تولید برد مدار چاپی شامل چندین مرحله میباشد. تولید برد مدار چاپی با کمک کامپیوتر تولیدکنندگان هرگز فایل Gerber یا Excellon را بهطور مستقیم در تجهیزات خود استفاده نمیکنند، اما همیشه آنها را به کمک سیستم تولید کامپیوتر (CAM) خود میخوانند. برد مدار چاپی نمیتواند به صورت حرفهای و بدون یک سیستم CAM توابع زیر را انجام دهد:
1. ورودی اطلاعات گربر
2. تأیید داده. DFM اختیاری
3. جبران انحراف در فرایندهای تولید (به عنوان مثال پوسته پوسته شدن برای تحریف جبران در طول ورقه ورقه شدن)
4. Panelize
5. خروجی ابزارهای دیجیتال (تصاویر لایه، فایلهای تمرین، داده AOI، فایلهای آزمون برق (
Panelization
Panelization روشی مورد استفاده برای رسیدگی به برد مدار چاپی است بیش از حد کوچک برای پردازش میباشد. تعدادی از مدارهای یکسان بر روی یک بُرد بزرگتر (پانل) چاپ میشوند که پس از آن میتوانند به صورت طبیعی به کار گرفته شوند. زمانی که همه پردازشهای دیگر کامل شدهاست. پنل جدا شده را به برد مدار چاپی منحصر دیگری متصل میکنند جدا کردن برد مدار چاپی تکی است چرا که اغلب به وسیلهٔ مته یا مسیریابی پرفوراسیون در امتداد مرزهای مدارهای مشخص، شبیه به یک ورق تمبر پستی صورت میگیرد. روش دیگر، که فضای کمتری میخواهد، این است که شیار-V شکل در سراسر ابعاد پانل را قطع کرد. برد مدار چاپی تکی را میتوان در طول این خط ضعیف جدا کرد.
این فرایند از بین بردن برد مدار چاپی تکی از بُرد بزرگتر را Depaneling مینامند. در حالی که حفر / سوراخ پرفوراسیون و شیار برای تعدادی از سالهای مشترک بودند، اما امروزه اغلب توسط لیزر استفاده میشود، که بُرد با هیچ تماسی جدا میشود. این مسئله موجب کاهش تنش در مدارهای شکننده ناشی از گشتاور میباشد. این روش اغلب با ورود کامل بُرد به دستگاه depaneling از طریق نوار نقاله صورت میگیرد، که به قطعات تکی توسط لیزر برش میخورد، از طریق نوار نقاله اتوماتیک از سیستم خارج میشود، و گاهی اوقات در طرف دیگر انباشته میشود.
بردهای چند لایه یا مولتی لایر
بردهای چند لایه یا مولتی لایر دارای یک پلت فرم پایه از بردهای دو رو میباشند که توسط یک سری عملیات پیچیده ساخت و registration به بردهای چند لایه تبدیل میشوند. وجود بردهای چند لایه در پیشرفت محاسبات امروزی بسیار تأثیرگذار میباشد. طیف وسیعی از مواد اپوکسی و سرامیک و مس و آلومینیوم در این نوع از بردها استفاده میشوند و طراحان میتوانند از Viaهای کور و دفن شده (Blind and buried vias) در طراحی خود در این بردها استفاده نمایند.
مته کاری
پرچ توخالی
سوراخهای موجود در یک برد مدار چاپی معمولاً با متههایی با قطر کوچک به وجود میآیند که از جنس جامد کاربید تنگستن میباشند. از این رو کاربید تنگستن روکش دار توصیه میشود چرا که بسیاری از مواد بُرد بسیار ساینده هستند و حفاری باید در دور بالا صورت بگیرد تا مقرون به صرفه شود. بیت مته نیز باید تیز باقی بمانند تا به ترسیم آسیبی نرسانند. حفاری با سرعت بالای فولاد است که به سادگی امکانپذیر نیست چرا که مته به سرعت ضعیف و در نتیجه مس و بُرد را خراب میکند. حفاری توسط ماشین آلات حفاری خودکار با قرار دادن یک نوار مته یا فایل کنترل مته انجام میشود. این فایلهای کامپیوتری تولید شده را مته عددی کنترل (NCD) یا "فایل Excellon" مینامند. فایل مته توصیفکننده مکان و اندازه هر سوراخ حفر شدهاست. این سوراخها اغلب با حلقه حلقوی (پرچ توخالی) برای ایجاد VIAS پر شدهاست. VIAS اجازه اتصال الکتریکی و حرارتی از هادی در طرف مقابل برد مدار چاپی را میدهد.
هنگامی که VIAS بسیار کوچک مورد نیاز است، حفاری با بیت مکانیکی به دلیل نرخ بالای فرسودگی و شکستگی پر هزینه است. در این مورد، VIAS ممکن است از لیزر حفر - تبخیر توسط لیزر استفاده شود. لیزر حفر VIAS طور معمول در سطح تحتانی، سطحی پایانی در داخل سوراخ داشته باشند. این سوراخها میکرو VIAS نامیده میشوند. همچنین ممکن است با حفاری کنترل عمق، حفاری لیزری، یا با پیش حفاری ورق تکی از برد مدار چاپی قبل از ورقه ورقه سازی، برای تولید حفره تا تنها اتصال برخی از لایههای مسی را انجام دهد، تا اینکه از کل برد عبور کند. این سوراخها VIAS کور نامیده میشود چرا که آنها یک لایه مس داخلی را به لایه بیرونی اتصال میدهند یا زمانی که فقط دو یا چند لایه مس داخلی را متصل میکنند و از هیچ لایههای بیرونی استفاده نمیکنند. دیوار سوراخ کاری برای بُرد با ۲ یا چند لایه را میتوان رسانا ساخت و پس از آن با مس به شکل سوراخ اندود-از طریق آبکاری میتوان استفاده کرد.
این سوراخها به صورت الکتریکی لایههای برد مدار چاپی را متصل میکنند. برای بُرد چند لایه، با ۳ لایه یا بیشتر، حفاری بهطور معمول در درجه حرارت بالا تولید اسمیر میکند که در نتیجه تجزیه عامل اتصال در سیستم ورقه میباشد. قبل از عمل سوراخ کاری از طریق اندود، این اسمیرها باید توسط یک فرایند شیمیایی یا با قلم زنی پلاسما حذف شوند. روند ضد اسمیر تضمینکننده یک اتصال خوب با لایههای مس است که سوراخ از طریق اندود انجام گرفتهاست. در بُرد ای با قابلیت اطمینان بالا یک فرایند شیمیایی به نام قلم-پشت با پرمنگنات پتاسیم بر اساس پلاسما یا قلم زنی انجام میگیرد. قلم-پشت رزین و الیاف شیشه را بهطوری حذف میکند که در نتیجه لایههای مس به سوراخ باقی میمانند و به عنوان سوراخ اندود شده با مس بخشی جدایی ناپذیر میشوند.
بسته به شرایط کاری مواد مختلفی به عنوان ماده پایه بکار رود در دماهای بالا از FR4 High Tg استفاده میشود یا در صنایع ال ای دی از مدارات چاپی آلومینیومی استفاده میگردد.
آبکاری و پوشش
برد مدار چاپی مالتی لایر - ۸ لایه - آبکاری طلا
بردهای مدار چاپی با لحیم کاری، قلع، یا طلا بیش از نیکل به عنوان یک مقاومت در برابر قلم زنی غیرضروری اندود مس صورت میگیرند. پس از اینکه برد مدار چاپی لحیم شدند سپس با آب شستشو داده میشوند و بعد ماسک لحیم کاری اعمال میشود، و پس از آن هر مس در معرض با لحیم کاری، نیکل / طلا، یا برخی از پوششهای دیگر ضد خوردگی پوشش داده میشود.
لحیم کاری مات معمولاً یک سطح اتصال بهتر یا خالی مس را ارائه میدهد. روشهایی، مانند benzimidazolethiol، از اکسیداسیون سطح خالی مس جلوگیری میکند. محلهایی که نصب خواهند شد بهطور معمول اندود میشوند، چون مس خالی به سرعت اکسید میشود، که در نتیجه به آسانی لحیم نمیشود. بهطور سنتی، هر مس در معرض لحیم کاری توسط سطح درست لحیم گرم هوا (HASL) پوشش داده شدهاست. پایان HASL مانع از اکسیداسیون از مس میشود، در نتیجه سطح لحیم کاری را تضمین میکند. این لحیم آلیاژ قلع سرب بود، با این حال ترکیبات لحیم کاری جدید در حال حاضر سعی بر رسیدن به انطباق با بخشنامه سازگار با استاندارد RoHS در اتحادیه اروپا و ایالات متحده را دارند، که استفاده از سرب را محدود کردهاست. یکی از این ترکیبات بدون سرب SN100CL است، که از ۹۹٫۳٪ قلع، ۰٫۷٪ مس، ۰٫۰۵٪ نیکل، و از ژرمانیم 60ppm تشکیل شدهاست.
مهم است که از لحیم کاری سازگار با هر دو برد مدار چاپی و قطعات استفاده شود. به عنوان مثال آرایه توپ توری (BGA) از توپهای لحیم کاری قلع سرب برای اتصال نوکهای روی برد مس خالی، یا از خمیر لحیم کاری بدون سرب استفاده میکنند.
دیگر روکشهای مورد استفاده عبارتند از :OSP (محافظ سطح آلی) غوطه وری نقره (IAG)، غوطه وری قلع، نیکل الکترولس با پوشش غوطه وری طلا (ENIG)، الکترولس نیکل الکترولس طلا غوطه وری پالادیوم (ENEPIG) و آبکاری مستقیم طلا (بیش از نیکل). متصلکننده لبه، در طول یک لبه از برخی از تابلوها قرار داده شده، که ابتدا اندود نیکل و سپس روکش طلا هستند. یکی دیگر از استفاده پوشش، انتشار سریع پوشش فلزی به لحیم کاری قلع است. اشکال میانی قلع مانند Cu5Sn6 و Ag3Cu که در مایع قلع یا خط انجماد حل میشوند (@ 50C)، و منجر به سلب پوشش سطحی یا ترک حفره میشوند.
جابجایی الکتروشیمیایی (ECM) نتیجه رشد رشتههای فلز رسانا در یا در یک مدار چاپی تحت تأثیر ولتاژ DC است؛ و نقره، روی، آلومینیوم و برای رشد سریع تحت تأثیر یک میدان الکتریکی شناخته شدهاند. نقره نیز در مسیرهای سطح با حضور هالید و یونهای دیگر رشد میکند، اما برای استفاده الکترونیکی انتخابی ضعیف است. قلع به دلیل تنش در سطح اندود «رشد سریعی» دارد. قلع سرب یا آبکاری لحیم کاری نیز سریع رشد میکنند، تنها با درصد جایگزین قلع کاهش مییابد. جریان مجدد به ذوب شدن لحیم کاری یا قلع صفحه به از بین بردن سطح فشار مؤثر میباشد. دیگر موضوع پوشش آفت قلع است، که تبدیل قلع به آلوتروپ پودری در دمای پایین میباشد.
برنامه مقاومت در برابر لحیم کاری
حوزههایی که نباید لحیم شوند با لحیم کاری تحت پوشش مقاوم شدهاند) ماسک لحیم کاری. (یکی از رایجترین لحیم کاری مقاوم که امروزه مورد استفاده قرار میگیرد LPI نام دارد. یک پوشش عکس حساس به سطح PWB گرفته میشود، سپس از طریق تصویر ماسک لحیم کاری در معرض نور انجام میگیرد، و در نهایت آن مناطق بدون دست خوردگی باقی میمانند. عکس ماسک لحیم کاری خشک شبیه به عکس خشکی است که برای تصویرPWB از آبکاری یا لحیم استفاده میشود. پس از روکش سطح PWB، تصویربرداری و توسعه توسط LPI صورت میگیرد. پیشتر به دلیل دقت پایین و حل از آن در نمایش چاپ جوهر اپوکسی برای مدت کمی استفاده میشد. لحیم کاری مقاومت در برابر نیز فراهم میکند حفاظت از محیط زیست است.
چاپ علایم
علایم اغلب در یک یا هر دو طرف از برد مدار چاپی چاپ شدهاست. این علایم شامل اجزای نقش دهندهها، تنظیمات سوئیچ، نقاط تست و دیگر نشانههای مفید در مونتاژ، تست و خدمات مدار چاپی میشود.
سه روش برای چاپ علایم وجود دارد:
1. جوهر چاپ ابریشم صفحه نمایش اپوکسییک روش ابداعی بود. این خیلی شایع بود که گاهی علایم ابریشم یا صفحه نمایش را اشتباه میگرفتند.
2. مایع تصویربرداری عکس یک روش دقیق تر از روی صفحه نمایش چاپ است.
3. چاپگر جوهر افشان نوین است اما بهطور فزایندهای استفاده میشود. جت جوهر میتواند دادهها متغیری را چاپ کند مانند یک متن یا بارکد با شماره سریال.
آزمون خالی برد