Printplaat (PCB) vormen de hoeksteen van bijna alle elektronische apparaten. Deze verbazingwekkende PCB’s zijn te vinden in veel geavanceerde en basiselektronica, waaronder Android-telefoons, laptops, computers, rekenmachines, smartwatches en meer. In zeer eenvoudige taal is een PCB een bord dat elektronische signalen in een apparaat stuurt, waardoor de elektrische prestaties en vereisten van het apparaat door de ontwerper worden bepaald.

De PCB bestaat uit een substraat gemaakt van FR-4-materiaal en koperen paden door het circuit met signalen door het hele bord.

Voorafgaand aan het PCB-ontwerp moet de ontwerper van elektronische circuits de PCB-fabricageworkshop bezoeken om de capaciteit en beperkingen van de PCB-productie volledig te begrijpen. Voorzieningen. Dit is belangrijk omdat veel PCB-ontwerpers zich niet bewust zijn van de beperkingen van PCB-productiefaciliteiten en wanneer ze een ontwerpdocument naar een PCB-productiewerkplaats/-faciliteit sturen, ze terugkeren en wijzigingen aanvragen om aan de capaciteit/limieten van het PCB-productieproces te voldoen. Als de circuitontwerper echter werkt voor een bedrijf dat geen eigen printplaatfabriek heeft en het bedrijf het werk uitbesteedt aan een buitenlandse printplaatfabriek, dan moet de ontwerper online contact opnemen met de fabrikant en om limieten of specificaties vragen, zoals als maximale koperplaatdikte per minuut, maximaal aantal lagen, minimale opening en maximale afmeting van printplaten.

In dit document zullen we ons concentreren op HET fabricageproces van PCB’s, dus dit document zal nuttig zijn voor circuitontwerpers om het PCB-productieproces geleidelijk te begrijpen, om ontwerpfouten te voorkomen.

PCB fabricageproces stappen:

Stap 1: PCB-ontwerp en GERBER-bestanden

< p&gt; Circuitontwerpers tekenen schematische diagrammen in CAD-software voor lay-out-PCB-ontwerp. De ontwerper moet afstemmen met de PCB-fabrikant over de software die wordt gebruikt om het PCB-ontwerp op te stellen, zodat er geen compatibiliteitsproblemen zijn. De meest populaire CAD PCB-ontwerpsoftware is Altium Designer, Eagle, ORCAD en Mentor PADS.

Nadat het PCB-ontwerp is geaccepteerd voor fabricage, genereert de ontwerper een bestand van het geaccepteerde ontwerp van de PCB-fabrikant. Dit bestand wordt een GERBER-bestand genoemd. Gerber-bestanden zijn standaardbestanden die door de meeste PCB-fabrikanten worden gebruikt om componenten van de PCB-lay-out weer te geven, zoals koperen volglagen en lasmaskers. Gerber-bestanden zijn 2D-vectorafbeeldingsbestanden. De verlengde Gerber zorgt voor een perfecte output.

De software heeft door de gebruiker/ontwerper gedefinieerde algoritmen met belangrijke elementen zoals spoorbreedte, plaatrandafstand, spoor- en gatafstand en gatgrootte. Het algoritme wordt uitgevoerd door de ontwerper om te controleren op eventuele fouten in het ontwerp. Nadat het ontwerp is gevalideerd, wordt het naar de PCB-fabrikant gestuurd waar het wordt gecontroleerd op DFM. DFM-controles (Manufacturing Design) worden gebruikt om minimale toleranties voor PCB-ontwerpen te garanderen.

< b&gt; Stap 2: GERBER naar foto

De speciale printer die wordt gebruikt om PCB-foto’s af te drukken, wordt een plotter genoemd. Deze plotters printen printplaten op film. Deze films worden gebruikt om PCB’s in beeld te brengen. Plotters zijn zeer nauwkeurig in printtechnieken en kunnen zeer gedetailleerde PCB-ontwerpen leveren.

Het plastic vel dat van de plotter is verwijderd, is een PCB bedrukt met zwarte inkt. In the case of the inner layer, the black ink represents the conductive copper track, while the blank part is the non-conductive part. Aan de andere kant, voor de buitenste laag, wordt de zwarte inkt weggeëtst en wordt het lege gebied gebruikt voor het koper. Deze films moeten goed worden bewaard om onnodig contact of vingerafdrukken te voorkomen.

Elke laag heeft zijn eigen folie. Het lasmasker heeft een aparte film. Al deze films moeten op elkaar worden uitgelijnd om PCB-uitlijning te tekenen. Deze PCB-uitlijning wordt bereikt door de werkbank aan te passen waarop de folie past, en optimale uitlijning kan worden bereikt na een kleine kalibratie van de werkbank. Deze films moeten uitlijngaten hebben om elkaar nauwkeurig vast te houden. De paspen past in het pasgat.

Stap 3: Binnenafdrukken: fotoresist en koper

Deze fotografische films worden nu gedrukt op koperfolie. De basisstructuur van een printplaat is gemaakt van laminaat. Het kernmateriaal is epoxyhars en glasvezel, het basismateriaal genoemd. Het laminaat ontvangt het koper waaruit de printplaat bestaat. Het substraat biedt een krachtig platform voor PCBS. Beide zijden zijn bedekt met koper. Het proces omvat het verwijderen van koper om het ontwerp van de film te onthullen.

Decontaminatie is belangrijk voor het reinigen van PCB’s van koperlaminaten. Zorg ervoor dat er geen stofdeeltjes op de print zitten. Anders kan het circuit kort of open zijn

Nu wordt fotoresistfilm gebruikt. Photoresist is gemaakt van lichtgevoelige chemicaliën die uitharden wanneer ultraviolette straling wordt toegepast. Er moet voor worden gezorgd dat fotografische film en fotoresistfilm exact overeenkomen.

Deze fotografische en fotolithografische films worden met bevestigingspennen aan het laminaat bevestigd. Nu wordt ultraviolette straling toegepast. De zwarte inkt op fotografische film blokkeert ultraviolet licht, waardoor het koper eronder wordt voorkomen en de fotoresist onder de zwarte inktsporen niet verhardt. Het transparante gebied wordt blootgesteld aan UV-licht, waardoor de overtollige fotoresist die wordt verwijderd uithardt.

De plaat wordt vervolgens gereinigd met een alkalische oplossing om overtollige fotoresist te verwijderen. De printplaat zal nu drogen.

PCBS kan nu de koperdraden die worden gebruikt om circuitsporen te maken, bedekken met corrosiewerende middelen. Als het bord uit twee lagen bestaat, wordt het gebruikt om te boren, anders worden er meer stappen ondernomen.

Stap 4: Verwijder ongewenst koper

Gebruik een krachtig koperoplosmiddel om overtollig koper te verwijderen, net zoals een alkalische oplossing overtollige fotoresist verwijdert. Het koper onder de uitgeharde fotoresist wordt niet verwijderd.

De nu uitgeharde fotoresist wordt verwijderd om het benodigde koper te beschermen. Dit wordt gedaan door de PCB af te wassen met een ander oplosmiddel.

Stap 5: Laaguitlijning en optische inspectie

Nadat alle lagen zijn voorbereid, sluiten ze op elkaar aan. Dit kan door het registratiegat te stempelen zoals beschreven in de vorige stap. Technici plaatsen alle lagen in een machine die een “optische pons” wordt genoemd. Deze machine ponst nauwkeurig gaten.

Het aantal geplaatste lagen en optredende fouten kunnen niet worden teruggedraaid.

Een automatische optische detector gebruikt een laser om eventuele defecten te detecteren en het digitale beeld te vergelijken met een Gerber-bestand.

Stap 6: Lagen en bindingen toevoegen

In dit stadium worden alle lagen, inclusief de buitenste laag, aan elkaar gelijmd. Alle lagen worden op de ondergrond gestapeld.

De buitenste laag is gemaakt van glasvezel “voorgeïmpregneerd” met een epoxyhars genaamd voorgeïmpregneerd. De boven- en onderkant van het substraat worden bedekt met dunne koperlagen die zijn geëtst met koperen spoorlijnen.

Zware stalen tafel met metalen klemmen voor het lijmen/persen van lagen. Deze lagen zijn stevig aan de tafel bevestigd om beweging tijdens het kalibreren te voorkomen.

Installeer de prepreg-laag op de kalibratietafel, installeer vervolgens de substraatlaag erop en plaats vervolgens de koperen plaat. Meer prepreg-platen worden op dezelfde manier geplaatst en tenslotte maakt de aluminiumfolie de stapel compleet.

De computer automatiseert het proces van de pers, verwarmt de stapel en koelt deze met een gecontroleerde snelheid.

Nu zullen technici de pen en de drukplaat verwijderen om het pakket te openen.

Stap 7: Gaten boren

Nu is het tijd om gaten te boren in gestapelde printplaten. Precisieboren kunnen gaten met een diameter van 100 micron met hoge precisie bereiken. Het bit is pneumatisch en heeft een spilsnelheid van ongeveer 300K RPM. Maar zelfs met die snelheid kost het boorproces tijd, omdat elk gat tijd nodig heeft om perfect te boren. Nauwkeurige identificatie van de bitpositie met op röntgenstraling gebaseerde identifiers.

Boorbestanden worden ook in een vroeg stadium door de PCB-ontwerper gegenereerd voor de PCB-fabrikant. Deze boorvijl bepaalt de minuutbeweging van het bit en bepaalt de locatie van de boor.Deze gaten worden nu door gaten en gaten geplateerd.

Stap 8: Plating en koperafzetting

Na een zorgvuldige reiniging is het PCB-paneel nu chemisch afgezet. Gedurende deze tijd worden dunne lagen (1 micron dik) koper afgezet op het oppervlak van het paneel. Koper stroomt het boorgat in. De wanden van de gaten zijn volledig verkoperd. Het hele proces van dippen en verwijderen wordt bestuurd door een computer

Stap 9: Afbeelding van de buitenste laag

Net als bij de binnenste laag wordt fotoresist op de buitenste laag aangebracht, het prepreg-paneel en de met elkaar verbonden zwarte inktfilm zijn nu in de gele kamer gebarsten met ultraviolet licht. Fotoresist hardt uit. Het paneel wordt nu machinaal gewassen om de verhardingsresist te verwijderen die wordt beschermd door de ondoorzichtigheid van de zwarte inkt.

Stap 10: Buitenlaag plateren:

Een gegalvaniseerde plaat met een dunne koperlaag. Na de eerste koperbeplating wordt het paneel vertind om eventueel achtergebleven koper op de plaat te verwijderen. Tin tijdens de etsfase voorkomt dat het benodigde deel van het paneel wordt afgedicht door koper. Etsen verwijdert ongewenst koper van het paneel.

Stap 11: Etch

Ongewenst koper en koper worden verwijderd uit de resterende resistlaag. Chemicaliën worden gebruikt om overtollig koper te reinigen. Tin daarentegen dekt het benodigde koper af. Het leidt nu eindelijk tot de juiste verbinding en track

Stap 12: Lasmasker aanbrengen

Reinig het paneel en epoxysoldeerblokkerende inkt zal het paneel bedekken. UV-straling wordt op de plaat aangebracht via de fotografische film van het lasmasker. Het overlappende gedeelte blijft ongehard en wordt verwijderd. Plaats nu de printplaat in de oven om de soldeerfilm te repareren.

Stap 13: Oppervlaktebehandeling

HASL (Hot Air Solder Leveling) biedt extra soldeermogelijkheden voor PCBS. RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fabrication/) biedt onderdompeling in goud en onderdompeling in zilver HASL. HASL zorgt voor gelijkmatige pads. Dit resulteert in een oppervlakteafwerking.

Stap 14: Zeefdruk

< p&gt;

PCBS bevinden zich in de laatste fase en accepteren inkjetprinten/schrijven op het oppervlak. Dit wordt gebruikt om belangrijke informatie met betrekking tot de PCB weer te geven.

Stap 15: Elektrische test

De laatste fase is de elektrische test van de uiteindelijke PCB. Het automatische proces controleert of de PCB’s functionaliteit overeenkomt met het oorspronkelijke ontwerp. Bij RayPCB bieden we testen met vliegende naalden of nagelbedtesten.

Stap 16: Analyseren

De laatste stap is om de plaat uit het originele paneel te snijden. De router wordt hiervoor gebruikt door kleine labels langs de randen van het bord te maken, zodat het bord gemakkelijk uit het paneel kan worden verwijderd.