Все для изготовления печатных плат: Все для печатных плат

27.07.1973 alexxlab

Содержание

Материалы для производства печатных плат

Исходный материал — диэлектрическое основание, ламинированное с одной или двух сторон медной фольгой.

В качестве диэлектрика могут выступать:

листы, изготовленные на основе стеклотканей, пропитанных связующим на основе эпоксидных смол — стеклотекстолит (СФ, СТФ, СТАП, FR4 и т.п.)
листы с керамическим наполнителем, армированные стекловолокном — Rogers RO5603, RO4350
листы фторопласта (PTFE), также армированные — ФАФ-4Д, Arlon (AD и AR),
ламинаты на металлическом основании (алюминий, медь, нержавеющая сталь)
плёнки из полиимида, полиэтилентерефталата (PET, ПЭТФ, лавсан)

Материалы для стандартных односторонних, двусторонних и многослойных печатных плат

Фольгированный стеклотекстолит FR4 с температурой стеклования 135ºС, 150ºС и 170ºС является наиболее распространенным материалом для производства односторонних и двухсторонних печатных плат

. Толщина стеклотекстолита обычно варьируется от 0,5 до 3,0 мм.

Достоинства FR4: хорошие диэлектрические свойства, стабильность характеристик и размеров, высокая устойчивость к воздействию неблагоприятных климатических условий.

Во многих случаях, где требуются достаточно простые печатные платы (при производстве бытовой аппаратуры, различных датчиков, некоторых комплектующих к автомобилям и т.п.) превосходные свойства стеклотекстолита оказываются избыточными, и на первый план выходят показатели технологичности и стоимости. В таких случаях обычно используют следующие материалы:

XPC, FR1, FR2 — фольгированные гетинаксы (основа из целлюлозной бумаги, пропитанной фенольной смолой), широко применяется при изготовлении печатных плат для бытовой электроники, аудио-, видео техники, в автомобилестроении (расположены в порядке возрастания показателей свойств, и, соответственно, цены). Прекрасно штампуются.

CEM-1 — ламинат на основе композиции целлюлозной бумаги и стеклоткани с эпоксидной смолой. Прекрасно штампуется.

Материалы для плат с повышенной теплоотдачей

Платы с металлическим основанием находят широкое применение в устройствах с мощными светодиодами, источниках питания, преобразователях тока, модулях управления двигателями.

Основанием платы служит металлическая пластина. В зависимости от требуемых характеристик выбирается материал. Наиболее часто используются алюминиевые сплавы:

1100 (отечественный аналог сплав АД) — из-за небольшого количества примесей материал обладает хорошей теплопроводностью (220 W/mK), пластичен, недостатками являются: невысокая механическая прочность и вязкость, что затрудняет механическую обработку контура печатных плат;
5052 (отечественный аналог сплав АМг2.5) — наиболее употребительны, несмотря на относительно не очень высокую теплопроводность (порядка 140 W/mK), хорошо обрабатываются, относительно дешевы;

6061 (отечественный аналог сплав АДЗЗ) — применяется, когда требуется повышенная коррозионная стойкость, помимо этого обладает повышенной механической прочностью. К недостаткам можно отнести более высокую цену по сравнению с вышеперечисленными сплавами.

В случаях, когда требуется очень высокая теплопроводность, в качестве металлического основания используется медь. Теплопроводность меди 390 W/mK, к недостаткам можно отнести высокую стоимость и затрудненность механической обработки фрезерованием вследствие высокой вязкости. Когда требуется высокая коррозионная стойкость и механическая прочность, в качестве металлического основания используется нержавеющая сталь.

Материалы для СВЧ печатных плат

При производстве СВЧ печатных плат применяются специальные диэлектрические материалы, характеризующиеся повышенной (в сравнении со стандартным FR4) стабильностью величины диэлектрической проницаемости и низкими потерями в широком диапазоне рабочих частот (от единиц МГц до десятков ГГц).

Спектр материалов для производства СВЧ печатных плат весьма широк: в качестве диэлектрика, как в чистом виде, так и в различных комбинациях (для придания необходимых характеристик, например термостабильности) применяют различные полимеры, керамику. В основном, диэлектрик армируется стекловолокном (различного плетения, что так же влияет на результирующие параметры материала). Неармированные материалы используются редко и, как правило, являются наиболее дорогостоящими и сложно обрабатываемыми (очень мягкие, либо очень хрупкие).

Многослойные конструкции СВЧ печатных плат выполняют как с применением только специализированных материалов, так и с применением стандартных материалов FR4. Например, с целью снижения стоимости, СВЧ диэлектрик используют только для разделения одного или двух внешних сигнальных слоёв, а для остальных — используют обычный FR4 (такие конструкции МПП называются гибридными).

Материалы для гибких печатных плат

Доминирующим базовым материалом для производства гибких ПП является полиимид. Хотя полиэтилентерефталат существенно дешевле, его применяют значительно реже в виду более узкого диапазона рабочих температур и недостаточной размерной стабильности. Несмотря на недостатки полиэтилентерефталата, он всё же обладает рядом преимуществ, таких, например, как хорошая химическая стойкость и низкое влагопоглощение, а также он легко формуется (низкотемпературный термопласт). Наибольшее применение находит для изготовления односторонних гибких плат для узлов автомобильной промышленности.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Провод
- Обмоточный
- Монтажный
  - Гибкий в силиконе ( 10, 100, 300 м)
  - МГТФ, МПО 33-11
  - Монтажный провод МПО, МПМ, МЛТП
  - МГТФЭ, НВЭ (В ЭКРАНЕ)
  - НВ-4, НВ-1, ПУГВ
  - МГШВ
  - Миниатюрный провод
  - Акустический кабель
  - МП 37-12, МПЭ 37 -12
  - МС, МСЭ, МСЭО 16-13 ; 15 -11 ;26-13
  - БИФ-Н, БИФ, БИФЭЗ-Н, ПТЛ, БИН
- Высокоомные
- Шлейф (провод ленточный)
- Радиочастотный РК
- Кабель разный
- Высоковольтные провода
Металл
Пластик
Силикон, резина
Скотчи, ленты
Изоляционные материалы
Термоинтерфейс
Всё для пайки
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

ХИМИЯ
Фольгированные материалы
МАКЕТНЫЕ ПЛАТЫ
Блоки питания, Микроскоп
Инструмент
- Ручной инструмент
  - Мини-дрели, СГМ, граверы, шлиф машины
  - Фонари UV ( 365нм), Клей UV
  - Бокорезы, кабелерезы, пассатижи
  - Штангенциркуль, линейки, угольник
  - Пинцеты
  - Ножницы,зажимы, скальпель и прочее
  - Прочий инструмент
  - Термопистолеты, Клей
  - Труборезы
- Абразивы
- Оборудование
- Патроны, цанги
- Метчики, плашки
- Тиски
- Патроны токарные
- Сверла, фрезы
- Стяжки кабельные
Фторопласт

Главная
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Материалы для изготовления печатных плат

Базовый материал – основной носитель устройства монтажа и электронных схем печатной платы. Базовый материал поставляется производителю печатных плат в виде «панели» и обрезается под необходимый размер для производства конкретной платы. Существует множество базовых материалов для печатных плат с различной толщиной и покрытиями, так же как и различными электрическими и механическими свойствами, которые влияют на функциональность электронной схемы. См. также Материалы ПП. Часто базовый материал выполнен из стекловолокна с эпоксидной смолой (FR4), доступный в виде, фольгированном медью или препрег.

Гетинакс фольгированный — спрессованные слои электроизоляционной бумаги, пропитанной фенольной или эпоксифенольной смолой в качестве связующего вещества, облицованные с одной или двух сторон медной фольгой.

Гибкость изоляционного материала – задаётся числом циклов изгиба вокруг оправки, диаметр которой равен нескольким значениям толщины гибкого участка.

Жесткое золочение — электролитическое жесткое золочение – это защищенная от трения поверхность, используемая для золотых выводов. Мы гальванически наносим никель на медную дорожку. Затем на никель наносится золото.

Катаная медная фольга – имеет относительное удлинение в 5-6 раз больше, чем у электролитической фольги, поэтому обладает большей гибкостью, способностью к перегибам, а также способностью к механической обработке без расслоения. Является дорогостоящей. Применяется при производстве гибких печатных плат.

Материал основания печатной платы – материал (диэлектрик), на котором выполняют рисунок печатной платы.

Неупрочнённые базовые материалы – медная фольга, покрытая смолой с состоянием В – частично заполимеризованная смола или с состоянием С – полностью заполимеризованная смола, а также жидкие диэлектрики и диэлектрики с нанесенной сухой пленкой.

Нефольгированные диэлектрики бывают двух типов. 1. С клеевым слоем, который наносят для повышения прочности сцепления осаждаемой в процессе изготовления ПП меди химическим способом; 2. С введенным в объем диэлектрика катализатором, способствующим осаждению химической меди.

Печатная плата с толстой медью — обычно платой с толстой медью называется печатная плата с толщиной меди> 105µm. Такие платы используются для высоких токов переключения в автомобильной и промышленной электронике и для специфических запросов клиента. Медь предлагает самый высокий коэффициент теплопроводности после серебра.
Платы с толстым слоем меди позволяют:
•    Высокие токи переключения
•    Оптимальная теплоотдача при местном нагревании
•    Увеличение жизни, надежности и уровня интеграции
При этом при разработке платы должны быть приняты особые меры предосторожности касательно процесса травления, допустимы только более широкие структуры проводников.

Препреги – изоляционный прокладочный материал, используемый для склеивания слоёв МПП. Изготавливаются из стеклоткани, пропитанной недополимеризованной термореактивной эпоксидной или другими смолами.

САФ (препрег с низкой тягучестью, low flow prepreg) – склеивающий материал с регулируемой текучестью, который используется при изготовлении ГЖП, обладает адгезией как к стеклотекстолиту, так и полиимиду.

Соединение золотом — поверхность печатной платы Bond gold — это собирательный термин для поверхностей, способных к соединению, обычно золотых поверхностей. Для соединения применяются: иммерсионное золочение по подслою никеля (ENIG) для соединения алюминиевых проводов (Al), мягкое золото с электролитическим покрытием для соединения золотых проводов (Au) и ENEPIG (иммерсионное золочение по подслою никеля и палладия), которое подходит для обоих методов соединения.
Толщина золотого слоя при химическом (иммерсионном) золочении составляет около 0.3-0.6µm, при электролитическом (мягком) золочении около 1.0-2.0µm и около 0.05-0.1µm золота плюс 0.05-0.15µm палладия для ENEPIG. Слои золота базируются на приблизительно 3.0-6.0µm никеля.

Стеклотекстолит фольгированный – спрессованные слои стеклоткани, пропитанные эпоксифенольной или эпоксидной смолой. По сравнению с гетинаксом имеет лучшие механические и электрические свойства, более высокую нагревостойкость, меньшее влагопоглощение.

Технологические (расходные) материалы для изготовления ПП – фоторезисты, специальные трафаретные краски, защитные маски, электролиты меднения, травления и пр.

Упрочнённые базовые материалы и препреги – разработанные специально для лазерной технологии нетканые стекломатериалы с заданной геометрией элементарной нити и заданным распределением нити (плоской стороной в направлении оси Z), органические материалы с неориентированным расположением волокон (арамид), препрег для лазерной технологии, стандартные конструкции на основе стеклоткани и пр.

Фольгированные диэлектрики – состоят из стеклоткани, изготовленной из нитей; смолы, используемой для пропитывания стеклоткани; фольги, используемой в качестве металлического покрытия фольгированных материалов.

Фольгированный и нефольгированный полиимид – применяется в электронной аппаратуре ответственного назначения, работающей при высоких температурах, для изготовления гибких печатных плат, ГПК, гибко-жёстких печатных плат, а также многослойных печатных плат, лент-носителей интегральных схем, и больших гибридных интегральных схем с числом выводов до 1000.

Электролитическая медная фольга – недорогостоящая; применяется при изготовлении ГПК с высокой плотностью рисунка проводников. Обладает более высокой разрешающей способностью при травлении меди с пробельных мест по сравнению с катаной.

CEM 1 — это базовый материал для печатных плат, сделанный из многослойной бумаги. СЕМ 1 имеет основу из бумаги, пропитанной эпоксидной смолой, и один внешний слой из стекловолокна. Из-за бумажной основы этот материал не подходит для металлизации сквозных отверстий. Спецификация материала содержится в документе IPC-4101.

IMDS – Международная система данных по материалам (International Material Data System). IMDS (www.mdsystem.com) была разработана производителями автомобилей для сбора состава материалов, используемых в автомобилях, деталях, устройствах и системах, чтобы идентифицировать индивидуальные компоненты материала каждой машины или под-группы (например, двигателя).
С момента вступление в силу Директивы ELV (06/21/2003), поставщики автомобильной отрасли стали обязаны предоставлять данные об ингредиентах их продуктов в рамках IMDS, чтобы определить темпы восстановления, имеющиеся в распоряжении.
Должны быть зарегистрированы в IMDS:
•    Печатные платы
•    Смонтированные печатные платы
•    Компоненты
ZVEI и Автомобильная отрасль подписали документ Данные по материалам для сборки – Сотрудничество по декларированию данных по материалам:
Подразделение Электронных компонентов и систем и подразделение печатных плат и электронных систем в ZVEI – немецкая Ассоциация электронных и электрических производителей разработали эффективную концепцию декларирования данных по материалам электронных компонентов и печатных плат. Данные по материалам должны быть получены путем формирования кросс-корпоративных продуктовых групп и типовыми значениями. Эти таблицы данных по материалам, называемые «зонтичные» спецификации, значительно упрощают декларирование без заметных потерь в точности. Эта концепция успешно применяется в автомобильной индустрии с 2004 года.
Чтобы применять «Зонтичные спецификации» вместе с системой IMDS, IMDS выпустили рекомендации 019 «Печатные платы». Эти рекомендации описывают метод ввода содержания материалов смонтированных печатных плат.
Выдержка из пункта 5. Стандартные правила и руководства для E/E (компонент печатной платы) из IMDS Рекомендаций 019: «Данные по компонентам печатной платы в IMDS, Umbrella Spec, IPC1752 или похожем формате принимаются, если это согласовано между бизнес партнерами».
«Зонтичные» спецификации для IMDS, разработанные ZVEI с производителями печатных плат.
Динамичная программа делает простым подсчет субстанций, содержащихся в печатной плате любого размера. Поверхность и количество слоев находятся в свободном выборе. Стандартные технологии хранятся в базе данных.

RoHS — директива о запрете вредных веществ. Данное положение законодательства Европейского Союза говорит, что электронные устройства не могут содержать свинец или другие вредные вещества. Для печатных плат выполнение RoHS контролируется по двум компонентам: базовый материал и поверхность.

Материалы для изготовления печатных плат

Сегодня компания «Ardly» использует различные материалы в качестве основного носителя устройства монтажа и электронных схем с печатной платой. Базовое сырье мы закупаем исходя из нужд наших заказчиков. ПП приходит к нам в виде «панели» и обрезается под необходимый размер для производства под конкретную плату.

Мы работаем с широким спектром базовых материалов при изготовлении печатной платы с различной толщиной и покрытиями. Все основы для производства обладают разными электрическими и механическими свойствами, которые влияют на функциональность электронной схемы.

Плата — это изоляционная пластина, играющая роль механического каркаса, на одну или обе поверхности которого нанесен токопроводящий рисунок в виде медной фольги. Рисунок сформирован проводниками, соединяющими электрорадиорадиоэлементы в соответствии с электрической схемой.

Все элементы крепятся на плату путем запайки ножек деталей в специальные отверстия в ПП, либо выполнением поверхностного монтажа (пайкой элементов непосредственно на дорожки).

Таким образом специалистами компании осуществляется либо dip-, либо chip-монтаж. При первом токопроводящая схема выполняется в автоматическом режиме с использованием способа удаления: в этом случае изоляция полностью покрывается медной фольгой, а линии схемы создаются путем удаления ненужных участков. Во втором типе монтажа — способ наложения, нужный токопроводящий рисунок создается металлизацией поверхности ПП.

Изоляционная подложка в платах содержит несколько слоев стекловолокна или бумаги, которые пропитаны термореактивными смолами. Эти слои прессуют и отверждают в нагретых прессах.

Основными материалами ПП являются фольгированный стеклотекстолит или гетинакс с теми же свойствами. Рассмотрим из каких компонентов состоят эти два продукта, а также затронем несколько иных, реже используемых материалов.

Сравнение свойств фольгированного гетинакса и стеклотекстолита

Гетинакс является менее прочным, чем стеклотекстолит. Он весьма ломок, но характеризуется более выраженной электроизоляцией. К его преимуществам относится и весомая дешевизна по сравнению со стеклотекстолитом: в 3-4 раза. Компания «Ardly» применяет данное сырье при производстве ПП для изделий и аппаратуры в крупных сериях, а также в тех случаях, когда одним из условий ТЗ является максимальное удешевление проекта или прибора.

Фольгированный стеклотекстолит имеет гораздо лучшие показатели ломкости по сравнению с гетинаксом. Он практически не ломается и с плохо гнется.

Подобными материалами мы пользуемся при выполнении ответственных заказов в военной, вычислительной, измерительной областях. При оснащении различной прецизионной аппаратуры, где требуется высокая надежность прибора и увеличенная стойкость к механическим нагрузкам.

Применяемые для изготовления плат фольгированные пластики могут быть односторонними и двусторонними.

Сегодняшний тренд для электроаппаратуры — ее максимальная миниатюризация. В этом разрезе наблюдаются следующие тенденции:

Постоянное уменьшение габаритов готовой продукции.
Приоритетное внедрение chip-монтажа.
Преобладание двусторонних плат над снижающимся количеством односторонних.

Односторонние ПП мы задействуем только для реализации простейших электрических схем. Для изготовления современных сложнейших вычислительных и бытовых приборов мы прибегаем к использованию многослойных печатных плат.

Виды стеклотекстолита фольгированого

Чаще всего мы используем в работе стеклотекстолит FR-4 производства Германия. Он обеспечивает высокий класс точности изделий. FR4 — наиболее распространенный материал, используемый для производства ПП. Его толщина обычно находится в диапазоне от 0,1 мм до 3 мм. Этот тип стеклотекстолита отлично подходит для различных типов механической обработки:

сверление;
фрезеровка;
зенкование и др.

Основу базового элемента для монтажа составляют стеклоткани, пропитанные эпоксидной смолой. После ее полимеризации создается монолитная структура диэлектрика, который с внешних сторон облицовывается медной фольгой различной толщины: 5 мкм,12 мкм, 18 мкм, 35 мкм, 50 мкм, 75 мкм, 105 мкм.

ПП на алюминиевом основании для товаров на светодиодах

Изделия на алюминиевом основании — альтернатива стандартным платам при необходимости организации надежного теплоотвода. Базовым материалом может быть, как стандартный фольгированный стеклотекстолит марки FR-4, так и специальный односторонний ламинат на основе из алюминия IMS-11H.

Толщина алюминиевого слоя в последних составляет 1,5мм. Такие платы на алюминиевом основании востребованы при сильных механических нагрузках и вибрации, в светодиодных светильниках.
ПП с алюминиевым основанием по сравнению с гетинаксом и стеклотекстолитом обеспечивает:

Рассеивание тепла без использования дополнительных радиаторов.
Увеличение механической жесткости изделия.
Повышение интеграции элементов мощной аппаратуры при высокой рабочей температуре.

Подобная элементная база экономит место в изделии благодаря свободной компоновке контура печатной платы. Алюминиевое основание обеспечивает повышенную надежность устройств и наработку на отказ, гарантирует великолепные характеристики по электромагнитной совместимости и тщательности экранирования устройств.

Материалы для СВЧ-плат

Компания «Ardly» в своей работе использует огромный спектр СВЧ-материалов для ПП. При их производстве охватываются практически все существующие на сегодняшний день варианты. У нас осуществляется изготовление печатных плат на основе:

термореактивных диэлектриков;
термопластичных аналогов на основе полиимидов, эпоксидов и полиолефинольных смол;
армированных основ, как стандартным стекловолокном, так и специальными наполнителями: кварц, с-стекло, керамика, тефлон.

Используемые инновации позволяют сочетать наиболее сложные комбинации слоев, использовать материалы с различными К расширения линейного.

Защитные паяльные маски и разновидности финишных покрытий ПП

В зависимости от направления использования ПП у нас применяются жидкие маски следующих цветов: зеленая (сухая), белая, красная, черная, синяя.

В производстве используются нестандартные маски — супербелая, черная, красная, синяя, желтая.

Горячее лужение HASL ПОС-61 и использование гальванического олова и меди считают среди финишных покрытий самыми низко технологичными для ПП. Они представляют собой промежуточный продукт в технологии их получения.

Маску подобного типа применяют, когда плата находится в стадии разработки и требует проверки топологии.

К преимуществам горячего лужения ПОС-61 относят:

многоцикличность при пайке;
отличную прочность;
длительную способность к пайке.

Преимущества олова и меди:

экономичность;
использование только в опытных образцах.

Недостатков у HASL-процесса финиша мало, но они существенные. Жесткий термоудар, который испытывают платами при погружении в расплавленный припой существенно снижает надежность внутренних соединений. По результатам проведения испытаний надежности изделия можно установить недостаточное число термоциклов до отказа, которые изделия должны выдерживать. Поэтому в компании «Ardly» не используют HASL при покрытии многослойных ПП.

Вторым недостатком являются образующие наплывы припоя на контактных площадках, создающие неравномерность покрываемой поверхности. Это затрудняет последующую сборку и усложнять установку элементов малых размеров на поверхности.

Олово и медь практически не подходит для серийного выпуска печатных плат.

Имеется множество вариантов менее используемых финишных покрытий гальванического типа:

никель;
ПОС;
серебро.

А также несколько вариантов иммерсионного типа:

золото ENIG;
олово ImmSn.

Каждое из них имеет свои особенности производства для изготовления плат. Иммерсионное олово обеспечивает ровную поверхность и хорошую паяемость, хотя имеет ограниченный срок пригодности для пайки. Иммерсионное золочение используется для обеспечения более ровной поверхности платы, но имеет недостаточные показатели паяемости.

Иные виды покрытий печатной платы

В завершение рассмотрим функциональное назначение и что служит материалом некоторых покрытий, применяемых при выпуске ПП.

Маркировка наносится на плату краской поверх маски для упрощения идентификации самого изделия и расположенных на плате компонентов.

Отслаиваемая маска служит для использования на заданных участки изделия, которые надо временно защитить от пайки. Она легко удаляема, поскольку ее основой служит резиноподобный компаунд, который при незначительном усилии отслаивается.

Карбоновое контактное покрытие используют в определенных местах на платах как контактные поля для клавиатур. Покрытие не окисляется и имеет хорошую проводимость.

Компания «Ardly» профессионально занимается подготовкой необходимых материалов для производства ПП мелкими, средними и крупносерийными партиями в сжатые сроки.

Мы принимаем заказы на изготовление не стандартных и сложных ПП и обеспечиваем высокое качество продукции благодаря грамотно подобранным материалам для изготовления.

Процесс изготовления печатных плат и оборудование

У нас нет такого понятия, как стандартная печатная плата. Каждая печатная плата имеет уникальные функции в конечном продукте. Поэтому изготовление печатной платы – это сложный процесс, состоящий из множества шагов. Этот обзор охватывает наиболее важные шаги при изготовлении многослойной печатной платы.
Когда Вы заказываете печатные платы на PCBWay, Вы покупаете качество, которое окупает себя с течением времени. Это гарантируется с помощью детализации продукта и контроля качества, гораздо более строгого, чем у других поставщиков, и гарантирует, что продукт будет полностью соответствовать требованиям. В процессе производства показанном ниже Вы можете увидеть, что процесс производства PCBWay уникален или даже выходит за рамки стандарта IPC.

Передовое оборудование делает нас мировыми лидерами в производстве прототипов печатных плат и мелкосерийном производстве печатных плат. Вы можете увидеть некоторые станки и оборудование. Мы постоянно обновляем наше оборудование чтобы гарантировать хорошее качество.

Материалы печатных плат

Медное основание и материалы основания

Травление печатных плат

Печать внутренних слоев и внешних слоев

AOI

Регистрация пробивки отверстий и автоматический оптический контроль

Травление

Химическое или электро-химическое удаление нежелательных областей проводящего или резистивного материала.

Коричневый оксид или черный оксид

Коричневый оксид или черный оксид, иммерсионный тонкий процесс для печатных плат / PWBs

Ламинирование

Продукт, получается путем соединения двух или более слоев материалов.

Предварительная очистка

Очищение и зачистка фоторезиста перед ламинированием.

Сверление печатной платы

Процесс механического сверления

Предварительная очистка

Очищение и зачистка фоторезиста перед ламинированием.

Визуальный контроль

Удаление нежелательной медной фольги с поверхности

Создание внешних слоев

Проверка, что на поверхности нет пыли, которая может стать причиной короткого замыкания или разомкнутой цепи на готовой печатной плате.

Электролизное осаждение меди

Первый шаг в процессе металлизации – это химическое осаждение очень тонкого слоя меди не стенки отверстий.

Металлизация

Далее мы делаем гальваническое покрытие платы медью.

Травление внешних слоев

Металлизация панели 25 микронами меди на отверстиях и дополнительными 25-30 микронами на дорожках и контактных площадках

Высокая температура

Печь с высокой температурой

Электролитическая металлизация

Химическое осаждение тонкого металлического покрытия над некоторыми основными металлами, которое достигается путем частичного смещения основного металла.

Скрайбирование

Надрезание платы примерно на 1/3 толщины материала, при этом оставляя тонкую полосу, удерживающую печатные платы вместе

Сверление печатной платы

Сверление отверстий для выводных компонентов и сквозных отверстий, которые соединяют медные слои друг с другом.

Нанесение паяльной маски

На большинстве плат имеется паяльная маска с эпоксидной краской, нанесенная с каждой стороны для защиты поверхности меди и предотвращения короткого замыкания припоя

Гальванопокрытие

Электроосаждение металлического покрытия на проводящем объекте.

Электрический тест

Узнайте, как тестируются Ваши печатные платы, чтобы гарантировать их качество.

Окончательная проверка

На последнем этапе процесса группа инспекторов с острым зрением осуществляет окончательную тщательную проверку каждой печатной платыr

Окончательная проверка

Упаковка

Вакуумная упаковка

Производственное оборудование:
1.AOI Tестер
2.AOI Tестер
3.V-cut Машина
4. Медный тестер толщины
5. Летающий зонд тестер электричества

Производственное оборудование:
1. Металлографический анализатор
2.Химическая лаборатория
3. Импеданс тестер
4. Ионный тестер загрязнения
5. Спектрометр толщины металла
6.Hi-Pot Тестер
7.2D измерительный проектор
8.Peel Тестер прочности

Материалы для изготовления печатных плат — Ізолітсервіс

Печатная плата (ПП)

Представляет собой изоляционную пластину, играющую роль механического каркаса ПП, на одну или обе поверхности которой нанесён токопроводящий рисунок (как правило медная фольга), сформированный проводниками, соединяющими электрорадиорадиоэлементы (ЭРЭ) в соответствии с электрической схемой. ЭРЭ крепятся на печатную плату либо запайкой ножек деталей в специальные отверстия в ПП, обеспечивая механический крепёж ЭРЭ (dip-монтаж), либо поверхностным монтажом (пайкой элементов непосредственно на дорожки – chip-монтаж). Материалами печатных плат служат фольгированный стеклотекстолит либо фольгированный гетинакс, поэтому нас будут интересовать именно эти два продукта, а также составляющие их компоненты.

Изоляционная подложка

Печатной платы состоит из ряда пропитанных термореактивными смолами слоёв стекловолокна или бумаги, которые прессуют и отверждают в нагретых прессах. Токопроводящую схему выполняют либо так называемым способом удаления, когда изоляционный материал полностью закрывается медной фольгой и токопроводящий рисунок (линии и плоскости) создают, удаляя ненужные участки, либо способом наложения. В этом случае нужный токопроводящий рисунок создают металлизацией.

Фольгированный гетинакс

Является менее прочным, чем стеклотекстолит, и достаточно ломким, но имеет лучшие электроизоляционные свойства и в 4 раза дешевле стеклотекстолита, поэтому он находит применение в изготовлении печатных плат для аппаратуры массового производства, при изготовлении которой одной из задач разработчика является минимальная стоимость прибора.

Фольгированный стеклотекстолит

Имеет гораздо лучшие механические свойства по сравнению с гетинаксом (не ломается и с трудом изгибается), поэтому нашёл применение в военной, вычислительной, измерительной и прочей прецизионной аппаратуре, где требуется высокая надёжность прибора, либо стойкость к механическим нагрузкам.. Применяемые для изготовления печатных плат фольгированные пластики делятся на односторонние и двусторонние. Учитывая современные тенденции постоянного уменьшения габаритов электроаппаратуры и внедрения поверхностного (chip-) монтажа, двусторонние печатные платы занимают приоритетное положение надо односторонними. Односторонние печатные платы имеет смысл применять для реализации простейших небольших электрических схем.

Помимо этого, изготовление современных сложнейших вычислительных и бытовых приборов требует применения многослойных печатных плат. Это связано с усложняющейся с каждым годом схемотехникой современной аппаратуры.

Ниже приведен перечень основных материалов, которые применяются для производства печатных плат. Все эти материалы разработаны еще в СССР. Сейчас используются либо эти материалы (новых отечественных материалов для гражданского применения нет) либо их зарубежные аналоги.

Вид обработки	Инструмент, его геометрия		Режим обработки
Вид обработки	Инструмент, его геометрия		Скорость подачи,мм/об	Скорость резания,м/мин
Резка	Дисковые пилы Ленточные пилы		0,4÷0,6 0,05÷0,1	50÷300
Точение	Резцы подрезные Резцы проходные	γ=3°÷12°для вязкого — до 20°; α=5°÷15°; η=45°	0,1÷0,2 0,2÷0,5	100÷200
Фрезерование	Фрезы для обработки цветных металлов		0,2÷0,250,05÷0,15	100÷140150÷200
Сверление	Сверла цилиндрические и спиральные из стали Р9, Р18	φ=90°÷120°;α=10°÷15°;γ=3°÷5°	0,1÷0,3	20÷30
Шлифование	Круги хлопчатобумажные и суконные		1÷1,5м/мин	2÷3

Материалы для изготовления одно и двусторонних печатных плат:

Название	Марка	Толщина
Гетинакс фольгированный	ГФ-1-35; ГФ-1-50; ГФ-2-35; ГФ-2-50; ГФ-1-35Г; ГФ-1-50Г; ГФ-2-35Г; ГФ-2-50Г	1…3
Фольгированный гетинакс общего назначения	ГОФ-1-35Г; ГОФ-2-35Г; ГОФВ-1-35Г; ГОФВ-2-35Г	1…3
Фольгированный стеклотекстолит	СФ-1-35; СФ-2-35; СФ-1-50; СФ-2-50; СФ-1-35Г; СФ-2-35Г; СФ-1-50Г; СФ-2-50Г; СФ-1Н-35; СФ-2Н-35; СФ-1Н-50; СФ-2Н-50; СФ-1Н-35Г; СФ-2Н-35Г; СФ-1Н-50Г; СФ-2Н-50Г;	0.5…3
Стеклотекстолит фольгированный повышенной нагревостойкости	СФПН-1-50; СФПН-2-50	0.5…3
Диэлектрик фольгированный гальваностойкий	ФДГ-1; ФДГ-2	0.5…3

Материалы для изготовления печатных плат повышенной плотности монтажа:

Название	Марка	Толщина
Материалы для полуаддитивной технологии	СТЭФ-1-2ЛК	1.0; 2.0
Стеклотекстолит листовой с адгезивным слоем	СТЭК	1.0; 1.5; 2.0
Диэлектрик фольгированный для уплотненного монтажа	СЛОФАДИТ	0.5; 0.8; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5; 3.0
Стеклотекстолит теплостойкий с алюминиевым протектором	СТПА-5-1; СТПА-5-2	0.1; 0,12; 0.13; 0.16; 0.2; 0.25; 0.3; 0.35; 0,5; 0,8; 1.0; 1.5; 2.0

Материалы для изготовления многослойных печатных плат:

Название	Марка	Толщина
Стеклотекстолит фольгированный травящийся	ФТС-1-20АО; ФТС-2-20АО; ФТС-1-20А; ФТС-2-20А; ФТС-1-20Б; ФТС-2-20Б	0.08; 0.15; 0.16; 0.27; 0.5
	ФТС-1-35Б; ФТС-2-35Б	0.1; 0.12; 0.14; 0.23; 0.25
	ФТС-1-35АО; ФТС-2-35АО; ФТС-1-35А; ФТС-2-35А;	0.1; 0.19; 0.14; 0.23; 0.1; 0.12; 0.14; 0.23
Стеклотекстолит теплостойкий фольгированный	СТФ-1	0.1; 0.12; 0.13; 0.15; 0.2; 0.25; 0.35; 0.5; 0.8; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5
Стеклотекстолит теплостойкий фольгированный	СТФ-2	0.25; 0.35; 0.5; 0.8; 1.0; 1.5; 2.0; 3.0
Диэлектрики фольгированные серии «Д»	ДФС-1; ДФС-2	0.06; 0.08; 0.01; 0.13; 0.15; 0.2; 0.25; 0.3; 0.4; 0.5
Стеклотекстолит фольгированный гальваностойкий и теплостойкий	СФ-200-1; СФ-200-2; СФГ-200-1; СФГ-200-2	0.8; 1.0; 1.5; 2.0
Диэлектрик фольгироваиный гальваностойкий и теплостойкий	СФГ- 230-1-35; СФГ-230-2-35;	0.13; 0.2; 0.25; 0.5; 0.8; 1.0
Диэлектрик фольгироваиный гальваностойкий и теплостойкий	СФГ-230-1-150; СФГ-230-2-50	0.25; 0.5; 0.8; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5
Стеклотекстолит общего назначения	СОФ-1	0.8; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5; 3.0
Стеклотекстолит общего назначения	СОФ-2	0.2; 0.25; 0.8; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5
Стеклотекстолит общего назначения негорючий	СОНФ-1	1.5; 2.0; 2.5; 3.0
Стеклотекстолит общего назначения негорючий	СОНФ-2	0.35; 0.5; 0.8; 1.0; 1.5; 2.0; 3.0

Материалы для печатных плат | Основы электроакустики

Печатная плата (англ. printed circuit board, PCB, или printed wiring board, PWB) — пластина из диэлектрика, на поверхности и/или в объёме которой сформированы электропроводящие цепи электронной схемы. Печатная плата предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов. Электронные компоненты на печатной плате соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка обычно пайкой.
В отличие от навесного монтажа, на печатной плате электропроводящий рисунок выполнен из фольги, целиком расположенной на твердой изолирующей основе. Печатная плата содержит монтажные отверстия и контактные площадки для монтажа выводных или планарных компонентов. Кроме того, в печатных платах имеются переходные отверстия для электрического соединения участков фольги, расположенных на разных слоях платы. С внешних сторон на плату обычно нанесены защитное покрытие («паяльная маска») и маркировка (вспомогательный рисунок и текст согласно конструкторской документации).

В зависимости от количества слоёв с электропроводящим рисунком, печатные платы подразделяют на:

односторонние (ОПП): имеется только один слой фольги, наклеенной на одну сторону листа диэлектрика.
двухсторонние (ДПП): два слоя фольги.
многослойные (МПП): фольга не только на двух сторонах платы, но и во внутренних слоях диэлектрика. Многослойные печатные платы получаются склеиванием нескольких односторонних или двухсторонних плат

По мере роста сложности проектируемых устройств и плотности монтажа, увеличивается количество слоёв на платах]. По свойствам материала основы:

Жёсткие
Теплопроводные
Гибкие

Печатные платы могут иметь свои особенности, в связи с их назначением и требованиями к особым условиям эксплуатации (например, расширенный диапазон температур) или особенности применения (например, платы для приборов, работающих на высоких частотах).
Материалы Основой печатной платы служит диэлектрик, наиболее часто используются такие материалы, как стеклотекстолит, гетинакс. Также основой печатных плат может служить металлическое основание, покрытое диэлектриком (например, анодированный алюминий), поверх диэлектрика наносится медная фольга дорожек. Такие печатные платы применяются в силовой электронике для эффективного теплоотвода от электронных компонентов. При этом металлическое основание платы крепится к радиатору. В качестве материала для печатных плат, работающих в диапазоне СВЧ и при температурах до 260 °C, применяется фторопласт, армированный стеклотканью (например, ФАФ-4Д)[2], и керамика.
Гибкие платы делают из полиимидных материалов, таких как каптон.

Гетинакс применяют при средних условиях эксплуатации.

Достоинства : дешево, меньше сверлить, интеграция в нагретом состоянии.
Недостатки: может расслаиваться при механической обработке, может впитывать влагу, понижает свои диэлектрические свойства и коробится.

Лучше использовать гетинакс облицованный гольваностойкой фольгой.

Фольгированный стеклотекстолит – получают прессованием, пропитывание эпоксидной смолой слоев стеклоткани и приклеенной поверхностной пленки ВФ-4Р медной электротехнической фольги толщиной 35-50 микрон.

Достоинства: хорошие диэлектрические свойства.
Недостатки: дорого в 1,5-2 раза.

Применяют для односторонних и двусторонних плат. Для многослойных ПП применяются тонкие фольгированные диэлектрики ФДМ-1, ФДМ-2 и полугибкие РДМЭ-1. Основой таких материалов служит пропитывающий эпоксидный слой стеклоткани. Толщина электротехнической меди гольваностойкой фольги 35,18 микрон. Для изготовления многослойных ПП используется прокладочная ткань, например СПТ-2 толщиной 0,06-0,08 мм, является нефольгированным материалом.

Изготовление Изготовление ПП возможно аддитивным или субтрактивным методом. В аддитивном методе проводящий рисунок формируется на нефольгированном материале путём химического меднения через предварительно нанесённую на материал защитную маску. В субтрактивном методе проводящий рисунок формируется на фольгированном материале путём удаления ненужных участков фольги. В современной промышленности применяется исключительно субтрактивный метод.
Весь процесс изготовления печатных плат можно разделить на четыре этапа:

Изготовление заготовки (фольгированного материала).
Обработка заготовки с целью получения нужных электрического и механического вида.
Монтаж компонентов.
Тестирование.

Часто под изготовлением печатных плат понимают только обработку заготовки (фольгированного материала). Типовой процесс обработки фольгированного материала состоит из нескольких этапов: сверловка переходных отверстий, получение рисунка проводников путем удаления излишков медной фольги, металлизация отверстий, нанесение защитных покрытий и лужение, нанесение маркировки.[7] Для многослойных печатных плат добавляется прессование конечной платы из нескольких заготовок.

Фольгированный материал — плоский лист диэлектрика с наклеенной на него медной фольгой. Как правило, в качестве диэлектрика используют стеклотекстолит. В старой или очень дешевой аппаратуре используют текстолит на тканевой или бумажной основе, иногда именуемый гетинаксом. В СВЧ устройствах используют фторсодержащие полимеры (фторопласты). Толщина диэлектрика определяется требуемой механической и электрической прочностью, наибольшее распространение получила толщина 1,5 мм. На диэлектрик с одной или двух сторон наклеивают сплошной лист медной фольги. Толщина фольги определяется токами, под которые проектируется плата. Наибольшее распространение получила фольга толщиной 18 и 35 мкм, гораздо реже встречаются 70, 105 и 140 мкм. Такие значения исходят из стандартных толщин меди в импортных материалах, в которых толщина слоя медной фольги исчисляется в унциях (oz) на квадратный фут. 18 мкм соответствует ½ oz и 35 мкм — 1 oz.

Алюминиевые печатные платы Отдельную группу материалов составляют алюминиевые металлические печатные платы.] Их можно разделить на две группы.

Первая группа — решения в виде листа алюминия с качественно оксидированной поверхностью, на которую наклеена медная фольга. Такие платы нельзя сверлить, поэтому обычно их делают только односторонними. Обработка таких фольгированных материалов выполняется по традиционным технологиям химического нанесения рисунка. Иногда вместо алюминия применяют медь или сталь, ламинированные тонким изолятором и фольгой. Медь имеет большую теплопроводность, нержавеющая сталь платы обеспечивает коррозионную стойкость.
Вторая группа подразумевает создание токопроводящего рисунка непосредственно в алюминии основы. Для этой цели алюминиевый лист оксидируют не только по поверхности, но и на всю глубину основы, согласно рисунку токопроводящих областей, заданному фотошаблоном.

Получение рисунка проводников При изготовлении плат используются химические, электролитические или механические методы воспроизведения требуемого токопроводящего рисунка, а также их комбинации.

Химический способ изготовления печатных плат из готового фольгированного материала состоит из двух основных этапов: нанесение защитного слоя на фольгу и травление незащищенных участков химическими методами. В промышленности защитный слой наносится фотолитографическим способом с использованием ультрафиолетово-чувствительного фоторезиста, фотошаблона и источника ультрафиолетового света. Фоторезистом сплошь покрывают медь фольги, после чего рисунок дорожек с фотошаблона переносят на фоторезист засветкой. Засвеченный фоторезист смывается, обнажая медную фольгу для травления, незасвеченный фоторезист фиксируется на фольге, защищая её от травления.

Фоторезист бывает жидким или пленочным. Жидкий фоторезист наносят в промышленных условиях, так как он чувствителен к несоблюдению технологии нанесения. Пленочный фоторезист популярен при ручном изготовлении плат, однако он дороже. Фотошаблон представляет собой УФ-прозрачный материал с распечатанным на нём рисунком дорожек. После экспозиции фоторезист проявляется и закрепляется как и в обычном фотохимическом процессе.

В любительских условиях защитный слой в виде лака или краски может быть нанесен шелкотрафаретным способом или вручную. Радиолюбители для формирования на фольге травильной маски применяют перенос тонера с изображения, отпечатанного на лазерном принтере («лазерно-утюжная технология»).

Под травлением фольги понимают химический процесс перевода меди в растворимые соединения. Незащищенная фольга травится, чаще всего, в растворе хлорного железа или в растворе других химикатов, например медного купороса, персульфата аммония, аммиачного медно-хлоридного, аммиачного медно-сульфатного, на основе хлоритов, на основе хромового ангидрида. При использовании хлорного железа процесс травления платы идет следующим образом: FeCl3+Cu → FeCl2+CuCl. Типовая концентрация раствора 400 г/л, температура до 35°С. При использовании персульфата аммония процесс травления платы идет следующим образом: (Nh5)2S2O8+Cu → (Nh5)2SO4+CuSO4].После травления защитный рисунок с фольги смывается.

Механический способ изготовления предполагает использование фрезерно-гравировальных станков или других инструментов для механического удаления слоя фольги с заданных участков.

До недавнего времени лазерная гравировка печатных плат была слабо распространена в связи с хорошими отражающими свойствами меди на длине волны наиболее распространенных мощных газовых СО лазеров. В связи с прогрессом в области лазеростроения сейчас начали появляться промышленные установки прототипирования на базе лазеров.

Металлизация отверстий Переходные и монтажные отверстия могут сверлиться, пробиваться механически (в мягких материалах типа гетинакса) или лазером (очень тонкие переходные отверстия). Металлизация отверстий обычно выполняется химическим или механическим способом.
Механическая металлизация отверстий выполняется специальными заклепками, пропаянными проволочками или заливкой отверстия токопроводящим клеем. Механический способ дорог в производстве и потому применяется крайне редко, обычно в высоконадежных штучных решениях, специальной сильноточной технике или радиолюбительских условиях.
При химической металлизации в фольгированной заготовке сначала сверлятся отверстия, затем они металлизируются и только потом производится травление фольги для получения рисунка печати. Химическая металлизация отверстий — многостадийный сложный процесс, чувствительный к качеству реактивов и соблюдению технологии. Поэтому в радиолюбительских условиях практически не применяется. Упрощенно состоит из таких этапов:

В конце производственного цикла для защиты довольно рыхлой осажденной меди применяется либо горячее лужение, либо отверстие защищается лаком (паяльной маской). Нелуженые переходные отверстия низкого качества являются одной из самых частых причин отказа электронной техники.

Многослойные платы (с числом слоев металлизации более 2) собираются из стопки тонких двух- или однослойных печатных плат, изготовленных традиционным способом (кроме наружных слоев пакета — их пока оставляют с нетронутой фольгой). Их собирают «бутербродом» со специальными прокладками (препреги). Далее выполняется прессование в печи, сверление и металлизация переходных отверстий. В последнюю очередь делают травление фольги внешних слоев.
Переходные отверстия в таких платах могут также делаться до прессования. Если отверстия делаются до прессования, то можно получать платы с так называемыми глухими отверстиями (когда отверстие есть только в одном слое бутерброда), что позволяет уплотнить компоновку.

Возможны такие покрытия как:

Защитно-декоративные лаковые покрытия («паяльная маска»). Обычно имеет характерный зелёный цвет. При выборе паяльной маски следует учитывать, что некоторые из них непрозрачны и под ними не видно проводников.
Декоративно-информационные покрытия (маркировка). Обычно наносится с помощью шелкографии, реже — струйным методом или лазером.
Лужение проводников. Защищает поверхность меди, увеличивает толщину проводника, облегчает монтаж компонентов. Обычно выполняется погружением в ванну с припоем или волной припоя. Основной недостаток — значительная толщина покрытия, затрудняющая монтаж компонентов высокой плотности. Для уменьшения толщины излишек припоя при лужении сдувают потоком воздуха.
Химические, иммерсионные или гальванические покрытия фольги проводников инертными металлами (золотом, серебром, палладием, оловом и т.п.). Некоторые виды таких покрытий наносятся до этапа травления меди.
Покрытие токопроводящими лаками для улучшения контактных свойств разъемов и мембранных клавиатур или создания дополнительного слоя проводников.

После монтажа печатных плат возможно нанесение дополнительных защитных покрытий, защищающих как саму плату, так и пайку и компоненты.
Механическая обработка На одном листе заготовки зачастую помещается множество отдельных плат. Весь процесс обработки фольгированной заготовки они проходят как одна плата, и только в конце их готовят к разделению. Если платы прямоугольные, то фрезеруют несквозные канавки, облегчающие последующее разламывание плат (скрайбирование, от англ. scribe царапать). Если платы сложной формы, то делают сквозную фрезеровку, оставляя узкие мостики, чтобы платы не рассыпались. Для плат без металлизации вместо фрезеровки иногда сверлят ряд отверстий с маленьким шагом. Сверление крепежных (неметаллизированных) отверстий также происходит на этом этапе.

Руководство по производственному процессу печатных плат

Запросить бесплатное предложение

Что такое процесс производства печатных плат?

Процесс производства печатных плат (PCB) требует сложной процедуры для обеспечения рабочих характеристик готового продукта.Хотя печатные платы могут быть однослойными, двухслойными или многослойными, используемые процессы изготовления различаются только после изготовления первого слоя. Из-за различий в структуре печатных плат при изготовлении некоторых может потребоваться 20 или более этапов.

Количество этапов производства печатных плат зависит от их сложности. Пропуск любого шага или сокращение процедуры может отрицательно повлиять на производительность печатной платы. Однако после успешного завершения печатные платы должны правильно выполнять свои задачи как ключевые электронные компоненты.

Какие части печатной платы?

Печатная плата состоит из четырех основных частей:

Подложка: Первая и самая важная — это подложка, обычно сделанная из стекловолокна. Стекловолокно используется, потому что оно обеспечивает прочность сердцевины печатной платы и помогает противостоять поломке. Думайте о подложке как о «скелете» печатной платы.
Медный слой: В зависимости от типа платы этот слой может быть либо медной фольгой, либо сплошным медным покрытием.Независимо от того, какой подход используется, цель меди остается прежней — передавать электрические сигналы к печатной плате и от нее, так же, как ваша нервная система передает сигналы между вашим мозгом и мышцами.
Паяльная маска: Третья часть печатной платы — это паяльная маска, которая представляет собой слой полимера, который помогает защитить медь от короткого замыкания от контакта с окружающей средой. Таким образом, паяльная маска действует как «кожа» печатной платы.
Шелкография: Последняя часть печатной платы — шелкография.Шелкография обычно находится на стороне компонентов платы, используемой для отображения номеров деталей, логотипов, настроек переключателей символов, ссылок на компоненты и контрольных точек. Шелкография также может быть известна как легенда или номенклатура.

Узнать цену и время выполнения

Теперь, когда мы ознакомились с основами печатных плат и анатомии печатных плат, мы рассмотрим весь процесс создания печатной платы.

Как производится печатная плата?

Этапы процесса проектирования печатной платы начинаются с проектирования и проверки и продолжаются до изготовления печатных плат.Многие шаги требуют компьютерного управления и инструментов с механическим приводом для обеспечения точности и предотвращения коротких замыканий или неполных замыканий. Готовые платы должны пройти строгие испытания, прежде чем они будут упакованы и доставлены клиентам.

Шаг первый: проектирование печатной платы

Начальным этапом производства любой печатной платы, конечно же, является дизайн. Производство и проектирование печатной платы всегда начинается с плана: разработчик составляет проект печатной платы, который удовлетворяет всем изложенным требованиям.Наиболее часто используемое программное обеспечение для проектирования, используемое разработчиками печатных плат, — это программа под названием Extended Gerber, также известная как IX274X.

Когда дело доходит до проектирования печатных плат, Extended Gerber — отличное программное обеспечение, поскольку оно также работает как выходной формат. Extended Gerber кодирует всю информацию, которая нужна проектировщику, такую как количество медных слоев, количество необходимых паяльных масок и другие элементы обозначения компонентов. После того, как чертеж печатной платы закодирован программным обеспечением Gerber Extended, все различные части и аспекты конструкции проверяются, чтобы убедиться в отсутствии ошибок.

После завершения проверки разработчиком готовый проект печатной платы отправляется в завод по изготовлению печатных плат, чтобы можно было построить печатную плату. По прибытии план конструкции печатной платы проходит вторую проверку изготовителем, известную как проверка конструкции для изготовления (DFM). Правильная проверка DFM гарантирует, что конструкция печатной платы соответствует, как минимум, допускам, необходимым для изготовления.

Шаг второй: Анализ проекта и инженерные вопросы

Другой ключевой этап процесса изготовления печатной платы включает проверку конструкции на предмет возможных ошибок или недостатков.Инженер просматривает каждую часть конструкции печатной платы, чтобы убедиться, что нет недостающих компонентов или неправильных структур. После получения разрешения инженера дизайн переходит к этапу печати.

Шаг третий: печать проекта печатной платы

После завершения всех проверок проект печатной платы можно распечатать. В отличие от других планов, таких как архитектурные чертежи, планы печатных плат не распечатываются на обычном листе бумаги 8,5 x 11. Вместо этого используется особый тип принтера, известный как плоттерный принтер.Плоттерный принтер делает «пленку» печатной платы. Конечный продукт этой «пленки» очень похож на прозрачные пленки, которые раньше использовались в школах — по сути, это фотонегатив самой доски.

Внутренние слои печатной платы представлены двумя цветами чернил:

Черные чернила: Используется для медных проводов и схем печатной платы
Прозрачные чернила: Обозначает непроводящие области печатной платы, такие как основание из стекловолокна.

На внешних слоях печатной платы эта тенденция обратная — прозрачные чернила относятся к линии медных дорожек, но черные чернила также относятся к областям, где медь будет удалена.

Каждый слой печатной платы и соответствующая паяльная маска получают свою собственную пленку, поэтому для простой двухслойной печатной платы требуется четыре листа — по одному для каждого слоя и по одному для соответствующей паяльной маски.

После того, как пленка напечатана, они выравниваются, и в них проделывается отверстие, известное как регистрационное отверстие. Отверстие для регистрации используется в качестве ориентира для выравнивания пленок позже в процессе.

Шаг четвертый: печать меди для внутренних слоев

Шаг четвертый — это первый шаг в процессе, на котором производитель начинает изготовление печатной платы.После того, как дизайн печатной платы напечатан на куске ламината, медь предварительно приклеивается к тому же куску ламината, который служит структурой для печатной платы. Затем медь вытравливается, чтобы показать более ранний чертеж.

Затем ламинатную панель покрывают фоточувствительной пленкой, называемой резистом. Резист состоит из слоя фотореактивных химикатов, которые затвердевают после воздействия ультрафиолета. Резист позволяет техническим специалистам получить идеальное соответствие между фотографиями чертежа и тем, что напечатано на фоторезисте.

Как только резист и ламинат выровнены, используя отверстия, сделанные ранее, на них падает волна ультрафиолетового излучения. Ультрафиолет проходит через полупрозрачные части пленки, укрепляя фоторезист. Это указывает на участки меди, которые предназначены для использования в качестве проходов. Напротив, черные чернила предотвращают попадание любого света на участки, которые не должны затвердевать, чтобы их можно было позже удалить.

После подготовки платы ее промывают щелочным раствором, чтобы удалить остатки фоторезиста.Затем доску промывают под давлением, чтобы удалить все, что осталось на поверхности, и оставляют сохнуть.

После высыхания единственный резист, который следует оставить на печатной плате, — это медь, которая остается как часть печатной платы, когда она окончательно высвобождается. Техник просматривает печатные платы, чтобы убедиться в отсутствии ошибок. Если ошибок нет, переходите к следующему шагу.

Шаг пятый: Протравка внутренних слоев или сердцевины для удаления меди

Перед продолжением процесса изготовления печатной платы необходимо удалить лишнюю медь с сердечника или внутренних слоев печатной платы.Травление включает покрытие необходимой меди на плате и воздействие на остальную часть платы химическими веществами. Процесс химического травления удаляет всю незащищенную медь с печатной платы, оставляя только необходимое количество платы.

Этот этап может варьироваться по времени или количеству используемого растворителя для травления меди. В больших печатных платах или печатных платах с более тяжелой структурой может использоваться больше меди, в результате чего больше меди необходимо подвергнуть травлению для удаления. Следовательно, для этих плат потребуется дополнительное время или растворитель.

Если процесс производства печатных плат предназначен для многослойных конструкций

Многослойные печатные платы требуют дополнительных действий для учета дополнительных слоев конструкции во время их изготовления. Эти шаги отражают многие из тех, что используются при изготовлении однослойных печатных плат. Однако этапы повторяются для каждого слоя доски. Кроме того, в многослойных печатных платах медная фольга обычно заменяет медное покрытие между слоями.

Визуализация внутреннего слоя

Визуализация внутреннего слоя выполняется по тем же процедурам, что и печать дизайна печатной платы.Дизайн распечатывается на плоттерном принтере для создания пленки. Также распечатывается паяльная маска для внутреннего слоя. После совмещения обоих, машина создает отверстие для совмещения в пленках, чтобы помочь сохранить правильное выравнивание пленок со слоями в дальнейшем.

После добавления меди в ламинат для внутреннего слоя техники помещают пленку с печатью поверх ламината и выравнивают их, используя отверстия для совмещения.

Ультрафиолетовый свет обнажает пленку, также известную как резист, чтобы отвердить химические вещества светлых участков в напечатанном узоре.Эти затвердевшие участки не смываются во время фазы травления, а с незатвердевших участков под темной пленкой будет удалена медь.

Травление внутреннего слоя

После получения изображения области, покрытые белыми чернилами, затвердеют. Этот закаленный материал защищает медь под ней, которая остается на плате после травления.

Техники сначала промывают доску щелочью, чтобы удалить с доски остатки резиста, который не затвердел.Эта очистка обнажает участки, закрывающие непроводящие части печатной платы. Затем рабочие сотрут излишки меди с этих непроводящих участков, погрузив плату в медный растворитель, чтобы растворить открытую медь.

Удаление резиста

На этапе удаления резиста удаляется весь оставшийся резист, покрывающий медь внутреннего слоя печатной платы. Очистка оставшегося резиста гарантирует, что медь не будет препятствовать ее проводимости.После удаления резиста слой готов к проверке своей основной конструкции.

Пробойник для пост-травления

Пуансон для пост-травления выравнивает слои и пробивает в них отверстие, используя отверстия совмещения в качестве направляющих. Как и при последующем осмотре этого отверстия и совмещении, перфорация происходит с компьютера, который точно направляет машину, известную как оптический перфоратор. После оптического штампа слои переходят на автоматический оптический контроль (AOI) внутреннего слоя.

Внутренний слой AOI

При автоматическом оптическом контроле внутреннего слоя используется компьютер для тщательного исследования внутреннего слоя на предмет неполных рисунков или резиста, которые все еще могут быть на поверхности. Если слой печатной платы проходит AOI, он переходит в процесс.

Оксид внутреннего слоя

Оксид, нанесенный на внутренний слой, обеспечивает лучшее соединение медной фольги и изолирующих слоев эпоксидной смолы между внутренним и внешним слоями.

Layup

Этап наложения в процессе изготовления многослойной печатной платы происходит, когда машина помогает выровнять, нагреть и склеить слои вместе с помощью слоя медной фольги и изоляционного материала между внутренним и внешним слоями. Обычно компьютеры управляют этими машинами, потому что выравнивание слоев и соединение должно быть точным для правильной структуры печатной платы.

Ламинирование

При ламинировании используется тепло и давление, чтобы расплавить связующую эпоксидную смолу между слоями.Правильно ламинированные печатные платы будут плотно удерживать свои слои вместе с эффективной изоляцией между слоями.

Рентгеновское выравнивание

При сверлении многослойных плит после ламинирования рентгеновское излучение обеспечивает центровку сверла. Эти отверстия позволяют создавать соединения между слоями многослойной печатной платы. Поэтому точность их размещения и размера по отношению к остальной части слоя и другим слоям имеет решающее значение. После совмещения слоев с помощью рентгеновских лучей печатная плата подвергается сверлению, после чего выполняется девятый шаг изготовления односторонней или двусторонней печатной платы.

Шаг шестой: выравнивание слоев

После очистки каждого слоя печатной платы они готовы к выравниванию слоев и оптическому контролю. Отверстия, сделанные ранее, используются для выравнивания внутреннего и внешнего слоев. Чтобы выровнять слои, технический специалист помещает их на перфоратор, известный как оптический штамп. Оптический перфоратор продвигает штифт вниз через отверстия, чтобы выровнять слои печатной платы.

Шаг седьмой: Автоматическая оптическая проверка

После оптической штамповки другая машина выполняет оптический контроль, чтобы убедиться в отсутствии дефектов.Этот автоматический оптический контроль невероятно важен, потому что после того, как слои соединены вместе, любые существующие ошибки не могут быть исправлены. Чтобы подтвердить отсутствие дефектов, машина AOI сравнивает печатную плату с расширенным дизайном Gerber, который служит моделью производителя.

После того, как печатная плата прошла проверку — то есть ни техник, ни машина AOI не обнаружили никаких дефектов — она переходит к последней паре этапов изготовления и производства печатной платы.

Шаг AOI имеет решающее значение для работы печатной платы.Без него платы, которые могут иметь короткое замыкание, не соответствовать проектным спецификациям или иметь лишнюю медь, которая не была удалена во время травления, могли бы пройти через остальную часть процесса. AOI предотвращает появление дефектных плат, служа контрольной точкой качества в середине производственного процесса. Позже этот процесс повторяется для внешних слоев после того, как инженеры завершат их визуализацию и травление.

Шаг восьмой: ламинирование слоев печатной платы

На шестом шаге процесса все слои печатной платы собираются вместе, ожидая ламинирования.Как только будет подтверждено, что слои не содержат дефектов, они готовы к сплавлению. Процесс ламинирования печатной платы выполняется в два этапа: этап укладки и этап ламинирования.

Внешняя часть печатной платы сделана из кусков стекловолокна, предварительно пропитанных / покрытых эпоксидной смолой. Исходный кусок подложки также покрыт слоем тонкой медной фольги, которая теперь содержит травления для медных следов. Когда внешний и внутренний слои готовы, пора соединить их вместе.

Укладка этих слоев производится металлическими зажимами на специальном столе пресса. Каждый слой укладывается на стол с помощью специальной булавки. Техник, выполняющий процесс ламинирования, начинает с размещения слоя эпоксидной смолы с предварительно нанесенным покрытием, известной как пропитка или препрег, на выравнивающую ванну стола. Слой подложки помещается поверх предварительно пропитанной смолы, а затем слой медной фольги. За медной фольгой, в свою очередь, следуют другие листы предварительно пропитанной смолы, которые затем завершаются куском и одним последним куском меди, известным как нажимная плита.

Как только медная пластина пресса установлена, стопка готова к прессованию. Техник переносит его на механический пресс и прижимает слои вниз и вместе. В рамках этого процесса булавки протыкаются через стопку слоев, чтобы гарантировать их правильную фиксацию.

Если слои закреплены должным образом, стопку печатных плат передают в следующий пресс, пресс для ламинирования. В ламинатном прессе используется пара нагретых пластин для приложения тепла и давления к стопке слоев.Тепло пластин расплавляет эпоксидную смолу внутри преграда — это, и давление пресса объединяется, чтобы сплавлять стопку слоев печатной платы вместе.

После того, как слои печатной платы прижаты друг к другу, нужно немного распаковать их. Технику необходимо удалить верхнюю прижимную пластину и штифты, которые были ранее, что затем позволяет им вытащить саму печатную плату.

Девять шагов: сверление

Перед сверлением используется рентгеновский аппарат для определения места сверления.Затем просверливаются регистрационные / направляющие отверстия, чтобы стопку печатных плат можно было закрепить до того, как будут просверлены более конкретные отверстия. Когда приходит время просверлить эти отверстия, сверло с компьютерным управлением используется для выполнения самих отверстий, руководствуясь файлом из расширенного дизайна Гербера.

После завершения сверления любая дополнительная медь, оставшаяся по краям, опиливается.

Десять ступеней: покрытие печатной платы

После того, как панель просверлена, она готова к нанесению покрытия.В процессе нанесения покрытия используются химические вещества для сплавления всех слоев печатной платы вместе. После тщательной очистки печатная плата обрабатывается рядом химикатов. Часть этого процесса купания покрывает панель слоем меди толщиной в микрон, которая наносится поверх самого верхнего слоя и в только что просверленные отверстия.

Перед заполнением отверстий медью они просто служат для обнажения стекловолоконной подложки, из которой состоит внутренняя часть панели. Купание этих отверстий в меди покрывает стенки ранее просверленных отверстий.

Шаг одиннадцатый: визуализация внешнего слоя

Ранее в процессе (шаг четвертый) на панель печатной платы был нанесен фоторезист. На шаге одиннадцать пора нанести еще один слой фоторезиста. Однако на этот раз фоторезист наносится только на внешний слой, так как его еще нужно отобразить. После того, как внешние слои были покрыты фоторезистом и отображены, на них наносят покрытие точно так же, как внутренние слои печатной платы были нанесены на предыдущем этапе.Однако, несмотря на то, что процесс такой же, внешние слои покрываются оловом, чтобы защитить медь от внешнего слоя.

Шаг двенадцатый: травление внешнего слоя

Когда приходит время протравить внешний слой в последний раз, оловянный кожух используется для защиты меди во время процесса травления. Любая нежелательная медь удаляется с помощью того же медного растворителя, что использовалось ранее, а олово защищает ценную медь в зоне травления.

Одно из основных различий между травлением внутреннего и внешнего слоя касается участков, которые необходимо удалить.В то время как внутренние слои используют темные чернила для проводящих областей и прозрачные чернила для непроводящих поверхностей, эти чернила перевернуты для внешних слоев. Следовательно, непроводящие слои покрыты темными чернилами, а медь — светлыми чернилами. Эти легкие чернила позволяют лужению покрывать медь и защищать ее. Инженеры удаляют ненужную медь и любое оставшееся покрытие резиста во время травления, подготавливая внешний слой для AOI и маскирования припоем.

Тринадцать шагов: Внешний слой AOI

Как и внутренний слой, внешний слой также должен проходить автоматическую оптическую проверку.Этот оптический контроль гарантирует, что слой точно соответствует требованиям конструкции. Он также проверяет, что на предыдущем шаге из слоя была удалена вся лишняя медь, чтобы создать правильно работающую печатную плату, которая не будет создавать неправильные электрические соединения.

Шаги четырнадцать: нанесение паяльной маски

Панели требуют тщательной очистки перед нанесением паяльной маски. После очистки поверхность каждой панели покрывается эпоксидной краской и пленкой для паяльной маски.Затем ультрафиолетовый свет падает на платы, указывая, где нужно удалить паяльную маску.

Как только техники снимают паяльную маску, печатная плата отправляется в печь для отверждения маски. Эта маска обеспечивает дополнительную защиту меди платы от повреждений, вызванных коррозией и окислением.

Шаг пятнадцатый: приложение шелкографии

Поскольку информация о печатных платах должна находиться непосредственно на плате, изготовители должны печатать важные данные на поверхности платы в процессе, называемом нанесением шелкографии или печатью легенды.Эта информация включает следующее:

Регистрационный номер компании
Предупреждающие таблички
Знаки или логотипы производителей
Номера деталей
Локаторы кеглей и аналогичные марки

После печати вышеуказанной информации на печатных платах, часто на струйном принтере, на печатные платы наносится обработка поверхности. Затем они переходят к этапам тестирования, резки и проверки.

Шаг шестнадцатый: Чистовая обработка печатной платы

Для отделки печатной платы требуется покрытие из токопроводящих материалов, например следующих:

Иммерсионное серебро: Низкие потери сигнала, не содержит свинца, соответствует требованиям RoHS, покрытие может окисляться и тускнеть
Жесткое золото: Прочный, длительный срок хранения, соответствует требованиям RoHS, не содержит свинца, дорого
Иммерсионное золото, полученное методом химического восстановления никеля (ENIG): Один из наиболее распространенных вариантов отделки, длительный срок хранения, соответствует требованиям RoHS, дороже, чем другие варианты
Выравнивание припоя горячим воздухом (HASL): Экономичный, долговечный, поддающийся переработке, содержит свинец, не соответствует требованиям RoHS
Бессвинцовый HASL: Экономичный, не содержащий свинца, соответствует требованиям RoHS, поддается переработке
Иммерсионное олово (ISn): Популярно для запрессовки, жесткие допуски для отверстий, соответствие RoHS, обращение с печатной платой может вызвать проблемы с пайкой, усы олова
Органический консервант для пайки (OSP): Соответствует RoHS, экономичный, короткий срок хранения
Никель, полученный методом химического восстановления, палладиевое иммерсионное золото (ENEPIG ): высокая прочность припоя, снижает коррозию, требует тщательной обработки для обеспечения надлежащих характеристик, менее экономична, чем варианты, в которых не используется золото или палладий

Выбор правильного материала зависит от проектных требований и бюджета заказчика.Однако нанесение такой отделки создает важную особенность печатной платы. Отделка позволяет сборщику монтировать электронные компоненты. Металлы также покрывают медь, чтобы защитить ее от окисления, которое может произойти на воздухе.

Шаг семнадцатый: Проверка электрической надежности

После нанесения покрытия на печатную плату и ее отверждения (при необходимости) технический специалист выполняет серию электрических тестов на различных участках печатной платы для проверки работоспособности.Электрические испытания должны соответствовать стандартам IPC-9252, Руководства и требования к электрическим испытаниям незаполненных печатных плат. Основные выполняемые тесты — это проверка целостности цепи и изоляции. Проверка целостности цепи проверяет наличие любых отключений в печатной плате, известных как «обрыв». С другой стороны, тест изоляции цепи проверяет значения изоляции различных частей печатной платы, чтобы проверить, нет ли коротких замыканий. Хотя электрические испытания в основном существуют для проверки функциональности, они также работают как проверка того, насколько хорошо первоначальная конструкция печатной платы выдерживала производственный процесс.

Помимо основного тестирования электрической надежности, существуют другие тесты, которые можно использовать для определения работоспособности печатной платы. Один из основных тестов, используемых для этого, известен как тест «кровать гвоздей». В этом тексте к контрольным точкам на печатной плате прикреплено несколько пружинных приспособлений. Затем пружинные приспособления подвергают контрольные точки на печатной плате давлением до 200 г, чтобы увидеть, насколько хорошо печатная плата выдерживает контакт под высоким давлением в своих контрольных точках.

Если печатная плата прошла испытания на электрическую надежность — и любые другие испытания, которые производитель решит провести, — ее можно переходить к следующему этапу: разводка и осмотр.

Шаг восемнадцатый: профилирование и выход

Профилирование требует от инженеров-изготовителей определения формы и размера отдельных печатных плат, вырезанных из строительной платы. Эта информация обычно находится в файлах Gerber проекта. Этот этап профилирования направляет процесс фрезерования, программируя, где машина должна создавать счёты на строительной доске.

Разводка или надрезание позволяет легче отделить доски.Фрезерный станок или станок с ЧПУ создает несколько небольших деталей по краям доски. Эти края могут позволить доске быстро сломаться без повреждений.

Однако некоторые производители могут использовать вместо этого V-образную канавку. Эта машина сделает V-образные надрезы по бокам доски.

Оба варианта надрезания печатных плат позволят платам аккуратно разделиться без растрескивания плат. Подрезав доски, производители отламывают их от строительной доски, чтобы переместить на следующий этап.

Шаг девятнадцатый: Проверка качества и визуальный осмотр

После надрезания и разрушения плат печатная плата должна пройти одну окончательную проверку перед упаковкой и отправкой. Эта последняя проверка проверяет несколько аспектов конструкции плат:

Размеры отверстий должны совпадать на всех слоях и соответствовать проектным требованиям.
Размеры платы должны соответствовать размерам, указанным в проектных спецификациях.
Изготовители должны обеспечивать чистоту, чтобы на панелях не было пыли.
Готовые доски не должны иметь заусенцев или острых краев.
Все платы, не прошедшие испытания на электрическую надежность, должны пройти ремонт и повторные испытания.

Шаг двадцатый: упаковка и доставка

Последний этап изготовления печатных плат — упаковка и доставка. Упаковка обычно включает в себя материал, который герметизирует печатные платы для защиты от пыли и других посторонних материалов. Затем запечатанные доски помещаются в контейнеры, которые защищают их от повреждений во время транспортировки.Наконец, они отправляются на доставку покупателям.

Как реализовать эффективный процесс производства печатных плат

Часто за процессами проектирования и изготовления печатных плат стоят разные стороны. Во многих случаях контрактный производитель (CM) может изготовить печатную плату на основе конструкции, созданной производителем оригинального оборудования (OEM). Сотрудничество между этими группами по компонентам, конструктивным соображениям, форматам файлов и материалам платы обеспечит эффективный процесс и плавный переход между этапами.

Компоненты

Проектировщик должен проконсультироваться с изготовителем о доступных компонентах. В идеале производитель должен иметь под рукой все компоненты, требуемые по проекту. Если чего-то не хватает, разработчику и изготовителю необходимо будет найти компромисс, чтобы обеспечить более быстрое производство при соблюдении минимальных проектных спецификаций.

Соображения при проектировании для производства (DFM)

Дизайн для производства учитывает, насколько хорошо дизайн может продвигаться на различных этапах производственного процесса.Часто производитель, обычно CM, имеет набор руководящих принципов DFM для своего предприятия, с которыми OEM может проконсультироваться на этапе проектирования. Разработчик может запросить эти руководящие принципы DFM, чтобы сообщить свою конструкцию печатной платы для адаптации к производственному процессу производителя.

Форматы файлов

Связь между OEM и CM имеет решающее значение для обеспечения полного изготовления печатной платы в соответствии с проектными спецификациями OEM. Обе группы должны использовать одинаковые форматы файлов для дизайна.Это предотвратит ошибки или потерю информации, которые могут возникнуть в случаях, когда файлы должны изменить формат.

Картонные материалы Производители

OEM могут разрабатывать печатные платы из более дорогих материалов, чем ожидает CM. Обе стороны должны согласиться с имеющимися материалами и тем, что лучше всего подойдет для конструкции печатной платы, оставаясь при этом рентабельным для конечного покупателя.

По вопросам обращайтесь в Millennium Circuits

Высококачественная разработка и производство печатных плат являются критически важными компонентами работы печатных плат в электронике.Понимание сложности процесса и того, почему должен происходить каждый шаг, даст вам лучшее представление о стоимости и усилиях, вложенных в каждую печатную плату.

Если вашей компании нужны печатные платы для какой-либо работы, свяжитесь с нами в Millennium Circuits Limited. Мы работаем, чтобы поставлять нашим клиентам небольшие и большие партии печатных плат по конкурентоспособным ценам.

Процесс производства печатных плат — пошаговое руководство

Печатные платы (PCB) составляют основу всей основной электроники.Эти чудесные изобретения появляются почти во всей вычислительной электронике, включая более простые устройства, такие как цифровые часы, калькуляторы и т. Д. Для непосвященных печатная плата направляет электрические сигналы через электронику, что удовлетворяет требованиям электрических и механических схем устройства. Короче говоря, печатные платы сообщают электричеству, куда идти, оживляя вашу электронику.

Печатные платы направляют ток вокруг своей поверхности через сеть медных проводников. Сложная система медных трасс определяет уникальную роль каждой части печатной платы.

Перед проектированием печатных плат разработчикам схем рекомендуется совершить экскурсию по цеху печатных плат и лично пообщаться с производителями по поводу их требований к производству печатных плат. Это помогает предотвратить передачу конструкторами ненужных ошибок на этапе проектирования. Однако по мере того, как все больше компаний передают запросы на производство печатных плат зарубежным поставщикам, это становится непрактичным. В связи с этим мы представляем эту статью, чтобы обеспечить правильное понимание этапов процесса производства печатных плат.Надеюсь, это даст разработчикам схем и новичкам в индустрии печатных плат четкое представление о том, как производятся печатные платы, и позволит избежать ненужных ошибок.

Этапы процесса производства печатных плат

Шаг 1. Дизайн и вывод

Печатные платы должны быть строго совместимы с макетом печатной платы, созданным разработчиком с помощью программного обеспечения для проектирования печатных плат. Обычно используемое программное обеспечение для проектирования печатных плат включает Altium Designer, OrCAD, Pads, KiCad, Eagle и т. Д.ПРИМЕЧАНИЕ: Перед изготовлением печатной платы разработчики должны сообщить своему контрактному производителю версию программного обеспечения для проектирования печатной платы, используемую для проектирования схемы, поскольку это помогает избежать проблем, вызванных несоответствиями.

После того, как дизайн печатной платы одобрен для производства, дизайнеры экспортируют его в формат, поддерживаемый их производителями. Наиболее часто используемая программа называется расширенной Гербер. Рекламная кампания детского питания 1980-х годов была направлена на поиск красивых младенцев, и эта программа создала красиво оформленное потомство.Гербер также известен под именем IX274X.

Индустрия печатных плат породила расширенный Gerber как идеальный выходной формат. Различное программное обеспечение для проектирования печатных плат, возможно, требует различных этапов создания файлов Gerber, все они кодируют исчерпывающую важную информацию, включая слои отслеживания меди, чертежи сверления, отверстия, обозначения компонентов и другие параметры. На этом этапе проверяются все аспекты конструкции печатной платы. Программное обеспечение выполняет алгоритмы надзора за дизайном, чтобы гарантировать, что ошибки не останутся незамеченными.Дизайнеры также изучают план в отношении элементов, относящихся к ширине дорожки, расстоянию между краями платы, расстоянию между дорожками и отверстиями и размеру отверстий.

После тщательного изучения дизайнеры отправляют файл печатной платы в PC Board Houses для производства. Чтобы гарантировать соответствие конструкции требованиям по минимальным допускам во время производственного процесса, почти все PCB Fab Houses проходят проверку Design for Manufacture (DFM) перед изготовлением печатных плат.

Шаг 2: от файла к фильму

Печать печатной платы начинается после того, как дизайнеры выводят файлы схемы печатной платы, а производители проводят проверку DFM.Производители используют специальный принтер, называемый плоттером, который делает фотопленку печатных плат для печати печатных плат. Производители будут использовать пленки для изображения печатных плат. Хотя это лазерный принтер, это не стандартный струйный лазерный принтер. Плоттеры используют невероятно точную технологию печати, чтобы получить детализированную пленку дизайна печатной платы.

Конечный продукт представляет собой пластиковый лист с фотонегативом печатной платы черными чернилами. Что касается внутренних слоев печатной платы, черные чернила представляют собой проводящие медные части печатной платы.Оставшаяся прозрачная часть изображения обозначает области из непроводящего материала. Внешние слои следуют противоположному шаблону: чистый для меди, но черный относится к области, которая будет вытравлена. Плоттер автоматически проявляет пленку, и пленка надежно хранится во избежание нежелательного контакта.

Каждый слой печатной платы и паяльной маски получает свой собственный прозрачный черный пленочный лист. Всего для двухслойной печатной платы требуется четыре листа: два для слоев и два для паяльной маски.Важно отметить, что все фильмы должны идеально соответствовать друг другу. При использовании в гармонии они отображают выравнивание печатной платы.

Чтобы добиться идеального совмещения всех пленок, необходимо пробить регистрационные отверстия во всех пленках. Точность отверстия достигается регулировкой стола, на котором сидит пленка. Когда крошечные калибровки стола приводят к оптимальному совпадению, отверстие пробивается. Отверстия войдут в регистрационные штифты на следующем этапе процесса визуализации.

Шаг 3: Печать внутренних слоев: куда пойдет медь?

Создание пленок на предыдущем шаге направлено на то, чтобы нарисовать фигуру медного пути.Пришло время распечатать рисунок с пленки на медной фольге.

Этот шаг в производстве печатной платы подготавливает к созданию самой печатной платы. Основная форма печатной платы состоит из ламинатной платы, основным материалом которой является эпоксидная смола и стекловолокно, которые также называются материалом подложки. Ламинат служит идеальным корпусом для размещения меди, которая структурирует печатную плату. Материал подложки обеспечивает прочную и пыленепроницаемую отправную точку для печатной платы. Медь предварительно приклеена с обеих сторон. Процесс включает в себя удаление меди, чтобы раскрыть дизайн пленок.

В конструкции печатных плат чистота имеет значение. Ламинат с медной стороной очищается и передается в обеззараженную среду. На этом этапе очень важно, чтобы частицы пыли не оседали на ламинате. В противном случае случайное пятнышко грязи могло бы вызвать короткое замыкание или остаться разомкнутым.

Затем на чистую панель наносится слой фоточувствительной пленки, называемой фоторезистом. Фоторезист состоит из слоя фотоактивных химикатов, которые затвердевают под воздействием ультрафиолетового света.Это гарантирует точное соответствие фотопленки и фоторезиста. Пленки надеваются на штифты, которые удерживают их на ламинатной панели.

Пленка и картон выстраиваются в линию и получают свет ультрафиолетового излучения. Свет проходит через прозрачные части пленки, укрепляя фоторезист на меди под ней. Черные чернила из плоттера предотвращают попадание света на участки, не предназначенные для затвердевания, и их нужно удалить.

После того, как плита подготовлена, ее промывают щелочным раствором, удаляющим все не затвердевшие фоторезисты.Заключительная мойка под давлением удаляет все, что осталось на поверхности. Затем доска сушится.

Продукт выходит с резистом, должным образом покрывая медные участки, которые должны оставаться в окончательной форме. Техник осматривает платы, чтобы убедиться, что на этом этапе не возникает ошибок. Весь резист, присутствующий в этой точке, обозначает медь, которая появится на готовой печатной плате.

Этот шаг применим только к доскам с более чем двумя слоями. Простые двухслойные доски переходят к сверлению.Многослойные доски требуют большего количества шагов.

Шаг 4: Удаление нежелательной меди

После удаления фоторезиста и закаленного резиста, покрывающего медь, которую мы хотим сохранить, плата переходит к следующему этапу: удалению нежелательной меди. Подобно тому, как щелочной раствор удаляет резист, более мощный химический препарат разъедает излишки меди. Ванна с раствором медного растворителя удаляет всю обнаженную медь. Между тем желаемая медь остается полностью защищенной под закаленным слоем фоторезиста.

Не все медные доски одинаковы. Некоторые более тяжелые платы требуют большего количества медного растворителя и различной продолжительности воздействия. Кстати, более тяжелые медные платы требуют дополнительного внимания к расстоянию между дорожками. Большинство стандартных печатных плат основаны на аналогичных спецификациях.

Теперь, когда растворитель удалил нежелательную медь, необходимо смыть затвердевший резист, защищающий предпочтительную медь. Другой растворитель выполняет эту задачу. Теперь на плате осталась только медная подложка, необходимая для печатной платы.

Шаг 5: выравнивание слоев и оптический контроль

Когда все слои чистые и готовые, для выравнивания слоев требуются центрирующие штампы. Отверстия для совмещения выравнивают внутренние слои с внешними. Техник помещает слои в машину, называемую оптическим перфоратором, которая обеспечивает точное соответствие, так что отверстия для совмещения точно пробиваются.

После того, как слои соединены вместе, невозможно исправить какие-либо ошибки, возникающие на внутренних слоях.Другая машина выполняет автоматический оптический контроль панелей, чтобы подтвердить полное отсутствие дефектов. Образцом служит оригинальный дизайн от Gerber, который получил производитель. Машина сканирует слои с помощью лазерного датчика и начинает электронное сравнение цифрового изображения с исходным файлом Gerber.

Если машина обнаруживает несоответствие, сравнение отображается на мониторе, чтобы технический специалист мог его оценить. После того, как слой проходит проверку, он переходит к завершающим этапам производства печатной платы.

Шаг 6: Наложение и приклеивание

На этом этапе печатная плата принимает форму. Все отдельные слои ждут своего объединения. Когда слои готовы и подтверждены, их просто нужно сплавить вместе. Наружные слои должны стыковаться с основанием. Процесс происходит в два этапа: нанесение слоя и склеивание.

Материал внешнего слоя состоит из листов стекловолокна, предварительно пропитанных эпоксидной смолой. Сокращение для этого называется препрег. Тонкая медная фольга также покрывает верх и низ исходной подложки, на которой нанесены травления медных следов.Пришло время сложить их вместе.

Склеивание происходит на тяжелом стальном столе с металлическими зажимами. Слои надежно входят в штыри, прикрепленные к столу. Все должно плотно прилегать, чтобы предотвратить смещение во время центровки.

Техник начинает с нанесения слоя препрега на выравнивающую ванну. Слой подложки накладывается на препрег перед размещением медного листа. На слой меди ложатся дополнительные листы препрега. Наконец, стопку завершают алюминиевая фольга и медная прижимная пластина.Теперь он готов к прессованию.

Вся операция проходит в автоматическом режиме, выполняемом компьютером клеильного пресса. Компьютер управляет процессом нагрева стопки, точкой приложения давления и временем охлаждения стопки с контролируемой скоростью.

Далее происходит распаковка определенного объема. Со всеми слоями, сформованными вместе в супер-сэндвич великолепной печатной платы, технический специалист просто распаковывает многослойную печатную плату. Достаточно просто удалить стопорные штифты и выбросить верхнюю прижимную пластину.Качественная печатная плата победоносно проявляется изнутри ее алюминиевых нажимных пластин. Медная фольга, включенная в процесс, по-прежнему составляет внешние слои печатной платы.

Наконец, в стековой доске просверливаются отверстия. Все компоненты, которые появятся позже, такие как соединение медью через отверстия и выводы с выводами, зависят от точности отверстий для прецизионного сверления. Отверстия просверливаются на толщину волоса — сверло достигает 100 микрон в диаметре, а волосы в среднем — 150 микрон.

Для определения местоположения целей бурения рентгеновский локатор определяет правильные целевые точки бурения.Затем просверливаются соответствующие регистрационные отверстия, чтобы закрепить стопку для ряда более конкретных отверстий.

Перед сверлением техник помещает доску буферного материала под мишень сверла, чтобы обеспечить чистое отверстие. Материал выхода предотвращает ненужный разрыв на выходах сверла.

Компьютер контролирует каждое микродвижение сверла — вполне естественно, что продукт, определяющий поведение машин, будет полагаться на компьютеры. Станок с компьютерным управлением использует файл сверления из оригинальной конструкции, чтобы определить правильные места для растачивания.

В сверлах используются шпиндели с пневматическим приводом, которые вращаются со скоростью 150 000 об / мин. На этой скорости вы можете подумать, что сверление происходит мгновенно, но есть много отверстий, которые нужно просверлить. Средняя печатная плата содержит более сотни неповрежденных отверстий. Во время сверления каждому нужен свой особый момент со сверлом, поэтому на это нужно время. Позже в этих отверстиях размещаются переходные отверстия и механические монтажные отверстия для печатной платы. Окончательная фиксация этих деталей происходит позже, после обшивки.

После завершения сверления дополнительная медь, покрывающая края производственной панели, удаляется профилирующим инструментом.

Шаг 8: покрытие и осаждение меди

После сверления панель переходит на обшивку. В процессе химического осаждения различные слои соединяются вместе. После тщательной очистки панель подвергается серии химических ванн. Во время ванн в результате химического осаждения на поверхность панели наносится тонкий слой меди толщиной около одного микрона. Медь входит в недавно просверленные отверстия.

Перед этим этапом внутренняя поверхность отверстий просто обнажает стекловолокно, составляющее внутреннюю часть панели.Медные ванны полностью покрывают или покрывают стенки отверстий. Кстати, вся панель покрывается новым слоем меди. Самое главное, чтобы новые отверстия были закрыты. Компьютеры контролируют весь процесс окунания, удаления и обработки.

Шаг 9: визуализация внешнего слоя

На шаге 3 мы применили фоторезист к панели. На этом этапе мы делаем это снова, за исключением того, что на этот раз мы отображаем внешние слои панели с дизайном печатной платы. Мы начинаем со слоев в стерильной комнате, чтобы предотвратить прилипание загрязнений к поверхности слоя, затем наносим слой фоторезиста на панель.Подготовленная панель переходит в желтую комнату. УФ-свет влияет на фоторезист. Волны желтого света не обладают достаточным уровнем УФ-излучения, чтобы повлиять на фоторезист.

Прозрачные пленки с черными чернилами фиксируются штифтами, чтобы предотвратить несовпадение с панелью. Когда панель и трафарет соприкасаются, генератор облучает их сильным ультрафиолетовым светом, который укрепляет фоторезист. Затем панель передается в машину, которая удаляет незатвердевший резист, защищенный непрозрачностью черных чернил.

Этот процесс является инверсией по сравнению с внутренними слоями.Наконец, внешние пластины подвергаются осмотру, чтобы убедиться, что весь нежелательный фоторезист был удален на предыдущем этапе.

Возвращаемся в обшивку. Как и на шаге 8, мы покрываем панель гальваническим покрытием тонким слоем меди. На открытые участки панели с этапа фоторезиста внешнего слоя наносится гальваническое покрытие медью. После первоначальной ванны для меднения панель обычно покрывается оловом, которое позволяет удалить всю медь, оставшуюся на плате, которую планируется удалить.Олово защищает участок панели, который должен оставаться покрытым медью на следующем этапе травления. Травление удаляет ненужную медную фольгу с панели.

Олово защищает желаемую медь на этом этапе. Нежелательно обнаженные медь и медь под оставшимся слоем резиста удаляются. Опять же, для удаления излишков меди применяются химические растворы. Между тем, на этом этапе олово защищает ценную медь.

Теперь проводящие зоны и связи установлены должным образом.

Шаг 12: нанесение паяльной маски

Перед нанесением паяльной маски на обе стороны платы панели очищаются и покрываются эпоксидной краской для паяльной маски. Платы получают поток ультрафиолетового излучения, который проходит через фотопленку паяльной маски. Покрытые участки останутся незатвердевшими и будут удалены.

Наконец, плата отправляется в печь для отверждения паяльной маски.

Чтобы добавить печатной плате дополнительную способность к пайке, мы наносим на них химическое покрытие золотом или серебром.Некоторые печатные платы также получают на этом этапе контактные площадки, выравниваемые горячим воздухом. Выравнивание горячим воздухом приводит к получению однородных подушек. Этот процесс приводит к созданию отделки поверхности. PCBCart может обрабатывать несколько типов отделки поверхности в соответствии с конкретными требованиями клиентов.

На поверхности почти готовой платы наносится надпись струйным принтером, которая используется для обозначения всей важной информации, относящейся к печатной плате. Наконец, печатная плата переходит на последнюю стадию покрытия и отверждения.

В качестве последней меры предосторожности технический специалист выполняет электрические испытания печатной платы.Автоматизированная процедура подтверждает работоспособность печатной платы и ее соответствие оригинальному дизайну. В PCBCart мы предлагаем расширенную версию электрического тестирования под названием Flying Probe Testing, которая зависит от движущихся зондов для проверки электрических характеристик каждой цепи на голой печатной плате.

Шаг 16: профилирование и V-оценка

Теперь мы подошли к последнему этапу: обрезке. Из оригинального панно вырезаются разные доски. Используемый метод основан на использовании фрезы или V-образной канавки.Фрезерный станок оставляет небольшие выступы по краям платы, а V-образный паз прорезает диагональные каналы по обеим сторонам платы. Оба способа позволяют доскам легко выдвигаться из панели.

Нужен кто-то для изготовления вашей печатной платы? PCBCart может помочь!

Как видите, в процесс изготовления печатных плат идет очень много работы. Чтобы гарантировать, что печатные платы будут изготовлены с ожидаемым качеством, производительностью и долговечностью, вам необходимо выбрать производителя, который имеет высокий уровень знаний и уделяет особое внимание качеству на каждом этапе.

PCBCart — один из самых опытных поставщиков услуг по производству печатных плат в Китае. С мыслью о том, что наш успех измеряется успехом наших клиентов, мы уделяем особое внимание вниманию к деталям, которые требуются на каждом этапе производства печатных плат. Мы также предлагаем вакуумную упаковку, взвешивание и доставку, чтобы ваш заказ на печатную плату был доставлен в целости и сохранности. На данный момент у нас есть печатные платы для компаний любого размера из более чем 80 стран, и мы стремимся поставлять произведенные нами печатные платы во все уголки мира в ближайшие годы.

Мы предлагаем быстросъемные прототипы печатных плат, услуги по массовому производству и сборке печатных плат. Расценки всегда быстро и БЕСПЛАТНО.

Цитируйте СЕЙЧАС, чтобы сэкономить до 300 долларов на печатных платах

ИЛИ ознакомьтесь со следующими статьями, чтобы узнать больше о наших услугах. Если у вас есть вопросы или вы предпочитаете обсудить с нами напрямую, напишите нам здесь.

• Краткое введение в PCBCart
• Услуга по изготовлению печатных плат на заказ, включающая несколько дополнительных услуг
• Расширенная услуга сборки печатных плат по рентабельной цене
• Требования к файлам для быстрого и точного коммерческого предложения печатной платы
• Получите немедленную стоимость изготовления печатной платы по вашему усмотрению Проект
• Запрос цены на сборку печатной платы для вашего индивидуального проекта
• Как оценить производителя печатной платы или сборщика печатных плат

Как изготавливаются печатные платы »Электроника

Процесс, посредством которого голые печатные платы, печатные платы, используемые в электронных продуктах, даже немного важен, как сборка с компонентами..

Производство печатных плат Включает:
Основы производства печатных плат Как правильно выбрать производителя печатной платы

Процесс производства печатных плат очень важен для всех, кто работает в электронной промышленности. Печатные платы, PCB, очень широко используются в качестве основы для электронных схем. Печатные платы используются для обеспечения механической основы, на которой может быть построена схема. Соответственно, практически во всех схемах используются печатные платы, и они разработаны и используются в миллионах.

Хотя сегодня печатные платы составляют основу практически всех электронных схем, они обычно воспринимаются как должное. Тем не менее, технологии в этой области электроники продвигаются вперед. Размеры дорожек уменьшаются, количество слоев в платах увеличивается, чтобы приспособиться к возросшей требуемой связности, а правила проектирования улучшаются, чтобы гарантировать, что меньшие устройства SMT можно обрабатывать, а процессы пайки, используемые в производстве, могут быть адаптированы.

Процесс изготовления печатной платы может осуществляться разными способами, и существует множество вариантов.Несмотря на множество небольших вариаций, основные этапы процесса изготовления печатной платы одинаковы.

Составные части печатной платы

Печатные платы могут быть изготовлены из различных материалов. Наиболее широко используется в виде плит на основе стекловолокна, известных как FR4. Это обеспечивает разумную степень стабильности при изменении температуры и не вызывает серьезных поломок, но при этом не является чрезмерно дорогостоящим. Для печатных плат в недорогих коммерческих продуктах доступны другие более дешевые материалы.Для высокопроизводительных радиочастотных конструкций, где важна диэлектрическая проницаемость подложки и требуются низкие уровни потерь, можно использовать печатные платы на основе ПТФЭ, хотя с ними гораздо труднее работать.

Чтобы сделать печатную плату с дорожками для компонентов, сначала получают плату с медным покрытием. Он состоит из материала подложки, обычно FR4, с медным покрытием обычно с обеих сторон. Эта медная оболочка состоит из тонкого слоя медного листа, прикрепленного к плате.Это соединение обычно очень хорошо для FR4, но сама природа ПТФЭ делает это более трудным, и это добавляет сложности при обработке печатных плат из ПТФЭ.

Базовый процесс производства печатных плат

Когда выбраны и доступны голые печатные платы, следующим шагом будет создание необходимых дорожек на плате и удаление нежелательной меди. Изготовление печатных плат обычно осуществляется с использованием процесса химического травления. Наиболее распространенной формой травления печатных плат является хлорид железа.

Для получения правильного рисунка следов используется фотографический процесс. Обычно медь на неизолированных печатных платах покрывается тонким слоем фоторезиста. Затем он подвергается воздействию света через фотопленку или фото-маску, детализирующую требуемые дорожки. Таким образом изображение дорожек переносится на фоторезист. После этого фоторезист помещается в проявитель, так что только те участки платы, где требуются дорожки, покрываются резистом.

Следующим этапом процесса является размещение печатных плат в хлористом железе для протравливания участков, где не требуются дорожки или медь. Зная концентрацию хлорида железа и толщину меди на плате, ее помещают в пену для травления на необходимое время. Если печатные платы находятся в травлении слишком долго, некоторая четкость теряется, так как хлорид железа будет иметь тенденцию подрезать фоторезист.

Хотя большинство печатных плат производятся с использованием фотографической обработки, доступны и другие методы.Один из них — использовать специализированный высокоточный фрезерный станок. Затем машина управляется для фрезерования меди в тех областях, где она не требуется. Очевидно, что управление автоматизировано и управляется файлами, созданными программным обеспечением для проектирования печатных плат. Эта форма производства печатных плат не подходит для больших партий, но является идеальным вариантом во многих случаях, когда требуются очень небольшие количества прототипов печатных плат.

Другой метод, который иногда используется для прототипа печатной платы, — это печать устойчивых к травлению чернил на печатной плате с использованием процесса шелкографии.

Многослойные печатные платы

С увеличением сложности электронных схем не всегда возможно обеспечить все необходимые соединения, используя только две стороны печатной платы. Это происходит довольно часто, когда разрабатываются плотные микропроцессоры и другие подобные платы. В этом случае требуются многослойные плиты.

Производство многослойных печатных плат, хотя и использует те же процессы, что и для однослойных плат, требует значительно большей точности и контроля производственного процесса.

Платы изготавливаются из гораздо более тонких отдельных плат, по одной на каждый слой, которые затем склеиваются вместе, чтобы получить общую печатную плату. По мере увеличения количества слоев отдельные платы должны становиться тоньше, чтобы готовая печатная плата не стала слишком толстой. Кроме того, совмещение между слоями должно быть очень точным, чтобы все отверстия совпадали.

Для склеивания различных слоев между собой плита нагревается для отверждения связующего материала. Это может привести к некоторым проблемам с деформацией.Большие многослойные доски могут иметь отчетливую деформацию, если они неправильно спроектированы. Это может произойти, в частности, если, например, один из внутренних слоев является плоскостью питания или заземлением. Хотя это само по себе нормально, если некоторые достаточно значительные участки нужно оставить свободными от меди. Это может вызвать деформации в печатной плате, которые могут привести к деформации.

Отверстия и переходные отверстия для печатной платы

Отверстия, часто называемые сквозными отверстиями или переходными отверстиями, необходимы внутри печатной платы для соединения различных слоев в разных точках.Отверстия также могут потребоваться для установки компонентов с выводами на печатной плате. Дополнительно могут потребоваться некоторые крепежные отверстия.

Обычно внутренние поверхности отверстий имеют слой меди, так что они электрически соединяют слои платы. Эти «гальванические сквозные отверстия» производятся с использованием процесса гальваники. Таким образом можно соединить слои доски.

Затем сверление выполняется с помощью сверлильных станков с числовым программным управлением, данные поступают из программного обеспечения для проектирования печатных плат CAD.Стоит отметить, что уменьшение количества отверстий разного размера может помочь снизить стоимость изготовления печатной платы.

Может потребоваться, чтобы некоторые отверстия существовали только в центре платы, например, когда необходимо соединить внутренние слои платы. Эти «глухие переходные отверстия» просверливаются в соответствующих слоях до того, как слои печатной платы будут склеены вместе.

Паяльное покрытие для печатных плат и сопротивление припоя

При пайке печатной платы необходимо, чтобы области, которые не должны быть припаяны, были защищены слоем так называемого паяльного резиста.Добавление этого слоя помогает предотвратить нежелательные короткие замыкания на печатных платах, вызванные припоем. Паяльный резист обычно состоит из полимерного слоя и защищает плату от припоя и других загрязнений. Цвет припоя резиста обычно темно-зеленый или красный.

Чтобы компоненты, добавленные к плате, выводные или SMT, можно было легко припаять к плате, открытые участки платы обычно «луженые» или покрываются припоем. Иногда доски или участки досок могут быть покрыты золотом.Это может быть применимо, если некоторые медные пальцы будут использоваться для краевых соединений. Поскольку золото не тускнеет и обладает хорошей проводимостью, оно обеспечивает хорошее соединение при невысокой стоимости.

Шелкография для печатных плат

Часто бывает необходимо напечатать текст и разместить другие мелкие отпечатки на печатной плате. Это может помочь в идентификации платы, а также в маркировке местоположения компонентов, чтобы помочь в поиске неисправностей и т. Д. Шелкография, созданная программным обеспечением для проектирования печатных плат, используется для добавления маркировки на плату после других производственных процессов для пустой платы. были завершены.

Прототип печатной платы

В рамках любого процесса разработки обычно рекомендуется создать прототип перед тем, как приступить к полноценному производству. То же самое и с печатными платами, на которых прототип печатной платы обычно изготавливается и испытывается перед полным производством. Как правило, прототип печатной платы необходимо изготовить быстро, так как всегда есть необходимость завершить этап проектирования оборудования при разработке продукта. Поскольку основной целью прототипа печатной платы является проверка фактического макета, часто допустимо использовать несколько иной процесс производства печатной платы, поскольку потребуется лишь небольшое количество прототипов печатных плат.Однако всегда разумно придерживаться как можно ближе к окончательному процессу изготовления печатной платы, чтобы гарантировать, что в окончательную печатную плату будет внесено мало изменений и несколько новых элементов.

Процесс производства печатных плат является важным элементом жизненного цикла производства электроники. При производстве печатных плат используются многие новые области технологий, что позволило значительно улучшить как в уменьшении размеров используемых компонентов и направляющих, так и в надежности плат.

Другие конструктивные идеи и концепции:
Пайка Пайка компонентов SMT ESD — Электростатический разряд Производство печатных плат Сборка печатной платы
Вернуться в меню «Строительные методы». . .

Материалы печатных плат (PCB)

Печатные платы (PCB) обычно представляют собой плоский ламинированный композит, изготовленный из непроводящих материалов подложки со слоями медных схем, скрытыми внутри или на внешних поверхностях.

Они могут быть такими простыми, как один или два слоя меди, или в приложениях с высокой плотностью, они могут состоять из пятидесяти или более слоев. Плоская композитная поверхность идеально подходит для поддержки компонентов, которые припаяны и прикреплены к печатной плате, в то время как медные проводники соединяют компоненты друг с другом электронным способом.

Шесть основных компонентов стандартной печатной платы:

Препрег
Ламинат
Медная фольга
Паяльная маска
Номенклатура
Окончательная отделка

Препрег — это тонкая стеклоткань, покрытая смолой и высушенная в специальных машинах, называемых очистителями препрега.Стекло — это механическая подложка, удерживающая смолу на месте. Смола — обычно эпоксидная смола FR4, полиимид, тефлон и другие — начинается с жидкости, которая наносится на ткань. По мере того, как препрег проходит через устройство для обработки, он попадает в секцию печи и начинает высыхать. После выхода из протравливателя он становится сухим на ощупь.

Когда препрег подвергается воздействию более высоких температур, обычно выше 300 градусов по Фаренгейту, смола начинает размягчаться и плавиться. Как только смола в препреге плавится, она достигает точки (называемой термореактивным), когда она снова затвердевает, снова становясь твердой и очень, очень прочной.Несмотря на такую прочность, препрег и ламинат обычно очень легкие. Листы препрега или стекловолокна используются для производства многих вещей — от лодок до клюшек для гольфа, самолетов и лопастей ветряных турбин. Но это также важно при производстве печатных плат. Листы препрега — это то, что мы используем для склеивания печатной платы, а также то, что используется для создания второго компонента печатной платы — ламината.

Слоистые материалы, иногда называемые ламинатами, плакированными медью, состоят из листов препрега, которые ламинируются вместе под действием тепла и давления, с листами медной фольги с обеих сторон.Когда смола затвердевает, ламинаты печатных плат становятся похожими на пластиковый композит с листами медной фольги с обеих сторон.

Мы изображаем и протравливаем медную фольгу, чтобы создать схему на поверхностях ламината. Эти медные цепи станут проводниками или электропроводкой на внутреннем и внешнем слоях платы. Когда слои ламината визуализируются и травятся с помощью схем, они затем ламинируются вместе с использованием препрега, описанного ранее.

Паяльная маска — это зеленое эпоксидное покрытие, которое покрывает схемы на внешних слоях платы.Внутренние контуры утоплены в слоях препрега, поэтому их не нужно защищать. Но внешние слои, если их оставить незащищенными, со временем окисляются и разъедают. Паяльная маска обеспечивает такую защиту проводов на внешней стороне печатной платы.

Номенклатура, или иногда называемая шелкографией, — это белые буквы, которые вы видите поверх покрытия паяльной маски на печатной плате. Номенклатура — это надпись, которая показывает расположение каждого компонента на плате, а также иногда указывает ориентацию компонентов.

И паяльная маска, и номенклатура доступны в других цветах, кроме зеленого и белого, но они являются наиболее популярными.

Паяльная маска защищает все схемы на внешних слоях печатной платы, куда мы не собираемся прикреплять компоненты. Но нам также необходимо защитить открытые медные отверстия и контактные площадки, где мы планируем припаять и установить компоненты. Чтобы защитить эти области и обеспечить хорошую паяемость, мы обычно используем металлические покрытия, такие как никель, золото, припой на основе олова / свинца, серебро и другие отделочные покрытия, разработанные специально для производителей печатных плат.

Printed Circuits, LLC производит высококачественные электронные печатные платы более 40 лет. Как производитель печатных плат на протяжении многих лет мы специализируемся на широком спектре типов печатных плат, идя в ногу с быстро меняющимися потребностями рынка. У нас есть опытный штат из более чем 90 сотрудников на нашем предприятии площадью 55 000 квадратных футов в Миннеаполисе, штат Миннесота. Со временем, чтобы удовлетворить потребности современной электроники, мы накопили опыт в производстве гибких схем и жестких гибких печатных плат.

Гибкие и жесткие гибкие печатные платы обеспечивают основу для сложных электрических систем, которые могут поместиться внутри небольших устройств. Они также могут быть спроектированы и изготовлены очень тонкими и очень легкими без ущерба для живучести. Эти печатные платы обеспечивают высокую степень надежности в средах с сильными ударами и вибрацией. Отрасли, в которых часто используются гибкие и жесткие гибкие печатные платы, включают аэрокосмическую, медицинскую, военную, телекоммуникационную и другие отрасли.

На этой странице обсуждаются некоторые из материалов, наиболее часто используемых для изготовления печатных плат, характеристики этих материалов и почему вам следует выбрать Printed Circuits, LLC в качестве производителя печатных плат.

Из чего сделаны печатные платы?

Печатные платы

могут использовать различные материалы в качестве подложек и компонентов. Выбор материала зависит от требований приложения, так как выбор различных материалов придает схемам разное качество, что облегчает работу в определенных обстоятельствах.

Конструкторы иногда выбирают материалы на основе электрических характеристик для высокоскоростных приложений или механической или термической живучести — например, в автомобилях под капотом.Дизайнеры могут выбрать соответствие нормативным государственным требованиям. Например, директива Европейского Союза об ограничении использования опасных веществ (RoHS) запрещает использование материалов, содержащих любые запрещенные химические вещества и металлы.

Одним из наиболее популярных вопросов является соответствие материалов требованиям UL (сокращение от Underwriters Laboratories) по характеристикам пожаротушения. Рейтинг UL имеет решающее значение для многих электронных устройств, чтобы показать, что в случае пожара печатная плата самозатухает, что обычно считается критически важным для бытовой и другой электроники.

Ламинат обычно изготавливается из смол и тканевой ткани, которые обладают отличными изоляционными свойствами. К ним относятся диэлектрики, такие как эпоксидная смола FR4, тефлон, полиимид и другие ламинаты, в которых используется сочетание стекла с полимерными покрытиями. Многие отличительные термические и электрические факторы определяют, какой ламинат лучше всего подходит для данной конструкции печатной платы.

При выборе материала для своей конструкции проектировщики печатных плат

сталкиваются с несколькими характеристиками. Вот некоторые из наиболее популярных рекомендаций:

Диэлектрическая проницаемость — ключевой показатель электрических характеристик
Огнестойкость — критично для сертификации UL (см. Выше)
Более высокие температуры стеклования (Tg) — чтобы выдерживать более высокие температуры при сборке
Сниженные коэффициенты потерь — важно в высокоскоростных приложениях, где скорость сигнала оценивается
Механическая прочность, включая сдвиг, растяжение и другие механические характеристики, которые могут потребоваться от печатной платы при вводе в эксплуатацию
Тепловые характеристики — важное значение при эксплуатации в сложных условиях
Стабильность размеров — или насколько материал перемещается и насколько последовательно он перемещается во время производства, тепловых циклов или воздействия влажности

Вот несколько наиболее популярных материалов, используемых при изготовлении печатных плат:

(Нажмите для увеличения)

Эпоксидный ламинат и препрег FR4: FR4 — самый популярный в мире материал для подложек для печатных плат.Обозначение «FR4» описывает класс материалов, которые соответствуют определенным требованиям, определенным стандартами NEMA LI 1-1998. Материалы FR4 обладают хорошими тепловыми, электрическими и механическими характеристиками, а также благоприятным соотношением прочности и веса, что делает их идеальными для большинства электронных приложений. Ламинат FR4 и препрег изготавливаются из стеклоткани, эпоксидной смолы и обычно являются самым дешевым материалом для печатных плат. Он особенно популярен для печатных плат с меньшим количеством слоев — односторонних, двусторонних в многослойных конструкциях, как правило, менее 14 слоев.Кроме того, базовая эпоксидная смола может быть смешана с добавками, которые могут значительно улучшить ее тепловые характеристики, электрические характеристики и стойкость к пламени UL, что значительно улучшает ее способность к использованию в слоях с большим количеством слоев, приложениях с более высокими тепловыми нагрузками и более высокими электрическими характеристиками. производительность при более низкой стоимости для схем с высокой скоростью. Ламинат и препреги FR4 очень универсальны, их можно адаптировать к широко принятым технологиям производства с предсказуемой производительностью.
Полиимидные ламинаты и препрег: Полиимидные ламинаты обладают более высокими температурными характеристиками, чем материалы FR4, а также имеют небольшое улучшение электрических характеристик.Полиимиды стоят дороже, чем FR4, но обладают повышенной живучестью в суровых условиях и при более высоких температурах. Они также более стабильны во время термоциклирования, с меньшими характеристиками расширения, что делает их пригодными для конструкций с большим количеством слоев.
Тефлоновые ламинаты и связующие слои: Тефлоновые ламинаты и связующие материалы обладают превосходными электрическими свойствами, что делает их идеальными для применения в высокоскоростных схемах. Тефлоновые материалы дороже полиимида, но предоставляют конструкторам необходимые им высокоскоростные возможности.Тефлоновые материалы могут быть нанесены на стеклоткань, но также могут быть изготовлены в виде пленки без подложки или со специальными наполнителями и добавками для улучшения механических свойств. Производство тефлоновых печатных плат часто требует уникальной квалифицированной рабочей силы, специализированного оборудования и обработки, а также ожидания более низких производственных показателей.
Гибкие ламинаты: Гибкие ламинаты тонкие и позволяют складывать электронную конструкцию без потери электрической целостности.У них нет стеклоткани для поддержки, но они построены на пластиковой пленке. Они одинаково эффективны в сложенном виде в устройство для одноразовой гибкости для установки приложения, так же как и в динамической гибкости, когда цепи будут непрерывно складываться в течение всего срока службы устройства. Гибкие ламинаты могут быть изготовлены из материалов с более высокими температурами, таких как полиимид и LCP (жидкокристаллический полимер), или из очень дешевых материалов, таких как полиэстер и PEN. Поскольку гибкие ламинаты очень тонкие, для производства гибких схем также может потребоваться уникальная квалифицированная рабочая сила, специализированное оборудование и обработка, а также ожидание более низкой производительности.
Другое: На рынке представлено множество других ламинатов и связующих материалов, включая БТ, цианатный эфир, керамику и смешанные системы, в которых смолы сочетаются для получения отличных электрических и / или механических характеристик. Поскольку объемы намного ниже, чем у FR4, а производство может быть намного сложнее, они обычно считаются дорогостоящими альтернативами для конструкций печатных плат.

Тщательный выбор ламината важен для обеспечения правильных электрических, диэлектрических, механических и термических свойств печатной платы для конечного применения.

Гибридные печатные платы

Некоторые производители объединяют ламинат в гибридные системы. Один из распространенных вариантов — это жесткие гибкие печатные платы, в которых гибкие схемы и жесткие ламинаты объединяются в гибридное упаковочное решение, предлагающее преимущества как гибких схем, так и обычных печатных плат. Некоторые секции являются гибкими, что позволяет сгибать доску в нужную форму или тысячи раз сгибать, сохраняя при этом электрическую целостность. Другие секции жесткие, что обеспечивает более высокую плотность электрических соединений, необходимую для современной электроники.Жесткие гибкие платы часто могут стать идеальным методом упаковки для современных проектировщиков электроники.

Другой распространенный гибридный вариант — это включение слоев тефлона в обычную печатную плату FR4 или полиимид. Слои тефлона предоставят разработчику электроники слои, оптимизированные для высокоскоростных сигналов, в пределах общего корпуса печатной платы, который все еще можно изготовить.

Препреги с низким и нулевым потоком

Одним из материалов, необходимых для производства жестких гибких плит, является препрег с низкой текучестью или без него.Никакие проточные препреги не производятся в некоторой степени аналогично обычным препрегам, но смола продвигается до более высокого состояния отверждения. В результате получается лист препрега, по которому смола будет стекать немного, но не слишком сильно. Как и обычные препреги, как только смола достигает определенной температуры, она термоотверждается и становится твердой.

При изготовлении жестких гибких печатных плат критически важны препреги с низкой текучестью и низкой текучестью, поскольку они позволяют смоле течь до края жесткой части платы, не вытекая на гибкую часть платы.Если бы производители жестких гибких материалов использовали обычные препреги, смола вылилась бы на гибкие секции и сделала бы их негибкими. Для связывания материалов с печатными платами также обычно используются препреги без / с низкой текучестью, например, радиаторы и ребра жесткости для гибких схем, поскольку скорость потока смолы желательно низкая и контролируемая.

Препрег

с низкой текучестью и без нее имеют очень ограниченную доступность, и проектировщику при проектировании жесткой гибкой плиты следует позаботиться о выборе ламинатной системы, которая поставляется с соответствующим нетекучим препрегом.Производители жестких гибких материалов не могут использовать обычные препреги в жестких гибких конструкциях. Кроме того, препреги с низкой текучестью и с низкой текучестью имеют ограничения в их применении с более тяжелыми массами меди, когда у смолы недостаточно текучести для герметизации схемы. У них также есть особые производственные соображения, которые необходимо учитывать для их успешного использования.

Высококачественные печатные платы от печатных схем, ООО

ООО «

Printed Circuits» специализируется на производстве гибких и жестких гибких печатных плат.Мы тщательно выбираем материалы, чтобы гарантировать, что производимые нами печатные платы будут обеспечивать идеальную производительность в критических приложениях и экстремальных условиях. Мы создаем индивидуальные высокопроизводительные печатные платы в течение десятилетий со специализированной командой, состоящей из обученных, преданных своему делу и квалифицированных сотрудников IPC, со средним стажем работы 11 лет.

ООО «Печатные схемы

» сертифицировано по стандарту ISO 9001: 2015, и мы имеем следующие регистрации и сертификаты:

Сертификат UL для гибких и жестких гибких конструкций
Зарегистрировано в ИТАР
Большая часть продукции произведена в соответствии с IPC 6013, класс III

Свяжитесь с нашей командой сегодня, чтобы узнать больше о наших услугах по производству печатных плат.

Поставщики материалов для печатных схем

Мы ценим наши отношения с поставщиками и используем множество различных материалов из разных источников.
Однако есть некоторые, которые мы используем почти каждый день, что помогает нам охарактеризовать наши процессы по их атрибутам, а именно:

Панасоник Фелиос:

»Гибкие ламинаты с медной оболочкой Panasonic Felios R-F775

DuPont Pyralux:

»Гибкие ламинаты с медной оболочкой DuPont AP
» Покровные и клеящие слои DuPont LF и FR

Hitachi:

»Полиимидные ламинаты
» Полиимидный непротекающий препрег

Арлон:

»Ламинат и непроточный препрег

изола:

»Ламинат и непроточный препрег

Что такое печатная плата (PCB)?

Печатные платы (PCB) являются основополагающим строительным блоком большинства современных электронных устройств.Будь то простые однослойные платы, используемые в механизме открывания гаражных ворот, или шестислойные платы в ваших умных часах, или 60-слойные высокоплотные и высокоскоростные печатные платы, используемые в суперкомпьютерах и серверах, печатные платы являются основой на котором собраны все остальные электронные компоненты.

Полупроводники, соединители, резисторы, диоды, конденсаторы и радиоустройства монтируются и «общаются» друг с другом через печатную плату.

Печатные платы

обладают механическими и электрическими характеристиками, которые делают их идеальными для этих приложений.Большинство печатных плат, производимых в мире, являются жесткими, примерно 90% производимых сегодня печатных плат — это жесткие платы. Некоторые печатные платы являются гибкими, что позволяет схемам изгибаться и складывать форму, или иногда они используются там, где гибкая схема выдерживает сотни тысяч циклов изгиба без каких-либо разрывов в схемах. Эти гибкие печатные платы составляют примерно 10% рынка. Небольшое подмножество этих типов схем называется жесткими гибкими схемами, где одна часть платы является жесткой — идеально подходит для монтажа и соединения компонентов, а одна или несколько частей являются гибкими, обеспечивая преимущества гибких схем, перечисленных выше.

Быстро развивающаяся технология печатных плат, отдельная от вышеперечисленных, называется печатной электроникой — обычно это очень простые и очень недорогие схемы, которые сокращают расходы на электронную упаковку до уровня, при котором электронные решения могут быть разработаны для решения проблем, о которых раньше не задумывались. Они часто используются в электронике для носимых устройств или в одноразовых электронных устройствах, что открывает множество возможностей для творческих дизайнеров электротехники.

Обычные печатные платы могут состоять из одного слоя схемы или состоять из пятидесяти или более слоев.Они состоят из электрических компонентов и соединителей, соединенных токопроводящими цепями, обычно из меди, с целью передачи электрических сигналов и мощности внутри устройств и между ними.

Печатные платы

были разработаны в начале 20-го, ^{-го и}-го века, но с тех пор постоянно развивались в области технологий. Развитие и широкое распространение технологии изготовления печатных плат сопровождалось быстрым развитием технологии упаковки полупроводников и позволило профессионалам отрасли инвестировать в более компактную и более эффективную электронику.

Основанная в 1977 году компания Printed Circuits LLC с тех пор стала новаторским производителем печатных плат. Первоначально производя все типы печатных плат, в середине 1990-х они начали специализироваться на производстве жестких гибких и гибких схем. Наш широкий выбор конструкций печатных плат позволяет нам обслуживать широкий спектр отраслей промышленности по всему миру, включая военную, медицинскую, аэрокосмическую, компьютерную, телекоммуникационную и контрольно-измерительную аппаратуру. Здесь мы предоставляем исчерпывающий обзор печатных плат, чтобы предоставить соответствующую справочную информацию о том, что мы делаем.

Почему используются печатные платы?

По сравнению с традиционными проводными схемами, печатные платы обладают рядом преимуществ. Их небольшая и легкая конструкция подходит для использования во многих современных устройствах, а их надежность и простота обслуживания подходят для интеграции в сложные системы. Кроме того, их низкая стоимость производства делает их очень экономичным вариантом.

Эти качества являются одной из причин, по которым печатные платы находят применение в различных отраслях, в том числе на следующих рынках:

Медицинский

Медицинская электроника значительно выиграла от внедрения печатных плат.Электроника в компьютерах, системах визуализации, аппаратах МРТ и радиационном оборудовании — все продолжает развиваться, начиная с электронных возможностей печатных плат.

Более тонкие и компактные гибкие и жесткие гибкие печатные платы позволяют изготавливать более компактные и легкие медицинские устройства, такие как слуховые аппараты, кардиостимуляторы, имплантируемые устройства и действительно крошечные камеры для минимально инвазивных процедур. Жестко-гибкие печатные платы являются особенно идеальным решением, если необходимо уменьшить размер сложных медицинских устройств, поскольку они устраняют необходимость в гибких кабелях и разъемах, которые занимают ценное пространство в более сложных системах.

Аэрокосмическая промышленность

Жесткие, гибкие и жесткие гибкие печатные платы обычно используются в аэрокосмической промышленности для приборных панелей, приборных панелей, средств управления полетом, систем управления полетом и безопасности. Растущее число достижений в аэрокосмической технологии увеличило потребность в более мелких и более сложных печатных платах для использования в самолетах, спутниках, дронах и другой аэрокосмической электронике. Гибкие и жесткие гибкие схемы обеспечивают исключительную долговечность и живучесть благодаря отсутствию разъемов.Это делает их пригодными для использования в условиях высокой вибрации, а их небольшая и легкая конструкция снижает общий вес оборудования и, как следствие, снижает требования к расходу топлива. Для приложений, где надежность имеет первостепенное значение, они служат высоконадежным решением.

Военный

В военном секторе печатные платы используются в оборудовании, которое часто подвергается сильным ударам, ударам и вибрации, например, в военных транспортных средствах, защищенных компьютерах, современном оружии и электронных системах (например.g., робототехника, системы наведения и наведения). По мере того, как военные технологии развиваются для удовлетворения меняющегося спроса клиентов, все больше оборудования объединяет передовые компьютеризированные технологии, требующие как электрических, так и механических характеристик, присущих гибкой и жесткой гибкой упаковке. Эти типы электронных упаковок могут без сбоев выдерживать перегрузки в несколько тысяч фунтов.

Промышленное и торговое

Использование печатных плат в промышленной и коммерческой электронике произвело революцию во всем, от производства до управления цепочками поставок, увеличивая информацию, автоматизацию и эффективность.В целом, они являются надежным средством управления оборудованием на все более автоматизированных предприятиях, увеличения производства при одновременном снижении затрат на рабочую силу. Гибкие и жесткие гибкие печатные платы позволяют производителям производить все более мелкие и легкие продукты с большей функциональностью и гораздо большей надежностью, такие как дроны, камеры, мобильная электроника и защищенные компьютеры.

Печатные платы на заказ

Почти все печатные платы спроектированы специально для своего применения. Будь то простые однослойные жесткие платы, сложные многослойные гибкие или жесткие гибкие схемы, печатные платы разрабатываются с использованием специального программного обеспечения, называемого САПР, для автоматизированного проектирования.Разработчик использует это программное обеспечение для размещения всех цепей и точек подключения, называемых переходными отверстиями, по всей плате. Программное обеспечение знает, как каждый из компонентов должен взаимодействовать друг с другом, а также знает любые конкретные требования, например, как их нужно припаять к печатной плате.

Когда конструктор закончил, программа экспортирует два важных компонента, из которых мы будем строить их платы. Первый называется Gerber-файлами, представляющими собой файлы электронных изображений, которые показывают каждую отдельную схему на печатной плате, где именно она находится, на каждом отдельном слое платы.Файлы gerber также будут содержать файлы сверления, показывающие нам, где именно просверлить отверстия, чтобы выполнить все переходные соединения, которые мы обсуждали ранее. Они также будут содержать файлы паяльной маски и номенклатуры, которые обсуждаются позже, а также файл, который показывает нам, как именно вырезать периметр их платы.

Все разработчики печатных плат — жестких, гибких или жестких — используют эти файлы, чтобы сообщить производителям печатных плат, как именно они хотят строить свои платы. В их число входит еще один элемент, который имеет решающее значение для изготовителя печатных плат — производственная печать.На заводском принте подробно описаны все требования к платам, которых нет в файлах gerber. На заводской распечатке, например, будет подробно описано, какие материалы мы должны использовать для изготовления их платы, просверленные отверстия какого размера они хотели бы, любые специальные производственные инструкции или спецификации, которым мы должны соответствовать, а также различную информацию, такую как цвет паяльной маски или номенклатура, которые они хотели бы.

С помощью этих двух компонентов мы можем создать индивидуальную плату, которая точно соответствует требованиям заказчика.Поскольку печатные платы легко настраиваются, они могут быть спроектированы и изготовлены с различной гибкостью, размерами и конфигурациями, чтобы соответствовать практически любому приложению.

Материалы для печатных плат

Основными материалами, используемыми при производстве печатных плат, являются стекловолокно или пластмассовые подложки, медь, паяльная маска и номенклатурные чернила.

(Нажмите для увеличения)

Основы из стекловолокна и пластмассы

Печатные платы

могут быть построены на жестких или гибких базовых материалах в зависимости от предполагаемой конструкции печатной платы.В жестких печатных платах часто используется FR4 или полиимидное стекловолокно, а в гибких схемах и жестко-гибких гибких слоях обычно используются высокотемпературные полиимидные пленки.

Обычные пластиковые подложки для гибких схем включают полиимид (PI), жидкокристаллический полимер (LCP), полиэстер (PET) и полиэтиленнафталат (PEN). Назначение подложки — обеспечить непроводящее основание, на котором могут быть построены проводящие цепи и изолированы друг от друга. Полиимид и ламинаты LCP обычно используются в приложениях с высокой надежностью или высокой скоростью передачи сигнала.Полиэфирные и полиэтиленнафталатные ламинаты в первую очередь выбираются из-за их низкой стоимости и обычно представляют собой просто однослойные схемы.

Медь

Из-за своей высокой электропроводности медь является наиболее часто используемым проводящим материалом для схем на печатных платах. Все описанные выше ламинаты состоят из тонких листов медной фольги, ламинированных с одной или обеих сторон пластика. Затем производитель использует файлы gerber, предоставленные разработчиком, для изображения и травления схем в соответствии с требованиями заказчика.Толщина и количество требуемых слоев во многом зависят от приложения, для которого будет использоваться печатная плата. Многослойные печатные платы состоят из чередующихся слоев медных схем и изоляционных материалов, составляющих печатную плату.

Паяльная маска

Паяльная маска — это жидкость, обычно эпоксидный материал, который наносится на внешние слои жестких печатных плат. Он также обычно используется на жестких участках жестких гибких печатных плат. Паяльная маска в первую очередь предназначена для изоляции медных цепей на внешних слоях от окисления окружающей среды.Паяльная маска также предназначена для контроля и удержания потока припоя при сборке компонентов на печатной плате. Без паяльной маски жидкий припой мог вытечь на поверхность печатной платы, соединяя две соседние цепи и закорачивая плату. Самый распространенный цвет паяльной маски — зеленый, но также существуют синий, черный, красный, янтарный, прозрачный, белый и многие другие цвета.

Номенклатура

После того, как слои паяльной маски готовы, идентификационная информация, метки и иногда штрих-коды печатаются на паяльной маске.Эти метки называются номенклатурой, и они также будут определяться файлами, которые были включены в другие слои гербера. Они напечатаны на паяльной маске, чтобы обеспечить точную сборку печатной платы.

Дизайн печатной платы

Печатные платы

бывают разных конструкций, поэтому важно иметь полное представление о процессе проектирования. Некоторые из ключевых элементов, которые следует учитывать при разработке печатной платы, включают:

Приложение, для которого будет использоваться печатная плата
Среда, в которой будет работать печатная плата
Размер и конфигурация, необходимые для установки
Гибкость печатной платы
Установка и сборка

Выбор правильной конструкции печатной платы в соответствии с этими соображениями значительно влияет на технологичность, скорость производства, выход продукции, эксплуатационные расходы и время выполнения заказа.

Чтобы получить более подробное представление о процессе проектирования — особенно жестких гибких систем, которые мы опишем ниже на этой странице, — загрузите наше бесплатное руководство по применению и проектированию жестких гибких печатных плат.

Загрузите нашу бесплатную электронную книгу

Узнайте все, что вам нужно знать о проектировании, сборке и установке жестких гибких печатных плат, в нашем официальном руководстве «Применение и проектирование жестких гибких печатных плат».

Загрузите наше бесплатное руководство!

При выборе производителя печатных плат убедитесь, что он имеет соответствующую аккредитацию, чтобы гарантировать, что у него есть система качества, опыт, отраслевое признание и рейтинги, чтобы гарантировать успех вашего проекта.Компания Printed Circuits ставит своей целью соответствовать отраслевым стандартам и превосходить их, и для этого мы получили широкий спектр сертификатов и аккредитаций, в том числе:

Мы также получили квалификацию UL 94 V-0 для жестко-гибких и гибких цепей, с самым большим списком рейтингов UL для жестко-гибких цепей во всем мире. Таким образом, ваши платы могут быть сертифицированы 94 V-0 без дополнительных испытаний (что ускоряет изготовление и доставку наших печатных плат). Дополнительные сведения о важности сертификации UL для жестко-гибких печатных плат см. В нашем техническом документе «Проблема с утверждением UL жестко-гибких схем».

Производство печатных плат

Конструкция и изготовление печатных плат включает следующие этапы:

Химическое изображение и травление медных слоев с дорожками для подключения электронных компонентов
Ламинирование слоев вместе с использованием связующего материала, который также действует как электрическая изоляция, для создания печатной платы
Просверливание и покрытие отверстий в печатной плате для электрического соединения всех слоев
Визуализация и нанесение покрытий на внешние слои платы
Покрытие обеих сторон платы паяльной маской и нанесение номенклатурной маркировки на печатную плату
Затем доски обрабатываются до размеров, указанных в файле гербера по периметру дизайнера

После завершения плата PCB готова для сборки компонентов.Чаще всего компоненты прикрепляются к печатной плате путем пайки компонентов непосредственно на открытые дорожки — так называемые контактные площадки — и отверстия в печатной плате. Пайка может выполняться вручную, но чаще всего выполняется на очень высокоскоростных автоматизированных сборочных машинах.

Двумя наиболее распространенными методами сборки печатных плат являются устройства поверхностного монтажа (SMD) или сквозные отверстия (THT). Использование любого из них зависит от размера компонентов и конфигурации печатной платы. SMD полезен для непосредственного монтажа небольших компонентов на внешней стороне печатной платы, в то время как THT идеально подходит для монтажа крупных компонентов через большие предварительно просверленные отверстия в плате.

Типы печатных плат

Хотя все печатные платы преследуют одну и ту же основную цель, они доступны в широком диапазоне конструкций и конфигураций для удовлетворения потребностей различных приложений. Некоторые из различных типов, доступных на рынке, включают:

Жесткий односторонний
Жесткий двусторонний
Многослойный жесткий
Однослойные гибкие схемы
Двухсторонние гибкие схемы
Многослойные гибкие схемы
Жестко-гибкий
Высокая частота
На алюминиевой основе

Три наиболее распространенных типа:

1.Платы жесткие

Жесткие печатные платы состоят из жестких стекловолоконных подложек, что делает их практичными и недорогими, но негибкими. Их проще и дешевле производить, чем их более гибкие аналоги, но они гораздо менее универсальны и их трудно вписать в необычную геометрию или небольшие участки.

2. Гибкие печатные платы

Гибкие печатные платы

обладают относительно хорошей способностью изгибаться и складываться, чтобы вписаться в ограниченное пространство и пространство необычной формы. Это качество делает их очень универсальными и позволяет использовать их для упаковки небольших электронных устройств.Кроме того, поскольку они легко адаптируются, продукт не обязательно должен соответствовать ограничениям печатной платы. По сравнению с жесткими печатными платами они обладают большей термостойкостью.

3. Жесткие гибкие печатные платы

Жесткие и гибкие печатные платы сочетают в себе самые привлекательные качества как жестких, так и гибких печатных плат. В отличие от двух других типов печатных плат, эти печатные платы содержат все электронные соединения, скрытые внутри платы, тем самым уменьшая вес и общий размер платы.Они являются отличным выбором, когда ключевым требованием является сверхлегкая упаковка. Кроме того, они более прочные и надежные, сохраняя при этом большую прочность и гибкость.

Качественные печатные платы от ООО «Печатные схемы»

Печатные платы

позволяют профессионалам в самых разных отраслях промышленности оптимизировать производительность и производство своих электронных систем. Путем тщательного выбора материалов и изготовителя печатных плат можно создать упаковку для вашего электронного устройства, оптимизированную для его конечного применения.

Компания Printed Circuits LLC является ведущим производителем гибких и жестких гибких печатных плат. Мы гордимся своими инновационными решениями, и мы регулярно обновляем и расширяем наши продукты, чтобы соответствовать уникальным спецификациям наших клиентов. Наш многолетний опыт и приверженность качеству делают нас подходящими для удовлетворения потребностей каждого клиента с помощью высококачественных решений для печатных плат.

Для получения дополнительной информации о наших возможностях печатных плат свяжитесь с нами сегодня.

Как производится печатная плата

19.04.2018 | Автор: Стар Симпсон,

Предоставлено Bay Area Circuits

Как делается печатная плата? Возможно, у вас есть приблизительное представление о необходимых шагах: кто-то разрабатывает схему, которая превращается в макет для физического проекта, который затем экспортируется в машиночитаемые файлы.Где-то после этого эти файлы отправляются производителю печатных плат (PCB) или в «дом плат», который каким-то образом производит платы, а затем отправляет их обратно дизайнерам. Вуаля, печатные платы! Хотя вы можете легко найти информацию о конструкции печатной платы, мы попытались ответить на вопрос: что происходит за кулисами у производителя печатной платы? Bay Area Circuits, производитель печатных плат из Кремниевой долины, специализирующийся на производстве прототипов с быстрым поворотом, любезно предоставил нам возможность взглянуть на процесс изнутри.Мы подробно опишем этот процесс, проиллюстрировав фотографиями, отслеживающими производство печатных плат из набора Circuit Classics от Star Simpson, вдохновленного Форрестом Мимсом.

Вот прохождение:

Фон:

Первое, что нужно знать о печатной плате, — это сколько слоев проводящей меди образуют «стопку» — 1, 2 или много. Двусторонние платы являются наиболее распространенными: это платы с проводящими медными рисунками на лицевой и обратной сторонах, с межслойными соединениями, называемыми переходными отверстиями, между слоями, выполненными с помощью просверленных отверстий с проводящим покрытием, называемых переходными отверстиями, которые соединяют одну сторону с другой.Многослойные платы состоят из чередующихся слоев проводящих и изоляционных материалов, соединенных вместе. Компания Bay Area Circuits может изготавливать до 30-слойных печатных плат! Многослойные печатные платы более сложны в производстве (и более дороги) и требуют дополнительных процессов, которые не используются при производстве двусторонних печатных плат. Мы рассмотрим производственные процессы как для двусторонних, так и для многослойных печатных плат.

Независимо от окончательного размера печатной платы, она изготавливается путем изготовления большого массива плат на одном листе, называемом панелью.Даже если ваша печатная плата размером с учетную карточку, ее производство начнется с листа материала, покрытого медью, обычно 18 x 24 дюйма, и дизайн будет воспроизведен на этом листе, чтобы произвести как можно больше плат из Это. (Это в конечном итоге является критическим элементом для понимания объемных цен на печатные платы: ваши затраты на плату основаны на количестве производимых панелей, а не на количестве отдельных частей, которые вы хотите заказать.) Это относится к процессам, описанным здесь, потому что до тех пор, пока самый последний шаг, когда отдельные платы вырезаются из большого листа, все производство печатных плат имеет дело с печатными платами в этом большом формате панели.

1. ПЕРЕДНЯЯ КОНЦЕПЦИЯ

Шаг 1 . После размещения заказа производитель первым делом должен изучить конструкции печатных плат и подготовить их к производству. У каждого производителя будет свой подход к этому процессу, но в основном это означает создание набора пошаговых инструкций для сборки печатной платы. Файлы дизайна проверяются и готовятся к производству. В Bay Area Circuits планировщик также создаст набор инструкций, называемых «карточкой процесса» (или «путешественником»), который будет путешествовать вместе с работой по мере ее завершения.Кроме того, инженер CAM выполнит анализ проекта и преобразует файлы проекта в формат данных, используемый для производства.

Чтобы начать процесс, каждому набору проектных данных и связанных характеристик присваивается уникальный номер инструмента. В будущем, если клиент повторно заказывает точно такой же дизайн и вносит какие-либо изменения, даже такие незначительные, как цвет печатной платы, ему присваивается новый номер инструмента. Это помогает обеспечить надлежащее отслеживание, поскольку некоторые клиенты повторно используют один и тот же номер детали даже при внесении изменений.

Затем планировщик создаст карту процесса, которая содержит такую информацию, как этапы производства, необходимые для производства печатной платы, количество и срок оплаты. Для этого им потребуется просмотреть всю информацию, относящуюся к проекту, включая все детали заказа на поставку, производственные чертежи и специальные инструкции. На основе этой информации они обеспечат доступность необходимых материалов для проекта и построят карту процесса, отражающую требуемый производственный процесс.Карта процесса также содержит штрих-код, и по мере перехода проекта от процесса к процессу штрих-код сканируется. Это позволяет им определять точное местоположение и статус любого производственного проекта и даже то, какие операторы выполняли каждый процесс.

Когда планирование завершено, настала очередь специалиста по АСУ ТП выполнить углубленный анализ данных и создать инструменты, необходимые для производства печатной платы. Инженеры CAM следуют подробному контрольному списку для каждого проекта, и вот основные обязанности:

Очистка данных

CAM Engineer загрузит данные в программное обеспечение CAM и выполнит базовую очистку данных, включая проверку имен файлов и назначений, а также выравнивание слоев.Это необходимо, потому что, хотя данные предоставляются в стандартном формате (например, Gerber, ODB ++), каждый пакет программного обеспечения для проектирования печатных плат может выводить данные немного по-разному.

Проверка и редактирование данных сверления / фрезерования

Затем инженер CAM проверит, что размер отверстия и количество отверстий в файле данных соответствуют тому, что указано в производственном чертеже. (Следует отметить, что не каждый дизайнер предоставляет производственный чертеж. Хотя это предпочтительно, но это ни в коем случае не ограничивает представление.) Они также проверяют наличие какой-либо специальной фрезерования или вырезов, а также отверстий с металлическим покрытием или без него. В зависимости от требований может существовать несколько процессов детализации и маршрутизации, которым требуются уникальные файлы для каждого процесса.

Редакции печатной платы

На этом этапе инженер CAM запускает проверку правил проектирования (DRC), чтобы просмотреть файлы изображений и внести необходимые изменения. Это включает в себя настройку размеров сверла, добавление маркировки ВАС (логотип и код даты), редактирование слоев, шелкографии и паяльной маски по мере необходимости, а также добавление компенсации травления.(Травление — это химическое удаление меди для получения рисунка цепи. Необходимо рассчитать отношение глубины травления или толщины проводника к количеству бокового травления или поднутрения.)

Панелирование

Отдельная доска будет размещена на производственной панели в соответствии с наилучшей посадкой, которую предоставит отдел планирования. К панели добавляются границы, метки и инструменты. Опытные дизайнеры плат с гибкими размерами плат заранее рассмотрят размер панелей, чтобы обеспечить максимальную подгонку и ограничить отходы для достижения наилучшего уровня цен.

Выходы

Наконец, инженер CAM сгенерирует все файлы сверления, файлы маршрутов, файлы изображений, файлы автоматической оптической проверки («AOI») и файлы тестов, необходимые для завершения различных производственных процессов. Эти файлы будут доступны операторам на каждой производственной машине с помощью компьютерного оборудования с сетевых серверов.

2. ФОТОСЪЕМКА

Теперь, когда инженерные работы завершены, следующий этап производственного процесса называется фотопечатью.Лазерный фотоплоттер используется для создания фотоинструментов, которые будут использоваться в процессе паяльной маски и шелкографии. На каждый отдельный слой наносится кусок пленки. Толщина пленки составляет 7 мил, а общий размер обычно составляет около 18 дюймов x 24 дюйма, что соответствует наиболее распространенному размеру панелей печатных плат. Многие производители, в том числе Bay Area Circuits, сократили или полностью отказались от использования пленок, используя специальное оборудование для лазерной прямой визуализации (LDI), которое выводит изображения непосредственно на сухую пленку, что снижает затраты, а также может быть более точным процессом.Все внутренние и внешние слои теперь производятся с использованием прямого лазерного изображения.

3. ИЗОБРАЖЕНИЕ И РАЗРАБОТКА / ТРАВЛЕНИЕ / ПОЛОСКА (DES)

Процесс формирования изображения используется для нанесения первичного изображения (дорожки, контактные площадки, металлическое заземление и т. Д.) На печатную плату. Затем процесс DES используется для создания / подготовки медного рисунка для процесса нанесения покрытия.

Шаги к изображению и DES:

Нанесите сухую пленку с возможностью фотоизображения на медные панели.
Снимите панели с помощью прямого лазерного изображения.
Проявите сухую пленку. Все области, подвергшиеся воздействию лазера, останутся, в то время как неэкспонированные области будут развиваться. Оставшаяся пленка будет действовать как барьер для травления, чтобы предотвратить травление проводящего рисунка, обнажая при этом любую нежелательную медь (это для внутренних слоев).
Удалите оголенную медь с панели.
Снимите оставшуюся сухую пленку, чтобы на внутренних слоях остался последний проводящий рисунок меди.

4. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ОПТИЧЕСКАЯ ПРОВЕРКА (только для многослойной печатной платы)

Automated Optical Inspection, или AOI, используется для проверки слоев многослойной печатной платы перед их ламинированием.Оптика проверяет слои, сравнивая фактическое изображение на панели с проектными данными печатной платы. Любые различия, включая лишнюю или отсутствующую медь, могут привести к короткому замыканию или разрыву. Это позволяет производителю выявлять любые дефекты, которые могут предотвратить проблемы, когда внутренние слои склеиваются вместе. Как вы можете себе представить, на этом этапе гораздо легче исправить короткое замыкание или разрыв, чем когда слои были соединены вместе. Фактически, если обрыв или короткое замыкание не обнаружено на этом этапе, его, вероятно, не обнаружат до конца производственного процесса, во время электрических испытаний, когда уже слишком поздно исправлять.

Наиболее частыми событиями, которые происходят во время процесса создания образа слоя и приводят к короткой или открытой проблеме, являются:

Изображение экспонируется неправильно, что приводит либо к увеличению, либо к уменьшению размера элементов.
Плохая сухая пленка сопротивляется адгезии, что может вызвать зазубрины, порезы или проколы на протравленном узоре.
Медь недостаточно протравлена, оставляя нежелательную медь или вызывая увеличение размера элемента или короткое замыкание.
Медь протравлена, удаляя необходимые медные элементы, создавая элементы меньшего размера или разрезы.

В конечном счете, AOI — важная часть производственного процесса, которая помогает обеспечить точность, качество и своевременную доставку печатной платы.

5. ОКСИД (только для многослойной печатной платы)

Оксид

(называемый черным оксидом или коричневым оксидом в зависимости от процесса) — это химическая обработка внутренних слоев многослойных печатных плат перед ламинированием для увеличения шероховатости плакированной меди для улучшения прочности сцепления ламината. Этот процесс помогает предотвратить расслоение или разделение между любыми слоями основного материала или между ламинатом и проводящей фольгой после завершения производственного процесса.

6. ЛАМИНАЦИЯ (только для многослойной печатной платы)

Для изготовления многослойной печатной платы чередующиеся слои пропитанного эпоксидной смолой стекловолоконного листа, называемого препрегом, и проводящие материалы сердцевины ламинируются вместе при высокой температуре и давлении с помощью гидравлического пресса. Давление и тепло заставляют препрег плавиться и соединять слои вместе. После охлаждения полученный материал следует тем же производственным процессам, что и двусторонняя печатная плата. Вот более подробная информация о процессе ламинирования на примере 4-слойной печатной платы:

Для 4-слойной печатной платы с готовой толщиной 0.062 ”, мы обычно начнем с медного сердечника FR4 толщиной 0,040”. Ядро уже было обработано методом визуализации внутреннего слоя, но теперь требуется препрег и внешний медный слой. Препрег называется стекловолокном «стадии В». Он не будет жестким, пока к нему не приложат тепло и давление. Таким образом, позволяя ему течь и связывать медные слои вместе по мере отверждения. Медь представляет собой очень тонкую фольгу, обычно 0,5 унции. (0,0007 дюйма) или 1 унция. Толщиной 0,0014 дюйма, которая добавляется снаружи препрега.Затем штабель помещается между двумя толстыми стальными пластинами и помещается в пресс для ламинирования (цикл прессования зависит от множества факторов, включая тип материала и толщину). Например, материал FR4 весом 170 тг, обычно используемый для многих деталей, прессуется при температуре 375 ° F в течение 150 минут при давлении 300 фунтов на квадратный дюйм. После остывания материал готов переходить к следующему процессу.

7. СВЕРЛЕНИЕ

Конструкции печатных плат

обычно требуют использования некоторого количества просверленных отверстий для крепления компонентов, соединения медных слоев вместе или для установки печатной платы в ее корпус.

Отверстия просверливаются с использованием передовых систем прецизионного сверления, в которых используются твердосплавные режущие инструменты, специально разработанные для быстрого удаления стружки в чрезвычайно абразивных материалах. Сверление выполняется через штабель из 2-3 панелей за раз, в зависимости от обрабатываемого объема. Точные размеры и расположение отверстий программируются в сверлильном станке на основе предоставленных проектировщиком данных, в частности, файла сверления с числовым программным управлением (NC). (Совет: начинающие дизайнеры часто забывают отправить файл сверления ЧПУ — пропуск этого приводит к задержкам производства.) Некоторые программные пакеты требуют, чтобы вы экспортировали этот файл отдельно от экспорта файла Gerber, но оба они необходимы вашему производителю.

Тонкий лист алюминия используется как «входной материал», а твердый картон используется как «выходной материал». Это обеспечивает прямое движение сверл и уменьшает заусенцы на медной фольге, проходящей через печатную плату. Размеры просверленных отверстий обычно примерно на 5 мил больше, чем желаемый размер готовых металлических сквозных отверстий, что позволяет покрыть их медью, сохраняя при этом размер отверстия в пределах допуска после нанесения покрытия.

8. НАЛОЖЕНИЕ МЕДИ ЭЛЕКТРОННОЕ

После завершения процесса сверления тонкий слой меди наносится химическим способом на все открытые поверхности панели, включая стенки отверстий, с использованием процесса химического нанесения покрытия. Этот процесс требуется для нанесения тонкого проводящего покрытия из меди на стекловолокно стенки отверстия, чтобы впоследствии на отверстия можно было гальванизировать. Толщина химического осаждения обычно составляет от 45 до 60 миллионных долей дюйма.

9. ВНЕШНИЙ СЛОЙ СУХОЙ ПЛЕНКИ

После химического осаждения меди необходимо нанести изображения внешнего слоя для подготовки панели к гальванике.

Этот этап производственного процесса начинается с использования ламинатора для покрытия внешних слоев голой медной панели сухой пленкой, материалом для фотоизображения (также известным как фоторезист или сухой пленочный резист). Этот процесс похож на тот, который используется для изображения внутренних слоев многослойной печатной платы. Затем сухая пленка экспонируется с помощью прямого лазерного изображения.Как и при обработке внутреннего слоя, экспонированная пленка остается, а неэкспонированная пленка будет проявляться. Это оставляет проводящий рисунок и отверстия открытыми для покрытия медью.

10. ПЛАСТИНА

Следующим шагом является процесс нанесения гальванического покрытия, при котором медь наносится на проводящий рисунок и на стенки отверстий печатной платы, чтобы удовлетворить требованиям к конструкции схемы. Печатная плата покрывается медью (электролит серной кислоты / сульфата меди), в которой используется источник постоянного тока для подачи тока на анодные и катодные шины.Покрываемая панель помещается на стойку и соединяется с катодной штангой. Медные аноды свисают в растворе с анодных стержней. При подаче тока медь из раствора осаждается на проводящей поверхности платы и на стенках отверстий, в то время как медь с анодов разлагается на электролит. Обычно на печатную плату наносится покрытие толщиной около 1 мил (0,001 дюйма).

После завершения меднения панель будет покрыта лужением для нанесения тонкого покрытия из олова, которое будет служить барьером для травления при травлении печатной платы.

11. ПОЛОСА И ТРАВЛЕНИЕ

После нанесения покрытия на панель необходимо удалить оставшуюся сухую пленку резиста и медь, которая находится под ним. Панель теперь будет проходить процесс стрип-травления-полоски (SES). С панели удаляется резист, и медь, которая теперь обнажена и не покрыта оловом, будет вытравлена, так что останутся только следы и контактные площадки вокруг отверстий и другие медные узоры. Наконец, оставшееся олово, покрывающее следы и отверстия, химически удаляется / очищается, оставляя медь и обнаженный ламинат печатной платы.

На этом «кости» печатной платы готовы. Остальные шаги, которые необходимо выполнить, добавят защиту печатной платы, отделку поверхности, выбранную в зависимости от того, как печатная плата будет собираться / использоваться, а также процессы тестирования и проверки для обеспечения точности и уровня качества.

12. ПАЯ МАСКА И ЛЕГЕНДА

На большинство печатных плат нанесена паяльная маска Liquid Photo Imageable (LPI) для защиты медной поверхности и предотвращения образования перемычек припоя между компонентами, что приводит к короткому замыканию во время сборки.

LPI Solder Mask — это светочувствительный резист на основе эпоксидной смолы. Он наносится путем использования процесса трафаретной печати, чтобы полностью покрыть панель. После короткого «цикла отверждения прилипания» панель подвергается воздействию УФ-излучения с помощью фотолитографии (экспонирование через пленочный инструмент) или лазерной прямой визуализации с использованием УФ-лазера. Так же, как процесс изображения для меди, вся открытая паяльная маска остается, в то время как неэкспонированная паяльная маска будет удалена при обработке через проявитель. Затем паяльная маска запекается в духовке для отверждения, затвердевания и прилипания к плате.

Существуют альтернативы традиционному процессу трафаретной печати для нанесения паяльной маски с использованием струйной технологии. В Bay Area Circuits экспериментировали с одной альтернативой.

После процесса паяльной маски может быть применена легенда, которая печатает буквы или символы на печатной плате, которые служат полезной ссылкой во время сборки. Легенда может быть нанесена с использованием процесса трафаретной печати, идентичного процессу нанесения паяльной маски, но существуют и другие варианты, такие как принтеры Direct Legend, которые также используют струйную технологию.

В большинстве случаев цвет паяльной маски зеленый, а цвет легенды белый. Почему? Некоторые предполагают, что зеленый цвет имеет военное происхождение, в то время как другие считают, что он просто обеспечивает лучший цвет фона для контраста с белой легендой. В любом случае цвет паяльной маски не имеет никакого отношения к функции (если только печатная плата не используется в светодиодном приложении, которое часто требует белой паяльной маски с высокой отражающей способностью). Однако некоторые дизайнеры все же используют цвета, чтобы визуально различать версии (пример: прототипы печатных плат = красный, производственные печатные платы = зеленый).Большинство производителей печатных плат предлагают на выбор некоторое количество стандартных цветов; зеленый, синий, красный, желтый, черный и белый являются наиболее распространенными. Но как насчет нестандартных цветов, таких как уникальный синий, использованный в проекте Circuit Classics? Изготовитель не может приобрести у поставщика нестандартные цвета; вместо этого производителю необходимо смешивать стандартные цвета вместе для достижения желаемого результата. Для получения индивидуального цвета может потребоваться изрядное количество труда и материалов, поэтому не многие производители предлагают эту услугу.В Bay Area Circuits заметили рост спроса на нестандартные цвета, поскольку эстетика печатных плат сегодня имеет большее значение, чем когда-либо. Для проекта Circuit Classics было создано множество цветовых образцов, и заказчику была предоставлена цветовая палитра для выбора. После выбора цвета формула архивируется, чтобы обеспечить согласованность с будущими производственными циклами. Но будьте осторожны, хотя нестандартные цвета не обязательно дороже, может потребоваться соответствующая настройка и минимальная стоимость партии.

13.ОТДЕЛКА ПОВЕРХНОСТИ

Последний химический процесс, используемый для изготовления печатной платы, — это обработка поверхности. Хотя паяльная маска покрывает большую часть схемы, обработка поверхности предназначена для предотвращения окисления оставшейся открытой меди. Это важно, потому что паять окисленную медь нельзя. Существует множество различных вариантов отделки поверхности, которые можно нанести на печатную плату. Наиболее распространенным является уровень для пайки горячим воздухом (HASL), который предлагается как с выводами, так и без свинца. Но в зависимости от технических характеристик печатной платы, ее применения или процесса сборки подходящие варианты отделки поверхности могут включать в себя иммерсионное золото без электрохимического никеля (ENIG), мягкое золото, твердое золото, иммерсионное серебро, иммерсионное олово, органический консервант для пайки (OSP) и другие.

Нанесение каждой поверхностной отделки может незначительно отличаться в процессе, но включает погружение панели в химическую ванну, чтобы покрыть любую открытую медь желаемой отделкой.

14. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ИСПЫТАНИЕ

На данный момент печатная плата завершена в формате большой панели. Но перед тем, как отдельные печатные платы будут выведены из панели, будет проведено электрическое испытание с помощью тестера с летающим датчиком. Платы проверяются на соответствие списку цепей, который либо предоставляется заказчиком вместе с файлами данных, либо создается из файлов данных заказчика изготовителем печатной платы.Тестер использует несколько движущихся рычагов или зондов, чтобы контактировать с точками на медных схемах и передавать между ними электрический сигнал. Любые короткие замыкания или обрывы будут идентифицированы, что позволит оператору либо отремонтировать, либо выбросить печатную плату как неисправную. В зависимости от сложности конструкции и количества контрольных точек электрическое испытание может занять от нескольких секунд до нескольких часов.

Кроме того, в зависимости от различных факторов, таких как сложность конструкции, количество слоев и фактор риска компонентов, некоторые заказчики предпочитают отказаться от электрических испытаний, чтобы сэкономить время и деньги.Это может быть нормально для простых двусторонних печатных плат, где не все может пойти не так, но мы всегда рекомендуем электрические испытания многослойных конструкций, независимо от сложности. (Совет: предоставление производителю «списка соединений» в дополнение к файлам проекта и примечаниям по изготовлению — один из способов предотвратить возникновение непредвиденных ошибок.)

15. ИЗГОТОВЛЕНИЕ

После завершения электрического тестирования панели печатной платы отдельные платы готовы к отсоединению от панели. Этот процесс выполняется станком с ЧПУ или маршрутизатором, который направляет каждую плату из панели в желаемую форму и требуемый размер.Обычно используемые фрезы имеют размер 0,030–0,093, и для ускорения процесса несколько панелей могут быть уложены друг на друга по две или три в высоту, в зависимости от общей толщины каждой. Во время этого процесса станок с ЧПУ также может изготавливать пазы, фаски и скошенные кромки, используя фрезы различных размеров.

Вместо того, чтобы разводить отдельные небольшие платы, печатные платы можно разводить как массивы, содержащие несколько плат с выступами или линиями надреза. Это позволяет упростить сборку нескольких плат одновременно, позволяя сборщику разбирать отдельные платы после завершения сборки.

Наконец, доски будут проверены на чистоту, наличие острых краев, заусенцев и т. Д. И при необходимости очищены.

16. МИКРОСЕКЦИЯ

Микросрезы (также известные как поперечные сечения) — это необязательный шаг в процессе производства печатной платы, но это ценный инструмент, используемый для проверки внутренней конструкции печатной платы как для проверки, так и для целей анализа отказов. Чтобы создать образец для микроскопического исследования материала, поперечное сечение печатной платы вырезается и помещается в мягкий акрил, который затвердевает вокруг него в форме хоккейной шайбы.Затем срез полируется и просматривается под микроскопом. Можно провести детальный осмотр, проверяя многочисленные детали, такие как толщина покрытия, качество сверления и качество внутренних соединений.

17. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА

Теперь, когда печатные платы оказались электрически исправными и были проложены индивидуально, последним шагом является завершение процесса проверки, выполняемого для того, чтобы убедиться, что печатные платы соответствуют как визуальным стандартам, так и стандартам производительности. Инспектор начнет с изучения всей документации, связанной с проектом, включая карточку процесса, описывающую каждый производственный процесс, и любую документацию, предоставленную заказчиком, такую как производственный чертеж.Затем инспектор оценит печатные платы, чтобы убедиться, что они соответствуют требованиям заказчика и стандартам, изложенным в отраслевых руководящих документах:

IPC-A-600 — Приемлемость печатных плат, который определяет отраслевой стандарт качества для приемки печатных плат.

IPC-6012 — Квалификационные и эксплуатационные требования для жестких плат, в которых устанавливаются типы жестких плат и описываются требования, которым необходимо соответствовать во время производства для трех классов производительности плат — Класса 1, 2 и 3.

Печатная плата класса 1 будет иметь ограниченный срок службы, и там, где требуется, просто функция продукта конечного использования (например, устройство открывания гаражных ворот).
Печатная плата класса 2 — это такая плата, для которой желательны, но не критичны непрерывная производительность, увеличенный срок службы и бесперебойное обслуживание (например, материнская плата ПК).
Печатная плата класса 3 будет включать конечное использование, когда постоянная высокая производительность или производительность по требованию критичны, отказ недопустим, и продукт должен работать, когда это необходимо (например,системы управления полетом или защиты).

В общем, разница между классами достигается за счет более жестких допусков и контроля, что приводит к более надежному продукту. И, как нетрудно догадаться, чем выше класс, тем дороже плата. В Bay Area Circuits они производят все печатные платы в соответствии со стандартом класса 2, если в стандарте класса 3 не указано иное.

Независимо от указанного класса, размеры отверстий проверяются с помощью калибраторов, паяльная маска и условные обозначения визуально проверяются на предмет общего внешнего вида, паяльная маска проверяется, чтобы увидеть, есть ли какие-либо посягательства на контактные площадки, а также качество и покрытие поверхности. исследуется.

Важно, чтобы дизайнеры ознакомились с Руководством по проверке IPC и с тем, как они связаны с проектированием печатных плат, заказом и производственным процессом. Не все печатные платы созданы равными, и понимание этих рекомендаций поможет гарантировать, что произведенный продукт соответствует вашим ожиданиям как по эстетике, так и по характеристикам.

Если вы зашли так далеко, вы должны иметь гораздо лучшее представление о процессах и усилиях, необходимых для производства печатной платы. Если вы хотите узнать больше, я рекомендую вам воспользоваться огромным количеством информации, ресурсов и инструментов, доступных в Интернете.А если вы начинающий или опытный разработчик печатных плат, посетите своего местного производителя печатных плат. Потратив время на экскурсию по объекту и узнав больше о процессе, вы наверняка станете лучшим дизайнером!

Что такое производство печатных плат? Все, что вам нужно знать

В мире электроники печатная плата (PCB) встречается повсеместно. Они бывают разных размеров и форм и контролируют работу устройства. Для многих печатная плата выглядит как небольшая карта или произведение современного искусства, а не как мозг высокотехнологичного устройства.

Чтобы создать эту сложную технологию, производители должны выполнить несколько сложных шагов.

Что такое печатная плата?

Печатная плата — это необходимый компонент в любом технологическом элементе. Печатная плата соединяет электронику, давая им возможность общаться. Чтобы доска поместилась в компактном пространстве, на плате обычно есть соединительные слои, которые прижимаются друг к другу.

Некоторые печатные платы могут иметь 30 и более слоев!

Плата имеет токопроводящие элементы, вытравленные на непроводящем материале.Впервые он был спроектирован в 1920-х годах, но не поступил в серийное производство до 1940-х годов.

Как производится печатная плата?

Для изготовления печатной платы производители используют несколько общих шагов, которые используются в других сложных продуктах. Но на печатной плате есть несколько дополнительных шагов.

Шаг 1: Проектирование печатной платы

Как только покупатель размещает заказ, производитель, дизайнер и покупатель вместе создают дизайн. Время, необходимое для окончательного проектирования, варьируется, поскольку производители используют разные методы.

В конце концов, в дизайне должны быть пошаговые инструкции для конкретной печатной платы. Файлы проверяются и готовятся. Затем с помощью калькулятора ширины следа производители могут определить детали для внутреннего и внешнего слоев.

Шаг 2. Печать дизайна

После того, как производитель и заказчик утвердили дизайн, следующим шагом будет подготовка карты. Печать дизайна помогает производителю увидеть, что нужно каждому слою.

Производители используют лазерный принтер, использующий прозрачные чернила для отображения непроводящих участков и черные чернила для проводящих участков, которые будут состоять из медных дорожек и цепей.Печатный принтер подготавливает пленку, поэтому детали каждого слоя легко распознать.

Шаг 3. Создание подложки

Первым этапом производства печатной платы является создание подложки, на которой будут размещаться компоненты. Подложка не токопроводящая и изолирует компоненты. Он помещается в печь для полуотверждения, затем медь предварительно приклеивается к обеим сторонам каждого слоя.

Медь протравлена, чтобы воспроизвести рисунок с отпечатанных пленок.На этом этапе печатная плата, с которой мы знакомы, начинает обретать форму.

Шаг 4: Печать внутренних слоев

Внутренние слои — это следующая часть печатной платы, на которую следует обратить внимание. Производители используют автоматизированный оптический контроль (AOI) для тщательной оценки каждого слоя многослойной печатной платы перед их ламинированием.

Дизайн печатается на корпусе конструкции, также называемой ламинатом.

После печати дизайна на ламинат накрывается светочувствительная пленка из фотореактивных химикатов.Фотореактивная пленка затвердевает под воздействием света. Пленка помогает производителю выровнять чертежи на доске.

После затвердевания пленки:

Производитель просверливает в печатной плате несколько отверстий для выравнивания слоев.

Шаг 5: Использование ультрафиолетового света

Когда отверстия закрываются, производители помещают резист и ламинат под ультрафиолетовое излучение, чтобы еще больше укрепить структуру. Резист представляет собой стойкое полимерное покрытие, которое придает печатной плате зеленый цвет.

После того, как плата затвердеет, свет показывает производителям, куда идут медные пути. Черные чернила из шага 2 не затвердевают и удаляются позже. После затвердевания резиста и ламината доску помещают в щелочной раствор для удаления любых остатков резиста .

Шаг 6: Удаление ненужной меди

Во время производства на плате останутся ненужные остатки меди. Производители используют химический раствор для удаления нежелательной меди.Раствор разрушает металл, но фоторезист остается нетронутым.

Шаг 7: Проверка слоев

Поскольку печатная плата требует точного выравнивания, производителям необходимо регулярно проверять проекты. После удаления меди необходимо проверить выравнивание слоев. Оптический перфоратор просверливает отверстия, чтобы слои были правильно выровнены.

Это последний этап проверки , поэтому другая машина ищет другие дефекты.Что-либо после этого шага не может быть исправлено, так как фундамент печатной платы готов.

Шаг 8: ламинирование слоев

Если доска прошла проверку, следующим шагом будет ламинирование слоев. Слой эпоксидной смолы помещается в выравнивающую ванну. Эта смола называется препрегом, и следующий шаг включает покрытие ее слоем субстрата.

Затем добавляется медная фольга. Потом еще препрег и еще один слой меди.

Шаг 9: Нажатие слоев

Когда слои выровнены и готовы, производитель печатных плат использует механический пресс, который прикладывает тепло и давление.Эпоксидная смола в слое препрега плавится, чтобы сплавить слои.

Шаг 10: сверление слоев

После того, как слои прижаты, следующий шаг включает в себя дополнительное сверление. Эти просверленные отверстия обнажают основу и внутренние панели. Дрель с компьютерным управлением работает одновременно с двумя или тремя панелями.

Шаг 11: Покрытие печатной платы

Когда просверленные отверстия находятся на месте, слои покрываются химическим раствором, который их соединяет.Во время этого процесса печатная плата тщательно очищается с помощью нескольких химикатов.

Со временем производители покрывают панель тонким слоем меди, толщина которого составляет всего 45–60 миллионных долей дюйма.

Шаг 12: Визуализация внешнего слоя

После процесса нанесения покрытия производители наносят слой фоторезиста (аналогичный тому, что наносится на шаге 3) до того, как произойдет формирование изображения. УФ-свет используется для упрочнения фоторезиста, и любой лишний фоторезист удаляется до того, как будет нанесен следующий слой покрытия.

Шаг 13: Покрытие панели

Производители наносят на панель еще один слой тонкой меди. Затем нанесите тонкий слой оловянной защиты, которая защищает медь от травления во время следующего шага.

Шаг 14: Протравка соединений

Производители удаляют излишки меди с помощью химического раствора. Защитный слой олова удерживает необходимую медь на месте. На этом этапе подключения к печатной плате установлены.

Шаг 15: Нанесение паяльной маски и условных обозначений

После нанесения покрытия и удаления излишков металла все панели очищаются перед нанесением еще одного слоя эпоксидной смолы с паяльной маской. На этом этапе паяльная маска окрашивает плату в зеленый цвет.

Тогда:

Производитель использует шелкографию для печати важных частей платы для справки на следующих этапах.

Шаг 16: Обработка поверхности

Это последний этап производства перед тестированием.На этом этапе применяется последний химический процесс для отделки поверхности. Производители могут выбирать из нескольких продуктов для отделки, но большинство выбирают уровень для пайки горячим воздухом (HASL).