Introductie
Het proces van het maken van PCB's lijkt misschien overweldigend. Door het in secties te verdelen, kun je het begrijpelijker maken. Dit artikel gaat dieper in op de elementen van PCB's, de stapsgewijze productieprocedures en de cruciale factoren waarmee u vooraf rekening moet houden.
Delen van een printplaat
Voordat u zich verdiept in de ingewikkelde details van het PCB-productieproces, is het essentieel dat u vertrouwd raakt met de basisonderdelen van een PCB. Een printplaat is de ruggengraat van elektronische apparaten. Het biedt de basis en routes voor elektronische componenten om te communiceren.
Supporto
Het basismateriaal, ook wel substraat genoemd , speelt een belangrijke rol in een printplaat (PCB). Het dient als fundament voor de printplaat. Het is doorgaans gemaakt van epoxyhars en glasvezelweefsel. In sommige gevallen kan de glasvezel niet geweven zijn. De substraatlaag van een PCB is meestal gemaakt van glasvezel en geeft de printplaat zijn structuur. Deze substraten zijn structuren met eigenschappen die bestaan uit epoxyhars en glas- of papierweefsel. Het PCB-substraat is de laag die de printsporen en componenten bevat. Inzicht in het belang van het substraat is essentieel om te begrijpen hoe een PCB zijn vorm behoudt en verbindingen mogelijk maakt.
Metaalcoating
Een metaalcoating is een materiaal dat op PCB's wordt aangebracht om ze te beschermen tegen verschillende omgevingsfactoren zoals hitte, vochtigheid, vocht, UV-licht, chemicaliën en schuurmiddelen. Deze oppervlakteafwerking op een PCB omvat het aanbrengen van een laag metaal tussen blootliggende delen van het bord en soldeerbare pads/componenten om bescherming te creëren. Metaalcoatingtechnieken omvatten plateer- en galvaniseerprocessen die door hitte soldeerbare lagen vormen op koperen oppervlakken van PCB-pads.
Geleidende paden
Geleidende paden of sporen zijn patronen die in het koperen substraat van een printplaat zijn geëtst vanwege de geleidbaarheid en duurzaamheid van koper. Sporen hebben de elektronica revolutionair veranderd door de noodzaak van punt-tot-punt bedrading te vervangen door betrouwbare paden. Deze paden zorgen ervoor dat elektriciteit kan circuleren en apparaten van stroom kunnen voorzien door componenten zoals transistors, weerstanden en geïntegreerde schakelingen met elkaar te verbinden. Signalen reizen langs deze koperen paden en transporteren data en instructies naar delen van het circuit. Dit doordachte ontwerp maakt de werking van moderne elektronische apparaten mogelijk.
Geleidende patronen
Geleidende patronen bestaan uit vormen zoals rechthoeken, cirkels en vierkanten die zijn gemaakt van kopermateriaal. Lange, slanke rechthoeken fungeren als verbindingen met draden, terwijl een verscheidenheid aan vormen fungeren als verbindingspunten voor componenten. Deze patronen geven de opstelling van koper op de printplaat weer, inclusief sporen, pads en andere essentiële elementen. De precieze lay-out en plaatsing van deze sporen en pads zijn cruciaal om de signaalstroom en stroomverdeling over de PCB mogelijk te maken en ervoor te zorgen dat alle componenten efficiënt samenwerken.

Wat is een PCB-productieproces?
Het proces van het vervaardigen van PCB's is behoorlijk ingewikkeld en betrokken. Het begint met het conceptualiseren van een product. Er wordt afgesloten met een operationele PCB-assemblage. In eerste instantie wordt een schema gemaakt om de connectiviteit van de circuits te schetsen. Vervolgens regelt een PCB-ontwerper de circuits om de kenmerken te verbeteren, terwijl hij zich aan de ontwerpbeperkingen houdt. Deze reeks acties is van cruciaal belang om de werkzaamheid en betrouwbaarheid van de PCB te garanderen. Elke fase, van ontwerp tot montage, speelt een rol bij het creëren van een printplaat die aan gespecificeerde normen voldoet.
Voorbereiding voor het PCB-fabricageproces
Nu je de belangrijkste onderdelen van een printplaat kent, moet je je er natuurlijk op voorbereiden. Voordat u met het PCB-productieproces begint, zijn er een paar belangrijke factoren die u moet controleren.

Ontwerp voor productieoverwegingen
Voordat u verder gaat met het PCB-fabricageproces, is het van cruciaal belang om rekening te houden met ontwerpoverwegingen voor productie (DFM). Een belangrijk principe is om de stroom- en aardvlakken op het bord te houden, wat helpt de signaalintegriteit te behouden en interferentie te minimaliseren. Tijdens de planningsfase houden experts ook rekening met elementen zoals productgrootte en benodigde materialen voor productie. Andere belangrijke aspecten zijn onder meer oppervlaktevoorbereiding, secundaire afwerkingsstappen en aandacht voor detail. Het benadrukken van materiaalkeuzes, het begrijpen van fabricagebeperkingen en het naleven van de beste praktijken voor de plaatsing van componenten zijn allemaal essentieel. Efficiënte draadgeleiding en het selecteren van een fabrikant spelen een rol bij het garanderen van een soepel productieproces.
file Formats
De voorbereiding op de productie van printplaten begint met het zorgen dat uw ontwerpbestanden in de juiste formaten zijn. Gerber-bestanden zijn het meest gebruikte formaat voor printplaten en beschrijven patronen voor elke laag, zoals koperen sporen, soldeermaskers, zeefdrukken, boorgaten en contouren. PCB-ontwerpdatabestanden beschrijven de lay-out van de printplaat binnen ontwerpsoftware. Daarnaast bevatten PCB CAD-bibliotheekbestanden een verzameling van gebruikte componenten en footprints. ODB++- uitvoer biedt datasets voor fabricage- en assemblagedoeleinden. Het HPGL Plotter File Format (PLT) vergemakkelijkt de uitwisseling van gegevens met betrekking tot de productie van printplaten.
Bordmaterialen
Het controleren van de materialen voor het bord is de stap ter voorbereiding op de PCB-productie. Zorg ervoor dat de grondstoffen van kwaliteit zijn door te bevestigen dat er eersteklas koper, hars en glas wordt gebruikt. Kwaliteitskoper zorgt voor geleidbaarheid, terwijl superieure hars en glas duurzaamheid en sterkte aan het bord bieden. Het grondig onderzoeken van deze materialen is van cruciaal belang om de effectiviteit en duurzaamheid van uw PCB-product in de praktijk te garanderen.

Het complete PCB-productieproces
Nu je de onderdelen van de PCB kent en weet wat je moet voorbereiden, springen we nu in het PCB-fabricageproces zelf. Hier vindt u de eenvoudig te begrijpen uitleg over hoe wij uw PCB's vervaardigen:
Ontwerpproces
Het productieproces van printplaten begint met het ontwerp. Dit proces omvat het maken van het schema , het ontwerpen van de printplaatlay-out, het bepalen van de produceerbaarheid van het ontwerp en het printen van het ontwerp.
Schematisch ontwerp
Bij de productie van printplaten begint het ontwerpproces met het schematisch ontwerpen. De complexiteit van het schema heeft direct invloed op het algehele ontwerp. Een goed georganiseerd schema kan bestaan uit één pagina met de circuittekening, referenties en een titelblok met details over de creatie en controle. De meeste schema's bestaan echter uit meerdere pagina's met talloze tekeningen. Na het plaatsen van de componenten is de volgende stap het verbinden van alle pinnen, ook wel netten genoemd. Netten leveren de gegevens voor de netlijst, een tekstbestand met referentie-indicatoren die componenten, testpunten en onderlinge verbindingen identificeren.
PCB-indeling
PCB-layout biedt slimme handmatige routing van snelle en differentiële signalen, een op vorm gebaseerde autorouter, geavanceerde verificatie en uitgebreide import-/exportmogelijkheden. Tijdens de PCB-layoutfase stelt u de ontwerptool in, definieert u de printplaatcontouren, importeert u de netlijst en plaatst u de componenten.
Ontwerp voor maakbaarheid
Dit aspect van het PCB-fabricageproces heeft tot doel onderdelen, componenten of producten zo te ontwerpen dat ze gemakkelijker en goedkoper te vervaardigen zijn. Deze aanpak richt zich op het vereenvoudigen, optimaliseren en verfijnen van het productontwerp om tot een beter product tegen lagere kosten te komen. Het betekent het optimaliseren van de lay-out om ervoor te zorgen dat deze zonder problemen kan worden vervaardigd. Dit omvat het verifiëren dat de afstand tussen de componenten voldoet aan de productiemogelijkheden, het garanderen dat de sporen en via's de juiste afmetingen hebben, en het selecteren van materialen die direct beschikbaar en kosteneffectief zijn.
Print het ontwerp
Bij het PCB-fabricageproces wordt bij het afdrukken van het ontwerp gebruik gemaakt van een plotterprinter, en niet van gewoon papier. Deze printer maakt een “film” van de printplaat, zoals een fotonegatief. Zwarte inkt is voor de kopersporen en circuits. De heldere inkt toont niet-geleidende gebieden. Voor de buitenste lagen markeert heldere inkt de koperbanen. Zwarte inkt geeft aan waar koper zal worden verwijderd. Na het printen worden de films uitgelijnd met behulp van een registratiegat.

Fabricageproces
Na het ontwerpproces gaan we nu over tot het fabricageproces. Hier maakt u de materiaalkeuze, maakt u het substraat, drukt u de lagen af en meer. Hier zie je hoe de fabrikant het fysieke product maakt.
Materiaalkeuze
PCB-materialen bestaan doorgaans uit drie hoofdelementen: koper, hars en glas. Deze componenten werken samen om te voldoen aan de behoeften van het elektronische systeem op basis van het goedgekeurde PCB-ontwerp. Houd bij het kiezen van PCB-materialen rekening met de diëlektrische constante, de dissipatiefactor, de thermische geleidbaarheid en de thermische uitzettingscoëfficiënt. Evalueer factoren zoals signaalintegriteit, materiaalkosten en productiekosten.
Maak het substraat
Bij het PCB-fabricageproces is het bordsubstraat een diëlektrisch materiaal dat de basis vormt van de PCB. Het bestaat meestal uit epoxyhars gecombineerd met een glasvezelweefsel, dat zowel structurele integriteit als elektrische isolatie biedt. In sommige gevallen kan de glasvezel ongeweven zijn, afhankelijk van de specifieke eisen van de printplaat. Om de diëlektrische eigenschappen te verbeteren, kan keramiek aan het hars- en glasmengsel worden toegevoegd, waardoor de diëlektrische constante wordt verhoogd en de prestaties van het substraat worden verbeterd.
Druk de binnenste lagen af
Het proces begint met het voorbereiden van de ondergrond en het op maat snijden van de planken. Vervolgens wordt een voorbehandeling aangebracht om een goede hechting van de lagen te garanderen. Vervolgens worden halfuitgeharde platen vervaardigd en op het substraat gelamineerd. Hierna worden de circuits van de binnenlaag vervaardigd en geëtst om de vereiste patronen te creëren.
Schiet onder het ultraviolette licht
UV-blootstelling speelt een cruciale rol bij de fabricage van PCB's door het fotoresistmateriaal dat op de plaat wordt aangebracht te beïnvloeden. Bij blootstelling aan UV-licht verandert de fotoresist op basis van het type. Negatieve fotoresists harden uit bij blootstelling aan UV-licht, terwijl positieve fotoresists beter oplosbaar worden in de blootgestelde gebieden.

Verwijder het ongewenste koper
Dit proces omvat het verwijderen van niet-circuitkoper van de plaat, zodat alleen het koper overblijft dat het circuitpatroon vormt. Het ongewenste koper wordt verwijderd met behulp van etsoplossingen, die het overtollige materiaal selectief oplossen. Deze stap zorgt ervoor dat de uiteindelijke PCB het precieze circuitontwerp heeft dat nodig is voor een goede functionaliteit.
Inspectie
Nadat het ongewenste koper is verwijderd, inspecteren productieprofessionals de PCB zorgvuldig om er zeker van te zijn dat er geen overtollig koper achterblijft. Ze controleren ook op andere defecten of problemen in het bord. Deze grondige inspectie is essentieel om te verifiëren dat de PCB aan de kwaliteitsnormen voldoet en correct zal functioneren in de beoogde toepassing.
Lagen lamineren
Tijdens dit proces worden de interne lagen van de PCB blootgesteld aan hoge temperaturen. Het kan ongeveer 375 graden Fahrenheit bereiken. De druk varieert van 275 tot 400 psi. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een lichtgevoelige droge resist om de lagen aan elkaar te hechten. Na het uitharden wordt de druk geleidelijk verlaagd en wordt het materiaal langzaam afgekoeld. Dit zorgvuldige proces zorgt ervoor dat de lagen stevig met elkaar verbonden zijn en dat de PCB zijn structurele integriteit behoudt.

Druk op de lagen
Na het lamineren van de PCB-lagen is het aandrukken van de lagen een essentiële stap om ervoor te zorgen dat de lagen goed met elkaar verbonden worden. Dit proces omvat het samenklemmen van de lagen met behulp van metalen klemmen op een gespecialiseerde perstafel. Elke laag wordt zorgvuldig uitgelijnd op de tafel met behulp van gespecialiseerde pinnen, die een nauwkeurige positionering garanderen. De pers oefent een uniforme druk uit op de lagen, waardoor ze stevig aan elkaar hechten.
Boorproces
Na het persen van de lagen volgt het boorproces . Eerst worden positioneringsgaten gemaakt; deze dienen als referentiepunten tijdens zowel de productie als de tests. Vervolgens worden pinnen ingebracht om de juiste uitlijning van de printplaat te garanderen. Na het plaatsen van de pinnen worden de gaten daadwerkelijk geboord om openingen te creëren voor componenten en aansluitingen. Ten slotte worden de gaten grondig geïnspecteerd om de nauwkeurigheid en kwaliteit te controleren.

Platingproces
Vervolgens komt het galvaniseerproces . Dit proces zorgt voor zowel de bescherming als de functionaliteit van de printplaat. Hierbij wordt een metaallaag op de printplaat aangebracht om deze te beschermen tegen oxidatie en aantasting door de tijd. Door deze metaalcoating wordt de printplaat beschermd tegen omgevingsfactoren die de prestaties kunnen beïnvloeden. Het galvaniseren verbetert ook het uiterlijk van de printplaat met een heldere, gepolijste afwerking. Belangrijker nog, de metaallaag biedt een nauwkeurig en betrouwbaar soldeeroppervlak, wat essentieel is voor het veilig monteren en aansluiten van elektronische componenten.
Beeldvormingsproces van de buitenste laag
Na het plateringsproces is het beeldvormingsproces van de buitenste laag het proces waarbij de fabrikant een fotografisch beeld van het printplaatontwerp maakt. Om dit te doen, wordt een fotomasker gebruikt, dat een negatief beeld is van de lay-out van de printplaat. Het fotomasker wordt op een lichtgevoelig substraat geplaatst en vervolgens aan licht blootgesteld. Deze belichting brengt het circuitontwerp over op het substraat, wat cruciaal is voor het produceren van de nauwkeurige en gedetailleerde uiteindelijke printplaat.
Etsproces
Na het afbeelden van de buitenste laag, zal het etsproces de circuitpatronen op de printplaat nauwkeurig definiëren. Eerst wordt de niet-belichte fotolak, die bepaalde delen van het koper tijdens het afbeelden beschermde, weggewassen. Hierdoor komt de onderliggende koperlaag bloot te liggen. Vervolgens wordt de printplaat opnieuw met koper bekleed om een consistent en volledig oppervlak te garanderen. In de laatste stap wordt de buitenste laag van de printplaat met tin bedekt om het koper te beschermen tegen oxidatie en beschadiging.
Soldeermasker aanbrengen
Het soldeermasker is een dunne, lakachtige polymeerlaag. Deze wordt aangebracht over de koperen sporen op de printplaat om ze te beschermen tegen oxidatie en beschadiging. Deze laag helpt ook soldeerbruggen te voorkomen, dat zijn ongewenste verbindingen tussen dicht bij elkaar gelegen soldeerpunten. Door het koper te bedekken met het soldeermasker, wordt de printplaat beschermd tegen kortsluiting en andere potentiële problemen tijdens het soldeerproces en gedurende het gebruik ervan.

Zeefdrukproces
Het zeefdrukproces omvat verschillende methoden om tekst en symbolen aan de printplaat toe te voegen. Een veelgebruikte techniek is handmatig zeefdrukken, de oudste en meest kosteneffectieve methode. Hierbij worden ontwerpen handmatig met behulp van een zeef en inkt op de printplaat gedrukt. Een andere methode is vloeibare fotoprinttechnologie, waarbij het laminaat eerst met epoxy wordt gecoat en vervolgens aan licht wordt blootgesteld om de benodigde patronen te creëren. Directe legenda-printing is een andere benadering waarbij het ontwerp rechtstreeks op de printplaat wordt gedrukt, wat zorgt voor een hoge nauwkeurigheid en detailrijkdom.
Oppervlakteafwerkingsproces
De volgende stap is het oppervlakteafwerkingsproces. Het oppervlakteafwerkingsproces omvat het creëren van een intermetallische verbinding tussen het blanke koper op de printplaat en de componenten. Dit wordt bereikt door de printplaten onder te dompelen in een gesmolten pot met daarin een immersievloeistof. Hier zijn enkele immersievloeistoffen die worden gebruikt bij oppervlakteafwerkingsprocessen:

Testproces
Om er zeker van te zijn dat het bord correct functioneert, is een grondige test essentieel. Hiervoor worden verschillende methoden gebruikt:
AOI
Geautomatiseerde optische inspectie ( AOI) is een cruciale stap in het PCB-productieproces die de kwaliteit en betrouwbaarheid waarborgt. AOI gebruikt een camera om de printplaat automatisch te scannen op zowel grote als kleine defecten. Dit omvat het controleren op ontbrekende componenten, onjuiste componentplaatsing of problemen zoals onjuiste afrondingsgrootte en -vorm. Door de printplaat autonoom te inspecteren, helpt AOI problemen vroegtijdig te identificeren en te corrigeren, waardoor de algehele kwaliteit van het eindproduct verbetert en de kans op defecten in de uiteindelijke elektronica afneemt.
Testen van vliegende sondes
Flying Probe Testing is een belangrijke methode in het PCB-productieproces. Het maakt gebruik van elektromechanisch bestuurde sondes om verschillende componenten op de printplaat te testen. De sondes bewegen zich over het bord met behulp van een geautomatiseerd tweeassig systeem. Ze maken contact met verschillende testpunten of componenten om te controleren op elektrische aansluitingen en fouten.
Armatuur testen
Een PCB-testopstelling is een speciaal ontworpen platform om de te testen printplaat vast te houden en ermee verbonden te worden. Het creëert een elektrische interface tussen de printplaat en externe testapparatuur . Deze opstelling maakt het mogelijk om stimulussignalen op de printplaat aan te leggen en nauwkeurige metingen te verrichten. Door een testopstelling te gebruiken, kunnen fabrikanten efficiënt elektrische fouten opsporen en ervoor zorgen dat de printplaat voldoet aan alle prestatie- en kwaliteitsnormen voordat deze naar de volgende productiefase gaat.
Visuele inspectie
Tijdens deze fase gebruiken inspecteurs hun ogen om verschillende aspecten van de PCB te controleren om de kwaliteit te garanderen. Een typische visuele controlelijst voor PCB-inspectie omvat het verifiëren dat de dikte van het bord correct is, het controleren op oppervlakteruwheid en kromtrekken, en ervoor zorgen dat de afmetingen van het samenstel overeenkomen met de specificaties. Speciale aandacht wordt besteed aan afmetingen gerelateerd aan elektrische connectoren. Dit proces helpt bij het opsporen van zichtbare gebreken of inconsistenties die de prestaties van het bord kunnen beïnvloeden.

PCB-routering
PCB-routing omvat het creëren van verbindingen tussen componenten, pads en sporen op een printplaat. Dit proces omvat het bepalen van de paden voor kopersporen en het ontwerpen van onderlinge verbindingen om aan de mechanische behoeften van het PCB-ontwerp te voldoen. Elke PCB-routering moet koperen verbindingen hebben die componenten met elkaar verbinden, op de oppervlaktelaag of interne lagen, ook wel sporen genoemd. Routing speelt een rol omdat het bepaalt hoe kopersporen op een PCB componenten met elkaar verbinden op basis van de circuitnetlijst, waardoor een efficiënte functionaliteit van het bord wordt gegarandeerd. Er zijn twee soorten PCB-routing:
- Doolhofroutering – een methode die wordt gebruikt om paden te vinden tussen twee punten in een op rasters gebaseerd doolhof.
- XY-routering – het eenvoudige en algemene algoritme dat wordt gebruikt in netwerk-op-chip-systemen en dat deterministisch, statisch en zonder impasses is.

In feite zijn er V-scoring (standaard en springende V-cut) en controlediepte-routing.
Het hangt af van de eisen van de klant.
Verpakken en bezorgen
Verpakking en levering zijn de laatste stap in het PCB-productieproces. Zodra de PCB's alle kwaliteitscontroles hebben doorstaan, worden ze zorgvuldig verpakt om ze tijdens het transport te beschermen. Deze verpakking bevat vaak antistatische materialen om schade door statische elektriciteit te voorkomen. De planken worden vervolgens naar hun bestemming verzonden, of dit nu van een fabrikant is of rechtstreeks naar de klant.
Welke software moet worden gebruikt voor PCB-ontwerp vóór het productieproces?
Het selecteren van de juiste software voor PCB-ontwerp is cruciaal voordat het productieproces wordt gestart. Verschillende opties komen tegemoet aan verschillende behoeften en voorkeuren. Hier zijn enkele van de software die u kunt kiezen om uw PCB-ontwerp te maken:
- Altium-ontwerper
- OfCAD
- Cadans
- EAGLE
- GemakkelijkEDA
- OntwerpSpark
- kicad
- PCB-artiest
- Dip Trace
- PCB123
- Circuit Studio
- ExpressPCB
- circuitmaker
- Ultibord
- PCBWeb
- BSch3V
- Xcircuit
- Gerbv
- Pad2Pad
Is het belangrijk om het PCB-productieproces te begrijpen??
Ja, dat is zo! Weten hoe PCB's worden gemaakt, helpt bij het oplossen van eventuele problemen die zich tijdens de productie kunnen voordoen. Door vertrouwd te zijn met elke stap, van ontwerp tot eindtest, kunt u problemen snel identificeren en aanpakken voordat ze grote problemen worden. Deze kennis zorgt ervoor dat het eindproduct voldoet aan de kwaliteitsnormen en betrouwbaar presteert.

Tips voor het kiezen van de perfecte fabrikant voor uw PCB-productieproces
Expertise en ervaring in het proces zorgen voor betere besluitvorming en probleemoplossing. Het kennen van de capaciteiten van de PCB-assemblagefabrikant helpt bij het kiezen van de juiste partner voor uw behoeften. Prototype PCB-assemblagediensten zijn van cruciaal belang voor het testen van ontwerpen vóór de volledige productie. Kwaliteitscontrolemaatregelen zorgen ervoor dat het eindproduct aan hoge normen voldoet. Bekendheid met productiefaciliteiten en technologie helpt bij het begrijpen van de productieomgeving. Met aanpassingsopties kunt u het ontwerp afstemmen op specifieke vereisten, terwijl schaalbaarheid en kennis van het productievolume helpen bij het plannen van toekomstige behoeften. Inzicht in de kosten- en prijsstructuur kan helpen bij budgettering en kostenbeheer.
Conclusie
Het leren van het PCB-productieproces is cruciaal voor het garanderen van hoogwaardige en functionele elektronische componenten. Van het initiële ontwerp en de materiaalkeuze tot ingewikkelde processen zoals etsen, plateren en testen: elke stap speelt een cruciale rol in de prestaties en betrouwbaarheid van het eindproduct. Door de juiste ontwerpsoftware te gebruiken, de gedetailleerde stappen bij de fabricage te kennen en inzicht te hebben in testen en kwaliteitscontrole, kunt u problemen beter oplossen en het productieproces optimaliseren. Deze uitgebreide kennis helpt ook bij het selecteren van de beste fabrikant van PCB-assemblages, het begrijpen van aanpassingsopties en het effectief beheren van de kosten. Uiteindelijk leidt een diepgaande kennis van het PCB-productieproces tot betrouwbaardere producten en een efficiëntere productie.


Taal wijzigen