Как изготавливаются печатные платы в процессе производства печатных плат?

Ключевые слова: Производитель печатных плат, Производитель печатных плат, Производство печатных плат

Несмотря на то, что печатные платы являются основой практически всех современных электрических схем, их часто недооценивают. Тем не менее, инновации в этой области аппаратного обеспечения развиваются. Для обеспечения требуемой повышенной плотности соединений размеры дорожек становятся меньше, платы получают больше слоев, а стандарты проектирования совершенствуются. Эти изменения позволяют работать с более мелкими SMT-компонентами и поддерживать технологии пайки при производстве.

Существует несколько методов и вариантов завершения процесса производства печатных плат. Основные этапы процесса изготовления печатной платы остаются одинаковыми, несмотря на различные незначительные различия.

Компоненты печатной платы

Для изготовления печатных плат или печатных плат может использоваться широкий спектр материалов. Наиболее популярным является материал FR4, представляющий собой плату на основе стекловолокна. Он обеспечивает хороший уровень стабильности при изменении температуры, не сильно деградирует и не является чрезмерно дорогим. Для печатных плат в недорогой коммерческой продукции доступны другие, более дешевые материалы. Печатные платы на основе ПТФЭ могут использоваться для высокопроизводительных радиочастотных разработок, но с ними работать значительно сложнее, и они требуют низких уровней потерь, при этом диэлектрическая постоянная подложки имеет решающее значение.

Первоначально, для создания печатной платы с дорожками для компонентов необходимо получить плату с медным покрытием.

Она состоит из материала подложки, обычно FR4, с медным покрытием, как правило, с обеих сторон. Это медное покрытие представляет собой тонкий слой медного листа, приклеенного к основе. Для FR4 эта связь часто очень прочная, в то время как для ПТФЭ, который по своей природе трудно склеивать, производство печатных плат на его основе становится действительно сложной задачей.

Основной процесс производства печатных плат

Следующий этап — создание основных дорожек на плате и удаление лишней меди после того, как были выбраны и подготовлены голые заготовки печатных плат. В производстве у Производителя Печатных Плат для создания печатных плат обычно используется химическое травление. Хлорид железа (III) — это тип травителя, с которым печатные платы сталкиваются чаще всего.

Правильный рисунок дорожек получается с помощью фотографического метода. Обычно медное покрытие на голых заготовках печатных плат покрывают тонким слоем фоторезиста. Затем требуемые дорожки детально наносятся на визуальную пленку или фотошаблон, который впоследствии экспонируется на свету. Таким образом, изображение дорожек переносится на фоторезист. После этого фоторезист помещают в проявитель, чтобы убедиться, что он покрывает только необходимые участки дорожек на плате.

Затем, на следующем этапе, печатные платы погружают в хлорид железа (III), чтобы вытравить всю ненужную медь или дорожки. Время, необходимое для травления, определяется концентрацией хлорида железа и толщиной меди на плате. Если печатные платы оставить в травителе на слишком долгое время, хлорид железа, как правило, повредит фоторезист.

Хотя для изготовления большинства печатных плат у Производителя Печатных Плат используется фотолитография, существуют альтернативные варианты. Один из них — использование высокоспециализированного и точного фрезерного станка. Затем станок программируют на удаление меди с участков, где она не требуется. Управление, безусловно, автоматизировано и осуществляется на основе файлов, созданных программным обеспечением для проектирования печатных плат.

Многослойные печатные платы

Обычно невозможно разместить всю необходимую сеть, используя только две стороны печатной платы, из-за растущей сложности электронных схем. Это происходит довольно часто при создании плотных микросхем и других аналогичных плат. В этой ситуации необходимы многослойные платы.

Хотя создание многослойных печатных плат следует тем же методам, что и производство однослойных плат, оно требует гораздо более высокого уровня точности и контроля производственного процесса.

Каждый слой платы изготавливается из гораздо более тонкой отдельной заготовки, и все они объединяются для формирования печатной платы. Чтобы готовая печатная плата не была чрезмерно толстой, отдельные заготовки должны становиться тоньше по мере увеличения количества слоев. Чтобы обеспечить совмещение любых отверстий, взаимное расположение слоев также должно быть чрезвычайно точным.

Плата нагревается для отверждения связующего материала, который скрепляет несколько слоев вместе. Это может вызвать определенные проблемы, связанные с короблением. Если большие многослойные платы изготовлены неправильно, они могут покоробиться. Это более вероятно, если один из внутренних слоев является, например, земляной или силовой плоскостью.

Отверстия и переходные отверстия в печатной плате

Печатной плате нужны отверстия, также известные как сквозные отверстия или переходные отверстия, для соединения различных слоев в определенных местах. Кроме того, отверстия могут потребоваться для монтажа выводных компонентов на печатной плате. Также могут быть отверстия, которые необходимо загерметизировать.

Для электрического соединения слоев платы внутренние поверхности отверстий часто покрываются медным слоем. Для создания этих "металлизированных сквозных отверстий" используется процесс гальванизации. Таким образом слои платы могут быть соединены.

При соединении внутренних слоев платы, например, может потребоваться, чтобы определенные отверстия присутствовали только в центре платы. Эти так называемые "глухие переходные отверстия" сверлятся в соответствующих слоях до того, как слои печатной платы склеиваются вместе.

Лужение и паяльная маска печатной платы

При пайке печатной платы крайне важно защитить участки, которые не должны паяться, нанеся слой паяльной маски. Наличие этого слоя помогает предотвратить случайные короткие замыкания на платах печатных плат, вызванные припоем. Плата защищена от припоя и других загрязнений паяльной маской, которая обычно состоит из полимерного слоя. Обычно паяльная маска имеет темно-зеленый или красный цвет.

Открытые участки платы обычно "лудятся" или "покрываются" припоем, чтобы облегчить пайку компонентов, добавляемых на плату — будь то выводные или SMD-компоненты.

Шелкография печатной платы

На печатной плате часто требуется нанести текст и дополнительные мелкие печатные метки. Это, среди прочего, помогает идентифицировать плату и обозначить позиции компонентов для облегчения поиска дефектов. После завершения различных производственных процессов изготовления голой платы маркировка наносится на плату с помощью шелкографии, созданной программным обеспечением для проектирования печатных плат.

Процесс изготовления печатных плат является критически важным этапом в жизненном цикле производства электроники. Внедрение ряда передовых технологических достижений в производстве печатных плат позволило достичь значительного прогресса как в повышении прочности плат, так и в уменьшении размеров компонентов и дорожек.