Tổng quan về Quy trình Xử lý Lớp Ngoài của PCB

Trong một bài viết gồm hai phần trước đây, tôi đã mô tả các hoạt động sản xuất PCB liên quan đến xử lý lớp trong, ép nhiệt, khoan và mạ. Bước cuối cùng trong quy trình là xử lý lớp ngoài, được mô tả dưới đây. Để biết mô tả chi tiết về các loại hoàn thiện lớp ngoài; cách các loại via được hình thành và các bước tham gia vào quy trình xây dựng đa lớp, vui lòng tham khảo bài viết trước của tôi. 

Bắt đầu Xử lý Lớp Ngoài

Sau khi đạt được độ dày đồng mạ mong muốn của một PCB, cần phải ăn mòn đồng ở giữa các đặc điểm để xác định mẫu lớp ngoài. Một vấn đề được đặt ra là làm thế nào để loại bỏ đồng không mong muốn mà không phá hủy tính toàn vẹn của đồng mong muốn. Câu trả lời được hiển thị trong Hình 1, mô tả các bước xử lý liên quan đến việc hoàn thiện lớp ngoài của một PCB. 

Tại đây, một kim loại khác được mạ lên trên đồng sẽ được giữ lại trên PCB sau khi xử lý, trong trường hợp này là thiếc-chì, hàn hoặc một vật liệu tuân thủ ROHS (giảm thiểu chất độc hại). Thiếc-chì bảo vệ mẫu đồng trong khi cho phép đồng không mong muốn được ăn mòn đi. Hình 2 là một dây chuyền điển hình được sử dụng cho mục đích này. Các bước trong quá trình này bao gồm:

Loại bỏ lớp chống mạ để lộ đồng sẽ được ăn mòn.
Ăn mòn đồng không mong muốn. Ăn mòn lớp hàn (Được gọi là SES—strip/etch/strip).

Tại thời điểm này trong quá trình, PCB xuất hiện như được hiển thị trong bước 12 của Hình 1. Một lớp chống hàn và ký hiệu hoặc màn hình lụa vẫn cần thiết.

Hình 3 là một máy ứng dụng mặt nạ hàn lỏng điển hình. Tấm PCB được treo dọc trong máy và một rèm mặt nạ hàn lỏng được áp dụng cho mỗi bên.

Sau khi mặt nạ chống hàn được áp dụng, nó được sấy khô đến mức chỉ còn hơi dính (khô khi chạm vào). Mặt nạ hàn là nhạy cảm với ánh sáng. Ngay khi nó được sấy khô, nó được đặt trong một máy in ảnh, như được hiển thị trong Hình 4.

Phát triển lớp mặt nạ hàn là bước tiếp theo trong quy trình và điều này đòi hỏi phải rửa sạch lớp mặt nạ trên các khu vực sẽ được hàn vào, hoặc các lỗ mà các linh kiện như bộ kết nối sẽ được lắp đặt. Vì các đường dẫn và pad là bằng đồng, quy trình này được gọi là SMOBC (mặt nạ chống hàn trên đồng).

Sau khi lớp mặt nạ hàn được áp dụng, chữ ký hoặc lớp silkscreen được áp dụng bằng cách sử dụng cùng một phương pháp in màn hình được sử dụng để tạo một họa tiết trên áo phông. Vì đây là một quy trình in màn hình, kích thước, vị trí và độ chính xác của các đặc điểm có thể được đặt trên một PCB bằng quy trình này là có hạn. Cần phải chú ý đảm bảo rằng kích thước chữ và độ rộng của đường nét nằm trong giới hạn của quy trình này. Trong một số trường hợp, chữ ký được tạo ra bằng một vật liệu nhạy sáng tương tự như kháng cự hàn ảnh lỏng.

Theo sau đó, PCB cơ bản đã hoàn thành trừ việc áp dụng một lớp phủ bảo vệ cho đồng tiếp xúc. Lớp phủ này là cần thiết để ngăn chặn sự ăn mòn của các pad lắp linh kiện và đồng tiếp xúc sẽ xảy ra trong không khí môi trường trong một thời gian rất ngắn. Việc áp dụng lớp hoàn thiện bên ngoài sẽ bảo tồn khả năng hàn của bảng mạch. Những lớp hoàn thiện đó, cùng với ưu và nhược điểm của từng loại, được mô tả chi tiết trong blog được tham khảo trước đó như đã nêu bao gồm:

• Phủ hàn bằng khí nóng
• Lớp phủ hữu cơ hoặc OSP như Entec 106
• Phủ thiếc
• Phủ hàn điện phân
• Phủ vàng điện phân trên nền niken điện phân
• Niken không điện phân dưới vàng ngâm (ENIG)
• Niken không điện phân, palladium, vàng ngâm (ENPIG)
• Palladium không điện phân, vàng ngâm (EPIG)
• Bạc không điện phân
• Thiếc không điện phân

Sau khi áp dụng lớp hoàn thiện bề mặt ngoài được chọn, bước còn lại trong quy trình sản xuất PCB là tách bảng mạch. Thao tác này được thực hiện với một máy giống như máy khoan.
Tuy nhiên, thay vì sử dụng mũi khoan, thiết bị này sử dụng một loại mũi phay giống như loại được dùng để phay các bộ phận bằng gỗ. Mũi phay này di chuyển xung quanh viền của PCB và cắt nó ra khỏi tấm panel. Nếu có các tab tách rời, chúng sẽ được hình thành ở giai đoạn này trong quy trình. Tại thời điểm này, PCB đã hoàn thành và tất cả những gì còn lại là kiểm tra bảng mạch trống.

Tóm tắt

Quy trình áp dụng lớp phủ bề mặt lớp ngoài là bước cuối cùng trong quy trình chế tạo PCB. Quy trình này bao gồm việc loại bỏ lớp chống ăn mòn; ăn mòn đồng không mong muốn, ăn mòn lớp hàn, áp dụng một lớp silkscreen hoặc chú thích, và áp dụng một lớp phủ bảo vệ cho các pad lắp linh kiện và đồng tiếp xúc. Theo dõi các bước được trình bày trong suốt quy trình chế tạo PCB sẽ đảm bảo rằng một bảng mạch được sản xuất sẽ hoạt động như thiết kế cho đến cuối đời sản phẩm.

Bạn có thêm câu hỏi? Gọi cho chuyên gia tại Altium hoặc tiếp tục đọc về lập kế hoạch cho bố cục PCB đa lớp trong Altium Designer®.

Tham khảo:

1. Ritchey, Lee W. và Zasio, John J., “Làm Đúng Từ Lần Đầu, Một Sổ Tay Thực Hành về Thiết Kế PCB và Hệ Thống Tốc Độ Cao Tập 2.”