Wir können die Magie elektronischer Geräte in fast jedem Bereich unseres Lebens erleben. Aber haben Sie sich schon einmal gefragt, was diese Magie ausmacht? In den edel aussehenden Geräten sind die Komponenten ziemlich ausgefeilt. Zusammen ergeben sie eine „Leiterplatte (PCB)“. Daher ist eine präzise industrielle PCB-Produktion für die Elektronik von entscheidender Bedeutung. UETPCB erledigt die PCB-Produktion mit größter Sorgfalt und der gebotenen Gewissenhaftigkeit. Neben der PCB-Herstellung bieten sie auch Komplettlösungen für Ihre PCB.
Die Frage ist nun: Was genau macht eine Leiterplatte? Vereinfacht gesagt, setzt eine Leiterplatte menschliche Befehle um, indem sie elektronische Signale weiterleitet. Jede Komponente einer Leiterplatte hat eine spezifische Funktion im jeweiligen Gerät. Daher ist jeder Schritt der Leiterplattenherstellung entscheidend. In diesem Artikel erfahren Sie, wie man eine Leiterplatte herstellt. Wir betrachten die Fertigungstechniken von der ersten Idee bis zur Bestückung.
PCB-Herstellungsprozess: Schritt für Schritt
Die Herstellung von Leiterplatten ist das Ergebnis einiger technischer Aktivitäten. Sie erfordert sowohl eine angemessene Planung als auch Überwachung. Die Herstellung gedruckter Schaltungen ist ein langwieriger und komplexer Vorgang. Eine Leiterplattenfabrik wie UETPCB ist bereit, die Herausforderungen dieser Komplexitäten anzunehmen. Die Herstellung von Leiterplatten beginnt mit dem Entwurf und der Vorbereitung der Datei. Die Herstellung endet mit dem Profilieren und V-Ritzing.
PCB-Entwurf und Dateivorbereitung
Zunächst beginnt der Prozess mit der Vorbereitung des Designs der Komponenten auf der Platine. Dieses Design ermöglicht es Ihnen, die elektrischen Verbindungen innerhalb der elektrischen Komponenten zu visualisieren. Anschließend können Sie die Komponenten auswählen und festlegen, wie sie miteinander verbunden werden.
Anschließend können Sie Ihr Design in ein physisches Layout umwandeln. Software wie EasyEDA kann Ihnen dabei helfen. Das Layout ist wichtig, um die Position der Komponenten auf der Platine anzuzeigen. In diesem Fall sollten Sie sich der Faktoren wie Stromverteilung und Herstellbarkeit bewusst sein.
Anschließend können Sie das Design anhand der gewünschten Spezifikationen überprüfen. Ist die Leiterbahnbreite oder der Leiterbahnabstand für das Layout angemessen? Jeder Fehler bei der Überprüfung kann zu einem Platinenfehler führen.
Nach der Layouterstellung ist eine weitere Konvertierung in industrieübliche Dateiformate notwendig. Gerber-Dateien können zur Darstellung der grafischen Daten einer Leiterplatte verwendet werden. NC-Bohrdateien regeln alle Informationen für die Bohrvorgänge in der Leiterplatte. Bestückungszeichnungen und Stücklisten geben Auskunft über die Bauteilplatzierung und Baugruppenidentifikation.
Diese Dateien müssen Sie nun an einen Leiterplattenhersteller senden. Nur diese Dateien ermöglichen eine präzise Leiterplattenherstellung.
Filmerzeugung für die Bildgebung
Die Filmerzeugung ist für den photolithographischen Prozess der Leiterplattenherstellung von entscheidender Bedeutung. Ein Fotoplotter erzeugt hochauflösende Filme mit präziser Musterung. Die Filmkomponente ist ein lichtempfindliches Material. Filme können entweder positiv oder negativ sein. Der Designbereich ist bei einem Positivfilm sichtbar. Bei einem Negativfilm ist der Designbereich jedoch undurchsichtig und der Rest transparent.
Die Auflösung des Films ist für die Genauigkeit der Leiterbahnen von entscheidender Bedeutung. Eine hohe Auflösung bedeutet, dass die Kupferbahnen feiner und detaillierter sein müssen. Dies ist bei Leiterplatten mit hoher Dichte von entscheidender Bedeutung. Ein Film bildet eine lichtempfindliche Schicht auf der Leiterplatte.
Bei der Fotolithografie bleibt der Film über der Leiterplatte. Das lichtempfindliche Material reagiert in Gegenwart von UV-Licht durch den Film. Auf diese Weise erhalten Sie das gewünschte Muster auf der Platine. Das entwickelte und markierte Muster erzeugt die Leiterbahnen. Von Qualitätsfilmen können Sie präzise und qualitativ hochwertige Leiterplatten erwarten. Dies hängt auch mit der Präzision der gesamten Leiterplattenherstellung zusammen.
Drucken von Kupfermustern
Das Drucken von Kupfermustern ist das Herzstück der Leiterplattenherstellung. Es handelt sich dabei um nichts anderes als das Übertragen des Schaltungsdesigns auf das Leiterplattensubstrat. Die Leiterbahnen der elektrischen Komponenten auf der Platine folgen den Mustern. Siebdruck, Tintenstrahldruck oder Photolithografie eignen sich hierfür. Eine dünne Kupferschicht umhüllt das Leiterplattensubstrat.
Ein Isoliermaterial wie FR4 ist oft der Hauptbestandteil des Substrats. Es handelt sich um ein flammfestes Fiberglas. Das Aufbringen des Fotolacks auf die kupferbeschichtete Platte schützt bestimmte Bereiche. Diese Bereiche sollten intakt bleiben, während das freiliegende Kupfer weggeätzt werden muss. Die Fotomaske ist empfindlich gegenüber UV-Licht.
Die ausgerichtete Fotomaske über der Leiterplatte härtet den Fotolack in bestimmten Bereichen im UV-Licht aus. Dies gilt nur für Bereiche, die nicht durch das Filmmuster blockiert sind. Auf diese Weise gelangt das Kupferschaltungsdesign auf die Fotolackschicht. Die freigelegte Leiterplatte wird dann behandelt, um das verbleibende Kupfermuster freizulegen.
Ätzen von unerwünschtem Kupfer
Nach dem Übertragen des Kupfermusters verbleibt das unerwünschte Kupfer auf einer Leiterplatte. Dieser Schritt reinigt das unerwünschte Kupfer. Durch das Ätzen werden die leitenden Kanäle identifiziert und die Leiterbahnen getrennt. Die Verwendung einer chemischen Lösung ist hierfür eine gute Möglichkeit. In diesem Fall werden typischerweise Salzsäure und Wasserstoffperoxid verwendet. Die Leiterplatte bleibt in der Lösung unschädlich. Das unerwünschte Kupfer löst sich jedoch in den Chemikalien auf. Zurück bleibt das gewünschte Schaltungsmuster.
Die PCB-Fabrik kann bei Schutzmaßnahmen im Umgang mit Chemikalien keine Kompromisse eingehen. Sie müssen beim chemischen Ätzen, Reinigen oder was auch immer Sie sagen, Schutzkleidung tragen. Der Ort, an dem Sie dies tun, muss über eine gute Belüftung verfügen.
Ausrichten und Untersuchen verschiedener Ebenen
Nachdem das unerwünschte Kupfer entfernt wurde, ist die Überprüfung der Schichten zeitaufwändig. In dieser Phase des Produktionsprozesses wird im Allgemeinen geprüft, ob die Schaltung richtig angeordnet ist. Warum ist diese Prüfung so wichtig? Diese Prüfung ist notwendig, um sicherzustellen, dass keine Schaltungsprobleme vorliegen. Die ordnungsgemäße Funktion jeder Schaltung unterliegt dieser Prüfung.
Die verschiedenen Teile einer Leiterplatte oder eines Schaltkreises müssen korrekt zusammengebaut werden. Optische Ausrichtungs- oder automatische optische Inspektionssysteme (AOI) sorgen für diese Präzision.
Nach der Ausrichtung werden die Schichten in einem vollständig kontrollierten Testlabor überprüft, was im Allgemeinen die Sicherheit der Leiterplatte garantiert. Hier sind drei Dinge, auf die Sie achten müssen. Sehen Sie sich zunächst die Verbindungen an. Sehen Sie Überlappungen? Zweitens, haben Sie eine Schicht gefunden, die leicht zu einer Seite verschoben ist? Drittens, überprüfen Sie auch andere Unähnlichkeiten. Beachten Sie, dass diese Probleme elektrische Ausfälle verursachen können. Aus diesem Grund verwenden Experten immer optische Werkzeuge, um sie zu überprüfen.
Schichtstapelung und -verbindung
Großartig! Wir können mit unserem nächsten Schritt fortfahren. Ihre Schichten sind perfekt gestapelt und Sie haben sie richtig überprüft. Jetzt sind Sie an der Reihe, sie zu kombinieren. Dieser Schritt ist unvermeidlich, um starke, funktionale und mehrschichtige Leiterplatten zu erstellen.
Die vorbereiteten Kupfer- und Isolierschichten müssen in der richtigen Reihenfolge sein. Ein entscheidendes Material, das hier verwendet wird, ist Prepreg, um die Schichten zu stapeln. Mit anderen Worten handelt es sich um vorimprägnierte Harzplatten. Die Anwendung dieses Materials sorgt für eine hervorragende Isolierung und Bindung der Schichten. Prepreg ist nichts anderes als halbgehärtetes Harz. Es härtet durch die Anwendung von Hitze und Druck während der Bindung aus.
Um die übereinander gestapelten Schichten zu verbinden, verwenden Sie die Laminierungsmethode. Während dieses Schritts müssen Sie ausreichend Hitze und Druck anwenden. Später schmilzt und härtet ein computergesteuertes System das Prepreg-Material. Dadurch können die PCB-Schichten an ihren jeweiligen sicheren Stellen aneinandergrenzen.
Bohrlöcher
Der nächste Schritt besteht darin, die Leiterplatte zu bohren. Sie können die Löcher mit mechanischen und elektrochemischen Werkzeugen erzeugen. Unter den mechanischen Methoden können Sie zwischen Stanzen oder Laserschneiden wählen. Andererseits ist chemisches Fräsen die beste elektrochemische Technik.
Tatsächlich muss beim Bohren Genauigkeit erforderlich sein. Ein Röntgen-Lokalisierer bestimmt die genauen Bohrstellen, um eine korrekte Positionierung zu gewährleisten. Ein Puffer unter dem Bohrziel verhindert eine Verformung des Lochs und eine Verschmutzung der Kanten.
Hier sind keine Menschen. Ein Computer steuert den Bohrvorgang und lokalisiert die Position jedes Lochs entsprechend der Designdatei. Jedes Loch muss sorgfältig bearbeitet werden. Nach dem Bohren der Platte schneidet ein Profilierungswerkzeug überschüssiges Kupfer entlang der Plattenkanten ab.
Kupferplattierungsabscheidung
Vor dem Verkupfern müssen die Leiterplatten gereinigt werden. In diesem Fall können Sie destilliertes Wasser verwenden. Danach sind sie bereit, auf dem richtigen Kupfer zu haften. Durch chemisches Ätzen wird die Oberfläche gereinigt und durch leichtes Aufrauen perfektioniert. Die Leiterplatte fungiert als Kathode und wird an eine Stromversorgung angeschlossen, sodass eine elektrochemische Abscheidung erfolgt. In der industriellen Leiterplattenproduktion kann man es als Kupferbad bezeichnen.
Kupfer bildet eine gleichmäßige Schicht, wenn Sie drei Dinge beachten. Sie müssen darauf achten, die Stromdichte, die Temperatur und schließlich die Zusammensetzung des Bades richtig zu kontrollieren. Natürlich ist es notwendig, solide Verbindungen zu entwickeln, um eine langfristige Nutzung zu gewährleisten. Die Dicke der Beschichtung variiert jedoch je nach Design der Leiterplatte.
Bildgebung der äußeren Schicht
In diesem Schritt müssen Sie einige Prozesse aus dem dritten Schritt wiederholen. Der Unterschied besteht darin, dass Sie dieses Mal nur die äußere Schicht der Leiterplatte bearbeiten.
Der Prozess findet in einem Gelbraum statt. UV-Licht kann den Fotolack beeinflussen, aber Gelblicht neutralisiert diesen Effekt. Nach der Entwicklung und Prüfung werden die äußeren Schichten als Innenschichten galvanisiert. In diesem Fall bleibt die Verzinnung als zusätzliche Schutzschicht erhalten.
Galvanisieren für Leitfähigkeit
Beim Galvanisieren werden Metallschichten erzeugt. Kupfer oder Gold sind hervorragende Stromleiter, daher können Sie sie für eine Leiterplatte verwenden. Aber bevor Sie dies tun, müssen Sie die Leiterplatte erneut waschen. Legen Sie sie dann in die Elektrolytlösung für das Bad. Mit Strom, Salz und Elektrolyten wird Ihre Leiterplatte galvanisiert.
Ein elektrischer Strom durch das Bad lagert Metallionen auf dem freiliegenden Kupfer ab. Dieser Prozess beschichtet auch die Innenwände von mehrschichtigen Leiterplatten. Die Galvanisierung macht die Leiterplatte haltbarer. Sie macht die Platine widerstandsfähiger gegen elektrische und thermische Belastungen.
Abschließendes Kupferätzen
Dieser Schritt ist der letzte Kupferätzvorgang. Wie üblich wird dabei überschüssiges Kupfer von der Leiterplatte entfernt. Dieser Ätzvorgang wird im Allgemeinen in einer Ätzlösung durchgeführt. In den meisten Fällen wird Eisenchlorid oder Ammoniumpersulfat verwendet. Normalerweise werden damit ungeschützte Kupferbereiche entfernt.
Dieser Schritt betont, dass der Fotolack nur die selektiven Kupferspuren durchlassen sollte. Nach Abschluss des Ätzens sollte der verbleibende Fotolack verschwinden. Dadurch bleiben saubere, gut definierte Leiterbahnen übrig.
Auftragen der Lötmaske
Die Lötstoppmaske ist eher eine Sicherheitsschicht. Ihre Anwendung auf der Leiterplatte verhindert, dass während der Montage unerwünschte Bereiche berührt werden. Diese Schicht wirkt gegen Kurzschlüsse und schützt die Kupferleitungen vor Zersetzung. Die Lötstoppmaske ist normalerweise ein grüner, flüssiger oder trockener Film.
Die Maske wird über die gesamte Platte verteilt. Anschließend wird sie durch eine Maske dem Licht ausgesetzt, um festzulegen, wo sie bleiben soll und wo nicht. Der endgültige Bestimmungsort der Maske ist das Backen, um sie auszuhärten und haltbar zu machen.
Oberflächenbearbeitung
Sobald alles erledigt ist, wird Ihre Leiterplatte dem Oberflächenveredelungsprozess unterzogen. Dieser Schritt ist notwendig, da er die Oxidation des Kupfers verhindert und die Lötfähigkeit verbessert. Sie können verschiedene Methoden verwenden, wie z. B. HASL, ENIG oder OSP.
Bei jeder Methode wird der Kupferoberfläche eine dünne Schutzschicht hinzugefügt. Unabhängig vom Verfahren ist das Löten problemlos möglich. Die Wahl hängt in erster Linie von Ihren Designanforderungen ab.
Hinzufügen des Siebdrucks
Wir beginnen mit den letzten Schritten. Der Siebdruck ist eine gedruckte Schicht auf der Leiterplatte. Er enthält Beschriftungen, Symbole und Markierungen. Er zeigt die Anweisungen zur Platzierung der Komponenten und leitet die Montage. Die Tinte ist weiß oder weist Kontrastfarben auf, die über der Lötmaske aufgetragen sind.
Elektrische Prüfung und Zertifizierung
Ein Durchgangstest bestätigt, dass keine unterbrochenen Verbindungen vorliegen. Beim Flying-Probe-Test werden komplexere Prüfungen durchgeführt. In Ihrem Fall können andere Testmethoden erforderlich sein. Nach dem Test ist Ihre Leiterplatte einsatzbereit.
Profilierung und V-Scoring
Zum Schluss bleibt noch eine Sache: die Formgebung der Leiterplatte. Profilieren und V-Scoring sind zwei der beliebtesten Methoden zum Trennen von Leiterplatten.
In diesem Fall werden beim Profilieren typischerweise Fräsen oder Laser eingesetzt, um die Konturen zu erzeugen. Anschließend werden entlang der Unterbrechungen der Kupferleiterbahnen auf der Platine V-förmige Kerben eingebracht. Weitere Informationen zu diesem Schritt finden Sie in unserem Artikel „ Was ist PCB-Panelisierung? “.
Warum sollten Sie UETPCB als Ihren vertrauenswürdigen PCB-Hersteller wählen?
Leiterplatten sind das Herzstück jeder Elektronik. Jeder noch so kleine Fehler kann zu einer Fehlfunktion des Systems führen. Die Herstellung von Leiterplatten muss daher mit Sorgfalt und unter ständiger Überwachung erfolgen. In diesem Fall muss eine Leiterplattenfabrik über jahrelange Erfahrung verfügen, um Ihr Vertrauen zu verdienen.
UETPCB ist ein international tätiges Unternehmen in der industriellen Leiterplattenfertigung. Wir verfolgen jeden einzelnen Fertigungsschritt, um Leiterplatten höchster Qualität herzustellen. Wir bieten Ihnen Komplettlösungen für alle Ihre Leiterplattenprobleme und sorgen so für einen reibungslosen Ablauf. Unsere Fertigungstechniken sind einzigartig. Bei uns finden Sie immer die beste Lösung.
