Tok procesu výroby PCB

Výroba DPS zahrnuje několik složitých procesů, počínaje tvorbou fotografických filmů, které jsou nezbytné pro přenos obvodových vzorů na výrobní desky. Tento článek zkoumá roli fotografických filmů při výrobě DPS spolu se základním výrobním procesem a požadavky na strojírenskou výrobu DPS.

Výroba fotografických filmů

Výroba desky plošných spojů (PCB) začíná tvorbou fotografických filmů, které jsou klíčové pro zajištění kvality finálního produktu. Každý typ PCB vyžaduje alespoň jednu sadu odpovídajících fotografických filmů. Tyto filmy přenášejí různé vzory na výrobní desky pomocí procesu fotolitografie.

Použití fotografických filmů při výrobě PCB zahrnuje:

• Přenos vzorů pro fotoodporovou masku, včetně vzorů obvodů a vzorů pájecích masek.
• Vytváření šablon pro sítotisk, včetně vzorů pájecích masek a znaků.
• Poskytování referencí programování CNC strojů pro obrábění (vrtání a frézování) a reference vrtaných otvorů.

S rozvojem elektronického průmyslu se vyžaduje, aby desky plošných spojů byly hustší, s jemnějšími stopami a menšími průměry vrtáků. V důsledku toho se výrobní proces stal sofistikovanějším a vyžaduje vysoce kvalitní fotografické filmy pro výrobu vysoce kvalitních desek plošných spojů. Moderní výroba DPS vyžaduje, aby fotografické filmy splňovaly následující kritéria:

• Rozměrová přesnost odpovídající požadavkům DPS, kompenzující odchylky způsobené výrobním procesem.
• Vyhovující požadavkům na design s kompletními grafickými symboly.
• S rovnými a úhlednými okraji bez neostrosti, s vysokým kontrastem černé a bílé pro splnění požadavků procesu fotolitografie.
• Materiál s dobrou rozměrovou stabilitou, což znamená minimální změny velikosti v důsledku kolísání okolní teploty a vlhkosti.
• U oboustranných a vícevrstvých desek plošných spojů je zásadní přesné vyrovnání podložek a běžných vzorů.
• Každá vrstva fotografického filmu by měla být jasně označena nebo pojmenována.
• Základní materiál fotografického filmu by měl propouštět požadovanou vlnovou délku světla, typicky v rozsahu 3000 až 4000 angstromů pro fotosenzitivitu.

Zatímco dříve vyžadovala výroba fotografických filmů nejprve vytvoření fotografické předlohy, nedávný pokrok v technologii laserového fotoplotování tento proces výrazně zlepšil. Tato pokročilá technologie výrazně zvýšila rychlost a kvalitu filmové produkce a umožnila vytvářet vysoce přesnou grafiku s jemnými čarami, která byla dříve nemožná, a zdokonalila tak technologii CAM při výrobě desek plošných spojů.

Materiál substrátu

Copper Clad Laminates (CCL), také známé jako mědí plátované lamináty nebo mědí plátované desky, slouží jako podkladový materiál pro výrobu PCB. Nejrozšířenější způsob výroby desek plošných spojů, metoda leptání, selektivně leptá mědí plátovaný laminát, aby se získaly požadované obvodové vzory. Lamináty plátované mědí primárně plní funkce vedení, izolace a podpory v celé desce plošných spojů, což významně ovlivňuje její výkon, kvalitu a výrobní náklady.

Základní výrobní proces

Základní výrobní proces desek plošných spojů se liší v závislosti na počtu vrstev vzoru vodičů a lze je rozdělit na jednostranné, oboustranné a vícevrstvé desky plošných spojů. Základní výrobní proces pro jednostranné desky zahrnuje následující kroky:

Krok 1: Návrh desky plošných spojů
Krok 2: Kontrola návrhu a technické otázky
Krok 3: Tisk návrhu PCB
Krok 4: Tisk mědi pro vnitřní vrstvu
Krok 5: Naleptáním vnitřních vrstev nebo jádra odstraňte měď
Krok 6: Zarovnání vrstev
Krok 7: Automatická optická kontrola
Krok 8: Laminování vrstev PCB
Krok 9: Vrtání
Krok 10: Pokovování PCB
Krok 11: Zobrazování vnější vrstvy
Krok 12: Leptání vnější vrstvy
Krok 13: AOI vnější vrstvy
Krok 14: Aplikace pájecí masky
Krok 15: Aplikace sítotiskem
Krok 16: Dokončení desky plošných spojů
Krok 17: Test elektrické spolehlivosti

U oboustranných desek proces zahrnuje další kroky, jako je pokovování skrz otvory a metody zobrazování, jako je metoda SMOBC nebo metoda Graphic Plating, v závislosti na aplikaci.

U metody SMOBC je hlavní výhodou zamezení pájecích můstků mezi jemnými čarami a konstantní poměr olova a cínu poskytuje lepší pájitelnost a skladovatelnost než horkovzdušné nivelační desky.

Strojírenská výroba desek plošných spojů je zásadní pro zajištění vyrobitelnosti návrhu a vyžaduje hluboké porozumění výrobnímu procesu a příslušnému softwaru. To zahrnuje běžný software pro návrh PCB, jako je Protel, Pads2000 a Autocad, stejně jako software CAM, jako je View2001 a CAM350, který umožňuje upravovat, opravovat, opravovat a panelovat grafiku obvodů s možností výstupu automatizačních dat pro fotoplotting, vrtání. a kontrola.

Během školení v naší společnosti se od studentů očekává, že se naučí používat náš laserový fotoplotr a související produkty, stejně jako různé elektronické CAD/CAM softwarové aplikace. Přejeme všem stážistům úspěšné učení a příjemný pobyt v naší společnosti!

Základní požadavky na strojírenskou výrobu DPS

Kvalita výroby desek plošných spojů odráží úroveň dovedností konstruktéra a výrobní schopnosti a technologickou úroveň výrobce desek plošných spojů. Výroba desek plošných spojů, která integruje počítačem podporovaný návrh a výrobu, vyžaduje vysokou přesnost a správnost; jinak může ovlivnit elektrický výkon konečného produktu, což vede k chybám, odmítnutí šarží, zpožděným dodávkám a ekonomickým ztrátám. Proto si inženýři desek plošných spojů musí být vždy vědomi své významné odpovědnosti, být pečliví a při své práci dbát velké opatrnosti. Při práci s návrhovými soubory desek plošných spojů by měli pečlivě zkontrolovat:

• Zda přijaté soubory vyhovují pravidlům konstruktéra a požadavkům procesu výroby DPS a obsahují polohovací značky.
• Zda jsou rozvržení tras, vzdálenosti mezi trasami a podložkami a vůle mezi prvky ve 2D a 3D prostoru rozumné a splňují požadavky výroby.
• Zda rozměry desky plošných spojů odpovídají výkresům zpracování a zda jakákoli grafika přidaná do rozvržení desky plošných spojů (jako jsou ikony nebo anotace) může způsobit zkraty signálu.
• Zda jsou nutné nějaké úpravy nebo úpravy pro nevyhovující tvary trasování.
• Zda má PCB procesní linky, zda pájecí maska ​​splňuje požadavky výrobního procesu, zda jsou rozměry pájecí masky vhodné a zda jsou na destičkách součástek vylisovány znakové značky, které ovlivňují kvalitu montáže atd.

Generování dat Photoplot

1. Krok a opakování

Pokud je návrh desky plošných spojů příliš malý na to, aby splňoval požadavky výrobního procesu, nebo pokud se produkt skládá z několika desek plošných spojů, je třeba zkombinovat více malých desek do velké desky nebo se pro výrobu sestaví více desek plošných spojů použitých pro produkt. První z nich je podobná razítkové desce, která splňuje podmínky procesu výroby DPS a je vhodná pro montáž součástí, zatímco druhá zahrnuje sestavení více DPS produktu dohromady, což usnadňuje výrobu a zajišťuje, že sada produktů je kompletní a jasná.

2. Generování grafických dat Photoplot

Základem výroby desek plošných spojů (PCB) je fotografický film. Dříve vyžadovala tvorba fotografických filmů nejprve vytvoření fotografické matrice, která se následně použila pro fotografování nebo kopírování. Přesnost matrice musí odpovídat požadavkům na desku plošných spojů a kompenzovat odchylky způsobené výrobním procesem. Matricu může dodat zákazník nebo ji může vytvořit výrobce, ale pro splnění požadavků uživatelů a výrobních podmínek je nezbytná úzká spolupráce a jednání mezi oběma stranami.

V případech, kdy uživatel poskytne master, výrobce by ho měl zkontrolovat a schválit a uživatel může hodnotit a schvalovat originální nebo prvně vyrobenou DPS. Metody pro vytvoření předlohy zahrnují ruční kreslení, lepení a kreslení CAD. S rozvojem výpočetní techniky zaznamenala technologie PCB CAD významný pokrok. Úroveň technologie výroby DPS se také rychle zlepšila směrem k vícevrstvým deskám, deskám s jemnými čarami, malým otvorem a deskám s vysokou hustotou. Tradiční proces výroby filmových desek již nemůže splňovat designové potřeby PCB, což vede ke vzniku fotop

Pomocí světelného plotru můžete přímo odeslat grafické datové soubory PCB navržené CAD do počítačového systému světelného plotru a ovládat světelný plotr tak, aby používal světlo ke kreslení grafiky přímo na film. Poté po vyvolání a fixaci se získá filmová deska. Fóliový základ z tištěné lepenky vyrobený technologií lakování světlem je rychlý, vysoce přesný a kvalitní.

Zabraňuje také lidským chybám, které mohou nastat při ručním mapování nebo kreslení podkladových map, což výrazně zlepšuje efektivitu práce a zkracuje dobu tisku desek. Výrobní cyklus. Pomocí laserového plotru naší společnosti jsme schopni dokončit práci v krátkém časovém období, která v minulosti mnoha lidem trvala dlouho, a tenké dráty a matrice s vysokou hustotou, které kreslí, jsou nesrovnatelné s ručními operacemi. Podle různých struktur lze laserové plotry rozdělit na plochý typ, typ vnitřního válce (Internal Drum) a typ externího válce (External Drum).

Standardní datový formát používaný fotoplotry je formát Gerber-RS274, který je také standardním datovým formátem v průmyslu návrhu a výroby plošných spojů. Pojmenování formátu Gerber pochází od americké Gerber Company, průkopníka v designu a výrobě fotoplotterů.

Generování dat pro kreslení světla spočívá v převodu návrhových dat generovaných CAD softwarem na data pro kreslení světla (většinou Gerber data), která jsou modifikována a upravována systémem CAM za účelem dokončení předběžného zpracování výkresu světla (vyřazení, zrcadlení atd.) Požadavky na proces výroby tištěných desek. Zpracovaná data jsou poté odeslána do světelného plotru, kde jsou převedena na rastrová data procesorem rastrových obrazových dat světelného plotru. Tato rastrová data jsou odeslána do laserového světelného plotru pomocí vysokorychlostního algoritmu redukce komprese, aby se dokončilo malování světlem.

3. Formát dat pro fotoplotování

Formát dat pro vykreslování fotografií je založen na datovém formátu Gerber vektorových fotografických plotrů, který byl rozšířen a kompatibilní s formáty HPGL (Hewlett-Packard Graphics Language), AutoCAD DXF, TIFF a dalšími specializovanými a obecnými formáty grafických dat. Někteří vývojáři CAD a CAM také rozšířili datový formát Gerber.

Následuje stručný úvod k datům Gerber.

Formální název dat Gerber je formát Gerber RS-274. Každému symbolu na disku vektorového fotografického plotru je v datech Gerber přiřazen odpovídající D-kód. To umožňuje fotografickému plotru ovládat a vybírat disk pomocí D-kódu a kreslit odpovídající grafiku. Uvedením D-kódů a tvarů, velikostí a expozičních metod odpovídajících symbolům se získá tabulka D-kódů. Tato tabulka D-kódu slouží jako můstek od CAD návrhu k využití těchto dat fotoplotrem pro vykreslování fotografií. Při poskytování dat pro vykreslování fotografií Gerber musí uživatelé poskytnout také odpovídající tabulku D-kódu. Tímto způsobem může fotografický plotr na základě tabulky D-kódu určit, který disk se symboly použít pro expozici, a tím nakreslit správnou grafiku.

V tabulce D-kódu by měla obecně obsahovat D-kód, tvar a velikost každého odpovídajícího disku s D-kódem a metodu expozice disku. Vezmeme-li příklad tabulky D-kódu z nejběžněji používaného elektronického CAD softwaru Protel v Číně, jeho přípona je .APT, což je soubor ASCII a lze jej upravovat jakýmkoliv netextovým editačním softwarem.

D11 CIRCULAR 7.333 7.333 0.000 ŘÁDEK
D12 CIRCULAR 7.874 7.874 0.000 MULTI
D13 ČTVEREC 7.934 7.934 0.000 ČÁRA
D14 CIRCULAR 8.000 8.000 0.000 ŘÁDEK
D15 CIRCULAR 10.000 10.000 0.000 ŘÁDEK
D16 CIRCULAR 11.811 11.811 0.000 ŘÁDEK
D17 CIRCULAR 12.000 12.000 0.000 MULTI
D18 CIRCULAR 16.000 16.000 0.000 MULTI
D19 CIRCULAR 19.685 19.685 0.000 MULTI
D20 ZAOKROUHLÉ 24.000 24.000 0.000 XNUMX XNUMX XNUMX VÍCE
D21 CIRCULAR 29.528 29.528 0.000 MULTI
D22 CIRCULAR 30.000 30.000 0.000 FLASH
D23 ZAOKROUHLÉ 31.000 31.000 0.000 XNUMX XNUMX XNUMX VÍCE
D24 ZAOBLENO 31.496 31.496 0.000 BLESK
D25 ZAOKROUHLÉ 39.000 39.000 0.000 XNUMX XNUMX XNUMX VÍCE
D26 ZAOKROUHLÉ 39.370 39.370 0.000 XNUMX XNUMX XNUMX VÍCE

Ve výše uvedené tabulce každý řádek definuje D-kód, včetně šesti parametrů:

1. První sloupec je číslo D-kódu složené z písmene „D“ následovaného číslem.

2. Druhý sloupec je popis tvaru symbolu reprezentovaného D-kódem, jako CIRCULAR označující, že tvar symbolu je kruhový, a SQUARE označující, že tvar symbolu je čtvercový.

3.Třetí a čtvrtý sloupec definují velikosti symbolové grafiky ve směru X a Y, v mil; 1 mil = 1/1000 palce, což se přibližně rovná 0.0254 milimetru.

4. Pátý sloupec je velikost středového otvoru v grafice symbolu, rovněž v mil.

5. Šestý sloupec označuje režim použití disku se symboly, například LINE značící, že se symbol používá pro kreslení čar, FLASH indikující, že se používá k odkrytí pájecích plošek, a MULTI indikující, že jej lze použít pro obě kreslicí čáry. a odkrytí pájecích plošek.

Ve formátu Gerber RS-274 se kromě použití D-kódů pro definování symbolových disků používají D-kódy také pro řízení expozice fotografických plotrů; navíc se pro ovládání a obsluhu fotoplotrů používají některé další příkazy. Datový formát Gerber generovaný různým CAD softwarem může mít drobné rozdíly, ale celkový rámec zůstává nezměněn jako formát Gerber-RS0274.

Závěr

Výroba desek plošných spojů (PCB) se silně spoléhá na přesnost a kvalitu fotografických filmů, které slouží jako plán pro schémata obvodů. S pokrokem technologií roste poptávka po deskách plošných spojů s vysokou hustotou, jemnějšími stopami a menšími průměry vrtáků, což vyžaduje použití vysoce kvalitních fotografických filmů. Inženýři v oblasti PCB hrají klíčovou roli v zajištění vyrobitelnosti a kvality návrhů desek plošných spojů , což vyžaduje pečlivou pozornost k detailům a hluboké pochopení výrobního procesu.

Dodržováním přísných požadavků a využitím pokročilých technologií mohou výrobci PCB vyrábět vysoce kvalitní desky plošných spojů, které splňují vyvíjející se požadavky elektronického průmyslu.