Fabrication de PCB double face

Qu'est-ce que la fabrication de PCB double face ?

Le PCB double face (ou PCB à 2 couches) est la carte de circuit imprimé recouverte de cuivre des deux côtés, en haut et en bas. Il y a une couche isolante au milieu. Pour utiliser des circuits des deux côtés, il doit y avoir une connexion de circuit appropriée entre les deux côtés. Les "ponts" entre ces circuits sont des vias d'appel. Un via est un petit trou sur la carte PCB recouvert de métal, qui peut être connecté avec des circuits des deux côtés.

Figure 1. PCB double face

 

Planification et préproduction

Avant la fabrication, le fabricant examine les données CAO et d'autres informations (films, dessin mécanique et spécifications).

• Nombre de cartes par panneau mère
• Décidez de la taille du panneau pour la raison la plus économique.
• Fonctionnalités et informations à ajouter lors des panélisations. Tels que les symboles UL, les coupons de test, les numéros de couche et les bordures sont sélectionnés à ce moment
• Matériaux de couche
• Tailles des trous percés
• Trous d'outillage ou emplacements cibles

Procédé de fabrication de PCB double face

La section suivante décrit les étapes impliquées dans la production d'une carte double face avec un masque de soudure sur du cuivre nu (SMOBC), des trous traversants plaqués (PTH), des contacts plaqués or et la légende des composants.

 

• Préparation du matériel

À l'aide des informations sur le chariot, y compris le nombre et la taille des panneaux, ainsi que d'éventuelles instructions spéciales, le fabricant prépare les matériaux nécessaires au traitement de la commande. Les PCB commencent avec du verre époxy recouvert de cuivre comme matière première. Il existe de nombreux matériaux utilisés dans la fabrication de PCB parmi lesquels les utilisateurs et les fabricants de PCB peuvent choisir. Différentes marques et matériaux ont des caractéristiques différentes, et différents matériaux offrent également différents avantages, tels que FR4, un substrat en céramique, un substrat en fer, un substrat en aluminium, etc.

Fr-4, l'un des matériaux ignifuges largement utilisés dans les substrats de base de PCB. La carte FR4 est économique et abordable et peut maintenir la stabilité et la sécurité de la carte PCB dans des conditions de température extrêmes.

Cependant, FR4 ne convient pas aux PCB haute fréquence et haute vitesse. À l'heure actuelle, nous devons choisir des matériaux haute fréquence, tels que la série RO4000 de Rogers, la série RT5000/6000, la série TLX de Tacanic, etc. L'aluminium, le métal ou le cuivre comme substrat pour les PCB LED ou les PCB en aluminium sont utilisés dans l'industrie de l'éclairage LED.

 

• Découpe de CCL (Copper Clad Laminate)

L'étape suivante consiste à couper la planche selon les besoins. La carte PCB brute est assez grande. Il existe différentes tailles disponibles, telles que 37 x 49 pouces, 41 x 49 pouces et 43 x 49 pouces. Par conséquent, il est coupé dans les tailles requises qui peuvent être utilisées dans les machines. La taille de la carte obtenue après découpe n'est pas en fonction de la taille de votre circuit ; c'est beaucoup plus grand. La taille de votre PCB peut être petite, donc plusieurs circuits sur la carte peuvent rendre le processus économique.

 

• Forage HORIZONTAUX

La carte de circuit imprimé est acheminée vers une perceuse automatique qui crée rapidement des trous dans la carte. La machine change elle-même les forets ; tout est automatisé.

 

• Ebavurage

Au fur et à mesure que les processus de perçage s'améliorent, des trous sans bavure peuvent être produits. Mais la plupart des fabricants traitent les panneaux percés à l'aide d'une machine à ébavurer. Les panneaux passent à travers des brosses ou des meules abrasives qui éliminent mécaniquement les éventuelles brûlures de cuivre au bord des trous. L'ébavurage élimine également les empreintes digitales et les oxydes pour créer une surface lisse et brillante.

 

• Dépôt autocatalytique de cuivre (placage traversant, PTH)

Dépôt autocatalytique de Cu à travers les trous car les trous sont initialement composés d'époxy. Après le dépôt de Cu, le panneau est plongé dans une solution acide et anti-ternissement pour prévenir l'oxydation. Il est de deux types : horizontal et vertical. Le PTH horizontal est pour le dépôt de carbone et le PTH vertical est pour le dépôt de Cu. Le cuivre autocatalytique est l'une des étapes les plus importantes dans PCB double face et les processus de fabrication de PCB multicouches. Parce que tous les circuits imprimés à 2 couches ou plus utilisent des trous métallisés pour connecter les conducteurs entre les couches.

 

Figure 2. Dépôt autocatalytique de cuivre (placage traversant, PTH)

 

• Imagerie photo

En imagerie photographique, un motif de circuit d'image négative est transféré sur le panneau PCB. Tout d'abord, le panneau est recouvert d'une couche de résine photosensible. Le matériau de photoréserve le plus courant est la réserve de placage à film sec qui est un photopolymère sensible à la lumière ultraviolette (UV). Il est fourni sur un rouleau et appliqué en traitant le panneau à travers des rouleaux chauffés sur une plastifieuse à chaud. Une fois le film appliqué, la carte est prête à être exposée à la lumière UV pour l'impression du circuit.

L'ensemble du processus est effectué dans une pièce où il n'y a que des lumières jaunes. C'est parce que les films photo-résistifs sont sensibles aux autres lumières. Le film qui a la conception du circuit est appliqué sur la carte ; il est appliqué des deux côtés. Ensuite, la planche passe dans une chambre à lumière UV. Lorsque la carte est exposée à la lumière UV, la partie du circuit est durcie, tandis que la partie en excès reste la même.

 

• Pattern Plating

Les panneaux sont d'abord serrés dans des supports de placage et immergés dans une série de bains chimiques qui nettoient le motif en cuivre qui compose les circuits. Ensuite, les panneaux sont immergés dans une solution de cuivrage. La solution et les panneaux ont des charges électrolytiques opposées. Ces polarités opposées provoquent la migration des ions de cuivre vers les zones de cuivre non revêtues du panneau, déposant l'épaisseur de cuivre souhaitée sur la surface des plaques et dans les trous. Après le cuivrage, les panneaux sont déplacés de bain en bain. Le motif de circuit est recouvert de cuivre supplémentaire, puis électroplaqué avec de la soudure à l'étain ou à l'étain/plomb.

 

• Développement et gravure

Les panneaux sont placés dans un réservoir ou une machine de pulvérisation pour retirer le matériau d'imagerie. Cette étape est également appelée "résist stripping". Une fois la résine retirée, les panneaux sont placés dans le graveur par pulvérisation à convoyeur ou le réservoir de charge, où un décapant chimique (un composé à base d'ammoniac) élimine le cuivre non recouvert mais n'attaque pas l'étain ou le placage d'étain/plomb, ce qui protège le cuivre en dessous. Le placage d'étain ou d'étain/plomb est appelé réserve de gravure. Ensuite, l'étain ou l'étain/plomb est extrait chimiquement du cuivre, révélant le motif des circuits en cuivre.

 

• Masquage de soudure

Le vert, le blanc, le bleu et d'autres couleurs de masque de soudure sur le circuit sont une fine couche de polymère qui agit comme un isolant entre deux lignes conductrices. Il empêche la formation de courts-circuits. Le masque est appliqué sur toute la planche, puis il est séché. Retirez le masque de soudure en excès qui se trouve sur le circuit. Un film contenant des motifs de circuit est appliqué sur la carte. Ensuite, la planche passe dans une chambre UV. La soudure autre que le circuit est durcie tandis que le masque de soudure sur le circuit reste le même. Enfin, le masque de soudure sur le circuit est nettoyé.

 

• Finition de surface

Le cuivre sur la carte peut subir une oxydation. Cela ne peut pas durer longtemps. Par conséquent, il est nécessaire d'appliquer une finition de surface sur le cuivre pour le protéger de l'oxydation. Il existe de nombreux types de finitions de surface disponibles, et les clients peuvent choisir en fonction de leurs besoins. Vous pouvez choisir HASL, OSP, ENIG, ENEG, ENEPIG, étain d'immersion, argent d'immersion, etc.

 

• Placage or et nickel

D'autres finitions de placage sont utilisées, le plus souvent de l'or. Cependant, le cuivre et l'or ont tendance à subir une diffusion à l'état solide l'un dans l'autre (le cuivre le faisant à un rythme plus rapide); le processus est accéléré par l'augmentation de la température. Le cuivre sur une surface de trace s'oxyde, ce qui entraîne une résistance de contact accrue (le cuivre migrant dans l'or peut provoquer le ternissement et la corrosion de l'or). Cela peut être minimisé en plaquant une couche barrière entre le cuivre et l'or. Le nickel est couramment utilisé comme couche barrière pour empêcher l'or de migrer dans le cuivre sur les pistes. (La barrière de nickel aide à réduire à la fois le nombre et l'effet des pores par rapport au placage d'or directement sur la base de cuivre.) Le revêtement de protection en nickel offre plusieurs avantages. Il sert de support à l'or pour une dureté supplémentaire et fournit une couche barrière de diffusion efficace entre l'or et le cuivre. Le nickel/or fournit une finition résistante à la chaleur et à la corrosion, stable dans l'environnement, soudable au fil et durable (la sous-plaque en nickel améliore les caractéristiques d'usure de l'or), mais à un coût plus élevé que les simples finitions de soudure. Traditionnellement, le placage nickel/or a été appliqué sur les pistes en cuivre utilisées pour les contacts du clavier ou les doigts de bord pour fournir le revêtement conducteur résistant à la corrosion. Cette approche offre des avantages pour le soudage,

 

• Application de la légende des composants

Les étiquettes sur le PCB sont appelées sérigraphies. Ceux-ci peuvent être utilisés pour marquer les composants et insérer le logo. Dans cette étape, la carte PCB entre dans une imprimante géante qui imprime les étiquettes sur la carte. Les sérigraphies sont disponibles en différentes couleurs, telles que le rouge, le bleu, le jaune et le noir, mais la couleur standard est le blanc.

 

• Séparation ou découpe

une machine de découpe découpe les circuits et en fait des pièces détachées.

 

• Test électrique

À cette fin, le test de la sonde volante est utilisé. C'est un test simple dans lequel il y a plusieurs sondes. Les sondes sont placées sur les connexions et le courant les traverse. Il vérifie si le circuit fonctionne comme prévu ou non. Par exemple, s'il n'y a pas de connexion entre deux chemins, alors le courant ne doit pas passer si les sondes y sont connectées.

 

Figure 3. Processus de fabrication de PCB double face

 

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