Przebieg procesu produkcji PCB

Produkcja PCB obejmuje kilka skomplikowanych procesów, zaczynając od tworzenia filmów fotograficznych, które są niezbędne do przenoszenia wzorów obwodów na płytki produkcyjne. W tym artykule zbadano rolę filmów fotograficznych w produkcji PCB, a także podstawowy proces produkcyjny i wymagania dotyczące produkcji inżynieryjnej PCB.

Produkcja Filmów Fotograficznych

Produkcja płytki drukowanej (PCB) rozpoczyna się od stworzenia klisz fotograficznych, które są kluczowe dla zapewnienia jakości produktu końcowego. Każdy typ PCB wymaga co najmniej jednego zestawu odpowiadających klisz fotograficznych. Te klisze przenoszą różne wzory na płytki produkcyjne za pomocą procesu fotolitografii.

Zastosowania filmów fotograficznych w produkcji PCB obejmują:

• Przenoszenie wzorów maski fotorezystu, w tym wzorów obwodów drukowanych i wzorów maski lutowniczej.
• Tworzenie szablonów do sitodruku, w tym wzorów masek lutowniczych i znaków.
• Dostarczanie materiałów referencyjnych do programowania maszyn CNC w zakresie obróbki skrawaniem (wiercenia i frezowania) oraz otworów wiertniczych.

Wraz z rozwojem przemysłu elektronicznego, PCB muszą być gęstsze, z cieńszymi ścieżkami i mniejszymi średnicami wierteł. W rezultacie proces produkcji stał się bardziej wyrafinowany, wymagając wysokiej jakości filmów fotograficznych do produkcji wysokiej jakości PCB. Nowoczesna produkcja PCB wymaga, aby filmy fotograficzne spełniały następujące kryteria:

• Dokładność wymiarowa odpowiadająca wymaganiom PCB, kompensująca odchylenia spowodowane procesem produkcyjnym.
• Zgodność z wymogami projektowymi przy użyciu kompletnych symboli graficznych.
• Posiadające proste i czyste krawędzie bez rozmyć, z wysokim kontrastem czerni i bieli, spełniają wymagania procesu fotolitografii.
• Materiał o dobrej stabilności wymiarowej, co oznacza minimalne zmiany wielkości spowodowane zmianami temperatury i wilgotności otoczenia.
• W przypadku płytek PCB dwustronnych i wielowarstwowych precyzyjne wyrównanie padów i zachowanie jednolitych wzorów ma kluczowe znaczenie.
• Każda warstwa filmu fotograficznego powinna być wyraźnie oznaczona lub nazwana.
• Materiał bazowy filmu fotograficznego powinien przepuszczać wymaganą długość fali światła, zwykle w zakresie od 3000 do 4000 angstremów w celu uzyskania światłoczułości.

Podczas gdy wcześniej produkcja filmów fotograficznych wymagała najpierw stworzenia fotomatrycy, ostatnie postępy w technologii laserowego fotoplottingu znacznie usprawniły ten proces. Ta zaawansowana technologia znacznie zwiększyła szybkość i jakość produkcji filmów, umożliwiając tworzenie precyzyjnych, cienkich linii graficznych, które wcześniej były niemożliwe, udoskonalając w ten sposób technologię CAM w produkcji PCB.

Materiał podłoża

Laminaty pokryte miedzią (CCL), znane również jako laminaty pokryte miedzią lub płyty pokryte miedzią, służą jako materiał podłoża do produkcji PCB. Najpowszechniej stosowana metoda produkcji PCB, metoda trawienia, selektywnie trawi laminat pokryty miedzią w celu uzyskania pożądanych wzorów obwodów. Laminaty pokryte miedzią pełnią przede wszystkim funkcje przewodzenia, izolacji i wsparcia w całej płytce PCB, co znacząco wpływa na jej wydajność, jakość i koszt produkcji.

Podstawowy proces produkcyjny

Podstawowy proces produkcyjny PCB różni się w zależności od liczby warstw wzoru przewodnika i można go podzielić na PCB jednostronne, dwustronne i wielowarstwowe. Podstawowy proces produkcyjny płytek jednostronnych obejmuje następujące kroki:

Krok 1: Projektowanie PCB
Krok 2: Przegląd projektu i pytania inżynieryjne
Krok 3: Drukowanie projektu PCB
Krok 4: Drukowanie miedzi na warstwę wewnętrzną
Krok 5: Wytrawianie wewnętrznych warstw lub rdzenia w celu usunięcia miedzi
Krok 6: Wyrównanie warstw
Krok 7: Automatyczna kontrola optyczna
Krok 8: Laminowanie warstw PCB
Krok 9: Wiercenie
Krok 10: Powlekanie PCB
Krok 11: Obrazowanie warstwy zewnętrznej
Krok 12: Wytrawianie warstwy zewnętrznej
Krok 13: AOI warstwy zewnętrznej
Krok 14: Aplikacja maski lutowniczej
Krok 15: Aplikacja sitodruku
Krok 16: Wykończenie płytki PCB
Krok 17: Test niezawodności elektrycznej

W przypadku płytek dwustronnych proces obejmuje dodatkowe kroki, takie jak nakładanie powłok przelotowych oraz metody obrazowania, np. metodę SMOBC lub metodę Graphic Plating, w zależności od zastosowania.

Główną zaletą metody SMOBC jest zapobieganie powstawaniu mostków lutowniczych między cienkimi liniami, a stały stosunek ołowiu do cyny zapewnia lepszą lutowalność i trwałość niż płytki poziomowane gorącym powietrzem.

Produkcja inżynieryjna PCB jest krytyczna dla zapewnienia możliwości produkcji projektu i wymaga głębokiego zrozumienia procesu produkcji i odpowiedniego oprogramowania. Obejmuje to powszechne oprogramowanie do projektowania PCB, takie jak Protel, Pads2000 i Autocad, a także oprogramowanie CAM, takie jak View2001 i CAM350, które umożliwiają edycję, korektę, naprawę i panelizację grafiki obwodów, z możliwością wyprowadzania danych automatyzacji do fotoploterowania, wiercenia i inspekcji.

Podczas szkolenia w naszej firmie od studentów oczekuje się biegłości w korzystaniu z naszego plotera laserowego i powiązanych produktów, a także różnych elektronicznych aplikacji oprogramowania CAD/CAM. Życzymy wszystkim stażystom udanego doświadczenia w nauce i przyjemnego pobytu w naszej firmie!

Podstawowe wymagania dotyczące produkcji PCB

Jakość produkcji PCB odzwierciedla poziom umiejętności projektanta oraz możliwości produkcyjne i poziom technologiczny producenta PCB. Produkcja PCB, integrująca projektowanie i wytwarzanie wspomagane komputerowo, wymaga wysokiej precyzji i dokładności; w przeciwnym razie może to wpłynąć na parametry elektryczne produktu końcowego, prowadząc do błędów, odrzucenia partii, opóźnień w dostawach i strat ekonomicznych. Dlatego inżynierowie PCB muszą zawsze być świadomi swoich istotnych obowiązków, zachowywać skrupulatność i szczególną staranność w swojej pracy. Podczas pracy z plikami projektu PCB powinni dokładnie sprawdzić:

• Czy otrzymane pliki są zgodne z wytycznymi projektanta i wymaganiami procesu produkcji PCB oraz czy zawierają znaki pozycjonujące.
• Czy układ ścieżek, odległości między ścieżkami i padami oraz odstępy między elementami w przestrzeni 2D i 3D są rozsądne i spełniają wymagania produkcyjne.
• Czy wymiary płytki PCB są zgodne z rysunkami technicznymi oraz czy elementy graficzne dodane do układu płytki PCB (np. ikony lub adnotacje) mogą powodować zwarcia sygnału.
• Czy konieczne są jakieś edycje lub modyfikacje w przypadku niezadowalających kształtów śladów.
• Czy płytka PCB ma linie technologiczne, czy maska ​​lutownicza spełnia wymagania procesu produkcyjnego, czy wymiary maski lutowniczej są odpowiednie i czy znaki znakowe są wytłaczane na padach podzespołów, co wpływa na jakość montażu itp.

Generowanie danych fotoplotu

1. Krok i powtórz

Jeśli projekt PCB jest zbyt mały, aby spełnić wymagania procesu produkcyjnego lub jeśli produkt składa się z kilku PCB, wiele małych płytek musi zostać połączonych w dużą płytkę lub wiele PCB używanych do produktu jest montowanych razem do produkcji. Pierwsza opcja jest podobna do płytki stemplowej, która spełnia warunki procesu produkcyjnego PCB i jest wygodna do montażu komponentów, podczas gdy druga obejmuje montaż wielu PCB produktu razem, co ułatwia produkcję i zapewnia, że ​​zestaw produktów jest kompletny i przejrzysty.

2. Generowanie danych graficznych fotoplotu

Podstawą produkcji PCB jest klisza fotograficzna. Wcześniej, tworzenie klisz fotograficznych wymagało najpierw wykonania matrycy fotograficznej, a następnie wykorzystania jej do wykonania zdjęć lub kopiowania. Dokładność matrycy musi odpowiadać wymaganiom PCB i kompensować odchylenia wynikające z procesu produkcyjnego. Matryca może być dostarczona przez klienta lub wykonana przez producenta, ale ścisła współpraca i negocjacje między stronami są niezbędne, aby spełnić wymagania użytkownika i warunki produkcji.

W przypadkach, gdy użytkownik dostarcza wzorzec, producent powinien go sprawdzić i zatwierdzić, a użytkownik może ocenić i zatwierdzić oryginalną lub pierwszą wyprodukowaną płytkę PCB. Metody tworzenia wzorca obejmują ręczne rysowanie, wklejanie i rysowanie CAD. Wraz z rozwojem technologii komputerowej technologia PCB CAD poczyniła znaczne postępy. Poziom technologii produkcji PCB również szybko się poprawił w kierunku płytek wielowarstwowych, cienkich linii, małych otworów i płytek o dużej gęstości. Tradycyjny proces wytwarzania płyt foliowych nie jest już w stanie sprostać potrzebom projektowym płytek PCB, co prowadzi do pojawienia się fotop

Używając plotera świetlnego, możesz bezpośrednio wysłać pliki danych graficznych PCB zaprojektowane przez CAD do systemu komputerowego plotera świetlnego i sterować ploterem świetlnym, aby używał światła do rysowania grafiki bezpośrednio na filmie. Następnie po wywołaniu i utrwaleniu uzyskuje się płytę filmową. Podstawa filmu drukowanego, wyprodukowana przy użyciu technologii malowania światłem, jest szybka, wysoce precyzyjna i dobrej jakości.

Unika również błędów ludzkich, które mogą wystąpić podczas ręcznego mapowania lub rysowania map bazowych, znacznie zwiększając wydajność pracy i skracając czas drukowania płyt. Cykl produkcyjny. Korzystając z plotera laserowego naszej firmy, możemy wykonać pracę w krótkim czasie, która w przeszłości zajmowała wielu osobom dużo czasu, a cienkie przewody i płyty główne o dużej gęstości, które rysuje, są niezrównane w przypadku operacji ręcznych. Zgodnie z różnymi strukturami ploterów laserowych można je podzielić na płaskie, bębnowe (Internal Drum) i bębnowe zewnętrzne (External Drum).

Standardowym formatem danych używanym przez fotoplotery jest format Gerber-RS274, który jest również standardowym formatem danych w branży projektowania i produkcji płytek drukowanych. Nazwa formatu Gerber pochodzi od American Gerber Company, pioniera w projektowaniu i produkcji fotoploterów.

Generowanie danych rysunku świetlnego polega na konwersji danych projektowych wygenerowanych przez oprogramowanie CAD na dane rysunku świetlnego (głównie dane Gerber), które są modyfikowane i edytowane przez system CAM w celu ukończenia wstępnego przetwarzania rysunku świetlnego (impozycja, odbicie lustrzane itp.) w celu spełnienia wymagań procesu produkcji płytek drukowanych. Przetworzone dane są następnie wysyłane do plotera świetlnego, gdzie są konwertowane na dane rastrowe przez procesor danych obrazu rastrowego plotera świetlnego. Te dane rastrowe są wysyłane do plotera świetlnego laserowego za pomocą algorytmu redukcji kompresji o dużej prędkości w celu ukończenia malowania światłem.

3.Format danych fotoplottingu

Format danych do plotowania zdjęć jest oparty na formacie danych Gerber ploterów wektorowych, który został rozszerzony i jest zgodny z formatami HPGL (Hewlett-Packard Graphics Language), AutoCAD DXF, TIFF i innymi specjalistycznymi i ogólnymi formatami danych graficznych. Niektórzy programiści CAD i CAM również rozszerzyli format danych Gerber.

Poniżej znajduje się krótkie wprowadzenie do danych Gerber.

Formalna nazwa danych Gerber to format Gerber RS-274. Każdemu symbolowi na dysku wektorowego fotoplotera przypisuje się odpowiadający mu kod D w danych Gerber. Pozwala to fotoploterowi kontrolować i wybierać dysk za pomocą kodu D, rysując odpowiednią grafikę. Poprzez wypisanie kodów D oraz kształtów, rozmiarów i metod ekspozycji odpowiadających symbolom uzyskuje się tabelę kodów D. Ta tabela kodów D służy jako pomost między projektowaniem CAD a wykorzystaniem tych danych przez fotoploter do fotoploterowania. Podczas dostarczania danych do fotoploterowania Gerber użytkownicy muszą również dostarczyć odpowiadającą im tabelę kodów D. W ten sposób fotoploter może określić, który dysk symboli należy użyć do ekspozycji na podstawie tabeli kodów D, rysując w ten sposób prawidłową grafikę.

W tabeli D-code zazwyczaj powinien zawierać D-code, kształt i rozmiar każdego dysku D-code odpowiadającego dyskowi oraz metodę ekspozycji dysku. Biorąc przykład tabeli D-code z najczęściej używanego elektronicznego oprogramowania CAD Protel w Chinach, jej rozszerzenie to .APT, który jest plikiem ASCII i może być edytowany za pomocą dowolnego oprogramowania do edycji nietekstowej.

D11 OKRĄGŁY 7.333 7.333 0.000 LINIA
D12 OKRĄGŁY 7.874 7.874 0.000 WIELOKROTNY
KWADRAT D13 7.934 7.934 0.000 LINIA
D14 OKRĄGŁY 8.000 8.000 0.000 LINIA
D15 OKRĄGŁY 10.000 10.000 0.000 LINIA
D16 OKRĄGŁY 11.811 11.811 0.000 LINIA
D17 OKRĄGŁY 12.000 12.000 0.000 WIELOKROTNY
D18 OKRĄGŁY 16.000 16.000 0.000 WIELOKROTNY
D19 OKRĄGŁY 19.685 19.685 0.000 WIELOKROTNY
D20 ZAOKRĄGLONE 24.000 24.000 0.000 WIELOKROTNE
D21 OKRĄGŁY 29.528 29.528 0.000 WIELOKROTNY
D22 OKRĄGŁY 30.000 30.000 0.000 BŁYSK
D23 ZAOKRĄGLONE 31.000 31.000 0.000 WIELOKROTNE
D24 ZAOKRĄGLONE 31.496 31.496 0.000 BŁYSK
D25 ZAOKRĄGLONE 39.000 39.000 0.000 WIELOKROTNE
D26 ZAOKRĄGLONE 39.370 39.370 0.000 WIELOKROTNE

W tabeli powyżej każdy wiersz definiuje kod D, zawierający sześć parametrów:

1. Pierwsza kolumna zawiera numer kodu D, składający się z litery „D” i następującej po niej liczby.

2. Druga kolumna zawiera opis kształtu symbolu reprezentowanego przez kod D, np. OKRĄGŁY wskazuje, że kształt symbolu jest okrągły, a KWADRAT wskazuje, że kształt symbolu jest kwadratowy.

3. Trzecia i czwarta kolumna określają rozmiary symbolu graficznego w kierunkach X i Y w milach; 1 mil = 1/1000 cala, co w przybliżeniu odpowiada 0.0254 milimetra.

4. W piątej kolumnie podany jest rozmiar centralnego otworu w grafice symbolu, również w milsach.

5. Szósta kolumna wskazuje tryb użytkowania dysku symboli, np. LINE wskazuje, że symbol służy do rysowania linii, FLASH wskazuje, że symbol służy do odsłaniania pól lutowniczych, a MULTI wskazuje, że można go używać zarówno do rysowania linii, jak i odsłaniania pól lutowniczych.

W formacie Gerber RS-274, oprócz używania kodów D do definiowania dysków symboli, kody D są również używane do sterowania ekspozycją fotoploterów; ponadto niektóre inne polecenia są używane do sterowania i obsługi fotoploterów. Format danych Gerber generowany przez różne oprogramowanie CAD może mieć pewne drobne różnice, ale ogólna struktura pozostaje niezmieniona jako format Gerber-RS0274.

Wniosek

Produkcja płytek PCB w dużej mierze opiera się na precyzji i jakości klisz fotograficznych, które stanowią podstawę wzorów obwodów drukowanych. Wraz z postępem technologii rośnie zapotrzebowanie na płytki PCB o wysokiej gęstości, z cieńszymi ścieżkami i mniejszymi średnicami otworów, co wymusza stosowanie wysokiej jakości klisz fotograficznych. Inżynierowie PCB odgrywają kluczową rolę w zapewnianiu wykonalności i jakości projektów PCB , wymagając skrupulatnej dbałości o szczegóły i dogłębnego zrozumienia procesu produkcyjnego.

Dzięki przestrzeganiu rygorystycznych wymagań i wykorzystaniu zaawansowanych technologii producenci płytek PCB są w stanie wytwarzać wysokiej jakości płytki PCB, które spełniają stale rosnące potrzeby branży elektronicznej.