Was Sie über den PCB-Herstellungsprozess wissen müssen

Die Leiterplatte enthält hauptsächlich die folgenden Teile:

• Pad: Ein Metallloch, das zum Löten von Komponentenstiften verwendet wird.
• Via: Ein Metallloch, das zum Verbinden der Stifte von Komponenten zwischen Schichten verwendet wird.
• Montageloch: dient zur Befestigung der Leiterplatte.
• Draht: Der Kupferfilm des Stromnetzes, der zur Verbindung der Pins der Komponenten verwendet wird.
• Steckverbinder: Komponenten zur Verbindung zwischen Leiterplatten.
• Füllung: Kupferbeschichtung für Erdungskabelnetzwerk, die die Impedanz effektiv reduzieren kann.
• Elektrische Grenze: Wird zur Bestimmung der Größe der Leiterplatte verwendet. Alle Komponenten auf der Leiterplatte dürfen die Grenze nicht überschreiten.

Es gibt drei Arten von Leiterplattenstrukturen:

• Einschichtige Leiterplatte:

• Nur auf einer Seite der Leiterplatte befinden sich Kupferfoliendrähte und auf der anderen Seite keine Kupferfoliendrähte. Der Schaltkreis früher elektronischer Produkte war einfach. Es ist nur eine Seite für den Anschluss und die Leitung erforderlich, und der Pfad könnte ohne Kupferfolie auf der anderen Seite platziert werden.

• Doppelschichtige Leiterplatte:

• Auf beiden Seiten der Leiterplatte befinden sich Kupferfoliendrähte. Und die Pfade auf der Vorder- und Rückseite können über Durchkontaktierungen miteinander verbunden werden. Da beide Seiten verkabelt werden können, ist die nutzbare Fläche doppelt so groß wie bei einem einzelnen Panel, was sich besser für Produkte mit komplexen Schaltkreisen eignet. Bei der Konstruktion werden die Teile auf der Vorderseite platziert, während die Rückseite die Schweißfläche der Teilefüße darstellt.

• Mehrschichtige Leiterplatte:

• Normalerweise werden mehrere geätzte doppelseitige Platinen verwendet, um mehrschichtige Leiterplatten herzustellen. Stapeln einer Isolierschicht (Prepreg) zwischen den Platten und Auflegen von Kupferfolie auf beide Seiten der äußersten Schicht und anschließendes Zusammenpressen. Da zum Pressen mehrere doppelseitige Platten verwendet werden, ist die Anzahl der Schichten normalerweise eine gerade Zahl. Die innen eingepresste Kupferfolienschicht kann eine leitende Schicht, eine Signalschicht, eine Leistungsschicht oder eine Erdungsschicht sein. Theoretisch kann die Mehrschichtplatte mehr als 50 Schichten erreichen, der praktische Anwendungsbereich liegt jedoch derzeit bei etwa 30 Schichten.

Leiterplatten sind sehr vielseitig. Die meisten elektronischen Produkte verfügen über Leiterplatten, von Computerkomponenten (Tastaturen, Mäuse, Motherboards, optische Laufwerke, Festplatten, Grafikkarten) bis hin zu LCD-Bildschirmen, Fernsehern, Mobiltelefonen und Telefonen, elektronischen Uhren, Digitalkameras, Satellitennavigation und PDAs …) gehören fast schon zum Leben dazu.

Das Funktionsprinzip von PCB:

Eine sehr einfache Art von Leiterplatten ist ein flaches, starres Isoliermaterial mit auf einer Seite aufgeklebten dünnen leitenden Strukturen. Diese leitfähigen Strukturen erzeugen geometrische Muster bestehend aus Rechtecken, Kreisen und Quadraten. Verwenden Sie lange und dünne Rechtecke als Verbindungen (das entspricht Drähten) und verwenden Sie verschiedene Formen als Verbindungspunkte für Komponenten.

Die zukünftige Entwicklung von PCB:

Mit der rasanten Entwicklung der Computer-, Kommunikationsgeräte-, Unterhaltungselektronik- und Automobilindustrie. Auch die Leiterplattenindustrie hat eine rasante Entwicklung verzeichnet. Mit der Entwicklung von Leiterplattenprodukten werden die Anforderungen an neue Materialien, neue Technologien und neue Geräte immer höher. In Zukunft sollte die Industrie für gedrucktes Elektromaterial mehr Wert auf die Verbesserung von Leistung und Qualität legen und gleichzeitig ihre Produktion steigern; Die Spezialausrüstungsindustrie für gedruckte Schaltungen ist keine einfache Nachahmung mehr, sondern steht für die Entwicklung von Produktionsautomatisierung, Präzision, Multifunktionalität und moderner Ausrüstung. Die Leiterplattenproduktion integriert die High-Tech-Technologien der Welt. Die Produktionstechnologie für gedruckte Schaltungen wird neue Technologien wie flüssige lichtempfindliche Bildgebung, Direktgalvanisierung, Impulsgalvanisierung und Mehrschichtplatinen übernehmen.

Der PCB-Herstellungsprozess

Lassen Sie uns nun einen Blick auf den PCB-Produktionsprozess werfen.

Die Herstellung von Leiterplatten ist sehr kompliziert. Am Beispiel einer vierlagigen Leiterplatte. Der Produktionsprozess umfasst hauptsächlich das PCB-Layout, die Herstellung der Kernplatine, die Übertragung des inneren PCB-Layouts, das Stanzen und Prüfen der Kernplatine sowie die Laminierung. Bohren und Lochwand. Chemische Kupferfällung, Übertragung des äußeren Leiterplattenlayouts, Ätzen der äußeren Leiterplatte und andere Schritte.

1. PCB-Layout

Der erste Schritt bei der Leiterplattenproduktion besteht darin, das Leiterplattenlayout zu organisieren und zu überprüfen. Die PCB-Produktionsfabrik erhält die CAD-Dateien vom PCB-Designunternehmen. Da jede CAD-Software ihr eigenes, einzigartiges Dateiformat hat. Die Leiterplattenfabrik wird es in ein einheitliches Format konvertieren – Extended Gerber RS-274X oder Gerber X2. Anschließend prüft der Werksingenieur, ob das PCB-Layout dem Fertigungsprozess entspricht. Und ob es irgendwelche Mängel und andere Probleme gibt.

2. Herstellung der Trägerplatte

Reinigen Sie das kupferkaschierte Laminat. Wenn Staub vorhanden ist, kann es zu einem Kurzschluss oder einer Unterbrechung des Endstromkreises kommen. Eine 8-lagige Leiterplatte besteht eigentlich aus 3 kupferkaschierten Laminaten (Kernplatinen) plus 2 Kupferfolien und wird dann mit Prepregs zusammengeklebt. Der Produktionsablauf besteht darin, mit der mittleren Kernplatine (4 und 5 Lagen Schaltkreise) zu beginnen, diese fortlaufend zu stapeln und dann zu befestigen. Die Herstellung von 4-Lagen-Leiterplatten ist ähnlich, mit der Ausnahme, dass nur eine Kernplatine und zwei Kupferfolien verwendet werden.

3. Übertragung des inneren PCB-Layouts

Erstellen Sie zunächst die zweischichtige Schaltung der mittleren Kernplatine. Nach der Reinigung des kupferkaschierten Laminats wird die Oberfläche mit einem lichtempfindlichen Film bedeckt. Dieser Film verfestigt sich, wenn er Licht ausgesetzt wird. Bilden Sie einen Schutzfilm auf der Kupferfolie des kupferkaschierten Laminats. Die zweischichtige PCB-Layoutfolie und das doppelschichtige kupferkaschierte Laminat werden dann in die obere PCB-Layoutfolie eingelegt, um die Stapelposition der oberen und unteren PCB-Layoutfolie sicherzustellen.

Die lichtempfindliche Maschine bestrahlt den lichtempfindlichen Film auf der Kupferfolie mit einer UV-Lampe. Der lichtempfindliche Film ist unter dem lichtdurchlässigen Film ausgehärtet, und unter dem undurchsichtigen Film befindet sich noch kein ausgehärteter lichtempfindlicher Film. Die unter dem ausgehärteten lichtempfindlichen Film abgedeckte Kupferfolie ist die erforderliche Leiterplatten-Layoutschaltung, die der Funktion der Laserdruckertinte der manuellen Leiterplatte entspricht. Reinigen Sie anschließend den ungehärteten lichtempfindlichen Film mit Lauge. Und der erforderliche Kupferfolienkreis wird durch den ausgehärteten lichtempfindlichen Film abgedeckt. Verwenden Sie dann eine starke Lauge, z. B. NaOH, um die unnötige Kupferfolie wegzuätzen.

4. Stanzen und Inspektion der Kernplatte

Die Kernplatine wurde erfolgreich hergestellt. Stanzen Sie dann Ausrichtungslöcher in die Kernplatte, um die Ausrichtung mit anderen Materialien zu erleichtern. Sobald die Kernplatine mit anderen Leiterplattenschichten zusammengepresst wird, kann sie nicht mehr verändert werden, daher ist eine Inspektion sehr wichtig. Die Maschine vergleicht automatisch die PCB-Layoutzeichnung, um sie auf Fehler zu prüfen.

5. Laminieren

Hier wird ein neuer Rohstoff benötigt, ein sogenanntes Prepreg. Es handelt sich um den Kleber zwischen Kernplatine und Kernplatine (PCB-Lagen >4). Sowie die Kernplatte und die äußere Kupferfolie, die auch eine Rolle bei der Isolierung spielt. Zur Vorfixierung der unteren Kupferfolie und der beiden Lagen Prepreg. Durch das Ausrichtungsloch und die untere Eisenplatte und dann die fertige Kernplatine in das Ausrichtungsloch legen. Und schließlich bedecken die beiden Schichten Prepreg, eine Schicht Kupferfolie und eine Schicht drucktragender Aluminiumplatte die Kernplatte.

Legen Sie die Platine mit der Eisenplatte festgeklemmt auf die Unterlage. Und dann zum Laminieren an die Vakuum-Heißpresse geschickt. Die hohe Temperatur in der Vakuum-Heißpresse kann das Epoxidharz im Prepreg schmelzen und die Kernplatinen und Kupferfolien unter Druck miteinander fixieren. Entfernen Sie nach Abschluss der Laminierung die obere Eisenplatte, die auf die Leiterplatte drückt. Anschließend die drucktragende Aluminiumplatte entfernen. Die Aluminiumplatte hat auch die Aufgabe, verschiedene Leiterplatten zu isolieren und die Glätte der äußeren Kupferfolie der Leiterplatte sicherzustellen. Zu diesem Zeitpunkt werden beide Seiten der Leiterplatte herausgenommen, und eine Schicht glatter Kupferfolie bedeckt die Leiterplatte.

6. Bohren

Um 4 Schichten kontaktloser Kupferfolien in der Leiterplatte zu verbinden, bohren Sie zunächst durch die Durchgangslöcher, um die Leiterplatte zu öffnen, und metallisieren Sie dann die Lochwände, um Strom zu leiten. Verwenden Sie die Röntgenbohrmaschine, um die innere Kernplatte zu lokalisieren. Die Maschine findet und lokalisiert automatisch das Loch in der Kernplatine. Anschließend stanzen Sie das Positionierungsloch in die Leiterplatte, um sicherzustellen, dass das nächste Loch von der Mitte des Lochs aus gebohrt wird. Legen Sie eine Schicht Aluminiumplatte auf die Stanzmaschine und legen Sie dann die Leiterplatte darauf.

Um die Effizienz zu verbessern, werden je nach Anzahl der Leiterplattenlagen 1 bis 3 identische Leiterplatten zum Perforieren übereinander gestapelt. Zum Schluss bedecken Sie die oberste Leiterplatte mit einer Schicht Aluminiumplatte. Verwenden Sie die obere und untere Schicht Aluminiumplatte, um zu verhindern, dass die Kupferfolie auf der Leiterplatte reißt, wenn der Bohrer hinein- und herausbohrt. Beim vorherigen Laminierungsprozess wurde das geschmolzene Epoxidharz aus der Leiterplatte herausgedrückt und muss daher abgeschnitten werden. Die Profilfräsmaschine schneidet ihren Umfang entsprechend den korrekten XY-Koordinaten der Leiterplatte.

7. Chemischer Kupferniederschlag an der Lochwand

Da fast alle Leiterplattendesigns Perforationen verwenden, um verschiedene Leitungsschichten zu verbinden. Für eine gute Verbindung ist ein 25 Mikrometer dicker Kupferfilm auf der Lochwand erforderlich. Die Dicke des Kupferfilms muss durch Galvanisieren vervollständigt werden. Die Lochwand besteht jedoch aus nichtleitendem Epoxidharz und Glasfaserplatten. Der erste Schritt besteht also darin, eine Schicht aus leitfähigem Material auf die Lochwand aufzutragen. Und bilden Sie durch chemische Abscheidung einen 1 Mikrometer dicken Kupferfilm auf der gesamten Leiterplattenoberfläche, einschließlich der Lochwand. Mit der Maschine steuern Sie den gesamten Prozess wie die chemische Behandlung und Reinigung.

8. Übertragung des äußeren PCB-Layouts

Als nächstes wird das PCB-Layout der Außenschicht auf die Kupferfolie übertragen. Der Prozess ähnelt dem bisherigen Transferprinzip des PCB-Layouts der Innenkernplatine. Das PCB-Layout wird mittels Fotokopierfolie und lichtempfindlichem Film auf die Kupferfolie übertragen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass als Platine Positivfilme verwendet werden. Bei der internen PCB-Layoutübertragung wird die subtraktive Methode verwendet und der Negativfilm als Platine verwendet. Decken Sie die Leiterplatte mit einem ausgehärteten lichtempfindlichen Film als Schaltkreis ab und reinigen Sie den unausgehärteten lichtempfindlichen Film. Nach dem Ätzen der freigelegten Kupferfolie schützt der ausgehärtete lichtempfindliche Film den PCB-Layout-Schaltkreis. Die Übertragung des äußeren PCB-Layouts erfolgt mit der normalen Methode und verwendet den positiven Film als Platine. Der ausgehärtete lichtempfindliche Film bedeckt den Bereich ohne Schaltkreis der Platine.

Nach dem Reinigen des ungehärteten lichtempfindlichen Films wird eine Galvanisierung durchgeführt. Galvanisieren Sie nicht dort, wo sich eine Folie befindet. Und wo keine Folie vorhanden ist, erst verkupfern und dann verzinnen. Nach dem Entfernen des Films wird eine alkalische Ätzung durchgeführt und abschließend wird das Zinn entfernt. Das Schaltungsmuster bleibt auf der Platine, da es durch Zinn geschützt ist. Klemmen Sie die Leiterplatte mit Klammern fest und galvanisieren Sie das Kupfer. Wie bereits erwähnt, muss der auf die Lochwände plattierte Kupferfilm eine Dicke von 25 Mikrometern haben, um sicherzustellen, dass die Löcher eine ausreichende Leitfähigkeit haben. Der Computer steuert also automatisch das gesamte System, um seine Genauigkeit sicherzustellen.

9. Ätzen der äußeren Leiterplatte

Anschließend vervollständigt eine vollständig automatisierte Montagelinie den Ätzprozess. Reinigen Sie zunächst den ausgehärteten lichtempfindlichen Film auf der Leiterplatte. Verwenden Sie dann eine starke Lauge, um die damit bedeckte unnötige Kupferfolie zu reinigen. Verwenden Sie dann die Zinnentfernungslösung, um die Zinnbeschichtung auf der Kupferfolie des PCB-Layouts zu entfernen. Nach der Reinigung ist das 4-Lagen-PCB-Layout fertig. Der Produktionsprozess von PCB ist komplizierter und umfasst eine Vielzahl von Prozessen. Von der einfachen mechanischen Bearbeitung bis zur komplexen mechanischen Bearbeitung, gängigen chemischen Reaktionen, fotochemischen, elektrochemischen, thermochemischen und anderen Prozessen, computergestütztem Design CAM. Und viele andere Aspekte des Wissens.

Darüber hinaus gibt es im Produktionsprozess viele Prozessprobleme und es werden von Zeit zu Zeit einige neue Probleme auftreten. Einige der Probleme verschwinden, ohne dass die Ursache herausgefunden wird. Der Produktionsprozess ist eine diskontinuierliche Fließbandform. Daher führt jedes Problem in einer Verbindung dazu, dass die gesamte Linie die Produktion stoppt und Massenverschrottungen die Folge sind.