Printed circuit board (PCB) adalah landasan dari hampir semua perangkat elektronik. PCB yang luar biasa ini dapat ditemukan di banyak elektronik tingkat lanjut dan dasar, termasuk ponsel Android, laptop, komputer, kalkulator, jam tangan pintar, dan banyak lagi. Dalam bahasa yang sangat dasar, PCB adalah papan yang merutekan sinyal elektronik di perangkat, yang menghasilkan kinerja listrik dan persyaratan perangkat yang ditetapkan oleh perancang.

PCB terdiri dari substrat yang terbuat dari bahan FR-4 dan jalur tembaga di seluruh sirkuit dengan sinyal di seluruh papan.

Sebelum merancang PCB, perancang sirkuit elektronik harus mengunjungi bengkel pembuatan PCB untuk memahami sepenuhnya kapasitas dan keterbatasan pembuatan PCB. Fasilitas. Hal ini penting karena banyak desainer PCB tidak menyadari keterbatasan fasilitas manufaktur PCB dan ketika mereka mengirim dokumen desain ke toko/fasilitas manufaktur PCB, mereka kembali dan meminta perubahan untuk memenuhi kapasitas/batas proses manufaktur PCB. Namun, jika perancang sirkuit bekerja untuk perusahaan yang tidak memiliki toko manufaktur PCB internal, dan perusahaan mengalihdayakan pekerjaan tersebut ke pabrik manufaktur PCB asing, maka perancang harus menghubungi pabrikan secara online dan meminta batasan atau spesifikasi seperti itu. sebagai ketebalan pelat tembaga maksimum per menit, jumlah lapisan maksimum, bukaan minimum dan ukuran maksimum panel PCB.

Dalam makalah ini, kami akan fokus pada proses pembuatan PCB, sehingga makalah ini akan membantu perancang sirkuit untuk memahami proses pembuatan PCB secara bertahap, untuk menghindari kesalahan desain.

Langkah-langkah proses pembuatan PCB

Langkah 1: Desain PCB dan file GERBER

< p&gt; Perancang sirkuit menggambar diagram skematik dalam perangkat lunak CAD untuk desain tata letak PCB. Perancang harus berkoordinasi dengan produsen PCB tentang perangkat lunak yang digunakan untuk merancang desain PCB sehingga tidak ada masalah kompatibilitas. Perangkat lunak desain CAD PCB yang paling populer adalah Altium Designer, Eagle, ORCAD, dan Mentor PADS.

Setelah desain PCB diterima untuk pembuatan, perancang akan menghasilkan file dari desain yang diterima pabrikan PCB. File ini disebut file GERBER. File Gerber adalah file standar yang digunakan oleh sebagian besar produsen PCB untuk menampilkan komponen tata letak PCB, seperti lapisan pelacakan tembaga dan masker las. File Gerber adalah file gambar vektor 2D. Gerber yang diperluas memberikan hasil yang sempurna.

Perangkat lunak ini memiliki algoritme yang ditentukan pengguna/perancang dengan elemen kunci seperti lebar lintasan, jarak tepi pelat, jarak jejak dan lubang, dan ukuran lubang. Algoritme dijalankan oleh perancang untuk memeriksa kesalahan dalam desain. Setelah desain divalidasi, itu dikirim ke produsen PCB di mana ia diperiksa untuk DFM. Pemeriksaan DFM (Desain Manufaktur) digunakan untuk memastikan toleransi minimum untuk desain PCB.

< b&gt; Langkah 2: GERBER ke foto

Printer khusus yang digunakan untuk mencetak foto PCB disebut plotter. Plotter ini akan mencetak papan sirkuit pada film. Film-film ini digunakan untuk mencitrakan PCB. Plotter sangat akurat dalam teknik pencetakan dan dapat memberikan desain PCB yang sangat detail.

Lembaran plastik yang dikeluarkan dari plotter adalah PCB yang dicetak dengan tinta hitam. Dalam kasus lapisan dalam, tinta hitam mewakili jalur tembaga konduktif, sedangkan bagian kosong adalah bagian non-konduktif. Di sisi lain, untuk lapisan luar, tinta hitam akan tergores dan area kosong akan digunakan untuk tembaga. Film-film ini harus disimpan dengan benar untuk menghindari kontak atau sidik jari yang tidak perlu.

Setiap lapisan memiliki filmnya sendiri. Topeng las memiliki film terpisah. Semua film ini harus disejajarkan bersama untuk menggambar penyelarasan PCB. Penyelarasan PCB ini dicapai dengan menyesuaikan meja kerja yang cocok dengan film, dan penyelarasan optimal dapat dicapai setelah kalibrasi kecil meja kerja. Film-film ini harus memiliki lubang pelurusan untuk menahan satu sama lain secara akurat. Pin lokasi akan masuk ke dalam lubang lokasi.

Langkah 3: Pencetakan dalam: photoresist dan tembaga

Film-film fotografi ini sekarang dicetak pada foil tembaga. Struktur dasar PCB terbuat dari laminasi. Bahan inti adalah resin epoksi dan serat kaca yang disebut bahan dasar. Laminasi menerima tembaga yang membentuk PCB. Substrat menyediakan platform yang kuat untuk PCB. Kedua sisinya dilapisi tembaga. Prosesnya melibatkan pelepasan tembaga untuk mengungkapkan desain film.

Dekontaminasi penting untuk membersihkan PCB dari laminasi tembaga. Pastikan tidak ada partikel debu pada PCB. Jika tidak, sirkuit mungkin pendek atau terbuka

Film photoresist sekarang digunakan. Photoresist terbuat dari bahan kimia fotosensitif yang mengeras ketika radiasi ultraviolet diterapkan. Harus dipastikan bahwa film fotografi dan film fotoresis sama persis.

Film fotografi dan fotolitografi ini dilekatkan pada laminasi dengan memasang pin. Sekarang radiasi ultraviolet diterapkan. Tinta hitam pada film fotografi akan menghalangi sinar ultraviolet, sehingga mencegah tembaga di bawahnya dan tidak mengeraskan photoresist di bawah jejak tinta hitam. Area transparan akan terkena sinar UV, sehingga mengeraskan kelebihan photoresist yang akan dihilangkan.

Plat kemudian dibersihkan dengan larutan alkali untuk menghilangkan kelebihan photoresist. Papan sirkuit sekarang akan mengering.

PCB sekarang dapat menutupi kabel tembaga yang digunakan untuk membuat trek sirkuit dengan penolak korosi. Jika papan terdiri dari dua lapisan, maka itu akan digunakan untuk pengeboran, jika tidak, lebih banyak langkah akan diambil.

Langkah 4: Hapus tembaga yang tidak diinginkan

Gunakan larutan pelarut tembaga yang kuat untuk menghilangkan kelebihan tembaga, sama seperti larutan basa menghilangkan kelebihan fotoresist. Tembaga di bawah photoresist yang mengeras tidak akan dihilangkan.

Photoresist yang sekarang mengeras akan dilepas untuk melindungi tembaga yang dibutuhkan. Ini dilakukan dengan mencuci PCB dengan pelarut lain.

Langkah 5: Perataan lapisan dan inspeksi optik

Setelah semua lapisan disiapkan, mereka sejajar satu sama lain. Ini dapat dilakukan dengan mencap lubang pendaftaran seperti yang dijelaskan pada langkah sebelumnya. Teknisi menempatkan semua lapisan dalam mesin yang disebut “pukulan optik.” Mesin ini akan membuat lubang secara akurat.

Jumlah lapisan yang ditempatkan dan kesalahan yang terjadi tidak dapat dibalik.

Detektor optik otomatis akan menggunakan laser untuk mendeteksi cacat dan membandingkan gambar digital dengan file Gerber.

Langkah 6: Tambahkan layer dan binding

Pada tahap ini, semua lapisan, termasuk lapisan luar, direkatkan. Semua lapisan akan ditumpuk di atas substrat.

Lapisan luar terbuat dari fiberglass “praimpregnasi” dengan resin epoksi yang disebut preimpregnated. Bagian atas dan bawah substrat akan ditutupi dengan lapisan tembaga tipis yang diukir dengan garis jejak tembaga.

Meja baja berat dengan klem logam untuk mengikat/menekan lapisan. Lapisan ini diikat erat ke meja untuk menghindari gerakan selama kalibrasi.

Pasang lapisan prepreg pada tabel kalibrasi, lalu pasang lapisan media di atasnya, lalu letakkan pelat tembaga. Lebih banyak pelat prepreg ditempatkan dengan cara yang sama, dan akhirnya aluminium foil melengkapi tumpukan.

Komputer akan mengotomatiskan proses pers, memanaskan tumpukan dan mendinginkannya pada kecepatan yang terkendali.

Sekarang teknisi akan melepas pin dan pelat tekanan untuk membuka paket.

Langkah 7: Bor lubang

Sekarang saatnya mengebor lubang di PCB bertumpuk. Mata bor presisi dapat mencapai lubang berdiameter 100 mikron dengan presisi tinggi. Bit ini pneumatik dan memiliki kecepatan spindel sekitar 300K RPM. Namun dengan kecepatan tersebut pun, proses pengeboran membutuhkan waktu, karena setiap lubang membutuhkan waktu untuk mengebor dengan sempurna. Identifikasi akurat posisi bit dengan pengidentifikasi berbasis sinar-X.

File pengeboran juga dibuat oleh perancang PCB pada tahap awal untuk pabrikan PCB. File bor ini menentukan gerakan menit bit dan menentukan lokasi bor.Lubang-lubang ini sekarang akan menjadi berlapis melalui lubang dan lubang.

Langkah 8: Pelapisan dan deposisi tembaga

Setelah dibersihkan dengan hati-hati, panel PCB sekarang diendapkan secara kimiawi. Selama waktu ini, lapisan tipis (tebal 1 mikron) tembaga diendapkan pada permukaan panel. Tembaga mengalir ke lubang bor. Dinding lubang benar-benar berlapis tembaga. Seluruh proses pencelupan dan pemindahan dikendalikan oleh komputer

Langkah 9: Gambar lapisan luar

Seperti pada lapisan dalam, photoresist diterapkan pada lapisan luar, panel prepreg dan film tinta hitam yang terhubung bersama kini telah meledak di ruang kuning dengan sinar ultraviolet. Photoresist mengeras. Panel sekarang dicuci dengan mesin untuk menghilangkan penahan pengerasan yang dilindungi oleh opasitas tinta hitam.

Langkah 10: Pelapisan lapisan luar:

Pelat dilapisi dengan lapisan tembaga tipis. Setelah pelapisan tembaga awal, panel dikalengkan untuk menghilangkan tembaga yang tersisa di pelat. Timah selama fase etsa mencegah bagian panel yang diperlukan disegel oleh tembaga. Etsa menghilangkan tembaga yang tidak diinginkan dari panel.

Langkah 11: Etsa

Tembaga dan tembaga yang tidak diinginkan akan dihilangkan dari lapisan penahan sisa. Bahan kimia digunakan untuk membersihkan kelebihan tembaga. Timah, di sisi lain, menutupi tembaga yang dibutuhkan. Sekarang akhirnya mengarah ke koneksi dan trek yang benar

Langkah 12: Aplikasi topeng las

Bersihkan panel dan tinta pemblokiran epoksi solder akan menutupi panel. Radiasi UV diterapkan ke pelat melalui film fotografi topeng las. Bagian overlay tetap tidak mengeras dan akan dihapus. Sekarang tempatkan papan sirkuit di oven untuk memperbaiki film solder.

Langkah 13: Perawatan permukaan

HASL (Hot Air Solder Leveling) memberikan kemampuan penyolderan tambahan untuk PCB. RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fabrication/) menawarkan perendaman emas dan perendaman perak HASL. HASL menyediakan bantalan yang rata. Ini menghasilkan permukaan akhir.

Langkah 14: Sablon

< p&gt;

PCB sedang dalam tahap akhir dan menerima pencetakan/penulisan inkjet di permukaan. Ini digunakan untuk mewakili informasi penting yang terkait dengan PCB.

Langkah 15: Tes listrik

Tahap terakhir adalah pengujian kelistrikan dari PCB akhir. Proses otomatis memverifikasi fungsionalitas PCB agar sesuai dengan desain aslinya. Di RayPCB, kami menawarkan pengujian jarum terbang atau pengujian alas kuku.

Langkah 16: Analisis

Langkah terakhir adalah memotong pelat dari panel aslinya. Router digunakan untuk tujuan ini dengan membuat label kecil di sepanjang tepi papan sehingga papan dapat dengan mudah dikeluarkan dari panel.