במכשירים אלקטרוניים מודרניים, בין אם זה שעון חכם זעיר או מחשב על מורכב,pcbנושא את החיבורים החשמליים של רכיבים אלקטרוניים ומהווה את המפתח למימוש הפונקציות של מוצרים אלקטרוניים. תהליך הייצור שלו מורכב ומדויק, הכולל שלבי תהליך רבים, שלכל אחד מהם תפקיד מכריע בביצועים ובאיכות המוצר הסופי.
בחירת חומרים וחיתוך: בניית בסיס יציב לייצור PCB
חומרי גלם שנבחרו בקפידה
בחר למינציה מתאימה-נחושת בהתאם לדרישות העיצוב. למינציה בחיפוי נחושת מורכבת מרדיד נחושת ומצע בידוד. מצעים מבודדים נפוצים כוללים שרף אפוקסי סיבי זכוכית, פוליאמיד וכו'. למצעים שונים יש תכונות חשמליות, מכניות ותרמיות שונות. FR-4 מתאים לרוב המוצרים האלקטרוניים הרגילים, בעוד ש-PI מתפקד טוב יותר בתרחישי יישומים מיוחדים כגון טמפרטורה גבוהה ותדר גבוה. יחד עם זאת, יש צורך לקבוע את עובי רדיד הנחושת עבור למינטים מצופים נחושת, הכוללים בדרך כלל עוביים של 18 מיקרומטר, 35 מיקרומטר, 70 מיקרומטר וכו', בהתבסס על גורמים כגון כושר נשיאת הזרם ודרישות העברת האותות של המעגל.
פעולת חיתוך מדויקת
השתמש בציוד חיתוך, כגון מכונות חיתוך CNC, כדי לחתוך -נחושת בגודל- גדול למינציה מצופה לחתיכות קטנות שמתאימות לייצור ולעיבוד הבאים. בעת חיתוך, דיוק הממדים נדרש בהחלט, והשגיאה נשלטת בדרך כלל בטווח קטן מאוד, כגון ± 0.1 מ"מ, כדי לעמוד בדרישות התכנון. במקביל, שימו לב לשטיחות חיתוך כדי למנוע כתמים או אי אחידות בקצוות הלוח, כדי לא להשפיע על הליכי העיבוד הבאים.
גילוף שכבה פנימית: בניית מעגלי ליבת PCB
עיבוד מקדים של העברה גרפית פנימית
לאחר החיתוך, יש לנקות ולחספס תחילה את פני השטח של לוח המחופה-נחושת. ניקוי מטרתו להסיר זיהומים כגון שמן ואבק מפני השטח של הלוח, וניתן להשיגו על ידי שילוב של חומרי ניקוי כימיים עם קרצוף פיזי. טיפול גסות משתמש בשיטות כגון תחריט כימי או שחיקה מכנית כדי לחספס את פני הלוח ולשפר את ההידבקות בין הסרט היבש למשטח הלוח במהלך הלמינציה שלאחר מכן. לאחר מכן, טיפול מיקרו תחריט מתבצע כדי להסיר עוד יותר את שכבת תחמוצת פני השטח ולהפעיל את פני הנחושת. כמות התחריט המיקרו נשלטת בדרך כלל בסביבות 1-2 מיקרומטר.
הדפסת סרטים ופיתוח חשיפה
מרחו את הסרט היבש על פני השטח של הלמינציה המצופה-נחושת מטופלת בכבישה חמה. יש להתאים את פרמטרי הטמפרטורה, הלחץ והמהירות של תהליך הלמינציה בהתבסס על מאפייני הסרט היבש ומצב הסדין. בדרך כלל, טמפרטורת הלמינציה היא בין 100-120 מעלות צלזיוס, הלחץ הוא בסביבות 3-5 ק"ג/סמ"ר, והמהירות היא בסביבות 1-2 מטר לדקה. לאחר מכן, הנח את הלוח המצופה נחושת למינציה מתחת למכונת החשיפה וחשוף את הסרט היבש לאור אולטרה סגול לפי תבנית מעגל השכבה הפנימית בקובץ גרבר. יש לשלוט במדויק על אנרגיית החשיפה. אם הוא גבוה מדי, הסרט היבש ייחשף יתר על המידה והגרפיקה תעוות. אם הוא נמוך מדי, חשיפת הסרט היבש לא תהיה מספקת והגרפיקה תהיה מטושטשת. אנרגיית החשיפה מותאמת בדרך כלל בין 80-150mJ/cm ² בהתאם לסוג ועובי הסרט היבש. לאחר מכן, הסרט היבש שלא נחשף הומס והוסר באמצעות מפתח, ודפוס הסרט היבש החשוף נשמר, תוך השגת המטרה של העברת תבנית מעגל השכבה הפנימית מקובץ גרבר לרבד המצופה נחושת. יש לשלוט בקפדנות על הריכוז, הטמפרטורה וזמן הפיתוח של המפתח. לדוגמה, ריכוז המפתח הוא בדרך כלל סביב 1% -3%, הטמפרטורה היא בין 30-35 מעלות צלזיוס, וזמן הפיתוח הוא סביב 60-90 שניות.
תחריט וזיהוי שכבה פנימית
הכניסו את הלמינציה המפותחת הנחושת-ת לתוך תמיסת תחריט, שתכלה את רדיד הנחושת שאינו מוגן על ידי הסרט היבש, ובכך תיצור מעגל שכבה פנימית. תמיסות תחריט חומציות, כגון תמיסת תחריט נחושת כלוריד, משמשות לעתים קרובות כפתרונות תחריט. במהלך תהליך התחריט, יש לשלוט בפרמטרים כגון הריכוז, הטמפרטורה וקצב הצריבה של תמיסת התחריט. ריכוז תמיסת התחריט הוא בדרך כלל סביב 1-2מול/ליטר, הטמפרטורה היא בין 40-50 מעלות צלזיוס, ומהירות הצריבה משתנה בין 1-3 מיקרומטר לדקה בהתאם לצפיפות הקו וציוד התחריט. לאחר התחריט, נקה את הלוח המצופה נחושת חרוט כדי להסיר שאריות של תמיסת תחריט ויוני נחושת. לבסוף, השתמש בציוד בדיקה אופטי אוטומטי כדי לבצע בדיקות במעגל הפנימי. ציוד AOI משתמש בטכנולוגיית הדמיה אופטית וניתוח תמונה כדי לבדוק פגמים כגון מעגלים פתוחים, קצרים ורוחב קווים לא עקביים במעגל. ברגע שההפרש חורג מהסף שנקבע, הוא יסומן כנקודת פגם.
תהליך דחיסה: יצירת מבנה PCB רב-שכבתי
השחמה משפרת את חוזק הכריכה
בצע טיפול השחמה בלוח המעגל הפנימי כדי ליצור סרט השחמה אחיד, מחוספס ופעיל מבחינה כימית על משטח הנחושת. במהלך תהליך ההשחמה, תמיסת ההשחמה עוברת תגובה כימית עם פני הנחושת, ועובי סרט ההשחמה הוא בדרך כלל סביב 0.5-1.5 מיקרומטר. סרט ההשחמה יכול לשפר את ההידבקות בין מעגל השכבה הפנימית לבין הסדין המנוחה למחצה, ובכך למנוע ביעילות את התרחשות הדלמינציה.
ערימה מדויקת ודחיסה בטמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה
על פי שכבות העיצוב, לוחות המעגלים של השכבה הפנימית והיריעות החצי מגושמות שעברו טיפול השחמה נערמים בסדר מסוים. בעת למינציה, יש צורך להבטיח מיקום מדויק של כל שכבה ולשלוט בשגיאה בטווח קטן מאוד, כגון ± 0.05 מ"מ. במהלך תהליך הלמינציה, היריעה החצי מגוונת תחבר את לוחות המעגלים של כל שכבה יחדיו ותמלא את הרווחים בין השכבות. לאחר מכן, הכנס את הלוחות הרב-שכבתיים המוערמים- לתוך מכונת הלמינציה לצורך למינציה. מכונת הלמינציה ממיסה ומזרימה את הגיליון המוצק למחצה- דרך טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה, ומחברת בחוזקה את שכבות המעגלים ליצירת מבנה לוח רב-שכבתי. יש להתאים את הפרמטרים כמו טמפרטורה, לחץ וזמן הלחיצה במדויק על סמך גורמים כגון סוג הלוח, מספר השכבות והמאפיינים של היריעה החצי מגוונת. זמן הלחיצה הוא בדרך כלל בסביבות 60-120 דקות.
עיבוד לאחר משפר את האיכות
לאחר הלמינציה, הלוח הרב-שכבתי צריך לעבור עיבוד שלאחר-כדי להסיר חומרים עודפים כגון גלישת דבק מקצוות הלוח, וכדי ללטש ולחדד את קצוות הלוח כדי לשפר את איכות המראה והתכונות המכניות של הלוח הרב-שכבתי.
פעולת הקידוח: פתיחת תעלות חיבור לחשמל
מסלול תכנון תכנות קידוח
בהתבסס על מידע-החור בקובץ Gerber, תכנת את ציוד הקידוח כדי לקבוע את מיקום הקואורדינטות, גודל הצמצם, רצף הקידוח ומידע אחר עבור כל-חור דרך. בעת התכנות, חשוב לאזן בין יעילות ואיכות הקידוח, לייעל את רצף הקידוח ולצמצם את זמן הנסיעה בטלה של ציוד הקידוח.
קידוח מדויק וניקוי חורים בקירות
השתמש במכונת קידוח CNC כדי לקדוח חורים לפי פרמטרים מתוכנתים. בעת קידוח, יש צורך לשלוט בקפדנות על פרמטרים כגון מהירות קידוח, קצב הזנה ומהירות מקדחה. עבור מקדחים בקטרים שונים וחומרי גיליון שונים, יש להתאים פרמטרים אלה בהתאם. לדוגמה, עבור מקדחים בעלי קטרים קטנים יותר, כגון 0.2 מ"מ, יש להפחית את מהירות הקידוח כראוי כדי למנוע מהמקדחה להישבר; עבור חומרי גיליון קשים יותר, ייתכן שיהיה צורך להגביר את מהירות הקידוח. במהלך תהליך הקידוח, יש צורך להבטיח את הדיוק של קוטר החור, עם שגיאה שנשלטת בדרך כלל בתוך ± 0.05 מ"מ. יחד עם זאת, יש לשים לב לאנכיות של הקידוח כדי למנוע חורים משופעים, מכיוון שהם יכולים להשפיע על המתכות הבאות ואיכות החיבור החשמלי של החור. לאחר השלמת הקידוח, יש לנקות את קיר החור כדי להסיר פסולת, כתמי שמן וזיהומים אחרים שנוצרו במהלך תהליך הקידוח. ניתן להשתמש בניפוח אוויר בלחץ גבוה, ניקוי כימי ושיטות אחרות כדי להבטיח שדופן החור נקי ויבש, תוך הכנה למתכת החור הבא.
מתכת חורים וציפוי אלקטרו: מעניקים לקירות חורים מוליכות
טיפול הפעלת מתכת נקבוביות
ראשית, הפעל את דופן הנקבוביות כדי להפעיל את משטח הנחושת של דופן הנקבוביות, מה שמקל על התקדמות חלקה של ציפוי נחושת כימי שלאחר מכן. טיפול הפעלה משתמש בדרך כלל בתמיסת מלח פלדיום, אשר סופחת שכבה של אטומי פלדיום על פני הנחושת של דופן הנקבוביות באמצעות תגובה כימית, המשמשת כמרכז קטליטי לציפוי נחושת ללא חשמל. במהלך תהליך ההפעלה, יש צורך לשלוט בריכוז, בטמפרטורה ובזמן הטיפול של תמיסת ההפעלה. ריכוז תמיסת ההפעלה הוא בדרך כלל סביב 0.1-0.3g/L, הטמפרטורה היא בין 30-40 מעלות צלזיוס, וזמן הטיפול הוא בסביבות 3-5 דקות.
ציפוי נחושת כימי ועיבוי אלקטרוליטי
בצע ציפוי נחושת ללא חשמל על קירות הנקבוביות המופעלות. תמיסת ציפוי הנחושת הכימית מכילה מלחי נחושת, חומרים מפחיתים ורכיבים אחרים. תחת קטליזה של אטומי פלדיום, יוני נחושת מצטמצמים לאטומי נחושת על דופן הנקבוביות, ויוצרים שכבת נחושת דקה על דופן הנקבוביות. במהלך תהליך ציפוי נחושת ללא חשמל, יש צורך לשלוט בקפדנות על פרמטרים כגון ריכוז, טמפרטורה, ערך pH וזמן הציפוי של תמיסת הציפוי. ריכוז תמיסת הציפוי הוא בדרך כלל 10-20 גרם/ליטר נחושת גופרתית ו-5-10 גרם/ליטר פורמלדהיד, והטמפרטורה היא בין 25-35 מעלות צלזיוס. שכבת הנחושת שנוצרת מציפוי נחושת ללא אלקטרו דקה יחסית, ועל מנת לעמוד בדרישות הביצועים החשמליים נדרשת גם עיבוי של ציפוי אלקטרו. בעת ציפוי אלקטרוני, שכבת נחושת בעובי מוגדר מצופה אלקטרו על עור הנחושת החשוף או הקיר החשוף של תבנית המעגל, ושכבות זהב, ניקל או פח מצופים אלקטרו לפי הצורך. תהליך הציפוי מצריך גם בקרה מדויקת של פרמטרים כמו הרכב, ריכוז, טמפרטורה וצפיפות הזרם של תמיסת הציפוי כדי להבטיח עובי ציפוי אחיד וביצועים מצוינים.
עיצוב השכבה החיצונית: שפר את פריסת מעגל ה-PCB
עיבוד קדם- חיצוני והעברה גרפית
בדומה לשכבה הפנימית, נקו תחילה את המשטח החיצוני כדי להסיר מזהמים. לאחר מכן, בצע פעולות למינציה, חשיפה ופיתוח כדי להעביר את דפוס המעגל החיצוני המעוצב אל הלוח. השליטה בפרמטרים של תהליך לחיצת הסרט, חשיפה ופיתוח דומה לזו של ייצור מעגלים בשכבה פנימית, אך בשל המורכבות של ייצור מעגלי השכבה החיצונית ודרישות דיוק גבוהות יותר, דיוק הבקרה של כל פרמטר הוא גם מחמיר יותר.
ציפוי אלקטרו גרפי ויצירת תחריט
בצע ציפוי גרפי על תבנית המעגל החשופה והמפותחת כדי לעבות את המעגל. לאחר השלמת הציפוי האלקטרוני, הסר את הסרט היבש ולאחר מכן השתמש בתמיסת תחריט כדי לחרוט את שכבת הנחושת הלא מוגנת, ויוצר את מעגל השכבה החיצונית הסופי. לאחר מכן, יבוצעו טיפולים הבאים כגון הפשטת פח לפי הצורך כדי להשיג את דרישות התכנון של המעגל.
הגנה חיצונית: דאגו לבטיחות מעגל PCB
מסכת הלחמה רגישה לצילום וטיפול פני השטח
יש למרוח שכבת דיו למסיכת הלחמה רגישות לאור על הלוח, וליצור שכבת מסכת הלחמה באמצעות חשיפה ופיתוח כדי להגן על המעגל מפני הלחמה מקרית. במקביל, מתבצע טיפול פני השטח כגון טיפול כימי ניקל זהב לשיפור ביצועי הריתוך ועמידות בפני קורוזיה. בתהליך של טיפול כימי ניקל זהב, ציפוי ניקל מלווה תחילה בציפוי זהב. שכבת הניקל יכולה לחסום את דיפוזיה של נחושת, בעוד לשכבת הזהב יש עמידות חמצון ומוליכות טובה, מה שיכול לשפר משמעותית את הביצועים והאמינות של PCB.
הדפסת מסך טקסט וסימון סמלים
הדפסת טקסט וסימון סמלים על הלוח מקלה על הרכבה ותחזוקה לאחר מכן, ומספקת נוחות לייצור, איתור באגים ותחזוקה של מוצרים אלקטרוניים.
בדיקת אריזה: הבטחת משלוח באיכות PCB
ארוז בקפידה ומועבר בבטחה
לאחר מעבר הבדיקה, לוח ה-PCB נארז בוואקום ונארז למשלוח על מנת להבטיח שהמוצר לא ייפגע במהלך ההובלה ויועבר בצורה חלקה ללקוח.