Una panoramica della lavorazione dello strato esterno del PCB

In un precedente articolo in due parti, ho descritto le operazioni di fabbricazione delle PCB relative alla lavorazione degli strati interni, laminazione, foratura e placcatura. L'ultimo passo nel processo è la lavorazione dello strato esterno, che viene descritta di seguito. Per una descrizione dettagliata delle finiture dello strato esterno; come vengono formati i diversi tipi di via e i passaggi coinvolti nel processo di costruzione multistrato, si prega di fare riferimento al mio blog precedente.

L'Inizio della Lavorazione dello Strato Esterno

Una volta ottenuto lo spessore desiderato di rame placcato su una PCB, è necessario incidere via il rame tra le caratteristiche per definire il pattern dello strato esterno. Sorge la preoccupazione su come rimuovere il rame indesiderato senza distruggere l'integrità del rame desiderato. La risposta è mostrata nella Figura 1 che illustra i passaggi di lavorazione coinvolti nel finire gli strati esterni di una PCB.

Qui, un metallo diverso viene placcato sopra il rame che deve rimanere sulla PCB dopo l'elaborazione, in questo caso, stagno-piombo, saldatura o un materiale conforme a ROHS (riduzione delle sostanze pericolose). Lo stagno-piombo protegge il disegno in rame consentendo di rimuovere il rame indesiderato. La Figura 2 mostra una tipica linea utilizzata per questo scopo. I passaggi di questo processo includono:

La rimozione del resist di placcatura per esporre il rame che deve essere inciso.
L'incisione del rame indesiderato. L'incisione della piastra di saldatura (Riferito come SES—strip/etch/strip).

A questo punto del processo, la PCB appare come mostrato al passo 12 della Figura 1. È ancora necessario un mascherante di stop alla saldatura e una legenda o serigrafia.

La Figura 3 mostra una tipica macchina per l'applicazione di maschere di saldatura liquida. Il pannello della PCB è sospeso verticalmente nella macchina e una cortina di resist liquido per saldatura viene applicata su entrambi i lati.

Dopo che il mascherante di stop alla saldatura è applicato, viene asciugato fino a raggiungere un punto in cui è asciutto al tatto. La maschera di saldatura è fotosensibile. Non appena si asciuga, viene collocata in una macchina per la stampa fotografica, come quella mostrata nella Figura 4.

Lo sviluppo della maschera di saldatura è il passo successivo nel processo e ciò comporta il lavaggio della maschera che copre le aree che devono essere saldate, o i fori nei quali devono essere installati componenti come i connettori. Poiché le tracce e i pad sono in rame, questo processo è denominato SMOBC (solder stop mask over copper).

Dopo l'applicazione della maschera di saldatura, viene applicata la legenda o serigrafia utilizzando gli stessi metodi di serigrafia che si usano per stampare un disegno su una maglietta. Poiché si tratta di un processo di serigrafia, le dimensioni, la posizione e l'accuratezza delle caratteristiche che possono essere posizionate su un PCB con questo processo sono limitate. È necessario prestare attenzione affinché le dimensioni delle lettere e le larghezze delle linee siano entro i limiti di questo processo. In alcuni casi, le legende sono create utilizzando un materiale fotosensibile simile alla resistenza alla saldatura fotoimmaginabile liquida.

In seguito a quanto precedente, il PCB è essenzialmente terminato eccetto per l'applicazione di un rivestimento protettivo per il rame esposto. Questo rivestimento è necessario per prevenire la corrosione dei pad di montaggio dei componenti e del rame esposto che si verificherebbe nell'aria ambiente in molto poco tempo. L'applicazione del rivestimento del strato esterno preserverà la saldabilità della scheda. Questi rivestimenti, e i pro e i contro di ciascuno, che sono descritti in dettaglio nel blog precedentemente citato includono:

• Livellamento del saldante ad aria calda
• Rivestimenti organici o OSP come Entec 106
• Stagno placcato
• Saldatura elettrodeposta
• Oro elettrodeposto su nichel elettrodeposto
• Nichel elettroless sotto oro per immersione (ENIG)
• Nichel elettroless, palladio, oro per immersione (ENPIG)
• Palladio elettroless, oro per immersione (EPIG)
• Argento elettroless
• Stagno elettroless

Seguendo l'applicazione del rivestimento superficiale esterno selezionato, il passaggio rimanente nel processo di fabbricazione del PCB è la depanelizzazione. Questa operazione viene eseguita con una macchina che assomiglia a un trapano.
Tuttavia, invece di una punta da trapano, l'unità dispone di una fresa simile a quella utilizzata per lavorare i pezzi di legno. Questa fresa si muove lungo il perimetro del PCB e lo taglia dal pannello. Se devono essere formati dei tab di rottura, questi verranno realizzati in questa fase del processo. A questo punto, il PCB è finito e tutto ciò che rimane è il test della scheda nuda.

Riassunto

Il processo di applicazione dei rivestimenti superficiali dello strato esterno è l'ultimo passo nel processo di fabbricazione del PCB. Questo processo comporta la rimozione del resist per incisione; l'incisione del rame indesiderato, l'incisione del piatto di saldatura, l'applicazione di una serigrafia o legenda e l'applicazione di un rivestimento protettivo sui pad di montaggio dei componenti e sul rame esposto. Seguire i passaggi, delineati durante l'intero processo di fabbricazione del PCB, garantirà che una scheda prodotta funzioni come progettato per tutta la durata del prodotto.

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Riferimenti:

1. Ritchey, Lee W. e Zasio, John J., "Right The First Time, Un Manuale Pratico su PCB ad Alta Velocità e Progettazione di Sistemi Volume 2."