Placa de circuíto impreso (PCB) son a pedra angular de case todos os dispositivos electrónicos. Estes sorprendentes PCB pódense atopar en moitos produtos electrónicos avanzados e básicos, incluídos teléfonos Android, portátiles, ordenadores, calculadoras, reloxos intelixentes e moito máis. Nunha linguaxe moi básica, un PCB é unha placa que dirixe sinais electrónicos nun dispositivo, o que fai que o deseñador estableza o rendemento eléctrico e os requisitos do dispositivo.

O PCB consiste nun substrato feito de material FR-4 e camiños de cobre ao longo do circuíto con sinais en toda a placa.

Antes do deseño de PCB, o deseñador de circuítos electrónicos debe visitar o taller de fabricación de PCB para comprender completamente a capacidade e as limitacións da fabricación de PCB. Instalacións. Isto é importante porque moitos deseñadores de PCB non son conscientes das limitacións das instalacións de fabricación de PCB e cando envían un documento de deseño a unha fábrica / instalación de fabricación de PCB, volven e solicitan cambios para cumprir a capacidade / límites do proceso de fabricación de PCB. Non obstante, se o deseñador de circuítos traballa nunha empresa que non ten unha fábrica de PCB propia e a empresa subcontrata o traballo a unha planta de fabricación de PCB estranxeira, entón o deseñador deberá poñerse en contacto co fabricante en liña e solicitar límites ou especificacións tales como como espesor máximo de placa de cobre por minuto, número máximo de capas, apertura mínima e tamaño máximo dos paneis de PCB.

Neste artigo, centrarémonos no proceso de fabricación de PCB, polo que este traballo será útil para que os deseñadores de circuítos comprendan gradualmente o proceso de fabricación de PCB, para evitar erros de deseño.

Etapas do proceso de fabricación de PCB

Paso 1: deseño de PCB e ficheiros GERBER

< p&gt; Os deseñadores de circuítos debuxan diagramas esquemáticos no software CAD para o deseño de PCB. O deseñador debe coordinarse co fabricante do PCB sobre o software usado para deseñar o deseño do PCB para que non haxa problemas de compatibilidade. O software de deseño de PCB CAD máis popular é Altium Designer, Eagle, ORCAD e Mentor PADS.

Despois de que o deseño do PCB sexa aceptado para a súa fabricación, o deseñador xerará un ficheiro a partir do deseño aceptado polo fabricante do PCB. Este ficheiro chámase ficheiro GERBER. Os ficheiros Gerber son ficheiros estándar empregados pola maioría dos fabricantes de PCB para amosar compoñentes do deseño de PCB, como capas de seguimento de cobre e máscaras de soldadura. Os ficheiros Gerber son ficheiros de imaxe vectorial 2D. O Gerber ampliado proporciona unha saída perfecta.

O software ten algoritmos definidos polo usuario / deseñador con elementos clave como o ancho da pista, o espazamento entre os bordos da placa, o trazado e o espazo entre buratos e o tamaño dos buratos. O deseñador executa o algoritmo para comprobar se hai erros no deseño. Despois de validar o deseño, envíase ao fabricante do PCB onde se comproba se hai DFM. Os controis DFM (Manufacturing Design) úsanse para garantir tolerancias mínimas para os deseños de PCB.

< b&gt; Paso 2: GERBER á foto

A impresora especial usada para imprimir fotos de PCB chámase plotter. Estes trazadores imprimirán circuítos en película. Estas películas úsanse para imaxinar PCBS. Os trazadores son moi precisos nas técnicas de impresión e poden proporcionar deseños de PCB moi detallados.

A folla de plástico retirada do trazador é un PCB impreso con tinta negra. No caso da capa interna, a tinta negra representa a pista de cobre condutora, mentres que a parte en branco é a non condutora. Por outra banda, para a capa exterior, a tinta negra gravarase e a área en branco utilizarase para o cobre. Estas películas deben almacenarse correctamente para evitar contactos ou pegadas dixitais innecesarias.

Cada capa ten a súa propia película. A máscara de soldar ten unha película separada. Todas estas películas deben estar aliñadas entre si para trazar o aliñamento do PCB. Este aliñamento de PCB conséguese axustando o banco de traballo ao que se axusta a película e pódese conseguir un aliñamento óptimo despois dunha calibración menor do banco de traballo. Estas películas deben ter buratos de aliñamento para suxeitarse con precisión. O pasador de localización caberá no burato de localización.

Paso 3: Impresión interior: fotoresistente e cobre

Estas películas fotográficas están agora impresas en papel de cobre. A estrutura básica dun PCB está feita de laminado. O material central é resina epoxi e fibra de vidro chamada material base. O laminado recibe o cobre que compón o PCB. O substrato proporciona unha poderosa plataforma para PCBS. Os dous lados están cubertos de cobre. O proceso consiste en eliminar o cobre para revelar o deseño da película.

A descontaminación é importante para limpar PCBS de laminados de cobre. Asegúrese de que non hai partículas de po no PCB. Se non, o circuíto pode ser curto ou aberto

Agora utilízase a película fotoresistente. A fotoresistencia está feita de produtos químicos fotosensibles que se endurecen cando se aplica a radiación ultravioleta. Debe asegurarse de que a película fotográfica e a película fotoresistente coincidan exactamente.

Estas películas fotográficas e fotolitográficas están unidas ao laminado mediante pasadores de fixación. Agora aplícase a radiación ultravioleta. A tinta negra na película fotográfica bloqueará a luz ultravioleta, evitando así o cobre debaixo e non endurecendo o fotoresistente baixo os trazos de tinta negra. A área transparente someterase a luz UV, endurecendo así o exceso de fotoresistencia que se eliminará.

A placa limpa entón cunha solución alcalina para eliminar o exceso de fotoresistente. A placa de circuíto xa secará.

PCBS agora pode cubrir os fíos de cobre empregados para facer pistas de circuíto con repelentes á corrosión. Se o taboleiro é de dúas capas, empregarase para perforar, se non, daranse máis pasos.

Paso 4: elimina o cobre non desexado

Use unha potente solución de disolvente de cobre para eliminar o exceso de cobre, do mesmo xeito que unha solución alcalina elimina o exceso de fotorresistencia. Non se eliminará o cobre debaixo do fotorresistente endurecido.

Eliminarase a fotoresistencia agora endurecida para protexer o cobre requirido. Isto faise lavando o PCB con outro disolvente.

Paso 5: aliñamento de capas e inspección óptica

Despois de preparar todas as capas, aliñanse entre si. Isto pódese facer estampando o burato de rexistro como se describe no paso anterior. Os técnicos colocan todas as capas nunha máquina chamada “punzón óptico”. Esta máquina perforará os buratos con precisión.

Non se pode reverter o número de capas colocadas e os erros que se producen.

Un detector óptico automático empregará un láser para detectar calquera defecto e comparar a imaxe dixital cun ficheiro Gerber.

Paso 6: engade capas e combinacións

Nesta fase, todas as capas, incluída a capa externa, están pegadas. Todas as capas apilaranse enriba do substrato.

A capa exterior está feita de fibra de vidro “preimpregnada” cunha resina epoxi chamada preimpregnada. A parte superior e inferior do substrato cubriranse con finas capas de cobre gravadas con trazas de cobre.

Mesa pesada de aceiro con pinzas metálicas para unir / prensar capas. Estas capas están ben suxeitas á mesa para evitar o movemento durante a calibración.

Instale a capa de preimpregnado na táboa de calibración, despois instale a capa de substrato e coloque a placa de cobre. Colócanse máis pranchas preimpregnadas dun xeito similar e, finalmente, a folla de aluminio completa a pila.

O ordenador automatizará o proceso da prensa, quentando a pila e arrefriándoa a un ritmo controlado.

Agora os técnicos retirarán o pasador e a placa de presión para abrir o paquete.

Paso 7: perforar buratos

Agora toca perforar buracos en PCBS apilados. As brocas de precisión poden acadar buratos de 100 micras de diámetro con alta precisión. A broca é pneumática e ten unha velocidade do fuso duns 300K RPM. Pero aínda con esa velocidade, o proceso de perforación leva tempo, porque cada burato leva tempo para perforar perfectamente. Identificación precisa da posición de bits con identificadores baseados en raios X.

O deseñador de PCB tamén xera ficheiros de perforación nunha fase inicial para o fabricante de PCB. Este ficheiro de perforación determina o movemento minuto do bit e determina a situación do exercicio.Estes buratos agora faranse chapados a través de buratos e buratos.

Paso 8: chapado e deposición de cobre

Despois dunha limpeza coidadosa, o panel PCB está agora depositado químicamente. Durante este tempo, capas finas (1 micra de espesor) de cobre deposítanse na superficie do panel. O cobre flúe ao pozo. As paredes dos buratos están completamente recubertas de cobre. Un ordenador controla todo o proceso de inmersión e eliminación

Paso 9: imaxe da capa exterior

Do mesmo xeito que coa capa interna, a resistencia fotográfica aplícase á capa externa, o panel preimpregnado e a película de tinta negra conectados entre si agora estouparon na sala amarela con luz ultravioleta. A fotoresistencia endurece. Agora o panel lávase á máquina para eliminar a resistencia ao endurecemento protexida pola opacidade da tinta negra.

Paso 10: Revestimento da capa exterior:

Unha placa galvanizada cunha fina capa de cobre. Despois do revestimento inicial de cobre, o panel está enlatado para eliminar o cobre que queda na placa. O estaño durante a fase de gravado impide que a porción requirida do panel sexa selada por cobre. O gravado elimina o cobre non desexado do panel.

Paso 11: gravar

O cobre e o cobre non desexados eliminaranse da capa de resistencia residual. Os produtos químicos úsanse para limpar o exceso de cobre. O estaño, en cambio, cobre o cobre necesario. Agora finalmente leva á conexión e pista correctas

Paso 12: aplicación de máscara de soldadura

Limpa o panel e a tinta de bloqueo de soldadura epoxi cubrirá o panel. A radiación UV aplícase á placa a través da película fotográfica da máscara de soldar. A porción superposta permanece sen endurecer e eliminarase. Agora coloque a placa de circuíto no forno para reparar a película de soldadura.

Paso 13: Tratamento de superficies

HASL (nivelación de soldadura por aire quente) ofrece capacidades de soldadura adicionais para PCBS. RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fabrication/) ofrece inmersión en ouro e inmersión en prata HASL. HASL ofrece almofadas uniformes. Isto resulta nun acabado superficial.

Paso 14: serigrafía

< p&gt;

Os PCBS están na fase final e aceptan a impresión / escritura de inxección de tinta na superficie. Isto úsase para representar información importante relacionada co PCB.

Paso 15: proba eléctrica

A fase final é a proba eléctrica do PCB final. O proceso automático verifica a funcionalidade do PCB para que coincida co deseño orixinal. En RayPCB ofrecemos probas de agullas voadoras ou probas de cama de uñas.

Paso 16: analiza

O último paso é cortar a placa do panel orixinal. O enrutador utilízase para este propósito creando pequenas etiquetas ao longo dos bordos da tarxeta para que a tarxeta poida ser facilmente expulsada do panel.