Bảng mạch in (PCB) là nền tảng của hầu hết tất cả các thiết bị điện tử. Những PCB tuyệt vời này có thể được tìm thấy trong nhiều thiết bị điện tử tiên tiến và cơ bản, bao gồm điện thoại Android, máy tính xách tay, máy tính, máy tính, đồng hồ thông minh và hơn thế nữa. Theo ngôn ngữ rất cơ bản, PCB là một bảng định tuyến các tín hiệu điện tử trong một thiết bị, dẫn đến hiệu suất điện và các yêu cầu của thiết bị do nhà thiết kế đặt ra.

PCB bao gồm một chất nền làm bằng vật liệu FR-4 và các đường dẫn bằng đồng xuyên suốt mạch với tín hiệu trên toàn bộ bảng.

Trước khi thiết kế PCB, nhà thiết kế mạch điện tử phải đến thăm xưởng sản xuất PCB để hiểu hết năng lực và hạn chế của việc sản xuất PCB. Cơ sở vật chất. Điều này rất quan trọng vì nhiều nhà thiết kế PCB không nhận thức được những hạn chế của các cơ sở sản xuất PCB và khi họ gửi tài liệu thiết kế đến một cửa hàng / cơ sở sản xuất PCB, họ sẽ trả lại và yêu cầu thay đổi để đáp ứng công suất / giới hạn của quy trình sản xuất PCB. Tuy nhiên, nếu nhà thiết kế mạch làm việc cho một công ty không có cửa hàng sản xuất PCB nội bộ và công ty đó thuê nhà máy sản xuất PCB nước ngoài, thì nhà thiết kế phải liên hệ trực tuyến với nhà sản xuất và yêu cầu các giới hạn hoặc thông số kỹ thuật như vậy như độ dày tấm đồng tối đa mỗi phút, số lớp tối đa, khẩu độ tối thiểu và kích thước tối đa của tấm PCB.

Trong bài báo này, chúng tôi sẽ tập trung vào quy trình sản xuất PCB, vì vậy bài báo này sẽ giúp ích cho các nhà thiết kế mạch để hiểu dần về quy trình sản xuất PCB, tránh những sai lầm trong thiết kế.

Các bước quy trình sản xuất PCB

Bước 1: Thiết kế PCB và tệp GERBER

< p> Các nhà thiết kế mạch vẽ các sơ đồ giản đồ trong phần mềm CAD để thiết kế bố cục PCB. Nhà thiết kế phải phối hợp với nhà sản xuất PCB về phần mềm được sử dụng để bố trí thiết kế PCB để không có vấn đề tương thích. Phần mềm thiết kế CAD PCB phổ biến nhất là Altium Designer, Eagle, ORCAD và Mentor PADS.

Sau khi thiết kế PCB đã được chấp nhận để sản xuất, nhà thiết kế sẽ tạo một tệp từ thiết kế được chấp nhận của nhà sản xuất PCB. Tệp này được gọi là tệp GERBER. Tệp Gerber là tệp tiêu chuẩn được hầu hết các nhà sản xuất PCB sử dụng để hiển thị các thành phần của bố cục PCB, chẳng hạn như các lớp theo dõi đồng và mặt nạ hàn. Tệp Gerber là tệp hình ảnh vector 2D. Gerber mở rộng cung cấp đầu ra hoàn hảo.

Phần mềm có các thuật toán do người dùng / nhà thiết kế xác định với các yếu tố chính như chiều rộng rãnh, khoảng cách mép tấm, dấu vết và khoảng cách lỗ, và kích thước lỗ. Thuật toán được chạy bởi nhà thiết kế để kiểm tra bất kỳ lỗi nào trong thiết kế. Sau khi thiết kế được xác nhận, nó sẽ được gửi đến nhà sản xuất PCB để kiểm tra DFM. Kiểm tra DFM (Thiết kế Sản xuất) được sử dụng để đảm bảo dung sai tối thiểu cho các thiết kế PCB.

< b&gt; Bước 2: GERBER vào ảnh

Máy in đặc biệt được sử dụng để in ảnh PCB được gọi là máy vẽ. Các máy vẽ này sẽ in bảng mạch trên phim. Những bộ phim này được sử dụng để tạo hình ảnh PCBS. Máy vẽ rất chính xác trong kỹ thuật in và có thể cung cấp các thiết kế PCB có độ chi tiết cao.

Tấm nhựa được lấy ra từ máy vẽ là một PCB được in bằng mực đen. Trong trường hợp của lớp bên trong, mực đen thể hiện rãnh đồng dẫn điện, trong khi phần trống là phần không dẫn điện. Ngược lại, đối với lớp ngoài, mực đen sẽ bị khắc đi và vùng trống sẽ được sử dụng cho đồng. Những bộ phim này nên được bảo quản đúng cách để tránh tiếp xúc hoặc dấu vân tay không cần thiết.

Mỗi lớp có màng riêng. Mặt nạ hàn có một bộ phim riêng biệt. Tất cả các màng này phải được căn chỉnh với nhau để vẽ được sự liên kết của PCB. Sự căn chỉnh PCB này đạt được bằng cách điều chỉnh bàn làm việc phù hợp với phim và có thể đạt được sự căn chỉnh tối ưu sau khi hiệu chỉnh nhỏ bàn làm việc. Các màng này phải có các lỗ căn chỉnh để giữ chính xác nhau. Chốt định vị sẽ lắp vào lỗ định vị.

Bước 3: In bên trong: chất cản quang và đồng

Các phim ảnh này hiện được in trên lá đồng. Cấu trúc cơ bản của PCB được làm bằng laminate. Vật liệu cốt lõi là nhựa epoxy và sợi thủy tinh được gọi là vật liệu cơ bản. Lớp mỏng nhận được đồng tạo nên PCB. Chất nền cung cấp một nền tảng mạnh mẽ cho PCBS. Cả hai mặt đều được bọc bằng đồng. Quá trình này bao gồm việc loại bỏ đồng để tiết lộ thiết kế của bộ phim.

Khử nhiễm là rất quan trọng để làm sạch PCBS khỏi các tấm đồng. Đảm bảo không có hạt bụi trên PCB. Nếu không, mạch có thể bị ngắn hoặc hở

Phim chụp ảnh hiện đã được sử dụng. Photoresist được làm từ các hóa chất cảm quang, cứng lại khi bức xạ tia cực tím được chiếu vào. Phải đảm bảo rằng phim chụp ảnh và phim chụp ảnh khớp chính xác.

Các phim ảnh và phim ảnh này được gắn vào màng mỏng bằng các chốt cố định. Bây giờ bức xạ tia cực tím được áp dụng. Mực đen trên phim ảnh sẽ ngăn chặn tia cực tím, do đó ngăn chặn lớp đồng bên dưới và không làm cứng chất cản quang bên dưới vết mực đen. Khu vực trong suốt sẽ bị tia UV chiếu vào, do đó làm cứng chất cản quang dư thừa sẽ bị loại bỏ.

Sau đó, tấm được làm sạch bằng dung dịch kiềm để loại bỏ chất cản quang dư thừa. Bảng mạch bây giờ sẽ khô.

PCBS hiện có thể phủ các dây đồng được sử dụng để tạo đường dẫn mạch bằng chất chống ăn mòn. Nếu ván là hai lớp thì dùng khoan, ngược lại thì tiến hành thêm các bước khác.

Bước 4: Loại bỏ đồng không mong muốn

Sử dụng dung dịch đồng dung môi mạnh để loại bỏ đồng dư thừa, cũng giống như dung dịch kiềm loại bỏ chất cản quang dư thừa. Đồng bên dưới tấm cản quang cứng sẽ không bị loại bỏ.

Chất cản quang đã cứng bây giờ sẽ được loại bỏ để bảo vệ đồng cần thiết. Điều này được thực hiện bằng cách rửa sạch PCB bằng một dung môi khác.

Bước 5: Căn chỉnh lớp và kiểm tra quang học

Sau khi tất cả các lớp đã được chuẩn bị, chúng sắp xếp thẳng hàng với nhau. Điều này có thể được thực hiện bằng cách dập lỗ đăng ký như đã mô tả trong bước trước. Các kỹ thuật viên đặt tất cả các lớp trong một chiếc máy được gọi là “máy đục lỗ quang học”. Máy này sẽ đục lỗ một cách chính xác.

Số lượng lớp được đặt và lỗi xảy ra không thể được hoàn nguyên.

Một máy dò quang học tự động sẽ sử dụng tia laser để phát hiện bất kỳ khuyết tật nào và so sánh hình ảnh kỹ thuật số với tệp Gerber.

Bước 6: Thêm các lớp và liên kết

Ở giai đoạn này, tất cả các lớp, bao gồm cả lớp ngoài, được dán lại với nhau. Tất cả các lớp sẽ được xếp chồng lên nhau trên lớp nền.

Lớp bên ngoài được làm bằng sợi thủy tinh “đã được ngâm tẩm trước” với một loại nhựa epoxy được gọi là đã được ngâm tẩm trước. Mặt trên và mặt dưới của đế sẽ được bao phủ bởi các lớp đồng mỏng được khắc các đường dấu vết bằng đồng.

Bàn thép nặng có kẹp kim loại để liên kết / ép các lớp. Các lớp này được gắn chặt vào bàn để tránh xê dịch trong quá trình hiệu chuẩn.

Cài đặt lớp prereg lên bàn hiệu chuẩn, sau đó lắp lớp nền lên đó, rồi đặt tấm đồng lên. Nhiều tấm prereg khác được đặt theo cách tương tự, và cuối cùng lá nhôm hoàn thành chồng.

Máy tính sẽ tự động hóa quá trình ép, làm nóng chồng giấy và làm nguội với tốc độ được kiểm soát.

Bây giờ kỹ thuật viên sẽ tháo chốt và tấm áp để mở gói hàng.

Bước 7: Khoan lỗ

Bây giờ là lúc để khoan lỗ trên PCBS xếp chồng lên nhau. Mũi khoan chính xác có thể đạt được các lỗ có đường kính 100 micron với độ chính xác cao. Bit chạy bằng khí nén và có tốc độ trục chính khoảng 300K RPM. Nhưng ngay cả với tốc độ đó, quá trình khoan cần có thời gian, bởi vì mỗi lỗ cần thời gian để khoan hoàn hảo. Nhận dạng chính xác vị trí bit với các định danh dựa trên tia X.

Các tệp khoan cũng được tạo bởi nhà thiết kế PCB ở giai đoạn đầu cho nhà sản xuất PCB. Tập tin khoan này xác định chuyển động phút của mũi khoan và xác định vị trí của mũi khoan.Các lỗ này bây giờ sẽ trở nên mạ qua các lỗ và lỗ.

Bước 8: Mạ và lắng đọng đồng

Sau khi làm sạch cẩn thận, bảng PCB hiện đã được lắng đọng hóa học. Trong thời gian này, các lớp đồng mỏng (dày 1 micron) được lắng đọng trên bề mặt của bảng điều khiển. Đồng chảy vào lỗ khoan. Các bức tường của các lỗ được mạ đồng hoàn toàn. Toàn bộ quá trình nhúng và loại bỏ được điều khiển bằng máy tính

Bước 9: Hình ảnh lớp bên ngoài

Cũng như lớp bên trong, chất cản quang được áp dụng cho lớp bên ngoài, tấm prereg và màng mực đen kết nối với nhau giờ đã vỡ ra trong căn phòng màu vàng với ánh sáng cực tím. Photoresist cứng lại. Bảng điều khiển hiện được rửa bằng máy để loại bỏ điện trở cứng được bảo vệ bởi độ mờ của mực đen.

Bước 10: Mạ lớp ngoài:

Một tấm mạ điện với một lớp đồng mỏng. Sau khi mạ đồng ban đầu, bảng điều khiển được đóng hộp để loại bỏ bất kỳ đồng nào còn sót lại trên tấm. Thiếc trong giai đoạn ăn mòn ngăn không cho phần cần thiết của bảng điều khiển bị bịt kín bằng đồng. Khắc loại bỏ đồng không mong muốn khỏi bảng điều khiển.

Bước 11: Khâu

Đồng và đồng không mong muốn sẽ bị loại bỏ khỏi lớp điện trở dư. Hóa chất được sử dụng để làm sạch đồng dư thừa. Mặt khác, thiếc bao phủ đồng theo yêu cầu. Giờ đây, nó cuối cùng đã dẫn đến kết nối và theo dõi chính xác

Bước 12: Đắp mặt nạ hàn

Làm sạch bảng điều khiển và mực chặn hàn epoxy sẽ bao phủ bảng điều khiển. Bức xạ UV được chiếu vào tấm thông qua phim chụp ảnh mặt nạ hàn. Phần phủ vẫn không bị đóng cặn và sẽ bị loại bỏ. Bây giờ đặt bảng mạch vào lò để sửa chữa màng hàn.

Bước 13: Xử lý bề mặt

HASL (Hot Air Solder Leveling) cung cấp khả năng hàn bổ sung cho PCBS. RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fainstation/) cung cấp HASL ngâm vàng và ngâm bạc. HASL cung cấp miếng đệm chẵn. Điều này dẫn đến kết thúc bề mặt.

Bước 14: In lụa

< p>

PCBS đang trong giai đoạn hoàn thiện và chấp nhận in phun / viết trên bề mặt. Điều này được sử dụng để thể hiện thông tin quan trọng liên quan đến PCB.

Bước 15: Kiểm tra điện

Giai đoạn cuối cùng là kiểm tra điện của PCB cuối cùng. Quá trình tự động xác minh chức năng của PCB để khớp với thiết kế ban đầu. Tại RayPCB, chúng tôi cung cấp dịch vụ thử nghiệm kim bay hoặc thử nghiệm móng tay.

Bước 16: Phân tích

Bước cuối cùng là cắt tấm từ tấm ban đầu. Bộ định tuyến được sử dụng cho mục đích này bằng cách tạo các nhãn nhỏ dọc theo các cạnh của bảng để bảng có thể dễ dàng đẩy ra khỏi bảng.