กระบวนการผลิตพีซีบี

PCB (Printed Circuit Board) ชื่อภาษาจีนเรียกว่าแผงวงจรพิมพ์หรือที่เรียกว่าแผงวงจรพิมพ์เป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญคือส่วนรองรับของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากผลิตโดยการพิมพ์ทางอิเล็กทรอนิกส์จึงเรียกว่าแผงวงจร "พิมพ์"

ก่อน PCBS วงจรจะประกอบด้วยการเดินสายแบบจุดต่อจุด ความน่าเชื่อถือของวิธีนี้ต่ำมาก เนื่องจากเมื่อวงจรมีอายุมากขึ้น การแตกของเส้นจะทำให้โหนดเส้นขาดหรือลัดวงจร เทคโนโลยีการพันลวดเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีวงจร ซึ่งช่วยเพิ่มความทนทานและความสามารถในการเปลี่ยนสายไฟโดยการพันลวดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กรอบเสาที่จุดเชื่อมต่อ

เนื่องจากอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์พัฒนาจากหลอดสุญญากาศและรีเลย์ไปสู่เซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนและวงจรรวม ขนาดและราคาของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ก็ลดลงเช่นกัน ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังปรากฏตัวมากขึ้นในภาคผู้บริโภค กระตุ้นให้ผู้ผลิตมองหาโซลูชันที่มีขนาดเล็กลงและคุ้มค่ามากขึ้น ดังนั้น PCB จึงถือกำเนิดขึ้น

กระบวนการผลิตพีซีบี

การผลิต PCB มีความซับซ้อนมากโดยใช้บอร์ดพิมพ์สี่ชั้นเป็นตัวอย่าง กระบวนการผลิตส่วนใหญ่ประกอบด้วยโครงร่าง PCB การผลิตบอร์ดหลัก การถ่ายโอนเค้าโครง PCB ภายใน การเจาะและตรวจสอบบอร์ดหลัก การเคลือบ การเจาะ การตกตะกอนทางเคมีของทองแดงผนังหลุม การถ่ายโอนเค้าโครง PCB ภายนอก การแกะสลัก PCB ภายนอก และขั้นตอนอื่น ๆ

1, เค้าโครง PCB

ขั้นตอนแรกในการผลิต PCB คือการจัดระเบียบและตรวจสอบเค้าโครง PCB โรงงานผลิต PCB ได้รับไฟล์ CAD จากบริษัทออกแบบ PCB และเนื่องจากซอฟต์แวร์ CAD แต่ละตัวมีรูปแบบไฟล์เฉพาะของตัวเอง โรงงาน PCB จึงแปลไฟล์เหล่านั้นเป็นรูปแบบรวม – Extended Gerber RS-274X หรือ Gerber X2 จากนั้นวิศวกรของโรงงานจะตรวจสอบว่าโครงร่าง PCB สอดคล้องกับกระบวนการผลิตหรือไม่ และมีข้อบกพร่องและปัญหาอื่น ๆ หรือไม่

2 การผลิตแผ่นหลัก

ทำความสะอาดแผ่นหุ้มทองแดง หากมีฝุ่น อาจทำให้ไฟลัดวงจรหรือแตกหักได้

PCB 8 ชั้น: จริงๆ แล้วทำจากแผ่นเคลือบทองแดง 3 แผ่น (แผ่นแกน) บวกกับฟิล์มทองแดง 2 แผ่น จากนั้นจึงเชื่อมด้วยแผ่นกึ่งแข็ง ลำดับการผลิตเริ่มต้นจากแผ่นแกนกลาง (เส้น 4 หรือ 5 ชั้น) และซ้อนกันอย่างต่อเนื่องแล้วจึงยึดติด การผลิต PCB 4 ชั้นจะคล้ายกัน แต่ใช้เพียง 1 คอร์บอร์ดและ 2 ฟิล์มทองแดง

3 การถ่ายโอนเค้าโครง PCB ภายใน

ขั้นแรก ให้สร้างสองชั้นของคอร์บอร์ดที่อยู่ตรงกลางที่สุด (คอร์) หลังจากทำความสะอาดแล้ว แผ่นเคลือบทองแดงจะถูกเคลือบด้วยฟิล์มไวแสง ฟิล์มจะแข็งตัวเมื่อสัมผัสกับแสง ก่อตัวเป็นฟิล์มป้องกันเหนือฟอยล์ทองแดงของแผ่นทองแดง

ในที่สุดฟิล์มเค้าโครง PCB สองชั้นและแผ่นหุ้มทองแดงสองชั้นจะถูกแทรกเข้าไปในฟิล์มเค้าโครง PCB ชั้นบนเพื่อให้แน่ใจว่าฟิล์มเค้าโครง PCB ชั้นบนและล่างจะซ้อนกันอย่างถูกต้อง

สารกระตุ้นอาการแพ้จะฉายรังสีฟิล์มที่มีความละเอียดอ่อนบนฟอยล์ทองแดงด้วยหลอด UV ภายใต้ฟิล์มใส ฟิล์มไวต่อการรักษาจะหายขาด และภายใต้ฟิล์มทึบแสง ยังไม่มีฟิล์มไวต่อการรักษาหาย ฟอยล์ทองแดงที่อยู่ภายใต้ฟิล์มไวแสงที่ผ่านการบ่มแล้วนั้นเป็นโครงร่าง PCB ที่จำเป็น ซึ่งเทียบเท่ากับบทบาทของหมึกเครื่องพิมพ์เลเซอร์สำหรับ PCB แบบแมนนวล

จากนั้นฟิล์มไวแสงที่ไม่มีการบ่มจะถูกทำความสะอาดด้วยน้ำด่าง และเส้นฟอยล์ทองแดงที่ต้องการจะถูกปกคลุมด้วยฟิล์มไวแสงที่บ่มแล้ว

จากนั้นฟอยล์ทองแดงที่ไม่ต้องการจะถูกกัดด้วยด่างเข้มข้น เช่น NaOH

ฉีกฟิล์มไวแสงที่บ่มออกเพื่อให้เห็นฟอยล์ทองแดงที่จำเป็นสำหรับเส้นเค้าโครง PCB

4 การเจาะและตรวจสอบแผ่นแกน

ทำเพลทแกนสำเร็จแล้ว จากนั้นเจาะรูเข้าคู่ในเพลตหลักเพื่อให้จัดตำแหน่งกับวัตถุดิบอื่นๆ ต่อไป

เมื่อบอร์ดหลักถูกกดร่วมกับชั้นอื่นๆ ของ PCB แล้ว จะไม่สามารถแก้ไขได้ ดังนั้นการตรวจสอบจึงมีความสำคัญมาก เครื่องจะเปรียบเทียบกับแบบร่าง PCB โดยอัตโนมัติเพื่อตรวจสอบข้อผิดพลาด

5. ลามิเนต

ที่นี่จำเป็นต้องมีวัตถุดิบใหม่ที่เรียกว่าแผ่นกึ่งบ่ม ซึ่งเป็นกาวระหว่างกระดานหลักและกระดานหลัก (หมายเลขชั้น PCB > 4) เช่นเดียวกับกระดานหลักและฟอยล์ทองแดงด้านนอก และยังมีบทบาทนี้ด้วย ของฉนวน

ฟอยล์ทองแดงด้านล่างและแผ่นกึ่งแข็งสองชั้นได้รับการแก้ไขผ่านรูจัดตำแหน่งและแผ่นเหล็กด้านล่างล่วงหน้า จากนั้นแผ่นแกนที่ทำไว้จะถูกวางลงในรูจัดตำแหน่งด้วย และสุดท้ายคือกึ่งแข็งสองชั้นสองชั้น แผ่นฟอยล์ทองแดงและแผ่นอลูมิเนียมอัดแรงดันจะปกคลุมอยู่บนแผ่นแกนตามลำดับ

แผง PCB ที่ถูกยึดด้วยแผ่นเหล็กจะถูกวางไว้บนโครงยึด จากนั้นส่งไปยังเครื่องรีดร้อนแบบสุญญากาศเพื่อทำการเคลือบ เครื่องรีดร้อนแบบสุญญากาศที่อุณหภูมิสูงจะละลายอีพอกซีเรซินในแผ่นกึ่งแข็งตัว โดยยึดแผ่นแกนและฟอยล์ทองแดงไว้ด้วยกันภายใต้แรงกด

หลังจากการเคลือบเสร็จสิ้น ให้ถอดแผ่นเหล็กด้านบนที่กด PCB ออก จากนั้นจึงนำแผ่นอะลูมิเนียมที่มีแรงดันออกไป และแผ่นอะลูมิเนียมยังทำหน้าที่แยก PCBS ต่างๆ และทำให้ฟอยล์ทองแดงบนชั้นนอกของ PCB นั้นเรียบลื่น ในเวลานี้ PCB ที่นำออกมาทั้งสองด้านจะถูกปกคลุมด้วยชั้นฟอยล์ทองแดงเรียบ

6. การเจาะ

หากต้องการเชื่อมต่อฟอยล์ทองแดงแบบไม่สัมผัสสี่ชั้นใน PCB เข้าด้วยกัน ให้เจาะรูที่ด้านบนและด้านล่างเพื่อเปิด PCB จากนั้นจึงทำให้ผนังรูเป็นโลหะเพื่อนำไฟฟ้า

เครื่องเจาะเอ็กซ์เรย์ใช้เพื่อค้นหาบอร์ดแกนด้านใน และเครื่องจะค้นหาและค้นหารูบนกระดานหลักโดยอัตโนมัติ จากนั้นเจาะรูตำแหน่งบน PCB เพื่อให้แน่ใจว่าการเจาะครั้งต่อไปจะผ่านศูนย์กลางของ หลุม

วางชั้นแผ่นอลูมิเนียมบนเครื่องเจาะและวาง PCB ไว้ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ บอร์ด PCB ที่เหมือนกัน 1 ถึง 3 แผ่นจะถูกซ้อนกันเพื่อการเจาะตามจำนวนชั้น PCB ในที่สุด ชั้นของแผ่นอลูมิเนียมถูกปกคลุมบน PCB ด้านบน และชั้นบนและล่างของแผ่นอลูมิเนียมเพื่อให้เมื่อมีการเจาะและเจาะสว่าน ฟอยล์ทองแดงบน PCB จะไม่ฉีกขาด

ในกระบวนการเคลือบก่อนหน้านี้ อีพอกซีเรซินที่ละลายแล้วถูกบีบไปที่ด้านนอกของ PCB ดังนั้นจึงจำเป็นต้องถอดออก เครื่องกัดโปรไฟล์จะตัดขอบของ PCB ตามพิกัด XY ที่ถูกต้อง

7. การตกตะกอนทางเคมีของทองแดงที่ผนังรูขุมขน

เนื่องจากการออกแบบ PCB เกือบทั้งหมดใช้การเจาะรูเพื่อเชื่อมต่อสายไฟหลายชั้น การเชื่อมต่อที่ดีจึงต้องใช้ฟิล์มทองแดงขนาด 25 ไมครอนบนผนังรู ความหนาของฟิล์มทองแดงนี้จำเป็นต้องทำให้ได้โดยการชุบด้วยไฟฟ้า แต่ผนังรูประกอบด้วยอีพอกซีเรซินที่ไม่นำไฟฟ้าและแผ่นไฟเบอร์กลาส

ดังนั้น ขั้นตอนแรกคือการสะสมชั้นของวัสดุนำไฟฟ้าบนผนังรู และสร้างฟิล์มทองแดงขนาด 1 ไมครอนบนพื้นผิว PCB ทั้งหมด รวมถึงผนังรู โดยการสะสมทางเคมี กระบวนการทั้งหมด เช่น การบำบัดด้วยสารเคมีและการทำความสะอาด จะถูกควบคุมโดยเครื่องจักร

PCB คงที่

ทำความสะอาด PCB

จัดส่ง PCB

8 การถ่ายโอนเค้าโครง PCB ด้านนอก

ถัดไป เค้าโครง PCB ด้านนอกจะถูกถ่ายโอนไปยังฟอยล์ทองแดง และกระบวนการจะคล้ายกับหลักการถ่ายโอนเค้าโครง PCB แกนในก่อนหน้า ซึ่งเป็นการใช้ฟิล์มถ่ายเอกสารและฟิล์มละเอียดอ่อนเพื่อถ่ายโอนเค้าโครง PCB ไปยังฟอยล์ทองแดง ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือจะใช้ฟิล์มโพซิทีฟเป็นบอร์ด

การถ่ายโอนเค้าโครง PCB ภายในใช้วิธีการลบและใช้ฟิล์มเนกาทีฟเป็นบอร์ด PCB ถูกปกคลุมด้วยฟิล์มถ่ายภาพที่แข็งตัวสำหรับเส้น ทำความสะอาดฟิล์มถ่ายภาพที่ไม่แข็งตัว ฟอยล์ทองแดงที่สัมผัสถูกแกะสลัก เส้นเค้าโครง PCB ได้รับการคุ้มครองโดยฟิล์มถ่ายภาพที่แข็งตัวแล้วไปทางซ้าย

การถ่ายโอนเค้าโครง PCB ด้านนอกใช้วิธีการปกติและใช้ฟิล์มบวกเป็นบอร์ด PCB ถูกปกคลุมด้วยฟิล์มไวแสงที่บ่มแล้วสำหรับพื้นที่ที่ไม่ใช่เส้น หลังจากทำความสะอาดฟิล์มไวแสงที่ยังไม่บ่มแล้ว จะทำการชุบด้วยไฟฟ้า ในกรณีที่มีฟิล์มก็ไม่สามารถชุบด้วยไฟฟ้าได้ และหากไม่มีฟิล์มก็จะชุบด้วยทองแดงแล้วดีบุก หลังจากที่ฟิล์มถูกเอาออก จะทำการกัดกรดด้วยด่าง และในที่สุดดีบุกก็จะถูกเอาออก ลายเส้นเหลืออยู่บนกระดานเพราะเคลือบด้วยดีบุก

ยึด PCB และชุบทองแดงด้วยไฟฟ้า ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น เพื่อให้แน่ใจว่ารูมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีเพียงพอ ฟิล์มทองแดงที่ชุบด้วยไฟฟ้าบนผนังรูจะต้องมีความหนา 25 ไมครอน ดังนั้นระบบทั้งหมดจะถูกควบคุมโดยคอมพิวเตอร์โดยอัตโนมัติเพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำ

9 การแกะสลัก PCB ด้านนอก

กระบวนการแกะสลักจะเสร็จสิ้นโดยไปป์ไลน์อัตโนมัติที่สมบูรณ์ ก่อนอื่น ฟิล์มไวแสงที่หายบนบอร์ด PCB จะถูกทำความสะอาดออก จากนั้นจึงล้างด้วยด่างเข้มข้นเพื่อขจัดฟอยล์ทองแดงที่ไม่ต้องการที่หุ้มอยู่ออก จากนั้นลอกการเคลือบดีบุกบนฟอยล์ทองแดงเค้าโครง PCB ออกด้วยสารละลาย detinning หลังจากทำความสะอาดแล้ว โครงร่าง PCB 4 ชั้นก็เสร็จสมบูรณ์