Poznaj technologię produkcji płytek PCB

Słowa kluczowe: Produkcja obwodów drukowanych

Podstawą jest zrozumienie głównych kroków zaangażowanych w stworzenie fizycznego obwodu drukowanego przed przyjęciem projektu do produkcji podczas wytwarzania PCB. Pomimo licznych dostępnych zaawansowań w każdej dziedzinie, zdecydowana większość wiodących na rynku producentów trzyma się zestawu procedur, aby przekształcić projekt z modelu CAD w prawdziwą płytkę.

Standardowy proces Produkcji PCB obejmuje kilka cykli, a obowiązkiem projektantów jest znajomość i zrozumienie każdego kroku. Znajomość technik montażu znacznie ułatwia identyfikację błędów projektu PCB, które zwiększają ryzyko niepowodzeń produkcyjnych, co wymagałoby utylizacji płytki. Każdy projektant powinien stosować techniki projektowania pod kątem montażu (DFM), aby PCB mogło być wyprodukowane i zmontowane w dowolnym miejscu.

Wieloaspektowy cykl, który zaczyna się od koncepcji produktu, a kończy na w pełni funkcjonalnym złożeniu PCB, to drukowanie obwodu drukowanego. Po drodze tworzony jest schemat, aby przedstawić sieć połączeń, opracowywana jest konfiguracja PCB i kupowane są części elektroniczne. Płytka drukowana zostanie włączona do całego systemu, gdy części zostaną przymocowane do płytki oraz po zakończeniu montażu, testowania i weryfikacji.

Dla powodzenia płytki drukowanej należy wykonać kilka złożonych kroków. Wytworzenie pustej płytki jest jednym z etapów w tym cyklu, który nie otrzymuje należnego uznania. Ze względu na złożone narzędzia programowe wymagane do jej opracowania, projekt PCB przyciąga dużo uwagi. Montaż otrzyma równy aplauz za stworzenie gotowego produktu. Zagmatwany system tworzenia obwodu drukowanego, który często pozostaje nieznany poza społecznością projektantów, znajduje się gdzieś pośrodku tego procesu.

Czym jest proces wytwarzania PCB? To pytanie, na które postaramy się odpowiedzieć, aby odkryć niekorzystne początki surowej płytki drukowanej i sposób, w jaki jest przygotowywana do podłączenia części elektrycznych. Zbadamy, co jest potrzebne do zbudowania wysokiej jakości fabryki obwodów drukowanych, którą producent kontraktowy może szybko zmontować, aby stała się naprawdę znana.

Standardowy Proces Tworzenia PCB

Podstawowe techniki stosowane w produkcji PCB obejmują montaż gołej płytki, nanoszenie wzoru, wiercenie i wykańczanie. Przepływ procesu wytwarzania wielowarstwowych PCB jest przedstawiony w poniższej tabeli. Początkowe materiały laminatu i kompletny zestaw wymagań projektowych służą jako punkt wyjścia tej metody, która kończy się wyprodukowaną płytką w pełni przygotowaną do montażu.

Gdy płytka przejdzie końcową utwardzanie, producent rozpocznie procedurę testów elektrycznych przy użyciu punktów testowych określonych w projekcie PCB. Na etapie produkcji test ciągłości jest często używany do sprawdzania otwartych obwodów i zwarć między różnymi węzłami zawartymi w sieci połączeń PCB. Wszystkie płytki, które pomyślnie przejdą ten etap weryfikacji, są uznawane za gotowe i przekazywane do montażu.

Różne wady mogą pojawić się podczas produkcji w dowolnym momencie procesu wytwarzania PCB. Etapy wiercenia, metalizacji i trawienia najczęściej generują najwięcej defektów.

Płytka może przejść dodatkową serię testów po tym, jak projekt pomyślnie przeszedł produkcję i testy elektryczne, aby zapewnić jakość. Aby upewnić się, że proces produkcji gołej płytki nie uszkodził żadnych materiałów ani wytrawionych elementów w PCB, często obejmuje to testy środowiskowe lub mechaniczne.

Podstawowe Wymagania Produkcji PCB

Tworzenie surowej płytki, która będzie podstawą dla gotowego zestawu obwody drukowane, jest znane jako produkcja PCB. Kilka aspektów projektowych musi zostać wykonanych, zanim producent może rozpocząć budowę surowej płytki. Poniżej przedstawiono część podstawowych wymagań do rozpoczęcia produkcji, a także informacje, których będą potrzebować dostawcy płytek:

Szczegóły Płytki Drukowanej

Zespół projektowy będzie współpracował z wybranym producentem, aby ustalić specyfikację i konstrukcję samej płytki przed rozpoczęciem projektu PCB. Te informacje są niezbędne dla projektu układu i do wyboru dostawcy produkcji PCB, który jest najbardziej odpowiedni dla zadania. Kilka specyfikacji jest następujących:

• Układ i stos warstw blokowych
• warstwy o kontrolowanej impedancji
• Podstawowe wymagania dotyczące szerokości i odstępów ścieżek
• Rodzaje i wzory przelotek
• Zagadnienia kar PCB dla wyrównania miedzi

Ukończony Projekt PCB

Początkowy projekt musi być wykonany, aby zapewnić dokładność produkcji PCB. Wadliwa konstrukcja płytki może wynikać nawet z małej aktualizacji komponentu, która nie była zsynchronizowana między schematem a układem, zmieniając footprint. Aby zagwarantować, że projekt jest ukończony i gotowy do produkcji, należy najpierw odhaczyć następujące części projektu:

•      Przeprowadzono dogłębną ocenę inżynieryjną sprzętu.

•      Bazy danych dla schematów i planów są zaktualizowane i skoordynowane.

•      Płytka została zmontowana ze wszystkimi komponentami, a połączenia sieciowe zostały poprowadzone.

•      Przeprowadzono analizy integralności sygnału, integralności zasilania i symulacji obwodów.

•      Zasady i ograniczenia konfiguracji PCB są sprawdzone, a błędy poprawione.

•      Lista materiałowa (BOM) jest przeanalizowana pod kątem części aktualnie używanych i łatwo dostępnych.

•      Dla montażu wolnego od błędów, sprawdzono zasady projektowania pod kątem produkcji (DFM).

Pełne Dane Projektu Produkcyjnego

Kompletny zestaw plików danych produkcyjnych i montażowych jest tworzony i przekazywany wybranemu producentowi, gdy projekt jest ukończony i gotowy do budowy. Te pliki będą wykorzystane przez projektanta PCB do jego ocen projektowych, po czym wyśle je do producenta w celu wyceny produkcji surowych płytek. W zestawie tych plików danych znajdują się:

•      Pliki obrazów warstw płytki w formacie Gerber lub innych

•      Modele CAD do produkcji i montażu

•      Lista materiałowa (BOM)

•      Współrzędne XY komponentów (pick and place)

•      Lokalizacje punktów testowych

•      Schemat listy połączeń (Netlist)

Wybrany producent może złożyć zamówienie na potrzebne surowe płytki drukowane po tym, jak wszystko z listy kontrolnej zostało wykonane i jest gotowe. Producent często ma listę polecanych wytwórców do współpracy i wybierze dostawcę, którego możliwości najlepiej pasują do specyfikacji technicznych płytki drukowanej. Kolejną kwestią przy wyborze dostawcy produkcji jest to, czy produkowana płytka jest prototypem. Jeśli tak, producent musi mieć możliwość prowadzenia innej linii produkcyjnej, oddzielonej od standardowych procedur. Aby utrzymać najlepszą możliwą jakość podczas budowy prototypu, będą również musieli przeprowadzić swoje przeglądy projektu przy użyciu danych Gerbera.

Budowa surowej płytki drukowanej jest kolejnym etapem po wybraniu dostawcy Produkcji PCB! Płytki jednostronne, wielowarstwowe projekty o wysokiej gęstości i obwody gięte to tylko kilka z wielu typów płytek drukowanych, które mogą być wytwarzane.