Печатная плата (PCB) — это плата большинства современных электронных устройств, имеющая линии и контактные панели, соединяющие различные точки между собой. Даже если это маленькая плата, её производственный процесс очень сложный и деликатный. Вот пошаговое введение в процесс производства печатных плат с фотографиями и видео.
Шаг 1. CAD-файл печатной платы
Первым шагом в производстве печатных плат является организация и проверка её расположения. Производители печатных плат берут CAD-файлы от компаний по проектированию печатных плат и конвертируют их в единый формат — Extended Gerber RS-274X или Gerber X2, поскольку каждое CAD-программное обеспечение имеет свой уникальный формат файлов. Затем инженер-электронщик проверит, соответствует ли компоновка печатной платы производственному процессу, есть ли дефекты и т.д.
При изготовлении печатных плат дома макет печатных плат можно напечатать на бумаге лазерным принтером, а затем перенести на ламинированный с медью. В процессе печати, поскольку принтер склонен к отсутствию чернил и точек разрыва, необходимо вручную восполнять чернила масляной ручкой.
Однако на фабриках обычно используется ксерокопирование для печати макета печатной платы на плёнке. Если это многослойная плата, печатная плёнка каждого слоя будет расположена по порядку.
Затем в плёнке будут пробиты отверстия для выравнивания. Выравнивание отверстий очень важно, и необходимо выровнять слои материала печатной платы.
Шаг 2. Изготовление пластин
Очистите медную пластину. Если есть пыль, это может вызвать короткое или разрывное замыкание в финальной цепи.
На картинке ниже представлен пример 8-слойной платы, которая на самом деле состоит из 3 медных ламинированных слоев и 2 медных пленок, которые затем соединяются с помощью препрега. Производственная последовательность начинается с промежуточных плат (схемы слоев 4 и 5), которые последовательно складываются и затем фиксируются. Производство четырёхслойной печатной платы аналогично, включая основную плату и две медные плёнки.
Шаг 3. Внутренние слои печатных плат
Сначала сделайте двухслойную цепь средней сердечной платы. После очистки CCL поверхность будет покрыта светочувствительной плёнкой. Пленка отверждается светом, образуя защитную пленку на медной фальге.
Вставьте двухслойную плёнку с трассировкой печатной платы и двухслойную медную ламинированную плёнку в верхнюю плёнку печатной платы, чтобы обеспечить точное укладывание верхней и нижней плёнок печатной платы.
Аппарат облучает светочувствительную плёнку медной фольгой с помощью ультрафиолетовой лампы. Прозрачная плёнка отверждается на свете, и всё равно отвергнутая фоточувствительная пленка. Медная фольга, покрытая затвердевшей пленкой, необходима для компоновки печатных плат, что эквивалентно роли лазерных чернил для печатных плат. Кроме того, медная фольга, покрытая чёрной плёнкой, будет корродирована, а затвердевшая прозрачная плёнка сохраняется.
Прополосните незатвердевшую светочувствительную плёнку щёлочью — затвердевшая плёнка покроет нужную цепь медной фольги.
Затем используйте прочное основание, например NaOH, чтобы вытравить нежелательную медную фольгу.
Снимите затвердевшую фоточувствительную пленку, чтобы экспонировать медную фольгу для нужной схемы печатной платы.
Шаг 4. Щит и проверка
Основная плата успешно изготовлена. Затем пробьют отверстия для выравнивания для удобства доступа к другим материалам.
После ламинирования сердечника с другими платами её нельзя модифицировать. Поэтому инспекция печатных плат очень важна. Машина автоматически сравнивает с раскладкой платы, чтобы найти ошибки.
Первые два слоя плат плат были изготовлены.
Шаг 5. Ламинация
Здесь представлено новое сырье Prepreg — клей между платой (слои печатных плат > 4) и между сердечной платой и внешней медной фольгой, а также служат изоляцией.
Нижняя медная фольга и два слоя препрега были предварительно закреплены через проводное отверстие и нижнюю железную пластину, затем готовая сердечная плата также помещается в отверстие для проводки, и наконец два слоя прегрега, один слой медной фольги и один слой подшипниковой прессованой алюминиевой пластины покрывают пластину сердечника.
Для повышения эффективности работы завод собирает вместе три разные платы перед их ремонтом. Верхняя железная пластина магнитно притягивается для удобства выравнивания с нижней железной пластиной. После того как два слоя железных пластин успешно выравниваются путём вставки позиционирующих штифтов, машина максимально сжимает пространство между железными пластинами, а затем закрепляет их гвоздями.
Плата печатной платы, зажатая железной пластиной, размещается на держателе, а затем отправляется в вакуумный термопресс для ламинирования. Высокие температуры плавят эпоксидку в препреге и удерживают сердечник и медную фольгу вместе под давлением.
После соединения снимите верхнюю железную пластину, прижимающую плату. Затем снимите алюминиевую пластину с несущим давлением. Алюминиевая пластина также играет роль изоляции различных печатных плат, обеспечивая плоскость медной фольги на внешнем слое платы. Наконец, снятая плата будет покрыта гладкой медной фольгой.
Шаг 6. Просверлите отверстия
Так как же соединить 4 слоя медной фольги в плате, которые не соприкасаются друг с другом? Сначала в плате делают сквозные отверстия, затем стенки отверстий металлизируют для проведения электричества.
Положите слой алюминия на перфоратор и поставьте на него плату. Поскольку бурение — относительно медленный процесс, для повышения эффективности 1–3 одинаковые платы кладятся друг на друга для сверления отверстий в зависимости от количества слоёв печатной платы. Наконец, накройте верхнюю плату алюминиевым слоем. Верхняя и нижняя алюминиевые пластины используются для предотвращения разрыва медной фольги на плате при сверлении.
Далее нужно выбрать правильную программу сверления на компьютере, остальное автоматически выполняется сверловой станком. Сверло приводится в движение под давлением воздуха, максимальная скорость достигает 150 000 об/мин. Потому что такая высокая скорость достаточно для обеспечения ровности стенки отверстия.
Замена сверла также выполняется автоматически машиной в соответствии с программой. Самые маленькие сверли могут достигать диаметра 100 микрон, а диаметр человеческого волоса — 150 микрон.
В предыдущем процессе расплавленная эпоксидка была экструдирована из печатной платы, поэтому её нужно было отрезать. Здесь копировальная машина резает периферию печатной платы согласно её правильным координатам XY.
Шаг 7. Осадки медных химических веществ на скважинах
Поскольку почти все конструкции печатных плат используют сквозные отверстия для соединения линий на разных слоях, хорошее соединение требует медной плёнки толщиной 25 микрон на стенках отверстий. Толщина медной пленки необходимо добиться с помощью гальванопластики, но стенки отверстий состоят из непроводящей эпоксидной смолы и стеклопластиковой плиты. Первым шагом является нанесение слоя проводящего материала на стенку отверстия, чтобы получить медную пленку толщиной 1 микрон на всей поверхности ПХБ с помощью химического осаждения. Весь процесс химической обработки, очистки и прочего контролируется машиной.
Далее перенесите внешний слой печатной платы на медную фольгу. Процесс схож с принципом передачи предыдущей платы внутреннего сердечника платы. Компоновка печатной платы переносится на медную фольгу с помощью фотопечатной плёнки и светочувствительной плёнки. Единственное отличие в том, что положительные элементы будут использоваться как доски.
Передача внутренней компоновки платы, описанная выше, использует вычитание, при этом отрицательная плата выступает в роли платы. Плата покрыта отвергнутой фоточувствительной пленкой в виде цепи, а неотвергнутая плёнка очищается. После травления открытой медной фольги схема компоновки печатной платы защищена затвердевшей пленкой. Перенос внешней поверхности печатной платы осуществляется по обычному методу, а позитивная плёнка — это плата. Нецепная область покрыта светочувствительной пленкой, отверженной на плате. После очистки незатвердевшей плёнки проводится гальванизация. Места с пленками нельзя гальванопокрыты, а места без плёнок покрыты медью и затем консервированы. После удаления плёнки проводится щелочное травление, после чего консерв наконец удаляется.
Поместите очищенную плату с обеих сторон медной фольги в ламинатор и прижмите фоточувствительную форму к медной фольге.
Печатные верхние и нижние плёнки плотной платы закреплены через отверстия, а плата размещена в центре. Затем светочувствительная плёнка под светопропускающей плёнкой отверждается облучением ультрафиолетовой лампы, которая является схемой, которую нужно зарезервировать.
После очистки нежелательной и незатвердевшей светочувствительной пленки осмотрите плату платы.
Печатная плата зажимается зажимами и покрыта медью. Как уже упоминалось, для обеспечения достаточной проводимости отверстия медная плёнка, покрытая стенкой отверстия, должна иметь толщину 25 микрон, поэтому вся система будет автоматически управляться компьютером для обеспечения точности.
После гальванизации медной плёнки компьютер даёт инструкции по нанесению тонкого слоя олова на электропластике. Затем проверьте, что медная и оловянная пластина имеют правильную толщину.
Далее процесс травления завершается полностью автоматизированной сборочной линией. Затем очистите затвердевшую светочувствительную плёнку на плате.
Затем используйте сильную щелочь, чтобы очистить ненужную медную фольгу, которую она покрывает.
Наконец, снимите консервированный слой с медной фольги компоновки печатной платы жидкостью для снятия жести. После очистки компоновка 4-слойной платы завершена.
