PCB Üretim Süreci Adımları: Devre Kartları Oluşturmaya Yönelik Kapsamlı Bir Kılavuz

Basılı devre kartı (PCB) imalatı, dijital bir tasarımı elektronik bileşenler için fiziksel bir platforma dönüştüren kesin, çok aşamalı bir işlemdir.Her aşamada “malzeme seçimine son testlere kadar” PCB'nin amaçlanan uygulamada güvenilir bir şekilde performans göstermesini sağlamak için doğruluk gerektirir.Basit bir IoT sensörü veya karmaşık bir 5G baz istasyonu olsun, üretim sürecini anlamak tasarımı, maliyeti ve performansı optimize etmenin anahtarıdır.

Bu kılavuz, ana teknolojileri, kalite kontrollerini ve standart ve gelişmiş süreçler arasındaki farklılıkları vurgulayan PCB üretiminin 10 temel adımını ayrıştırıyor.Tasarımın nasıl işlevsel bir devre kartı haline geleceği konusunda net bir yol haritasına sahip olacaksınız..

Önemli Önemli Noktalar
a.PCB üretimi, malzeme kesiminden son testlere kadar 10 kritik aşamayı içerir ve her aşama performansı ve maliyeti etkiler.
b.Gelişmiş süreçler (örneğin lazer sondajı, otomatik optik denetim) hassasiyeti artırır, ancak standart yöntemlere kıyasla üretim maliyetlerine %10-30 ekler.
c. Malzeme seçimi (FR4 vs. Rogers) ve katman sayısı (2 vs. 16 katman) imalat karmaşıklığını ve teslim süresini önemli ölçüde etkiler.
d.Her aşamada kalite kontrolleri, arıza oranlarını% 10'dan (müfettiş yok) % 1'e (kapsamlı test) düşürerek yeniden işleme maliyetlerini% 70 oranında düşürür.

PCB Üretiminin Genel Görünümü: Tasarımdan Üretime
PCB imalatı, bir dizi çıkarma ve ekleme işlemi ile bir CAD (Bilgisayar Destekli Tasarım) dosyasını fiziksel bir panoya dönüştürür.ve uygulama ama tutarlı bir çekirdek sırası takipAşağıda ayrıntılara dalmadan önce yüksek düzey bir genel bakış:
1.Tasarım İncelemesi ve CAM Dosyası Hazırlığı
2- Malzeme kesimi.
3. İç katman görüntüleme
4. İç katman kazı
5Katman Laminasyon
6.Körme
7- Yemek yapıyorum.
8.Dış katman görüntüleme ve kazım
9.Yüzey bitirme uygulaması
1Son Test ve Denetim

Adım 1: Tasarım İncelemesi ve CAM Dosyasının Hazırlanması
Üretim başlamadan önce, tasarım onaylanmalı ve üretime hazır dosyalara dönüştürülmelidir.
a.Üretilebilirlik için tasarım (DFM) Kontrolü: Mühendisler, CAD tasarımını, üretim kısıtlamalarına (örneğin, minimum iz genişliği 0,1 mm, delik boyutu ≥ 0,2 mm) uyduğundan emin olmak için gözden geçirirler.Sıkı mesafe veya desteklenmeyen özellikler gibi sorunlar, üretim gecikmelerinden kaçınmak için işaretlenir..
b.CAM Dosya Dönüştürümü: Tasarım, katman verilerini, matkap koordinatlarını ve malzeme özelliklerini içeren CAM (Bilgisayar Destekli Üretim) dosyalarına dönüştürülür.Gerber ve ODB++ biçimleri gibi yazılımlar standarttır.
c. Panelleme: Küçük PCB'ler, malzeme kullanımını en üst düzeye çıkarmak ve üretimi kolaylaştırmak için daha büyük panellere (örneğin 18 "× 24") gruplandırılır.
Anahtar ölçüm: DFM'nin kapsamlı bir şekilde kontrol edilmesi, üretim sonrası işlemi %40 oranında azaltır.

Adım 2: Malzemeyi Kesmek
Temel substrat (genellikle FR4, camla güçlendirilmiş bir epoksi) gerekli panel boyutuna kesilir.
a.Substrat Seçimi: FR4, maliyet ve çok yönlülük nedeniyle PCB'lerin% 90'ında kullanılır. Yüksek performanslı paneller Rogers (yüksek frekanslı) veya metal çekirdeği (termal yönetim için) kullanır.
b. Kesme süreci: Otomatik makaslar veya lazer kesiciler, altyapıyı ± 0,1 mm toleransla panel boyutlarına (örneğin, 12 "× 18") keser. Lazer kesimi daha hassastır (± 0.05mm) ancak mekanik tıraştan %20 daha yavaş.
c. Deşifreleme: Kenarları, sonraki adımlarda ekipmanlara zarar vermemek için, deşifrelemeyi kaldırmak için pürüzsüzleştirilmiştir.

Adım 3: İç katman görüntüleme
Çok katmanlı PCB'ler için, iç katmanlar fotolitografi kullanılarak bakır izleriyle desenlenir.
a. Temizleme: Paneller yağ, toz ve oksidasyonu çıkarmak için kimyasal olarak temizlenir ve fotoresistlerin uygun yapışmasını sağlar.
b.Fotoresist Uygulama: Bir fotosensitif polimer (fotoresist) rulo kaplama yoluyla uygulanır (kalınlığı: 10?? 20μm).Büyük tasarımlar için kuru film.
c.Maruz kalma: Panel bir fotomaska (dönem tasarımının şablon) aracılığıyla UV ışığına maruz kalır. Fotoresist, altındaki bakırı koruyarak, maruz kalan alanlarda sertleşir.
d. Geliştirme: Sertleştirilmemiş fotoresist bir kimyasal çözeltme (örneğin, sodyum karbonat) ile yıkanır ve istenen iz desenini korur.
Gelişmiş Teknoloji: Lazer doğrudan görüntüleme (LDI), fotomaskaları lazer taraması ile değiştirir ve HDI (Yüksek Nitelikli Bağlantı) PCB'ler için 0,025 mm kadar küçük iz genişlikleri sağlar.

Adım 4: İç katman kazımı
Çizim yapmak, istenmeyen bakırları çıkarır ve sadece kalıntıları bırakır.
a.Etant türleri:
Demir klorür: Ucuz ama daha yavaş; düşük hacimli üretim için kullanılır.
Amonyum persülfat: Daha hızlı, daha hassas; yüksek hacimli, ince tonlu tasarımlar için idealdir.
b. Süreç: Panel, korunmasız bakırı çözmek için kazıcıya daldırılır veya püskürtür.Çakma süresi (2-5 dakika) aşırı çakma ( daraltma izleri) veya alt çakma (kalıntı bakır) önlemek için kalibre edilir.
c. Direnç Çıkarma: Kalan fotoresist, bakır izlerini ortaya çıkararak çözücü veya alkali çözeltme ile çıkarılır.
Kalite Kontrolü: AOI (Automated Optical Inspection) eksik izler, kısa pantolonlar veya alt kazım gibi kusurları tarar ve laminatörden önce hataların% 95'ini yakalar.

Adım 5: Katman Laminasyonu
Çok katmanlı PCB'ler ısı ve basınç kullanarak birbirine bağlanır.
a.Prepreg Hazırlama: Prepreg tabakaları (sertleştirilmemiş epoksi ile ısıtılmış cam lif) boyutlarına göre kesilir. Prepreg hem yapışkan hem de katmanlar arasında yalıtıcı olarak çalışır.
b. Yükleme: İç katmanlar, prepreg ve dış bakır folyolar alet çubukları (toleransa ± 0.05 mm) kullanarak hizalanır. 16 katmanlı PCB'ler için bu adım, katmanın yanlış kaydedilmesini önlemek için hassas hizalama gerektirir..
c. Basınç: Yığın ısıtılır (170~180°C) ve basınç (300~500 psi) 60~90 dakika sürer, prepreg ve yapıştırma katmanları tek bir panelde sertleştirilir.
Zorluk: Katmanlar arasındaki hava kabarcıkları delaminasyona neden olur.

Adım 6: Borma
Katmanlar (viyaslar) ve montaj bileşenleri (çapraz delikler) bağlamak için delikler deliniyor.
a.Körme türleri:
Mekanik matkaplar: Delikler için ≥0,2 mm; hızlı ama daha az hassas.
Lazer matkapları: Mikrovialar için (0,05 ∼0,2 mm); HDI PCB'lerde kullanılır.
b. Süreç: CNC matkap makineleri CAM dosya koordinatlarını takip ederek saatte 10.000 deliğe kadar delme yapar.
c.Deburring: Güvenilir kaplama sağlamak için bakır kaplamaları kaldırmak için delikler temizlenir.

7. Adım: Çaplama
Çukurlar ve dış katmanlar katmanlar arasında elektrik bağlantıları oluşturmak için bakırla kaplanmıştır.
a.Dökme: Kimyasallar (örneğin, permanganat) delinen deliklerden epoksi lekeleri kaldırır ve bakır yapışmasını sağlar.
b.Elektroksız Bakır Kaplama: Elektrik olmadan delik duvarlarına ve dış yüzeylere ince bir bakır tabakası (0,5 ‰ 1 μm) yerleştirilir ve iletken bir taban oluşturulur.
c. Elektroplating: Panel bakır sülfat banyosuna batırılır ve parmaklıkların ve deliklerin duvarlarına kalın bakır (1530μm) üzerine akım uygulanır.
Gelişmiş Opsiyon: Doldurma yoluyla (çukurları tamamen doldurmak için elektroplating) yüksek titreşimli uygulamalar (otomotiv, havacılık) için idealdir.

Adım 8: Dış Katman Görüntüleme ve Çizim
Dış katmanlar iç katmanlara benzer şekilde desenlenir, ancak lehim maskesi ve ipek ekranı için ek adımlar vardır.
a. Görüntüleme: Dış izleri tanımlamak için fotoresist uygulanır, maruz kalır ve geliştirilir.
b.Çizme: Korunmasız bakır çıkarılır, dış izler ve yastıklar bırakılır.
c.Leğen maskesinin uygulanması: İzleri örtmek için yeşil (en yaygın) veya renkli bir polimer uygulanır ve leğenler leğene açık bırakılır. Leğen maske kısa devreye engel olur ve oksidasyona karşı korur.
d. İpek ekranlı baskı: Mürekkep, montajı ve arıza giderilmesini kolaylaştıran bileşenleri etiketlemek için lehim maskesine basılır (örneğin, "R1", "+5V").
Eğilim: LED PCB'ler için net lehim maskeleri ve beyaz ipek ekranları popülerlik kazanıyor ve ışık dağılımını iyileştiriyor.

Adım 9: Yüzey bitirme uygulaması
Yüzey kaplamaları, maruz kalmış bakır yastıkları oksidasyondan korur ve güvenilir lehimlemeyi sağlar.

Adım 10: Son Test ve Denetim
Hazır panel, kaliteyi sağlamak için sıkı testlere tabi tutulur.
a.Elektrik testi: Uçan bir prob testi, tüm ağlarda bağlantıyı doğrulamak için kısa şort, açılış ve dirençleri kontrol eder.
b.AOI: Yüksek çözünürlüklü kameralar kusurları inceler (örneğin, yanlış hizalı lehim maskesi, eksik ipek ekranı).
c. X-Ray Denetimi: Gizli lehim eklemlerini ve kaliteyi kontrol etmek için BGA ve HDI PCB'ler için kullanılır.
d. Impedans testi: Yüksek hızlı PCB'ler için, sinyal bütünlüğünü sağlamak için bir TDR (Zaman Alanı Reflectometer) kontrol edilen impedansı (örneğin, 50Ω, 100Ω) doğrular.
e. Panelden çıkartma: Panel, tasarıma bağlı olarak yönlendirme, puanlama veya lazer kesimi kullanarak bireysel PCB'lere kesilir.

Standart ile Gelişmiş Üretim: Ana Farklar

Sık Sorulan Sorular
S: PCB üretimi ne kadar sürer?
Cevap: Standart 2 katmanlı PCB'ler için 5-7 gün; 16 katmanlı HDI kartları için 10-14 gün. Acele hizmetleri teslim sürelerini % 30 azaltır, ancak maliyete % 50 ekler.

S: PCB üretim kusurlarının nedenleri nelerdir?
A: Genel sorunlar katman yanlış kaydı (kötü laminatasyon), alt / aşırı kazma ve matkap düzeni hatasıdır. Sıkı süreç kontrolleri kusurları% 1'e düşürür.

S: Üretim başladıktan sonra tasarımımı değiştirebilir miyim?
A: Katman laminatöründen sonra yapılan değişiklikler pahalıdır (Orijinal maliyetin% 50-100).

S: PCB üretim maliyeti ne kadardır?
A: Standart 2 katmanlı PCB'ler için (1000 birim); gelişmiş 16 katmanlı HDI kartları için (20 ¢) 50. Malzeme (örneğin, Rogers vs FR4) ve hacim sürücü fiyatı.

S: PCB'ler için maksimum katman sayısı nedir?
A: Ticari PCB'ler 40+ katmana ulaşır (örneğin süper bilgisayarlar), ancak çoğu uygulama 2 ′′ 16 katmanı kullanır.

Sonuçlar
PCB üretimi, tasarım karmaşıklığı, malzeme bilimi ve üretim teknolojisini dengeleyen hassasiyetle yönetilen bir süreçtir.Her adım, panelin elektrik şartlarına uygun olmasını sağlamak için kritik bir rol oynar., mekanik ve güvenilirlik gereksinimleri.
Bu adımları anlamak, mühendislerin maliyet ve performans açısından tasarımları optimize etmelerine yardımcı olur.Elektronik geliştikçe, üretim süreçleri ilerlemeye devam edecek ve yarının teknolojileri için daha küçük, daha hızlı ve daha güvenilir PCB'ler sağlayacak.

Kalite kontrollerine öncelik veren ve gelişmiş ekipmanları kullanan bir üreticiyle ortaklık kurarak PCB'lerinizin en zorlu uygulamaların bile taleplerini karşıladığını garanti edebilirsiniz.