Doppelseitige Leiterplattenherstellung

Was ist doppelseitige Leiterplattenherstellung?

Die doppelseitige Leiterplatte (oder 2-Lagen-Leiterplatte) ist die Leiterplatte, die auf beiden Seiten, oben und unten, mit Kupfer beschichtet ist. In der Mitte befindet sich eine Isolierschicht. Um Stromkreise auf beiden Seiten zu verwenden, muss zwischen den beiden Seiten eine ordnungsgemäße Stromkreisverbindung bestehen. Die „Brücken“ zwischen solchen Schaltungen sind Call Vias. Ein Via ist ein kleines Loch auf der mit Metall beschichteten Leiterplatte, das auf beiden Seiten mit Schaltkreisen verbunden werden kann.

Abbildung 1. Doppelseitige Leiterplatte

 

Planung und Vorproduktion

Vor der Fertigung prüft der Hersteller die CAD-Daten und andere Informationen (Filme, mechanische Zeichnung und Spezifikationen).

• Anzahl der Platinen pro Mutterplatte
• Entscheiden Sie sich für die Plattengröße aus dem wirtschaftlichsten Grund.
• Funktionen und Informationen, die während der Panelisierungen hinzugefügt werden müssen. Zu diesem Zeitpunkt werden beispielsweise UL-Symbole, Testcoupons, Schichtnummern und Grenzen ausgewählt
• Schichtmaterialien
• Bohrlochgrößen
• Werkzeuglöcher oder Zielpositionen

Herstellungsverfahren für doppelseitige Leiterplatten

Der folgende Abschnitt beschreibt die Schritte zur Herstellung einer doppelseitigen Platine mit Lötmaske über blankem Kupfer (SMOBC), plattierten Durchgangslöchern (PTH) und vergoldeten Kontakten sowie die Komponentenlegende.

 

• Material vorbereiten

Anhand der Informationen über den Reisenden – einschließlich der Anzahl und Größe der Paneele – sowie etwaiger besonderer Anweisungen stellt der Hersteller die für die Auftragsabwicklung erforderlichen Materialien zusammen. Leiterplatten beginnen mit kupferbeschichtetem Epoxidglas als Ausgangsmaterial. Es gibt viele Materialien, die in der Leiterplattenherstellung verwendet werden, aus denen Benutzer und Leiterplattenhersteller wählen können. Unterschiedliche Marken und Materialien haben unterschiedliche Eigenschaften, und unterschiedliche Materialien bieten auch unterschiedliche Vorteile, wie z. B. FR4, ein Keramiksubstrat, Eisensubstrat, Aluminiumsubstrat usw.

Fr-4, eines der flammhemmenden Materialien, das in PCB-Basissubstraten weit verbreitet ist. Die FR4-Platine ist wirtschaftlich und erschwinglich und kann die Stabilität und Sicherheit der Leiterplatte unter extremen Temperaturbedingungen aufrechterhalten.

FR4 ist jedoch nicht für Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten geeignet. Zu diesem Zeitpunkt müssen wir Hochfrequenzmaterialien wie die RO4000-Serie von Rogers, die RT5000/6000-Serie, die TLX-Serie von Tacanic usw. auswählen. Aluminium, Metall oder Kupfer als Substrat für LED-Leiterplatten oder Aluminium-Leiterplatten werden in der LED-Beleuchtungsindustrie verwendet.

 

• Schneiden von CCL (Copper Clad Laminate)

Der nächste Schritt besteht darin, die Platte gemäß den Anforderungen zuzuschneiden. Die rohe Leiterplatte ist ziemlich groß. Es sind verschiedene Größen erhältlich, z. B. 37 x 49 Zoll, 41 x 49 Zoll und 43 x 49 Zoll. Daher wird es in die erforderlichen Größen geschnitten, die in den Maschinen verwendet werden können. Die nach dem Schneiden erhaltene Platinengröße entspricht nicht Ihrer Schaltungsgröße; es ist viel größer. Ihre PCB-Größe könnte klein sein, sodass mehrere Schaltkreise auf der Platine den Prozess wirtschaftlich machen können.

 

• Bohren

Die Platine geht zu einer automatischen Bohrmaschine, die schnell Löcher in die Platine bohrt. Die Maschine wechselt die Bohrer selbstständig; alles ist automatisiert.

 

• Entgraten

Mit verbesserten Bohrprozessen können gratfreie Löcher hergestellt werden. Aber die meisten Hersteller bearbeiten gebohrte Platten durch eine Entgratmaschine. Die Platten laufen durch Bürsten oder Schleifscheiben, die mechanisch alle Kupferbrände an den Rändern der Löcher entfernen. Durch das Entgraten werden auch Fingerabdrücke und Oxide entfernt, um eine glatte, glänzende Oberfläche zu schaffen.

 

• Stromlose Kupferabscheidung (Plating Through Holes, PTH)

Stromlose Abscheidung von Cu durch die Löcher, da die Löcher ursprünglich aus Epoxid bestehen. Nach der Cu-Abscheidung wird die Platte in ein Säurebad und eine Anlaufschutzlösung getaucht, um eine Oxidation zu verhindern. Es gibt zwei Arten – horizontal und vertikal. Horizontales PTH dient zur Kohlenstoffabscheidung und vertikales PTH dient zur Cu-Abscheidung. Stromloses Kupfer ist einer der wichtigsten Schritte in doppelseitige Leiterplatte und Herstellungsverfahren für mehrschichtige Leiterplatten. Weil alle Leiterplatten mit 2 oder mehr Schichten durchkontaktierte Löcher verwenden, um die Leiter zwischen den Schichten zu verbinden.

 

Abbildung 2. Stromlose Kupferabscheidung (Plating Through Holes, PTH)

 

• Foto-Imaging

Bei der Fotoabbildung wird ein Negativbild-Schaltungsmuster auf die PCB-Platte übertragen. Zunächst wird die Platte mit einer Fotolackschicht bedeckt. Das gebräuchlichste Fotoresistmaterial ist Trockenfilmbeschichtungsresist, ein für ultraviolettes (UV) Licht empfindliches Fotopolymer. Es wird auf einer Rolle geliefert und aufgebracht, indem die Platte durch beheizte Walzen auf einem Heißrollenlaminator verarbeitet wird. Sobald die Folie aufgetragen ist, kann die Platine für den Schaltungsdruck UV-Licht ausgesetzt werden.

Der gesamte Prozess wird in einem Raum durchgeführt, in dem es nur gelbe Lichter gibt. Dies liegt daran, dass fotoresistive Filme empfindlich gegenüber anderem Licht sind. Die Folie mit dem Schaltungsdesign wird über die Platine aufgebracht; es wird beidseitig aufgetragen. Anschließend durchläuft die Platte eine UV-Lichtkammer. Wenn die Platine UV-Licht ausgesetzt wird, wird der Schaltungsteil gehärtet, während der überschüssige Teil gleich bleibt.

 

• Musterüberzug

Zuerst werden die Platten in Plattierungsgestelle eingespannt und in eine Reihe von chemischen Bädern getaucht, die das Kupfermuster reinigen, aus dem die Schaltkreise bestehen. Als nächstes werden die Platten in eine Kupferplattierungslösung eingetaucht. Die Lösung und die Platten haben entgegengesetzte elektrolytische Ladungen. Diese entgegengesetzten Polaritäten bewirken, dass Kupferionen zu den unbeschichteten Kupferbereichen auf der Platte wandern und die gewünschte Kupferdicke auf der Plattenoberfläche und in den Löchern abscheiden. Nach dem Verkupfern werden die Bleche von Bad zu Bad bewegt. Das Schaltungsmuster ist mit zusätzlichem Kupfer bedeckt und wird weiter mit Zinn oder Zinn/Blei-Lot galvanisiert.

 

• Entwickeln und Ätzen

Die Tafeln werden in einen Tank oder eine Sprühmaschine gegeben, um das Abbildungsmaterial zu entfernen. Dieser Schritt wird auch Resist-Stripping genannt. Nachdem der Resist abgezogen wurde, werden die Platten in den Sprühätzer oder Chargentank mit Förderband gelegt, wo ein chemisches Ätzmittel (eine Verbindung auf Ammoniakbasis) das unbedeckte Kupfer entfernt, aber nicht die Zinn- oder Zinn/Blei-Beschichtung angreift, die schützt das Kupfer darunter. Die Zinn- oder Zinn/Blei-Plattierung wird als Ätzresist bezeichnet. Dann wird das Zinn oder Zinn/Blei chemisch vom Kupfer abgelöst, wodurch das Kupferschaltkreismuster freigelegt wird.

 

• Lötmaskierung

Grüne, weiße, blaue und andere Lötmaskenfarben auf der Schaltung sind eine dünne Polymerschicht, die als Isolator zwischen zwei Leiterbahnen dient. Es verhindert die Bildung von Kurzschlüssen. Die Maske wird auf die gesamte Platte aufgetragen und dann getrocknet. Entfernen Sie die überschüssige Lötstoppmaske, die sich über der Schaltung befindet. Auf die Platine wird ein Film aufgebracht, der Schaltungsmuster enthält. Anschließend durchläuft die Platte eine UV-Kammer. Das andere Lötmittel als die Schaltung wird gehärtet, während die Lötmaske über der Schaltung gleich bleibt. Abschließend wird die Lötstoppmaske über der Schaltung gereinigt.

 

• Oberflächenbearbeitung

Das Kupfer auf der Platine kann oxidieren. Es kann nicht lange dauern. Daher ist es notwendig, Kupfer mit einem Oberflächenfinish zu versehen, um es vor Oxidation zu schützen. Es sind viele Arten von Oberflächenveredelungen verfügbar, und Kunden können nach ihren Bedürfnissen auswählen. Sie können zwischen HASL, OSP, ENIG, ENEG, ENEPIG, Immersionszinn, Immersionssilber usw. wählen.

 

• Vergoldung und Vernickelung

Andere Beschichtungsoberflächen werden verwendet, am häufigsten Gold. Kupfer und Gold neigen jedoch dazu, eine Festkörperdiffusion ineinander zu durchlaufen (wobei Kupfer dies schneller tut); der Vorgang wird durch erhöhte Temperatur beschleunigt. Kupfer auf einer Spuroberfläche oxidiert, was zu einem erhöhten Kontaktwiderstand führt (Kupfer, das in das Gold wandert, kann dazu führen, dass das Gold anläuft und korrodiert). Dies kann minimiert werden, indem eine Barriereschicht zwischen Kupfer und Gold plattiert wird. Nickel wird üblicherweise als Barriereschicht verwendet, um zu verhindern, dass das Gold in das Kupfer auf den Leiterbahnen wandert. (Die Nickelbarriere trägt dazu bei, sowohl die Anzahl als auch die Wirkung von Poren im Vergleich zum Plattieren von Gold direkt über der Kupferbasis zu reduzieren.) Die Nickelschutzbeschichtung bietet mehrere Vorteile. Es dient als Unterlage für das Gold für zusätzliche Härte und bietet eine effektive Diffusionssperrschicht zwischen Gold und Kupfer. Das Nickel/Gold bietet eine Oberfläche, die hitze- und korrosionsbeständig, umweltstabil, drahtlötbar und langlebig ist (die Nickel-Unterplatte verbessert die Verschleißeigenschaften von Gold), wenn auch zu höheren Kosten als einfache Lötoberflächen. Herkömmlicherweise wurde eine Nickel/Gold-Plattierung auf Kupferbahnen aufgebracht, die für Tastaturkontakte oder Kantenfinger verwendet wurden, um die leitfähige, korrosionsbeständige Beschichtung bereitzustellen. Dieser Ansatz bietet Vorteile beim Löten,

 

• Anwenden der Komponentenlegende

Die Etiketten auf der Leiterplatte werden Siebdrucke genannt. Diese können zur Kennzeichnung von Bauteilen und zum Einfügen des Logos verwendet werden. In diesem Schritt gelangt die Leiterplatte in einen riesigen Drucker, der die Etiketten auf die Platine druckt. Siebdrucke sind in verschiedenen Farben wie Rot, Blau, Gelb und Schwarz erhältlich, aber die Standardfarbe ist Weiß.

 

• Trennung oder Schneiden

Eine Schneidemaschine schneidet die Schaltkreise und macht sie zu separaten Teilen.

 

• Elektrische Prüfung

Dazu wird der Flying-Probe-Test verwendet. Es ist ein einfacher Test, bei dem mehrere Sonden vorhanden sind. Die Sonden werden über die Anschlüsse gelegt und der Strom wird durch sie geleitet. Es prüft, ob die Schaltung wie erwartet funktioniert oder nicht. Wenn beispielsweise keine Verbindung zwischen zwei Pfaden besteht, sollte der Strom nicht fließen, wenn die Sonden daran angeschlossen sind.

 

Abbildung 3. Herstellungsprozess für doppelseitige Leiterplatten

 

Bei Fragen zu Orient Display PCB (Leiterplatte). Zögern Sie nicht zu kontaktieren: Verkaufsanfragen, Kundenservice or Technischer Support.

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