Wie werden Leiterplatten hergestellt? Das ist eine der spannenden Fragen, die sich PCB-Bastler stellen. Der Herstellungsprozess von Leiterplatten ist langwierig und kompliziert. Der Herstellungsprozess umfasst mehrere Schritte. Wenn wir nicht die richtige Methode befolgen, kann die Leiterplatte Leistungsprobleme verursachen.
Die Entwicklung von Leiterplatten erfordert Fachwissen von Anfang bis Ende. Dabei kommt es vor allem auf innovative Produktionsmethoden und Fachwissen zu elektronischen Systemen an.
Als einer der führenden Leiterplattenhersteller sind wir seit mehreren Jahren am Markt tätig. Der Produktionsprozess und die Ausführung der Aufträge unserer Kunden folgen internationalen Standards. Mit uns können Sie Ihr eigenes Leiterplattendesign umsetzen.
Es gibt drei Haupttypen von PCBs
- Einseitige Leiterplatten
- Doppelseitige Leiterplatten
- Mehrschichtige Leiterplatten
Zwischen den oben genannten Leiterplatten gibt es funktionale und strukturelle Unterschiede. Daher können sich auch die Herstellungstechniken der Leiterplatten geringfügig unterscheiden. klicken Sie hier um weitere Standard-PCB-Stapelaufsätze anzuzeigen.
Ein umfassender Leitfaden zum PCB-Design- und Herstellungsprozess. Jeder Schritt vom Design bis zum fertigen Produkt wird abgedeckt, wie chemisches Ätzen, Laminieren, Bohren und Qualitätskontrolle.
Denken Sie daran, dass die Herstellung einer Leiterplatte umso komplexer ist, je mehr Seiten sie hat. Um die Herstellung von Leiterplatten richtig zu verstehen, ist es daher wichtig, den gewünschten Leiterplattentyp auszuwählen.
Aus welchen Teilen besteht eine Leiterplatte?
Eine Leiterplatte besteht aus vier Hauptkomponenten:
Das Substrat
Das Trägermaterial besteht normalerweise aus Glasfaser. Der erste Teil ist entscheidend. Glasfaser verleiht dem PCB-Kern Festigkeit und hilft, Brüchen zu widerstehen.
Schicht aus Kupfer
Diese Schicht enthält eine Kupferfolie. Dies hängt von der Art der Leiterplatte ab. Der Zweck des Kupfers bleibt unabhängig von der verwendeten Methode derselbe. Es wird verwendet, um elektrische Nachrichten zur und von der Leiterplatte zu übertragen.
Lötmaske
Die Lötmaske ist die dritte Komponente der Leiterplatte. Es handelt sich um eine Polymerschicht, die das Kupfer vor der Umgebung schützt. Die Lötmaske fungiert als „Haut“ der Leiterplatte.
Siebdruck
Der Siebdruck ist der letzte Teil der Leiterplatte. Der Siebdruck zeigt Teilenummern, Logos und Schaltereinstellungen.
Wie läuft der PCB-Herstellungsprozess ab?
Die PCB-Herstellungsmethode erfordert einen innovativen Ansatz. Ziel ist die Herstellung einer voll funktionsfähigen Leiterplatte. Nach der Herstellung der ersten Schicht der Leiterplatte ändern sich die Herstellungsprozesse.
Aufgrund von Designänderungen können bei bestimmten Leiterplatten mehr als fünfzehn Produktionsschritte erforderlich sein. Da der Herstellungsprozess von Leiterplatten mehr Schritte erfordert, werden Leiterplatten komplexer. Erfahren Sie mehr über den PCB-Herstellungsprozess.
Das Auslassen von Schritten oder das Vereinfachen der Methode kann die Leistung der Leiterplatte beeinträchtigen. Nach der endgültigen Produktion sollten die Leiterplatten jedoch reibungslos funktionieren.
Schritte im PCB-Herstellungsprozess
Der PCB-Entwurfs- und Herstellungsprozess umfasst die folgenden Schritte.
Schritt 1: PCB-Design und DFM
Schritt 2: Basissubstrat ausgewählt
Schritt 3: Substratschneiden
Schritt 4: Musterdruck der Innenschicht
Schritt 5: UV-Bestrahlung
Schritt 6: Kupferentfernung
Schritt 7: AOI-Inspektion der Innenschicht
Schritt 8: Laminieren und Pressen
Schritt 9: Bohren und Plattieren
Schritt 10: Außenschichtabbildung
Schritt 11: Plattieren und Ätzen
Schritt 12: Lötstopplack auftragen
Schritt 13: Siebdruck, Oberflächenfinish und Prüfung
PCB-Design und DFM
Abschließend: Definieren der Funktionalität einer Leiterplatte, bevor mit der Herstellung der Leiterplatte begonnen wird. Das Design einer Leiterplatte wird entsprechend ihrer Funktionen kuratiert. Leiterplattendesigner erstellen mithilfe vieler Softwareprogramme einen Designplan. Die Schritte müssen noch abgeschlossen werden. Der Designer prüft, ob es Mängel gibt.
Nach der Prüfung erhält das Produktionsteam den PCB-Entwurf von der Designabteilung. Er wird zur Herstellung von PCBs verwendet. Das PCB-Fertigungsteam führt auch DFM-Tests in diesem Stadium.
Basissubstrat ausgewählt
Die nächste Phase beginnt, nachdem die Ingenieure das PCB-Design gründlich überprüft haben, um sicherzustellen, dass keine Fehler oder Teile fehlen.
Das Substrat spielt eine entscheidende Rolle bei der Halterung verschiedener Komponenten in Leiterplatten. Daher sind Glasfaser und Epoxidharz, beides Isolatoren, die bevorzugten Substrate. Das primäre Leiterplattenmaterial ist auf beiden Seiten Kupfer.
Der gebräuchlichste Typ ist glasfaserverstärktes Epoxid, allgemein als FR-4 bezeichnet. Darüber hinaus werden Materialien mit Metall-, Polyimid- und Keramikkernen verwendet.
Substratschneiden
Nach der Auswahl des Basismaterials ist es an der Zeit, mit der Herstellung der Leiterplatte zu beginnen. Die Basismaterialien werden normalerweise in großen Platten geliefert, um die Produktions- und Transportkosten zu senken. Dadurch können Leiterplattenhersteller Leiterplatten jeder Größe herstellen.
Allerdings ist es schwierig, große Platten im Format 41 x 47 Zoll herzustellen. Daher müssen wir diese großen Platten in Stücke von 18 x 24 Zoll oder weniger schneiden. Abhängig von den Abmessungen der Leiterplatten können wir sie jedoch in verschiedene Verhältnisse schneiden.
Musterdruck der inneren Schicht
Bevor Sie mit dieser Phase beginnen, müssen Sie einige Begriffe verstehen. Die Laminatplatte dient als Hauptgrundlage der Struktur. Resist ist ein lichtempfindlicher Film. Chemikalien, die auf UV-Licht reagieren und eine gehärtete Schicht bilden, werden als fotoreaktive Materialien bezeichnet.
In diesem Stadium wird das Laminat mit dem PCB-Design bedruckt. Mithilfe von Passlöchern wird nach dem Drucken alles noch einmal ausgerichtet.
Dabei wird ein spezieller „Plotterdrucker“ verwendet, um das PCB-Design zu drucken. Mit dieser Methode erhalten PCB-Hersteller einen Film, auf dem alle Komponenten der PCB zu sehen sind.
Der Film fungiert als „Negativ“, da die zur Darstellung der Schichten verwendeten Farben von denen auf der Platte abweichen.
Klare Tinte stellt nichtleitende Bereiche dar, während schwarze Tinte für Kupferleitungen und Schaltkreise auf der Innenschicht verwendet wird. Die in der äußersten Schicht verwendeten Farben sind dieselben, werden aber separat platziert. Mit anderen Worten: Nichtleitende Zonen werden mit schwarzer Tinte gekennzeichnet, während leitende Bereiche mit klarer Tinte markiert werden.
Eine mehrschichtige Leiterplatte wird auf separaten Folien für jede Schicht hergestellt. Der nächste Schritt besteht darin, ein Passloch zu stanzen, um die Ausrichtung durch diese Leiterplattenschichten und Folien zu erleichtern.
Einwirkung von UV-Licht
Leiterplattenhersteller verwenden dann ultraviolettes Licht, um das Laminat und den Resist sichtbar zu machen. Der Kupferkanal ist auf dem gehärteten Teil des Resists sichtbar. Beim Drucken muss schwarze Tinte verwendet werden.
Eine alkalische Wäsche kann helfen, den Fotolack aus diesen Bereichen zu entfernen. Ein Techniker prüft die Leiterplatte nach dem Trocknen auf Defekte.
Entfernung von überschüssigem Kupfer
Damit die Platine richtig funktioniert, muss überschüssiges Kupfer entfernt werden. Es muss vor Beginn des Prozesses beschichtet werden, um das Kupfer vor der Chemikalie zu schützen, die überschüssiges Kupfer entfernt. Wir bezeichnen diesen Prozess auch als „Ätzen“. Das Material und die Größe der Leiterplatten bestimmen, wie lange diese Phase dauert.
AOI-Inspektion der Innenschicht
Nach den PCB-Schichten prüfen PCB-Experten die Platine mithilfe von AOI-Geräten auf Fehler. Beachten Sie, dass eine beschädigte PCB-Platine zu Kurzschlüssen führen oder nicht mehr funktionieren kann. Dieser Schritt ist in der Reihe „Wie wird eine PCB hergestellt: Schritt-für-Schritt-Anleitung“ von entscheidender Bedeutung. Wenn die Prüfung bestanden wird und keine Mängel aufweist, fahren wir mit dem nächsten Schritt fort.
Laminieren und Pressen
Für diese Art von Verfahren wird ein spezieller Presstisch benötigt. Zunächst wird eine Epoxidschicht auf den Boden des Beckens aufgetragen. Danach folgt eine Schicht aus Kupferfolie und Substrat. Bevor eine Pressplatte platziert wird, werden weitere Prepreg-Schichten aufgebaut.
Der Pressvorgang wird ebenfalls mit Unterstützung einer anderen Maschine durchgeführt. Stifte werden durch sie gestochen, um die Schichten an ihrem Platz zu halten. Der von der Maschine ausgeübte Druck und der Schmelzprozess des Epoxids helfen beim Verschmelzen der Schichten.
Bohren und Plattieren
Um nach der Laminierung Zugang zu den inneren PCB-Schichten zu erhalten, ist computergesteuertes Bohren erforderlich. Ein Röntgengerät verfolgt die Bohrstellen, um Fehler zu vermeiden. Der nächste Schritt besteht in einem zusätzlichen Kupferentfernungsprozess. Nach dem Bohren, Verschmelzen und Polieren wird eine PCB mehreren chemischen Waschungen unterzogen.
Bildgebung der äußeren Schicht
Die Technik erfordert das Auftragen von Fotolack in einem ähnlichen Verfahren wie dem zuvor beschriebenen. Die UV-Bestrahlung des Fotolacks beginnt, nachdem der Fotolack auf die äußere Schicht aufgetragen wurde.
Wir entfernen zuerst den überschüssigen Fotolack.
Plattieren und Ätzen
Eine weitere dünne Kupferschicht wird auf die Platte aufgetragen, ähnlich wie bei der Beschichtungstechnik in Schritt 9. Ein kleiner Zinnschutz wird auf die Platte aufgetragen, um zu verhindern, dass diese Kupferschicht abgewischt wird.
Es folgt das Ätzen. Sie haben richtig geraten! Unerwünschtes Kupfer wird erneut mit chemischen Lösungen entfernt. Unter dem Zinnschutz bleibt das Kupfer sicher. Mit diesem Schritt sind alle Leiterplattenverbindungen hergestellt.
Löcher bohren – PCB-Schaltungen
Auf Basis der vorbereiteten Feilen zum Bohren in den Formen fertigen wir Grundlöcher.
Die Teile werden je nach Dicke des bei der Produktion verwendeten Laminats zu Paketen (2–6 Teile) zusammengefasst.
Zu unserem Geschäftsprofil gehört auch die Produktion auf Basis der Materialien FR4, CEM1 und FR2:
- Isolierende Abstandhalter
- Montageplatten,
- Tragende Platten im Dickenbereich von 0,2 bis 5 mm
Reinigen der Oberfläche vor dem Auftragen von PCB-Schichten
Vor dem Aufbringen des Druckmosaiks ist die Kupferoberfläche zu reinigen. Im Anschluss an den Reinigungsvorgang erfolgt das Abspülen und Trocknen mit Heißluft. Art und Härte der verwendeten Bürsten sind hierbei von entscheidender Bedeutung.
Aufbringen einer Schutzschicht gegen Ätzen
Auf die gereinigte Laminatoberfläche bringen wir ein Siebdruckmosaik auf.
Diese Methoden unterscheiden sich im Zeitaufwand und der Präzision der durchgeführten Sicherheitsmaßnahmen.
Kupferätzen
Wenn die Schutzschicht ausreichend ausgehärtet ist, können Sie mit dem nächsten Prozess, dem Ätzen, fortfahren.
Wir tragen das Ätzmittel auf. Es wäscht die ungeschützte Kupferoberfläche weg. Die Leiterplatten bewegen sich auf einem Rollenförderer mit einstellbarer Geschwindigkeit.
Nach dem Ätzen werden die Leiterplatten mit einer Schutzschicht versehen. Ebenso reinigen wir sie, bevor wir eine Lötstopplackschicht auftragen.
Auftragen einer Lötstopplackschicht
Mittels Siebdruck bringen wir eine Lötstopplackschicht auf die gebürstete Laminatoberfläche auf. Beim Siebdruckverfahren kommen unterschiedliche Maschensiebe zum Einsatz. Ziel ist es, die gewünschte Auflösung und Lackdicke zu erreichen. Wir verwenden UV- und IR-gehärtete Farben in folgenden Farben:
- Grün matt und glänzend
- Blau
- Rot
- Schwarz
- Weiß
- Weiß, vergilbungsfrei (wird in LED-Panels verwendet)
- Gelb
Auftragen einer Lötmaske
Können Leiterplatten ohne Lötstopplack einwandfrei funktionieren? Daher gehen Profis nach gründlichem Waschen jeder Platte zum nächsten Schritt über.
Hier wird der Lötstopplackfilm verwendet, um das Epoxidharz auszuhärten. Die Lötstopplackbeschichtung verleiht der Leiterplatte ihre einzigartige grüne Farbe. Auch hier wird UV-Licht verwendet, um nicht benötigte Lötstopplacke zu entfernen.
Leiterplatte mit ENIG-Oberflächenfinish
Dieser letzte Schritt bestimmt effektiv die Herstellung und Funktion von Leiterplatten. Durch Siebdruck werden einer Leiterplatte wichtige Details wie Herstellermarken und Geschäftsidentifikationsnummern hinzugefügt. Daher werden Leiterplatten nach dem Auftragen der Lötmaske im Siebdruckverfahren hergestellt. Bei diesem Verfahren wird üblicherweise ein Tintenstrahldrucker verwendet. Darüber hinaus gibt es eine weitere Sitzung, die dem Beschichten und Trocknen gewidmet ist.
Das Lot wird einer Oberflächenpolitur unterzogen, um seine Qualität und Bindung zu verbessern. Die gängigsten Oberflächenbehandlungen sind:
Abschließend testet ein Techniker die Leiterplatte, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen und dem Design entspricht. Nach Abschluss der Bearbeitungs- und Inspektionsprozesse bereiten Techniker die Leiterplatten für die Installation vor.
Erforderliche Dokumentation für die Herstellung von Leiterplatten
Erforderliche Dokumentation für die Leiterplattenherstellung:
Alle verwendeten PCB-Ebenen sollten aus dem Projekt im .gbr.cam-Format generiert werden.
Quelldateien aus PCB-Designprogrammen (optimal für den Kunden):
- Protel
- Adler
- KiCad
- Rimu
- Express PCB
Wir senden den PCB-Entwurf zur Genehmigung, nachdem wir das Mosaik im PCB-Programm erstellt haben.
Besessene PCB-Filme
Es besteht aus:
- 1200 dpi Positiv- und Negativfilme
- Bohr- und Frästextdatei
- Siebe für die Druckschicht - 120 Maschen
- Siebe für die technologische Beschreibungsschicht – 120 Maschen
Abschluss
Die Umwandlung eines PCB-Designs in eine funktionierende Platine ist komplex. Sie umfasst mehrere komplizierte Schritte. Aber jeder Schritt, egal wie klein, ist für den Bau einer zuverlässigen und funktionalen Leiterplatte unerlässlich. Zu diesem Zweck ist die Beauftragung eines professionellen PCB-Herstellers von größter Bedeutung.
Der Herstellung von Leiterplatten geht eine ordnungsgemäße Überprüfung der technischen Dokumentation voraus. Kingsun PCB befolgt alle wesentlichen Schritte der Leiterplattenherstellung genau. Wir verwenden moderne Software zur Vorbereitung von Produktionsdateien und Testplatinen. Dank dieser Software erfüllen alle unsere Produkte die Qualitätsanforderungen. Folglich sind unsere Leiterplatten frei von jeglichen Mängeln. Um ein kostenloses Angebot für Leiterplatten und PCA-Dienste zu erhalten, wenden Sie sich an KingSun PCB-Team.