Leiterplattenherstellungsprozess | 16 Schritte zum Erstellen einer Leiterplatte

"Die Herstellung von Leiterplatten ist in der Leiterplattenindustrie sehr wichtig. Sie hängt eng mit dem Leiterplattendesign zusammen. Aber kennen Sie wirklich alle Schritte zur Herstellung von Leiterplatten in der Leiterplattenherstellung? In dieser Freigabe zeigen wir Ihnen 16 Schritte im Leiterplattenherstellungsprozess. Einschließlich was sie sind und wie sie im PCB-Herstellungsprozess funktionieren ----- FMUSER "

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Folgende Inhalte

SCHRITTE: PCB Design - Design und Ausgabe
SCHRITTE: PCB File Plotting - Filmgenerierung des PCB-Designs
SCHRITTE: Innere Schichten Imaging Transfer - INNERE SCHICHTEN DRUCKEN
SCHRITTE: Kupferätzen - Entfernen des unerwünschten Kupfers
SCHRITTE: Schichtausrichtung - Laminieren der Schichten zusammen
SCHRITTE: Bohren von Löchern - Zum Anbringen der Komponenten
SCHRITTE: Automatisierte optische Inspektion (nur mehrschichtige Leiterplatte)
SCHRITTE: OXIDE (nur mehrschichtige Leiterplatte)
SCHRITTE: Ätzen der äußeren Schicht und endgültiges Streifen
SCHRITTE: Lötmaske, Siebdruck und Oberflächenbeschaffenheit
SCHRITTE: Elektrischer Test - Flugsondenprüfung
SCHRITTE: Herstellung - Profilerstellung und V-Scoring
SCHRITTE: Mikrosektion - Der zusätzliche Schritt
SCHRITTE: Endkontrolle - PCB-Qualitätskontrolle
SCHRITTE: Verpackung - dient, was Sie brauchen

STEP 1: PCB Design - Design und Ausgabe

Leiterplatten-Design

Das Entwerfen von Leiterplatten ist die Anfangsphase des Ätzprozesses, während die Phase des CAM-Ingenieurs der erste Schritt bei der Herstellung von Leiterplatten für eine neue Leiterplatte ist. 

Der Designer analysiert die Anforderungen und wählt die geeigneten Komponenten wie Prozessor, Netzteil usw. aus. Erstellen Sie einen Entwurf, der alle Anforderungen erfüllt.

Sie können auch eine beliebige Software Ihrer Wahl mit einer häufig verwendeten PCB-Design-Software wie Altium Designer, OrCAD, Autodesk EAGLE, KiCad EDA, Pads usw. verwenden. 

Denken Sie jedoch immer daran, dass die Leiterplatten streng mit einem Leiterplattenlayout kompatibel sein sollten, das vom Designer mithilfe der Leiterplattenentwurfs-Software erstellt wurde. Wenn Sie Designer sind, sollten Sie Ihren Vertragshersteller über die Version der PCB-Design-Software informieren, die zum Entwerfen der Schaltung verwendet wird, da dies dazu beiträgt, Probleme zu vermeiden, die durch Unstimmigkeiten vor der PCB-Herstellung verursacht werden. 

Sobald das Design fertig ist, drucken Sie es auf das Transferpapier. Stellen Sie sicher, dass das Design in die glänzende Seite des Papiers passt.

Es gibt auch viele PCB-Terminologien in der PCB-Herstellung, im PCB-Design usw. Möglicherweise haben Sie ein besseres Verständnis der Leiterplatte, nachdem Sie einige der PCB-Terminologien auf der folgenden Seite gelesen haben!

Lies auch: PCB Terminology Glossary (Anfängerfreundlich) | PCB Design

PCB-Design-Ausgabe
Normalerweise kommen Daten in einem Dateiformat an, das als erweitertes Gerber (Gerber wird auch als RX274x bezeichnet) bezeichnet wird. Dies ist das am häufigsten verwendete Programm, obwohl andere Formate und Datenbanken verwendet werden können.

Unterschiedliche PCB-Konstruktionssoftware erfordert möglicherweise unterschiedliche Schritte zur Generierung von Gerber-Dateien. Alle codieren umfassende wichtige Informationen, einschließlich Kupferverfolgungsschichten, Bohrzeichnungen, Komponentennotation und anderer Parameter.

Sobald ein Entwurfslayout für die Leiterplatte in die Gerber Extended-Software eingegeben wurde, werden alle verschiedenen Aspekte des Entwurfs überprüft, um sicherzustellen, dass keine Fehler auftreten.

Nach einer gründlichen Prüfung wird das fertige PCB-Design zur Produktion in ein PCB-Fertigungshaus gebracht. Bei der Ankunft wird das Design einer zweiten Prüfung durch den Hersteller unterzogen, die als DFM-Prüfung (Design for Manufacture) bezeichnet wird und Folgendes sicherstellt:
● Das PCB-Design kann hergestellt werden 

● Das PCB-Design erfüllt die Anforderungen an die Mindesttoleranzen während des Herstellungsprozesses

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Lesen Sie auch: Was ist eine Leiterplatte? Alles was du wissen musst

STEP 2: Plotten von PCB-Dateien - Filmgenerierung des PCB-Designs

Sobald Sie sich für Ihr PCB-Design entschieden haben, müssen Sie es als Nächstes drucken. Dies erfolgt normalerweise in einer temperatur- und feuchtigkeitsgesteuerten Dunkelkammer. Verschiedene Schichten des PCB-Fotofilms werden ausgerichtet, indem präzise Registrierungslöcher in jedes Filmblatt gestanzt werden. Der Film wurde erstellt, um eine Figur des Kupferpfades zu erstellen.

Tipps: Vergessen Sie als PCB-Designer nach der Ausgabe Ihrer PCB-Schaltplandateien nicht, die Hersteller daran zu erinnern, eine DFM-Prüfung durchzuführen 

Ein spezieller Drucker, der als Laserphotoplotter bezeichnet wird, wird üblicherweise beim Leiterplattendruck verwendet. Obwohl es sich um einen Laserdrucker handelt, handelt es sich nicht um einen Standardlaserjetdrucker. 

Dieser Drehprozess ist jedoch für die Miniaturisierung und den technologischen Fortschritt nicht mehr ausreichend. Es wird in gewisser Weise obsolet. 

Viele bekannte Hersteller reduzieren oder eliminieren jetzt die Verwendung von Filmen, indem sie spezielle LDI-Geräte (Laser Direct Imaging) verwenden, die Bilder direkt auf den Trockenfilm abbilden. Mit der unglaublich präzisen Drucktechnologie des LDI wird ein hochdetaillierter Film des PCB-Designs bereitgestellt und die Kosten gesenkt.

Der Laser-Fotoplotter nimmt die Platinendaten auf und wandelt sie in ein Pixelbild um. Anschließend schreibt ein Laser diese auf den Film und der belichtete Film wird automatisch für den Bediener entwickelt und entladen. 

Das Endprodukt ergibt eine Plastikfolie mit einem Fotonegativ der Leiterplatte in schwarzer Tinte. Für die inneren Schichten der Leiterplatte repräsentiert schwarze Tinte die leitenden Kupferteile der Leiterplatte. Der verbleibende klare Teil des Bildes kennzeichnet die Bereiche aus nicht leitendem Material. Die äußeren Schichten folgen dem entgegengesetzten Muster: klar für Kupfer, aber schwarz bezieht sich auf den Bereich, der weggeätzt wird. Der Plotter entwickelt den Film automatisch und der Film wird sicher aufbewahrt, um unerwünschten Kontakt zu vermeiden.

Jede Schicht aus Leiterplatte und Lötmaske erhält ein eigenes klares und schwarzes Filmblatt. Insgesamt benötigt eine zweilagige Leiterplatte vier Blätter: zwei für die Schichten und zwei für die Lötmaske. Bezeichnenderweise müssen alle Filme perfekt zueinander passen. Bei harmonischer Verwendung bilden sie die PCB-Ausrichtung ab.

Um eine perfekte Ausrichtung aller Filme zu erreichen, sollten Registrierungslöcher durch alle Filme gestanzt werden. Die Genauigkeit des Lochs wird durch Einstellen des Tisches erreicht, auf dem der Film sitzt. Wenn die winzigen Kalibrierungen des Tisches zu einer optimalen Übereinstimmung führen, wird das Loch gestanzt. Die Löcher passen im nächsten Schritt des Bildgebungsprozesses in die Registrierungsstifte.

Lies auch: Durch Loch gegen Oberflächenmontage | Was ist der Unterschied?

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SCHRITT 3: Bildübertragung der inneren Schichten - Innere Schichten drucken

Dieser Schritt gilt nur für Platten mit mehr als zwei Schichten. Einfache zweischichtige Bretter fahren mit dem Bohren fort. Mehrschichtige Platinen erfordern mehr Schritte.

Die Erstellung von Filmen im vorherigen Schritt zielt darauf ab, eine Figur des Kupferpfades abzubilden. Jetzt ist es Zeit, die Figur auf den Film auf eine Kupferfolie zu drucken.

Der erste Schritt ist das Reinigen des Kupfers.
Bei der Leiterplattenkonstruktion spielt Sauberkeit eine Rolle. Das kupferseitige Laminat wird gereinigt und in eine dekontaminierte Umgebung geleitet. Denken Sie immer daran, dass kein Staub auf die Oberfläche gelangt, da dies zu einem Kurzschluss oder einer Unterbrechung der fertigen Leiterplatte führen kann.

Das saubere Panel erhält eine Schicht eines lichtempfindlichen Films, der als Fotolack bezeichnet wird. Der Drucker verwendet leistungsstarke UV-Lampen, die den Fotolack durch den klaren Film härten, um das Kupfermuster zu definieren.

Dies gewährleistet eine genaue Übereinstimmung von den Fotofilmen mit dem Fotolack. 
 Der Bediener lädt den ersten Film auf die Stifte, dann die beschichtete Platte und dann den zweiten Film. Das Bett des Druckers verfügt über Registrierungsstifte, die mit den Löchern in den Fotowerkzeugen und im Bedienfeld übereinstimmen, um sicherzustellen, dass die obere und untere Schicht genau ausgerichtet sind.  

Der Film und die Platine richten sich aus und erhalten einen UV-Lichtstrahl. Das Licht tritt durch die klaren Teile des Films und härtet den Fotolack auf dem darunter liegenden Kupfer aus. Die schwarze Tinte aus dem Plotter verhindert, dass das Licht die Bereiche erreicht, die nicht zum Aushärten bestimmt sind, und sie sind zum Entfernen vorgesehen.

Unter den schwarzen Bereichen bleibt der Widerstand ungehärtet. Der Reinraum verwendet gelbes Licht, da der Fotolack gegenüber UV-Licht empfindlich ist.

Nachdem die Platte vorbereitet ist, wird sie mit einer alkalischen Lösung gewaschen, die nicht gehärteten Fotolack entfernt. Eine abschließende Druckwäsche entfernt alles, was auf der Oberfläche verbleibt. Das Brett wird dann getrocknet.

Das Produkt entsteht mit einem Widerstand, der die Kupferbereiche, die in der endgültigen Form verbleiben sollen, richtig bedeckt. Ein Techniker untersucht die Platinen, um sicherzustellen, dass in dieser Phase keine Fehler auftreten. Der gesamte an diesem Punkt vorhandene Resist bezeichnet das Kupfer, das in der fertigen Leiterplatte austritt.

Lies auch: PCB Design | Ablaufdiagramm für den Leiterplattenherstellungsprozess, PPT und PDF

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SCHRITT 4: Kupferätzen - Entfernen des unerwünschten Kupfers
Bei der Leiterplattenherstellung ist das Ätzen ein Prozess zum Entfernen von unerwünschtem Kupfer (Cu) von der Leiterplatte. Das unerwünschte Kupfer ist nichts anderes als das nicht schaltbare Kupfer, das von der Platine entfernt wird. Dadurch wird das gewünschte Schaltungsmuster erreicht. Während dieses Vorgangs wird das Basiskupfer oder das Startkupfer von der Platine entfernt.

Der ungehärtete Fotolack wird entfernt und der gehärtete Resist schützt das gewünschte Kupfer, die Platte fährt mit der unerwünschten Kupferentfernung fort. Wir verwenden saures Ätzmittel, um das überschüssige Kupfer abzuwaschen. Währenddessen bleibt das Kupfer, das wir behalten möchten, vollständig unter der Schicht aus Fotolack bedeckt.

Vor dem Ätzprozess wird das vom Designer gewünschte Bild der Schaltung durch einen als Photolithographie bezeichneten Prozess auf eine Leiterplatte übertragen. Dies bildet eine Blaupause, die entscheidet, welcher Teil des Kupfers entfernt werden muss.

Die Leiterplattenhersteller verwenden normalerweise ein Nassätzverfahren. Beim Nassätzen löst sich das unerwünschte Material beim Eintauchen in eine chemische Lösung.

Es gibt zwei Methoden zum Nassätzen:

● Säureätzen (Eisenchlorid und Kupferchlorid).
● Alkalisches Ätzen (Ammoniak)

Das saure Verfahren wird verwendet, um die inneren Schichten in einer Leiterplatte abzuätzen. Diese Methode beinhaltet chemische Lösungsmittel wie Eisenchlorid (FeCl 3) OR Kupfer (II) -chlorid (CuCl 2).

Das alkalische Verfahren wird verwendet, um die äußeren Schichten in einer Leiterplatte abzuätzen. Hier werden die Chemikalien eingesetzt Chloridkupfer (CuCl 2 Castle, 2H 2 O) + Hydrochlorid (HCl) + Wasserstoffperoxid (H2O2) + Wasser (H2O) -Zusammensetzung. Die alkalische Methode ist ein schneller Prozess und etwas teuer.

Die wichtigen Parameter, die während des Ätzprozesses berücksichtigt werden müssen, sind die Geschwindigkeit der Plattenbewegung, ein Sprühen der Chemikalien und die Menge des abzuätzenden Kupfers. Der gesamte Prozess wird in einer geförderten Hochdrucksprühkammer durchgeführt.

Der Prozess wird sorgfältig kontrolliert, um sicherzustellen, dass die fertigen Leiterbreiten genau den Anforderungen entsprechen. Designer sollten sich jedoch bewusst sein, dass dickere Kupferfolien größere Abstände zwischen den Schienen benötigen. Der Bediener prüft sorgfältig, ob das gesamte unerwünschte Kupfer weggeätzt wurde

Sobald das unerwünschte Kupfer entfernt ist, wird die Platte zum Abisolieren verarbeitet, wobei das Zinn oder Zinn / Mager oder der Fotolack von der Platte entfernt wird. 

Jetzt wird unerwünschtes Kupfer mit Hilfe einer chemischen Lösung entfernt. Diese Lösung entfernt zusätzliches Kupfer, ohne den gehärteten Fotolack zu beschädigen.  

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STEP 5: Schichtausrichtung - Laminieren der Schichten zusammen
Zusammen mit dünnen Schichten Kupferfolie, um die Außenflächen der Ober- und Unterseite der Platine zu bedecken, werden Schichtpaare gestapelt, um ein PCB-Sandwich zu erstellen. Um das Verbinden der Schichten zu erleichtern, wird zwischen jedem Schichtpaar ein Blatt „Prepreg“ eingefügt. Prepreg ist ein mit Epoxidharz imprägniertes Glasfasermaterial, das während der Hitze und des Drucks des Laminierungsprozesses schmilzt. Wenn das Prepreg abkühlt, werden die Schichtpaare miteinander verbunden.

Zur Herstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte werden abwechselnd Schichten aus epoxidinfundierter Glasfaserplatte, die als Prepreg bezeichnet werden, und leitfähige Kernmaterialien unter Verwendung einer hydraulischen Presse unter hoher Temperatur und hohem Druck zusammenlaminiert. Der Druck und die Hitze bewirken, dass das Prepreg schmilzt und die Schichten miteinander verbindet. Nach dem Abkühlen folgt das resultierende Material den gleichen Herstellungsprozessen wie eine doppelseitige Leiterplatte. Hier finden Sie weitere Details zum Laminierungsprozess am Beispiel einer 4-lagigen Leiterplatte:

Für eine 4-lagige Leiterplatte mit einer Enddicke von 0.062 Zoll Wir beginnen normalerweise mit einem kupferkaschierten FR4-Kernmaterial mit einer Dicke von 0.040 Zoll. Der Kern wurde bereits durch Bildgebung der inneren Schicht verarbeitet, erfordert jedoch jetzt das Prepreg und die äußeren Kupferschichten. Das Prepreg wird als Glasfaser der Stufe „B“ bezeichnet. Es ist nicht starr, bis Wärme und Druck darauf ausgeübt werden. So kann es fließen und die Kupferschichten beim Aushärten miteinander verbinden. Das Kupfer ist eine sehr dünne Folie, typischerweise 0.5 Unzen. (0.0007 Zoll) oder 1 Unze. (0.0014 Zoll) dick, das wird an der Außenseite des Prepregs hinzugefügt. Der Stapel wird dann zwischen zwei dicke Stahlplatten gelegt und in die Laminierpresse gelegt (der Presszyklus variiert je nach einer Vielzahl von Faktoren, einschließlich Materialtyp und Dicke). Beispielsweise drückt 170Tg FR4-Material, das typischerweise für viele Teile verwendet wird, 375 Minuten lang bei 150 ° F und 300 PSI. Nach dem Abkühlen ist das Material bereit, um mit dem nächsten Prozess fortzufahren.

Das Board zusammensetzen Während dieser Phase ist viel Liebe zum Detail erforderlich, um die korrekte Ausrichtung der Schaltung auf den verschiedenen Schichten aufrechtzuerhalten. Sobald der Stapel fertig ist, werden die Sandwichschichten laminiert, und die Wärme und der Druck des Laminierungsprozesses verschmelzen die Schichten zu einer Leiterplatte.

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SCHRITTE: Bohren von Löchern - Zum Anbringen der Komponenten
Durchkontaktierungen, Montage und andere Löcher werden durch die Leiterplatte gebohrt (normalerweise in Plattenstapeln, abhängig von der Tiefe des Bohrers). Genauigkeit und saubere Lochwände sind unerlässlich, und eine ausgefeilte Optik bietet dies.

Um die Position der Bohrziele zu ermitteln, identifiziert ein Röntgenortungsgerät die richtigen Bohrzielpunkte. Dann werden geeignete Registrierungslöcher gebohrt, um den Stapel für die Reihe spezifischerer Löcher zu sichern.

Vor dem Bohren legt der Techniker eine Platte mit Puffermaterial unter das Bohrziel, um sicherzustellen, dass eine saubere Bohrung durchgeführt wird. Das Austrittsmaterial verhindert unnötiges Reißen an den Ausgängen des Bohrers.

Ein Computer steuert jede Mikrobewegung des Bohrers - es ist nur natürlich, dass ein Produkt, das das Verhalten von Maschinen bestimmt, auf Computern beruht. Die computergesteuerte Maschine verwendet die Bohrdatei aus dem Originaldesign, um die richtigen zu bohrenden Stellen zu identifizieren.

Die Bohrer verwenden luftbetriebene Spindeln, die sich mit 150,000 U / min drehen. Bei dieser Geschwindigkeit könnte man denken, dass das Bohren blitzschnell erfolgt, aber es gibt viele Löcher, die gebohrt werden müssen. Eine durchschnittliche Leiterplatte enthält weit über hundert intakte Bohrungspunkte. Während des Bohrens benötigt jeder seinen eigenen besonderen Moment mit dem Bohrer, daher braucht es Zeit. In den Löchern befinden sich später die Durchkontaktierungen und mechanischen Befestigungslöcher für die Leiterplatte. Die endgültige Befestigung dieser Teile erfolgt später nach dem Plattieren.

Sobald Löcher gebohrt sind, werden sie mit chemischen und mechanischen Verfahren gereinigt, um durch Bohren verursachte Harzabstriche und -rückstände zu entfernen. Die gesamte freiliegende Oberfläche der Platte, einschließlich des Inneren der Löcher, wird dann chemisch mit einer dünnen Kupferschicht beschichtet. Dadurch wird eine metallische Basis geschaffen, auf der im nächsten Schritt zusätzliches Kupfer in die Löcher und auf die Oberfläche galvanisiert werden kann.

Nachdem das Bohren abgeschlossen ist, wird das zusätzliche Kupfer, das die Kanten der Produktionsplatte auskleidet, mit einem Profilierungswerkzeug entfernt.

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SCHRITT 7: Automatisierte optische Inspektion (nur mehrschichtige Leiterplatte)
Nach dem Laminieren ist es unmöglich, Fehler in inneren Schichten auszusortieren. Daher wird die Platte vor dem Verkleben und Laminieren einer automatischen optischen Inspektion unterzogen. Das Gerät scannt die Schichten mit einem Lasersensor und vergleicht sie mit der ursprünglichen Gerber-Datei, um etwaige Unstimmigkeiten aufzulisten.

Nachdem alle Schichten sauber und bereit sind, müssen sie auf Ausrichtung überprüft werden. Sowohl die innere als auch die äußere Schicht werden mit Hilfe von zuvor gebohrten Löchern ausgerichtet. Eine optische Stanzmaschine bohrt einen Stift über die Löcher, um die Schichten ausgerichtet zu halten. Danach beginnt der Inspektionsprozess, um sicherzustellen, dass keine Mängel vorliegen.

Die automatisierte optische Inspektion (AOI) wird verwendet, um die Schichten einer mehrschichtigen Leiterplatte vor dem Zusammenlaminieren der Schichten zu inspizieren. Die Optik überprüft die Schichten, indem sie das tatsächliche Bild auf dem Panel mit den PCB-Konstruktionsdaten vergleicht. Unterschiede mit zusätzlichem Kupfer oder fehlendem Kupfer können zu Kurzschlüssen oder Unterbrechungen führen. Dies ermöglicht es dem Hersteller, alle Fehler zu erkennen, die Probleme verhindern könnten, sobald die inneren Schichten zusammenlaminiert sind. Wie Sie sich vorstellen können, ist es in diesem Stadium viel einfacher, einen Kurzschluss oder eine Unterbrechung zu korrigieren, als wenn die Schichten zusammenlaminiert wurden. Wenn zu diesem Zeitpunkt keine Unterbrechung oder ein Kurzschluss entdeckt wird, wird diese wahrscheinlich erst am Ende des Herstellungsprozesses während der elektrischen Prüfung entdeckt, wenn es zu spät ist, sie zu korrigieren.

Die häufigsten Ereignisse, die während des Ebenenbildprozesses auftreten und zu einem kurzen oder offenen Problem führen, sind:

● Das Bild wird falsch belichtet, was zu einer Vergrößerung / Verkleinerung der Features führt.
● Der schlechte Trockenfilm widersteht der Haftung, was zu Kerben, Schnitten oder kleinen Löchern im Ätzmuster führen kann.
● Kupfer ist untergeätzt, unerwünschtes Kupfer zurücklassen oder ein Wachstum der Strukturgröße oder der Kurzschlüsse verursachen.
● Kupfer ist übergeätztEntfernen von Kupfermerkmalen, die erforderlich sind, Reduzieren von Merkmalsgrößen oder -schnitten.

Letztendlich ist AOI ein wichtiger Teil des Herstellungsprozesses, der dazu beiträgt, Genauigkeit, Qualität und pünktliche Lieferung einer Leiterplatte sicherzustellen.

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STEP 8: OXIDE (nur mehrschichtige Leiterplatte)

Oxid (je nach Prozess Schwarzoxid oder Braunoxid genannt)ist eine chemische Behandlung der inneren Schichten von mehrschichtigen PCBs vor dem Laminieren, um die Rauheit von plattiertem Kupfer zu erhöhen und die Laminatbindungsfestigkeit zu verbessern. Dieses Verfahren hilft, eine Delaminierung oder die Trennung zwischen einer der Schichten des Grundmaterials oder zwischen dem Laminat und der leitfähigen Folie zu verhindern, sobald der Herstellungsprozess abgeschlossen ist.

STEP 9: Ätzen der äußeren Schicht und endgültiges Streifen

Fotolack-Stripping

Sobald die Platte plattiert wurde, wird der Fotolack unerwünscht und muss von der Platte entfernt werden. Dies geschieht in a horizontaler Prozess Enthält eine reine alkalische Lösung, die den Fotolack effizient entfernt, wobei das Basiskupfer der Platte zur Entfernung im folgenden Ätzprozess freigelegt bleibt.

Abschließende Radierung
Die Dose schützt das ideale Kupfer in dieser Phase. Das unerwünschte freiliegende Kupfer und Kupfer unter dem Rest der Resistschicht wird entfernt. In dieser Radierung Wir verwenden ammoniakalisches Ätzmittel, um das unerwünschte Kupfer abzuätzen. In der Zwischenzeit sichert das Zinn in dieser Phase das benötigte Kupfer.

Die leitenden Regionen und Verbindungen werden zu diesem Zeitpunkt rechtmäßig geregelt.

Zinnentfernung
Nach dem Ätzprozess wird das auf der Leiterplatte vorhandene Kupfer von dem Ätzresist bedeckt, dh dem Zinn, das nicht mehr benötigt wird. Deshalb, Wir ziehen es aus, bevor wir fortfahren. Sie können konzentrierte Salpetersäure verwenden, um die Dose zu entfernen. Salpetersäure entfernt sehr effektiv Zinn und beschädigt die Kupferschaltungen unter dem Zinnmetall nicht. Somit haben Sie jetzt einen deutlichen deutlichen Umriss von Kupfer auf der Leiterplatte.

Sobald die Beschichtung auf der Platte abgeschlossen ist, widersteht der Trockenfilm dem, was übrig bleibt, und das darunter liegende Kupfer muss entfernt werden. Das Panel durchläuft nun den Strip-Etch-Strip-Prozess (SES). Die Platte wird vom Resist befreit und das Kupfer, das jetzt freigelegt und nicht mit Zinn bedeckt ist, wird weggeätzt, so dass nur die Spuren und die Pads um die Löcher und andere Kupfermuster übrig bleiben. Der Trockenfilm wird von verzinnten Platten entfernt und das freiliegende Kupfer (nicht durch Zinn geschützt) wird weggeätzt, wobei das gewünschte Schaltungsmuster zurückbleibt. Zu diesem Zeitpunkt ist die grundlegende Schaltung der Karte abgeschlossen

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STEP 10: Lötmaske, Siebdruck und Oberflächenbeschaffenheit
Um die Platine während des Zusammenbaus zu schützen, wird das Lötmaskenmaterial unter Verwendung eines UV-Belichtungsverfahrens aufgebracht, das dem mit dem Fotolack verwendeten ähnlich ist. Diese Lötmaske wird Bedecken Sie die gesamte Oberfläche der Platine mit Ausnahme der Metallpads und Merkmale, die gelötet werden sollen. Zusätzlich zur Lötmaske werden Komponentenreferenzbezeichner und andere Platinenmarkierungen auf die Platine siebgedruckt. Sowohl die Lötmaske als auch die Siebdruckfarbe werden durch Backen der Leiterplatte in einem Ofen ausgehärtet.

Die Leiterplatte wird auch mit einer Oberflächenbeschichtung versehen, die auf ihre freiliegenden Metalloberflächen aufgebracht wird. Dies trägt zum Schutz des freiliegenden Metalls bei und unterstützt den Lötvorgang während der Montage. Ein Beispiel für eine Oberflächenbeschaffenheit ist Heißluftlotnivellierung (HASL). Die Platte wird zuerst mit Flussmittel beschichtet, um sie für das Lot vorzubereiten, und dann in ein Bad aus geschmolzenem Lot getaucht. Wenn die Platine aus dem Lötbad entfernt wird, ein Hochdruckstoß heißer Luft Entfernt überschüssiges Lot aus den Löchern und glättet das Lot auf dem Oberflächenmetall.

Die Lötmaskenanwendung

Eine Lötmaske wird auf beide Seiten der Platine aufgebracht, aber vorher werden die Platten mit einer Epoxid-Lötmasken-Tinte bedeckt. Die Platinen erhalten einen UV-Lichtblitz, der durch eine Lötmaske geleitet wird. Die abgedeckten Teile bleiben ungehärtet und werden entfernt.

Schließlich wird die Platte in einen Ofen gegeben, um die Lötmaske auszuhärten.

Grün wurde als Standardfarbe für die Lötmaske gewählt, da es die Augen nicht belastet. Bevor Maschinen Leiterplatten während des Herstellungs- und Montageprozesses inspizieren konnten, waren alles manuelle Inspektionen. Das obere Licht, mit dem Techniker die Platinen überprüfen, reflektiert keine grüne Lötmaske und ist am besten für ihre Augen geeignet.

Die Nomenklatur (Siebdruck)

Beim Siebdruck oder Profilieren werden alle wichtigen Informationen auf die Leiterplatte gedruckt, z. B. Hersteller-ID, Komponentennamen des Firmennamens und Debugging-Punkte. Dies ist nützlich bei Wartungs- und Reparaturarbeiten.

Dies ist der entscheidende Schritt, da bei diesem Vorgang wichtige Informationen auf die Tafel gedruckt werden. Sobald dies erledigt ist, durchläuft die Platte die letzte Beschichtungs- und Aushärtungsstufe. Der Siebdruck ist das Drucken lesbarer Identifikationsdaten wie Teilenummern, Pin 1-Ortung und anderer Markierungen. Diese können mit einem Tintenstrahldrucker gedruckt werden.

Es ist auch das künstlerischster Prozess der Leiterplattenherstellung. Die fast fertige Karte wird mit lesbaren Buchstaben gedruckt, die normalerweise zur Identifizierung von Komponenten, Testpunkten, PCB- und PCBA-Teilenummern, Warnsymbolen, Firmenlogos, Datumscodes und Herstellermarken verwendet werden. 

Die Leiterplatte geht schließlich in die letzte Beschichtungs- und Aushärtungsstufe über.

Die Gold- oder Silberoberfläche

Die Leiterplatte ist mit Gold oder Silber beschichtet, um der Platine zusätzliche Lötfähigkeit zu verleihen, wodurch die Bindung des Lots erhöht wird.  

Die Anwendung jeder Oberflächenbeschaffenheit kann während des Prozesses geringfügig variieren, beinhaltet jedoch das Eintauchen der Platte in ein chemisches Bad, um freiliegendes Kupfer mit der gewünschten Beschichtung zu beschichten.

Der letzte chemische Prozess zur Herstellung einer Leiterplatte ist das Aufbringen der Oberflächenbeschaffenheit. Während die Lötmaske den größten Teil der Schaltung bedeckt, soll die Oberflächenbeschaffenheit die Oxidation des verbleibenden freiliegenden Kupfers verhindern. Das ist wichtig, weil oxidiertes Kupfer kann nicht gelötet werden. Es gibt viele verschiedene Oberflächen, die auf eine Leiterplatte aufgebracht werden können. Am gebräuchlichsten ist der Heißluftlötpegel (HASL), der sowohl led- als auch bleifrei angeboten wird. Abhängig von den Spezifikationen, der Anwendung oder dem Montageprozess der Leiterplatte können geeignete Oberflächenbeschichtungen stromloses Nickel-Immersionsgold (ENIG), Weichgold, Hartgold, Immersionssilber, Immersionszinn, Konservierungsmittel für organische Lötbarkeit (OSP) und andere umfassen.

Die Leiterplatte wird dann mit einem gold-, silber- oder bleifreien HASL- oder Heißluftlot-Ausgleichslack beschichtet. Dies geschieht, damit die Komponenten an die erzeugten Pads gelötet werden können und das Kupfer geschützt werden kann.

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STEP 12: Elektrischer Test - Flugsondenprüfung
Als letzte Vorsichtsmaßnahme für die Erkennung wird die Platine vom Techniker auf ihre Funktionalität geprüft. Zu diesem Zeitpunkt verwenden sie das automatisierte Verfahren, um die Funktionalität der Leiterplatte und ihre Konformität mit dem ursprünglichen Design zu bestätigen. 

Normalerweise wird eine erweiterte Version der elektrischen Prüfung aufgerufen Fliegende Sondenprüfung Dies hängt von beweglichen Sonden ab, um die elektrische Leistung jedes Netzes auf einer blanken Leiterplatte zu testen. 

Die Karten werden auf einer Netzliste getestet, die entweder vom Kunden mit ihren Datendateien geliefert oder vom Leiterplattenhersteller aus den Kundendatendateien erstellt wird. Der Tester verwendet mehrere bewegliche Arme oder Sonden, um Punkte auf der Kupferschaltung zu kontaktieren und ein elektrisches Signal zwischen ihnen zu senden. 

Kurzschlüsse oder Unterbrechungen werden identifiziertDadurch kann der Bediener entweder eine Reparatur durchführen oder die Leiterplatte als defekt entsorgen. Abhängig von der Komplexität des Designs und der Anzahl der Testpunkte kann ein elektrischer Test einige Sekunden bis mehrere Stunden dauern.

Abhängig von verschiedenen Faktoren wie der Komplexität des Designs, der Anzahl der Schichten und dem Risikofaktor für Komponenten verzichten einige Kunden auf elektrische Tests, um Zeit und Kosten zu sparen. Dies mag für einfache doppelseitige Leiterplatten in Ordnung sein, bei denen nicht viele Dinge schief gehen können. Wir empfehlen jedoch immer elektrische Tests für mehrschichtige Designs, unabhängig von der Komplexität. (Tipp: Wenn Sie Ihrem Hersteller zusätzlich zu Ihren Konstruktionsdateien und Herstellungshinweisen eine „Netzliste“ zur Verfügung stellen, können Sie unerwartete Fehler vermeiden.)

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STEP 13: Herstellung - Profilerstellung und V-Scoring

Sobald ein PCB-Panel die elektrischen Tests abgeschlossen hat, können die einzelnen Boards vom Panel getrennt werden. Dieser Vorgang wird von einer CNC-Maschine oder einem Router ausgeführt, die bzw. der jede Platine aus der Platte in die gewünschte Form und Größe führt. Die normalerweise verwendeten Router-Bits haben eine Größe von 0.030 bis 0.093. Um den Prozess zu beschleunigen, können mehrere Panels je nach Gesamtdicke jeweils zwei oder drei Stapel hoch gestapelt werden. Während dieses Vorgangs kann die CNC-Maschine auch Schlitze, Fasen und abgeschrägte Kanten unter Verwendung einer Vielzahl unterschiedlicher Fräsergrößen herstellen.

Der Routing-Prozess ist a Fräsprozess, bei dem ein Fräser verwendet wird, um das Profil der gewünschten Plattenkontur zu schneiden. Die Panels sind “festgesteckt und gestapelt”Wie zuvor während des„ Drill “-Prozesses. Der übliche Stapel besteht aus 1 bis 4 Feldern.

Um die Leiterplatten zu profilieren und aus der Produktionsplatte herauszuschneiden, müssen wir schneiden, dh verschiedene Platten aus der Originalplatte herausschneiden. Die angewandte Methode konzentriert sich entweder auf die Verwendung eines Routers oder einer V-Nut. Ein Router hinterlässt kleine Laschen entlang der Platinenränder, während die V-Nut diagonale Kanäle entlang beider Seiten der Platine schneidet. In beiden Fällen können die Platinen leicht aus dem Bedienfeld herausspringen.

Anstatt einzelne kleine Karten zu routen, können die Leiterplatten als Arrays geroutet werden, die mehrere Karten mit Registerkarten oder Score-Linien enthalten. Dies ermöglicht eine einfachere Montage mehrerer Platinen gleichzeitig, während der Assembler die einzelnen Platinen nach Abschluss der Montage auseinander brechen kann.

Zuletzt werden die Bretter auf Sauberkeit, scharfe Kanten, Grate usw. überprüft und bei Bedarf gereinigt.


STEP 14: Mikrosektion - Der zusätzliche Schritt

Mikroschnitte (auch als Querschnitt bezeichnet) sind ein optionaler Schritt im Leiterplattenherstellungsprozess, aber ein wertvolles Werkzeug zur Validierung des internen Aufbaus einer Leiterplatte sowohl für Verifizierungs- als auch für Fehleranalysezwecke. Um eine Probe für die mikroskopische Untersuchung des Materials zu erstellen, wird ein Querschnitt der Leiterplatte geschnitten und in ein weiches Acryl gelegt, das in Form eines Hockey-Pucks um dieses herum aushärtet. Der Schnitt wird dann poliert und unter einem Mikroskop betrachtet. Eine detaillierte Inspektion kann durchgeführt werden, indem zahlreiche Details wie Plattierungsdicken, Bohrqualität und Qualität der internen Verbindungen überprüft werden.

STEP 15: Endkontrolle - PCB-Qualitätskontrolle

Im letzten Schritt des Prozesses sollten die Inspektoren jede Leiterplatte einer abschließenden sorgfältigen Überprüfung unterziehen. Visuelle Überprüfung der Leiterplatte anhand von Akzeptanzkriterien. Verwendung der manuellen Sichtprüfung und AVI - vergleicht die Leiterplatte mit Gerber und hat eine schnellere Überprüfungsgeschwindigkeit als das menschliche Auge, muss jedoch noch vom Menschen überprüft werden. Alle Bestellungen werden auch einer vollständigen Prüfung unterzogen, einschließlich Maß, Lötbarkeit usw. um sicherzustellen, dass das Produkt den Standards unserer Kunden entsprichtVor dem Verpacken und Versenden wird an Bord der Lose ein 100% iges Qualitätsaudit durchgeführt.

Der Inspektor bewertet dann die Leiterplatten, um sicherzustellen, dass sie sowohl den Anforderungen des Kunden als auch den in den Leitdokumenten der Branche aufgeführten Standards entsprechen:

● IPC-A-600 - Akzeptanz von Leiterplatten, der einen branchenweiten Qualitätsstandard für die Akzeptanz von Leiterplatten definiert.
● IPC-6012 - Qualifikations- und Leistungsspezifikation für starre Platten, in der die Arten von starren Platten festgelegt und die Anforderungen beschrieben werden, die während der Herstellung für drei Leistungsklassen von Platten - Klasse 1, 2 und 3 - zu erfüllen sind.

Eine Leiterplatte der Klasse 1 hätte eine begrenzte Lebensdauer und die Anforderung ist einfach die Funktion des Endprodukts (z. B. Garagentoröffner).
Eine Leiterplatte der Klasse 2 ist eine Leiterplatte, bei der eine kontinuierliche Leistung, eine längere Lebensdauer und ein unterbrechungsfreier Betrieb erwünscht, aber nicht kritisch sind (z. B. ein PC-Motherboard).

Eine Leiterplatte der Klasse 3 würde den Endverbrauch umfassen, wenn eine anhaltend hohe Leistung oder Leistung bei Bedarf kritisch ist, ein Ausfall nicht toleriert werden kann und das Produkt bei Bedarf funktionieren muss (z. B. Flugsteuerungs- oder Verteidigungssysteme).

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SCHRITT 16: Verpackung - dient dem, was Sie brauchen
Die Kartons werden mit Materialien verpackt, die den Standardanforderungen für die Verpackung entsprechen, und dann vor dem Versand mit dem gewünschten Transportmittel verpackt.

Und wie Sie sich vorstellen können, ist die Leiterplatte umso teurer, je höher die Klasse ist. Im Allgemeinen wird der Unterschied zwischen den Klassen dadurch erreicht, dass engere Toleranzen und Kontrollen erforderlich sind, die zu einem zuverlässigeren Produkt führen. 

Unabhängig von der angegebenen Klasse werden die Lochgrößen mit Stiftmessgeräten überprüft, die Lötmaske und die Legende werden visuell auf ihr Gesamterscheinungsbild überprüft, die Lötmaske wird auf Eingriffe in die Pads sowie auf Qualität und Bedeckung der Oberfläche überprüft Finish wird geprüft.

Die IPC-Inspektionsrichtlinien und ihre Beziehung zum PCB-Design sind für die PCB-Designer sehr wichtig, um sich mit dem Bestell- und Herstellungsprozess vertraut zu machen. 

Nicht alle Leiterplatten sind gleich und das Verständnis dieser Richtlinien trägt dazu bei, dass das hergestellte Produkt Ihren Erwartungen an Ästhetik und Leistung entspricht.

Wenn Sie BRAUCHEN SIE HILFE mit PCB-Design oder haben Fragen zum Herstellungsschritte für LeiterplattenBitte zögern Sie nicht mit FMUSER teilen, Wir hören immer zu!

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