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Ce que vous devez savoir sur le processus d'assemblage des PCB

November 28, 2022

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Processus de fabrication de circuits imprimés

Courant continu de circuit imprimé autour de leur surface à travers un réseau de voies de cuivre. Le système complexe de routes de cuivre détermine le rôle unique de chaque pièce de carte électronique. Les cartes de circuits imprimés -PCB forment l'épine dorsale de tous les principaux produits électroniques.Et les PCB utilisés dans presque tous les appareils électroniques informatiques, des appareils simples comme les horloges numériques, les calculatrices, etc. Une carte de circuit imprimé achemine les signaux électriques à travers l'électronique, ce qui répond aux exigences des circuits électriques et mécaniques de l'appareil.En bref, les PCB indiquent à l'électricité où aller, donnant vie à vos appareils électroniques.

Étapes du processus de fabrication des PCB

Étape 1 : Disposition et sortie du circuit imprimé

Les cartes électroniques doivent être rigoureusement compatibles avec une disposition de PCB créée par le concepteur à l'aide d'un logiciel de conception de PCB.Les logiciels de conception de circuits imprimés couramment utilisés incluent Eagle, Altium Designer, OrCAD, Pads, KiCad, etc.

REMARQUE : Le logiciel de circuit imprimé le plus couramment utilisé par le fabricant de circuits imprimés est AD DXP PROTEL CMA350 PADS ect.

Une fois la conception du circuit imprimé approuvée pour la production, les concepteurs exportent la conception dans le format pris en charge par leurs fabricants.Le programme le plus fréquemment utilisé est appelé Gerber étendu.Gerber porte également le nom IX274X.Différentes générations de logiciels Gerber, ils encodent tous des informations vitales complètes, y compris les couches de suivi du cuivre, le dessin de perçage, les ouvertures, les notations de composants et d'autres options.Tous les aspects du La conception des circuits imprimés subit des vérifications à ce stade.Le logiciel exécute des algorithmes de surveillance sur la conception pour s'assurer qu'aucune erreur ne passe inaperçue.Les concepteurs examinent également le plan en ce qui concerne les éléments relatifs à la largeur des pistes, à l'espacement des bords des planches, à l'espacement des traces et des trous et à la taille des trous.

Après un examen approfondi, les concepteurs transmettent le fichier PCB au fabricant de PCB pour la fabrication.Pour s'assurer que la conception répond aux exigences de tolérances minimales pendant le processus de fabrication, presque tous les fabricants de PCB effectuent une vérification de la conception pour la fabrication (DFM) avant la fabrication des cartes de circuits imprimés.

Étape 2 : Du fichier au film - tracez une figure de chemin de cuivre

Les fabricants de PCB utilisent une imprimante spéciale appelée traceur, qui fabrique des films photo des PCB, pour imprimer les cartes de circuits imprimés.Les fabricants utiliseront les films pour imager les PCB.Bien qu'il s'agisse d'une imprimante laser, ce n'est pas une imprimante à jet laser standard.Les traceurs utilisent une technologie d'impression incroyablement précise pour fournir un film très détaillé de la conception du PCB.
Film

Le produit final donne une feuille de plastique avec une photo négative de la carte de circuit imprimé à l'encre noire.Pour les couches internes du circuit PCB, l'encre noire représente les parties conductrices en cuivre du PCB.La partie claire restante de l'image indique les zones de matériau non conducteur.Les couches externes suivent le schéma opposé : clair pour le cuivre, mais le noir fait référence à la zone qui sera gravée.Le traceur développe automatiquement le film et le film est stocké en toute sécurité pour éviter tout contact indésirable.

Chaque couche de PCB (carte de circuit imprimé) et masque de soudure reçoit sa propre feuille de film transparente et noire.Au total, une carte PCB à deux couches nécessite quatre feuilles : deux pour les couches et deux pour le masque de soudure.De manière significative, tous les films doivent correspondre parfaitement les uns aux autres.Lorsqu'ils sont utilisés en harmonie, ils tracent l'alignement du circuit imprimé. Pour obtenir un alignement parfait de tous les films, des trous d'enregistrement doivent être percés à travers tous les films.L'exactitude du trou se produit en ajustant la table sur laquelle repose le film.Lorsque les minuscules calibrages de la table conduisent à une correspondance optimale, le trou est percé.Les trous s'inséreront dans les broches d'enregistrement à l'étape suivante du processus d'imagerie.

Film
Étape 3 : Création des couches intérieures - Imprimez la figure sur le film sur une feuille de cuivre.

Cette étape de la fabrication de PCB prépare à fabriquer une véritable carte de circuit imprimé.La forme de base du PCB (carte de circuit imprimé) comprend une carte stratifiée dont le matériau de base est de la résine époxy et de la fibre de verre, également appelée matériau de substrat.Le stratifié sert de corps idéal pour recevoir le cuivre qui structure le PCB.Le matériau de substrat fournit un point de départ solide et résistant à la poussière pour le circuit imprimé.Le cuivre est pré-collé des deux côtés.Le processus consiste à réduire le cuivre pour révéler le dessin des films.

Dans la construction de PCB (carte de circuit imprimé), la propreté est importante.Le stratifié à face cuivrée est nettoyé et passé dans un environnement décontaminé.Au cours de cette étape, il est essentiel qu'aucune particule de poussière ne se dépose sur le stratifié.Un grain de saleté errant pourrait autrement provoquer un court-circuit ou rester ouvert.
Le stratifié cuivré propre
Ensuite, le panneau propre reçoit une couche de film photosensible appelé photorésine.La résine photosensible comprend une couche de produits chimiques photoréactifs qui durcissent après exposition à la lumière ultraviolette.Cela garantit une correspondance exacte entre les films photo et la résine photosensible.Les films s'adaptent sur des broches qui les maintiennent en place sur le panneau stratifié. Le film et le panneau s'alignent et reçoivent une explosion de lumière UV.La lumière passe à travers les parties claires du film, durcissant la photoréserve sur le cuivre en dessous.L'encre noire du traceur empêche la lumière d'atteindre les zones non destinées à durcir, et elles doivent être supprimées.
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Une fois la carte de circuit imprimé préparée, elle est lavée avec une solution alcaline qui élimine toute photoréserve laissée non durcie.Un dernier lavage sous pression enlève tout ce qui reste sur la surface.La planche est ensuite séchée.

Le produit émerge avec une résine couvrant correctement les zones de cuivre destinées à rester dans la forme finale.Un technicien examine les cartes pour s'assurer qu'aucune erreur ne se produit lors de cette étape.Tout le résist présent à ce stade désigne le cuivre qui émergera dans le PCB fini (carte de circuit imprimé). Cette étape ne s'applique qu'aux cartes à plus de deux couches.Les planches simples à deux couches passent au perçage.Les cartes multicouches nécessitent plus d'étapes.

Étape 4 : Retrait du cuivre indésirable
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Une fois la photoréserve retirée et la résine durcie recouvrant le cuivre que nous souhaitons conserver, la carte passe à l'étape suivante : l'élimination indésirable du cuivre.Tout comme la solution alcaline a éliminé la résine, une préparation chimique plus puissante ronge l'excès de cuivre.Le bain de solution de solvant de cuivre élimine tout le cuivre exposé.Pendant ce temps, le cuivre souhaité reste entièrement protégé sous la couche durcie de résine photosensible.

Toutes les cartes en cuivre ne sont pas créées égales.Certaines cartes plus lourdes nécessitent de plus grandes quantités de solvant de cuivre et des durées d'exposition variables.En remarque, les panneaux de cuivre plus lourds nécessitent une attention supplémentaire pour l'espacement des pistes.La plupart des PCB standard reposent sur des spécifications similaires.
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Maintenant que le solvant a éliminé le cuivre indésirable, la réserve durcie protégeant le cuivre préféré doit être lavée.Un autre solvant accomplit cette tâche.La carte brille maintenant avec seulement le substrat de cuivre nécessaire pour le PCB.
Étape 5 : Alignement des couches et inspection optique

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Avec toutes les couches propres et prêtes, les couches nécessitent des poinçons d'alignement pour s'assurer qu'elles sont toutes alignées.Les trous d'enregistrement alignent les couches intérieures sur les couches extérieures.Le technicien place les couches dans une machine appelée poinçon optique, qui permet une correspondance exacte afin que les trous de repérage soient percés avec précision.

Une fois les couches placées ensemble, il est impossible de corriger les erreurs survenant sur les couches internes.Une autre machine effectue une inspection optique automatique des panneaux pour confirmer une absence totale de défauts.La conception originale de Gerber, que le fabricant a reçue, sert de modèle.La machine scanne les couches à l'aide d'un capteur laser et procède à la comparaison électronique de l'image numérique avec le fichier Gerber d'origine.

Si la machine trouve une incohérence, la comparaison est affichée sur un moniteur pour que le technicien l'évalue.Une fois que la couche passe l'inspection, elle passe aux étapes finales de la production de PCB.
 

Étape 6 : superposition et liaison

Dans cette étape, le circuit imprimé prend forme.Toutes les couches séparées attendent leur union.Avec les couches prêtes et confirmées, elles doivent simplement fusionner.Les couches externes doivent se joindre au substrat.Le processus se déroule en deux étapes : superposition et collage.

Le matériau de la couche externe est constitué de feuilles de fibre de verre, pré-imprégnées de résine époxy.Le raccourci pour cela s'appelle le préimprégné.Une fine feuille de cuivre recouvre également le haut et le bas du substrat d'origine, qui contient les gravures de traces de cuivre.Maintenant, il est temps de les mettre en sandwich.

Le collage se produit sur une table en acier lourd avec des pinces métalliques.Les couches s'insèrent solidement dans les broches fixées à la table.Tout doit être bien ajusté pour éviter tout déplacement pendant l'alignement.

Un technicien commence par placer une couche de préimprégné sur le bassin d'alignement.La couche de substrat s'adapte sur le préimprégné avant que la feuille de cuivre ne soit placée.D'autres feuilles de préimprégné reposent sur la couche de cuivre.Enfin, une feuille d'aluminium et une plaque de presse en cuivre complètent l'empilement.Maintenant, il est prêt pour le pressage.

L'ensemble de l'opération est soumis à une routine automatique exécutée par l'ordinateur de la presse de collage.L'ordinateur orchestre le processus de chauffage de la pile, le point auquel appliquer la pression et le moment de laisser la pile refroidir à une vitesse contrôlée.
Ensuite, une certaine quantité de déballage se produit.Avec toutes les couches moulées ensemble dans un super sandwich de gloire PCB, le technicien déballe simplement le produit PCB multicouche.Il suffit de retirer les goupilles de retenue et de jeter la plaque de pression supérieure.La bonté du PCB sort victorieuse de sa coque de plaques de presse en aluminium.La feuille de cuivre,
inclus dans le processus, reste à comprendre les couches externes du PCB.

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Étape 7 : Perçage

Enfin, des trous sont percés dans le panneau de pile.Tous les composants prévus pour venir plus tard, tels que les trous traversants de liaison en cuivre et les aspects plombés, reposent sur l'exactitude des trous de forage de précision.Les trous sont percés à la largeur d'un cheveu - la perceuse atteint 100 microns de diamètre, tandis que les cheveux font en moyenne 150 microns.

Pour trouver l'emplacement des cibles de forage, un localisateur à rayons X identifie les points cibles de forage appropriés.Ensuite, des trous d'enregistrement appropriés sont percés pour fixer la pile pour la série de trous plus spécifiques.

Avant de forer, le technicien place une planche de matériau tampon sous la cible de forage pour s'assurer qu'un alésage propre est effectué.Le matériau de sortie empêche toute déchirure inutile lors des sorties de la perceuse.

Un ordinateur contrôle chaque micro-mouvement de la perceuse - il est naturel qu'un produit qui détermine le comportement des machines s'appuie sur des ordinateurs.La machine pilotée par ordinateur utilise le fichier de perçage de la conception originale pour identifier les endroits appropriés à percer.

Les perceuses utilisent des broches pneumatiques qui tournent à 150 000 tr/min.À cette vitesse, vous pourriez penser que le forage se fait en un éclair, mais il y a de nombreux trous à percer.Un PCB moyen contient bien plus d'une centaine de points d'alésage intacts.Pendant le forage, chacun a besoin de son propre moment spécial avec la perceuse, donc cela prend du temps.Les trous abritent plus tard les vias et les trous de montage mécaniques pour le PCB.La fixation définitive de ces pièces intervient plus tard, après le placage.

Étape 8 : Placage et dépôt de cuivre

Après le perçage, le panneau se déplace sur le placage.Le processus fusionne les différentes couches par dépôt chimique.Après un nettoyage en profondeur, le panneau subit une série de bains chimiques.Pendant les bains, un processus de dépôt chimique dépose une fine couche - environ un micron d'épaisseur - de cuivre sur la surface du panneau.Le cuivre va dans les trous récemment percés.

Avant cette étape, la surface intérieure des trous expose simplement le matériau en fibre de verre qui comprend l'intérieur du panneau.Les bains de cuivre recouvrent complètement, ou plaquent, les parois des trous.Accessoirement, l'ensemble du panneau reçoit une nouvelle couche de cuivre.Plus important encore, les nouveaux trous sont couverts.Les ordinateurs contrôlent l'ensemble du processus de trempage, de retrait et de procession.
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Étape 9 : Imagerie de la couche externe

À l'étape 3, nous avons appliqué de la résine photosensible sur le panneau.Dans cette étape, nous le faisons à nouveau - sauf que cette fois, nous imaginons les couches externes du panneau avec la conception PCB.Nous commençons par les couches dans une pièce stérile pour empêcher tout contaminant de coller à la surface de la couche, puis appliquons une couche de résine photo sur le panneau.Le panneau préparé passe dans la salle jaune.Les lumières UV affectent la photorésistance.Les longueurs d'onde de la lumière jaune ne transportent pas des niveaux d'UV suffisants pour affecter la photoréserve.

Les transparents à l'encre noire sont fixés par des épingles pour éviter tout désalignement avec le panneau.Avec le panneau et le pochoir en contact, un générateur les fait exploser avec une lumière UV élevée, ce qui durcit la résine photosensible.Le panneau passe ensuite dans une machine qui élimine la résine non durcie, protégée par l'opacité de l'encre noire.

Le processus se présente comme une inversion de celui des couches internes.Enfin, les plaques extérieures sont soumises à une inspection pour s'assurer que tout le photorésist indésirable a été retiré au cours de l'étape précédente.

Étape 10 : Placage

Nous retournons à la salle de placage.Comme nous l'avons fait à l'étape 8, nous galvanisons le panneau avec une fine couche de cuivre.Les sections exposées du panneau à partir de l'étage de photorésine de la couche externe reçoivent l'électrodéposition de cuivre.Après les bains de placage de cuivre initiaux, le panneau reçoit généralement un placage d'étain, ce qui permet d'éliminer tout le cuivre restant sur la carte à retirer.L'étain protège la partie du panneau destinée à rester recouverte de cuivre lors de la prochaine étape de gravure.La gravure élimine la feuille de cuivre indésirable du panneau.

Étape 11 : Gravure finale

L'étain protège le cuivre recherché lors de cette étape.Le cuivre exposé indésirable et le cuivre sous la couche de réserve restante sont éliminés.Encore une fois, des solutions chimiques sont appliquées pour éliminer l'excès de cuivre.Pendant ce temps, l'étain protège le précieux cuivre durant cette étape. Les zones conductrices et les connexions sont maintenant correctement établies.

Étape 12 : Application du masque de soudure

Avant que le masque de soudure ne soit appliqué des deux côtés de la carte, les panneaux sont nettoyés et recouverts d'une encre de masque de soudure époxy.Les cartes reçoivent un jet de lumière UV, qui passe à travers un film photo de masque de soudure.Les parties recouvertes restent non durcies et subiront un retrait. Enfin, la carte passe dans un four pour durcir le masque de soudure.

Étape 13 : Finition de surface

Pour ajouter une capacité de soudure supplémentaire au PCB, nous les plaquons chimiquement avec de l'or ou de l'argent.Certains PCB reçoivent également des tampons nivelés à l'air chaud pendant cette étape.Le nivellement à air chaud donne des coussinets uniformes.Ce processus conduit à la génération d'une finition de surface.PCBCart peut traiter plusieurs types de finition de surface selon les demandes spécifiques des clients.

Étape 14 : Sérigraphie

La carte presque terminée reçoit une écriture à jet d'encre sur sa surface, utilisée pour indiquer toutes les informations vitales relatives au PCB.Le PCB passe enfin à la dernière étape de revêtement et de durcissement.

Étape 15 : Test électrique

Comme dernière précaution, un technicien effectue des tests électriques sur le PCB.La procédure automatisée confirme la fonctionnalité du PCB et sa conformité à la conception originale.Chez PCBCart, nous proposons une version avancée des tests électriques appelée Flying Probe Testing, qui repose sur des sondes mobiles pour tester les performances électriques de chaque réseau sur une carte de circuit imprimé nue.

Étape 16 : Profilage et V-Scoring

Nous arrivons maintenant à la dernière étape : la découpe.Différentes planches sont découpées dans le panneau d'origine.La méthode employée se concentre soit sur l'utilisation d'un routeur ou d'une rainure en V.Un routeur laisse de petites languettes le long des bords de la planche tandis que la rainure en V coupe des canaux diagonaux le long des deux côtés de la planche.Les deux façons permettent aux planches de sortir facilement du panneau.

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