Порядок изготовления прототипов печатных плат

Предполагаемое время чтения: 4 минуты

Разработка прототипа печатной платы - это междисциплинарная деятельность, объединяющая множество дисциплин, включая электротехнику, материаловедение и точное производство. Прототип печатной платы разрабатывается организацией, занимающейся промышленными исследованиями и разработками (R&D), с целью проверки дизайна прототипа печатной платы для производственных целей, а также создания рабочего устройства для демонстрации осуществимости.

Целостность конструкции и производственная документация

Процесс разработки начинается с синтеза конструкции, в ходе которого электрическая схема преобразуется в физический многослойный макет. На этой стадии процесса разработки инженеры должны учитывать паразитные элементы, тепловыделение и целостность сигнала. Кроме того, очень важным этапом в процессе разработки является рассмотрение проекта для производства, в ходе которого проектные ограничения приводятся в соответствие с конкретными возможностями завода-изготовителя.

Чтобы начать переход к физическому производству, необходимо составить стандартный набор производственных данных. В следующей таблице приведены основные файлы, необходимые партнерам по изготовлению и сборке:

Металлизация и создание подложек

Когда цифровой дизайн подтвержден, компания-производитель создает реальную печатную плату. Метод фотолитографии применяет схема цепи на плакированный медью FR-4 или высокочастотный ламинат. После удаления излишков меди с печатной платы путем травления многослойные печатные платы склеиваются между собой под воздействием тепла и сильного давления с помощью пресса для ламинирования.

В процессе изготовления необходимо контролировать три ключевых элемента, чтобы печатная плата соответствовала стандартам IPC класса 2 или класса 3:

• Трассировка и ширина пространства: Минимальное расстояние между токопроводящими элементами для исключения возможности короткого замыкания.
• Через соотношение сторон: Отношение толщины печатной платы к диаметру сверла, что значительно влияет на надежность процесса нанесения покрытия.
• Потребность в кольцевых кольцах: Количество меди, остающейся вокруг сквозного отверстия, что очень важно для обеспечения непрерывности электричества.
• Отделка поверхности: Метод нанесения ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) или HASL (Hot Air Solder Leveling) на колодки, который обеспечивает защитное покрытие на колодках и облегчает пайку.

Процесс сборки печатной платы превращает голую подложку в электронную сборку с полной функциональностью. Одним из наиболее распространенных методов создания электронных сборок является использование Технология поверхностного монтажа (SMT), Это позволяет разместить на обеих сторонах печатной платы множество компонентов, занимающих небольшое пространство.

Стандартный производственный процесс выглядит следующим образом:

Нанесение паяльной пасты: Используя трафарет из нержавеющей стали, вырезанный лазером, нанесите паяльную пасту (обычно в исполнении SAC305) на площадки устройств, монтируемых на поверхность.

IC Pick and Place: Высокоскоростные роботизированные машины будут подбирать и размещать активные и пассивные компоненты на PCBA.

Рефлоу: PCBA проходит через печь для пайки с несколькими тепловыми зонами. Во избежание превышения максимальной номинальной температуры интегральной микросхемы необходимо тщательно соблюдать тепловой режим во время пайки припоя.

Вторичная сборка: Если на PCBA вручную или волновым методом припаиваются компоненты со сквозными отверстиями (PTH), добавляются разъемы и/или электролитические конденсаторы.

Обеспечение качества и проверка функциональности

Испытательный цикл - это последний этап заказа прототипа, который предусматривает полный цикл проверки. Поскольку прототипы обычно подвергаются многократным изменениям конструкции, необходимо, чтобы любые ошибки во время тестирования позволили испытателю определить, присутствуют ли производственные дефекты или ошибки в конструкции.

Профессиональные предприятия по изготовлению прототипов используют комбинацию следующих методик проверки и тестирования:

Доработка дизайна с помощью прототипов должна заканчиваться посмертным анализом. Все “фишки” проводов или аппаратные исправления, использованные в процессе создания прототипа, записываются в виде заказа на внесение изменений в конструкцию (ECO). Данные, полученные в результате этого анализа, затем снова вводятся в среду EDA для создания следующей версии платы. Этот структурированный метод позволяет оптимизировать окончательный дизайн с точки зрения выхода продукции, стоимости и долговечности перед запуском в массовое производство.

Я Инженер-проектировщик печатных плат специализируюсь на проектировании высоконадежных и высокоплотных межсоединений (HDI). Имею навыки работы с Altium Designer и Cadence Allegro. Имею опыт в области контроля импеданса, компоновки дифференциальных пар, анализа SI/PI и оптимизации проектирования для функциональных измерений (DFM). В своей работе я уделяю особое внимание взаимодействию с проектными, технологическими и логистическими командами, чтобы обеспечить плавный переход от прототипа к массовому производству с соблюдением технических характеристик и требований к качеству, предъявляемых заказчиком.

PCBINQ