تخته مدار چاپی (PCB) سنگ بنای تقریباً همه دستگاه های الکترونیکی است. این PCB شگفت انگیز را می توان در بسیاری از لوازم الکترونیکی پیشرفته و اساسی ، از جمله تلفن های Android ، لپ تاپ ، رایانه ، ماشین حساب ، ساعت های هوشمند و موارد دیگر یافت. In very basic language, a PCB is a board that routes electronic signals in a device, which results in the electrical performance and requirements of the device being set by the designer.

PCB از یک بستر ساخته شده از مواد FR-4 و مس در سراسر مدار با سیگنال در سراسر برد تشکیل شده است.

قبل از طراحی PCB ، طراح مدار الکترونیکی باید از کارگاه تولید PCB دیدن کند تا ظرفیت و محدودیت های تولید PCB را به طور کامل بشناسد. امکانات این امر بسیار مهم است زیرا بسیاری از طراحان PCB از محدودیت های امکانات تولید PCB آگاه نیستند و هنگامی که یک سند طراحی را به یک فروشگاه/تاسیسات تولید PCB ارسال می کنند ، برمی گردند و تغییرات را درخواست می کنند تا ظرفیت/محدودیت های فرآیند تولید PCB را برآورده سازند. با این حال ، اگر طراح مدار در شرکتی کار می کند که مغازه تولید PCB داخلی ندارد و این شرکت کار خود را به کارخانه تولید PCB خارجی برون سپاری می کند ، طراح باید به صورت آنلاین با تولید کننده تماس بگیرد و محدودیت ها یا مشخصات آن را درخواست کند. به عنوان حداکثر ضخامت صفحه مسی در دقیقه ، حداکثر تعداد لایه ، حداقل دیافراگم و حداکثر اندازه صفحات PCB.

In this paper, we will focus on THE PCB manufacturing process, so this paper will be helpful for circuit designers to gradually understand the PCB manufacturing process, to avoid design mistakes.

PCB manufacturing process steps

مرحله 1: طراحی PCB و فایل های GERBER

< P> طراحان مدار ، نمودارهای شماتیک را در نرم افزار CAD برای طراحی PCB طرح بندی ترسیم می کنند. طراح باید با سازنده PCB در مورد نرم افزاری که برای طراحی طرح PCB استفاده می شود هماهنگ کند تا مشکلی در زمینه سازگاری وجود نداشته باشد. محبوب ترین نرم افزار طراحی CAD PCB Altium Designer ، Eagle ، ORCAD و Mentor PADS است.

پس از اینکه طراحی PCB برای تولید پذیرفته شد ، طراح یک فایل از طرح مورد قبول سازنده PCB ایجاد می کند. این فایل را یک فایل GERBER می نامند. Gerber files are standard files used by most PCB manufacturers to display components of the PCB layout, such as copper tracking layers and welding masks. Gerber files are 2D vector image files. Gerber توسعه یافته خروجی کاملی را ارائه می دهد.

این نرم افزار دارای الگوریتم های تعریف شده توسط کاربر/طراح با عناصر کلیدی مانند عرض مسیر ، فاصله لبه صفحات ، فاصله بین حفره ها و اندازه سوراخ است. The algorithm is run by the designer to check for any errors in the design. پس از اعتبار طرح ، به سازنده PCB ارسال می شود و در آنجا DFM بررسی می شود. DFM (Manufacturing Design) checks are used to ensure minimum tolerances for PCB designs.

< b&gt; Step 2: GERBER to photo

The special printer used to print PCB photos is called a plotter. These plotters will print circuit boards on film. این فیلم ها برای تصویربرداری از PCBS استفاده می شوند. Plotters are very accurate in printing techniques and can provide highly detailed PCB designs.

ورق پلاستیکی برداشته شده از پلاتر یک PCB چاپ شده با جوهر سیاه است. In the case of the inner layer, the black ink represents the conductive copper track, while the blank part is the non-conductive part. از طرف دیگر ، برای لایه بیرونی ، جوهر سیاه برش داده می شود و از منطقه خالی برای مس استفاده می شود. These films should be stored properly to avoid unnecessary contact or fingerprints.

Each layer has its own film. ماسک جوش دارای یک فیلم جداگانه است. همه این فیلمها باید با هم تراز شوند تا تراز PCB ترسیم شود. این تراز PCB با تنظیم میز کاری که فیلم در آن قرار دارد به دست می آید و پس از کالیبراسیون جزئی میز کار ، تراز مطلوب حاصل می شود. این فیلم ها باید دارای سوراخ های تراز برای نگه داشتن دقیق یکدیگر باشند. پین محل قرارگیری در سوراخ محل قرار می گیرد.

مرحله 3: چاپ داخلی: مقاوم در برابر عکس و مس

این فیلم های عکاسی اکنون روی فویل مسی چاپ می شوند. ساختار اصلی PCB از ورقه ورقه ساخته شده است. ماده اصلی رزین اپوکسی و الیاف شیشه است که مواد اولیه نامیده می شود. ورقه ورقه مس را که PCB را تشکیل می دهد دریافت می کند. بستر بستر قدرتمندی برای PCBS فراهم می کند. هر دو طرف با مس پوشیده شده است. این فرایند شامل حذف مس برای نشان دادن طرح فیلم است.

Decontamination is important for cleaning PCBS from copper laminates. مطمئن شوید ذرات گرد و غبار روی PCB وجود ندارد. در غیر این صورت ، ممکن است مدار کوتاه یا باز باشد

اکنون از فیلم Photoresist استفاده می شود. Photoresist از مواد شیمیایی حساس به نور ساخته شده است که در هنگام استفاده از اشعه ماوراء بنفش سخت می شوند. باید اطمینان حاصل شود که فیلم عکاسی و فیلم مقاومت در برابر عکس دقیقاً مطابقت دارند.

این فیلم های عکاسی و فوتولیتوگرافی با ثابت کردن پین ها به لمینت متصل می شوند. در حال حاضر اشعه ماوراء بنفش اعمال می شود. جوهر سیاه روی فیلم عکاسی ، اشعه ماوراء بنفش را مسدود می کند ، در نتیجه از مس در زیر آن جلوگیری می کند و مقاوم در برابر عکس زیر آثار جوهر سیاه را سفت نمی کند. ناحیه شفاف تحت تابش اشعه ماوراء بنفش قرار می گیرد ، در نتیجه مقاوم در برابر نور اضافی که حذف می شود سخت می شود.

The plate is then cleaned with an alkaline solution to remove excess photoresist. برد مدار در حال حاضر خشک می شود.

PCBS اکنون می تواند سیم های مسی مورد استفاده برای ساخت خطوط مدار با مواد ضد خوردگی را بپوشاند. اگر تخته دو لایه باشد ، برای حفاری استفاده می شود ، در غیر این صورت مراحل بیشتری برداشته می شود.

مرحله 4: مس ناخواسته را حذف کنید

Use a powerful copper solvent solution to remove excess copper, just as an alkaline solution removes excess photoresist. مس زیر عکس مقاوم در برابر عکسبرداری سخت حذف نمی شود.

برای محافظت از مس مورد نیاز ، مقاومت نوری مقاوم شده در حال حاضر برداشته می شود. این کار با شستشوی PCB با حلال دیگر انجام می شود.

مرحله 5: تراز لایه و بازرسی نوری

After all the layers have been prepared, they align with each other. This can be done by stamping the registration hole as described in the previous step. تکنسین ها تمام لایه ها را در دستگاهی به نام “مشت نوری” قرار می دهند. این دستگاه سوراخ ها را با دقت ایجاد می کند.

The number of layers placed and errors that occur cannot be reversed.

یک آشکارساز نوری اتوماتیک از لیزر برای تشخیص هرگونه نقص و مقایسه تصویر دیجیتال با یک فایل Gerber استفاده خواهد کرد.

مرحله 6: لایه ها و اتصالات را اضافه کنید

در این مرحله ، تمام لایه ها ، از جمله لایه بیرونی ، به هم چسبیده اند. همه لایه ها روی سطح زیرین قرار می گیرند.

لایه بیرونی از فایبرگلاس “پیش آغشته” با رزین اپوکسی به نام پیش آغشته ساخته شده است. بالا و پایین بستر با لایه های نازک مسی پوشیده شده که با خطوط ردیابی مسی حک شده اند.

میز فولادی سنگین با گیره های فلزی برای چسباندن/فشار دادن لایه ها. These layers are tightly fastened to the table to avoid movement during calibration.

لایه prepreg را روی میز کالیبراسیون نصب کنید ، سپس لایه زیرین را روی آن نصب کنید و سپس صفحه مسی را قرار دهید. صفحات prepreg بیشتری به شیوه ای مشابه قرار می گیرند و در نهایت فویل آلومینیومی پشته را تکمیل می کند.

رایانه فرآیند پرس را به صورت خودکار انجام می دهد ، پشته را گرم می کند و با سرعت کنترل شده آن را خنک می کند.

اکنون تکنسین ها پین و صفحه فشار را برمی دارند تا بسته را باز کنند.

مرحله 7: سوراخ هایی ایجاد کنید

اکنون وقت آن است که سوراخ هایی را در PCBS انباشته ایجاد کنید. مته های دقیق می توانند به سوراخ هایی با قطر 100 میکرون با دقت بالا دست یابند. The bit is pneumatic and has a spindle speed of about 300K RPM. But even with that speed, the drilling process takes time, because each hole takes time to drill perfectly. شناسایی دقیق موقعیت بیت با شناسه های مبتنی بر اشعه ایکس.

Drilling files are also generated by the PCB designer at an early stage for the PCB manufacturer. این فایل مته حرکت دقیقه بیت را تعیین می کند و محل مته را مشخص می کند.These holes will now become plated through holes and holes.

مرحله 8: آبکاری و رسوب مس

پس از تمیز کردن دقیق ، پانل PCB در حال حاضر شیمیایی است. در این مدت ، لایه های نازک (ضخامت 1 میکرون) مس روی سطح پانل قرار می گیرد. مس به داخل گمانه می ریزد. دیوارهای سوراخ ها کاملاً مسی اند. کل فرایند غوطه وری و حذف توسط یک کامپیوتر کنترل می شود

مرحله 9: لایه خارجی را تصویر کنید

As with the inner layer, photoresist is applied to the outer layer, the prepreg panel and the black ink film connected together have now burst in the yellow room with ultraviolet light. Photoresist hardens. این صفحه در حال حاضر توسط دستگاه شسته می شود تا مقاومت سخت شدن محافظت شده توسط کدورت سیاه را از بین ببرد.

مرحله 10: آبکاری لایه بیرونی:

یک صفحه آبکاری شده با یک لایه نازک مسی. پس از آبکاری اولیه مس ، پانل را قلع می زنند تا هرگونه مس باقی مانده روی صفحه را بردارند. قلع در مرحله اچ کردن از بسته شدن قسمت مورد نیاز پانل با مس جلوگیری می کند. Etching removes unwanted copper from the panel.

Step 11: Etch

مس و مس ناخواسته از لایه مقاومت باقیمانده حذف می شوند. مواد شیمیایی برای تمیز کردن مس اضافی استفاده می شود. Tin, on the other hand, covers the required copper. اکنون سرانجام منجر به اتصال و پیگیری صحیح می شود

Step 12: Welding mask application

پانل را تمیز کنید و جوهر اپوکسی مسدود کننده پانل را می پوشاند. تابش اشعه ماوراء بنفش از طریق فیلم عکاسی ماسک جوشکاری به صفحه اعمال می شود. قسمت روکش شده سخت نشده و حذف می شود. Now place the circuit board in the oven to repair the solder film.

مرحله 13: درمان سطحی

HASL (سطح بندی لحیم کاری هوای گرم) قابلیت لحیم کاری اضافی را برای PCBS فراهم می کند. RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fabrication/) غوطه ور شدن طلا و غوطه ور شدن نقره HASL را ارائه می دهد. HASL پدهای یکنواخت را ارائه می دهد. این منجر به پایان سطح می شود.

مرحله 14: چاپ روی صفحه

< P>

PCBS در مرحله نهایی است و چاپ/نوشتن جوهر افشان را روی سطح می پذیرد. این برای نشان دادن اطلاعات مهم مربوط به PCB استفاده می شود.

مرحله 15: آزمایش برق

مرحله نهایی آزمایش الکتریکی PCB نهایی است. The automatic process verifies the PCB’s functionality to match the original design. در RayPCB ، ما آزمایش سوزن پرواز یا آزمایش بستر ناخن را ارائه می دهیم.

مرحله 16: تجزیه و تحلیل کنید

آخرین مرحله این است که صفحه را از صفحه اصلی برش دهید. روتر برای این منظور با ایجاد برچسب های کوچک در امتداد لبه های تخته استفاده می شود تا بتوان برد را به راحتی از صفحه خارج کرد.