Piirilevy (PCB) ovat lähes kaikkien elektronisten laitteiden kulmakivi. Näitä upeita piirilevyjä löytyy monista kehittyneistä ja peruselektroniikasta, mukaan lukien Android -puhelimet, kannettavat tietokoneet, tietokoneet, laskimet, älykellot ja paljon muuta. Hyvin yksinkertaisella kielellä PCB on levy, joka reitittää elektroniset signaalit laitteessa, mikä johtaa suunnittelijan asettamaan laitteen sähköiseen suorituskykyyn ja vaatimuksiin.

Piirilevy koostuu alustasta, joka on valmistettu FR-4-materiaalista ja kuparipolkuista koko piirissä signaaleilla koko kortilla.

Ennen piirilevyjen suunnittelua elektronisen piirin suunnittelijan on käytävä PCB -valmistuspajassa ymmärtääkseen PCB -valmistuksen kapasiteetin ja rajoitukset. Palvelut. Tämä on tärkeää, koska monet piirilevyjen suunnittelijat eivät ole tietoisia piirilevyjen valmistuslaitosten rajoituksista ja kun he lähettävät suunnitteluasiakirjan piirilevyjen valmistusliikkeeseen/laitokseen, he palaavat ja pyytävät muutoksia, jotta ne vastaavat piirilevyjen valmistusprosessin kapasiteettia/rajoituksia. Kuitenkin, jos piirisuunnittelija työskentelee yrityksessä, jolla ei ole omaa piirilevyjen valmistusliikettä, ja yritys ulkoistaa työn ulkomaiselle PCB-tuotantolaitokselle, suunnittelijan on otettava yhteyttä valmistajaan verkossa ja pyydettävä rajoituksia tai eritelmiä, kuten kuten kuparilevyn suurin paksuus minuutissa, kerrosten enimmäismäärä, minimiaukko ja PCB -paneelien suurin koko.

Tässä artikkelissa keskitymme THE PCB -valmistusprosessiin, joten tämä paperi auttaa piirisuunnittelijoita ymmärtämään vähitellen PCB -valmistusprosessia, jotta vältetään suunnitteluvirheet.

PCB -valmistusprosessin vaiheet

Vaihe 1: PCB -suunnittelu ja GERBER -tiedostot

< p&gt; Piirisuunnittelijat piirtävät kaavamaisia ​​kaavioita CAD -ohjelmistoon piirilevyjen suunnittelua varten. Suunnittelijan on sovittava piirilevyvalmistajan kanssa piirilevyn suunnittelussa käytettävistä ohjelmistoista, jotta yhteensopivuusongelmia ei esiinny. Suosituin CAD -piirilevyjen suunnitteluohjelmisto on Altium Designer, Eagle, ORCAD ja Mentor PADS.

Kun piirilevymalli on hyväksytty valmistettavaksi, suunnittelija luo tiedoston piirilevyvalmistajan hyväksymästä mallista. Tätä tiedostoa kutsutaan GERBER -tiedostoksi. Gerber -tiedostot ovat vakiotiedostoja, joita useimmat PCB -valmistajat käyttävät PCB -asettelun osien, kuten kupariseurantakerrosten ja hitsausmaskien, näyttämiseen. Gerber -tiedostot ovat 2D -vektorikuvatiedostoja. Laajennettu Gerber tarjoaa täydellisen tehon.

Ohjelmistossa on käyttäjän/suunnittelijan määrittämät algoritmit, joissa on keskeisiä elementtejä, kuten raideleveys, levyn reunaetäisyys, jälki- ja reikäväli sekä reiän koko. Suunnittelija suorittaa algoritmin tarkistaakseen mahdolliset suunnitteluvirheet. Kun malli on validoitu, se lähetetään piirilevyvalmistajalle, jossa se tarkistetaan DFM: n varalta. DFM (Manufacturing Design) -tarkastuksia käytetään PCB -mallien vähimmäistoleranssien varmistamiseen.

< b&gt; Vaihe 2: GERBER valokuvaan

PCB -valokuvien tulostamiseen käytettävää erikoistulostinta kutsutaan plotteriksi. Nämä piirturit tulostavat piirilevyjä kalvolle. Näitä kalvoja käytetään PCBS: n kuvaamiseen. Piirturit ovat erittäin tarkkoja tulostustekniikoissa ja voivat tarjota erittäin yksityiskohtaisia ​​piirilevyjä.

Piirturista irrotettu muovilevy on mustalla musteella painettu piirilevy. Sisäkerroksen tapauksessa musta muste edustaa johtavaa kuparikiskoa, kun taas tyhjä osa on johtamaton osa. Toisaalta ulkokerroksessa musta muste syövytetään pois ja tyhjää aluetta käytetään kupariin. Nämä kalvot on säilytettävä asianmukaisesti tarpeettoman kosketuksen tai sormenjälkien välttämiseksi.

Jokaisella kerroksella on oma kalvonsa. Hitsausmaskissa on erillinen kalvo. Kaikki nämä kalvot on kohdistettava yhteen piirilevyjen kohdistamiseksi. Tämä piirilevyjen kohdistus saavutetaan säätämällä työpöytää, johon kalvo sopii, ja optimaalinen kohdistus voidaan saavuttaa työpöydän pienen kalibroinnin jälkeen. Näissä kalvoissa on oltava kohdistusreiät pitämään toisiaan tarkasti. Paikannustappi mahtuu paikalleen.

Vaihe 3: Sisätulostus: valonkestävä ja kupari

Nämä valokuvauskalvot on nyt painettu kuparikalvolle. Piirilevyn perusrakenne on valmistettu laminaatista. Ydinmateriaali on epoksihartsi ja lasikuitu, jota kutsutaan perusmateriaaliksi. Laminaatti vastaanottaa kuparin, joka muodostaa piirilevyn. Alusta tarjoaa tehokkaan alustan PCBS: lle. Molemmat sivut on päällystetty kuparilla. Prosessi sisältää kuparin poistamisen kalvon suunnittelun paljastamiseksi.

Dekontaminaatio on tärkeää PCBS: n puhdistamiseksi kuparilaminaateista. Varmista, ettei piirilevyssä ole pölyhiukkasia. Muussa tapauksessa piiri voi olla oikosulussa tai auki

Valokestävää kalvoa käytetään nyt. Photoresist on valmistettu valoherkistä kemikaaleista, jotka kovettuvat ultraviolettisäteilyä käytettäessä. On varmistettava, että valokuva- ja valokuvaresistinen elokuva vastaavat tarkasti toisiaan.

Nämä valokuvaus- ja fotolitografiset kalvot kiinnitetään laminaattiin kiinnitystapeilla. Nyt käytetään ultraviolettisäteilyä. Valokuvafilmin musta muste estää ultraviolettivalon, mikä estää kuparin alla ja ei koveta valon vastusta mustan mustejäljen alla. Läpinäkyvä alue altistetaan UV -valolle, jolloin kovettuu poistettava ylimääräinen valoresisti.

Levy puhdistetaan sitten alkalisella liuoksella ylimääräisen valoresistenssin poistamiseksi. Piirilevy kuivuu nyt.

PCBS voi nyt peittää piirikiskojen valmistukseen käytetyt kuparilangat korroosionestoaineilla. Jos levy on kaksikerroksinen, sitä käytetään poraukseen, muuten suoritetaan enemmän toimenpiteitä.

Vaihe 4: Poista ei -toivottu kupari

Käytä voimakasta kupariliuotinta liiallisen kuparin poistamiseen, aivan kuten alkalinen liuos poistaa ylimääräisen valoresistin. Kovettuneen valoresistin alla olevaa kuparia ei poisteta.

Nyt kovettunut valoresisti poistetaan tarvittavan kuparin suojaamiseksi. Tämä tehdään huuhtelemalla PCB pois toisella liuottimella.

Vaihe 5: Kerrosten kohdistus ja optinen tarkastus

Kun kaikki kerrokset on valmistettu, ne kohdistuvat toisiinsa. Tämä voidaan tehdä leimalla rekisteröintireikä edellisessä vaiheessa kuvatulla tavalla. Teknikot sijoittavat kaikki kerrokset koneeseen, jota kutsutaan ”optiseksi lävistimeksi”. Tämä kone lävistää reiät tarkasti.

Sijoitettujen kerrosten määrää ja esiintyviä virheitä ei voi peruuttaa.

Automaattinen optinen ilmaisin havaitsee viat laserilla ja vertaa digitaalista kuvaa Gerber -tiedostoon.

Vaihe 6: Lisää tasoja ja sidoksia

Tässä vaiheessa kaikki kerrokset, myös ulkokerros, liimataan yhteen. Kaikki kerrokset pinotaan alustan päälle.

Ulompi kerros on valmistettu lasikuidusta, joka on esikyllästetty epoksihartsilla. Alustan ylä- ja alaosa peitetään ohuilla kuparikerroksilla, jotka on syövytetty kuparin jälkiviivoilla.

Paksu teräspöytä, jossa metallipuristimet kerrosten liimaamiseen/puristamiseen. Nämä kerrokset on kiinnitetty tiukasti pöytään, jotta ne eivät pääse liikkumaan kalibroinnin aikana.

Asenna prepreg -kerros kalibrointipöydälle, asenna sitten alustakerros sen päälle ja aseta sitten kuparilevy. Enemmän prepreg -levyjä asetetaan samalla tavalla, ja lopuksi alumiinifolio täydentää pinon.

Tietokone automatisoi puristimen prosessin, lämmittää pinon ja jäähdyttää sen hallitulla nopeudella.

Nyt teknikot poistavat tapin ja painelevyn pakkauksen avaamiseksi.

Vaihe 7: Poraa reiät

Nyt on aika porata reikiä pinottuihin PCBS -levyihin. Tarkat poranterät voivat saavuttaa halkaisijaltaan 100 mikronin reiät erittäin tarkasti. Terä on pneumaattinen ja sen karan nopeus on noin 300K RPM. Mutta tälläkin nopeudella porausprosessi vie aikaa, koska jokaisen reiän poraaminen vie aikaa täydellisesti. Tarkka bittikohdan tunnistaminen röntgensäteilyn perusteella.

PCB -suunnittelija luo myös poratiedostot varhaisessa vaiheessa piirilevyvalmistajalle. Tämä poratiedosto määrittää bitin minuutin liikkeen ja määrittää poran sijainnin.Nämä reiät pinnoitetaan nyt reikien ja reikien läpi.

Vaihe 8: Pinnoitus ja kuparikerros

Huolellisen puhdistuksen jälkeen PCB -paneeli on nyt kerrostunut kemiallisesti. Tänä aikana ohut kerros (1 mikronin paksuinen) kuparia kerrostetaan paneelin pinnalle. Porakaivoon virtaa kuparia. Reikien seinät ovat kokonaan kuparipinnoitettuja. Koko kastamista ja poistamista ohjaa tietokone

Vaihe 9: Kuvaa ulompi kerros

Kuten sisäkerroksessa, myös valokestävyys levitetään ulkokerrokseen, prepreg -paneeli ja yhteen liitetty musta mustekalvo ovat nyt räjähtäneet keltaisessa huoneessa ultraviolettivalolla. Valoresisti kovettuu. Paneeli pestään nyt koneella mustan musteen opasiteetin suojaaman kovettumisen estämiseksi.

Vaihe 10: Ulkokerroksen pinnoitus:

Galvanoitu levy, jossa on ohut kuparikerros. Ensimmäisen kuparipinnoitteen jälkeen paneeli tinataan, jotta levylle jäänyt kupari poistetaan. Tina etsausvaiheen aikana estää tarvittavan paneelin osan tiivistämisen kuparilla. Etsaus poistaa ei -toivotun kuparin paneelista.

Vaihe 11: Etsaus

Ei -toivottu kupari ja kupari poistetaan jäännösvastuskerroksesta. Ylimääräisen kuparin puhdistamiseen käytetään kemikaaleja. Tina puolestaan ​​peittää vaaditun kuparin. Nyt se vihdoin johtaa oikeaan yhteyteen ja jälkeen

Vaihe 12: Hitsausmaskin levitys

Puhdista paneeli ja epoksi -juotosesto peittää paneelin. UV -säteily levitetään levylle valokuvauskalvon hitsausmaskin kautta. Päällystetty osa pysyy kovettumattomana ja poistetaan. Aseta nyt piirilevy uuniin juotoskalvon korjaamiseksi.

Vaihe 13: Pintakäsittely

HASL (Hot Air Solder Leveling) tarjoaa lisäjuotosominaisuuksia PCBS: lle. RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fabrication/) tarjoaa kulta- ja hopeakylpy HASL. HASL tarjoaa tasaiset tyynyt. Tämä johtaa pinnan viimeistelyyn.

Vaihe 14: Silkkipainatus

< p&gt;

PCBS ovat viimeisessä vaiheessa ja hyväksyvät mustesuihkutulostuksen/-kirjoituksen pinnalle. Tätä käytetään edustamaan PCB: hen liittyviä tärkeitä tietoja.

Vaihe 15: Sähkötesti

Viimeinen vaihe on viimeisen piirilevyn sähköinen testi. Automaattinen prosessi tarkistaa piirilevyn toimivuuden vastaamaan alkuperäistä suunnittelua. RayPCB: llä tarjoamme lentävän neulan testausta tai kynsien sängytestausta.

Vaihe 16: Analysoi

Viimeinen vaihe on leikata levy alkuperäisestä paneelista. Reititintä käytetään tähän tarkoitukseen luomalla pieniä tarroja levyn reunoille, jotta levy voidaan helposti poistaa paneelista.