Kogud

PCB-de tootmisprotsess: kuidas tehakse PCB-sid

PCB-de tootmisprotsess: kuidas tehakse PCB-sid

PCB tootmisprotsess on väga oluline kõigi elektroonikatööstuses osalevate inimeste jaoks. Elektrooniliste vooluahelate alusena kasutatakse väga laialdaselt trükkplaate, trükkplaate. Trükkplaate kasutatakse mehaanilise aluse loomiseks, millele vooluahelat saab ehitada. Seega kasutavad peaaegu kõik vooluringid trükkplaate ning neid on kavandatud ja kasutatakse miljonites kogustes.

Ehkki PCB-d moodustavad tänapäeval praktiliselt kõigi elektrooniliste vooluringide aluse, peetakse neid iseenesestmõistetavaks. Sellegipoolest liigub selles elektroonika valdkonnas tehnoloogia edasi. Rööbaste suurused vähenevad, kihtide arv tahvlitel suureneb, et see vastaks vajalikule suuremale ühenduvusele, ning projekteerimisreegleid täiustatakse, et tagada väiksemate SMT-seadmete käsitlemine ja tootmises kasutatavate jootmisprotsesside mahutamine.

PCB tootmisprotsessi saab saavutada mitmel viisil ja on mitmeid variante. Vaatamata paljudele väikestele variatsioonidele on trükkplaatide tootmisprotsessi peamised etapid samad.

PCB koostisosad

Trükkplaate, PCB-sid, saab valmistada erinevatest ainetest. Kõige laialdasemalt kasutatav FR4-kujuline klaaskiudplaat. See tagab temperatuuri kõikumisel mõistliku stabiilsuse ja ei lagune halvasti, kuigi pole liiga kallis. Muude odavamate materjalide jaoks on PCB-dele saadaval odavad kaubanduslikud tooted. Suure jõudlusega raadiosageduste kavandamisel, kus aluspinna dielektriline konstant on oluline ja vaja on madalaid kadusid, võib kasutada PTFE-põhiseid trükkplaate, kuigi nendega töötamine on palju keerulisem.

Komponentide jälgedega trükkplaadi valmistamiseks saadakse kõigepealt vasega kaetud plaat. See koosneb põhimaterjalist, tavaliselt FR4, mille vaskkate on tavaliselt mõlemal küljel. See vaskkate koosneb õhukesest vaskpleki kihist, mis on plaadi külge kinnitatud. See sidumine on FR4 jaoks tavaliselt väga hea, kuid PTFE olemus muudab selle keerulisemaks ja see lisab raskusi PTFE PCBde töötlemisele.

Põhiline PCB tootmisprotsess

Valitud ja saadaval olevate tühjade PCB-plaatide abil on järgmine samm tahvlile vajalike radade loomine ja soovimatu vase eemaldamine. PCBde tootmine toimub tavaliselt keemilise söövitamise meetodil. PCB-de puhul kasutatakse kõige sagedamini söövitavat vormi raudkloriidi.

Rööbaste õige mustri saamiseks kasutatakse fotograafilist protsessi. Tavaliselt on paljaste trükkplaatide vask kaetud õhukese fotokindla kihiga. Seejärel pannakse see valguse kätte fotofilmi või fotomaskide abil, kus on üksikasjalikult kirjeldatud vajalikud rajad. Sel viisil edastatakse radade pilt fototakistusele. Selle komplekti korral asetatakse fototakistus arendajale, nii et takistusega kaetakse ainult need tahvli alad, kus on vaja rööpmeid.

Protsessi järgmine etapp on trükkplaatide asetamine raudkloriidi, et söövitada alasid, kus pole vaja rööpa ega vaske. Teades raudkloriidi kontsentratsiooni ja vase paksust plaadil, asetatakse see vajaliku aja jooksul söövivahtu. Kui trükkplaadid asetatakse etchi liiga kauaks, siis läheb mõni määratlus kaotsi, kuna raudkloriid kipub fototakistust alla lööma.

Kuigi enamik PCB-plaate valmistatakse fototöötluse abil, on saadaval ka muud meetodid. Üks on kasutada spetsiaalset ülitäpset freespinki. Seejärel juhitakse masinat vase freesimiseks nendes piirkondades, kus vaske pole vaja. Juhtimine on ilmselgelt automatiseeritud ja juhitav PCB projekteerimistarkvara genereeritud failidest. See PCB tootmise vorm ei sobi suurte koguste jaoks, kuid on ideaalne võimalus paljudel juhtudel, kui PCB prototüübi koguseid on vaja väga väikestes kogustes.

Teine meetod, mida mõnikord kasutatakse trükkplaadi prototüübi jaoks, on söövitamiskindlate tintide printimine trükkplaadile siidisõelumisprotsessi abil.

Mitmekihilised trükkplaadid

Elektrooniliste vooluahelate keerukuse kasvades ei ole alati võimalik kogu vajalikku ühenduvust tagada, kasutades ainult PCB kahte külge. See juhtub üsna sageli, kui projekteeritakse tihedat mikroprotsessorit ja muid sarnaseid plaate. Sel juhul on vaja mitmekihilisi plaate.

Mitmekihiliste trükkplaatide valmistamine nõuab küll oluliselt suuremat täpsust ja tootmisprotsessi juhtimist, ehkki kasutatakse samu protsesse kui ühekihiliste plaatide puhul.

Plaatide valmistamiseks kasutatakse palju õhemaid üksikuid plaate, üks iga kihi jaoks, ja seejärel ühendatakse need kokku, et saada üldine PCB. Kui kihtide arv suureneb, peavad üksikud plaadid muutuma õhemaks, et vältida valmis PCB liiga paksuks muutumist. Lisaks peab kihtide vaheline registreerimine olema väga täpne, et tagada aukude joondumine.

Erinevate kihtide ühendamiseks kuumutatakse plaati sidematerjali kõvenemiseks. See võib põhjustada mõningaid lõime probleeme. Suurtel mitmekihilistel tahvlitel võib olla korralik lõime, kui need pole õigesti kujundatud. See võib juhtuda eriti siis, kui näiteks üks sisemistest kihtidest on elektritasand või maandumistasand. Kuigi see iseenesest on hea, kui mõni mõistlikult märkimisväärne ala tuleb jätta vasest vabaks. See võib PCB-s tekitada tüvesid, mis võivad põhjustada kõverdumist.

PCB augud ja viaalid

Erinevate kihtide ühendamiseks eri punktides on PCB-s vaja auke, mida sageli nimetatakse aukudeks või viaalideks. Samuti võib vaja minna auke, et võimaldada pliiga komponentide paigaldamist trükkplaadile. Lisaks võib vaja minna mõnda kinnitusava.

Tavaliselt on aukude sisepindadel vaskkiht, mis ühendab elektriliselt plaadi kihte. Need "kaetud aukudega" valmistatakse plaadistusprotsessi abil. Nii saab plaadi kihid omavahel ühendada.

Puurimine toimub seejärel numbriliselt juhitavate puurmasinate abil, andmed edastatakse PCB CAD projekteerimistarkvarast. Väärib märkimist, et erinevate aukude suuruse vähendamine võib vähendada PCB tootmiskulusid.

Võib osutuda vajalikuks, et mõned augud eksisteerivad ainult plaadi keskosas, näiteks kui on vaja ühendada plaadi sisemised kihid. Need "pimedad viaalid" puuritakse vastavatesse kihtidesse enne PCB kihtide omavahelist sidumist.

PCB jootmine ja jootetakistus

Kui PCB on joodetud, tuleb hoida joodetavate alade kaitset selle kattega, mida nimetatakse jootmiseks. Selle kihi lisamine aitab ära hoida tahvli tekitatud soovimatuid lühiseid PCB-plaatidel. Jootetakistus koosneb tavaliselt polümeerkihist ja kaitseb plaati jootmise ja muude saasteainete eest. Jootetakistuse värv on tavaliselt sügavroheline või punane.

Plaadile lisatud komponentide, nii pliiga kui ka SMT, hõlpsaks tahvlile jootmiseks on plaadile avatud alad tavaliselt "tinutatud" või kaetud jootega. Vahel võivad lauad või laudade alad olla kullatud. See võib olla kohaldatav, kui servade ühendamiseks kasutatakse mõnda vasest sõrme. Kuna kuld ei määri ja see pakub head juhtivust, tagab see hea ühenduse madalate kuludega.

PCB siiditrükk

Sageli tuleb trükkida tekst ja asetada muud väikesed trükitud ideed trükkplaadile. See võib aidata plaadi identifitseerimisel ja ka komponentide asukohtade märkimisel, et hõlbustada rikete leidmist jne. PCB disainitarkvara loodud siidiekraani kasutatakse plaadile märgistuste lisamiseks pärast muid palja plaadi tootmisprotsesse. on lõpule viidud.

PCB prototüüp

Mis tahes arendusprotsessi osana on tavaliselt soovitatav enne täieliku tootmise alustamist teha prototüüp. Sama lugu on trükkplaatidega, kus tavaliselt valmistatakse PCB prototüüpi ja katsetatakse seda enne täielikku tootmist. Tavaliselt tuleb PCB prototüüp kiiresti valmistada, kuna tootearenduse riistvaradisaini etapi lõpuleviimiseks on alati surve. Kuna PCB prototüübi peamine eesmärk on tegeliku paigutuse testimine, on sageli vastuvõetav kasutada veidi teistsugust PCB tootmisprotsessi, kuna vaja läheb ainult väikest kogust PCB prototüüpplaate. Alati on mõistlik hoida PCB-plaatide lõplik valmistamisprotsess võimalikult lähedal, et lõplikku trükkplaati viia vähe muudatusi ja vähe uusi elemente.

PCB tootmisprotsess on elektroonika tootmise elutsükli oluline osa. PCB tootmine kasutab paljusid uusi tehnoloogiavaldkondi ja see on võimaldanud teha olulisi parandusi nii kasutatavate komponentide ja rööbaste suuruse vähendamisel kui ka plaatide töökindluses.


Vaata videot: This laser cuts through 2 inch thick STEEL! (Detsember 2021).