Colecții

Procesul de fabricație a PCB: cum sunt fabricate PCB-urile

Procesul de fabricație a PCB: cum sunt fabricate PCB-urile

Procesul de fabricație a PCB este foarte important pentru oricine este implicat în industria electronică. Plăcile de circuite imprimate, PCB-urile, sunt utilizate pe scară largă ca bază pentru circuitele electronice. Plăcile de circuite imprimate sunt utilizate pentru a oferi baza mecanică pe care circuitul poate fi construit. În consecință, practic toate circuitele utilizează plăci de circuite imprimate și sunt proiectate și utilizate în cantități de milioane.

Deși PCB-urile formează baza practic a tuturor circuitelor electronice de astăzi, ele tind să fie luate ca atare. Cu toate acestea, tehnologia din acest domeniu al electronicii avansează. Dimensiunile pistelor sunt în scădere, numărul de straturi din plăci crește pentru a se adapta la conectivitatea sporită necesară, iar regulile de proiectare sunt îmbunătățite pentru a se asigura că dispozitivele SMT mai mici pot fi manipulate și procesele de lipire utilizate în producție pot fi adaptate.

Procesul de fabricație a PCB-ului poate fi realizat într-o varietate de moduri și există o serie de variante. În ciuda numeroaselor variații mici, etapele principale ale procesului de fabricație a PCB sunt aceleași.

Constituenții PCB

Plăcile cu circuite imprimate, PCB-urile, pot fi realizate dintr-o varietate de substanțe. Cea mai utilizată într-o formă de placă pe bază de fibră de sticlă cunoscută sub numele de FR4. Acest lucru oferă un grad rezonabil de stabilitate la variația temperaturii și nu se defectează rău, în timp ce nu este excesiv de scump. Alte materiale mai ieftine sunt disponibile pentru PCB-uri în produsele comerciale low cost. Pentru proiecte de frecvență radio de înaltă performanță, unde constanta dielectrică a substratului este importantă și sunt necesare niveluri scăzute de pierdere, atunci pot fi utilizate plăci de circuite imprimate bazate pe PTFE, deși sunt mult mai dificil de lucrat.

Pentru a realiza un PCB cu piste pentru componente, se obține mai întâi o placă de cupru. Acesta constă din materialul de substrat, de obicei FR4, cu placare de cupru în mod normal pe ambele părți. Această placare de cupru constă dintr-un strat subțire de tablă de cupru lipită de placă. Această legătură este în mod normal foarte bună pentru FR4, însă însăși natura PTFE îngreunează acest lucru și acest lucru adaugă dificultăți procesării PCB-urilor din PTFE.

Proces de bază de fabricație PCB

Cu plăcile PCB goale alese și disponibile, următorul pas este crearea pistelor necesare pe placă și îndepărtarea cuprului nedorit. Fabricarea PCB-urilor se realizează în mod normal utilizând un proces de gravare chimică. Cea mai comună formă de etch folosită cu PCB-urile este clorura ferică.

Pentru a obține modelul corect al pieselor, se folosește un proces fotografic. De obicei, cuprul de pe plăcile cu circuite imprimate goale este acoperit cu un strat subțire de rezistență foto. Este apoi expus la lumină printr-un film fotografic sau o mască foto care detaliază urmele necesare. În acest fel, imaginea pieselor este trecută pe rezistența foto. Cu această completare, rezistența foto este plasată într-un dezvoltator, astfel încât numai acele zone ale plăcii unde sunt necesare piese sunt acoperite în rezistență.

Următoarea etapă a procesului este plasarea plăcilor de circuite imprimate în clorura ferică pentru gravarea zonelor în care nu este necesară nicio cale sau cupru. Cunoscând concentrația clorurii ferice și grosimea cuprului de pe placă, aceasta este plasată în spuma de etch e timpul necesar. Dacă plăcile de circuite imprimate sunt plasate în gravură prea mult timp, atunci se pierde o anumită definiție, deoarece clorura ferică va tinde să scadă rezistența foto.

Deși majoritatea plăcilor PCB fabrică folosind prelucrarea fotografică, sunt disponibile și alte metode. Unul este să folosiți o mașină de frezat specializată, extrem de precisă. Mașina este apoi controlată pentru a mori cuprul în acele zone în care cuprul nu este necesar. Controlul este în mod evident automatizat și condus din fișiere generate de software-ul de proiectare PCB. Această formă de fabricare a PCB nu este potrivită pentru cantități mari, dar este o opțiune ideală în multe cazuri în care sunt necesare cantități foarte mici de cantități de prototip PCB.

O altă metodă care este uneori utilizată pentru un prototip PCB este de a imprima cerneluri rezistente la gravare pe PCB folosind un proces de mătase.

Plăci de circuite imprimate cu mai multe straturi

Odată cu creșterea complexității circuitelor electronice, nu este întotdeauna posibil să se asigure toată conectivitatea necesară folosind doar cele două fețe ale PCB-ului. Acest lucru apare destul de frecvent atunci când sunt proiectate microprocesor dens și alte plăci similare. Atunci când este cazul, sunt necesare plăci multistrat.

Fabricarea plăcilor cu circuite imprimate cu mai multe straturi, deși utilizează aceleași procese ca și pentru plăcile cu un singur strat, necesită un grad considerabil mai mare de precizie și control al procesului de fabricație.

Plăcile sunt realizate folosind plăci individuale mult mai subțiri, câte una pentru fiecare strat, iar acestea sunt apoi lipite împreună pentru a produce PCB-ul general. Pe măsură ce numărul straturilor crește, astfel încât plăcile individuale trebuie să devină mai subțiri pentru a împiedica PCB-ul finit să devină prea gros. În plus, înregistrarea dintre straturi trebuie să fie foarte precisă pentru a se asigura că orificiile se aliniază.

Pentru a lega diferitele straturi împreună, placa este încălzită pentru a vindeca materialul de legare. Acest lucru poate duce la unele probleme de urzeală. Plăcile mari cu mai multe straturi pot avea o urzeală distinctă dacă nu sunt proiectate corect. Acest lucru se poate întâmpla mai ales dacă, de exemplu, unul dintre straturile interioare este un plan de putere sau un plan de masă. Deși acest lucru în sine este în regulă, dacă unele zone semnificativ rezonabile trebuie lăsate libere de cupru. Acest lucru poate configura tulpini în PCB care pot duce la deformare.

Găuri și viale PCB

Găurile, denumite adesea prin găuri sau vii sunt necesare într-un PCB pentru a conecta diferitele straturi împreună în diferite puncte. De asemenea, pot fi necesare găuri pentru a permite montarea componentelor cu plumb pe PCB. În plus, pot fi necesare unele găuri de fixare.

În mod normal, suprafețele interioare ale găurilor au strat de cupru, astfel încât acestea să conecteze electric straturile plăcii. Aceste „găuri prin placare” sunt produse folosind un proces de placare. În acest fel, straturile plăcii pot fi conectate.

Forarea este apoi realizată folosind mașini de găurit controlate numeric, datele fiind furnizate de software-ul de proiectare PCB CAD. Este demn de remarcat faptul că reducerea numărului de dimensiuni diferite de găuri poate contribui la reducerea costului fabricării PCB-ului.

Poate fi necesar ca unele găuri să existe doar în centrul plăcii, de exemplu atunci când straturile interioare ale plăcii trebuie conectate. Aceste "vii orb" sunt găurite în straturile relevante înainte ca straturile PCB să fie lipite între ele.

Placarea cu lipire PCB și rezistența la lipire

Când un PCB este lipit, este necesar să păstrați zonele care nu trebuie lipite protejate de un strat din ceea ce se numește rezistență la lipire. Adăugarea acestui strat ajută la prevenirea scurtcircuitelor nedorite pe plăcile PCB cauzate de lipire. Rezistența la lipire constă în mod normal dintr-un strat de polimer și protejează placa de lipire și de alți contaminanți. Culoarea rezistenței de lipit este în mod normal verde sau roșu intens.

Pentru a permite componentelor adăugate plăcii, cu plumb sau SMT să se lipească cu ușurință pe placă, zonele expuse ale plăcii sunt în mod normal „conservate” sau placate cu lipit. Ocazional, scândurile sau suprafețele scândurilor pot fi placate cu aur. Acest lucru poate fi aplicabil dacă unele degete de cupru trebuie utilizate pentru conexiunile de margine. Deoarece aurul nu se va păni și oferă o conductivitate bună, oferă o conexiune bună la un cost redus.

Ecran de mătase PCB

Este adesea necesar să imprimați text și să plasați alte idente tipărite mici pe un PCB. Acest lucru poate ajuta la identificarea plăcii, precum și la marcarea locațiilor componentelor pentru a ajuta la depistarea defecțiunilor etc. Un ecran de mătase generat de software-ul de proiectare PCB este utilizat pentru a adăuga marcajele pe placă, după celelalte procese de fabricație pentru placa goală au fost finalizate.

Prototip PCB

Ca parte a oricărui proces de dezvoltare, este recomandabil să realizați un prototip înainte de a vă angaja în producția completă. Același lucru este valabil și pentru plăcile de circuite imprimate unde un prototip PCB este fabricat și testat în mod normal înainte de producția completă. De obicei, un prototip PCB va trebui să fie fabricat rapid, deoarece există întotdeauna presiune pentru a finaliza faza de proiectare hardware a dezvoltării produsului. Deoarece scopul principal al prototipului PCB este de a testa aspectul real, este adesea acceptabil să se utilizeze un proces de fabricație PCB ușor diferit, deoarece va fi nevoie doar de o cantitate mică de plăci prototip PCB. Cu toate acestea, este întotdeauna înțelept să rămâneți cât mai aproape posibil de procesul final de fabricație a PCB-ului pentru a vă asigura că sunt făcute puține modificări și că sunt introduse puține elemente noi în placa de circuite imprimate finală.

Procesul de fabricație a PCB este un element esențial al ciclului de viață al producției electronice. Fabricarea PCB utilizează multe domenii noi de tehnologie și acest lucru a permis îmbunătățiri semnificative atât în ​​reducerea dimensiunilor componentelor și a șinelor utilizate, cât și în fiabilitatea plăcilor.


Priveste filmarea: Make a PCB with Press u0026 Peel blue transfer paper (Octombrie 2021).