Doska plošných spojov (PCB) sú základným kameňom takmer všetkých elektronických zariadení. Tieto úžasné PCB nájdete v mnohých pokročilých a základných elektronikách, vrátane telefónov s Androidom, prenosných počítačov, počítačov, kalkulačiek, inteligentných hodiniek a ďalších. Vo veľmi základnom jazyku je doska plošných spojov doska, ktorá smeruje elektronické signály v zariadení, čo má za následok, že návrhár stanoví elektrický výkon a požiadavky na zariadenie.

Doska plošných spojov pozostáva zo substrátu vyrobeného z materiálu FR-4 a medených ciest v celom obvode so signálmi po celej doske.

Pred návrhom DPS musí návrhár elektronických obvodov navštíviť dielňu na výrobu DPS, aby úplne porozumel kapacite a obmedzeniam výroby DPS. Vybavenie. Je to dôležité, pretože veľa konštruktérov DPS si nie je vedomých obmedzení výrobných závodov na DPS a keď pošlú projektový dokument do výrobného závodu/zariadenia na DPS, vrátia sa a požiadajú o zmeny, aby boli splnené kapacity/limity výrobného postupu DPS. Ak však návrhár obvodov pracuje pre spoločnosť, ktorá nemá vlastnú výrobnú dielňu plošných spojov, a spoločnosť outsourcuje prácu v zahraničnom závode na výrobu plošných spojov, potom musí návrhár kontaktovať výrobcu online a požiadať o limity alebo špecifikácie, ako napr. ako maximálna hrúbka medenej dosky za minútu, maximálny počet vrstiev, minimálna clona a maximálna veľkosť dosiek plošných spojov.

V tomto príspevku sa zameriame na výrobný proces DPS, takže tento článok bude nápomocný návrhárom obvodov pri postupnom porozumení výrobnému procesu DPS, aby sa predišlo chybám pri návrhu.

Kroky výrobného postupu DPS

Krok 1: Návrh DPS a súbory GERBER

< p> Návrhári obvodov kreslia schematické diagramy v softvéri CAD na návrh rozloženia DPS. Projektant musí koordinovať s výrobcom DPS softvér, ktorý sa používa na zostavenie návrhu DPS, aby nedošlo k problémom s kompatibilitou. Najpopulárnejším návrhovým softvérom CAD PCB je Altium Designer, Eagle, ORCAD a Mentor PADS.

Potom, čo bol návrh DPS prijatý na výrobu, projektant vygeneruje súbor z návrhu prijatého výrobcom DPS. Tento súbor sa nazýva súbor GERBER. Súbory Gerber sú štandardné súbory, ktoré väčšina výrobcov plošných spojov používa na zobrazenie komponentov rozloženia plošných spojov, ako sú vrstvy na sledovanie medi a zváračské masky. Súbory Gerber sú súbory vektorových obrázkov 2D. Predĺžený Gerber poskytuje perfektný výkon.

Tento softvér má algoritmy definované užívateľom/dizajnérom s kľúčovými prvkami, ako sú šírka stopy, rozstup medzi okrajmi dosky, rozstup medzi stopami a otvormi a veľkosť otvoru. Algoritmus spustí projektant, aby skontroloval prípadné chyby v návrhu. Po overení je návrh odoslaný výrobcovi DPS, kde sa kontroluje, či neobsahuje DFM. Na zaistenie minimálnych tolerancií pre návrh DPS sa používajú kontroly DFM (Manufacturing Design).

< b&gt; Krok 2: GERBER na fotografiu

Špeciálna tlačiareň používaná na tlač fotografií z PCB sa nazýva plotter. Tieto plotre budú tlačiť dosky plošných spojov na film. Tieto filmy sa používajú na zobrazenie PCBS. Plotre sú veľmi presné v technikách tlače a môžu poskytovať veľmi podrobné návrhy DPS.

Plastový list odstránený z plotra je doska plošných spojov vytlačená čiernym atramentom. V prípade vnútornej vrstvy čierny atrament predstavuje vodivú medenú stopu, zatiaľ čo prázdna časť je nevodivá časť. Na druhej strane, pre vonkajšiu vrstvu bude čierny atrament odleptaný a prázdna oblasť bude použitá pre meď. Tieto filmy by mali byť správne skladované, aby sa zabránilo zbytočnému kontaktu alebo odtlačkom prstov.

Každá vrstva má svoj vlastný film. Zváracia maska ​​má samostatný film. Všetky tieto fólie musia byť zarovnané dohromady, aby sa nakreslilo zarovnanie DPS. Toto zarovnanie DPS sa dosiahne nastavením pracovného stola, na ktorý sa film hodí, a optimálneho zarovnania je možné dosiahnuť po menšej kalibrácii pracovného stola. Tieto fólie musia mať vyrovnávacie otvory, aby sa navzájom presne držali. Polohovací kolík zapadne do polohovacieho otvoru.

Krok 3: Vnútorná tlač: fotorezist a meď

Tieto fotografické filmy sú teraz vytlačené na medenej fólii. Základná štruktúra DPS je vyrobená z laminátu. Základným materiálom je epoxidová živica a sklenené vlákno nazývané základný materiál. Laminát prijíma meď, ktorá tvorí PCB. Substrát poskytuje výkonnú platformu pre PCBS. Obe strany sú pokryté meďou. Tento proces zahŕňa odstránenie medi, aby sa odhalil dizajn filmu.

Dekontaminácia je dôležitá na čistenie PCBS z medených laminátov. Uistite sa, že na doske plošných spojov nie sú žiadne častice prachu. V opačnom prípade môže byť obvod krátky alebo otvorený

Teraz sa používa fotografický film. Fotorezist je vyrobený z fotosenzitívnych chemikálií, ktoré tvrdnú pri pôsobení ultrafialového žiarenia. Musí byť zaistené, aby sa fotografický film a film s fotoodporom presne zhodovali.

Tieto fotografické a fotolitografické filmy sú k laminátu pripevnené upevňovacími kolíkmi. Teraz sa aplikuje ultrafialové žiarenie. Čierny atrament na fotografickom filme zablokuje ultrafialové svetlo, čím zabráni medi pod ňou a nestvrdne fotorezistu pod stopami čierneho atramentu. Priehľadná oblasť bude vystavená ultrafialovému svetlu, čím sa vytvrdne prebytočný fotorezistor, ktorý sa odstráni.

Platňa sa potom vyčistí alkalickým roztokom, aby sa odstránil prebytočný fotorezistor. Doska plošných spojov teraz vyschne.

PCBS teraz môže pokryť medené drôty používané na výrobu obvodových vedení repelentmi. Ak je doska dvojvrstvová, použije sa na vŕtanie, inak sa vykonajú ďalšie kroky.

Krok 4: Odstráňte nechcenú meď

Na odstránenie nadbytočnej medi použite účinný roztok rozpúšťadla medi, rovnako ako alkalický roztok odstráni prebytočný fotorezistor. Meď pod vytvrdeným fotorezistom sa neodstráni.

Teraz vytvrdený fotoodpor bude odstránený, aby bola chránená potrebná meď. To sa vykonáva premytím DPS iným rozpúšťadlom.

Krok 5: Zarovnanie vrstvy a optická kontrola

Potom, čo sú všetky vrstvy pripravené, sa navzájom vyrovnajú. To sa dá dosiahnuť vyrazením registračného otvoru, ako je to popísané v predchádzajúcom kroku. Technici umiestnia všetky vrstvy do zariadenia nazývaného „optický dierovač“. Tento stroj bude presne dierovať otvory.

Počet umiestnených vrstiev a chyby, ktoré sa vyskytnú, nie je možné vrátiť späť.

Automatický optický detektor bude pomocou laseru zisťovať akékoľvek chyby a porovnávať digitálny obrázok so súborom Gerber.

Krok 6: Pridajte vrstvy a väzby

V tejto fáze sú všetky vrstvy vrátane vonkajšej vrstvy zlepené dohromady. Všetky vrstvy budú poukladané na vrch substrátu.

Vonkajšia vrstva je vyrobená zo sklolaminátu „predimpregnovaného“ epoxidovou živicou nazývanou preimpregnovaný. Horná a dolná časť substrátu bude pokrytá tenkými medenými vrstvami leptanými medenými stopovými čiarami.

Masívny oceľový stôl s kovovými svorkami na lepenie/lisovanie vrstiev. Tieto vrstvy sú pevne pripevnené k stolu, aby sa počas kalibrácie zabránilo pohybu.

Nainštalujte vrstvu prepregu na kalibračný stôl, potom naň naneste vrstvu substrátu a potom umiestnite medenú dosku. Podobným spôsobom je umiestnených viac doštičiek z predimpregnovaného laminátu a nakoniec stoh doplní hliníková fólia.

Počítač bude automatizovať proces lisu, ohrievať stoh a chladiť riadenou rýchlosťou.

Teraz technici odstránia čap a prítlačnú doštičku, aby otvorili balík.

Krok 7: Vyvŕtajte otvory

Teraz je čas vyvŕtať otvory do naskladaných PCBS. Presné vrtáky môžu s vysokou presnosťou dosiahnuť otvory s priemerom 100 mikrónov. Vrták je pneumatický a má otáčky vretena asi 300 XNUMX ot / min. Ale aj pri tejto rýchlosti proces vŕtania trvá, pretože každá diera potrebuje čas na dokonalé vŕtanie. Presná identifikácia polohy bitov pomocou identifikátorov založených na röntgenovom žiarení.

Vrtné súbory generuje návrhár DPS v počiatočnom štádiu pre výrobcu DPS. Tento súbor vrtákov určuje minútový pohyb bitu a určuje umiestnenie vrtáka.Tieto otvory sa teraz stanú pokovené cez otvory a otvory.

Krok 8: Pokovovanie a depozícia medi

Po starostlivom vyčistení je panel DPS chemicky usadený. Počas tejto doby sa na povrch panelu ukladajú tenké vrstvy (1 mikrón hrubé) medi. Meď tečie do vrtu. Steny otvorov sú úplne pomedené. Celý proces namáčania a vyberania je riadený počítačom

Krok 9: Vytvorte si obrázok na vonkajšej vrstve

Rovnako ako na vnútornú vrstvu, aj na vonkajšiu vrstvu sa aplikuje fotoodpor, panel prepregu a čierny atramentový film spojený dohromady teraz v žltej miestnosti praskli ultrafialovým svetlom. Fotorezista tvrdne. Panel sa teraz umyje strojom, aby sa odstránil kaliaci odpor chránený nepriehľadnosťou čierneho atramentu.

Krok 10: Pokovovanie vonkajšej vrstvy:

Galvanizovaná doska s tenkou medenou vrstvou. Po počiatočnom medenom pokovovaní sa panel pocínuje, aby sa odstránila všetka meď, ktorá na doske zostala. Cín vo fáze leptania zabraňuje utesneniu požadovanej časti panelu meďou. Leptaním sa z panelu odstráni nechcená meď.

Krok 11: Etch

Nechcená meď a meď budú odstránené zo zvyškovej vrstvy odporu. Na čistenie prebytočnej medi sa používajú chemikálie. Cín naopak kryje potrebnú meď. Teraz to konečne vedie k správnemu spojeniu a trati

Krok 12: Aplikácia zváracej masky

Vyčistite panel a panel pokryje atrament blokujúci epoxidovú spájku. UV žiarenie sa na platňu aplikuje prostredníctvom fotografického filmu zváracej masky. Prekrytá časť zostane nevytvrdená a bude odstránená. Teraz umiestnite dosku s obvodmi do rúry na opravu spájkovacej fólie.

Krok 13: Povrchová úprava

HASL (Hot Air Solder Leveling) poskytuje ďalšie možnosti spájkovania pre PCBS. RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fabrication/) ponúka zlaté ponorenie a strieborné ponorenie HASL. HASL poskytuje rovnomerné podložky. Výsledkom je povrchová úprava.

Krok 14: Sieťotlač

< p>

PCBS sú v záverečnej fáze a akceptujú atramentovú tlač/písanie na povrch. Toto slúži na reprezentáciu dôležitých informácií týkajúcich sa DPS.

Krok 15: Elektrická skúška

Poslednou fázou je elektrický test konečnej dosky plošných spojov. Automatický proces overuje funkčnosť dosky plošných spojov, aby zodpovedala pôvodnému návrhu. V RayPCB ponúkame testovanie lietajúcimi ihlami alebo testovanie nechtového lôžka.

Krok 16: Analyzujte

Posledným krokom je odrezanie dosky z pôvodného panelu. Router sa na tento účel používa tak, že pozdĺž okrajov dosky vytvára malé štítky, aby bolo možné dosku ľahko vysunúť z panelu.