Eine Leiterplatte (PCB) ist die Platine der meisten modernen elektronischen Geräte, die über Linien und Pads verfügt, die die verschiedenen Punkte miteinander verbinden. Auch wenn es sich um ein kleines Brett handelt, ist sein Produktionsprozess sehr kompliziert und heikel. Hier finden Sie eine Schritt-für-Schritt-Einführung in den Leiterplattenherstellungsprozess mit Bildern und Videos.
Schritt 1. PCB-CAD-Datei
Der erste Schritt in der Leiterplattenproduktion besteht darin, das PCB-Layout zu organisieren und zu überprüfen. PCB-Hersteller nehmen CAD-Dateien von PCB-Design-Unternehmen und konvertieren sie in ein einheitliches Format - Extended Gerber RS-274X oder Gerber X2, da jede CAD-Software ihr eigenes einzigartiges Dateiformat hat. Der Elektroniker prüft dann, ob das Leiterplattenlayout dem Herstellungsprozess entspricht, ob Defekte vorliegen usw.
Bei der Herstellung von Leiterplatten zu Hause kann das PCB-Layout mit einem Laserdrucker auf Papier gedruckt und dann auf ein kupferplattiertes Laminat übertragen werden. Da der Drucker während des Druckvorgangs anfällig für Tintenmangel und Haltepunkte ist, ist es notwendig, die Tinte manuell mit einem Stift auf Ölbasis aufzufüllen.
Fabriken verwenden jedoch in der Regel Fotokopien, um das PCB-Layout auf Film zu drucken. Wenn es sich um eine mehrlagige Leiterplatte handelt, wird die bedruckte Layoutfolie jeder Schicht in der richtigen Reihenfolge angeordnet.
Ausrichtungslöcher werden dann in die Folie gestanzt. Das Ausrichten der Löcher ist sehr wichtig, und es ist wichtig, die Schichten des PCB-Materials auszurichten.
Schritt 2. Plattenherstellung
Reinigen Sie die Kupferplatte. Wenn Staub vorhanden ist, kann dies zu einem Kurzschluss oder einem offenen Kreislauf im Endkreislauf führen.
Das Bild unten ist ein Beispiel für eine 8-lagige Leiterplatte, die eigentlich aus 3 kupferkaschierten Laminaten plus 2 Kupferfolien besteht, die dann mit Prepreg zusammengeklebt werden. Der Produktionsablauf beginnt mit den Zwischenplatinen (Schicht 4 und 5 Schaltungen), die nacheinander gestapelt und dann fixiert werden. Die Herstellung von 4-Layer-PCB ist ähnlich, einschließlich einer Kernplatine und zwei Kupferfolien.
Schritt 3. Leiterplatten-Innenschichten
Machen Sie zuerst die zweischichtige Schaltung der mittleren Kernplatine. Nach der Reinigung des CCL wird die Oberfläche mit einer lichtempfindlichen Folie bedeckt. Die Folie wird durch Licht ausgehärtet, um einen Schutzfilm auf der Kupferfolie zu bilden.
Legen Sie die zweilagige PCB-Leiterbahnfolie und das zweilagige kupferplattierte Laminat in die obere PCB-Leiterbahnfolie ein, um eine genaue Stapelung der oberen und unteren PCB-Leiterbahnfolien zu gewährleisten.
Die Maschine bestrahlt den lichtempfindlichen Film auf der Kupferfolie mit einer UV-Lampe. Die klare Folie wird im Licht ausgehärtet und es gibt noch keine ausgehärtete lichtempfindliche Folie. Die Kupferfolie, die unter der ausgehärteten Folie bedeckt ist, wird für das PCB-Layout benötigt, was der Rolle der Laserdruckertinte für manuelle PCB entspricht. Darüber hinaus wird die mit der schwarzen Folie bedeckte Kupferfolie korrodiert und die ausgehärtete transparente Folie bleibt erhalten.
Spülen Sie die nicht ausgehärtete lichtempfindliche Folie mit Lauge ab, die ausgehärtete Folie bedeckt den gewünschten Kupferfolienkreislauf.
Verwenden Sie dann eine starke Basis wie NaOH, um die unerwünschte Kupferfolie wegzuätzen.
Ziehen Sie die ausgehärtete lichtempfindliche Folie ab, um die Kupferfolie für das gewünschte PCB-Layout freizulegen.
Schritt 4. Einsteigen und Prüfen
Die Kernplatte wurde erfolgreich produziert. Dann stanzen Sie Ausrichtungslöcher hinein, um den Zugang zu anderen Materialien zu erleichtern.
Sobald die Kernplatte mit anderen laminiert ist, kann sie nicht mehr modifiziert werden. Daher ist die Leiterplatteninspektion sehr wichtig. Die Maschine vergleicht automatisch mit dem PCB-Layout, um Fehler zu finden.
Die ersten beiden Schichten von Leiterplatten wurden hergestellt.
Schritt 5. Schichtung
Hier wird ein neuer Rohstoff namens Prepreg eingeführt, der ein Klebstoff zwischen der Trägerplatte (PCB-Schichten > 4) und zwischen der Trägerplatte und der äußeren Kupferfolie ist und auch als Isolierung fungiert.
Die untere Kupferfolie und zwei Schichten Prepreg wurden durch das Verdrahtungsloch und die untere Eisenplatte vorfixiert, und dann wird auch die fertige Kernplatte in das Verdrahtungsloch gelegt, und schließlich zwei Schichten Prepreg, eine Schicht Kupferfolie und eine Lagerschicht gepresste Aluminiumplatte bedeckt die Kernplatte.
Um die Arbeitseffizienz zu verbessern, stapelt die Fabrik drei verschiedene Leiterplatten zusammen, bevor sie fixiert werden. Die obere Eisenplatte wird magnetisch angezogen, um eine einfache Ausrichtung mit der unteren Eisenplatte zu ermöglichen. Nachdem die beiden Schichten der Eisenplatten durch Einsetzen der Positionierstifte erfolgreich ausgerichtet wurden, komprimiert die Maschine den Raum zwischen den Eisenplatten so weit wie möglich und fixiert sie dann mit Nägeln.
Die von der Eisenplatte eingespannte Leiterplatte wird auf die Halterung gelegt und dann zur Laminierung an die Vakuum-Wärmepresse geschickt. Die hohe Temperatur schmilzt das Epoxidharz im Prepreg und hält Kern und Kupferfolie unter Druck zusammen.
Entfernen Sie nach dem Kleben die obere Eisenplatte, indem Sie die Leiterplatte drücken. Entfernen Sie dann die drucktragende Aluminiumplatte. Die Aluminiumplatte spielt auch die Rolle der Isolierung verschiedener Leiterplatten, um die Ebenheit der Kupferfolie auf der äußeren Schicht der Leiterplatte sicherzustellen. Abschließend wird die zu diesem Zeitpunkt herausgenommene Leiterplatte mit einer glatten Kupferfolie überzogen.
Schritt 6. Bohren Sie die Löcher
Wie verbindet man also die 4 Schichten Kupferfolien in der Leiterplatte, die nicht miteinander in Kontakt stehen? Zuerst werden Durchgangslöcher in der Leiterplatte gemacht, dann werden die Wände der Löcher metallisiert, um Strom zu leiten.
Legen Sie eine Schicht Aluminium auf den Stanzer und legen Sie die Leiterplatte darauf. Da das Bohren ein relativ langsamer Prozess ist, werden zur Verbesserung der Effizienz 1 bis 3 identische Platten übereinander gestapelt, um Löcher zu bohren, abhängig von der Anzahl der Schichten der Leiterplatte. Zum Schluss bedecken Sie die oberste Leiterplatte mit einer Aluminiumschicht. Die oberen und unteren Aluminiumplatten werden verwendet, um zu verhindern, dass die Kupferfolie auf der Leiterplatte beim Bohren reißt.
Als nächstes müssen Sie nur das richtige Bohrprogramm auf dem Computer auswählen, der Rest wird automatisch von der Bohrmaschine erledigt. Der Bohrer wird durch Luftdruck angetrieben und die maximale Drehzahl kann 150.000 U/min erreichen. Denn eine so hohe Geschwindigkeit reicht aus, um die Ebenheit der Lochwand zu gewährleisten.
Der Austausch des Bohrers erfolgt ebenfalls automatisch durch die Maschine gemäß dem Programm. Die kleinsten Bohrer können einen Durchmesser von 100 Mikrometern erreichen, während der Durchmesser eines menschlichen Haares 150 Mikrometer beträgt.
Im vorherigen Prozess wurde geschmolzenes Epoxidharz aus der Leiterplatte extrudiert, so dass es abgeschnitten werden musste. Hier schneidet die Kopierfräsmaschine die Peripherie der Leiterplatte nach ihren korrekten XY-Koordinaten.
Schritt 7. Kupferchemische Fällung auf Löchern
Da fast alle PCB-Designs Durchgangsbohrungen verwenden, um Linien auf verschiedenen Schichten zu verbinden, erfordert eine gute Verbindung eine 25-Mikron-Kupferfolie an den Wänden der Löcher. Die Dicke des Kupferfilms muss durch Galvanisieren erreicht werden, aber die Wände der Löcher bestehen aus nicht leitendem Epoxidharz und Glasfaserplatten. Der erste Schritt besteht also darin, eine Schicht aus leitfähigem Material auf die Wand des Lochs zu legen, um durch chemische Abscheidung einen 1-Mikron-Kupferfilm auf der gesamten PCB-Oberfläche zu bilden. Der gesamte Prozess der chemischen Behandlung, Reinigung usw. wird von der Maschine gesteuert.
Als nächstes übertragen Sie die äußere Schicht der Leiterplatte auf die Kupferfolie. Der Prozess ähnelt dem Übertragungsprinzip der bisherigen Leiterplatten-Innenkernplatte. Das PCB-Layout wird mittels Fotodruckfolie und lichtempfindlicher Folie auf die Kupferfolie übertragen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die positiven Elemente als Boards verwendet werden.
Die oben beschriebene Übertragung des internen PCB-Layouts erfolgt mittels Subtraktion, wobei das Negativ die Platine ist. Die Leiterplatte wird von der ausgehärteten lichtempfindlichen Folie als Schaltung bedeckt und die nicht ausgehärtete Folie wird gereinigt. Nachdem die belichtete Kupferfolie geätzt wurde, wird die PCB-Layoutschaltung durch die ausgehärtete Folie geschützt. Die Übertragung des äußeren Schicht-PCB-Layouts erfolgt nach dem normalen Verfahren, und der Positivfilm ist die Platine. Der Nicht-Schaltungsbereich wird von einem lichtempfindlichen Film bedeckt, der auf der Leiterplatte ausgehärtet ist. Nach der Reinigung der nicht ausgehärteten Folie wird die Galvanik durchgeführt. Orte mit Folien können nicht galvanisiert werden, und Orte ohne Folien werden mit Kupfer plattiert und dann verzinnt. Nachdem der Film entfernt wurde, wird ein alkalisches Ätzen durchgeführt und das Zinn wird schließlich entfernt.
Legen Sie die gereinigte Leiterplatte auf beiden Seiten der Kupferfolie in den Laminator und drücken Sie die lichtempfindliche Form auf die Kupferfolie.
Die bedruckten oberen und unteren PCB-Layoutfolien werden durch die Löcher fixiert, und die Leiterplatte wird in der Mitte platziert. Dann wird der lichtempfindliche Film unter der lichtdurchlässigen Folie durch die Bestrahlung der UV-Lampe ausgehärtet, die der Schaltkreis ist, der reserviert werden muss.
Überprüfen Sie nach dem Reinigen der unerwünschten und nicht ausgehärteten lichtempfindlichen Folie die Leiterplatte.
Die Leiterplatte wird mit Clips eingespannt und verkupfert. Wie bereits erwähnt, muss der an der Lochwand verkleidete Kupferfilm eine Dicke von 25 Mikrometern haben, um eine ausreichende Leitfähigkeit des Lochs zu gewährleisten, so dass das gesamte System automatisch vom Computer gesteuert wird, um seine Genauigkeit zu gewährleisten.
Nachdem die Kupferfolie galvanisiert wurde, gibt der Computer Anweisungen, eine dünne Zinnschicht galvanisch zu plattieren. Überprüfen Sie dann, ob die Kupfer- und Verzinnung die richtige Dicke hat.
Als nächstes vervollständigt eine komplett automatisierte Montagelinie den Ätzprozess. Reinigen Sie dann die ausgehärtete lichtempfindliche Folie auf der Leiterplatte.
Verwenden Sie dann ein starkes Alkali, um die unerwünschte Kupferfolie zu reinigen, die es bedeckt.
Zum Schluss die verzinnte Schicht auf der Kupferfolie des PCB-Layouts mit Abisolierflüssigkeit abziehen. Nach der Reinigung ist das 4-lagige PCB-Layout komplett.
