Друкована плата (Друкована плата) є наріжним каменем майже всіх електронних пристроїв. Ці дивовижні друковані плати можна знайти у багатьох передових та базових електроніках, включаючи телефони Android, ноутбуки, комп’ютери, калькулятори, розумні годинники тощо. Найпростішою мовою, друкована плата – це плата, яка направляє електронні сигнали в пристрій, в результаті чого конструктор встановлює електричні характеристики та вимоги до пристрою.

Друкована плата складається з підкладки з матеріалу FR-4 і мідних шляхів по всій схемі з сигналами по всій платі.

До проектування друкованої плати конструктор електронних схем повинен відвідати майстерню з виробництва друкованих плат, щоб повністю зрозуміти можливості та обмеження виробництва друкованих плат. Зручності. Це важливо, тому що багато дизайнерів друкованих плат не знають про обмеження виробничих приміщень для друкованих плат, і коли вони надсилають проектний документ до цеху/підприємства з виробництва друкованих плат, вони повертаються та просять внести зміни для задоволення потужностей/обмежень процесу виробництва друкованих плат. Однак, якщо конструктор схем працює на компанію, у якої немає власного цеху з виготовлення друкованих плат, і компанія передає роботу на зовнішній підряд іноземному виробництву друкованих плат, тоді дизайнер повинен звернутися до виробника в Інтернеті та попросити обмеження чи специфікації, такі як як максимальна товщина мідної пластини за хвилину, максимальна кількість шарів, мінімальна апертура та максимальний розмір панелей друкованих плат.

У цьому документі ми зосередимось на процесі виробництва друкованої плати, тому цей документ буде корисним для конструкторів схем, щоб поступово зрозуміти процес виробництва друкованої плати, щоб уникнути помилок при проектуванні.

Етапи процесу виготовлення друкованої плати

Крок 1: Дизайн друкованої плати та файли GERBER

< р> Конструктори схем малюють принципові схеми в програмному забезпеченні САПР для розкладки друкованої плати. Проектувальник повинен узгодити з виробником друкованої плати програмне забезпечення, яке використовується для викладання конструкції друкованої плати, щоб не виникало проблем із сумісністю. Найпопулярнішим програмним забезпеченням для проектування друкованих плат CAD є Altium Designer, Eagle, ORCAD та Mentor PADS.

Після того, як конструкція друкованої плати буде прийнята до виробництва, дизайнер сформує файл із прийнятої конструкції виробника друкованої плати. Цей файл називається файлом GERBER. Файли Gerber – це стандартні файли, які використовуються більшістю виробників друкованих плат для відображення компонентів макета друкованої плати, таких як шари для відстеження міді та зварювальні маски. Файли Gerber – це файли 2D -векторних зображень. Розширений Gerber забезпечує ідеальну продуктивність.

Програмне забезпечення має алгоритми, визначені користувачем/дизайнером, з такими ключовими елементами, як ширина доріжки, відстань між краями пластини, розрив слідів і отворів, а також розмір отвору. Дизайнер запускає алгоритм, щоб перевірити наявність помилок у дизайні. Після перевірки конструкції вона надсилається виробнику друкованих плат, де перевіряється на наявність DFM. Перевірки DFM (Manufacturing Design) використовуються для забезпечення мінімальних допусків для конструкцій друкованих плат.

< b> Крок 2: ГЕРБЕР до фотографії

Спеціальний принтер, який використовується для друку фотографій з друкованої плати, називається плотером. Ці плотери друкують друковані плати на плівці. Ці плівки використовуються для зображення PCBS. Плоттери дуже точні в техніці друку і можуть забезпечити дуже детальні конструкції друкованих плат.

Пластиковий аркуш, знятий з плотера, є друкованою платою, надрукованою чорним чорнилом. У випадку внутрішнього шару чорне чорнило являє собою провідну мідну доріжку, тоді як чиста частина є непровідною. З іншого боку, для зовнішнього шару чорне чорнило буде витравлено, а порожня область буде використана для міді. Ці плівки слід зберігати належним чином, щоб уникнути зайвих контактів або відбитків пальців.

Кожен шар має свою плівку. Зварювальна маска має окрему плівку. Усі ці плівки повинні бути вирівняні між собою для вирівнювання друкованої плати. Таке вирівнювання друкованої плати досягається шляхом регулювання робочого столу, до якого підходить плівка, а оптимального вирівнювання можна досягти після незначного калібрування робочого столу. Ці плівки повинні мати отвори для вирівнювання, щоб точно утримувати одна одну. Штифт для фіксації впишеться в отвір для фіксації.

Крок 3: Внутрішній друк: фоторезист і мідь

Зараз ці фотографічні плівки друкуються на мідній фользі. Основна структура друкованої плати виготовлена ​​з ламінату. Основним матеріалом є епоксидна смола та скловолокно, яке називається основним матеріалом. Ламінат отримує мідь, що становить друковану плату. Субстрат забезпечує потужну платформу для PCBS. Обидві сторони покриті міддю. Процес передбачає видалення міді, щоб розкрити дизайн плівки.

Дезактивація важлива для очищення ПХБ від мідних ламінатів. Переконайтеся, що на друкованій платі немає частинок пилу. В іншому випадку ланцюг може бути коротким або розімкнутим

Зараз використовується фоторезисторна плівка. Фоторезист виготовлений з світлочутливих хімічних речовин, які тверднуть при дії ультрафіолетового випромінювання. Необхідно гарантувати, що фотоплівка та фоторезисторна плівка точно збігаються.

Ці фото- та фотолітографічні плівки кріпляться до ламінату за допомогою фіксуючих шпильок. Зараз застосовується ультрафіолетове випромінювання. Чорні чорнила на фотоплівці блокують ультрафіолетове світло, запобігаючи тим самим міді під нею і не зміцнюючи фоторезист під слідами чорного чорнила. Прозора область буде піддаватися впливу ультрафіолетового випромінювання, тим самим зміцнюючи зайвий фоторезист, який буде видалено.

Потім пластину очищають лужним розчином, щоб видалити надлишок фоторезисту. Тепер плата висохне.

PCBS тепер може покривати мідні дроти, що використовуються для виготовлення колійних доріжок, засобами захисту від корозії. Якщо дошка складається з двох шарів, то вона буде використовуватися для свердління, інакше буде зроблено більше кроків.

Крок 4: Видаліть небажану мідь

Використовуйте потужний розчин розчинника міді, щоб видалити надлишок міді, так само як лужний розчин видаляє надлишок фоторезисту. Мідь під загартованим фоторезистом не видаляється.

Затверділий фоторезист буде видалено для захисту необхідної міді. Це робиться шляхом змивання друкованої плати іншим розчинником.

Крок 5: Вирівнювання шарів та оптичний огляд

Після того, як всі шари підготовлені, вони вирівнюються між собою. Це можна зробити штампуванням реєстраційного отвору, як описано в попередньому кроці. Техніки розміщують усі шари в машині під назвою «оптичний перфоратор». Ця машина точно пробиє отвори.

Кількість розміщених шарів та помилки, що виникають, неможливо скасувати.

Автоматичний оптичний детектор буде використовувати лазер для виявлення дефектів та порівняння цифрового зображення з файлом Гербера.

Крок 6: Додайте шари та прив’язки

На цьому етапі всі шари, включаючи зовнішній шар, склеюються. Всі шари будуть укладені поверх підкладки.

Зовнішній шар виготовлений зі скловолокна, «попередньо просоченого» епоксидною смолою, яка називається попередньо просоченою. Верх і низ підкладки будуть покриті тонкими шарами міді, викарбуваними мідними слідами.

Важкий сталевий стіл з металевими хомутами для склеювання/пресування шарів. Ці шари щільно кріпляться до столу, щоб уникнути переміщення під час калібрування.

Встановіть шар препрегу на калібрувальний стіл, потім встановіть на нього шар підкладки, а потім покладіть мідну пластину. Аналогічним чином розміщуються інші пластини препрегу, і, нарешті, алюмінієва фольга завершує штабель.

Комп’ютер автоматизує процес пресування, нагріваючи стопку та охолоджуючи її з контрольованою швидкістю.

Тепер технічні працівники знімуть штифт і напірну пластину, щоб відкрити упаковку.

Крок 7: Просвердліть отвори

Настав час просвердлити отвори в друкованих друкованих платах. Прецизійні свердла можуть досягати отворів діаметром 100 мкм з високою точністю. Долото є пневматичним і має швидкість обертання шпинделя близько 300 XNUMX об / хв. Але навіть з такою швидкістю процес свердління потребує часу, тому що для кожного отвору потрібен час для ідеального свердління. Точна ідентифікація положення бітів за допомогою рентгенівських ідентифікаторів.

Файли свердління також створюються дизайнером друкованої плати на ранній стадії для виробника друкованої плати. Цей файл свердла визначає хвилинне переміщення долота та визначає місце розташування свердла.Тепер ці отвори будуть покриті крізь отвори та отвори.

Крок 8: Покриття та осадження міді

Після ретельного очищення панель друкованої плати тепер хімічно осаджена. За цей час на поверхню панелі осідають тонкі шари міді (товщиною 1 мкм). Мідь стікає в свердловину. Стінки отворів повністю покриті міддю. Весь процес занурення та видалення контролюється комп’ютером

Крок 9: Зобразіть зовнішній шар

Як і у випадку з внутрішнім шаром, на зовнішній шар наноситься фоторезист, панель препрегу та чорна чорнильна плівка, з’єднані разом, тепер вибухнули у жовтому приміщенні під дією ультрафіолету. Фоторезист твердне. Тепер панель миється в машині, щоб видалити твердіючий опір, захищений непрозорістю чорного чорнила.

Крок 10: Покриття зовнішнього шару:

Гальванічна пластина з тонким шаром міді. Після початкового покриття міддю панель лудиться, щоб видалити залишки міді на пластині. Олово на етапі травлення запобігає герметизації необхідної частини панелі міддю. Травлення видаляє небажану мідь з панелі.

Крок 11: Протравити

Небажана мідь та мідь будуть видалені із залишкового шару опору. Для очищення зайвої міді використовуються хімічні речовини. Олово, навпаки, покриває необхідну мідь. Тепер це нарешті призводить до правильного з’єднання та доріжки

Крок 12: Нанесення зварювальної маски

Очистіть панель, і чорнило, що блокує епоксидні припої, покриє панель. УФ -випромінювання подається на пластину через фотоплівку для зварювальної маски. Накладена частина залишається незатверділою і буде видалена. Тепер помістіть друковану плату в духовку, щоб відновити паяльну плівку.

Крок 13: Обробка поверхні

HASL (Вирівнювання паяльником гарячого повітря) забезпечує додаткові можливості пайки для друкованих плат. RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fabrication/) пропонує золоте занурення та срібне занурення HASL. HASL забезпечує рівномірні прокладки. Це призводить до оздоблення поверхні.

Крок 14: Трафаретний друк

< р>

PCBS знаходяться на завершальній стадії і приймають струменевий друк/запис на поверхні. Це використовується для представлення важливої ​​інформації, пов’язаної з друкованою платою.

Крок 15: Електричний тест

Завершальним етапом є електричне випробування остаточної друкованої плати. Автоматичний процес перевіряє функціональність друкованої плати на відповідність оригінальному дизайну. У RayPCB ми пропонуємо тестування на літаючих голках або тестування нігтьового ложа.

Крок 16: Проаналізуйте

Останній крок – вирізання пластини з оригінальної панелі. Маршрутизатор використовується для цієї мети шляхом створення невеликих міток по краях плати, щоб плату можна було легко викинути з панелі.