両面PCB製造とは何ですか？
両面PCB（または2層PCB）は、上面と底面の両面に銅がコーティングされたプリント回路基板です。 真ん中に絶縁層があります。 両側で回路を使用するには、両側の間に適切な回路接続が必要です。 このような回線間の「ブリッジ」はコールビアです。 ビアは、金属でコーティングされたPCBボード上の小さな穴で、両側の回路に接続できます。
図1。 両面PCB
計画とプリプロダクション
製造前に、製造元はCADデータおよびその他の情報（フィルム、機械製図、および仕様）を確認します。
- マザーパネルあたりのボード数
- 最も経済的な理由でパネルサイズを決定します。
- パネル化中に追加される機能と情報。 この時点で、ULシンボル、テストクーポン、レイヤー番号、境界線などが選択されます
- レイヤーマテリアル
- ドリル穴のサイズ
- 工具穴またはターゲット位置
両面PCB製造プロセス
次のセクションでは、裸銅（SMOBC）、メッキスルーホール（PTH）、金メッキ接点上にソルダーマスクを備えた両面基板の製造手順とコンポーネントの凡例について説明します。
- 資料の準備
パネルの数とサイズ、および特別な指示を含む旅行者に関する情報を使用して、製造業者は注文を処理するために必要な材料を準備します。 PCBは、原料として銅被覆エポキシガラスから始まります。 ユーザーやPCBメーカーが選択できるように、PCB製造で使用される材料はたくさんあります。 ブランドや素材が異なれば特性も異なり、FR4、セラミック基板、鉄基板、アルミニウム基板など、材料が異なればメリットも異なります。
PCBベース基板に広く使用されている難燃性材料の4つであるFr-4。 FRXNUMXボードは経済的で手頃な価格であり、極端な温度条件下でPCBボードの安定性と安全性を維持できます。
ただし、FR4は高周波および高速PCBには適していません。 現時点では、ロジャースのRO4000シリーズ、RT5000 / 6000シリーズ、タカニックのTLXシリーズなどの高周波素材を選択する必要があります。 LED照明業界では、LED PCBまたはアルミニウムPCBの基板としてアルミニウム、金属、または銅が使用されています。
- CCL（銅張積層板）の切断
次のステップは、要件に応じてボードをカットすることです。 生のPCBボードはかなり大きいです。 37 x 49インチ、41 x 49インチ、43 x 49インチなど、さまざまなサイズがあります。 そのため、機械で使用できる必要なサイズにカットされています。 切断後に得られるボードサイズは、回路サイズとは異なります。 それははるかに大きいです。 PCBサイズは小さい可能性があるため、ボード上の複数の回路によりプロセスを経済的にすることができます。
- 訓練
回路基板は、ボードにすばやく穴を開ける自動ボール盤に送られます。 機械はそれ自体でドリルビットを変更します。 すべてが自動化されています。
- バリ取り
穴あけ工程が改善されると、バリのない穴を作ることができます。 しかし、ほとんどのメーカーは、バリ取り機を介してドリルされたパネルを処理します。 パネルはブラシまたは研磨ホイールを通過し、穴の縁にある銅の火傷を機械的に取り除きます。 バリ取りはまた、指紋や酸化物を取り除き、滑らかで光沢のある表面を作成します。
- 無電解銅蒸着（メッキスルーホール、PTH）
穴は最初はエポキシで構成されているため、穴を介したCuの無電解堆積。 Cuの堆積後、酸化を防ぐためにパネルを酸浸漬および変色防止溶液に浸します。 横型と縦型のXNUMX種類があります。 水平PTHは炭素堆積用で、垂直PTHはCu堆積用です。 無電解銅は、 両面PCB および多層PCB製造プロセス。 2層以上のすべてのPCBは、層間の導体を接続するためにメッキスルーホールを使用しているためです。
図2。 無電解銅蒸着（メッキスルーホール、PTH）
- フォトイメージング
フォトイメージングでは、ネガティブイメージ回路パターンがPCBパネルに転写されます。 まず、パネルをフォトレジストの層で覆います。 最も一般的なフォトレジスト材料は、ドライフィルムめっきレジストであり、紫外線（UV）感光性フォトポリマーです。 それはロールで供給され、ホットロールラミネーターの加熱されたローラーを通してパネルを処理することによって適用されます。 フィルムが貼り付けられると、ボードは回路印刷のために紫外線にさらされる準備が整います。
すべてのプロセスは、黄色のライトしかない部屋で実行されます。 これは、耐光性フィルムが他の光に敏感であるためです。 回路設計されたフィルムがボード上に適用されます。 それは両側に適用されます。 次に、ボードはUVライトチャンバーを通過します。 ボードが紫外線にさらされると、回路部分は硬化しますが、余分な部分は同じままです。
- パターンメッキ
まず、パネルをメッキラックに固定し、回路を構成する銅のパターンを洗浄する一連の化学浴に浸します。 次に、パネルを銅めっき液に浸します。 溶液とパネルは反対の電解電荷を持っています。 これらの反対の極性により、銅イオンがパネルのコーティングされていない銅領域に移動し、プレート表面と穴に必要な厚さの銅が堆積します。 銅メッキ後、パネルはバスからバスに移動します。 回路パターンは余分な銅で覆われ、さらにスズまたはスズ/鉛はんだで電気めっきされています。
- 開発とエッチング
パネルは、画像材料を除去するためにタンクまたはスプレー機に配置されます。 このステップは、レジストストリッピングとも呼ばれます。 レジストが剥がされた後、パネルはコンベヤースプレーエッチャーまたはバッチタンクに配置され、化学エッチャント（アンモニアベースの化合物）が覆われていない銅を除去しますが、スズまたはスズ/鉛メッキを攻撃しません。下の銅を保護します。 スズまたはスズ/鉛メッキは、エッチングレジストと呼ばれます。 次に、スズまたはスズ/鉛が銅から化学的に除去され、銅の回路パターンが明らかになります。
- ソルダーマスキング
回路上の緑、白、青、およびその他の色のはんだマスクは、XNUMX本の導線間の絶縁体として機能するポリマーの薄層です。 短絡の発生を防ぎます。 マスクはボード全体に適用され、その後乾燥されます。 回路上にある余分なはんだマスクを取り外します。 回路パターンを含むフィルムがボード上に適用されます。 次に、ボードはUVチャンバーを通過します。 回路上のはんだマスクは同じままで、回路以外のはんだは硬化します。 最後に、回路上のはんだマスクが洗浄されます。
- 表面処理
ボード上の銅は酸化を受ける可能性があります。 長くは続かない。 したがって、銅を酸化から保護するために、銅に表面仕上げを施す必要があります。 表面仕上げにはさまざまな種類があり、お客様はニーズに応じて選ぶことができます。 HASL、OSP、ENIG、ENEG、ENEPIG、イマージョンスズ、イマージョンシルバーなどを選択できます。
- 金とニッケルメッキ
他のメッキ仕上げ、最も一般的には金が使用されます。 ただし、銅と金は互いに固体拡散する傾向があります（銅はより速い速度で拡散します）。 プロセスは、温度の上昇によって加速されます。 微量表面の銅は酸化し、接触抵抗が増加します（銅が金に移動すると、金が変色して腐食する可能性があります）。 これは、銅と金の間にバリア層をメッキすることで最小限に抑えることができます。 ニッケルは、金がトラック上の銅に移動するのを防ぐためのバリア層として一般的に使用されます。 （ニッケルバリアは、銅ベースに直接金をメッキする場合と比較して、細孔の数と影響の両方を減らすのに役立ちます。）ニッケル保護コーティングにはいくつかの利点があります。 それは、余分な硬度のための金への裏打ちとして機能するだけでなく、金と銅の間に効果的な拡散バリア層を提供します。 ニッケル/金は、単純なはんだ仕上げよりもコストが高くなりますが、耐熱性と耐食性、環境安定性、ワイヤーはんだ付け可能、耐久性のある仕上げを提供します（ニッケルアンダープレートは金の摩耗特性を向上させます）。 従来、ニッケル/金メッキは、キーボードの接点やエッジフィンガーに使用される銅のトラックに適用され、導電性で耐食性のあるコーティングを提供していました。 このアプローチは、はんだ付けに利点をもたらします。
- コンポーネント凡例の適用
PCBのラベルはシルクスクリーンと呼ばれます。 これらは、コンポーネントにマークを付けたり、ロゴを挿入したりするために使用できます。 このステップでは、PCBボードは、ボードにラベルを印刷する巨大なプリンターに入ります。 シルクスクリーンは、赤、青、黄、黒などのさまざまな色で利用できますが、標準の色は白です。
- 分離または切断
切断機は回路を切断し、それらを別々の部品にします。
- 電気試験
この目的のために、フライングプローブテストが使用されます。 これは、複数のプローブがある単純なテストです。 プローブは接続の上に配置され、電流が接続を通過します。 回路が期待どおりに機能しているかどうかをチェックします。 たとえば、XNUMXつのパスの間に接続がない場合、プローブがそれらに接続されていれば、電流は流れないはずです。
図3。 両面PCB製造プロセス
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