Технологический процесс изготовления жестких печатных плат (PCB)

Производство жестких PCB — это сложный процесс, сочетающий в себе точную механическую обработку, фотохимические и электрохимические методы. Следующее описание на примере многослойной платы систематически излагает ключевые этапы.

Первая стадия: Проектирование и подготовка

1. Вывод и проверка проекта
   • Проектирование: Использование профессионального ПО САПР для разработки принципиальной схемы, компоновки и трассировки PCB, проведения анализа целостности сигналов, целостности питания и теплового моделирования.
   • Вывод файлов: Генерация необходимых для производства файлов Gerber (определяют графику слоев), файлов сверловки и файлов фотошаблонов.
   • Технологический анализ: Согласование с производителем таких параметров, как ширина/расстояние между дорожками, диаметры отверстий, материалы, на предмет их выполнимости.
2. Подготовка сырья
   • Выбор материала основы: Обычно в качестве основного материала используется фольгированный диэлектрик (FR-4 и др.).
   • Раскрой: Резка больших листов материала до стандартизированных размеров, пригодных для обработки на производственной линии.
   • Предварительная обработка: Очистка и микропоризация поверхности меди для улучшения адгезии последующего фоторезиста.

Вторая стадия: Формирование внутренних слоев

3. Формирование рисунка внутренних слоев
   • Нанесение фоторезиста: Равномерное ламинирование или нанесение слоя светочувствительного resistа на подготовленную медную поверхность.
   • Экспонирование: Селективное УФ-облучение фоторезиста через фотошаблон или напрямую с помощью LDI, в результате чего области с рисунком схемы полимеризуются.
   • Проявление: Растворение незасвеченных областей фоторезиста химическим раствором, обнажая медную фольгу, подлежащую травлению.
4. Травление и снятие резиста
   • Травление: Помещение платы в травильный раствор для удаления всей меди, не защищенной фоторезистом, и формирования требуемой схемы проводников.
   • Стриппинг: Полное удаление выполнившей свою роль защитной пленки фоторезиста с помощью другого химического раствора, обнажая готовую медную схему внутреннего слоя.
5. Автоматический оптический контроль
   • Сканирование рисунка внутренних слоев с помощью AOI и сравнение с проектными данными для выявления дефектов.

Третья стадия: Прессование и сверловка

6. Прессование
   • Сборка пакета: Последовательное складывание готовых внутренних слоев, prepreg и внешних медных фольг.
   • Прессование: При высокой температуре и давлении prepreg расплавляется, заполняя зазоры между дорожками, и прочно скрепляет все слои в единое целое.
7. Сверловка
   • Использование высокоточных станков для сверления сквозных и монтажных отверстий согласно файлам сверловки.
   • Стенки отверстий состоят из непроводящих материалов, поэтому требуют последующей металлизации.

Четвертая стадия: Металлизация и формирование внешних слоев

8. Металлизация отверстий
   • Химическое меднение: Серия химических процессов для осаждения тонкого слоя химической меди на непроводящие стенки отверстий, делая их электропроводящими.
   • Гальваническое меднение: Утолщение медного слоя на стенках отверстий и поверхности платы для обеспечения механической прочности и надежности электрического соединения.
9. Формирование рисунка внешних слоев и гальваника
   • Процесс аналогичен внутренним слоям, но цель противоположна — этот слой служит защитным резистом при гальванике, защищая области, не требующие утолщения.
   • Выборочная гальваника: Вторичное гальваническое наращивание меди на дорожках и стенках отверстий до достижения требуемой толщины.

Пятая стадия: Финальные операции и контроль

10. Нанесение паяльной маски и финишное покрытие
    • Паяльная маска: Нанесение постоянного изоляционного защитного слоя для предотвращения КЗ при пайке. Через экспонирование и проявление открываются контактные площадки.
    • Финальная обработка поверхности: Нанесение покрытия на контактные площадки для защиты от окисления и обеспечения паяемости.
11. Маркировка и формовка
    • Силкография: Нанесение обозначений позиций и полярности компонентов.
    • Разделение: Вырубка или фрезеровка платы на отдельные изделия.
12. Финальный контроль и испытания
    • Электрические испытания: Проверка целостности соединений с помощью летающих зондов или тестовых стендов.
    • Финальный осмотр: Всесторонняя проверка внешнего вида, размеров, толщины меди в отверстиях перед упаковкой и отгрузкой.

Заключение

Производство жестких печатных плат — это сложный, многоэтапный технологический процесс, сочетающий точную механическую обработку с фотохимическими и электрохимическими методами. Каждый этап — от проектирования и переноса рисунка схемы до ламинации, металлизации отверстий и финального тестирования — критически важен для обеспечения высокой производительности, надежности и выхода годной продукции. Современное производство PCB требует не только advanced оборудования, но и строгого контроля качества на каждом этапе.