Der ultimative Leitfaden für den Prozessablauf bei der PCB-Herstellung
Vor dem Aufkommen von Leiterplatten wurden Schaltkreisverbindungen durch Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung hergestellt. Mit zunehmender Lebensdauer elektronischer Produkte wird das Alterungsphänomen der Schaltkreise jedoch immer deutlicher. Dies stellt ein ernstes Problem für die Zuverlässigkeit der Leitungen dar, und der Bruch der Leitung führt zu einem offenen Stromkreis oder Kurzschluss des Leitungsknotens. Um diese Probleme in den Griff zu bekommen, wurden neue Technologien zur Herstellung von Leiterplatten eingeführt. In diesem Artikel wird FS Technology die einzelnen Schritte der 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 sind im Kommen. Je nach Anzahl der Flächen und Lagen lassen sich Leiterplatten in einlagige, zweilagige und Mehrschichtige Leiterplattensowie einseitige und doppelseitige Leiterplatten, usw. Der Herstellungsprozess der verschiedenen Leiterplattentypen ist unterschiedlich und je größer die Anzahl der Seiten ist, desto komplexer ist der Schritte zur Herstellung von Leiterplatten sind. Die folgenden Abbildungen sind Flussdiagramme zur Leiterplattenherstellung für eine Vielzahl von Leiterplattentypen von FS Technology:
- Flussdiagramm zur Herstellung einseitiger Leiterplatten:
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.
- Doppelseitige PCB fAbrasion Flussdiagramm:
Der Unterschied zwischen den Herstellungsschritten einer einlagigen und einer zweilagigen Leiterplatte ist in den oberen und unteren Vergleichsdiagrammen deutlich zu erkennen. In der Tat müssen die Leiterplattenhersteller keine Kupferversenkung und Musterplattierung bei der Herstellung von einschichtigen Panels, aber Schaltkreisstrukturen mit mehr als zwei Schichten schon.
- Mehrlagen-Leiterplatte manfertigung prozess fniedrige Karte
Wir bezeichnen eine Schaltungsstruktur mit mehr als zwei Lagen als Multilayer-Leiterplatte. Wenn die Anzahl der Lagen zunimmt, müssen die Hersteller weitere Prozesse für die Innenlagen hinzufügen und 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-Schaltplan: Ein Diagramm, das zur Darstellung der Verbindungen von Komponenten auf einer Leiterplatte verwendet wird. 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-Diagramm: Dies bezieht sich auf den Installationsplan der grundlegenden elektronischen Komponenten. Wenn Sie sich mit Leiterplatten auskennen, wissen Sie vielleicht, dass die Leiterplatte verwendet wird, um die Metallfolie auf der darunter liegenden Isolierplatte abzudecken, und dann werden die überflüssigen Teile der Metallfolie korrodiert. Die verbleibende Metallfolie wird anschließend für die Anschlüsse der PCBA Komponenten wie jetzt, können die Komponenten entsprechend den Markierungen auf dem Platinenplan zusammengesetzt werden.
- BOM-Datei: Dies bezieht sich auf die Beschaffungsdokumente. Bei schlüsselfertigen Projekten sind diese Dokumente erforderlich für Beschaffung von PCBA-Komponenten, Patch-Verarbeitung und Löten.
- Bauteil-Footprint-Bibliothek: Eine Prototyp-Bibliothek für die in Schaltplänen verwendeten Komponenten.
- PCB-Gehäusebibliothek: Dies bezieht sich auf die externe Gehäusebibliothek von Chips, Widerständen, Kondensatoren usw. auf der Leiterplatte.
- 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-HerstellungsprozessDesigner sollten ihre Vertragshersteller über die Version der PCB-Designsoftware informieren, die sie für den Entwurf der Schaltung verwendet haben, um Probleme aufgrund von Unterschieden zu vermeiden. Sobald ein Leiterplattendesign für die Produktion freigegeben ist, können die Designer das Design in ein Format exportieren, das von ihrem Hersteller unterstützt wird. Der am häufigsten verwendete Dateityp ist die so genannte Gerber-Datei.
Der zweite Schritt des PCB-Herstellungsprozesses: CCL-Herstellung
CCL ist ein Substratmaterial, das in starres CCL und flexibles CCL unterteilt werden kann. Das kupferkaschierte Laminat ist der Schlüssel zur Bestimmung der Signalübertragungsgeschwindigkeit, des Energieverlusts und der charakteristischen Impedanz in einer Schaltung. Es spielt die Rolle der Verbindungsleitung, der Isolierung und der Unterstützung in der Leiterplatte. Der detaillierte CCL-Herstellungsprozess sieht wie folgt aus: PP-Schneiden → Vorstapeln → Kombinieren → Pressen → Demontage → Schnittkontrolle → Verpackung → Lagerung → Versand. Da es sich um das Herzstück der Leiterplatte handelt, kann Staub auf der Oberfläche der CCL dazu führen, dass die endgültige Schaltung 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 umfasst viele Testmethoden wie z.B. die visuelle Inspektion, AOI optische InspektionElektrische Inspektion, Funktionstests, etc. Normalerweise wird die AOI-Prüfung nach 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 sie nicht mehr geändert werden, selbst wenn die innere Schicht falsch ist. Daher kommt das kupferkaschierte Laminat in das AOI-Prüfgerät und nach dem Scannen übermittelt das Gerät die Daten des fehlerhaften Bildes an das VRS, und dann ist der Auftraggeber für die Überholung verantwortlich.
Formale Verbindung zur PCB-Produktion: Kaschierung
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 Substratmaterialien bezeichnet werden. Das kupferkaschierte Laminat ist, wie bereits erwähnt, die spezielle Art von Laminat, die bei der Leiterplattenherstellung verwendet wird. Bei dieser Verbindung müssen wir ein neues Rohmaterial verwenden - Prepreg. Dieses Material hat eine gute Isolierung und kann die Verbindung zwischen den Kernplatten und der äußeren Kupferfolie unterstützen.
- 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 obige Vorgang abgeschlossen ist, werden die Eisenplatte und die drucktragende Aluminiumplatte auf der oberen Schicht der Leiterplatte entfernt. Zu diesem Zeitpunkt werden 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
Die Verbindungen zwischen den verschiedenen Lagen der Leiterplatte werden alle durch Perforationen hergestellt. Nach dem Bohren ist eine galvanische Beschichtung erforderlich. FS Technology betrachtet eine gute Verbindung als eine Kupferschichtdicke 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 mit Schwefelsäure und Kupfersulfat legen, damit 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
Zu den Schichten, aus denen eine Leiterplatte besteht, gehören die Siebdruckschicht, die Lötmaske, die Kupferschicht und die Substratschichten. Der Inhalt der inneren Schicht wurde oben beschrieben, aber in diesem Abschnitt geht es hauptsächlich um die äußeren Teile der PCB-Schicht - die Siebdruckschicht und die Lötmaskenschicht.
Lötmaske Schicht
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.
Siebdruck Schicht
Die fast fertige Leiterplatte erhält eine Inkjet-Beschriftung auf ihrer Oberfläche, um alle wichtigen Informationen über die Leiterplatte anzugeben.
Zusätzliche PCB-Fertigungsprozesse: Bezahlte Artikel
Wenn Sie den vollständigen Text lesen, werden Sie feststellen, dass die von FS Technology bereitgestellte Darstellung des PCB-Prozesses nur 9 Schritte umfasst, während das Flussdiagramm des PCB-Herstellungsprozesses komplizierter ist. Was in dem Flussdiagramm dargestellt ist, ist in der Tat die gesamte Palette der Dienstleistungen, die der Hersteller seinen Kunden anbietet, einschließlich Beschaffungs-, Reparatur- und Zahlungsdienstleistungen.
Oberflächenbeschichtung
Um der Leiterplatte zusätzliche Lötfähigkeiten zu verleihen, können wir sie mit Gold oder Silber galvanisieren. In diesem Stadium können einige Leiterplatten auch mit Heißluft-Flachpads versehen werden. Die Heißluftnivellierung führt zu einem gleichmäßigen Pad. Dieser Prozess führt zu einem Oberflächenfinish. FS Technology kann viele Arten von Oberflächenbehandlungen entsprechend den spezifischen Anforderungen der Kunden durchführen.
Elektrischer Test
Als letzten Ausweg können Techniker elektrische Tests an der Leiterplatte durchführen, obwohl automatisierte Verfahren bereits die Funktionalität der Leiterplatte und ihre Übereinstimmung mit dem Original bestätigen werden Entwurf. Bei FS Technology bieten wir eine fortschrittliche Art der elektrischen Prüfung an, die sogenannte Flying-Probe-Prüfung, bei der mit beweglichen Prüfspitzen die elektrische Leistung der einzelnen Netze auf einer nackten Leiterplatte getestet wird.
Dies sind die Antworten auf die häufig gestellte Frage: "Wie wird eine Leiterplatte Schritt für Schritt hergestellt??" In der Tat wird es innerhalb des professionellen PCB-Herstellungsprozesses aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen der Kunden an die verschiedenen Leiterplattenmaterialien und der unterschiedlichen Anforderungen an den PCB-Prozess leichte Lücken geben. FS Technology wird dieses Thema jedoch weiterhin im PCB Knowledge Blog aktualisieren, und wenn Sie einzigartige Einblicke in die Herstellungsschritte von Leiterplatten haben, können Sie uns natürlich jederzeit eine Nachricht hinterlassen.
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