De grondbeginselen van de fabricage van printplaten

Bij elke fabricagehandeling worden de levensduur en functionaliteit van een product grotendeels bepaald door de kwaliteit van de constructie. Printplaten of PCB's zijn niet anders.

Het PCB-fabricageproces produceert de blote printplaat, een van de belangrijkste kenmerken van elk product. Als zodanig is het fabricageproces een belangrijk onderdeel van de levenscyclus van de elektronicaproductie en speelt het een belangrijke rol in het algehele succes van een project. Om het meeste uit dit proces te halen, moeten klanten echter de antwoorden op drie kernvragen begrijpen:

• Wat is PCB-fabricage?
• Waarom is het belangrijk?
• Hoe speelt fabricage een rol in het PCB-assemblageproces?

Over PCB's

Een printplaat draagt ​​elektrische circuits en zorgt ervoor dat signalen en stroom tussen apparaten kunnen worden gerouteerd. PCB's bestaan ​​uit meerdere materiaallagen:

• Substraat: De kern van het bord is een substraat of basismateriaal. Traditionele platen gebruiken een glasvezelmateriaal genaamd FR4, hoewel andere platen aluminium, keramiek of polymeersubstraten kunnen gebruiken.
• Koper: Het substraat van de PCB is bedekt met een dunne koperfolie en gelamineerd met warmte en lijm. Het aantal "lagen" in een bord wordt bepaald door het aantal koperlagen - dubbelzijdige PCB's hebben bijvoorbeeld koper aan beide zijden van een substraat en een vierlaags bord heeft in totaal vier lagen koper. De meeste PCB's bevatten een ons koper per vierkante voet, hoewel high-power PCB's twee of drie ons kunnen gebruiken.

Deze materialen worden gecombineerd in het fabricageproces om de blote PCB te creëren. Deze kale PCB wordt vervolgens door het assemblageproces of PCBA gestuurd om soldeer en de elektronische componenten aan te brengen, wat resulteert in een volledig functionele PCB.

Wat is PCB-fabricage?

PCB-fabricage is het proces waarbij de bovengenoemde materialen van een bord worden gecombineerd tot functionele lagen om de kale printplaat te vormen. De fabricage van kale printplaten werkt als volgt:

1. Ontwerpbeoordeling: Het fabricageproces begint pas als het engineeringteam het ontwerp beoordeelt. Dit wordt een Design for Manufacturability-controle genoemd, die ervoor zorgt dat het ontwerp geldig is en voldoet aan de toleranties en specificaties waaraan tijdens de productie kan worden voldaan.
2. Filmtoepassing: Het PCB-ontwerp wordt op films afgedrukt met behulp van laser-direct-beeldvorming, die fotonegatieven van de bordlay-out opleveren. Deze films worden op de materiaallagen aangebracht en dienen als richtlijn voor elk productieproces.
3. Koperets: Met behulp van verschillende methoden wordt het ongewenste of overtollige koper geëtst of verwijderd om sporen en pads te creëren. Dit proces omvat meestal meerdere reinigingsrondes om overtollig materiaal en ongewenste chemicaliën te verwijderen.
4. Lagen stapelen en lamineren: Als de plaat een meerlaagse plaat is, worden de binnen- en buitenlaag na het koperetsen op elkaar uitgelijnd. Dit wordt meestal bereikt met behulp van uitlijngaten in het bord zelf. Nadat de lagen zijn geïnspecteerd, wordt een prepreg op epoxybasis tussen elke laag geplaatst en wordt de plaat aan elkaar gelamineerd door warmte toe te passen - de hitte smelt de epoxy en hecht de lagen aan elkaar.
5. Boren: Nadat de plaatlagen aan elkaar zijn gelamineerd, wordt een boor gebruikt om gaten door de plaat te maken. Deze gaten worden gebruikt voor montagegaten, doorgaande gaten en via's.
6. Beplating: Zodra het boren is voltooid, wordt de plaat geplateerd met een micron dikke laag koper, die de binnenkant van de geboorde gaten bedekt, waardoor geplateerde doorgaande gaten ontstaan. Dit wordt meestal gevolgd door meer etsen en koperverwijdering op de buitenste laag van het bord.
7. Toepassing voor soldeermasker: Nadat de koperlagen zijn voltooid, worden de panelen schoongemaakt en bedekt met een soldeermasker. Soldeermasker geeft de print zijn karakteristieke groene kleur. Het soldeermasker isoleert kopersporen tegen onbedoeld contact met andere geleidende materialen die functionele problemen kunnen veroorzaken en helpt tijdens de montage, zodat soldeer alleen op de juiste locaties wordt aangebracht. Eenmaal aangebracht, worden ongewenste delen van het soldeermasker verwijderd en wordt de PCB in een oven geplaatst om de soldeermaskerlaag uit te harden.
8. Zeefdruk:Of dit nu nodig is of niet, de volgende stap is het aanbrengen van de zeefdruk, waarna de plaat de laatste uithardingsfase ondergaat. Bovenop de soldeermaskerlaag wordt de zeefdruklaag aangebracht. Zeefdruk is meestal wit van kleur en voegt letters, cijfers en symbolen toe aan de printplaat. Deze zeefdruklaag helpt bij het type component en de locatie tijdens de montage van de printplaat.
9. Oppervlakteafwerking:nadat het soldeermasker en de zeefdruk zijn uitgehard, kan de PCB worden geplateerd met goud of zilver of een andere oppervlakteafwerking om bescherming en functionaliteit te garanderen.

Nadat de borden deze stappen hebben voltooid, ondergaan ze meestal elektrische betrouwbaarheidstests om te controleren of ze functioneel zijn. Als de planken daarna in een paneel zijn geproduceerd, worden ze uit elkaar gesneden, geïnspecteerd en indien nodig gerepareerd.

Hoe fabricage in het totale productieproces past

Fabricage is slechts één stap in het fabricageproces van PCB's. Om het belang van de fabricage van printplaten volledig te begrijpen, is het belangrijk om te weten waar het zich in de cyclus bevindt.

Het fabricageproces van PCB's valt in drie algemene fasen, die hieronder in meer detail worden beschreven:

1. PCB-ontwikkeling: PCB-ontwikkeling is de eerste fase van het productieproces. In wezen is dit waar het PCB-ontwerp wordt geconceptualiseerd, gewijzigd en afgerond. PCB-ontwikkeling omvat meestal meerdere rondes van ontwerp, prototyping en testen, vooral voor complexere ontwerpen.
2. PCB-productie: Nadat het PCB-ontwerp in de ontwikkelingsfase is afgerond, gaat de PCB verder met het fabricageproces. De fabricage omvat twee stappen:fabricage en montage. Fabricage produceert het ontwerp van het bord, terwijl assemblage componenten op het oppervlak van het bord aanbrengt. Aan het einde van dit proces zijn de borden klaar.
3. PCB-evaluatie: De laatste fase van het productieproces is een evaluatie. Dit omvat een laatste testronde nadat het productieproces is voltooid. Deze testfase evalueert het vermogen van het geassembleerde bord om te presteren zoals bedoeld en elimineert borden die de tests niet doorstaan. In sommige gevallen kan uit testen blijken dat het bord een ontwerpaanpassing nodig heeft en begint de cyclus opnieuw. Als boards de tests doorstaan, ondergaan ze een laatste inspectie op eventuele gebreken voordat ze worden verzonden.

Waarom PCB-fabricage belangrijk is

PCB-fabricage is een uitbestede activiteit die wordt uitgevoerd door een externe fabrikant met behulp van de ontwerpen die door hun klanten zijn aangeleverd. Fabricage is belangrijk om te begrijpen, omdat fabrikanten alleen het ontwerp zien, niet de prestaties die voor uw ontwerp zijn bedoeld. Als ontwerpers tijdens het ontwerpproces geen rekening houden met het fabricageproces en de beperkingen, kunnen gefabriceerde platen op de volgende gebieden worden beïnvloed:

• Maakbaarheid: Ontwerpkeuzes hebben invloed op de maakbaarheid van PCB's. Bordontwerpen moeten rekening houden met de materiaaleigenschappen van het bord en voldoende ruimte tussen oppervlakte-elementen toestaan. Als de plaat in panelen moet worden geproduceerd, moet dit ook van invloed zijn op het uiteindelijke ontwerp. Ontwerpen die deze factoren verwaarlozen, zijn misschien onmogelijk te fabriceren zonder herontwerpen.
• Opbrengstpercentage: In sommige omstandigheden kunnen planken met succes worden vervaardigd met behulp van het bestaande ontwerp. Bepaalde ontwerpkeuzes kunnen echter leiden tot fabricageproblemen waardoor meerdere kaarten onbruikbaar worden, bijvoorbeeld door de tolerantiegrenzen van uw productieapparatuur op te rekken.
• Betrouwbaarheid: De meeste boards zijn gereguleerd volgens industriespecificaties, die een vereist niveau van prestatiebetrouwbaarheid dicteren. Het niet volgen van de industrievereisten bij het ontwerp kan resulteren in onbetrouwbare of niet-functionele borden.

De beste manier om deze problemen te voorkomen, is door tijdens de ontwerpcyclus rekening te houden met het fabricageproces van de PCB. U kunt dit doen door gebruik te maken van DFM-regels (Design for Manufacturability) en tijdens de ontwerpcyclus de mogelijkheden van uw PCB-fabrikant te controleren. Wanneer u samenwerkt met een hoogwaardige PCB-fabrikant, kunt u nauw met hen samenwerken om uw ontwerp voor het PCB-fabricageproces te optimaliseren.

Kies Millennium Circuits Limited

Als u geïnteresseerd bent om samen te werken met een distributeur met toegevoegde waarde die zowel innovatie als kwaliteit biedt, kan Millennium Circuits Limited (MCL) u helpen.

Wij leveren state-of-the-art printplaten voor veel verschillende producten en in verschillende industrieën. Snelle service is onze standaard. MCL biedt offertes voor dezelfde dag om de operationele efficiëntie van onze klanten te vergroten. Onze relatiegestuurde klantenservice stelt ons in staat om op de hoogte te blijven van de aankomende projecten van de klant, knelpunten weg te werken en tijd te besparen.

Strategische productielocaties stellen MCL in staat om onze klanten een breed spectrum aan printplaatoplossingen te bieden met flexibele doorlooptijden tegen concurrerende prijzen.

Neem vandaag nog contact op met Millennium Circuits voor meer informatie over het fabricageproces van PCB's en hoe we u kunnen helpen met uw PCB-behoeften.