آنچه شما باید در مورد فرآیند تولید PCB بدانید

PCB عمدتا شامل قطعات زیر است:

• پد: یک سوراخ فلزی که برای لحیم کاری پین های اجزا استفاده می شود.
• Via: یک سوراخ فلزی که برای اتصال پین های اجزا بین لایه ها استفاده می شود.
• سوراخ نصب: برای تعمیر برد مدار چاپی استفاده می شود.
• سیم: فیلم مسی شبکه الکتریکی که برای اتصال پین های قطعات استفاده می شود.
• اتصال دهنده ها: قطعاتی که برای اتصال بین بردهای مدار استفاده می شوند.
• پر کردن: پوشش مسی برای شبکه سیم زمین، که می تواند به طور موثر امپدانس را کاهش دهد.
• مرز الکتریکی: برای تعیین اندازه برد مدار استفاده می شود، تمام اجزای روی برد مدار نمی توانند از مرز تجاوز کنند.

سه نوع ساختار PCB وجود دارد:

• PCB تک لایه:

• سیم های فویل مسی فقط در یک طرف برد مدار وجود دارد و هیچ سیم فویل مسی در طرف دیگر وجود ندارد. مدار محصولات الکترونیکی اولیه ساده بود. فقط به یک طرف اتصال و هدایت نیاز دارید و می توانید مسیر را بدون فویل مسی در طرف دیگر قرار دهید.

• PCB دو لایه:

• سیم های فویل مسی در دو طرف برد مدار وجود دارد. و مسیرهای جلو و عقب می توانند از طریق vias به یکدیگر متصل شوند. از آنجایی که هر دو طرف را می توان سیم کشی کرد، منطقه قابل استفاده دو برابر یک پنل است که برای محصولات با مدارهای پیچیده مناسب تر است. در طراحی، قطعات در سمت جلو قرار می گیرند، در حالی که قسمت پشتی سطح جوش پاهای قطعه است.

• PCB چند لایه:

• معمولاً با استفاده از چند برد دو طرفه اچ شده برای ساخت PCB چند لایه. یک لایه عایق (Prepreg) بین تخته ها قرار داده و در دو طرف خارجی ترین لایه فویل مسی قرار داده و سپس آنها را به هم فشار دهید. از آنجایی که از چندین پنل دو طرفه برای فشار دادن استفاده می شود، تعداد لایه ها معمولاً یک عدد زوج است. لایه فویل مسی که در داخل فشرده می شود می تواند یک لایه رسانا، یک لایه سیگنال، یک لایه قدرت یا یک لایه زمین باشد. در تئوری، تخته چند لایه می تواند به بیش از 50 لایه برسد، اما منطقه کاربردی عملی در حال حاضر حدود 30 لایه است.

PCB بسیار متنوع هستند. اکثر محصولات الکترونیکی دارای برد مدار چاپی هستند، از اجزای کامپیوتر (صفحه کلید، ماوس، مادربرد، درایو نوری، هارد دیسک، کارت گرافیک)، تا صفحه نمایش LCD، تلویزیون، تلفن همراه و تلفن، ساعت الکترونیکی، دوربین دیجیتال، ناوبری ماهواره ای، PDA. ...) تقریباً بخشی از زندگی هستند.

اصل کار PCB:

یک نوع بسیار اساسی از برد مدار چاپی یک ماده عایق مسطح و سفت و سخت با ساختارهای رسانای نازکی است که به یک طرف چسبیده است. این ساختارهای رسانا الگوهای هندسی متشکل از مستطیل، دایره و مربع را تولید می کنند. از مستطیل های بلند و نازک به عنوان اتصالات داخلی (که معادل سیم است) استفاده کنید و از اشکال مختلف به عنوان نقاط اتصال قطعات استفاده کنید.

توسعه آینده PCB:

با توسعه سریع کامپیوتر، تجهیزات ارتباطی، لوازم الکترونیکی مصرفی و صنایع خودرو. صنعت PCB نیز به توسعه سریع دست یافته است. با توسعه محصولات مدار چاپی، نیاز به مواد جدید، فناوری های جدید و تجهیزات جدید بیشتر و بیشتر می شود. در آینده، صنعت مواد الکتریکی چاپی باید توجه بیشتری به بهبود عملکرد و کیفیت و در عین حال توسعه خروجی خود داشته باشد. صنعت تجهیزات ویژه مدار چاپی دیگر یک تقلید سطح پایین نیست، بلکه برای توسعه اتوماسیون تولید، دقیق، چند منظوره و تجهیزات مدرن است. فناوری تولید مدار چاپی از فناوری‌های جدیدی مانند تصویربرداری حساس به نور مایع، آبکاری مستقیم، آبکاری پالسی و تخته‌های چند لایه استفاده می‌کند.

فرآیند تولید PCB

نزدیکتر به خانه، اکنون اجازه دهید نگاهی به فرآیند تولید PCB بیندازیم.

تولید PCB بسیار پیچیده است. به عنوان مثال یک تخته چاپی چهار لایه را در نظر بگیرید. فرآیند تولید عمدتاً شامل چیدمان PCB، تولید برد هسته، انتقال چیدمان PCB داخلی، پانچ و بازرسی برد هسته، لمینیت است. حفاری و دیوار سوراخ رسوب شیمیایی مس، انتقال طرح PCB بیرونی، اچ کردن PCB بیرونی و مراحل دیگر.

1. طرح PCB

اولین قدم در تولید PCB سازماندهی و بررسی طرح PCB است. کارخانه تولید PCB فایل های CAD را از شرکت طراحی PCB دریافت می کند. از آنجایی که هر نرم افزار CAD فرمت فایل منحصر به فرد خود را دارد. کارخانه PCB آن را به فرمت یکپارچه Extended Gerber RS-274X یا Gerber X2 تبدیل می کند. سپس مهندس کارخانه بررسی می کند که آیا طرح PCB با فرآیند تولید مطابقت دارد یا خیر. و اینکه آیا ایراد و مسائل دیگر وجود دارد.

2. تولید تخته مرکزی

لمینت روکش مسی را تمیز کنید. اگر گرد و غبار وجود داشته باشد، ممکن است باعث اتصال کوتاه یا قطع شدن مدار نهایی شود. یک PCB 8 لایه در واقع از 3 لایه روکش مسی (تخته های هسته) به اضافه 2 فیلم مسی تشکیل شده است و سپس با پیش آغشته به هم چسبانده می شود. توالی تولید به این صورت است که با برد هسته میانی (4 و 5 لایه مدار) شروع می شود، به طور مداوم روی هم چیده می شود و سپس تعمیر می شود. تولید PCB 4 لایه مشابه است، با این تفاوت که فقط از یک برد هسته و دو فیلم مسی استفاده می شود.

3. انتقال طرح PCB داخلی

ابتدا مدار دولایه برد هسته میانی را بسازید. پس از تمیز کردن لمینت روکش مسی، یک فیلم حساس به نور روی سطح پوشانده می شود. این فیلم زمانی که در معرض نور قرار می گیرد جامد می شود. روی ورق مسی لمینت روکش مسی یک فیلم محافظ تشکیل دهید. فیلم طرح مدار چاپی دولایه و ورقه ورقه روکش مسی دولایه سپس در فیلم چیدمان مدار چاپی بالایی قرار داده می شود تا از وضعیت انباشته شدن فیلم های چیدمان PCB بالا و پایین اطمینان حاصل شود.

دستگاه حساس به نور با یک لامپ UV به فیلم حساس به نور روی فویل مسی تابش می کند. فیلم حساس به نور در زیر فیلم عبور دهنده نور پخت می شود و هنوز هیچ فیلم حساس به نور در زیر فیلم مات وجود ندارد. فویل مسی پوشیده شده در زیر فیلم حساس به نور پخته شده، مدار چیدمان PCB مورد نیاز است که معادل عملکرد جوهر چاپگر لیزری PCB دستی است. سپس از لیمو برای تمیز کردن فیلم حساس به نور استفاده کنید. و مدار فویل مس مورد نیاز توسط فیلم حساس به نور پخته شده پوشانده می شود. سپس از یک قلیایی قوی مانند NaOH استفاده کنید تا فویل مس غیر ضروری را از بین ببرید.

4. پانچ و بازرسی صفحه اصلی

برد اصلی با موفقیت تولید شد. سپس سوراخ های تراز را روی تخته هسته سوراخ کنید تا تراز با مواد دیگر تسهیل شود. هنگامی که برد اصلی را با سایر لایه های PCB فشار دهید، نمی توان آن را تغییر داد، بنابراین بازرسی بسیار مهم است. دستگاه به طور خودکار با طرح طرح PCB مقایسه می شود تا خطاها را بررسی کند.

5. لمینیت

یک ماده خام جدید در اینجا مورد نیاز است، به نام prepreg. این چسب بین برد هسته و برد هسته (لایه های PCB> 4) است. و همچنین صفحه اصلی و فویل مسی بیرونی که در عایق کاری نیز نقش دارد. فویل مسی زیرین و دو لایه پیش آغشته را از قبل ثابت کنید. از سوراخ تراز و صفحه آهنی پایینی عبور دهید و سپس تخته هسته تمام شده را در سوراخ تراز قرار دهید. و در نهایت دو لایه پیش آغشته، یک لایه فویل مسی و یک لایه صفحه آلومینیومی فشاردهنده صفحه هسته را می پوشاند.

برد PCB را که توسط صفحه آهنی بسته شده است روی تکیه گاه قرار دهید. و سپس برای لمینیت به پرس حرارتی خلاء فرستاده می شود. دمای بالا در پرس داغ خلاء می تواند رزین اپوکسی را در پیش آغشته سازی ذوب کند و تخته های هسته و فویل های مسی را با هم تحت فشار ثابت کند. پس از تکمیل لمینیت، صفحه آهنی بالایی که PCB را فشار می دهد، بردارید. سپس صفحه آلومینیومی فشار دهنده را بردارید. صفحه آلومینیومی همچنین وظیفه جداسازی PCB های مختلف و اطمینان از صاف بودن ورق مسی بیرونی PCB را بر عهده دارد. هر دو طرف PCB خارج شده در این زمان، یک لایه فویل مسی صاف، PCB را می پوشاند.

6. حفاری

برای اتصال 4 لایه فویل مسی بدون تماس در PCB، ابتدا سوراخ های عبوری را دریل کنید تا PCB باز شود و سپس دیواره سوراخ ها را فلز کنید تا جریان الکتریسیته را هدایت کند. از دستگاه حفاری اشعه ایکس برای تعیین محل تخته هسته داخلی استفاده کنید. دستگاه به طور خودکار سوراخ روی برد اصلی را پیدا کرده و پیدا می کند. و سپس سوراخ موقعیت یابی را روی PCB بزنید تا مطمئن شوید که سوراخ بعدی از مرکز سوراخ سوراخ شده است. یک لایه صفحه آلومینیومی روی دستگاه پانچ قرار دهید و سپس PCB را روی آن قرار دهید.

به منظور بهبود کارایی، با توجه به تعداد لایه های PCB، 1 تا 3 تخته PCB یکسان را برای سوراخ کردن در کنار هم قرار دهید. در نهایت، بالای PCB را با یک لایه آلومینیومی بپوشانید. از لایه های بالایی و پایینی صفحه آلومینیومی برای جلوگیری از پاره شدن ورق مسی روی PCB در هنگام سوراخ شدن مته استفاده کنید. در فرآیند لمینیت قبلی، اپوکسی مذاب از PCB فشرده شده بود، بنابراین باید آن را قطع کرد. دستگاه فرز پروفیل حاشیه خود را بر اساس مختصات XY صحیح PCB برش می دهد.

7. رسوب شیمیایی مس روی دیواره سوراخ

از آنجایی که تقریباً در تمام طرح های PCB از سوراخ برای اتصال لایه های مختلف خطوط استفاده می شود. یک اتصال خوب نیاز به یک فیلم مسی 25 میکرونی روی دیوار سوراخ دارد. ضخامت لایه مسی باید با آبکاری الکتریکی تکمیل شود. اما دیوار سوراخ از رزین اپوکسی غیر رسانا و تخته فیبر شیشه ای تشکیل شده است. بنابراین اولین گام این است که یک لایه از مواد رسانا را روی دیواره سوراخ قرار دهید. و با رسوب شیمیایی، از جمله دیواره سوراخ، یک فیلم مسی 1 میکرونی روی کل سطح PCB تشکیل دهید. از دستگاه برای کنترل کل فرآیند مانند عملیات شیمیایی و تمیز کردن استفاده کنید.

8. انتقال طرح PCB بیرونی

سپس، طرح PCB لایه بیرونی به فویل مسی منتقل می شود. این فرآیند شبیه به اصل انتقال قبلی چیدمان PCB برد هسته داخلی است. طرح PCB با فتوکپی فیلم و فیلم حساس به نور به فویل مسی منتقل می شود. تنها تفاوت این است که از فیلم های مثبت به عنوان تخته استفاده می شود. انتقال چیدمان PCB داخلی از روش تفریق استفاده می کند و از فیلم منفی به عنوان تخته استفاده می کند. PCB را با یک فیلم حساس به نور خشک شده به عنوان یک مدار بپوشانید و فیلم حساس به نور خشک نشده را تمیز کنید. پس از اچ کردن فویل مسی در معرض، فیلم حساس به نور پخته شده از مدار چیدمان PCB محافظت می کند. انتقال طرح PCB بیرونی روش معمولی را اتخاذ می کند و از فیلم مثبت به عنوان تخته استفاده می کند. فیلم حساس به نور پخته شده ناحیه غیر مدار را می پوشاند. PCB

پس از تمیز کردن فیلم حساس به نور خشک نشده، آبکاری الکتریکی انجام می شود. در جاهایی که فیلم وجود دارد آبکاری نکنید. و در جایی که فیلمی وجود ندارد ابتدا آبکاری مس و سپس آبکاری قلع انجام می شود. پس از برداشتن فیلم، اچ قلیایی انجام می شود و در نهایت قلع جدا می شود. الگوی مدار روی برد باقی می ماند زیرا توسط قلع محافظت می شود. PCB را با گیره ببندید و مس را آبکاری کنید. همانطور که قبلا ذکر شد، برای اطمینان از اینکه سوراخ ها دارای رسانایی کافی هستند، فیلم مسی که روی دیواره های سوراخ قرار می گیرد باید ضخامت 25 میکرون داشته باشد. بنابراین رایانه به طور خودکار کل سیستم را کنترل می کند تا از صحت آن اطمینان حاصل کند.

9. اچ کردن PCB بیرونی

در مرحله بعد، یک خط مونتاژ خودکار کامل فرآیند اچ را تکمیل می کند. ابتدا فیلم حساس به نور خشک شده روی PCB را تمیز کنید. سپس از یک قلیایی قوی برای تمیز کردن فویل مسی غیر ضروری که روی آن پوشانده شده است استفاده کنید. سپس از محلول جداسازی قلع برای جدا کردن روکش قلع روی فویل مسی طرح PCB استفاده کنید. پس از تمیز کردن، طرح 4 لایه PCB کامل شده است. فرآیند تولید PCB پیچیده تر است و شامل طیف گسترده ای از فرآیندها است. از پردازش مکانیکی ساده تا پردازش مکانیکی پیچیده، واکنش‌های شیمیایی رایج، فرآیندهای فتوشیمیایی، الکتروشیمیایی، ترموشیمیایی و سایر فرآیندها، طراحی CAM به کمک کامپیوتر. و بسیاری از جنبه های دیگر دانش.

علاوه بر این، مشکلات فرآیندی زیادی در فرآیند تولید وجود دارد و هر از چند گاهی با مشکلات جدیدی مواجه خواهد شد. برخی از مشکلات بدون یافتن علت ناپدید می شوند. فرآیند تولید یک فرم خط مونتاژ غیر مستمر است. بنابراین هر گونه مشکل در هر لینک باعث توقف تولید کل خط و پیامدهای اسقاط انبوه می شود.