Le processus de fabrication des PCB

Date: 2017-06-30 10: 12: 23Retour à la liste

Le processus de fabrication des PCB

Les PCB sont à la base de tous les modèles électroniques. Ils permettent de fabriquer des modèles complexes de manière fiable et répétable. Alors que la fabrication de PCB est généralement gérée par un fabricant de PCB, il est important pour les concepteurs de circuits imprimés de comprendre le processus de fabrication. Avec une compréhension du processus, un concepteur a un aperçu de certaines des opportunités pour les erreurs d'être introduit dans leurs conceptions PCB et comment les éviter. En outre, les concepteurs de PCB peuvent également bénéficier de la compréhension de toutes les fonctionnalités des fabricants de PCB modernes et profiter de ces fonctionnalités lorsqu'ils s'attaquent à leur prochaine application basée sur PCB.

En gros, cet article discutera de la façon dont un PCB passe de la sortie par le logiciel de conception de PCB à une PCB physique par unFabricant de PCB. En tant que premier point de référence, regardons d'abord un diagramme d'une couche de quatre couches PCB bord:

En partant du centre de notre diagramme en PCB à quatre couches et en procédant: La PCB est basée sur un substrat en fibre de verre, avec des couches de cuivre empilées sur le dessus du substrat et d'autres couches de cuivre séparées par des couches supplémentaires de substrat. Enfin, la carte est terminée des deux côtés dans une couche de masque de soudure. Le substrat fournit à la PCB une stabilité mécanique, la couche de cuivre fonctionne comme la partie conductrice de la carte et le masque de soudure protège le cuivre du court-circuit à l'extérieur. En outre, les vias sont utilisés pour relier les traces de cuivre des différentes couches de la conception. Le masque de soudure est également marqué par un marquage informatif sur une couche appelée sérigraphie. Les marques sur la sérigraphie comprennent les noms et les références des composants ainsi que des informations sur la révision du tableau et le fabricant.

Avec la description générale d'une carte PCB multicouches en main, nous pouvons continuer à discuter de la façon dont une PCB est retirée de ses composants de base et transformée en produit final:

Les fichiers 1.Design sont envoyés à un fabricant

Une fois que les fichiers de conception de PCB ont été soumis à un fabricant de PCB, la première étape dans le processus de fabrication de PCB exécute une vérification de la règle de conception sur ces fichiers de conception. On appelle couramment le contrôle Design for Manufacture (DFM), lorsqu'un concepteur est reçu par un fabricant de PCB, le fabricant vérifiera les fichiers de conception afin de vérifier s'ils sont conformes aux tolérances minimales de son processus de fabrication. Certains contrôles communs incluent la vérification d'un design pour une largeur de trace minimale, un espacement des traces, des dimensions minimales des trous de forage et l'espacement des bords de la carte. Le fichier standard pour les dessins est Gerber étendu, qui est un format de fichier standard de l'industrie pour la description des PCB. Presque tous les logiciels de conception de PCB sont capables de produire des fichiers Gerber, afin qu'ils puissent être envoyés aux maisons de fabrication que le concepteur choisit pour la fabrication.

2.Transformez les fichiers de conception de PCB en films photo

Une fois que les fichiers de conception de PCB ont été confirmés, ils sont ensuite envoyés à un traceur, essentiellement une imprimante laser spécialisée, pour générer des films photo. Les films photo commencent comme des feuilles de plastique transparentes. Les traceurs impriment ensuite les conceptions de PCB sur les films photo avec de l'encre noire. Une fois terminé, les films photo pour les couches intérieures de la PCB sont essentiellement négatifs de la conception des circuits imprimés, où la partie de la conception qui va être du cuivre est noire et la partie qui ne conduit pas est claire. Les films photo utilisés sur les couches externes de la PCB sont le contraire. Sur les films photo pour les couches extérieures, la planche de la couche où le cuivre doit rester est claire et la partie où le cuivre doit être enlevé est noire. Des films photo sont réalisés pour chaque couche de conception de PCB et le masque de soudure, de sorte qu'un design de deux couches aurait quatre couches de photo-film imprimées, une conception à quatre couches aurait six imprimés et ainsi de suite. La dernière étape dans la production des photo-films est de les frapper afin de pouvoir être alignés précisément dans les étapes ultérieures du processus de fabrication des PCB.

3.Dessins d'impression sur le substrat en plaqué de cuivre (couches intérieures)

Cette étape (avec 4, 5 et 6) n'est terminée que lorsque nous avons plus d'un tableau à deux couches. Dans le cas où nous fabriquons un tableau à deux couches, nous passerons à l'étape 7 (forage).

Avec les films photo en main, nous pouvons maintenant attirer l'attention sur le substrat et les couches de base de cuivre de la carte PCB qui va être produite. Les panneaux en fibre de verre en tôle en cuivre sont la base de la grande majorité des Conception de PCB. Ces panneaux revêtus de cuivre sont initialement nettoyés et ensuite revêtus d'une couche photo résistante. La couche résistant à la photo est une couche de produits chimiques réactifs à la photo qui durcissent lorsqu'ils sont exposés à une lumière ultraviolette. Une fois que la couche de résonance photo a été installée sur les substrats plaqués de cuivre, les films photo sont placés sur la carte et la carte est exposée à une source de lumière ultraviolette. Les parties du film photo qui sont opaques empêchent la couche photo résiste de durcir, tandis que les parties transparentes permettent de durcir la résistance. Une fois que la partie d'exposition à la lumière ultraviolette du processus est terminée, les films photo sont retirés de la planche puis la table est lavée avec une solution alcaline pour enlever la photo résistée. Ce qui reste à la fin de ce processus, c'est un panneau de protection en cuivre avec une résistance sur les parties de la planche qui doivent rester en cuivre dans la conception finale.

4.Etching Inner Layer Copper

Une fois que nous avons la couche de réserve imprimée sur le cuivre, nous pouvons maintenant supprimer la partie de cuivre indésirable de la carte. Cela se fait en exposant le panneau de cuivre avec une résistance aux solutions de solvants de cuivre puissantes qui éliminent tout le cuivre du substrat de fibre de verre qui n'était pas recouvert de résistance au cours de l'étape précédente. Il est à noter que les différents poids du cuivre exigent différentes expositions aux solvants de cuivre, ce qui, à leur tour, peut indiquer différentes exigences d'espacement des voies. Lorsque le cuivre indésirable est enlevé, la résine qui protège le cuivre désiré peut maintenant être enlevée. Le résultat est le substrat avec la ou les couches de cuivre souhaitées.

5.Inner Layer Registration and Optical Inspection

Une fois que le substrat avec des couches intérieures a été produit, le produit résultant reçoit des poinçons d'alignement pour lui permettre d'être aligné correctement sur d'autres couches. Les couches de cuivre dans le processus résultant peuvent également être inspectées pour l'exactitude à ce stade. Ce type d'inspection se fait généralement à l'aide d'un système d'inspection optique, qui compare les fichiers de conception d'origine aux traces de cuivre réelles produites par le processus de gravure.

6.Lay-up et collage de couche extérieure

À ce stade, si votre conception comporte plus de deux couches, des couches supplémentaires doivent être liées au substrat. Cela se fait en posant ce qu'on appelle le pré-imprégné (court pour pré-imprégné) et un film de cuivre sur le dessus et le bas du substrat d'origine, avec lui»S traces de cuivre gravées maintenant. Prepreg est essentiellement en fibre de verre avec de l'époxy imprégné dans sa structure. Le support / pré-imprégé / cuivre empilé doit maintenant être lié ensemble. Cela se fait en plaçant les couches dans une pince métallique et en les chauffant pendant qu'ils sont sous pression. Ceci est généralement réalisé dans des presses de collage de spécialité, qui peuvent chauffer et refroidir les couches de manière correcte, car elles appuient les couches ensemble, pour qu'elles soient bien liées.

7.Drilling le PCB

Une fois que nous avons les couches extérieures vierges de la PCB en place, nous pouvons procéder à l'exploration de tous les trous requis dans la conception des circuits imprimés. Le forage s'effectue avec une foreuse contrôlée par ordinateur. La machine de forage prend le fichier de forage à partir des fichiers de conception soumis et place les perçages en conséquence. L'empilement de cuivre est placé dans la foreuse et aligné pour s'assurer que les forets sont correctement placés. Le matériel d'entrée et de sortie sert à s'assurer que les trous de forage ne margent pas au cuivre pendant le processus de forage. Enfin, l'excès de cuivre est coupé des bords du panneau de production à l'aide d'un outil de profilage. Les trous de forage de cette étape dans le processus de fabrication deviendront les vias et les trous de montage mécaniques de la conception, une fois qu'ils sont plaqués plus tard dans le processus.

8.Copper Deposition

Avec les trous de forage en place dans notre panneau, nous procédons maintenant à plaquer ces trous pour relier ensemble les différentes couches de la conception. Ce processus de placage se fait par un procédé de dépôt chimique. Le panneau foré est nettoyé et ensuite plongé dans une série de bains chimiques, ce qui entraîne une couche de cuivre très mince plaquée sur tous les trous de la conception et, par coïncidence, la couche externe de cuivre du panneau.

9.Image des couches extérieures

La prochaine étape dans le processus est l'imagerie des couches externes de l'empilement de cuivre. Encore une fois, une couche de photo résistée est appliquée au cuivre externe sur le panneau. Les films photo avec les couches extérieures du dessin imprimé sur celles-ci sont ensuite utilisés pour exposer de manière préférentielle des parties de la PCB où le cuivre ne restera pas à la lumière ultraviolette. C'est le contraire des couches intérieures, où la partie de la carte exposée est la partie qui ne restera pas. Le résultat est le panneau avec une résistance couvrant toutes les zones qui seront éventuellement supprimées.

10.Plating

Maintenant, la carte passera par le processus d'électrodéposition. À mesure que le tableau se trouve maintenant, les parties exposées de la planche sont les parties de la planche qui ont été laissées exposées dans notre dernière étape et les trous de cuivre précédemment chimiquement plaqués. Une fois l'électrocution de cuivre initiale terminée, la plaque est généralement plaquée d'étain. Cela permettra de retirer tout le cuivre indésirable qui reste encore sur le tableau, tandis que l'étain protège la partie du tableau que nous voulons rester pendant le processus final d'élimination du cuivre.

11.Final Etching

Notre tableau a maintenant une couche de résist, ainsi que les traces de cuivre étamées que nous voulons rester. La prochaine étape dans le processus est d'enlever la couche de réserve et enfin le cuivre non désiré qui reste sous la résine. Cela se fait par un procédé chimique qui supprime le cuivre exposé, mais ne supprime pas la partie en étain de la couche extérieure. À la fin de cette étape, nous avons tous nos secteurs de conduite et nos connexions en place.

12.Apply Solder Mask

La prochaine étape du processus consiste à appliquer une couche de masque de soudure de chaque côté de la carte. Les panneaux doivent d'abord être nettoyés et ensuite revêtus d'une encre de masque de soudure époxy. Les panneaux sont ensuite exposés à la lumière UV à travers un masque de soudure Photo Film. Les parties de la planche qui ne sont pas exposées à la lumière UV sont laissées molles et peuvent donc être éliminées chimiquement plus tard dans le processus. Une fois que le masque de soudure indésirable a été retiré, la PCB est encore durcie dans un four pour assurer que le masque de soudure reste intact pendant la durée de vie de la PCB.

13.Plating

Maintenant que nous avons les plaques de cuivre exposées à l'étain, nous plaquons davantage les plaquettes PCB exposées pour la capacité de soudure. Généralement, les PCB sont chimiquement plaqués avec de l'or ou de l'argent. Les PCB peuvent également être fournis avec les tampons ayant subi un processus de nivellement de l'air chaud. Le nivellement de l'air chaud utilise de l'air chaud pour s'assurer que les tampons sont tous fabriqués à une profondeur très similaire et précise.

14.Silkscreen

Maintenant que le conseil d'administration est en grande partie complété, il est temps d'appliquer une couche de sérigraphie au tableau. L'écran de soie indique les composants qui se situent lors de l'assemblage et leur orientation. Alors que cette couche est communément appelée couche d'écran de soie, elle n'est plus implémentée à l'aide d'une sérigraphie. Plutôt, il est généralement imprimé directement sur la PCB en utilisant un processus de type jet d'encre. Une fois que la sérigraphie a été placée sur la carte, la carte passe par un revêtement final et un processus de durcissement.

15. Test électrique

Avec une planche complète en main, la carte peut être testée électriquement. Cela se fait généralement par un processus automatisé dans lequel l'intégrité des différents réseaux de la conception est testée. Ceci est automatisé, en faisant en sorte que le fichier de conception d'origine définisse l'emplacement des filets à tester, puis "Sonde volante" Testez que les différents réseaux de la conception sont en fait isolés.

16.Profiling and V Scoring

La dernière étape du processus de fabrication consiste à découper mécaniquement les différentes cartes logées dans le panneau d'origine. Cela peut se faire avec un routeur qui laisse de petites languettes le long des bords de la planche ou avec une rainure en V qui coupe les canaux diagonaux sur les deux côtés de la planche. Les deux approches permettent aux unités individuelles des cartes d'être retirées manuellement du panneau. Bien souvent, les panneaux restent dans un panneau tout au long de l'assemblage.

Conclusion

J'espère que cet article aide à éclairerFabrication de PCBprocessus. Bien que les détails du processus puissent changer quelque peu du fabricant au fabricant, le processus utilisé ressemblera beaucoup à celui décrit ci-dessus.