Tiskana vezja (PCB) je temeljna komponenta v skoraj vseh elektronskih napravah, ki služi kot fizična platforma, ki podpira in povezuje elektronske komponente. Razumevanje procesa proizvodnje PCB je ključnega pomena za inženirje, kupce in tehnološke strokovnjake, da se zagotovi kakovost, zanesljivost in zmogljivost izdelka. Ta članek je namenjen predstavitvi ključnih korakov, ki sodelujejo pri izdelavi PCB -jev, in zagotavljajo vpogled v to, kako so te bistvene komponente zasnovane, izdelane in preizkušene.
Priprava oblikovanja in postavitve
Prva kritična faza v Proizvodnja PCB je priprava oblikovanja in postavitve, kjer je elektronsko vezje prevedeno v podroben načrt za proizvodnjo.
1. programska oprema za oblikovanje PCB
Profesionalna programska orodja, kot so Altium Designer, Kicad in Eagle, se pogosto uporabljajo za ustvarjanje natančnih postavitev PCB. Ti programi inženirjem omogočajo, da določijo shemo vezja, namestitev komponent in poti za usmerjanje električnih povezav. Programska oprema omogoča tudi simulacijo in preverjanje napak, kar pomaga zgodaj prepoznati potencialne težave.
2. Generacija Gerberskih datotek
Ko je zasnova dokončana, se izvozi kot Gerber datoteke - standardni format, ki ga uporabljajo proizvajalci PCB. Te datoteke vsebujejo vse potrebne informacije o bakrenih plasteh, spajkalnih maskah, žarah s sili in vrtalnimi podatki, ki služijo kot natančna navodila za proizvodne stroje.
3. Zasnova za izdelavo (DFM)
Pred pošiljanjem modelov v proizvodnjo se izvedejo pregledi DFM, da se zagotovi, da je PCB mogoče zanesljivo in stroškovno učinkovito izdelati. Ti pregledi preverjajo razmik, velikosti lukenj, širine sledi in komponentne odtise, da zmanjšajo napake med izdelavo. Pravilen DFM zmanjšuje zamude in napake, kar izboljša celoten donos pri proizvodnji PCB.
Izbira materiala in priprava laminata
V procesu proizvodnje PCB je izbira ustreznih materialov in priprava osnovnih laminatov ključni koraki, ki neposredno vplivajo na uspešnost, trajnost in primernost odbora za določene aplikacije.
1. izbira prave podlage
Podlaga služi kot temeljna izolacijska plast PCB, ki zagotavlja mehansko podporo in vpliva na toplotne, električne in okoljske lastnosti. Skupni materiali substrata vključujejo:
FR4: Najpogosteje uporabljen substrat, narejen iz epoksidne smole, ojačane s steklenimi vlakni. Ponuja dobro mehansko trdnost, električno izolacijo in stroškovno učinkovitost, zaradi česar je primerna za široko paleto elektronike.
Keramika: Keramični substrati, ki se uporabljajo v visokofrekvenčnih ali visokotemperaturnih aplikacijah, zagotavljajo vrhunsko toplotno prevodnost in stabilnost, vendar so dražje.
Poliimid: Poliimidni substrati, znani po prilagodljivosti in odlični toplotni upornosti, so idealni za prilagodljive PCB in aplikacije, ki zahtevajo upogibanje ali zlaganje.
Izbira pravega substrata je odvisna od dejavnikov, kot so delovno okolje naprave, mehanski stres, električne zahteve in omejitve stroškov.
2. Priprava bakrenih laminatov
Po izbiri substrata je naslednji korak v proizvodnji PCB priprava bakrenega laminata, ki ga sestavlja bakrena folija, vezana na substrat. Debelina bakra - tipično med 0,5 oz in 3 oz na kvadratni čevelj - je izbrana na podlagi trenutnih zahtev in zapletenosti oblikovanja. Pravilna priprava zagotavlja dobro adhezijo in enakomernost, ki sta ključna za natančno jedkanje in zanesljivo prevodnost.
Prenos slike in jedkanje
Pri proizvodnji PCB je prenos vezja na bakreni laminat in natančno jedkanci ključnega pomena za oblikovanje električnih poti.
1. fotoresistična uporaba in izpostavljenost UV
Preko bakra se nanese fotoresistični sloj. Z uporabo UV svetlobe se vzorec vezja projicira na ploščo, ki utrdi fotoresist na območjih v sledovih, medtem ko druge dele pušča mehke in odstranljive. To prenaša zasnovo na ploščo.
2. Kemično jedkanje
Tabla se nato kemično jedkana, da odstrani nezaščiten baker, pri čemer pusti le želene prevodne sledi. Skrbni nadzor preprečuje pretiravanje in ohranjanje celovitosti v sledovih.
3. Čiščenje in pregled
Po jedkanju se fotoresist odstrani in deska očisti. Vizualni in avtomatizirani inšpekcijski pregledi zagotavljajo, da so sledi nedotaknjeni in brez napak, kar zagotavlja kakovost pri proizvodnji PCB.
Vrtanje in s ploščanjem
Vrtanje in prek plošče so bistveni koraki pri proizvodnji PCB, zlasti za večplastne plošče, kjer so potrebne natančne vmesne električne povezave.
1. CNC vrtanje
Stroji za računalniško numerično krmiljenje (CNC) izvrtajo natančne luknje v substratu PCB. Te luknje služijo kot luknja za komponente in vias, ki električno povezujejo različne bakrene plasti. Natančnost pri vrtanju je ključnega pomena za pravilno poravnavo in prileganje komponent ter zanesljive električne poti.
2. Elektrološka bakrena obloga
Po vrtanju se luknje prevlečejo s tanko plastjo bakra skozi postopek za električno oblogo. Ta prevodna plast črta stene luknje, kar ustvarja zanesljivo električno povezavo med notranjimi plastmi PCB. Ta korak je ključnega pomena za večplastne PCB, kjer sta celovitost signala in električna kontinuiteta odvisna od dobro oblikovanih VIA.
3. Pomen natančnosti v večplastni proizvodnji PCB
V zapletenih večplastnih ploščah lahko celo rahla neskladja med vrtanjem ali oblogo povzročijo električne okvare ali zmanjšajo delovanje. Zato sta v teh fazah proizvodnje PCB ključnega pomena stroga nadzor kakovosti in natančna oprema za ohranjanje celovitosti in funkcionalnosti odbora.
Poravnava in laminacija plasti (za večplastne PCB)
Pri proizvodnji PCB večplastnih plošč sta poravnava plasti in laminacija kritična koraka, ki zagotavljajo strukturno moč in električno funkcionalnost.
1. natančna poravnava plasti
Večplastni PCB -ji so sestavljeni iz več notranjih plasti bakra in substrata, ki jih je treba pred laminiranjem popolnoma poravnati. Neskladje lahko privede do okvare vezja ali kratkih tokokrogov. Specializirana oprema in optični sistemi se uporabljajo za natančno namestitev vsake plasti in tako zagotovijo, da se vias in sledi ujemajo čez sklad.
2. toplotna in tlačna laminacija
Ko so poravnani, se plasti vežejo skupaj s toploto in tlakom v laminirani stiskalnici. Ta postopek zlije plasti na eno samo trdno ploščo z uporabo pred-predhodno (vnaprej impregnirane veziste) kot lepilnega materiala. Pravilne nastavitve temperature in tlaka so bistvene, da se preprečijo razplet ali upogibanje.
3. Zagotavljanje strukturne celovitosti in električne zmogljivosti
Proces laminacije ne samo da mehansko utrdi PCB, ampak tudi vzdržuje električno izolacijo med plastmi, kjer je to potrebno. Ta korak zagotavlja, da lahko končna plošča prenese mehanske napetosti in zanesljivo deluje v zapletenih elektronskih sistemih.
Spajkalna maska in tiskanje s svilenim zaslonom
V postopku proizvodnje PCB je uporaba spajke in plasti svilenih zaslonov ključnega pomena za zaščito vezja in pomoč pri sestavljanju.
1. Uporaba maske za spajkanje
Maska spajke je zaščitna polimerna plast, ki se nanese nad bakrenimi sledi. Njegova glavna funkcija je preprečiti oksidacijo in se izogniti mostom spajkanja med spajkanjem komponent, tako da izpostavijo samo blazinice, kjer so nameščene komponente. Običajno zelena, vendar na voljo v različnih barvah, maska spajke povečuje trajnost PCB in električno zanesljivost. Natančna aplikacija zagotavlja, da spajkalna toka samo tam, kjer je predvideno, kar zmanjšuje okvare montaže.
2. Dodajanje svilenega zaslona
Po nanosu maske za spajke svilenega zaslona . je na površini PCB natisnjena plast Ta plast vsebuje nalepke, orise komponent, logotipe in identifikacijske znamke, ki tehnikom pomagajo pri sestavljanju, testiranju in popravilu. Jasno in natančno tiskanje s svilenim zaslonom izboljša učinkovitost proizvodnje in zmanjšuje napake, kar zagotavlja pravilno namestitev komponent.
Površinska končna obdelava
Površinska končna obdelava je ključni korak pri proizvodnji PCB, ki povečuje spajkalnost in ščiti izpostavljene bakrene površine pred oksidacijo in korozijo.
1. pogosti površinski zaključki
V industriji se običajno uporablja več tehnik zaključka, vključno z:
HASL (izravnava spajkanja vročega zraka): široko uporabljen zaključek, kjer je PCB namočen v staljeno spajkalnik in nato izravnan z vročim zrakom. Zagotavlja dobro spajgljivost in je stroškovno učinkovita, vendar morda ni idealna za zelo drobne komponente.
ENIG (Elektroleska nikelj potopna zlata): priljubljen zaključek brez svinca, ki ponuja odlično ploščo, korozijsko odpornost in dolg rok trajanja. ENIG je idealen za aplikacije z visoko zanesljivostjo in komponente s fino mejo.
OSP (organska spajkalnost konzervans): tanka organska prevleka, ki ščiti bakrene površine in je okolju prijazna. OSP je primeren za preproste PCB in ponuja odlično spajkalnost, vendar ima krajši rok trajanja v primerjavi s kovinskimi zaključki.
2. namen površinske končne obdelave
Glavni cilji površinskega zaključka v proizvodnji PCB so:
Izboljšanje spajkalnosti: zagotavljanje, da se spajka dobro drži na ploščicah PCB med montažo, izboljša skupno zanesljivost.
Zaščita bakra: preprečevanje oksidacije in korozije bakrenih sledi in blazinic, kar bi lahko sčasoma poslabšalo električno delovanje.
Izboljšanje roka uporabnosti: podaljšanje časa shranjevanja PCB pred montažo brez ogrožanja kakovosti.
Zaključek
Proces proizvodnje PCB vključuje več natančnih korakov - od oblikovanja in izbire materiala do jedkanja, vrtanja, plasti, dodelave in testiranja. Vsaka stopnja igra ključno vlogo pri zagotavljanju končnega kroga, ki ustreza strogim standardom kakovosti in uspešnosti.
Natančnost in strog nadzor kakovosti v celotni proizvodnji sta bistvena za izdelavo zanesljivih PCB, ki napajajo današnje napredne elektronske naprave.
Za najboljše rezultate je partnerstvo z izkušenimi in profesionalnimi proizvajalci proizvodnje PCB ključnega pomena za doseganje kakovostnih, zanesljivih veznih odborov, ki podpirajo inovativne tehnologije.
