Печатная плата (PCB) — это плата большинства современных электронных устройств, которая имеет линии и контактные площадки, соединяющие различные точки вместе. Даже если это небольшая доска, процесс ее производства очень сложный и тонкий. Здесь будет пошаговое введение в процесс производства печатных плат с фотографиями и видео.
Шаг 1. Файл CAD на печатной плате
Первым шагом в производстве печатных плат является организация и проверка компоновки печатной платы. Производители печатных плат берут файлы САПР от компаний-проектировщиков печатных плат и конвертируют их в единый формат - Extended Gerber RS-274X или Gerber X2, так как каждое программное обеспечение САПР имеет свой уникальный формат файлов. Затем инженер-электронщик проверит, соответствует ли схема печатной платы производственному процессу, нет ли дефектов и т. д.
При изготовлении печатных плат в домашних условиях макет печатной платы можно распечатать на бумаге с помощью лазерного принтера, а затем перенести на ламинат, плакированный медью. В процессе печати, поскольку принтер подвержен отсутствию чернил и точкам разрыва, необходимо вручную пополнять чернила ручкой на масляной основе.
Тем не менее, фабрики обычно используют ксерокопирование для печати макета печатной платы на пленке. Если речь идет о многослойной печатной плате, то напечатанная макетная пленка каждого слоя будет располагаться по порядку.
Затем в пленке будут пробиты юстировочные отверстия. Выравнивание отверстий очень важно, и очень важно выровнять слои материала печатной платы.
Шаг 2. Изготовление тарелок
Очистите медную пластину. Наличие пыли может привести к короткому замыканию или обрыву замыкания в конечном замыкании.
На рисунке ниже показан пример 8-слойной печатной платы, которая на самом деле состоит из 3 ламинированных материалов, покрытых медью, и 2 медных пленок, которые затем склеиваются вместе с помощью препрега. Производственная последовательность начинается с промежуточных плат (цепи уровней 4 и 5), которые последовательно укладываются друг на друга, а затем фиксируются. Производство 4-слойной печатной платы аналогично, включая основную плату и две медные пленки.
Шаг 3. Внутренние слои печатной платы
Сначала сделайте двухслойную схему средней основной платы. После того, как CCL будет очищена, поверхность будет покрыта светочувствительной пленкой. Пленка отверждается светом с образованием защитной пленки на медной фольге.
Вставьте двухслойную пленку для трассировки печатной платы и двухслойный ламинат, плакированный медью, в верхнюю пленку для трассировки печатной платы, чтобы обеспечить точную укладку верхней и нижней дорожек пленки для печатной платы.
Аппарат облучает светочувствительную пленку на медной фольге УФ-лампой. Прозрачная пленка отверждается на свету и отвержденной светочувствительной пленки все равно не остается. Медная фольга, покрытая отвержденной пленкой, необходима для разметки печатной платы, что эквивалентно роли чернил лазерного принтера для ручных печатных плат. Кроме того, медная фольга, покрытая черной пленкой, будет подвергнута коррозии, а отвержденная прозрачная пленка сохранится.
Промойте неотвержденную светочувствительную пленку щелочью, отвержденная пленка покроет нужный контур медной фольги.
Затем используйте прочную основу, такую как NaOH, чтобы удалить нежелательную медную фольгу.
Снимите отвержденную светочувствительную пленку, чтобы обнажить медную фольгу для желаемой компоновки печатной платы.
Шаг 4. Доска и проверка
Основная плата успешно изготовлена. Затем пробейте в нем выравнивающие отверстия для легкого доступа к другим материалам.
После того, как основная плита ламинирована с другими, она не может быть изменена. Поэтому проверка печатных плат очень важна. Машина автоматически сравнит с компоновкой печатной платы для поиска ошибок.
Изготовлены первые два слоя печатных плат.
Шаг 5. Расслоение
Здесь вводится новое сырье под названием препрег, которое представляет собой клей между основной платой (слоями печатной платы > 4) и между основной платой и внешней медной фольгой, а также действует как изоляция.
Нижняя медная фольга и два слоя препрега были предварительно закреплены через отверстие для проводки и нижнюю железную пластину, а затем готовая основная плата также помещается в отверстие для проводки, и, наконец, два слоя препрега, один слой медной фольги и один слой подшипниковой пластины из прессованного алюминия покрывают пластину сердечника.
Чтобы повысить эффективность работы, завод складывает три разные печатные платы вместе, прежде чем закрепить их. Верхняя железная пластина притягивается магнитом для легкого совмещения с нижней железной пластиной. После того, как два слоя железных пластин успешно выровнены путем вставки установочных штифтов, машина максимально сжимает пространство между железными пластинами, а затем фиксирует их гвоздями.
Зажатая железной пластиной печатная плата помещается на держатель, а затем отправляется в вакуумный термопресс для ламинирования. Высокая температура расплавляет эпоксидную смолу в препреге и удерживает сердцевину и медную фольгу вместе под давлением.
После склеивания снимите верхнюю железную пластину, прижимая печатную плату. Затем снимите несущую алюминиевую пластину. Алюминиевая пластина также играет роль изоляции различных печатных плат, чтобы обеспечить плоскостность медной фольги на внешнем слое печатной платы. Наконец, печатная плата, извлеченная в это время, будет покрыта гладкой медной фольгой.
Шаг 6. Просверлите отверстия
Так как же соединить 4 слоя медной фольги в печатной плате, которые не соприкасаются друг с другом? Сначала в печатной плате делаются сквозные отверстия, затем стенки отверстий металлизируются для проведения электричества.
Уложите слой алюминия на перфоратор и наденьте на него печатную плату. Поскольку сверление является относительно медленным процессом, для повышения эффективности от 1 до 3 одинаковых плат укладываются друг на друга для сверления отверстий, в зависимости от количества слоев печатной платы. Наконец, покройте самую верхнюю печатную плату слоем алюминия. Верхняя и нижняя алюминиевые пластины используются для предотвращения разрыва медной фольги на печатной плате при сверлении.
Далее нужно просто выбрать правильную программу сверления на компьютере, остальное сверлильный станок делает автоматически. Сверло приводится в движение давлением воздуха, а максимальная скорость может достигать 150 000 об/мин. Потому что такой высокой скорости достаточно для обеспечения ровности стенки отверстия.
Замена сверла также производится станком автоматически в соответствии с программой. Самые маленькие сверла могут достигать в диаметре 100 микрон, в то время как диаметр человеческого волоса составляет 150 микрон.
В предыдущем процессе расплавленная эпоксидная смола выдавливалась из печатной платы, поэтому ее нужно было отрезать. Здесь копировальный фрезерный станок режет периферию печатной платы в соответствии с ее правильными координатами XY.
Шаг 7. Химическое осаждение меди на скважинах
Поскольку почти во всех конструкциях печатных плат используются сквозные отверстия для соединения линий на разных слоях, для хорошего соединения требуется медная пленка толщиной 25 микрон на стенках отверстий. Толщина медной пленки должна быть достигнута с помощью гальванического покрытия, но стенки отверстий состоят из непроводящей эпоксидной смолы и стеклопластиковой плиты. Таким образом, первым шагом является нанесение слоя проводящего материала на стенку отверстия для формирования медной пленки толщиной 1 микрон на всей поверхности печатной платы путем химического осаждения. Весь процесс химической обработки, очистки и т.д. контролируется машиной.
Далее перенесите внешний слой печатной платы на медную фольгу. Процесс аналогичен принципу переноса предыдущей внутренней основной платы печатной платы. Компоновка печатной платы переносится на медную фольгу с помощью фотопечатной пленки и светочувствительной пленки. Единственное отличие в том, что позитивы будут использоваться в качестве досок.
При переносе внутренней схемы печатной платы, описанной выше, используется вычитание, при этом в качестве платы используется отрицательная схема. Печатная плата покрывается отвержденной светочувствительной пленкой в виде цепи, а неотвержденная пленка очищается. После того, как экспонированная медная фольга протравлена, схема компоновки печатной платы защищена отвержденной пленкой. Перенос внешнего слоя компоновки печатной платы осуществляется обычным методом, а позитивной пленкой является плата. Зона вне контура покрыта светочувствительной пленкой, отверждаемой на печатной плате. После очистки от неотвержденной пленки проводится гальваническое покрытие. Места с пленками нельзя гальванизировать, а места без пленок покрывают медью, а затем лудят. После удаления пленки выполняется щелочное травление и окончательно удаляется олово.
Поместите очищенную печатную плату с обеих сторон медной фольги в ламинатор и прижмите светочувствительную форму к медной фольге.
Напечатанные верхняя и нижняя пленки для макета печатной платы фиксируются через отверстия, а печатная плата помещается посередине. Затем светочувствительная пленка под светопропускающей пленкой отверждается путем облучения УФ-лампы, которая является цепью, которую необходимо зарезервировать.
После очистки от нежелательной и неотвержденной светочувствительной пленки осмотрите печатную плату.
Печатная плата зажимается зажимами и омедляется. Как упоминалось ранее, для того, чтобы обеспечить достаточную проводимость отверстия, медная пленка, нанесенная на стенку отверстия, должна иметь толщину 25 микрон, поэтому вся система будет автоматически контролироваться компьютером для обеспечения ее точности.
После того, как медная пленка будет подвергнута гальваническому покрытию, компьютер подает инструкции по гальваническому покрытию тонким слоем олова. Затем убедитесь, что медное и оловянное покрытие имеет правильную толщину.
Затем полная автоматизированная сборочная линия завершает процесс травления. Затем очистите отвержденную светочувствительную пленку на печатной плате.
Затем с помощью сильной щелочи очистите от нежелательной медной фольги, которую она покрывает.
Наконец, снимите луженый слой на медной фольге топологии печатной платы с жидкостью для зачистки олова. После очистки 4-слойная компоновка печатной платы завершена.
