Comment sont fabriqués les PCB ? C’est l’une des questions passionnantes que se posent les amateurs de PCB. Le processus de fabrication des cartes PCB est long et compliqué. Son processus de fabrication comporte plusieurs étapes. Le circuit imprimé peut entraîner des problèmes de performances si nous ne suivons pas la bonne méthode.
Le développement de PCB nécessite une expertise du début à la fin. Cela dépend principalement de méthodes de production innovantes et d’une expertise en systèmes électroniques.
En tant que l'un des principaux fabricants de PCB, nous sommes présents sur le marché depuis plusieurs années. Le processus de production et l'exécution des commandes de nos clients suivent les normes internationales. Avec nous, vous pouvez réaliser votre propre conception de PCB.
Il existe trois principaux types de PCB
- Cartes de circuits imprimés simple face
- Cartes de circuits imprimés double face
- Cartes de circuits imprimés multicouches
Il existe des distinctions fonctionnelles et structurelles entre les cartes de circuits imprimés ci-dessus. En conséquence, leurs techniques de fabrication de PCB peuvent également présenter de légères différences. Cliquez ici pour voir des empilements de PCB plus standards.
Un guide complet sur le processus de conception et de fabrication des PCB. Chaque étape, de la conception au produit fini, est couverte, comme la gravure chimique, le laminage, le perçage et le contrôle qualité.
N'oubliez pas que plus le nombre de faces d'un PCB est élevé, plus sa méthode de production est complexe. Par conséquent, pour bien comprendre comment créer des PCB, il est essentiel de choisir le type de PCB souhaité.
Quelles sont les parties d’un PCB ?
Un PCB comporte quatre composants principaux :
Le substrat
Le matériau du substrat est généralement constitué de fibre de verre. La première partie est cruciale. La fibre de verre fournit la résistance du noyau du PCB et l'aide à résister à la casse.
Couche de cuivre
Cette couche comprend une feuille de cuivre. Cela dépend du type de carte PCB. La fonction du cuivre reste la même, quelle que soit la méthode utilisée. Il est utilisé pour transmettre des messages électriques vers et depuis le PCB.
Masque de soudure
Le masque de soudure est le troisième composant du PCB. C'est une couche de polymère qui protège le cuivre de son environnement. Le masque de soudure agit comme la « peau » du PCB.
Sérigraphie
La sérigraphie est la partie finale de la carte PCB. La sérigraphie affiche les numéros de pièces, les logos et les paramètres des commutateurs.
Quel est le processus de fabrication des PCB ?
La méthode de fabrication des PCB nécessite une approche innovante. L’objectif est de réaliser une carte PCB entièrement opérationnelle. Après la production de la couche initiale de la carte PCB, les processus de fabrication changent.
En raison de modifications de conception, certains PCB peuvent nécessiter plus de quinze étapes de production. Comme le processus de fabrication des cartes PCB nécessite plus d’étapes, les cartes de circuits imprimés deviennent plus complexes. Apprenez le processus de fabrication des PCB plus en détail.
Des étapes manquantes ou une simplification de la méthode peuvent nuire aux performances de la carte PCB. Cependant, les PCB devraient fonctionner sans problème après la production finale.
Étapes impliquées dans le processus de fabrication des PCB
Le processus de conception et de fabrication des PCB comprend les étapes suivantes.
Étape 1 : conception du PCB et DFM
Étape 2 : substrat de base choisi
Étape 3 : Découpe du substrat
Étape 4 : Impression du motif de la couche intérieure
Étape 5 : Exposition à la lumière UV
Étape 6 : Retrait du cuivre
Étape 7 : Inspection AOI de la couche interne
Étape 8 : Stratification et pressage
Étape 9 : Forage et placage
Étape 10 : Imagerie de la couche externe
Étape 11 : Placage et gravure
Étape 12 : Application du masque de soudure
Étape 13 : Sérigraphie, finition de surface et tests
Conception de PCB et DFM
finalDéfinir les fonctionnalités d'un PCB avant de commencer la fabrication de la carte PCB. La conception d'un PCB est organisée en fonction de ses fonctions. Les concepteurs de PCB créent un plan de conception à l'aide de nombreux logiciels. Les étapes doivent encore être complétées. Le concepteur examine s'il y a des défauts.
Après l'examen, l'équipe de production reçoit la conception du PCB du service de conception. Il est utilisé pour fabriquer des PCB. L'équipe de fabrication de PCB effectue également Tests DFM à ce stade.
Substrat de base choisi
L'étape suivante commence après que les ingénieurs ont examiné minutieusement la conception du PCB pour garantir l'absence d'erreurs ou de pièces manquantes.
Le substrat joue un rôle crucial dans le maintien des divers composants des PCB. Par conséquent, la fibre de verre et la résine époxy, toutes deux isolantes, sont les substrats privilégiés. Le matériau principal du PCB est du cuivre des deux côtés.
Le type le plus courant est l’époxy renforcé de verre, communément appelé FR-4. De plus, des matériaux avec des noyaux en métal, en polyimide et en céramique sont utilisés.
Découpe du substrat
Après avoir sélectionné le matériau de base, il est temps de commencer à fabriquer la carte PCB. Les matériaux de base sont généralement présentés en grandes feuilles pour réduire les coûts de production et de transport. Il permet aux fabricants de PCB de produire des PCB de n’importe quelle taille.
Cependant, une grande feuille de 41 pouces sur 47 pouces est difficile à réaliser. Par conséquent, nous devons couper ces grandes feuilles en parties de 18 x 24 pouces ou moins. Cependant, en fonction des dimensions des circuits imprimés, nous pouvons les découper selon différents ratios.
Impression de motif de couche intérieure
Vous devez comprendre quelques termes avant de commencer cette phase. Le panneau stratifié constitue la base principale de la structure. Resist est un film photosensible. Les produits chimiques qui réagissent à la lumière UV pour former une couche durcie sont appelés matériaux photoréactifs.
À ce stade, le stratifié est imprimé avec le motif du PCB. Grâce aux trous de repérage, tout est à nouveau aligné une fois l'impression terminée.
Cela implique l’utilisation d’une imprimante spécialisée « imprimante tracée » pour imprimer la conception du PCB. Cette méthode fournit aux fabricants de PCB un film montrant chaque composant du PCB.
Le film agit comme un « négatif » car les couleurs utilisées pour montrer les couches diffèrent de celles du tableau.
L'encre transparente représente les zones non conductrices, tandis que l'encre noire est utilisée pour les lignes et circuits en cuivre sur la couche intérieure. Les couleurs utilisées dans la couche la plus externe sont les mêmes mais placées séparément. En d’autres termes, les zones non conductrices sont marquées à l’encre noire, tandis que les zones conductrices sont marquées à l’encre claire.
Un PCB multicouche est réalisé sur des films séparés pour chaque couche. L'étape suivante consiste à percer un trou d'enregistrement pour faciliter l'alignement à travers ces couches et films de PCB.
Exposition à la lumière UV
Les fabricants de PCB utilisent ensuite la lumière ultraviolette pour montrer le stratifié et résister. Le canal de cuivre est visible sur la partie durcie de la réserve. L'impression nécessite l'utilisation d'encre noire.
Un lavage alcalin peut aider à éliminer la résine photosensible de ces zones. Un technicien vérifie la carte PCB pour détecter tout défaut une fois qu'elle a séché.
Élimination de l'excès de cuivre
Pour que la carte fonctionne correctement, l'excès de cuivre doit être retiré. Il doit être recouvert avant le début du processus pour protéger le cuivre du produit chimique qui élimine l'excès de cuivre. Nous appelons également cela le processus de « gravure ». Le matériau et la taille des PCB définissent la durée de cette phase.
Inspection AOI de la couche interne
Après les couches du PCB, les experts en PCB vérifient la carte pour détecter les défauts à l'aide de dispositifs AOI. Soyez prudent car une carte PCB endommagée peut entraîner des courts-circuits électriques ou arrêter de fonctionner. Cette étape est cruciale dans la série « Comment est fabriqué un PCB : guide étape par étape ». Nous passerons à l'étape suivante s'il réussit l'examen et ne présente aucun défaut.
Stratification et pressage
Une table de presse unique est nécessaire pour ce type de processus. Tout d’abord, une couche époxy est appliquée à la base du bassin. Ensuite, il y a une couche de feuille de cuivre et de substrat. Avant de placer une plaque de presse, plusieurs couches de préimprégné sont mises en place.
L'opération de pressage se fait également avec l'appui d'une autre machine. Des épingles les ont percés pour maintenir les couches en place. La pression appliquée à la machine et le processus de fusion de l'époxy facilitent la fusion des couches.
Forage et placage
Un perçage guidé par ordinateur est nécessaire pour accéder aux couches internes du PCB après le laminage. Un appareil à rayons X suit les emplacements des forets pour éviter les pannes. L'étape suivante consiste à effectuer un processus supplémentaire d'élimination du cuivre. Un PCB subit plusieurs lavages chimiques après le perçage, la fusion et le polissage.
Imagerie de la couche externe
La technique nécessite d’appliquer une résine photosensible selon une approche similaire à celle mentionnée précédemment. L'exposition à la lumière UV du photorésist commence après avoir utilisé le photorésist sur la couche externe.
Nous supprimons d'abord la résine photoélectrique supplémentaire.
Placage et gravure
Une autre fine couche de cuivre s'applique sur le panneau, similaire à la technique de placage de l'étape 9. Une petite protection en étain est appliquée sur le panneau pour empêcher que cette couche de cuivre ne soit essuyée.
La gravure suit. Votre supposition était correcte ! Le cuivre indésirable est à nouveau éliminé à l’aide de solutions chimiques. Sous la protection en étain, le cuivre reste sécurisé. Cette étape a terminé toutes les connexions PCB.
Trous de perçage – Circuits PCB
Nous réalisons des trous de base sur la base des fichiers préparés pour percer les coffrages.
Les pièces sont assemblées en paquets (2 à 6 pièces) en fonction de l'épaisseur du stratifié utilisé dans la production.
Notre profil commercial comprend également des productions à base de matériaux FR4, CEM1 et FR2 :
- Entretoises isolantes
- Plaques de montage,
- Panneaux porteurs dans la plage d'épaisseur de 0,2 à 5 mm
Nettoyer la surface avant d'appliquer des couches de PCB
Avant d'appliquer la mosaïque d'impression, nettoyez la surface en cuivre. Le processus de nettoyage est suivi d'un rinçage et d'un séchage à l'air chaud. Le type et la dureté des brosses utilisées sont essentiels.
Application d'une couche protectrice contre la gravure
Nous appliquons une mosaïque de sérigraphie sur la surface stratifiée nettoyée.
Ces méthodes diffèrent par la consommation de temps et la précision des mesures de sécurité mises en œuvre.
Gravure sur cuivre
Une couche protectrice suffisamment durcie permet de procéder au processus suivant, c'est-à-dire la gravure.
Nous appliquons l'agent de gravure. Il élimine la surface du cuivre non protégée. Les cartes PCB se déplacent sur un convoyeur à rouleaux à vitesse réglable.
Après gravure, les circuits imprimés sont recouverts d'une couche protectrice. De même, nous les nettoyons avant d'appliquer une couche de masque de soudure.
Appliquer une couche de masque de soudure
Par sérigraphie, nous appliquons une couche de masque de soudure sur la surface du stratifié brossé. La sérigraphie est un processus qui utilise différents écrans à mailles. Le but est d’obtenir la résolution et l’épaisseur de peinture souhaitées. Nous utilisons des durcissements UV et IR dans les couleurs suivantes :
- Vert mat et brillant
- Bleu
- Rouge
- Noir
- Blanc
- Blanc, non jaunissant (utilisé dans les panneaux LED)
- Jaune
Application du masque de soudure
Les PCB peuvent-ils fonctionner correctement sans utiliser de masque de soudure ? Les professionnels passent donc à l’étape suivante après avoir soigneusement lavé chaque panneau.
Ici, ils utilisent le film du masque de soudure pour fixer l'époxy. Le revêtement du masque de soudure confère au PCB sa couleur verte unique. Encore une fois, la lumière UV est utilisée pour éliminer les masques de soudure inutiles.
PCB avec finition de surface ENIG
Cette dernière étape détermine effectivement la fabrication et le fonctionnement des PCB. La sérigraphie ajoute des détails essentiels à un PCB, tels que les marques du fabricant et les numéros d'identification de l'entreprise. Par conséquent, les PCB reçoivent le processus de sérigraphie après l’application du masque de soudure. Cette approche utilise généralement une imprimante à jet d'encre. De plus, il y a une autre session dédiée au revêtement et au séchage.
La soudure reçoit un polissage de surface pour améliorer sa qualité et son adhérence. Les finitions de surface les plus courantes sont :
Enfin, un technicien teste le PCB pour s'assurer qu'il répond aux exigences et à la conception. Les techniciens préparent les PCB pour l'installation après avoir terminé les processus d'usinage et d'inspection.
Documentation requise pour la production de cartes de circuits imprimés
Documentation nécessaire à la production de PCB :
Toutes les couches de PCB utilisées doivent être générées à partir du projet en. gbr. format de came.
Fichiers sources des programmes de conception de PCB (optimaux pour le client) :
- Protel
- Aigle
- KiCad
- Rimu
- Carte PCB expresse
Nous envoyons la conception du PCB pour approbation après avoir réalisé la mosaïque dans le programme PCB.
Films PCB possédés
Cela consiste en:
- Films positifs et négatifs 1200 dpi
- Fichier texte de perçage et de fraisage
- Écrans pour la couche d'impression - 120 mesh
- Tamis pour la couche de description technologique – 120 mesh
Conclusion
Transformer une conception de PCB en une carte fonctionnelle est complexe. Cela passe par plusieurs étapes compliquées. Mais chaque étape, aussi petite soit-elle, est essentielle pour construire un PCB fiable et fonctionnel. À cette fin, l’embauche d’un fabricant de PCB professionnel est primordiale.
La production de PCB est précédée d'une vérification appropriée de la documentation technique. Kingsun PCB suit avec précision toutes les étapes essentielles de la fabrication des PCB. Nous utilisons des logiciels modernes pour préparer les fichiers de production et les cartes de test. Grâce à cela, tous nos produits répondent aux exigences de qualité. Par conséquent, nos PCB sont exempts de tout défaut. Pour obtenir un devis gratuit de carte PCB et des services PCA, contactez le L'équipe PCB de KingSun.