Doska s tlačenými obvodmi (PCB) je základným komponentom v prakticky všetkých elektronických zariadeniach, ktoré slúžia ako fyzická platforma, ktorá podporuje a spája elektronické komponenty. Pochopenie procesu výroby PCB je rozhodujúce pre inžinierov, kupujúcich a odborníkov v oblasti technológií, aby sa zabezpečila kvalita, spoľahlivosť a výkonnosť produktu. Cieľom tohto článku je predstaviť kľúčové kroky spojené s výrobou PCB a poskytnúť informácie o tom, ako sú tieto základné komponenty navrhnuté, vyrobené a testované.
Príprava na dizajn a rozloženie
Prvé kritické fáza v Výroba PCB je prípravou na návrh a rozloženie, kde sa elektronický obvod premieňa do podrobného plánu na výrobu.
1. Softvér na návrh PCB
Profesionálne softvérové nástroje, ako sú dizajnér Altium, KICAD a Eagle, sa široko používajú na vytváranie presných rozložení PCB. Tieto programy umožňujú inžinierov definovať schémy obvodu, umiestnenie a smerovacie cesty pre elektrické pripojenia. Softvér tiež umožňuje simuláciu a kontrolu chýb, čo pomáha včas identifikovať potenciálne problémy.
2. Generovanie súborov Gerber
Po dokončení dizajnu sa exportuje ako súbory Gerber - štandardný formát používaný výrobcami PCB. Tieto súbory obsahujú všetky potrebné informácie o medených vrstvách, spájkovacích maskách, hodinkách a vŕtaniach, ktoré slúžia ako presné pokyny pre výrobné stroje.
3. Návrh pre kontrola výroby (DFM)
Pred odoslaním návrhov do výroby sa vykonávajú kontroly DFM, aby sa zabezpečilo, že PCB sa môže vyrábať spoľahlivo a nákladovo efektívne. Tieto kontroly overujú pravidlá rozstupu, veľkosti otvorov, šírky stopov a stopy komponentov, aby sa minimalizovali chyby počas výroby. Správne DFM znižuje oneskorenia a defekty, čím sa zlepší celkový výnos pri výrobe PCB.
Výber materiálu a laminátová príprava
V procese výroby PCB sú výberom vhodných materiálov a prípravou základných laminátov rozhodujúcimi krokmi, ktoré priamo ovplyvňujú výkon, trvanlivosť a vhodnosť predstavenstva pre konkrétne aplikácie.
1. Výber správneho substrátu
Substrát slúži ako základná izolačná vrstva DPS, ktorá poskytuje mechanickú podporu a ovplyvňuje tepelné, elektrické a environmentálne vlastnosti. Bežné materiály substrátu zahŕňajú:
FR4: Najčastejšie používaný substrát vyrobený z epoxidovej živice vystuženej zo sklenených vlákien. Ponúka dobrú mechanickú pevnosť, elektrickú izoláciu a nákladovú efektívnosť, vďaka čomu je vhodná pre širokú škálu elektroniky.
Keramika: Keramické substráty, ktoré sa používajú vo vysokofrekvenčných alebo vysokoteplotných aplikáciách, poskytujú vynikajúcu tepelnú vodivosť a stabilitu, ale sú drahšie.
Polyimid: Známy pre flexibilitu a vynikajúcu tepelnú rezistenciu, polyimidové substráty sú ideálne pre flexibilné PCB a aplikácie vyžadujúce ohýbanie alebo skladanie.
Výber správneho substrátu závisí od faktorov, ako je operačné prostredie zariadenia, mechanické napätie, elektrické požiadavky a nákladové obmedzenia.
2. Príprava laminátov na medi
Po výbere substrátu je ďalším krokom vo výrobe PCB prípravu laminátu meďnatého, ktorý pozostáva z medenej fólie viazanej na substrát. Hrúbka medi - typicky medzi 0,5 oz a 3 oz na štvorcovú stopu - je vybraná na základe súčasných požiadaviek a zložitosti dizajnu. Správna príprava zaisťuje dobrú adhéziu a rovnomernosť, ktorá je rozhodujúca pre presné leptanie a spoľahlivú vodivosť.
Prenos a leptanie obrázkov
Pri výrobe PCB sú prenos konštrukcie obvodu na laminát medi a ich leptanie presne dôležitými krokmi na vytvorenie elektrických dráh.
1. Fotoresistická aplikácia a UV vystavenie
Na meď sa aplikuje fotorezistická vrstva. Pomocou UV svetlu sa vzor obvodu premieta na dosku, čím sa stvrdne fotorezista na stopových oblastiach a zároveň ponecháva ďalšie časti mäkké a odnímateľné. Toto prenáša návrh na dosku.
2. Chemické leptanie
Doska je potom chemicky leptaná, aby sa odstránila nechránená meď, pričom zostala iba požadované vodivé stopy. Starostlivá kontrola zabraňuje nadmernému leptaniu a zachováva integritu sledovania.
3. Čistenie a kontrola
Po leptaní je fotorezista odstránený a doska sa vyčistí. Vizuálne a automatizované inšpekcie zabezpečujú, že stopy sú neporušené a bez defektov, čo zaručuje kvalitu pri výrobe DPS.
Vŕtanie a cez pokovovanie
Vŕtanie a prostredníctvom pokovovania sú základnými krokmi pri výrobe DPS, najmä pre viacvrstvové dosky, kde sú potrebné presné medzivrstvové elektrické pripojenia.
1. Vŕtanie CNC
Počítačové numerické riadenie (CNC) stroje vyvŕtajú presné otvory v substráte DPS. Tieto otvory slúžia ako priechodné diery pre vodiče komponentov a priechodky, ktoré elektricky spájajú rôzne medené vrstvy. Presnosť vŕtania je rozhodujúca na zabezpečenie správneho zarovnania a prispôsobenia komponentov, ako aj spoľahlivých elektrických ciest.
2. Elektrošenca meďnatého pokovovania
Po vŕtaní sú otvory potiahnuté tenkou vrstvou medi prostredníctvom procesu pokovovania bez elektrolák. Táto vodivská vrstva lemuje steny otvorov a vytvára spoľahlivé elektrické spojenie medzi vnútornými vrstvami PCB. Tento krok je rozhodujúci pre viacvrstvové PCB, kde integrita signálu a elektrická kontinuita závisia od dobre tvarovaných predných.
3. Dôležitosť presnosti vo viacvrstvovej výrobe PCB
V zložitých viacvrstvových doskách môže dokonca aj mierne vyrovnanie počas vŕtania alebo pokovovania spôsobiť elektrické zlyhania alebo znížiť výkon. Preto sú prísne kontroly kvality a presné vybavenie životne dôležité počas týchto fáz výroby PCB, aby sa udržala integrita a funkčnosť rady.
Zarovnanie a laminácia vrstvy (pre viacvrstvové PCB)
Pri výrobe viacvrstvových dosiek PCB sú zarovnanie a laminácia vrstvy kritickými krokmi, ktoré zabezpečujú štrukturálnu silu dosky a elektrickú funkčnosť.
1. Presné zarovnanie vrstvy
Viacvrstvové PCB pozostávajú z viacerých vnútorných vrstiev medi a substrátu, ktoré musia byť pred lamináciou dokonale zarovnané. Nesprávne zarovnanie môže viesť k zlyhaniam obvodu alebo skratom. Špecializované zariadenia a optické systémy sa používajú na presné umiestnenie každej vrstvy, čím sa zabezpečí, že vias a stopy sa zhodujú v zásobníku.
2. Laminácia tepla a tlaku
Po zarovnaní sú vrstvy spojené spolu pomocou tepla a tlaku v laminačnom lise. Tento proces spája vrstvy do jednej pevnej dosky, pričom ako adhezívny materiál s použitím predpreg (vopred impregnovaných lepiacich listov). Správne nastavenia teploty a tlaku sú nevyhnutné, aby sa predišlo delaminácii alebo deformácii.
3. Zabezpečenie štrukturálnej integrity a elektrického výkonu
Laminačný proces nielen stuhne PCB mechanicky, ale v prípade potreby zachováva aj elektrickú izoláciu medzi vrstvami. Tento krok zaručuje, že hotová doska vydrží mechanické napätie a spoľahlivo vykonáva v zložitých elektronických systémoch.
Spájkavá maska a tlap
V procese výroby DPS je nanášanie spájkovacej masky a vrstiev rodinectcreen rozhodujúce pre ochranu obvodov a pomoc pri montáži.
1. Aplikácia Spájkovacia maska
Spájkavá maska je ochranná polymérna vrstva aplikovaná na stopy medi. Jeho primárnou funkciou je zabrániť oxidácii a vyhnúť sa spájkovacím mostom počas spájkovania komponentov odhalením iba vankúšikov, v ktorých sú namontované komponenty. Spájková maska zvyčajne zelená, ale dostupná v rôznych farbách, vylepšuje trvanlivosť a spoľahlivosť elektrickej energie PCB. Presná aplikácia zaisťuje, že spájkovanie tečie iba v prípade, že je určená, a znižuje defekty montáže.
2. Pridanie hodinovej obrazovky
Po aplikácii Spájkovacia maska sliešťovej obrazovky . sa na povrch DPS vytlačí vrstva Táto vrstva obsahuje štítky, obrysy komponentov, logá a identifikačné značky, ktoré pomáhajú technikom počas montáže, testovania a opravy. Čistá a presná tlače hodinovej obrazovky zlepšuje účinnosť výroby a znižuje chyby, čím sa zabezpečuje správne umiestnenie komponentov.
Povrchová úprava
Povrchová úprava povrchu je kritickým krokom vo výrobe PCB, ktorý zvyšuje spájku a chráni exponované povrchy medi pred oxidáciou a koróziou.
1. Bežné povrchové úpravy
V priemysle sa bežne používa niekoľko techník dokončovania, vrátane:
HASL (Vyrovnanie spájkovania horúceho vzduchu): Široko používaný povrch, kde je DPS ponorený do roztavenej spájky a potom vyrovnaný horúcim vzduchom. Poskytuje dobrú spájku a je nákladovo efektívny, ale nemusí byť ideálny pre veľmi jemné komponenty.
ENIG (ELEESS NIEKTORÉ ZLATNÉ ZLATIE): Populárny povrch bez olova, ktorý ponúka vynikajúcu rovinnosť, odolnosť proti korózii a dlhá trvanlivosť. Spoločnosť ENIG je ideálna pre aplikácie s vysokou spoľahlivosťou a komponenty s jemným rozpadom.
OSP (Organic Solingerova schopnosti): tenký organický povlak, ktorý chráni povrchy medi a je šetrný k životnému prostrediu. OSP je vhodný pre jednoduché PCB a ponúka vynikajúcu spájanie, ale má kratšiu trvanlivosť v porovnaní s kovovými povrchmi.
2. Účel povrchového dokončenia
Hlavné ciele povrchovej dokončenia vo výrobe PCB sú:
Zvýšenie spájania: zabezpečenie toho, aby sa spájka dobre dodržiavalo na podložky PCB počas montáže, čím sa zlepšila spoľahlivosť spoločného.
Ochrana medi: Predchádzanie oxidácii a korózii meďových stôp a vankúšikov, ktoré by mohli v priebehu času znižovať elektrický výkon.
Zlepšenie životnosti trvanlivosti: Rozšírenie času skladovania PCB pred montážou bez ohrozenia kvality.
Záver
Výrobný proces PCB zahŕňa viac presných krokov - od návrhu a výberu materiálu po leptanie, vŕtanie, vrstvenie, dokončenie a testovanie. Každá etapa zohráva dôležitú úlohu pri zabezpečovaní, aby sa konečná doska obvodu spĺňala prísne normy kvality a výkonnosti.
Presná a dôkladná kontrola kvality počas výroby je nevyhnutná na výrobu spoľahlivých PCB, ktoré napájajú dnešné pokročilé elektronické zariadenia.
Najlepšie výsledky, partnerstvo so skúsenými a profesionálnymi výrobcami výroby PCB je kľúčom k dosiahnutiu vysoko kvalitných a spoľahlivých dosiek s obvodmi, ktoré podporujú inovatívne technológie.
