Hvernig PCbs eru framleidd

PCB tilbúningur felur í sér að umbreyta hönnunarskrám, þar á meðal Gerbers og netlistum, í líkamleg rafrásarspjöld þar sem hægt er að setja íhluti og lóða.

Framleiðsluferlið hefst með hönnunarúttaksskrám (Gerbers, netlistar, borskrár osfrv.). Þessar úttaksskrár eru búnar til á hönnunarstiginu, þar á meðal þróun vöruhugmynda, skýringarmynd, útlitshönnun og skráargerð. Næsta stig felur í sér framleiðslu og samsetningu hringrásarborðanna.

Flæðiritið hér að neðan sýnir skrefin sem taka þátt í PCB framleiðslu.

A. Hönnun og borð úttaksskrár

Eftir að hafa fengið hönnunarskrárnar frá PCB hönnuðinum hefst framleiðsla fljótt. Hönnuðir búa til úttaksskrár í Gerber eða ODB plús plús sniði fyrir framleiðslu og búa til efnisskrár (BOMs) til samsetningar.

Framleiðendur framkvæma DFM skoðanir til að greina hugsanlega áhættu og villur sem geta komið upp í framleiðsluferlinu. Hönnuðir/viðskiptavinum er gert viðvart ef eitthvað fer úrskeiðis. Leiðrétta skráin er síðan færð inn í CAM (Computer Aided Manufacturing) kerfi til að þekkja snið listaverkalaga, borholugögn, IPC netlista og umbreyta rafrænu gögnunum í mynd. Það sannreynir einnig lagaröð, keyrir Design Rule Checks (DRC) og gerir margt annað.

Öll lög eru greind með Gerber skrá sem inntak. Stöðlunaráætlunin mun einnig halda áfram í samræmi við það. Síðar mun CAM búa til úttaksskrár fyrir hinar ýmsu framleiðsludeildir. Úttaksskrár innihalda borforrit (undir- og aðalborholur), myndalög, framleiðsla á lóðagrímuskrám, leiðarskrár og IPC netlistar.

B. Inner Layer Imaging

Framleiðendur nota aðallega LDI (Laser Direct Imaging) vegna smæðingar. Þeir notuðu einnig sérstakan prentara sem kallast plotter, sem gerði ljósmyndafilmur af hringrásarlögum, lóðagrímu og silkiþrykklögum til að prenta hringrásarmyndir. Spjaldið samanstendur af ljósnæmri filmu sem kallast photoresist. Ljósviðnám inniheldur lag af ljóshvarfandi efnum sem fjölliða við útsetningu fyrir útfjólubláu ljósi. Spjaldið er nú undir tölvustýrðum laser. Tölvan skannar yfirborð hringrásarborðsins og breytir því í stafræna mynd. Þessi stafræna mynd er pöruð við fyrirframhlaða CAD/CAM hönnunarskrá sem inniheldur nauðsynlegar myndlýsingar. Á sama hátt myndast neikvæð mynd á innra lagið.

Ferlisflæði LDI er sýnt á eftirfarandi mynd:

Eftir að myndin hefur verið framkölluð er óhertu ljósþolinn (koparinn sem þarf til verndar) fjarlægður með basískri lausn.

C. Æsing

Í PCB framleiðslu er æting ferlið við að fjarlægja óæskilegan kopar (Cu) af borðinu. Óæskilegur kopar er ekkert annað en kopar sem ekki er hringrás. Fyrir vikið fæst æskilegt hringrásarmynstur.

Framleiðendur hringrásarplötu nota venjulega blautætingarferli. Í blautætu leysast óæskileg efni upp þegar þau eru sökkt í efnalausnir.

Mikilvægar breytur sem þarf að hafa í huga við ætingarferlið eru hraðinn sem spjaldið er flutt á, úða efna og magn kopars sem á að etsa í burtu. Allt ferlið er framkvæmt í háþrýstiúðunarhólfi af færibandsgerð.

D. Stripping með ljósþoli

Meðan á þessu ferli stendur er ljósþolið sem eftir er ætið frá koparnum. Ferlið felur í sér að nota háþrýstivatnsskolun til að leysa upp ætandi agnir (efnafræðileg efni) í vatninu sem eyðileggja ljósþolið.

E. Kýla eftir skoðun og ætingu

Þegar öll lögin eru hrein og tilbúin, sér framleiðandinn um að kýla jöfnunargöt með því að nota miðin sem gefin eru á innri lögunum til að fá betri jöfnun lag á milli. Lögin eru sett í optískt kýla til að ná nákvæmri innri og ytri laglínu.

Skoðun með þessari aðferð er framkvæmd með því að skanna yfirborð hringrásarborðsins sjónrænt. Hringrásin er upplýst af ýmsum ljósgjöfum, sem ein eða fleiri háskerpumyndavélar eru notaðar fyrir. Þannig byggir AOI (Automated Optical Inspection) kerfi heildarmynd af borðinu til sannprófunar.

F. Brún oxíðhúð

Hér er koparrásarmynstrið húðað með brúnu oxíði til að koma í veg fyrir oxun og tæringu innri laganna eftir lagskiptingu. Að auki veitir það betri tengingareiginleika fyrir tengingu við prepregs.

G. Lamination

Lamination er ferlið við að tengja prepreg, koparfilmu, innri kjarna í samhverfan stafla undir stjórnað hitastigi og þrýstingi. Það er tveggja þrepa ferli:

Stackup undirbúningur

Tenging

Fjöllaga plötur eru úr koparfilmu, prepreg og innri kjarna. Þessum er haldið saman með því að beita hita og þrýstingi. Fyrir betri tengingu eru vélrænar pressur notaðar fyrir bæði heita og kalda pressu. Bonder tölvan stjórnar ferlið við að hita stafla, beita þrýstingi og leyfa staflanum að kólna með stýrðum hraða.

Eftirfarandi skýringarmynd dregur saman LDI ferlið:

H. Boranir

Á meðan á borunarferlinu stendur, boraðu holur fyrir gegnum holur og blýhluta. Röntgenborinn staðsetur skotmarkið í innra laginu. Vélin borar stýrisgötin nákvæmlega. Vélin er tölvustýrð, þar sem stjórnandi getur valið sérstakt borforrit. Það staðsetur XY hnitin í rétta átt. Hægt er að bora göt allt að 100 míkron í þvermál. Vélin getur einnig valið rétta stærð borvél og framkvæmt í samræmi við það.

Með því að bora holur myndast upphækkaðir enda úr málmi sem almennt er kallaður burrs. The burring ferlið fjarlægir allar burrs eða óhreinindi af yfirborði hringrás borð.

1. Raflaus koparhúðun

Fyrsta skrefið í rafhúðuninni er að gera holutunnu leiðandi með því að setja mjög þunnt lag af kopar á holuveggina. Þetta ferli er kallað raflaus koparhúðun. Hvati kemur af stað hvarfinu. Eftir ítarlega hreinsun fara spjöldin í gegnum stöðugt efnabað. Lag af kopar um það bil {{0}},08 til 0,1 míkron þykkt er sett á holuna og á yfirborð spjaldsins.

J. Ytra lag myndgreining

Við notum photoresist á spjaldið til að mynda innra lag. Á sama hátt verður ytra lag spjaldsins myndað með jákvæðri mynd. Hér fylgir ferlið ætingaraðferð prentplötunnar. Fyrsta skrefið felur í sér að þrífa spjaldið til að koma í veg fyrir að mengun og rykagnir festist við spjaldið. Næst er lag af photoresist sett á spjaldið. Eftir þetta er LDI notað til að prenta myndina.

K. Koparhúðun

Í þessu skrefi eru götin og yfirborðin rafhúðuð með kopar. Spjaldið er hlaðið í flugstöngina af flugrekanda. Spjaldið virkar sem bakskaut til að rafhúða götin og yfirborð, þar sem götin hafa sett þunnt lag af leiðandi kopar, tilbúið til rafhúðun. Það er gert með sjálfvirkri málunarlínu. Fyrir rafhúðun eru spjöldin hreinsuð og virkjuð í mörgum böðum. Hvert sett af spjöldum er tölvustýrt til að tryggja að þau haldist í hverjum potti í ákveðinn tíma. Venjulega er 1 mil þykkur kopar settur í holu tunnuna.

Eftir koparhúðun er tinhúðun næst. Tinnhúðun er notuð sem mótspyrnu. Það kemur í veg fyrir tæringu á yfirborðsþáttum eins og koparpúðum, gatapúðum og gataveggjum við ætingu ytra lagsins.

L. Photoresist Stripping

Þegar spjaldið er húðað verður ljósþolið óæskilegt og þarf að fjarlægja það af spjaldinu til að afhjúpa óæskilegan kopar. Hér er samfelld lína notuð til að leysa upp og skola burt mýkin sem nær yfir óæskilegan kopar. Þetta er fyrsta stig lyfti-æts-strimlunarferlisins.

M. Final Etch

Í þessu skrefi er óæskilegur óvarinn kopar fjarlægður með því að nota ammoníakæti. Á sama tíma getur tin geymt þann kopar sem óskað er eftir. Á þessum tímapunkti eru leiðandi svæði og tengingar rétt komið á.

N. Tini stripping

Eftir ætingu verður tinlagið á koparsporunum fjarlægt. Óblandað saltpéturssýra er notuð til að fjarlægja tinið, það mun ekki skemma koparrásina fyrir neðan það. Þetta leiðir til skýrra, greinilegra koparspora á PCB.

O. Lóðmálmur gríma umsókn

Lóðagríma hefur eftirfarandi notkun:

Það veitir einangrunarþol fyrir ummerki.

Gerðu greinarmun á suðuhæfum og ósoðanlegum svæðum.

Veitir vernd gegn umhverfisaðstæðum með því að hylja ósuðu svæði með bleki.

LPI (Liquid Photo Imaging) grímur sameina leysiefni með fjölliðum til að mynda þunnt lag sem festist við mismunandi yfirborð hringrásarborðs. Prentarinn myndar húðaða spjaldið. UV ljósið í vélinni herðir blekið á glæru svæðum. Eftir það skaltu fjarlægja alla óhertu mótspjaldið af myndavélinni.

LPI ráðstöfun (þurrkun) sameinar blekið við dielectric. Það auðveldar viðloðun lóðmálmsgrímunnar. Síðasta bökunarskrefið fer fram í ofni eða undir innrauðum hitagjafa.

Grænn var valinn sem dæmigerður lóðmálmur maska ​​litur vegna þess að það þvingar ekki augun. Áður en vélar geta skoðað PCB við framleiðslu og samsetningu eru allar skoðanir gerðar handvirkt. Loftljósin sem tæknimenn nota til að skoða rafrásir endurspeglast ekki af grænu lóðagrímunni, sem gerir þau öruggari fyrir augun.

P. Yfirborðsfrágangur

PCB frágangur er málm-til-málm tengingin milli bers kopar og íhluta á lóðanlegu svæði hringrásarborðsins. Undirlag kopar yfirborðs hringrásarborðs er næmt fyrir oxun án hlífðarhúð. Þess vegna er yfirborðsmeðferð mikilvægt til að vernda það gegn oxun. Að auki undirbýr það íhluti til að lóða við borðið við samsetningu og lengir geymsluþol borðsins.

Það eru ýmsar gerðir af yfirborðsmeðferðum. Hins vegar er blýlaust yfirborðsáferð mikið notað vegna strangra RoHS forskrifta.

Taka skal tillit til þátta eins og kostnaðar, umhverfi, íhlutavals, geymsluþols og afraksturs við val á frágangi.

Q. Silkiprentun

Í þessu ferli er bleksprautuvarpa notaður til að mynda þjóðsöguna beint úr stafrænum gögnum hringrásarborðsins. Blekið er skjáprentað (smurt) á yfirborð spjaldsins með bleksprautuprentara. Spjaldið er síðan bakað til að lækna blekið. Það tilgreinir mismunandi gerðir texta eins og hlutanúmer, nöfn, kóða, lógó osfrv.

Það eru þrjár prentunaraðferðir:

Handvirk skjáprentun

Bein þjóðsagnaprentun

R. Rafmagnspróf

E-próf ​​stendur fyrir rafmagnspróf á prentuðu hringrásarborði. Í þessu skrefi, notaðu rafrænan rannsakanda til að athuga hvert ósett rafrásarborð fyrir stuttbuxur, opnun, viðnám, rýmd og aðra helstu rafeiginleika. E-próf ​​athugar leiðni borðsins á móti netlistaskránni. Netlistinn inniheldur upplýsingar um leiðandi samtengingarmynstur PCB.

Framkvæmdu naglabeð og prófun á fljúgandi rannsaka til að prófa virkni.

Fljúgandi rannsakandi próf

Fljúgandi rannsakandi prófun notar rannsaka sem færist frá einum stað til annars samkvæmt leiðbeiningum frá sérstökum hugbúnaði. Þetta er búnaðarlaus prófunaraðferð. Í upphafi er flugprófunarprófunarforrit (FPT) búið til og síðan hlaðið inn í FPT prófunartækið. Prófarinn beitir rafboðum og afli á mælipunktana, sem síðan eru mældir samkvæmt prófunaraðferðinni.

Rúm af nöglum

Naglabeðið er hefðbundin aðferð við rafmagnsprófun á berum borðum. Það krefst þess að búa til prófunarsniðmát með pinnum í takt við prófunarstaðsetningar á PCB. Ferlið er hratt og hentar fyrir stórframleiðslukerfi.

S. Greining og v-stigagjöf

Hringrásarplöturnar eru mótaðar og skornar úr framleiðsluspjöldum á lokaframleiðslustigi. Aðferðin sem notuð er er annað hvort að nota pósthol eða V-laga rauf. V-gróp skera ská rásir á báðum hliðum borðsins, en póstgöt skilja eftir hliðarróp meðfram jaðrinum. Í öllum tilvikum er einfaldlega hægt að kasta brettunum af spjaldinu.