Was ist PCB-Fertigung?
PCB-Fertigung bezeichnet den Prozess der Herstellung von Leiterplatten (PCBs), die wesentliche Komponenten elektronischer Geräte sind. Bei der PCB-Fertigung wird eine physische Platte hergestellt, die die elektrischen Verbindungen zwischen verschiedenen elektronischen Komponenten wie integrierten Schaltkreisen (ICs), Widerständen, Kondensatoren und Steckverbindern kompakt und übersichtlich bereitstellt.
TDer PCB-Herstellungsprozess
Schritt 1: Schaltungslayout entwerfen
Die elektrische Schaltung wird in ECAD-Software entworfen. Die Layoutdaten werden in Gerber-Dateien Enthält Koordinaten für Kupferschichten, Lötmaske, Siebdruck, Bohrungen usw. Designregelprüfungen bestätigen die Herstellbarkeit.
Schritt 2: Film drucken
Ein spezieller Fotoplotterdrucker erzeugt hochauflösende Filmnegative jeder Schicht auf transparenten, mit lichtempfindlicher Emulsion beschichteten Kunststofffolien. Passlöcher richten die Schichten präzise aus.
Schritt 3: Kupferbeschichtetes Laminat beschichten
Das rohe PCB-Substrat wird gereinigt und mit einer Schicht Fotolack laminiert. Zur Unterstützung der Lackhaftung kann ein Haftvermittler verwendet werden.
Schritt 4: Fotolack selektiv belichten
Die Filmnegative werden mit Passstiften sorgfältig auf dem Laminat ausgerichtet. Eine UV-Lichtquelle belichtet den Fotolack selektiv entsprechend dem Schichtbild.
Schritt 5: Schicht entwickeln und ätzen
Die Platine wird in eine chemische Entwicklerlösung getaucht, um unbelichteten Resist aufzulösen. Das Ätzmittel entfernt das nicht durch Resist geschützte Kupfer, um Leitermuster zu erzeugen.
Schritt 6: Schichtstapelung und Laminierung
Die Ausrichtung der einzelnen Innen- und Außenschichten erfolgt über Passlöcher oder ein Sichtsystem. Schichten aus Prepreg und Kupferfolie werden präzise gestapelt und unter Hitze und Druck miteinander laminiert.
Schritt 7: Löcher bohren
Löcher für Bauteilanschlüsse und Durchkontaktierungen für die Verbindungsschichten werden mit einer CNC-Bohrmaschine präzise gebohrt. Die Lochwände werden entgratet.
Schritt 8: Galvanisieren
Auf allen freiliegenden Oberflächen wird autokatalytisch eine dünne Kupferschicht abgeschieden, um eine Grundleitfähigkeit für die Galvanisierung zu gewährleisten.
Schritt 9: Lötstoppmaske auftragen
Eine flüssige, fotostrukturierbare (LPI) Lötmaske wird auf die gesamte Platine aufgetragen und ausgehärtet, um Kupferspuren vor Oxidation zu schützen und Lötbrücken zu vermeiden.
Schritt 10: Oberflächen fertigstellen
Freiliegendes Kupfer wird mit Heißluft-Lötnivellierung (HASL), organischem Lötbarkeitskonservierungsmittel (OSP), Immersionssilber oder Immersionsgold beschichtet.
Schritt 11: Siebdruck
Referenzbezeichnungen, Symbole, Firmeninformationen, Platinenumrisse und andere Markierungen werden mit Siebdruckfarbe gedruckt.
Schritt 12: Elektrische Prüfung
Durch Durchgangsprüfungen, Isolationstests und In-Circuit- oder Flying-Probe-Tests wird sichergestellt, dass keine Unterbrechungen oder Kurzschlüsse vorliegen.
Schritt 13: Separate Boards
Durch V-Nut-Schneiden, Fräsen oder Ritzen werden einzelne Bretter von den größeren Platten getrennt.
Schritt 14: Abschließende Qualitätsprüfung
Durch elektrische, visuelle und mechanische Inspektionen wird sichergestellt, dass die Platinen vor dem Versand die Spezifikationen erfüllen.
5 Arten von PCB-Herstellungstechniken
Lassen Sie uns nun verschiedene Techniken zur Herstellung von Leiterplatten besprechen, vom Do-it-yourself-Verfahren bis zur professionellen Produktion:
- Lochplatten und Experimentierplatten
Die einfachste Art der Leiterplattenherstellung ist die Verwendung sogenannter Experimentierplatten. Dabei handelt es sich um Leiterplatten aus Hartpapier oder Epoxidharz (GFK), die im Abstand von 2.54 mm (= XNUMX/XNUMX Zoll) gebohrt sind. Die Kupferschicht liegt entweder nur als Pads oder als Streifen um diese Löcher herum. So lassen sich kleinere Schaltungen schnell aufbauen. Die Bauteile werden auf der kupferfreien Seite eingesetzt und auf der anderen Seite verlötet. Verbindungen können mit dünnen Drähten und Litzen hergestellt werden. Diese Art der Leiterplattenherstellung ist jedoch auf Dauer nicht zufriedenstellend. Sie wirkt zu sehr nach „Bastelarbeit“.
- Fräsen von Leiterplatten
Eine weitere Option für PCB-Fertigungsservice Man nimmt eine kupferkaschierte Platine und fräst darauf Leiterbahnen. Ein Bohrständer und eine kleine, schnell laufende Bohrmaschine reichen aus. Mit einem kleinen, spitzen Fräser lassen sich entsprechende Leiterbahnen frei Hand oder mit Anschlag fräsen. Anschließend werden die Löcher für die Bauteile gebohrt.
Während diese Möglichkeit bei langen, geraden Leiterbahnen – wie zum Beispiel der Beleuchtung von Pkw – besteht, ist bei komplexeren Leiterplatten die Grenze des Machbaren schnell erreicht. Zudem erfordert das Freihandfräsen von Bahnen viel Fingerspitzengefühl. Diese Methode ist daher nur sehr eingeschränkt anwendbar, es sei denn, man verfügt über eine Fräse mit motorisiertem XY-Tisch.
- Geätzte Leiterplatten
PCB-Ätzen Bei der Ätzung wird selektiv Kupfer von einem Substrat entfernt, um Leiterbahnen zu bilden. Zunächst wird das Schaltungslayout entworfen und auf eine kupferkaschierte Platte übertragen. Anschließend wird die Platte für das Ätzen vorbereitet, indem ein Resistmaterial, beispielsweise wasserfeste Tinte oder Toner, zum Schutz der Leiterbahnen verwendet wird. Die Platte wird in eine Ätzlösung getaucht, die das unerwünschte, nicht durch Resist geschützte Kupfer entfernt. Anschließend wird der Resist entfernt und eine Lötmaske aufgetragen. Abschließend werden Löcher gebohrt, um die Leiterplatte fertigzustellen. Ätzen ermöglicht DIY-Prototypen, manuelle Methoden sind jedoch hinsichtlich Leiterbahnbreite und Produktionsvolumen begrenzt. Für die Fertigung werden modernere fotolithografische Verfahren eingesetzt, die das Layout präzise auf die Platte übertragen. Beim Ätzen wird dann selektiv Kupfer entsprechend dem Layout entfernt, um effizient hochwertige Leiterplatten herzustellen.
- Tonerübertragungsmethode
Beim Tonertransferverfahren wird mit einem Laserdrucker ein spiegelverkehrtes Layout auf beschichtetes Papier gedruckt. Der Toner wird anschließend durch Heißpressen mit einem Bügeleisen auf eine gereinigte Kupferplatte übertragen, wodurch ein Resistmuster zum Ätzen entsteht. Alternativ kann der Toner auch chemisch mit Zeitschriftenpapier und Nagellackentferner als Lösungsmittel übertragen werden. Beide Methoden ermöglichen es Bastlern, präzise Leiterplatten mit dünnen Leiterbahnen zu Hause herzustellen. Die Platten werden anschließend geätzt, um freiliegendes Kupfer zu entfernen, wobei die gewünschten Leiterbahnen durch den Toner geschützt bleiben.
- Professioneller PCB-Fertigungsservice
Anstatt Leiterplatten selbst herzustellen, können Sie Ihre Designdateien an einen professionellen Leiterplattenhersteller senden. Diese nutzen fortschrittliche Verfahren wie die Fotolithografie, um Leiterplatten in professioneller Qualität mit feinsten Strukturen herzustellen. Der detaillierte Prozess ist oben beschrieben. Dies ist ideal für die Massenproduktion oder komplexe Multilayer-Leiterplatten. Dieser Service wird von spezialisierten Unternehmen angeboten, die industrielle Verfahren zur Herstellung hochwertiger Leiterplatten in Produktionsqualität einsetzen. Diese Dienstleistungen eignen sich für die Massenproduktion oder wenn präzise und zuverlässige Leiterplatten benötigt werden.
Zusammenfassend handelt es sich bei den ersten drei um Techniken zur Herstellung von PCBs für den Heimgebrauch. Der Tonertransfer ist eine Amateurmethode, während professionelle Fertigungsdienste genutzt werden, um PCBs in Produktionsqualität mithilfe industrieller Prozesse herzustellen.
Was ist der Standard für die Leiterplattenherstellung?
- IPC-Standards
Die Association Connecting Electronics Industries (IPC) ist eine führende Organisation, die Standards für die Elektronikfertigungsindustrie, einschließlich der Leiterplattenherstellung, festlegt. IPC-Standards decken verschiedene Aspekte ab Leiterplattendesign, Fertigung und Montage. Zu den relevanten IPC-Standards gehören unter anderem IPC-A-600, IPC-2221 und IPC-6012.
- UL-Zertifizierung
Underwriters Laboratories (UL) bietet Zertifizierungsdienste für Leiterplatten an, um sicherzustellen, dass diese die Sicherheits- und Leistungsstandards erfüllen. Eine UL-Zertifizierung ist häufig für Leiterplatten erforderlich, die in kritischen Anwendungen wie Unterhaltungselektronik und Elektroprodukten eingesetzt werden.
- ISO-Standards
Die Internationale Organisation für Normung (ISO) verfügt über verschiedene Normen für die Leiterplattenherstellung, darunter ISO 9001 und ISO 14001. Diese Normen befassen sich mit Qualitätskontrolle, Umweltverantwortung und Prozessmanagement bei der Leiterplattenherstellung.
- RoHS- und REACH-Konformität
Vorschriften wie RoHS und REACH in der Europäischen Union beschränken die Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Leiterplatten und elektronischen Produkten. Die Einhaltung dieser Vorschriften ist für die globale Leiterplattenproduktion von entscheidender Bedeutung.
- J-STD-Standards
Der Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC) veröffentlicht Normen für die Elektronikindustrie, einschließlich Leiterplattenmontage und Löten. J-STD-001 und J-STD-002 sind Beispiele für Normen, die sich mit Lötprozessen und -anforderungen befassen.
Arbeiten Sie mit einem zuverlässigen Leiterplattenhersteller zusammen
Die Herstellung von Leiterplatten ist ein hochkomplexer Prozess, bei dem selbst kleinste Fehler zu kostspieligen Missgeschicken für Unternehmen führen können. Wenn Sie also auf der Suche nach einem Partner für die Leiterplattenherstellung sind, ist es ratsam, Hersteller mit einer langjährigen Zuverlässigkeitsgeschichte zu suchen. MOKO Technology, mit fast zwei Jahrzehnten praktischer Erfahrung in der Leiterplattenherstellung und -montage, bietet nicht nur überlegene Produkte, sondern ist auch stolz auf schnelle Durchlaufzeiten. Zögern Sie nicht; kontaktieren Sie mich Fordern Sie noch heute ein Angebot für einen PCB-Service an.
