Possiamo vedere la magia dei dispositivi elettronici in quasi ogni sfera della nostra vita. Ma ti sei mai chiesto cosa crea quella magia? All'interno di questi gadget dall'aspetto elegante, i componenti sono piuttosto sofisticati. Nel complesso, costituiscono il "circuito stampato (PCB)". Quindi, la produzione industriale precisa di PCB è fondamentale per l'elettronica. UETPCB svolge il lavoro di produzione di PCB con la massima cura e la dovuta sincerità. Oltre alla produzione di PCB, fornisce anche soluzioni complete per il tuo PCB.
Ora, la domanda è: cosa fa un PCB? In parole semplici, il PCB esegue comandi umani guidando segnali elettronici. Ogni componente di un PCB ha una funzione specifica per il dispositivo. Di conseguenza, ogni fase della produzione del PCB è cruciale. Da questo articolo, puoi aspettarti di imparare come realizzare un circuito stampato. Esploriamo le tecniche di produzione del PCB fin dalla sua design a montaggio.
Processo di produzione di PCB: passo dopo passo
La produzione di PCB è il risultato di alcune attività tecniche. Richiede sia una pianificazione adeguata che una supervisione. La produzione di circuiti stampati è un'operazione lunga e complessa. Una fabbrica di PCB come UETPCB è pronta ad accettare le sfide di queste complessità. La produzione di circuiti stampati inizia con la progettazione e la preparazione del file. La produzione termina con la profilazione e il V-scoring.
Progettazione PCB e preparazione dei file
Innanzitutto, il processo inizia con la preparazione del design dei componenti sulla scheda. Questo design consente di visualizzare le connessioni elettriche all'interno dei componenti elettrici. Quindi, è possibile scegliere i componenti e definire come interconnetterli.
Dopodiché, puoi convertire il tuo progetto in un layout fisico. Un software come EasyEDA può aiutarti in questo. Il layout è essenziale per visualizzare la posizione dei componenti sulla scheda. In questo caso, dovresti essere consapevole di fattori come la distribuzione di potenza e la producibilità.
Quindi, puoi verificare il design con le specifiche desiderate. La larghezza o la spaziatura della traccia sono assegnate in modo appropriato per il layout? Qualsiasi errore nella verifica può causare il guasto della scheda.
Dopo aver preparato il layout, è necessaria un'altra conversione in formati di file standard del settore. È possibile utilizzare file Gerber per rappresentare i dati grafici di un PCB. I file di foratura NC regolano tutte le informazioni per le operazioni di foratura dei fori nel PCB. I disegni di assemblaggio e la BOM ci forniscono informazioni sul posizionamento dei componenti e sull'identificazione dell'assemblaggio.
Ora devi inviare questi file a un produttore di PCB. Solo questi file possono rendere possibile la produzione accurata di circuiti stampati.
Generazione di pellicole per l'imaging
La generazione di pellicole è fondamentale per il processo fotolitografico di produzione di PCB. Un fotoplotter genera pellicole ad alta risoluzione con pattern precisi. Il componente della pellicola è un materiale fotosensibile. Le pellicole possono essere sia positive che negative. L'area di progettazione è evidente in una pellicola positiva. Tuttavia, in una pellicola negativa, l'area di progettazione è opaca e il resto è trasparente.
La risoluzione della pellicola è fondamentale per l'accuratezza delle tracce del circuito. Un'alta risoluzione significa che le tracce di rame devono essere più fini e dettagliate. È fondamentale per i PCB ad alta densità. Una pellicola è dotata di uno strato fotosensibile sul circuito stampato.
Durante la fotolitografia, la pellicola rimane sopra il circuito stampato. Il materiale fotosensibile reagisce in presenza di luce UV attraverso la pellicola. In questo modo, è possibile ottenere il modello richiesto sulla scheda. Il modello sviluppato e contrassegnato crea i percorsi conduttivi. È possibile aspettarsi PCB precisi e di alta qualità da pellicole di qualità. È anche collegato alla precisione dell'intera produzione di PCB.
Stampa di modelli in rame
La stampa di pattern in rame è il cuore della produzione di circuiti stampati. Non è altro che il trasferimento del design del circuito sul substrato del PCB. I percorsi conduttivi dei componenti elettrici sulla scheda seguono i pattern. La serigrafia, la stampa a getto d'inchiostro o la fotolitografia sono adatte a questo scopo. Un sottile strato di rame avvolge il substrato del PCB.
Un materiale isolante come FR4 è spesso l'ingrediente principale del substrato. È una fibra di vetro ignifuga. L'introduzione del fotoresist nella scheda rivestita in rame protegge alcune aree. Queste aree dovrebbero rimanere intatte mentre il rame esposto deve essere rimosso. La fotomaschera è sensibile alla luce UV.
Quindi, la fotomaschera allineata sul PCB indurisce il fotoresist alla luce UV in alcune aree. Si applica solo alle aree non bloccate dal pattern della pellicola. In questo modo, il design del circuito in rame passa sullo strato di fotoresist. Il PCB esposto viene quindi trattato per rivelare il pattern in rame rimanente.
Incisione del rame indesiderato
Dopo aver trasferito il pattern in rame, il rame indesiderato rimane in una scheda di circuito. Questo passaggio pulisce il rame indesiderato. L'incisione identifica il canale conduttivo e separa le tracce. Utilizzare una soluzione chimica è un ottimo modo per farlo. In questo caso, vengono solitamente utilizzati acido cloridrico e perossido di idrogeno. La scheda rimane innocua nella soluzione. Ma il rame indesiderato si dissolve nelle sostanze chimiche. Ciò lascia dietro di sé il pattern di circuito desiderato.
La fabbrica di PCB non può scendere a compromessi sulle misure di protezione per gestire i prodotti chimici. Devi indossare dispositivi di sicurezza durante l'incisione chimica, la pulizia o qualsiasi altra cosa tu dica. Il luogo in cui lo fai deve avere un buon flusso d'aria.
Allineamento di diversi livelli ed esame degli stessi
Una volta rimosso il rame indesiderato, la verifica degli strati richiede molto tempo. In generale, questa fase del processo di produzione controlla se il circuito è disposto correttamente. Perché questo controllo è così importante? Questo controllo è necessario per garantire che non vi siano problemi al circuito. Il corretto funzionamento di qualsiasi circuito è soggetto a questa ispezione.
Le diverse parti di un PCB o di un circuito devono essere assemblate correttamente. I sistemi di allineamento ottico o di ispezione ottica automatizzata (AOI) forniscono tale precisione.
Dopo l'allineamento, gli strati vengono controllati in un laboratorio di test completamente controllato, che generalmente garantisce la sicurezza del PCB. Ecco tre cose a cui devi fare attenzione. Per prima cosa, guarda le connessioni. Vedi sovrapposizioni? Secondo, hai trovato uno strato leggermente spostato da un lato? Terzo, controlla anche altre dissimilarità. Nota che questi problemi potrebbero causare guasti elettrici. Per questo motivo, gli esperti usano sempre strumenti ottici per controllarli.
Impilamento e legame degli strati
Ottimo! Possiamo passare al passaggio successivo. I tuoi strati sono impilati perfettamente e li hai controllati correttamente. Ora è il momento di combinarli. Questo passaggio è inevitabile per creare PCB multistrato, resistenti e funzionali.
Gli strati di rame e di isolamento preparati devono essere nell'ordine corretto. Un materiale cruciale utilizzato qui è il prepreg per impilare lo strato. In altre parole, è chiamato fogli di resina preimpregnati. L'applicazione di questo materiale fornisce un isolamento e un legame eccellenti agli strati. Il prepreg non è altro che resina semi-indurita. Diventa indurita applicando calore e pressione durante l'incollaggio.
Per unire gli strati che si impilano insieme, usa il metodo della laminazione. Devi usare abbastanza calore e pressione durante questa fase. In seguito, un sistema computerizzato fonde e indurisce il materiale prepreg. Grazie a questo, gli strati del PCB possono unirsi nei rispettivi punti sicuri.
Fori di perforazione
Il passo successivo è forare il circuito stampato. Puoi creare i fori utilizzando strumenti meccanici ed elettrochimici. Tra i metodi meccanici, puoi scegliere la punzonatura o il taglio laser. D'altra parte, la fresatura chimica è la migliore tecnica elettrochimica.
In effetti, la perforazione deve richiedere precisione. Un localizzatore a raggi X determina le posizioni precise in cui perforare per garantire il corretto posizionamento. Un buffer sotto il bersaglio di perforazione evita la deformazione del foro e la contaminazione dei bordi.
Qui non ci sono persone. Un computer controlla il processo di foratura e individua la posizione di ogni foro in base al file di progettazione. Ogni foro necessita di qualche dettaglio meticoloso. Dopo aver forato il pannello, uno strumento di profilatura rifila il rame in eccesso lungo i bordi del pannello.
Deposizione di placcatura in rame
Prima della placcatura in rame, i PCB devono essere puliti. In questo caso, puoi usare acqua distillata. Dopodiché, si preparano ad aderire al rame appropriato. L'incisione chimica pulisce la superficie e una leggera ruvidità la rende perfetta. Il PCB funziona come un catodo e si collega a un alimentatore, quindi si verifica una deposizione elettrochimica. Nella produzione industriale di PCB, puoi chiamarlo bagno di rame.
Il rame forma uno strato uniforme se ci si prende cura di tre cose. Bisogna fare attenzione a controllare correttamente la densità di corrente, la temperatura e, infine, la composizione del bagno. Naturalmente, è necessario sviluppare connessioni solide per garantire utilizzi a lungo termine. Tuttavia, lo spessore della placcatura varia a seconda del design del PCB.
Imaging dello strato esterno
In questo passaggio devi ripetere alcuni processi del terzo passaggio. La differenza è che questa volta, prendi di mira solo lo strato esterno del PCB.
Il processo avviene in una stanza gialla. La luce UV può influenzare il fotoresist, ma la luce gialla neutralizza tale effetto. Dopo lo sviluppo e il controllo, gli strati esterni vengono placcati come gli strati interni. In questo caso, la placcatura in stagno rimane uno strato protettivo extra.
Galvanotecnica per conduttività
La galvanizzazione è il processo di creazione di strati di metalli. Il rame o l'oro sono eccellenti conduttori di elettricità, quindi puoi usarli per un PCB. Ma prima di farlo, devi rilavare il PCB. Quindi, mettilo nella soluzione elettrolitica per il bagno. Con elettricità, sale ed elettroliti, il tuo PCB ottiene la galvanizzazione.
Una corrente elettrica attraverso il bagno deposita ioni metallici sul rame esposto. Questo processo riveste anche le pareti interne per PCB multistrato. La galvanizzazione rende il PCB più resistente. Rende la scheda adatta allo stress elettrico e termico.
Incisione finale in rame
Questo passaggio è il processo di incisione finale del rame. Come al solito, rimuove il rame in eccesso dal PCB. Questo processo di incisione viene generalmente eseguito in una soluzione di incisione. Nella maggior parte dei casi, viene utilizzato cloruro ferrico o persolfato di ammonio. In genere si occupa delle aree di rame non protette.
Questo passaggio sottolinea che il fotoresist dovrebbe lasciare solo le tracce selettive di rame. Dopo il completamento dell'incisione, il fotoresist rimanente dovrebbe scomparire. Ciò lascia percorsi di circuito puliti e ben definiti.
Applicazione della maschera di saldatura
La maschera di saldatura è più uno strato di sicurezza. La sua applicazione al PCB impedisce che aree indesiderate vengano toccate durante l'assemblaggio. Questo strato è attivo contro i cortocircuiti e protegge le tracce di rame dalla degradazione. La maschera di saldatura è solitamente una pellicola verde, liquida o asciutta.
La maschera si diffonde su tutta la tavola. Viene quindi esposta alla luce attraverso una maschera per definire dove deve stare e dove non deve stare. La destinazione finale della maschera è la cottura per indurirla e renderla durevole.
Finitura Superficiale
Una volta fatto tutto, il tuo PCB verrà sottoposto al processo di finitura superficiale. Questo passaggio è necessario perché impedisce al rame di ossidarsi e migliora la capacità di saldatura. Puoi usare vari metodi, come HASL, ENIG o OSP.
Ogni metodo aggiunge un sottile strato protettivo alla superficie del rame. Qualunque sia il processo, consente una saldatura facile. La scelta dipende principalmente dalle tue esigenze di progettazione.
Aggiunta della serigrafia
Stiamo entrando negli ultimi passaggi. La serigrafia è uno strato stampato sul PCB. Etichetta, simbolizza e marca. Mostra le direttive di posizionamento dei componenti e guida l'assemblaggio. L'inchiostro è bianco o di colori contrastanti sulla maschera di saldatura.
Test e Certificazione Elettrica
Un test di continuità certifica l'assenza di qualsiasi connessione interrotta. Il test Flying probe esegue controlli più complessi. Altri metodi di test potrebbero essere necessari per il tuo caso. Una volta testato, il tuo PCB è pronto per l'uso.
Profilazione e V-scoring
Infine, rimane una cosa: la sagomatura del PCB. La profilatura e il V-scoring sono due dei metodi più popolari per separare i PCB.
In questo caso, la profilazione in genere utilizza router o laser per creare i contorni. Quindi, vengono realizzate delle tacche V-scoring lungo le interruzioni nelle tracce di rame sulla scheda. Per saperne di più su questo passaggio, leggi il nostro articolo "Cos'è la pannellatura PCB?".
Perché scegliere UETPCB come produttore di PCB di fiducia?
I PCB sono il cuore di ogni elettronica. Ogni piccolo errore può portare a un malfunzionamento del sistema. Quindi, la produzione di PCB deve essere gestita con cura e tramite un monitoraggio continuo. In questo caso, una fabbrica di PCB deve avere anni di esperienza per guadagnarsi la vostra fiducia.
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