Co musisz wiedzieć o procesie produkcji PCB

PCB zawiera głównie następujące części:

• Podkładka: metalowy otwór służący do lutowania pinów komponentów.
• Przelotka: metalowy otwór służący do łączenia styków elementów między warstwami.
• Otwór montażowy: służy do mocowania płytki drukowanej.
• Drut: Folia miedziana sieci elektrycznej używana do łączenia styków komponentów.
• Złącza: komponenty używane do łączenia między płytkami drukowanymi.
• Wypełnienie: Powłoka miedziana dla sieci przewodów uziemiających, która może skutecznie zmniejszyć impedancję.
• Granica elektryczna: używana do określenia rozmiaru płytki drukowanej, wszystkie elementy na płytce drukowanej nie mogą przekroczyć granicy.

Istnieją trzy rodzaje struktury PCB:

• Jednowarstwowa płytka drukowana:

• Przewody z folii miedzianej znajdują się tylko po jednej stronie płytki drukowanej, a po drugiej stronie nie ma przewodów z folii miedzianej. Obwód wczesnych produktów elektronicznych był prosty. Potrzebujesz tylko jednej strony do połączenia i przewodzenia, i możesz umieścić ścieżkę po drugiej stronie bez folii miedzianej.

• Dwuwarstwowa płytka drukowana:

• Po obu stronach płytki drukowanej znajdują się przewody z folii miedzianej. A ścieżki z przodu iz tyłu mogą łączyć się ze sobą przez przelotki. Ponieważ obie strony mogą być okablowane, powierzchnia użytkowa jest dwukrotnie większa niż w przypadku pojedynczego panelu, co jest bardziej odpowiednie dla produktów ze złożonymi obwodami. W projekcie części są umieszczone na przedniej stronie, podczas gdy tylna strona jest powierzchnią spawania stopek części.

• Wielowarstwowa płytka drukowana:

• Zwykle przy użyciu wielu wytrawionych płyt dwustronnych do wykonania wielowarstwowej płytki drukowanej. Ułożenie warstwy izolacyjnej (Prepreg) pomiędzy płytami i ułożenie folii miedzianej po obu stronach najbardziej zewnętrznej warstwy, a następnie dociśnięcie ich do siebie. Ponieważ do prasowania używa się wielu dwustronnych paneli, liczba warstw jest zwykle liczbą parzystą. Wprasowana wewnątrz warstwa folii miedzianej może być warstwą przewodzącą, sygnałową, zasilającą lub uziemiającą. W teorii płyta wielowarstwowa może mieć ponad 50 warstw, ale praktyczny obszar zastosowania to obecnie około 30 warstw.

PCB są bardzo wszechstronne. Większość produktów elektronicznych ma płytki obwodów drukowanych, od komponentów komputerowych (klawiatury, myszy, płyty główne, napędy optyczne, dyski twarde, karty graficzne), po ekrany LCD, telewizory, telefony komórkowe i telefony, zegarki elektroniczne, aparaty cyfrowe, nawigacje satelitarne, PDA …) są niemal częścią życia.

Zasada działania PCB:

Bardzo podstawowym typem płytki drukowanej jest płaski, sztywny materiał izolacyjny z cienką strukturą przewodzącą przyklejoną z jednej strony. Te przewodzące struktury wytwarzają wzory geometryczne składające się z prostokątów, kół i kwadratów. Używaj długich i cienkich prostokątów jako połączeń (jest to odpowiednik przewodów) i używaj różnych kształtów jako punktów połączeń komponentów.

Przyszły rozwój PCB:

Wraz z szybkim rozwojem komputerów, sprzętu komunikacyjnego, elektroniki użytkowej i przemysłu samochodowego. Przemysł PCB również osiągnął szybki rozwój. Wraz z rozwojem produktów z obwodami drukowanymi wymagania dotyczące nowych materiałów, nowych technologii i nowego sprzętu są coraz wyższe. W przyszłości przemysł drukowanych materiałów elektrycznych powinien zwracać większą uwagę na poprawę wydajności i jakości przy jednoczesnym zwiększaniu produkcji; Przemysł sprzętu specjalnego obwodów drukowanych nie jest już imitacją niskiego poziomu, ale rozwojem automatyzacji produkcji, precyzji, wielofunkcyjności i nowoczesnego sprzętu. Produkcja PCB integruje światowe technologie high-tech. Technologia produkcji obwodów drukowanych przyjmie nowe technologie, takie jak płynne obrazowanie światłoczułe, galwanizacja bezpośrednia, galwanizacja impulsowa i płytki wielowarstwowe.

Proces produkcji PCB

Bliżej domu, przyjrzyjmy się teraz procesowi produkcji PCB.

Produkcja PCB jest bardzo skomplikowana. Weźmy jako przykład czterowarstwową płytkę drukowaną. Proces produkcyjny obejmuje głównie układ PCB, produkcję płyt głównych, przeniesienie wewnętrznego układu PCB, wykrawanie i kontrolę płyt głównych, laminowanie. Wiercenie i otwór w ścianie Wytrącanie chemiczne miedzi, przenoszenie zewnętrznego układu PCB, zewnętrzne trawienie PCB i inne etapy.

1. Układ PCB

Pierwszym krokiem w produkcji PCB jest uporządkowanie i sprawdzenie układu PCB. Fabryka produkcji PCB otrzymuje pliki CAD od firmy projektowej PCB. Ponieważ każde oprogramowanie CAD ma swój własny, unikalny format pliku. Fabryka PCB przekonwertuje go na ujednolicony format - Extended Gerber RS-274X lub Gerber X2. Następnie inżynier fabryczny sprawdzi, czy układ PCB jest zgodny z procesem produkcyjnym. I czy są jakieś wady i inne problemy.

2. Produkcja płyty nośnej

Wyczyść laminat pokryty miedzią. Obecność kurzu może spowodować zwarcie lub przerwanie obwodu końcowego. 8-warstwowa płytka drukowana składa się w rzeczywistości z 3 laminatów pokrytych miedzią (płyty rdzeniowe) oraz 2 folii miedzianych, a następnie sklejonych ze sobą za pomocą prepregów. Sekwencja produkcyjna polega na rozpoczęciu od środkowej płyty głównej (4 i 5 warstw obwodów), ciągłego układania razem, a następnie naprawiania. Produkcja 4-warstwowego PCB jest podobna, z wyjątkiem tego, że używa się tylko jednej płyty głównej i dwóch folii miedzianych.

3. Przeniesienie wewnętrznego układu PCB

Najpierw wykonaj dwuwarstwowy obwód środkowej płyty głównej. Po oczyszczeniu laminatu pokrytego miedzią na powierzchni pokryje się światłoczuły film. Ten film zestala się pod wpływem światła. Tworzy warstwę ochronną na folii miedzianej laminatu pokrytego miedzią. Dwuwarstwowa folia do układania PCB i dwuwarstwowy laminat pokryty miedzią są następnie wkładane do górnej folii do układania PCB, aby zapewnić położenie stosu górnych i dolnych folii do układania PCB.

Światłoczuła maszyna naświetla światłoczuły film na folii miedzianej za pomocą lampy UV. Film światłoczuły jest utwardzany pod filmem przepuszczającym światło, a pod filmem nieprzezroczystym nadal nie ma utwardzonego filmu światłoczułego. Folia miedziana pokryta utwardzoną folią światłoczułą jest wymaganym obwodem układu PCB, co odpowiada funkcji atramentu drukarki laserowej na ręcznej płytce drukowanej. Następnie użyj ługu do oczyszczenia nieutwardzonej błony światłoczułej. Wymagany obwód z folii miedzianej zostanie pokryty utwardzoną folią światłoczułą. Następnie użyj silnej zasady, takiej jak NaOH, aby wytrawić niepotrzebną folię miedzianą.

4. Dziurkowanie i kontrola płyty nośnej

Pomyślnie wyprodukowano płytę główną. Następnie wykonaj otwory wyrównujące na płycie głównej, aby ułatwić wyrównanie z innymi materiałami. Po dociśnięciu płyty głównej razem z innymi warstwami PCB nie można jej modyfikować, dlatego kontrola jest bardzo ważna. Maszyna automatycznie porówna się z rysunkiem układu PCB, aby sprawdzić błędy.

5. Laminowanie

Potrzebny jest tu nowy surowiec, zwany prepregiem. Jest to klej pomiędzy płytą główną a płytą główną (warstwy PCB > 4). Jak również płyta główna i zewnętrzna folia miedziana, która również odgrywa rolę w izolacji. Aby wcześniej przymocować dolną folię miedzianą i dwie warstwy prepregu. Przez otwór wyrównujący i dolną płytę żelazną, a następnie umieść gotową płytę główną w otworze wyrównującym. I wreszcie dwie warstwy prepregu, warstwa folii miedzianej i warstwa aluminiowej płyty nośnej pokrywają płytę rdzenia.

Umieść płytkę PCB zaciśniętą przez żelazną płytkę na wsporniku. A następnie wysłane do próżniowej prasy termicznej w celu laminowania. Wysoka temperatura w gorącej prasie próżniowej może stopić żywicę epoksydową w prepregu i połączyć ze sobą płyty rdzenia i folie miedziane pod ciśnieniem. Po zakończeniu laminowania zdejmij górną płytkę żelazną dociskającą płytkę PCB. Następnie zdejmij aluminiową płytkę nośną. Płyta aluminiowa jest również odpowiedzialna za izolację różnych płytek drukowanych i zapewnienie gładkości zewnętrznej folii miedzianej płytki drukowanej. Obie strony PCB wyjęte w tym czasie, warstwa gładkiej folii miedzianej pokryje PCB.

6. Wiercenie

Aby połączyć 4 warstwy bezdotykowej folii miedzianej na płytce drukowanej, najpierw przewierć otwory przelotowe, aby otworzyć płytkę drukowaną, a następnie metalizuj ściany otworów, aby przewodziły prąd. Użyj wiertarki rentgenowskiej, aby zlokalizować wewnętrzną płytę rdzenia. Maszyna automatycznie znajdzie i zlokalizuje otwór w płycie głównej. Następnie przebij otwór pozycjonujący na płytce drukowanej, aby upewnić się, że następny otwór zostanie wywiercony od środka otworu. Umieść warstwę aluminiowej płyty na wykrawarce, a następnie umieść na niej płytkę drukowaną.

Aby poprawić wydajność, w zależności od liczby warstw PCB, układaj razem od 1 do 3 identycznych płytek PCB w celu perforacji. Na koniec przykryj najwyżej położoną płytkę PCB warstwą aluminiowej płyty. Użyj górnej i dolnej warstwy aluminiowej płyty, aby zapobiec rozerwaniu folii miedzianej na płytce drukowanej podczas wiercenia i wychodzenia wiertła. W poprzednim procesie laminowania stopiona żywica epoksydowa została wyciśnięta z PCB, więc należy ją odciąć. Frezarka profilująca tnie swoje obrzeże zgodnie z prawidłowymi współrzędnymi XY PCB.

7. Wytrącanie chemiczne miedzi na ścianie otworu

Ponieważ prawie wszystkie projekty PCB wykorzystują perforacje do łączenia różnych warstw linii. Dobre połączenie wymaga folii miedzianej o grubości 25 mikronów na ścianie otworu. Grubość folii miedzianej musi zostać uzupełniona przez galwanizację. Ale ściana otworu składa się z nieprzewodzącej żywicy epoksydowej i płyty z włókna szklanego. Tak więc pierwszym krokiem jest nałożenie warstwy materiału przewodzącego na ścianę otworu. I utwórz warstwę miedzi o grubości 1 mikrona na całej powierzchni PCB poprzez osadzanie chemiczne, w tym na ścianie otworu. Użyj maszyny do kontrolowania całego procesu, takiego jak obróbka chemiczna i czyszczenie.

8. Zewnętrzny transfer układu PCB

Następnie układ PCB warstwy zewnętrznej zostanie przeniesiony na folię miedzianą. Proces jest podobny do poprzedniej zasady przenoszenia układu płytki PCB z rdzeniem wewnętrznym. Przeniesienie układu PCB na folię miedzianą poprzez fotokopiowanie filmu i filmu światłoczułego. Jedyna różnica polega na tym, że użyje filmów pozytywowych jako płyty. Wewnętrzny transfer układu PCB wykorzystuje metodę subtraktywną i używa filmu negatywowego jako płyty. Przykryj płytkę drukowaną utwardzoną folią światłoczułą jako obwód i wyczyść nieutwardzoną folię światłoczułą. Po wytrawieniu odsłoniętej folii miedzianej utwardzona folia światłoczuła ochroni obwód układu PCB. Przeniesienie zewnętrznego układu PCB przyjmuje normalną metodę i użyje folii pozytywowej jako płytki. Utwardzona folia światłoczuła pokrywa obszar bez obwodu na PCB.

Po oczyszczeniu nieutwardzonej błony światłoczułej przeprowadza się galwanizację. Nie galwanizować tam, gdzie jest film. A tam, gdzie nie ma folii, najpierw miedziowanie, a następnie cynowanie. Po usunięciu filmu przeprowadza się trawienie alkaliczne, a na koniec usuwa się cynę. Schemat obwodu pozostaje na płytce, ponieważ jest zabezpieczony cyną. Zaciśnij płytkę drukowaną za pomocą zacisków i galwanizuj miedź. Jak wspomniano wcześniej, aby zapewnić wystarczającą przewodność otworów, warstwa miedzi pokrywająca ściany otworów musi mieć grubość 25 mikronów. Tak więc komputer automatycznie kontroluje cały system, aby zapewnić jego dokładność.

9. Trawienie zewnętrznej płytki drukowanej

Następnie kompletna zautomatyzowana linia montażowa kończy proces wytrawiania. Najpierw wyczyść utwardzoną folię światłoczułą na płytce drukowanej. Następnie użyj mocnej zasady, aby wyczyścić pokrytą nią niepotrzebną folię miedzianą. Następnie użyj roztworu do usuwania cyny, aby usunąć cynowanie z folii miedzianej układu PCB. Po oczyszczeniu 4-warstwowy układ PCB jest gotowy. Proces produkcji PCB jest bardziej skomplikowany i obejmuje szeroki zakres procesów. Od prostej obróbki mechanicznej po złożoną obróbkę mechaniczną, typowe reakcje chemiczne, procesy fotochemiczne, elektrochemiczne, termochemiczne i inne, wspomagane komputerowo projektowanie CAM. I wiele innych aspektów wiedzy.

Ponadto w procesie produkcyjnym występuje wiele problemów procesowych i od czasu do czasu napotkamy nowe problemy. Niektóre problemy znikają bez ustalenia przyczyny. Proces produkcyjny to nieciągła forma linii montażowej. Tak więc każdy problem w jakimkolwiek ogniwie spowoduje zatrzymanie produkcji na całej linii i konsekwencje masowego złomowania.