Circuit imprimat bord (PCB) sunt piatra de temelie a aproape tuturor dispozitivelor electronice. Aceste PCB uimitoare pot fi găsite în multe electronice avansate și de bază, inclusiv telefoane Android, laptopuri, computere, calculatoare, ceasuri inteligente și multe altele. Într-un limbaj foarte de bază, un PCB este o placă care direcționează semnale electronice într-un dispozitiv, ceea ce duce la stabilirea de către proiectant a performanțelor electrice și a cerințelor dispozitivului.

PCB-ul este format dintr-un substrat realizat din material FR-4 și trasee de cupru pe tot circuitul cu semnale pe toată placa.

Înainte de proiectarea PCB-ului, proiectantul de circuite electronice trebuie să viziteze atelierul de fabricație a PCB-ului pentru a înțelege pe deplin capacitatea și limitările fabricării PCB-urilor. Facilităţi. Acest lucru este important, deoarece mulți designeri de PCB nu sunt conștienți de limitările instalațiilor de fabricație a PCB-urilor și, atunci când trimit un document de proiectare către un magazin / instalație de fabricație a PCB-urilor, se întorc și solicită modificări pentru a îndeplini capacitatea / limitele procesului de fabricație a PCB-urilor. Cu toate acestea, dacă proiectantul de circuite lucrează pentru o companie care nu are un atelier de producere a PCB-urilor și compania externalizează lucrările către o fabrică străină de fabricare a PCB-urilor, atunci proiectantul trebuie să contacteze producătorul online și să solicite limite sau specificații, cum ar fi ca grosime maximă a plăcii de cupru pe minut, numărul maxim de straturi, diafragma minimă și dimensiunea maximă a panourilor PCB.

În această lucrare, ne vom concentra asupra procesului de fabricație a PCB-ului, astfel încât această lucrare va fi utilă pentru proiectanții de circuite pentru a înțelege treptat procesul de fabricație a PCB-urilor, pentru a evita greșelile de proiectare.

Etape ale procesului de fabricație a PCB-urilor

Pasul 1: proiectare PCB și fișiere GERBER

< p> Proiectanții de circuite desenează diagrame schematice în software-ul CAD pentru proiectarea PCB-ului de aspect. Proiectantul trebuie să se coordoneze cu producătorul PCB cu privire la software-ul folosit pentru a stabili proiectarea PCB, astfel încât să nu existe probleme de compatibilitate. Cel mai popular software de proiectare CAD PCB este Altium Designer, Eagle, ORCAD și Mentor PADS.

După ce proiectul PCB a fost acceptat pentru fabricare, proiectantul va genera un fișier din proiectul acceptat de producătorul PCB. Acest fișier se numește fișier GERBER. Fișierele Gerber sunt fișiere standard utilizate de majoritatea producătorilor de PCB pentru a afișa componentele aspectului PCB, cum ar fi straturile de urmărire din cupru și măștile de sudură. Fișierele Gerber sunt fișiere de imagini vectoriale 2D. Gerber extins oferă o ieșire perfectă.

Software-ul are algoritmi definiți de utilizator / proiectant, cu elemente cheie, cum ar fi lățimea pistei, distanța dintre marginile plăcii, distanța dintre trasee și găuri și dimensiunea găurilor. Algoritmul este rulat de proiectant pentru a verifica dacă există erori în proiectare. După validarea proiectului, acesta este trimis producătorului PCB unde este verificat pentru DFM. Verificările DFM (Manufacturing Design) sunt utilizate pentru a asigura toleranțe minime pentru proiectele PCB.

< b> Pasul 2: GERBER la fotografie

Imprimanta specială utilizată pentru imprimarea fotografiilor PCB se numește plotter. Aceste complotere vor imprima plăci de circuite pe film. Aceste filme sunt folosite pentru a imagina PCBS. Plotterele sunt foarte precise în tehnicile de imprimare și pot oferi modele PCB foarte detaliate.

Foaia de plastic scoasă din plotter este un PCB imprimat cu cerneală neagră. În cazul stratului interior, cerneala neagră reprezintă pista conductivă de cupru, în timp ce partea goală este partea neconductivă. Pe de altă parte, pentru stratul exterior, cerneala neagră va fi gravată și zona goală va fi utilizată pentru cupru. Aceste filme trebuie depozitate corespunzător pentru a evita contactul sau amprentele inutile.

Fiecare strat are propriul film. Masca de sudură are un film separat. Toate aceste filme trebuie aliniate împreună pentru a trasa alinierea PCB. Această aliniere a PCB-ului se realizează prin ajustarea bancului de lucru pe care se potrivește filmul, iar alinierea optimă poate fi realizată după o calibrare minoră a bancului de lucru. Aceste filme trebuie să aibă orificii de aliniere pentru a se menține cu precizie. Știftul de localizare se va potrivi în orificiul de localizare.

Pasul 3: Imprimare interioară: fotorezistent și cupru

Aceste filme fotografice sunt acum imprimate pe folie de cupru. Structura de bază a unui PCB este realizată din laminat. Materialul de bază este rășina epoxidică și fibra de sticlă numită material de bază. Laminatul primește cuprul care alcătuiește PCB-ul. Substratul oferă o platformă puternică pentru PCBS. Ambele părți sunt acoperite cu cupru. Procesul implică îndepărtarea cuprului pentru a dezvălui designul filmului.

Decontaminarea este importantă pentru curățarea PCBS de laminate de cupru. Asigurați-vă că nu există particule de praf pe PCB. În caz contrar, circuitul poate fi scurt sau deschis

Filmul fotorezist este acum folosit. Fotorezistentul este format din substanțe chimice fotosensibile care se întăresc atunci când se aplică radiații ultraviolete. Trebuie să ne asigurăm că filmul fotografic și filmul fotorezistent se potrivesc exact.

Aceste filme fotografice și fotolitografice sunt atașate la laminat prin știfturi de fixare. Acum se aplică radiații ultraviolete. Cerneala neagră de pe filmul fotografic va bloca lumina ultravioletă, prevenind astfel cuprul de dedesubt și nu întărind fotorezistentul sub urmele de cerneală neagră. Zona transparentă va fi supusă luminii UV, întărind astfel excesul de fotorezistent care va fi îndepărtat.

Placa este apoi curățată cu o soluție alcalină pentru a elimina excesul de fotorezistent. Placa de circuit se va usca acum.

PCBS poate acoperi acum firele de cupru folosite la realizarea pistelor de circuite cu repelenți la coroziune. Dacă placa este din două straturi, atunci va fi folosită pentru găurire, altfel se vor face mai mulți pași.

Pasul 4: îndepărtați cuprul nedorit

Folosiți o soluție puternică de solvent de cupru pentru a elimina excesul de cupru, la fel cum o soluție alcalină îndepărtează excesul de fotorezistent. Cuprul de sub fotorezistentul întărit nu va fi îndepărtat.

Fotorezistentul acum întărit va fi îndepărtat pentru a proteja cuprul necesar. Acest lucru se face prin spălarea PCB-ului cu un alt solvent.

Pasul 5: alinierea straturilor și inspecția optică

După ce toate straturile au fost pregătite, acestea se aliniază una cu cealaltă. Acest lucru se poate face prin ștanțarea orificiului de înregistrare așa cum este descris în pasul anterior. Tehnicienii plasează toate straturile într-o mașină numită „punch optic”. Această mașină va face găuri cu precizie.

Numărul de straturi plasate și erorile care apar nu pot fi inversate.

Un detector optic automat va folosi un laser pentru a detecta orice defecte și pentru a compara imaginea digitală cu un fișier Gerber.

Pasul 6: Adăugați straturi și legături

În acest stadiu, toate straturile, inclusiv stratul exterior, sunt lipite între ele. Toate straturile vor fi stivuite deasupra suportului.

Stratul exterior este realizat din fibră de sticlă „preimpregnată” cu o rășină epoxidică numită preimpregnată. Partea superioară și inferioară a substratului va fi acoperită cu straturi subțiri de cupru gravate cu linii de urme de cupru.

Masă grea din oțel cu cleme metalice pentru lipirea / presarea straturilor. Aceste straturi sunt strânse strâns la masă pentru a evita mișcarea în timpul calibrării.

Instalați stratul prepreg pe masa de calibrare, apoi instalați stratul de substrat pe acesta și apoi așezați placa de cupru. Mai multe plăci prepreg sunt așezate într-un mod similar și, în cele din urmă, folia de aluminiu completează stiva.

Calculatorul va automatiza procesul de presare, încălzind teancul și răcind-o la o rată controlată.

Acum tehnicienii vor scoate știftul și placa de presiune pentru a deschide pachetul.

Pasul 7: găuriți

Acum este timpul să găuriți în PCBS stivuite. Burghiile de precizie pot realiza găuri cu diametrul de 100 microni cu precizie ridicată. Bitul este pneumatic și are o viteză a axului de aproximativ 300K RPM. Dar chiar și cu această viteză, procesul de găurire necesită timp, deoarece fiecare gaură necesită timp pentru a găuri perfect. Identificarea exactă a poziției de biți cu identificatori pe bază de raze X.

Fișierele de foraj sunt, de asemenea, generate de proiectantul PCB într-un stadiu incipient pentru producătorul PCB. Acest fișier de foraj determină mișcarea minută a bitului și determină locația burghiului.Aceste găuri vor deveni acum placate prin găuri și găuri.

Pasul 8: Placare și depunere de cupru

După o curățare atentă, panoul PCB este acum depus chimic. În acest timp, straturile subțiri (1 micron grosime) de cupru sunt depuse pe suprafața panoului. Cuprul curge în foraj. Pereții găurilor sunt complet acoperiți cu cupru. Întregul proces de scufundare și eliminare este controlat de un computer

Pasul 9: imaginați stratul exterior

La fel ca în cazul stratului interior, fotorezistentul este aplicat pe stratul exterior, panoul prepreg și filmul de cerneală neagră conectat împreună au izbucnit acum în camera galbenă cu lumină ultravioletă. Fotorezistentul se întărește. Panoul este acum spălat cu mașina pentru a elimina rezistența la întărire protejată de opacitatea cernelii negre.

Pasul 10: Placarea stratului exterior:

O placă galvanizată cu un strat subțire de cupru. După placarea inițială a cuprului, panoul este cosit pentru a îndepărta orice cupru rămas pe placă. Staniul în timpul fazei de gravare împiedică porțiunea necesară a panoului să fie sigilată de cupru. Gravura îndepărtează cuprul nedorit de pe panou.

Pasul 11: Etch

Cuprul și cuprul nedorite vor fi eliminate din stratul de rezistență reziduală. Produsele chimice sunt folosite pentru curățarea excesului de cupru. Stanțul, pe de altă parte, acoperă cuprul necesar. Acum duce în cele din urmă la conexiunea și pista corectă

Pasul 12: Aplicarea măștii de sudură

Curățați panoul și cerneala de blocare a lipirii epoxidice va acoperi panoul. Radiația UV este aplicată pe placă prin pelicula fotografică a măștii de sudură. Porțiunea suprapusă rămâne neîntărită și va fi îndepărtată. Acum introduceți placa de circuit în cuptor pentru a repara folia de lipit.

Pasul 13: Tratarea suprafeței

HASL (Hot Air Solder Leveling) oferă capacități suplimentare de lipire pentru PCBS. RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fabrication/) oferă imersie în aur și imersie în argint HASL. HASL oferă tampoane uniforme. Acest lucru are ca rezultat finisarea suprafeței.

Pasul 14: Serigrafie

< p>

PCBS se află în etapa finală și acceptă tipărirea / scrierea cu jet de cerneală la suprafață. Aceasta este utilizată pentru a reprezenta informații importante legate de PCB.

Pasul 15: Test electric

Etapa finală este testul electric al PCB-ului final. Procesul automat verifică funcționalitatea PCB-ului pentru a se potrivi cu designul original. La RayPCB, oferim testarea acului zburător sau testarea patului de unghii.

Pasul 16: Analizează

Ultimul pas este tăierea plăcii de pe panoul original. Routerul este utilizat în acest scop prin crearea de etichete mici de-a lungul marginilor plăcii, astfel încât placa să poată fi ușor evacuată din panou.