Pada perangkat elektronik modern, baik itu jam tangan pintar kecil atau superkomputer yang rumit,PCBmembawa sambungan listrik komponen elektronika dan merupakan kunci terwujudnya fungsi produk elektronik. Proses produksinya rumit dan tepat, melibatkan banyak langkah proses, yang masing-masing memainkan peran penting dalam kinerja dan kualitas produk akhir.
Pemilihan dan pemotongan material: Membangun fondasi yang kokoh untuk produksi PCB
Bahan baku yang dipilih dengan cermat
Pilih laminasi berlapis tembaga-yang sesuai dengan kebutuhan desain. Laminasi berlapis tembaga terdiri dari foil tembaga dan substrat isolasi. Substrat isolasi umum termasuk resin epoksi serat kaca, polimida, dll. Substrat yang berbeda memiliki sifat listrik, mekanik, dan termal yang berbeda. FR-4 cocok untuk sebagian besar produk elektronik biasa, sedangkan PI berkinerja lebih baik dalam skenario aplikasi khusus seperti suhu tinggi dan frekuensi tinggi. Pada saat yang sama, perlu untuk menentukan ketebalan foil tembaga untuk laminasi berlapis tembaga, yang biasanya mencakup ketebalan 18 μm, 35 μm, 70 μm, dll., berdasarkan faktor-faktor seperti daya dukung arus dan persyaratan transmisi sinyal papan sirkuit.
Operasi pemotongan yang akurat
Gunakan peralatan pemotong, seperti mesin pemotong CNC, untuk memotong laminasi-berlapis tembaga-berukuran besar menjadi potongan-potongan kecil yang sesuai untuk produksi dan pemrosesan selanjutnya. Saat memotong, keakuratan dimensi sangat diperlukan, dan kesalahan biasanya dikontrol dalam kisaran yang sangat kecil, seperti ± 0,1 mm, untuk memenuhi persyaratan desain. Pada saat yang sama, perhatikan pemotongan yang rata untuk mencegah gerinda atau ketidakrataan pada tepi papan, agar tidak mempengaruhi prosedur pemrosesan selanjutnya.
Ukiran lapisan dalam: Membangun sirkuit inti PCB
Pra pemrosesan transfer grafis bagian dalam
Setelah dipotong, permukaan papan-berlapis tembaga harus dibersihkan dan dikasar terlebih dahulu. Pembersihan bertujuan untuk menghilangkan kotoran seperti minyak dan debu dari permukaan papan, dan dapat dilakukan dengan menggabungkan bahan pembersih kimia dengan penggosokan fisik. Perawatan pengasaran menggunakan metode seperti etsa kimia atau penggilingan mekanis untuk membuat permukaan papan menjadi kasar dan meningkatkan daya rekat antara film kering dan permukaan papan selama laminasi berikutnya. Setelah itu dilakukan perawatan mikro etsa untuk menghilangkan lebih lanjut lapisan oksida permukaan dan mengaktifkan permukaan tembaga. Jumlah mikro etsa umumnya dikontrol sekitar 1-2 μm.
Penekanan film dan pengembangan eksposur
Oleskan film kering ke permukaan laminasi berlapis tembaga-yang telah diberi perlakuan dengan pengepresan panas. Parameter suhu, tekanan, dan kecepatan proses laminasi perlu disesuaikan berdasarkan karakteristik film kering dan kondisi lembaran. Umumnya suhu laminasi antara 100-120 derajat C, tekanan sekitar 3-5kg/cm ², dan kecepatan sekitar 1-2m/menit. Selanjutnya, letakkan papan berlapis tembaga yang dilaminasi di bawah mesin eksposur dan paparkan film kering ke sinar ultraviolet sesuai dengan pola sirkuit lapisan dalam pada file Gerber. Energi paparan harus dikontrol secara tepat. Jika terlalu tinggi, film kering akan menjadi terlalu terang dan grafisnya akan berubah bentuk. Jika terlalu rendah, eksposur film kering tidak akan mencukupi dan gambar akan menjadi buram. Energi paparan biasanya disesuaikan antara 80-150mJ/cm² sesuai dengan jenis dan ketebalan film kering. Selanjutnya, film kering yang tidak terpapar dilarutkan dan dihilangkan menggunakan pengembang, dan pola film kering yang terbuka dipertahankan, mencapai tujuan mentransfer pola sirkuit lapisan dalam dari file Gerber ke laminasi berlapis tembaga. Konsentrasi, suhu, dan waktu pengembangan pengembang harus dikontrol dengan ketat. Misalnya konsentrasi pengembang umumnya sekitar 1% -3%, suhu antara 30-35 derajat C, dan waktu pengembangan sekitar 60-90an.
Pengetsaan dan deteksi lapisan dalam
Masukkan laminasi berlapis tembaga-ke dalam larutan etsa, yang akan menimbulkan korosi pada lapisan tembaga yang tidak dilindungi oleh lapisan kering, sehingga membentuk sirkuit lapisan dalam. Larutan etsa asam, seperti larutan etsa tembaga klorida, sering digunakan sebagai larutan etsa. Selama proses etsa, parameter seperti konsentrasi, suhu, dan laju etsa larutan etsa perlu dikontrol. Konsentrasi larutan etsa umumnya sekitar 1-2mol/L, suhu antara 40-50 derajat C, dan kecepatan etsa bervariasi dari 1-3 μm/menit tergantung kepadatan garis dan peralatan etsa. Setelah etsa, bersihkan papan berlapis tembaga yang tergores untuk menghilangkan sisa larutan etsa dan ion tembaga. Terakhir, gunakan peralatan inspeksi optik otomatis untuk melakukan inspeksi pada sirkuit bagian dalam. Peralatan AOI menggunakan teknologi pencitraan optik dan analisis gambar untuk memeriksa cacat seperti sirkuit terbuka, sirkuit pendek, dan lebar garis yang tidak konsisten di sirkuit. Jika selisihnya melebihi ambang batas yang ditetapkan, maka akan ditandai sebagai titik cacat.
Proses kompresi: Membuat-struktur PCB multilapis
Pencoklatan meningkatkan kekuatan pengikatan
Lakukan perawatan pencoklatan pada papan sirkuit bagian dalam untuk menghasilkan lapisan pencoklatan yang seragam, kasar, dan aktif secara kimia pada permukaan tembaga. Selama proses pencoklatan, larutan pencoklatan mengalami reaksi kimia dengan permukaan tembaga, dan ketebalan lapisan pencoklatan umumnya sekitar 0,5-1,5 μm. Film pencoklatan dapat meningkatkan daya rekat antara sirkuit lapisan dalam dan lembaran setengah kering, sehingga secara efektif mencegah terjadinya delaminasi.
Penumpukan yang tepat dan kompresi suhu tinggi dan tekanan tinggi
Menurut lapisan desain, papan sirkuit lapisan dalam dan lembaran setengah matang yang telah mengalami perlakuan pencoklatan ditumpuk dalam urutan tertentu. Saat melaminasi, penting untuk memastikan posisi setiap lapisan yang akurat dan mengontrol kesalahan dalam rentang yang sangat kecil, seperti ± 0,05 mm. Selama proses laminasi, lembaran setengah kering akan merekatkan papan sirkuit dari setiap lapisan menjadi satu dan mengisi celah antar lapisan. Setelah itu, masukkan tumpukan papan-lapisan ke dalam mesin laminasi untuk dilaminasi. Mesin laminasi melelehkan dan mengalirkan lembaran semi-padat melalui suhu dan tekanan tinggi, sehingga merekatkan lapisan papan sirkuit dengan kuat untuk membentuk struktur papan multi-lapisan. Parameter seperti suhu, tekanan, dan waktu pengepresan selama proses pengepresan perlu disesuaikan secara akurat berdasarkan faktor-faktor seperti jenis papan, jumlah lapisan, dan karakteristik lembaran semi-cured. Waktu pengepresan umumnya sekitar 60-120 menit.
Pasca pemrosesan meningkatkan kualitas
Setelah dilaminasi, papan-berlapis-lapis perlu menjalani pasca-pemrosesan untuk menghilangkan bahan berlebih seperti lem yang meluap dari tepi papan, dan untuk memoles serta membuat talang pada tepi papan guna meningkatkan kualitas tampilan dan sifat mekanik papan-lapisan.
Operasi pengeboran: Buka saluran sambungan listrik
Jalur perencanaan pemrograman pengeboran
Berdasarkan informasi-lubang tembus dalam file Gerber, programkan peralatan pengeboran untuk menentukan posisi koordinat, ukuran bukaan, urutan pengeboran, dan informasi lainnya untuk setiap-lubang. Saat memprogram, penting untuk menyeimbangkan efisiensi dan kualitas pengeboran, mengoptimalkan urutan pengeboran, dan mengurangi waktu tempuh idle peralatan pengeboran.
Pengeboran yang tepat dan pembersihan dinding lubang
Gunakan mesin bor CNC untuk mengebor lubang sesuai dengan parameter yang diprogram. Saat mengebor, parameter seperti kecepatan pengeboran, laju umpan, dan kecepatan mata bor harus dikontrol secara ketat. Untuk mata bor dengan diameter berbeda dan bahan lembaran berbeda, parameter ini perlu disesuaikan. Misalnya, untuk mata bor dengan diameter lebih kecil, seperti 0,2 mm, kecepatan pengeboran harus dikurangi dengan tepat untuk mencegah mata bor pecah; Untuk material lembaran yang lebih keras, kecepatan bor mungkin perlu ditingkatkan. Selama proses pengeboran, keakuratan diameter lubang perlu dipastikan, dengan kesalahan biasanya dikontrol dalam ± 0,05 mm. Pada saat yang sama, perhatian harus diberikan pada vertikalitas lubang bor untuk menghindari lubang miring, karena dapat mempengaruhi kualitas metalisasi dan sambungan listrik lubang selanjutnya. Setelah pengeboran selesai, dinding lubang harus dibersihkan untuk menghilangkan kotoran, noda minyak, dan kotoran lain yang dihasilkan selama proses pengeboran. Hembusan udara bertekanan tinggi, pembersihan kimia, dan metode lainnya dapat digunakan untuk memastikan bahwa dinding lubang bersih dan kering, sebagai persiapan untuk metalisasi lubang berikutnya.
Metalisasi lubang dan pelapisan listrik: memberikan konduktivitas pada dinding lubang
Perawatan aktivasi metalisasi pori
Pertama, aktifkan dinding pori untuk mengaktifkan permukaan tembaga pada dinding pori, yang memfasilitasi kelancaran pelapisan tembaga kimia selanjutnya. Perlakuan aktivasi umumnya menggunakan larutan garam paladium, yang menyerap lapisan atom paladium pada permukaan tembaga dinding pori melalui reaksi kimia, yang berfungsi sebagai pusat katalitik untuk pelapisan tembaga tanpa listrik. Selama proses aktivasi, perlu dilakukan pengendalian konsentrasi, suhu, dan waktu perlakuan larutan aktivasi. Konsentrasi larutan aktivasi umumnya sekitar 0,1-0,3g/L, suhu antara 30-40 derajat C, dan waktu perawatan sekitar 3-5 menit.
Pelapisan tembaga kimia dan penebalan pelapisan listrik
Lakukan pelapisan tembaga tanpa listrik pada dinding pori yang diaktifkan. Larutan pelapisan tembaga kimia mengandung garam tembaga, zat pereduksi, dan komponen lainnya. Di bawah katalisis atom paladium, ion tembaga direduksi menjadi atom tembaga di dinding pori, membentuk lapisan tembaga tipis di dinding pori. Selama proses pelapisan tembaga tanpa listrik, parameter seperti konsentrasi, suhu, nilai pH, dan waktu pelapisan larutan pelapis harus dikontrol secara ketat. Konsentrasi larutan pelapis umumnya 10-20g/L tembaga sulfat dan 5-10g/L formaldehida, dan suhu antara 25-35 derajat C. Lapisan tembaga yang dibentuk oleh pelapisan tembaga tanpa listrik relatif tipis, dan untuk memenuhi persyaratan kinerja listrik, penebalan pelapisan listrik juga diperlukan. Saat pelapisan listrik, lapisan tembaga dengan ketebalan tertentu disepuh pada kulit tembaga yang terbuka atau dinding lubang pola sirkuit, dan lapisan emas, nikel, atau timah disepuh sesuai kebutuhan. Proses pelapisan listrik juga memerlukan kontrol parameter yang tepat seperti komposisi, konsentrasi, suhu, dan kerapatan arus larutan pelapis untuk memastikan ketebalan lapisan yang seragam dan kinerja yang sangat baik.
Pembentukan lapisan luar: Memperbaiki tata letak sirkuit PCB
Pra-pemrosesan luar dan transfer grafis
Mirip dengan lapisan dalam, bersihkan terlebih dahulu permukaan luarnya untuk menghilangkan polutan. Selanjutnya, lakukan operasi laminasi, pemaparan, dan pengembangan untuk mentransfer pola sirkuit luar yang dirancang ke papan. Kontrol parameter proses untuk pengepresan, eksposur, dan pengembangan film serupa dengan produksi sirkuit lapisan dalam, namun karena kompleksitas produksi sirkuit lapisan luar dan persyaratan presisi yang lebih tinggi, akurasi kontrol setiap parameter juga lebih ketat.
Elektroplating grafis dan pembentukan etsa
Lakukan pelapisan listrik grafis pada pola sirkuit yang terbuka dan dikembangkan untuk mengentalkan sirkuit. Setelah pelapisan listrik selesai, lepaskan film kering dan kemudian gunakan larutan etsa untuk mengetsa lapisan tembaga yang tidak terlindungi, membentuk sirkuit lapisan luar terakhir. Setelah itu, perawatan selanjutnya seperti pengupasan timah akan dilakukan sesuai kebutuhan untuk mencapai persyaratan desain rangkaian.
Perlindungan luar: Menjaga keamanan sirkuit PCB
Masker solder sensitif terhadap foto dan perawatan permukaan
Oleskan lapisan tinta masker solder fotosensitif di papan, dan bentuk lapisan masker solder melalui pemaparan dan pengembangan untuk melindungi sirkuit dari penyolderan yang tidak disengaja. Pada saat yang sama, perawatan permukaan seperti perawatan emas nikel kimia dilakukan untuk meningkatkan kinerja pengelasan dan ketahanan terhadap korosi. Dalam proses pengolahan emas nikel secara kimia, pelapisan nikel terlebih dahulu dilanjutkan dengan pelapisan emas. Lapisan nikel dapat menghalangi difusi tembaga, sedangkan lapisan emas memiliki ketahanan oksidasi dan konduktivitas yang baik, yang secara signifikan dapat meningkatkan kinerja dan keandalan PCB.
Teks sablon dan simbol penandaan
Mencetak teks dan simbol penandaan di papan memfasilitasi perakitan dan pemeliharaan selanjutnya, memberikan kemudahan untuk produksi, debugging, dan pemeliharaan produk elektronik.
Pengujian kemasan: memastikan kualitas pengiriman PCB
Dikemas dengan hati-hati dan dikirim dengan aman
Setelah melewati pemeriksaan, papan PCB dikemas secara vakum dan dikemas untuk pengiriman guna memastikan produk tidak rusak selama pengangkutan dan terkirim dengan lancar ke pelanggan.