Vědět, jak se neosazená deska plošných spojů (DPS) vyrábí, vysvětluje většinu návrhových pravidel, která dostanete. Minimální šířka spoje, minimální velikost otvoru a minimální měděný prstenec kolem otvoru nejsou libovolné: každý pochází z kroku níže. Pořadí popsané je pro typickou vícevrstvou desku s prokovenými otvory; procesy se v detailu mezi továrnami liší.
1. Technická příprava
Než se cokoli řeže, inženýři továrny přečtou Vaše soubory, zkontrolují je vůči procesu a připraví výrobní data. Vaši desku zasadí na větší výrobní panel, přidají testovací kupóny a značky fiducials na okraj panelu a upraví prvky pro proces: například měď trochu rozšíří, aby kompenzovali to, co leptání odebere. Dotazy, které v tomto bodě dostanete, se týkají souborů.
Co se může pokazit: chybějící vrstva, špatný obrys nebo prvky, které proces nedokáže vyrobit. Chyby zachycené zde nestojí nic.
2. Řezání laminátu
Laminát plátovaný mědí přichází ve velkých deskách. Řeže se na panely pracovní velikosti. Pro vícevrstvou desku se řežou i tenká vnitřní jádra.
3. Vnitřní vrstvy: zobrazení a leptání (jen vícevrstvé)
Měď na vnitřním jádru se pokryje světlocitlivým filmem (fotorezist). Vzor Vaší vrstvy se na film exponuje, buď přes filmovou masku, nebo přímým zobrazením laserem. Neexponovaný nebo exponovaný film (podle typu filmu) se odmyje a nechá měď odkrytou tam, kde musí být odstraněna. Panel projde leptací lázní, která exponovanou měď rozpustí. Zbývající film se stáhne a to, co zbude, je měděný vzor.
Co se může pokazit: leptání do stran pod filmem zužuje spoje oproti kresbě (podleptání) a velmi tenké izolační vzdálenosti se nemusí vyčistit. Proto existuje minimální spoj a izolační vzdálenost.
4. Kontrola vnitřních vrstev
Automatizovaná optická kontrola (AOI) porovnává každou vnitřní vrstvu s Vašimi daty. Zkraty a přerušení zde nalezené se vyřadí nebo opraví. Po laminaci už je nelze vidět.
5. Laminace
Jádra se upraví, aby pryskyřice přilnula k mědi, poté se skládají s listy prepregu (částečně vytvrzené skelné tkaniny) mezi nimi a měděnou fólií vně. Stoh jde do vyhřívaného lisu, který pryskyřici roztaví a vytvrdí pod tlakem do jednoho pevného panelu.
Co se může pokazit: vrstvy posunuté vůči sobě (chyba registrace), dutiny v pryskyřici, nebo prohnutí a zkroucení z nevyvážené skladby. Proto je symetrická skladba vrstev dobrá praxe.
Kroky 1 až 5 jako malé obrázky.
- Krok 1, technická příprava: Vaše deska zasazená na výrobní panel, se značkami fiducials a testovacím kupónem.
- Krok 2, řezání: laminát nařezaný na pracovní velikost.
- Krok 3, vnitřní vrstvy: světlo přes film vytvrdí rezist; leptání odstraní měď, která není pokrytá.
- Krok 4, kontrola vnitřních vrstev: kamera porovnává každou vrstvu s Vašimi daty.
- Krok 5, laminace: jádra a prepreg lisované do jednoho panelu.
6. Vrtání
Otvory se vrtají skrz panel rotujícím karbidovým vrtákem, pomocí vrtacího souboru. Velmi malé otvory se vrtají malými vrtáky, které se snadno lámou a vrtají se po jednom panelu nebo v tenkých stozích, takže malé otvory stojí více. Některé velmi malé otvory se místo toho dělají laserem.
Co se může pokazit: úchylka vrtáku, takže otvory jsou mimo střed a měděný prstenec kolem otvoru (prstenec) se příliš ztenčí nebo na jedné straně vylomí. Otvor, jehož hloubka je mnohonásobkem průměru (vysoký poměr stran), se v dalším kroku těžko pokovuje.
7. Čištění otvorů a jejich vodivost
Stěny vrtaných otvorů jsou zamazány pryskyřicí a nemají měď. Chemický krok mazaninu vyčistí. Poté se na celý panel, i uvnitř otvorů, chemickým procesem bez proudu (bezproudá měď) nanese tenká vrstva mědi.
8. Pokovování mědi
Panel se galvanicky pokovuje, aby se na tenkou chemickou vrstvu vybudovala měď, takže stěny otvorů nesou robustní měděný plášť. Tento krok dělá z prokoveného otvoru spojení mezi vrstvami a také zesiluje povrchovou měď.
Co se může pokazit: dutiny v plášti nebo tenké pokovení v hlubokých otvorech. Ty se projeví jako přerušovaná spojení po tepelném cyklování.
9. Vnější vrstvy: zobrazení a leptání
Vnější vrstvy se zobrazují fotorezistem jako vnitřní vrstvy. Obvyklá metoda je vzorové pokovování: rezist nechá spoje a plošky otevřené, tyto oblasti se pokoví mědí a poté tenkou vrstvou cínu, která působí jako leptací rezist. Poté se rezist stáhne a měď nepokrytá cínem se odleptá, poté se cín odstraní. (Jiná metoda, stanování a leptání, chrání spoje rezistem a zbytek leptá.)
10. Nepájivá maska
Panel se pokryje maskou, která se exponuje přes Vaši vrstvu masky, vyvolá a vytvrdí. Viz Nepájivá maska, potisk a úpravy prokovů.
Co se může pokazit: maska na ploškách z chybné registrace, ztracené můstky mezi jemnými ploškami, inkoust v otvorech, které mají zůstat otevřené.
Kroky 6 až 10.
- Krok 6, vrtání: vrták vrtá skrz panel.
- Krok 7, čištění a tenká vrstva mědi přes celý panel, včetně stěn otvorů.
- Krok 8, pokovování: měď se vybuduje do robustního pláště a na povrch.
- Krok 9, vnější vrstvy: spoje jsou pocínovány jako leptací rezist a ostatní měď se odleptá.
- Krok 10, nepájivá maska: přes spoje, otevřená u plošek.
11. Povrchová úprava
Odkrytá měď dostane svou povrchovou úpravu: vyrovnání pájky horkým vzduchem, imerzní zlato na niklu, organický film a tak dále. Viz Porovnání povrchových úprav.
12. Potisk
Potisk se tiskne přes masku a vytvrzuje. Inkoust na ploškách je vada.
13. Profilování: frézování a drážkování
Panel se řeže na desky. Fréza sleduje Váš obrys a nechává malé můstky, pokud desky zůstávají v panelu. Alternativně se z obou stran do poloviny prořízne drážka ve tvaru V (V-drážkování), aby se desky daly odlomit. Drážky, výřezy a pokovení hrany se dějí zde také. Viz Panelizace a malé desky.
Co se může pokazit: frézování příliš blízko mědi, která se na okraji obnaží.
14. Elektrický test
Každá deska se testuje na kontinuitu a izolaci vůči netlistu vytvořenému z Vašich souborů. Používají se dvě metody: tester s létajícími sondami, s pohyblivými sondami, který nepotřebuje přípravek a hodí se na prototypy a malé série; a přípravek s mnoha pevnými kolíky (lůžko hřebíků), který je rychlejší pro větší série a stojí více na nastavení. Test najde přerušení a zkraty. Nenajde návrhovou chybu: testuje, že deska odpovídá Vašim souborům, ne že Vaše soubory odpovídají Vašemu obvodu.
15. Závěrečná kontrola a balení
Desky se vizuálně kontrolují, měří na tloušťku a velikost a kontrolují vůči objednávce. Některé továrny řežou mikrořezy z testovacích kupónů, aby zkontrolovaly pokovení a vrstvy. Desky se podle potřeby pečou, vakuově balí s vysoušedlem a balí.
Kroky 11 až 15.
- Krok 11, povrchová úprava na odkryté mědi.
- Krok 12, potisk tištěný přes masku.
- Krok 13, profilování: fréza sleduje obrys a nechává můstky, nebo se mezi deskami řeže drážka.
- Krok 14, elektrický test: sondy se dotýkají plošek a kontrolují přerušení a zkraty.
- Krok 15, závěrečná kontrola a balení.
Co si z toho odnést
- Jemné prvky snižují výtěžnost při zobrazování a leptání, takže stojí více.
- Malé otvory, hluboké otvory a tenké prstence jsou rizika při vrtání a pokovování.
- Vrstvy musí být vyvážené a registrované, jinak se deska zkroutí.
- Deska, která projde elektrickým testem, je vyrobena podle výkresu. Zda je výkres správný, musíte posoudit Vy.
Jak se to projeví při objednávce zde
25 kontrol při nahrání se dívá na totéž, na co se výrobní inženýr dívá v kroku 1: chybějící vrstvy, otevřený obrys, otvory, které míjejí své plošky, prvky pod tím, co proces vyrábí, a shodu mezi soubory a tím, co jste objednali. Limity jsou na stránce výrobních možností. Inženýr potvrdí každou objednávku před zahájením výroby. Chcete-li sledovat, co se děje s hotovou neosazenou deskou, čtěte Jak se desky osazují.