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Der ultimative Leitfaden für den Prozessablauf bei der PCB-Herstellung
Before the advent of circuit boards, circuit connections were made by point-to-point wiring. However, as the service life of electronic products increases, the aging phenomenon of circuits becomes more and more detailed. This is a serious line reliability problem, and the rupture of the line will lead to an open circuit or short circuit of the line node. To deal with these issues, new PCB manufacturing technologies have been adopted. In this article, FS Technologie will split each step of the Herstellungsprozess von Leiterplatten und eine ausführliche Erklärung und Präsentation geben. Als Nächstes sehen wir uns ein Video von der PCB-Herstellungsprozess von YouTube.
Nachdem Sie den obigen Film gesehen haben Video über den Herstellungsprozess von LeiterplattenIch hoffe, dass Sie nun besser verstehen, wie man Leiterplatten herstellt. Jetzt werden wir Ihr Verständnis des Prozesses durch die folgenden Textabschnitte weiter vertiefen.
PCB Herstellungsprozess Flussdiagramm
Mit der fortschreitenden Entwicklung von Wissenschaft und Technologie werden mehr und mehr Arten von PCBs are emerging. According to the number of faces and layers, PCBs can be divided into single-layer, double-layer and multilayer PCBs, as well as single-sided, double-sided PCBs, etc. The manufacturing process of different PCB types varies and the greater the number of sides, the more complex the Schritte zur Herstellung von Leiterplatten sind. Die folgenden Abbildungen sind Flussdiagramme zur Leiterplattenherstellung für eine Vielzahl von Leiterplattentypen von FS Technology:
Single-sided PCB manufacturing flow chart
Single-layer boards Einlagige Leiterplatten sind die einfachste Art von Leiterplatten, so dass der Herstellungsprozess relativ einfach ist, aber mit zunehmender Anzahl der gestapelten Lagen von Leiterplatten steigen die Komplexität und die Anzahl der Schritte.
Double-sided PCB fabrication flow chart
The difference between the manufacturing steps of single-layer and double-layer PCB können Sie aus den oberen und unteren Vergleichsdiagrammen eindeutig erkennen. In der Tat müssen Leiterplattenhersteller keine Kupferversenkung und Musterplattierung bei der Herstellung einschichtiger Platten, aber Schaltungsstrukturen mit mehr als zwei Schichten tun.
Multilayer PCB manufacturing process flow chart
Wir nennen eine Schaltungsstruktur mit mehr als zwei Schichten eine Mehrlagen-Leiterplatte. As the number of layers increases, manufacturers need to add more inner layer processes and Lamellen bei der Herstellung dieser Bretter.
Kompletter PCB-Herstellungsprozess
Der erste Schritt bei der Herstellung einer Leiterplatte: Design
Das Design einer Leiterplatte ist ein wichtiger Schritt im PCB-Produktionsprozess und wird gewöhnlich als PCB-Design oder PCB-Layout bezeichnet. Die Leiterplatten müssen sowohl mit den Komponenten, die auf der Leiterplatte montiert/gelötet werden, als auch mit dem Gesamtprojekt, für das die Leiterplatten benötigt werden, kompatibel sein. Daher erstellen die Designer in der Regel ein Leiterplattenlayout mit PCB-Design-Tools. Die PCB Design Schritte kann in die folgenden Komponenten unterteilt werden:
- PCB Schematic: A diagram used to represent the connections of Komponenten auf einer Leiterplatte. Man kann sagen, dass die Zeichnung des Schaltplans das Herzstück der Leiterplattenherstellung und die Blutlinie der Leiterplatte ist. Die Qualität des Schaltplans ist eng mit der Qualität des Projekts verbunden.
- PCB Diagram: This refers to the installation diagram of the grundlegende elektronische Komponenten. With some knowledge of PCB boards, you may know that the PCB board is used to cover the metal foil on the underlying insulating plate, and then, the unnecessary parts of the metal foil are corroded. The remaining metal foil is subsequently used as the connections of the PCBA components as now, the components can be assembled according to the marks on the PCB diagram.
- BOM-Datei: BOM-Datei: Dies bezieht sich auf die Beschaffungsdokumente. Bei schlüsselfertigen Projekten sind diese Dokumente erforderlich für Beschaffung von PCBA-Komponenten, Patch-Verarbeitung und Löten.
- Component Footprint Library: A prototype library of the components used on schematics.
- PCB package library: This refers to the external package library of chips, resistors, capacitors, etc. on the PCB board.
- CAM file: CAM-Datei: Diese Datei bezieht sich auf die Geber- und NC-Bohrdateien, die von allen Designprogrammen exportiert werden können und hauptsächlich von Leiterplattenherstellern verwendet werden.
Die Entwicklung von Leiterplatten erfordert den Einsatz von Design-Tools. Wir von FS Technology empfehlen verschiedene beliebte Anwendungen wie Altium, Eagle, KiCad, Cadence, OrCAD, Pads usw.
HINWEIS: Vor dem PCB-Herstellungsprozess, designers should inform their contract manufacturers about the version of the PCB design software used to design the circuit as it helps to avoid problems caused by differences. Once a PCB design is approved for production, designers can then export the design to a format supported by their manufacturer. The most commonly used file type is called a Gerber-Datei.
Der zweite Schritt des PCB-Herstellungsprozesses: CCL-Herstellung
CCL is a substrate material which can be divided into rigid CCL and flexible CCL. The copper-clad laminate is key to determining the signal transmission speed, energy loss, and characteristic impedance in a circuit. It plays the role of interconnection conduction, insulation, and support in the PCB. The detailed CCL manufacturing process is as follows:
PP cutting → pre-stacking → combination → pressing → disassembly → cutting inspection → packaging → storage → shipment
As the core of the circuit board, dust on the surface of the CCL may cause the final circuit to Kurzschluss oder ein offener Stromkreis. Deshalb müssen wir bei der Herstellung von Leiterplatten ein Reinigungsglied hinzufügen.
Die Abbildung unten zeigt eine detaillierte Erklärung der inneren Schicht einer 10-Lagen-Leiterplatte. Die Leiterplatte wird durch das kupferkaschierte Laminat und die Kupferfolie durch das Prepreg verbunden. Die Produktionsablauf ist es, mit dem mittleren Kernbrett zu beginnen, sie kontinuierlich aufeinander zu stapeln und sie dann zu fixieren.
Der dritte Schritt bei der Herstellung von Leiterplatten: Innere Linie
Nach der Reinigung des CCL müssen wir den lichtempfindlichen Film auf die Oberfläche des PCB-Substrats kleben, um die anschließende Bildübertragung vorzubereiten. Dieser Film hat die Eigenschaft, dass er bei Lichteinwirkung aushärtet. Daher können wir diesen Film verwenden, um einen Schutzfilm auf der Kupferfolie des CCLs zu bilden.
Um die Stapelposition der PCB-Layout-Folie genau zu bestimmen, müssen wir die zweilagige PCB-Layout-Folie und das doppellagige kupferkaschierte Laminat in die obere Lage der PCB-Layout-Folie einlegen.
Nachdem die oben genannten Vorbereitungen abgeschlossen sind, wird der lichtempfindliche Film mit Licht belichtet und gehärtet, um das Bild des Substrats auf den lichtempfindlichen Film zu übertragen. Der Film besteht aus lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Teilen. Wenn der lichtempfindliche Film durch den Fotorezeptor läuft, härtet die UV-Lampe den lichtempfindlichen Film in der lichtdurchlässigen Position aus. Der ausgehärtete Teil ist die innere Schaltung der Leiterplatte, die wir benötigen, und der nicht ausgehärtete Teil wird mit Lauge entfernt.
Nachdem der lichtempfindliche Film entfernt wurde und der gehärtete Resist das Kupfer bedeckt, das wir behalten möchten, geht das CCL in die nächste Phase: die Entfernung von unerwünschtem Kupfer. Genauso wie alkalische Lösungen den Fotolack entfernen, werden stärkere Chemikalien überschüssiges Kupfer entfernen. Ein Kupferlösungsbad entfernt das gesamte freigelegte Kupfer. Gleichzeitig bleibt das gewünschte Kupfer unter der gehärteten Photoresistschicht vollständig geschützt.
Nicht alle Kupferplatten sind gleich. Einige schwerere Platten erfordern größere Mengen an Kupferlösungsmittel und andere Belichtungszeiten. Außerdem muss bei schwereren Kupferplatten besonders auf die Leiterbahnabstände geachtet werden. Die meisten Standardplatinen basieren auf ähnlichen Spezifikationen.
Der vierte Schritt des PCB-Konstruktionsprozesses: AOI-Inspektion
PCB-Tests includes many methods of testing such as Sichtprüfung, AOI optische Inspektion, electrical inspection, Funktionsprüfung, etc. Usually, AOI testing is used after SMT-Bestückung abgeschlossen ist, aber um die Ausbeute der Leiterplatte zu gewährleisten, ist auch ein AOI-Test erforderlich, nachdem der Herstellungsprozess der Innenlagenschaltung abgeschlossen ist. Denn wenn die Leiterplatte in den Laminierungsprozess eintritt, kann die innere Schicht nicht mehr geändert werden, selbst wenn sie sich als falsch erweist. Daher wird das kupferkaschierte Laminat in den AOI-Inspektionsgeräte und nach dem Scannen übermittelt das Gerät die Daten des fehlerhaften Bildes an das VRS, und dann ist der Kommissar für die Überholung zuständig.
Der fünfte Schritt der formalen Leiterplattenproduktion: Lamination
Wie der Name schon sagt, bezieht sich die Laminierung auf das Zusammenkleben der Lagen einer Leiterplatte, um die äußeren Lagen mit den inneren Lagen zu verbinden, ein Prozess, der in zwei Schritten erfolgt: Delaminierung und Bonding. Dieser Schritt ist ein eigentlicher PCB-Herstellung Prozess, was bedeutet, dass die grüne Platine (oder andere Farben), die wir sehen, nach der Laminierung entsteht. Die Grundform der Leiterplatte besteht aus Laminaten, deren Kernmaterialien Epoxidharz und Glasfaser sind und die auch als Trägermaterialien. The copper-clad laminate is the specific type of laminate used in PCB production, as mentioned above. In this link, we need to use a new raw material – prepreg. This material has good insulation and can help the bonding between the core boards and the outer copper foil.
- Layering
In der inneren Lagenstruktur der Leiterplatte werden die untere Kupferfolie und zwei Lagen Prepreg im Voraus durch das Ausrichtungsloch und die untere Eisenplatte fixiert. Dann wird die gefertigte Kernplatine in das Ausrichtungsloch gelegt, und schließlich bedecken die zwei Lagen Prepreg, eine Lage Kupferfolie und eine Lage der drucktragenden Aluminiumplatte die Kernplatine
- Bindung
Nachdem die Laminierung abgeschlossen ist, wird die mit der Eisenplatte eingespannte Leiterplatte auf den Halter gelegt und dann zum Laminieren in eine Vakuum-Heißpresse geschickt. Durch die hohe Temperatur schmilzt das Epoxidharz im Prepreg, und schließlich werden die Kernplatine und die Kupferfolie unter dem Einfluss von atmosphärischem Druck miteinander verbunden.
Nachdem der oben beschriebene Prozess abgeschlossen ist, werden die Eisenplatte und das drucktragende Aluminiumplatte auf der oberen Schicht der Leiterplatte werden entfernt. Zu diesem Zeitpunkt sind beide Seiten der Leiterplatte mit einer Schicht glatter Kupferfolie bedeckt, und der Laminierungsprozess ist abgeschlossen. Es ist wichtig zu wissen, dass die Aluminiumplatte neben der Druckfunktion auch die Aufgabe hat, verschiedene Leiterplatten zu isolieren und die äußere Kupferfolie der Leiterplatte zu glätten.
Die oben genannten Schritte werden nur bei der Herstellung von Leiterplatten mit mehr als vier Schichten angewendet.
Der sechste Schritt bei der Herstellung von Leiterplatten: Bohren
Der Zweck des Bohrens von Löchern in die gestapelte Leiterplatte ist es, die vier Kupferschichten berührungslos miteinander zu verbinden, und alle auf der Leiterplatte montierten Komponenten sind auf die Präzision der Präzisionsbohrung angewiesen. Der Durchmesser des Bohrers ist dünner als ein menschliches Haar, etwa 100 Mikrometer. Um ein präzises Bohren zu erreichen, müssen wir die folgenden Schritte mit Hilfe von kompakten Instrumenten durchführen:
Zunächst müssen wir die gesamte Leiterplatte durchbohren und dann die Lochwand metallisieren, um Strom zu leiten. Um diese winzigen Löcher zu finden, ist eine präzise Positionierung des inneren Kerns der Leiterplatte mit Hilfe einer hochentwickelten Röntgenbohranlage erforderlich. Nachdem Sie die Position des Lochs auf der CCL gefunden haben, müssen Sie ein Positionierungsloch auf der Leiterplatte anbringen, um sicherzustellen, dass das Loch beim Bohren durch die Mitte des Lochs geht. Damit die Kupferfolie auf der Leiterplatte beim Stanzen nicht einreißt, müssen Sie die obere und untere Schicht der Leiterplatte mit einer Aluminiumplatte abdecken und die gesamte Leiterplatte schließlich zum Stanzen in eine Stanzmaschine einlegen. Um die Effizienz der Leiterplattenherstellung zu verbessern, bohren wir normalerweise mehrere identische Leiterplattenstapel zusammen.
Das siebte Glied im Prozess der Leiterplattenherstellung: Die Beschichtung des Panels
The connections between different layers of the circuit board are all through perforations. After drilling is completed, electroplating is required. FS Technology considers a good connection to be a copper Filmdicke von mehr als 25 Mikrometern auf der Lochwand, aber da die Lochwand aus nicht leitendem Epoxidharz und Glasfaserplatten besteht, ist dies schwierig. Daher müssen wir die Leiterplatte in ein Kupferbad legen, das Schwefelsäure und Kupfersulfat enthält, so dass sich eine Schicht aus leitfähigem Material an der Lochwand abscheidet. Wenn wir Strom in die Lösung leiten, lagert sich Kupfer auf der Oberfläche der leitfähigen Substanz der Leiterplatte ab. Nach der Verkupferung ist eine Verzinnung erforderlich, und die Beschichtung auf der Leiterplattenoberfläche ist eine Ätzbarriere.
Der Prozess der Übertragung des äußeren PCB-Layouts auf die Kupferfolie erfordert die Verwendung von fotokopiertem Film und lichtempfindlichem Film, was dem Prinzip der Übertragung des Layouts der inneren Schicht des kupferkaschierten Laminats ähnlich ist. Der Unterschied besteht darin, dass bei der Übertragung des äußeren Leiterplattenlayouts die Position, an der der lichtempfindliche Film ausgehärtet wird, nicht die Linie ist. Wir müssen zuerst Kupfer verwenden und dann die Bereiche verzinnen, in denen sich kein Film befindet. Nachdem die Galvanisierung abgeschlossen ist, werden der Film abgezogen und die Zinnablösung durchgeführt. Durch den Schutz des Zinns bleibt das Schaltungsmuster auf der Leiterplatte erhalten.
Wie bereits erwähnt, sollte die empfohlene Dicke einer Kupferschicht mehr als 25 Mikrometer betragen. Um sicherzustellen, dass die Löcher eine gute elektrische Leitfähigkeit haben, wird der gesamte Verkupferungsprozess automatisch von einem Computer gesteuert.
Der achte Schritt des Herstellungsprozesses von Leiterplatten: Sekundäre Inspektion
Bei Leiterplatten sind die Leiterbahnen der wichtigste Aspekt nach der Produktion, da wir wissen, dass nackte Leiterplatten nicht von alleine funktionieren. Das Funktionsprinzip von PCBs ist es, die elektrische Verbindung zwischen den Komponenten durch Leiterbahnen zu realisieren, um verschiedene Anweisungen auszuführen, daher ist es notwendig, eine sekundäre AOI-Erkennung auf Leiterbahnen durchzuführen. Die sekundäre Inspektion von Leiterplatten wird auf die gleiche Weise durchgeführt wie die vorherige AOI-Inspektion, daher werde ich sie hier nicht näher beschreiben.
Das letzte Glied des PCB-Herstellungsprozesses: Die Verarbeitung der Außenschicht
The layers that make up a PCB include a silkscreen layer, solder mask, copper Layer, and substrate layers. The content of the inner layer has been described above but this section is mainly to explain the outer parts of the PCB layer – the silkscreen layer and solder mask layer.
Das Aufbringen einer Lötstoppmaske ist ein wichtiger Teil des PCB-Herstellungsprozesses, da sie die Leiterplatte schützen kann. Bevor Sie die Lötstoppmaske auf beide Seiten der Leiterplatte auftragen, ist es wichtig, dass Sie Reinigen Sie die Leiterplatte und bedecken Sie sie mit Epoxid-Lötstoppfarbe.
Bei der Reinigung setzt FS Technology Beizen, Ultraschallwaschen und andere Reinigungsverfahren ein, um Leiterplattenoxide zu entfernen und die Rauheit der Kupferoberfläche zu erhöhen. Nachdem der Reinigungsprozess abgeschlossen ist, beginnt die Herstellung der PCB-Lötmaske. Der Prozess läuft wie folgt ab:
Bedecken Sie die Lötstopplacktinte an der Stelle, die nicht gelötet werden muss → Trocknen Sie das Lösungsmittel in der Lötstopplacktinte → Bilden Sie ein Polymer, indem Sie die gehärtete Lötstopplacktinte mit einer UV-Lampe bestrahlen → Entfernen Sie die Natriumcarbonatlösung in der unpolymerisierten Tinte → Sekundäres Trocknen.
Die fast fertige Leiterplatte erhält eine Inkjet-Beschriftung auf ihrer Oberfläche, um alle wichtigen Informationen über die Leiterplatte anzugeben.
Zusätzliche PCB-Fertigungsprozesse: Bezahlte Artikel
By reading the full text, you will find that the PCB manufacturing process flow presentation provided by FS Technologie has only 9 steps, while the PCB fabrication process flow chart is more complicated. In fact, what is displayed in the flow chart is the full range of services that the manufacturer provides to customers, including procurement, repair and payment services.
Oberflächenbeschichtung
Zum Hinzufügen zusätzlicher Lötmöglichkeiten auf der Leiterplattekönnen wir sie mit Gold oder Silber galvanisieren. In diesem Stadium können einige Leiterplatten auch mit Heißluft-Flachpads versehen werden. Heißluft-Nivellierung ergibt ein gleichmäßiges Pad. Dieser Prozess führt zu einem Oberflächenfinish. FS Technology kann viele Arten von Oberflächenbehandlungen entsprechend den spezifischen Anforderungen der Kunden durchführen.
Elektrischer Test
As a last resort, technicians can conduct electrical tests on the PCB although automated procedures will already confirm the functionality of the PCB and its consistency with the original Design. Bei FS Technology bieten wir eine fortschrittliche Art von elektrischem Test namens fliegende Sonde Tests, bei denen die elektrische Leistung der einzelnen Netze auf einer nackten Leiterplatte mit Hilfe von beweglichen Prüfspitzen getestet wird.
Fazit
Dies sind die Antworten auf die häufig gestellte Frage: "Wie wird eine Leiterplatte Schritt für Schritt hergestellt??” In fact, within the professional PCB manufacturing process, due to the different requirements of customers for different circuit board materials and different requirements for the PCB process, there will be slight gaps in the PCB board fabrication process. However, FS Technologie will continue to update this topic in the PCB Knowledge Blog, and of course, if you have unique insights into the manufacturing steps of PCB, you can leave us a message at any time.
Wir würden uns freuen, von Ihnen zu hören