Fluxo do processo de fabricação de PCB

A produção de PCBs envolve diversos processos intricados, começando pela criação de filmes fotográficos, essenciais para a transferência de padrões de circuitos para as placas de produção. Este artigo explora o papel dos filmes fotográficos na produção de PCB, juntamente com o processo básico de fabricação e os requisitos para a produção de engenharia de PCB.

Produção de Filme Fotográfico

A produção de uma placa de circuito impresso (PCB) começa com a criação de filmes fotográficos, cruciais para garantir a qualidade do produto final. Cada tipo de PCB requer pelo menos um conjunto de filmes fotográficos correspondentes. Esses filmes transferem vários padrões para as placas de produção usando um processo de fotolitografia.

Os usos de filmes fotográficos na produção de PCB incluem:

• Transferência de padrões para a máscara fotorresistente, incluindo padrões de circuito e padrões de máscara de solda.
• Criação de modelos para serigrafia, incluindo padrões e caracteres de máscara de solda.
• Fornecer referências de programação de máquinas CNC para usinagem (furação e fresamento) e referências de furos.

Com o avanço da indústria eletrônica, os PCBs precisam ser mais densos, com traços mais finos e diâmetros de broca menores. Consequentemente, o processo de produção tornou-se mais sofisticado, exigindo filmes fotográficos de alta qualidade para produzir PCBs de alta qualidade. A produção moderna de PCB exige que os filmes fotográficos atendam aos seguintes critérios:

• Precisão dimensional atendendo aos requisitos da PCB, compensando desvios causados ​​pelo processo produtivo.
• Em conformidade com os requisitos de design com símbolos gráficos completos.
• Possui bordas retas e nítidas, sem imprecisão, com alto contraste em preto e branco para atender aos requisitos do processo de fotolitografia.
• Material com boa estabilidade dimensional, o que significa alterações mínimas de tamanho devido às variações de temperatura e umidade ambiental.
• Para PCBs de dupla face e multicamadas, o alinhamento preciso das almofadas e dos padrões comuns é essencial.
• Cada camada do filme fotográfico deve ser claramente marcada ou nomeada.
• O material de base do filme fotográfico deve transmitir o comprimento de onda de luz necessário, normalmente na faixa de 3000 a 4000 angstroms para fotossensibilidade.

Embora anteriormente a produção de filmes fotográficos exigisse primeiro a criação de um mestre fotográfico, os avanços recentes na tecnologia de fotoplotagem a laser melhoraram significativamente o processo. Esta tecnologia avançada melhorou enormemente a velocidade e a qualidade da produção de filmes, permitindo a criação de gráficos de linhas finas e de alta precisão que antes eram impossíveis, refinando assim a tecnologia CAM na produção de PCB.

Material do substrato

Laminados revestidos de cobre (CCL), também conhecidos como laminados revestidos de cobre ou placas revestidas de cobre, servem como material de substrato para a fabricação de PCBs. O método mais amplamente utilizado para a produção de PCBs, o método de gravação, grava seletivamente o laminado revestido de cobre para obter os padrões de circuito desejados. Os laminados revestidos de cobre atendem principalmente às funções de condução, isolamento e suporte em todo o PCB, impactando significativamente seu desempenho, qualidade e custo de fabricação.

Processo Básico de Fabricação

O processo básico de fabricação de PCBs varia de acordo com o número de camadas do padrão do condutor e pode ser classificado em PCBs de face única, dupla face e multicamadas. O processo básico de fabricação de placas unilaterais inclui as seguintes etapas:

Etapa 1: Projetando o PCB
Etapa 2: Revisão do projeto e questões de engenharia
Etapa 3: Imprimindo o Design do PCB
Etapa 4: Imprimindo o Cobre para a Camada Interior
Etapa 5: gravar as camadas internas ou núcleo para remover o cobre
Etapa 6: alinhamento de camadas
Etapa 7: Inspeção Óptica Automatizada
Etapa 8: Laminação das camadas de PCB
Etapa 9: Perfuração
Passo 10: Revestimento de PCB
Etapa 11: Imagem da camada externa
Etapa 12: Gravura da Camada Externa
Etapa 13: AOI da camada externa
Etapa 14: Aplicação da máscara de solda
Etapa 15: aplicação de serigrafia
Etapa 16: Concluindo o PCB
Etapa 17: Teste de confiabilidade elétrica

Para placas dupla-face, o processo inclui etapas adicionais, como revestimento através de furos e métodos de imagem como o método SMOBC ou método de revestimento gráfico, dependendo da aplicação.

No método SMOBC, a principal vantagem é a prevenção de pontes de solda entre linhas finas, e a relação chumbo-estanho constante proporciona melhor soldabilidade e armazenamento do que as placas de nivelamento de ar quente.

A produção de engenharia de PCBs é crítica para garantir a capacidade de fabricação do projeto e requer um conhecimento profundo do processo de produção e do software relevante. Isso inclui softwares comuns de design de PCB como Protel, Pads2000 e Autocad, bem como software CAM como View2001 e CAM350, que permitem edição, correção, reparo e panelização de gráficos de circuito, com a capacidade de gerar dados de automação para fotoplotagem, perfuração e inspeção.

Durante o treinamento em nossa empresa, espera-se que os alunos se tornem proficientes no uso de nossa fotoplotter a laser e produtos relacionados, bem como em vários aplicativos eletrônicos de software CAD/CAM. Desejamos a todos os formandos uma experiência de aprendizagem de sucesso e uma estadia agradável na nossa empresa!

Requisitos básicos para produção de engenharia de PCB

A qualidade de Engenharia PCB a produção reflete o nível de habilidade do projetista e as capacidades de fabricação e o nível tecnológico do fabricante de PCB. A produção de engenharia de PCB, que integra projeto e fabricação auxiliados por computador, requer alta precisão e exatidão; caso contrário, poderá afetar o desempenho elétrico do produto final, levando a erros, rejeição de lote, atraso na entrega e perdas econômicas. Portanto, os engenheiros de PCB devem estar sempre cientes de suas responsabilidades significativas, ser meticulosos e ter muito cuidado em seu trabalho. Ao manusear arquivos de design de PCB, eles devem verificar cuidadosamente:

• Se os arquivos recebidos atendem às regras do projetista e aos requisitos do processo de fabricação de PCB e incluem marcas de posicionamento.
• Se o layout dos traços, as distâncias entre os traços e as almofadas e a folga entre os elementos no espaço 2D e 3D são razoáveis ​​e atendem aos requisitos de produção.
• Se as dimensões da PCB correspondem aos desenhos de processamento e se quaisquer gráficos adicionados ao layout da PCB (como ícones ou anotações) podem causar curto-circuitos no sinal.
• Se são necessárias edições ou modificações para formas de traço insatisfatórias.
• Se o PCB possui linhas de processo, se a máscara de solda atende aos requisitos do processo de produção, se as dimensões da máscara de solda são adequadas e se as marcas de caracteres são pressionadas nas almofadas dos componentes, afetando a qualidade da montagem, etc.

Geração de dados de fotoplot

1. Etapa e repetição

Se o design do PCB for muito pequeno para atender aos requisitos do processo de fabricação, ou se um produto consistir em vários PCBs, várias placas pequenas precisarão ser combinadas em uma placa grande ou vários PCBs usados ​​para um produto serão montados juntos para produção. O primeiro é semelhante a uma placa de carimbo, que atende às condições do processo de produção de PCB e é conveniente para a montagem de componentes, enquanto o último envolve a montagem de vários PCBs de um produto, facilitando a produção e garantindo que um conjunto de produtos seja completo e claro.

2. Geração de dados gráficos do Photoplot

A base de Produção de PCB é o filme fotográfico. Anteriormente, a criação de filmes fotográficos exigia primeiro a criação de um mestre fotográfico, seguido do uso do mestre para fotografia ou cópia. A precisão do mestre deve atender aos requisitos do PCB e compensar os desvios causados ​​pelo processo de produção. O master pode ser fornecido pelo cliente ou criado pelo fabricante, mas é necessária uma estreita cooperação e negociação entre as duas partes para atender aos requisitos do usuário e às condições de produção.

Nos casos em que o usuário fornece o mestre, o fabricante deve inspecioná-lo e aprová-lo, e o usuário pode avaliar e aprovar a PCB original ou produzida pela primeira vez. Os métodos para criar o mestre incluem desenho manual, colagem e desenho CAD. Com o desenvolvimento da tecnologia informática, a tecnologia PCB CAD fez um progresso significativo. O nível da tecnologia de produção de PCB também melhorou rapidamente em direção a placas multicamadas, de linhas finas, de pequenos orifícios e de alta densidade. O processo tradicional de produção de chapas de filme não consegue mais atender às necessidades de design de PCBs, levando ao surgimento de fotógrafos.

Usando uma plotadora de luz, você pode enviar diretamente os arquivos de dados gráficos PCB projetados por CAD para o sistema de computador da plotadora de luz e controlar a plotadora de luz para usar a luz para desenhar gráficos diretamente no filme. Então, após revelação e fixação, obtém-se a placa de filme. A base de filme de cartão impresso produzida com tecnologia de pintura leve é ​​​​rápida, de alta precisão e de boa qualidade.

Também evita erros humanos que podem ocorrer ao mapear manualmente ou desenhar mapas básicos, melhorando significativamente a eficiência do trabalho e reduzindo o tempo de impressão das placas. Ciclo de produção. Usando o plotter a laser da nossa empresa, podemos concluir em um curto período de tempo o trabalho que muitas pessoas demoravam muito para concluir no passado, e os fios finos e as placas mestras de alta densidade que ele desenha são incomparáveis ​​pelas operações manuais. De acordo com as diferentes estruturas das plotadoras a laser, elas podem ser divididas em tipo plano, tipo de tambor interno (Tambor Interno) e tipo de tambor externo (Tambor Externo).

O formato de dados padrão usado por fotoplotters é o formato Gerber-RS274, que também é o formato de dados padrão na indústria de design e produção de placas impressas. A nomenclatura do formato Gerber vem da American Gerber Company, pioneira no design e produção de fotoplotters.

A geração de dados de desenho leve consiste em converter os dados de projeto gerados pelo software CAD em dados de desenho leve (principalmente dados Gerber), que são modificados e editados pelo sistema CAM para completar o pré-processamento do desenho leve (imposição, espelhamento, etc.) para alcançar Requisitos do processo de produção de placas impressas. Os dados processados ​​são então enviados para o plotter de luz, onde são convertidos em dados raster pelo processador de dados de imagem raster do plotter de luz. Esses dados raster são enviados ao plotter de luz laser por meio de um algoritmo de redução de compressão de alta velocidade para completar a pintura de luz.

3.Formato de dados de fotoplotagem

O formato de dados de plotagem de fotos é baseado no formato de dados Gerber de plotadoras de fotos vetoriais, que foi expandido e tornado compatível com formatos HPGL (Hewlett-Packard Graphics Language), AutoCAD DXF, TIFF e outros formatos de dados gráficos especializados e gerais. Alguns desenvolvedores de CAD e CAM também estenderam o formato de dados Gerber.

A seguir está uma breve introdução aos dados de Gerber.

O nome formal dos dados Gerber é formato Gerber RS-274. Cada símbolo no disco de uma plotadora fotográfica vetorial recebe um código D correspondente nos dados Gerber. Isso permite que a plotadora fotográfica controle e selecione o disco através do código D, desenhando os gráficos correspondentes. Ao listar os códigos D e as formas, tamanhos e métodos de exposição correspondentes aos símbolos, obtém-se uma tabela de códigos D. Esta tabela de código D serve como uma ponte entre o projeto CAD e o uso desses dados pela plotadora fotográfica para plotagem de fotos. Ao fornecer dados de plotagem fotográfica Gerber, os usuários também devem fornecer a tabela de código D correspondente. Desta forma, a plotadora fotográfica pode determinar qual disco de símbolo usar para exposição com base na tabela de código D, desenhando assim os gráficos corretos.

Em uma tabela de código D, geralmente deve incluir o código D, a forma e o tamanho de cada disco correspondente do código D e o método de exposição do disco. Tomando como exemplo uma tabela de código D do software CAD eletrônico Protel mais comumente usado na China, sua extensão é .APT, que é um arquivo ASCII e pode ser editado com qualquer software de edição que não seja de texto.

D11 CIRCULAR 7.333 7.333 0.000 LINHA
D12 CIRCULAR 7.874 7.874 0.000 MULTI
D13 QUADRADO 7.934 7.934 0.000 LINHA
D14 CIRCULAR 8.000 8.000 0.000 LINHA
D15 CIRCULAR 10.000 10.000 0.000 LINHA
D16 CIRCULAR 11.811 11.811 0.000 LINHA
D17 CIRCULAR 12.000 12.000 0.000 MULTI
D18 CIRCULAR 16.000 16.000 0.000 MULTI
D19 CIRCULAR 19.685 19.685 0.000 MULTI
D20 ARREDONDADO 24.000 24.000 0.000 MULTI
D21 CIRCULAR 29.528 29.528 0.000 MULTI
D22 CIRCULAR 30.000 30.000 0.000 FLASH
D23 ARREDONDADO 31.000 31.000 0.000 MULTI
D24 ARREDONDADO 31.496 31.496 0.000 FLASH
D25 ARREDONDADO 39.000 39.000 0.000 MULTI
D26 ARREDONDADO 39.370 39.370 0.000 MULTI

Na tabela acima, cada linha define um código D, incluindo seis parâmetros:

1.A primeira coluna é o número do código D, composto pela letra «D» seguida de um número.

2.A segunda coluna é a descrição da forma do símbolo representado pelo código D, como CIRCULAR indicando que a forma do símbolo é circular e QUADRADO indicando que a forma do símbolo é quadrada.

3.A terceira e quarta colunas definem os tamanhos do símbolo gráfico nas direções X e Y, em mils; 1 mil = 1/1000 polegada, aproximadamente igual a 0.0254 milímetros.

4.A quinta coluna é o tamanho do furo central no gráfico do símbolo, também em mils.

5. A sexta coluna indica o modo de uso do disco de símbolos, como LINE indicando que o símbolo é usado para desenhar linhas, FLASH indicando que é usado para expor placas de solda e MULTI indicando que pode ser usado para desenhar linhas e expondo as almofadas de solda.

No formato Gerber RS-274, além de utilizar códigos D para definir discos de símbolos, os códigos D também são utilizados para controle de exposição de plotters fotográficos; além disso, alguns outros comandos são usados ​​para controle e operação de plotadoras fotográficas. O formato de dados Gerber gerado por diferentes softwares CAD pode ter algumas pequenas diferenças, mas a estrutura geral permanece inalterada como o formato Gerber-RS0274.

Conclusão

A produção de PCBs depende muito da precisão e qualidade dos filmes fotográficos, que servem de modelo para padrões de circuitos. À medida que a tecnologia avança, aumenta a demanda por PCBs de alta densidade com traços mais finos e diâmetros de broca menores, necessitando do uso de filmes fotográficos de alta qualidade. Os engenheiros de PCB desempenham um papel crucial em garantir a capacidade de fabricação e a qualidade do Designs de PCB, exigindo atenção meticulosa aos detalhes e um profundo conhecimento do processo de produção.

Aderindo a requisitos rigorosos e aproveitando tecnologias avançadas, os fabricantes de PCB podem produzir PCBs de alta qualidade que atendam às crescentes demandas da indústria eletrônica.