Знание того, как делается пустая плата, объясняет большинство правил проектирования, которые Вам дают. Минимальная ширина дорожки, минимальный размер отверстия и минимальное кольцо меди вокруг отверстия не произвольны: каждое происходит из этапа ниже. Описанный порядок — для типичной многослойной платы с металлизированными отверстиями; процессы различаются в деталях между заводами.
1. Инженерная подготовка
До того как что-либо разрежут, инженеры завода читают Ваши файлы, проверяют их против процесса и готовят производственные данные. Они подгоняют Вашу плату на большую производственную панель, добавляют тестовые купоны и реперные знаки на край панели и корректируют признаки для процесса: например, они делают медь немного шире, чтобы компенсировать то, что удаляет травление. Вопросы, которые Вы получаете в этой точке, — о файлах.
Что может пойти не так: отсутствующий слой, неверный контур или признаки, которые процесс не может сделать. Ошибки, пойманные здесь, стоят ничего.
2. Резка ламината
Ламинат, плакированный медью, приходит большими листами. Он режется на панели рабочего размера. Для многослойной платы тонкие внутренние ядра также режутся.
3. Внутренние слои: визуализация и травление (только многослойные)
Медь на внутреннем ядре покрывается светочувствительной плёнкой (фоторезистом). Рисунок Вашего слоя экспонируется светом на плёнке, через плёночную маску или прямой визуализацией лазером. Неэкспонированная или экспонированная плёнка (в зависимости от типа плёнки) смывается, оставляя медь открытой там, где её нужно удалить. Панель проходит через травильную ванну, которая растворяет открытую медь. Оставшаяся плёнка снимается, и то, что остаётся, — рисунок меди.
Что может пойти не так: травление вбок под плёнкой делает дорожки уже нарисованных (подтравливание), а очень тонкие зазоры могут не очиститься. Поэтому существуют минимальная дорожка и зазор.
4. Проверка внутренних слоёв
Автоматическая оптическая проверка (AOI) сравнивает каждый внутренний слой с Вашими данными. Короткие замыкания и обрывы, найденные здесь, бракуются или ремонтируются. После ламинирования их снова не увидеть.
5. Ламинирование
Ядра обрабатываются, чтобы смола прилипла к меди, затем укладываются с листами препрега (частично отверждённой стеклоткани) между ними и медной фольгой снаружи. Стек идёт в нагретый пресс, который плавит смолу и отверждает её под давлением в одну твёрдую панель.
Что может пойти не так: слои, сдвинутые друг против друга (ошибка совмещения), пустоты в смоле или изгиб и скручивание от несбалансированного стека. Поэтому симметричная структура слоёв — хорошая практика.
Этапы 1–5, как маленькие картинки.
- Этап 1, инженерная подготовка: Ваша плата, подогнанная на производственной панели, с реперными знаками и тестовым купоном.
- Этап 2, резка: ламинат, разрезанный до рабочего размера.
- Этап 3, внутренние слои: свет через плёнку отверждает резист; травление удаляет медь, которая не покрыта.
- Этап 4, проверка внутренних слоёв: камера сравнивает каждый слой с Вашими данными.
- Этап 5, ламинирование: ядра и препрег, спрессованные в одну панель.
6. Сверловка
Отверстия сверлятся через панель вращающимся карбидным сверлом, используя файл сверловки. Очень маленькие отверстия сверлятся маленькими свёрлами, которые легко ломаются и сверлятся по одной панели за раз или тонкими стеками, поэтому маленькие отверстия стоят дороже. Некоторые очень маленькие отверстия делаются лазером вместо этого.
Что может пойти не так: увод сверла, поэтому отверстия не по центру, а кольцо меди вокруг отверстия (гарантийный поясок) становится слишком тонким или выламывается с одной стороны. Отверстие, чья глубина во много раз больше его диаметра (высокий коэффициент сторон), трудно покрыть на следующем этапе.
7. Очистка отверстий и делание их проводящими
Стенки просверленных отверстий размазаны смолой и не имеют меди. Химический этап вычищает размазывание. Затем тонкий слой меди осаждается на всю панель, включая внутрь отверстий, химическим процессом без тока (химическая медь).
8. Покрытие медью
Панель гальванически покрывается, чтобы построить медь на тонком химическом слое, чтобы стенки отверстий несли прочный медный цилиндр. Это этап, который делает металлизированное отверстие соединением между слоями, а также утолщает поверхностную медь.
Что может пойти не так: пустоты в цилиндре или тонкое покрытие в глубоких отверстиях. Они проявляются как прерывистые соединения после температурных циклов.
9. Внешние слои: визуализация и травление
Внешние слои визуализируются фоторезистом, как внутренние слои. Обычный метод — покрытие по рисунку: резист оставляет дорожки и площадки открытыми, эти области покрываются медью, а затем тонким слоем олова, который действует как резист травления. Затем резист снимается, а медь, которая не покрыта оловом, травится, затем олово удаляется. (Другой метод, закрытие и травление, защищает дорожки резистом и травит остальное.)
10. Паяльная маска
Панель покрывается маской, которая экспонируется через Ваш слой маски, проявляется и отверждается. См. Паяльная маска, шелкография и обработки переходных отверстий.
Что может пойти не так: маска на площадках от несовмещения, перемычки между мелкими площадками потеряны, краска в отверстиях, которые должны оставаться открытыми.
Этапы 6–10.
- Этап 6, сверловка: сверло сверлит через панель.
- Этап 7, очистка и тонкий слой меди на всей панели, включая стенки отверстий.
- Этап 8, покрытие: медь строится в прочный цилиндр и на поверхность.
- Этап 9, внешние слои: дорожки оловянируются как резист травления, а другая медь травится.
- Этап 10, паяльная маска: на дорожках, открытая у площадок.
11. Финишное покрытие
Открытая медь получает своё покрытие: выравнивание припоем горячим воздухом, иммерсионное золото на никеле, органическую плёнку и так далее. См. Сравнение финишных покрытий.
12. Шелкография
Шелкография печатается на маске и отверждается. Краска на площадках — дефект.
13. Профилирование: фрезеровка и скрайбирование
Панель режется на платы. Фреза следует Вашему контуру и оставляет маленькие язычки, если платы остаются в панели. Альтернативно V-образная канавка режется наполовину с обеих сторон (скрайбирование (V-cut)), чтобы платы можно было отломить. Пазы, вырезы и металлизация торца также происходят здесь. См. Панелирование и маленькие платы.
Что может пойти не так: фрезеровка слишком близко к меди, открывающая её на краю.
14. Электрический тест
Каждая плата тестируется на непрерывность и изоляцию против списка цепей, построенного из Ваших файлов. Используются два метода: тестер с летающими зондами, с движущимися зондами, которому не нужна оснастка и который подходит для прототипов и малых серий; и оснастка со многими фиксированными штифтами (ложе гвоздей), которая быстрее для больших серий и стоит дороже в подготовке. Тест находит обрывы и короткие замыкания. Он не находит ошибку проекта: он тестирует, что плата соответствует Вашим файлам, а не что Ваши файлы соответствуют Вашей схеме.
15. Финальная проверка и упаковка
Платы проверяются визуально, измеряются по толщине и размеру и проверяются против заказа. Некоторые заводы режут микросрезы из тестовых купонов, чтобы проверить покрытие и слои. Платы запекаются, если требуется, вакуумно упаковываются с осушителем и упаковываются.
Этапы 11–15.
- Этап 11, финишное покрытие на открытой меди.
- Этап 12, шелкография, напечатанная на маске.
- Этап 13, профилирование: фреза следует контуру и оставляет язычки, или канавка режется между платами.
- Этап 14, электрический тест: зонды касаются площадок и проверяют обрывы и короткие замыкания.
- Этап 15, финальная проверка и упаковка.
Что Вы можете вынести из этого
- Тонкие признаки снижают выход при визуализации и травлении, поэтому стоят дороже.
- Маленькие отверстия, глубокие отверстия и тонкие кольца — риски при сверловке и покрытии.
- Слои должны быть сбалансированы и совмещены, иначе плата деформируется.
- Плата, которая проходит электрический тест, построена как нарисовано. Верен ли рисунок — Ваша проверка.
Как это выглядит при заказе здесь
25 проверок при загрузке смотрят на те же вещи, на которые инженер производства смотрит на этапе 1: отсутствующие слои, незамкнутый контур, отверстия, которые не попадают на свои площадки, признаки ниже того, что делает процесс, и соответствие между файлами и тем, что Вы заказали. Ограничения находятся на странице производственных возможностей. Инженер подтверждает каждый заказ до начала производства. Чтобы следовать за тем, что происходит с готовой пустой платой, прочитайте статью Как собираются платы.