Процесс производства печатных плат

Первым шагом в изготовлении любой печатной платы, конечно же, является проектирование печатной платы. Изготовление и проектирование печатных плат всегда начинается с плана: разработчик печатных плат создает чертеж печатной платы, отвечающий всем изложенным требованиям. Наиболее часто используемое программное обеспечение для проектирования печатных плат для проектировщиков печатных плат — это Altium Protel, Cadence и Mentor.

После того, как разработчик печатных плат завершит проектирование печатной платы и проверит ее, завершенный проект печатной платы отправляется производителям печатных плат для изготовления печатных плат. По прибытии конструкция печатной платы будет проходить вторую проверку производителем, которая называется проверкой конструкции печатной платы для производства (DFM). Надлежащая проверка DFM гарантирует, что конструкция печатной платы соответствует, по крайней мере, технологическим возможностям и допускам производителя.

Предоставлять клиентам free DFM inspections at jhdpcb для достижения оптимального производства печатных плат. 

После того, как все проверки выполнены, распечатайте дизайн печатной платы. Делаем «пленку» печатной платы через плоттерный принтер. Эта «пленка» по сути представляет собой фотонегатив самой доски.
Есть два цвета чернил:

• Чернила: медные дорожки и цепи для печатных плат.
• Прозрачные чернила:Маркировка непроводящих участков печатной платы, например оснований из стекловолокна.

На внешних слоях конструкции печатной платы наблюдается обратная тенденция: прозрачные чернила обозначают медные дорожки через цепи, но черные чернила также обозначают место, где медные дорожки будут протравлены.
Каждый слой печатной платы и вспомогательный припой маскируются собственной пленкой, поэтому для каждой двухсторонней печатной платы требуется четыре листа пленки — по одному для каждого слоя и один для маскировки дополнительного припоя.
Отверстия для регистрации выстраиваются в линию, а отверстия просверливаются после печати пленки, которые используются в качестве направляющих для выравнивания пленки позже в процессе.  

После печати дизайна печатной платы на одной пластине медные дорожки предварительно приклеиваются к пластине с той же структурой печатной платы. Это показывает предыдущую печать, когда количество медных дорожек вытравлено.

Далее ламинат покрывается маскирующим резистом. Маскировка резиста состоит из слоя фотореактивных химических материалов, которые затвердевают при воздействии ультрафиолетового света (ультрафиолетового света). Маскировка резиста позволяет технику получить идеальное соответствие между фотографией чертежа и фотографией, напечатанной на фоторезисте.

После того, как маскирующий резист и ламинат выровнены (используя отверстия ранее), экспонирующая машина пропускает УФ-свет через полупрозрачную часть пленки, чтобы отвердить фоторезист. Это указывает на то, что области медных дорожек должны быть зарезервированы для сквозных цепей. Напротив, черные чернила предотвращают попадание света в области, которые не должны быть затвердевшими, чтобы их можно было удалить позже.

После того, как плата будет готова, промойте ее щелочным раствором, чтобы удалить остатки фоторезиста. Доски необходимо очистить, удалив все, что осталось на поверхности доски, с помощью промывки под давлением, а затем дав ей высохнуть.

После сушки единственным резистом, который должен оставаться на печатной плате, является верхняя часть медных дорожек, которая остается как часть печатной платы, когда ее окончательно извлекают. Рабочие проверяют печатную плату, чтобы убедиться в отсутствии ошибок или невозможности перехода к следующему шагу. 

С сердцевины или внутреннего слоя печатной платы необходимо удалить лишние медные дорожки, прежде чем можно будет продолжить процесс изготовления печатной платы. Травление включает покрытие необходимых медных дорожек на плате и воздействие химических веществ на остальную часть платы. Все нежелательные медные следы с печатной платы удалены в процессе химического травления, осталось только необходимое количество платы.

Время проведения этого этапа или количество используемого растворителя для травления медных следов могут различаться. Печатные платы с тяжелыми медными дорожками или печатные платы с более сложной структурой могут использовать больше меди, что приводит к нежелательной меди, которую необходимо вытравить для удаления. Следовательно, эти пластины потребуют дополнительного времени или растворителя. 

После очистки каждого слоя печатной платы можно выполнить выравнивание слоев и оптический контроль. Отверстия, о которых говорилось ранее, используются для выравнивания внутреннего и внешнего слоев. Чтобы выровнять слои, техники помещают их на дырокол типа оптического дырокола. Оптические пробойники проталкивают штифты через отверстия, чтобы выровнять слои печатной платы.
Конечно, направление слоя также имеет решающее значение для выравнивания слоев. 

После оптической штамповки другая машина проводит оптическую проверку, чтобы не допустить дефектов. Эта автоматическая оптическая проверка важна, поскольку любые имеющиеся ошибки не могут быть исправлены после того, как слои собраны вместе. Чтобы убедиться в отсутствии ошибок, мы должны сравнить печатную плату и рабочие файлы Gerber на машине AOI.

После того, как печатная плата прошла проверку (то есть техник и машина AOI не обнаружили никаких дефектов), она переходит к заключительному этапу изготовления и производства печатной платы.

Шаг AOI важен для работы печатной платы. Без него платы, которые могут иметь короткие замыкания, не соответствовать спецификациям конструкции печатной платы или не были удалены лишние медные дорожки в процессе травления, могут пройти оставшуюся часть процесса. AOI предотвращает дальнейшую эксплуатацию дефектных плат, выступая в качестве контрольной точки качества в середине производственного процесса. Затем этот процесс повторяется после того, как инженеры закончили визуализацию и травление внешних слоев. 

На шестом этапе процесса все слои печатной платы собираются вместе, ожидая ламинирования. После подтверждения того, что слои не имеют дефектов, они готовы к сплавлению.в Процесс ламинирования печатных плат выполняется в два этапа: этап наслоения и этап ламинирования.
Внешний вид печатной платы выполнен из листов стекловолокна, предварительно пропитанных/покрытых эпоксидной смолой. Исходная часть подложки также покрыта тонким слоем медной фольги, которая теперь содержит травление медных дорожек. Пришло время собрать их вместе, как только будут готовы внешний и внутренний слои.

Наложение этих слоев осуществляется с помощью металлических приспособлений на специальных пресс-столах. Каждый слой крепится к столу с помощью специальных штифтов. Специалисты, выполняющие процесс ламинирования, начинают с нанесения слоя предварительно нанесенной эпоксидной смолы, называемой предварительной пропиткой или препрегом, на выровненные чаши скамейки. На подложку наносится слой предварительно пропитанной смолы, затем покрывается слоем фольги с медными дорожками. Медная фольга последовательно покрывается несколькими листами предварительно пропитанной смолы, а затем завершается куском и последним куском медных дорожек, называемых прессующей подложкой.

Пакет может быть спрессован, как только медные прессованные ламинаты будут на месте. Техники относят его к механическому прессу и прижимают слои друг к другу. Затем штифты проталкиваются через стопку, чтобы убедиться, что они правильно установлены.

Если слои должным образом закреплены, стопка печатных плат будет передана следующему прессу, прессу для ламинирования. В ламинаторе используются двойные нагревательные пластины для подачи тепла и давления на ламинатор. Тепло печатной платы сплавляет эпоксидную смолу внутри волокнистого материала, что в сочетании с давлением пресса плавит слои стопки плат вместе.

Некоторая работа по отделению требуется, как только слои печатной платы будут прижаты друг к другу. Технический специалист должен очистить верхнюю плиту и штифты, прежде чем вытащить настоящую печатную плату. 

Перед сверлением используйте рентгеновский аппарат, чтобы определить точку сверления. Затем просверлите направляющие отверстия, чтобы закрепить стопку печатных плат, прежде чем пробить дополнительные отверстия. Когда эти отверстия необходимо просверлить, используйте дрель с компьютерным управлением, чтобы сделать отверстия самостоятельно, используя производственные файлы Gerber в качестве руководства.

Любые дополнительные медные следы, оставшиеся на краях, удаляются после завершения сверления. Если это плата HDI, обычно глухие переходные отверстия и скрытые переходные отверстия, а также некоторые отверстия с очень маленькими диаметрами, а также требуется станок для лазерного переноса. Информацию о других типах отверстий см. в наших специальных статьях. 

После того, как отверстия в панелях просверлены, они готовы к гальваническому покрытию. В процессе гальваники используются химические вещества для сплавления всех различных слоев вместе. После тщательной очистки печатные платы замачивают в различных химикатах. Частью этого процесса купания является покрытие панели микронным слоем медных дорожек, которые наносятся на самый верхний слой и просверливаются отверстия.

Они просто используются для обнажения подложки из стекловолокна, из которой состоит внутренняя часть панели, перед заполнением отверстий медными дорожками. Купание этих отверстий с медными дорожками покрывает ранее просверленные стены.  

На ранней стадии 4 процесса на печатную плату наносится фоторезист. На шаге 11 пришло время нанести еще один слой фоторезиста. Однако на этот раз светочувствительный резист применяется только к внешнему слою, потому что он все еще нуждается в изображении. После фотолитографии и визуализации внешнего слоя они покрываются так же, как и внутренний слой печатной платы на предыдущем этапе. Несмотря на то, что процесс такой же, внешнее лужение помогает защитить медные дорожки на внешнем слое. 

Когда внешний слой травится на предыдущих этапах, оловянный колпачок используется для защиты медных дорожек во время травления. Используйте тот же растворитель медных следов, что и раньше, чтобы удалить любые лишние медные следы, олово защищает ценные медные следы в протравленной области.

Первое различие между внешним и внутренним травлением заключается в области, которую необходимо удалить. Во внутреннем слое используются темные чернила, воздействующие на проводящие области. Прозрачные чернила используются для непроводящих поверхностей. Внешний слой действительно является полной противоположностью. Таким образом, непроводящие слои покрыты темными чернилами, а медные дорожки – светлыми чернилами.
Эти светлые чернила защищают медную дорожку, лужение поверх нее. Инженеры удаляют нежелательные медные следы и любое остаточное резистивное покрытие. В процессе травления подготавливают внешние слои для АОИ и маскирования припоем. 

Так же, как и внутренний слой, внешний слой должен быть с проверкой AOI. Этот автоматический оптический контроль обеспечивает соответствие этого слоя печатной платы точным требованиям к конструкции печатной платы. Также проверяется, что вся лишняя медная фольга была удалена со слоев на предыдущем шаге, чтобы создать функциональную печатную плату без неправильных электрических соединений. 

Перед нанесением паяльной маски панель необходимо тщательно очистить. После очистки поверхность каждой панели покрыта эпоксидной смолой и маскируется припоем. Затем на плату воздействуют УФ-светом (ультрафиолетовым светом), чтобы указать, где необходимо удалить припойную маскировку.  

После того, как технические работники удаляют паяльную маску, печатная плата отправляется в печь для отверждения паяльной маски. Эта маскировка обеспечивает дополнительную защиту медных дорожек печатной платы от повреждений, вызванных окислением и коррозией.
Нажмите, чтобы прочитать более подробные сведения о паяльной маске для печатных плат.

• Информация, запрашиваемая клиентами, такая как инструкции по компонентам, модель, логотип клиента и т. д.
• Код отслеживания завода.
• UL-номер производителя.
• Номер части.
• Указатель контактов и аналогичная маркировка.

Обработка поверхности печатной платы требует покрытия проводящих материалов, как показано ниже: 

Иммерсионное серебро: отличная паяемость, высокая стоимость, плоскостность, высокая стабильность и высокая проводимость.
Иммерсионное серебро — это hypallagage response, представляющий собой почти субмикронное покрытие из чистого серебра. Но процедура иммерсионного серебра также включает в себя некоторое количество органического материала, в основном, чтобы избежать эрозии серебра и избавиться от проблемы миграции серебра. Всегда трудно оценить этот тонкий слой органического материала. Обследование показало, что масса организма не превышала 1%.
Твердое золото: Прочный, соответствующий требованиям RoHS, не содержащий свинца, дорогой, с длительным сроком хранения.
Гальваническое покрытие никелем и золотом является самой ранней технологией в процессе обработки поверхности печатных плат. Он был доступен с момента появления печатных плат, а другие процессы появлялись медленно. Никель-золото с гальваническим покрытием имеет гальваническое покрытие никелем в качестве первого слоя на поверхностном проводящем теле печатной платы и гальванопокрытие из золота в качестве второго слоя. Никелевое покрытие в основном предназначено для предотвращения растекания между медью и золотом. Существует два вида никелевого золота с гальваническим покрытием: мягкое золочение и твердое золочение. Гальваническое никелевое мягкое золото в основном воздействует на золотую проволоку в упаковке чипов; Гальваническое никелевое твердое золото в основном воздействует на электрические соединения в местах без пайки.
Химическое никелевое иммерсионное золото (ENIG): Одна из распространенных и привычных отделок поверхности, долгий срок хранения, дороже других поверхностей. Соответствует RoHS.
Химическое никелирование/иммерсионное золото, или ENIG для краткости, также известное как никель-золото, иммерсионное никелирование-золото или химическое никелирование-золото, заключается в замене палладия на поверхности меди путем химической реакции, а затем химическом покрытии слоя никеля-золота. сплав фосфора на палладиевом сердечнике, а затем заменить его, заменив палладий на медной поверхности. Реакция покрывает никель слоем золота. Есть два процесса для иммерсионного золота из никеля и золота: полузамещение замещения и полувосстановление смешанного покрытия.
Выравнивание припоя горячим воздухом (HASL): высокая рентабельность, долговечность, освинцованные, ремонтопригодные, несовместимые с RoHS.
Бессвинцовый HASL: экономичный, не содержащий свинца, совместимый с RoHS, ремонтопригодный.
Выравнивание горячим воздухом, также известное как выравнивание горячим воздухом, представляет собой процедуру, при которой расплавленный оловянно-свинцовый припой наносится на поверхность печатной платы и выравнивается нагретым сжатым воздухом для образования покрытия, которое препятствует окислению меди и обеспечивает лучшую способность к пайке. Соединение металла меди и олова, полученное путем выравнивания соединения припоя и меди в горячем воздухе до толщины приблизительно 1-2 мила.
Покройте поверхность печатной платы расплавленным оловянно-свинцовым (свинцовым и бессвинцовым) припоем, нагрейте сжатым воздухом для его выравнивания (продува) с образованием покрытия, стойкого к окислению меди и обладающего хорошей паяемостью.
Иммерсионная банка(ISn): не содержит свинца и соответствует требованиям RoHS, гладкая поверхность, высокая экономичность, высокая надежность;
Иммерсионное олово относится к нанесению слоя иммерсионного олова на медные цепи. Процедуры иммерсионного олова могут образовывать сплющенные химические соединения медь-олово с отличной паяемостью, такие как выравнивание горячим воздухом (HAL), но при этом не возникает проблемы с плоскостностью. также отсутствует химическое никелирование/погружение Диффузия между золотом и металлом; просто иммерсионная жесть не может храниться слишком долго.
Органический консервант паяемости (OSP): Органический консервант паяемости (OSP)
Химическое никель-палладиевое иммерсионное золото (ENEPIG): менее рентабельный, высокая прочность сварного шва.
Химическое никель-химическое иммерсионное палладиевое золото, сокращение от ENEPIG, также называемое химическим никель-химическим палладий-иммерсионным золотом, технология которого имеет три структуры: слой никеля, слой палладия и слой золота. Между никелем и золотом имеется дополнительный слой палладия. Химический слой палладия защитит слой никеля от чрезмерной коррозии вытеснения золота во время реакции осаждения вытеснения золота. Палладий хорошо подготовлен для иммерсионного золота, при этом предотвращается коррозия в результате реакции замещения.

Соответствующие материалы выбираются в соответствии с бюджетом заказчика и спецификациями дизайна печатной платы. Более того, применение этой обработки поверхности обеспечивает базовую характеристику печатной платы. Обработка поверхности позволяет устанавливать электронные компоненты на поверхность. Эти металлы также покрыты медной фольгой, чтобы защитить ее от окисления, которое может произойти при контакте с воздухом. Для получения дополнительной информации об обработке поверхности и соответствующем сроке годности см. “Руководство по обработке поверхности печатных плат“.

После завершения обработки поверхности печатной платы технические работники должны провести электрические испытания со всех сторон печатной платы, чтобы сохранить ее работоспособность. Электрические испытания должны быть завершены в соответствии с Руководством и требованиями IPC-9252A для электрических испытаний незаселенных печатных плат. Основными электрическими испытаниями являются проверка целостности цепи и проверка отсутствия соединения.
Проверка непрерывности цепи проверяет любое отключение в печатной плате, называемое «разомкнутой цепью». С другой стороны, тест изоляции цепи проверяет значение изоляции различных частей печатной платы, чтобы проверить, нет ли коротких замыканий. Хотя электрические испытания в первую очередь предназначены для проверки функциональности, их также можно использовать для проверки того, насколько первоначальный дизайн печатной платы выдержит производственный процесс. 

На самом деле существуют и другие тесты, которые можно использовать для определения того, правильно ли работает печатная плата, в дополнение к базовым испытаниям электрической надежности. Традиционно ICT использовала тестовый инструмент, основанный на приспособлении «ложе из гвоздей». Для каждой сборки печатной платы требуется специальное приспособление ICT, включающее набор подпружиненных пружинных штифтов, которые контактируют с печатной платой в контрольных точках конструкции. Каждый контакт Pogo подключается к узлу/тестовой точке на тестируемой печатной плате. Специальные приспособления ICT, необходимые для новых сборок печатных плат, будут очень дорогими, особенно для сложных печатных плат. Изготовление приборов ИКТ занимает больше дней, и этот способ тестирования подходит только для массового производства.
Ознакомьтесь с нашими более комплексными решениями для тестирования печатных плат.

Инженеры-технологи должны определить форму и размер отдельных печатных плат и убедиться, что они могут легко работать с панелями. Эта информация обычно находится в файле Gerber проекта печатной платы. 

Проводка или биговка позволяют легче отделить доски. Маршрутизатор или станок с ЧПУ создает несколько небольших блоков вдоль края печатной платы. Эти края позволяют печатной плате быстро сломаться без повреждений.

Однако некоторые производители могут использовать V-образную канавку. Этот станок делал V-образные надрезы по бокам печатной платы.

Оба варианта надрезов на печатной плате позволяют аккуратно отделить плату без образования трещин. После того, как платы забиты, производитель удаляет их из сборки печатной платы, чтобы использовать их в следующем процессе. Подробнее о процессе физической механики печатных плат.

После того, как платы надрезаны и разделены, печатная плата должна пройти окончательную проверку перед упаковкой и отправкой. Окончательная проверка проверяет несколько аспектов конструкции платы: 

• Размеры отверстий во всех слоях должны совпадать и соответствовать требованиям к конструкции печатной платы.
• Размеры платы должны соответствовать размерам, указанным в спецификации дизайна печатной платы.
• Изготовитель должен обеспечить чистоту платы от пыли.
• Готовые доски не должны иметь заусенцев и острых краев.
• Все платы, не прошедшие испытания на электрическую надежность, должны быть отремонтированы и повторно протестированы.

Для полной системы контроля качества JHDPCB,пожалуйста, переместите сюда.

Завершающим этапом производства печатных плат является упаковка и доставка. Упаковка обычно включает уплотнение материала вокруг печатной платы для защиты от пыли и других посторонних предметов. Затем запечатанные листы помещают в контейнер, чтобы защитить их от повреждений во время транспортировки. Наконец, они выходят и доставляют клиентам.