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 Boards sind die einfachste Art von Boards, so dass die Herstellungsprozess ist relativ einfach, aber mit zunehmender Anzahl der gestapelten Schichten von Leiterplatten steigt die Komplexität und die Anzahl der Schritte.

Vollständiges Flussdiagramm für die Herstellung einlagiger Leiterplatten
  • Doppelseitige PCB fAbrasion Flussdiagramm:

Der Unterschied zwischen den Herstellungsschritten von einschichtigen und zweischichtigen 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.

Herstellungsprozess einer doppelseitigen Leiterplatte
  • Mehrlagen-Leiterplatte manfertigung prozess fniedrige Karte

Wir nennen eine Schaltungsstruktur mit mehr als zwei Schichten eine Mehrlagen-Leiterplatte. Wenn die Anzahl der Schichten zunimmt, müssen die Hersteller mehr innere Schichten hinzufügen. Schichtprozesse und Lamellen bei der Herstellung dieser Bretter.

Herstellungsprozess für mehrschichtige Leiterplatten

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. 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 des grundlegende elektronische Komponenten. Wenn Sie sich ein wenig mit Leiterplatten auskennen, wissen Sie vielleicht, dass die Leiterplatte dazu dient, 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 Leiterplatte verwendet. 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-Herstellungsprozesssollten Designer ihren Vertrag informieren Hersteller über die Version der PCB Design Software verwendet, um die Schaltung zu entwerfen, da dies dazu beiträgt, Probleme zu vermeiden, die durch Unterschiede verursacht werden. Sobald ein PCB-Design 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 ein Gerber-Datei.

Der zweite Schritt des PCB-Herstellungsprozesses: CCL-Herstellung

CCL ist ein Trägermaterial die in starre CCL und flexible CCL unterteilt werden können. 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 → Kombination → 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.

Herstellung von kupferkaschierten Laminaten

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.

Internes Lagenbild einer 10-Lagen-Leiterplatte

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.

Bedecken Sie das CCL mit trockener Folie

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.

Präzise Platzierung der PCB-Laminatfolie

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.

Belichten Sie den lichtempfindlichen PCB-Film

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 abschließende Prozess der Herstellung von PCB-Innenlagen

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 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.

AOI-Test

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. Das kupferkaschierte Laminat ist die spezielle Art von Laminat, die, wie oben erwähnt, in der Leiterplattenproduktion verwendet wird. Für diese Verbindung müssen wir ein neues Rohmaterial verwenden - Prepreg. Dieses Material hat eine gute Isolierung und kann die Verbindung zwischen den Kernplatten und dem äußeren Kupfer Folie.

  • 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

PCB-Laminierungsprozess
  • 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.

PCB-Laminierung durch Vakuum-Heißpressen

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

PCB Lochabstand

Der Zweck des Bohrens von Löchern in die gestapelte Platine ist es, die vier Kupferschichten zu verbinden, ohne Kontaktund alle auf der Leiterplatte montierten Komponenten hängen von der Präzision der Präzisionsbohrung ab. 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 eine Positionierung vornehmen, um sicherzustellen, dass das Loch beim Bohren durch die Mitte des Lochs geht. Loch auf der Leiterplatte. Damit die Kupferfolie auf der Leiterplatte beim Stanzen nicht einreißt, ist es außerdem notwendig, die obere und untere Schicht der Leiterplatte mit einer Aluminiumplatte abzudecken und die gesamte Leiterplatte schließlich zum Stanzen in eine Stanzmaschine zu legen. Um die Effizienz der Leiterplattenherstellung zu verbessern, bohren wir normalerweise mehrere identische Leiterplattenstapel zusammen.

Röntgengerät zum Auffinden von PCB
Legen Sie die Leiterplatte in den Stanzer ein

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 Kupfer 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 Komponenten durch Leiterbahnen zu realisieren, um verschiedene Anweisungen auszuführen. Daher ist es notwendig, eine sekundäre AOI-Erkennung auf Leiterbahnen durchzuführen. Die sekundäre Inspektion von PCB wird auf dieselbe Art und Weise durchgeführt wie die vorherige AOI-Inspektion, daher werde ich sie hier nicht zu ausführlich beschreiben.

Das letzte Glied des PCB-Herstellungsprozesses: Die Verarbeitung der Außenschicht

Die Schichten, aus denen sich ein PCB enthalten einen Siebdruck Schicht, Lötstoppmaske, Kupferschicht und 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.

PCB Lötmaske Schicht
PCB-Siebdruckschicht

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 verwendet FS Technology Beizen, Ultraschallwaschen und andere Reinigungsverfahren, um Plattenoxide zu entfernen und die Rauheit der Kupferoberfläche zu erhöhen. Nach Abschluss des Reinigungsprozesses wird die Herstellung der PCB-Lötmaske beginnt. Der Prozess läuft folgendermaßen 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

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

Als letzten Ausweg können Techniker die elektrische Tests auf der Leiterplatte, obwohl automatisierte Verfahren werden bereits die Funktionalität der Leiterplatte und ihre Übereinstimmung mit dem Original bestätigen 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.

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 Leiterplattenherstellungsprozesses aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen der Kunden an die verschiedenen Leiterplattenmaterialien und der unterschiedlichen Anforderungen an den Leiterplattenprozess leichte Lücken im Leiterplattenherstellungsprozess geben. FS Technology wird dieses Thema jedoch weiterhin im PCB Knowledge Blog aktualisieren, und natürlich, wenn Sie einzigartige Einblicke in die Herstellungsschritte von PCB, können Sie uns jederzeit eine Nachricht hinterlassen.

Wir würden uns freuen, von Ihnen zu hören