プリント基板 (PCB) は、さまざまな点を接続するラインとパッドを備えた最新の電子機器の基板です。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、写真とビデオを使用して PCB 製造プロセスを段階的に紹介します。
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て確認することです。PCB メーカーは、各 CAD ソフトウェアに独自のファイル形式があるため、PCB 設計会社から CAD ファイルを取得し、統一された形式 (拡張ガーバー RS-274X またはガーバー X2) に変換します。次に、電子エンジニアは、PCB レイアウトが製造プロセスに準拠しているかどうか、欠陥がないかどうかなどを確認します。
自宅でPCBを作成する場合、PCBレイアウトをレーザープリンターで紙に印刷し、銅張積層板に転写できます。印刷プロセス中は、プリンターはインク不足やブレークポイントが発生しやすいため、油性ペンで手動でインクを補充する必要があります。
ただし、工場では通常、コピーを使用して PCB レイアウトをフィルムに印刷します。多層PCBの場合、各層の印刷レイアウトフィルムが順番に配置されます。
その後、フィルムに位置合わせ穴が開けられます。穴の位置合わせは非常に重要であり、PCB 材料の層を位置合わせすることが不可欠です。
ステップ 2.製版
銅板を清掃します。ほこりがあると、最終回路に短絡または断線が発生する可能性があります。
下の写真は 8 層 PCB の例であり、実際には 3 つの銅張積層板と 2 つの銅膜で構成され、プリプレグで接着されています。製造シーケンスは、中間基板 (レイヤー 4 および 5 回路) から始まり、連続して積み重ねられ、次に固定されます。4 層 PCB の製造も同様で、コア ボードと 2 つの銅フィルムが含まれます。
ステップ 3.PCB内層
まず、中間コアボードの2層回路を作成します。CCLを洗浄した後、表面は感光性フィルムで覆われます。フィルムは光によって硬化され、銅箔上に保護膜が形成されます。
2層PCBトレースフィルムと2層銅張積層板を上部PCBトレースフィルムに挿入して、上部と下部のPCBトレースフィルムを正確に積み重ねます。
銅箔上の感光膜にUVランプを照射します。透明フィルムは光の中で硬化し、硬化した感光フィルムはまだありません。硬化した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のレーザープリンターインクの役割に相当します。また、黒い皮膜で覆われた銅箔が腐食し、硬化した透明フィルムが保存されます。
未硬化の感光フィルムを灰汁ですすぎ、硬化したフィルムが目的の銅箔回路を覆います。
次に、NaOHなどの強力なベースを使用して、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レイアウトのために銅箔を露出させます。
ステップ 4.ボード&チェック
コアボードの製造に成功しました。次に、他の材料に簡単にアクセスできるように、位置合わせ穴を開けます。
コアボードを他のボードと積層すると、変更することはできません。したがって、PCB検査は非常に重要です。マシンは自動的にPCBレイアウトと比較してエラーを見つけます。
PCBボードの最初の2つの層が製造されました。
ステップ 5.積層
ここではプリプレグと呼ばれる新しい原料が導入されており、コア基板(PCB層>4)の間、コア基板と外側の銅箔の間の接着剤であり、絶縁体としても機能します。
下部銅箔と2層のプリプレグが配線穴と下部鉄板を通して事前に固定され、完成したコアボードも配線穴に配置され、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ニウム板がコアプレートを覆います。
作業効率を向上させるために、工場では 3 つの異なる PCB ボードを積み重ねてから固定します。上部の鉄板は磁気で引き付けられており、下部の鉄板との位置合わせが容易です。位置決めピンを挿入して2層の鉄板の位置合わせが成功した後、機械は鉄板間のスペースを可能な限り圧縮し、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、真空ヒートプレスに送られてラミネートされます。高温によりプリプレグ内のエポキシが溶け、コアと銅箔が圧力下で一緒に保持されます。
接着後、PCBを押さえている上部鉄板を取り外します。次に、耐圧アルミ板を取り外します。アルミニウム板は、PCB の外層の銅箔の平坦性を確保するために、さまざまな PCB を絶縁する役割も果たします。最後に、このとき取り出されたPCBは滑らかな銅箔で覆われます。
ステップ 6.穴を開ける
では、PCB内の互いに接触していない4層の銅箔を接続するにはどうすればよいでしょうか?最初にPCBに貫通穴が開けられ、次に穴の壁が金属化されて電気を通します。
パンチャーの上にアルミニウムの層を置き、その上にPCBを置きます。穴あけは比較的遅いプロセスであるため、効率を向上させるために、PCBの層数に応じて、1〜3枚の同一のボードを積み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、穴あけ時にPCB上の銅箔が破れるのを防ぐために使用されます。
次に、コンピューターで正しい穴あけプログラムを選択するだけで、残りは穴あけ機によって自動的に行われます。ドリルビットは空気圧によって駆動され、最高速度は150,000rpmに達することができます。このような高速は、穴壁の平坦性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ますが、人間の髪の毛の直径は 150 ミクロンです。
前のプロセスでは、溶融エポキシがPCBから押し出されたため、切断する必要がありました。ここで、コピーフライス盤は、正しいXY座標に従ってPCBの周囲を切断します。
ステップ7.穴への銅の化学沈殿
ほとんどすべてのPCB設計は、異なる層のラインを接続するためにスルーホールを使用するため、良好な接続には、穴の壁に25ミクロンの銅膜が必要です。銅膜の厚さは電気めっきによって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。したがって、最初のステップは、穴の壁に導電性材料の層を堆積させ、化学蒸着によって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、洗浄などの全工程は機械によって制御されます。
次に、PCB の外層を銅箔に転写します。このプロセスは、以前のPCBインナーコアボードの転送原理と似ています。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用されることです。
上記の内部PCBレイアウトの転送は、マイナスをボードとして減算を使用します。PCBは硬化した感光膜を回路として覆い、未硬化の膜を洗浄します。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した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ており、正極フィルムが基板です。非回路領域は、PCB 上で硬化した感光性フィルムで覆われています。未硬化のフィルムを洗浄した後、電気めっきを行います。フィルムのある場所は電気めっきができず、フィルムのない場所は銅でメッキしてから錫メッキします。フィルムを剥がした後、アルカリエッチングを行い、最終的に錫を剥がします。
銅箔の両面の洗浄したPCBをラミネーターに入れ、感光性金型を銅箔に押し付けます。
印刷された上下のPCBレイアウトフィルムは穴を通して固定され、PCBボードは中央に配置されます。次に、光透過フィルムの下の感光フィルムは、予約する必要がある回路であるUVランプの照射によって硬化します。
不要で硬化していない感光フィルムを洗浄した後、PCBボードを検査します。
PCBはクリップでクランプされ、銅メッキされています。前述のように、穴の十分な導電性を確保するには、穴壁にメッキされた銅膜の厚さが 25 ミクロンである必要があるため、システム全体がコンピューターによって自動的に制御され、精度が確保されます。
銅膜が電気めっきされた後、コンピューターは錫の薄い層を電気めっきするように指示します。次に、銅と錫のメッキが正しい厚さであることを確認してください。
次に、完全な自動組立ラインがエッチングプロセスを完了します。次に、PCB上の硬化した感光フィルムを洗浄します。
次に、強アルカリを使用して、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メッキ層を錫剥離液で剥がします。洗浄後、4層PCBレイアウトが完成します。
