プリント回路基板 （PCB）は、ほとんどすべての電子機器の基礎です。 これらの驚くべきPCBは、Android電話、ラップトップ、コンピューター、計算機、スマートウォッチなど、多くの高度で基本的な電子機器に含まれています。 非常に基本的な言葉で言えば、PCBはデバイス内の電子信号をルーティングするボードであり、その結果、デバイスの電気的性能と要件が設計者によって設定されます。

PCBは、FR-4材料で作られた基板と、回路全体の銅パスとボード全体の信号で構成されています。

PCB設計の前に、電子回路設計者はPCB製造ワークショップにアクセスして、PCB製造の容量と制限を完全に理解する必要があります。 施設。 多くのPCB設計者は、PCB製造施設の制限を認識しておらず、設計文書をPCB製造ショップ/施設に送信すると、PCB製造プロセスの容量/制限を満たすために戻って変更を要求するため、これは重要です。 ただし、回路設計者が自社のPCB製造工場を持たない会社で働いており、その会社がその作業を海外のPCB製造工場に外注している場合、設計者はオンラインで製造業者に連絡し、そのような制限や仕様を尋ねる必要があります。 XNUMX分あたりの最大銅板厚、最大層数、最小開口部、PCBパネルの最大サイズとして。

このホワイトペーパーでは、PCBの製造プロセスに焦点を当てます。このペーパーは、回路設計者がPCBの製造プロセスを徐々に理解し、設計ミスを回避するのに役立ちます。

PCB製造プロセスステップ

ステップ1：PCBデザインとGERBERファイル

< P> 回路設計者は、レイアウトPCB設計のためにCADソフトウェアで概略図を描きます。 設計者は、互換性の問題が発生しないように、PCB設計のレイアウトに使用されるソフトウェアについてPCBメーカーと調整する必要があります。 最も人気のあるCADPCB設計ソフトウェアは、Altium Designer、Eagle、ORCAD、およびMentorPADSです。

PCB設計が製造のために承認された後、設計者はPCB製造業者が承認した設計からファイルを生成します。 このファイルはGERBERファイルと呼ばれます。 ガーバーファイルは、ほとんどのPCBメーカーが、銅のトラッキングレイヤーや溶接マスクなどのPCBレイアウトのコンポーネントを表示するために使用する標準ファイルです。 ガーバーファイルは2Dベクター画像ファイルです。 拡張ガーバーは完璧な出力を提供します。

このソフトウェアには、トラック幅、プレートエッジ間隔、トレースと穴の間隔、穴のサイズなどの重要な要素を使用して、ユーザー/設計者が定義したアルゴリズムがあります。 アルゴリズムは設計者によって実行され、設計のエラーをチェックします。 設計が検証された後、PCB製造元に送信され、DFMがチェックされます。 DFM（Manufacturing Design）チェックは、PCB設計の最小許容誤差を保証するために使用されます。

< b&gt; ステップ2：ガーバーから写真へ

PCB写真を印刷するために使用される特別なプリンターはプロッターと呼ばれます。 これらのプロッタは、回路基板をフィルムに印刷します。 これらのフィルムは、PCBSの画像化に使用されます。 プロッタは印刷技術が非常に正確であり、非常に詳細なPCB設計を提供できます。

プロッタから取り外されたプラスチックシートは、黒インクで印刷されたPCBです。 内層の場合、黒インクは導電性銅トラックを表し、ブランク部分は非導電性部分を表します。 一方、外層は黒インクをエッチング除去し、余白部分を銅に使用します。 これらのフィルムは、不必要な接触や指紋を避ける​​ために適切に保管する必要があります。

各レイヤーには独自のフィルムがあります。 溶接マスクには別のフィルムがあります。 PCBアライメントを描画するには、これらすべてのフィルムを一緒にアライメントする必要があります。 このPCBの位置合わせは、フィルムが適合するワークベンチを調整することによって実現され、ワー​​クベンチのマイナーなキャリブレーション後に最適な位置合わせを実現できます。 これらのフィルムには、互いに正確に保持するための位置合わせ穴が必要です。 位置決めピンが位置決め穴に収まります。

ステップ3：内部印刷：フォトフォトと銅

これらの写真フィルムは現在、銅箔に印刷されています。 PCBの基本構造はラミネートでできています。 芯材はエポキシ樹脂と母材と呼ばれるガラス繊維です。 ラミネートは、PCBを構成する銅を受け取ります。 基板は、PCBSに強力なプラットフォームを提供します。 両面は銅で覆われています。 このプロセスでは、銅を除去してフィルムのデザインを明らかにします。

除染は、銅ラミネートからPCBSを洗浄するために重要です。 PCBにほこりの粒子がないことを確認してください。 そうしないと、回路が短絡または開いている可能性があります

現在、フォトレジストフィルムが使用されています。 フォトレジストは、紫外線を照射すると硬化する感光性化学物質でできています。 写真フィルムとフォトフォトフィルムが正確に一致していることを確認する必要があります。

これらの写真およびフォトリソグラフィーフィルムは、固定ピンによってラミネートに取り付けられています。 現在、紫外線が照射されています。 写真フィルム上の黒インクは紫外線を遮断し、それによって下の銅を防ぎ、黒インクトレースの下のフォトフォトを硬化させません。 透明な部分はUV光にさらされ、それによって除去される余分なフォトフォトを硬化させます。

次に、プレートをアルカリ性溶液で洗浄して、余分なフォトフォトを除去します。 回路基板が乾きます。

PCBSは、防食剤で回路トラックを作成するために使用される銅線をカバーできるようになりました。 ボードがXNUMX層の場合は、ドリルに使用されます。それ以外の場合は、より多くの手順が実行されます。

ステップ4：不要な銅を取り除く

アルカリ性溶液が過剰なフォトフォトを除去するのと同じように、強力な銅溶媒溶液を使用して過剰な銅を除去します。 硬化したフォトフォトの下の銅は除去されません。

硬化したフォトフォトは、必要な銅を保護するために除去されます。 これは、PCBを別の溶媒で洗い流すことによって行われます。

ステップ5：レイヤーの位置合わせと光学的検査

すべてのレイヤーが準備された後、それらは互いに整列します。 これは、前の手順で説明したように、登録穴にスタンプを付けることで実行できます。 技術者は、「​​光学パンチ」と呼ばれる機械にすべての層を配置します。 このマシンは正確に穴を開けます。

配置されたレイヤーの数と発生したエラーを元に戻すことはできません。

自動光学検出器は、レーザーを使用して欠陥を検出し、デジタル画像をガーバーファイルと比較します。

ステップ6：レイヤーとバインディングを追加する

この段階で、外層を含むすべての層が接着されます。 すべての層は基板の上に積み重ねられます。

外層は、事前含浸と呼ばれるエポキシ樹脂で「事前含浸」されたガラス繊維でできています。 基板の上部と下部は、銅のトレースラインでエッチングされた薄い銅の層で覆われます。

層を接着/プレスするための金属クランプ付きの重い鋼製テーブル。 これらの層は、キャリブレーション中の動きを防ぐためにテーブルにしっかりと固定されています。

キャリブレーションテーブルにprepreg層を取り付け、その上に基板層を取り付けてから、銅板を配置します。 より多くのプリプレグプレートが同様の方法で配置され、最後にアルミニウム箔がスタックを完成させます。

コンピューターはプレスのプロセスを自動化し、スタックを加熱し、制御された速度で冷却します。

次に、技術者はピンとプレッシャープレートを取り外してパッケージを開きます。

ステップ7：穴を開ける

次に、積み重ねられたPCBSに穴を開けます。 精密ドリルビットは、直径100ミクロンの穴を高精度で実現できます。 ビットは空気圧式で、スピンドル速度は約300KRPMです。 しかし、その速度でも、各穴が完全に掘削するには時間がかかるため、掘削プロセスには時間がかかります。 X線ベースの識別子によるビット位置の正確な識別。

ドリルファイルも、PCBメーカーの初期段階でPCB設計者によって生成されます。 このドリルファイルは、ビットの微細な動きを決定し、ドリルの位置を決定します。これらの穴は、穴と穴を通してメッキされます。

ステップ8：メッキと銅の堆積

注意深く洗浄した後、PCBパネルは化学的に堆積されます。 この間、パネルの表面に銅の薄層（厚さ1ミクロン）が堆積します。 銅がボアホールに流れ込みます。 穴の壁は完全に銅メッキされています。 浸漬と除去のプロセス全体は、コンピューターによって制御されます

ステップ9：外層を画像化する

内層と同様に、フォトフォトが外層に塗布され、プリプレグパネルと一緒に接続された黒インクフィルムが黄色の部屋で紫外線で破裂しました。 フォトレジストが硬化します。 パネルは、黒インクの不透明度によって保護されている硬化レジストを除去するために、機械で洗浄されます。

ステップ10：外層のメッキ：

薄い銅層を備えた電気メッキプレート。 最初の銅メッキの後、パネルはプレートに残っている銅を取り除くために錫メッキされます。 エッチング段階での錫は、パネルの必要な部分が銅で密封されるのを防ぎます。 エッチングにより、パネルから不要な銅が除去されます。

ステップ11：エッチング

不要な銅と銅が残りのレジスト層から除去されます。 化学物質は、余分な銅をきれいにするために使用されます。 一方、錫は必要な銅を覆います。 これで、最終的に正しい接続と追跡が可能になります

ステップ12：溶接マスクの適用

パネルを清掃すると、エポキシはんだブロッキングインクがパネルを覆います。 UV放射は、溶接マスク写真フィルムを通してプレートに適用されます。 オーバーレイされた部分は硬化されないままで、削除されます。 次に、回路基板をオーブンに入れてはんだ膜を修復します。

ステップ13：表面処理

HASL（Hot Air Solder Leveling）は、PCBSに追加のはんだ付け機能を提供します。 RayPCB（https://raypcb.com/pcb-fabrication/）は、ゴールドイマージョンおよびシルバーイマージョンHASLを提供します。 HASLは均一なパッ​​ドを提供します。 これにより、表面仕上げが行われます。

ステップ14：スクリーン印刷

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PCBSは最終段階にあり、表面へのインクジェット印刷/書き込みを受け入れます。 これは、PCBに関連する重要な情報を表すために使用されます。

ステップ15：電気テスト

最終段階は、最終PCBの電気テストです。 自動プロセスは、PCBの機能が元の設計と一致することを確認します。 RayPCBでは、フライングニードルテストまたはネイルベッドテストを提供しています。

ステップ16：分析する

最後のステップは、元のパネルからプレートを切り取ることです。 ルーターは、ボードの端に沿って小さなラベルを作成することでこの目的に使用され、ボードをパネルから簡単に取り出すことができます。