Od spotřební elektroniky, se kterou se denně setkáváme, až po pokročilé letecké a kosmické systémy, jádrem těchto elektronických zařízení jsou desky plošných spojů (PCB). Pochopení procesu výroby desek plošných spojů je klíčové pro inženýry, konstruktéry a podniky, které doufají v získání vysoce výkonných elektronických produktů. Proces výroby desek plošných spojů nesouvisí jen s výkonem a spolehlivostí, ale také přímo ovlivňuje dodací cyklus a nákladovou efektivitu produktu. Zvládnutí výroby desek plošných spojů není jen součástí technického vzdělávání, ale také vstupním bodem pro hlubší pochopení toho, co výroba desek plošných spojů obnáší.
Dále provedeme hloubkovou analýzu procesu výroby desek plošných spojů a systematicky si celý proces výroby desek plošných spojů rozebereme. Doufáme, že vám po přečtení tohoto článku pomůže plně pochopit klíčové kroky a technické požadavky různých procesů výroby desek plošných spojů.
Přehled výroby desek plošných spojů
Nejprve si udělejme obecnou představu o výrobě desek plošných spojů (PCB). Co je výroba desek plošných spojů? Výroba desek plošných spojů je ve skutečnosti vícestupňový proces převodu návrhových dat do funkčních desek plošných spojů. Tyto procesy zahrnují několik klíčových kroků, jako je zobrazování vnitřních vrstev, vrtání, galvanické pokovování, leptání a povrchová úprava. Ať už se jedná o pevné desky, flexibilní desky plošných spojů, kombinované desky tuhých a flexibilních plošných spojů, desky plošných spojů s vysokou hustotou propojení HDI nebo keramické desky plošných spojů, přesnost výroby přímo ovlivní spolehlivost konečného produktu. Dobře, nyní se pojďme naučit, jak se desky plošných spojů vyrábějí.
Výrobní proces desek plošných spojů – vysvětlení krok za krokem
Představíme vám to ve 20 krocích.
Krok 1 – Předprodukční kontrola
Prvním krokem v procesu výroby desek plošných spojů je provedení podrobné kontroly veškeré konstrukční a výrobní dokumentace. Obsah kontroly obvykle zahrnuje ověření dokumentů Gerber a kusovníku (BOM), analýzu návrhu vyrobitelnosti (DFM), jakož i plánování procesu a přípravu materiálu.
Nejprve si prohlédněte soubory Gerber a BOM. Projděte si tyto dokumenty, abyste ověřili úplnost a dostupnost návrhových dat a zajistili, že všechny klíčové vrstvy, otvory, kontaktní plošky, pájecí masky a další konstrukční informace desky plošných spojů jsou správné a bezchybné. To je předpoklad pro dosažení vysoce kvalitní výroby desek plošných spojů.
Poté následuje analýza a vyhodnocení DFM. Analyzujte a vyhodnoťte, zda je předložený návrh vhodný pro skutečnou výrobní kapacitu bez ohledu na rozsah výroby. Dobrý DFM může efektivně snížit míru výrobních vad, zvýšit výtěžnost a zkrátit celkový dodací cyklus.
Pak je tu aspekt přípravy materiálu. Výrobci desek plošných spojů (PCB) musí vybrat vhodné základní materiály, tloušťku měděné fólie, metody vrtání atd. na základě typu desek plošných spojů (jako jsou flexibilní desky, tuhé a flexibilní desky nebo průmyslové desky plošných spojů). Kromě toho budou během předvýrobní fáze formulovány také podrobné procesní postupy, jako jsou parametry laminace, plány galvanického pokovování a technologie povrchových úprav, aby se zajistilo, že celý proces výroby desek plošných spojů je založen na spolehlivých důkazech.
Prostřednictvím těchto standardizovaných procesů předvýrobní kontroly se může výroba desek plošných spojů plně připravit na následnou výrobu.
Krok 2 – Zobrazování vnitřní vrstvy
Zobrazování vnitřní vrstvy je klíčovým krokem při přenosu schématu obvodu z návrhového souboru na povrch měděné fólie. Tento krok se obecně používá při výrobě typů, jako jsou vícevrstvé desky plošných spojů, HDI desky plošných spojů a pevné flexibilní desky plošných spojů.
Nejprve bylo na měděný substrát naneseno fotocitlivé lepidlo. Poté byl pomocí laserového přímého kreslení (LDI) nebo ultrafialového záření přesně přenesen vzor obvodu na povrch desky. Tento krok klade extrémně vysoké nároky na rozlišení a stabilitu výrobních zařízení pro plošné spoje, zejména u výrobních procesů flexibilních a keramických desek plošných spojů, kde je přesné řízení ještě nezbytnější. Po vývojovém procesu vstupuje zachovaná grafika do procesu leptání. Tento krok bude mít přímý vliv na kvalitu obvodu plošného spoje a je důležitým článkem pro každého výrobce desek plošných spojů, aby byl zajištěn přesnost hotového výrobku.
Krok 3 – Leptání vnitřní vrstvy
Po vyvolání grafiky vstupuje do fáze leptání vnitřní vrstvy. Tato fáze je klíčovým procesem pro transformaci návrhu do skutečného provedení. Spočívá v odstranění přebytečné měděné vrstvy, která není pokryta fotorezistem, chemickým leptáním, čímž se vytvoří jasný obvodový vzor.
Chemické leptání obvykle využívá chlorid měďnatý nebo alkalické leptací roztoky a provádí se za přísně kontrolovaného času, teploty a rychlosti, aby byla zajištěna integrita obvodu a čisté hrany. Po dokončení leptání se vnitřní vrstva vyčistí a vysuší a poté se provede proces laminace a zarovnání, který pokračuje v následném procesu vícevrstvé laminace. Leptání vnitřní vrstvy je klíčovým krokem pro konečnou transformaci konstrukčních výkresů na vodivé pevné obvody.
Tento proces je použitelný nejen pro vývoj prototypů, ale je také široce používán ve fázi hromadné výroby, kde slouží jako klíčový most spojující přesnost návrhu a elektrický výkon. A tento proces pokládá základ pro vysoce kvalitní výrobu a montáž desek plošných spojů.
Krok 4 – Odstranění fotorezistu
Po dokončení leptání vnitřní vrstvy je povrch desky plošných spojů stále pokryt vrstvou exponovaného fotorezistu. V tomto okamžiku je nutné tuto vrstvu zbytkového fotorezistu důkladně odstranit procesem loupání, aby se obnovil čistý měděný povrch. Vyčištěný měděný povrch musí být zbaven zbytkového lepidla a oxidace, protože slouží jako základ pro grafické galvanické pokovování a leptání v následném procesu výroby desky plošných spojů. Tento krok obvykle využívá chemické nebo fyzikální metody k odstranění přebytečného fotorezistu. Ačkoli je tento krok krátký, je velmi důležitý pro vodivost a pevnost mezivrstvého spojení hotového výrobku.
Krok 5 – AOI a registrační razník
Po dokončení grafiky vnitřní vrstvy je třeba použít technologii AOI k detekci, zda se ve vnitřní vrstvě grafiky desky plošných spojů vyskytují nějaké vady. AOI je vysoce automatizovaný stroj, který dokáže rychle detekovat vady v návrhu obvodů, jako jsou zkraty, přerušené obvody a odchylky, a zajistit, aby každá deska plošných spojů splňovala standardy kvality.
Bezprostředně poté se provede operace registračního děrování, aby se dosáhlo přesného zarovnání vícevrstvých desek při následné laminaci. Tento krok zajišťuje přesné zarovnání vrstev během procesu laminace vyvrtáním přesných zarovnávacích otvorů v každé vrstvě. Je vhodný zejména pro proces výroby pevných flexibilních desek plošných spojů a výrobu dalších desek s vysokým počtem vrstev. Kontrola AOI a vrtání pro určování polohy se obvykle provádějí v kombinaci. To na jedné straně zajišťuje přesnost grafiky, na druhé straně zaručuje zarovnání struktury.
Krok 6 – Oxidační úprava
V procesu výroby vícevrstvých desek plošných spojů se obvykle provádí oxidační úprava za účelem zvýšení pevnosti spoje mezi vnitřní vrstvou a prepregem (PP). Oxidační úprava je volitelný krok. Tento krok se používá hlavně ke zvýšení pevnosti spoje mezi vrstvami vícevrstvých desek plošných spojů a k zabránění delaminaci nebo vzniku dutin během procesu laminace. V procesu výroby vícevrstvých desek plošných spojů je dobré mezivrstvové spojení klíčové pro zajištění spolehlivého přenosu elektrických signálů a mechanické pevnosti desek plošných spojů.
Ačkoli ne všechny produkty musí podstoupit oxidační úpravu, v procesech výroby desek plošných spojů vyšší třídy nebo průmyslové kvality je to důležitá záruka pro dosažení vysoké kvality napětí vrstvy.
Krok 7 – Proces laminace
Laminace označuje proces stohování více vnitřních měděných fólií a prepregů v navrženém pořadí a jejich následného slisování do jednoho celku za podmínek vysoké teploty a vysokého tlaku. Tento proces umožňuje pevné spojení vnitřních desek plošných spojů pomocí izolačních materiálů a vytvoření jednotné vícevrstvé struktury desky plošných spojů.
Proces laminace se široce používá v různých typech špičkových desek plošných spojů, včetně HDI desek plošných spojů, tuhých a flexibilních desek plošných spojů a průmyslových výrobních procesů, které vyžadují tepelnou odolnost a vysokou spolehlivost. Laminace nejen určuje elektrický výkon a strukturální pevnost, ale má také přímý vliv na kvalitu následných kroků, jako je vrtání a galvanické pokovování. Pro profesionální výrobce desek plošných spojů je klíčovým prvkem k prokázání úrovně jejich procesu.
Krok 8 – Vrtání
Vrtání se provádí převážně pomocí CNC vrtaček nebo laserových vrtaček. Účelem vrtání je vytvořit přesné otvory pro průchozí a slepé otvory pro vytvoření elektrických spojení mezi vrstvami desky.
Ve standardním procesu výroby desek plošných spojů se CNC vrtání široce používá k vytváření průchozích otvorů. Ve výrobním procesu desek plošných spojů HDI se pro zpracování vysoce přesných mikroslepých a zapuštěných otvorů často používá technologie laserového vrtání. Přesnost vrtání přímo ovlivňuje kvalitu následného galvanického pokovování a je základem pro dosažení vícevrstvého propojení v celém procesu výroby desek plošných spojů.
Krok 9 – Metalizace otvorů a pokovování PTH
Po dokončení vrtání vstupuje deska plošných spojů do fáze metalizace a galvanického pokovování otvorů. Tato fáze je klíčovým krokem k dosažení vícevrstvých vodivých spojů.
Nejprve je třeba odstranit zbytky na stěnách pórů chemickým čištěním a aktivačním ošetřením. Poté se na nevodivých stěnách pórů provede senzibilizace a katalýza, aby se připravily na následné galvanické pokovování. Následně byly použity techniky bezproudového mědění a galvanického pokovování mědi, aby se v každém otvoru rovnoměrně nanesla vrstva mědi, čímž se vytvořila spolehlivá vodivá cesta.
Tento krok se široce používá při výrobě vícevrstvých desek plošných spojů, flexibilních desek plošných spojů a keramických desek plošných spojů. Vysoce kvalitní galvanicky pokovená měď nejen zvyšuje elektrickou vodivost desky, ale také zajišťuje spolehlivost spojení.
Krok 10 – Zobrazování vnější vrstvy
Přenos grafiky vnější vrstvy je jedním z klíčových kroků při výrobě desek plošných spojů. V této fázi je vzor obvodu potažen fotorezistem a exponován, čímž se vytvoří počáteční struktura obvodu.
Nejprve se na vnější měděný povrch nanese vrstva fotorezistu a poté se exponuje pomocí technologie laserového přímého trasování (LDI) nebo ultrafialové expozice. Exponovaný rezist vytvoří na desce plošných spojů antikorozní vrstvu, která ochrání oblasti, které není třeba leptat. Tento proces je nutné provádět za přísných světelných podmínek, aby byla zajištěna jasnost a přesnost obvodu a aby se vzor obvodu přesně přenesl na rezist.
Po expozici a vyvolání zůstane na povrchu desky zachována pouze oblast pokrytá plošným spojem. Přesnost vnějšího plošného spoje přímo souvisí s kvalitou finální kontaktní plošky a pájitelností součástky a je klíčovým článkem pro zajištění funkční spolehlivosti v procesu výroby desek plošných spojů.
Krok 11 – Mědění a cínování
Po dokončení a vyvolání přenosu a vyvolání grafiky vnější vrstvy vstupuje proces výroby desek plošných spojů do fáze ztlušťování mědi a ochrany cínem. Tento krok zahrnuje galvanické pokovování v oblasti vzoru obvodu, které zesílí měděnou vrstvu a zvýší elektrickou vodivost a mechanickou pevnost. Účelem měděného povlaku je dále zesílit odkrytý měděný povrch a zvýšit tak vodivost a odolnost obvodu proti korozi.
Následně se na zesílený měděný povrch galvanicky nanese vrstva ochranné vrstvy cínu. Cínovací vrstva chrání měděnou vrstvu před vlivem následného leptání a zabraňuje její oxidaci nebo korozi. Cínovaná vrstva pokrývá pouze oblast s obvodem. Oblast bez obvodu, která není pokryta fotorezistem, bude při dalším leptání odstraněna.
Kvalita povlaku mědi a cínu přímo souvisí s elektrickým výkonem a grafickou integritou hotové desky a je nepostradatelným krokem v procesu výroby desek plošných spojů.
Krok 12 – Odstranění vnější vrstvy rezistu
Po dokončení ztluštění mědi a ochrany cínem vstupuje proces výroby desek plošných spojů do fáze odstraňování vnější vrstvy rezistu. Odstraňování obvykle využívá chemické roztoky k důkladnému odstranění fotorezistu bez poškození povrchu mědi a vrstvy cínu, čímž se připraví na další proces leptání. Účelem tohoto kroku je odstranit zbytkový fotorezist na vnější vrstvě a zachovat pouze oblast obvodu, která byla pocínována pro ochranu. Po dokončení tohoto kroku může být zahájeno leptání grafiky na desce plošných spojů, odstranění nechráněné vrstvy mědi a nakonec vytvoření jemného vzoru obvodu.
Ačkoli je tento krok krátký, je klíčový pro zajištění integrity čáry a kvality vnější grafiky. Může odrážet přísnou kontrolu výrobce desek plošných spojů nad detaily a stabilitou.
Krok 13 – Závěrečné leptání
Po odstranění vnější vrstvy rezistu vstupuje proces výroby desek plošných spojů do závěrečné fáze leptání. Závěrečný proces leptání je klíčovým krokem ve výrobě desek plošných spojů, který odstraňuje nechráněné přebytečné měděné vrstvy, což pomáhá vytvořit finální vzor obvodu desky plošných spojů. Tento proces obvykle vyžaduje použití chemických leptacích roztoků (jako je chlorid železitý nebo kyselina fluorovodíková) k odstranění odkryté měděné vrstvy. Po dokončení leptání se ochranná cínová vrstva odloupne, aby byl finální vzor obvodu plně viditelný. Tento proces se široce používá ve výrobních procesech vícevrstvých desek plošných spojů, desek plošných spojů HDI a pevných flexibilních desek plošných spojů. Tyto typy desek plošných spojů kladou extrémně vysoké požadavky na přesnost leptání a kvalitu grafických hran.
Závěrečné leptání je posledním krokem při tvorbě obvodu. Tento proces přímo určuje čistotu a vodivost obvodu.
Krok 14 – Aplikace pájecí masky
Po dokončení schématu zapojení přichází na řadu fáze nanesení vrstvy pájecí masky. Tento krok zahrnuje nanesení vrstvy zeleného, černého nebo jiného barevného inkoustu pro pájecí masku na povrch desky plošných spojů a následné vytvrzování UV zářením nebo tepelným vytvrzováním. Na místech, která je třeba pájet, jako jsou kontaktní plošky a propojovací otvory, jsou vyhrazena pouze okénka.
Pájecí maska se používá k ochraně měděných obvodů před zkraty nebo oxidací během pájení. Vysoce kvalitní vrstvy pájecí masky nejen zvyšují odolnost a odolnost desek plošných spojů proti znečištění, ale také tvoří základ pro dosažení vysoké hustoty výroby a montáže desek plošných spojů.
Krok 15 – Povrchová úprava
Po dokončení vytvrzování pájecí masky vstupuje deska plošných spojů do fáze povrchové úpravy. Povrchová úprava desek plošných spojů je klíčovým procesem ve výrobním procesu desek plošných spojů, který zajišťuje pájitelnost a dlouhodobou spolehlivost. Mezi běžné procesy povrchové úpravy patří: ENIG, HASL, OSP, postříbřování/zlacení. Hlavní funkcí těchto metod úpravy je zlepšit pájitelnost povrchu kontaktní plošky a zabránit oxidaci měděné vrstvy.
Volba povrchové úpravy ovlivní kvalitu pájení, životnost a elektrické vlastnosti součástek a je nepostradatelnou součástí vysoce kvalitního procesu výroby desek plošných spojů.
Krok 16 – Sítotisk
Sítotisk je proces používaný k tisku potřebných značek na povrch desek plošných spojů, jako jsou čísla součástek, loga, montážní označení atd. V některých průmyslových výrobních procesech desek plošných spojů sítotisk zahrnuje nejen montážní označení, ale může také obsahovat informace, jako jsou čárové kódy nebo QR kódy, které usnadňují sledování a kontrolu kvality.
Sítotisková vrstva se obvykle tiskne speciálními inkousty, které zajišťují, že logo je jasné a dlouhotrvající. Použitý inkoust je obvykle bílý nebo žlutý a tiskne se na povrch vrstvy pájecí masky, aniž by ovlivnil elektrické vlastnosti. Tento krok zajišťuje identifikaci a funkčnost desky plošných spojů během montáže a pozdějšího použití a je nezbytným krokem pro zlepšení efektivity a čitelnosti výroby a montáže desek plošných spojů.
Krok 17 – Elektrické testování
Elektrické testování je posledním klíčovým procesem kontroly kvality ve výrobním procesu desek plošných spojů, který se používá k detekci vodivosti a izolace všech obvodů na desce plošných spojů, aby se zajistilo, že neexistují žádné vady, jako jsou zkraty a přerušené obvody.
Jednou z běžných metod je testování pomocí letící sondy. Testování pomocí letící sondy se provádí pomocí vysokorychlostní pohyblivé sondy, která kontroluje jeden po druhém mezi testovanými body. Tento typ testu nevyžaduje výrobu testovacích přípravků a je vhodný zejména pro malé šarže vzorků nebo výrobu více druhů. Má výhody flexibility, vysoké účinnosti a nízkých nákladů.
Krok 18 – Profilování, směrování a V-skórování
Po absolvování elektrické zkoušky vstupuje deska plošných spojů do fáze tváření a řezání, což je proces řezání velkých desek na jednotlivé nebo sestavené hotové výrobky. Během tohoto procesu se obvykle používá CNC zařízení k provádění vysoce přesného tvarového řezání desky plošných spojů, aby se zajistilo, že rozměrové tolerance splňují konstrukční požadavky.
U produktů s panelovou strukturou je ošetření V-drážkováním zásadní. Provedením V-drážkování na sestavených panelech je vhodné provádět následné operace oddělení panelů a zabránit poškození jednotlivých panelů v následujících krocích. Tento proces je velmi běžný při výrobě a montáži desek plošných spojů a může výrazně zlepšit efektivitu montáže a snížit náklady na montáž.
Krok 19 – Závěrečná kontrola kvality
V závěrečné fázi výrobního procesu desek plošných spojů musí všechny hotové výrobky projít přísnými závěrečnými kontrolami kvality, aby se zajistilo, že elektrické vlastnosti, mechanická struktura a vzhled plně odpovídají specifikacím. Mezi hlavní kontrolované položky patří:
Kontrola vzhledu (škrábance, bubliny, znečištění atd.)
Automatická optická kontrola (AOI) pro potvrzení integrity grafiky
Měření rozměrů a potvrzení polohy otvoru
Stupeň kvality je hodnocen v souladu s normou IPC Class II/Class III.
Tento kontrolní proces zajišťuje, že výrobky splňují konstrukční a průmyslové normy před opuštěním továrny. Je to poslední obranná linie, která zaručuje konzistenci a spolehlivost výroby a montáže desek plošných spojů.
Krok 20 – Balení a dodání
Po dokončení všech testů lze desky plošných spojů zabalit a odeslat.
Výrobci desek plošných spojů (PCB) musí nejprve desky plošných spojů vypálit, aby odstranili zbytkovou vlhkost a zabránili jejímu ovlivnění kvality pájení. Následně bylo přijato vakuové a antistatické balení, které účinně chrání měděnou vrstvu na povrchu desky a kontaktní plošky součástek, zejména u ekologicky citlivých produktů, jako jsou flexibilní desky plošných spojů (flex PCB) a desky plošných spojů s vysokou hustotou pájení (HDI PCB).
PCBasic - Přední výrobce desek plošných spojů
PCBasic je přední výrobce desek plošných spojů. Díky svým komplexním certifikacím, silným výrobním kapacitám a vynikající rychlosti dodávek je preferovaným partnerem mnoha zákazníků. Níže si podrobněji uvedeme výhody PCBasic v oblasti výroby desek plošných spojů:
-
Kompletní Certifikace: Společnost PCBasic je držitelem mezinárodních certifikací systémů jako jsou ISO 9001, IATF 16949 a ISO 13485, které zajišťují shodu s požadavky vysoce kvalitních odvětví, jako je automobilový průmysl a lékařská péče.
-
Silný Výroba desek plošných spojů kapacita: Podporuje různé složité struktury, jako jsou vícevrstvé desky, desky HDI, flexibilní desky plošných spojů a kombinované desky tuhých a flexibilních obvodů, a splňuje tak všechny druhy aplikačních požadavků.
-
pokročilý zařízení: AOI, rentgen, tester létající sondy, funkční tester a tak dále.
-
Rychlé doručení: Nabízíme nejrychlejší 24hodinovou službu odběru vzorků, abychom urychlili cyklus validace produktu a uvedení na trh.
-
One-stop služba: Od kontroly návrhu, DFM analýzy, výroby desek plošných spojů až po montáž, testování a expedici, PCBasic nabízí kompletní podporu procesů.
Ať už potřebujete tenké, flexibilní a ohýbatelné desky plošných spojů, průmyslové desky plošných spojů s vysokou proudovou zatížitelností nebo desky HDI lékařské kvality s přesným propojením a vysokou spolehlivostí, PCBasic vám díky svým bohatým zkušenostem a modernímu vybavení může poskytnout vysoce kvalitní, sledovatelná a hromadně vyráběná řešení pro výrobu a montáž desek plošných spojů.
Proč investovat do čističky vzduchu?
Od spotřební elektroniky až po kritické letecké systémy je proces výroby desek plošných spojů (PCB) klíčový pro moderní elektronické výrobky. Zvládnutí každého klíčového kroku pomáhá inženýrům a zákazníkům činit informovaná rozhodnutí. PCBasic je vybaven pokročilým výrobním zařízením pro desky plošných spojů, zkušeným technickým týmem a kompletním procesem kontroly kvality. Bez ohledu na to, jak se desky plošných spojů vyrábějí nebo jaké jsou specifické operace v procesu výroby desek plošných spojů, PCBasic může zákazníkům poskytnout profesionální řešení, která zajistí, že každý krok produktu od návrhu až po výrobu bude bezchybný.
Po přečtení tohoto článku jste jistě získali hlubší pochopení procesu výroby desek plošných spojů, že? A pokud zvažujete, jak vyrobit desku plošných spojů, nebo hledáte spolehlivého výrobce desek plošných spojů, PCBasic je nepochybně vaším důvěryhodným partnerem.
O PCBasicu
Čas jsou ve vašich projektech peníze – a PCBasic chápe PCBasic je Firma pro montáž desek plošných spojů který pokaždé přináší rychlé a bezchybné výsledky. Náš komplexní Montážní služby PCB zahrnují odbornou technickou podporu v každém kroku, což zajišťuje špičkovou kvalitu každé desky. Jako přední Výrobce sestav plošných spojů, Nabízíme komplexní řešení, které zefektivní váš dodavatelský řetězec. Spolupracujte s naší pokročilou Továrna na prototypy plošných spojů pro rychlé vyřízení a vynikající výsledky, na které se můžete spolehnout.
