Линия для производства печатных плат: Контрактное производство электроники — Контракт Электроника

Контрактное производство электроники — Контракт Электроника

Аркадий Медведев, президент Гильдии профессиональных технологов приборостроения, проф. МАИ

Печатные платы в электронике подобны цементу в строительстве, настолько значительное влияние, наряду с электронными компонентами, они оказывают на основополагающие характеристики электронного приборостроения. Казалось бы, если это так, то движение к совершенству печатных плат должно бы быть более динамичным и решительным. Однако капиталоемкость производства печатных плат столь велика, а рыночная цена плат столь мизерна, что окупаемость вложений в печатные платы — наиболее медленный процесс относительно других отраслей электроники. В течение всего долговременного процесса возврата инвестиций трудно обосновать новые дорогостоящие закупки для исправления ошибок, допущенных на этапе создания проекта. Поэтому выбор комплекта оборудования для производства печатных плат — процесс ответственный, требующий профессионального подхода и должного доверия руководства (инвесторов) к профессионализму своих технологов.

Ошибка в выборе технологий и соответствующего ей оборудования тяжело сказывается на последующих результатах производства и поэтому нуждается в особой тщательности.

Версия в PDF (767Kb)

По каким принципам выбирать оборудование для производства печатных плат? Их несколько.

Первым вступает в процесс руководство предприятия. Ему придется принять решение — производить платы для внутреннего потребления или на рынок или на то и другое. Как правило, внутреннее потребление незначительно и небольшие объемы производства плат оправдывают себя только в стоимости функционально законченной продукции. Но и здесь среднегодовая выработка на одного работающего в радиоэлектронной отрасли — порядка 10 тыс. долларов [1]. Госпредприятиям трудно перешагнуть этот рубеж из-за жестко фиксированных норм рентабельности, не оставляющих средств ни на достойную оплату труда, ни на развитие производства.

Востребованность в небольших объемах такого производства удовлетворяется недорогим комплектом оборудования, которое принципиально по своей сути не может обеспечить требования рынка по качеству и классу точности плат. Единственное, чем они могут составить конкуренцию — оперативностью, краткосрочным исполнением простых заказов. Но емкость этого сектора рынка незначительна и может обеспечить достаток только небольшому коллективу из 2—3 человек. Этот путь бесперспективен для развития производства печатных плат.

Другой вариант — работа на рынок (контрактное производство) потребует значительных капитальных вложений для того лишь, чтобы положительно отличаться от других, от уже присутствующих на рынке. Возможно многое, чем отличаться и на российском рынке и на зарубежном. Но лучше всего использовать сильные стороны российских кадров технологов и производственников, они вынуждены работать за низкую зарплату и этим конкурируют с Европой, но способны создавать высокоинтеллектуальный продукт и в этом они имеют преимущества перед Юго-Восточным сектором рынка (Китай, Индия, Тайвань и т.п.). Российские технологи еще не растеряли свой профессионализм, чтобы освоить в производстве изделия и потеснить на российском рынке европейских производителей за счет своей относительной дешевизны и развернуть поток заказов в Россию из Юго-Восточных регионов за счет высокого технического уровня своих изделий.

Уже нет смысла создавать и развивать производство простых плат. Их достаточно много. Конкурентные преимущества здесь можно обеспечить только большими объемами и снижением себестоимости по всем статьям издержек производства. Нужно учитывать, что производственные мощности в этой области производства не загружены и периодически находятся в простое.

Если оценивать свои потенциальные возможности, глядя на зарубежное производство печатных плат (см. табл. 1 [2]), можно видеть, что нам есть куда развиваться. Весь вопрос в инвестициях и трезвой смелости руководителей предприятий в освоении этих инвестиций в развитие производства. Анализ российского контрактного производства электроники [3] показывает пеструю картину благополучия российских предприятий электроники: от 50—70 тыс. долларов выработки на одного работающего (LVS Electronics, ABRIS RCM group, PCB Technologies, «Арсенал» и др.) до 3—10 тыс. Большая часть российских предприятий контрактного производства находится в диапазоне 20—30 тыс. Но наличие в России успешных лидеров производства электроники вселяет большие надежды.

Таблица 1. Оценка мирового рынка печатных плат

Страна	Число фабрик	Годовой оборот, млрд. долл.	Число работающих	Оборот на одного работающего, тыс. долл.
Китай	1000	8,0	200 000	40
США	530	8,8	48 000	183
Зап.Европа	400	3,9	29 000	134
Япония	300	10,3	46 000	218
Тайвань	140	5,3	50 000	106
Корея	120	3,7	35 000	105
Индия	120	0,2	8 000	25
Остальные	250	2,8	80 000	35
Мировое производство	2 860	40,2	496 000	81

Работа на два фронта требует от руководства предприятий большого мужества, чтобы отпустить производство «на вольные хлеба». В этом случае производство в первую очередь удовлетворяет нужды своего предприятия, а оставшиеся свободные производственные мощности использует для работы на рынок через собственную коммерческую организацию. Работа по такой схеме обеспечивает не только хороший уровень оплаты труда, но и средства на обновление производства.

В планах Управления радиоэлектронной промышленности и систем управления Федерального агентства по промышленности довести к 2010 году выработку на одного работающего до 25—30 тыс. долларов. В докладе начальника управления Борисова Ю.И. показано, за счет каких преобразований планируется обеспечить этот успех. Одно из них: «Делать это следует путем организационно-структурных и институциональных преобразований обоих секторов производства: оборонно-ориентированного, требующего государственного управления, контроля и бюджетного финансирования, и рыночного, ориентированного в первую очередь на существенное развитие производства гражданской радиоэлектронной продукции с привлечением как отечественных, так и зарубежных инвестиций» [1]. Существуют положительные примеры таких сочетаний, обеспечивающих и достойную зарплату, и инвестиционные вложения в развитие производства.

Второй принцип развития понятен из первого — создать условия для конкуренции за счет становления или реконструкции производства с ориентировкой на производство ЬЫес-из-делий.

Третий принцип развития — высокий уровень автоматизации не столь-ко для уменьшения численности персонала, сколько для избавления от дурного влияния человеческого фактора на качество плат, и для обеспечения возможности автоматического управления режимами обработки и оперативного управления произ-вод ством: электронный документооборот, электронная диспетчеризация, логистика, автоматические склады и др.

Четвертый принцип связан с решением экологических проблем производства печатных плат, отличающегося особо агрессивными стоками, если не принять специальных мер. В первую очередь это относится к травильным растворам и промывным водам.

Пятый немаловажный принцип — создание забега на будущее, чтобы освоение новых технологий в перспективе не было сопряжено с дополнительными громадными затратами. Это можно обеспечить видением перспектив и модернизацией производства с учетом этих перспектив.

Конечно, нужно учитывать и региональные особенности развития производства: размер оплаты труда, профессиональную подготовленность персонала, состояние природной среды, стоимость зданий и сооружений, их реконструкции и др. Эти особенности существенно сказываются на распределении развивающихся производств печатных плат — в основном за пределами Москвы и Санкт-Петербурга.

После того как мы попытались обосновать характерное для России направление развития производства печатных плат в сторону ггЫес, давайте обозначим, в чем оно состоит и чем оно достигается.

Схемы процессов изготовления пп

Варианты схем выбирают, руководствуясь требуемым разрешением рисунка печатных плат [4]. Об этом приходится говорить в связи с появлением моды на определенные схемы, например, на тентинг-процесс.

Действительно, тентинг-процесс содержит меньше операций и, соответственно, меньше оборудования. Но издержки от осаждения и травления больших объемов меди и риска большого брака из-за возможных несовмещений рисунка пленочного фоторезиста с отверстиями заставляет осторожно оценивать его преимущества.

Так же трезво нужно относиться к процессам прямой металлизации. Сегодня, когда мы повсеместно используем субтрактивные методы (травление фольги), этот процесс прогрессивный. Избавление от необходимости химического меднения и гальванической затяжки, значительно большая надежность внутренних межсоединений в МПП создает ему большие преимущества. Но если кто-то связывает себя с перспективой использования полуаддитивных методов для обеспечения лучшего разрешения рисунка, ему придется отказаться от процесса прямой металлизации и возвращаться к химическому меднению и к гальванической затяжке. В этом случае терять эти процессы на временном этапе использования субтрактивных методов не целесообразно, поскольку возврат к ним связан с дорогостоящей модернизацией химико-гальванической линии.

В последнее время началась техническая реализация лазерных методов формирования рисунка за счет испарения меди из зазоров. Этому процессу не свойственен эффект, связанный с боковым подтравливанием, величина зазора в рисунке определяется длиной волны и апертурой оптической системы, выделяющей из излучения область максимальной энергии. Поэтому считается, что лазерным методом можно воспроизводить толстые проводники шириной 20…30 мкм. Например, ультрафиолетовые лазеры позволяют воспроизвести в медном покрытии зазор шириной 20 мкм со скоростью 0,3 м/с [5]. Однако до конца (до основания) освободить зазор от меди не представляется возможным, поскольку по мере утонения фольги при ее испарении начинает нагреваться диэлектрик основания, что приводит к нежелательным эффектам — тепловому взрыву под фольгой. Поэтому процесс испарения меди в зазорах не доводят до конца, оставляя 3.5 мкм металла, который окончательно химически вытравливают за счет разницы в толщине меди на проводниках и в зазоре (дифференциальное травление).

Преимущества полуаддитивных методов в лучшем разрешении рисунка неоспоримы, но производители ПП долго еще постараются остаться на позициях субтрактивных методов, которые гарантируют большую устойчивость в обеспечении хорошей адгезии меди с подложкой. Тем более что намечается тенденция к использованию лазерного скрайбирования зазоров и пробельных мест лазерной сублимацией меди.

Существенное добавление к базовым процессам состоит в наращивании слоев с глухими металлизированными отверстиями (build-up), что позволяет многократно увеличить плотность межсоединений в МПП, как показано на рисунке 1. Еще одно добавление — встраивание пассивных компонентов: резисторов, конденсаторов, индуктивностей — дает значительную экономию в сборочно-монтажных процессах, гораздо большую, чем издержки в производстве печатных плат. Отклонение от базовых процессов — лазерное формирование рисунка проводников в сплошном слое металлизации за счет сублимации меди из зазоров. Лазерное скрайбирование позволяет обойтись без химического травления и получить разрешение по проводникам и зазорам, соизмеримое с толщиной металла.

Рис. 1. МПП с послойным наращиванием межслойных переходов, лазерным формированием прецизионного рисунка, с встроенными пассивными элементами схем

Двукратное увеличение плотности межсоединений достигается заполнением глухих отверстий металлом. Из рисунка 2 можно видеть, что меж-слойные соединения в этом случае можно строить друг над другом, а не со сдвигом в сторону на один шаг, как если бы глухие отверстия не были бы заполнены металлом.

Рис. 2. Межслойные переходы, выполненные металлонаполненными глухими отверстиями

Комплектование производства печатных плат

Централизованные поставки оборудования для химических и гальванических процессов, как правило, ориентированы на определенный набор химикатов, в первую очередь для процессов прямой металлизации, иммерсионных процессов, гальваники и других концентратов, применение которых избавляет производство от проведения всевозможных химических анализов, требующих профессиональных навыков химика (так называемые, АВС-процессы). В производстве не происходят глобальные изменения, которые не были бы известны российским технологам. Но все же, давайте зафиксируем сегодняшнее состояние технологий и немного заглянем в будущее, чтобы знать, к чему нам готовиться.

Фотошаблоны

Высокая производительность современных растровых лазерных фотоплоттеров позволяет обеспечить фотошаблонами трехсменную работу основного производства без репродукции, т.е. изготавливать на них рабочие фотошаблоны, минуя фотооригиналы. Это тем более удобно, что текущие изменения в проектах могут быстро отслеживаться производством без потери темпов.

На российском рынке сейчас присутствуют два принципа изготовления фотошаблонов: лазерное гравирование СО₂-лазером полимерной пленки с масочным покрытием [6] и растровая засветка фотопленки лучом лазера или точечного источника света [7]. Оборудование, реализующее эти процессы, равноценно по разрешению и производительности. Если же смотреть с точки зрения разделения сфер использования, то они в большой мере субъективны. Обычно лазерные гравировщики (Laser-Graver) используют конструкторские подразделения, если они самостоятельно поставляют фотошаблоны в производство и считают их составной частью конструкторской документации. Разнородность темпе-ратурно-влажностных условий среды помещений в КБ и в производстве приводит к плаванию размеров фотошаблонов и неустойчивости на операциях совмещения элементов межсоединений. Технология Laser-Graver активно используется для изготовления фотоформ в полиграфическом производстве многоцветной продукции, где вопросы совмещения не менее важны, чем в производстве печатных плат. В связи с этим размерная стабильность основы «сухого» фотошаблона не должна вызывать сомнений.

Фотоплоттеры, как правило, используют цеховые подразделения. Тогда изготовление фотошаблонов находится в составе участка фотолитографии, где обязаны быть созданы однородные условия вакуумной гигиены: обеспыливание, термо- и вла-гостабилизация. Этим обеспечивается размерная стабильность полимерной основы фотопленки, особенно чувствительной к изменениям относительной и абсолютной влажности среды (0,001% на 1%).

Ламинирование фоторезиста

Альтернативные процессы нанесения фоторезиста: жидкого или пленочного — начинают сдвигаться в сторону жидких фоторезистов для воспроизведения линий шириной менее 100 мкм и щелочного вытравливания глухих отверстий в тонких полиимидных слоях МПП (вместо сверления). Равномерное нанесение тонких слоев жидкого фоторезиста обеспечивается валковым методом или медленным вытягиванием. Очевидно, что присутствие пыли в воздухе производственных помещений сводит на нет все преимущества хорошего воспроизведения рисунка жидким фоторезистом. Для традиционных процессов фотолитографии с разрешением до 0,07/0,07 мм целесообразнее использовать сухие пленочные фоторезисты. Предлагаемые на рынке ламинаторы отличаются различным уровнем автоматизации процесса и наличием систем предварительного подогрева, обеспыливания, обрезания пленки и т.д. Множество устройств, входящих в состав ламинатора: устройства предварительного центрирования, захвата, обрезки, вакуумная

пластина и др. — оснащены микропроцессорным управлением.

Экспонирование

Воспроизводство тонкого рисунка с нормами проводник/зазор до 0,05/0,05 мм связано не столько с процессами проявления и травления (они даже не рассматриваются в ряду общих проблем), сколько с оптическими системами и фоторезистами. В тонком рисунке уже сказываются незаметные раньше явления: абберации, дифракции, рассеивание света в толще фоторезиста, недостаточная планаризация поверхности фоторезиста, недостаточная параллельность лучей, нагрев зоны экспонирования, который приводит к изменению размеров фотошаблона во время экспозиции, и ряд других. Для устранения этих эффектов создано новое поколение автоматических установок экспонирования, в которых автоматизировано все, даже совмещение фотошаблонов по реперным знакам (без пробивки базовых отверстий) с использованием элементов технического зрения.

Современные установки экспонирования отличаются конструкциями оптических систем, создающих рассеянный или коллимированный свет, точечный источник света. В этой же последовательности нарастает цена установок и степень разрешения рисунка. Наиболее совершенны установки, в которых автоматизированы загрузка и выгрузка, совмещение фотошаблонов с двух сторон, вакуумный прижим, проверка совмещения после вакууми-рования, экспозиция. Такие установки обеспечивают точность совмещения ±5 мкм, разрешение ±2 мкм и полностью лишены влияния человеческого фактора [8]. Например, автоматические светокопировальные рамы EXPOMAT HAE, AEX, HEX (PRINTPROCESS) с лампами высокого давления 6 кВт с особым оптическим отражателем (рассеянный источник света) обеспечивают получение проводников и зазоров в 50 мкм на фоторезисте толщиной 38 мкм, и это является условием контракта при поставке оборудования [9].

Прямое лазерное формирование рисунка

на фоторезисте (Laser Direct Imaging — LDI) — начинающая распространяться альтернатива традиционной фотолитографии. Растровый рисунок экспонируется на фоторезисте непосредственно лучом лазера, минуя процессы изготовления фотошаблонов и экспонирования с фотошаблона. При двустороннем LDI-экспонировании автоматически совмещаются рисунки двух сторон. Производительность LDI-системы — 80 экспонирований в час для формата 457 х 609 мм, так что одна установка обеспечивает производство ДПП мощностью 25 м²/ч или МПП — 16 м²/ч. LDI-системы — дорогие установки, поэтому на меньших производительностях они не окупаются [10]. Если оценивать современное состояние LDI-процессов, то нужно отнести его к промежуточной стадии развития и подождать, когда этот процесс будет доведен до удаления масочного покрытия из пробельных мест, чтобы избавиться и от процесса проявления фоторезиста. Или дождаться, когда лазерные LDI-системы формирования рисунка непосредственно по меди станут более совершенными и дешевыми. Уже сейчас тонкий рисунок проводников и зазоров (30/40 мкм) на прецизионных печатных платах выполняют лазерным гравированием с последующим химическим вытравливанием остатков меди в зазорах по схеме дифференциального травления.

Использование планшетных струйных принтеров

Высокий уровень рентабельности в многономенклатурном производстве имеют системы Ink Jet Printer — ка-пелъно-струйные принтеры для нанесения маркировки, рисунка резиста для травления рисунка, паяльной маски с разрешением 720 dpi [11].Установки нанесения прямого изображения ре-зистами ультрафиолетового отверждения фирмы New System являются одной из последних разработок в производстве печатных плат. Применение этих принтеров позволяет значительно снизить сроки изготовления печатных плат, уменьшить количество основных операций, сократить производственные площади, уменьшить численность персонала и расход материалов, что в конечном итоге значительно уменьшает себестоимость продукции.

Струйная обработка

Проявление и удаление фоторезиста, проявление паяльной маски, травление рисунка — для всех этих процессов струйной обработки фирмы-поставщики предлагают собственные оригинальные решения, направленные на равномерное воспроизведение тонких линий. Фирма RESCO (Италия) предлагает систему TFS, устраняющую эффект накопления луж обрабатывающего раствора, попеременно меняя направления струй в противоположных направлениях. Фирма PILL (Германия) предлагала специальную систему отсоса отработанного раствора (фирма перестала существовать). Рабочие модули в линиях фирмы Schmid (Германия) обладают возможностью индивидуальной регулировки напора струй, так что можно настроить интенсивность травления с учетом неравномерности толщины вытравливаемого слоя. Трудно сказать, насколько эффективны эти методы в улучшении воспроизводимости тонкого рисунка. В реальном производстве больше ценится удобство эксплуатации: возможность обработки тонких слоев, хорошая химическая и термическая устойчивость конструкционных материалов и особенно швов и стыков, большая длина рабочих камер, полнота комплектации фильтрами, насосами, нагревателями, оптимальный уровень автоматизации, удобство обслуживания. Ценится также возможность сборки линии из модулей различного назначения, чтобы можно было организовать любую последовательность струйной обработки.

Производственников больше волнует не какие-то дополнительные возможности машин, рекламируемые поставщиками, а отсутствие ставших традиционными огрехов в их работе, таких как:

— несовершенство конвейерной системы, приводящее к развороту плат на конвейере;

— застревание заготовок в процессорных камерах;

— малый объем ванн или несовершенство системы обновления раствора;

— несовершенство системы распыления растворов;

— использование погружных насосов вместо выносных;

— отсутствие систем улавливания аэрозоля;

— отсутствие автономной системы перемешивания растворов в баках;

— некачественная сварка баков;

— сложность замены изнашиваемых деталей [12].

Нельзя пройти мимо заметного события. В России (г. Дмитров) организовано производство технологических линий струйной обработки WAT — «Передовые технологии». Там же выпускают химико-гальванические линии на любую производительность, HASL-установки, термошкафы. Линии WAT лишены отмеченных выше недостатков.

Системы совмещения

Совмещение элементов межсоединений в многослойных структурах — процесс многофакторный. Можно получить хорошие результаты позиционирования элементов рисунка на фотоплоттерах и сверлильных станках, но деформации пленочной основы фотошаблонов и слоев после травления и в процессе прессования могут свести на нет эти результаты, если используется непродуманная система совмещения. Системы базирования на штифтах с пробивкой базовых отверстий уже исчерпали свои возможности в обеспечении хорошей точности совмещения.

Прорыв в улучшении системы совмещения сделала швейцарская фирма PRINTPROCESS AG, обеспечив точность совмещения, соизмеримую с точностью сверления [13]. Эта принципиально новая бесштифтовая система совмещения в многослойных структурах позволяет изготавливать прецизионные многослойные печатные платы по высоким проектным нормам. В отличие от систем, использующих базирование на штырях — PIN-LAM, эта система без базовых отверстий названа MAS-LAM. На эту систему базирования перешло большинство заводов Европы и Азии, российские заводы в Рязани, Чебоксарах и др. Заводу ЭЛАРА этот процесс позволил не только увеличить точность совмещения, но и перейти с заготовки размером 300 х 400 мм на размер 530 х 610 мм.

Прессование

Требования к процессам

Cовтест АТЕ — Оборудование для поверхностного монтажа (SMT) печатных плат

Поверхностный монтаж (или SMT технология) становится всё более распространённым способом сборки электронных узлов на печатных платах. В отличие от традиционных методов монтажа, когда элементы вставлялись в отверстия на печатных платах, поверхностный монтаж предполагает установку компонентов на контактные площадки. Это значительно упрощает процесс. А использование автоматических установщиков позволяет заметно его ускорить, и к тому же повысить производительность. 

 

Рис.1. Пример установки компонентов при разных способах монтажа

5 весомых преимуществ

Поверхностный монтаж печатных плат обладает рядом конструкторских и технологических преимуществ.

1. Миниатюризация печатных узлов. Для поверхностного монтажа можно использовать компоненты, имеющие меньший вес, чем те, что применялись для монтажа в отверстия. Кроме того, SMT монтаж предполагает установку компонентов с двух сторон платы. То есть размер самой платы можно сделать меньше и, как следствие, уменьшить габариты всего печатного узла.

2. Снижение трудоемкости операций. Больше нет необходимости подготавливать выводы перед монтажом и устанавливать их в отверстия. Всё гораздо проще – компоненты фиксируются паяльной пастой или клеем и выравниваются при пайке, причем делают это не люди, а автоматизированные системы. Скорость монтажа при этом возрастает в разы. 

3. Улучшение качества передачи сигналов. За счет более плотного размещения компонентов (с двух сторон) и сокращения длины выводов значительно улучшаются электрические характеристики печатных плат.

4. Улучшение ремонтопригодности. Поверхностный монтаж печатных плат позволяет в случае необходимости быстро снимать и переустанавливать компоненты без повреждений. Для этого не требуется равномерно прогревать припой внутри отверстия для извлечения элемента, затем вычищать этот припой. При SMT монтаже достаточно нагреть поверхность с помощью горячего воздуха или азота. 

5. Снижение себестоимости. За счет уменьшения размеров печатных плат сокращается расход используемых материалов. Снижаются затраты на упаковку. А полная автоматизация процесса не только повышает производительность, но и снижает риск брака. Таким образом, сокращаются издержки из-за «человеческого фактора».    

 

Необходимое оборудование

Для того, чтобы поверхностный монтаж печатных плат был высокого уровня и соответствовал всем стандартам качества, необходимо специализированное оборудование — автоматические установщики SMD компонентов. Их можно условно разделить на три группы:

Таким образом, в выборе оборудования производитель может ориентироваться исключительно на свою сферу применения. Кому-то нужен установщик для мелкосерийного производства, кому-то — для крупносерийного. Но стоит отметить, что автоматические установщики SMD компонентов, в любом случае, имеют существенные преимущества перед ручным производством:

• большая скорость установки компонентов;
• простые режимы программирования;
• надежность и простота в эксплуатации;
• высокая точность работы;
• совместимость с ПК. 

Рис.2. SMD компоненты для поверхностного монтажа печатных плат

Автоматизация процесса установки SMD компонентов стала возможной, благодаря их корпусной структуре. И на сегодняшний день практически все автоматические установщики, осуществляющие поверхностный монтаж печатных плат, могут работать с любыми типами SMD компонентов.

Оборудование для производства и монтажа печатных плат

Процесс производства включает в себя несколько этапов. 

ВХОДНОЙ КОНТРОЛЬ КОМПЛЕКТАЦИИ

• Рабочее место визуального контроля

  Разработано специально для контроля качества сборки печатных узлов с компонентами поверхностного монтажа. Визуальное увеличение до 80 крат, возможность подключения цифровой камеры.

• LCR — метр 

Прибор предназначен для контроля сопротивления, емкости и индуктивности пассивных компонентов с учетом статистической достоверности проверок.

ПОВЕРХНОСТНЫЙ МОНТАЖ И ОПЛАВЛЕНИЕ

Линия поверхностного монтажа

• Автоматический трафаретный принтер для нанесения паяльной пасты

Время цикла — 8 сек, высокая точность нанесения — до 10 мкм, принтер оборудован системой распознавания плоских изображений, что позволяет добиться высокого уровня повторяемости печати и избежать дефектов при нанесении паяльной пасты.

• Высокоскоростной установщик компонентов поверхностного монтажа

Производительность до 40000 компонентов в час. Точность установки составляет не менее 65 мкм, наличие параллельного конвейера позволяет производить одновременную сборку 2-х изделий, 2 установочные головы с 6 вакуумными насадками каждая, используются ленточные питатели шириной от 8 мм до 32 мм, возможность подачи элементов из стиков (пеналов). Возможность устанавливать как стандартные чип-компоненты, так и микросхемы с шагом выводов 0,5 мм.

• Установщик компонентов поверхностного монтажа многофункциональный

Производительность до 31000 компонентов в час.

Возможность установки компонентов любой сложности (типа BGA, QFP и т.п.).

Точность установки сложных компонентов не менее 25 мкм при 3 сигма. Три вакуумные насадки на каждой из двух рабочих голов, используются ленточные питатели шириной от 8 мм до 32 мм.

Возможность установки более 20 различных типов  компонентов с поддонов и пеналов в ходе сборки одного изделия.

• Конвейерная печь оплавления

     

Предназначена для оплавления паяльной пасты.

Семь зон нагрева-охлаждения, среднее время цикла 25 сек., система термопрофилирования позволяет заранее выставить оптимальный температурный режим для каждого конкретного изделия.

КОНТРОЛЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

• Установка автоматической оптической инспекции

Предназначена для выявления дефектов поверхностного монтажа, таких как: приподнятые выводы, компланарность контактов микросхем и коннекторов, смещение и неправильная полярность элемента, контроль качества пайки  и т.д. Отвечает всем современным стандартам проверки печатных плат. Обладает коротким временем цикла 10-20 сек. Встроенный маркировщик дефектов автоматически устанавливает метку-указатель в месте обнаружения дефекта.

ОТМЫВКА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

• 4х-ступенчатая система отмывки

Предназначена для отмывки остатков припойного флюса с печатных плат. Оборудована компьютерным управлением процессом, ультразвуковой ванной, сушка осуществляется горячим воздухом. Предусмотрена защита чувствительных компонентов. Возможно создание разнообразных программ отмывки в зависимости от требований процесса. Максимальная скорость отмывки до 60 плат в час.

НАВЕСНОЙ МОНТАЖ

• Паяльные станции

Паяльные станции с наконечником и нагревательным элементом улучшенного типа, с использованием композитных материалов. Диапазон нагрева 200-400° С, полная защита от статического электричества. Дают возможность производить монтаж и замену компонентов любой сложности.

• Ремонтный центр

Рабочее место радиомонтажника с ремонтным центром для установки и снятия компонентов (в том числе металлических экранов).

Диапазон нагрева 100-500° С, точность совмещения 25 мкм при 6 сигма.

Ремонтный центр дает возможность ремонта BGA и других компонентов сложной геометрии. Достигается высокая точность как по геометрии постановки, так и по температурному профилю.

ВНУТРИСХЕМНОЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ

• Тестовая система с четырьмя подвижными пробниками

        

Служит для полной электрической проверки собранных изделий и обладает возможностью функционального тестирования с созданием баз данных характеристик изделий. Использование данной системы позволяет исключить такие дефекты как короткие замыкания, отсутствие контакта и отклонение от требуемого номинала или активных характеристик элемента. Поддерживается работа с платами сложной геометрии и многоуровневыми изделиями.

4 независимых подвижных пробника по 2 с каждой стороны, 2 цифровые видеокамеры оптической инспекции для непосредственного места наличия дефекта. Минимальный размер контактной площадки 50 х50 мкм. Минимальное расстояние между центрами контактных площадок 0,1 мм.

РЕНТГЕН-КОНТРОЛЬ

• Рентгеновская установка проверки печатных плат

Контроль качества монтажа компонентов с контактами, находящимися под корпусом элемента или другими элементами сборки.

Также выявляет возможные неоднородности пайки сложных компонентов, такие как: короткие замыкания, отсутствие припоя, слабый контакт между припоем и площадкой, внутренние дефекты галтели (трещины и микропузырьки). Обнаруженный дефект легко устраняется монтажником.

Увеличение до 1590 крат.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ НАШЕГО ПРОИЗВОДСТВА

• Односторонний и двухстронний монтаж 
• Автоматическая пайка на линии SMD монтажа
• Пайка волной
• Ручной монтаж
• Диапазон устанавливаемых компонентов от 0201 (0,6мм х 0,3мм) до 45мм х 45мм с максимальной высотой 15мм; QFP и т.п. шаг выводов до 0,3мм; SOIC, PLCC, TSOP, CSP, BGA шаг шариков до 0,5мм
• Возможность проведения рентген контроля
• Ремонт и установка BGA корпусов микросхем на ремонтной станции
• Возможность проведения контроля летающими пробниками
• Проведение операций функционального контроля электронных модулей

Как выбрать оборудование для производства печатных плат? :: BusinessMan.ru

По какому принципу целесообразно выбирать оборудование для производства печатных плат? Попробуем разобраться в этом в данной статье.

Изготовление печатных плат – как бизнес или для собственных нужд

Итак, в первую очередь необходимо руководителю фирмы решить – изготавливать печатные платы для собственного потребления или на этом строить бизнес. От этого зависит, какое оборудование для производства печатных плат необходимо приобрести. Так, внутреннее потребление будет требовать небольшого объема такого изготовления. Если же это будет основным видом деятельности, то нужно позаботиться о том, чтобы приобрести достаточно дорогостоящий станок для производства печатных плат.

Автоматизация производства – обязательное условие данной отрасли

Такой принцип обеспечит высококлассное оборудование для производства печатных плат. Это необходимо не только для снижения затрат на дополнительную численность персонала, но и для обеспечения максимального снижения риска влияния человеческого фактора на качество готовой продукции с целью автоматического управления производством (ведение электронного документооборота, электронной диспетчеризации и логистики).

Правильно подобранное оборудование для производства печатных плат позволит существенно снизить риск загрязнения экологии. Так, данный процесс зачастую связан с достаточно агрессивными стоками, если вовремя не принять специальные меры.

Конечно, нельзя забывать и о планировании своего будущего. В этом помогут новые технологии, внедрение которых можно заменить обычной модернизацией функционирующего уже на предприятии оборудования.

Технологии производства печатных плат

На самом деле, существует несколько технологий такого производства. Рассмотрим некоторые из них. Так, например, это тентинг-процесс, которые содержит, по сравнению с другими технологиями, меньше операций и требует оборудования попроще. Однако если использовать фольгированный алюминий для производства печатных плат, его осаждение и травление зачастую способствуют возникновению большого количества брака. Возможность несовмещения рисунков пленочного фоторезиста с необходимыми отверстиями способствует осторожности в оценке его преимуществ.

Существует и другая технология производства печатных плат – процесс прямой металлизации. В современном производстве при использовании субтрактивных методов (травления фольги) указанный процесс является достаточно прогрессивным. При использовании данной технологии производители избавляются от необходимости химического меднения и гальванической затяжки, что существенно повышает надежность всех внутренних межсоединений на печатной плате.

Однако если требуется высококачественное разрешение рисунка, то производителю нужно будет использовать химическое меднение.

В последние годы довольно успешно используются лазерные методы формирования рисунков с помощью испарений меди из зазоров. Данный процесс связан с боковым подтравливанием. При этом размер зазора в рисунках определяется длиной волн и апертурой оптических систем, выделяющих область энергии из излучения. Таким образом, с помощью лазерного метода можно делать толстые проводники. К примеру, ультрафиолетовые лазеры в медном покрытии воспроизводят зазор шириной до 20 мкм. При этом до основания освободить от меди зазор невозможно, так как при утончении фольги начинает нагреваться диэлектрик у основания и может произойти тепловой взрыв под фольгой. Именно поэтому данный процесс не доводят до самого конца, а оставляют около 3 мкм металла, который впоследствии вытравливают дифференциальным способом.

Преимущество полуаддитивного метода – лучшее разрешение рисунка. Однако многие производители печатных плат не спешат его использовать, так как субтрактивный метод гарантирует большую устойчивость при обеспечении адгезии меди с подложками.

Комплектование процесса производства

Оборудование для гальванических и химических процессов ориентируется на конкретный набор химикатов, которые используются при прямой металлизации, иммерсионных процессах, для гальваники и прочих концентратов, их применение избавляет данное производство от необходимости проведения химических анализов.

Достаточно высокая производительность у растровых лазерных фотоплоттеров обеспечивается фотошаблонами, что позволяет организовать трехсменную работу производства. Другими словами, изготавливать рабочие фотошаблоны сразу без фотооригиналов. Таким образом будут устранены существенные потери времени.

Вывод

С внедрением технологических новшеств требуются соответствующие доработки в существующих технологиях и модернизация действующего оборудования производства печатных плат. Это приводит к активному заимствованию эффективных зарубежных технических решений. Прослеживается постоянно возрастающий интерес со стороны инвесторов к вложению капитала в данное производство.

Технологии производства и монтажа печатных плат

Конвекционная печь Vitronics Soltec XPM3 (1030) с 10-тью зонами нагрева и тремя зонами охлаждения.

Конвекционная печь Vitronics Soltec XPM3 (1030)

Линия №2:

Принтер трафаретной печати — GKG G3.

Установщики компонентов Universal Advintis 3 AC-30S и Universal Advintis 3 AC-72 с производительностью до 54 000 комп./час (по IPC9850, chip 0603). Устанавливаемые компоненты – от 01005 (IEA) до IC – 30×30 mm., в любых типах корпусов в том числе BGA, LGA с высотой до 35 мм.

Конвекционная печь JT Automation RS-1000 с 10-тью зонами нагрева и тремя зонами охлаждения.

Конвекционная печь JT Automation RS-1000

Контроль качества

Качество монтажа контролируется «Автоматической Оптической Инспекцией (AOI)» — TRI TR-7500 — минимальный размер проверяемого компонента 01005 (IEA), данная установка автоматически контролирует геометрические расположения, маркировку компонентов,  корректность ключей и качество паяных соединений.

TRI TR-7500

Контроль пайки осуществляется с помощью установки рентген контроля YXLON Y.Cougar SMT. Установка с высоким разрешением в режиме реального времени позволяет проанализировать внутренние слои многослойных печатных плат и качество паяных соединений. А также проконтролировать установку кристаллов. На нашей установке возможна автоматизированная инспекция печатных плат.

YXLON Y.Cougar SMT

На участке установлена Ремонтная станция BGA — Weller WQB4000 SOPS и FINEPLACER coreplus, что позволяет производить сложный ремонт печатных плат (Монтаж и демонтаж компонентов в корпусах BGA, LGA, QFN).

Ремонтная станция BGA — Weller WQB4000 SOPS

Отмывка плат от загрязнений и остатков флюса производится в установке ультразвуковой отмывки печатных плат — Uniclean 1 и Спецмаш (Промывочная жидкость — ZESTRON FA+)

Участок выводного монтажа

Ручной монтаж выводных компонентов, а также пайка плат на установке пайки двойной волной припоя Delta X (Vitronics Soltec).

Delta X (Vitronics Soltec)

Мы имеем 15 рабочих мест для ручного выводного монтажа. А также установки паяльных станций Weller, для запрессовки разъемов, автоматические аксиальные  и радиальные формовщики, устройства для удаления перемычек при разделении предварительно профрезерованных печатных плат Hektor и разделения печатных плат Maestro (скрайбирование).

Оборудование фирмы LPKF: производство печатных плат в домашних условиях — Компоненты и технологии

В ходе разработки любого электронного прибора обязательно приходится изготовить несколько его рабочих макетов. Традиционно, схема состоящая из десятка микросхем и транзисторов, легко распаивается на стандартной макетной плате. Хуже обстоит дело при макетировании более сложного изделия, состоящего из многих десятков, а то и сотен элементов, а тем более изделия, изготавляваемого по технологии поверхностного монтажа. Здесь уже не обойтись без полноценной печатной платы. А что же делать, если макет прибора необходимо через несколько дней, а участок по производству печатных плат принимает заказы только на следующий месяц?

Необходимость изготовления макетов печатных плат всегда была камнем преткновения для разработчиков электронных приборов. Ведь далеко не всякую схему можно опробовать на унифицированной макетной плате. Этому препятствует и сложность схемы, и ее функциональное назначение. Вряд ли кому удастся распаять на макетной плате несколько десятков микросхем. И тем более, никому не придет в голову макетировать таким образом, например, высокочастотную микросборку, в которой каждый отдельный проводник является полноценным элементом схемы.

Поэтому во многих случаях не обойтись без изготовления полноценного образца печатной платы. Лет 20 назад такая проблема решалась просто: лак для ногтей, стеклянный рейсфедер, самодельная сверлилка, кусок стеклотекстолита, банка хлорного железа — и через несколько часов макет готов. Но вот появилась необходимость разработать малогабаритный прибор. Вы заложили в проект использование микросхем в корпусах типа TSOP, SOP, µMAX и столкнулись с непреодолимой проблемойтакие печатные дорожки уже не нарисовать вручную!

Остается другой вариант. Вы разводите печатную плату в одном из широко распространенных программных пакетов, отдаете результаты разводки в производство и через некоторое время получаете готовую плату. Все вроде бы гладко и красиво. Только одна небольшая проблема: время! В лучшем случае задержка на производственном участке составляет неделю-другую. Через пару недель вы получаете долгожданную плату, распаиваете ее, настраиваете свой прибор и выясняете, что для успешной сдачи его в производство необходимо изменить схему в одном, другом, третьем месте… И снова доработка платы, заказ, производственный цикл. Снова расходы на производство. А главное — снова время, время и время…

Если всего несколько лет назад требовалось от 6 до 8 месяцев на претворение идеи в готовую продукцию, то сегодня это должно быть выполнено за несколько недель. Вряд ли кто-либо из ваших заказчиков согласится ждать выполнения своего заказа на протяжении полугода. Есть риск, что в таких условиях он уйдет и больше никогда не вернется. Опять мы уперлись в труднопреодолимую проблему.

Механическая обработка печатных плат

Готовое решение было предложено еще в 1976 году сотрудниками фирмы LPKF. Необходимо только с другой стороны посмотреть на сам процесс производства печатной платы. Это сразу ассоциируется с химическим травлением, с хлорным железом. А кто сказал, что химический процесс обязателен? Химики? А вот механики фирмы LPKF говорят, что можно изготовить плату механическим способом — путем прецизионного фрезерования. Берется заготовка из фольгированного диэлектрика и специальный высокоточный станок как бы «обводит» печатные проводники, снимая вокруг них проводящее покрытие при помощи микрофрез.

На первый взгляд может показаться, что таким способом изготавливается только сравнительно «грубаю» печатнаю плата. Мы привыкли, что при стандартном химическом методе производства можно, например, провести между ножками микросхемы в корпусе типа DIP один, два, а то и три проводника. А что же может механический метод? И тут мы оказываемся приятно удивлены — современный прецизионный станок фирмы LPKF позволяет профрезеровать в аналогичной ситуации аж до пяти проводников! И далеко не всякий химический метод может соперничать с таким результатом.

Несмотря на уникальные возможности, долгое время продукция фирмы LPKF не находила серьезного применения в нашей стране. Ведь прецизионный станок и стоит немало. «А за чем, собственно, дело стоит? Возьмем обычный графопостроитель и приладим к нему вместо пера малогабаритную сверлильную машинку. Вот вам и готовый станок. И обойдется все это раз в 10 дешевле…» — такие слова приходилось неоднократно слышать на протяжении многих лет. Да это и понятно. Кто же мог себе позволить в условиях практически полного развала производства потратить десяток-другой тысяч долларов на приобретение станка LPKF? Но, наконец, отечественная экономика начинает оживать, а вместе с этим и оживает интерес к продукции LPKF. И хотя по-прежнему надо потратить большие деньги на приобретение самого станка и инструмента к нему, однако благодаря этому вы можете значительно сократить сроки новых разработок и опередить конкурентов в борьбе за новые заказы.

Одновременно и сотрудники фирмы LPKF не стоят на месте. Обладая многолетним опытом в области быстрого макетирования печатных плат и гибко реагируя на запросы современного рынка, они предлагают все новые варианты решений. Появилась возможность самостоятельного изготовления макетов многослойных плат. Кроме станков для изготовления макетов печатных плат появились и портативные комплекты оборудования для поверхностного монтажа компонентов.

И наконец, постепенно меняются и сами методы обработки. Ведь по мере увеличения плотности монтажа возросли и требования к производственному оборудованию, а возможности простой механической обработки наконец-то достигли своего предела. На смену механической пришла лазерная обработка материалов.

Производственный цикл

Обладая непревзойденным опытом в области изготовления макетов печатных плат, накопленным начиная с 1976 года, компания LPKF предлагает полный комплекс оборудования и программного обеспечения для быстрого изготовления макетов и мелкосерийного производства печатных плат. «Сердцем» этого комплекса, конечно же, является прецизионный станок ProtoMat, предназначенный для фрезеровки платы. Но один только станок — это еще не решение всех проблем.

Для успешного функционирования любого организма необходимы кроме сердца еще и другие жизненно важные органы. При этом, чтобы вы случайно не приладили голову льва к телу кролика, сотрудники фирмы LPKF всегда готовы взять на себя заботу о подборе комплекта оборудования, необходимого именно для вашего конкретного случая. Обсудив вместе с вами вопросы, связанные с необходимым объемом производства, сложностью разрабатываемых плат и перспективами дальнейшего развития производства, вам будут предложены рекомендации по подбору необходимого комплекта оборудования. Это, конечно, просто рекомендации, вы всегда можете заказать оборудование на свое усмотрение. Но поверьте профессионалам — за их рекомендациями стоят тысячи инсталляций оборудования на протяжении более чем 25 лет. Причем сотрудники фирмы LPKF всегда очень внимательно следили за требованиями современного рынка и старались не просто поставить заказчикам свое оборудование, но и обеспечить его максимально эффективное использование в каждой конкретной ситуации. Без этого, наверное, вообще не мыслимо существование любой фирмы, успешно работающей на рынке высокотехнологичного оборудования.

Давайте же вместе с вами пройдем последовательно по всему технологическому циклу производства макета печатной платы и посмотрим, что же еще, кроме самого станка, должно входить в состав готового комплекса.

Итак, вы уже развели необходимую плату. Кажется, что вся работа уже закончена и можно передать ее результаты для изготовления макета. Но посмотрите внимательно на рисунок проводников. В нем вроде бы нет ничего необычного. Обычный рисунок для обычного производства, но производства химического! Чтобы понять, что в этом рисунке не подходит для механического изготовления, предположим предельный вариант — вся ваша плата предназначена для соединения всего двух проводников и поэтому состоит только из двух контактных площадок и одной соединительной дорожки между ними. Плату вы развели в одном из стандартных пакетов проектирования, например в широко распространенной системе P-CAD. Ваша система проектирования, как и любая другая, предназначена для разводки печатной платы, обеспечивающей необходимое соединение контактных площадок. Поэтому на рисунке платы вы увидите две контактных площадки и сравнительно узкую соединительную дорожку между ними. Ширина дорожки, конечно же, может варьироваться в определенных пределах, заданных конкретной программой, но это все равно соединительная дорожка. Оставшаяся поверхность печатной платы никак не участвует в процессе соединения площадок и проводящее покрытие с нее должно быть удалено в процессе производства. При стандартном методе химического травления печатной платы это приведет разве что к повышенному расходу химических реактивов.

Совсем другое дело, если вы попытаетесь изготовить такую плату на прецизионном фрезерном станке. Представьте себе, что почти все проводящее покрытие должно быть удалено с поверхности платы при помощи микрофрезы рабочим диаметром порядка 100 мкм! Как вы думаете, сколько времени на это понадобится и на каком этапе изготовления первой же платы ваша фреза безнадежно затупится? И вам сразу же станет понятно, что такой рисунок совершенно не пригоден для изготовления печатной платы методом фрезеровки. Каков же выход из сложившейся ситуации?

А выход очень прост. Вам необходимо только отделить вашу дорожку от оставшегося проводящего покрытия. И теперь не понадобится снимать все это покрытие, ведь оно никак не соединено с необходимым вам проводником. А чтобы отделить дорожку от оставшейся поверхности платы, достаточно просто снять узкую полоску проводящего покрытия по всему контуру проводника. Теперь достаточно только одного прохода микрофрезой по контуру проводящей дорожки — и плата готова.

В реальной жизни, конечно же, все нет так. И реально проводниками занята значительно большая часть поверхности. Но приведенный пример проиллюстрировал нам основную идею подготовки рисунка печатной платы к производству механическим методом. И теперь вступает в работу программное обеспечение. Причем необходимо отметить, что все необходимое программное обеспечение обязательно входит в комплект поставки самого станка и вам не нужно метаться по окрестным торговым точкам или просторам Интернета в поисках необходимых программ.

CircuitCAM — программа обработки рисунка печатной платы

На приведенном выше примере была продемонстрирована сама необходимость обработки уже готовой разводки печатной платы. Теперь мы посмотрим, как же это осуществляется на самом деле.

Вернемся немного назад, к тому моменту, когда вы закончили разводку платы в одном из пакетов проектирования и получили готовый файл разводки. Программы проектирования бывают разные, и соответственно, кардинально различаются и форматы представления данных в файлах. Но любой пакетпроектирования печатных плат предназначен для окончательного вывода информации на исполнительные устройства. А промышленным стандартом входных данных в таких исполнительных устройствах уже давно стали два — GERBER для фотоплоттеров и EXCELLON для автоматических сверлильных станков. И любая программа проектирования печатных плат, кроме всевозможных других вариантов, обязательно поддерживает вывод данных в этих двух стандартах. Именно они и стали основными форматами импорта данных в программу CircuitCAM.

Итак, закончив разводку, вы экспортировали данные в форматы GERBER и EXCELLON и с их помощью перенесли свои данные в программу CircuitCAM. На этом этапе можно просмотреть поступившую информацию и в случае необходимости вручную внести необходимые коррективы в рисунок платы. При последующих модернизациях платы можно даже не возвращаться к программе разводки, а вносить свои изменения непосредственно в программе CircuitCAM.

Затем программой осуществляется оконтуривание всех печатных проводников. Дальнейшей фрезеровке подлежит только узкий изолирующий контур вокруг каждого проводника. Вся остальная поверхность платы остается нетронутой. Причем уже на этом этапе оконтуривание производится с учетом того инструмента, который будет использоваться для обработки платы. На следующем рисунке приведен фрагмент рисунка печатной платы после предварительной обработки данных.

Красным и синим цветами на рисунке выделены, соответственно, печатные проводники и отверстия для сверления. Зеленым и серым цветами отмечены области, подлежащие обработке инструментами различной толщины. Поверхность материала, закрашенная черным цветом, остается нетронутой в процессе обработки. Легко заметить, что фрезерной обработке подлежит только поверхность, окрашенная в зеленый и серый цвет и составляющая лишь небольшую долю поверхности печатной платы.

Теперь, наконец, данные для работы станка готовы, могут быть сохранены на диске и в дальнейшем использоваться для обработки печатной платы под управлением программы BoardMaster.

BoardMaster — программа управления фрезерным станком

Программа BoardMaster с предельно простым и дружественным интерфейсом предназначена непосредственно для управления станками семейства ProtoMat. Графический интерфейс программы обеспечивает отображение данных, сгенерированных в результате работы программы LPKF CircuitCAM или любых других входных данных в формате HPGL. Вы можете произвольно скомбинировать на макете печатной платы данные из нескольких файлов или же просто размножить готовый рисунок по поверхности всей заготовки. Таким образом можно добиться оптимального использования площади заготовки печатной платы и оптимизировать использование сменного инструмента.

В процессе работы станка на экране монитора всегда подсвечивается обрабатываемая в данный момент область платы. В любой момент процесс обработки может быть приостановлен для осмотра результатов работы, и затем обработка может быть продолжена.

Области, требующие повторной обработки, могут быть легко отмечены на экране монитора. Возможно и непосредственное ручное управление перемещением режущего инструмента по вертикали и горизонтали. Программа содержит также параметры различных рабочих инструментов и автоматически управляет необходимой скоростью вращения приводного электродвигателя, перемещением рабочей головки по поверхности печатной платы и скоростью сверления отверстий. Кроме этого осуществляется непрерывный контроль над продолжительностью работы каждого используемого инструмента и оператору выдается приглашение на его смену в случае выработки ресурса или при необходимости смены инструмента для осуществления других операций. При использовании станка ProtoMat 95s все операции по замене инструмента осуществляются автоматически.

LPKF ProtoMat — станок для фрезеровки печатных плат

Наконец-то мы достигли и «сердца» всего производственного комплекса. Все необходимые данные уже готовы и можно приступать непосредственно к фрезеровке платы. На этом этапе вы можете воспользоваться одним из прецизионных сверлильно-фрезерных станков семейства LPKF ProtoMat. Причем с его использованием мы столкнемся еще не раз и на других этапах производства. Так что же отличает такой станок от того самого «графопостроителя, дополненного сверлильной машинкой»? Представим себе конструкцию станка.

Для высокоточной обработки печатной платы используются специальные микрофрезы. Рабочий диаметр стандартной фрезы составляет всего 200 мкм. Диаметр специальной микрофрезы и того меньше — всего 100 мкм. Для фрезеровки материала при помощи такого инструмента требуется огромная скорость вращения. Скорость вращения рабочего инструмента в некоторых моделях семейства ProtoMat достигает 100 000 оборотов в минуту. А вам когда-нибудь приходилось видеть в работе электродвигатель с такой скоростью вращения? Это не просто электродвигатель. Это целый узел со специальной подвеской, специальной смазкой. После его включения один только выход на рабочий режим продолжается не одну минуту.

А теперь представьте себе, что этот узел необходимо перемещать по всему рабочему полю станка с точностью около 5 мкм! И вы поймете, какой точностью и жесткостью должен обладать его привод. Ведь, например, только для того, чтобы обеспечить необходимую жесткость, в станках ProtoMat используется несущий рабочий стол, изготовленный из литой алюминиевой плиты толщиной 75 мм! С основными параметрами станков семейства ProtoMat вы можете ознакомиться в таблице.

Таблица

Модель	ProtoMat C20	ProtoMat C30/S	ProtoMat C60	ProtoMat C100/HF	ProtoMat M30/S	ProtoMat M60	ProtoMat X60	ProtoMat 95s
Рабочая область	200х340 мм	200х340 мм	200х340 мм	200х340 мм	375х540 мм	375х540 мм	530х650 мм	380х420 мм
Разрешение	7.937 мкм	7.937 мкм	7.937 мкм	7.937 мкм	7.937 мкм	7.937 мкм	7.937 мкм	5 мкм
Точность повторения	± 5 мкм	± 5 мкм	± 5 мкм	± 5 мкм	± 5 мкм	± 5 мкм	± 5 мкм	± 5 мкм
Мин. диаметр отверстий	0.5 мм	0.3 мм	0.2 мм	0.2 мм	0.3 мм	0.2 мм	0.2 мм	0.2 мм
Мин. ширина проводника	0.2 мм	0.1 мм	0.1 мм	0.1 мм	0.1 мм	0.1 мм	0.1 мм	0.1 мм
Мин. зазор между проводниками	0.2 мм	0.2 мм	0.1 мм	0.1 мм	0.2 мм	0.1 мм	0.1 мм	0.1 мм
Двигатель привода инструмента	Пост. тока	Пост. тока, регули-руемый	Трехфазный, регули-руемый	Трехфазный, регули-руемый	Пост. тока, регули-руемый	Трехфазный, регули-руемый	Трехфазный, регули-руемый	Трехфазный, регули-руемый
Скорость вращения инструмента	20000 об/мин	5000..32000 об/мин	10000..60000 об/мин	10000..100000 об/мин	5000..30000 об/мин	10000..60000 об/мин	10000..60000 об/мин	10000..60000 об/мин
Смена инструмента	Полу-автомат	Полу-автомат	Полу-автомат	Полу-автомат	Полу-автомат	Полу-автомат	Полу-автомат	Автомат, 30 позиций
Макс. скорость сверления	60 отв./мин	78 отв./мин	90 отв./мин	120 отв./мин	78 отв./мин	90 отв./мин	120 отв./мин	120 отв./мин
Макс. скорость фрезеровки	40 мм/с	40 мм/с	40 мм/с	40 мм/с	40 мм/с	40 мм/с	40 мм/с	60 мм/с
Потребляемая мощность	150 В.А	150 В.А	200 В.А	200 В.А	150 В.А	200 В.А	200 В.А	240 В.А
Габаритные размеры	420х350х565	420х355х565	420х330х565	420х330х565	600х395х760	600х370х760	750х370х900	600х430х750
Вес	24 кг	24 кг	24 кг	25 кг	43 кг	43 кг	69 кг	50 кг

Итак, вы приобрели один из станков семейства ProtoMat. Все необходимые для его работы данные уже подготовлены. Осталось только закрепить печатную плату на специальных направляющих штифтах рабочего стола и можно начинать обработку. Установив в цанговом зажиме станка сверло необходимого диаметра, вы обрабатываете сквозные отверстия платы. После ослабления зажима вы заменяете сверло подходящей микрофрезой, с помощью кнопок ручного управления перемещением инструмента рисуете две-три линии за пределами рабочего участка печатной платы, на которых подбираете необходимую глубину погружения инструмента, и начинается второй этап обработки — фрезеровка изолирующих промежутков вокругпроводников. Немного терпения — и печатная плата готова. На рис. 4 приведен образец печатной платы, изготовленной на станке семейства ProtoMat. Чтобы немного представить производительность станка ProtoMat, отметим, что суммарное время обработки такой платы составляет 48 минут.

Но это пока только односторонняя плата, а развести необходимую схему вам удалось только на двух сторонах. Как же изготовить двустороннюю плату? Сам по себе процесс ее изготовления практически ничем не отличается от односторонней. Достаточно просто обработать одну сторону платы, перевернуть ее на направляющих штифтах, снова подобрать правильную глубину обработки и совместить рисунок с уже просверленными отверстиями по специальным реперным точкам. Теперь можно начинать фрезеровку и второй стороны. И вот печатная плата вроде бы готова, хотя двусторонняя печатная плата без металлизации отверстий — вещь весьма условно пригодная для использования. Необходимо каким-то образом все же решитьпроблему металлизации. Эту заботу тоже взяли на себя инженеры компании LPKF.

Оборудование для металлизации отверстий и изготовления многослойных печатных плат

Для полного завершения цикла производства двусторонних печатных плат было предложено несколько различных способов. От наиболее простого и дешевого ручного инструмента для запрессовки в отверстия металлических пистонов до практически полностью автоматизированного комплекса для гальванической металлизации отверстий.

Первый и самый простой вариант металлизации состоял в запрессовке в отверстия металлических пистонов с их последующей пайкой к проводникам печатной платы. Для этого на протяжении продолжительного времени выпускался комплект, получивший название LPKF Copperset. В состав набора входил портативный ручной пресс и специальная проволока из оловянно-свинцового припоя с гальваническим покрытием высокочистой медью толщиной 25…30 мкм. Проволока вставлялась в отверстие печатной платы, обрезалась до необходимой длины и запрессовывалась в отверстие при помощи ручного пресса. При последующей пайке печатной платы проводящее медное покрытие на поверхности проволоки надежно припаивалось к печатным проводникам. В настоящий момент комплекты LPKF Copperset снимаются с производства, но им на смену приходит комплект LPKF EasyContac с почти аналогичным принципом действия.

Начиная с 1995 года компания LPKF предлагает своим заказчикам уникальный комплект оборудования для металлизации отверстий печатных плат — LPKF AutoContac. Нанесение электропроводящего покрытия на стенки отверстий осуществляется после фрезеровки платы с помощью того же самого станка ProtoMat и специально разработанной проводящей пасты. Оборудование обеспечивает практически полностью автоматизированный процесс производства двусторонних печатных плат средней сложности (до 400 отверстий) из различных фольгированных материалов.

Процесс производства двусторонней печатной платы разбивается на несколько этапов:

1. На первом этапе осуществляется сверление отверстий и фрезеровка токопроводящих дорожек на обеих сторонах платы. Этот этап выполняется при помощи стандартного станка семейства ProtoMat и с использованием стандартного инструмента. На этом этапе процесс обработки платы ничем не отличается от изготовления двусторонней платы без металлизации отверстий.
2. Затем отверстия печатной платы заполняются специальной токопроводящей пастой при помощи насадки, закрепляемой на рабочей головке станка ProtoMat. Продавливание пасты сквозь отверстия платы осуществляется за счет избыточного давления в дозирующей насадке, создаваемого двухрежимным компрессором, входящим в состав оборудования. Весь процесс заполнения отверстий пастой осуществляется полностью автоматически под управлением персонального компьютера. Специальная библиотека, входящая в состав программы LPKF BoardMaster, управляет дозированием токопроводящей пасты для отверстийразличного диаметра.
3. На этом этапе двухрежимный компрессор переключается на режим создания необходимого уровня разрежения, и избыточное количество пасты отсасывается из отверстий печатной платы при помощи того же самого дозирующего приспособления и также под управлением персонального компьютера. После осуществления этой операции на стенках отверстий остается строго определенное количество токопроводящей пасты.
4. Теперь остается только окончательно зафиксировать результаты обработки. Для этого печатная плата загружается в любую печь, обеспечивающую нагрев до температуры 160 °C и выдержку при этой температуре на протяжении 30 минут. За это время токопроводящая паста приобретает достаточную механическую прочность и обеспечивает надлежащий электрический контакт между печатными проводниками, расположенными по обестороны платы.

Максимальной производительности при металлизации отверстий и наибольшей механической прочности покрытия можно достичь при использовании гальванических методов металлизации. Для этого компанией LPKF выпускаются два комплекта оборудования LPKF Contac II и MiniContac II. Отличаясь между собой только габаритами и максимальным размером обрабатываемых плат, они обеспечивают гальваническое покрытие отверстий слоем меди толщиной до 35 мкм. Полный цикл включает обработку печатных плат последовательно в 4-х ваннах со специальными растворами и продолжается не более 90 минут. Поскольку оборудование предназначено для использования непосредственно в рабочей лаборатории, особое внимание уделено максимальной простоте обслуживания и организации полностью безотходного производства. Поэтому компания LPKF осуществляет даже прием отработанных реактивов.

Но что же делать, если и двусторонней платы не хватает для разводки схемы и необходимо использование, по крайней мере, 4 проводящих слоев? До недавнего времени процесс макетирования многослойной печатной платы в лабораторных условиях был сопряжен с огромными проблемами. С одной стороны, приобретение оборудования для серийного производства многослойных плат было неоправданно дорогим удовольствием, да и само производство совсем было совсем не адаптировано для изготовления одного или нескольких макетов. С другой стороны, попытки изготовления многослойных плат у сторонних производителей были сопряжены с большими сроками производства, и мало кто из производителей соглашался сделать вам всего одну плату.

Поэтому компанией LPKF была предложена специальная методика производства многослойных печатных плат в лабораторных условиях. Гравировка отдельных слоев платы осуществляется при помощи стандартного станка семейства LPKF ProtoMat, объединение отдельных проводящих слоев в единую многослойную структуру осуществляется с помощью специального пресса LPKF MultiPress II с микропроцессорным управлением, а необходимая металлизация отверстий может быть выполнена при помощи оборудования LPKF Contac II или MiniContac II.

Процесс производства многослойной печатной платы можно рассмотреть на примере 4-слойной платы:

1. На первом этапе осуществляется фрезеровка двух внутренних слоев печатной платы при помощи стандартного станка семейства ProtoMat. На этом этапе процесс обработки платы ничем не отличается от изготовления макета двусторонней печатной платы.
2. Затем печатная плата ламинируется с использованием LPKF MultiPress II и специальной фольгированной пленки. После этого полученная 4-слойная заготовка оставляется в покое, по крайней мере, на 2 часа — это необходимо для снятия внутренних напряжений в материале.
3. После необходимой выдержки в печатной плате при помощи станка ProtoMat сверлятся отверстия.
4. С помощью оборудования LPKF Contac II или MiniContac II осуществляется металлизация отверстий. Это обеспечивает необходимые электрические соединения между наружными и внутренними слоями платы.
5. И наконец, станок ProtoMat снова используется для фрезеровки токопроводящих дорожек на наружных поверхностях платы.

В результате вы получаете готовый макет многослойной печатной платы, полностью изготовленный в условиях вашей лаборатории.

Поскольку LPKF Multipress II был специально разработан для изготовления макетов многослойных печатных плат в лабораторных условиях, при его разработке были предприняты все возможные меры для максимальной автоматизации процесса работы и простоты обслуживания оборудования неподготовленным персоналом. С помощью LPKF Multipress II можно без проблем изготовить образцы 4- и 6-слойных печатных плат размером до 220х280 мм.

Оборудование для поверхностного монтажа компонентов

В настоящее время практически любой электронный прибор не обходится без использования малогабаритных компонентов для поверхностного монтажа. А это приносит дополнительные проблемы для макетирования. Уже микросхему в корпусе TQFP с расстоянием между выводами 0,5 мм практически невозможно припаять обычным паяльником. А что же делать с корпусом BGA? Штук 200 выводов, и все под корпусом микросхемы!

Специальное подразделение компании LPKF, расположенное в Словении, обеспечивает выпуск оборудования, позволяющего решить в лабораторных условиях лаборатории и эту проблему. Комплекты оборудования для поверхностного монтажа, как и вся продукция LPKF, обеспечивают комплексное решение. Причем в зависимости от требований конкретного производства предлагаются различные варианты — от самого простого и дешевого ручного до полуавтоматизированного, с контролем размещения компонентов при помощи видеокамеры. Если вам вообще не требуется специального оборудования для размещения на плате компонентов для поверхностного монтажа, все компоненты достаточно крупногабаритные и могут быть припаяны вручную, то чтобы в процессе пайки случайно не закоротить соседние проводники, достаточно нанести на поверхность платы специальную защитную маску. Нанесение защитной маски значительно облегчает монтаж компонентов, повышает надежность пайки и дополнительно защищает плату от воздействия окружающей среды. Преимущества такой защиты широко известны, и она активно используется при массовом производстве печатных плат.

Однако при изготовлении отдельных макетов совершенно нецелесообразна закупка специального оборудования для печати или фотохимического нанесения защитных масок. Поэтому большинство макетов остается без каких-либо защитных масок.

Сотрудники фирмы LPKF предложили альтернативный вариант решения этой проблемы. Защитная маска может быть создана даже на поверхности всего одного образца печатной платы и без использования каких-либо химических реактивов. Вы просто фрезеруете необходимый рисунок маски с помощью того же самого станка ProtoMat на специальной защитной пленке и наносите эту пленку на поверхность платы.

Для процесса нанесения пленки может использоваться специальный малогабаритный пресс LPKF MiniPress, входящий в состав набора EasySolder, или стандартный LPKF MultiPress II, используемый при изготовлении многослойных печатных плат. Если же ручная пайка компонентов невозможна из-за их малых габаритов, то вам уже никак не обойтись без стандартного технологического процесса поверхностного монтажа, связанного с нанесением на контактные площадки паяльной пасты, установкой компонентов и пайкой их путем нагрева в специальной печи. И здесь фирмой LPKF также предлагается несколько различных комплектов оборудования, использование которых определяется объемами производства и необходимой точностью при позиционировании компонентов. В каждый из комплектов входит портативное устройство для нанесения паяльной пасты, один из вариантов устройства для установки компонентов и печь для пайки смонтированной платы.

На первом этапе процесса монтажа требуется нанести на контактные площадки печатной платы паяльную пасту. В промышленных условиях этот процесс обычно осуществляется при помощи специальных трафаретов и на стационарных станках. Аналогичный, но только настольный вариант предлагается и для макетирования печатной платы. Сам трафарет может быть изготовлен прямо на станке LPKF ProtoMat с использованием того же файла разводки, по которому осуществлялась и фрезеровка самой платы. Готовый трафарет закрепляется над поверхностью печатной платы в специальном настольном станке LPKF ZelPrint, и сквозь отверстия трафарета на контактные площадки платы наносится паяльная паста.

После нанесения пасты плата переставляется в один из станков семейства ZelPlace, с помощью которого осуществляется установка компонентов на поверхность платы. При этом, в зависимости от необходимой точности позиционирования компонентов и степени автоматизации процесса, вы можете выбрать одну из четырех моделей семейства ZelPlace. Диапазон предлагаемых вариантов — от обыкновенной вакуумной присоски до прецизионного трехкоординатного манипулятора с контролем позиционирования компонентов при помощи видеокамеры. Все станки семейства ZelPlace могут оснащаться многопозиционным поворотным магазином для рассыпных компонентов и различными подающими механизмами для компонентов, упакованных в ленте или в стандартных пеналах.

После окончания монтажа печатная плата переносится в печь LPKF ZelFlow, где и осуществляется пайка изделий при температуре до 270 °C. Конструкция ZelFlow позволяет использовать ее не только для пайки, но и для нанесения защитных масок EasySolder или для температурной обработки электропроводящей пасты в составе комплекта для металлизации отверстий LPKF AutoContac.

Заключение

В этой статье мы постарались познакомить вас с процессом самостоятельного изготовления одиночных экземпляров или мелких серий печатных плат. И для этого совсем не требуется ни заводских цехов, ни просто отдельного помещения. Ведь в минимальной конфигурации весь производственный комплекс, состоящий из станка ProtoMat, системы удаления отходов производства, необходимого запаса расходных материалов и инструмента, занимает приблизительно половину обыкновенного письменного стола. Такой производственный комплекс можно свободно расположить не только прямо в вашей лаборатории, но и даже в жилой квартире. Тем более что поставляемые дополнительно защитные шкафы практически полностью изолируют окружающее помещение от загрязнения продуктами обработки и значительно ослабляют шум, возникающий при работе станка. Даже в максимальной комплектации весь комплекс для производства многослойных печатных плат и поверхностного монтажа компонентов легко разместится в условиях лаборатории.

Следует отметить, что применение оборудования фирмы LPKF не ограничивается только изготовлением печатных плат. Высокая точность станка ProtoMat в сочетании с исключительной механической прочностью позволяет без проблем гравировать с его помощью не только печатные платы, но и различные полимерные материалы и даже алюминиевые элементы корпусов. А большое рабочее поле некоторых станков семейства позволяет, например, целиком расположить на нем алюминиевую переднюю панель прибора стандарта 19″, осуществить фрезеровку необходимых отверстий в панели и гравировку надписей.

На этом и хотелось бы закончить обзор одного из направлений в производственной программе фирмы LPKF. Новые времена требуют развития новых направлений. На смену механической обработке приходит лазерная. Это позволяет не только значительно повысить точность обработки, но и открывает невиданные ранее горизонты. Становится возможной обработка и полимерных, и металлических, и даже керамических изделий. И, наконец, появляется возможность прямого нанесения проводящих дорожек на поверхность полимерных материалов — и своеобразной печатной платой становится уже сам корпус прибора!

Производство печатных плат — Инженерно-технический отдел — PCBway

Печатная плата (PCB) механически поддерживает и электрически соединяет электронные компоненты с помощью токопроводящих дорожек, контактных площадок и других элементов, вытравленных из медных листов, ламинированных на непроводящую подложку. Печатные платы могут быть односторонними (один слой меди), двусторонними (два слоя меди) или многослойными. Проводники на разных слоях соединены сквозными отверстиями, называемыми переходными отверстиями.Усовершенствованные печатные платы могут содержать компоненты — конденсаторы, резисторы или активные устройства — встроенные в подложку.


На Instructables есть много очень хороших ресурсов для переноса тонера для лазерных принтеров, и для сложных схем или работ с мелким шагом это, вероятно, путь.

Но что, если вы застряли на необитаемом острове без лазерного принтера и все еще хотите разработать сверхбыструю печатную схему? Что тогда?

Вот мини-урок от начала и до конца «Домашняя гравировка с Sharpies».Это в основном «нарисуйте схему с помощью маркеров, а затем протравите», но золото находится в деталях.

Шаг 1: Вещи, которые вам понадобятся

От пустой платы, покрытой медью, до рабочего прототипа:

Доска, облицованная медью
Линейка и матовый нож, чтобы разрезать ее
Подстилка для блеска

Три (3!) Вида Sharpie: сверхтонкое, тонкое (обычное), острие (широкое)
Пустой кусок протодоски (секретный ингредиент)
Etchant

Сверло и насадка
Компоненты
Паяльник

Ручка и бумага для разработки макета схемы

Шаг 2: Разработка схемы и макет платы

Здесь мы создаем зарядное устройство постоянного тока почти без наворотов.

Схема достаточно простая. Поместите резистор (или группу резисторов параллельно) между двумя выводами регулятора напряжения LM317T, и он будет выдавать ток, равный 1,25 В / Ом.

Единственный свист, который есть у этой схемы, на самом деле, это добавление группы розеток, которые позволяют изменять токи зарядки, что удобно, потому что у нас есть несколько разных NiCd / NiMH аккумуляторов с разной емкостью и мы хотим зарядить их всех.

Итак, сначала мы немного погуглили, а затем набросали схему на бумаге.Затем мы просмотрели распиновку LM317 в таблице данных и быстро нарисовали макет на бумаге с отверстиями для булавок с фактическим расстоянием между ними, просто чтобы увидеть, сколько места нам нужно на плате.

Шаг 3: Нарисуйте схему в зеркальном отображении (необязательно)

Приятно иметь зеркальную версию макета схемы, чтобы помочь вам с версией на меди, которую вы собираетесь сделать.

Если рядом есть цифровая камера, сфотографируйте свой рисунок и просмотрите его в зеркальном отображении на компьютере.Если вы выполняете зеркалирование вручную, не забудьте перевернуть все контакты на микросхемах слева направо. Еще раз проверьте ориентацию диодов и транзисторов.

Для этой схемы мы тоже не сделали. Нам это сошло с рук, потому что у LM317 всего 3 контакта, и поэтому мы могли просто вставить его в перевернутом виде на верхней стороне, и это было бы то же самое, что и зеркальное отображение. Если у вас есть что-то в пакете DIP, этот трюк не сработает — перевернутое изображение эквивалентно зеркальному отображению только при наличии только одного ряда контактов.

Шаг 4: Уменьшите размер печатной платы

Используя масштабированный чертеж, определите, насколько большой должна быть доска.

Мы оставили немного больше места для кабеля питания с одной стороны.

Разрежьте, надрезав несколько раз (можно слегка надавить) матовым ножом. Переверните доску, тщательно пометьте и повторите с другой стороны. Затем вы сможете согнуть его несколько раз, и он утомится и сломается.

Шаг 5: Очистите медь и разложите детали

Очистите медь зеленой подушечкой — пора приступать к рисованию.

А вот и первая «хитрость».

Используя секцию перфокарта и ультратонкий фломастер, разметьте отверстия для всех ваших компонентов, как вы их прорабатывали на бумаге, в зеркальном отображении, если вы его сделали.

Ультратонкий фломастер с трудом проходит через отверстия на перфорационной плате. Если с одной стороны не работает, попробуйте другую. В худшем случае — расширить некоторые отверстия сверлом.

Размещение равномерно расположенных точек размером 0,1 дюйма гарантирует, что контактные площадки, которые вы собираетесь рисовать, точно отцентрованы, чтобы ваши компоненты поместились.

Шаг 6: Нарисуйте блокноты и соедините точки

Пришло время для тонкого (обычного) маркера и некоторых художественных работ от руки.

Нарисуйте более широкие точки вокруг каждого центра штифта. Это будет то, к чему вы позже припаиваете свои детали.

Затем вытяните схему. Здесь действуют обычные правила ширины — делайте следы как можно шире без ущерба для дизайна. Тонкие, ультратонкие концевые следы могут потребоваться, если вам нужно продираться между булавками.В противном случае для большинства следов подойдет обычная метка.

Если у вас есть какие-либо близкие места между следами и выводами, не стесняйтесь сначала нарисовать следы и сделать асимметричные контактные площадки, чтобы обойти это. Вы знаете, где должны быть центры булавок, потому что отметили их на перфорированной доске.

Шаг 7: Заливка плоскости земли

С травителем будет проще (а иногда и с полезными электрическими свойствами), если на плате будет достаточно меди, чтобы использовать ее в качестве заземляющего пути с очень низким сопротивлением.

И это дает вам что-то общее с острым зубилом Sharpie.

Если хотите, можете сделать разделенные плоскости питания / земли. Для некоторых схем вам может потребоваться шунтирование конденсаторов между двумя плоскостями, обильно разбросанными вокруг.

Шаг 8: Дайте чернилам высохнуть, осмотрите, выполните небольшие исправления

Чернила Sharpie лучше держатся в ванне травления, если дать им высохнуть в течение некоторого времени. Не знаю, сколько длится «время», но мы склонны ждать 5-10 минут или около того.

Это дает вам время еще раз проверить схему, обратить внимание на случайные соединения и нацарапать какой-нибудь рисунок на земле просто для удовольствия.

Здесь мы закончили тем, что соскребли немного чернил между двумя контактными площадками — не потому, что они были соединены, а потому, что они были немного близко от контактных площадок, по которым будет проводиться большой ток.

Затем, думая о сильном токе, мы расширили некоторые следы.

Наконец, мы нацарапали символ транзистора на открытой части заземляющего слоя.(Трудно придумать хороший логотип на месте за 5 минут, которые требуется Sharpie, чтобы высохнуть.)

Для соскабливания чернил можно использовать провод для компонентов, булавку, скрепку или что-то подобное. Мы использовали некоммерческий конец небольшого сверла.

Шаг 9: Etch

Протравите доску любым травителем.

Бесстыдная пробка: используйте более дешевый, многоразовый травитель вместо хлорида железа. (Ни то, ни другое, кстати, вы не должны выбрасывать в канализацию.Поищите в телефонной книге компании, занимающиеся утилизацией опасных химических веществ, если вы не используете травитель повторно.)

Шаг 10: Просверлите отверстия

Еще пара приемов. Поскольку у вас нет просверленных отверстий, простой способ получить их в нужном месте — снова использовать шаблон перфокарта.

Для длинного ряда, такого как заголовок гнезда резистора, мы поставим точку в середине верхнего контакта, затем одну на нижнем контакте, затем совместим две точки на монтажной плате и заполним остальные.Таким образом, весь заголовок будет располагаться точно по центру 0,1 дюйма.

Ультратонкий фломастер проходит сквозь отверстия в перфорационной плате.

Убедитесь, что все в порядке, а затем, когда вы расставите все точки по всей доске, приступайте к сверлению.

Опять перфокарт, но на этот раз как шаблон для сверления. Совместите все отверстия так, чтобы вы могли видеть в них точки, затем просверлите верхний и нижний штифты, как при их разметке. Теперь вы можете воткнуть что-нибудь в отверстия, чтобы приспособление и доска совпадали.Мы использовали припой, который валялся. Также подойдут толстые провода для компонентов или соединительный провод.

После того, как вы установили приспособление для перфорации, остальные отверстия займут всего несколько секунд. Этот трюк очень важен для многополюсных ИС.

Мы просверлили еще 6 отверстий в плате, чтобы разместить провода от вилки блока питания, чтобы они могли проходить через плату в качестве меры снятия натяжения.

Шаг 11: Установите плату и припаяйте ее

Здесь особо нечего сказать.Они все в ряд, потому что вы использовали приспособление для перфорации. А контактные площадки, которые вы нарисовали, дают вам хорошую поверхность для пайки. Эта часть плавная.

Если вас не интересует схема зарядного устройства, все готово.

Подведем итоги: сначала потренируйтесь на бумаге, используйте резкость разной ширины, при необходимости сделайте зеркальное отображение с помощью камеры и используйте перфорированный картон как шаблон / шаблон, когда сможете.

В противном случае просто нарисуйте схему.

бонусных балла, если вы сможете сделать его более современным.

Шаг 12: Подробные сведения о цепи зарядного устройства

Два предупреждения:

Поскольку это сверхпростое зарядное устройство не имеет механизма выключения, будьте очень осторожны и обязательно вытаскивайте батареи, когда они заряжаются. Мы перестаем заряжать аккумуляторы раньше срока. Они прослужат дольше, если вы все равно немного недозарядите.

И не используйте его для LiIon или LiPo аккумуляторов — им требуется постоянное напряжение вместо постоянного тока.

Микросхема LM317 сильно нагрелась при токе в несколько сотен миллиампер, поэтому мы построили простой радиатор, взяв медный лом, просверлив в нем отверстие и прикрутив его к LM317.Теперь вся медь довольно горячая, а это значит, что она работает — отводит тепло от LM317. Достаточно ли радиатора? Не уверен, не сделав немного математики. Если перегорит, перепроектируем.

Отметим также, что резисторы являются высокомощными. Поскольку на резисторы падает только 1,25 В, вы можете обойтись обычными (1/4 Вт) резисторами для большинства разумных токов, если вы не используете однозначные значения сопротивления. Тем не менее, у нас становится немного жарко. Обязательно используйте силовые резисторы, если они у вас есть.

Большинство разъемов на наших аккумуляторных батареях — это стандартные 2-контактные розетки, насколько это возможно. Это позволяет легко подключить их к зарядному устройству или изготовить необходимый адаптер. Например, мы сняли верхнюю часть старой 9-вольтовой батареи, припаяли к ней провод, и теперь мы можем использовать ее для перезаряжаемых «9-вольт» (на самом деле это 7,2 В). Модульные заглушки / заголовки — ваш друг. Мы думаем, что некоторые из моих роботов имеют 1/2 соединителя по весу.

А если говорить о 9в. В таблице данных LM317 указано, что для этого требуется примерно 2-2.На вход на 5В больше, чем на выходе. Для меня это нормально, так как наш аккумулятор с самым высоким напряжением составляет 7,2 В, который хочет заряжаться примерно до 9,6 В. Но я настаиваю. Возможно, лучше использовать источник питания 18 В. Или, может быть, было бы неплохо снизить ток, когда аккумулятор почти полностью заряжен?

Если вы хотите использовать этот тип зарядного устройства самостоятельно, попробуйте Battery University. Они много говорят о хороших токах зарядки, времени, циклах разряда и т. Д.

Поскольку вы можете очень легко регулировать ток с помощью этой конструкции, поменяв резисторы, один набор резисторов может сделать его постоянным зарядным устройством для зарядки в течение ночи, а другой набор резисторов может зарядить ваши батареи за 1 час, когда вы нетерпеливы.

Более умное зарядное устройство — это проект на другой день.

О PCBWAY

С 2003 года компания PCBWAY является ведущим производителем быстроворачиваемых печатных плат, специализирующимся как на прототипах, так и на производстве. Первоначально производила односторонние и двусторонние печатные платы для рынка бытовой электроники. PCBWAY входит в четверку ведущих производителей плат в Азии и хорошо известна своей способностью к ускоренному времени обработки и надежным рекордом своевременной доставки.

Сегодня у нас есть более 450 операторов, располагающих современным оборудованием для производства многослойных печатных плат до 12 слоев. Поддержка группы профессиональных инженеров и хорошо отлаженной системы качества. EVERGREEN превратилась в крупного производителя печатных плат в Азии, который обслуживает самых разных клиентов, таких как электроника, средства связи, учебная электроника, блоки питания, Automationsetc. Наша миссия — стать одним из ведущих производителей печатных плат, предлагающих продукцию высокого качества, полностью удовлетворяющую потребности клиентов.

Условия производства печатных плат | Определения печатных плат

C-этап:	Состояние полимерной смолы, когда она находится в полностью отвержденном, сшитом твердом состоянии с высокой молекулярной массой.
CAD:	Компьютерный дизайн. Программное обеспечение, которое позволяет инженерам создавать и проектировать макет печатной схемы.
CAD CAM:	Просто объединение двух терминов CAD и CAM.
CAE:	Компьютерная инженерия. В работе с электроникой CAE относится к схемам пакетов программного обеспечения.
CAF:	Проводящая анодная нить (или рост токопроводящей анодной нити) — короткое замыкание, которое возникает внутри печатных плат, когда в слоистом диэлектрическом материале между двумя соседними проводниками образуется токопроводящая нить под действием электрического смещения постоянного тока и влажности.
CAM:	Компьютерное производство. В
CAM файлов:	CAM расшифровывается как Computer Aided Manufacturing. которые представляют собой файлы данных, используемые непосредственно при производстве печатной проводки. Типы файлов CAM. Файл Gerber, который управляет фотоплоттером или блоком экспонирования LDI.
Емкость:	Свойство ряда параллельных проводников между диэлектриком хранить электрические сигналы, когда между ними существует разность потенциалов.
Карточка:	Старое название печатной платы.
Разъем на краю карты:	Позолоченный разъем, который изготавливается на краю печатной платы.
CEM-1:	Более старый сорт NEMA ламината печатных схем, имеющий подложку из тканых стеклянных поверхностей поверх целлюлозной бумажной сердцевины и связующего эпоксидной смолы.Обладает хорошими электрическими и механическими свойствами, стоит недорого и поддается перфорации.
Межцентровое расстояние:	Номинальное расстояние между центрами соседних элементов или следов на любом слое печатной платы. Также известен как «шаг».
Фаска:	Угол, закругленный для исключения острой кромки.
Характеристическое сопротивление:	Составное измерение сопротивления, индуктивности, проводимости и емкости линии передачи, выраженное в омах. В печатной проводке его значение зависит от ширины и толщины проводника, расстояния от проводника до заземляющей плоскости (ей) и диэлектрической проницаемости изоляционной среды.
Чейз:	Алюминиевая рамка, используемая для нанесения красок на поверхность платы.
Проверить участки:	Фотосюжеты, пригодные только для проверки. Контактные площадки представлены в виде кругов, а толстые следы — в виде прямоугольных контуров вместо заливки рисунка. Этот метод используется для повышения прозрачности нескольких слоев или могут быть отверстиями только для проверки сверления.
Пакет чипов со шкалой:	Пакет микросхемы, в котором общий размер пакета не более чем на 20% превышает размер кристалла внутри.Например: Micro BGA.
Чип на плате:	COB. Â Интегральные схемы или неизолированные кристаллы приклеиваются и соединяются проводами непосредственно с печатными платами, а не сначала упаковываются. И затем шарик с крышкой. Его можно определить по черному шарику из пластика, лежащему на плате.
Уровень схем:	Слой печатной платы, содержащий проводники, включая землю и плоскости напряжения.
Облицовка или оболочка:	Тонкий слой или лист медной фольги, который приклеивается к ламинатной сердцевине и образует основной материал для печатных схем. См. Базовую медь.
Чистая комната:	Помещение, в котором концентрация частиц, переносимых воздухом, регулируется в строго определенных пределах, чтобы уменьшить влияние пыли на изображение.
зазорное отверстие:	Отверстие в проводящем рисунке больше, чем отверстие в основном материале печатной платы, но концентрично с ним
Напильник для сверления с ЧПУ:	Программы для сверлильного станка с ЧПУ, а также чертежи изготовления и сборки на бумаге или в формате PDF.
Коэффициент расширения:	Термическое относительное изменение размеров материала на единицу изменения температуры.
Отверстие для компонента:	Сквозное отверстие, используемое для крепления и электрического соединения клемм компонентов, включая контакты и провода, к печатной плате.
Сторона компонента:	Та сторона печатной платы, на которой будет установлено большинство компонентов.
Компьютерное производство:	(CAM) Использование компьютеров для анализа и передачи электронного дизайна (CAD) на производственные машины.
Компьютерное проектирование:	(CAD) программная программа с алгоритмами для разработки, моделирования и графического представления схемы расположения проводов печатной платы и маршрутов прохождения сигналов.
Проводящий рисунок:	Конфигурация или конструкция проводящего материала на основном ламинате, через который проходит электрическая энергия.Включает проводники, земли и сквозные соединения.
Проводник:	Медный участок на поверхности или внутреннем слое печатной платы, обычно состоящий из площадок (до какие выводы компонентов соединены) и пути (следы).
Ширина основания проводника:	Ширина проводника на плоскости поверхности основного материала.См. Ширина проводника.
Толщина проводника:	Толщина следа или площадки, включая все металлические покрытия.
Ширина проводника:	Наблюдаемая ширина соответствующего проводника на печатной плате.
Расстояние между проводниками и отверстиями:	Расстояние между краем проводника и краем отверстия.
Конформное покрытие:	Изолированное защитное покрытие, которое соответствует компонентам и наносится на собранную плату в сборе
Загрязнитель:	Примесь или инородное вещество, присутствие которых на печатных монтажных узлах может вызвать электрическую, химическую или гальваническую коррозию системы.
Непрерывность:	Непрерывное прохождение электрического тока в цепи.
Контролируемое сопротивление:	Сопоставление свойств материала подложки с размерами и местоположением трасс для создания заданного электрического импеданса, видимого по сигналу на купоне тестовой трассы.
Допуск координаты:	Метод определения допусков для расположения отверстий, в котором допуск применяется непосредственно к линейным и угловым размерам, обычно формируя прямоугольную область с допустимым отклонением.См. Также «Допуск ограничения положения» и «Допуск истинного положения».
Медная фольга:	См. Медное основание и плакировка или покрытие.
Основная группа:	Ежедневное рабочее совещание, проводимое в каждую смену для информирования о текущем состоянии завода с точки зрения производства и своевременной поставки высококачественных, экономичных печатных плат клиентам.
Косметический дефект:	Дефект, например, небольшое изменение обычного цвета, не влияющее на функциональность платы.
Купон:	См. Тестовый купон. Растрескивание Состояние, существующее в основном материале в виде соединенных белых пятен или «крестов» на или под поверхностью основного материала, отражающее разделение волокон в стеклоткани и полимерном материале.
Покрытие, Покрытие:	Внешний слой (и) изоляционного материала, нанесенный поверх проводящего рисунка на поверхности печатной платы.
CTE:	Коэффициент теплового расширения, выраженный в миллионных долях эфира или в процентах.
Текущая пропускная способность:	Максимальный ток, который может непрерывно передаваться по проводнику при определенных условиях, не вызывая ухудшения электрических или механических свойств печатной платы.

PCB Universe — Печатные платы — Изготовленные на заказ прототипы печатных плат и серийные печатные платы

PCB Universe — Печатные платы — Изготовленные на заказ прототипы печатных плат и серийные печатные платы — Цитируйте онлайн с нашим мгновенным предложением PCB ☞ Позвоните по телефону 888-775-PCBU (7228) или свяжитесь с нами, чтобы получить быстрое ценовое предложение по печатной плате

PCB Universe, ваш лучший источник
высококачественных и недорогих печатных плат.

Если вы предпочитаете прислать нам свои файлы для получения коммерческого предложения или если у вас есть вопросы по производству, позвоните нам по номеру
по бесплатному телефону 888-775-PCBU (7228) или свяжитесь с нами; Мы будем рады помочь!

Возможности

До 42 слоев
Отделка RoHS
(ENIG, иммерсионное серебро, OSP,
бессвинцовый припой, иммерсионное олово)

Мин. След / пробел	3 мил
Мин. Механическое сверло	8 мил
Min Laser Drill	3 мил

Контролируемый импеданс
Слепой и похороненный Vias
Класс II и Класс III
ISO 9001: 2000
Rigid, Flex, Rigid Flex и Aluminium
других…

Бесплатный обзор DFM
на каждый заказ!

МОНТАЖНЫЕ УСЛУГИ

ВОЗМОЖНОСТИ СБОРКИ BGA

1. Автоматическое размещение CBGA, PBGA, MBGA Проверка BGA с помощью рентгеновской системы в реальном времени.
2. Удаление и замена BGA и MBGA, опыт работы с керамическими и пластиковыми BGA, реболлинг BGA и MBGA.

СБОРНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ SMT

1. Шаровая решетка (BGA)
2. Ультратонкая шаровая решетка (uBGA)
3.Quad Flat Pack No-Lead (QFN)
4. Quad Flat Package (QFP)
5. Пластиковый держатель микросхемы с выводами (PLCC)
6. SOIC, упаковка на упаковке (PoP)
7. Небольшие пакеты микросхем (шаг 0,2 мм)

УЗЕЛ ПРОХОДНОГО ОТВЕРСТИЯ

Автоматическая установка сквозных отверстий
Ручная установка сквозных отверстий
В настоящее время методы монтажа в сквозные отверстия обычно используются для более громоздких или тяжелых компонентов, таких как электролитические конденсаторы или электромеханические реле, которые требуют большой прочности опоры

ПРЕИМУЩЕСТВА СМЕШАННОЙ СБОРКИ

Смешанная сборка — компоненты со сквозным отверстием, SMT и BGA размещаются на печатной плате.Односторонняя или двусторонняя смешанная технология или SMT (поверхностный монтаж) для сборки печатных плат. Установка и доработка одно- или двусторонних BGA и micro-BGA со 100% рентгеновским контролем

Нажмите здесь, чтобы узнать больше …

Технические советы

Печатные платы Heavy Copper

Хотя не существует промышленного стандартного определения термина «тяжелая медь», PCB Universe следует общепринятому определению, согласно которому 3 унции меди или более на внутреннем или внешнем слое печатной платы квалифицируются как тяжелая медь с печатью… читать дальше>

Наше преимущество

В PCB Universe мы понимаем, что ваши технические требования развиваются, но ваши основные потребности всегда останутся прежними; неизменно высокое качество: надежное время выполнения заказа, низкая стоимость и оперативное обслуживание. Это краеугольные камни нашей философии бизнеса, и мы стремимся к постоянному совершенствованию наших услуг для наших клиентов. читать дальше>

Корпоративный офис PCB Universe

11818 SE Mill Plain Blvd, Suite 208
Ванкувер, Вашингтон 98684
США

888-775-PCBU (7228): бесплатный номер
503-296-2925: eFax

Прототипы печатных плат

Стандартные спецификации Процесс 7 мил след / пространство 12 мил отверстие Щелкните здесь, чтобы ознакомиться с правилом проектирования Слои от 1 до 4 слоев Материал FR4 0.062 «FR4 1 унция или 2 унции Чистовая HASL или RoHS HAL Паяльная маска Зеленый LPI шелкография Белый Срок поставки 1 неделя Без затрат на установку Максимум 8,4 дюйма x5.0 «размер платы Срок поставки 5 рабочих дней (1 и 2 слоя) Срок выполнения 8 рабочих дней (4 слоя)

Параметры сборки Процесс 7 мил след / пространство 12 мил отверстие Щелкните здесь, чтобы ознакомиться с правилом проектирования Слои От 1 до 6 слоев FR4 Толщина 0.032 дюйма, 0,062 дюйма, 0,096 дюйма, 124 дюйма Чистовая HASL, ENIG, OSP, RoHs Паяльная маска зеленый, красный, синий, черный, белый Вес меди 1 унция / 2 унции / 3 унции Срок поставки 1 неделя, 2 недели Пример стоимости единицы в США Долларов 2 слоя 0. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт