PCB-PRODUCTIEPROCES

1.0

ONTWERPHERZIENING EN VOORBEREIDING VAN PRODUCTIEGEREEDSCHAP.

De eerste fase in het fabricageproces omvat een controle van het pakket fabricagegegevens dat door de ontwerper wordt verstrekt en de voorbereiding van de productiegereedschappen en CAM-gegevens.

1.1

Pakket productiegegevens

De uitvoer van het PCB-ontwerp is een gegevenspakket dat aan de fabrikant wordt geleverd in een industrieel standaard formaat - Extended Gerber of ODB++. De Gerber-bestanden definiëren de koperlagen, soldeer mask lagen, component notaties. Bovendien bevat het productiedatapakket een boorbestand, netlijst en algemene specificaties.

1.2

Ontwerp voor productie

Engineering zal het gegevenspakket controleren en nagaan of alle informatie die nodig is voor productie duidelijk en volledig is. We zullen ook controleren of het ontwerp en de specificaties overeenkomen met de productiemogelijkheden.

1.3

Zodra alle technische kwesties zijn opgelost, zullen de nodige instrumenten voor de productie worden voorbereid.

1.31

Voorbereiding van de fabricage panelen.

Fabrikanten gebruiken standaard fabricagepanelen. Het fabricagepaneel moet worden worden ontworpen om het materiaalverbruik te maximaliseren, rekening houdend met de PCB-afmetingen en productie-eisen: proces controle coupons, gereedschap gaten en behandeling.

PCB productie paneelgrafiek
1.32

Werkfilm (foto gereedschap) voorbereiding.

Met behulp van een laserplotter wordt voor elke PCB-laag een film gemaakt. De laser plotter staat in een donkere kamer met gecontroleerde temperatuur en vochtigheid. De films worden met elkaar geregistreerd elkaar om een perfecte uitlijning tussen de lagen te verzekeren. De geponste registratiegaten worden later gebruikt om de films in het UV-belichtingsproces uit te lijnen. Een andere methode is laser direct imaging (LDI), waarbij een CCD-camera in de belichtingsmachine wordt gebruikt om de fototool te registreren.

PCB borstelen en afschilferen grafiek
2.0

Binnenlagen

Ter voorbereiding van de binnenlagen, nemen we een basismateriaal van een epoxyhars en glasweefsel, aan beide zijden bekleed met koperfolie en verwijderen het overtollige koper, zodat er alleen kopersporen overblijven waar we ze nodig hebben om de elektrische schakeling te realiseren.

2.1

Basismateriaal

De kern van de binnenlaag bestaat uit epoxyhars en een glasvezelweefsel dat aan beide zijden is bekleed met een koperfolie. In de meeste gevallen wordt FR4 materiaal gebruikt.
De koperbekleding aan beide zijden wordt gereinigd door een chemisch reinigingsproces voor binnenlagen om oxiden en mogelijke verontreinigingen te verwijderen. Tegelijkertijd ruwen de roterende borstelwalsen het koper oppervlak om voldoende mechanische hechting te garanderen.

PCB basismateriaal schema
2.2

Droge film laminering

Het kernmateriaal wordt door een verhit rollenpaar gevoerd (Temperatuur: ongeveer 110º C Druk: 3-5 BAR). Het Cu-oppervlak wordt gevoelig voor UV-licht en daarom wordt verdere bewerking gebeurt alleen in het geel licht gebied.

PCB dray film laminering
2.3

Blootstelling op binnenlagen

De film voor de laag wordt op het gelamineerde materiaal geplaatst en de laminaatlaag wordt blootgesteld aan een energierijke UV-lamp. De sporen van de printplaat zijn transparant in de film en het onderliggende laminaat in blootgesteld aan het UV-licht. De blootgestelde sporen worden chemisch gepolymeriseerd en de sporen zullen uitharden.
Het gebied dat wordt bedekt door het zwarte deel van de film zal niet polymeriseren en kan tijdens het ontwikkelingsproces worden weggespoeld.

PCB-lagen schema na blootstelling
2.4

Ontwikkelingsproces

De ontwikkeling gebeurt door de binnenlagen horizontaal te besproeien met een natriumcarbonaat oplossing en ze vervolgens met zoet water af te spoelen en te drogen. De niet-belichte gebieden worden nu verwijderd.

PCB na ontwikkelingsproces
2.5

Etsen van de kern van de binnenlaag

De binnenkant ondergaat nog een proces van spuiten, spoelen en drogen. Deze keer met een zure oplossing. Dit proces verwijdert het koper uit het blootgestelde gebied, en laat alleen koper achter in de sporen en de pads. De koperdikte van de lagen bepaalt de snelheid van het proces. Dikkere koperlagen beperken de fijnheid van het geleidende patroon.

Een PCB na ets schema
2.6

Strippen

De laklaag wordt verwijderd door het materiaal door een oplossing van bijtende soda te halen

PCB na striping proces schema
2.7

Automatische optische inspectie (AOI)

De binnenlagen ondergaan een geautomatiseerde optische inspectie om openingen en kortsluitingen op te sporen, alsmede de juiste circuitgeometrie in vergelijking met de oorspronkelijke ontwerpgegevens.

2.8

Braun Oxide voorbereiding

De binnenlagen ondergaan een chemisch oppervlaktevoorbereidingsproces om het oppervlak op te ruwen en de adhesie tussen de PREPREG hars en het koperoppervlak in het lamineer proces.

3.0

LAMBERING

3.1

Materiaal opmaak

De lagen worden op elkaar gestapeld voor het lamineren. Beginnend met een koperfolie aan de onderkant (die zal worden gebruikt om de onderste buitenlaag op te bouwen). Bovenop de koperlaag worden PREPREG lagen geplaatst, op bovenop de PREPREG worden de binnenlagen geplaatst, gescheiden door PREPREG lagen en bovenop de binnenlagen, PREPREG lagen en een tweede koperfolie (die zal worden gebruikt om de bovenste buitenste laag). PREPREG is een gedeeltelijk uitgeharde epoxyhars met glasvezel, gepolymeriseerd door de PREGREG-fabrikant. Het wordt gebruikt als isolatiemateriaal en lijm tussen de lagen van de PCB.

PCB stapellagen kaart
3.2

Hoge druk laminering

De op elkaar gestapelde lagen worden onder vacuüm, hoge temperatuur en hoge druk geperst. Meerdere PCBs, gescheiden door verdelers, worden gelijktijdig geperst. De hitte smelt en verhardt de epoxyhars in de PREPREG, terwijl de druk de printplaat samensmelt.

hogedrukmachines
3.3

Snoeien

De Flash (materiaal dat uit het gelamineerde paneel hangt, wordt weg gefreesd, waardoor een schoon paneel overblijft dat eruit ziet als een stuk laminaat.

4.0

BOREN

4.1

X-RAY analyse

In een voorbereidende fase worden de onzichtbare kussentjes in de binnenlagen geïdentificeerd met behulp van röntgenstralen. De röntgenanalyse maakt het mogelijk de opvulblokken te detecteren en nieuwe referentiegaten te berekenen voor het boren.

PCB X-RAY analysekaart
4.2

Boren

De printplaat wordt geboord op een CNC-boormachine met hoge snelheid (tot 280.000 omwentelingen/minuut). Geboorde gaten moeten zo schoon en glad mogelijk zijn om de kwaliteit van het verkoperen van de gaten. Optioneel worden tot 3 panelen op elkaar gestapeld en gelijktijdig geboord. De panelen zijn geplaatst tussen een basisplaat en een bovenste aluminiumplaat. De grondplaat voorkomt het boren in de boormachine en maakt het boren dieper dan het paneel mogelijk, waardoor bramen worden vermeden. De aluminium bovenplaat vermijdt bramen en voorkomt dat de boormachine doorbuigt. Beide platen beschermen de oppervlakken van het paneel tegen beschadigingen en krassen.

4.3

Borstelen en ontharen

Na het boren wordt het oppervlak van de printplaat mechanisch geborsteld met behulp van een oscillerende en roterende borstelwalsen. De geboorde gaten worden gereinigd met een permanganaatoplossing of zuurstof plasma om de hars te verwijderen die zich op het koper kan hebben vastgezet. Harsresten op het koper kunnen een goede elektrische geleiding tussen de gatenplating en de sporen in de lagen.

5.0

GALVANISCH VERZINKEN

5.1

Elektrolytisch verzinken

Om een elektrische verbinding tussen de geboorde gaten en alle lagen tot stand te brengen, wordt een geleidende film, ongeveer 0,5-0,7 micron dik, geproduceerd door chemisch koper. Deze geleidende laag is de basis voor het later toegepaste koperplaatproces.

PCB elektrolytisch verzinken
6.0

BUITENLAGEN EN BEPLATING

Dit proces is vergelijkbaar met het proces dat wordt toegepast bij de opbouw van de binnenlagen. Het verschil is dat we in deze stap de gaten en de sporen en stootkussens van de buitenlagen met een elektrolytisch koperplatingproces.

6.1

Droge film lamineren van buitenlagen

Dit proces komt overeen met het proces dat in de binnenlagen wordt toegepast. Het paneel wordt door door een verwarmd rollenpaar (Temperatuur: ongeveer 110º C Druk: 3-5 BAR). Het Cu oppervlak wordt gevoelig voor UV-licht en daarom vindt de verdere bewerking alleen plaats in het geel lichtgebied.

6.2

Blootstelling en ontwikkeling

Dit proces komt overeen met het proces in de binnenste lagen. Echter, in dit proces wordt een negatief belichtingsproces gebruikt. De geleidende draden worden niet bedekt door de resist en kunnen worden gegalvaniseerd door verkopering. De gebieden tussen de geleidende sporen worden bedekt met gepolymeriseerd laminaat.

6.3

Elektrolytisch Koperplateren

Alle sporen en gaten zijn bekleed met een geleidende, elektrolytisch afgezette koperlaag. De gaten creëren de elektrische verbinding tussen de geleiders op de lagen en een goede verbinding vereisen een 20-25 micron koper op de wanden van het gat. De totale koperdikte op de buitenlagen wordt dus bepaald door de koperdikte van het materiaal en de extra 25-30 micron toegevoegd in het platingproces.

PCB na koperen beplating
6.4

Vertinnen

Een tweede galvaniseringsproces wordt uitgevoerd om de koperen geleiders te beschermen tijdens het etsproces proces dat zal volgen, daarom wordt de laag ook vaak aangeduid als etsweerstand

PCB na koperen plating proces schema
6.5

Buitenste laag Dry Film Stripping

De droge film wordt verwijderd om de koperlaag bloot te leggen voor het etsen.

6.6

Etsen en tin strippen

Een etsproces wordt uitgevoerd om het overtollige koper te verwijderen, waardoor alleen koper overblijft in de sporen en aansluitpinnen die door het vertinnen worden beschermd. Vervolgens wordt het tin verwijderd met salpeterzuur zuur.

7.0

SOLDERMASKER

Soldeermasker wordt op de meeste printplaten aangebracht om het koperoppervlak te beschermen dat dat niet wordt beschermd door solderen tijdens het assemblageproces en om soldeerborrels te voorkomen tijdens assemblage.

7.1

Het paneel is geborsteld en schoongemaakt.

7.2

Het paneel is aan beide zijden bekleed met een epoxy-soldeermaskerinkt van 15-25 micron dik.

7.3

Met behulp van een UV-printer en een foto-tool film, wordt het soldeermasker uitgehard op het gebied waar we het soldeermasker moet blijven.

7.4

De panelen worden verwerkt door een ontwikkelaar die het soldeermasker verwijdert van de gebieden die moeten worden blootgesteld.

7.5

Het gemaskerde soldeer wordt verder uitgehard in een oven.

PCB-soldeermaskerproces
8.0

AFWERKING OPPERVLAK

De oppervlakteafwerking bracht een soldeerbare oppervlakteafwerking aan op de koperoppervlakken die niet bedekt zijn met een soldeermasker. Deze afwerking beschermt het koper totdat de componenten zijn geassembleerd en gesoldeerd aan de gedrukte schakelingen. Verscheidene oppervlakteafwerkingen zijn beschikbaar. De meest meest gebruikte zijn Hot Air Leveling (HAL) en Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG).

8.1

HAL

Het HAL-proces creëert een soldeer op alle stootkussens. Het hele paneel wordt ondergedompeld in vloeibaar soldeer en wordt met hete perslucht uit het soldeer verwijderd. Overtollig soldeer (dat zich niet bindt met blootliggend koper) wordt weggeblazen en de koperen stootkussens en gaten blijven bedekt met soldeer.
Het soldeermateriaal dat in het proces wordt gebruikt, is ofwel een tin-loodlegering of alleen tin (loodvrij).

8.2

ENIG

Hierbij wordt nikkel chemisch over het koper afgezet en vervolgens wordt een dunne laag goud afgezet over het nikkel. Het hele proces is geautomatiseerd, de panelen worden door een reeks tanks, het reinigen van het koper, het aanbrengen van een laag nikkel van 3-5 micron en een laag goud van minimaal 0,05 micron.

8.3

Hard Vergulden

Randstekkers zijn gegalvaniseerd met 1-1,5 micron goud over 4-5 micron geplateerd nikkel. Dit type plating wordt gebruikt in gevallen waar de plating bestand moet zijn tegen de erosie van meerdere invoegingen.

9.0

LEGEND PRINT

De legende wordt met een zeefdrukprinter op de printplaat gedrukt.

legende afdruk op een PCB
10

ROUTING

Met behulp van een CNC worden de fabricageplaten uitgesneden tot afzonderlijke PCB's en worden de PCB's gefreesd in hun vorm volgens de ontwerpgegevens.

PCB routing proces
11

ELEKTRISCHE TEST

Elke printplaat wordt elektrisch getest aan de hand van de ontwerpgegevens met een "spijkerbed" adapter of een vliegende sonde tester.

Fineline QA manager controleert PCB rapporten
12

LAATSTE KWALITEITSCONTROLE

Dit is de eindcontrole van het eindproduct. Er wordt gecontroleerd op eventuele cosmetische gebreken zoals krassen en onzuiverheden, waarbij IPC600 als referentie wordt gebruikt.

Fineline QA manager onderzoekt een paneel met x-out

Knowledge Centre

Total Cost of Ownership voor een Rigid-Flex PCB-oplossing Door Technology Application Manager Boy van Veghel

Total Cost of Ownership voor een Rigid-Flex PCB-oplossing Door Technology Application Manager Boy van Veghel

Explore more
Klant casus - di-soric en de voordelen van het gebruik van Fineline's Rigid-Flex technologie

Klant casus - di-soric en de voordelen van het gebruik van Fineline's Rigid-Flex technologie

Explore more
PCB Oppervlakte Afwerkingen

PCB Oppervlakte Afwerkingen

Keuzetabel oppervlakteafwerking

Explore more
PCB productieproces

PCB productieproces

Een meerlaagse PCB maken

Explore more
Temperatuurbeheersing voor printplaten

Temperatuurbeheersing voor printplaten

Door Adrie van Lankveld, NPI Manager.

Explore more
Layout Guidelines

Layout Guidelines

Onze snelle layout gids voor een perfecte PCB

Explore more
Waarom trekken printplaten krom?

Waarom trekken printplaten krom?

Oplossing voor kromtrekken van printplaten

Explore more
Importance of Laminate CTE In Printed Circuit Board Design

Importance of Laminate CTE In Printed Circuit Board Design

Thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE)

Explore more
In The Spotlight

In The Spotlight

De Britse ervaring met Fineline

Explore more

We zijn hier om te helpen.

Van engineeringadvies tot het selecteren van de juiste productiepartner voor
- onze ervaring en expertise geven u de juiste oplossing.

Neem contact op en laten we samen aan de slag gaan.