プリント基板(PCB)は、ほとんどの現代電子機器の基板で、各ポイントをつなぐラインやパッドで構成されています。たとえ小さな板であっても、その製造工程は非常に複雑で繊細です。ここでは、写真と動画とともにPCB製造プロセスのステップバイステップの紹介をお届けします。
ステップ1。PCB CADファイル
PCB製造の最初のステップは、PCBレイアウトを整理し確認することです。PCBメーカーは、PCB設計会社からCADファイルを取得し、それぞれ独自のファイル形式を持つExtended Gerber RS-274XまたはGerber X2という統一フォーマットに変換します。電子技術者は、PCBレイアウトが製造工程に適合しているか、欠陥がないかなどをチェックします。
自宅でPCBを作る際、PCBレイアウトはレーザープリンターで紙に印刷し、銅メッキラミネートに転写できます。印刷過程では、プリンターはインクやブレークポイントが不足しやすいため、油性ペンでインクを手動で補充する必要があります。
しかし、工場では通常、フィルム上のPCBレイアウトを印刷するためにコピーを使用します。多層PCBの場合は、各層のプリントレイアウトフィルムが順番に配置されます。
その後、フィルムにアライメント穴を開けます。穴の整列は非常に重要であり、PCB材料の層を整列させることが不可欠です。
ステップ2。プレート製造
銅板をきれいにしてください。ホコリが混在すると、最終回路でショートやオープン回路が発生する可能性があります。
下の写真は8層PCBの例で、実際には3枚の銅被覆ラミネートと2枚の銅フィルムで構成されており、それらをプレプレグで接合しています。生産シーケンスは中間基板(第4層および第5回路)を順に積み重ね、その後固定します。4層PCBの製造も同様に、コアボードと2枚の銅フィルムを含みます。
ステップ3。PCB内層
まず、ミドルコア基板の2層回路を作ります。CCLが清掃された後、表面は感光フィルムで覆われます。フィルムは光で硬化され、銅箔に保護膜を形成します。
上層PCBトレースフィルムと二層銅クラッドラミネートを上部のPCBトレースフィルムに挿入し、上下のPCBトレースフィルムの正確な積み重ねを実現します。
機械はUVランプで銅箔の感光膜を照射します。透明なフィルムは光の中で硬化しており、それでも硬化した感光フィルムは存在しません。硬化フィルムの下に覆われた銅箔はPCBレイアウトに必要であり、これは手動PCBにおけるレーザープリンターインクの役割に相当します。さらに、黒いフィルムで覆われた銅箔は腐食され、硬化した透明フィルムは保存されます。
未硬化の感光膜を苛性ソーダで洗い流すと、硬化したフィルムが目的の銅箔回路を覆います。
その後、NaOHのような強力なベースを使って不要な銅箔をエッチングします。
硬化した感光フィルムを剥がして、希望のPCBレイアウトに銅箔を露光させます。
ステップ4。ボードとチェック
コアボードは成功裏に生産されました。そして、他の材料に簡単にアクセスできるようにアライメント用の穴を開けます。
コアボードが他の板とラミネートされると、変更はできません。ですから、PCB検査は非常に重要です。機械は自動的にPCBレイアウトと比較し、誤りを見つけます。
PCBボードの最初の2層が製造済みです。
ステップ5。ラミネーション
ここで導入された新しい原材料であるプレプレグは、コアボード(PCB層>4)とコアボードと外側銅箔の間の接着剤であり、絶縁としても機能します。
下部の銅箔と2層のプレプレグが配線穴と下部鉄板を通してあらかじめ固定されており、仕上げられたコアボードも配線穴に置かれ、最後に2層のプリプレグ、1層の銅箔、1層のベアリングプレスアルミプレートがコアプレートを覆っています。
作業効率を高めるために、工場では3枚の異なるPCB基板を重ねてから修理します。上部の鉄板は磁気的に引き寄せられ、下部の鉄板と容易に整列します。2層の鉄板が位置ピンを挿入して正しく位置合わせした後、機械は鉄板間の空間をできるだけ圧縮し、釘で固定します。
鉄板でクランプされたPCBボードはホルダーに置かれ、その後真空ヒートプレスでラミネートされます。高温によりプレプレグ内のエポキシが溶け、コアと銅箔が圧力下で結合されます。
接合後、PCBを押さえていた上部の鉄板を取り外します。次に、圧力を支えるアルミプレートを取り外します。また、アルミニウム板は異なるPCBを絶縁し、PCBの外層の銅箔の平坦性を確保する役割も果たします。最後に、この段階で取り外したPCBは滑らかな銅箔で覆われます。
ステップ6。穴を開けろ
では、PCB内で接触していない4層の銅箔をどう接続すればよいのでしょうか?まずPCBに通孔を開け、その後穴の壁を金属化して電気を通します。
パンチにアルミニウムの層を敷き、PCBをその上に置きます。穴あけは比較的遅い工程なので、効率を高めるために、PCBの層数に応じて1枚から3枚の同一基板を重ねて穴を開けます。最後に、最上部のPCBをアルミニウムの層で覆います。上部と下部のアルミニウム板は、ドリル時にPCB上の銅箔が破れないように使われます。
次に、コンピューターで正しい掘削プログラムを選択するだけで、あとは掘削機が自動的に処理します。ドリルビットは空気圧によって駆動され、最大回転数は150,000rpmに達することがあります。なぜなら、そのような高速が穴の壁の平坦さを確保するのに十分だからです。
ドリルビットの交換もプログラムに従って機械によって自動的に行われます。最小のドリルビットは直径100ミクロンに達することがあり、人間の髪の毛の直径は150ミクロンです。
前の工程では、溶融したエポキシがPCBから押し出されていたため、切断が必要でした。ここでコピーフライス加工機はPCBの周辺部を正しいXY座標に従って切断します。
ステップ7。穴面への銅化学沈殿
ほとんどのPCB設計では異なる層の線路を接続するためにスルーホールを使用しているため、良好な接続には穴の壁に25ミクロンの銅膜が必要です。銅膜の厚さは電鍍で達成する必要がありますが、穴の壁は非導電性エポキシ樹脂とグラスファイバーボードで構成されています。最初のステップは、穴の壁に導電性材料の層を堆積し、化学的沈着によってPCB表面全体に1ミクロンの銅膜を形成することです。化学処理や洗浄などの全工程は機械によって制御されています。
次に、PCBの外層を銅箔に移します。このプロセスは、以前のPCB内芯基板の転送原理に似ています。PCBレイアウトはフォトプリントフィルムと感光フィルムによって銅箔に転写されます。唯一の違いは、ポジティブがボードとして使われることです。
上記の内部PCBレイアウトの転送は、マイナスを基板として減算します。PCBは硬化した感光膜で回路として覆われ、硬化していないフィルムは清掃されます。露出した銅箔がエッチングされた後、PCBレイアウト回路は硬化フィルムによって保護されます。外層PCBレイアウトの転写は通常の方法を採用し、正フィルムが基板となります。非回路部分はPCB上で硬化した感光膜で覆われています。未硬化のフィルムを洗浄した後、電気めっきが行われます。フィルムのある場所は電気めっきできず、膜のない場所は銅でメッキし、その後スキッキされます。フィルムが除去された後、アルカリエッチングが行われ、最終的に錫が除去されます。
銅箔の両面にきれいにしたPCBを入れ、感光型を銅箔の上に押し付けます。
印刷された上部および下部のPCBレイアウトフィルムは穴を通して固定され、PCB基板は中央に配置されます。その後、光透過膜の下にある感光膜はUVランプの照射によって硬化されます。UVランプは保留すべき回路です。
不要で硬化していない感光膜を清掃した後、PCB基板を点検してください。
PCBはクリップでクランプされ、銅メッキされています。前述の通り、穴の十分な導電性を確保するために、穴壁にメッキされた銅膜の厚さは25ミクロンでなければならず、システム全体がコンピュータによって自動的に制御され、その精度が保証されます。
銅膜が電気めっきされた後、コンピューターは薄い錫の層を電気めっきするよう指示します。その後、銅と錫のメッキの厚さが適切かどうか確認してください。
次に、完全な自動化組立ラインがエッチング工程を完了します。次に、硬化した感光フィルムをPCBで洗浄します。
その後、強いアルカリで覆われている不要な銅箔をきれいにします。
最後に、PCBレイアウトの銅箔の錫剥離層を錫剥離液で剥がします。清掃後、4層PCBレイアウトが完成します。
