PCB Üretim Süreci Akışı

Elektronik cihazların her yerde bulunduğu günümüzde, PCB'ler (Baskılı Devre Kartları) elektronik ürünlerin “iskeleti” ve “sinir sistemi” olarak hizmet vermekte ve üretim süreçleri ürün performansını ve güvenilirliğini doğrudan etkilemektedir. İster elektronik mühendisi, ister satın alma uzmanı olun, ister PCB üretimiyle ilgileniyor olun, PCB üretim iş akışının tamamını anlamak çok önemlidir. Bu makale sizi hammaddeden bitmiş ürüne kadar PCB üretiminin her kritik adımına götürecek ve en yaygın üretim zorluklarını ele alacaktır.

Çekirdeğin Detaylı Dökümü PCB Üretimi Süreçler

1.Panel Kesimi (CUT):Hassas Başlangıç Noktası

Panel kesimi, PCB üretimindeki ilk adımı işaret eder ve sonraki süreçler için temel oluşturur.Görünüşte basit olsa da, çeşitli teknik hususları içerir:

• Malzeme Seçimi: Yaygın bakır kaplı laminat malzemeler arasında FR-4 (fiberglas epoksi), alüminyum alt tabakalar ve her biri farklı kesme parametreleri gerektiren yüksek frekanslı malzemeler (örn. Rogers) bulunur
• Boyutsal Kontrol: UNIT (bireysel devre), SET (panelize dizi) ve PANEL (üretim paneli) boyutları için tasarım özelliklerine göre hassas kesim
• Doğruluk Gereksinimleri: Modern PCB üretimi tipik olarak ±0,10 mm içinde kesme toleransları gerektirir
• Kenar İşlemi: Kesilen kenarlar, pürüzlü kenarların sonraki işlemleri etkilemesini önlemek için çapak alma gerektirir

Önemli Hususlar:

• Kesmeden önce malzeme türünü, kalınlığını ve bakır ağırlığını doğrulayın
• Panel boyutunu belirlerken sonraki süreçlerde malzeme genleşmesini/büzülmesini hesaba katın
• Yüzey kontaminasyonunu önlemek için temiz bir çalışma ortamı sağlayın
• Karışmayı önlemek için farklı malzemeleri ayrı ayrı saklayın

2. İç Katman Kuru Film Görüntüleme: Hassas Devre Desenleri Oluşturma

İç katman kuru film işlemi, tasarım desenlerinin PCB alt tabakalarına doğru bir şekilde aktarılması için çok önemlidir ve birkaç alt işlemden oluşur:

Yüzey Hazırlama (Panel Fırçalama)

• Kimyasal temizliği mekanik aşındırma ile birleştirir
• Oksidasyonu giderir ve daha iyi kuru film yapışması için mikro pürüzlülük oluşturur
• Tipik parametreler: 5-10mm ovma izleri, Ra 0.3-0.5μm pürüzlülük

Kuru Film Laminasyon

• Işığa duyarlı kuru filmi bakır yüzeye termal olarak bağlar
• Sıcaklık kontrolü:Tipik olarak 100-120°C
• Basınç kontrolü: Yaklaşık 0,4-0,6MPa
• Hız kontrolü: 1.0-1.5m/dak

Maruz kalma

• Kuru filmi fototool aracılığıyla seçici olarak kürlemek için UV ışığı (365nm dalga boyu) kullanır
• Enerji kontrolü: 5-10mJ/cm²
• Kayıt doğruluğu: 25μm içinde

Geliştirme

• Kürlenmemiş kuru filmi çözmek için %1 sodyum karbonat çözeltisi kullanır
• Sıcaklık kontrolü: 28-32°C
• Püskürtme basıncı: 1,5- 2,5 bar

Dağlama

• Açıkta kalan bakırı çözmek için asidik bakır klorür çözeltisi (CuCl2+HCl) kullanır
• Aşındırma faktörü (yan aşındırma kontrolü) >3,0
• Bakır kalınlığı ± içinde homojenlik

Şerit

• Koruyucu kuru filmi çıkarmak için %3-5 sodyum hidroksit çözeltisi kullanır
• Sıcaklık kontrolü: 45-55°C
• Zaman kontrolü: 60-90 saniye

Tasarım Önerileri:

• Minimum iç katman izi/boşluğu ≥ 3 mil (0,075 mm)
• Aşırı aşındırmayı önlemek için izole bakır özelliklerinden kaçının
• Laminasyon çarpılmasını önlemek için bakırı eşit olarak dağıtın
• Kritik sinyal izleri için tasarım marjı ekleyin

3.Kahverengi Oksit İşlemi:Katmanlar Arası Bağlanmanın Artırılması

Kahverengi oksit işlemi, öncelikle iç katman bakır ve prepreg (PP) arasındaki yapışmayı iyileştirerek çok katmanlı PCB üretimi için kritik öneme sahiptir:

• Kimyasal Reaksiyon: Bakır yüzeyinde mikro-kaba bir organik-metalik kompleks tabaka oluşturur
• Süreç Kontrolü:
• Sıcaklık: 30-40°C
• Süre: 1,5-3 dakika
• Bakır kalınlığı artışı: 0.3-0.8μm
• Kalite Doğrulama:
• Renk bütünlüğü
• Su temas açısı testi (≥30° olmalıdır)
• Soyulma mukavemeti testi (≥1.0N/mm)

Ortak Sorunlar:

• Yetersiz işlem laminasyondan sonra delaminasyona neden olabilir
• Aşırı işlem aşırı pürüzlülük yaratarak sinyal bütünlüğünü etkiler
• İşlenmiş paneller 8 saat içinde lamine edilmelidir

4.Laminasyon:Çok Katmanlı Yapılar Oluşturma

Laminasyon, çok katmanlı yapılar oluşturmak için çoklu iç katman çekirdeklerini ısı ve basınç altında prepreg (PP) ile bağlar:

• Malzeme Hazırlama:
• Bakır folyo (tipik olarak 1/3oz veya 1/2oz)
• Prepreg (örn. 1080, 2116, 7628 kaliteleri)
• Paslanmaz çelik plakalar, kraft kağıt ve diğer yardımcı malzemeler
• Süreç Parametreleri:
• Sıcaklık: 170-190°C
• Basınç: 15-25kg/cm²
• Süre: 90-180 dakika (levha kalınlığına ve yapısına bağlı olarak)
• Kritik Kontroller:
• Isıtma hızı: 2-3°C/dak
• Soğutma hızı: 1-2°C/dk
• Vakum seviyesi: ≤100mbar

Tasarım Hususları:

• Simetrik istiflemeyi koruyun (örneğin, 8 katmanlı pano: 1-2-3-4-4-3-2-1)
• Bitişik katman izlerini dik olarak yönlendirin (örneğin, bir katmanda yatay, bitişikte dikey)
• Ağır bakır levhalar için yüksek reçine içerikli PP kullanın
• Kör / gömülü via tasarımları için laminasyon sırasında malzeme akışını göz önünde bulundurun

5.Sondaj:Hassas Ara Bağlantılar Oluşturma

Delme, modern teknoloji ile olağanüstü doğruluk elde ederek PCB katmanları arasında dikey ara bağlantılar oluşturur:

• Matkap Çeşitleri:
• Mekanik delme (≥0,15 mm delikler için)
• Lazer delme (mikrovialar ve kör vialar için)
• Tipik Parametreler:
• İş mili hızı: 80.000-150.000 RPM
• Besleme hızı:1.5-4.0m/dak
• Geri çekme hızı: 10-20m / dak
• Kalite Standartları:
• Delik duvarı pürüzlülüğü ≤25μm
• Delik konumu hassasiyeti ±0,05 mm
• Çivi başı veya çapak yok

Sık Karşılaşılan Sorunların Giderilmesi:

• Kaba delik duvarları: Sondaj parametrelerini optimize edin, uygun giriş/yedekleme malzemeleri kullanın
• Tıkalı delikler: Talaş tahliyesini iyileştirin, delme sırasını ayarlayın
• Kırık matkaplar: Matkap kalitesini doğrulayın, besleme hızlarını optimize edin

6. Akımsız Bakır Biriktirme (PTH): Kritik Delik Metalizasyonu

Akımsız bakır biriktirme, PCB güvenilirliği için çok önemli olan iletken olmayan delik duvarlarında iletken katmanlar oluşturur:

PTH Süreç Akışı

1. Desmear: Delme işleminden kalan reçine kalıntılarını temizler
2. Akımsız Bakır:

• İndirgeyici ajan olarak formaldehit kullanan bir alkali çözelti
• Sıcaklık: 25-32°C
• Süre: 15-25 dakika
• Bakır kalınlığı: 0,3-0,8μm

1. Panel Kaplama:

• Asit bakır sülfat çözeltisi
• Akım yoğunluğu: 1,5- 2,5ASD
• Süre: 30-45 dakika
• Bakır kalınlığı: 5-8μm

Kalite Gereklilikleri:

• Arka ışık testi ≥9 seviye (≥ delik duvar kapsamı)
• Delaminasyon veya kabarma olmadan termal stres testi (288°C, 10 saniye)
• Delik direnci ≤300μΩ/cm

7.Dış Katman Desen Transferi

İç katman görüntülemeye benzer ancak ek kaplama adımları vardır:

1. Yüzey HazırlığıTemizleme, mikro-etch (0,5-1μm bakır çıkarır)
2. Kuru Film LaminasyonKaplamaya dayanıklı kuru film kullanır
3. Maruz kalmaLDI (Laser Direct Imaging) veya geleneksel fototool kullanır
4. Geliştirme: Bir kaplama deseni oluşturur
5. Desen Kaplama:

• Bakır kalınlığı: 20-25μm (toplam)
• Kalay kalınlığı:3-5μm (aşındırma direnci olarak)

1. ŞeritKaplama direncini giderir
2. Dağlama: İstenmeyen bakırları temizler

Teknik Önemli Noktalar:

• İz genişliği telafisi:Tasarım genişliğini bakır kalınlığına göre ayarlayın (tipik olarak -20 ekleyin)
• Kaplama homojenliği:Yüksek atma gücü çözeltisi ve uygun bir anot konfigürasyonu kullanın
• Yan aşındırma kontrolü: İz genişliği doğruluğunu korumak için aşındırma parametrelerini optimize edin

8.Lehim Maskesi: Devre Koruma Katmanı

Lehim maskesi devreleri korur ve lehim kalitesini ve görünümünü etkiler:

• Uygulama Yöntemleri:
• Serigrafi baskı:Düşük hassasiyetli gereksinimler için
• Sprey kaplama:Düzensiz levha şekilleri için
• Perde kaplaması: Yüksek verimlilik, mükemmel homojenlik
• Süreç Akışı:

1. Yüzey hazırlığı (temizleme, pürüzlendirme)
2. Lehim maskesi uygulaması
3. Ön pişirme (75°C, 20-30 dakika)
4. Maruziyet (300-500mJ/cm²)
5. Geliştirme (%1 sodyum karbonat çözeltisi)
6. Son kürlenme (150°C, 30-60 dakika)

• Kalite Standartları:
• Sertlik ≥6H (kurşun kalem sertliği)
• Yapışma: 3M bant testi ile 0 geçiş
• Lehim direnci: 288°C, 10 saniye, hatasız 3 döngü

Tasarım Kılavuzları:

• Minimum lehim maskesi köprüsü ≥0,1 mm
• BGA alan açıklıkları: Her bir taraf için pedlerden 0,05 mm daha büyük
• Altın parmaklar lehim maskesi kaplaması gerektirir

9.Yüzey İşlemi: Lehimlenebilirlik ve Dayanıklılığın Dengelenmesi

Farklı yüzeyler farklı uygulamalara uygundur:

Seçim Rehberi:

• Standart tüketici elektroniği:HASL veya OSP
• Yüksek güvenilirlikli ürünler:ENIG
• Yüksek hızlı devreler:Imm Ag veya OSP
• Kenar konektörleri: Sert altın kaplama (1-3μm)

10.Yönlendirme:Hassas Anahat İmalatı

PCB taslak işleme öncelikle üç yöntem kullanır:

• CNC Routing:

• Doğruluk: ±0.10mm
• Minimum yuva genişliği: 1.0mm
• Köşe yarıçapı: ≥0,5 mm

• V-Skorlama:

• Açı: 30° veya 45°
• Kalan kalınlık: Levha kalınlığının 1/3'ü (tipik olarak 0,3-0,5 mm)
• Konum doğruluğu: ±0,10 mm

• Lazer Kesim:

• Doğruluk: ±0,05 mm
• Minimum çentik: 0,2 mm
• Mekanik stres yok

Tasarım Kuralları:

• Kart kenarı ile devreler arasında ≥0,3 mm boşluk bırakın
• Panelize tasarımlar için ayrılabilir tırnaklar veya fare ısırıkları ekleyin
• Düzensiz anahatlar için hassas DXF dosyaları sağlayın
• Altın parmak levhalar için eğimli kenarlar (tipik olarak 20-45°)

11.Elektrik Testi: Son Kalite Kapısı

PCB testi işlevsel güvenilirlik sağlar:

• Test Yöntemleri:
• Uçan prob:Düşük hacimli, yüksek karışımlı üretim için uygundur
• Fikstür testi:Yüksek hacimli üretim için
• AOI (Otomatik Optik Muayene): Tamamlayıcı denetim
• Test Kapsamı:
• 100 net süreklilik
• İzolasyon testi (tipik olarak 500V DC)
• Empedans testi (kontrollü empedans panoları için)

Ortak Sorun Çözümü:

• Açılır:Yanlış açılmaları doğrulayın (zayıf test probu teması)
• Şortlar:Kısa devre konumunu analiz edin, tasarım sorunlarını kontrol edin
• Empedans sapması: Malzeme parametrelerini ve iz genişliği kontrolünü doğrulayın

12. Son Muayene & Paketleme

Son kalite doğrulama adımı:

• Denetim Öğeleri:
• Görsel: Çizikler, lekeler, lehim maskesi kusurları
• Boyutsal:Kalınlık, dış hat, delik boyutları
• İşaretleme:Gösterge netliği ve konum doğruluğu
• Fonksiyonel: Altın parmak kaplama kalitesi, empedans testleri
• Paketleme Yöntemleri:
• Vakum paketleme (anti-oksidasyon)
• Anti-statik ambalaj (hassas bileşenler için)
• Katlı kağıt (yüzey çiziklerini önler)
• Özel tepsiler (yüksek hassasiyetli panolar için)

Nakliye Standartları:

• IPC-A-600G Sınıf 2 (ticari)
• IPC-A-600G Sınıf 3 (yüksek güvenilirlik)
• Müşteriye özel gereksinimler

PCB Üretimi SSS (Soru ve Cevaplar)

S1: PCB'mde lehimlemeden sonra neden bakır soyulması yaşanıyor?

Kök Nedenler:

1. Zayıf bakır-substrat yapışması (malzeme sorunu)
2. Aşırı lehimleme sıcaklığı veya süresi
3. Kötü tasarım (örneğin, ince izlerle bağlanmış geniş bakır alan)
4. Yetersiz kahverengi oksit arıtımı

Çözümler:

• Yüksek kaliteli laminat malzemeler seçin
• Lehimleme parametrelerini optimize edin (<260°C, <5 saniye)
• Tasarımlarda termal tahliye bağlantıları kullanın
• Kahverengi oksit proses parametrelerini üretici ile doğrulayın
• Gerektiğinde termal stres testi gerçekleştirin (288°C, 10 saniye, 3 döngü)

S2: Çok katmanlı PCB'lerde katmandan katmana yanlış kayıt nasıl ele alınır?

Yanlış Kayıt Kaynakları:

• Malzeme genleşme/büzülme tutarsızlıkları
• Laminasyon sırasında katman kayması
• Yetersiz pozlama kayıt doğruluğu
• Sondaj pozisyon sapmaları

İyileştirme Önlemleri:

• Tasarım Aşaması:

• Kayıt hedefleri ekleyin (en az 3)
• Eşit bakır dağılımı sağlayın
• Malzeme özelliklerini hesaba katın (yüksek frekanslı malzemeler için özel işlem)

• İmalat:

• Yüksek hassasiyetli LDI pozlama ekipmanı kullanın
• X-ray sondaj hizalamasını uygulayın
• Malzeme büzülme telafi algoritmalarını uygulayın
• Yüksek en-boy oranlı levhalar için sıralı laminasyonu düşünün

• Malzeme Seçimi:

• Düşük CTE malzemeleri kullanın
• Boyutsal olarak kararlı prepreg seçin

S3: Küçük deliklerde (<0.2mm) pürüzlü delik duvarları nasıl çözülür?

Teknik Çözümler:

• Matkap Seçimi:
• Özel tatbikatlar (örn. UC tipi)
• Nokta açısı 130-140°
• Helis açısı 35-40°
• Parametre Optimizasyonu:
• Devir sayısını 120.000-150.000'e yükseltin
• Besleme hızını 1,0-1,5 m/dk'ya düşürün
• Her 500 vuruşta bir drilleri değiştirin
• Yardımcı Malzemeler:
• Yüksek yoğunluklu alüminyum giriş malzemesi
• Özel destek levhaları (örn. fenolik)
• İşlem Sonrası:
• Geliştirilmiş desmear (isteğe bağlı plazma işlemi)
• Akımsız bakırdan önce geri aşındırmayı optimize edin

S4: BGA alanları için lehim maskesi açıklıkları nasıl tasarlanmalıdır?

Tasarım Özellikleri:

• Standart BGA:

• Her bir taraf için pedlerden 0,05 mm daha büyük lehim maskesi açıklıkları
• Minimum lehim maskesi köprüsü 0,1 mm
• NSMD (Lehim Maskesi Tanımlı Olmayan) tasarım

• İnce Aralıklı BGA (≤0,5 mm aralık):

• Pedlere eşit veya pedlerden biraz daha küçük (0,02-0,03 mm) lehim maskesi açıklıkları
• SMD (Lehim Maskesi Tanımlı) tasarım
• LDI (Lazer Doğrudan Görüntüleme) sürecini düşünün

• Özel Tedaviler:

• Lehim maskesinin BGA kürelerine tırmanmasını önleyin
• Lehim maskesi kalınlığını 10-15μm'ye kadar kontrol edin
• Gerektiğinde lehim maskesi barajları uygulayın

Ortak Sorun Çözümü:

• Kalın lehim maskesi lehimleme sorunlarına neden olur:İnce lehim maskesi mürekkepleri kullanın
• Kırık lehim maskesi köprüleri:Pozlama enerjisini ve geliştirmeyi optimize edin
• Yanlış hizalanmış açıklıklar: Fototool veya LDI verilerini doğrulayın

S5: ENIG kaplama neden bazen “Black Pad” ile sonuçlanır? Bunu nasıl önleyebilirim?

Siyah Ped Nedenleri:
Siyah Ped, ENIG kaplamalarında nikel ve lehim arasındaki kırılgan arayüzleri ifade eder ve esas olarak aşağıdakilerden kaynaklanır:

• Altın biriktirme sırasında nikelin aşırı aşındırılması
• Anormal nikel fosfor içeriği (%7-9 olmalıdır)
• Nikel pasivasyonuna neden olan aşırı altın kalınlığı (>0,15μm)
• Uygun olmayan tedavi sonrası (yetersiz temizlik)

Önleme Yöntemleri:

• Süreç Kontrolü:

• Banyo pH'ını 4,5-5,5 arasında tutun
• Kontrol altın kalınlığı 0,05-0,10μm
• Daldırma sonrası işlem ekleyin (örn. hafif asitle yıkama)

• Kalite İzleme:

• Düzenli nikel fosfor içeriği testi
• Nikel-altın arayüzünün kesit analizi
• Lehim bilyesi kesme testi (>5kg/mm²)

• Alternatif Çözümler:

• ENEPIG'i (Akımsız Nikel Akımsız Paladyum Daldırma Altın) düşünün
• Yüksek güvenilirlikli uygulamalar için elektrolitik nikel/altın kullanın

S6: Yüksek hızlı PCB'lerde sinyal bütünlüğü sorunları nasıl ele alınır?

Tasarım-Üretim Ortak Optimizasyonu:

• Malzeme Seçimi:

• Düşük Dk (dielektrik sabiti), düşük Df (dağılma faktörü) malzemeler
• Pürüzsüz bakır folyolar (örn. HVLP)

• Tasarım Optimizasyonu:

• Sıkı empedans kontrolü (±)
• Saplamalarla en aza indirin (geri delme)
• Mikroşerit veya şerit hat yapıları kullanın

• Üretim Kontrolleri:

• Aşındırma hassasiyeti (±15μm iz genişliği)
• Dielektrik kalınlık kontrolü (±)
• Yüzey kaplama seçimi (Imm Ag veya OSP tercih edilir)

• Test Doğrulaması:

• TDR (Zaman Alanı Reflektometrisi) testi
• Ekleme / geri dönüş kaybı ölçümleri
• Göz diyagramı testi (yüksek hızlı sinyaller için)

Tipik Parametreler:

• 10 Gbps sinyalleri:Df<0.010 ile malzemeler
• 28Gbps+:Megtron6 veya Rogers malzemelerini düşünün
• Empedans:50Ω tek uçlu, 100Ω diferansiyel (protokole göre ayarlayın)

Sonuç

PCB üretimi, malzeme bilimi, kimyasal süreçler ve hassas makine mühendisliğini birleştiren multidisipliner bir teknolojiyi temsil eder.Elektronikler daha yüksek frekanslara, hızlara ve yoğunluklara doğru geliştikçe, PCB üretim süreçleri de buna uygun olarak ilerlemeye devam etmektedir. Bu üretim iş akışlarını anlamak sadece daha üretilebilir PCB'ler tasarlamayı kolaylaştırmakla kalmaz, aynı zamanda hızlı sorun giderme ve üreticilerle etkili iletişim sağlar.

İster tüketici elektroniği için geleneksel FR-4 malzemeleri, ister 5G ekipmanı için özel yüksek frekanslı malzemeler veya yüksek güvenilirlikli otomotiv elektroniği ile çalışıyor olun, uygun PCB üreticilerini seçmek ve yeteneklerini iyice anlamak kritik öneme sahiptir. Bu kılavuzun PCB üretiminde bilinçli karar vermenizi destekleyecek değerli bilgiler sağlamasını umuyoruz.