Hoe een meerlaagse PCB te produceren

Complete gids over meerlaagse PCB's

Een meerlaagse printplaat is een type printplaat met drie of meer lagen geleidend materiaal. Deze platen vergroten de beschikbare ruimte voor bedrading. Wanneer we het over een aantal lagen hebben, betekent dit dat we rekening houden met een aantal geleidende patronen op de plaat. Meerlaagse printplaten worden normaal gesproken Stijve printOmdat het heel moeilijk is om het in een flexibel formaat te creëren.

Het aantal lagen is afhankelijk van uw behoeften. Er kunnen dus wel 100 lagen zijn. PCB's met 4 tot 8 lagen worden echter vaak gebruikt in verschillende toepassingen. Circuits worden complexer naarmate de lagen toenemen. U kunt dus verschillende aantallen lagen aanpassen aan uw behoeften.

Verschillende essentiële componenten van een meerlaagse PCB

Er zijn 4 hoofdonderdelen van een meerlaagse PCB:

1. Substraat: Het is het belangrijkste onderdeel, meestal gemaakt van glasvezel. Glasvezel zorgt voor de kernsterkte van de printplaat en is bestand tegen breuk. Je kunt het substraat beschouwen als het skelet van de printplaat.
2. Koperlaag: Het hangt af van het type printplaat. Deze laag kan dus volledig uit koper bestaan ​​of uit een koperfolie. Ongeacht het type printplaat is de koperlaag nog steeds hetzelfde. Koper geleidt dus elektrische signalen van en naar de printplaten. Je kunt deze laag beschouwen als een zenuwstelsel. Dat transporteert signalen van de hersenen naar je spieren en vice versa.
3. Soldeer masker: Het is een polymeerlaag die de koperlaag beschermt. Het voorkomt dus in principe kortsluiting wanneer koper in contact komt met de omgeving. Je kunt het soldeermasker dus beschouwen als de buitenkant van de printplaat.
4. Zeefdruk: Het is het laatste onderdeel van de printplaat. De zeefdruk toont in principe het onderdeelnummer, de symbolen en de logo's van de verschillende componenten op de printplaat. Daarnaast biedt het ook informatie zoals symbolen, schakelinstellingen, testpunten en componentreferenties.

Hoe wordt een meerlaagse PCB geproduceerd?

Hier is de complete stapsgewijze handleiding voor het vervaardigen van meerlaagse PCB's:

1. Het ontwerpen van

De eerste en belangrijkste stap om ontwerp PCB en ze klaarmaken voor productie. Alle fabrikanten hebben hun eigen aanpak voor dit proces. Over het algemeen maakt de ontwerper een blauwdruk voor de schakeling en voldoet aan alle gestelde eisen. Er zijn verschillende soorten software beschikbaar voor het ontwerpen, zoals Extended Gerber.

Je kunt dus Extended Gerber of een andere tool gebruiken om je schakeling te ontwerpen. Controleer na het ontwerpen van de schakeling het hele ontwerp zorgvuldig. Zorg ervoor dat er geen fouten in de gehele blauwdruk zitten. Na het ontwerpen kun je deze blauwdruk naar de fabrikant sturen om de schakeling te bouwen.

2. Fotoplotten

In deze stap kunt u een laserfotoplotter gebruiken om voor elke afzonderlijke laag een film te plotten. Een laserfotoplotter is een apparaat waarmee u fototools kunt maken voor soldeermaskers en zeefdruk. De dikte van de film is ongeveer 7 mils.

Veel fabrikanten gebruiken speciale laserapparatuur die direct op de droge film afbeeldt. Deze techniek verlaagt de kosten. Bovendien is het proces nauwkeuriger en effectiever. U kunt dus zowel interne als externe lagen produceren met laser direct imaging (LSI).

3. Beeldvorming en ontwikkelen of etsen

Dit proces brengt de primaire beelden, zoals pads en sporen, aan op de printplaat. Daarnaast creëert het DES-proces het koperpatroon voor de plating. Dit is wat u in deze stap moet doen:

• Breng fotobehang aan op de koperen panelen.
• Maak daarnaast ook afbeeldingen van de panelen met behulp van LSI.
• Verwijder het gehele blootliggende koper van het paneel.
• Verwijder de resterende droge film en laat alleen het resterende koperpatroon over voor de binnenste lagen.

4. Geautomatiseerde optische inspectie

AOI inspecteert in principe de verschillende lagen van een meerlaagse printplaat voordat alle lagen aan elkaar worden gelamineerd. De optica vergelijkt de ontwerpgegevens van de printplaat met de daadwerkelijke afbeelding op het paneel. Eventuele verschillen, zoals ontbrekend of extra koper, kunnen leiden tot onderbrekingen of kortsluitingen. Dit proces helpt fabrikanten dus om eventuele defecten in de schakeling op te sporen.

5. Oxyde

Oxide is een chemische behandeling van de binnenlagen vóór het lamineren van meerlaagse PCB's. De oxidekleur is bruin of zwart, afhankelijk van het proces. Het is een belangrijke stap om de ruwheid van koper te verhogen en zo de hechtsterkte van het laminaat te verbeteren. Bovendien voorkomt dit proces dat verschillende lagen van het basismateriaal losraken.

6. Lamineren

Om een ​​meerlagige printplaat te produceren, worden verschillende lagen epoxy-geïnfuseerde glasvezel aan elkaar gelamineerd. Voor laminering passen fabrikanten hoge temperaturen en druk toe met een hydraulische pers. De pers en de hitte zorgen ervoor dat de glasvezelplaat smelt en de lagen stevig aan elkaar verbindt. Na afkoeling van dit materiaal volgt het hetzelfde productieproces als een dubbelzijdige printplaat.

7. Boren

Alle printplaten hebben gaten nodig om koperlagen met elkaar te verbinden, componenten te bevestigen en de printplaat te monteren. Daarom kunt u gaten boren met behulp van geavanceerde boorsystemen. Deze systemen maken gebruik van massief hardmetalen snijgereedschappen. Bovendien zijn ze ontworpen voor het snel verwijderen van spanen in schurende materialen.

Een voorgeprogrammeerde boormachine boort gaten van specifieke afmetingen op de exacte locatie. De boormachine werkt dus volgens de door de ontwerper verstrekte gegevens. De ontwerpers leveren deze informatie aan als een numeriek gestuurd boorbestand.

Daarnaast fungeert een dunne aluminium plaat als inlaatmateriaal. Hard karton fungeert als uitlaatmateriaal. Deze techniek zorgt ervoor dat het boren soepel verloopt en voorkomt de vorming van verschillende vezels.

8. Stroomloze koperafzetting

Na het boren brengen fabrikanten chemisch een dunne koperlaag aan op de blootgestelde oppervlakken van de panelen. Daarnaast brengen ze een koperlaag aan op de wanden van de gaten door middel van stroomloos verzinken.

9. Droge film buitenlaag

Na het aanbrengen van koper moet u de buitenste lagen bedrukken om het paneel voor te bereiden op galvaniseren. U kunt hiervoor een lamineermachine gebruiken om de buitenste lagen te coaten met de droge film. De droge film is een fotogevoelig materiaal. Bovendien is dit proces vrijwel vergelijkbaar met het bedrukken van de binnenste lagen van een meerlaagse printplaat.

10. Plaat

Bij galvaniseren wordt het geleidende patroon met koper bedekt. ​​Ook de gatenwanden van de printplaat worden met koper bedekt. ​​De dikte van de laag is ongeveer 1 mil. Na het koperen wordt een dunne laag tin aangebracht. Deze tinlaag dient als etsbarrière.

11. Striping en etsen

Nadat het platingsproces op het paneel is voltooid, blijft de droge film over. Maar u moet het koper dat eronder ligt verwijderen. Nu ondergaat het paneel het SES-proces. SES staat voor String Etch Strip.

Bij dit proces moet je het blootliggende koper etsen. Dit betekent dat je het onbedekte kopergedeelte verwijdert met tin. De sporen en de pads rond de gaten en de koperpatronen blijven dus achter. Ten slotte verwijder je het resterende tin dat de gaten en sporen bedekt chemisch. Na deze stap blijven alleen het laminaat en het koper van de printplaat over.

In deze fase is het skelet van de printplaat compleet. Alle volgende stappen hebben nu betrekking op het beschermen van de printplaat.

12. Soldeermasker en legende

De meeste fabrikanten gebruiken een vloeibaar foto-imageerbaar (LPI) soldeermasker om het koperoppervlak te beschermen. Dit beschermt ook de soldeerbruggen tussen verschillende componenten tijdens de assemblage.

Het LPI-soldeermasker is in feite een lichtgevoelige resist op epoxybasis. U kunt het hele paneel bedekken met behulp van zeefdruk. Er zijn enkele andere alternatieve methoden voor traditionele zeefdruk. U kunt dus een dergelijk alternatief gebruiken voor soldeermaskering.

Na het soldeermasker kun je de legenda aanbrengen. Deze print verschillende symbolen en letters op de printplaat ter referentie tijdens de montage.

13. Oppervlaktebehandeling

Het is het laatste en definitieve chemische proces om een ​​meerlaagse printplaatHet soldeermasker bedekt vrijwel alle schakelingen. De oppervlakteafwerking voorkomt oxidatie van het resterende blootgestelde koperoppervlak.

Dit is een belangrijke stap, omdat je het geoxideerde koper niet kunt solderen. Bovendien kun je voor deze stap verschillende soorten oppervlakteafwerking gebruiken, zoals heteluchtsoldeer (HASL).

Het voordeel van meerlaagse PCB's

Hier zijn enkele voordelen van meerlaagse PCB's ten opzichte van andere typen:

• Het heeft een hogere montagedichtheid dan enkel- en dubbellaags-PCB's.
• Er zijn geen kabels nodig om verschillende componenten met elkaar te verbinden. Het is dus een ideale keuze voor lichtgewicht printplaten.
• Deze PCB's zijn kleiner, waardoor er minder ruimte nodig is.
• EMI-afscherming is eenvoudig en flexibel.
• Flexibiliteit is een andere factor waardoor meerlaagse PCB's zich onderscheiden van alle printplaten.

Verschillende toepassingen van meerlaagse PCB's

Veel elektronische componenten maken gebruik van een meerlaagse PCB. Bovendien omvatten deze schakelingen een middelzwaar tot complex bereik van circuitstructuren. Hier zijn enkele belangrijke toepassingen van meerlaagse PCB's:

• Hartmonitors
• Mobiele telefoontransmissie en repeaters
• Atoomversnellers
• Ruimtesonde en röntgenapparatuur
• Weersanalyse en GPS-technologie
• Gegevensopslag en bestandsservers
• Glasvezelreceptoren en Cat-scantechnologie

Hoe een meerlaagse PCB te identificeren

Als u PCB's hebt en het totale aantal lagen wilt controleren, kunt u de volgende stappen volgen.

Stel de rand van de printplaat bloot aan licht om de koperen vlakken te zien. Zo kun je tranches gemakkelijk van dichterbij bekijken. Zelfs als de meerlaagse PCB's geen blinde via hebben, kun je toch fel licht gebruiken om de binnenste lagen te analyseren.

De beste plek om de binnenste lagen te detecteren is waar geen pad of lijnen zichtbaar zijn op de buitenste lagen. Bovendien printen de meeste fabrikanten een label om het totale aantal lagen op de printplaat te identificeren. Dus door alleen naar de randen te kijken, kunt u het totale aantal lagen identificeren.