A PCB-k gyártása

A NYÁK gyártása magában foglalja a tervezési fájlokat, beleértve a Gerbereket és a netlistákat is, fizikai áramköri lapokká konvertálva, amelyekre az alkatrészeket el lehet helyezni és forrasztani.

A gyártási folyamat a tervezési kimeneti fájlokkal kezdődik (Gerberek, netlisták, fúrófájlok stb.). Ezek a kimeneti fájlok a tervezési szakaszban jönnek létre, beleértve a termékkoncepciók kidolgozását, a sematikus bevitelt, az elrendezéstervezést és a fájlgenerálást. A következő lépés az áramköri lapok gyártása és összeszerelése.

Az alábbi folyamatábra bemutatja a PCB gyártás lépéseit.

A. Tervezési és tábla kimeneti fájlok

Miután megkapta a tervfájlokat a PCB tervezőtől, gyorsan megkezdődik a gyártás. A tervezők Gerber vagy ODB plus formátumban készítenek kimeneti fájlokat a gyártáshoz, és anyagjegyzékeket (BOM) készítenek az összeszereléshez.

A gyártók DFM-ellenőrzéseket végeznek, hogy azonosítsák a gyártási folyamat során esetlegesen felmerülő kockázatokat és hibákat. A tervezők/ügyfelek figyelmeztetést kapnak, ha valami elromlik. A javított fájl ezután egy CAM (Computer Aided Manufacturing) rendszerbe kerül, amely felismeri a műrétegek formátumát, a fúrási adatokat, az IPC hálózatlistát, és az elektronikus adatokat képpé alakítja. Ezenkívül ellenőrzi a rétegrendet, futtatja a tervezési szabályellenőrzéseket (DRC), és sok más dolgot is megtesz.

Az összes réteg elemzése egy Gerber-fájl használatával történik bemenetként. A halmozási terv is ennek megfelelően fog haladni. Később a CAM kimeneti fájlokat hoz létre a különböző gyártási részlegek számára. A kimeneti fájlok fúróprogramokat (al- és főfúrólyukakat), képalkotó rétegeket, forrasztómaszk-fájl kimenetet, útválasztási fájlokat és IPC-hálózati listákat tartalmaznak.

B. Belső réteg képalkotás

A gyártók a miniatürizálás miatt többnyire LDI-t (Laser Direct Imaging) használnak. Használtak egy speciális nyomtatót, a plottert is, amely az áramköri rétegekből fényképező filmeket, forrasztómaszkokat és szitanyomásos rétegeket készített az áramkörök képeinek nyomtatására. A panel egy fotoreziszt nevű fényérzékeny filmből áll. A fotorezisztek fotoreaktív vegyi anyagokból álló réteget tartalmaznak, amelyek ultraibolya fény hatására polimerizálódnak. A panel most egy számítógép által vezérelt lézer alatt van. A számítógép átvizsgálja az áramköri lap felületét, és digitális képpé alakítja. Ez a digitális kép egy előre betöltött CAD/CAM tervfájlhoz illeszkedik, amely tartalmazza a szükséges képspecifikációkat. Ugyanígy negatív kép alakul ki a belső rétegen.

Az LDI folyamatfolyama a következő ábrán látható:

A kép előhívása után a meg nem keményedett fotorezisztet (a védelemhez szükséges rezet) lúgos oldattal eltávolítjuk.

C. Rézkarc

A nyomtatott áramköri lapok gyártásában a maratás a nem kívánt réz (Cu) eltávolításának folyamata a tábláról. A nem kívánt réz nem más, mint a nem áramköri réz. Ennek eredményeként a kívánt áramköri mintát kapjuk.

Az áramköri lapok gyártói általában nedves maratási eljárásokat alkalmaznak. A nedves maratás során a nem kívánt anyagok vegyi oldatokba merítve feloldódnak.

A maratási folyamat során figyelembe veendő fontos paraméterek a panel mozgatási sebessége, a vegyszerek permetezése és a maratandó réz mennyisége. A teljes folyamatot egy szállítószalag típusú nagynyomású porlasztókamrában hajtják végre.

D. Fotoreziszt Stripping

A folyamat során a maradék fotoreziszt lemaródik a rézből. Az eljárás során nagynyomású vizes öblítést alkalmaznak a korrozív részecskék (kémiai anyagok) feloldására a vízben, amelyek tönkreteszik a fotorezisztet.

E. Lyukasztás ellenőrzés és maratás után

Ha minden réteg tiszta és készen áll, a gyártó gondoskodik az igazítási lyukak kivágásáról a belső rétegeken található célpontok segítségével a jobb rétegek közötti igazítás érdekében. A rétegek optikai lyukasztóba vannak helyezve, hogy a belső és a külső rétegek precíz összehangolását érjék el.

Ebben a módszerben az ellenőrzést az áramköri lap felületének vizuális letapogatásával hajtják végre. Az áramköri lapot különféle fényforrások világítják meg, amelyekhez egy vagy több nagyfelbontású kamerát használnak. Így az AOI (Automated Optical Inspection) rendszer teljes képet készít a tábláról az ellenőrzéshez.

F. Barna oxid bevonat

Itt a rézkör mintázata barna oxiddal van bevonva, hogy megakadályozza a belső rétegek oxidációját és korrózióját a laminálás után. Ezenkívül jobb kötési tulajdonságokat biztosít a prepregekkel történő ragasztáshoz.

G. Laminálás

A laminálás a prepreg, a rézfólia és a belső mag rögzítésének folyamata szimmetrikus kötegben, szabályozott hőmérsékleten és nyomáson. Ez egy két lépésből álló folyamat:

Stackup előkészítés

Ragasztás

A többrétegű lapok rézfóliából, prepregből és belső magból készülnek. Ezeket hő és nyomás alkalmazásával tartják össze. A jobb kötés érdekében a mechanikus préseket meleg- és hidegsajtoláshoz egyaránt alkalmazzák. A kötegelő számítógép kezeli a köteg felmelegítését, nyomást gyakorol és hagyja, hogy a köteg szabályozott sebességgel lehűljön.

Az alábbi diagram összefoglalja az LDI folyamatot:

H. Fúrás

A fúrási folyamat során fúrjon lyukakat átmenő lyukak és ólomelemek számára. A röntgenfúró megkeresi a célpontot a belső rétegben. A gép pontosan kifúrja a vezetőlyukakat. A gép számítógépes vezérlésű, ahol a kezelő kiválaszthat egy adott fúróprogramot. Az XY koordinátákat a megfelelő irányba pozícionálja. Akár 100 mikron átmérőjű lyukak is fúrhatók. A gép ki tudja választani a megfelelő méretű fúrót, és annak megfelelően teljesít.

A lyukak fúrásával a fém megemelkedett végei jönnek létre, amelyeket általában sorjáknak neveznek. A sorjázási folyamat eltávolítja a sorját és a szennyeződéseket az áramköri lap felületéről.

1. Elektromos vörösréz bevonat

A galvanizálási folyamat első lépése a furathordó vezetőképessé tétele egy nagyon vékony rézréteg kémiai úton történő felhordásával a lyuk falára. Ezt a folyamatot nevezzük elektromentes rézbevonatnak. A reakciót katalizátor indítja be. Alapos tisztítás után a panelek folyamatos vegyi fürdőn mennek keresztül. Körülbelül {{0}},08-0,1 mikron vastagságú rézréteg rakódik le a furathordón és a panel felületén.

J. Külső réteg képalkotás

A panelen fotorezisztet használunk a belső réteg képalkotásához. Hasonlóképpen, a panel külső rétege pozitív képpel kerül leképezésre. Itt a folyamat a nyomólemez maratási módszerét követi. Az első lépésben meg kell tisztítani a panelt, nehogy szennyeződés és porszemcsék tapadjanak a panelhez. Ezután egy réteg fotoreziszt kerül fel a panelre. Ezt követően az LDI-t használják a kép nyomtatására.

K. Rézbevonat

Ebben a lépésben a lyukakat és felületeket rézzel galvanizáljuk. A panelt a kezelő tölti be a repülési botba. A panel katódként működik a lyukak és felületek galvanizálásához, mivel a lyukak vékony, vezetőképes rézréteget raktak le, amely készen áll a galvanizálásra. Automatikus bevonatsorral történik. Galvanizálás előtt a paneleket megtisztítják és több fürdőben aktiválják. A panelek mindegyike számítógép által vezérelt, így biztosítva, hogy az egyes kádakban meghatározott ideig maradjanak. Általában 1 mil vastag rezet raknak le a lyukhordóban.

A rézbevonat után az ónozás következik. Az ónozást védőrétegként használják. Megakadályozza a felületi elemek, például rézpárnák, furatpárnák és lyukfalak korrózióját a külső réteg maratása során.

L. Fotoreziszt Stripping

Miután a panelt bevonták, a fotoreziszt nemkívánatossá válik, és le kell távolítani a panelről, hogy a nem kívánt réz láthatóvá váljon. Itt egy folyamatos vonalat használnak a nem kívánt rezet lefedő reziszt feloldására és lemosására. Ez az emelő-maratás-csupaszítási folyamat első szakasza.

M. Final Etch

Ebben a lépésben a nem kívánt rezet eltávolítják ammónia maratószerrel. Ugyanakkor az ón képes megtartani a kívánt rezet. Ezen a ponton a vezető területek és kapcsolatok megfelelően létrejöttek.

N. Óncsupaszítás

A maratást követően a réznyomokon eltávolítjuk az ónréteget. Az ón eltávolításához tömény salétromsavat használnak, amely nem károsítja az alatta lévő rézköri síneket. Ez világos, jól látható réznyomokat eredményez a PCB-n.

O. Forrasztómaszk alkalmazása

A forrasztómaszknak a következő felhasználási területei vannak:

Szigetelési ellenállást biztosít a nyomok számára.

Különböztesse meg a hegeszthető és nem hegeszthető területeket.

Védelmet nyújt a környezeti feltételekkel szemben a nem hegeszthető területek tintával való bevonásával.

Az LPI (Liquid Photo Imaging) maszkok az oldószereket polimerekkel kombinálják, így vékony bevonatot képeznek, amely tapad a különböző áramköri lapok felületére. A nyomtató leképezi a bevonatos panelt. A gépben lévő UV fény megkeményíti a tintát a tiszta területeken. Ezután távolítsa el az összes meg nem keményített védőréteget a képalkotó panelről.

Az LPI keményedés (szárítás) egyesíti a tintát a dielektrikummal. Megkönnyíti a forrasztómaszk tapadását. Az utolsó sütési lépés sütőben vagy infravörös hőforrás alatt történik.

A zöldet választották tipikus forrasztómaszk színnek, mert nem terheli meg a szemet. Mielőtt a gépek ellenőrizhetik a PCB-ket a gyártás és az összeszerelés során, minden ellenőrzést manuálisan kell elvégezni. A technikusok által az áramköri lapok ellenőrzésére használt mennyezeti lámpákat nem tükrözi vissza a zöld forrasztómaszk, így biztonságosabbak a szemük számára.

P. Felületkezelés

A PCB felület fém-fém kapcsolat a csupasz réz és az alkatrészek között az áramköri lap forrasztható területén. Az áramköri lapok réz felülete védőbevonat nélkül érzékeny az oxidációra. Ezért a felületkezelés kulcsfontosságú az oxidáció elleni védelme érdekében. Ezenkívül előkészíti az alkatrészeket a táblához való forrasztáshoz az összeszerelés során, és meghosszabbítja a tábla eltarthatóságát.

Különféle felületkezelések léteznek. Az ólommentes felületkezelést azonban széles körben használják a szigorú RoHS előírások miatt.

A felület kiválasztásakor olyan tényezőket kell figyelembe venni, mint a költség, a környezet, az alkatrészek kiválasztása, az eltarthatóság és a hozam.

K. Szitanyomás

Ebben a folyamatban egy tintasugaras projektort használnak a jelmagyarázat közvetlenül az áramköri kártya digitális adataiból történő leképezésére. A tintát tintasugaras nyomtatóval szitanyomják (kenik) a panel felületére. A panelt ezután megsütik, hogy a tinta kikeményítse. Különböző típusú szövegeket határoz meg, például cikkszámokat, neveket, kódokat, logókat stb.

Három nyomtatási mód létezik:

Kézi szitanyomás

Közvetlen jelmagyarázat nyomtatás

R. Elektromos teszt

E-teszt állványok a csupasz nyomtatott áramköri lap elektromos teszteléséhez. Ebben a lépésben egy elektronikus szondával ellenőrizze az egyes nem szerelt áramköri kártyákat rövidzárlatok, szakadások, ellenállások, kapacitások és egyéb alapvető elektromos jellemzők szempontjából. Az E-teszt ellenőrzi a tábla vezetőképességét a netlist fájlhoz képest. A hálózati lista információkat tartalmaz a PCB vezetőképes összekapcsolási mintáiról.

Végezze el a szögágy és a repülő szonda tesztelését a működőképesség teszteléséhez.

Repülő szonda teszt

A repülő szonda tesztelése olyan szondát használ, amely egy adott szoftver utasításai szerint mozog egyik pontról a másikra. Ez egy rögzítőelem nélküli tesztelési módszer. Kezdetben egy repülő szonda tesztprogram (FPT) generálódik, majd betöltődik az FPT tesztelőbe. A tesztelő elektromos jeleket és tápfeszültséget ad a szondapontokra, amelyeket azután a vizsgálati eljárásnak megfelelően mér.

Szöges ágy

A szögágy a csupasz táblák elektromos tesztelésének hagyományos módszere. Ehhez létre kell hozni egy tesztsablont a NYÁK-on lévő teszthelyekhez igazodó tűkkel. Az eljárás gyors és alkalmas nagyüzemi gyártási rendszerekre.

S. Elemzés és v-pontozás

Az áramköri lapokat a gyártás utolsó szakaszában formázzák és vágják ki a gyártási panelekből. Az alkalmazott módszer vagy oszloplyuk, vagy V-alakú nyílás alkalmazása. A V-hornyok átlós csatornákat vágnak a tábla mindkét oldalán, míg az oszloplyukak oldalsó hornyokat hagynak a szegély mentén. Mindenesetre a táblák egyszerűen kivehetők a panelből.