats de soldadura addicionals per a PCBS. RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fabrication/) ofereix immersió en or i plata en immersió HASL. HASL proporciona coixinets uniformes. Això es tradueix en un acabat superficial.

Pas 14: serigrafia

< p>

Els PCBS es troben a la fase final i accepten la impressió / escriptura d’injecció de tinta a la superfície. S’utilitza per representar informació important relacionada amb el PCB.

Pas 15: Prova elèctrica

La fase final és la prova elèctrica del PCB final. El procés automàtic verifica la funcionalitat del PCB perquè coincideixi amb el disseny original. A RayPCB, oferim proves d’agulles volants o proves de llits d’ungles.

Pas 16: analitzar

El pas final és tallar la placa del panell original. El router s’utilitza per a aquest propòsit creant petites etiquetes al llarg de les vores del tauler perquè es pugui expulsar fàcilment del tauler.