Proses pembuatan papan sirkuit tercetak

Sirkuit tercetak arus searah di sekitar permukaannya melalui jaringan jalur tembaga. Sistem rute tembaga yang rumit menentukan peran unik setiap bagian papan elektronik. Papan Sirkuit Cetak -PCB membentuk tulang punggung semua produk elektronik utama.Dan PCB digunakan di hampir semua elektronik komputasi, Dari perangkat sederhana seperti jam digital, kalkulator, dll. Papan sirkuit tercetak merutekan sinyal listrik melalui elektronik, yang memenuhi persyaratan sirkuit listrik dan mekanik perangkat.Singkatnya, PCB memberi tahu listrik ke mana harus pergi, menghidupkan elektronik Anda.

Langkah Proses Pembuatan PCB

Langkah 1: Tata Letak dan Keluaran PCB

Papan elektronik harus benar-benar kompatibel dengan tata letak PCB yang dibuat oleh perancang menggunakan perangkat lunak desain PCB.Perangkat lunak desain PCB yang umum digunakan termasuk Eagle, Altium Designer, OrCAD, Pads, KiCad, dll.

CATATAN: Perangkat lunak PCB yang paling umum digunakan oleh Produsen PCB adalah AD DXP PROTEL CMA350 PADS dll. Sebelum pembuatan PCB, perancang harus memberi tahu produsen kontrak mereka tentang versi perangkat lunak desain PCB yang digunakan untuk merancang sirkuit karena ini membantu menghindari masalah yang disebabkan oleh ketidaksesuaian.

Setelah desain PCB disetujui untuk produksi, desainer mengekspor desain ke dalam format yang didukung pabrikan mereka.Program yang paling sering digunakan disebut Gerber yang diperluas. Gerber juga dikenal dengan nama IX274X. Generasi perangkat lunak Gerber yang berbeda, Mereka semua menyandikan informasi penting yang komprehensif termasuk lapisan pelacakan tembaga, gambar bor, lubang, notasi komponen, dan opsi lainnya. Semua aspek dari Desain PCB menjalani pemeriksaan pada saat ini.Perangkat lunak melakukan algoritme pengawasan pada desain untuk memastikan bahwa tidak ada kesalahan yang tidak terdeteksi.Desainer juga memeriksa denah berkaitan dengan elemen yang berkaitan dengan lebar lintasan, jarak tepi papan, jarak jejak dan lubang, serta ukuran lubang.

Setelah pemeriksaan menyeluruh, desainer meneruskan file PCB ke PCB Fabricator untuk pembuatan.Untuk memastikan desain memenuhi persyaratan toleransi minimum selama proses pembuatan, hampir semua pabrikan PCB menjalankan pemeriksaan Desain untuk Manufaktur (DFM) sebelum fabrikasi papan sirkuit.

Langkah 2: Dari File ke Film- memetakan sosok jalur tembaga

Produsen PCB menggunakan printer khusus yang disebut plotter, yang membuat film foto dari PCB, untuk mencetak papan sirkuit.Pabrikan akan menggunakan film untuk mencitrakan PCB.Meskipun ini adalah printer laser, ini bukan printer jet laser standar.Plotter menggunakan teknologi pencetakan yang sangat presisi untuk menghasilkan film desain PCB yang sangat detail.
Film

Produk akhir menghasilkan lembaran plastik dengan foto negatif papan sirkuit tercetak dengan tinta hitam.Untuk lapisan dalam sirkuit PCB, tinta hitam mewakili bagian tembaga konduktif dari PCB.Bagian gambar yang tersisa jelas menunjukkan area bahan non-konduktif.Lapisan luar mengikuti pola yang berlawanan: bening untuk tembaga, tetapi hitam mengacu pada area yang akan diukir.Plotter secara otomatis mengembangkan film, dan film disimpan dengan aman untuk mencegah kontak yang tidak diinginkan.

Setiap lapisan PCB (Papan sirkuit tercetak) dan topeng solder menerima lembaran film bening dan hitamnya sendiri.Secara total, papan PCB dua lapis membutuhkan empat lembar: dua untuk lapisan dan dua untuk topeng solder.Secara signifikan, semua film harus saling berhubungan dengan sempurna.Ketika digunakan dalam harmoni, mereka memetakan penyelarasan PCB. Untuk mencapai penyelarasan sempurna dari semua film, lubang registrasi harus dilubangi melalui semua film.Ketepatan lubang terjadi dengan menyesuaikan meja tempat film itu berada.Ketika kalibrasi kecil dari tabel menghasilkan kecocokan yang optimal, lubangnya dilubangi.Lubang akan masuk ke dalam pin registrasi pada langkah selanjutnya dari proses pencitraan.

Film
Langkah 3: Membuat lapisan dalam - Cetak gambar pada film ke kertas tembaga.

Langkah dalam fabrikasi PCB ini mempersiapkan untuk membuat papan sirkuit tercetak yang sebenarnya.Bentuk dasar PCB (printed circuit board) terdiri dari papan laminasi yang bahan intinya adalah resin epoksi dan serat kaca yang disebut juga bahan substrat.Laminasi berfungsi sebagai badan yang ideal untuk menerima tembaga yang menyusun PCB.Bahan substrat memberikan titik awal yang kokoh dan tahan debu untuk PCB.Tembaga sudah diikat sebelumnya di kedua sisi.Prosesnya melibatkan pengikisan tembaga untuk mengungkap desain dari film.

Dalam konstruksi PCB (papan sirkuit tercetak), kebersihan memang penting.Laminasi sisi tembaga dibersihkan dan diteruskan ke lingkungan yang didekontaminasi.Selama tahap ini, sangat penting agar tidak ada partikel debu yang menempel pada laminasi.Setitik kotoran yang salah dapat menyebabkan sirkuit menjadi pendek atau tetap terbuka.
Laminasi sisi tembaga bersih
Selanjutnya, panel bersih menerima lapisan film fotosensitif yang disebut photo resist.Tahan foto terdiri dari lapisan bahan kimia reaktif foto yang mengeras setelah terpapar sinar ultra violet.Ini memastikan kecocokan yang tepat dari film foto ke resistansi foto.Film-film tersebut dipasang pada pin yang menahannya di atas panel laminasi. Film dan papan berbaris dan menerima semburan sinar UV.Cahaya melewati bagian film yang bening, memperkeras resistansi foto pada tembaga di bawahnya.Tinta hitam dari plotter mencegah cahaya mencapai area yang tidak dimaksudkan untuk dikeraskan, dan dijadwalkan untuk dihilangkan.

Setelah papan PCB disiapkan, papan tersebut dicuci dengan larutan alkali yang menghilangkan semua penahan foto yang tidak mengeras.Pencucian tekanan akhir menghilangkan apa pun yang tersisa di permukaan.Papan kemudian dikeringkan.

Produk muncul dengan penahan yang menutupi area tembaga dengan benar yang dimaksudkan untuk tetap dalam bentuk akhir.Seorang teknisi memeriksa papan untuk memastikan tidak ada kesalahan yang terjadi selama tahap ini.Semua penahan yang ada pada titik ini menunjukkan tembaga yang akan muncul di PCB jadi (papan sirkuit tercetak). Langkah ini hanya berlaku untuk papan dengan lebih dari dua lapisan.Papan dua lapis sederhana langsung menuju ke pengeboran.Papan berlapis banyak membutuhkan lebih banyak langkah.

Langkah 4: Menghapus Tembaga yang Tidak Diinginkan

Dengan pelepasan foto resist dan resist yang mengeras menutupi tembaga yang ingin kita pertahankan, papan melanjutkan ke tahap berikutnya: penghilangan tembaga yang tidak diinginkan.Sama seperti larutan alkali menghilangkan penahan, persiapan kimia yang lebih kuat menggerogoti kelebihan tembaga.Mandi larutan pelarut tembaga menghilangkan semua tembaga yang terbuka.Sementara itu, tembaga yang diinginkan tetap terlindungi sepenuhnya di bawah lapisan photoresist yang mengeras.

Tidak semua papan tembaga dibuat sama.Beberapa papan yang lebih berat membutuhkan pelarut tembaga dalam jumlah yang lebih besar dan panjang pemaparan yang bervariasi.Sebagai catatan tambahan, papan tembaga yang lebih berat membutuhkan perhatian tambahan untuk jarak lintasan.Sebagian besar PCB standar mengandalkan spesifikasi serupa.

Sekarang pelarut menghilangkan tembaga yang tidak diinginkan, penahan yang mengeras melindungi tembaga pilihan perlu dicuci.Pelarut lain menyelesaikan tugas ini.Papan sekarang berkilau hanya dengan substrat tembaga yang diperlukan untuk PCB.
Langkah 5: Penyelarasan Lapisan dan Pemeriksaan Optik

Dengan semua lapisan bersih dan siap, lapisan tersebut membutuhkan pukulan penyelarasan untuk memastikan semuanya sejajar.Lubang registrasi menyelaraskan lapisan dalam ke lapisan luar.Teknisi menempatkan lapisan ke dalam mesin yang disebut lubang optik, yang memungkinkan korespondensi yang tepat sehingga lubang registrasi dilubangi secara akurat.

Setelah lapisan ditempatkan bersama, tidak mungkin memperbaiki kesalahan yang terjadi pada lapisan dalam.Mesin lain melakukan inspeksi optik otomatis pada panel untuk memastikan tidak adanya cacat sama sekali.Desain asli dari Gerber, yang diterima pabrikan, berfungsi sebagai modelnya.Mesin memindai lapisan menggunakan sensor laser dan mulai membandingkan gambar digital secara elektronik dengan file Gerber asli.

Jika mesin menemukan ketidakkonsistenan, perbandingan ditampilkan pada monitor untuk dinilai oleh teknisi.Setelah lapisan lolos inspeksi, lapisan tersebut akan beralih ke tahap akhir produksi PCB.
 

Langkah 6: Layer-up dan Bond

Pada tahap ini, papan sirkuit terbentuk.Semua lapisan terpisah menunggu penyatuan mereka.Dengan lapisan yang siap dan terkonfirmasi, mereka hanya perlu menyatu.Lapisan luar harus bergabung dengan substrat.Prosesnya terjadi dalam dua langkah: layer-up dan bonding.

Bahan lapisan luar terdiri dari lembaran fiber glass, pra-diresapi dengan resin epoksi.Singkatan untuk ini disebut prepreg.Foil tembaga tipis juga menutupi bagian atas dan bawah substrat asli, yang berisi etsa jejak tembaga.Sekarang, saatnya untuk menyatukan mereka.

Ikatan terjadi pada meja baja berat dengan klem logam.Lapisan-lapisan tersebut dipasang dengan aman ke dalam pin yang terpasang di meja.Semuanya harus pas untuk mencegah pergeseran selama penyelarasan.

Seorang teknisi memulai dengan menempatkan lapisan prepreg di atas baskom penjajaran.Lapisan substrat pas di atas prepreg sebelum lembaran tembaga ditempatkan.Lembaran prepreg selanjutnya diletakkan di atas lapisan tembaga.Terakhir, aluminium foil dan pelat tekan tembaga melengkapi tumpukan.Sekarang sudah disiapkan untuk ditekan.

Seluruh operasi menjalani rutinitas otomatis yang dijalankan oleh komputer bonding press.Komputer mengatur proses pemanasan tumpukan, titik untuk menerapkan tekanan, dan kapan membiarkan tumpukan mendingin dengan laju yang terkendali.
Selanjutnya, sejumlah pembongkaran terjadi.Dengan semua lapisan yang dibentuk menjadi satu dalam sandwich super kemuliaan PCB, teknisi cukup membongkar produk PCB multi-lapisan.Ini masalah sederhana melepas pin penahan dan membuang pelat tekanan atas.Kebaikan PCB muncul sebagai pemenang dari dalam cangkang pelat tekan aluminiumnya.Kertas tembaga, termasuk dalam proses, tetap terdiri dari lapisan luar PCB.

Langkah 7: Pengeboran

Akhirnya, lubang dibor ke papan tumpukan.Semua komponen yang dijadwalkan akan datang nanti, seperti penghubung tembaga melalui lubang dan aspek bertimbal, bergantung pada ketepatan lubang bor yang presisi.Lubang dibor hingga selebar rambut - diameter bor mencapai 100 mikron, sedangkan rambut rata-rata berukuran 150 mikron.

Untuk menemukan lokasi target bor, pelacak x-ray mengidentifikasi titik target bor yang tepat.Kemudian, lubang registrasi yang tepat dibor untuk mengamankan tumpukan untuk rangkaian lubang yang lebih spesifik.

Sebelum mengebor, teknisi menempatkan papan bahan penyangga di bawah target bor untuk memastikan lubang yang bersih diberlakukan.Bahan keluar mencegah robekan yang tidak perlu pada pintu keluar bor.

Komputer mengontrol setiap gerakan mikro bor - wajar jika produk yang menentukan perilaku mesin akan bergantung pada komputer.Mesin yang digerakkan oleh komputer menggunakan file pengeboran dari desain aslinya untuk mengidentifikasi titik yang tepat untuk dibor.

Bor menggunakan spindel yang digerakkan udara yang berputar pada 150.000 rpm.Pada kecepatan ini, Anda mungkin mengira bahwa pengeboran terjadi dalam sekejap, tetapi ada banyak lubang yang harus dibor.Sebuah PCB rata-rata mengandung lebih dari seratus lubang utuh.Selama pengeboran, masing-masing membutuhkan momen khusus dengan bor, sehingga membutuhkan waktu.Lubang-lubang tersebut kemudian menampung vias dan lubang pemasangan mekanis untuk PCB.Afiksasi terakhir dari bagian-bagian ini terjadi kemudian, setelah pelapisan.

Langkah 8: Pelapisan dan Deposisi Tembaga

Setelah pengeboran, panel bergerak ke pelapisan.Proses ini menyatukan lapisan-lapisan yang berbeda menggunakan pengendapan kimia.Setelah pembersihan menyeluruh, panel mengalami serangkaian rendaman kimia.Selama mandi, proses pengendapan kimia menyimpan lapisan tipis - setebal sekitar satu mikron - tembaga di atas permukaan panel.Tembaga masuk ke lubang yang baru saja dibor.

Sebelum langkah ini, permukaan bagian dalam lubang hanya memperlihatkan bahan fiber glass yang menyusun bagian dalam panel.Pemandian tembaga sepenuhnya menutupi, atau melapisi, dinding lubang.Kebetulan, seluruh panel menerima lapisan tembaga baru.Yang terpenting, lubang baru tertutup.Komputer mengontrol seluruh proses pencelupan, penghapusan dan prosesi.

Langkah 9: Pencitraan Lapisan Luar

Pada Langkah 3, kami menerapkan photo resist ke panel.Pada langkah ini, kami melakukannya lagi - kecuali kali ini, kami mencitrakan lapisan luar panel dengan desain PCB.Kami mulai dengan lapisan di ruang steril untuk mencegah kontaminan menempel pada permukaan lapisan, kemudian menerapkan lapisan photo resist ke panel.Panel yang sudah disiapkan masuk ke ruang kuning.Lampu UV mempengaruhi resistensi foto.Panjang gelombang cahaya kuning tidak membawa tingkat UV yang cukup untuk memengaruhi resistansi foto.

Transparansi tinta hitam diamankan dengan pin untuk mencegah ketidaksejajaran dengan panel.Dengan kontak panel dan stensil, generator meledakkannya dengan sinar UV tinggi, yang mengeraskan penahan foto.Panel kemudian masuk ke mesin yang menghilangkan penahan yang tidak dikeraskan, dilindungi oleh opasitas tinta hitam.

Proses berdiri sebagai kebalikan dari lapisan dalam.Terakhir, pelat luar menjalani pemeriksaan untuk memastikan semua resistansi foto yang tidak diinginkan telah dihilangkan selama tahap sebelumnya.

Langkah 10: Pelapisan

Kami kembali ke ruang pelapisan.Seperti yang kami lakukan pada Langkah 8, kami melapisi panel dengan lapisan tipis tembaga.Bagian panel yang terbuka dari tahap penahan foto lapisan luar menerima pelapisan elektro tembaga.Setelah rendaman pelapisan tembaga awal, panel biasanya menerima pelapisan timah, yang memungkinkan pelepasan semua tembaga yang tersisa di papan yang dijadwalkan untuk dihilangkan.Timah menjaga bagian panel yang dimaksudkan untuk tetap tertutup tembaga selama tahap etsa berikutnya.Etsa menghilangkan foil tembaga yang tidak diinginkan dari panel.

Langkah 11: Pengetsaan Terakhir

Timah melindungi tembaga yang diinginkan selama tahap ini.Tembaga dan tembaga terbuka yang tidak diinginkan di bawah lapisan penahan yang tersisa mengalami penghilangan.Sekali lagi, larutan kimia diterapkan untuk menghilangkan kelebihan tembaga.Sementara itu, timah melindungi tembaga yang berharga selama tahap ini. Area dan sambungan konduksi sekarang sudah terpasang dengan benar.

Langkah 12: Aplikasi Topeng Solder

Sebelum topeng solder diterapkan ke kedua sisi papan, panel dibersihkan dan ditutup dengan tinta topeng solder epoksi.Papan menerima semburan sinar UV, yang melewati film foto topeng solder.Bagian yang tertutup tetap tidak mengeras dan akan dilepas. Akhirnya, papan masuk ke dalam oven untuk menyembuhkan topeng solder.

Langkah 13: Permukaan Selesai

Untuk menambahkan kemampuan menyolder ekstra ke PCB, kami melapisinya secara kimiawi dengan emas atau perak.Beberapa PCB juga menerima bantalan yang diratakan dengan udara panas selama tahap ini.Perataan udara panas menghasilkan bantalan yang seragam.Proses itu mengarah pada generasi penyelesaian permukaan.PCBCart dapat memproses berbagai jenis permukaan akhir sesuai dengan permintaan khusus pelanggan.

Langkah 14: Layar sutra

Papan yang hampir selesai menerima tulisan ink-jet di permukaannya, digunakan untuk menunjukkan semua informasi penting yang berkaitan dengan PCB.PCB akhirnya lolos ke tahap pelapisan dan pengawetan terakhir.

Langkah 15: Uji Listrik

Sebagai tindakan pencegahan terakhir, teknisi melakukan tes kelistrikan pada PCB.Prosedur otomatis menegaskan fungsionalitas PCB dan kesesuaiannya dengan desain aslinya.Di PCBCart, kami menawarkan versi lanjutan pengujian kelistrikan yang disebut Pengujian Probe Terbang, yang bergantung pada probe bergerak untuk menguji kinerja kelistrikan setiap jaring pada papan sirkuit telanjang.

Langkah 16: Membuat Profil dan V-Scoring

Sekarang kita sampai pada langkah terakhir: memotong.Papan yang berbeda dipotong dari panel aslinya.Metode yang digunakan baik berpusat pada penggunaan router atau v-groove.Router meninggalkan tab kecil di sepanjang tepi papan sementara v-groove memotong saluran diagonal di kedua sisi papan.Kedua cara memungkinkan papan untuk dengan mudah keluar dari panel.