Печатная плата (PCB) являются краеугольным камнем почти всех электронных устройств. Эти удивительные печатные платы можно найти во многих передовых и базовых электрониках, включая телефоны Android, ноутбуки, компьютеры, калькуляторы, умные часы и многое другое. На самом простом языке печатная плата – это плата, которая направляет электронные сигналы в устройстве, в результате чего электрические характеристики и требования устройства устанавливаются разработчиком.

Печатная плата состоит из подложки из материала FR-4 и медных дорожек по всей схеме с сигналами по всей плате.

Перед проектированием печатной платы разработчик электронных схем должен посетить цех по производству печатных плат, чтобы полностью понять возможности и ограничения производства печатных плат. Услуги. Это важно, потому что многие разработчики печатных плат не осведомлены об ограничениях производственных мощностей печатных плат, и когда они отправляют проектную документацию в цех / предприятие по производству печатных плат, они возвращаются и запрашивают изменения, чтобы соответствовать возможностям / ограничениям процесса производства печатных плат. Однако, если разработчик схем работает в компании, у которой нет собственного цеха по производству печатных плат, и компания передает эту работу на внешний завод по производству печатных плат, то разработчик должен связаться с производителем через Интернет и запросить ограничения или спецификации, такие как как максимальная толщина медной пластины в минуту, максимальное количество слоев, минимальная апертура и максимальный размер панелей печатной платы.

В этом документе мы сосредоточимся на процессе производства печатных плат, поэтому он будет полезен разработчикам схем, чтобы постепенно понять процесс производства печатных плат, чтобы избежать ошибок проектирования.

Этапы процесса изготовления печатных плат

Шаг 1: дизайн печатной платы и файлы GERBER

< р> Разработчики схем рисуют принципиальные схемы в программном обеспечении САПР для проектирования печатных плат. Разработчик должен согласовать с производителем печатной платы программное обеспечение, используемое для разработки дизайна печатной платы, чтобы не возникало проблем с совместимостью. Самыми популярными программами для проектирования печатных плат САПР являются Altium Designer, Eagle, ORCAD и Mentor PADS.

После того, как проект печатной платы принят в производство, разработчик сгенерирует файл из принятого производителем дизайна печатной платы. Этот файл называется файлом GERBER. Файлы Gerber – это стандартные файлы, используемые большинством производителей печатных плат для отображения компонентов макета печатной платы, таких как слои отслеживания меди и сварочные маски. Файлы Gerber – это файлы векторных 2D-изображений. Расширенный Gerber обеспечивает идеальный результат.

В программном обеспечении есть определенные пользователем / разработчиком алгоритмы с ключевыми элементами, такими как ширина дорожки, расстояние между кромками пластин, расстояние между дорожками и отверстиями, а также размер отверстия. Алгоритм запускается разработчиком, чтобы проверить наличие ошибок в конструкции. После того, как проект утвержден, он отправляется производителю печатной платы, где он проверяется на DFM. Проверки DFM (Manufacturing Design) используются для обеспечения минимальных допусков для конструкций печатных плат.

< б> Шаг 2: GERBER на фото

Специальный принтер, используемый для печати фотографий печатных плат, называется плоттером. Эти плоттеры будут печатать печатные платы на пленке. Эти пленки используются для изображения PCBS. Плоттеры очень точны в технике печати и могут обеспечить детализированный дизайн печатных плат.

Пластиковый лист, снятый с плоттера, представляет собой печатную плату, напечатанную черными чернилами. В случае внутреннего слоя черные чернила представляют собой проводящую медную дорожку, а пустая часть – непроводящая часть. С другой стороны, для внешнего слоя черные чернила будут вытравлены, а пустая область будет использоваться для меди. Эти пленки следует хранить должным образом, чтобы избежать ненужного контакта или отпечатков пальцев.

На каждый слой своя пленка. Сварочная маска имеет отдельную пленку. Все эти пленки должны быть выровнены вместе, чтобы провести выравнивание печатной платы. Это выравнивание печатной платы достигается путем регулировки рабочего стола, к которому подходит пленка, а оптимальное выравнивание может быть достигнуто после небольшой калибровки рабочего места. Эти пленки должны иметь отверстия для совмещения, чтобы точно удерживать друг друга. Установочный штифт войдет в установочное отверстие.

Шаг 3: Внутренняя печать: фоторезист и медь

Эти фотопленки теперь печатаются на медной фольге. Основная структура печатной платы состоит из ламината. Материал сердечника – эпоксидная смола и стекловолокно, называемое основным материалом. В ламинат входит медь, из которой состоит печатная плата. Подложка представляет собой мощную платформу для PCBS. Обе стороны покрыты медью. Процесс включает удаление меди, чтобы раскрыть дизайн пленки.

Обеззараживание важно для очистки ПХБ от медных ламинатов. Убедитесь, что на печатной плате нет частиц пыли. В противном случае цепь может быть короткой или разомкнутой.

Сейчас используется фоторезистная пленка. Фоторезист состоит из светочувствительных химикатов, которые затвердевают под воздействием ультрафиолетового излучения. Необходимо обеспечить точное соответствие фотопленки и фоторезиста.

Эти фотографические и фотолитографические пленки прикрепляются к ламинату с помощью фиксирующих штифтов. Сейчас применяется ультрафиолетовое излучение. Черные чернила на фотопленке будут блокировать ультрафиолетовый свет, тем самым предотвращая образование меди под ней и не затвердевая фоторезист под следами черных чернил. Прозрачная область будет подвергаться воздействию ультрафиолетового излучения, что приведет к упрочнению удаляемого излишка фоторезиста.

Затем пластину очищают щелочным раствором для удаления излишков фоторезиста. Печатная плата высохнет.

PCBS теперь может покрывать медные провода, используемые для создания цепных дорожек, антикоррозийными средствами. Если доска двухслойная, то она будет использоваться для сверления, в противном случае будут предприняты дополнительные шаги.

Шаг 4: Удалите ненужную медь

Используйте мощный раствор медного растворителя для удаления излишков меди, так же как щелочной раствор удаляет излишки фоторезиста. Медь под затвердевшим фоторезистом не удаляется.

Теперь затвердевший фоторезист будет удален для защиты необходимой меди. Это делается путем смывания печатной платы другим растворителем.

Шаг 5: выравнивание слоев и оптический контроль

После того, как все слои подготовлены, их выравнивают между собой. Это может быть сделано путем штамповки регистрационного отверстия, как описано в предыдущем шаге. Техники помещают все слои в машину, называемую «оптическим штампом». Эта машина точно пробивает отверстия.

Количество размещенных слоев и возникшие ошибки не могут быть отменены.

Автоматический оптический детектор будет использовать лазер для обнаружения любых дефектов и сравнения цифрового изображения с файлом Gerber.

Шаг 6: Добавьте слои и привязки

На этом этапе склеиваются все слои, включая внешний слой. Все слои будут уложены поверх подложки.

Внешний слой изготовлен из стекловолокна, «предварительно пропитанного» эпоксидной смолой, называемой предварительно пропитанной. Верх и низ подложки будут покрыты тонкими слоями меди с протравленными медными линиями.

Стол из тяжелой стали с металлическими зажимами для склеивания / прижатия слоев. Эти слои плотно прикреплены к столу, чтобы избежать смещения во время калибровки.

Установите слой препрега на калибровочный стол, затем установите на него слой подложки, а затем поместите медную пластину. Аналогичным образом устанавливаются другие пластины препрега, и, наконец, алюминиевая фольга завершает стопку.

Компьютер автоматизирует процесс прессования, нагревая стопку и охлаждая ее с контролируемой скоростью.

Теперь техники снимут штифт и прижимную пластину, чтобы открыть упаковку.

Шаг 7: просверлите отверстия

Пришло время просверлить отверстия в штабелированных печатных платах. Прецизионные сверла позволяют получать отверстия диаметром 100 микрон с высокой точностью. Сверло пневматическое и имеет скорость вращения шпинделя около 300 тыс. Об / мин. Но даже при такой скорости процесс сверления требует времени, потому что каждое отверстие требует времени, чтобы просверлить безупречно. Точная идентификация положения долота с помощью идентификаторов на основе рентгеновских лучей.

Файлы сверления также создаются разработчиком печатной платы на ранней стадии для производителя печатной платы. Этот файл сверла определяет минутное движение сверла и определяет местоположение сверла.Эти отверстия теперь станут металлическими через отверстия и отверстия.

Шаг 8: покрытие и осаждение меди

После тщательной очистки панель печатной платы подверглась химическому осаждению. За это время на поверхность панели осаждаются тонкие слои (толщиной 1 микрон) меди. Медь течет в скважину. Стенки отверстий полностью покрыты медью. Весь процесс окунания и снятия контролируется компьютером.

Шаг 9: изображение внешнего слоя

Как и в случае с внутренним слоем, фоторезист наносится на внешний слой, панель препрега и пленка с черными красками, соединенные вместе, теперь взорвались в желтой комнате ультрафиолетовым светом. Фоторезист затвердевает. Теперь панель промывается в машине для удаления упрочняющего резиста, защищенного непрозрачностью черных чернил.

Шаг 10: Покрытие внешнего слоя:

Гальваническая пластина с тонким слоем меди. После первоначального меднения панель покрывается оловом, чтобы удалить всю медь, оставшуюся на пластине. Олово на этапе травления препятствует герметизации необходимой части панели медью. Травление удаляет ненужную медь с панели.

Шаг 11: травление

Нежелательные медь и медь будут удалены из остаточного слоя резиста. Для очистки излишков меди используются химические вещества. Олово же покрывает необходимую медь. Теперь это, наконец, приводит к правильному подключению и отслеживанию

Шаг 12: нанесение сварочной маски

Очистите панель, и блокирующие чернила из эпоксидного припоя покроют панель. УФ-излучение подается на пластину через сварочную маску фотопленки. Наложенная часть остается незатвердевшей и будет удалена. Теперь поместите печатную плату в духовку, чтобы отремонтировать пленку припоя.

Шаг 13: обработка поверхности

HASL (Hot Air Solder Leveling) предоставляет дополнительные возможности пайки для печатных плат. RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fabrication/) предлагает погружение в золото и серебро HASL. HASL предлагает ровные подушечки. Это приводит к чистоте поверхности.

Шаг 14: трафаретная печать

< р>

PCBS находятся на завершающей стадии и допускают струйную печать / письмо на поверхности. Это используется для представления важной информации, относящейся к печатной плате.

Шаг 15: электрическое испытание

Завершающим этапом является электрическое испытание готовой печатной платы. Автоматический процесс проверяет функциональность печатной платы на соответствие оригинальному дизайну. В RayPCB мы предлагаем тестирование летающей иглой или тестирование ногтевого ложа.

Шаг 16. Анализируйте

Последний шаг – вырезать пластину из исходного панно. Маршрутизатор используется для этой цели, создавая небольшие метки по краям платы, чтобы доску можно было легко выбросить из панели.