The Ultimate Guide to PCB Manufacturing Process Flow

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. In order to deal with these issues, new PCB manufacturing technologies have been adopted. In this article, FS Technology will split each step of the PCB manufacturing process and give a detailed explanation and presentation.

PCB Manufacturing Process Flow Chart

Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, há cada vez mais tipos de PCB. De acordo com o número de faces e camadas, os PCB podem ser divididos em PCB de uma camada, de dupla camada, de múltiplas camadas, de uma face, de dupla face, etc. O processo de fabrico de diferentes tipos de placas de circuito impresso é diferente. Quanto mais elevado for o número de lados, mais complexas serão as etapas de fabrico de PCB. O seguinte é o fluxograma de fabrico de PCB da Tecnologia FS:

Fluxograma de fabrico de PCB de uma só face

Fluxograma de PCB de um só lado

PCB F de dupla faceabreviação Fluxograma

Gráfico de fluxo de fabrico de PCB de dupla face

Multilayer PCB Manufacturing Process Fluxograma

processo de fabrico de pcb multicamadas

Complete PCB manufacturing process

O primeiro passo para fazer um PCB: Design

Design is an important step in PCB production, usually, we call it PCB design or PCB layout. The boards should be strictly compatible and designers create a PCB layout using Ferramentas de desenho PCB.  The PCB design steps can be subdivided into the following links:

Esquema PCB: Um diagrama utilizado para representar a ligação de componentes numa placa de circuitos. Pode dizer-se que o desenho do diagrama esquemático é o foco do processo de fabrico da placa de circuito e a vida útil da placa de circuito. A qualidade do esquema está intimamente relacionada com a qualidade do projecto.

Diagrama PCB: Refere-se ao diagrama de instalação dos componentes electrónicos básicos. A placa PCB deve cobrir a folha de metal na placa isolante, e depois corroer a parte desnecessária da folha de metal. A restante folha metálica é utilizada como ligação dos componentes PCBA, e por fim, os componentes são montados de acordo com as marcas no diagrama PCB.

Ficheiro da lista técnica: Refere-se aos documentos de aquisição, para projectos chave na mão, estes documentos são necessários para Aquisição de componentes PCBA e processamento e soldadura de adesivos.

Biblioteca de Pegada Ecológica de Componentes: Uma biblioteca de protótipos de componentes utilizados em esquemas.

Biblioteca de pacotes PCB: É a biblioteca de pacotes externos de resistências e condensadores de chips na placa PCB.

Ficheiro CAM: refere-se aos ficheiros Gerber e NC Drill, que podem ser produzidos por todos os softwares de desenho, utilizados principalmente para fabricantes de PCB.

Designing printed circuit boards requires the use of design tools, here FS Technology recommends several popular applications for you: Altium, Eagle, KiCad, Cadence, OrCAD, Pads, etc.

NOTE: Before PCB fabrication processo, designers should inform their contract manufacturers about the version of the PCB design software used to design the circuit, it helps to avoid problems caused by differences. Uma vez aprovado para produção um desenho PCB, os desenhadores exportam o desenho para um formato suportado pelo seu fabricante. O programa mais comummente utilizado chama-se Gerber.

A segunda etapa do processo de fabrico do PCB: Fabrico do CCL

CCL is a substrate material divided into rigid CCL and flexible CCL. The copper-clad laminate is the key to determining the signal transmission speed, energy loss, and characteristic impedance in the 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 short circuit or open-circuit, so we need to add a cleaning link in PCB manufacturing process.

Fabrico de laminados revestidos a cobre

A figura abaixo é uma explicação detalhada da camada interior do PCB de 10 camadas. De facto, a placa de circuito impresso é colada pelo laminado revestido de cobre e a película de cobre através do pré-impregnado. A sequência de produção deve começar a partir da placa de núcleo mais central, empilhá-las continuamente, e depois fixá-las.

Diagrama de camadas internas de 10 camadas de PCB

A terceira etapa do processo de fabrico do PCB: Linha interior

Após a limpeza do CCL, precisamos de colar a película fotossensível na superfície do substrato do PCB para nos prepararmos para a subsequente transferência da imagem. Esta película tem uma propriedade que cura quando exposta à luz. Portanto, podemos utilizar esta película para formar uma película protectora sobre a folha de cobre do CCL.

Cobrir o CCL com película seca

A fim de colocar com exactidão a posição de empilhamento da película de layout PCB, precisamos de inserir a película de layout PCB de duas camadas e o laminado de dupla camada revestido a cobre na camada superior da película de layout PCB.

Colocação precisa de película laminada de PCB

Após a conclusão das preparações acima mencionadas, o filme fotossensível é exposto à luz e curado, e o objectivo é transferir a imagem do substrato para o filme fotossensível. Existem partes opacas e transmissoras de luz no filme. Quando o filme fotossensível passa pelo fotorreceptor, a lâmpada UV cura o filme fotossensível na posição de transmissão de luz. A parte curada é o circuito interno do PCB de que precisamos, e a parte não curada é removida com lixívia.

Expor película fotossensível PCB

Com a película fotossensível removida e a resistência endurecida que cobre o cobre que queremos manter, o CCL vai para a fase seguinte: remoção indesejada do cobre. Tal como as soluções alcalinas removem a resistência, os químicos mais fortes removem o excesso de cobre. Um banho de solução solvente de cobre remove todo o cobre exposto. Ao mesmo tempo, o cobre desejado permanece totalmente protegido sob a camada endurecida de fotorresistente.

Nem todas as placas de cobre são iguais. Algumas placas mais pesadas requerem maiores quantidades de solvente de cobre e diferentes tempos de exposição. Além disso, as placas mais pesadas de cobre requerem atenção extra ao espaçamento das vias. A maioria dos PCBs padrão dependem de especificações semelhantes.

O processo final de fabrico da camada interior de PCB

The fourth step of the PCB construction process: AOI Inspection

Testes PCBA inclui muitos tipos: inspecção visual, inspecção óptica AOI, inspecção eléctrica, testes funcionais, etc. Normalmente o teste AOI é utilizado após a conclusão da montagem SMT, mas para assegurar o rendimento do PCB, o teste AOI também é necessário após a conclusão do processo de fabrico do circuito da camada interior. Porque quando a placa de circuito entra no processo de laminação, mesmo que se verifique que a camada interior está errada, ela não pode ser modificada. O laminado revestido a cobre entra no equipamento de inspecção AOI. Após a digitalização, o equipamento transmitirá os dados da má imagem para o VRS, e depois o comissário é responsável pela revisão.

Teste AOI

Ligação formal de produção de PCB: Laminação

Como o nome sugere, a laminação refere-se à união das camadas de um PCB para ligar as camadas externas às camadas internas, um processo que ocorre em duas etapas: delaminação e união. Esta etapa é um processo de fabrico de PCB o que significa que o quadro verde (ou outras cores) que vemos é formado após a laminação. A forma básica do PCB consiste em laminados, cujos materiais principais são resina epóxi e fibra de vidro, também conhecidos como materiais de substrato, que é o laminado revestido de cobre mencionado acima. Neste link, precisamos de utilizar uma nova matéria-prima - pré-impregnado. Este material tem bom isolamento e pode ajudar na ligação entre a placa do núcleo e a placa do núcleo, a placa do núcleo e a folha exterior de cobre.

Camadas: Na estrutura da camada interior do PCB, a folha de cobre inferior e duas camadas de pré-impregnado são fixadas antecipadamente através do orifício de alinhamento e da placa de ferro inferior, e depois a placa de núcleo fabricada é colocada no orifício de alinhamento, e finalmente as duas camadas de pré-impregnado, uma camada de folha de cobre e uma camada de placa de alumínio que suporta pressão cobrem a placa de núcleo.

Camada de laminação de PCB

Ligação: Depois de terminada a laminação, a placa de circuito impresso presa pela placa de ferro é colocada no suporte, e depois enviada para uma prensa de calor a vácuo para laminação. A alta temperatura derrete a resina epoxi no pré-impregnado, e finalmente, sob a acção da pressão atmosférica, a placa de núcleo e a folha de cobre são fixadas juntas.

Laminação de PCB por prensa de calor a vácuo

Após a conclusão do processo acima referido, a placa de ferro e a placa de alumínio que suporta pressão na camada superior do PCB são removidas. Neste momento, ambos os lados do PCB serão cobertos por uma camada de folha de cobre lisa, e o processo de laminação está concluído. PS: Para além da função de suporte de pressão, a placa de alumínio também desempenha a responsabilidade de isolar diferentes PCBs e alisar a folha de cobre exterior do PCB.

Os passos acima indicados são apenas utilizados para o fabrico de placas de circuitos com mais de quatro camadas.

The sixth step in the PCB fabrication process: Drilling

Espaçamento entre furos de PCB

A finalidade da perfuração na placa empilhada é ligar as 4 camadas de cobre sem contacto, e todos os componentes montados no PCB dependem da precisão da perfuração de precisão. O diâmetro da broca é mais fino do que o cabelo humano, cerca de 100 microns. A fim de conseguir uma perfuração precisa, precisamos de executar os seguintes passos com a ajuda de instrumentos compactos:

Primeiro, precisamos de percorrer toda a placa de circuito impresso, e depois metalizar a parede do buraco para conduzir a electricidade. A fim de encontrar estes pequenos furos, é necessário um posicionamento preciso do núcleo interior do PCB através de equipamento sofisticado de perfuração por raios X. Após encontrar a posição do furo no CCL, a fim de assegurar que o furo passe pelo centro do furo ao perfurar, é necessário fazer um furo de posicionamento na placa de circuito impresso. A fim de não rasgar a folha de cobre na placa de circuito impresso ao perfurar, é necessário cobrir uma camada de placa de alumínio nas camadas superior e inferior da placa de circuito, e finalmente colocar o conjunto na perfuradora para perfurar. Para melhorar a eficiência do fabrico de PCB, costumamos perfurar várias pilhas de PCB idênticas.

                                                     Equipamento de raios X para localização de PCB                      Colocar a placa de circuito no perfurador

O sétimo elo do processo de fabrico do PCB: Revestimento de painéis

As ligações entre as diferentes camadas da placa de circuitos são todas feitas através de perfurações. Uma vez terminada a perfuração, é necessária a galvanoplastia. A tecnologia FS considera uma boa ligação como uma película de cobre com espessura superior a 25 microns na parede do furo, mas como a parede do furo é composta por resina epóxi não condutora e placa de fibra de vidro, isto torna-a difícil. Portanto, precisamos de colocar o PCB num banho de cobre contendo ácido sulfúrico e sulfato de cobre, para que uma camada de material condutor seja depositada na parede do furo. Quando conduzimos electricidade para a solução, o cobre deposita-se na superfície da substância condutora da placa de circuito. Após a conclusão do revestimento de cobre, é necessário estanhar, e o revestimento na superfície do PCB é uma barreira de gravura. 

O processo de transferência do layout da camada externa do PCB para a folha de cobre requer a utilização de película fotocopiada e película fotossensível, o que é semelhante ao princípio da transferência do layout da camada interna do laminado de cobre revestido. A diferença é que na transferência da disposição externa do PCB, a posição onde a película fotossensível é curada não é a linha. Precisamos de cobre e depois de estanho onde não há película. Depois de terminada a galvanoplastia, é efectuada a decapagem da película e o tratamento de estanho. O padrão do circuito é preservado no PCB, devido à protecção do estanho.

Como mencionado anteriormente, a espessura da película de cobre é superior a 25 microns. Portanto, a fim de assegurar que os furos tenham boa condutividade eléctrica, todo o processo de revestimento de cobre é automaticamente controlado por um computador.

A oitava etapa do processo de fabrico da placa de circuitos: Inspecção secundária

Para a placa de circuitos, o mais importante é o vestígio. Sabemos que as placas de circuito impresso não funcionam. O princípio de funcionamento do PCB é realizar a ligação eléctrica entre componentes através de traços, de modo a completar várias instruções, pelo que é necessário realizar a detecção secundária de AOI em traços. A inspecção secundária do PCB é a mesma que a inspecção anterior, pelo que não a descreverei demasiado aqui.

O elo final do processo de fabrico do PCB: Processamento da camada exterior

As camadas que compõem um PCB incluem: Camada de serigrafia, Máscara de Solda,Camada de Cobre, Camadas de Substrato. O conteúdo da camada interior foi coberto acima, aqui é principalmente para explicar a parte exterior da Camada PCB - Camada de Serigrafia e Camada de Máscara de Soldadura.

                                                 Camada de Máscara de Solda PCB                                Camada de serigrafia PCB

Camada de Máscara de Solda

A aplicação da máscara de solda é uma parte importante do processo de fabrico do PCB, que pode proteger a placa de PCB. Antes de aplicar a máscara de solda em ambos os lados da placa, PCB limpo e cobrir com tinta de máscara de solda epoxídica. 

Em termos de limpeza, a Tecnologia FS utiliza decapagem, lavagem ultra-sónica e outros processos de limpeza para remover óxidos de tábua e aumentar a rugosidade da superfície do cobre. Após a limpeza estar concluída, inicia-se o fabrico da máscara de solda de PCB. O processo é o seguinte:

Cobrir a tinta resistente à solda na posição que não necessita de ser soldada → Secar o solvente na tinta resistente à solda → Formar um polímero irradiando a tinta resistente à solda endurecida com uma lâmpada UV → Remover a solução de carbonato de sódio na tinta não polimerizada → Secagem secundária

Camada de serigrafia

A placa de circuito quase acabada recebe escrita a jacto de tinta na sua superfície para indicar todas as informações importantes relacionadas com o PCB. 

Processos de fabrico de PCB adicionais: Artigos pagos

By reading the full text, you will find that the PCB process flow presentation provided by FS Technology 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.

Revestimento Superficial

Para adicionar capacidade de soldadura extra ao PCB, revestimo-los com ouro ou prata sem eléctrodos. Nesta fase, alguns PCB podem também receber almofadas planas de ar quente. O nivelamento com ar quente resulta numa almofada uniforme. Este processo resulta na criação de um acabamento de superfície. A Tecnologia FS pode lidar com muitos tipos de tratamentos de superfície de acordo com os requisitos específicos dos clientes.

Teste eléctrico

Como último recurso, os técnicos realizam testes eléctricos sobre o PCB. Os procedimentos automatizados confirmam a funcionalidade do PCB e a sua consistência com o desenho original. Em Tecnologia FSOferecemos um tipo avançado de teste eléctrico chamado teste de sonda voadora, que se baseia em sondas móveis para testar o desempenho eléctrico de cada rede numa placa de circuito vazio.

The above is all the answers to “how is a PCB made step by step?”. In fact, in the professional PCB manufacturing process, due to the different requirements of customers for different circuit board materials and different requirements for PCB process, there will be slight gaps in PCB board fabrication process.  Tecnologia FS will continue to update this topic in the PCB Knowledge Blog, of course, if you have unique insights into the manufacturing steps of PCB, you can leave us a message at any time.

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