Proces produkcji PCB: od projektowania PCB i inżynierii CAM po produkcję i montaż

Na czym właściwie polega proces produkcji płytek PCB?

Proces produkcji płytek drukowanych to kontrolowana konwersja danych projektowych PCB na fizyczną płytkę spełniającą wymagania elektryczne, wymiarowe, materiałowe i niezawodnościowe. Obejmuje on więcej niż tylko naświetlanie i trawienie. Proces gotowy do produkcji zazwyczaj składa się z czterech połączonych warstw inżynieryjnych:

To rozróżnienie ma znaczenie, ponieważ wiele opisów procesu produkcji płytek PCB rozpoczyna się od „wydrukowania warstwy wewnętrznej”. W przemysłowej fabryce płytek PCB panel nie powinien osiągnąć tego etapu, dopóki system CAM nie ustali znaczenia każdej warstwy, możliwości produkcji, metody produkcji i zestawu skompensowanych danych, z którego musi korzystać każde centrum obróbcze.

Proces produkcji PCB w skrócie

Publikacja projektu PCB → pobieranie danych → normalizacja CAM → przegląd DFM i możliwości → pytania inżynieryjne, jeśli wymagane → przegląd stosu i impedancji → kompensacja CAM → panelizacja i narzędzia → definicja procesu ERP/MI → przygotowanie materiału → obrazowanie warstwy wewnętrznej → trawienie warstwy wewnętrznej → obszarowy ogląd obszaru warstwy wewnętrznej → układanie warstw i laminowanie → wiercenie / wiercenie laserowe → odtłuszczanie i metalizacja otworów → obrazowanie warstwy zewnętrznej → miedziowanie i trawienie → obszarowy ogląd obszaru warstwy zewnętrznej → maska ​​lutownicza → legenda → wykończenie powierzchni → profilowanie / trasowanie / rylcowanie V → test elektryczny i kontrola wymiarowa → kontrola końcowa i pakowanie → opcjonalny montaż PCB.

Dokładna trasa zmienia się w zależności od liczby warstw, struktury przejścia, ciężaru miedzi, systemu materiałowego, wykończenia powierzchni i specjalnych wymagań mechanicznych. Dwuwarstwowa płytka FR-4 może ominąć kilka operacji wielowarstwowych, podczas gdy płytka HDI może powtarzać cykle laminowania i wiercenia laserowego wielokrotnie.

Dlaczego inżynieria CAM stanowi pomost między projektowaniem PCB a produkcją

Oprogramowanie CAD PCB opisuje, jakie funkcje elektryczne i mechaniczne musi spełniać produkt. Sprzęt produkcyjny potrzebuje innego poziomu informacji: skompensowanej geometrii przewodnika, definicji narzędzi wiertniczych, współrzędnych paneli, polaryzacji procesu, danych obrazowych, próbek, cech narzędzi, ścieżek, informacji o punktacji, referencji inspekcyjnych i notatek specyficznych dla procesu. Inżynieria CAM tworzy tę warstwę translacji.

Z tego powodu CAM nie powinien być traktowany jako „kontrola Gerbera” na ostatnią chwilę. Prawidłowa analiza CAM sprawdza, czy projekt przetrwa całą linię produkcyjną. Na przykład, przelotka może być zgodna z zasadami projektowania CAD, ale nadal mieć niewystarczający margines międzypierścieniowy po uwzględnieniu tolerancji wiercenia i tolerancji pasowania. Ścieżka może spełniać nominalną szerokość w projekcie, ale wymagać kompensacji trawienia w oparciu o masę miedzi i wybrany proces obrazowania/trawienia. Mechanicznie poprawne gniazdo może wymagać innego procesu, ponieważ jest platerowane, nieregularne, ma kontrolowaną głębokość lub znajduje się na krawędzi płytki.

Inżynier CAM musi chronić intencje elektryczne projektanta podczas konwersji nominalnych wymiarów projektowych na wymiary produkcyjne. Dlatego dobra fabryka odróżnia kompensację procesu od modyfikacji projektu . Kompensacja produkcyjna ma na celu osiągnięcie wymiaru gotowego klienta po wytrawieniu, galwanizacji, laminowaniu lub obróbce skrawaniem. Zmiana wpływająca na łączność, rozmiar gotowego otworu, geometrię o kontrolowanej impedancji, definicję obrysu lub inne wymagania funkcjonalne powinna być traktowana jako kwestia inżynierska, a nie jako bezmyślnie przeprojektowywana.

Etap 1: Pakiet danych produkcyjnych i zamierzenia projektowe

Jakość procesu produkcji PCB jest w dużym stopniu uzależniona od jakości pakietu. System CAM może naprawić problemy z formatowaniem, ale nie jest w stanie bezpiecznie odgadnąć brakującego założenia projektowego. Najmocniejszy pakiet zawiera zarówno dane czytelne dla maszyny, jak i zwięzłą definicję procesu produkcyjnego.

Format Gerber pozostaje powszechny, natomiast ODB++ i IPC-2581 mogą przenosić bardziej ustrukturyzowane informacje, jeśli obsługują je zarówno projektant, jak i producent. Niezależnie od formatu, kontrola wersji jest kluczowa. Dane miedzi, wierceń, rysunków, stosów i list połączeń powinny opisywać tę samą wersję.

Etap 3: Kompensacja CAM, panelizacja i dane produkcyjne

Po rozwiązaniu problemów z DFM, CAM konwertuje nominalne dane projektowe na dane produkcyjne. Te zmiany są celowymi działaniami kontrolnymi procesu, a nie arbitralnymi zmianami w obwodzie.

3.1 Kompensacja trawienia i obrazowania

Podczas trawienia miedź jest usuwana zarówno bocznie, jak i pionowo. W zależności od masy miedzi i procesu, inżynier CAM może skompensować cechy przewodnika, tak aby gotowe ścieżki i wymiary padów po naniesieniu obrazu, powlekaniu i wytrawieniu trafiały w cel. Strategia kompensacji może się różnić między warstwami wewnętrznymi i zewnętrznymi, ponieważ różnią się one przebiegiem procesów.

3.2 Kompensacja wiercenia i powlekania

W przypadku otworów PTH, wiertło produkcyjne jest dobierane tak, aby gotowy otwór spełniał wymagania klienta po metalizacji ścianek otworu. Elementy NPTH są obsługiwane osobno, ponieważ nie są przeznaczone do uzyskania tej samej miedziowanej powłoki. System CAM również efektywnie grupuje narzędzia wiertnicze, chroniąc jednocześnie specjalne tolerancje i elementy o kontrolowanym dopasowaniu.

3.3 Optymalizacja maski lutowniczej i legendy

Otwory produkcyjne są dostosowane do procesu nakładania maski lutowniczej i możliwości rejestracji. System CAM sprawdza minimalne zapory, relacje między maską a padem lutowniczym, odsłoniętą miedź i niezamierzone otwory. Legendę można odciąć od powierzchni lutowalnych zgodnie z zatwierdzonymi zasadami, natomiast oznaczenia krytyczne powinny pozostać dokładnie tam, gdzie wymaga tego rysunek.

3.4 Panelizacja

Indywidualna płytka PCB klienta jest zazwyczaj produkowana w większym panelu roboczym. System CAM dobiera orientację, liczbę matryc, odstępy, szyny, otwory narzędziowe, punkty odniesienia, kupony, metodę odłączania i strategię trasowania w oparciu o wydajność produkcji i późniejsze potrzeby montażowe. Panelizacja może wpływać na wykorzystanie materiału, rozkład powłoki, sztywność płytki, wykonalność V-score oraz automatyzację.

Gdy klient dostarcza matrycę montażową, system CAM powinien zachować założenia montażowe i zweryfikować, czy matryca jest również zgodna z procesem produkcyjnym. Podczas produkcji panelu w fabryce, wymagania montażowe powinny być nadal uwzględniane, jeśli płytki będą bezpośrednio trafiać do produkcji SMT.

3.5 Kupony, narzędzia i cechy niezwiązane z produktem

Panel roboczy może zawierać próbki impedancji, tarcze rejestracyjne, próbki testowe, elementy sterowania procesem i oprzyrządowanie. Znajdują się one poza gotowym obwodem, ale są częścią kontroli produkcji. Ich rozmieszczenie powinno być zaprojektowane tak, aby odzwierciedlały odpowiednie warunki produkcji, nie zakłócając produktu ani depanelizacji.

3.6 Czego CAM nie powinien zmieniać po cichu

CAM nie powinien wykorzystywać wygody produkcyjnej jako pretekstu do zmiany projektu elektrycznego klienta. Zmiany w rozmiarze otworów gotowych, obrysie płytki, geometrii impedancji wykraczające poza uzgodniony model kompensacji, łączności, odstępach między płytkami miedzianymi, które wpływają na wydajność, lub funkcjonalnych cechach mechanicznych, powinny być powodem do zapytania inżynierskiego. Kontrolowany proces zatwierdzania jest częścią niezawodnego procesu produkcji płytek PCB.

Etap 4: Inżynieria stosu i wydanie procesu ERP/MI

Gdy dane CAM będą gotowe do produkcji, fabryka musi zdefiniować, w jaki sposób płytka zostanie faktycznie zbudowana. To właśnie tutaj projektowanie stosu , dobór materiałów i przebieg procesu stają się formalnymi instrukcjami produkcyjnymi.

4.1 Grubość gotowej płyty jest wynikiem ułożenia warstw

Grubość końcowa to nie tylko suma katalogowych wartości rdzenia i prepregu. Inżynieria musi uwzględniać rozkład miedzi, przepływ żywicy, strukturę miedzi oraz wpływ powłok i wykończeń na grubość, tam gdzie ma to znaczenie. Przydatny model koncepcyjny to:

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

W przypadku płytek wielowarstwowych efektywna grubość dielektryka po prasowaniu zależy od systemu prepregów i otaczającego wzoru miedzi. To kolejny powód, dla którego resztkowy stosunek miedzi ma znaczenie podczas analizy warstw.

4.2 Budowa warstwowa i materiały specjalne

Standardowe laminaty FR-4, laminaty FR-4 o wysokiej temperaturze zeszklenia (Tg), laminaty niskostratne, materiały RF na bazie PTFE, materiały z rdzeniem metalowym i konstrukcje sztywno-giętkie nie mają jednej uniwersalnej receptury laminowania. Inżynieria CAM i procesowa muszą dopasować wymagania wydajnościowe klienta do zweryfikowanego materiału i procesu. Konstrukcje hybrydowe o wysokiej częstotliwości zasługują na szczególną uwagę, ponieważ różne materiały mogą charakteryzować się odmiennymi właściwościami przepływu, wymiarowymi i przygotowania powierzchni.

4.3 Podróżnik ERP/MI konwertuje decyzje CAM na instrukcje fabryczne

System ERP lub MI fabryki powinien definiować zestaw materiałów, wymagania dotyczące miedzi, metodę obrazowania, kolejność laminowania, programy wierceń, trasę galwanizacji, wymagania dotyczące maski lutowniczej i legendy, wykończenie powierzchni, instrukcje dotyczące trasowania/nacięcia V, specjalne operacje mechaniczne, punkty kontroli i wymagania dotyczące testów elektrycznych.

Operacje specjalne muszą być jasno określone. Na przykład, rowek o kontrolowanej głębokości lub pogłębienie stożkowe powinno mieć odpowiedni identyfikator programu oraz wymaganą średnicę/geometrię, a także głębokość lub pozostałą grubość i tolerancję. Selektywny proces obróbki metodą „złotego palca” powinien określać wymaganą selektywną kolejność wykończenia i frezowania. Konstrukcja przelotki ślepej/zakopanej powinna definiować, który cykl laminowania tworzy strukturę każdej przelotki.

To praktyczny punkt, w którym inżynieria CAM staje się recepturą produkcyjną. Jeśli cel produkcyjny jest niejasny, operatorzy niższego szczebla są zmuszeni do niezależnej interpretacji intencji. Dobry proces eliminuje tę niejasność przed wydaniem partii.

Etap 5: Proces wytwarzania PCB krok po kroku

Po zatwierdzeniu przez CAM i wydaniu MI rozpoczyna się fizyczna produkcja. Poniższa sekwencja opisuje typowy proces wytwarzania wielowarstwowych płytek PCB metodą subtraktywną. Dokładny przebieg różni się w zależności od projektu.

Krok 1: Przygotowanie materiału i cięcie paneli

Rdzenie pokryte miedzią, folia miedziana i prepreg są dobierane zgodnie z zatwierdzonym układem warstw. Tożsamość materiału, waga miedzi, grubość i identyfikowalność partii są weryfikowane przed cięciem paneli na wymiar roboczy. Laminaty wysokoczęstotliwościowe i specjalistyczne mogą wymagać specjalnych procedur magazynowania, obsługi lub kontroli przygotowania powierzchni.

Krok 2: Obrazowanie warstwy wewnętrznej

Grafika CAM warstwy wewnętrznej jest przenoszona na fotorezyst za pomocą bezpośredniego naświetlania laserowego lub innej zatwierdzonej metody naświetlania. Cele rejestracyjne wbudowane w dane CAM pomagają kontrolować wyrównanie warstw. Celem jest stworzenie wzoru rezystu, który ochroni miedź, która ma pozostać po wytrawieniu.

Krok 3: Trawienie warstwy wewnętrznej i usuwanie powłoki ochronnej

Niezabezpieczona miedź jest usuwana chemicznie, tworząc wewnętrzny wzór przewodnika. Następnie powłoka ochronna jest usuwana, a panel czyszczony. Parametry trawienia są kontrolowane tak, aby gotowa geometria przewodnika odpowiadała skompensowanemu celowi CAM, a nie tylko oryginalnym wymiarom nominalnym CAD.

Krok 4: AOI warstwy wewnętrznej

Automatyczna inspekcja optyczna porównuje wytrawioną warstwę z warstwą odniesienia CAM. Otwory, zwarcia, nacięcia, wystające fragmenty i inne wady przewodnika można wykryć przed laminowaniem, gdy warstwa jest nadal dostępna. Ten punkt kontrolny zapobiega trwałemu zakopaniu się znanego defektu warstwy wewnętrznej wewnątrz płytki wielowarstwowej.

Krok 5: Obróbka wiązania, układanie i rejestracja warstw

Rdzenie wewnętrzne są przygotowywane do klejenia i układane warstwami prepregu i folii miedzianej zgodnie z zatwierdzoną kolejnością. Orientacja i kolejność warstw są starannie kontrolowane. W przypadku płytek wielowarstwowych, układ warstw to miejsce, w którym układ elektryczny staje się fizyczną strukturą.

Krok 6: Laminowanie

Stos jest prasowany w kontrolowanym cyklu cieplno-ciśnieniowym. Żywica prepreg przepływa, wypełnia przestrzenie wokół miedzi i utwardza ​​się, aby połączyć warstwy. Parametry prasowania muszą być dopasowane do systemu materiałowego i konstrukcji. Gęstość miedzi, grubość dielektryka i geometria ciężkiej miedzi wpływają na przepływ żywicy i ostateczną grubość.

Krok 7: Weryfikacja rejestracji i wiercenie

Po laminowaniu, dopasowanie można zweryfikować za pomocą promieni rentgenowskich lub innych metod wyrównania przed wierceniem mechanicznym. Wiercenie CNC tworzy otwory PTH, elementy i narzędzia zgodnie z programem wiercenia kompensowanego. Wiercenie laserowe jest stosowane do mikroprzelotek w konstrukcjach HDI. Programy specjalne mogą być stosowane do pogłębień stożkowych, pogłębiaczy i elementów o kontrolowanej głębokości.

Krok 8: Odbarwienie i przygotowanie ścianek otworu

Wiercenie mechaniczne odsłania dielektryk i może pozostawić smugi żywicy na wewnętrznych powierzchniach styku miedzi. Usuwanie smug i kondycjonowanie otworu przygotowują ścianki otworu, aby późniejsza metalizacja mogła utworzyć niezawodne połączenie elektryczne z wewnętrznymi warstwami miedzi.

Krok 9: Metalizacja miedzią bezprądową i otworami przelotowymi

Cienka, przewodząca warstwa miedzi jest osadzana na nieprzewodzącej ściance otworu, tworząc zalążek dla późniejszej miedzi elektrolitycznej. Ten etap przekształca wywiercony otwór w strukturę, która po nałożeniu powłoki może łączyć elektrycznie warstwy.

Krok 10: Obrazowanie warstwy zewnętrznej

Skompensowany wzór warstwy zewnętrznej jest nanoszony na panel. W zależności od wybranej metody produkcji, fabryka może zastosować galwanizację wzorcową lub inną kwalifikowaną sekwencję. Polaryzacja CAM i dobór procesu muszą być zgodne z zamierzoną metodą galwanizacji i trawienia.

Krok 11: Miedziowanie i trawienie warstwy zewnętrznej

Miedź jest stosowana tam, gdzie jest to wymagane, aby spełnić wymagania dotyczące przewodników i ścianek otworów. Tymczasowy system metalowej warstwy ochronnej jest następnie przetwarzany, aby usunąć niechcianą miedź bazową. Rezultatem jest gotowy wzór zewnętrznego przewodnika.

Krok 12: AOI warstwy zewnętrznej

Gotowa zewnętrzna miedź jest sprawdzana pod kątem odniesienia CAM. Projekty o cienkich liniach, gęste wybicia BGA i przejścia z dużą ilością miedzi wymagają szczególnie stabilnego obrazowania i trawienia, ponieważ defekty w tym miejscu bezpośrednio wpływają na gotową łączność.

Krok 13: Nakładanie maski lutowniczej, naświetlanie i utwardzanie

Nakładana jest ciekła, fotoobrazowalna maska ​​lutownicza, obrazowana na podstawie danych maski lutowniczej CAM, wywoływana i utwardzana. Maska chroni miedź przed utlenianiem i kontroluje miejsca, w których lut może być lutowany podczas montażu. Dopasowanie CAM i projektowanie otworów są ważne w przypadku padów o drobnym rozstawie, przelotek i gęsto rozmieszczonych pól lutowniczych.

Krok 14: Legenda / sitodruk

Oznaczenia referencyjne, oznaczenia biegunowości, logo, kody dat i inne zatwierdzone oznaczenia są drukowane lub nanoszone cyfrowo. Legenda musi być czytelna i nie może zanieczyszczać powierzchni lutowanych ani styków.

Krok 15: Wykończenie powierzchni

Odsłonięta miedź otrzymuje określone wykończenie. Typowe opcje to ENIG, ENEPIG, OSP, bezołowiowa powłoka HASL, srebro immersyjne, cyna immersyjna i selektywne twarde złoto. Prawidłowe wykończenie zależy od procesu montażu, odstępu między elementami, wymagań dotyczących styków, oczekiwań dotyczących przechowywania, wydajności RF i kosztów.

Mieszane wykończenia wymagają określonej kolejności. Na przykład, złote styki mogą być pokryte selektywnym, twardym złotem, podczas gdy reszta płytki otrzymuje inne, lutowalne wykończenie. CAM i MI muszą wyraźnie oddzielać te obszary.

Krok 16: Profilowanie, frezowanie, nacinanie rowków i specjalne prace mechaniczne

Frezowanie CNC, żłobienie V lub dziurkowanie oddzielają geometrię produktu od panelu produkcyjnego. Rowki, krawędzie, fazowania, ząbki i operacje o kontrolowanej głębokości są wykonywane zgodnie z danymi mechanicznymi i przebiegiem procesu. Kolejność jest istotna, gdy element musi pozostać podparty podczas galwanizacji lub innej wcześniejszej operacji.

Krok 17: Testowanie elektryczne i weryfikacja impedancji

Testy elektryczne PCB weryfikują ciągłość i izolację zgodnie z zatwierdzoną listą połączeń lub danymi testowymi. W razie potrzeby mierzone są próbki o kontrolowanej impedancji. Celem jest potwierdzenie, że fizyczny proces produkcyjny zachował sieć elektryczną zdefiniowaną w projekcie.

Krok 18: Kontrola wymiarowa, wizualna i ostateczna jakość

Kontrola końcowa weryfikuje kluczowe wymiary, otwory, profil, oznaczenia, maskę lutowniczą, wykończenie, jakość wykonania i inne wymagania klienta. Dodatkowa kontrola lub mikrosekcja mogą być wykorzystane do walidacji procesu, kwalifikacji lub spełnienia wymagań wysokiej niezawodności.

Krok 19: Czyszczenie, pakowanie i wydawanie

Zatwierdzone płytki są czyszczone, zabezpieczane przed uszkodzeniami mechanicznymi i środowiskowymi, oznaczane etykietą umożliwiającą identyfikację oraz pakowane zgodnie z wykończeniem i wymaganiami klienta. Na tym etapie proces produkcji gołych płytek PCB jest zakończony.

Co projektanci PCB powinni wiedzieć, aby inżynieria CAM była szybsza i bezpieczniejsza

Projektant nie musi zostać operatorem CAM. Jednak zrozumienie decyzji produkcyjnych, które musi podjąć CAM, pomaga projektantowi tworzyć dane, które trafiają do produkcji z mniejszą liczbą pytań inżynieryjnych.

Dlaczego „projektowanie według normy” może stwarzać problemy produkcyjne

System CAD PCB zazwyczaj odzwierciedla zamierzony efekt końcowy. Fabryka musi produkować w kierunku tego efektu końcowego poprzez procesy, które polegają na dodawaniu i usuwaniu materiału. Powlekanie otworów zmniejsza średnicę wierconego otworu. Trawienie usuwa miedź bocznie. Laminowanie zmienia grubość dielektryka. Obróbka powierzchni i maska ​​lutownicza dodają warstwy fizyczne. Kompensacja CAM ma na celu zniwelowanie tych efektów.

Najbardziej produktywna relacja projektant-CAM opiera się zatem na gotowych wymaganiach i marginesie procesu . Projektant powinien jasno określić, co musi być zgodne z wymaganiami gotowej płytki; inżynier CAM powinien zdefiniować skompensowane dane produkcyjne niezbędne do ich osiągnięcia.

Typowe pytania dotyczące inżynierii CAM i dlaczego się pojawiają

Pytania inżynieryjne niekoniecznie świadczą o złym projekcie. Stanowią one formalny mechanizm zapobiegający przekształcaniu się niejednoznacznych danych w nieodwracalne decyzje produkcyjne. Typowe przyczyny to: niezgodność między rysunkiem a danymi Gerber, niejasna definicja PTH/NPTH, rozmiar gotowego otworu kolidujący z rozmiarem padu, niewystarczający odstęp między przewodem miedzianym a otworem lub między przewodem miedzianym a krawędzią, docelowa impedancja niezgodna z dostarczonym układem warstw, niezdefiniowane gniazdo galwanizowane, konflikty w wykończeniu powierzchni, mieszane zmiany w projekcie lub cecha mechaniczna, dla której brakuje informacji o głębokości/tolerancji.

Zespoły projektowe mogą skrócić czas realizacji, odpowiadając na pytania korekcyjne w tych samych jednostkach i odniesieniach współrzędnych, które wykorzystano w pakiecie produkcyjnym, oraz zwracając jedną skonsolidowaną zatwierdzoną wersję zamiast sekwencji niezwiązanych ze sobą poprawek plików.

Wyjścia CAM, które sterują fabryką PCB

Po zatwierdzeniu, CAM generuje więcej niż tylko „pliki Gerber do produkcji”. Kompletny zestaw danych produkcyjnych może obejmować pliki obrazowania warstw wewnętrznych i zewnętrznych, skompensowane programy wierceń, programy tras, dane V-score, tablice paneli, dane dotyczące maski lutowniczej i legendy, dane referencyjne AOI, listy połączeń testów elektrycznych, próbki impedancji, docelowe układy warstw, funkcje narzędzi oraz pliki specyficzne dla procesu dla operacji specjalnych.

System ERP/MI łączy te pliki w sekwencję. Ten sam projekt płytki PCB może wymagać innej ścieżki, w zależności od tego, czy wykorzystuje standardowe otwory przelotowe, przelotki ślepe/zakopane, przelotki wypełnione żywicą w padach, selektywne złocenie, platerowanie krawędzi, trasowanie o kontrolowanej głębokości czy materiały specjalistyczne. Dlatego CAM i planowanie procesu powinny być częścią procesu produkcji PCB, a nie poza nim.

Od gotowej płytki PCB do montażu PCB

Produkcja płytek PCB polega na wytworzeniu czystej płytki drukowanej. Montaż płytki rozpoczyna się po przejściu kontroli końcowej. Gdy produkcja i montaż są skoordynowane, decyzje CAM mogą również wspierać wydajność procesu SMT , uwzględniając szyny montażowe, punkty odniesienia, otwory narzędziowe, wystające elementy i depanelizację.

Typowy proces montażu PCB obejmuje kontrolę przychodzącą, nadruk pasty lutowniczej, SPI (w razie potrzeby), montaż pick-and-place, lutowanie rozpływowe, AOI, kontrolę rentgenowską ukrytych połączeń, takich jak BGA/QFN, montaż przewlekany oraz lutowanie falowe/selektywne/ręczne (w zależności od potrzeb), czyszczenie, programowanie i testy funkcjonalne. Program montażu PCB pod klucz może również integrować pozyskiwanie komponentów i montaż produktu końcowego.

Utrzymanie łączności między inżynierią produkcji a montażem jest szczególnie przydatne w przypadku złączy przelotowych, BGA o drobnym rozstawie, złączy wciskanych, wykończeń selektywnych, złączy krawędziowych i projektów paneli, które muszą przejść przez zautomatyzowany sprzęt SMT.

Lista kontrolna dla projektantów PCB przed premierą

1. Sprawdź, czy każdy plik produkcyjny należy do tej samej wersji projektu.
2. Zapewnij wyraźny obrys planszy, bez powtarzających się lub sprzecznych konturów.
3. Jednoznacznie identyfikuj PTH, NPTH, szczeliny, mikroprzelotki, przelotki ślepe i przelotki zakopane.
4. Podaj rozmiary gotowych otworów i tolerancje dla otworów krytycznych.
5. Sprawdź pierścień pierścieniowy, stosując realistyczne wiertło i dopuszczalny luz.
6. Sprawdź odstępy między otworami a przewodami miedzianymi oraz między przewodami miedzianymi a krawędzią, nie tylko domyślne ustawienia CAD DRC.
7. Dopasuj minimalną liczbę linii/odstępów do wybranej grubości miedzi i technologii płytki.
8. Określ grubość i tolerancję gotowej płyty.
9. Dokonaj zestawienia lub upoważnij producenta do jego zaproponowania.
10. Identyfikuj sieci, cele i tolerancje o kontrolowanej impedancji.
11. Stan po obróbce: otwarty, zamknięty namiotem, zatkany, wypełniony żywicą/zakryty lub inny.
12. Trzymaj sitodruk z dala od pól lutowniczych i powierzchni stykowych.
13. Zdefiniuj wykończenie powierzchni, w tym selektywne obszary o twardym złocie lub wykończeniu mieszanym.
14. Otwory wymiarowe, wycięcia, poszycia krawędzi i specjalne wykończenia krawędzi.
15. Dokładnie zdefiniuj pogłębienia stożkowe, otwory walcowe i frezowanie o kontrolowanej głębokości.
16. Przegląd równowagi miedzi w projektach wielowarstwowych i z dużą ilością miedzi.
17. Zdefiniuj wymagania dotyczące wyniku V, routingu, kart lub macierzy dostarczonych przez klienta.
18. Udostępnij listę połączeń/dane inteligentne, jeśli są dostępne, w celu weryfikacji łączności.
19. Usuń przestarzałe warstwy mechaniczne, mapy wierceń i stare notatki dotyczące rewizji z pakietu wydania.
20. Rozwiązuj pytania dotyczące inżynierii CAM przed udostępnieniem danych produkcyjnych.

Jak zmienia się proces produkcji płytek PCB w zależności od typu płytki

Gdzie jakość jest wbudowana w produkcję PCB

Kontrola jakości PCB to nie pojedyncza kontrola końcowa. To łańcuch prewencji i weryfikacji. CAM DFM zapobiega wprowadzeniu niezgodnej geometrii do produkcji. Wewnętrzna warstwa AOI zapobiega zakopywaniu wadliwych przewodników. Kontrola pasowania chroni dopasowanie warstwy do otworu. Kontrola platerowania chroni integralność ścianek otworu. Zewnętrzna warstwa AOI wykrywa wady przewodników przed nałożeniem maski lutowniczej. Test elektryczny weryfikuje gotową sieć. Ostateczna kontrola wymiarowa i wizualna potwierdza, że ​​płytka spełnia również wymagania mechaniczne i wykonawcze.

Dlatego technicznie solidny proces produkcji PCB jest projektowany wokół punktów kontrolnych. Każda inspekcja powinna wychwycić rodzaj wady, którą można jeszcze naprawić lub wyeliminować na tym etapie, zamiast polegać na inspektorze końcowym, który wykryje wszystko po tym, jak koszt płytki się już skumuluje.

Jak Highleap podchodzi do inżynierii produkcji PCB

Highleap Electronics oferuje usługi produkcji płytek PCB od prototypu do produkcji, w tym wielowarstwowe, HDI, o kontrolowanej impedancji, z dużą ilością miedzi, wysokoczęstotliwościowe i inne zaawansowane konstrukcje. Opublikowane informacje o możliwościach Highleap obejmują sztywne płytki do 60 warstw oraz możliwość tworzenia cienkich linii HDI o grubości do 2/2 mila dla kwalifikowanych projektów; rzeczywista wydajność zależy od masy miedzi, ułożenia warstw, rozkładu cech i weryfikacji DFM.

Dla inżynierów oceniających projekt, najbardziej użytecznym punktem wyjścia jest nie tylko tabela minimalnych możliwości. Prześlij kompletny pakiet projektowy, aby zespół CAM mógł ocenić projekt jako system: budowa warstw, linie/przestrzenie, wiercenia, pierścienie, odstępy między otworami a miedzią, krawędź płytki, maska ​​lutownicza, wykończenie powierzchni, impedancja, cechy mechaniczne i panelizacja.

W przypadku projektów wykraczających poza płytkę drukowaną, Highleap może przenieść udostępnione dane produkcyjne do montażu PCB lub programu montażu PCB pod klucz , utrzymując produkcję, pozyskiwanie komponentów, montaż i wymagania testowe w ramach jednego procesu prac inżynieryjnych.

Często zadawane pytania dotyczące procesu produkcji PCB

Jak powstają płytki PCB?

Przemysłowe płytki PCB powstają poprzez konwersję danych projektowych PCB na dane produkcyjne CAM, przygotowanie materiałów powlekanych miedzią, naniesienie obrazu i wytrawienie warstw przewodzących, laminowanie struktur wielowarstwowych, wiercenie i metalizację otworów, formowanie warstw zewnętrznych, nałożenie maski lutowniczej i wykończenie powierzchni, profilowanie płytki, testowanie elektryczne i przeprowadzenie kontroli końcowej. Zaawansowane płytki mogą być dodatkowo wyposażone w wiercenie laserowe, laminowanie sekwencyjne, wypełnianie, selektywne platerowanie lub specjalne operacje mechaniczne.

Czym jest CAM w produkcji PCB?

CAM, czyli inżynieria wytwarzania wspomagana komputerowo, to etap, który przekształca dane projektowe PCB klienta w dane gotowe do produkcji. Inżynierowie CAM przeprowadzają kontrole DFM, normalizują dane warstw i wierceń, stosują zatwierdzoną kompensację produkcyjną, tworzą panele i narzędzia, generują pliki maszynowe i wspierają proces ERP/MI stosowany w fabryce.

Czy CAM to to samo co projektowanie PCB?

Nie. Projekt PCB definiuje przeznaczenie obwodu i produktu. Inżynieria CAM przygotowuje ten projekt do konkretnego procesu produkcyjnego. CAM powinien zachować projekt funkcjonalny, uwzględniając jednocześnie wymagania dotyczące obrazowania, trawienia, wiercenia, galwanizacji, laminowania, maski lutowniczej, profilowania i testowania.

Dlaczego projekt może przejść test CAD DRC, ale nie przejść testu PCB DFM?

CAD DRC weryfikuje reguły skonfigurowane przez projektanta. Factory DFM weryfikuje projekt pod kątem rzeczywistych warunków produkcyjnych, takich jak gramatura miedzi, kompensacja wiercenia, tolerancja pasowania, struktura laminacji, możliwość zastosowania maski lutowniczej, sposób powlekania, panelizacja i procesy specjalne. Reguła CAD może zatem być poprawna pod względem elektrycznym, ale niekompletna z punktu widzenia produkcji.

Dlaczego producent płytek PCB zmienia szerokość ścieżki lub rozmiar wiertła w oprogramowaniu CAM?

Producenci mogą stosować kompensację kontrolowaną, aby gotowa płytka spełniała żądane wymiary po wytrawieniu i pokryciu galwanicznym. Na przykład, grafika na warstwie zewnętrznej może wymagać kompensacji wytrawiania, a wiertło produkcyjne do otworu po pokryciu galwanicznym może różnić się od gotowego otworu, ponieważ na ściankach otworu zostanie później osadzona miedź. Zmiany funkcjonalne wykraczające poza uzgodnioną kompensację produkcyjną należy potwierdzić z klientem.

Jakie pliki powinienem przesłać w celu wykonania płytki PCB?

Pakiet Solid Release zazwyczaj zawiera dane dotyczące miedzi, maski lutowniczej i legendy; pliki wierceń NC; obrys płytki; rysunek wykonawczy; układ warstw; grubość końcową; wymagania dotyczące miedzi; wykończenie powierzchni; wymagania dotyczące kontrolowanej impedancji; specjalne uwagi mechaniczne; oraz listę połączeń lub inteligentny zestaw danych, jeśli jest dostępny. Wszystkie pliki powinny reprezentować tę samą wersję.

Co jest przyczyną największej liczby pytań dotyczących inżynierii CAM?

Do najczęstszych przyczyn zaliczają się sprzeczne wersje, niejasny status PTH/NPTH, niewystarczający odstęp pierścienia lub między otworami a miedzą, niezdefiniowane szczeliny lub elementy o kontrolowanej głębokości, konflikty w wykończeniu powierzchni, niejasne wymagania dotyczące ułożenia warstw/impedancji, miedź zbyt blisko frezowanej krawędzi oraz uwagi dotyczące produkcji niezgodne z rzeczywistymi danymi projektowymi.

Czy montaż płytek PCB jest częścią procesu produkcji płytek PCB?

W ścisłym znaczeniu, produkcja płytek PCB polega na wytworzeniu płytki, a montaż płytek PCB polega na montażu na niej komponentów. W gotowym procesie produkcji elektroniki, stanowią one kolejne części jednego łańcucha produkcyjnego. Wczesna koordynacja tych procesów pozwala zoptymalizować panelizację, punkty odniesienia, obróbkę powierzchni, wykończenie powierzchni oraz depanelizację w przypadku montażu SMT i przewlekanego.