Технология производства печатных плат: многослойные, гибкие, гибко-жесткие, на алюминиевом основании, СВЧ

Содержание

Методы изготовления печатных плат | АО «Алмаз-СП»

О компании

Скачать бланк заказа

Отправить файлы на расчет

Служба поддержки

+7 (495) 221-69-21
+7 925 730-14-87

Превалирующими методами изготовления печатных плат являются: позитивный и комбинированные методы. Стоит обратить внимание на преимущества каждого метода, в которых поможет разобраться данная статья.

При заказе той или иной платы важно правильно оценить, как именно она в дальнейшем будет использоваться и какие требования к ней будут предъявляться. Исходя из этого стоит принимать решение. Также важно учитывать имеющиеся материальные, финансовые, производственные и временные ресурсы.

Субтрактивный метод изготовления печатных плат

Существует три распространенных «субтрактивных» метода изготовления печатных плат (методы, которые удаляют медь):

Шелкография

Используются устойчивые к травлению чернила для защиты поверхности медной фольги. Последующее травление удаляет ненужную медь. В качестве альтернативы чернила могут быть проводящими, напечатанными на пустой (непроводящей) плате. Метод также используется при изготовлении гибридных схем.

Фотогравировка

В данном случае используется фотошаблон и химическое травление для удаления медной фольги с подложки. Фотошаблон обычно готовится с помощью фотоплоттера на основе данных, полученных техническим специалистом с помощью CAM или автоматизированного производственного программного обеспечения. Прозрачные пленки с лазерной печатью обычно используются для фотоинструментов, однако для их замены с высоким разрешением используются методы прямого лазерного изображения.

Фрезерование печатных плат

Используется двух- или трехосная механическая фрезерная система для фрезерования медной фольги подложки. Фрезерный станок для печатных плат работает аналогично плоттеру, получая информацию от программного обеспечения, управляющего положением фрезерной головки по осям x, y (если это уместно) z. Данные для управления прототипом извлекаются из файлов, созданных в программном обеспечении для проектирования печатных плат и хранятся в формате файлов HPGL или Gerber.

Аддитивный метод изготовления печатных плат

Существуют также сопутствующие или «аддитивные» процессы. Наиболее распространенным является «полуаддитивный» процесс. В этой версии на непокрытой плате уже есть тонкий слой меди. Затем применяется обратная маска. (В отличие от маски субтрактивного процесса, эта маска обнажает те части субстрата, которые в конечном итоге станут следами.) Затем на плату в незащищенных местах наносится дополнительная медь. Затем наносятся оловянно-свинцовые или другие поверхностные покрытия. Маска снимается, и короткий шаг травления удаляет теперь открытый оригинальный медный ламинат с платы, изолируя отдельные следы. Аддитивный процесс обычно используется для многослойных плат, поскольку он облегчает сквозное покрытие отверстий (для получения проводящих отверстий) в печатной плате.

Комбинированный метод изготовления печатных плат

Сочетание различных приемов изготовления печатных проводников и металлизированных отверстий – и есть суть комбинированного метода. По последовательности операций формирования печатных плат можно разделить данный метод на два его подвида:

Позитивный метод изготовления печатных плат

Позитивный метод изготовления печатных плат является наиболее распространенным наряду с комбинированным методом изготовления печатных плат. Его суть сводится к тому, что травление рисунка осуществляется после того как отверстия уже металлизированы. При этом для их соединения с катодом используется еще невытравленная фольга, которая первостепенно размещается на поверхности платы.

Негативный метод изготовления печатных плат

Суть та же, но в качестве фотошаблонов используются – негативы.

Процесс производства печатных плат | Основные этапы

Печатные платы являются основой большинства электронных устройств. Эти чудесные изобретения сейчас имеются почти во всей вычислительной электронике, включая такие простые устройства, как цифровые часы, калькуляторы и т. д. Печатные платы делают возможной работу электроники, направляя электрические сигналы с помощью специальных медных рисунков.

Шаг 1 — Дизайн

Перед тем, как приступить к разработке ПП необходимо создать дизайн платы. Обычно для этого используют специальные компьютерные программы. Дизайнер разрабатывает чертеж ПП, который удовлетворяет всем указанным требованиям. Затем готовый файл дизайна отправляют на производство. Чтобы убедиться в том, что дизайн удовлетворяет всем требованиям и выдержит все испытания, почти все производители производят DFM-проверку перед изготовлением платы.

Шаг 2 — Печать дизайна

Для печати ПП используется специальный принтер — плоттер. С помощью него мы получаем пленку, которая показывает медный рисунок.

После того, как пленки напечатаны, через них пробиваются отверстия, которые позже используются для выравнивания пленок.

Шаг 3 — Печать внутренних слоев

Дизайн печатается на ламинат, который служит структурой для ПП. Затем ламинатная панель покрывается фоточувствительной пленкой — резистом.

Ультрафиолетовый свет проходит через полупрозрачные части пленки, от чего фоторезист затвердевает. Затвердевший рисунок — медные рисунки, которые сохранятся на окончательной плате. Напротив, темный рисунок предотвращает попадание света в области, которые не должны затвердевать, чтобы впоследствии их можно было удалить. Затем плату промывают щелочным раствором, чтобы удалить остатки фоторезиста.

Шаг 4 — Удаление излишков меди

Теперь пришло время удалить всю ненужную медь с печатной платы. Химический раствор, похожий на щелочной раствор, разъедает излишки. Затвердевший фоторезист остается нетронутым.

Шаг 5 — Контроль качества

После того, как все слои очищены и подготовлены, требуется проделать отверстия для выравнивания. По отверстиям, проделанным ранее, выравнивают внутренние слои с внешними. Изделие помещают в специальную машину, которая обеспечивает точное соответствие, так что отверстия пробиваются с микроскопической точностью.

После этого плата проверяется с помощью другой машины и выявляются дефекты. С этого момента пропущенные ошибки исправить будет невозможно.

Шаг 6 — Ламинирование слоев

На этом этапе слои скрепляются между собой. Вначале идет слой эпоксидной смолы. Затем проходит слой подложки, за которым следует слой медной фольги и снова эпоксидной смолы. Наконец, наносится еще один слой меди.

Затем используется механический пресс для прессования слоев. Далее печатную плату отправляют в ламинирующий пресс, который подает тепло и давление на слои. Эпоксидная смола плавится, что вместе с давлением сплавляет слои вместе.

Шаг 7 — Высверливание отверстий

В слоях просверливаются отверстия при помощи сверла, управляемого компьютером, и раскрывается подложка и внутренние панели. Любая оставшаяся медь после этого шага удаляется.

Шаг 8 — Гальванизация

В процессе гальванизации для объединения слоев используется химическое вещество. После тщательной очистки печатную плату погружают в ряд химических веществ. Плата покрывается слоем меди толщиной в микрон, который осаждается поверх самого верхнего слоя и в только что просверленных отверстиях.

Шаг 9 — Формирование внешнего слоя

На внешний слой наносится слой фоторезиста, аналогично шагу 3. От ультрафиолетового света фоторезист затвердевает. Любой нежелательный фоторезист удаляется.

Шаг 10 — Гальванизация

Плата покрывается тонким медным слоем, затем тонким слоем олова. Олово предназначено для защиты меди внешнего слоя от травления.

Шаг 11 — Травление

Тот же химический раствор, что был использован ранее, удаляет нежелательную медь под слоем резиста. Защитный слой из олова защищает необходимую медь.

Шаг 12 — Применение паяльной маски

Перед нанесением паяльной маски на обе стороны платы панели очищаются и покрываются эпоксидной краской. Платы излучаются ультрафиолетовым светом, который проходит через фотопленку с паяльной маской. Покрытые части не затвердевают и позже их можно будет удалить.

Шаг 13 — Финишное покрытие

Платы покрываются золотом или серебром, чтобы обеспечить более крепкую пайку и дополнительно защитить медь.

Шаг 14 — Шелкография

На уже почти готовой плате рисуют маркировку для указания всей важной информации с помощью шелкографии. ПП наконец переходит на последнюю стадию нанесения покрытия и отвердевания.

Шаг 15 — Тестирование

Затем технический специалист выполняет электрические испытания на плате. Этот процесс позволит убедиться в том, что печатная плата соответствует всем требованиям и оригинальным шаблонам.

Источники:

https://www.candorind.com/pcb-manufacturing-process/
https://www.pcbcart.com/article/content/PCB-manufacturing-process.html
https://www.mclpcb.com/pcb-manufacturing-process/

Что такое процесс изготовления печатных плат? | Блог Advanced PCB Design

Когда я собирался покупать свою первую машину, у меня не было недостатка в советах семьи и друзей о том, как не застрять с лимоном. Я не могу сказать, сколько раз я слышал: «Вы получаете то, за что платите». Даже будучи предупрежденным, я все же успел купить пару машин, у которых было больше проблем, чем я подозревал. Я отчетливо помню, как лежал в снегу на обочине межштатной автомагистрали, пытаясь починить машину и попасть на встречу, на которую я уже опоздал. Моей ахиллесовой пятой при покупке автомобиля всегда было слишком много внимания к его внешнему виду и недостаточно к тому, насколько он технически исправен.

Недостаточное внимание к качеству сборки ваших плат может привести к ряду проблем в процессе разработки вашей печатной платы. Они могут варьироваться от невозможности производства ваших плат до низкой производительности или даже преждевременных отказов в полевых условиях. Тем не менее, есть способы, которыми эти трудоемкие и дорогостоящие непредвиденные обстоятельства могут быть облегчены с помощью проектных действий. Давайте сначала ответим на ваш вопрос: «Что такое процесс изготовления печатной платы?» а затем обратите внимание на важность понимания процесса разработки печатных плат.

Что такое процесс изготовления печатных плат?

Может оказаться бесполезным переходить непосредственно к изготовлению, не зная взаимосвязей и шагов между схемой или идеей, которую вы имеете в виду, и воплощением этой идеи в жизнь. Прежде чем дать определение производству печатных плат, может быть полезно определить несколько других терминов и их взаимосвязь.

Разработка печатных плат : Разработка печатных плат может быть определена как процесс перехода от проектирования печатной платы к производству. Обычно это включает три этапа: проектирование, изготовление и тестирование. И для всех проектов, кроме самых простых, этот процесс является итеративным с целью получения проекта самого высокого качества в течение отведенного времени на разработку.
Производство печатных плат : Производство печатных плат — это конструкция вашей платы. Это двухэтапный процесс, который начинается с изготовления платы и заканчивается сборкой печатной платы (PCBA).
Тестирование печатных плат : Тестирование печатных плат, иногда называемое доводкой, является третьим этапом разработки печатных плат; выполняется после изготовления. Тестирование во время разработки проводится для оценки способности платы выполнять предусмотренные для нее рабочие функции. На этом этапе выявляются любые ошибки или области, в которых необходимо изменить конструкцию для повышения производительности, и инициируется другой цикл для внесения изменений в конструкцию.

Этапы разработки печатных плат

Имея это в виду, что представляет собой процесс изготовления печатных плат?

Процесс изготовления печатных плат

Изготовление печатных плат — это процесс или процедура, которая преобразует конструкцию печатной платы в физическую структуру на основе спецификаций, представленных в пакете проектирования.

Это физическое проявление достигается с помощью следующих действий или техник:

Отображение желаемого макета на ламинате с медным покрытием
Травление или удаление избыточной меди с внутренних слоев для выявления следов и контактных площадок
Создание стопки слоев печатной платы путем ламинирования (нагрева и прессования) материалов платы при высоких температурах
Сверление монтажных отверстий, сквозных штифтов и переходных отверстий
Травление или удаление избыточной меди с поверхностного слоя (слоев) для выявления следов и контактных площадок
Покрытие штифтовых и сквозных отверстий
Нанесение защитного покрытия на поверхность или маскирование припоя
Шелкографическая печать указателей и индикаторов полярности, логотипов или другой маркировки на поверхности
По желанию можно добавить отделку к медным участкам поверхности

Теперь давайте посмотрим, что означает эта информация для разработки печатных плат.

Важно ли понимать процесс изготовления печатных плат?

Можно и, наверное, нужно задать вопрос: «Важно ли понимать процесс изготовления печатных плат?» В конце концов, изготовление печатных плат — это не проектная деятельность, а аутсорсинговая деятельность, которую выполняет контрактный производитель (CM). Хотя это правда, что изготовление не является задачей проектирования, оно выполняется в строгом соответствии со спецификациями, которые вы предоставляете своему CM.

В большинстве случаев ваш CM не знаком с вашим проектным замыслом или целями производительности. Следовательно, они не будут знать, правильно ли вы выбираете материалы, компоновку, расположение и типы, параметры трассировки или другие факторы платы, которые устанавливаются во время изготовления и могут повлиять на технологичность вашей печатной платы, производительность или производительность после развертывания. перечислены ниже:

Технологичность : Технологичность ваших плат зависит от ряда вариантов конструкции. К ним относятся обеспечение достаточных зазоров между элементами поверхности и краем платы, а выбранный материал имеет достаточно высокий коэффициент теплового расширения (КТР), чтобы выдерживать печатные платы, особенно при пайке без свинца. Любой из них может привести к тому, что ваша плата не будет построена без переделки. Кроме того, если вы решите отделить свой дизайн панелями, это тоже потребует предусмотрительности.
Урожайность : Ваша плата может быть успешно изготовлена, пока существуют проблемы с изготовлением. Например, задание параметров, которые расширяют границы допуска оборудования вашего CM, может привести к превышению допустимого количества непригодных для использования плат.
Надежность : В зависимости от предполагаемого использования вашей платы она классифицируется в соответствии с IPC-6011. Для жестких печатных плат существует три уровня классификации, которые устанавливают определенные параметры, которым должна соответствовать конструкция вашей платы для достижения заданного уровня эксплуатационной надежности.
Если ваша плата построена в соответствии с более низкой классификацией, чем требуется для вашего приложения, это, вероятно, приведет к нестабильной работе или преждевременному выходу платы из строя.

Приведенные выше примеры не являются исчерпывающими, но представляют собой типы проблем, которые могут возникнуть, если во время проектирования не будут приняты надлежащие решения по спецификациям изготовления.

Понимание процесса изготовления печатных плат важно

Таким образом, ответ категорически да! Важно, чтобы вы понимали процесс изготовления печатных плат, поскольку решения, которые вы принимаете на этом этапе, могут отразиться на всех этапах разработки, производства и даже эксплуатации печатных плат. Лучшей защитой от типов проблем, которые могут возникнуть из-за того, что вы не включаете знания о процессе изготовления печатных плат в свои проектные решения, является использование правил и руководств по проектированию для производства (DFM), которые основаны на возможностях вашего CM.

Чтобы наилучшим образом использовать DFM для защиты от ненужных временных задержек и дополнительных производственных затрат, вам необходимо использовать всесторонний и эффективный анализ конструкции печатной платы, такой как Cadence. С помощью таких пакетов, как Document Automation Tool, вы можете создавать несколько подробных представлений, чтобы помочь вашему CM в процессе изготовления печатных плат.

Если вы хотите узнать больше о том, какое решение у Cadence есть для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов. Вы также можете посетить наш канал YouTube и посмотреть видеоролики о производстве печатных плат, а также ознакомиться с новинками нашего набора инструментов для проектирования и анализа.

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.

Подпишитесь на LinkedIn Посетить сайт Больше контента от Cadence PCB Solutions

УЧИТЬ БОЛЬШЕ

Процесс производства печатных плат | Как изготавливаются печатные платы

Подробное описание процесса производства печатных плат с блок-схемой и видео.

Процесс производства печатных плат очень сложный и сложный. Здесь мы изучим и поймем процесс с помощью блок-схемы и видео.

Печатная плата (печатная плата)