Базовые материалы для производства печатных плат

Оглавление

Тестирование

Платы устанавливаются на специальные штативы, на которых простые роботы быстро проверяют качество электрических соединений и их соответствие проекту. В самом конце они снова поступают в отдел контроля качества, проверяются с помощью компьютерного зрения, проходят через вакуумный упаковщик и доставляются в отдел отправки.

Автоматический тестер электрических соединений.
 
Проверка и подсчет изготовленных печатных плат.
 
Стопка печатных плат, готовых к отправке.
 
Вы можете заказать вакуумную упаковку в термоусадочную пленку.

Процесс производства печатных плат на фабрике JLCPCB показан ниже на видео. Некоторые этапы производства являются технологическими секретами компании, но большинство основных операций представлено во всех подробностях.

Ситочник: РадиоЛоцман

Аддитивный метод с дифференциальным травлением

Этот процесс отличается от классического лишь тем, что в нем нет металлорезиста: для формирования рисунка используется разница в толщинах металлизации проводников (>30 мкм) и пробельных мест (< 6 мкм). Трудности реализации этого варианта аддитивного процесса состоят в необходимости создания равномерной толщины металлизации по всей поверхности заготовки. Иначе, где-то рисунок будет перетравлен, где-то не вытравлен. Такой равномерности по современным представлениям можно достичь, используя гальваническую металлизацию с реверсом тока и специальные для такой технологии выравнивающие добавки.

Преимущества аддитивного метода с дифференциальным травлением

  • высокое разрешение рисунка;
  • меньшие прямые расходы за счет отсутствия операции нанесения и удаления металлорезиста.

Недостатки:

  • повышенные капиталозатраты для оснащения электрохимических операций;
  • сложность управления процессом дифференциального травления.

Процесс изготовления

Алгоритм изготовления печатных плат:

  1. На первом этапе формируют заготовку. Необходимо на оборудовании вырезать форму и подготовить листы алюминиевой фольги, которую нанести на вырезанную заготовку.
  2. Наносят рисунок проводников платы. Это наиболее трудоемкий процесс производства, требует наибольших капиталовложений.
  3. Металлизация отверстий плат.
  4. Прессование плат для печати.
  5. Нанесение покрытия.
  6. Монтаж компонентов.

На каждом этапе необходимо следить за точным соблюдением технологии, чтобы достичь высокого качества продукции.

Печатные платы

Тестирование продукта

Наиболее распространенные методы – электрическое и оптическое тестирование. При использовании электрического тестирования проверяется общая целостность электрической цепи и наличие в ней замыканий.

При оптическом варианте тестирования просматривают продукцию на механические недочеты. В процессе оптического тестирования обнаруживают коробление, ошибки в креплениях элементов, недостаток или избыток паяльного материала. Поскольку производство достаточно сложное, при недостаточной квалификации персонала ошибки, особенно на первоначальном этапе, могут возникать часто.

Лазерное гравирование

Ультрафиолетовые лазеры (эксимерные и Nd:YAG или Nd:LIF-лазеры) способны испарять медь фольги и минимально травмировать диэлектрическую подложку. Это позволяет использовать их для гравирования контуров проводников. Современное оборудование, предназначенное для этой цели, сочетает в себе две лазерных головки: СО2-лазер и УФ-лазер, которые попеременно сверлят сквозные и глухие отверстия и гравируют пробельные места плат.

Лазерные методы прямого формирования рисунка высокопроизводительны, воспроизводят рисунок с разрешением проводник/зазор = 0,05/0.05 мм. Но пока это оборудование слишком дорого для повсеместного использования.

Технология производства

Технологии изготовления включают в себя два основных метода:

  1. Аддитивный. Дорожки монтируют разными способами на поверхность диэлектрика.
  2. Субтрактивный. Это лазерно-утюжная технология и все ее модификации. Будущие дорожки защищают на листе стеклотекстолита тонером от лазерного принтера. Все лишнее стравливают в хлорном железе.

Также используется и комбинированный метод. При этом процессе часть проводящего покрытия стравливается, иногда даже сразу после нанесения, но в итоге это более простой и дешевый метод, чем чисто субтрактивная технология.

Материалы

В зависимости от разновидности печатных плат, которые планируется производить, необходимы следующие материалы:

  • фольгированный стеклотекстолит;
  • фольгированный гетинакс;
  • диэлектрик фольгированный для уплотненного монтажа.

В качестве диэлектрика выступают:

  • листы фторопласта;
  • ламинаты на металлическом основании;
  • пленки из полиимида.

Толщина стандартного применяемого стеклотекстолита варьируется в параметрах от 0.5 до 3 мм.

Принципы выбора готовых плат: цены и производители

Магазины радиоэлектроники предлагают покупателям широкий ассортимент печатных плат для изготовления электроники

При покупке важно учитывать некоторые факторы:. 1

Размеры основания. Зависит от количества элементов, устанавливаемых на него

1. Размеры основания. Зависит от количества элементов, устанавливаемых на него.

2. Количество слоёв, используемых при изготовлении плитки.

3. Наличие металлических вставок на отверстиях для закрепления радиоэлементов.

4. Двухсторонний или односторонний рисунок.

5. Гибкое или жёсткое основание.

Платы нужны для всех устройств. Ниже представлены усредненная стоимость и производители на примере материнских плат для компьютера:

Нет смысла переплачивать за известный бренд, если собрать нужно простой электроприбор. Однако самая дешёвая плата быстро выйдет из строя и может привести к появлению возгорания. При выборе нужно проверять работоспособность электрических дорожек, целостность конструкции.

Этапы подготовки к производству проекта печатной платы

Подготовка к производству электронного проекта печатной платы состоит из следующих этапов:

  • Подготовка электронного проекта платы к заказу.
  • Создание файлов подготовки к производству для изготовления печатной платы.
  • Заполнения бланка заказа.

Подготовка проекта печатной платы к производству

Включает в себя проверку проекта платы на соответствие требованиям выбранного контрактного производства, соответствие технологическим нормам проектирования (контроль размеров отверстий и контактных площадок, зазоров и др.).

На данном этапе на плату может быть нанесена дополнительная техническая и вспомогательная информация, включая логотип организации-разработчика схемы и печатной платы.

Дополнительно в этап подготовки электронного проекта платы могут быть включены:

  • Мультипликация – объединение нескольких одинаковых или разных печатных плат в одну мультизаготовку.
  • Панелизация – размещение печатных плат или мультизаготовок в панели.

Создание файлов подготовки к производству для изготовления печатной платы

Как правило основными файлами для изготовления печатной платы на этапе подготовки к производству являются:

Комплект gerber файлов

Гербер файлы содержат всю необходимую информацию о слоях печатной платы, местоположению и форме проводников, конфигурации контактных площадок.

Комплект drill файлов

Файлы сверления необходимы для получения отверстий в печатной плате. Для этого используются сверлильные станки с ЧПУ.

Как правило набор drill файлов состоит из одного или двух файлов сверления – металлизированных и неметаллизированных отверстий. Если на плате нет отверстий, то файлы сверления отсутствуют. Например, такая картина может наблюдаться на некоторых платах с поверхностным монтажом.

Файлы сверления содержат информацию о диаметрах отверстий и их месторасположении на печатной плате (координатах).

Рисунок 2 – фрагмент файла сверления (drill файл)

Завершающий этап подготовки к производству печатной платы – заполнение бланка заказа

Бланк заказа содержит организационную и техническую информацию.

Организационная информация для изготовления печатной платы

К организационной информации бланка заказа на изготовление печатных плат относят:

  • Наименование организации, юридического или физического лица заказывающего изготовление печатной платы.
  • Реквизиты, включающие в себя информацию о номере счета, способах оплаты.
  • Способы доставки готовой продукции.
  • Контактную информацию для доставки печатных плат по указанному адресу.
  • Контактный телефон – для решения вопросов, возникающих при обработке организационной информации.
  • Количество печатных плат, которое требуется изготовить.

Техническая информация бланка заказа

Техническая часть бланка заказа содержит следующую информацию:

  • Количество проводящих слоев.
  • Материал основания.
  • Толщину материала.
  • Толщину фольги.
  • Тип покрытия контактных площадок.
  • Наличие/отсутствие масочного покрытия.
  • Наличие/отсутствие маркировки.
  • Зазорах между отдельными компонентами, определяющими класс точности печатной платы.
  • Перечень технологических слоев.
  • Размеры платы.
  • Необходимость электроконтроля.
  • Специфические требования к конструкции печатной платы.
  • Др. информацию, которую необходимо сообщить производителю для изготовления печатной платы.

Данная информация является исходной для CAM системы запуска в производство на стороне производителя печатных плат.

Инструкция по изготовлению печатных плат

Рисунок платы

Фольгированный текстолит

Хлорное железо в продаже

Хлорное железо в кристаллах

Ванночка для травления

Ванночка для травления плат

Готовая самодельная плата

  • 1.    Понадобится для будущей платы текстолит, или стеклотекстолит.
  • 2.    Вырезаем аккуратно, предварительно разметив нужные размеры из куска, с небольшими припусками, я делаю примерно больше заготовку на 1 см, так лучше прижимать особенно малые платы потом, плюс еще часть уйдет  на распилку, шлифовки и прочее.
  • 3.    После того как нужный кусок отрезан, берем наждачку покрупнее и проходимся ей по краям, чтобы не было зазубин, которые мешали бы прижатием.
  • 4.    Шлифуем мелкой наждачкой саму поверхность фольги аккуратно чтоб блестела.
  • 5.    Проходимся и смываем медную пыль после шлифовки растворителем 646.
  • 6.    Ждем пока высохнет от предыдущего процесса, распечатываем на лазерном принтере на глянцевой бумаге то что есть с программы предварительно нарисовав дорожки и макеты какие требуются.
  • 7.    Проверяем то что напечатали, печатать надо с большим разрешением принтера, которое только возможно, и с выключенной экономии тонера.
  • 8.    Прикладываем заготовку, я приклеиваю края бумажным малярным скотчем, и утюжим с хорошим усилием минуты 2-3 разогретым утюгом с температурой 180-220 градусов в зависимости от того, какую температуру плавления имеет тонер.
  • 9.    Ждем пока остынет, не трогаем вообще ничего – остыть должно само собой медленно. Не надо ложить плату в морозилку, под вентилятор, за окно, в воду, тонер должен высохнуть как ему и полагается и только так надежно схватиться. Тут нужно время, как правило это 10-15 минут и надо запастись терпением.
  • 10.    Берем ванночку подходящих размеров, наливаем обычную прохладную воду примерно половину, кладем все это дело с бумагой после остывания, ждем пару минут и начинаем снимать и оттирать бумагу, действовать надо аккуратно, все делаю руками без подручных средств.
  • 11.    Берем такую же ванночку из пластика, не металла точно, хлорное железо (1-2 ложки на 200-300 грамм воды) разбавляем подогретой водой 40-50 градусов ждем пока смесь размешается как следует и перестанет активно пузырится.
  • 12.    Плату канцелярским двухсторонним скотчем приклеиваем к кусочку пенопласта от упаковочного материала, отправляем в плавание чуть покачав и хорошо дав промокнуть чтобы чуть притонула, и ждем, тут надо некоторое время.
  • 13.    Пока раствор свежий, травится печатная плата как правило 15-30 минут, после чего плату вытаскиваем, когда дорожки будут формы как в программе откуда печатали – и промываем под краном от остатков хлорного железа.
  • 14.    Берем ватку и ацетон – снимаем тонер который покрывал дорожки, хорошо прочищаем им чтоб не осталось и следа.
  • 15.    Шлифуем платку мелкой наждачкой от окислов и моем еще раз растворителем.
  • 16.    Все, можно покрыть раствором ЛТИ-120 и приступить к лужению.
  • 17.    После того как плата залужена, даем ей остыть и производим сверловку.
  • 18.    Проводим шлифовку обратной стороны, обрезку краев и придаем эстетически красивый и нужный вид и форму плате.

Шаг 1 — Список покупок

Первый шаг в создании печатной платы начинается непосредственно с вас. Подобно составлению списка покупок для вашего следующего идеального бутерброда, для плат, вам нужно собрать все свои конструкторские файлы, чтобы потом передать их производителю. Файлы включают в себя следующее:

  • Файл Gerber — этот файл предоставляет всю информацию, которую должен знать ваш производитель о ваших слоях меди, маске припоя и шелкографии.

  • Файл Drill — этот файл поможет вашему производителю понять размеры и расположение каждого отверстия на вашей плате.

  • Файл Netlist — этот удобный файл поможет вашему производителю понять, как все ваши компоненты будут соединены вместе.

Как только вы передадите все свои конструкторские файлы своему производителю, тогда начнется самое интересное!

Лужение

Далее панель подвергают лужению оловянным сплавом, которым покрывается незащищенная упрочненным слоем часть меди. Обычно это делается погружением заготовки в специальный ковш с расплавом SnPb. При извлечении из ковша потоки воздуха, подаваемого через специальные форсунки, сдувают избыток олова с поверхности листа. Затем пластина погружается в другую химическую ванну, предназначенную для растворения и удаления светочувствительного покрытия. Процесс повторяется несколько раз до тех пор, пока медь не будет полностью открыта.

Печатная плата на этапе металлизации вскрытыхобластей меди.
 
Печатная плата с металлизированными областями меди.

Метод переноса

К аддитивным процессам можно полноправно отнести и метод переноса. Один из перспективных вариантов реализации такого процесса с использованием электрохимического осаждения металлов – ПАФОС. В данном методе переноса проводящий рисунок создается на временных «носителях» — листах из нержавеющей стали, поверхность которых предварительное покрывается гальванически осажденной медью толщиной 2…5мкм.

По тонкому медному покрытию формируется защитный рельеф фоторезиста. Проводники получают гальваническим осаждением тонкого слоя никеля (2…3мкм) и меди (30…50мкм) в рельеф фоторезиста. Затем фоторезист удаляют и проводящий рисунок на всю толщину впрессовывают в диэлектрик. Впрессованный рисунок проводников вместе с медной шиной механически отделяется от поверхности временных носителей. Таким образом, его переносят с металлического листа на диэлектрическую подложку. Отсюда название процесса – «метод переноса».

В слоях без межслойных переходов медная шина стравливается. При изготовлении двухсторонних слоев с межслойными переходами тонкая медная шина служит проводящим подслоем для электрохимического процесса металлизации отверстий.

Проводящий рисунок, утопленный в диэлектрик и сверху защищенный слоем никеля, не подвергается травлению при стравливании меди. Поэтому форма, размеры и точность проводящего рисунка определяется рисунком рельефа в фоторезисте, то есть процессами фотолитографии.

Текстолит —> Текстолит с дорожками

Для травления, нам понадобится пластиковый контейнер (или любая не-металлическая тара, в которую плата поместится лёжа). А также, одноразовая ложка или варибаси для помешивания платы (против пузырьков, которые мешают травиться).

Персульфат аммония рекомендуется разводить в тёплой воде 1:2. Но это довольно высокая концентрация, 1:3 или даже 1:4 хватит. В конце концов, можно еще подразмешать потом. Рекомендуемая температура разбодяживания — 40-50 градусов.

Однако, учтите, что перегревать всякого рода химикаты довольно опасно. Высокая концентрация, высокая температура и соли меди могут привести к криповому результату:

https://vk.com/video-24764675_456239191

Пользуйтесь респиратором.

Желательно шевелить плату, сгонять с нее пузырьки и поддерживать температуру в районе 35-45 градусов на водяной бане. Но если персульфат не дохлый, она и сама может поддерживаться (см. видео выше).

Если плохо травится, можно:

  1. Купить новый аммоний, он теряет свои свойства при хранении в условиях повышенной влажности
  2. Перестать помешивать
  3. Еще подождать
  4. Вытащить плату и подогреть раствор в микроволновке (аккуратно)
  5. Подразмешать ещё чучуть белого порошка

После травления, тонер стирается ацетоном.

Классический полуаддитивный метод

Полуаддитивный классический метод является одним из методов изготовления печатных плат. По этому методу диэлектрическая подложка металлизируется тонким проводящим слоем.

По проводящему слою на подложку наносится и проявляется фоторезист или трафаретный рисунок из химически стойкой краски. В результате в рельефе проявленного фоторезиста гальванически наращивается металл до толщин, обеспечивающих его механическую прочность и токонесущую способность проводников и отверстий (для меди порядка 25…35 мкм). После этого защитные покрытия (фоторезист, краски) удаляются, в результате в пробельных местах обнажается тонкий проводящий подслой (порядка 1 мкм), который теперь не нужен и подлежит удалению для электрического разобщения элементов печатного монтажа. Стравливание такого тонкого подслоя (1 мкм) связано с гораздо меньшими затратами на очистку промышленных стоков, чем травление фольги (18…35 мкм). Мало того, стравливание тонкого слоя не создает такого подтравливания проводников, как для субтрактивных методов. Это означает, что при использовании полуаддитивных методов тонкие проводники и зазоры воспроизводятся гораздо лучше. Можно сказать, что разрешающая способность полуаддитивных методов соизмерима с возможностями используемых фоторезистов.

Распространение полуаддитивных методов

Распространению полуаддитивных методов мешает слабая сила сцепления проводников с подложкой и химическая неоднородность поверхностей промышленных диэлектриков, заставляющие для их компенсации использовать сложные процессы подготовки (активации) поверхности. В противовес этому производители фольгированных материалов научились изготавливать материалы с ультратонкой фольгой, потому что это снимает необходимость в использовании технологических операций металлизации поверхностей у производителей печатных плат, а для отверстий применять процессы прямой металлизации.

Тем не менее, полуаддитивные методы незаменимы, когда необходимо но тем или иным причинам использовать нефольгированные диэлектрические подложки или получать тонкие проводники и зазоры (менее 0,1 мм).

Схема полуаддитивного процесса:

  • вырубка заготовки;
  • сверление отверстий под металлизацию;
  • нанесение тонкого проводящего подслоя (чаще — тонкослойная химическая металлизация медью толщиной до 1 мкм);
  • усиление тонкого слоя металлизации — гальваническая затяжка (до 6 мкм);
  • нанесение и экспонирование фоторезиста через фотошаблон-позитив;
  • основная гальваническая металлизация (до 25 мкм в отверстиях);
  • гальваническое нанесение металлорезиста (олова, олова-свинца, олова-никеля, олова-кобальта, серебра, золота, никеля или др.);
  • удаление экспонированного фоторезиста;
  • вытравливание тонкой металлизации (гальванической затяжки) с пробельных участков;
  • стравливание металлорезиста на основе олова для последующего нанесения паяльной маски;
  • гальваническое осаждение контактных покрытий на концевые ламели;
  • отмывка платы от остатков технологических растворов;
  • глубокая сушка печатной платы;
  • нанесение паяльной маски;
  • финишное покрытие монтажных элементов под пайку;
  • нанесение маркировки;
  • обрезка платы по контуру;
  • электрическое тестирование;
  • приемка платы — сертификация.

Перед выбором любого из методов изготовления печатных плат полезно ознакомиться с достоинствами и недостатками, чтобы выбор способа изготовления был обдуманным и обоснованным.

Полуаддитивный способ изготовления печатных плат обладает достоинствами и недостатками, перечисленными ниже.

 Недостатки:

  • недостаточная адгезия металлизации к диэлектрической подложке;
  • контакт открытой поверхности диэлектрика с растворами металлизации приводит к его загрязнению и требует дополнительных усилий для обеспечения требуемых электроизоляционных свойств.

Этап 1. От файла до фотошаблона

После получения заказа онлайн ($2 за 10 плат) служба поддержки потребителей JLCPCB передает файлы Gerber инженерам для предварительной проверки. После прохождения контроля файл переносится на наши лазерные фотоплоттеры, установленные в темном помещении с контролируемыми параметрами температуры и влажности, где на них изготавливаются фотошаблоны (пленки). Используя данные описания печатной платы, фотоплоттер преобразует их в ее пиксельное изображение. Экспонированная фотопленка автоматически проявляется и выгружается оператору. Пленки готовы к использованию в процессе производства печатных плат.

 

Материалы для изготовления плат

Существует несколько видов материалов, которые используют при изготовлении оснований для электроники:

1. Главная часть конструкции должна изготавливаться из диэлектрического материала. Это может быть стеклотекстолит, гетинакс.

2. Второй вариант изготовления плат — металлическое основание, на которое наносится диэлектрический слой. Чаще всего используется анодированный алюминий.

3. Для изготовления термоустойчивых оснований применяется фторопласт. Его дополнительно армируют стеклотканью. В состав добавляется керамика для повышения механических характеристик.

4. Чтобы сделать гибкую плитку, применяется каптон.

Материалы можно купить в любом магазине радиоэлектроники.

Какое отношение к этому имеют бутерброды?

Честно говоря, аналогия с бутербродами не совсем идеальна, но чем больше я пытался придумать идеальное физическое представление о том, как изготавливается печатная плата, тем больше подходил именно бутерброд. У вас есть верхние и нижние слои (это хлеб), ваши внутренние слои (это мясо, сыр и приправы), и все это в итоге объединяется в единое целое.

Типичный набор слоев печатной платы выглядит своего род как бутерброд (картинка слева)

Прежде чем мы начнем, важно знать, что печатные платы производятся на больших панелях, которые содержат

множество других печатных плат. Может быть, они все ваши, а иногда несколько разработок объединяют в одну панель, чтобы сэкономить деньги. Процесс, о котором мы поговорим ниже, заключается в создании полноценной многослойной платы, а если вы просто имеете дело с 1-2 слойными платами, тогда этапов будет меньше.

Промышленная разработка

В домашних условиях разработать и изготовить печатную плату для аппаратуры высокого класса невозможно. Например, печатная плата усилителя для High-End-аппаратуры многослойная, использовано покрытие медных проводников золотом и палладием, токопроводящие дорожки имеют разную толщину и т.д. Добиться такого уровня технологии непросто даже на промышленном предприятии. Поэтому в ряде случаев целесообразно приобрести готовую качественную плату или сделать заказ на выполнение работы по своей схеме. В настоящее время производство печатных плат налажено на многих отечественных предприятиях и за рубежом.

Компоненты, чувствительные к нагреву

Держите компоненты, чувствительные к нагревы, подальше от компонентов, которые выделяют тепло. Примеры компонентов, чувствительных к теплу, включают в себя термопары и электролитические конденсаторы. Размещение термопар вблизи источников тепла может привести к бесполезности температурных измерений. Размещение электролитических конденсаторов вблизи компонентов, выделяющих тепло, сократит срок их службы. Компоненты, которые генерируют тепло, могут включать в себя мостовые выпрямители, диоды, MOSFET транзисторы, индуктивности и резисторы. Выделяемое тепло зависит от тока, протекающего через компоненты.

Двусторонние печатные платы

Двусторонняя печатная плата имеет одно основание, на обеих сторонах которого выполнены проводящие рисунки, и все требуемые электрические соединения двух сторон, соединяются преимущественно сквозными металлизированными отверстиями. Конфликт пересекающихся соединений здесь решается возможностью переноса конфликтующей трассы в обход на другую сторону печатной платы с использованием металлизированных отверстий. Такое отверстие для переноса трассы называют переходным, в отличие от монтажного. При этом конструкция переходного отверстия может быть произвольной, а монтажного – по нормам формирования паяного узла.

Тем не менее, полностью конфликтность трасс не разрешается: цепи питания и земли, монтажное поле для присоединения выводов многовыводных компонентов (микросхем) мешают свободному размещению сигнальных трасс. Эта конфликтность частично разрешается в четырех слоях межсоединений.

Рельефные платы

Принципы изготовления рельефных плат (рисунок 1), безусловно, можно отнести к полуаддитивным методам, поскольку в их основе заложено использование нефольгированных подложек. Рельефные платы представляют собой диэлектрические основания (подложки). В диэлектрик подложки углублены медные проводники, выполненные в виде металлизированных канавок и сквозные металлизированные отверстия для монтажа выводов и соединения трасс на двух сторонах платы.

Рисунок 1 – Схема рельефной печатной платы в разрезе

Один из наиболее распространенных методов изготовления рельефных печатных плат включает следующие основные операции:

  • Выполнение рельефа проводников.
  • Очистка поверхности рельефных плат.
  • Металлизация поверхностей и отверстий.
  • Нанесение защитного резиста
  • Удаление защитного резиста с пробельных мест.
  • Операция зернения
  • Шлифование поверхности.
  • Травление металла с пробельных мест.
  • Лужение проводящего рисунка.

Выполнение рельефа проводников

Механическая обработка – углубление по трассам проводников и сверление отверстий. Если рельеф выполняется фрезерованием; сначала он выполняется на одной стороне: затем на другой. Сверление конусным сверлом с двух сторон платы; так что конусы сходятся. Рельеф можно выполнить методами тиснения, прессования и литья.

Очистка поверхности рельефных плат

Проводится с целью обеспечения равномерности последующей химической металлизации поверхностям рельефных плат придают шероховатость.

Металлизация поверхностей и отверстий

Химическое меднение или вакуумная металлизация толщиной 0,5…1 мкм усиливаются по причине гальванического наращивания меди до толщины 25…40 мкм.

Нанесение защитного резиста

Подразумевает покрытие всей поверхности, рельефа и отверстий металлизированной заготовки кислотостойкой защитной краской (жилкой спиртоканифольной смесью или нитрокраской, нитрошпаклевкой).

Удаление защитного резиста с пробельных мест

Обеспечивается методом зернения, шлифования. В результате, защитная краска остается только в углублениях — элементах проводящего рисунка. В связи с этим обнажаются для травления пробельные места.

Операция зернения

Оборудованием для проведения соответствующей операции служат вибрирующие бункеры. Из-за ударов керамических шариков по рельефной заготовке, происходит удаление краски с пробельных мест.

Травление металла с пробельных мест

Подразумевает удаление медного покрытия с незащищенных краской пробельных мест. Это осуществляется с помощью кислотного раствора из-за его особенности – не растворять защитные краски.

Лужение проводящего рисунка

Прежде всего служит для обеспечения паяемости, а также для защиты меди от окисления. Лужение производят путем погружения заготовки в ванну с расплавленным легкоплавким припоем.

Создание базы материнской платы

Всё начинается с печатной платы. Слои очень сложных кусочков стекловолокна складываются / склеиваются вместе со смолой, образуя один твердый слой.

Этот новый единственный стекловолоконный слой будет затем покрыт слоем меди с верхней и нижней сторон. Химическое вещество, называемое фоторезистом, образует на плате медный след при воздействии света, затем наносится поверх слоя меди.

После нанесения меди на фоторезист, поверх него наносится рисунок, покрывающий определенные части слоя, перед тем как подвергнуть всю плату воздействию ультрафиолетового излучения. Затем плату промывают, чтобы удалить непокрытые части медного слоя, обнажая почти полную материнскую плату.

Когда всё закончено, начинается процесс производства материнской платы.

Контроль качества и исправление ошибок

Листы заготовок проверяются современной системой технического зрения в присутствии сотрудника, вооруженного различными резаками и скребками. При обнаружении различий между внешним видом платы и файлом проекта сотрудник, курирующий процесс, принимает решение – является ли дефект серьезным, и плату следует забраковать (например, в случае перетравливания), или ее можно исправить вручную. Ремонт обычно производится под мощными микроскопами, поэтому результат часто бывает удовлетворительным.

Система компьютерного зрения проверяет соответствие
печатной платы файлам проекта.
 
Мелкие ошибки исправляются вручную.

Химический метод

Субтрактивный метод, в чистом виде, реализуется в производстве односторонних печатных плат, где присутствуют только процессы селективной защиты рисунка проводников и стравливания металла фольгированных диэлектриков с незащищенных мест.

Схема метода

Схема стандартного субтрактивного (химического) метода изготовления односторонних печатных плат:

  • вырубка заготовки;
  • сверление отверстий;
  • подготовка поверхности фольги (дезоксидация), устранение заусенцев;
  • трафаретное нанесение кислотостойкой краски, закрывающей участки фольги, неподлежащие вытравливанию;
  • травление открытых участков фольги;
  • сушка платы;
  • нанесение паяльной маски;
  • горячее облуживание открытых монтажных участков припоем;
  • нанесение маркировки;
  • контроль.

Преимущества субтрактивного метода

К преимуществам данного метода изготовления печатных плат можно отнести:

  • возможность полной автоматизации процесса изготовления;
  • высокую производительность;
  • низкую себестоимость.

Недостатки субтрактивного метода

Среди недостатков указанного метода изготовления печатных плат:

  • низкая плотность компоновки связей;
  • использование фольгированных материалов;
  • наличие экологических проблем из-за образования больших объемов отработанных травильных растворов.

Процесс производства материнских плат

Процесс производства материнской платы по существу разбит на четыре части:

Технология поверхностного монтажа (SMT)
Включает припайку мелких компонентов на материнскую плату. Процесс начинается с того, что печатные платы укладываются и проталкиваются машиной одна за другой в усовершенствованный принтер, который, следуя указанной схеме, припаивает компоненты на места.
Затем материнские платы проверяют вручную и помещают на встроенный чип-тестер, чтобы убедиться, что печать компнентов была выполена достаточно точно. Если испытание завершается успешно, процесс сборки продолжается.

DIP
Этот процесс начинается с установки материнских плат в машину, которая устанавливает небольшие конденсаторы. После этого устанавливаются более крупные компоненты, такие как 24-контактные разъемы и порты ввода-вывода, – это делают вручную.
Прежде чем материнская плата будет готова к тестированию, она должна пройти ручную проверку, чтобы убедиться, что компоненты установлены правильно.
После ручного осмотра они отправляются в термокамеру, которая нагревает её до 265° по Цельсию, чтобы усилить недавно припаянные компоненты

После этого она будет готова к тестированию.

Тестирование, как легко понять, важно для контроля качества. Все порты ввода/вывода, PCI Express Lanes и т.д

должны пройти серию тестов, прежде чем они будут помечены готовыми к упаковке.

Упаковка и распространение
Процесс упаковки и распространения – это объединение в одной коробке кабелей SATA, руководства, экрана ввода/вывода, установщика драйвера и почти всего, что вы найдёте вместе с недавно приобретенной материнской платой.
Материнская плата также будет упакована в антистатический пакет. Теперь материнская плата готова к распространению.

Изготовление многослойных печатных плат методом послойного наращивания

Изготовление многослойных печатных плат этим методом заключается в последовательном чередовании слоя изоляции и металлизированного слоя печатного рисунка. Соединения между проводящими элементами печатных слоев производятся гальваническим наращиванием меди в отверстиях слоя изоляции.

Изготовление платы начинается с приклейки к медной фольге изоляционной прокладки с перфорациями в местах будущих межслойных переходов. На всех операциях изготовления многослойной печатной платы методом послойного наращивания эта фольга осуществляет соединение металлизируемых поверхностей с катодом гальванической ванны. На конечном этапе на ней вытравливают рисунок наружного слоя.

После изготовления металлизированных переходов и их планаризации в плоскость с диэлектриком, на поверхности межслойной изоляции полуаддитивным методом формируют печатный рисунок слоя. На изготовленный слой проводящего рисунка напрессовывают следующий слой перфорированной изоляции и через перфорации наращивают очередные металлизированные переходы. Таким образом, последовательно создаются слои проводящего рисунка и изоляции с межслойными переходами.

В качестве межслойной изоляции могут быть использованы стеклотекстолитовые прокладки с перфорациями в местах межслойных переходов или полимерные пленки, отверстия в которых химически вытравливают в назначенных местах.

Количество слоев многослойной печатной платы при послойном наращивании ограничивают обычно пятью, так как изготовление каждого последующего слоя связано с многократными термическими (при прессовании) и химическими воздействиями на уже изготовленные слои.

Преимущества метода послойного наращивания

Преимуществом данного метода изготовления многослойных печатных плат является исключительно высокая плотность монтажа, так как он дает возможность выполнения межслойных переходов в любой точке платы, независимо от трассировки и местоположения межслойных соединений смежных слоев. Таким образом, межслойные переходы могут выполняться независимо друг от друга, между любыми слоями в любой назначенной точке.