Flujo del proceso de fabricación de PCB

La producción de PCB implica varios procesos complejos, comenzando con la creación de películas fotográficas, que son esenciales para transferir patrones de circuitos a las placas de producción. Este artículo explora el papel de las películas fotográficas en la producción de PCB, junto con el proceso de fabricación básico y los requisitos para la producción de ingeniería de PCB.

Producción de películas fotográficas

La producción de una placa de circuito impreso (PCB) comienza con la creación de películas fotográficas, que son cruciales para garantizar la calidad del producto final. Cada tipo de PCB requiere al menos un juego de películas fotográficas correspondientes. Estas películas transfieren varios patrones a los tableros de producción mediante un proceso de fotolitografía.

Los usos de las películas fotográficas en la producción de PCB incluyen:

• Transferencia de patrones para la máscara fotorresistente, incluidos patrones de circuitos y patrones de máscara de soldadura.
• Creación de plantillas para serigrafía, incluidos patrones y caracteres de máscaras de soldadura.
• Proporcionar referencias de programación de máquinas CNC para mecanizado (taladrado y fresado) y referencias de taladros.

Con el avance de la industria electrónica, se requiere que los PCB sean más densos, con trazas más finas y diámetros de perforación más pequeños. En consecuencia, el proceso de producción se ha vuelto más sofisticado y exige películas fotográficas de alta calidad para producir PCB de alta calidad. La producción moderna de PCB requiere que las películas fotográficas cumplan los siguientes criterios:

• Precisión dimensional que se adapta a los requisitos de la PCB, compensando las desviaciones provocadas por el proceso de producción.
• Cumpliendo con los requisitos de diseño con símbolos gráficos completos.
• Con bordes rectos y prolijos sin borrosidades, con alto contraste en blanco y negro para cumplir con los requisitos del proceso de fotolitografía.
• Material con buena estabilidad dimensional, lo que significa cambios mínimos de tamaño debido a variaciones de temperatura y humedad ambiental.
• Para PCB de doble cara y multicapa, la alineación precisa de las almohadillas y los patrones comunes es esencial.
• Cada capa de la película fotográfica debe estar claramente marcada o nombrada.
• El material base de la película fotográfica debe transmitir la longitud de onda de luz requerida, típicamente en el rango de 3000 a 4000 angstroms para la fotosensibilidad.

Si bien anteriormente, para producir películas fotográficas era necesario crear primero un fotomaestro, los avances recientes en la tecnología de fototrazado láser han mejorado significativamente el proceso. Esta tecnología avanzada ha mejorado enormemente la velocidad y la calidad de la producción de películas, permitiendo la creación de gráficos de líneas finas de alta precisión que antes eran imposibles, refinando así la tecnología CAM en la producción de PCB.

Material de sustrato

Los laminados revestidos de cobre (CCL), también conocidos como laminados revestidos de cobre o tableros revestidos de cobre, sirven como material de sustrato para la fabricación de PCB. El método más utilizado para producir PCB, el método de grabado, graba selectivamente el laminado revestido de cobre para obtener los patrones de circuito deseados. Los laminados revestidos de cobre cumplen principalmente las funciones de conducción, aislamiento y soporte en toda la PCB, lo que afecta significativamente su rendimiento, calidad y costo de fabricación.

Proceso de fabricación básico

El proceso de fabricación básico de PCB varía según la cantidad de capas del patrón de conductores y se puede clasificar en PCB de una cara, de doble cara y de varias capas. El proceso básico de fabricación de tableros de una cara incluye los siguientes pasos:

Paso 1: Diseñar la PCB
Paso 2: Revisión del diseño y preguntas de ingeniería
Paso 3: Impresión del diseño de PCB
Paso 4: Imprimir el cobre para la capa interior
Paso 5: grabe las capas internas o el núcleo para eliminar el cobre
Paso 6: Alineación de capas
Paso 7: Inspección óptica automatizada
Paso 8: Laminar las capas de PCB
Paso 9: Perforación
Paso 10: Enchapado de PCB
Paso 11: Imágenes de la capa externa
Paso 12: Grabado de la capa exterior
Paso 13: Capa exterior AOI
Paso 14: Aplicación de la máscara de soldadura
Paso 15: Aplicación de serigrafía
Paso 16: Terminando la PCB
Paso 17: Prueba de confiabilidad eléctrica

Para los tableros de doble cara, el proceso incluye pasos adicionales, como el revestimiento con orificios pasantes y métodos de obtención de imágenes como el método SMOBC o el método de revestimiento gráfico, según la aplicación.

En el método SMOBC, la principal ventaja es la prevención de puentes de soldadura entre líneas finas, y la relación constante de plomo-estaño proporciona una mejor soldabilidad y capacidad de almacenamiento que las placas niveladoras de aire caliente.

La producción de ingeniería de PCB es fundamental para garantizar la capacidad de fabricación del diseño y requiere una comprensión profunda del proceso de producción y del software relevante. Esto incluye software de diseño de PCB común como Protel, Pads2000 y Autocad, así como software CAM como View2001 y CAM350, que permiten editar, corregir, reparar y panelizar gráficos de circuitos, con la capacidad de generar datos de automatización para fototrazado, perforación. , e inspección.

Durante la capacitación en nuestra empresa, se espera que los estudiantes dominen el uso de nuestro fototrazador láser y productos relacionados, así como diversas aplicaciones de software electrónico CAD/CAM. ¡Deseamos a todos los alumnos una exitosa experiencia de aprendizaje y una agradable estancia en nuestra empresa!

Requisitos básicos para la producción de ingeniería de PCB

La calidad de ingeniería de PCB La producción refleja el nivel de habilidad del diseñador y las capacidades de fabricación y el nivel tecnológico del fabricante de PCB. La producción de ingeniería de PCB, que integra el diseño y la fabricación asistidos por computadora, requiere alta precisión y exactitud; de lo contrario, puede afectar el rendimiento eléctrico del producto final, provocando errores, rechazo de lotes, retrasos en la entrega y pérdidas económicas. Por lo tanto, los ingenieros de PCB siempre deben ser conscientes de sus importantes responsabilidades, ser meticulosos y tener mucho cuidado en su trabajo. Al manipular archivos de diseño de PCB, deben verificar cuidadosamente:

• Si los archivos recibidos cumplen con las reglas del diseñador y los requisitos del proceso de fabricación de PCB e incluyen marcas de posicionamiento.
• Si el diseño de las pistas, las distancias entre las pistas y las plataformas y el espacio entre elementos en el espacio 2D y 3D son razonables y cumplen con los requisitos de producción.
• Si las dimensiones de la PCB coinciden con los dibujos de procesamiento y si algún gráfico agregado al diseño de la PCB (como iconos o anotaciones) puede causar cortocircuitos en la señal.
• Si se requieren ediciones o modificaciones para formas de trazas insatisfactorias.
• Si la PCB tiene líneas de proceso, si la máscara de soldadura cumple con los requisitos del proceso de producción, si las dimensiones de la máscara de soldadura son adecuadas y si se presionan marcas de caracteres en las almohadillas de los componentes, lo que afecta la calidad del ensamblaje, etc.

Generación de datos de fotogramas

1. Paso y repetición

Si el diseño de la PCB es demasiado pequeño para cumplir con los requisitos del proceso de fabricación, o si un producto consta de varias PCB, es necesario combinar varias placas pequeñas en una placa grande o ensamblar varias PCB utilizadas para un producto para la producción. El primero es similar a una placa de sello, que cumple con las condiciones del proceso de producción de PCB y es conveniente para el ensamblaje de componentes, mientras que el segundo implica ensamblar múltiples PCB de un producto, lo que facilita la producción y garantiza que un conjunto de productos esté completo y claro.

2. Generación de datos gráficos de Photoplot

La fundación de Producción de PCB es la película fotográfica. Anteriormente, para crear películas fotográficas era necesario hacer primero un master fotográfico y luego utilizar el master para fotografiar o copiar. La precisión del maestro debe coincidir con los requisitos de la PCB y compensar las desviaciones causadas por el proceso de producción. El maestro puede ser proporcionado por el cliente o creado por el fabricante, pero es necesaria una estrecha cooperación y negociación entre las dos partes para cumplir con los requisitos del usuario y las condiciones de producción.

En los casos en que el usuario proporcione el maestro, el fabricante debe inspeccionarlo y aprobarlo, y el usuario puede evaluar y aprobar la PCB original o la primera producida. Los métodos para crear el patrón incluyen dibujo manual, pegado y dibujo CAD. Con el desarrollo de la tecnología informática, la tecnología CAD de PCB ha logrado avances significativos. El nivel de la tecnología de producción de PCB también ha mejorado rápidamente hacia placas multicapa, de líneas finas, de orificios pequeños y de alta densidad. El proceso tradicional de fabricación de placas de película ya no puede satisfacer las necesidades de diseño de los PCB, lo que lleva a la aparición de la fotocopia.

Con un trazador de luz, puede enviar directamente los archivos de datos de gráficos de PCB diseñados por CAD al sistema informático del trazador de luz y controlar el trazador de luz para que utilice la luz para dibujar gráficos directamente en la película. Luego, tras el revelado y la fijación, se obtiene la placa de película. La base de película de cartón impreso producida con tecnología de pintura con luz es rápida, de alta precisión y de buena calidad.

También evita errores humanos que pueden ocurrir al mapear o dibujar mapas base manualmente, mejorando enormemente la eficiencia del trabajo y acortando el tiempo de impresión de los tableros. Ciclo productivo. Utilizando el trazador láser de nuestra empresa, podemos completar un trabajo en un corto período de tiempo que a muchas personas les tomaba mucho tiempo en el pasado, y los alambres delgados y las placas maestras de alta densidad que dibuja no tienen comparación con las operaciones manuales. Según las diferentes estructuras de los trazadores láser, se pueden dividir en tipo plano, tipo de tambor interno (tambor interno) y tipo de tambor externo (tambor externo).

El formato de datos estándar utilizado por los fototrazadores es el formato Gerber-RS274, que también es el formato de datos estándar en la industria de diseño y producción de tableros impresos. El nombre del formato Gerber proviene de la empresa estadounidense Gerber, pionera en el diseño y producción de fotoplotters.

La generación de datos de dibujo ligero consiste en convertir los datos de diseño generados por el software CAD en datos de dibujo ligero (principalmente datos Gerber), que el sistema CAM modifica y edita para completar el preprocesamiento del dibujo ligero (imposición, duplicación, etc.) para lograr Requisitos del proceso de producción de cartón impreso. Los datos procesados ​​se envían luego al trazador de luz, donde el procesador de datos de imágenes de trama del trazador de luz los convierte en datos de trama. Estos datos rasterizados se envían al trazador de luz láser a través de un algoritmo de reducción de compresión de alta velocidad para completar la pintura con luz.

3.Formato de datos de fototrazado

El formato de datos de trazado de fotografías se basa en el formato de datos Gerber de los trazadores de fotografías vectoriales, que se ha ampliado y se ha hecho compatible con los formatos HPGL (Hewlett-Packard Graphics Language), AutoCAD DXF, TIFF y otros formatos de datos gráficos generales y especializados. Algunos desarrolladores de CAD y CAM también han ampliado el formato de datos de Gerber.

La siguiente es una breve introducción a los datos de Gerber.

El nombre formal de los datos de Gerber es formato Gerber RS-274. A cada símbolo en el disco de un trazador de fotografías vectoriales se le asigna un código D correspondiente en los datos de Gerber. Esto permite que el trazador de fotografías controle y seleccione el disco a través del código D, dibujando los gráficos correspondientes. Al enumerar los códigos D y las formas, tamaños y métodos de exposición correspondientes a los símbolos, se obtiene una tabla de códigos D. Esta tabla de códigos D sirve como puente entre el diseño CAD y el uso de estos datos por parte del trazador de fotografías para el trazado de fotografías. Al proporcionar datos de trazado de fotografías de Gerber, los usuarios también deben proporcionar la tabla de códigos D correspondiente. De esta manera, el trazador de fotografías puede determinar qué disco de símbolos utilizar para la exposición basándose en la tabla de códigos D, dibujando así los gráficos correctos.

En una tabla de códigos D, generalmente debe incluir el código D, la forma y el tamaño de cada disco correspondiente al código D y el método de exposición del disco. Tomando como ejemplo una tabla de código D del software CAD electrónico Protel más utilizado en China, su extensión es .APT, que es un archivo ASCII y se puede editar con cualquier software de edición que no sea de texto.

D11 CIRCULAR 7.333 7.333 0.000 LÍNEA
D12 CIRCULAR 7.874 7.874 0.000 MULTI
D13 CUADRADO 7.934 7.934 0.000 LÍNEA
D14 CIRCULAR 8.000 8.000 0.000 LÍNEA
D15 CIRCULAR 10.000 10.000 0.000 LÍNEA
D16 CIRCULAR 11.811 11.811 0.000 LÍNEA
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 REDONDEADO 24.000 24.000 0.000 MULTI
D21 CIRCULAR 29.528 29.528 0.000 MULTI
D22 CIRCULAR 30.000 30.000 0.000 DESTELLO
D23 REDONDEADO 31.000 31.000 0.000 MULTI
D24 REDONDEADO 31.496 31.496 0.000 FLASH
D25 REDONDEADO 39.000 39.000 0.000 MULTI
D26 REDONDEADO 39.370 39.370 0.000 MULTI

En la tabla anterior, cada línea define un código D, que incluye seis parámetros:

1.La primera columna es el número del código D, compuesto por la letra 'D' seguida de un número.

2.La segunda columna es la descripción de la forma del símbolo representado por el código D, como CIRCULAR que indica que la forma del símbolo es circular y CUADRADO que indica que la forma del símbolo es cuadrada.

3.La tercera y cuarta columnas definen los tamaños del gráfico del símbolo en las direcciones X e Y, en mils; 1 mil = 1/1000 de pulgada, aproximadamente igual a 0.0254 milímetros.

4.La quinta columna es el tamaño del orificio central en el gráfico del símbolo, también en mils.

5. La sexta columna indica el modo de uso del disco de símbolos, como LINE indica que el símbolo se usa para dibujar líneas, FLASH indica que se usa para exponer las almohadillas de soldadura y MULTI indica que se puede usar para dibujar ambas líneas. y exponer las almohadillas de soldadura.

En el formato Gerber RS-274, además de utilizar códigos D para definir discos de símbolos, los códigos D también se utilizan para el control de exposición de los trazadores de fotografías; Además, se utilizan algunos otros comandos para controlar y operar los trazadores de fotografías. El formato de datos Gerber generado por diferentes software CAD puede tener algunas diferencias menores, pero el marco general permanece sin cambios como formato Gerber-RS0274.

Conclusión

La producción de PCB depende en gran medida de la precisión y calidad de las películas fotográficas, que sirven como modelo para los patrones de circuitos. A medida que avanza la tecnología, aumenta la demanda de PCB de alta densidad con trazas más finas y diámetros de perforación más pequeños, lo que requiere el uso de películas fotográficas de alta calidad. Los ingenieros de PCB desempeñan un papel crucial a la hora de garantizar la capacidad de fabricación y la calidad de Diseños de PCB, que requiere una atención meticulosa al detalle y un profundo conocimiento del proceso de producción.

Al cumplir con requisitos estrictos y aprovechar tecnologías avanzadas, los fabricantes de PCB pueden producir PCB de alta calidad que satisfagan las demandas cambiantes de la industria electrónica.