המעגל המודפס (PCB) הם אבן הפינה של כמעט כל המכשירים האלקטרוניים. ניתן למצוא את הלוח המדהים האלה בהרבה אלקטרוניקה מתקדמת ובסיסית, כולל טלפונים אנדרואיד, מחשבים ניידים, מחשבים, מחשבונים, שעונים חכמים ועוד. בשפה בסיסית מאוד, לוח PCB הוא לוח המנתב אותות אלקטרוניים במכשיר, מה שמביא את הביצועים החשמליים והדרישות של המכשיר על ידי המעצב.

הלוח המודפס מורכב ממצע העשוי מחומר FR-4 ונתיבי נחושת ברחבי המעגל עם אותות לאורך הלוח.

לפני עיצוב PCB, מעצב המעגלים האלקטרוניים חייב לבקר בסדנת ייצור ה- PCB כדי להבין היטב את היכולת והמגבלות של ייצור ה- PCB. מתקנים. זה חשוב מכיוון שמעצבי PCB רבים אינם מודעים למגבלות של מתקני ייצור PCB וכאשר הם שולחים מסמך עיצוב לחנות/מתקן ייצור PCB, הם חוזרים ומבקשים שינויים כדי לעמוד ביכולות/גבולות של תהליך ייצור ה- PCB. עם זאת, אם מעצב המעגלים עובד בחברה שאין לה חנות ייצור PCB בתוך הבית, והחברה מוציאה את העבודה למיקור חוץ למפעל ייצור PCB זר, על המעצב לפנות ליצרן באינטרנט ולבקש הגבלות או מפרטים כגון כעובי צלחת נחושת מרבית לדקה, מספר שכבות מרבי, צמצם מינימלי וגודל מקסימלי של לוחות PCB.

במאמר זה נתמקד בתהליך ייצור ה- PCB, כך שמאמר זה יעזור למעצבי מעגלים להבין בהדרגה את תהליך ייצור ה- PCB, כדי להימנע מטעויות עיצוב.

שלבי תהליך ייצור PCB

שלב 1: עיצוב PCB וקבצי GERBER

< p> מעצבי מעגלים מציירים דיאגרמות סכמטיות בתוכנת CAD לעיצוב פריסת PCB. על המעצב לתאם עם יצרן ה- PCB לגבי התוכנה המשמשת לפריסת עיצוב ה- PCB כך שלא יהיו בעיות תאימות. התוכנה הפופולרית ביותר לעיצוב CAD PCB היא Altium Designer, Eagle, ORCAD ו- Mentor PADS.

לאחר שעיצוב ה- PCB התקבל לייצור, המעצב יפיק קובץ מהעיצוב המקובל של יצרן ה- PCB. קובץ זה נקרא קובץ GERBER. קבצי Gerber הם קבצים סטנדרטיים המשמשים את רוב יצרני ה- PCB להצגת רכיבים של פריסת ה- PCB, כגון שכבות מעקב נחושת ומסכות ריתוך. קבצי גרבר הם קבצי תמונה וקטוריים דו -ממדיים. הגרבר המורחב מספק תפוקה מושלמת.

לתוכנה יש אלגוריתמים שהוגדרו על ידי משתמש/מעצב עם אלמנטים מרכזיים כגון רוחב מסילה, מרווח קצה צלחת, מרווח עקבות וחורים וגודל חור. האלגוריתם מופעל על ידי המעצב כדי לבדוק אם יש טעויות בעיצוב. לאחר אימות העיצוב, הוא נשלח ליצרן ה- PCB שם הוא נבדק אם יש DFM. בדיקות DFM (Design Manufacturing) משמשות להבטחת סובלנות מינימליות לעיצובים של PCB.

< b> שלב 2: גרבר לצילום

המדפסת המיוחדת המשמשת להדפסת תמונות PCB נקראת פלוטר. קורסים אלה ידפיסו מעגלים על סרט. סרטים אלה משמשים לדימוי PCBS. עלילות הם מאוד מדויקים בטכניקות הדפסה ויכולים לספק עיצובים PCB מפורטים ביותר.

יריעת הפלסטיק שהוסרה מהפלוטר היא PCB המודפס בדיו שחורה. במקרה של השכבה הפנימית, הדיו השחור מייצג את מסלול הנחושת המוליכה, בעוד החלק הריק הוא החלק הלא מוליך. מצד שני, עבור השכבה החיצונית, הדיו השחור ייחרט והשטח הריק ישמש לנחושת. יש לאחסן סרטים אלה בצורה נכונה כדי למנוע מגע מיותר או טביעות אצבע.

לכל שכבה יש סרט משלה. למסכת הריתוך יש סרט נפרד. כל הסרטים האלה חייבים להיות מיושרים יחד כדי לצייר יישור PCB. יישור PCB זה מושג על ידי התאמת שולחן העבודה שאליו הסרט מתאים, וניתן להשיג יישור אופטימלי לאחר כיול קל של שולחן העבודה. לסרטים אלה חייבים להיות חורי יישור בכדי להחזיק זה את זה במדויק. סיכת האיתור תתאים לחור האיתור.

שלב 3: הדפסה פנימית: פוטורסיסט ונחושת

סרטי צילום אלה מודפסים כעת על רדיד נחושת. המבנה הבסיסי של לוח PCB עשוי לרבד. חומר הליבה הוא שרף אפוקסי וסיבי זכוכית הנקראים חומר הבסיס. הלמינציה מקבלת את הנחושת המרכיבה את ה- PCB. המצע מספק פלטפורמה עוצמתית ל- PCBS. שני הצדדים מכוסים בנחושת. התהליך כולל הסרת נחושת כדי לחשוף את עיצוב הסרט.

טיהור חשוב לניקוי PCBS מלמינציות נחושת. וודא שאין חלקיקי אבק במחשב הלוח. אחרת, המעגל עשוי להיות קצר או פתוח

כעת נעשה שימוש בסרט צילום. Photoresist עשוי מכימיקלים רגישים לקשיחות המתקשים כאשר מוחלים קרינה אולטרה סגולה. יש לוודא שסרט צילום וסרט פוטו -ריסטי תואם בדיוק.

סרטי צילום ופוליוליתוגרפיה אלה מחוברים לרבד על ידי סיכות קיבוע. כעת מוחלת קרינה אולטרה סגולה. הדיו השחור על סרט צילום יחסום אור אולטרה סגול, ובכך ימנע את הנחושת שמתחתיו ולא יקשה את חומר הפוטורס מתחת לעקבות הדיו השחור. האזור השקוף יחשוף לאור UV, ובכך יקשה את עודף הפוטורס שתוסר.

לאחר מכן מנקים את הצלחת עם פתרון אלקליין להסרת עודף פוטורס. לוח המעגלים יתייבש כעת.

PCBS יכול כעת לכסות את חוטי הנחושת המשמשים לייצור מסלולי מעגל עם דוחי קורוזיה. אם הלוח הוא בשתי שכבות, הוא ישמש לקידוח, אחרת יתבצעו צעדים נוספים.

שלב 4: הסר נחושת לא רצויה

השתמש בפתרון ממס נחושת רב עוצמה כדי להסיר עודף נחושת, בדיוק כפי שתמיסה בסיסית מסירה עודף פוטור. הנחושת מתחת לפוטורסיסט הקשיח לא תוסר.

הפוטורסיסט שהוקשה כעת יוסר כדי להגן על הנחושת הנדרשת. זה נעשה על ידי שטיפת ה- PCB עם ממס אחר.

שלב 5: יישור שכבות ובדיקה אופטית

לאחר הכנת כל השכבות, הם מתיישרים זה עם זה. ניתן לעשות זאת על ידי החתמת חור הרישום כמתואר בשלב הקודם. טכנאים מניחים את כל השכבות במכונה שנקראת “אגרוף אופטי”. מכונה זו תנקב חורים במדויק.

לא ניתן להפוך את מספר השכבות המוצבות ואת השגיאות המתרחשות.

גלאי אופטי אוטומטי ישתמש בלייזר כדי לזהות פגמים ולהשוות את התמונה הדיגיטלית לקובץ גרבר.

שלב 6: הוספת שכבות וכריכות

בשלב זה מודבקות כל השכבות, כולל השכבה החיצונית. כל השכבות יערמו על גבי המצע.

השכבה החיצונית עשויה מפיברגלס “ספוג מראש” עם שרף אפוקסי שנקרא מראש ספוג. החלק העליון והתחתון של המצע יכוסה בשכבות נחושת דקיקות החרותות בקווי עקבות נחושת.

שולחן פלדה כבד עם מלחציים מתכת להדבקה/לחיצה על שכבות. שכבות אלו מהודקות היטב לשולחן כדי להימנע מתנועה במהלך הכיול.

התקן את שכבת prepreg על שולחן הכיול, התקן עליה את שכבת המצע ולאחר מכן הנח את צלחת הנחושת. צלחות prepreg נוספות מונחות בצורה דומה, ולבסוף רדיד האלומיניום משלים את הערימה.

המחשב יהפוך את תהליך העיתונות לאוטומטי, יחמם את הערימה ויקרר אותו בקצב מבוקר.

כעת הטכנאים יסירו את הסיכה ולוח הלחץ כדי לפתוח את האריזה.

שלב 7: מקדחים חורים

עכשיו הגיע הזמן לקדוח חורים ב- PCBS מוערם. מקדחי דיוק יכולים להשיג חורים בקוטר 100 מיקרון עם דיוק גבוה. הסיבית פנאומטית ויש לה מהירות ציר של כ- 300K סל”ד. אבל אפילו עם מהירות זו, תהליך הקידוח לוקח זמן, מכיוון שלכל חור לוקח זמן לקדוח בצורה מושלמת. זיהוי מדויק של מיקום הסיביות בעזרת מזהים מבוססי רנטגן.

קובצי קידוח נוצרים גם על ידי מעצב ה- PCB בשלב מוקדם עבור יצרן ה- PCB. קובץ מקדחה זה קובע את התנועה הדקה של הסיבית וקובע את מיקום המקדחה.חורים אלה יהפכו כעת לציפוי דרך חורים וחורים.

שלב 8: ציפוי ותצהיר נחושת

לאחר ניקוי קפדני, לוח הלוח המודרני מופקד כעת כימית. במהלך תקופה זו, שכבות דקות של עובי 1 מיקרון) מונחות על פני הלוח. נחושת זורמת לתוך הבור. קירות החורים מצופים נחושת לחלוטין. כל תהליך הטבילה וההסרה נשלט על ידי מחשב

שלב 9: תמונה של השכבה החיצונית

בדומה לשכבה הפנימית, מוחל פוטו -ריסט על השכבה החיצונית, הלוח prepreg ושכבת הדיו השחורה המחוברים זה לזה התפרצו בחדר הצהוב באור אולטרה סגול. עמיד לצילום מתקשה. הלוח נשטף כעת במכונה כדי להסיר את התנגדות ההתקשות המוגנת על ידי אטימות הדיו השחור.

שלב 10: ציפוי השכבה החיצונית:

צלחת מצנפת עם שכבת נחושת דקה. לאחר ציפוי הנחושת הראשוני, הלוח נזרז כדי להסיר כל נחושת שנותרה בצלחת. פח במהלך שלב התחריט מונע את איטום החלק הדרוש של הלוח על ידי נחושת. התחריט מסיר נחושת לא רצויה מהפנל.

שלב 11: חרוט

נחושת ונחושת לא רצויים יוסרו משכבת ​​ההתנגדות השיורית. כימיקלים משמשים לניקוי עודפי נחושת. פח, לעומת זאת, מכסה את הנחושת הנדרשת. כעת הוא מוביל סוף סוף לחיבור ולמסלול הנכונים

שלב 12: יישום מסכת ריתוך

נקה את הלוח ודיו חוסם הלחמה אפוקסי יכסה את הלוח. קרינת UV מוחלת על הצלחת באמצעות סרט הצילום של מסכת הריתוך. החלק המעוטר נשאר לא מוקשה ויוסר. כעת הנח את הלוח בתנור כדי לתקן את סרט ההלחמה.

שלב 13: טיפול פני השטח

HASL (פילוס הלחמת אוויר חם) מספק יכולות הלחמה נוספות עבור PCBS. RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fabrication/) מציע טבילה בזהב וטבילה כספית HASL. HASL מספק רפידות אחידות. התוצאה היא גימור משטח.

שלב 14: הדפסת מסך

< p>

PCBS נמצאים בשלב הסופי ומקבלים הדפסה/כתיבה של הזרקת דיו על פני השטח. זה משמש לייצוג מידע חשוב הקשור ל- PCB.

שלב 15: בדיקת חשמל

השלב האחרון הוא הבדיקה החשמלית של ה- PCB הסופי. התהליך האוטומטי מאמת את הפונקציונליות של ה- PCB כך שיתאים לעיצוב המקורי. ב- RayPCB אנו מציעים בדיקת מחט מעופפת או בדיקת מיטת ציפורניים.

שלב 16: ניתוח

השלב האחרון הוא לחתוך את הצלחת מהלוח המקורי. הנתב משמש למטרה זו על ידי יצירת תוויות קטנות לאורך שולי הלוח כך שניתן להוציא את הלוח בקלות מהלוח.