Płytka drukowana (PCB) są podstawą prawie wszystkich urządzeń elektronicznych. Te niesamowite płytki PCB można znaleźć w wielu zaawansowanych i podstawowych urządzeniach elektronicznych, w tym w telefonach z systemem Android, laptopach, komputerach, kalkulatorach, smartwatchach i innych. W bardzo prostym języku PCB to płytka, która kieruje sygnały elektroniczne w urządzeniu, co skutkuje parametrami elektrycznymi i wymaganiami urządzenia określonymi przez projektanta.

Płytka PCB składa się z podłoża wykonanego z materiału FR-4 i ścieżek miedzianych w całym obwodzie z sygnałami na całej płytce.

Przed zaprojektowaniem PCB projektant obwodów elektronicznych musi odwiedzić warsztat produkcji PCB, aby w pełni zrozumieć możliwości i ograniczenia produkcji PCB. Budynków. Jest to ważne, ponieważ wielu projektantów PCB nie zdaje sobie sprawy z ograniczeń zakładów produkujących PCB, a kiedy wysyłają dokument projektowy do zakładu/zakładu produkcyjnego PCB, zwracają się i żądają zmian w celu spełnienia zdolności/limitów procesu produkcyjnego PCB. Jeśli jednak projektant obwodów pracuje dla firmy, która nie posiada własnego sklepu produkującego PCB, a firma zleca pracę zagranicznemu zakładowi produkcyjnemu PCB, wówczas projektant musi skontaktować się z producentem online i poprosić o limity lub specyfikacje, takie jak jako maksymalna grubość płyty miedzianej na minutę, maksymalna liczba warstw, minimalna apertura i maksymalny rozmiar paneli PCB.

W tym artykule skupimy się na procesie produkcji PCB, więc ten artykuł będzie pomocny dla projektantów obwodów, aby stopniowo zrozumieć proces produkcji PCB, aby uniknąć błędów projektowych.

Etapy procesu produkcji PCB

Krok 1: Projekt PCB i pliki GERBER

< p&gt; Projektanci obwodów rysują schematy w oprogramowaniu CAD do projektowania układów PCB. Projektant musi uzgodnić z producentem PCB oprogramowanie użyte do rozplanowania projektu PCB, aby nie było problemów ze zgodnością. Najpopularniejszym oprogramowaniem do projektowania PCB CAD jest Altium Designer, Eagle, ORCAD i Mentor PADS.

Po zaakceptowaniu projektu PCB do produkcji projektant wygeneruje plik z zaakceptowanego projektu producenta PCB. Ten plik nazywa się plikiem GERBER. Pliki Gerber to standardowe pliki używane przez większość producentów PCB do wyświetlania elementów układu PCB, takich jak miedziane warstwy śledzące i maski spawalnicze. Pliki Gerber to pliki obrazów wektorowych 2D. Rozszerzony Gerber zapewnia doskonałą wydajność.

Oprogramowanie posiada zdefiniowane przez użytkownika/projektanta algorytmy z kluczowymi elementami, takimi jak szerokość ścieżki, odstępy między krawędziami płyt, odstępy między ścieżkami i otworami oraz rozmiar otworu. Algorytm jest uruchamiany przez projektanta w celu sprawdzenia ewentualnych błędów w projekcie. Po zatwierdzeniu projektu jest on wysyłany do producenta PCB, gdzie jest sprawdzany pod kątem DFM. Kontrole DFM (Manufacturing Design) służą do zapewnienia minimalnych tolerancji dla projektów PCB.

< b&gt; Krok 2: GERBER do zdjęcia

Specjalna drukarka służąca do drukowania zdjęć PCB nazywana jest ploterem. Plotery te będą drukować płytki drukowane na folii. Folie te służą do obrazowania PCB. Plotery są bardzo dokładne w technikach drukowania i mogą dostarczać bardzo szczegółowe projekty PCB.

Plastikowy arkusz wyjęty z plotera to płytka drukowana czarnym tuszem. W przypadku warstwy wewnętrznej czarny atrament reprezentuje przewodzącą ścieżkę miedzianą, podczas gdy część pusta jest częścią nieprzewodzącą. Z drugiej strony, w przypadku warstwy zewnętrznej, czarny atrament zostanie wytrawiony, a pusty obszar zostanie wykorzystany na miedź. Filmy te powinny być odpowiednio przechowywane, aby uniknąć niepotrzebnego kontaktu lub odcisków palców.

Każda warstwa ma swój własny film. Maska spawalnicza posiada oddzielną folię. Wszystkie te folie muszą być wyrównane razem, aby narysować wyrównanie PCB. To wyrównanie płytki drukowanej uzyskuje się poprzez dostosowanie stołu roboczego, do którego pasuje folia, a optymalne wyrównanie można uzyskać po niewielkiej kalibracji stołu roboczego. Folie te muszą mieć otwory wyrównujące, aby się dokładnie utrzymywały. Kołek ustalający będzie pasował do otworu ustalającego.

Krok 3: Druk wewnętrzny: fotorezyst i miedź

Te filmy fotograficzne są teraz drukowane na folii miedzianej. Podstawowa konstrukcja PCB wykonana jest z laminatu. Materiałem rdzenia jest żywica epoksydowa i włókno szklane zwane materiałem bazowym. Laminat otrzymuje miedź, z której zbudowana jest płytka drukowana. Podłoże stanowi potężną platformę dla PCB. Obie strony pokryte są miedzią. Proces polega na usunięciu miedzi w celu ujawnienia wzoru folii.

Dekontaminacja jest ważna przy czyszczeniu PCB z laminatów miedzianych. Upewnij się, że na płytce drukowanej nie ma cząstek kurzu. W przeciwnym razie obwód może być zwarty lub otwarty

Obecnie używana jest folia fotolitograficzna. Fotorezyst jest wykonany ze światłoczułych substancji chemicznych, które twardnieją pod wpływem promieniowania ultrafioletowego. Należy dopilnować, aby klisza fotograficzna i błona fotolitograficzna były dokładnie dopasowane.

Te folie fotograficzne i fotolitograficzne są mocowane do laminatu za pomocą kołków mocujących. Teraz stosuje się promieniowanie ultrafioletowe. Czarny tusz na kliszy fotograficznej blokuje światło ultrafioletowe, zapobiegając w ten sposób miedzi pod spodem i nie twardniejąc fotorezystu pod czarnymi śladami tuszu. Przezroczysty obszar zostanie poddany działaniu światła UV, przez co utwardzi się nadmiar fotorezystu, który zostanie usunięty.

Płytka jest następnie czyszczona roztworem alkalicznym w celu usunięcia nadmiaru fotomaski. Płytka drukowana wyschnie.

PCBS może teraz pokryć druty miedziane używane do tworzenia ścieżek obwodów środkami odstraszającymi korozję. Jeśli deska ma dwie warstwy, zostanie użyta do wiercenia, w przeciwnym razie zostanie podjętych więcej kroków.

Krok 4: Usuń niechcianą miedź

Użyj silnego roztworu rozpuszczalnika miedzi, aby usunąć nadmiar miedzi, tak jak roztwór alkaliczny usuwa nadmiar fotorezystu. Miedź pod utwardzoną fotomaską nie zostanie usunięta.

Utwardzona fotomaska ​​zostanie usunięta, aby chronić wymaganą miedź. Odbywa się to poprzez zmycie PCB innym rozpuszczalnikiem.

Krok 5: Wyrównanie warstw i kontrola optyczna

Po przygotowaniu wszystkich warstw dopasowują się do siebie. Można to zrobić, wybijając otwór rejestracyjny, jak opisano w poprzednim kroku. Technicy umieszczają wszystkie warstwy w maszynie zwanej „punktem optycznym”. Ta maszyna będzie dokładnie dziurkować otwory.

Nie można cofnąć liczby umieszczonych warstw i występujących błędów.

Automatyczny detektor optyczny użyje lasera do wykrycia wszelkich defektów i porównania obrazu cyfrowego z plikiem Gerber.

Krok 6: Dodaj warstwy i wiązania

Na tym etapie wszystkie warstwy, w tym warstwa zewnętrzna, są ze sobą sklejane. Wszystkie warstwy zostaną ułożone na wierzchu podłoża.

Warstwa zewnętrzna wykonana jest z włókna szklanego „preimpregnowanego” żywicą epoksydową zwaną preimpregnowaną. Górna i dolna część podłoża zostaną pokryte cienkimi warstwami miedzi wytrawionymi miedzianymi liniami śladowymi.

Ciężki stół stalowy z metalowymi zaciskami do łączenia/prasowania warstw. Warstwy te są mocno przymocowane do stołu, aby uniknąć ruchu podczas kalibracji.

Zainstaluj warstwę prepregu na stole kalibracyjnym, następnie zainstaluj na niej warstwę podłoża, a następnie umieść miedzianą płytkę. W podobny sposób układa się kolejne płyty prepregowe, a na końcu stos uzupełnia folia aluminiowa.

Komputer zautomatyzuje proces prasy, podgrzewając stos i schładzając go w kontrolowanym tempie.

Teraz technicy usuną zawleczkę i płytkę dociskową, aby otworzyć opakowanie.

Krok 7: Wywierć otwory

Teraz nadszedł czas na wiercenie otworów w ułożonych w stos PCB. Wiertła precyzyjne mogą osiągać otwory o średnicy 100 mikronów z dużą precyzją. Wiertło jest pneumatyczne i ma prędkość wrzeciona około 300K RPM. Ale nawet przy tej prędkości proces wiercenia wymaga czasu, ponieważ każdy otwór wymaga czasu, aby wywiercić idealnie. Dokładna identyfikacja pozycji bitu za pomocą identyfikatorów opartych na promieniach rentgenowskich.

Pliki nawierceń są również generowane przez projektanta PCB na wczesnym etapie dla producenta PCB. Ten plik wiertła określa minimalny ruch wiertła i określa położenie wiertła.Te otwory zostaną teraz pokryte przez otwory i otwory.

Krok 8: Platerowanie i osadzanie miedzi

Po dokładnym oczyszczeniu panel PCB jest teraz chemicznie osadzony. W tym czasie na powierzchni panelu osadzają się cienkie warstwy miedzi o grubości 1 mikrona. Miedź wpływa do odwiertu. Ściany otworów są w całości miedziowane. Cały proces zanurzania i usuwania jest kontrolowany przez komputer

Krok 9: Zobrazuj zewnętrzną warstwę

Podobnie jak w przypadku warstwy wewnętrznej, na warstwę zewnętrzną nakładany jest fotorezyst, panel prepregowy i czarna folia atramentowa połączone razem pękły teraz w żółtym pomieszczeniu pod wpływem światła ultrafioletowego. Fotorezyst twardnieje. Panel jest teraz myty maszynowo w celu usunięcia warstwy ochronnej chroniącej przed nieprzezroczystością czarnego atramentu.

Krok 10: Poszycie warstwy zewnętrznej:

Galwanizowana płytka z cienką warstwą miedzi. Po wstępnym pokryciu miedzią panel jest cynowany w celu usunięcia pozostałej miedzi na płycie. Cyna podczas fazy trawienia zapobiega uszczelnieniu wymaganej części panelu miedzią. Trawienie usuwa niechcianą miedź z panelu.

Krok 11: Wytrawianie

Niepożądana miedź i miedź zostaną usunięte z resztkowej warstwy maskującej. Do czyszczenia nadmiaru miedzi stosuje się chemikalia. Z drugiej strony cyna pokrywa wymaganą miedź. Teraz w końcu prowadzi do prawidłowego połączenia i śledzenia

Krok 12: Aplikacja maski spawalniczej

Wyczyść panel, a atrament blokujący lut epoksydowy pokryje panel. Promieniowanie UV jest nakładane na płytę przez folię fotograficzną maski spawalniczej. Nałożona część pozostaje nieutwardzona i zostanie usunięta. Teraz umieść płytkę drukowaną w piekarniku, aby naprawić folię lutowniczą.

Krok 13: Obróbka powierzchni

HASL (Hot Air Solder Leveling) zapewnia dodatkowe możliwości lutowania PCB. RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fabrication/) oferuje złote i srebrne immersyjne HASL. HASL zapewnia równe podkładki. Powoduje to wykończenie powierzchni.

Krok 14: Sitodruk

< p&gt;

PCB są w końcowej fazie i akceptują druk atramentowy/pisanie na powierzchni. Służy do reprezentowania ważnych informacji związanych z PCB.

Krok 15: Test elektryczny

Ostatnim etapem jest test elektryczny końcowej płytki drukowanej. Automatyczny proces weryfikuje funkcjonalność PCB pod kątem zgodności z oryginalnym projektem. W RayPCB oferujemy testowanie latającej igły lub testowanie łożyska paznokcia.

Krok 16: Analiza

Ostatnim krokiem jest wycięcie płyty z oryginalnego panelu. Do tego celu służy router, który tworzy małe etykiety wzdłuż krawędzi płyty, aby można było łatwo wysunąć płytę z panelu.