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Elektronische Komponenten basieren auf gedruckten Leiterplatten, oder PCBs. Sie verbindet und hält jedes Teil. Der Prozess der Erstellung einer Leiterplatte ist zeitaufwändig und sorgfältig. Es gibt zahlreiche Schritte. Für jeden, der in der Elektronikproduktion tätig ist, ist es wichtig, die einzelnen Schritte der Leiterplattenherstellung zu verstehen. Jede Stufe des Herstellungsprozesses baut auf der vorhergehenden auf, so dass ein präzises und zuverlässiges Endprodukt entsteht. Wenn Sie diese Schritte der Leiterplattenherstellung beherrschen, können Ingenieure und Hersteller eine gleichbleibende Qualität und Leistung für alle ihre Leiterplattenprojekte sicherstellen. Wir führen Sie durch den gesamten PCB-Herstellungsprozess.
Bereiten Sie das Design und die Dateien vor
Die Platinenlayout wird zunächst von einem Designer erstellt. Hierfür verwenden sie eine spezielle Software. Mit Hilfe der Software können sie alle Teile platzieren und alle Linien zeichnen. Sobald der Entwurf fertig ist, leitet der Designer die Dateien an die Fabrik weiter. Die Gerber-Datei ist die wichtigste. Eine Gerber-Datei ist mehr als nur ein Bild. Es ist eine Datendatei. Sie weist die Maschinen an, wo jede Linie, jedes Loch und jede Komponente platziert werden soll.
Zu den professionellen Dienstleistungen im Bereich der Leiterplattenherstellung gehören eine umfassende Überprüfung der Designdateien und CAM-Engineering, um sicherzustellen, dass Ihre Leiterplatten vor Beginn der Produktion den genauen Spezifikationen entsprechen. Wir bezeichnen diese Prüfung als CAM-Engineering. Die Ingenieure prüfen das Design auf Fehler. Sie stellen sicher, dass das Design in eine tatsächliche Leiterplatte umgesetzt werden kann. Sie beheben kleinere Probleme. Dieser Schritt ist entscheidend, denn er stellt sicher, dass alles wie geplant abläuft.
Filmherstellung und Bildbearbeitung
Die Fabrik produziert dann einen Film. Der Film funktioniert ähnlich wie eine Schablone. Jede Schicht des Designs der Leiterplatte ist enthalten. Das Design wird von einer speziellen Maschine per Laser auf den Film gezeichnet. Die Positionen der Kupferleitungen werden im Film dargestellt. Auf dem Film sind die Kupferlinien sichtbar. Alles andere ist schwarz. Im nächsten Schritt wird diese Folie verwendet.
Ein Arbeiter nimmt dann eine Platte mit Material. Dieser Stoff enthält Kupfer. Wir bezeichnen es als kupferbeschichtetes Laminat. Der Arbeiter reinigt das Blatt gründlich. Auf das Blatt wird eine einzigartige lichtempfindliche Tinte aufgetragen. Photoresist ist der Name dieser Tinte. Der Mitarbeiter bedeckt das Blech mit dem Film. Dann belichten sie es mit intensivem UV-Licht. In einigen Bereichen härtet das Licht die Tinte aus. Unter den schwarzen Bereichen des Films bleibt die Tinte weich. Durch diesen Prozess wird das Design auf der Tafel angezeigt.
Inspektion und Ätzen der inneren Schicht
Die inneren Schichten von Mehrschichtplatten sind der Ort, an dem der Prozess beginnt. Die weiche Tinte wird nach dem Bebilderungsprozess entfernt. Das darunter liegende Kupfer ist hier sichtbar. Danach wird die Platine in eine Ätzmaschine gelegt. Das Gerät arbeitet mit einer einzigartigen Chemikalie. Das gesamte freigelegte Kupfer wird durch diese Chemikalie entfernt. Die harte Tinte schützt das Kupfer darunter. Sie wird nicht abgetragen. So entstehen die Kupferleitungen des Schaltkreises.
Sobald das Ätzen abgeschlossen ist, werden die Platten untersucht. Die Platine wird von einer automatischen Maschine geprüft. Die Platine und die Designdatei werden verglichen. Es wird nach Kurzschlüssen oder unterbrochenen Leitungen gesucht. Dies ist eine entscheidende Prüfung. Probleme auf der inneren Schicht können später nicht mehr behoben werden.
Kaschierung und Schichtung
Die inneren Schichten werden gestapelt, sobald sie vorbereitet sind. Dieser Schritt sollte nur bei mehrlagigen Platinen durchgeführt werden. Die Fabrik stapelt neue Kupferbleche, einige Klebefolien und die Innenschichten übereinander. Prepreg ist die Bezeichnung für die Klebefolien. Das Prepreg ist ähnlich wie Klebstoff.
Der Stapel von Schichten wurde dann in eine große Maschine gelegt. Die Maschine arbeitet mit hohem Druck und großer Hitze. Das Prepreg schmilzt durch die Hitze. Alle Schichten haften aufgrund des Drucks sehr gut aneinander. Das Prepreg wird dann wieder hart. Alle Schichten sind nun eine stabile Platte.
Plattieren und Bohren
Sobald die Platine ein einziges, festes Stück ist, müssen Löcher in sie gebohrt werden. Tausende von Löchern werden maschinell in die Platine gebohrt. Die Löcher dienen zur Aufnahme von Bauteilen. Darüber hinaus verbinden sie verschiedene Schichten miteinander. Die Bohrmeißel Die von der Maschine verwendete Bohrdatei ist äußerst präzise. Die Maschine folgt der Bohrdatei aus dem Entwurf.
Das Innere der Löcher ist nach dem Bohren nicht mit Kupfer beschichtet.. Der Strom muss jedoch durch die Löcher zu anderen Schichten fließen. Die Platine wird daher in ein spezielles chemisches Bad gelegt. Durch dieses Bad wird eine sehr dünne Schicht Kupfer auf die Lochwände aufgetragen. Wir bezeichnen dieses Verfahren als Verkupferung. Dadurch entsteht ein Kanal, durch den Strom zwischen den Schichten fließen kann.
Bildgebung und Ätzen der äußeren Schicht
Als nächstes werden die äußeren Schichten des Kartons verarbeitet. Die Ober- und Unterseite der Platine sind die Außenschichten. Zunächst wird mehr Kupfer auf die Oberfläche und die Löcher der Platine aufgebracht. Das Kupfer wird dadurch dicker. Dann wird das Belichtungsverfahren aus Schritt 2 angewandt. Durch diesen Prozess wird das Design der Außenschicht auf die Platine übertragen.
Die Platine durchläuft dann eine weitere Ätzmaschine. Das gesamte Kupfer, das das Design nicht bedeckt, wird durch die Chemikalie entfernt. Die letzten Linien und Pads auf der Außenseite der Leiterplatte werden auf diese Weise hergestellt. Sobald die Herstellung abgeschlossen ist, wird die Leiterplatte in den PCB-Bestückungsprozess überführt, wo die Komponenten montiert werden. Bei der Leiterplattenbestückung werden Widerstände, Kondensatoren, integrierte Schaltkreise und andere elektronische Komponenten auf der vorbereiteten Leiterplatte angebracht. In dieser Phase wird die nackte Leiterplatte in eine funktionsfähige elektronische Baugruppe umgewandelt, die getestet und eingesetzt werden kann.
Siebdruck und Lötstoppmaske
Der Karton muss jetzt geschützt werden. Das Brett wird mit einer Schicht Spezialfarbe überzogen. Lötmaske ist der Name dieser Farbe. Obwohl Lötmasken jede Farbe haben können, sind sie normalerweise grün. Die Kupferleitungen werden durch die Lötmaske verdeckt. Sie verhindert eine Beschädigung der Leitungen. Außerdem hilft sie dabei, Kurzschlüsse beim Löten zu verhindern. Die einzigen Pads, die offen gelassen werden, sind die, an denen die Teile befestigt werden.
Sobald die Lötmaske aufgebracht ist, wird der Siebdruck angebracht. Der Siebdruck ist der weiße Text auf der Platine. Er zeigt an, wo sich die Bauteile befinden. Zusätzlich werden die Werte und die Bauteilnamen angezeigt. Er ist für denjenigen, der die Teile auf der Platine anbringt, von Vorteil. Er ist ein wesentlicher Bestandteil der Platine.
Formgebung und Oberflächenbehandlung
Eine letzte Schutzschicht ist für die freiliegenden Kupferpads erforderlich. Wir bezeichnen diese Schicht als Oberflächenfinish. Sie verhindert das Rosten des Kupfers. Außerdem verbessert sie die Haftung des Lots. Oberflächenbeschichtungen gibt es in einer Vielzahl von Varianten. ENIG ist eine beliebte Art. Sie überzieht das Kupfer mit einer Goldschicht.
Die Bretter werden dann geschnitten. Ein großes Stück Karton wird auf eine Maschine gelegt. Jedes Brett wird von der Maschine ausgeschnitten. Die Bretter werden in die gewünschte Form geschnitten. Dadurch bleibt jedes Brett von der großen Platte, auf der es entstanden ist, getrennt.
Qualitätskontrolle und elektrischer Test
Jedes einzelne Board wird am Ende getestet. Eine Testmaschine berührt die Platine mit winzigen Sonden. Sie prüft, ob jede Leitung intakt ist. Es sucht auch nach Kurzschlüssen. Dieser Test stellt sicher, dass jede Platine funktioniert. Unabhängig davon, ob Sie eine Standard- oder eine kundenspezifische Leiterplattenfertigung benötigen, stellen strenge Prüfprotokolle sicher, dass jede gelieferte Leiterplatte Ihren Qualitätsstandards und Funktionsanforderungen entspricht.
Die Mitarbeiter führen neben dem elektrischen Test auch eine Sichtprüfung der Platinen durch. Die Lücken werden untersucht. Sie messen die Dicke. Sie stellen sicher, dass die Platine richtig aufgebaut ist. Diese Endkontrolle garantiert die Qualität des Endprodukts.
Zusammenfassend
Um die Herstellung von Leiterplatten zu erlernen, müssen Sie sowohl die traditionellen Techniken als auch die moderne Automatisierung beherrschen. Der Prozess kombiniert chemische Behandlungen, präzises Bohren und eine sorgfältige Ausrichtung der Schichten, um funktionale Leiterplatten herzustellen. Ganz gleich, ob Sie Prototypen oder Großserien herstellen, wenn Sie wissen, wie man Leiterplatten herstellt, können Sie fundierte Entscheidungen über Design und Produktionsanforderungen treffen. Vom Design bis zum abschließenden Test sind zahlreiche Schritte erforderlich. Um eine gute, funktionale Leiterplatte herzustellen, ist jeder Schritt entscheidend. Wenn Sie mit einem erfahrenen Leiterplattenhersteller zusammenarbeiten, der jeden Produktionsschritt kennt, können Sie sicher sein, dass Ihre Designs vom Konzept bis zur Auslieferung einwandfrei ausgeführt werden.
FAQ
Die Gerber-Datei ist die wichtigste Datei. Die Fertigungsmaschinen verwenden diese Standarddatei, um zu bestimmen, wo jede Linie, jedes Pad und jedes Loch auf der Platine angebracht werden soll. Ohne eine präzise Gerber-Datei kann die Fabrik nicht mit der Produktion beginnen.
Verschiedene Lagen auf Leiterplatten ermöglichen kompliziertere und kompaktere Schaltungen. Leiterbahnen und Komponenten befinden sich auf einer Seite einer einlagigen Leiterplatte. Auf einer mehrlagigen Leiterplatte (PCB) werden mehrere Schaltungslagen übereinander gestapelt, mit einer Isolierung dazwischen. Auf diese Weise können Designer dichte Leiterplatten mit viel mehr Verbindungen herstellen, ohne die Leiterplatte physisch zu vergrößern.
Die Kupferbahnen auf der Leiterplatte sind mit einer Schutzschicht aus Polymer bedeckt, der sogenannten Lötmaske, die in der Regel grün ist. Zu ihren wichtigsten Funktionen gehören der Schutz des Kupfers vor Oxidation und Beschädigung im Laufe der Zeit sowie die Verhinderung von Kurzschlüssen zwischen benachbarten Leiterbahnen während des Lötvorgangs.
