Saber como uma placa nua é feita explica a maioria das regras de projeto que você recebe. Uma largura mínima de trilha, um tamanho mínimo de furo e um anel mínimo de cobre ao redor de um furo não são arbitrários: cada um vem de uma etapa abaixo. A ordem descrita é a de uma placa multicamadas típica com furos metalizados; os processos diferem em detalhes entre fábricas.
1. Preparação de engenharia
Antes de qualquer coisa ser cortada, os engenheiros da fábrica leem os seus arquivos, verificam-nos em relação ao processo, e preparam os dados de produção. Eles encaixam a sua placa em um painel de produção maior, acrescentam cupons de teste e fiduciais na borda do painel, e ajustam as formas para o processo: por exemplo, eles deixam o cobre um pouco mais largo para compensar o que a corrosão remove. As perguntas que você recebe neste ponto são sobre os arquivos.
O que pode dar errado: uma camada que falta, um contorno errado, ou formas que o processo não consegue fazer. Erros identificados aqui não custam nada.
2. Corte do laminado
O laminado revestido de cobre vem em chapas grandes. Ele é cortado em painéis do tamanho de trabalho. Para uma placa multicamadas, os núcleos internos finos também são cortados.
3. Camadas internas: imagem e corrosão (somente multicamadas)
O cobre de um núcleo interno é coberto com um filme sensível à luz (fotorresiste). Um padrão da sua camada é exposto à luz sobre o filme, por uma máscara de filme ou por imagem direta com laser. O filme não exposto ou o filme exposto (conforme o tipo de filme) é removido por lavagem, deixando o cobre descoberto onde ele deve ser removido. O painel passa por um banho de corrosão, que dissolve o cobre exposto. O filme restante é removido, e o que fica é o padrão de cobre.
O que pode dar errado: a corrosão para os lados sob o filme deixa as trilhas mais estreitas do que o desenhado (undercut), e espaçamentos muito finos podem não ficar limpos. É por isso que existem a trilha mínima e o espaçamento mínimo.
4. Inspeção das camadas internas
Uma inspeção óptica automática (AOI) compara cada camada interna com os seus dados. Curtos e aberturas encontrados aqui são descartados ou reparados. Depois da laminação, eles não podem ser vistos de novo.
5. Laminação
Os núcleos são tratados para que a resina adira ao cobre, depois empilhados com chapas de prepreg (tecido de vidro parcialmente curado) entre eles e folha de cobre do lado de fora. O empilhamento (stack-up) vai para uma prensa aquecida, que funde a resina e a cura sob pressão em um painel sólido único.
O que pode dar errado: camadas deslocadas entre si (erro de registro), vazios na resina, ou empenamento e torção por um empilhamento (stack-up) desbalanceado. É por isso que um empilhamento (stack-up) simétrico é uma boa prática.
Etapas 1 a 5, como imagens pequenas.
- Etapa 1, preparação de engenharia: a sua placa encaixada em um painel de produção, com fiduciais e um cupom de teste.
- Etapa 2, corte: o laminado cortado no tamanho de trabalho.
- Etapa 3, camadas internas: a luz pelo filme endurece o fotorresiste; a corrosão remove o cobre que não está coberto.
- Etapa 4, inspeção das camadas internas: uma câmera compara cada camada com os seus dados.
- Etapa 5, laminação: núcleos e prepreg prensados em um painel.
6. Furação
Os furos são perfurados através do painel com uma broca de carboneto girando, usando um arquivo de furação. Furos muito pequenos são perfurados com brocas pequenas, que quebram com facilidade e são perfurados um painel por vez ou em pilhas finas, portanto furos pequenos custam mais. Alguns furos muito pequenos são feitos por laser.
O que pode dar errado: desvio da broca, portanto os furos ficam fora do centro, e o anel de cobre ao redor de um furo (o anel anular) fica fino demais ou se rompe de um lado. Um furo cuja profundidade é muitas vezes o seu diâmetro (uma relação de aspecto alta) é difícil de metalizar na etapa seguinte.
7. Limpeza dos furos e torná-los condutivos
As paredes dos furos perfurados ficam com resina espalhada e sem cobre. Uma etapa química limpa esse espalhamento. Depois, uma camada fina de cobre é depositada sobre todo o painel, inclusive dentro dos furos, por um processo químico sem corrente (cobre químico).
8. Metalização de cobre
O painel é galvanizado para formar cobre sobre a camada química fina, para que as paredes dos furos tenham um barril de cobre robusto. É esta etapa que faz do furo metalizado uma ligação entre camadas, e ela também engrossa o cobre da superfície.
O que pode dar errado: vazios no barril, ou metalização fina em furos profundos. Isso aparece como ligações intermitentes depois de ciclos térmicos.
9. Camadas externas: imagem e corrosão
As camadas externas recebem imagem com fotorresiste como as camadas internas. O método usual é a metalização de padrão: o resiste deixa as trilhas e os pads abertos, essas áreas são metalizadas com cobre e depois com uma camada fina de estanho, que atua como resiste de corrosão. Depois, o resiste é removido e o cobre que não está coberto por estanho é corroído, e depois o estanho é removido. (Outro método, tent and etch, protege as trilhas com resiste e corrói o restante.)
10. Máscara de solda
O painel é revestido com máscara, que é exposta pela sua camada de máscara, revelada, e curada. Veja Máscara de solda, serigrafia e tratamentos de via.
O que pode dar errado: máscara sobre pads por erro de registro, pontes entre pads finos perdidas, tinta em furos que devem ficar abertos.
Etapas 6 a 10.
- Etapa 6, furação: uma broca perfura o painel.
- Etapa 7, limpeza e uma camada fina de cobre sobre todo o painel, paredes dos furos incluídas.
- Etapa 8, metalização: o cobre é formado em um barril robusto e sobre a superfície.
- Etapa 9, camadas externas: as trilhas são estanhadas como resiste de corrosão, e o outro cobre é corroído.
- Etapa 10, máscara de solda: sobre as trilhas, aberta nos pads.
11. Acabamento superficial
O cobre exposto recebe o seu acabamento: nivelamento por ar quente com solda, ouro por imersão sobre níquel, um filme orgânico, e assim por diante. Veja Acabamentos superficiais comparados.
12. Serigrafia
A legenda é impressa sobre a máscara e curada. Tinta sobre pads é um defeito.
13. Perfilamento: fresamento e corte em V
O painel é cortado em placas. Uma fresadora segue o seu contorno, e deixa abas pequenas se as placas ficam em um painel. Como alternativa, um sulco em forma de V é cortado até a metade a partir dos dois lados (corte em V (V-cut)) para que as placas possam ser separadas por quebra. Rasgos, recortes e metalização de borda também acontecem aqui. Veja Painelização e placas pequenas.
O que pode dar errado: fresamento próximo demais do cobre, expondo-o na borda.
14. Teste elétrico
Cada placa é testada quanto a continuidade e isolamento em relação à netlist construída a partir dos seus arquivos. Dois métodos são usados: um testador de pontas voadoras, com pontas móveis, que não precisa de dispositivo e serve para protótipos e produções pequenas; e um dispositivo com muitos pinos fixos (um leito de pregos), que é mais rápido para produções maiores e custa mais para preparar. O teste encontra aberturas e curtos. Ele não encontra um erro de projeto: ele testa se a placa corresponde aos seus arquivos, e não se os seus arquivos correspondem ao seu circuito.
15. Inspeção final e embalagem
As placas são inspecionadas visualmente, medidas quanto a espessura e tamanho, e verificadas em relação ao pedido. Algumas fábricas cortam microsseções de cupons de teste, para verificar a metalização e as camadas. As placas são aquecidas em estufa se necessário, embaladas a vácuo com dessecante, e embaladas.
Etapas 11 a 15.
- Etapa 11, acabamento superficial sobre o cobre exposto.
- Etapa 12, legenda impressa sobre a máscara.
- Etapa 13, perfilamento: a fresadora segue o contorno e deixa abas, ou um sulco é cortado entre placas.
- Etapa 14, teste elétrico: pontas tocam os pads e verificam aberturas e curtos.
- Etapa 15, inspeção final e embalagem.
O que você pode tirar disso
- Formas finas reduzem o rendimento na imagem e na corrosão, portanto custam mais.
- Furos pequenos, furos profundos e anéis finos são riscos na furação e na metalização.
- As camadas devem ser balanceadas e registradas, ou a placa empena.
- Uma placa que passa no teste elétrico é fabricada como desenhada. Se o desenho está correto é sua responsabilidade revisar.
Como isso aparece quando você pede aqui
As 25 verificações no upload examinam as mesmas coisas que o engenheiro de produção examina na etapa 1: camadas que faltam, um contorno aberto, furos que não caem sobre seus pads, formas abaixo do que o processo faz, e a correspondência entre os arquivos e o que você pediu. Os limites estão na página de capacidades de fabricação. Um engenheiro confirma cada pedido antes de a produção começar. Para acompanhar o que acontece com a placa nua pronta, leia Como as placas são montadas.