Przegląd procesu obróbki zewnętrznych warstw PCB

W poprzednim artykule, który składał się z dwóch części, opisałem operacje fabrykacji PCB odnoszące się do przetwarzania warstw wewnętrznych, laminowania, wiercenia i platerowania. Ostatnim etapem procesu jest przetwarzanie warstw zewnętrznych, które opisano poniżej. Aby uzyskać szczegółowy opis wykończeń warstw zewnętrznych; jak formowane są różne przelotki oraz kroki zaangażowane w proces budowy wielowarstwowej, proszę zapoznać się z moim poprzednim blogiem. 

Rozpoczęcie przetwarzania warstw zewnętrznych

Po osiągnięciu pożądanej grubości miedzi pokrywającej PCB, konieczne jest wytrawienie miedzi pomiędzy elementami w celu zdefiniowania wzoru warstwy zewnętrznej. Pojawia się problem, jak usunąć niechcianą miedź, nie niszcząc integralności pożądanej miedzi. Odpowiedź przedstawiono na rysunku 1, który przedstawia kroki przetwarzania zaangażowane w wykańczanie warstw zewnętrznych PCB. 

Tutaj, na miedź, która ma pozostać na PCB po przetworzeniu, nakładany jest inny metal, w tym przypadku cyna-ołów, lut lub materiał zgodny z ROHS (ograniczenie stosowania niebezpiecznych substancji). Cyna-ołów chroni wzór z miedzi, jednocześnie pozwalając na usunięcie niechcianej miedzi. Rysunek 2 przedstawia typową linię używaną do tego celu. Krokami w tym procesie są:

Zdejmowanie powłoki ochronnej, aby odsłonić miedź, która ma być usunięta.
Usuwanie niechcianej miedzi. Usuwanie powłoki lutowniczej (Odnoszone jako SES—strip/etch/strip).

W tym momencie procesu, PCB wygląda jak pokazano na kroku 12 Rysunku 1. Wciąż wymagane są maska zatrzymująca lut i legenda lub sitodruk.

Rysunek 3 przedstawia typową maszynę do aplikacji ciekłej maski lutowniczej. Panel PCB jest zawieszony pionowo w maszynie, a zasłona z ciekłej maski lutowniczej jest aplikowana na każdą stronę.

Po nałożeniu maski zatrzymującej lut, jest ona suszona do momentu, gdy jest sucha na dotyk (tack dried). Maska lutownicza jest światłoczuła. Jak tylko wyschnie, jest umieszczana w maszynie do druku światłoczułego, takiej jak pokazano na Rysunku 4.

Rozwój maski lutowniczej to kolejny krok w procesie, który obejmuje zmywanie maski znajdującej się nad obszarami, które mają być lutowane, lub otworami, w które mają być montowane komponenty, takie jak złącza. Ponieważ ścieżki i pady są wykonane z miedzi, ten proces nazywany jest SMOBC (maska zatrzymująca lut nad miedzią).

Po nałożeniu maski lutowniczej, nanoszona jest legenda lub sitodruk, przy użyciu tych samych metod sitodrukowych, które są używane do nanoszenia wzoru na koszulkę. Ponieważ jest to proces sitodrukowy, rozmiar, lokalizacja i dokładność elementów, które mogą być umieszczone na PCB za pomocą tego procesu, są ograniczone. Należy zachować ostrożność, aby rozmiary liter i szerokości linii mieściły się w granicach tego procesu. W niektórych przypadkach legendy są tworzone przy użyciu materiału światłoczułego podobnego do ciekłego fotoobrazowego oporu lutowniczego.

Po przedstawieniu powyższego, PCB jest zasadniczo ukończony, z wyjątkiem zastosowania ochronnej powłoki dla odsłoniętego miedzianego. Ta powłoka jest niezbędna, aby zapobiec korozji padów montażowych komponentów oraz odsłoniętej miedzi, która w krótkim czasie nastąpi w powietrzu otoczenia. Zastosowanie zewnętrznej warstwy wykończeniowej zachowa lutowalność płytki. Te wykończenia, oraz plusy i minusy każdego z nich, które są szczegółowo opisane we wcześniej wspomnianym blogu, obejmują:

• Wyrównywanie poziomu lutu gorącym powietrzem
• Organiczne powłoki lub OSP, takie jak Entec 106
• Cynkowane
• Galwanicznie cynowane
• Galwanicznie złocenie na galwanicznie niklowanej
• Bezprądowe niklowanie pod złoceniem zanurzeniowym (ENIG)
• Bezprądowe niklowanie, palladowanie, złocenie zanurzeniowe (ENPIG)
• Bezprądowe palladowanie, złocenie zanurzeniowe (EPIG)
• Bezprądowe srebrzenie
• Bezprądowe cynowanie

Po zastosowaniu wybranej zewnętrznej powłoki wykończeniowej, pozostałym krokiem w procesie fabrykacji PCB jest depanelizacja. Operacja ta jest wykonana za pomocą maszyny, która przypomina wiertarkę.
Jednak zamiast wiertła, jednostka ta posiada frez podobny do tego używanego do obróbki części drewnianych. Frez ten porusza się wokół obwodu PCB i wycina go z panelu. Jeśli mają powstać jakieś elementy łamane, to zostaną one uformowane na tym etapie procesu. W tym momencie PCB jest gotowe i wszystko, co pozostaje, to testowanie gołej płytki.

Podsumowanie

Proces nakładania zewnętrznych wykończeń powierzchni jest ostatnim krokiem w procesie fabrykacji PCB. Proces ten obejmuje zdejmowanie warstwy ochronnej przed trawieniem; trawienie niepotrzebnego miedzi, trawienie warstwy lutowniczej, nakładanie sitodruku lub legendy oraz nakładanie ochronnej powłoki na pady montażowe komponentów i odsłoniętą miedź. Przestrzeganie kroków, opisanych podczas całego procesu fabrykacji PCB, zapewni, że wyprodukowana płyta będzie działać zgodnie z projektem przez cały okres życia produktu.

Masz więcej pytań? Zadzwoń do eksperta w Altium lub czytaj dalej o planowaniu układu wielowarstwowej płytki PCB w Altium Designer®.

Referencje:

1. Ritchey, Lee W. i Zasio, John J., "Za pierwszym razem, Praktyczny podręcznik projektowania PCB i systemów wysokiej prędkości Tom 2."