Piirilevyjen valmistusprosessi: Piirilevyjen suunnittelusta ja CAM-tekniikasta valmistukseen ja kokoonpanoon

piirilevyjen valmistusprosessin yleiskatsaus

Kuva 1. Piirilevyjen valmistusprosessin yleiskatsaus

Piirilevyn valmistusprosessi ei ala vasta, kun kuparipinnoitettu paneeli saapuu painolinjalle. Ammattimaisessa piirilevytehtaassa valmistus alkaa, kun suunnittelijan tiedot muunnetaan kontrolloiduksi tuotantotiedoksi. Tämä muuntaminen on CAM-suunnittelun vastuulla.

Piirilevysuunnittelija määrittelee sähköisen suunnitelman, mekaaniset rajoitteet, pinoamiskohteet ja komponenttien rajapinnat. CAM-insinööri muuntaa tämän suunnitelman valmistettavaksi piirrokseksi, poraus- ja reititysohjelmiksi, paneelitiedoksi, tarkastusreferensseiksi, impedanssikupongeiksi ja prosessiohjeiksi. Nämä tuotokset julkaistaan ​​sitten tehtaan toiminnanohjausjärjestelmän tai valmistusohjejärjestelmän kautta, jotta jokainen tuotanto-osasto toimii yhden kontrolloidun määritelmän pohjalta.

Tämä opas selittää piirilevyjen koko valmistusprosessin suunnittelusta materiaalin valmisteluun, sisäkerroksen käsittelyyn, laminointiin, poraukseen, pinnoitukseen, ulkokerroksen kuvantamiseen, juotosmaskiin, pintakäsittelyyn, profilointiin, sähkötestaukseen ja lopputarkastukseen. Se selittää myös, mitä piirilevysuunnittelijoiden tulisi ymmärtää CAM-tekniikasta, jotta heidän piirilevynsä etenevät suunnittelutarkastuksessa vähemmillä kysymyksillä, vähemmillä kompromisseilla ja vakaammalla polulla tuotantoon.

Keskeinen ajatus: Piirilevysuunnittelu ja CAM-tekniikka eivät ole erillisiä maailmoja. Hyvä piirilevysuunnittelu vähentää tarpeetonta CAM-suunnittelua; kurinalainen CAM-suunnittelu suojaa suunnittelun tarkoitusta samalla kun se mukauttaa tiedot todelliseen valmistusfysiikkaan. Paras valmistustulos syntyy, kun näitä kahta käsitellään yhtenä suunnitteluketjuna.

 

Mitä piirilevyjen valmistusprosessi oikeastaan ​​sisältää?

Painetun piirilevyn valmistusprosessi on piirilevyn suunnittelutietojen hallittua muuntamista fyysiseksi piirilevyksi, joka täyttää sähköiset, mitta-, materiaali- ja luotettavuusvaatimukset. Se sisältää muutakin kuin kuvantamisen ja syövytyksen. Tuotantovalmiissa prosessissa on yleensä neljä toisiinsa liittyvää teknistä tasoa:

Tekninen kerros Päävastuu Tyypillinen teho
PCB-suunnittelu Määrittelee piirien liitettävyyden, reitityksen, sijoittelun, mekaaniset rajapinnat, pinoamiskohteet ja suunnittelurajoitteet. Gerber/ODB++/IPC-2581-tiedot, NC-poraustiedostot, valmistuspiirustukset, pinoamiskaavio, verkkoluettelo ja suunnitteluhuomautukset.
CAM- ja DFM-suunnittelu Tarkistaa valmistettavuuden, ratkaisee datan epäselvyydet, soveltaa hyväksyttyä prosessikompensaatiota ja luo tuotantovalmiita tietoja. Tuotantopiirustukset, poraus-/jyrsintäohjelmat, paneelitiedot, AOI-viitteet, testitiedot, kupongit ja tarvittaessa tekniset kysymykset.
Valmistustekniikka / ERP-MI Määrittelee prosessireitin, materiaalit, laitteet, erityisohjeet, tarkastukset ja vastaanottotarkastuspisteet. Matkustaja tai MI, työkeskusjärjestys, materiaalikutsuilmoitukset, erikoisprosessien muistiinpanot ja tarkastusvaatimukset.
Valmistus ja varmennus Kokoaa, viimeistelee ja testaa paljaan piirilevyn fyysisesti. Julkaistut paljaat piirilevyt valmiina lähetykseen tai piirilevyjen kokoonpanoon.

Tämä erottelu on tärkeä, koska monet piirilevyjen valmistusta koskevat kuvaukset alkavat "sisäkerroksen tulostamisella". Teollisessa piirilevytehtaassa paneelin ei pitäisi edetä tähän vaiheeseen ennen kuin CAM on selvittänyt, mitä kukin kerros tarkoittaa, onko suunnittelu valmistettavissa, mitä tuotantomenetelmää käytetään ja mitä kompensoitua tietojoukkoa kunkin työkeskuksen on käytettävä.

Piirilevyjen valmistusprosessi yhdellä silmäyksellä

Piirilevysuunnittelun julkaisu → tiedon syöttö → CAM-normisointi → DFM ja ominaisuuksien tarkistus → tarvittaessa suunnittelukysymykset → pinoamis- ja impedanssitarkistus → CAM-kompensointi → panelointi ja työkalut → ERP/MI-prosessin määrittely → materiaalin valmistelu → sisäkerroksen kuvantaminen → sisäkerroksen etsaus → sisäkerroksen AOI → layup ja laminointi → poraus / laserporaus → tahranpoisto ja reikien metallointi → ulkokerroksen kuvantaminen → kuparipinnoitus ja etsaus → ulkokerroksen AOI → juotosmaski → selitteet → pinnan viimeistely → profilointi / jyrsintä / V-uurros → sähkötestaus ja mittatarkastus → lopputarkastus ja pakkaus → valinnainen piirilevyn kokoonpano.

Tarkka reitti muuttuu kerrosmäärän, rakenteen, kuparin painon, materiaalijärjestelmän, pintakäsittelyn ja erityisten mekaanisten vaatimusten mukaan. Kaksikerroksinen FR-4-levy voi ohittaa useita monikerrosoperaatioita, kun taas HDI-levy voi toistaa laminointi- ja laserporaussyklejä useita kertoja.

Miksi CAM-tekniikka on silta piirilevysuunnittelun ja tuotannon välillä

Piirilevyjen CAD-suunnittelu kuvaa, mitä tuotteen on sähköisesti ja mekaanisesti tehtävä. Valmistuslaitteet tarvitsevat eri tasoista tietoa: kompensoidun johtimen geometrian, poraustyökalujen määritelmät, paneelien koordinaatit, prosessin napaisuuden, kuvantamistiedot, kupongit, työkalujen ominaisuudet, reittireitit, pisteytystiedot, tarkastusviitteet ja prosessikohtaiset muistiinpanot. CAM-suunnittelu rakentaa tämän käännöskerroksen.

Tästä syystä CAM-menetelmää ei tule pitää viime hetken "Gerber-tarkistuksena". Pätevässä CAM-katselmoinnissa kysytään, kestääkö suunnittelu koko tuotantoreitin. Esimerkiksi läpivienti voi olla CAD-suunnittelusääntöjen mukainen, mutta siinä ei silti ole riittävästi rengasmaista marginaalia poraustoleranssin ja kohdistusvaran huomioon ottamisen jälkeen. Juoksujohdin voi vastata suunnitelman nimellisleveyttä, mutta se voi vaatia syövytyskompensaatiota kuparin painon ja valitun kuvantamis-/syövytysprosessin perusteella. Mekaanisesti pätevä ura voi vaatia erilaisen prosessin, koska se on pinnoitettu, epäsäännöllinen, syvyydeltään kontrolloitu tai sijaitsee levyn reunassa.

CAM-insinöörin on suojeltava suunnittelijan sähköistä tarkoitusta muuntaessaan nimelliset suunnittelumitat tuotantomitoiksi. Siksi hyvä tehdas erottaa prosessikompensaation suunnittelun muuttamisesta . Valmistuskompensaation tarkoituksena on saavuttaa asiakkaan lopullinen mitta syövytyksen, pinnoituksen, laminoinnin tai koneistuksen jälkeen. Muutosta, joka vaikuttaa liitettävyyteen, valmiin reiän kokoon, kontrolloidun impedanssin geometriaan, ääriviivan määritelmään tai muuhun toiminnalliseen vaatimukseen, tulisi käsitellä teknisenä kysymyksenä, ei hiljaa uudelleensuunnitteluna.

Vaihe 1: Valmistustietopaketti ja suunnitteluaikomus

Piirilevyn valmistusprosessin laatuun vaikuttaa merkittävästi julkaisupaketin laatu. CAM voi korjata muotoiluongelmia, mutta se ei voi turvallisesti arvata puuttuvaa suunnittelutarkoitusta. Vahvin julkaisupaketti sisältää sekä koneellisesti luettavaa dataa että tiiviin valmistusmääritelmän.

Tiedot tai vaatimus Miksi CAM tarvitsee sitä Yleinen vältettävä epäselvyys
Kupari, juotosmaski ja selitekerrokset Määrittää aiotun rakennuskuvan kullekin puolelle ja sisäkerrokselle. Epäselvät tasojen nimet, puuttuvat napaisuustiedot, päällekkäiset tai vanhentuneet tasot.
NC-poraustiedostot ja poraustaulukko Erottelee PTH-, NPTH-, mikroläpiviennit ja erikoisporausvaatimukset ja yhdistää valmiit reiät tuotantotyökaluihin. Käyttämällä samaa symbolia pinnoitetuille ja pinnoittamattomille rei'ille tai sekoittamalla valmiiden ja työkalun halkaisijoiden arvoja.
Laudan ääriviivat ja reittikerros Määrittelee valmiit mitat, sisäiset leikkaukset, urat ja profiiliominaisuudet. Ääriviivat toistuvat useille tasoille, avoimet ääriviivat, ristiriitaiset mitat tai epäselvä uran geometria.
Valmistuspiirustus Ilmoittaa paksuuden, toleranssin, viimeistelyn, kuparin, mekaaniset huomautukset ja erikoisprosessit. Muistiinpanot, jotka ovat ristiriidassa Gerberin/poraustietojen kanssa, tai yleiset kopioidut muistiinpanot, jotka eivät koske taulua.
PCB-kerroksen pinoaminen Määrittelee kuparin painot, dielektrisen rakenteen, valmiin paksuuden ja kontrolloidun impedanssin rakenteen. Nimelliset dielektriset mitat ilman mainintaa, voiko valmistaja optimoida materiaaleja.
Ohjatun impedanssin taulukko Linkittää jokaisen impedanssikohteen kerrokseen, jäljitysgeometriaan, referenssitasoon ja toleranssiin. Kohteen määrittäminen, mutta asiaankuuluvien verkkojen tai geometrian tunnistamatta jättäminen.
IPC-verkkoluettelo tai älykkään suunnittelun tiedot Tukee yhteyksien vertailua ja vähentää mahdollisuutta, että graafinen epäselvyys muuttuu sähköiseksi virheeksi. Netlist luotu eri suunnitteluversiosta.
Pintakäsittely ja valikoidut viimeistelyt Määrittää prosessin reitityksen ja vaikuttaa juotettavuuteen, tasomaisuuteen, kosketuskulumiseen ja kokoonpanojen yhteensopivuuteen. Huutaen ENIGiä maailmanlaajuisesti ja odottaen samalla kovia otteita määrittelemättä valikoituja alueita.
Erityiset mekaaniset vaatimukset Mahdollistaa CAM-menetelmän upotus-, upotusreikä-, syvyyssäädetyn jyrsinnän, ristiurausten, reunapinnoitusten tai puristussovitteiden määrittelyn. Annetaan vain piirustusmuoto ilman lopullista halkaisijaa, syvyyttä/jäännöspaksuutta ja toleranssia.

Gerber on edelleen yleinen, kun taas ODB++ ja IPC-2581 voivat sisältää jäsennellympää tietoa, kun sekä suunnittelija että valmistaja tukevat niitä. Muodosta riippumatta versionhallinta on kriittistä. Kupari-, poraus-, piirustus-, pinoamis- ja verkkoluettelotietojen tulisi kaikkien kuvata samaa versiota.

Pyydä tarjous piirilevyjen valmistuksesta

Vaihe 2: CAM-datan normalisointi ja DFM-tarkistus

2.1 Datan normalisointi: yhden luotettavan piirilevyn määritelmän rekonstruointi

Ensimmäinen CAM-tehtävä on varmistaa datan sisäinen yhdenmukaisuus. Yksiköt, koordinaatit, alkuperä, tasojen järjestys, peilitila, napaisuus, aukkojen määritelmät, porausmuodot ja profiiligeometria tarkistetaan ennen tuotannon muokkausta. CAM-insinööri tunnistaa myös käyttämättömät tiedot, päällekkäiset tasot ja ominaisuudet, jotka on saatettu viedä eri tavoin eri CAD-järjestelmistä.

Tässä kohtaa älykäs julkaisupaketti säästää aikaa. Mitä vähemmän CAM-insinöörin on tulkittava epäselvyyksiä, sitä pienempi on riski, että suunnitteluaikaa kuluu tarkoituksellisen ominaisuuden erottamiseen vientiartefaktista.

2.2 Yhteyksien ja kerrosten välisten suhteiden tarkistukset

CAM vertaa suunnitelmaa kuparikerrosten, poraustietojen ja asiakkaan verkkoluettelon välillä, jos saatavilla. Tavoitteena ei ole vain löytää ilmeisiä aukkoja tai oikosulkuja. Sen tarkoituksena on myös varmistaa liitoskohtien ja reikien väliset suhteet rakenteiden, tasoliitäntöjen, vastakohtien, lämpöpoikkeamien ja kuparin ja mekaanisten ominaisuuksien välisen tarkoitetun suhteen avulla.

2.3 Viivanleveyden, välistyksen ja kuparin painon tarkastelu

Johtimen vähimmäisleveyttä ja -väliä ei voida arvioida kuparin paksuudesta ja prosessireitistä riippumatta. Kuparin painavuuden kasvaessa syövytyksestä tulee vaikeampaa ja sivuttaissyövytyksellä on suurempi vaikutus valmiiseen geometriaan. Siksi CAM tarkastelee vähimmäisviivaa/väliä yhdessä peruskuparin, valmiin kuparin ja sen kanssa, onko ominaisuus erillinen vai sijaitseeko se tiheässä kuparikentässä.

Suunnittelijoiden tulisi välttää piirilevyjen valmistuskapasiteettirajoitusten käsittelyä yleismaailmallisena lukuna, joka koskee jokaista kuparin painoa ja jokaista kerrosta. Valmistettavampi suunnittelu käyttää valitun rakenteen normaalia tuotantokapasiteettia ja varaa äärimmäisen geometrian vain siellä, missä piiritiheys sitä vaatii.

2.4 Rengasrengas, poraustoleranssi ja reiän ja kuparin välinen välys

Valmis pinnoitettu reikä ei ole saman kokoinen kuin tuotantopora. Tehtaan on otettava huomioon reiän seinämään kertyvä kupari, poraustoleranssi ja prosessivaihtelut. CAM-menetelmässä arvioidaan siksi tyynyn ja rengasmaisen renkaan geometriaa valmistusporan ja rekisteröintivaran soveltamisen jälkeen.

Sama periaate pätee reiän ja johtimen väliseen etäisyyteen. Nimellisestä valmiista reiästä tehty CAD-mittaus ei välttämättä vastaa valmistusriskiä. CAM tarkistaa tuotantoreiän, sen kompensaation ja kuparin määrän, jonka on jäätävä jäljelle porauksen, pinnoituksen ja kohdistamisen jälkeen. Tämä on erityisen tärkeää tiheissä monikerrosrakenteissa, puristussovitteisissa rei'issä ja rakenteissa, jotka ovat lähellä tehtaan vähimmäisrengasmallista kapasiteettia.

2.5 PTH, NPTH, urat ja epäsäännölliset reiät

Pinnoitetut läpireiät ja pinnoittamattomat reiät tulee olla yksiselitteisiä suunnittelupaketissa. CAM voi käyttää erilaisia ​​porausvaiheita, kompensaatiosääntöjä tai prosessisekvenssejä PTH- ja NPTH-ominaisuuksille. Pinnoitetut urat ja epäsäännölliset pinnoitetut aukot vaativat lisätarkastelua, koska niiden valmistettavuus riippuu geometriasta, työkalun saatavuudesta, pinnoitusreitistä, rengasmaisesta renkaasta ja viereisestä kuparista.

Erikoisominaisuudet, kuten urareiät, reunalevyt ja levytetyt puolireiät, on tunnistettava yksiselitteisesti. Ne vaikuttavat paneelien asetteluun ja profilointiin, koska ominaisuuden on pysyttävä mekaanisesti tuettuna oikeaan tuotantovaiheeseen asti.

2.6 Juotosmaskin valmistettavuus

CAM suorittaa juotosmaskin DFM-tarkistuksia juotosmaskin geometrian, padon leveyden, kohdistustoleranssin, läpivientikäsittelyn ja kokoonpanovaatimusten varalta. CAD-ohjelmassa hyväksyttävältä näyttävä juotosmaskin aukko voi olla ongelmallinen, kun kaksi vierekkäistä aukkoa yhdistyvät, kun kapeaa juotosmaskin padoa ei voida pitää luotettavasti kiinni tai kun läpivienti tulee vahingossa näkyviin juotettavalla alueella.

Suunnittelijoiden tulisi ilmoittaa aiottu läpivientikäsittely tarvittaessa: avoin, teltoitettu, tulpattu, hartsitäytteinen ja -korkillinen tai muu kontrolloitu rakenne. CAM-suunnittelun ei tulisi päätellä korkeaa läpivientikäsittelyn luotettavuutta pelkästään sillä perusteella, onko juotosmaskikerroksessa sattumalta aukko.

2.7 Selitteiden ja komponenttimerkintöjen tarkistus

Silkkipainotekstin luettavuus ja törmäykset paljaisiin merkintöjen paikkoihin, testipisteisiin, kultasormiin ja muihin alueisiin, joilla mustetta ei sallita. CAM voi leikata ei-kriittisen tekstin pois merkintöjen kohdista sovittujen tuotantosääntöjen mukaisesti, mutta kokoonpanon kannalta kriittiset merkinnät tulisi suunnitella riittävällä välyksellä eikä automaattisen leikkauksen varaan.

2.8 Levyn reuna, V-ura ja jyrsintävälys

Levyn reunan lähellä olevat komponentit, kupari, läpiviennit ja pinnoitetut ominaisuudet on arvioitava aiottua paneelin poistomenetelmää vasten. V-uurtaminen, kielekkeiden jyrsintä, leimareiät ja CNC-jyrsintä luovat erilaisia ​​mekaanisia olosuhteita. CAM-ohjelmiston on myös tiedettävä, onko levyn reuna tarkoitettu paljaaksi dielektriseksi, pinnoitetuksi, uralliseksi vai osaksi liitin-/kontaktijärjestelmää.

2.9 Kultaiset sormet ja sekalaiset pintakäsittelyt

Selektiiviset kovakultaiset sormet eivät ole vain "yksi piirilevyn pintakäsittely lisää ". Ne voivat vaatia erillisiä pinnoitusliitoksia ja tietyn prosessijärjestyksen ennen kuin nämä väliaikaiset liitokset poistetaan profiloinnin aikana. Kun suunnittelussa yhdistetään kultaisia ​​sormia ENIG:n, OSP:n, immersiotinapin, immersiotinahopean tai HASL:n kanssa muualla piirilevyssä, CAM:n on määriteltävä selektiiviset alueet ja valmistusjärjestys oikein.

Jos tuote ei salli väliaikaisia ​​pinnoitusliitoksia, rajoituksesta on ilmoitettava ajoissa, koska se voi muuttaa suositeltua prosessia. Sama koskee viistevaatimuksia, sormen pituustoleransseja ja mahdollista "pitkän/lyhyen sormen" geometriaa.

2.10 Kuparitasapaino ja jäännöskupari

CAM-insinöörit tarkastelevat myös, kuinka paljon kuparia jää kuhunkin kerrokseen ja miten kupari jakautuu paneeliin. Yksi hyödyllinen tekninen mittari on jäännöskuparin suhde:

Residual copper ratio = copper pattern area ÷ unit board area × 100%

Tällä on merkitystä, koska laminointi on hartsivirtausprosessi. Vierekkäisten kerrosten hyvin erilaiset kuparitiheydet voivat muuttaa hartsin tarvetta, paikallista dielektristä paksuutta ja mekaanista tasapainoa. Paksut kuparilevyt vahvistavat tätä vaikutusta. Suunnitelma, jossa on suuria kuparivapaita alueita raskaan kuparin vieressä, saattaa vaatia pinoamismuutoksia, kuparin tasapainotusstrategioita tai lisäprosessiohjauksia.

Piirilevysuunnittelijalle opetus on yksinkertainen: kuparin tasapaino ei ole vain esteettinen kysymys. Se vaikuttaa valmistettavuuteen, piirilevyn paksuuden hallintaan, vääntymisriskiin ja joissakin rakenteissa dielektriseen käyttäytymiseen impedanssirakenteiden ympärillä.

2.11 Kontrolloitu impedanssi ja korkeataajuiset materiaalit

Hallittua impedanssia on tarkasteltava pinojärjestelmänä eikä juovan leveyslukuna. CAM- ja prosessisuunnittelussa otetaan huomioon dielektrisen paksuuden, kuparin paksuuden, valmiin johtimen geometrian, referenssitason suhteen ja todellisen materiaalijärjestelmän. RF- ja mikroaaltosuunnittelussa, jossa käytetään materiaaleja, kuten Rogers , Taconic, Arlon tai muita vähähäviöisiä laminaatteja, materiaalikohtainen käsittely voi myös vaikuttaa poraukseen, pinnan esikäsittelyyn, laminointiin ja mittakäyttäytymiseen.

Turvallisin suunnitteluversio tarjoaa tavoiteimpedanssin, toleranssin ja sähköisen geometrian, samalla kun valmistaja voi ehdottaa hallittua pinoamista tarvittaessa. Lopullinen tuotantogeometria tulisi sitten vahvistaa ennen valmistusta sen sijaan, että oletettaisiin CAD-nimellisjohdeleveyden pysyvän muuttumattomana.

Vaihe 3: CAM-kompensointi, panelointi ja tuotantotiedot

Kun DFM-ongelmat on ratkaistu, CAM muuntaa nimelliset suunnittelutiedot valmistustiedoksi. Nämä muokkaukset ovat tarkoituksellisia prosessinohjauksia, eivät mielivaltaisia ​​muutoksia piiriin.

3.1 Etsaus- ja kuvantamiskompensaatio

Kuparia poistetaan syövytyksen aikana sekä sivusuunnassa että pystysuunnassa. Kuparin painosta ja prosessista riippuen CAM-insinööri voi kompensoida johtimen ominaisuuksia siten, että valmiin johtimen ja padin mitat osuvat kohteeseen kuvantamisen, pinnoituksen ja syövytyksen jälkeen. Kompensointistrategia voi vaihdella sisä- ja ulkokerroksen välillä, koska niiden prosessireitit eroavat toisistaan.

3.2 Porauksen ja pinnoituksen kompensointi

PTH-ominaisuuksien osalta tuotantopora valitaan siten, että valmis reikä täyttää asiakkaan vaatimukset reiän seinämän metalloinnin jälkeen. NPTH-ominaisuudet käsitellään erikseen, koska niihin ei ole tarkoitettu samaa kuparirakennetta. CAM myös ryhmittelee poratyökalut tehokkaasti ja suojaa samalla erikoistoleransseja ja kontrolloidun sovituksen ominaisuuksia.

3.3 Juotosmaskin ja selitteiden optimointi

Tuotantoaukot säädetään juotosmaskiprosessin ja rekisteröintiominaisuuksien mukaan. CAM tarkistaa minimipatojen, maskin ja liitäntäpinnan välisten suhteiden, paljaan kuparin ja tahattomat aukot. Legendat voidaan leikata pois juotettavilta pinnoilta hyväksyttyjen sääntöjen mukaisesti, kun taas kriittiset merkinnät tulee säilyttää täsmälleen piirustuksen vaatimissa paikoissa.

3.4 Paneelisointi

Asiakkaan yksittäinen piirilevy valmistetaan yleensä suuremmassa työpaneelissa. CAM valitsee suunnan, matriisin määrän, välistyksen, kiskot, työkalureiät, vertailupisteet, kupongit, irrotusmenetelmän ja reititysstrategian valmistustehokkuuden ja kokoonpanotarpeiden perusteella. Paneelisuunnittelu voi vaikuttaa materiaalien käyttöön, pinnoitteen jakautumiseen, piirilevyn jäykkyyteen, V-pisteiden toteutettavuuteen ja automatisoituun käsittelyyn.

Kun asiakas toimittaa kokoonpanomatriisin, CAM:n tulee säilyttää kokoonpanoaikomus ja varmistaa, että matriisi on yhteensopiva myös valmistuksen kanssa. Kun tehdas valmistaa paneelin, kokoonpanovaatimukset on silti otettava huomioon, jos piirilevyt siirtyvät suoraan SMT-tuotantoon.

3.5 Kupongit, työkalut ja muut kuin tuoteominaisuudet

Työpaneeli voi sisältää impedanssimittareita, rekisteröintikohteita, testimittareita, prosessinohjausominaisuuksia ja työkaluja. Nämä ovat valmiin piirin ulkopuolella, mutta osa valmistuksenohjausta. Niiden sijoittelu tulisi suunnitella siten, että ne edustavat asiaankuuluvia tuotanto-olosuhteita häiritsemättä tuotetta tai purkamista.

3.6 Mitä CAM-moduulin ei pitäisi muuttua hiljaa

CAM-suunnittelun ei tulisi käyttää valmistuksen helppoutta syynä asiakkaan sähkösuunnittelun muuttamiseen. Valmiin reiän koon, piirilevyn ääriviivojen, sovitun kompensaatiomallin ulkopuolisen impedanssigeometrian, liitettävyyden, suorituskykyä muuttavien kuparivälysten tai toiminnallisten mekaanisten ominaisuuksien muutosten tulisi herättää teknisiä kysymyksiä. Valvottu hyväksyntäprosessi on osa luotettavaa piirilevyjen valmistusprosessia.

Vaihe 4: Stackup-suunnittelu ja ERP/MI-prosessin julkaisu

Kun CAM-data on valmistettavissa, tehtaan on määriteltävä, miten piirilevy todellisuudessa rakennetaan. Tässä vaiheessa pinoamissuunnittelusta , materiaalivalinnasta ja prosessin reitityksestä tulee virallisia valmistusohjeita.

4.1 Valmiin levyn paksuus on pinoamistulos

Valmiin pinnan paksuus ei ole pelkästään luettelon ydinmateriaalin ja prepreg-arvojen summa. Suunnittelussa on otettava huomioon kuparin jakautuminen, hartsin virtaus, kuparin kerrostumisaste sekä pinnoitteiden ja viimeistelyjen vaikutus paksuuteen tarvittaessa. Hyödyllinen käsitteellinen malli on:

Designed board thickness ≈ core thickness + dielectric thickness after lamination + copper-layer contributions + applicable surface/coating contributions

Monikerroslevyjen tehokas dielektrinen paksuus puristuksen jälkeen riippuu prepreg-järjestelmästä ja sitä ympäröivästä kuparikuviosta. Tämä on toinen syy siihen, miksi jäännöskuparin suhde on tärkeä pinoamistarkastelussa.

4.2 Kerrosrakenne ja erikoismateriaalit

Standardi FR-4, korkean Tg-arvon FR-4, pienihäviöiset laminaatit, PTFE-pohjaiset RF-materiaalit, metalliytimiset materiaalit ja jäykät-joustavat rakenteet eivät jaa yhtä universaalia laminointireseptiä. CAM- ja prosessitekniikan on sovitettava asiakkaan suorituskykyvaatimukset varmennettuun materiaaliin ja prosessireittiin. Korkeataajuiset hybridirakenteet ansaitsevat erityistä huomiota, koska erilaisilla materiaaleilla voi olla erilaiset virtaus-, mitta- ja pinnankäsittelyominaisuudet.

4.3 ERP/MI-matkailija muuntaa CAM-päätökset tehdasohjeiksi

Tehtaan toiminnanohjausjärjestelmän tai MI-matkailijan tulee määritellä materiaalisarja, kuparivaatimukset, kuvantamismenetelmä, laminointijärjestys, porausohjelmat, pinnoitusreitti, juotosmaskin ja selitteiden vaatimukset, pinnanlaatu, reititys-/V-pisteytysohjeet, erityiset mekaaniset toimenpiteet, tarkastuspisteet ja sähköiset testausvaatimukset.

Erikoisoperaatioiden on oltava yksiselitteisiä. Esimerkiksi syvyysvahvisteisella uralla tai upotuksella tulee olla asiaankuuluva ohjelmatunniste ja vaadittu halkaisija/geometria sekä syvyys tai jäljellä oleva paksuus ja toleranssi. Selektiivisessä kultasormiprosessissa tulee määrittää vaadittu valikoiva viimeistely ja jyrsintäjärjestys. Sokean/haudatun läpiviennin rakentamisessa tulee määrittää, mikä laminointisykli luo kunkin läpivientirakenteen.

Tässä käytännön vaiheessa CAM-tekniikasta tulee valmistusresepti. Jos tuotannon kuljettaja on epämääräinen, jatkeen toimijat joutuvat tulkitsemaan aikomuksen itsenäisesti. Hyvä prosessi poistaa tämän epäselvyyden ennen erän vapauttamista.

Vaihe 5: Piirilevyn valmistusprosessi askel askeleelta

CAM-hyväksynnän ja MI-julkaisun jälkeen fyysinen valmistus alkaa. Seuraavassa sekvenssissä kuvataan yleinen monikerroksisen subtraktiivisen piirilevyn valmistusprosessi. Tarkka reitti vaihtelee suunnittelun mukaan.

Vaihe 1: Materiaalin valmistelu ja paneelien leikkaus

Kuparipäällysteiset ytimet, kuparifolio ja prepreg valitaan hyväksytyn pinoamisen mukaisesti. Materiaalitunniste, kuparin paino, paksuus ja erän jäljitettävyys tarkistetaan ennen kuin paneelit leikataan työstökokoon. Korkeataajuiset ja erikoislaminaatit saattavat vaatia erityisiä varastointi-, käsittely- tai pinnankäsittelymenetelmiä.

Vaihe 2: Sisäkerroksen kuvantaminen

Sisäkerroksen CAM-kuvio siirretään fotoresistille lasersuorakuvantamisen tai muun hyväksytyn kuvantamismenetelmän avulla. CAM-tietoihin sisäänrakennetut kohdistuskohteet auttavat kerroksen kohdistuksen hallinnassa. Tavoitteena on luoda resistikuvio, joka suojaa syövytyksen jälkeen jäljelle jäävää kuparia.

Vaihe 3: Sisäkerroksen syövytys ja resistin poisto

Suojaamaton kupari poistetaan kemiallisesti, jolloin muodostuu sisäinen johdinkuvio. Sitten resist kuoritaan ja paneeli puhdistetaan. Syövytysparametreja säädetään siten, että valmiin johtimen geometria vastaa kompensoitua CAM-kohdetta eikä pelkästään alkuperäisiä CAD-nimellismittoja.

Vaihe 4: Sisäkerroksen AOI

Automaattinen optinen tarkastus vertaa syövytettyä kerrosta CAM-referenssiin. Aukioloajat, oikosulut, naarmut, ulkonemat ja muut johdinviat voidaan havaita ennen laminointia, kun kerrokseen on vielä pääsy. Tämä tarkistuspiste estää tunnetun sisäkerroksen vian jäämisen pysyvästi monikerroslevyn sisään.

Vaihe 5: Liimauskäsittely, lay-up ja kerrosten rekisteröinti

Sisäytimet valmistellaan liimausta varten ja pinotaan prepregillä ja kuparifoliolla hyväksytyn järjestyksen mukaisesti. Kerrosten suuntausta ja järjestystä valvotaan huolellisesti. Monikerroksisissa piirilevyissä layup-vaiheessa sähköinen pino muodostaa fyysisen rakenteen.

Vaihe 6: Laminointi

Pino puristetaan kontrolloidussa lämpö- ja painesyklissä. Prepreg-hartsi virtaa, täyttää kuparin ympärillä olevat tilat ja kovettuu liimaamalla kerrokset. Puristusparametrien on vastattava materiaalijärjestelmää ja rakennetta. Kuparin tiheys, dielektrinen paksuus ja raskaan kuparin geometria vaikuttavat kaikki hartsin virtaukseen ja lopulliseen paksuuskäyttäytymiseen.

Vaihe 7: Rekisteröinnin varmennus ja poraus

Laminoinnin jälkeen kohdistus voidaan varmistaa röntgenillä tai muilla kohdistusmenetelmillä ennen mekaanista porausta. CNC-poraus luo PTH-, komponentti- ja työkalureiät kompensoidun porausohjelman mukaisesti. Laserporausta käytetään mikroläpivientien poraukseen HDI-rakenteissa. Erikoisohjelmia voidaan käyttää upotuksiin, tasoupotuksiin ja syvyyssäädeltyihin ominaisuuksiin.

Vaihe 8: Rasvan poisto ja reiän seinämän valmistelu

Mekaaninen poraus paljastaa dielektrisen aineen ja voi jättää hartsitahroja sisäisiin kuparirajapintoihin. Tahronpoisto ja reiän käsittely valmistelevat reiän seinämän, jotta myöhempi metallointi voi muodostaa luotettavan sähköisen yhteyden sisäisiin kuparikerroksiin.

Vaihe 9: Kemiallinen kupari ja läpireiän metallointi

Ohut johtava kuparikerros kerrostetaan johtamattomalle reiän seinämälle, mikä luo pohjan myöhemmälle elektrolyyttiselle kuparin rakentamiselle. Tässä vaiheessa porattu reikä muunnetaan rakenteeksi, joka voi yhdistää kerroksia sähköisesti pinnoituksen jälkeen.

Vaihe 10: Ulkokerroksen kuvantaminen

Kompensoitu ulkokerroksen kuvio painetaan paneeliin. Valitusta tuotantotavasta riippuen tehdas voi käyttää kuviointia tai muuta hyväksyttyä menetelmää. CAM-moduulin napaisuuden ja prosessivalinnan on vastattava aiottua pinnoitus- ja etsausmenetelmää.

Vaihe 11: Kuparointi ja ulkokerroksen etsaus

Kuparia rakennetaan vaadittuihin kohtiin johtimen ja reiän seinämän vaatimusten täyttämiseksi. Väliaikainen suojametallijärjestelmä/suojausjärjestelmä käsitellään sitten siten, että ei-toivottu peruskupari voidaan syövyttää pois. Tuloksena on valmis ulkojohdinkuvio.

Vaihe 12: Ulkokerroksen AOI

Valmis ulkokupari tarkastetaan CAM-referenssiä vasten. Hienoviivaiset rakenteet, tiheät BGA-hajotukset ja raskaat kuparisiirtymät vaativat erityisen vakaata kuvantamista ja syövytystä, koska tässä kohdassa olevat viat vaikuttavat suoraan valmiiseen liitettävyyteen.

Vaihe 13: Juotosmaskin kiinnittäminen, valotus ja kovetus

Nestemäinen valokuituinen juotosmaski levitetään, kuvataan CAM-juotosmaskidatasta, kehitetään ja kovetetaan. Maski suojaa kuparia hapettumiselta ja hallitsee juotoksen käyttöalueita kokoonpanon aikana. CAM-kohdistus ja aukkojen suunnittelu ovat tärkeitä hienojakoisten pisteiden, läpivientien ja lähellä toisiaan olevien komponenttipintojen ympärillä.

Vaihe 14: Selite / silkkipaino

Viitenumerot, napaisuusmerkinnät, logot, päivämääräkoodit ja muut hyväksytyt merkinnät painetaan tai kuvataan digitaalisesti. Tekstin on oltava luettavissa juotettavia tai kosketuspintoja likaamatta.

Vaihe 15: Pinnan viimeistely

Paljaalle kuparille annetaan määritelty viimeistely. Yleisiä vaihtoehtoja ovat ENIG, ENEPIG, OSP, lyijytön HASL, upotushopea, upotustina ja selektiivinen kovakulta. Oikea viimeistely riippuu kokoonpanoprosessista, komponentin jaosta, kosketinvaatimuksista, varastointiodotuksista, RF-suorituskyvystä ja kustannuksista.

Sekalaiset viimeistelyt vaativat määritellyn järjestyksen. Esimerkiksi kultasormet voivat käyttää valikoivaa kovakultaa, kun taas muu osa levystä saa toisen juotettavan viimeistelyn. CAM- ja MI-pintojen on erotettava nämä alueet selvästi toisistaan.

Vaihe 16: Profilointi, jyrsintä, V-uurtaminen ja erikoismekaaniset työt

CNC-jyrsintä, V-uurtaminen tai lävistys erottaa tuotteen geometrian valmistuspaneelista. Urat, reunaominaisuudet, viisteet, ristikotukset ja syvyyssäädetyt työvaiheet tehdään mekaanisten tietojen ja prosessireitin mukaisesti. Järjestys on tärkeä, kun ominaisuuden on pysyttävä tuettuna pinnoituksen tai muun aiemman työvaiheen aikana.

Vaihe 17: Sähköinen testaus ja impedanssin varmennus

Piirilevyjen sähkötestaus varmistaa jatkuvuuden ja eristyksen hyväksyttyä verkkoluetteloa tai testidataa vasten. Kontrolloidun impedanssin omaavia kuponkeja mitataan tarvittaessa. Tarkoituksena on varmistaa, että fyysinen valmistusprosessi on säilyttänyt suunnittelussa määritellyn sähköverkon.

Vaihe 18: Mittatarkastus, visuaalinen tarkastus ja lopullinen laaduntarkastus

Lopputarkastuksessa tarkistetaan tärkeimmät mitat, reiät, profiili, merkinnät, juotosmaski, viimeistely, työn laatu ja muut asiakaskohtaiset vaatimukset. Lisätarkastusta tai mikroleikkausta voidaan käyttää prosessin validointiin, pätevöintiin tai korkean luotettavuuden vaatimusten täyttämiseen.

Vaihe 19: Puhdistus, pakkaaminen ja vapauttaminen

Hyväksytyt piirilevyt puhdistetaan, suojataan käsittelyltä ja ympäristövaikutuksilta, merkitään jäljitettävyyden takaamiseksi ja pakataan viimeistelyn ja asiakkaan vaatimusten mukaisesti. Tässä vaiheessa paljaan piirilevyn valmistusprosessi on valmis.

piirilevyjen valmistusprosessin kulku

Kuva 2. Piirilevyjen valmistusprosessin kulku

Erikoispiirilevyjen valmistusprosessien haarat

Yllä oleva perusprosessi on kehys. Edistyneet kortit lisäävät prosessisilmukoita tai erityisiä ohjaimia, jotka on ratkaistava CAM-prosessin aikana sen sijaan, että ne löydettäisiin tuotantotiloissa.

HDI ja peräkkäinen laminointi

HDI-piirilevyjen valmistuksessa voidaan käyttää sokeita mikroreikiä, haudattuja reikiä, pinottuja tai porrastettuja mikroreikiä ja reikä-pad-rakenteita. Nämä mallit saattavat vaatia toistuvia alilevyn valmistus-, laminointi-, laserporaus-, metallointi- ja kuvantamissyklejä. CAM-insinöörin on yhdistettävä jokainen reikä oikeaan laminointivaiheeseen ja varmistettava, että pino voidaan fyysisesti tuottaa aiotussa järjestyksessä. Highleapin HDI-piirilevyjen valmistuskapasiteetti on tarkoitettu malleille, jotka vaativat tämän tyyppistä hallittua yhteenliitäntärakennetta.

Raskaan kuparin piirilevyjen valmistus

Raskaan kuparin piirilevyjen valmistus muuttaa johtimien syövytystä, pinnoitusta, hartsitäyttöä ja laminointia. Suuria kuparin tiheyseroja on vaikeampi puristaa tasaisesti, ja hienojen rakojen ylläpitäminen vaikeutuu kuparin paksuuden kasvaessa. Suunnittelijoiden tulisi siksi keskustella nykyisistä vaatimuksista, kuparin painosta ja vähimmäisgeometriasta yhdessä sen sijaan, että ne valittaisiin erikseen.

RF- ja korkeataajuisten piirilevyjen valmistus

Korkeataajuisten piirilevyjen valmistuksessa käytetään usein Rogers-, Taconic-, Arlon- tai muita erikoismateriaaleja, joskus hybridirakenteisina FR-4-pinoina. Materiaalikohtainen poraus, pinnan esikäsittely ja laminointi on otettava huomioon, ja impedanssigeometria on viimeisteltävä varsinaista tuotantopinoa vasten. Tästä syystä CAM/DFM-tarkistus tulisi tehdä ennen kuin tiheä RF-asettelu on täysin jäädytetty.

Jäykkien ja taipuisien piirilevyjen valmistus

Jäykän ja joustavan piirilevyn valmistuksessa lisätään joustavaa materiaalia, päällysteitä, valikoivaa liimausta ja mekaanisia siirtymäalueita. CAM-insinöörin on tarkistettava jäykän ja joustavan osan rajat, taivutusalueet, kuparin geometria, päällysteiden aukot, jäykisteiden vaatimukset ja reititysjärjestys. Nämä ominaisuudet muuttavat sekä kerrosten määritelmää että mekaanista tuotantovirtaa.

Syvyyssäädellyt, upotus- ja upotusreiät

Syvyyssäädetyt erityisominaisuudet tulisi määritellä valmiin geometrian, sijainnin, toleranssin ja yksiselitteisen syvyysvaatimuksen perusteella. Pelkkä graafinen symboli ei riitä luotettavaan CNC-ohjelmointiin. Jos asiakas määrittää jäännösmateriaalin paksuuden leikkaussyvyyden sijaan, valmistustiedoissa tulee mainita tämä nimenomaisesti, jotta CAM ja koneistus käyttävät samaa viitettä.

Metallisoidut urat, urat ja reunapinnoitteet

Nämä ominaisuudet yhdistävät sähköisen pinnoituksen lopulliseen mekaaniseen profilointiin. CAM-ohjelmiston on päätettävä, milloin ominaisuus porataan tai jyrsitään, miten se pysyy kiinni pinnoituksen aikana ja miten valmis reuna näkyy. Niiden sijainti voi myös vaikuttaa panelointiin ja irrotettavaan muotoon.

Mitä piirilevysuunnittelijoiden tulisi tietää CAM-suunnittelun nopeuttamiseksi ja turvaamiseksi

Suunnittelijan ei tarvitse olla CAM-operaattori. CAM-prosessin valmistuspäätösten ymmärtäminen auttaa suunnittelijaa luomaan dataa, joka päätyy tuotantoon vähemmillä teknisillä kysymyksillä.

Piirilevyn suunnittelupäätös Mitä CAM-insinöörin on arvioitava Parempi suunnittelu-/julkaisukäytäntö
Minimijälki ja -tila Kuparin paino, syövytyskäyttäytyminen, eristyneet vs. tiheät ominaisuudet ja tehtaan prosessiominaisuudet. Käytä normaalia prosessikapasiteettia aina kun mahdollista; varaa mahdollisimman vähän geometriaa aidosti tiheille alueille.
Tyyny ja rengasmainen rengas Tuotantoporaus, pinnoitusvara, poraustoleranssi ja kerrosten kohdistus. Suunnittele valmistusmarginaalilla, erityisesti sisäkerroksissa ja suurilla sivusuhteilla varustetuissa rei'issä.
Reiän ja kuparin välinen välys Todellinen tuotantoporan koko ja sijaintitoleranssi, ei pelkästään nimellinen valmiin reiän koko. Mittaa välykset realististen valmistusoletusten avulla ja merkitse puristussovite- tai kriittiset reiät.
PTH ja NPTH Erilaiset korvaukset ja prosessien reititys. Erottele ne selkeästi poraustiedoissa ja valmistustiedoissa.
Urat ja epäsäännölliset reiät Pinnoitettu/pinnoittamaton tila, työkalun toteutettavuus, rengasmainen rengas ja prosessijärjestys. Mittaa valmiin uran leveys/pituus ja ilmoita, onko se galvanoitava.
Juotosmaskipadot ja läpivientien käsittely Rekisteröintitoleranssi, valmistettavissa oleva padon leveys ja onko läpiviennit avoimia, teltoitettuja, tulpattuja vai täytettyjä. Määritä toiminnallinen suoraan hoidon kautta; älä luota vahingossa tapahtuviin Gerber-aukkoihin.
Silkkipaino tyynyjen päällä Musteen poissulkeminen ja automaattinen leikkaus. Pidä kokoonpanon kannalta kriittiset tarrat poissa paljaista kuparista ja juotettavista kohdista.
V-pisteet / reititys Kuparin ja reunan välinen etäisyys, komponenttien välys, piirilevyn paksuus, uurteiden suunta ja matriisin stabiilius. Määrittele aiottu paneelien poistomenetelmä ja suojaa hauraat/raskaat komponentit murtoviivojen lähellä.
Kultaiset sormet Valikoiva viimeistely, pinnoitusliitos, viiste ja prosessijärjestys. Määrittele kovakulta-alue, sormen geometria ja viiste; ilmoita väliaikaisten pinnoitusliitosten rajoitukset.
Hallittu impedanssi Todellinen dielektrinen järjestelmä, viimeistelty kupari, jälkikompensointi ja referenssitaso. Anna tavoite/toleranssi ja tunnista verkot; mahdollista pinoamisen optimointi mahdollisuuksien mukaan.
Raskas kupari Syövytyskerroin, välistys, hartsitäyttö ja kuparitasapaino. Suurenna geometrian marginaalia ja vältä suuria, hallitsemattomia kuparitiheyseroja.
Korkeataajuinen materiaali Materiaalin saatavuus, paksuus, poraus, liimaus ja mittakäyttäytyminen. Lukitse tarkka materiaaliperhe/spesifikaatio vain, jos se on sähköisesti välttämätöntä; muussa tapauksessa salli hyväksytyt vastineet sopimuksen mukaan.
Syvyyssäädelty työstö Työkalun geometria, referenssipinta, syvyys/jäännöspaksuus ja toleranssi. Anna täysin mitoitettu piirustus ja yksiselitteinen syvyysmääritelmä.
Levyn paksuus Puristettu dielektrinen materiaali, kuparirakenne, pinnoitteet ja pinoamiskestävyys. Ilmoita valmiin osan paksuus ja toleranssi; anna valmistajan suunnitella yksityiskohtainen rakenne niiden mukaisesti.
Kuparin jakelu Jäännöskuparin suhde, hartsin kysyntä, paksuustasapaino ja vääntymisriski. Käytä balansoitua kuparia, jos piirin toiminta sen sallii, ja tarkista erittäin vähäkupariset/raskaskupariset yhdistelmät ajoissa.

Miksi "nimellisarvoon nähden liian pitkälle suunniteltu" voi aiheuttaa valmistusongelmia

Piirilevyjen CAD-järjestelmä edustaa yleensä valmista aikomusta. Tehtaan on valmistettava tätä lopputulosta kohti prosesseilla, joissa lisätään ja poistetaan materiaalia. Reiän pinnoitus pienentää poratun halkaisijan. Etsaus poistaa kuparia sivusuunnassa. Laminointi muuttaa dielektristä paksuutta. Pintakäsittelyt ja juotosmaski lisäävät fyysisiä kerroksia. CAM-kompensointi on olemassa näiden vaikutusten poistamiseksi.

Tuottavin suunnittelijan ja CAM-suhteen lähtökohtana on siis valmiiden vaatimusten ja prosessimarginaalin hyödyntäminen . Suunnittelijan tulee selkeästi määritellä, minkä on oltava totta valmiissa piirilevyssä; CAM-suunnittelijan tulee määritellä tämän saavuttamiseksi tarvittavat kompensoidut tuotantotiedot.

Tyypillisiä CAM-tekniikkaan liittyviä kysymyksiä ja miksi niitä esiintyy

Suunnittelukysymykset eivät välttämättä ole osoitus huonosta suunnittelusta. Ne ovat muodollinen mekanismi, jolla estetään epäselvien tietojen muuttuminen peruuttamattomiksi tuotantopäätöksiksi. Yleisiä syitä ovat piirustuksen ja Gerber-datan välinen ristiriita, epäselvä PTH/NPTH-määritelmä, valmiin reiän koko, joka on ristiriidassa pad-koon kanssa, riittämätön kuparin ja reiän tai kuparin ja reunan välinen välys, impedanssikohde, joka ei vastaa toimitettua pinoa, määrittelemätön pinnoitettu ura, pinnan viimeistelyn ristiriidat, sekalaiset suunnittelumuutokset tai mekaaninen ominaisuus, josta puuttuu syvyys-/toleranssitiedot.

Suunnittelutiimit voivat lyhentää läpimenoaikaa vastaamalla taajuuskorjauksiin samoissa yksiköissä ja koordinaattiviitteissä, joita käytettiin valmistuspaketissa, ja palauttamalla yhden yhdistetyn hyväksytyn version useiden toisiinsa liittymättömien tiedostokorjausten sijaan.

CAM-lähdöt, jotka ohjaavat piirilevytehdasta

Hyväksynnän jälkeen CAM luo enemmän kuin "Gerberiä tuotantoon". Täydellinen valmistustietojoukko voi sisältää sisä- ja ulkokerroksen kuvantamistiedostoja, kompensoituja porausohjelmia, reittiohjelmia, V-pistetietoja, paneeliryhmiä, juotosmaski- ja selitetietoja, AOI-referenssitietoja, sähkötestausverkkoluetteloita, impedanssikuponkeja, kerrosten rekisteröintikohteita, työkaluominaisuuksia ja prosessikohtaisia ​​tiedostoja erikoistoimintoja varten.

ERP/MI-matkustaja sitoo tiedostot järjestykseksi. Sama piirilevysuunnittelu voi vaatia eri reitin riippuen siitä, käytetäänkö siinä standardinmukaisia ​​läpireikiä, umpinaisia/haudattuja reikiä, hartsitäytteisiä reikiä padissa, selektiivistä kullausta, reunapinnoitusta, syvyysvahvistettua jyrsintää vai erikoismateriaaleja. Siksi CAM- ja prosessisuunnittelu kuuluvat piirilevyjen valmistusprosessin sisälle, eivät sen ulkopuolelle.

Valmiista piirilevystä piirilevykokoonpanoon

Piirilevyn valmistus tuottaa paljaan piirilevyn. Piirilevyn kokoonpano alkaa sen jälkeen, kun paljas piirilevy on läpäissyt lopputarkastuksen. Kun valmistus ja kokoonpano koordinoidaan, CAM-päätökset voivat myös tukea SMT-prosessin tehokkuutta ottamalla huomioon paneelikiskot, vertailupisteet, työkalureiät, komponenttien ulokkeet ja paneelien purkamisen.

Tyypillinen piirilevyjen kokoonpanoprosessi sisältää sisääntulotarkastuksen, juotospastan painatuksen, tarvittaessa SPI:n, poiminnan ja asettamisen, reflow-juotostuksen, AOI:n, piilotettujen liitosten, kuten BGA/QFN, röntgentarkastuksen, läpivientireikien asennuksen ja aalto-/selektiivisen/manuaalisen juottamisen soveltuvin osin, puhdistuksen, ohjelmoinnin ja toiminnallisen testauksen. Avaimet käteen -periaatteella toimiva piirilevyjen kokoonpano -ohjelma voi integroida myös komponenttien hankinnan ja lopputuotteen kokoonpanon.

Valmistus- ja kokoonpanotekniikan yhdistäminen on erityisen hyödyllistä via-in-pad-liittimissä, hienojakoisissa BGA-liittimissä, puristussovitteisissa liittimissä, valikoivissa viimeistelyissä, reunaliittimissä ja paneelisuunnittelussa, joiden on kuljettava automatisoitujen SMT-laitteiden läpi.

Julkaisua edeltävä piirilevyjen valmistuksen tarkistuslista piirilevysuunnittelijoille

  1. Varmista, että jokainen valmistustiedosto kuuluu samaan suunnitteluversioon.
  2. Anna selkeä laudan ääriviiva ilman päällekkäisiä tai ristiriitaisia ​​ääriviivoja.
  3. Tunnista PTH, NPTH, urat, mikroläpiviennit, sokkoläpiviennit ja maanalaiset läpiviennit yksiselitteisesti.
  4. Ilmoita valmiiden reikien koot ja toleranssit kriittisille reikille.
  5. Tarkista rengasmainen rengas realistisella poralla ja kohdistusvaralla.
  6. Tarkista reiän ja kuparin sekä kuparin ja reunan väliset välykset, älä pelkästään CAD DRC:n oletusarvoja.
  7. Sovita vähimmäisviiva/väli valitun kuparin painon ja piirilevyn tekniikan mukaan.
  8. Määritä valmiin levyn paksuus ja toleranssi.
  9. Tarjoa pinoamisvaihtoehto tai valtuuta valmistaja ehdottamaan sellaista.
  10. Tunnista kontrolloidun impedanssin omaavat verkot, kohteet ja toleranssit.
  11. Käsittelyn jälkeinen tila: avoin, teltoitettu, tulpattu, hartsilla täytetty/kansitettu tai muu.
  12. Pidä silkkipaino poissa juotettavista tyynyistä ja kosketuspinnoista.
  13. Määritä pinnan viimeistely, mukaan lukien valikoiva kovakulta tai sekaviimeistelyalueet.
  14. Mittapinnoitetut urat, urat, reunapinnoitus ja erikoisreunaominaisuudet.
  15. Määrittele upotus-, tasoupotus- ja syvyyskontrollijyrsintä täysin.
  16. Tarkista kuparitasapaino monikerros- ja raskaskuparirakenteissa.
  17. Määritä V-pisteytys, reititys, välilehdet tai asiakkaan toimittaman taulukon vaatimukset.
  18. Anna verkkoluettelo/älykäs data, jos saatavilla, yhteyden varmentamista varten.
  19. Poista vanhentuneet mekaaniset kerrokset, porauskartat ja vanhat revisiohuomautukset julkaisupaketista.
  20. Ratkaise CAM-suunnitteluun liittyvät kysymykset ennen tuotantotietojen julkaisua.

Miten piirilevyjen valmistusprosessi muuttuu piirilevytyypin mukaan

Hallituksen tyyppi Keskeinen prosessiero CAM/suunnittelupainotteinen
Kaksipuolinen piirilevy Sisäisissä signaaliytimissä ei ole monikerroksisia kerroksia; läpireiän kautta tehty metallointi yhdistää kaksi kuparipuolta. PTH/NPTH-määritelmä, ulkokerroksen kuvantaminen, pinnoitus ja profiili.
Monikerroksinen PCB Lisää sisäkerroksen kuvantamisen/AOI:n, layupin, laminoinnin ja sisäisen rekisteröinnin hallinnan. Pinoaminen, kuparitasapaino, rengasmainen rengas ja reiän ja sisäkerroksen välinen välys.
HDI-piirilevy Lisää laserilla muodostetun mikroläpiviennin ja usein peräkkäiset laminointisyklit. Läpivientirakenne laminointisyklillä, läpivienti-pad-käsittelyllä, hienoviiva/väli ja rekisteröinti.
Raskas kupari-piirilevy Vaatii vaativampaa etsausta, pinnoitusta ja hartsin virtauksen säätöä. Viiva/tila vs. kuparin paino, kuparin tiheys ja laminointitäyttö.
RF-/mikroaaltopiirilevy Käyttää pienihäviöisiä tai hybridimateriaalijärjestelmiä, joilla on tiukempi sähköinen herkkyys. Materiaalin määritelmä, kontrolloitu impedanssi, kupariprofiili ja pinoamisyhtenäisyyden taso.
Jäykkä-flex PCB Yhdistää jäykät ja joustavat materiaalijärjestelmät selektiiviseen sidontaan ja mekaanisiin siirtymäalueisiin. Jäykkä/taivuttava rajapinta, peitelevy, taivutusalue, jäykisteet, reititys ja laminointijärjestys.

Missä laatu on sisäänrakennettu piirilevyjen valmistukseen

Piirilevyn laadunvarmistus ei ole yksittäinen lopputarkastus. Se on ennaltaehkäisyn ja varmennuksen ketju. CAM-tarkkuus- ja monimutkainen tarkastus (DFM) estää yhteensopimattoman geometrian pääsyn tuotantoon. Sisäkerroksen AOI estää viallisten johtimien maahan hautautumisen. Rekisteröinnin hallinta suojaa kerrosten välistä kohdistusta. Pinnoituksen hallinta suojaa reiän ja seinämän eheyttä. Ulompi AOI havaitsee johtimen viat ennen juotosmaskin käyttöä. Sähköinen testi varmistaa valmiin verkon. Lopullinen mittatarkastus ja visuaalinen tarkastus vahvistavat, että piirilevy täyttää myös mekaaniset ja valmistusvaatimukset.

Siksi teknisesti vahva piirilevyjen valmistusprosessi suunnitellaan tarkastuspisteiden ympärille. Jokaisen tarkastuksen tulisi havaita sellaiset viat, jotka voidaan vielä korjata tai hillitä kyseisessä vaiheessa sen sijaan, että jätettäisiin odottamaan, että viimeinen tarkastaja havaitsee kaiken vasta piirilevyn kustannusten kertymisen jälkeen.

Miten Highleap lähestyy piirilevyjen valmistustekniikkaa

Highleap Electronics tukee piirilevyjen valmistuspalveluita prototyypistä tuotantoon, mukaan lukien monikerros-, HDI-, kontrolloidun impedanssin, raskaan kuparin, korkeataajuisen ja muiden edistyneiden rakenteiden valmistukseen. Highleapin julkaistut valmiustiedot sisältävät jäykät piirilevyt jopa 60 kerrokseen asti ja hienojakoisen HDI-valmiuden jopa 2/2 miliin asti hyväksytyissä malleissa; todellinen valmistettavuus riippuu kuparin painosta, pinoamisesta, ominaisuuksien jakautumisesta ja DFM-tarkistuksesta.

Rakennetta arvioiville insinööreille hyödyllisin lähtökohta ei ole pelkkä vähimmäiskapasiteettitaulukko. Lähetä koko suunnittelupaketti, jotta CAM-tiimi voi arvioida suunnittelua järjestelmänä: kerrosrakenne, linjat/välit, porat, rengasmaiset renkaat, reiän ja kuparin väliset etäisyydet, piirilevyn reuna, juotosmaski, pinnan viimeistely, impedanssi, mekaaniset ominaisuudet ja panelointi.

Projekteissa, jotka jatkuvat pelkän piirilevyn jälkeen, Highleap voi siirtää julkaistut valmistustiedot piirilevykokoonpanoon tai avaimet käteen -periaatteella toimivaan piirilevykokoonpano-ohjelmaan , pitäen valmistuksen, komponenttien hankinnan, kokoonpanon ja testausvaatimukset yhden suunnittelutyönkulun alla.

Piirilevyjen valmistusprosessin usein kysytyt kysymykset

Miten piirilevyjä valmistetaan?

Teollisuuspiirilevyjä valmistetaan muuntamalla piirilevysuunnittelutiedot CAM-tuotantotiedoksi, valmistamalla kuparipäällysteiset materiaalit, kuvaamalla ja etsaamalla johdinkerrokset, laminoimalla monikerrosrakenteet, poraamalla ja metalloimalla reiät, muodostamalla ulkokerrokset, levittämällä juotosmaskin ja pintakäsittelyn, profiloimalla levyn, testaamalla sen sähköisesti ja suorittamalla lopputarkastus. Edistyneempiin piirilevyihin voidaan lisätä laserporaus, peräkkäinen laminointi, täyttö, valikoiva pinnoitus tai erityisiä mekaanisia toimenpiteitä.

Mitä on CAM piirilevyjen valmistuksessa?

CAM eli tietokoneella avustettu valmistustekniikka on vaihe, jossa asiakkaan piirilevysuunnittelutiedot muunnetaan tuotantovalmiiksi tiedoksi. CAM-insinöörit suorittavat DFM-tarkistuksia, normalisoivat kerros- ja poraustietoja, soveltavat hyväksyttyjä valmistuskompensaatioita, luovat paneeleja ja työkaluja, luovat konetiedostoja ja tukevat tehtaan käyttämää ERP/MI-prosessireittiä.

Onko CAM sama asia kuin piirilevysuunnittelu?

Ei. Piirilevysuunnittelu määrittelee piirin ja tuotteen tarkoituksen. CAM-suunnittelu valmistelee suunnittelun tiettyä valmistusprosessia varten. CAM-suunnittelun tulisi säilyttää toiminnallinen suunnittelu ottaen samalla huomioon kuvantamisen, syövytyksen, porauksen, pinnoituksen, laminoinnin, juotosmaskin, profiloinnin ja testauksen vaatimukset.

Miksi suunnittelu voi läpäistä CAD DRC:n, mutta epäonnistua piirilevysuunnittelussa?

CAD DRC tarkistaa suunnittelijan määrittämät säännöt. Tehdasmallinnus (DFM) tarkistaa suunnitelman todellisia valmistusolosuhteita vasten, kuten kuparin painoa, porauskompensaatiota, kohdistustoleranssia, laminointirakennetta, juotosmaskin soveltuvuutta, pinnoitusreittiä, panelointia ja erikoisprosesseja. CAD-sääntö voi siis olla sähköisesti pätevä, mutta valmistuksen näkökulmasta epätäydellinen.

Miksi piirilevyvalmistaja muuttaa CAM-suunnittelun jälkileveyttä tai poran kokoa?

Valmistajat voivat käyttää kontrolloitua kompensaatiota, jotta valmis levy täyttää vaaditut mitat syövytyksen ja pinnoituksen jälkeen. Esimerkiksi ulkokerroksen kuvituksessa voidaan vaatia syövytyskompensaatiota, kun taas pinnoitetun reiän tuotantoporaus voi poiketa valmiista reiästä, koska kuparia kerrostuu myöhemmin reiän seinämään. Sovitun valmistuskompensaation ulkopuolella olevat toiminnalliset muutokset tulee vahvistaa asiakkaan kanssa.

Mitä tiedostoja minun pitäisi lähettää piirilevyjen valmistusta varten?

Vankka julkaisupaketti sisältää yleensä kupari-, juotosmaski- ja selitetiedot; NC-poraustiedostot; piirilevyn ääriviivat; valmistuspiirustukset; kerrosten pinoamisen; valmiin paksuuden; kuparivaatimukset; pinnanlaadun; kontrolloidun impedanssin vaatimukset; erityisiä mekaanisia huomautuksia; ja verkkoluettelon tai älykkään datasetin, jos saatavilla. Kaikkien tiedostojen tulisi edustaa samaa versiota.

Mikä aiheuttaa eniten CAM-tekniikkaan liittyviä kysymyksiä?

Yleisiä syitä ovat ristiriitaiset versiot, epäselvä PTH/NPTH-status, riittämätön rengasmaisen renkaan tai reiän ja kuparin välinen välys, määrittelemättömät urat tai kontrolloidut syvyysominaisuudet, pinnanlaaturistiriidat, epäselvät pinoamis-/impedanssivaatimukset, liian lähellä jyrsittyä reunaa oleva kupari ja valmistustiedot, jotka ovat ristiriidassa todellisten suunnittelutietojen kanssa.

Kuuluuko piirilevyjen kokoonpano piirilevyjen valmistusprosessiin?

Tarkemmin sanottuna piirilevyvalmistus tuottaa paljaan piirilevyn, johon piirilevykokoonpano asentaa komponentit. Avaimet käteen -elektroniikan valmistuksen työnkulussa ne ovat yhden tuotantoketjun peräkkäisiä osia. Niiden koordinointi varhaisessa vaiheessa auttaa optimoimaan panelointia, vertailupisteitä, läpivientikäsittelyä, pinnan viimeistelyä ja paneloinnin poistoa SMT- ja läpireikäkokoonpanoa varten.

Tekninen huomautus: Valmistusrajoitukset riippuvat kerrosmäärästä, kuparin painosta, materiaalijärjestelmästä, levyn paksuudesta, ominaisuustiheydestä ja prosessireitistä. Minimiarvoja ei tule koskaan soveltaa yleismaailmallisina suunnittelusääntöinä. Lähellä tehdasrajoja olevat mallit tulisi tarkastaa projektikohtaisesti CAM/DFM-menetelmällä ennen julkaisua.

Lähetä suunnittelu ennen kuin tehdas rakentaa levyn

Nopein piirilevyjen valmistusprosessi ei ole se, jossa on vähiten tuotantovaiheita. Se on se, joka poistaa epävarmuuden ennen tuotannon aloittamista. Lähetä Highleapille piirilevytietosi, pinoamis-, porausvaatimukset ja valmistusmuistiinpanosi CAM/DFM-tarkistusta varten. Suunnittelutiimimme voi tunnistaa valmistettavuusongelmat, vahvistaa prosessireitin ja yhdistää paljaan piirilevyn valmistuksen suoraan piirilevykokoonpanoon tarvittaessa.

hae-pikatarjous

suositeltava Viestejä

Kuinka saada tarjous piirilevyistä

Anna meidän suorittaa DFM/DFA-analyysi puolestasi ja palaamme sinulle raportin kera.

Voit ladata tiedostosi turvallisesti verkkosivustomme kautta.

Tarvitsemme seuraavat tiedot voidaksemme tehdä tarjouksen:

    • Gerber, ODB++ tai .pcb, sp.
    • Tuoteluettelo, jos tarvitset kokoonpanoa
    • Määrä
    • Käännä aika

Piirilevyvalmistuksen lisäksi tarjoamme kattavan valikoiman elektronisia palveluita, kuten piirilevysuunnittelua, PCBA:ta (Printted Circuit Board Assembly) ja avaimet käteen -ratkaisuja. Tarvitsetpa sitten apua prototyyppien valmistuksessa, suunnittelun todentamisessa, komponenttien hankinnassa tai massatuotannossa, tarjoamme päästä päähän -tukea varmistaaksemme projektisi onnistumisen. PCBA-palveluita varten toimita materiaaliluettelosi (Bill of Materials) ja mahdolliset erityiset kokoonpanoohjeet. Tarjoamme myös DFM/DFA-analyysin optimoidaksemme suunnitelmasi valmistettavuutta ja kokoonpanoa varten, mikä varmistaa sujuvan tuotantoprosessin.






    Pikahuomautus: Tiimimme lähettää sinulle sähköpostia pian lähettämisen jälkeen. Jotta saat varmasti vastauksemme, suosittelemme roskapostikansion tarkistaminen jos et näe viestiämme sähköpostissasi.