PCB üretim ve montaj sürecini anlamak, yalnızca üreticiler için değil, mühendisler, ürün yöneticileri ve tedarik ekipleri için de önemlidir. PCB üretimi bir sözleşmeli üreticiye yaptırılsa bile, sürece hakimiyetiniz tasarım seçimlerinizi, verim oranlarını ve nihai ürününüzün uzun vadeli güvenilirliğini doğrudan etkiler.

Bu kılavuz, PCB üretim ve montaj sürecini adım adım baştan sona anlatmaktadır. FR4 PCB'ler ana referans olarak kullanılırken, ilgili yerlerde alüminyum PCB'ler, yüksek frekanslı PCB'ler, esnek PCB'ler ve seramik PCB'ler için de temel farklılıklar vurgulanmaktadır. Üretime başlamadan önce, tasarımınızı doğrulamak için DFM (Üretilebilirlik İçin Tasarım) incelemesi ve PCB prototipleme aşaması şiddetle tavsiye edilir.

Üretim süreci malzeme hazırlığı ile başlar. PCB laminatları (bakır kaplı levhalar) oksidasyonu ve yüzey kirliliğini gidermek için temizlenir, ardından gerekli panel boyutuna kesilir. Kenar düzeltme ve köşe yuvarlatma işlemleri, sonraki işlemleri etkileyebilecek çapakları gidermek için bu aşamada yapılır.

Seramik PCB'ler için Not: Başlangıç noktası farklıdır — seramik tozu, organik bir bağlayıcı ile karıştırılarak bir macun bulamacı oluşturulur, bu da daha sonra levhalar halinde sıyrılarak daha ileri işleme tabi tutulur.

İç katman devre oluşturma, tüm PCB türleri için paylaşılan temel bir adımdır. Temel prensip görüntü aktarımıdır: Gerber dosyalarınızdaki devre deseni, laminasyon, pozlandırma ve geliştirme dizisi aracılığıyla bakır yüzey üzerine çoğaltılır.

Süreç, yüzey ön işlemeyle başlar — laminatın temizlenmesi ve yapışmayı iyileştirmek için yüzey pürüzlülüğünün artırılması. Ardından, fotosensitif bir kuru film bakır yüzeye termal olarak lamine edilir. Bir PCB filmi (baskı), kuru filmin üzerine yerleştirilir ve UV ışığına maruz bırakılır: filmin şeffaf alanları, UV'nin altındaki kuru filmi kürlemesine izin verirken, opak alanlar bunu engeller.

Pozlandırmadan sonra, kürlenmemiş kuru filmi yıkamak için bir sodyum karbonat (Na₂CO₃) çözeltisi kullanılır — bu geliştirme aşamasıdır. Kürlenmemiş alanların altındaki bakır şimdi açıktadır. Ardından bir aşındırma çözeltisi bu istenmeyen bakırı kaldırır. Son olarak, sodyum hidroksit (NaOH) kalan kürlenmiş kuru filmi sıyırarak bitmiş iç katman devrelerini ortaya çıkarır.

Önemli Detay: İç katman baskısı negatif film kullanır; dış katman baskısı pozitif film kullanır — mantık ters çevrilmiştir. Her katmanın devresi oluşturulduktan sonra bir AOI (Otomatik Optik İnceleme) taraması yapılır. Dört veya daha fazla bakır katmana sahip çok katmanlı PCB'ler için, her iç katman bu aynı yöntem kullanılarak ayrı ayrı işlenir.

Bu adımda, tamamlanmış iç bakır katmanlar ve PP (prepreg — reçine ve cam elyaf kumaş kompoziti) dönüşümlü olarak istiflenir ve yüksek ısı ve basınç altında birbirine bağlanarak çok katmanlı PCB yapısı oluşturulur.

Laminasyon süreci beş alt adımdan oluşur: kahverengileştirme (iç bakır yüzeylerin PP ile yapışmasını iyileştirmek için kimyasal olarak pürüzlendirme), perçinleme (katmanların ön istiflenmesi ve pimlenmesi), katman istifleme, sıcak pres laminasyon ve son işlem (kayıt deliklerinin delinmesi ve panelin boyutuna göre kesilmesi).

Not: Dört katmanlı PCB'ler perçinleme alt adımını gerektirmez. Yüksek frekanslı PCB'ler için yalıtım malzemesi PP yerine PTFE'dir. Esnek PCB'ler dielektrik katman olarak PI (polimid) veya PET film kullanır.

Plakalı delikli (PTH) PCB'ler için delme önemli bir adımdır. FR4, yüksek frekanslı ve metal çekirdekli PCB'ler mekanik olarak delinir. Esnek PCB'ler, rijit-esnek PCB'ler ve seramik PCB'ler, daha ince delik çapları elde etmek için lazer delme kullanır.

HDI PCB'ler: Kör delikler, gömülü delikler, atlama delikleri ve istiflenmiş delikler, her biri lazerle ayrı ayrı katmanlarda delinir. Yüksek frekanslı PCB'ler ayrıca, delik duvarlarındaki delme kalıntısını temizlemek için delme sonrası plazma işlemi gerektirir.

Delme işleminden sonra, delik duvarları iletken değildir (reçine ve cam elyaf). Katmandan katmana elektriksel bağlantı sağlamak için deliklerin metalize edilmesi gerekir.

Bu iki aşamada gerçekleştirilir. İlk olarak, kimyasal olmayan bakır kaplama: bir aktivatör, delik duvarlarına paladyum parçacıkları bırakır, bunlar kimyasal bir bakır indirgeme reaksiyonu için katalitik tohumlar olarak görev yapar. Yaklaşık 0.5–1 µm kalınlığında bir bakır tabakası biriktirilir. İkinci olarak, elektrokaplama bakır: delik bakırı, kalınlığı 5–10 µm'ye çıkarmak için elektrokaplanır ve katmanlar arasında dayanıklı bir iletken kanal oluşturur.

Süreç, iç katman devre oluşturmayı yansıtır, ancak bir temel farkla: pozitif film kullanılır. UV pozlandırması altında, devre dışı alanların üzerindeki kuru film kürlenir. Geliştirme sırasında, devre alanlarının üzerindeki kuru film yıkanarak uzaklaştırılır, devre bakırını açık bırakır ve kaplamaya hazır hale getirir.

Açık devre bakırı, bakır kalınlığını tasarımınızda belirtilen spesifikasyona çıkarmak için ikinci kez elektrokaplanır — bu "ikincil bakır kaplama" olarak adlandırılır. Ardından, sonraki aşındırma adımında devre izlerini korumak için bir aşındırma direnci görevi görmesi amacıyla devre bakırı üzerine bir kalay tabakası kaplanır.

Kimyasal bir çözelti, kürlenmiş kuru filmi sıyırarak istenmeyen bakır alanlarını ortaya çıkarır. Ardından bir aşındırma çözeltisi bu fazla bakırı kaldırır. Son olarak, başka bir kimyasal çözelti devre bakırındaki kalay tabakasını sıyırarak temiz, tam olarak tanımlanmış dış katman devrelerini geride bırakır. Bu noktada, PCB'nin temel bakır yapısı tamamlanmış olur.

Lehim maskesi, PCB yüzeyine uygulanan koruyucu kaplamadır — bitmiş bir kartta gördüğünüz renkli katman (yeşil en yaygın olanıdır, ancak siyah, kırmızı, mavi ve beyaz standart seçeneklerdir). Bakır izlerini oksidasyondan korur ve montaj sırasında lehim köprülenmesini önler.

Lehim maskesi mürekkebi, Gerber dosyalarınızdaki lehim maskesi katmanına tam olarak uygun olarak serigrafi baskı veya sprey kaplama ile uygulanır, ardından pozlandırma ve fırınlama ile kürlenir.

Not: Esnek PCB'ler, sıvı lehim maskesi yerine bir kaplama filmi (PI veya PET) kullanır. Kalın bakırlı PCB'ler (≥ 3 oz), belirgin bakır basamakları üzerinde eşit kaplama elde etmek için elektrostatik sprey uygulaması gerektirir. Tasarım doğrulama için tipik olarak kullanılan çıplak/boş PCB'ler, lehim maskesi olmadan üretilir.

Bileşen referans tanımlayıcıları, polarite işaretleri, şirket logoları ve sertifika işaretleri, lehim maskesi üzerine mürekkeple serigrafi baskı ile basılır ve fırınlama ile kürlenir. Bu baskılar kalıcıdır ve PCB montajı, test edilmesi ve saha bakımı sırasında temel kılavuzlar olarak hizmet eder.

Açık bakır pedler — bileşenlerin lehimleneceği alanlar — oksidasyonu önlemek ve iyi lehimlenebilirliği sağlamak için bir yüzey kaplaması gerektirir. Uygulamanız için doğru yüzey kaplamasını seçmek, montaj verimini ve ürün ömrünü doğrudan etkiler.

• ENIG (Kimyasal Olmayan Nikel Daldırma Altın) — en çok yönlü seçenek; mükemmel lehimlenebilirlik ve raf ömrü
• HASL / Kurşunsuz HASL — genel kullanım için uygun maliyetli
• OSP (Organik Lehimlenebilirlik Koruyucu) — düz, RoHS uyumlu, ince hatveli bileşenler için uygun
• Daldırma Gümüş — yüksek frekanslı sinyal bütünlüğü için mükemmel
• Daldırma Kalay — düz yüzey, pres-fit konnektörler için iyi
• Sert Altın / ENEPIG — altın parmaklar, kenar konnektörleri ve yüksek aşınmalı uygulamalar için

Hangi yüzey kaplamasını belirleyeceğinizden emin değilseniz, ENIG çoğu PCB tasarımı için güvenilir bir varsayılan seçenektir.

PCB paneli, son kart anahattına yönlendirilir veya kesilir. V-kesim oluk açma ve CNC yönlendirme (tab-kesme veya ayırma yuvaları olarak da adlandırılır) FR4, alüminyum ve yüksek frekanslı PCB'ler için en yaygın yöntemlerdir. Modül olarak monte edilecek FR4 kartları için yarım delikler (döküm delikler) de mevcuttur.

Esnek PCB'ler ve seramik PCB'ler, uygulamalarının gerektirdiği ince kenar toleranslarını elde etmek için lazer kesim kullanılarak profillenir.

Her katmanda AOI denetimine rağmen, tüm devrelerin doğru şekilde bağlandığını ve istenmeyen kısa devre veya açık devre olmadığını doğrulamak için tamamlanmış kartın son bir elektriksel testi esastır.

Uçan prob testi PCB'deki her ağı açık ve kısa devreler için kontrol etmek üzere hareketli problar kullanır — özel bir fikstür gerektirmez, bu da prototipler ve düşük hacimli siparişler için idealdir.

Fikstür testi (çivili yatak) özel olarak üretilmiş bir test jig'i kullanır ve hızlı, kapsamlı elektriksel doğrulama için yüksek hacimli üretime uygundur.

DuxPCB'de ayrıca sunuyoruzdört telli Kelvin direnç testi otomotiv, tıbbi, savunma ve havacılık uygulamaları için — standart elektriksel testlerin tespit edemediği mikro direnç değerlerini ölçmek için hassas bir yöntem.

Sevkiyattan önce, her PCB üç alanı kapsayan kapsamlı bir son kontrolden geçer:

Boyutsal kontroller: Kart anahattı, delikten kenara tolerans, genel kalınlık, delik çapı, iz genişliği ve aralığı, halka genişliği, yay ve bükülme ve delik bakır kaplama kalınlığı.

Yüzey kontrolleri: Boşluklar, tıkanmış delikler, bakır açıklığı, yabancı parçacıklar, ekstra veya eksik delikler, altın parmak kusurları ve baskı kalitesi.

Güvenilirlik doğrulama: Lehimlenebilirlik, soyulma mukavemeti, lehim maskesi yapışması, altın yapışması, termal şok direnci, empedans (kontrollü empedans tasarımları için) ve iyonik kirlilik seviyeleri.

Yüzey Montaj Teknolojisi (SMT) montajı, modern elektronikler için baskın yöntemdir. Süreç şu aşamaları izler:

Lehim pastası baskısı — Lehim pastası, lazer kesim bir şablon aracılığıyla PCB pedlerine uygulanır. SPI (Lehim Pastası İncelemesi) — 3D bir inceleme sistemi, pasta hacmini ve konumunu kontrol eder. Bileşen yerleştirme — Pick-and-place makineleri, SMD bileşenlerini yüksek hız ve hassasiyetle monte eder. X-ışını incelemesi — Gizli lehim eklemlerini, özellikle BGA paketlerinin altındakileri incelemek için kullanılır. Reflow lehimleme — Kart, lehim eklemlerini eritmek ve sabitlemek için hassas kontrollü bir sıcaklık profilinden geçer. AOI (Otomatik Optik İnceleme) — Tamamlanmış kart, lehimleme kusurları için taranır.

Through-hole bileşenleri — konnektörler, transformatörler, büyük kapasitörler ve benzeri parçalar — içeren PCB'ler için, through-hole montajı SMT'yi takip eder. Bileşen kurşunları PTH deliklerinden geçirilir, ardından dalga lehimleme ile lehimlenir. Kurşunlar kesilir ve devam etmeden önce kart görsel olarak incelenir.

Montajdan sonra DuxPCB, prototipten bitmiş ürüne kadar olan yolculuğunuzu desteklemek için bir dizi katma değerli hizmet sunar:

• Fonksiyonel test (FCT) — Son ürün performansını doğrulamak için uygulamayı simüle eden testler
• IC programlama — Firmware flaşlama ve çip programlama
• Konformal kaplama — Zorlu ortam uygulamaları için koruyucu kaplama
• Yanma / termal yaşlandırma testi — Güvenilirlik taraması için uzatılmış stres testleri
• Kutu montajı — Muhafazalar, kablolar ve mekanik parçalar dahil tam ürün entegrasyonu

Tüm bitmiş ürünler, son fonksiyonel doğrulama testini geçtikten sonra sevk edilir.

İster bir prototip geliştiriyor olun ister yüksek hacimli üretime geçiyor olun, PCB üretim ve montaj sürecini anlamak, daha iyi tasarım kararları almanıza, üreticinizle daha etkili iletişim kurmanıza ve ileride maliyetli revizyonları azaltmanıza yardımcı olur.

DuxPCB olarak, DFM incelemesi ve prototiplemeden tam anahtar teslimi PCBA ve kutu montaj teslimatına kadar her aşamada müşterilerimizi destekliyoruz. Aklınızda bir proje varsa veya tasarımınızla ilgili sorularınız varsa, ücretsiz teknik inceleme ve fiyat teklifi için ekibimizle iletişime geçin.

© DuxPCB. Orijinal içerik. Bu makaleyi çoğaltır veya referans verirseniz lütfen DuxPCB'yi belirtin.