ผังกระบวนการผลิตแผงวงจรพิมพ์

ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ ไม่ว่าจะเป็นสมาร์ทวอทช์จิ๋วหรือซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนพีซีบีทำหน้าที่เชื่อมต่อทางไฟฟ้าของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และเป็นกุญแจสำคัญในการตระหนักถึงการทำงานของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ กระบวนการผลิตมีความซับซ้อนและแม่นยำ โดยเกี่ยวข้องกับขั้นตอนกระบวนการมากมาย ซึ่งแต่ละขั้นตอนมีบทบาทสำคัญในประสิทธิภาพและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

การเลือกวัสดุและการตัด: การสร้างรากฐานที่มั่นคงสำหรับการผลิต PCB

คัดสรรวัตถุดิบอย่างพิถีพิถัน

เลือกลามิเนตเคลือบทองแดง-ที่เหมาะสมตามข้อกำหนดการออกแบบ ลามิเนตหุ้มทองแดงประกอบด้วยฟอยล์ทองแดงและซับสเตรตฉนวน พื้นผิวฉนวนทั่วไป ได้แก่ อีพอกซีเรซินใยแก้ว โพลีอิไมด์ ฯลฯ พื้นผิวที่แตกต่างกันจะมีคุณสมบัติทางไฟฟ้า ทางกล และทางความร้อนที่แตกต่างกัน FR-4 เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปส่วนใหญ่ ในขณะที่ PI ทำงานได้ดีกว่าในสถานการณ์การใช้งานพิเศษ เช่น อุณหภูมิสูงและความถี่สูง ในเวลาเดียวกัน จำเป็นต้องกำหนดความหนาของฟอยล์ทองแดงสำหรับลามิเนตหุ้มทองแดง ซึ่งโดยทั่วไปจะมีความหนา 18 μm, 35 μm, 70 μm เป็นต้น โดยขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ความสามารถในการรองรับกระแสไฟ และข้อกำหนดในการส่งสัญญาณของแผงวงจร

การดำเนินการตัดที่แม่นยำ

ใช้อุปกรณ์ตัด เช่น เครื่องตัด CNC เพื่อตัดลามิเนตหุ้มทองแดง-ขนาดใหญ่-เป็นชิ้นเล็กๆ ที่เหมาะสำหรับการผลิตและการแปรรูปในภายหลัง เมื่อทำการตัด จำเป็นต้องมีความแม่นยำของมิติอย่างเคร่งครัด และข้อผิดพลาดมักจะถูกควบคุมภายในช่วงที่เล็กมาก เช่น ± 0.1 มม. เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบ ในเวลาเดียวกัน ให้ใส่ใจกับการตัดความเรียบเพื่อป้องกันเสี้ยนหรือความไม่สม่ำเสมอบนขอบของกระดาน เพื่อไม่ให้ส่งผลกระทบต่อขั้นตอนการประมวลผลในภายหลัง

การแกะสลักชั้นใน: การสร้างวงจรแกน PCB

การประมวลผลการถ่ายโอนกราฟิกภายในล่วงหน้า

หลังจากตัดแล้ว พื้นผิวของแผ่นทองแดง-ควรทำความสะอาดและทำให้หยาบก่อน การทำความสะอาดมีจุดมุ่งหมายเพื่อขจัดสิ่งสกปรก เช่น น้ำมันและฝุ่นออกจากพื้นผิวของกระดาน และสามารถทำได้โดยการรวมสารเคมีทำความสะอาดเข้ากับการขัดทางกายภาพ การบำบัดแบบหยาบใช้วิธีการต่างๆ เช่น การกัดด้วยสารเคมีหรือการเจียรเชิงกล เพื่อทำให้พื้นผิวของกระดานหยาบขึ้น และเพิ่มการยึดเกาะระหว่างฟิล์มแห้งกับพื้นผิวของกระดานในระหว่างการเคลือบครั้งต่อไป หลังจากนั้น จะมีการกัดกรดแบบไมโครเพื่อกำจัดชั้นออกไซด์ของพื้นผิวเพิ่มเติม และกระตุ้นการทำงานของพื้นผิวทองแดง โดยทั่วไปปริมาณการกัดขนาดเล็กจะถูกควบคุมที่ประมาณ 1-2 μ m

การอัดฟิล์มและการพัฒนาการรับแสง

ทาฟิล์มแห้งลงบนพื้นผิวของลามิเนตเคลือบทองแดง-โดยการกดร้อน จำเป็นต้องปรับพารามิเตอร์อุณหภูมิ ความดัน และความเร็วของกระบวนการเคลือบบัตรตามลักษณะของฟิล์มแห้งและสภาพของแผ่น โดยทั่วไป อุณหภูมิการเคลือบจะอยู่ระหว่าง 100-120 องศา C ความดันจะอยู่ที่ประมาณ 3-5กก./ซม. ² และความเร็วจะอยู่ที่ประมาณ 1-2 ม./นาที จากนั้น วางแผ่นทองแดงเคลือบลามิเนตไว้ใต้เครื่องฉายแสง และนำฟิล์มแห้งไปสัมผัสกับแสงอัลตราไวโอเลตตามรูปแบบวงจรชั้นในในไฟล์ Gerber พลังงานที่ได้รับควรได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำ หากสูงเกินไป ฟิล์มแห้งจะได้รับแสงมากเกินไป และกราฟิกจะผิดรูป หากต่ำเกินไป ค่าแสงฟิล์มแห้งจะไม่เพียงพอและกราฟิกจะเบลอ โดยปกติพลังงานการสัมผัสจะถูกปรับระหว่าง 80-150mJ/cm ² ตามประเภทและความหนาของฟิล์มแห้ง ต่อจากนั้น ฟิล์มแห้งที่ยังไม่ถูกเปิดเผยจะถูกละลายและนำออกโดยใช้นักพัฒนา และรูปแบบฟิล์มแห้งที่ถูกเปิดเผยจะยังคงอยู่ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายในการถ่ายโอนรูปแบบวงจรชั้นในจากไฟล์ Gerber ไปยังลามิเนตที่หุ้มทองแดง ความเข้มข้น อุณหภูมิ และเวลาในการพัฒนาของนักพัฒนาจำเป็นต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด ตัวอย่างเช่น ความเข้มข้นของผู้พัฒนาโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 1% -3% อุณหภูมิอยู่ระหว่าง 30-35 องศา C และเวลาในการพัฒนาอยู่ที่ประมาณ 60-90 วินาที

การแกะสลักและการตรวจจับชั้นใน

ใส่ลามิเนตเคลือบทองแดง-ที่พัฒนาแล้วลงในสารละลายกัดกรด ซึ่งจะกัดกร่อนฟอยล์ทองแดงที่ไม่ได้รับการปกป้องด้วยฟิล์มแห้ง จึงสร้างวงจรชั้นใน สารละลายกัดกรด เช่น สารละลายกัดกรดคอปเปอร์คลอไรด์ มักใช้เป็นสารละลายกัดกรด ในระหว่างกระบวนการกัดกร่อน จำเป็นต้องควบคุมพารามิเตอร์ เช่น ความเข้มข้น อุณหภูมิ และอัตราการกัดกร่อนของสารละลายกัดกร่อน ความเข้มข้นของสารละลายกัดกรดโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 1-2 โมล/ลิตร อุณหภูมิอยู่ระหว่าง 40-50 องศา C และความเร็วในการกัดจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 1-3 μ m/นาที ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของเส้นและอุปกรณ์แกะสลัก หลังจากการแกะสลัก ให้ทำความสะอาดบอร์ดหุ้มทองแดงที่แกะสลักเพื่อขจัดสารละลายแกะสลักและไอออนทองแดงที่ตกค้าง สุดท้าย ให้ใช้อุปกรณ์ตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติเพื่อทำการตรวจสอบวงจรด้านใน อุปกรณ์ AOI ใช้เทคโนโลยีการถ่ายภาพด้วยแสงและการวิเคราะห์ภาพเพื่อตรวจสอบข้อบกพร่อง เช่น วงจรเปิด การลัดวงจร และความกว้างของเส้นที่ไม่สอดคล้องกันในวงจร เมื่อความแตกต่างเกินเกณฑ์ที่ตั้งไว้ ก็จะถูกทำเครื่องหมายเป็นจุดบกพร่อง

กระบวนการบีบอัด: การสร้างโครงสร้าง PCB หลาย-ชั้น

บราวนิ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงในการยึดเกาะ

ดำเนินการบำบัดการเกิดสีน้ำตาลบนแผงวงจรด้านในเพื่อสร้างฟิล์มสีน้ำตาลที่สม่ำเสมอ หยาบ และออกฤทธิ์ทางเคมีบนพื้นผิวทองแดง ในระหว่างกระบวนการเกิดสีน้ำตาล สารละลายทำให้เกิดสีน้ำตาลจะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับพื้นผิวทองแดง และโดยทั่วไปความหนาของฟิล์มสีน้ำตาลจะอยู่ที่ประมาณ 0.5-1.5 μm ฟิล์มสีน้ำตาลสามารถเพิ่มการยึดเกาะระหว่างวงจรชั้นในและแผ่นกึ่งแข็งตัว ป้องกันการหลุดลอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การซ้อนที่แม่นยำและอุณหภูมิสูงและการบีบอัดแรงดันสูง

ตามชั้นการออกแบบ แผงวงจรชั้นในและแผ่นกึ่งแข็งที่ผ่านการเคลือบสีน้ำตาลจะถูกจัดเรียงตามลำดับเฉพาะ เมื่อเคลือบบัตร จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าแต่ละชั้นวางตำแหน่งได้อย่างแม่นยำ และควบคุมข้อผิดพลาดภายในช่วงที่เล็กมาก เช่น ± 0.05 มม. ในระหว่างกระบวนการเคลือบ แผ่นกึ่งสำเร็จรูปจะเชื่อมแผงวงจรของแต่ละชั้นเข้าด้วยกันและเติมเต็มช่องว่างระหว่างชั้น หลังจากนั้น ใส่บอร์ดหลายชั้น-ที่ซ้อนกันเข้าไปในเครื่องเคลือบบัตรเพื่อทำการเคลือบ เครื่องเคลือบจะละลายและไหลแผ่นกึ่ง-แข็งผ่านอุณหภูมิสูงและความดันสูง โดยยึดชั้นของแผงวงจรเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนาเพื่อสร้างโครงสร้างบอร์ดหลาย- พารามิเตอร์ต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน และเวลาในการกดในระหว่างกระบวนการกดจะต้องได้รับการปรับอย่างถูกต้องตามปัจจัยต่างๆ เช่น ประเภทของกระดาน จำนวนชั้น และลักษณะของแผ่นกึ่งแข็งตัว โดยทั่วไปเวลาในการกดจะอยู่ที่ประมาณ 60-120 นาที

การประมวลผลภายหลังช่วยปรับปรุงคุณภาพ

หลังการเคลือบ แผ่นกระดานหลาย-จะต้องผ่านกระบวนการหลัง-เพื่อกำจัดวัสดุส่วนเกิน เช่น กาวที่ล้นออกจากขอบแผ่น และขัดและลบมุมขอบแผ่นเพื่อปรับปรุงคุณภาพรูปลักษณ์และคุณสมบัติทางกลของแผ่นแผ่นหลาย-

การเจาะ: เปิดช่องเชื่อมต่อไฟฟ้า

เส้นทางการวางแผนการเขียนโปรแกรมการเจาะ

ตามข้อมูลของรูทะลุในไฟล์ Gerber ให้ตั้งโปรแกรมอุปกรณ์ขุดเจาะเพื่อระบุตำแหน่งพิกัด ขนาดรูรับแสง ลำดับการเจาะ และข้อมูลอื่นๆ สำหรับแต่ละรูทะลุ เมื่อตั้งโปรแกรม สิ่งสำคัญคือต้องรักษาสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและคุณภาพการขุดเจาะ ปรับลำดับการเจาะให้เหมาะสม และลดเวลาการเดินทางที่ไม่ได้ใช้งานของอุปกรณ์ขุดเจาะ

การเจาะที่แม่นยำและการทำความสะอาดผนังรู

ใช้เครื่องเจาะ CNC เพื่อเจาะรูตามพารามิเตอร์ที่ตั้งโปรแกรมไว้ เมื่อเจาะ จำเป็นต้องควบคุมพารามิเตอร์อย่างเคร่งครัด เช่น ความเร็วการเจาะ อัตราป้อน และความเร็วของดอกสว่าน สำหรับดอกสว่านที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันและวัสดุแผ่นต่างกัน จำเป็นต้องปรับพารามิเตอร์เหล่านี้ให้สอดคล้องกัน ตัวอย่างเช่น สำหรับดอกสว่านที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า เช่น 0.2 มม. ควรลดความเร็วในการเจาะลงอย่างเหมาะสมเพื่อป้องกันไม่ให้ดอกสว่านแตกหัก สำหรับวัสดุแผ่นที่แข็งกว่า อาจจำเป็นต้องเพิ่มความเร็วการเจาะ ในระหว่างกระบวนการเจาะ จำเป็นต้องตรวจสอบความถูกต้องของเส้นผ่านศูนย์กลางรู โดยมักจะควบคุมข้อผิดพลาดภายใน ± 0.05 มม. ในเวลาเดียวกันควรให้ความสนใจกับแนวตั้งของหลุมเจาะเพื่อหลีกเลี่ยงหลุมเอียงเนื่องจากอาจส่งผลต่อการเคลือบโลหะและคุณภาพการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าของหลุมในภายหลัง หลังจากการเจาะเสร็จสิ้น ควรทำความสะอาดผนังรูเพื่อขจัดเศษ คราบน้ำมัน และสิ่งสกปรกอื่นๆ ที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเจาะ สามารถใช้การเป่าลมแรงดันสูง การทำความสะอาดด้วยสารเคมี และวิธีการอื่นๆ เพื่อให้แน่ใจว่าผนังของรูสะอาดและแห้ง เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการทำให้รูเป็นโลหะในภายหลัง

การเคลือบโลหะของรูและการชุบด้วยไฟฟ้า: ทำให้ผนังของรูมีค่าการนำไฟฟ้า

การบำบัดด้วยการกระตุ้นรูพรุนของโลหะ

ขั้นแรก เปิดใช้งานผนังรูพรุนเพื่อเปิดใช้งานพื้นผิวทองแดงของผนังรูพรุน ซึ่งช่วยให้กระบวนการชุบทองแดงด้วยสารเคมีตามมาเป็นไปอย่างราบรื่น โดยทั่วไปการบำบัดด้วยการกระตุ้นจะใช้สารละลายเกลือแพลเลเดียม ซึ่งจะดูดซับชั้นอะตอมของแพลเลเดียมบนพื้นผิวทองแดงของผนังรูขุมขนผ่านปฏิกิริยาทางเคมี ซึ่งทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางในการเร่งปฏิกิริยาสำหรับการชุบทองแดงโดยไม่ใช้ไฟฟ้า ในระหว่างกระบวนการเปิดใช้งาน จำเป็นต้องควบคุมความเข้มข้น อุณหภูมิ และเวลาการบำบัดของสารละลายกระตุ้นการทำงาน ความเข้มข้นของสารละลายกระตุ้นโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 0.1-0.3 กรัม/ลิตร อุณหภูมิอยู่ระหว่าง 30-40 องศาเซลเซียส และเวลาในการบำบัดประมาณ 3-5 นาที

การชุบทองแดงด้วยสารเคมีและการชุบหนาด้วยไฟฟ้า

ทำการชุบทองแดงโดยไม่ใช้ไฟฟ้าบนผนังรูพรุนที่เปิดใช้งาน สารเคมีในการชุบทองแดงประกอบด้วยเกลือของทองแดง สารรีดิวซ์ และส่วนประกอบอื่นๆ ภายใต้การเร่งปฏิกิริยาของอะตอมของแพลเลเดียม ไอออนของทองแดงจะลดลงเหลืออะตอมของทองแดงบนผนังรูพรุน ทำให้เกิดชั้นทองแดงบาง ๆ บนผนังรูพรุน ในระหว่างกระบวนการชุบทองแดงแบบไม่ใช้ไฟฟ้า จำเป็นต้องควบคุมพารามิเตอร์อย่างเคร่งครัด เช่น ความเข้มข้น อุณหภูมิ ค่า pH และเวลาในการชุบของสารละลายการชุบ ความเข้มข้นของสารละลายการชุบโดยทั่วไปคือคอปเปอร์ซัลเฟต 10-20 กรัม/ลิตร และฟอร์มาลดีไฮด์ 5-10 กรัม/ลิตร และอุณหภูมิอยู่ระหว่าง 25-35 องศาเซลเซียส ชั้นทองแดงที่เกิดจากการชุบทองแดงแบบไม่ใช้ไฟฟ้านั้นค่อนข้างบาง และเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพทางไฟฟ้า จึงจำเป็นต้องมีการชุบด้วยไฟฟ้าให้หนาด้วย เมื่อทำการชุบด้วยไฟฟ้า ชั้นของทองแดงที่มีความหนาตามที่กำหนดจะถูกชุบด้วยไฟฟ้าบนผิวหนังทองแดงหรือผนังรูของรูปแบบวงจร และชั้นทอง นิกเกิล หรือดีบุกจะถูกชุบด้วยไฟฟ้าตามความจำเป็น กระบวนการชุบด้วยไฟฟ้ายังต้องมีการควบคุมพารามิเตอร์อย่างแม่นยำ เช่น องค์ประกอบ ความเข้มข้น อุณหภูมิ และความหนาแน่นกระแสของสารละลายการชุบ เพื่อให้แน่ใจว่าการเคลือบมีความหนาสม่ำเสมอและประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม

การสร้างชั้นนอก: ปรับปรุงเค้าโครงวงจร pcb

การประมวลผลล่วงหน้าภายนอก-และการถ่ายโอนกราฟิก

คล้ายกับชั้นใน ให้ทำความสะอาดพื้นผิวด้านนอกก่อนเพื่อขจัดมลพิษ จากนั้น ดำเนินการเคลือบ การเปิดรับแสง และการพัฒนาเพื่อถ่ายโอนรูปแบบวงจรภายนอกที่ออกแบบไว้บนบอร์ด การควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการสำหรับการกดฟิล์ม การเปิดรับแสง และการพัฒนานั้นคล้ายคลึงกับการผลิตวงจรชั้นใน แต่เนื่องจากความซับซ้อนของการผลิตวงจรชั้นนอกและความต้องการความแม่นยำที่สูงขึ้น ความแม่นยำในการควบคุมของแต่ละพารามิเตอร์ก็เข้มงวดมากขึ้นเช่นกัน

การชุบด้วยไฟฟ้ากราฟิกและการขึ้นรูปการแกะสลัก

ทำการชุบด้วยไฟฟ้ากราฟิกบนรูปแบบวงจรที่เปิดเผยและพัฒนาแล้วเพื่อทำให้วงจรหนาขึ้น หลังจากการชุบด้วยไฟฟ้าเสร็จสิ้น ให้ลอกฟิล์มแห้งออก จากนั้นใช้น้ำยากัดกรดเพื่อกัดชั้นทองแดงที่ไม่มีการป้องกัน ทำให้เกิดวงจรชั้นนอกขั้นสุดท้าย หลังจากนั้น การบำบัดในภายหลัง เช่น การลอกดีบุก จะดำเนินการตามความจำเป็นเพื่อให้บรรลุข้อกำหนดการออกแบบของวงจร

การป้องกันด้านนอก: ดูแลความปลอดภัยของวงจร PCB

หน้ากากประสานที่ไวต่อแสงและการรักษาพื้นผิว

ใช้ชั้นของหมึกประสานหน้ากากไวแสงบนกระดาน และสร้างชั้นหน้ากากประสานผ่านการสัมผัสและการพัฒนาเพื่อปกป้องวงจรจากการบัดกรีโดยไม่ตั้งใจ ในเวลาเดียวกัน การบำบัดพื้นผิว เช่น การบำบัดด้วยนิกเกิลทองด้วยสารเคมี จะดำเนินการเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการเชื่อมและความต้านทานการกัดกร่อน ในกระบวนการชุบนิกเกิลด้วยสารเคมี การชุบนิกเกิลจะตามมาด้วยการชุบทองก่อน ชั้นนิกเกิลสามารถป้องกันการแพร่กระจายของทองแดงได้ ในขณะที่ชั้นทองมีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันและการนำไฟฟ้าที่ดี ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของ pcb ได้อย่างมาก

ข้อความการพิมพ์สกรีนและเครื่องหมายสัญลักษณ์

การพิมพ์ข้อความและสัญลักษณ์การทำเครื่องหมายบนกระดานช่วยอำนวยความสะดวกในการประกอบและการบำรุงรักษาในภายหลัง ให้ความสะดวกในการผลิต การแก้ไขจุดบกพร่อง และการบำรุงรักษาผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์

การทดสอบบรรจุภัณฑ์: รับประกันคุณภาพการจัดส่ง PCB

บรรจุอย่างระมัดระวังและส่งอย่างปลอดภัย

หลังจากผ่านการตรวจสอบแล้ว บอร์ด PCB จะถูกบรรจุสูญญากาศและบรรจุเพื่อจัดส่งเพื่อให้แน่ใจว่าสินค้าไม่เสียหายระหว่างการขนส่งและจัดส่งถึงมือลูกค้าได้อย่างราบรื่น