Processo de fabricação de placa de circuito impresso

Circuito impresso de corrente contínua em torno de sua superfície através de uma rede de caminhos de cobre. O complexo sistema de rotas de cobre determina o papel único de cada peça de placa eletrônica. As placas de circuito impresso - PCB formam a espinha dorsal de todos os principais produtos eletrônicos.E os PCBs usados ​​em quase todos os eletrônicos computacionais, desde dispositivos simples como relógios digitais, calculadoras, etc. Uma placa de circuito impresso encaminha sinais elétricos através da eletrônica, o que satisfaz os requisitos de circuito elétrico e mecânico do dispositivo.Em suma, o PCB diz à eletricidade para onde ir, dando vida aos seus eletrônicos.

Etapas do processo de fabricação de PCB

Passo 1: Layout e Saída da PCB

As placas eletrônicas devem ser rigorosamente compatíveis com um layout de PCB criado pelo designer usando o software de design de PCB.O software de design de PCB comumente usado inclui Eagle, Altium Designer, OrCAD, Pads, KiCad, etc.

NOTA: O software de PCB usado mais comumente pelo fabricante de PCB é o AD DXP PROTEL CMA350 PADS ect. Antes da fabricação de PCB, os projetistas devem informar o fabricante contratado sobre a versão do software de design de PCB usada para projetar o circuito, pois ajuda a evitar problemas causados ​​por discrepâncias.

Depois que o projeto de PCB é aprovado para produção, os projetistas exportam o projeto para o formato compatível com o fabricante.O programa usado com mais frequência é chamado de Gerber estendido. Gerber também atende pelo nome de IX274X. Geração diferente de software Gerber, Todos eles codificam informações vitais abrangentes, incluindo camadas de rastreamento de cobre, desenho de broca, aberturas, notações de componentes e outras opções. O projeto do PCB passa por verificações neste ponto.O software executa algoritmos de supervisão no projeto para garantir que nenhum erro passe despercebido.Os projetistas também examinam o plano em relação aos elementos relacionados à largura da trilha, espaçamento da borda da placa, espaçamento entre traços e furos e tamanho do furo.

Após um exame minucioso, os projetistas encaminham o arquivo PCB ao PCB Fabricator para fabricação.Para garantir que o projeto atenda aos requisitos de tolerâncias mínimas durante o processo de fabricação, quase todos os fabricantes de PCB executam a verificação do Projeto para Fabricação (DFM) antes da fabricação das placas de circuito.

Etapa 2: Do arquivo ao filme - mapeie uma figura de caminho de cobre

Os fabricantes de PCBs usam uma impressora especial chamada plotter, que faz filmes fotográficos dos PCBs para imprimir placas de circuito.Os fabricantes usarão os filmes para criar imagens dos PCBs.Embora seja uma impressora a laser, não é uma impressora a jato a laser padrão.Os plotters usam uma tecnologia de impressão incrivelmente precisa para fornecer um filme altamente detalhado do design do PCB.
Filme

O produto final resulta em uma folha plástica com um negativo fotográfico da placa de circuito impresso em tinta preta.Para as camadas internas do circuito PCB, a tinta preta representa as partes de cobre condutoras do PCB.A parte clara restante da imagem denota as áreas de material não condutor.As camadas externas seguem o padrão oposto: claro para cobre, mas preto refere-se à área que será gravada.O plotter revela automaticamente o filme e o filme é armazenado com segurança para evitar qualquer contato indesejado.

Cada camada de PCB (placa de circuito impresso) e máscara de solda recebe sua própria folha de filme transparente e preto.No total, uma placa PCB de duas camadas precisa de quatro folhas: duas para as camadas e duas para a máscara de solda.Significativamente, todos os filmes devem corresponder perfeitamente uns aos outros.Quando usados ​​em harmonia, eles mapeiam o alinhamento do PCB. Para obter o alinhamento perfeito de todos os filmes, os orifícios de registro devem ser perfurados em todos os filmes.A exatidão do furo ocorre ajustando a mesa sobre a qual o filme fica.Quando as minúsculas calibrações da mesa levam a uma correspondência ideal, o orifício é perfurado.Os orifícios se encaixarão nos pinos de registro na próxima etapa do processo de geração de imagens.

Filme
Etapa 3: Fazendo as camadas internas - Imprima a figura no filme em uma folha de cobre.

Esta etapa na fabricação de PCB prepara para fazer a placa de circuito impresso real.A forma básica do PCB (placa de circuito impresso) compreende uma placa laminada cujo material principal é resina epóxi e fibra de vidro, também chamados de material de substrato.O laminado serve como um corpo ideal para receber o cobre que estrutura o PCB.O material do substrato fornece um ponto de partida robusto e resistente a poeira para o PCB.O cobre é pré-ligado em ambos os lados.O processo envolve cortar o cobre para revelar o design dos filmes.

Na construção de PCB (placa de circuito impresso), a limpeza é importante.O laminado de cobre é limpo e passado para um ambiente descontaminado.Durante esta etapa, é vital que nenhuma partícula de poeira se acumule no laminado.Caso contrário, uma partícula de sujeira errante pode causar um curto-circuito ou permanecer aberto.
O laminado de cobre limpo
Em seguida, o painel limpo recebe uma camada de filme fotossensível chamado fotorresiste.O fotorresiste compreende uma camada de produtos químicos foto reativos que endurecem após a exposição à luz ultravioleta.Isso garante uma correspondência exata entre os filmes fotográficos e a resistência fotográfica.As películas se encaixam em pinos que as mantêm no lugar sobre o painel laminado. A película e a placa se alinham e recebem uma explosão de luz ultravioleta.A luz passa pelas partes transparentes do filme, endurecendo a fotorresistência no cobre por baixo.A tinta preta do plotter impede que a luz atinja as áreas que não devem endurecer e elas devem ser removidas.

Depois que a placa PCB é preparada, ela é lavada com uma solução alcalina que remove qualquer fotorresistente não endurecida.Uma lavagem de pressão final remove qualquer outra coisa deixada na superfície.A placa é então seca.

O produto surge com o resist cobrindo adequadamente as áreas de cobre destinadas a permanecer na forma final.Um técnico examina as placas para garantir que não ocorram erros nessa etapa.Todo o resist presente neste ponto denota o cobre que irá emergir na PCB (placa de circuito impresso) acabada. Este passo só se aplica a placas com mais de duas camadas.Placas simples de duas camadas avançam para a perfuração.Placas de várias camadas requerem mais etapas.

Passo 4: Removendo o cobre indesejado

Com o fotorresiste removido e o resistente endurecido cobrindo o cobre que desejamos manter, a placa segue para a próxima etapa: a remoção do cobre indesejado.Assim como a solução alcalina removeu a resistência, uma preparação química mais poderosa corrói o excesso de cobre.O banho de solução de solvente de cobre remove todo o cobre exposto.Enquanto isso, o cobre desejado permanece totalmente protegido sob a camada endurecida de fotorresistência.

Nem todas as placas de cobre são criadas iguais.Algumas placas mais pesadas requerem quantidades maiores de solvente de cobre e diferentes comprimentos de exposição.Como observação lateral, placas de cobre mais pesadas requerem atenção adicional para o espaçamento entre trilhos.A maioria dos PCBs padrão conta com especificações semelhantes.

Agora que o solvente removeu o cobre indesejado, a resistência endurecida que protege o cobre preferido precisa ser lavada.Outro solvente realiza esta tarefa.A placa agora brilha apenas com o substrato de cobre necessário para o PCB.
Passo 5: Alinhamento de Camadas e Inspeção Óptica

Com todas as camadas limpas e prontas, as camadas requerem perfurações de alinhamento para garantir que todas se alinhem.Os furos de registro alinham as camadas internas com as externas.O técnico coloca as camadas em uma máquina chamada punção óptica, que permite uma correspondência exata para que os orifícios de registro sejam perfurados com precisão.

Depois que as camadas são colocadas juntas, é impossível corrigir quaisquer erros que ocorram nas camadas internas.Outra máquina realiza uma inspeção óptica automática dos painéis para confirmar a total ausência de defeitos.O design original de Gerber, que o fabricante recebeu, serve como modelo.A máquina escaneia as camadas usando um sensor a laser e compara eletronicamente a imagem digital com o arquivo Gerber original.

Se a máquina encontrar inconsistência, a comparação é exibida em um monitor para avaliação do técnico.Depois que a camada passa pela inspeção, ela segue para os estágios finais da produção de PCB.
 

Passo 6: Sobreposição de camadas e Bond

Nesta etapa, a placa de circuito toma forma.Todas as camadas separadas aguardam sua união.Com as camadas prontas e confirmadas, elas simplesmente precisam se fundir.As camadas externas devem se unir ao substrato.O processo acontece em duas etapas: camadas e colagem.

O material da camada externa consiste em folhas de fibra de vidro, pré-impregnadas com resina epóxi.A abreviação para isso é chamada de prepreg.Uma fina folha de cobre também cobre a parte superior e inferior do substrato original, que contém os traços de cobre gravados.Agora, é hora de colocá-los juntos.

A colagem ocorre em uma pesada mesa de aço com grampos de metal.As camadas se encaixam com segurança em pinos presos à mesa.Tudo deve se encaixar perfeitamente para evitar deslocamento durante o alinhamento.

Um técnico começa colocando uma camada de pré-impregnados sobre a bacia de alinhamento.A camada de substrato se encaixa sobre o pré-impregnado antes que a folha de cobre seja colocada.Outras folhas de pré-impregnados ficam no topo da camada de cobre.Finalmente, uma folha de alumínio e uma placa de cobre completam a pilha.Agora está preparado para prensagem.

Toda a operação passa por uma rotina automática executada pelo computador da prensa de colagem.O computador orquestra o processo de aquecimento da pilha, o ponto em que aplicar pressão e quando permitir que a pilha esfrie a uma taxa controlada.
Em seguida, ocorre uma certa quantidade de desempacotamento.Com todas as camadas moldadas juntas em um super sanduíche de glória de PCB, o técnico simplesmente desembala o produto de PCB multicamadas.É uma simples questão de remover os pinos de retenção e descartar a placa de pressão superior.A bondade do PCB emerge vitoriosa de dentro de sua casca de placas de alumínio.A folha de cobre, incluído no processo, permanece para compor as camadas externas do PCB.

Passo 7: Perfuração

Finalmente, furos são feitos na placa de empilhamento.Todos os componentes programados para vir mais tarde, como ligação de cobre através de furos e aspectos com chumbo, dependem da exatidão dos furos de perfuração de precisão.Os orifícios são perfurados na largura de um fio de cabelo - a broca atinge 100 mícrons de diâmetro, enquanto o cabelo tem uma média de 150 mícrons.

Para encontrar a localização dos alvos de perfuração, um localizador de raios-x identifica os pontos de alvo de perfuração apropriados.Em seguida, furos de registro adequados são feitos para proteger a pilha para a série de furos mais específicos.

Antes de perfurar, o técnico coloca uma placa de material tampão sob o alvo da broca para garantir que um furo limpo seja executado.O material de saída evita rasgos desnecessários nas saídas da broca.

Um computador controla cada micromovimento da furadeira - é natural que um produto que determina o comportamento das máquinas dependa de computadores.A máquina controlada por computador usa o arquivo de perfuração do projeto original para identificar os pontos adequados para perfurar.

As brocas usam fusos acionados a ar que giram a 150.000 rpm.Nessa velocidade, você pode pensar que a perfuração ocorre em um piscar de olhos, mas há muitos furos a serem feitos.Um PCB médio contém bem mais de cem pontos intactos de furo.Durante a furação, cada um precisa do seu momento especial com a furadeira, por isso leva tempo.Os orifícios abrigam posteriormente as vias e os orifícios de montagem mecânica para o PCB.A fixação final dessas peças ocorre posteriormente, após a galvanização.

Passo 8: Revestimento e Deposição de Cobre

Após a perfuração, o painel segue para o chapeamento.O processo funde as diferentes camadas usando deposição química.Após uma limpeza minuciosa, o painel passa por uma série de banhos químicos.Durante os banhos, um processo de deposição química deposita uma fina camada - com cerca de um mícron de espessura - de cobre sobre a superfície do painel.O cobre vai para os orifícios recém-perfurados.

Antes desta etapa, a superfície interna dos furos simplesmente expõe o material de fibra de vidro que compõe o interior do painel.Os banhos de cobre cobrem completamente, ou chapeiam, as paredes dos furos.Aliás, todo o painel recebe uma nova camada de cobre.Mais importante ainda, os novos buracos são cobertos.Computadores controlam todo o processo de imersão, remoção e processamento.

Passo 9: Imagem da Camada Externa

Na Etapa 3, aplicamos fotorresistência ao painel.Nesta etapa, fazemos isso novamente - exceto que desta vez, criamos a imagem das camadas externas do painel com o design do PCB.Começamos com as camadas em uma sala estéril para evitar que qualquer contaminante grude na superfície da camada e, em seguida, aplicamos uma camada de fotorresiste ao painel.O painel preparado passa para a sala amarela.As luzes UV afetam a fotorresistência.Os comprimentos de onda da luz amarela não carregam níveis de UV suficientes para afetar a fotorresistência.

As transparências de tinta preta são presas por pinos para evitar desalinhamento com o painel.Com o painel e o estêncil em contato, um gerador os atinge com alta luz ultravioleta, que endurece a fotorresistência.O painel passa então para uma máquina que remove a resistência não endurecida, protegida pela opacidade da tinta preta.

O processo se apresenta como uma inversão ao das camadas internas.Por fim, as chapas externas passam por inspeção para garantir que todo o fotorresiste indesejado tenha sido removido na etapa anterior.

Passo 10: Revestimento

Voltamos para a sala de revestimento.Como fizemos na Etapa 8, galvanizamos o painel com uma fina camada de cobre.As seções expostas do painel do estágio de fotorresistência da camada externa recebem a galvanoplastia de cobre.Após os banhos iniciais de acobreagem, o painel geralmente recebe estanhagem, o que permite a retirada de todo o cobre que restou na placa a ser retirada.O estanho protege a seção do painel que deve permanecer coberta com cobre durante a próxima etapa de corrosão.A corrosão remove a folha de cobre indesejada do painel.

Passo 11: Gravura Final

O estanho protege o cobre desejado durante esta etapa.O cobre exposto indesejado e o cobre abaixo da camada resistente restante são removidos.Novamente, soluções químicas são aplicadas para remover o excesso de cobre.Enquanto isso, o estanho protege o cobre valorizado durante esta etapa. As áreas condutoras e as conexões estão agora devidamente estabelecidas.

Passo 12: Aplicação da Máscara de Solda

Antes que a máscara de solda seja aplicada em ambos os lados da placa, os painéis são limpos e cobertos com uma tinta de máscara de solda epóxi.As placas recebem uma explosão de luz ultravioleta, que passa por um filme fotográfico de máscara de solda.As partes cobertas permanecem não endurecidas e serão removidas. Por fim, a placa passa para um forno para curar a máscara de solda.

Passo 13: Acabamento da Superfície

Para adicionar capacidade de solda extra ao PCB, nós os chapeamos quimicamente com ouro ou prata.Alguns PCBs também recebem almofadas niveladas com ar quente durante este estágio.O nivelamento com ar quente resulta em pastilhas uniformes.Esse processo leva à geração de acabamento superficial.O PCBCart pode processar vários tipos de acabamento de superfície de acordo com as demandas específicas dos clientes.

Passo 14: Serigrafia

A placa quase pronta recebe escrita a jato de tinta em sua superfície, usada para indicar todas as informações vitais pertencentes ao PCB.O PCB finalmente passa para o último estágio de revestimento e cura.

Passo 15: Teste Elétrico

Como precaução final, um técnico realiza testes elétricos no PCB.O procedimento automatizado confirma a funcionalidade do PCB e sua conformidade com o projeto original.No PCBCart, oferecemos uma versão avançada de teste elétrico chamado Flying Probe Testing, que depende de sondas móveis para testar o desempenho elétrico de cada rede em uma placa de circuito nua.

Passo 16: Criação de perfil e V-Scoring

Agora chegamos ao último passo: cortar.Placas diferentes são cortadas do painel original.O método empregado se concentra no uso de um roteador ou de um sulco em V.Um roteador deixa pequenas abas ao longo das bordas da placa, enquanto o sulco em V corta canais diagonais ao longo de ambos os lados da placa.Ambas as formas permitem que as placas saiam facilmente do painel.