EN
Porozumění složité cestě výroby tištěných spojů
Výroba PCB revolucionalizovala elektronický průmysl, umožňujíc tvorbu stále sofistikovanějších zařízení, která pohání náš moderní svět. Od chytrých telefonů po lékařské přístroje, desky plošných spojů slouží jako základ pro elektronické inovace. Tento komplexní průvodce zkoumá složité procesy zapojené do výroby desek plošných spojů a odhaluje, jak se suroviny proměňují v přesné, funkční desky plošných spojů.
Základní materiály a součástky používané ve výrobě desek plošných spojů
Základní materiály a složení substrátu
Výrobní proces desek plošných spojů začíná výběrem vhodných základních materiálů. Nejběžnější substrát je FR-4, kompozitní materiál tvořený skleněným vláknem zesíleným epoxidovým laminátem. Tento materiál nabízí vynikající elektrické izolační vlastnosti a mechanickou pevnost. Výrobci také používají alternativní materiály, jako je polyimid pro aplikace při vysokých teplotách nebo keramické substráty pro speciální požadavky.
Měděná fólie používaná při výrobě desek plošných spojů hraje klíčovou roli při vytváření vodivých drah. Je dostupná v různých váhách a tloušťkách, přičemž výběr závisí na požadavcích obvodu na vedení proudu a celkových specifikacích desky. Vysoce kvalitní měděná fólie zajišťuje spolehlivé elektrické spojení a optimální výkon.
Chemické roztoky a zpracovatelské materiály
Několik chemických roztoků je nezbytných při výrobě desek plošných spojů. Mezi ně patří fotorezistivní chemikálie pro přenos vzoru, leptací roztoky pro odstranění nepotřebné mědi a galvanické lázně pro přidání vodivých vrstev. Kvalita a složení těchto chemikálií přímo ovlivňuje spolehlivost a výkon konečné desky.
Další materiály zahrnují lakovací masku, která chrání měděné spoje a zabraňuje zkratům, a potiskovou barvu pro označování a identifikaci součástek. Tyto dokončovací materiály přispívají jak k funkčnosti, tak k užitelnosti hotové tištěné desky.
Postupný proces výroby
Příprava návrhu a rozvržení
Než začne fyzická výroba DPS, inženýři vytvářejí podrobné návrhy pomocí specializovaného CAD softwaru. Tento klíčový krok zahrnuje umístění součástek, vedení spojů a plánování vrstvení desky. Návrh musí respektovat elektrické požadavky, tepelné aspekty a výrobní omezení.
Jakmile je návrh dokončen, podstupuje rozsáhlé ověřování a optimalizaci. Kontroly vhodnosti pro výrobu (DFM) zajišťují, že deska může být vyrobena efektivně a spolehlivě. Jakékoli potenciální problémy jsou vyřešeny ještě před zahájením výroby.
Zpracování a zobrazování vrstev
Výrobní proces desky pokračuje přípravou jednotlivých vrstev. Na měděnou fólií potažené laminátové desky se nanáší světlocitlivá vrstva a vystaví se UV záření skrz filmovou předlohu. Tím vznikne přesný vzor, který chrání měděné plochy potřebné pro obvody a nechá odkryté nepotřebné oblasti.
Pokročilá zařízení pro výrobu desek používají systémy přímého zobrazení pro vyšší přesnost a opakovatelnost. Tyto systémy eliminují potřebu filmové předlohy a snižují možné chyby zarovnání, čímž vznikají desky vyšší kvality.
Pokročilé výrobní techniky
Úprava povrchu a plátování
Moderní výroba desek plošných spojů zahrnuje sofistikované procesy povrchové úpravy. Po odstranění nežádoucí mědi leptáním se desky potahují bezproudou mědí za účelem vytvoření vodivých přechodových kontaktů. Následuje galvanické mědění, které zvyšuje tloušťku vodičů.
Povrchové úpravy jako HASL, ENIG nebo imersní cín chrání odkrytou měď a zajišťují spolehlivé pájení součástek. Volba povrchové úpravy závisí na faktorech jako typy součástek, provozní podmínky a nákladové aspekty.
Výroba vícevrstvých desek
Výroba vícevrstvých desek plošných spojů vyžaduje dodatečné kroky pro spojení více obvodových vrstev dohromady. Vrstvy prepregu jsou pečlivě umístěny mezi obvodové vrstvy a celý blok je laminován za vysokého tlaku a teploty. Tím vzniká pevná, jednotná struktura s interním zapojením.
Složitost výroby vícevrstvých desek plošných spojů vyžaduje přesné zarovnání a kontrolované procesní podmínky. Pokročilá zařízení a odborné znalosti zajišťují správnou registraci vrstev a spolehlivé mezi-vrstvové spoje.
Kontrola kvality a testovací postupy
Metody elektrického testování
Důkladné testování je nedílnou součástí zajištění kvality při výrobě desek plošných spojů. Letící sonda a testery typu bed-of-nails ověřují elektrickou vodivost a izolaci mezi obvody. Tyto testy odhalují potenciální vady, jako jsou přerušené obvody, zkraty nebo nesprávná zapojení.
Testování impedance zajišťuje, že stopy pro vysokorychlostní signály splňují konstrukční specifikace. To je obzvláště důležité pro desky používané v digitálních komunikacích a aplikacích s vysokou frekvencí.
Vizuální a fyzická kontrola
Systémy pro automatickou optickou kontrolu (AOI) prohledávají desky na vizuální vady během výroby plošných spojů. Tyto systémy detekují problémy, jako jsou přerušené spoje, chybějící prvky nebo nesprávné vzory. Rentgenová kontrola zkoumá vnitřní vrstvy vícevrstvých desek a ověřuje správné zarovnání a kvalitu spojů.
Fyzikální testování zahrnuje mikroprořez pro vyhodnocení tloušťky vrstev a kvality povlaku. Může být také provedeno testování za provozních zatížení, aby se zajistilo splnění požadavků na spolehlivost desek.
Často kladené otázky
Co určuje cenu výroby plošných spojů?
Cenu výroby plošných spojů ovlivňuje několik faktorů, včetně velikosti desky, počtu vrstev, výběru materiálu, typu povrchové úpravy a objemu výroby. Složité návrhy s malými tolerancemi nebo speciálními požadavky obvykle zvyšují výrobní náklady. Rychlé objednávky a speciální požadavky na testování také ovlivňují konečnou cenu.
Jak dlouho trvá proces výroby plošných spojů?
Doba výroby desek plošných spojů se liší v závislosti na složitosti a požadavcích. Standardní výroba obvykle trvá 5–10 pracovních dní, zatímco prototypy nebo expresní objednávky mohou být dokončeny za 24–48 hodin. Vícevrstvé desky a desky vyžadující speciální procesy nebo rozsáhlé testování mohou vyžadovat delší dobu.
Jaké jsou nejběžnější výzvy při výrobě desek plošných spojů?
Mezi běžné výzvy patří udržování přesného zarovnání u vícevrstvých desek, zajištění konzistentní kvality povlaku, řízení tepelného namáhání během zpracování a dosahování vysokého výtěžku u komplexních návrhů. Na výrobu desek plošných spojů mohou mít také vliv environmentální předpisy a dostupnost materiálů.