Die Leiterplatte (kurz PCB) ist das Ergebnis eines komplexen PCB-Herstellungsprozesses, der in Hunderten von PCB-Plattenfabriken weltweit abläuft.
Dieser Artikel behandelt die einzelnen Schritte des PCB-Herstellungsprozesses und zeigt, wie professionelle PCB-Fertigungsstätten die Endprodukte fertigen, die wir im Alltag sehen und verwenden. Vom PCB-Design bis zur Leiterplattenherstellung führen wir Sie Schritt für Schritt durch den PCB-Design- und Herstellungsprozess, damit Sie fundierte Entscheidungen treffen können.
PCB-Design-
Jede Leiterplatte beginnt mit einem handgefertigten PCB-Design eines professionellen PCB-Designers. Eine PCB-Design-Fabrik kann kundenspezifische Designdienstleistungen anbieten. In der Regel stellen die Kunden ihre bereits erstellten Dateien für die PCB-Produktion bereit und laden sie hoch. Sobald diese Phase abgeschlossen ist, beginnt der PCB-Herstellungsprozess.
Exportieren von Fertigungsdateien
Zu den benötigten Dateien für einen Leiterplattenhersteller gehören Gerber-, Stücklisten-, Teilelisten- und Bohrdateien. Diese Dateien werden automatisch von der CAD-Software des Designers generiert. Leiterplattenhersteller überprüfen diese Dateien nach der Übermittlung, um die Übereinstimmung zwischen Bestellung und Kundenanforderungen sicherzustellen.
Online-Angebot und Bestellung
Viele professionelle Leiterplattenhersteller haben ein Online-Angebotssystem entwickelt, mit dem Kunden nahezu sofort Online-Bestellangebote erhalten können. Wenn der Kunde Spezifikationen oder Anforderungen an den Leiterplattenproduktionsprozess benötigt, kann er im Angebotsformular auch eine Notiz hinterlassen. Ein Online-Angebot ist oft eine grobe Schätzung. Der Preis wird nach einer manuellen Überprüfung durch den Leiterplattenhersteller aktualisiert. PCBasic ist ein Online-Leiterplattenhersteller mit einem kompletten Online-Angebotssystem.
Entwurfsskizze mit PCB-Film
Der in der Leiterplattenfertigung verwendete Laserschneider/-drucker arbeitet präzise und präzise. Anhand der hochgeladenen Gerber-Dateien produziert die Leiterplattenfabrik einen sogenannten Fotofilm. Dieser Fotofilm ähnelt dem mit einem Laserdrucker bedruckten Papier, unterscheidet sich jedoch aufgrund seiner Beschaffenheit und Verwendung in Material und Konsistenz. Der Film skizziert das Leiterplattendesign und wird für jede Leiterplattenlage separat hergestellt. Beispielsweise werden für eine zweilagige Leiterplatte vier Filme hergestellt: zwei für die Leiterplattenlagen und zwei für die Lötstoppmaske.
Herstellung der Kupferschichten
Leiterplatten bestehen bekanntlich hauptsächlich aus Kupfer. Der vorherige Schritt, das Laserschneiden einer Folie zur Erstellung eines Umrisses, ist für die Leiterplattenproduktion entscheidend. Die Leiterplattenfertigung nutzt das System, um die Kupferbleche mit UV-Licht zu bestrahlen. Dadurch härten bestimmte Stellen der Bleche aus und machen das Layout sichtbar.
Es ist unbedingt erforderlich, während dieses Prozesses eine sterile Umgebung zu gewährleisten. Dazu gehört auch, dass die Umgebung keinem Staub oder anderen unerwünschten Partikeln ausgesetzt wird. Während der Kupfervorbereitung können solche unerwünschten Partikel einen Kurzschluss oder eine Beschädigung der hergestellten Leiterplatte verursachen.
Nach Abschluss der Herstellung werden die Kupferplatten mit einer alkalischen Lösung gewaschen, um sicherzustellen, dass kein ungehärtetes Material zurückbleibt.
Dieser Schritt der Leiterplattenherstellung wird üblicherweise für Leiterplattendesigns mit mehr als zwei Lagen durchgeführt. Eine oberflächliche zweilagige Leiterplatte kann ohne UV-Technik gebohrt werden.
Waschen der gefertigten Platten von überschüssigem Material
Bei der Herstellung elektronischer Leiterplatten kommen verschiedene Chemikalien zum Einsatz. Im vorherigen Schritt wurde eine alkalische Lösung verwendet, um sicherzustellen, dass nach dem UV-Strahlen kein Material ungehärtet blieb.
Der Leiterplattenhersteller tränkt die Platinen in einer Kupferlösung, um sicherzustellen, dass keine unerwünschten Partikel auf den gefertigten Kupferplatinen zurückbleiben. Diese Lösung aus hochwirksamen Chemikalien sorgt dafür, dass keine überschüssigen Materialien auf der Platine zurückbleiben.
Sobald dieser Vorgang abgeschlossen ist, ist die Kupferplatte glänzend und bereit für die nächsten Schritte der Leiterplattenherstellung.
Überprüfung der Kupferplatten auf optische Mängel
In dieser Phase der Leiterplattenherstellung sollten die einzelnen Kupferbleche zur Prüfung bereitliegen. Der Leiterplattenhersteller führt diesen Prozess durch, indem er die Bleche aneinander ausrichtet und stanzt. Dieser Prozess ist entscheidend, da nach dem Zusammenfügen der Bleche keine Korrektur von Fehlern in den inneren Schichten der Leiterplatte mehr möglich ist.
Dieser Prüftest wird maschinell automatisiert und von einem Ingenieur überwacht. Das Gerät prüft die Kupferbleche und vergleicht sie mit den Konstruktionsdateien. Stellt die Maschine Abweichungen zwischen Konstruktion und gefertigten Blechen fest, wird der Ingenieur durch eine Warnmeldung aufgefordert, die Abweichungen zu überprüfen.
Sobald alle Schichten die Prüfung bestanden haben, kann die Anlage mit dem nächsten Schritt der Leiterplattenherstellung fortfahren.
Durch das Anbringen der Platinen entsteht eine mehrschichtige Leiterplatte
In diesem Schritt entsteht die berühmte Leiterplatte. Eine mehrlagige Platine aus Kupferblechen, die nach einer Vorlage mit ansprechendem Layout und Schaltplan gefertigt werden. Während des PCB-Herstellungsprozesses werden die Platten in der Anlage ausgerichtet. Nach der Ausrichtung werden die Lagen zu einer einzigen Leiterplatte verbunden.
Der erste Ausrichtungsschritt erfolgt durch Auflegen der Bleche auf einen Tisch mit schweren Klammern. Diese Klammern schließen die Lagen fest und gewährleisten so deren Konsistenz. Jede Abweichung zwischen den Lagenpositionen kann zu Fehlern bei der Leiterplattenherstellung führen. Sobald die Leiterplattenlagen ausgerichtet sind, beginnt der computergestützt automatisierte Klebeprozess.
Der Klebeprozess beginnt mit dem Erhitzen der Schichten auf die richtige Temperatur und dem Ausüben von hohem Druck, um sicherzustellen, dass sie zusammenkleben. Anschließend kühlen die Schichten ab und werden vom Ingenieur in die nächste Phase der Leiterplattenherstellung überführt.
Bohren der Löcher bei Bedarf
Leiterplattendesigns enthalten mehrere Löcher, wie z. B. Durchkontaktierungen und andere vom Designer festgelegte Löcher. Eine Präzisionsmaschine übernimmt den Bohrvorgang. Nach dem Anbringen bohrt die Maschine die Stelle entsprechend dem ursprünglichen Leiterplattendesign. Das Bohren braucht Zeit. Das Gerät arbeitet langsam und präzise und stellt sicher, dass keine Schäden oder Risse auf der gefertigten Leiterplatte entstehen.
Chemische Behandlung für zusätzlichen Schutz
Wie bereits erwähnt, werden bei der Herstellung von Leiterplatten viele Chemikalien verwendet. Dieser Prozess sorgt dafür, dass eine dünne Kupferschicht in die frisch gebohrten Löcher eindringt und diese schützt. Ohne diesen Schritt wird das Fiberglas in den Schichten freigelegt, was mit der Zeit zu Schäden führen kann. Unsere Leiterplatte ist zu diesem Zeitpunkt fast fertig, aber sie ist nicht ausreichend geschützt, um eine lange Haltbarkeit und Haltbarkeit unter verschiedenen Bedingungen zu gewährleisten.
Dieser Schritt der Leiterplattenherstellung ist einfach und schnell. Er wird vollständig computergesteuert und überwacht, um präzise und konsistente Ergebnisse zu gewährleisten.
Zweite Abbildung der äußeren Schichten
In den ersten Phasen der Leiterplattenherstellung und -fertigung haben wir die inneren Schichten mit UV-Licht bestrahlt, um mithilfe der Folie Leiterbahnen auf dem Kupfer zu erzeugen. Dieses Mal machen wir dasselbe, richten die UV-Lampen jedoch stattdessen auf die äußere Schicht. Dieser Schritt ist sehr ähnlich. Sobald der Resist ausgehärtet ist, wird die Leiterplatte von überschüssigem Kupfermaterial gereinigt.
Auftragen von Lötstopplack
Der Herstellungsprozess elektronischer Leiterplatten erfordert das Auftragen einer Lötstoppmaske zum Schutz vor Oxidation und zur Vermeidung von Lötbrücken. Vor dem Auftragen der Lötstoppmaske stellt der Hersteller sicher, dass die Leiterplatte sauber ist und einer Epoxidbeschichtung unterzogen wird.
Seidensiebdruck
In dieser Phase haben wir unsere Leiterplatte erfolgreich hergestellt. Im letzten Schritt der Leiterplattenherstellung werden Informationen wie Herstellungsdatum und Text im Siebdruckverfahren festgehalten. Dieser Prozess erfolgt per Tintenstrahldruck, und Leiterplattenhersteller verwenden ihn, um die Produktionszeitstempel auf die fertige Leiterplatte zu schreiben. Je nach Leiterplattendesign kann der Siebdruck Text, Logos und Bilder darstellen.
Leitfähigkeits- und elektrische Prüfungen
Leiterplattenhersteller Wir legen Wert auf höchste Qualität bei der Leiterplattenproduktion. Deshalb muss nach der Herstellung der Leiterplatte ein elektrischer Test durchgeführt werden. Dabei wird die Leiterplatte gemäß dem ursprünglichen Design geprüft. Die Tests umfassen Leitfähigkeits-, Kurzschluss- und ähnliche Tests, um die normale Funktion der Leiterplatte sicherzustellen. Sollten während des Tests Probleme wie Kurzschlüsse und Unterbrechungen auftreten, setzen wir professionelle Testingenieure ein, die Schaltungsreparatur um Ihr Projekt zu begleiten.
Schneiden und Vorbereiten für die Lieferung
Nach Abschluss der Leiterplattenproduktion werden die Leiterplattenplatten entsprechend den Kundenanforderungen zugeschnitten. Während der Leiterplattenherstellung werden die Platten aus Effizienzgründen als Einheit geliefert.
Fazit
Die Herstellung von Leiterplatten ist anspruchsvoll und umfasst verschiedene Schritte mit unterschiedlicher Komplexität. Die Leiterplattenherstellung erfordert viele Werkzeuge und Maschinen und ist in der Regel automatisiert. Während des Prozesses werden Chemikalien eingesetzt, um den Schutz und die Funktionalität der Leiterplatte langfristig zu gewährleisten. Egal, ob Ihre Leiterplatte zwei- oder 2-lagig ist, PCBasic vereinfacht Ihnen den Prozess.
Mit über 15 Jahren Erfahrung in der Herstellung von Leiterplatten haben wir gelernt, wie man kostspielige Fehler vermeidet und die Qualität der Leiterplatten über einen langen Zeitraum sicherstellt.
Die Herstellung von Leiterplatten mag wie ein langwieriger Prozess mit vielen Schritten erscheinen, doch mit PCBasic muss das nicht sein! Wir kümmern uns um die Fertigung und stellen sicher, dass alles reibungslos läuft.
