Painetut piirilevyt (PCB) ovat nykyaikaisten elektroniikkatuotteiden perusta. Vaikka monet insinöörit keskittyvät piirilevysuunnitteluun, vain harvat ymmärtävät täydellisesti miten piirilevyä itse asiassa valmistetaan.
PCB-valmistusprosessin ymmärtäminen auttaa:
- Parannetaan valmistettavuussuunnittelua (DFM).
- Vähentää tuotantokustannuksia
- Vältä laatuongelmia
- Tehokkaampi viestintä PCB-valmistajien kanssa
Tässä artikkelissa esitetään selkeä, vaiheittainen selitys piirilevyjen valmistusprosessista., joka perustuu todellisiin tuotantokäytäntöihin, joita käyttävät TOPFAST, ammattimainen PCB-valmistaja, joka tukee prototyyppiä ja massatuotantoa.
Yleiskatsaus PCB:n valmistusprosessiin
Vaikka piirilevyjen monimutkaisuus voi vaihdella, useimmat jäykät piirilevyt noudattavat samaa keskeistä valmistusvirtaa:
- Sisäkerroksen valmistus
- Kerrosten kohdistaminen ja laminointi
- Poraus
- Kuparointi
- Ulkokerroksen kuvantaminen ja etsaus
- Juotosmaskin käyttö
- Pinnan viimeistely
- Silkkipaino
- Sähkötestaukset ja lopputarkastus
Jokainen vaihe vaikuttaa suoraan laatu, tuotto ja kustannukset.
Vaihe 1 - Sisäkerroksen valmistus
Sisäisen kerroksen kuvantaminen
Valmistus alkaa kuparilla päällystetyistä laminaattilevyistä. Haluttu piirikuvio siirretään kuparipinnalle fotoresistillä ja UV-valotuksella.
Avaintekijät:
- Jäljen leveys ja välystarkkuus
- Valokuvien kohdistustarkkuus
- Puhdastilaympäristö
Sisäkerroksen syövytys
Ei-toivottu kupari syövytetään kemiallisesti pois, jolloin jäljelle jäävät tarvittavat piirijäljet.
Valmistuksen näkökulmasta:
- Hienommat jäljet lisäävät syövytysvaikeuksia
- Yli- tai alietsaus vaikuttaa saantoon.
TOPFASTissa optimoidaan sisäkerroksen etsausparametrit tasapainottamaan seuraavat tekijät tarkkuus ja tuotannon vakaus.
Vaihe 2 - Kerrosten kohdistaminen ja laminointi
Monikerroksisissa piirilevyissä sisäkerrokset pinotaan prepregillä ja ulommilla kuparikalvoilla.
Laminointiprosessi
- Lämpö ja paine liittävät kaikki kerrokset yhteen
- Tarkka kohdistus takaa tarkat via-liitännät
Kustannus- ja laatuvaikutukset:
- Useampi kerros lisää laminointisykliä
- Peräkkäinen laminointi lisää monimutkaisuutta ja kustannuksia.
Vaihe 3 - Poraus
Poraus luo reiät läpivientejä ja komponenttien johtoja varten.
Mekaaninen poraus
Käytetään:
- Läpivientireiät
- Suuremmat reikäkoot
Porauskustannukset kasvavat:
- Pienemmät reikien halkaisijat
- Suuremmat kuvasuhteet
- Korkeat porausmäärät
Laserporaus (Advanced PCB)
Laserporausta käytetään:
Tämä prosessi vaatii erikoislaitteita ja lisää valmistuskustannuksia.
Vaihe 4 - Kuparointi
Porauksen jälkeen reikien on oltava sähköä johtavia.
Sähkösuojattu kuparin laskeutuminen
Porattujen reikien sisälle asetetaan ohut kuparikerros, joka mahdollistaa kerrosten välisen sähköisen yhteyden.
Galvanointi
Lisää kuparia on pinnoitettu:
- Vahvista läpivientiä
- Saavutetaan vaadittu kuparin paksuus
Pinnoituksen tasaisuus vaikuttaa suoraan luotettavuuteen, erityisesti suurivirtaisissa tai korkean luotettavuuden sovelluksissa.
Vaihe 5 - Ulomman kerroksen kuvantaminen ja syövytys
Ulomman kerroksen piirikuvio muodostetaan samanlaisella prosessilla kuin sisemmät kerrokset.
Keskeiset haasteet:
- Jälkitarkkuuden säilyttäminen pinnoituksen jälkeen
- Kuparin paksuuden säätö
- Lyhyiden tai aukkojen estäminen
Ulomman kerroksen käsittelyllä on suuri vaikutus lopullinen tuotto.
Vaihe 6 - Juotosmaskin levitys
Juotosmaskin tarkoitus
Juotosmaski:
- Suojaa kuparijälkiä
- Estää juotossiltojen muodostumisen
- Parantaa sähköeristystä
Yleisiä värejä ovat vihreä, musta, sininen ja punainen. Vihreä on edelleen kustannustehokkain ja laajimmin käytetty vaihtoehto.
Juotosmaskin laatutekijät
- Rekisteröinnin tarkkuus
- Maskin paksuus
- Avausmääritelmä
Huono juotosmaskin laatu voi aiheuttaa myöhemmin kokoonpanovikoja.
Vaihe 7 - Pintakäsittely
Pintakäsittely suojaa alttiina olevia kuparityynyjä ja varmistaa juotettavuuden.
Yleiset pintakäsittelyvaihtoehdot
- HASL: Kustannustehokas, laajalti käytetty
- ENIG: Tasainen pinta, suurempi luotettavuus
- OSP: Halvat kustannukset, rajallinen säilyvyysaika
TOPFAST suosittelee pintakäsittelyä seuraavien seikkojen perusteella sovellusvaatimukset oletusasetusten sijaan.
Vaihe 8 - Silkkipainatus
Silkkipaino lisää:
- Komponenttien viitetunnukset
- Napaisuusmerkinnät
- Logot tai tunnukset
Vaikka kirkas silkkipaino ei ole sähköisesti toimiva, se parantaa kokoonpanon tarkkuutta ja huoltoa.
Vaihe 9 - Sähkötestaus ja lopputarkastus
Sähköinen testaus
Sähkötestauksella todennetaan:
- Jatkuvuus
- Eristys
- Lyhyiden ja avoimien vaatteiden puuttuminen
Tämä vaihe on olennaisen tärkeä toimintavarmuuden varmistamiseksi.
Lopullinen laatutarkastus
Lopputarkastukseen voi sisältyä:
- Silmämääräinen tarkastus
- AOI (automaattinen optinen tarkastus)
- Mittatarkastukset
TOPFASTissa tarkastusstandardit ovat linjassa seuraavien kanssa IPC-vaatimukset ja asiakkaan vaatimukset.
Miten PCB-valmistusprosessi vaikuttaa kustannuksiin ja laatuun
Jokainen valmistusvaihe ottaa käyttöön:
- Prosessin vaihtelevuus
- Tuottoa koskevat näkökohdat
- Kustannusvaikutukset
Yleisiä kustannustekijöitä ovat:
- Korkea kerrosluku
- Pienet porakoot
- Tiukat toleranssit
- Kehittyneet pintakäsittelyt
Koko prosessin ymmärtäminen antaa suunnittelijoille mahdollisuuden optimoida piirilevysuunnitelmat sekä kustannusten että valmistettavuuden kannalta..
Valmistajan näkökulma: Miten TOPFAST optimoi piirilevyjen valmistuksen?
PCB-valmistajana TOPFAST keskittyy:
- Prosessin standardointiN/OFF)
- Varhainen DFM-palaute
- Tuottolähtöinen päätöksenteko
- Vakaa ja skaalautuva tuotanto
Tarpeettomien kehittyneiden prosessien tyrkyttämisen sijaan TOPFAST korostaa seuraavia asioita valmistusystävälliset mallit, jotka tuottavat tasaista laatua.
Päätelmä
Piirilevyn valmistusprosessi on tarkkaan valvottu vaiheiden sarja, joista jokainen vaikuttaa lopullisen levyn suorituskykyyn, luotettavuuteen ja kustannuksiin.
Ymmärtämällä, miten piirilevyt valmistetaan - sisäkerroksen valmistuksesta lopputarkastukseen - insinöörit ja ostajat voivat tehdä parempia suunnittelu- ja hankintapäätöksiä.
Tuotanto ensin -lähestymistavan avulla, TOPFAST auttaa asiakkaita muuttamaan monimutkaiset suunnitelmat luotettaviksi ja kustannustehokkaiksi PCB-piireiksi..
PCB vaiheittainen valmistusprosessi FAQ
K: Kuinka kauan PCB-valmistusprosessi kestää? V: Tavallinen PCB-valmistus kestää yleensä 5-10 työpäivää monimutkaisuudesta ja määrästä riippuen.
K: Mikä on kriittisin vaihe PCB-valmistuksessa? V: Jokainen vaihe on tärkeä, mutta poraus ja pinnoitus ovat kriittisiä sähköisen luotettavuuden kannalta.
Kysymys: Eroaako piirilevyjen valmistusprosessi monikerroslevyjen osalta? V: Kyllä. Monikerroksiset piirilevyt vaativat ylimääräisiä laminointi- ja kohdistusvaiheita.
K: Kyllä. Monikerroksiset piirilevyt vaativat ylimääräisiä laminointi- ja kohdistusvaiheita. V: Kyllä. Valmistuskapasiteettien kanssa linjassa olevat mallit parantavat tuotosta ja alentavat kustannuksia.
K: Miten TOPFAST varmistaa PCB-valmistuksen laadun? V: TOPFAST käyttää standardoituja prosesseja, DFM-arviointia ja kattavaa tarkastusta tasaisen laadun varmistamiseksi.