Una scheda a circuito stampato (PCB) è la scheda della maggior parte dei dispositivi elettronici moderni che ha linee e pad che collegano tra loro i vari punti. Anche se si tratta di una tavola piccola, il suo processo produttivo è molto complicato e delicato. Ecco una presentazione passo dopo passo al processo di produzione del PCB con immagini e video.
Passo 1. File CAD per PCB
Il primo passo nella produzione di PCB è organizzare e controllare la disposizione della PCB. I produttori di PCB prendono file CAD dalle aziende di progettazione di PCB e li convertono in un formato unificato - Extended Gerber RS-274X o Gerber X2, poiché ogni software CAD ha il proprio formato di file unico. L'ingegnere elettronico controllerà quindi se la disposizione del PCB è conforme al processo di produzione, se ci sono difetti, ecc.
Quando si realizzano PCB a casa, la disposizione del PCB può essere stampata su carta con una stampante laser e poi trasferita su un laminato rivestito in rame. Durante il processo di stampa, poiché la stampante è soggetta a mancanza di inchiostro e punti di rottura, è necessario rifornire manualmente l'inchiostro con una penna a base di olio.
Tuttavia, le fabbriche tipicamente utilizzano la fotocopia per stampare il layout del PCB su pellicola. Se si tratta di una PCB multistrato, il film stampato di layout di ogni strato sarà disposto in ordine.
I fori di allineamento verranno quindi perforati nella pellicola. Allineare i fori è molto importante, ed è essenziale allineare gli strati del materiale del PCB.
Passo 2. Produzione di piastre
Pulisci la piastra di rame. Se c'è polvere, può causare un corto circuito o un circuito aperto nel circuito finale.
L'immagine qui sotto è un esempio di PCB a 8 strati, che in realtà è composto da 3 laminati rivestiti di rame più 2 film di rame, che vengono poi incollati insieme con il preimpregnato. La sequenza di produzione inizia con le schede intermedie (circuiti di livello 4 e 5), impilate insieme in successione e poi fissate. La produzione di PCB a 4 strati è simile, includendo una scheda a nucleo e due film di rame.
Passo 3. Strati interni della PCB
Per prima cosa realizza il circuito a due strati della scheda centrale del nucleo. Dopo la pulizia del CCL, la superficie verrà coperta da una pellicola fotosensibile. La pellicola viene polimerizzata dalla luce per formare una pellicola protettiva sulla lamina di rame.
Inserire il film tracciato a due strati per PCB e il laminato rivestito in rame a doppio strato nel film traccia superiore per garantire un impilamento accurato dei film traccia PCB superiore e inferiore.
La macchina irradia la pellicola fotosensibile sulla lamina di rame con una lampada UV. La pellicola trasparente viene polimerizzata alla luce e non c'è ancora una pellicola fotosensibile polimerizzata. La lamina di rame coperta sotto la pellicola polimerizzata è necessaria per la disposizione delle PCB, che equivale al ruolo dell'inchiostro per stampanti laser per i PCB manuali. Inoltre, la lamina di rame coperta dal film nero sarà corrosa e la pellicola trasparente indurita sarà preservata.
Risciacqua la pellicola fotosensibile non incorniciata con la soda caustica, la pellicola polimerizzata coprirà il circuito desiderato della lamina di rame.
Poi usa una base robusta, come NaOH, per incidere via la lamina di rame indesiderata.
Scolpisci la pellicola fotosensibile polimerizzata per esporre la lamina di rame per il layout PCB desiderato.
Passo 4. Tabellone e controllo
La scheda core è stata prodotta con successo. Poi fai dei fori di allineamento per facilitare l'accesso agli altri materiali.
Una volta che il cartoncino è laminato con altri, non può essere modificato. Quindi l'ispezione delle PCB è molto importante. La macchina confronterà automaticamente con il layout della PCB per individuare errori.
I primi due strati di schede PCB sono stati fabbricati.
Passo 5. Laminazione
Qui viene introdotto un nuovo materiale grezzo chiamato Prepreg, che è un adesivo tra la scheda centrale (strati PCB > 4) e tra la scheda centrale e la lamina esterna di rame, e funge anche da isolante.
La lamina di rame inferiore e due strati di preimpregn sono stati prefissati attraverso il foro del cablaggio e la piastra inferiore di ferro, poi la scheda centrale finita viene posizionata anche nel foro del cablaggio, e infine due strati di preimpregnato, uno strato di lamina di rame e uno strato di lamina di alluminio pressato coprono la piastra del nucleo.
Per migliorare l'efficienza del lavoro, la fabbrica impila insieme tre diverse schede PCB prima di ripararle. La piastra superiore di ferro è attratta magneticamente per facilitare l'allineamento con la piastra inferiore. Dopo che i due strati di piastre di ferro sono stati allineati con successo inserendo i perni di posizionamento, la macchina comprime lo spazio tra le piastre di ferro il più possibile, quindi li fissa con chiodi.
La scheda PCB fissata dalla piastra di ferro viene posizionata sul supporto e poi inviata alla pressa termica a vuoto per la laminazione. L'alta temperatura fonde l'epossidica nel preimpregnato e tiene insieme il nucleo e la lamina di rame sotto pressione.
Dopo il collage, rimuovi la piastra superiore di ferro che preme la PCB. Poi rimuovi la piastra di alluminio portante a pressione. La piastra di alluminio svolge anche il ruolo di isolare diversi PCB per garantire la piattezza della lamina di rame sullo strato esterno del PCB. Infine, la PCB rimossa in questo momento sarà coperta con una lamina di rame liscia.
Passo 6. Forare i fori
Quindi, come collegare i 4 strati di lamine di rame nel PCB che non sono a contatto tra loro? Prima vengono realizzati dei fori passanti nella PCB, poi le pareti dei fori vengono metallizzate per condurre l'elettricità.
Metti uno strato di alluminio sul puncher e metti la PCB sopra. Poiché la perforazione è un processo relativamente lento, per migliorare l'efficienza vengono impilate da 1 a 3 schede identiche una sopra l'altra per forare i fori, a seconda del numero di strati della PCB. Infine, copri la PCB più alta con uno strato di alluminio. Le piastre di alluminio superiore e inferiore vengono utilizzate per evitare che la lamina di rame sulla PCB si strappi durante la foratura.
Successivamente, basta selezionare il programma di perforazione corretto sul computer, il resto viene fatto automaticamente dalla macchina da forano. La punta è azionata dalla pressione dell'aria e la velocità massima può raggiungere i 150.000 giri/min. Perché una velocità così elevata è sufficiente a garantire la piattezza della parete del foro.
La sostituzione della punta da trapano viene anche effettuata automaticamente dalla macchina secondo il programma. Le punte più piccole possono raggiungere un diametro di 100 micron, mentre il diametro di un capello umano è di 150 micron.
Nel processo precedente, l'epossidica fusa veniva espulsa dalla PCB, quindi doveva essere tagliata. Qui, la fresatrice taglia la periferia della PCB secondo le sue corrette coordinate XY.
Passo 7. Precipitazione chimica del rame sui fori
Poiché quasi tutti i progetti di PCB utilizzano fori passanti per collegare le linee su strati diversi, una buona connessione richiede un film di rame da 25 micron sulle pareti dei fori. Lo spessore del film di rame deve essere ottenuto tramite galliplasia, ma le pareti dei fori sono composte da resina epossidica non conduttiva e pannello in vetroresina. Il primo passo è depositare uno strato di materiale conduttivo sulla parete del foro per formare un film di rame di 1 micron sull'intera superficie del PCB tramite deposizione chimica. L'intero processo di trattamento chimico, pulizia, ecc. è controllato dalla macchina.
Successivamente, trasferisci lo strato esterno della PCB sulla lamina di rame. Il processo è simile al principio di trasferimento della precedente scheda interna del PCB. La disposizione della PCB viene trasferita sulla lamina di rame tramite pellicola foto-stampa e pellicola fotosensibile. L'unica differenza è che i positivi verranno usati come tavole.
Il trasferimento della disposizione interna del PCB descritto sopra utilizza la sottrazione, con il negativo come scheda. La PCB viene coperta dalla pellicola fotosensibile polimerizzata come circuito, e la pellicola non polimerizzata viene pulita. Dopo che la lamina di rame esposta è stata incisa, il circuito di layout del PCB viene protetto dal film polimerizzato. Il trasferimento della disposizione della PCB dello strato esterno adotta il metodo normale, mentre la pellicola positiva è la scheda. L'area non circuituale è coperta da una pellicola fotosensibile polimerizzata sulla PCB. Dopo aver pulito il film non indurito, viene eseguito il placcaggio elettrostatico. I luoghi con pellicole non possono essere elettroplaccati, e quelli senza pellicole vengono placcati con rame e poi stagnati. Dopo la rimozione della pellicola, viene eseguita un'incisione alcalina e la latta viene infine rimossa.
Metti la PCB pulita su entrambi i lati della lamina di rame nella plastificatrice e premi lo stampo fotosensibile sulla lamina di rame.
I film stampati per il layout superiore e inferiore del PCB sono fissati attraverso i fori e la scheda PCB è posizionata al centro. Poi la pellicola fotosensibile sotto la pellicola trasmettente di luce viene indurita dall'irradiazione della lampada UV, che è il circuito da riservare.
Dopo aver pulito la pellicola fotosensibile indesiderata e non indurificata, ispeziona la scheda PCB.
La PCB è fissata con clip e placcata in rame. Come detto prima, per garantire una sufficiente conducibilità del foro, il film di rame placcato sulla parete del foro deve avere uno spessore di 25 micron, quindi l'intero sistema sarà controllato automaticamente dal computer per garantirne l'accuratezza.
Dopo che la pellicola di rame è stata elettroplaccata, il computer dà istruzioni per electroplaccare uno strato sottile di stagno. Poi, controlla che la placcatura in rame e stagno abbia lo spessore corretto.
Successivamente, una linea di assemblaggio automatizzata completa completa il processo di incisione. Poi, pulisci la pellicola fotosensibile polimerizzata sulla PCB.
Poi usa un alcalino forte per pulire la lamina di rame indesiderata che copre.
Infine, togli lo strato stagnato sulla lamina di rame del layout del PCB con il liquido per lo stamping. Dopo la pulizia, la disposizione a 4 livelli del PCB è completa.
