Bước 1: Thiết kế bảng mạch in PCB
Bước khởi đầu của bất kỳ quy trình sản xuất bảng mạch PCB chính là thiết kế. Khi nói đến thiết kế bảng mạch PCB, Extended Gerber là một phần mềm tuyệt vời vì nó cũng hoạt động như một định dạng đầu ra. Gerber mở rộng mã hóa tất cả thông tin mà nhà thiết kế cần, chẳng hạn như số lớp đồng, số mặt nạ hàn cần thiết và các phần ký hiệu thành phần khác. Sau khi bản thiết kế cho PCB được mã hóa bằng phần mềm Gerber Extended, tất cả các phần và khía cạnh khác nhau của thiết kế sẽ được kiểm tra để đảm bảo rằng không có lỗi.
Sau khi nhà thiết kế kiểm tra xong, thiết kế PCB hoàn thiện sẽ được gửi đến nhà chế tạo PCB. Khi đến nơi, kế hoạch thiết kế PCB được nhà chế tạo kiểm tra lần thứ hai, được gọi là kiểm tra Thiết kế cho Sản xuất (DFM). Kiểm tra DFM thích hợp đảm bảo rằng thiết kế PCB đáp ứng tối thiểu dung sai cần thiết cho quá trình sản xuất.
Bước 2: Đánh giá thiết kế bảng mạch PCB
Một bước quan trọng khác của quá trình chế tạo bảng mạch in liên quan đến việc kiểm tra thiết kế để tìm các lỗi hoặc sai sót tiềm ẩn. Một kỹ sư xem xét mọi phần của thiết kế PCB để đảm bảo không có thành phần nào bị thiếu hoặc cấu trúc không chính xác. Sau khi được kỹ sư xác nhận, thiết kế sẽ chuyển sang giai đoạn in.
Bước 3: In thiết kế PCB
Quy trình sản xuất bảng mạch PCB sẽ tiếp tục sau khi tất cả các kiểm tra hoàn tất, thiết kế PCB có thể được in. Không giống như các kế hoạch khác, như bản vẽ kiến trúc, thiết kế bảng mạch PCB không in ra trên một tờ giấy 8,5 x 11 thông thường. Thay vào đó, một loại máy in đặc biệt, được gọi là máy in decal, được sử dụng. Một máy in decal tạo ra một “bộ phim” của PCB. Sản phẩm cuối cùng của “bộ phim” này trông giống như tấm kính trong suốt – về cơ bản nó là một tấm ảnh âm bản của chính tấm bảng.
Các lớp bên trong của PCB được biểu lộ bằng hai màu mực :
-
Mực đen: Được sử dụng cho các vết đồng và mạch của PCB
-
Mực trong: Biểu thị các khu vực không dẫn điện của PCB, như đế sợi thủy tinh
Sau khi phim được in, chúng được xếp thành hàng và một lỗ, được gọi là lỗ ĐK. Lỗ ĐK được sử dụng như một hướng dẫn để chỉnh sửa những phim sau này trong quy trình .
Đọc thêm: Bảng mạch PCB là gì ? Tìm hiểu chung về mạch PCB
Bước 4: In đồng cho các lớp bên trong
Bước 4 là bước đầu tiên trong quá trình nhà sản xuất bắt đầu sản xuất bảng mạch PCB. Sau khi thiết kế PCB được in lên một miếng laminate, đồng sau đó sẽ được liên kết trước với chính miếng laminate đó, dùng làm cấu trúc cho PCB. Sau đó, đồng được khắc đi để lộ ra bản thiết kế trước đó.
Tiếp theo, tấm laminate được bao trùm bởi một loại phim nhạy quang gọi là chất cản quang. Chất cản quang được làm bằng một lớp hóa chất phản ứng quang đông cứng lại sau khi chúng tiếp xúc với tia cực tím. Chất cản quang được cho phép những kỹ thuật viên có được sự phối hợp tuyệt vời và hoàn hảo nhất giữa những bức ảnh của bản thiết kế và những gì được in cho máy chụp ảnh .
Khi chất cản quang và tấm laminate được xếp – sử dụng những lỗ trước đó – chúng sẽ nhận được một luồng ánh sáng cực tím. Tia cực tím đi qua những phần mờ của phim, làm cứng chất cản quang. Điều này cho thấy những khu vực đồng được giữ làm đường dẫn. Ngược lại, mực đen ngăn không cho ánh sáng chiếu đến những vùng không thiết yếu cứng lại để sau này hoàn toàn có thể vô hiệu chúng .
Sau khi bảng đã được chuẩn bị sẵn sàng xong, nó được rửa bằng dung dịch kiềm để vô hiệu những chất cản quang còn sót lại. Sau đó, tấm ván được rửa bằng áp lực đè nén để vô hiệu bất kỳ thứ gì còn sót lại trên mặt phẳng và để khô .
Sau khi làm khô, chất cản quang duy nhất còn lại trên PCB nằm trên phần đồng. Một kỹ thuật viên xem xét các PCB để đảm bảo rằng không có lỗi. Nếu không có lỗi nào thì chuyển sang bước tiếp theo của quy trình sản xuất bảng mạch PCB.
Bước 5: Loại bỏ đồng ở
lớp hoặc lõi bên trong
Lõi hoặc những lớp bên trong của bảng mạch in cần phải vô hiệu thêm đồng trước khi quy trình sản xuất PCB hoàn toàn có thể liên tục, chỉ để lại lượng đồng thiết yếu của bo mạch. Bước này hoàn toàn có thể biến hóa theo thời hạn hoặc lượng dung môi khắc đồng được sử dụng. PCB lớn hoặc những loại có cấu trúc nặng hơn hoàn toàn có thể sử dụng nhiều đồng hơn, dẫn đến nhiều đồng phải trải qua quy trình khắc để vô hiệu. Do đó, những bảng này sẽ cần thêm thời hạn hoặc dung môi .
Bước 6: Căn chỉnh lớp
Sau khi từng lớp của PCB đã được làm sạch, chúng đã sẵn sàng để căn chỉnh lớp và kiểm tra quang học. Các lỗ trước đó được sử dụng để căn chỉnh các lớp bên trong và bên ngoài. Để căn chỉnh các lớp, kỹ thuật viên đặt chúng vào một loại máy đột được gọi là máy đột quang. Đục quang truyền một chốt xuyên qua các lỗ để xếp các lớp của bảng mạch in.
Đọc thêm: TOP 4 cách kiểm tra PCB hiệu quả nhất hiện nay
Bước 7: Kiểm tra ngoại quan sản phẩm
Sau khi đục lỗ quang học, một máy khác thực hiện kiểm tra ngoại quan sản phẩm (AOI) để đảm bảo không có khuyết tật. Việc kiểm tra ngoại quan sản phẩm trong quy trình sản xuất bảng mạch PCB là cực kỳ quan trọng vì một khi các lớp được đặt lại với nhau, bất kỳ lỗi nào tồn tại đều không thể sửa được. Để xác nhận rằng không có khuyết tật, máy AOI so sánh PCB với thiết kế Extended Gerber, đóng vai trò là mô hình của nhà sản xuất.
Sau khi PCB được kiểm tra – nghĩa là cả kỹ thuật viên và máy AOI đều không tìm thấy bất kể lỗi nào – nó sẽ chuyển sang một vài bước ở đầu cuối của quy trình sản xuất và sản xuất PCB .
Bước AOI rất quan trọng so với hoạt động giải trí của bảng mạch in. Nếu không có nó, những bảng mạch hoàn toàn có thể bị đoản mạch, không phân phối những thông số kỹ thuật kỹ thuật phong cách thiết kế hoặc có thêm đồng không được tháo ra trong quy trình khắc hoàn toàn có thể đi qua phần còn lại của quy trình. AOI ngăn ngừa những bo mạch bị lỗi liên tục bằng cách đóng vai trò như một điểm kiểm tra chất lượng giữa quy trình sản xuất. Sau đó, quy trình này lặp lại so với những lớp bên ngoài sau khi những kỹ sư hoàn thành xong việc tạo hình và khắc chúng .
Đọc thêm: 13 nguyên nhân gây lỗi bảng mạch PCB mà “dân kĩ thuật” nên biết (Phần 1)
Bước 8: Cán các lớp PCB
Ở bước thứ sáu của quy trình sản xuất bảng mạch PCB, các lớp PCB đều ở với nhau, chờ được dát mỏng. Khi các lớp đã được xác nhận là không có khuyết tật, chúng đã sẵn sàng để được hợp nhất. Quá trình cán PCB được thực hiện theo hai bước: bước xếp lớp và bước cán mỏng.
Bên ngoài của PCB được làm bằng những mảnh sợi thủy tinh đã được ngâm trước / phủ một lớp nhựa epoxy. Miếng đế khởi đầu cũng được bao trùm trong một lớp lá đồng mỏng dính mà giờ đây có chứa những bản khắc cho những dấu vết đồng. Khi những lớp bên ngoài và bên trong đã sẵn sàng chuẩn bị, đã đến lúc đẩy chúng lại với nhau .
Việc kẹp những lớp này được triển khai bằng cách sử dụng kẹp sắt kẽm kim loại trên một bàn ép đặc biệt quan trọng. Mỗi lớp tương thích với bàn bằng ghim chuyên được dùng. Kỹ thuật viên triển khai tiến trình cán khởi đầu bằng cách đặt một lớp nhựa epoxy đã được phủ sẵn được gọi là đã ngâm tẩm hoặc tẩm sẵn – lên bồn chỉnh sửa của bàn. Một lớp đế được đặt trên nhựa đã ngâm tẩm trước, tiếp theo là một lớp lá đồng. Lần lượt, lá đồng được tiếp theo bởi nhiều tấm nhựa đã được ngâm tẩm trước, sau đó được hoàn thành xong bằng một mảnh và một mảnh đồng sau cuối được gọi là tấm ép .
Khi tấm ép đồng đã ở đúng vị trí, tập giấy đã chuẩn bị sẵn sàng để ép. Kỹ thuật viên đưa nó qua máy ép cơ học và ép những lớp xuống và lại với nhau. Là một phần của quy trình này, những chốt sau đó được đục lỗ xuyên qua chồng những lớp để bảo vệ rằng chúng được cố định và thắt chặt đúng cách .
Nếu những lớp được cố định và thắt chặt đúng cách, ngăn xếp PCB sẽ được đưa đến lần ép tiếp theo, một máy ép cán. Máy ép cán sử dụng một cặp tấm được nung nóng để ảnh hưởng tác động cả nhiệt và áp lực đè nén lên chồng lớp. Nhiệt của những tấm làm tan chảy lớp epoxy bên trong prepeg – nó và áp lực đè nén từ máy ép phối hợp để tích hợp chồng những lớp PCB lại với nhau .
Khi những lớp PCB được ép lại với nhau, cần phải thực thi một chút ít thao tác giải nén. Kỹ thuật viên cần tháo tấm ép phía trên và những chân ra khỏi đó, sau đó được cho phép họ kéo PCB thực tiễn ra ngoài .
Bước 9: Khoan
Trước khi khoan, một máy X-quang được sử dụng để xác lập vị trí những điểm khoan. Sau đó, những lỗ ĐK / hướng dẫn được khoan để ngăn xếp PCB hoàn toàn có thể được bảo vệ trước khi khoan những lỗ đơn cử hơn. Khi đến thời gian để khoan những lỗ này, một máy khoan dẫn hướng bằng máy tính sẽ được sử dụng để tự tạo những lỗ, sử dụng tệp từ phong cách thiết kế Gerber Mở rộng làm hướng dẫn .
Khi quy trình khoan hoàn tất, bất kể đồng bổ trợ nào còn sót lại ở những cạnh sẽ được vô hiệu .
Đọc thêm: 13 nguyên nhân gây lỗi bảng mạch PCB mà “dân kĩ thuật” nên biết (Phần 1)
Bước 10: Mạ bảng mạch PCB
Sau khi tấm đã được khoan, nó đã sẵn sàng chuẩn bị để được mạ. Quá trình mạ sử dụng một loại hóa chất để hợp nhất tổng thể những lớp khác nhau của PCB với nhau. Sau khi được làm sạch kỹ lưỡng, PCB được ngâm trong một loạt hóa chất. Một phần của quy trình này bao trùm bảng tinh chỉnh và điều khiển một lớp đồng dày cỡ micron, lớp này được và lắng đọng trên lớp trên cùng và vào những lỗ vừa được khoan .
Bước 11: Hình ảnh lớp ngoài
Trước đó trong quy trình sản xuất bảng mạch PCB (Bước 4), một chất cản quang đã được áp dụng cho bảng điều khiển PCB. Trong Bước 11, đã đến lúc áp dụng một lớp chất cản quang khác. Tuy nhiên, lần này chất cản quang chỉ được áp dụng cho lớp bên ngoài, vì nó vẫn cần được chụp ảnh. Sau khi các lớp bên ngoài đã được phủ bằng chất cản quang và chụp ảnh, chúng sẽ được mạ giống hệt như cách các lớp bên trong của PCB được mạ ở bước trước. Tuy nhiên, trong khi quy trình giống nhau, các lớp bên ngoài được mạ một lớp thiếc để giúp bảo vệ lớp đồng bên ngoài.
Bước 12: Khắc lớp bên ngoài
Khi đến lúc khắc lớp bên ngoài lần cuối, bộ phận bảo vệ bằng thiếc được sử dụng để giúp bảo vệ đồng trong quy trình khắc. Bất kỳ đồng không mong ước nào được vô hiệu bằng cách sử dụng cùng một dung môi đồng trước đó, với thiếc bảo vệ đồng có giá trị của khu vực khắc .
Một trong những điểm độc lạ chính giữa lớp khắc bên trong và bên ngoài bao trùm những khu vực cần vô hiệu. Trong khi những lớp bên trong sử dụng mực tối cho những vùng dẫn điện và mực trong cho những mặt phẳng không dẫn điện, những loại mực này được đảo ngược cho những lớp bên ngoài. Do đó, những lớp không dẫn điện có mực tối bao trùm chúng, và đồng có mực sáng. Mực nhẹ này được cho phép lớp mạ thiếc bao trùm đồng và bảo vệ nó. Các kỹ sư vô hiệu đồng không thiết yếu và bất kể lớp phủ chống lại nào còn lại trong quy trình khắc, chuẩn bị sẵn sàng lớp bên ngoài cho AOI và mặt nạ hàn .
Bước 13: Kiểm tra ngoại quan sản phẩm lớp ngoài
Cũng như lớp bên trong, lớp bên ngoài cũng phải trải qua quá trình kiểm tra ngoại quan sản phẩm. Việc kiểm tra ngoại quan sản phẩm này đảm bảo lớp đáp ứng các yêu cầu chính xác của thiết kế. Nó cũng xác minh rằng bước trước đã loại bỏ tất cả đồng thừa ra khỏi lớp để tạo ra một bảng mạch in hoạt động đúng cách sẽ không tạo ra các kết nối điện không đúng cách.
Bước 14: Ứng dụng mặt nạ hàn
Các tấm nhu yếu làm sạch kỹ lưỡng trước khi thiết kế mặt nạ hàn. Sau khi làm sạch, mỗi bảng điều khiển và tinh chỉnh có lớp màng mặt nạ hàn và epoxy mực phủ trên mặt phẳng. Tiếp theo, tia cực tím chiếu vào bảng để chỉ ra vị trí cần vô hiệu mặt nạ hàn .
Sau khi kỹ thuật viên tháo mặt nạ hàn, bảng mạch in sẽ được đưa vào lò để chữa mặt nạ. Mặt nạ này cung cấp cho đồng của bo mạch thêm lớp bảo vệ khỏi bị hư hại do ăn mòn và oxy hóa.
Đọc thêm: 13 nguyên nhân gây lỗi bảng mạch PCB mà “dân kĩ thuật” nên biết (Phần 2)
Bước 15: Ứng dụng Skillscreen
Bởi vì PCB cần có thông tin trực tiếp trên bảng, những nhà sản xuất phải in tài liệu quan trọng trên mặt phẳng của bảng trong một tiến trình được gọi là ứng dụng Skillscreen hoặc in chú giải. Thông tin này gồm có những điều sau :
- Số ID công ty
- Nhãn cảnh báo nhắc nhở
- Các thương hiệu hoặc logo của nhà phân phối
- Số bộ phận
- Bộ xác định ghim và những dấu tựa như
Sau khi in những thông tin trên lên những bảng mạch in, thường bằng máy in phun, những PCB sẽ được triển khai xong mặt phẳng. Sau đó, họ liên tục những tiến trình thử nghiệm, cắt và kiểm tra .
Bước 16: Hoàn thiện bảng mạch PCB
Việc hoàn thiện PCB yêu cầu mạ bằng các vật liệu dẫn điện là bước tiếp theo của quy trình sản xuất bảng mạch PCB chẳng hạn như sau :
-
Bạc ngâm: Suy hao tín hiệu thấp, không chứa chì, tuân thủ RoHS, lớp sơn hoàn thiện có thể bị oxy hóa và xỉn màu
-
Vàng cứng: Bền, thời hạn sử dụng lâu dài, tuân thủ RoHS, không chứa chì, đắt tiền
-
Vàng ngâm niken không điện (ENIG): Một trong những lớp hoàn thiện phổ biến nhất, thời hạn sử dụng lâu dài, tuân thủ RoHS, đắt hơn so với các tùy chọn khác
-
Máy hàn bằng khí nóng (HASL): Tiết kiệm chi phí, bền lâu, có thể làm lại, chứa chì, không tuân thủ RoHS
-
HASL không chì: Tiết kiệm chi phí, không chứa chì, tuân thủ RoHS, có thể làm lại
-
Thiếc ngâm (ISn): Phổ biến cho các ứng dụng vừa vặn với máy ép, dung sai chặt chẽ cho các lỗ, tuân thủ RoHS, việc xử lý PCB có thể gây ra các vấn đề về hàn, râu thiếc
-
Chất bảo quản khả năng hàn hữu cơ (OSP): Tuân thủ RoHS, tiết kiệm chi phí, thời hạn sử dụng ngắn
-
Vàng ngâm palađi không niken không điện (ENEPIG ): Độ bền hàn cao, giảm ăn mòn, yêu cầu xử lý cẩn thận để có hiệu suất phù hợp, ít tiết kiệm chi phí hơn so với các lựa chọn không sử dụng vàng hoặc palađi
Chất liệu chính xác phụ thuộc vào quy cách thiết kế và chi phí. Tuy nhiên, việc áp dụng các lớp hoàn thiện như vậy tạo ra một đặc điểm cần thiết cho bảng mạch PCB. Các lớp hoàn thiện cho phép một nhà lắp ráp gắn các thành phần điện tử. Các kim loại cũng bao phủ đồng để bảo vệ đồng khỏi quá trình oxy hóa có thể xảy ra khi tiếp xúc với không khí.
Bước 17: Kiểm tra độ tin cậy điện
Sau khi PCB đã được phủ và bảo dưỡng (nếu cần), kỹ thuật viên sẽ tiến hành kiểm tra pin trên các khu vực khác nhau của PCB để đảm bảo chức năng. Thử nghiệm điện phải tuân theo các tiêu chuẩn của IPC-9252. Các thử nghiệm chính được thực hiện là thử nghiệm tính liên tục của mạch và thử nghiệm cách ly. Kiểm tra tính liên tục của mạch sẽ kiểm tra bất kỳ sự ngắt kết nối nào trong PCB, được gọi là “mở”. Mặt khác, kiểm tra cách ly mạch sẽ kiểm tra các giá trị cách ly của các bộ phận khác nhau của PCB để kiểm tra xem có bất kỳ lỗi nào không. Trong khi các bài kiểm tra điện chủ yếu tồn tại để đảm bảo chức năng, chúng cũng hoạt động như một bài kiểm tra xem thiết kế PCB ban đầu đã đứng vững như thế nào đối với quy trình sản xuất bảng mạch PCB.
Bước 18: Lập hồ sơ và định tuyến
Việc lập hồ sơ nhu yếu những kỹ sư sản xuất xác lập hình dạng và kích cỡ của những bảng mạch in riêng không liên quan gì đến nhau được cắt ra từ bảng kiến thiết xây dựng. Thông tin này thường có trong những tệp Gerber của phong cách thiết kế. Bước lập hồ sơ này hướng dẫn quy trình định tuyến bằng cách lập trình nơi máy sẽ tạo điểm trên bảng thiết kế xây dựng .
Định tuyến ra, hoặc tính điểm, được cho phép tách những bảng thuận tiện hơn. Một bộ định tuyến hoặc máy CNC tạo ra 1 số ít mảnh nhỏ dọc theo những cạnh của bảng. Các cạnh này hoàn toàn có thể làm cho bảng nhanh gọn bị vỡ ra mà không bị hư hại .
Bước 19: Kiểm tra chất lượng
Sau khi chấm điểm và tách những bảng ra, PCB phải trải qua một lần kiểm tra sau cuối trước khi đóng gói và luân chuyển. Lần kiểm tra ở đầu cuối này xác định 1 số ít góc nhìn của việc kiến thiết xây dựng bảng :
Bước 20: Đóng gói và giao hàng
Công đoạn cuối cùng của quá trình sản xuất PCB là đóng gói và giao hàng. Bao bì thường bao gồm vật liệu bịt kín xung quanh bảng mạch in để tránh bụi và các vật liệu lạ khác. Các tấm ván kín sau đó đi vào các thùng chứa để bảo vệ chúng khỏi bị hư hại trong quá trình vận chuyển. Cuối cùng, họ đi giao hàng cho khách.
