Hvordan Pcbs er produsert

PCB-fabrikasjon innebærer å konvertere designfiler, inkludert Gerbers og nettlister, til fysiske kretskort hvor komponenter kan plasseres og loddes.

Produksjonsprosessen begynner med designutdatafiler (gerbers, nettlister, drillfiler, etc.). Disse utdatafilene genereres under designfasen, inkludert utvikling av produktkonsepter, skjematisk input, layoutdesign og filgenerering. Det neste trinnet inkluderer fabrikasjon og montering av kretskortene.

Flytskjemaet nedenfor viser trinnene involvert i PCB-produksjon.

A. Design- og styreutdatafiler

Etter å ha mottatt designfilene fra PCB-designeren, begynner produksjonen raskt. Designere lager utdatafiler i Gerber- eller ODB plus plus-format for produksjon og lager stykklister (stykklister) for montering.

Produsenter utfører DFM-inspeksjoner for å identifisere potensielle risikoer og feil som kan oppstå i produksjonsprosessen. Designere/kunder blir varslet hvis noe går galt. Den korrigerte filen mates deretter inn i et CAM-system (Computer Aided Manufacturing) for å gjenkjenne formatet til kunstlag, borehullsdata, IPC-nettliste og konvertere de elektroniske dataene til et bilde. Den verifiserer også lagrekkefølgen, kjører Design Rule Checks (DRC) og gjør mange andre ting.

Alle lag analyseres med en Gerber-fil som input. Stableplanen vil også fortsette deretter. Senere vil CAM lage utdatafiler for de ulike produksjonsavdelingene. Utdatafiler inkluderer boreprogrammer (under- og hovedborehull), bildelag, loddemaskefilutdata, rutingfiler og IPC-nettlister.

B. Imaging av indre lag

Produsenter bruker stort sett LDI (Laser Direct Imaging) på grunn av miniatyrisering. De brukte også en spesiell skriver kalt plotter, som laget fotografiske filmer av kretslag, loddemaske og silketrykklag for å skrive ut kretsbilder. Panelet består av en fotosensitiv film kalt fotoresist. Fotoresister inkluderer et lag med fotoreaktive kjemikalier som polymeriserer ved eksponering for ultrafiolett lys. Panelet er nå under en datastyrt laser. Datamaskinen skanner overflaten av kretskortet og konverterer det til et digitalt bilde. Dette digitale bildet matches til en forhåndslastet CAD/CAM-designfil som inneholder de nødvendige bildespesifikasjonene. På samme måte dannes et negativt bilde på det indre laget.

Prosessflyten til LDI er vist i følgende figur:

Etter fremkalling av bildet fjernes den uherdede fotoresisten (kobberet som trengs for beskyttelse) med en alkalisk løsning.

C. Etsing

I PCB-produksjon er etsing prosessen med å fjerne uønsket kobber (Cu) fra brettet. Uønsket kobber er ikke annet enn ikke-krets kobber. Som et resultat oppnås et ønsket kretsmønster.

Kretskortprodusenter bruker vanligvis våtetseprosesser. Ved våtetsing oppløses uønskede materialer når de senkes ned i kjemiske løsninger.

Viktige parametere å vurdere under etseprosessen er hastigheten panelet flyttes med, sprayen av kjemikalier og mengden kobber som skal etses bort. Hele prosessen utføres i et høytrykksforstøvningskammer av transportørtype.

D. Fotoresist stripping

Under denne prosessen etses den gjenværende fotoresisten bort fra kobberet. Prosessen går ut på å bruke en høytrykksvannspyling for å løse opp etsende partikler (kjemiske midler) i vannet, som ødelegger fotoresisten.

E. Stans etter inspeksjon og etsing

Med alle lagene rene og klare, sørger produsenten for å stanse justeringshull ved å bruke målene på de indre lagene for bedre lag-til-lag-justering. Lagene er plassert i en optisk stanse for å oppnå nøyaktig innretting av indre og ytre lag.

Inspeksjon i denne metoden utføres ved å visuelt skanne overflaten av kretskortet. Kretskortet er opplyst av ulike lyskilder, hvor det brukes ett eller flere HD-kameraer. Dette er hvordan et AOI-system (Automated Optical Inspection) bygger et komplett bilde av brettet for verifisering.

F. Brunt oksidbelegg

Her er kobberkretsmønsteret belagt med brunt oksid for å hindre oksidasjon og korrosjon av de indre lagene etter laminering. I tillegg gir det bedre bindingsegenskaper for binding med prepregs.

G. Laminering

Laminering er prosessen med å lime prepreg, kobberfolie, indre kjerne i en symmetrisk stabel under kontrollert temperatur og trykk. Det er en to-trinns prosess:

Forberedelse av stakk

Bonding

Flerlagsplater er laget av kobberfolie, prepreg og indre kjerne. Disse holdes sammen ved å påføre varme og trykk. For bedre liming brukes mekaniske presser til både varm- og kaldpressing. Bonder-datamaskinen styrer prosessen med å varme opp stabelen, påføre trykk og la stabelen avkjøles med en kontrollert hastighet.

Følgende diagram oppsummerer LDI-prosessen:

H. Boring

Under boreprosessen, bor hull for gjennomgående hull og blykomponenter. Røntgenboret lokaliserer målet i det indre laget. Maskinen borer pilothullene nøyaktig. Maskinen er datastyrt, hvor operatøren kan velge et spesifikt boreprogram. Den plasserer XY-koordinatene i riktig retning. Hull opptil 100 mikron i diameter kan bores. Maskinen kan også velge riktig dimensjon og utføre deretter.

Boring av hull skaper hevede ender av metall som vanligvis kalles grader. Avgradingsprosessen fjerner alle grader eller urenheter fra overflaten av kretskortet.

1. Elektroløs kobberbelegg

Det første trinnet i galvaniseringsprosessen er å gjøre hulltønnen ledende ved å kjemisk avsette et veldig tynt lag med kobber på hullveggene. Denne prosessen kalles strømløs kobberbelegg. Reaksjonen initieres av en katalysator. Etter grundig rengjøring går panelene gjennom et kontinuerlig kjemisk bad. Et lag med kobber som er ca. {{0}}.08 til 0.1 mikron tykt, er avsatt på hulltønnen og på overflaten av panelet.

J. Ytre lags avbildning

Vi bruker fotoresist på panelet for bildebehandling av indre lag. På samme måte vil det ytre laget av panelet bli avbildet ved hjelp av et positivt bilde. Her følger prosessen trykkplateetsemetoden. Det første trinnet innebærer å rengjøre panelet for å hindre forurensning og støvpartikler fra å feste seg til panelet. Deretter påføres et lag med fotoresist på panelet. Etter dette brukes LDI til å skrive ut bildet.

K. Kobberbelegg

I dette trinnet blir hullene og overflatene galvanisert med kobber. Panelet lastes inn i flypinnen av operatøren. Panelet fungerer som en katode for galvanisering av hullene og overflatene, ettersom hullene har avsatt et tynt lag med ledende kobber, klart for galvanisering. Det gjøres ved automatisk pletteringslinje. Før galvanisering blir panelene rengjort og aktivert i flere bad. Hvert sett med paneler er datastyrt for å sikre at de forblir i hvert badekar for en nøyaktig spesifikk tid. Vanligvis er 1 mil tykt kobber avsatt i hulltønnen.

Etter kobberplettering er tinnplettering neste. Tinnbelegg brukes som resist. Den forhindrer korrosjon av overflateelementer som kobberputer, hullputer og hullvegger under ytre lagetsing.

L. Fotoresist stripping

Når panelet er belagt, blir fotoresisten uønsket og må fjernes fra panelet for å eksponere det uønskede kobberet. Her brukes en kontinuerlig linje for å løse opp og vaske bort resisten som dekker det uønskede kobberet. Dette er det første trinnet i løfte-ets-stripping-prosessen.

M. Final Etch

I dette trinnet fjernes det uønskede eksponerte kobberet ved hjelp av et ammoniakk-etsemiddel. Samtidig kan tinn holde ønsket kobber. På dette tidspunktet er de ledende områdene og tilkoblingene riktig etablert.

N. Blikkstripping

Etter etsing vil tinnlaget på kobbersporene fjernes. Konsentrert salpetersyre brukes til å fjerne tinnet, det vil ikke skade kobberkretssporene under det. Dette resulterer i klare, tydelige kobberspor på kretskortet.

O. Påføring av loddemaske

Loddemaske har følgende bruksområder:

Det gir isolasjonsmotstand for spor.

Skille sveisbare og ikke-sveisbare områder.

Gir beskyttelse mot miljøforhold ved å dekke ikke-sveisbare områder med blekk.

LPI-masker (Liquid Photo Imaging) kombinerer løsemidler med polymerer for å danne et tynt belegg som fester seg til forskjellige kretskortoverflater. Skriveren avbilder det belagte panelet. UV-lyset i maskinen herder blekket i de klare områdene. Etter det fjerner du all uherdet resist fra bildepanelet.

LPI-herding (tørking) kombinerer blekket med dielektrikumet. Det letter loddemasken vedheft. Det siste steketrinnet foregår i en ovn eller under en infrarød varmekilde.

Grønn ble valgt som en typisk loddemaskefarge fordi den ikke belaster øynene. Før maskiner kan inspisere PCB under produksjon og montering, gjøres alle inspeksjoner manuelt. Overheadlysene som teknikere bruker til å inspisere kretskort, reflekteres ikke av den grønne loddemasken, noe som gjør dem tryggere for øynene.

P. Overflatefinish

PCB-finish er metall-til-metall-forbindelsen mellom bart kobber og komponenter på det loddbare området på kretskortet. Kobberunderlaget på et kretskort er utsatt for oksidasjon uten et beskyttende belegg. Derfor er overflatebehandling avgjørende for å beskytte den mot oksidasjon. I tillegg forbereder den komponenter for lodding til brettet under montering og forlenger holdbarheten til brettet.

Det finnes ulike typer overflatebehandlinger. Imidlertid er blyfri overflatebehandling mye brukt på grunn av strenge RoHS-spesifikasjoner.

Faktorer som kostnad, miljø, komponentvalg, holdbarhet og utbytte bør vurderes når du velger en finish.

Q. Silketrykk

I denne prosessen brukes en blekkstråleprojektor til å avbilde forklaringen direkte fra de digitale dataene til kretskortet. Blekket er screentrykt (smurt ut) på overflaten av panelet ved hjelp av en blekkskriver. Panelet bakes deretter for å herde blekket. Den spesifiserer ulike typer tekst som delenummer, navn, koder, logoer osv.

Det er tre utskriftsmetoder:

Manuell silketrykk

Direkte legendeutskrift

R. Elektrisk test

E-test står for bare kretskort elektrisk test. I dette trinnet bruker du en elektronisk sonde til å sjekke hvert umonterte kretskort for kortslutninger, åpninger, motstand, kapasitans og andre grunnleggende elektriske egenskaper. E-test sjekker ledningsevnen til brettet mot nettlistefilen. Nettlisten inneholder informasjon om de ledende sammenkoblingsmønstrene til PCB.

Implementer testing av spiker og flyvende sonde for å teste funksjonaliteten.

Test av flyvende sonde

Testing av flyvende sonde bruker en sonde som beveger seg fra ett punkt til et annet i henhold til instruksjoner fra spesifikk programvare. Dette er en armaturløs testmetode. I begynnelsen genereres et testprogram for flyvende sonde (FPT) og lastes deretter inn i FPT-testeren. Testeren tilfører elektriske signaler og strøm til sondepunktene, som deretter måles i henhold til testprosedyren.

Spikerseng

Spikersengen er den tradisjonelle metoden for elektrisk testing av bare bord. Det krever å lage en testmal med pinner på linje med testplasseringer på PCB. Prosessen er rask og egnet for storskala produksjonssystemer.

S. Analyse og v-scoring

Kretskortene formes og kuttes fra produksjonspanelene i det siste produksjonsstadiet. Metoden som brukes er enten å bruke et stolpehull eller en V-formet sliss. V-spor skjærer diagonale kanaler på begge sider av brettet, mens stolpehull etterlater sidespor langs kanten. I alle fall kan platene ganske enkelt kastes ut av panelet.