Những Điều Bạn Cần Biết Về Quy Trình Sản Xuất PCB

PCB chủ yếu chứa các phần sau:

• Pad: Một lỗ kim loại được sử dụng để hàn các chân linh kiện.
• Via: Là lỗ kim loại dùng để liên kết chân của các linh kiện giữa các lớp với nhau.
• Lỗ gắn: dùng để cố định bảng mạch in.
• Dây điện: Màng đồng của mạng điện dùng để nối các chân của các linh kiện.
• Connectors: linh kiện dùng để kết nối giữa các bảng mạch với nhau.
• Làm đầy: Lớp phủ đồng cho mạng dây nối đất, có thể giảm trở kháng một cách hiệu quả.
• Ranh giới điện: được sử dụng để xác định kích thước của bảng mạch, tất cả các thành phần trên bảng mạch không thể vượt quá ranh giới.

Có ba loại cấu trúc PCB:

• PCB một lớp:

• Chỉ có dây lá đồng ở một bên của bảng mạch và không có dây lá đồng ở phía bên kia. Mạch của các sản phẩm điện tử ban đầu rất đơn giản. Chỉ cần một bên để kết nối và dẫn điện, và có thể đặt đường dẫn ở phía bên kia mà không cần lá đồng.

• PCB hai lớp:

• Có dây lá đồng trên cả hai mặt của bảng mạch. Và các đường dẫn của mặt trước và mặt sau có thể kết nối với nhau thông qua vias. Vì cả hai bên đều có thể được nối dây nên diện tích sử dụng gấp đôi so với một bảng điều khiển, phù hợp hơn cho các sản phẩm có mạch điện phức tạp. Trong thiết kế, các bộ phận được đặt ở mặt trước, trong khi mặt sau là bề mặt hàn của chân bộ phận.

• PCB nhiều lớp:

• Thông thường bằng cách sử dụng nhiều bảng hai mặt được khắc để tạo PCB nhiều lớp. Xếp chồng một lớp cách điện (Prepreg) giữa các bảng và đặt lá đồng ở cả hai mặt của lớp ngoài cùng rồi ép chúng lại với nhau. Do sử dụng nhiều tấm hai mặt để ép nên số lớp thường là số chẵn. Lớp lá đồng ép bên trong có thể là lớp dẫn điện, lớp tín hiệu, lớp nguồn hoặc lớp tiếp đất. Về lý thuyết, bảng nhiều lớp có thể đạt tới hơn 50 lớp, nhưng khu vực ứng dụng thực tế hiện có khoảng 30 lớp.

PCB rất linh hoạt. Hầu hết các sản phẩm điện tử đều có bảng mạch in, từ linh kiện máy tính (bàn phím, chuột, bo mạch chủ, ổ quang, đĩa cứng, card đồ họa）, đến màn hình LCD, TV, điện thoại di động, điện thoại, đồng hồ điện tử, máy ảnh kỹ thuật số, định vị vệ tinh, PDA …) gần như là một phần của cuộc sống.

Nguyên tắc làm việc của PCB:

Một loại bảng mạch in rất cơ bản là một vật liệu cách điện phẳng, cứng với cấu trúc dẫn điện mỏng được gắn vào một mặt. Những cấu trúc dẫn điện này tạo ra các mẫu hình học bao gồm hình chữ nhật, hình tròn và hình vuông. Sử dụng các hình chữ nhật dài và mỏng làm điểm kết nối (tương đương với dây dẫn) và sử dụng các hình dạng khác nhau làm điểm kết nối cho các thành phần.

Sự phát triển trong tương lai của PCB：

Với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp máy tính, thiết bị truyền thông, điện tử tiêu dùng và ô tô. Ngành công nghiệp PCB cũng đã đạt được sự phát triển nhanh chóng. Với sự phát triển của các sản phẩm mạch in, các yêu cầu đối với vật liệu mới, công nghệ mới và thiết bị mới ngày càng cao hơn. Trong tương lai, ngành công nghiệp vật liệu điện in cần chú ý nhiều hơn đến việc cải thiện hiệu suất và chất lượng đồng thời mở rộng sản lượng; ngành công nghiệp thiết bị đặc biệt mạch in không còn là sự bắt chước cấp thấp, mà là sự phát triển của tự động hóa sản xuất, thiết bị chính xác, đa chức năng và hiện đại.. Việc sản xuất PCB tích hợp các công nghệ công nghệ cao của thế giới. Công nghệ sản xuất mạch in sẽ áp dụng các công nghệ mới như hình ảnh cảm quang chất lỏng, mạ điện trực tiếp, mạ điện xung và bảng đa lớp.

Quy trình sản xuất PCB

Gần gũi hơn, bây giờ chúng ta hãy xem quy trình sản xuất PCB.

Việc sản xuất PCB rất phức tạp. Lấy bảng in bốn lớp làm ví dụ. Quy trình sản xuất chủ yếu bao gồm bố trí PCB, sản xuất bảng lõi, chuyển bố cục PCB bên trong, đục lỗ và kiểm tra bảng lõi, cán màng. Khoan và tường lỗ Kết tủa hóa học đồng, chuyển bố cục PCB bên ngoài, khắc PCB bên ngoài và các bước khác.

1. Bố cục PCB

Bước đầu tiên trong quá trình sản xuất PCB là tổ chức và kiểm tra bố cục PCB. Nhà máy sản xuất PCB nhận các tệp CAD từ công ty thiết kế PCB. Vì mỗi phần mềm CAD có định dạng tệp duy nhất của riêng nó. Nhà máy PCB sẽ chuyển đổi nó thành một định dạng thống nhất-Gerber RS-274X mở rộng hoặc Gerber X2. Sau đó, kỹ sư nhà máy sẽ kiểm tra xem bố cục PCB có phù hợp với quy trình sản xuất hay không. Và cho dù có bất kỳ khiếm khuyết và các vấn đề khác.

2. Sản xuất ván lõi

Làm sạch lớp phủ đồng. Nếu có bụi, nó có thể làm cho mạch cuối cùng bị đoản mạch hoặc đứt. Một PCB 8 lớp thực sự được tạo thành từ 3 tấm mỏng phủ đồng (bảng lõi) cộng với 2 màng đồng, sau đó được dán lại với nhau bằng các tấm prepreg. Trình tự sản xuất là bắt đầu với bảng lõi ở giữa (4 và 5 lớp mạch), liên tục xếp chồng lên nhau, sau đó sửa chữa. Việc sản xuất PCB 4 lớp cũng tương tự, chỉ khác là chỉ sử dụng một bo mạch lõi và hai màng đồng.

3. Chuyển giao bố cục PCB bên trong

Đầu tiên, tạo mạch hai lớp của bảng lõi giữa. Sau khi làm sạch lớp phủ đồng, một lớp màng cảm quang sẽ phủ lên bề mặt. Bộ phim này sẽ đông đặc lại khi tiếp xúc với ánh sáng. Tạo thành một lớp màng bảo vệ trên lá đồng của lớp phủ đồng. Sau đó, màng bố cục PCB hai lớp và lớp phủ đồng hai lớp được chèn vào màng bố cục PCB phía trên để đảm bảo vị trí xếp chồng của màng bố cục PCB trên và dưới.

Máy cảm quang chiếu phim cảm quang trên lá đồng bằng đèn UV. Phim cảm quang được xử lý dưới màng truyền sáng và vẫn không có phim cảm quang nào được xử lý dưới màng mờ đục. Lá đồng được bao phủ dưới màng cảm quang được xử lý là mạch bố trí PCB cần thiết, tương đương với chức năng của mực máy in laser của PCB thủ công. Sau đó sử dụng dung dịch kiềm để làm sạch màng cảm quang chưa được xử lý. Và mạch lá đồng cần thiết sẽ được bao phủ bởi màng cảm quang đã được xử lý. Sau đó sử dụng một chất kiềm mạnh, chẳng hạn như NaOH, để ăn mòn lá đồng không cần thiết.

4. Kiểm tra và đục lỗ bảng lõi

Sản xuất thành công bo mạch lõi. Sau đó đục lỗ căn chỉnh trên bảng lõi để tạo điều kiện căn chỉnh với các vật liệu khác. Sau khi nhấn bảng lõi cùng với các lớp PCB khác, nó sẽ không thể sửa đổi được, vì vậy việc kiểm tra là rất quan trọng. Máy sẽ tự động so sánh với bản vẽ bố trí PCB để kiểm tra lỗi.

5. cán

Ở đây cần một nguyên liệu thô mới, được gọi là prepreg. Nó là chất kết dính giữa bảng lõi và bảng lõi (lớp PCB> 4). Cũng như bảng lõi và lá đồng bên ngoài, cũng đóng vai trò cách nhiệt. Để cố định lá đồng dưới và hai lớp chuẩn bị trước. Xuyên qua lỗ căn chỉnh và tấm sắt bên dưới, sau đó đặt tấm lõi đã hoàn thiện vào lỗ căn chỉnh. Và cuối cùng là hai lớp chuẩn bị, một lớp lá đồng và Một lớp tấm nhôm chịu áp lực bao phủ tấm lõi.

Đặt bo mạch PCB đã được kẹp bởi tấm sắt lên giá đỡ. Và sau đó gửi đến máy ép nhiệt chân không để cán màng. Nhiệt độ cao trong máy ép nóng chân không có thể làm chảy nhựa epoxy trong lớp chuẩn bị và cố định các tấm lõi và lá đồng với nhau dưới áp suất. Sau khi hoàn thành việc cán màng, hãy tháo tấm sắt phía trên đã ép PCB. Sau đó tháo tấm nhôm chịu lực ra. Tấm nhôm còn có nhiệm vụ cách ly các PCB khác nhau và đảm bảo độ nhẵn của lá đồng bên ngoài PCB. Cả hai mặt của PCB được lấy ra vào thời điểm này, một lớp lá đồng mịn sẽ bao phủ PCB.

6. Khoan

Để kết nối 4 lớp lá đồng không tiếp xúc trong PCB, trước tiên hãy khoan các lỗ xuyên qua để mở PCB, sau đó kim loại hóa các thành lỗ để dẫn điện. Sử dụng máy khoan tia X để xác định vị trí bảng lõi bên trong. Máy sẽ tự động tìm và xác định vị trí lỗ trên bo mạch lõi. Và sau đó đục lỗ định vị trên PCB để đảm bảo rằng lỗ tiếp theo được khoan từ tâm lỗ. Đặt một lớp tấm nhôm lên máy đục lỗ, sau đó đặt PCB lên trên.

Để nâng cao hiệu quả, theo số lớp PCB, xếp chồng 1 đến 3 bảng PCB giống hệt nhau để đục lỗ. Cuối cùng, phủ PCB trên cùng bằng một lớp tấm nhôm. Sử dụng các lớp nhôm trên và dưới để ngăn lá đồng trên PCB bị rách khi mũi khoan khoan vào và ra. Trong quá trình cán màng trước đó, epoxy nóng chảy đã bị ép ra khỏi PCB, vì vậy cần phải cắt bỏ nó. Máy phay định hình cắt ngoại vi của nó theo tọa độ XY chính xác của PCB.

7. Kết tủa hóa học đồng trên thành lỗ

Vì hầu hết tất cả các thiết kế PCB đều sử dụng các lỗ để kết nối các lớp đường khác nhau. Một kết nối tốt cần có màng đồng 25 micron trên thành lỗ. Độ dày của màng đồng cần phải hoàn thành bằng cách mạ điện. Nhưng bức tường lỗ bao gồm nhựa epoxy không dẫn điện và tấm sợi thủy tinh. Vì vậy, bước đầu tiên là đặt một lớp vật liệu dẫn điện lên thành lỗ. Và tạo thành màng đồng 1 micron trên toàn bộ bề mặt PCB bằng cách lắng đọng hóa học, bao gồm cả thành lỗ. Sử dụng máy để kiểm soát toàn bộ quy trình như xử lý hóa chất và làm sạch.

8. Chuyển giao bố cục PCB bên ngoài

Tiếp theo, bố cục PCB của lớp bên ngoài sẽ chuyển sang lá đồng. Quá trình này tương tự như nguyên tắc chuyển giao trước đây của bố cục PCB của bảng lõi bên trong. Bố cục PCB chuyển sang lá đồng bằng cách sao chụp phim và phim cảm quang. Sự khác biệt duy nhất là sẽ sử dụng phim dương bản làm bảng. Việc chuyển bố cục PCB bên trong sử dụng phương pháp trừ và sử dụng phim âm bản làm bảng. Che PCB bằng màng cảm quang đã xử lý làm mạch và làm sạch màng cảm quang chưa xử lý. Sau khi khắc lá đồng lộ ra, màng cảm quang được xử lý sẽ bảo vệ mạch bố trí PCB. Việc chuyển bố cục PCB bên ngoài áp dụng phương pháp thông thường và sử dụng màng dương làm bảng. Phim cảm quang được xử lý bao phủ khu vực không có mạch trên PCB.

Sau khi làm sạch màng cảm quang chưa xử lý, quá trình mạ điện được thực hiện. Không mạ điện nơi có phim. Còn chỗ nào không có màng thì mạ đồng trước rồi mạ thiếc. Sau khi loại bỏ màng, quá trình ăn mòn kiềm được thực hiện và cuối cùng loại bỏ hộp thiếc. Mẫu mạch vẫn còn trên bảng vì nó được bảo vệ bằng thiếc. Kẹp PCB bằng kẹp và mạ điện đồng. Như đã đề cập trước đó, để đảm bảo các lỗ có đủ độ dẫn điện, màng đồng mạ trên thành lỗ phải có độ dày 25 micron. Vì vậy máy tính sẽ tự động điều khiển toàn bộ hệ thống để đảm bảo tính chính xác của nó.

9. Khắc PCB bên ngoài

Tiếp theo, một dây chuyền lắp ráp tự động hoàn chỉnh sẽ hoàn thành quá trình khắc. Đầu tiên, làm sạch màng cảm quang đã được xử lý trên PCB. Sau đó sử dụng chất kiềm mạnh để làm sạch lá đồng không cần thiết được bao phủ bởi nó. Sau đó, sử dụng dung dịch tước thiếc để tước lớp mạ thiếc trên lá đồng bố trí PCB. Sau khi làm sạch, bố cục PCB 4 lớp đã hoàn tất. Quy trình sản xuất PCB phức tạp hơn và bao gồm nhiều quy trình khác nhau. Từ xử lý cơ học đơn giản đến xử lý cơ học phức tạp, các phản ứng hóa học thông thường, quang hóa, điện hóa, nhiệt hóa và các quá trình khác, CAM thiết kế có sự trợ giúp của máy tính. Và nhiều khía cạnh kiến ​​thức khác.

Hơn nữa, có rất nhiều vấn đề về quy trình trong quá trình sản xuất và thỉnh thoảng sẽ gặp phải một số vấn đề mới. Một số vấn đề biến mất mà không tìm ra nguyên nhân. Quá trình sản xuất là dạng dây chuyền lắp ráp không liên tục. Vì vậy, bất kỳ sự cố nào ở bất kỳ mắt xích nào cũng sẽ khiến toàn bộ dây chuyền ngừng sản xuất và hậu quả là phải tháo dỡ hàng loạt.