EN
Розуміння складного шляху виробництва друкованих плат
Виробництво ПКБ революціонізував електронну промисловість, забезпечивши створення все більш складних пристроїв, що живлять наш сучасний світ. Від смартфонів до медичного обладнання друковані плати служать основою для електронних інновацій. Це повне керівництво розглядає складні процеси, пов’язані з виробництвом друкованих плат, розкриваючи, як сировина перетворюється на точні, функціональні плати.
Основні матеріали та компоненти у виробництві друкованих плат
Основні матеріали та склад субстрату
Процес виготовлення друкованих плат починається з вибору відповідних основних матеріалів. Найпоширенішим субстратом є FR-4 — композитний матеріал із скловолокна, армованого епоксидним ламінатом. Цей матеріал має відмінні властивості електричного ізолятора та механічну міцність. Виробники також використовують альтернативні матеріали, наприклад поліімід для застосувань при високих температурах або керамічні підкладки для спеціальних вимог.
Мідна фольга, яка використовується у виробництві друкованих плат, відіграє ключову роль у створенні провідних доріжок. Її доступні різні вагові категорії та товщини, вибір яких залежить від вимог до проходження струму в схемі та загальних специфікацій плати. Якісна мідна фольга забезпечує надійні електричні з'єднання та оптимальну продуктивність.
Хімічні розчини та технологічні матеріали
Кілька хімічних розчинів є важливими у виробництві друкованих плат. До них належать фотополімерні хімікати для перенесення малюнка, травильні розчини для видалення зайвого мідного шару та гальванічні розчини для нанесення провідних шарів. Якість та склад цих хімікатів безпосередньо впливає на надійність і продуктивність кінцевої плати.
Додаткові матеріали включають лак для паяння, який захищає мідні провідники та запобігає короткому замиканню, а також шовковий друк (силуетний чорнило) для маркування та ідентифікації компонентів. Ці остаточні матеріали сприяють як функціональності, так і зручності використання готової друкованої плати.
Поетапний процес виготовлення
Підготовка конструкції та розташування
Перш ніж розпочати фізичне виробництво друкованих плат, інженери створюють детальні проекти за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення САПР. Цей важливий етап включає розміщення компонентів, трасування доріжок і планування структури шарів. Конструкція має враховувати електричні вимоги, теплові аспекти та обмеження виробництва.
Після завершення проектування виконується ретельне перевірка та оптимізація. Перевірки проектування для виробництва (DFM) забезпечують ефективне та надійне виробництво плати. Будь-які потенційні проблеми усуваються до початку виробництва.
Обробка та нанесення зображень шарів
Процес виготовлення друкованих плат продовжується підготовкою окремих шарів. На ламіновані аркуші з міддю наноситься фотополімер, який потім висвічується ультрафіолетовим світлом через плівковий малюнок. Це створює точний візерунок, який захищає ділянки міді, необхідні для електричних ланцюгів, залишаючи відкритими непотрібні ділянки.
Сучасні виробничі потужності з виготовлення друкованих плат використовують системи прямого нанесення зображень для підвищення точності та відтворюваності. Ці системи усувають необхідність використання плівкового малюнка і зменшують можливі помилки при вирівнюванні, що призводить до отримання плат вищої якості.
Передові Технології Виробництва
Покриття поверхні та металізація
Сучасне виробництво друкованих плат включає складні процеси обробки поверхні. Після того, як травлення видаляє зайве мідь, плати піддаються безелектролітному мідненню для створення провідних отворів. Далі слідує електролітичне міднення для збільшення товщини провідників.
Покриття поверхні, такі як HASL, ENIG або іммерсійне олово, захищають відкриту мідь і забезпечують надійне припоювання компонентів. Вибір покриття залежить від типів компонентів, умов навколишнього середовища та вартісних факторів.
Виробництво багатошарових плат
Виготовлення багатошарових друкованих плат вимагає додаткових операцій для з'єднання кількох шарів схем. Шари препрегу ретельно розміщуються між шарами схем, а вся конструкція піддається ламінуванню під високим тиском і температурою. Це формує суцільну, єдину структуру з внутрішньою комутацією.
Складність виробництва багатошарових друкованих плат вимагає точного вирівнювання та контрольованих умов обробки. Сучасне обладнання та експертна компетентність забезпечують правильну реєстрацію шарів і надійні міжшарові з'єднання.
Процедури контролю якості та тестування
Методи електричного тестування
Ретельне тестування є невід'ємною частиною забезпечення якості при виробництві друкованих плат. Тестери типу «літаючий пробник» та «ліжко з цвяхів» перевіряють електричну провідність і ізоляцію між ланцюгами. Ці тести виявляють потенційні дефекти, такі як обриви, короткі замикання чи неправильні з'єднання.
Тестування імпедансу забезпечує відповідність трас швидкісних сигналів проектним специфікаціям. Це особливо важливо для плат, що використовуються в цифровому зв'язку та на високих частотах.
Візуальний та фізичний огляд
Системи автоматичного оптичного контролю (AOI) сканують плати на наявність візуальних дефектів під час виробництва друкованих плат. Ці системи виявляють такі проблеми, як обірвані провідники, відсутні елементи чи неправильні шаблони. Рентгенівський контроль дозволяє досліджувати внутрішні шари багатошарових плат, перевіряючи правильність вирівнювання та якість з'єднань.
Фізичне тестування включає мікрозрізи для оцінки товщини шарів і якості покриття. Також може проводитися тестування на стійкість до експлуатаційних навантажень, щоб забезпечити відповідність плат вимогам надійності.
Часті запитання
Що визначає вартість виробництва друкованих плат?
Вартість виробництва друкованих плат залежить від кількох факторів, зокрема розміру плати, кількості шарів, вибору матеріалу, типу поверхневого покриття та обсягу виробництва. Складні конструкції з вузькими допусками або спеціальними вимогами, як правило, збільшують витрати на виробництво. Термінові замовлення та спеціальні вимоги до тестування також впливають на кінцеву ціну.
Як довго триває процес виготовлення друкованої плати?
Тривалість виготовлення друкованих плат залежить від складності та вимог. Стандартне виробництво, як правило, займає 5–10 робочих днів, тоді як прототипи або термінові замовлення можуть бути виконані за 24–48 годин. Багатошарові плати та ті, що потребують спеціальних процесів або розширених перевірок, можуть вимагати додаткового часу.
Які найпоширеніші проблеми у виробництві друкованих плат?
До поширених проблем належать забезпечення точного вирівнювання у багатошарових платах, підтримка якості гальванопокриття, управління термічними напруженнями під час обробки та досягнення високого виходу придатної продукції для складних конструкцій. Екологічні норми та доступність матеріалів також можуть впливати на операції з виготовлення друкованих плат.