Ein kurzer Überblick über die Schritte beim Herstellen einer plattierten PTH-Leiterplatte

Leiterplatten werden seit über 80 Jahren hergestellt und ihre Komplexität hat mit dem ständigen Marsch der Elektronikindustrie zugenommen. Die Materialien haben sich ebenfalls aufgrund von Anwendungen und Vorschriften geändert. Bei der Entwicklung von Platinen hat die Endanwendung daher einen ebenso großen Einfluss auf die Herstellung der Platine und deren Gesamtkosten wie die Auswahl einer bestimmten Komponente.

Alle Leiterplatten (im Allgemeinen als PCBs bezeichnet) sind einzigartig und maßgeschneidert. Sie sind eine Lösung, um Komponenten in einem Schaltungslayout fest verdrahten zu müssen. Sie bilden eine Plattform, auf der Komponenten für ein bestimmtes Schaltungsdesign angeordnet werden können.

Ihre Herstellung umfasst viele verschiedene Techniken und Disziplinen, deren Interaktion verstanden und kontrolliert werden muss, um zuverlässige und konsistente Ergebnisse zu erzielen. Es ist nur ein Fehler in bis zu 100 Prozessen erforderlich, die zur Herstellung einer Leiterplatte verwendet werden, um einen Fehler zu verursachen.

Bühne eins

Alle Leiterplatten beginnen mit einer CAD-Datei oder einer Gerber-Datei, die “bearbeitet” werden muss, da jeder Hersteller mit verschiedenen Maschinen und einem anderen Satz von Werkzeugbohrungen arbeitet, um die Platten für die Ausrichtung von einem Prozess zum nächsten zu positionieren. Für mehrere Produktionsstufen müssen auch fotografische Werkzeuge hergestellt werden. Dies ist die einmalige “Werkzeuggebühr”, die häufig bei Zitaten zu sehen ist.

Stufe zwei

Das verwendete Rohmaterial ist ein doppelseitiges Stück kupferplattierte Glasfaser- und Epoxidmischung. Abhängig von den Anforderungen der Endanwendung stehen auch verschiedene Sorten anderer Materialien zur Verfügung. Einige davon erfordern eine spezielle Verarbeitung, die normalerweise nicht vorrätig ist oder nicht verfügbar ist.

Am häufigsten ist der 1,6 mm dicke FR4 mit 1 Unze Kupfer. (FR4 bezieht sich auf den Feuerhemmungsgrad, 1 Unze Kupfer ist 36 Mikron dick)

Dieses Rohmaterial wird in Platten unterschiedlicher Größe vorgeschnitten, die von den Verarbeitungsmaschinen leicht verarbeitet werden können. Die Vorproduktion bestimmt den besten Ertrag, um Abfall zu sparen, und somit die beste Bogengröße für jeden individuellen Bau.

Die Platte wird dann mit den erforderlichen Löchern für die Schaltung und etwaigen Werkzeugbohrungen oder -schlitzen für die Produktion gebohrt.

Stufe drei

Alle zuvor gebohrten Löcher sind nicht leitend. Um sie zu verbinden (um eine Verbindung zwischen den oberen und unteren Kupferschichten auf der Basissubstratplatte zu ermöglichen), durchläuft die gesamte Platte eine Reihe nasschemischer Prozesse, um die gesamte Oberfläche zu “metallisieren”, was zu einer Addition führt 1-5 Mikron Kupfer auf allen Oberflächen.

Stufe vier

Die Platte wird dann auf beiden Seiten mit einem Film eines lichtempfindlichen Resists beschichtet, der mit Hilfe des fotografischen Werkzeugs einen Plattierungsresist ergibt. Für die Bereiche, in denen Kupferspuren erforderlich sind und um die gebohrten Bohrungen zu verstärken, werden jetzt Kupfer und eine dünne Zinnschicht galvanisiert. Das Zinn ist da, um einen Ätzresist für die nächste Stufe zu bilden.

Stufe fünf

Der Plattierungsresist wird dann entfernt und die Platte wird dann durch eine Ätzlösung geführt. Dadurch wird Kupfer geätzt, jedoch nicht in den Bereichen, in denen das Zinn als Ätzresist fungiert, wodurch “leitfähige Bahnen” zurückbleiben.

Stufe sechs

Das Zinn wird entfernt, und das Kupfer wird geätzt und gereinigt, bevor eine Beschichtung aus elektrisch isolierender und mit einem Bild bebildbarer Lötstempelfarbe aufgebracht wird. Mit einem Fototool wird ein Bild erzeugt, das über der gesamten Schaltung eine harte Beschichtung hinterlässt, wobei lediglich Kupferkontaktstellen freigelegt werden, um eine Komponentenverbindung zu ermöglichen.

Stadium sieben

In diesem Stadium wird eine lötfähige Oberfläche aufgebracht, die je nach Anwendung und Komplexität des Platinenentwurfs entweder Hot Air Solder Leveled (HASL) oder Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG) sein kann.

Es gibt andere Oberflächenveredelungen, aber diese beiden decken den Großteil der Nachfrage ab und werden am häufigsten verwendet.

Stufe Acht

Eine Legende kann in dieser Phase entweder durch Foto-Imaging oder Siebdruck angewendet werden. Dies ermöglicht eine einfachere Platzierung der Komponenten und hilft im Feld, falls Reparaturen / Upgrades erforderlich sind.

Die Schaltkreise können jetzt vor dem Bare-Board-Test als einzelne Schaltkreise weitergeleitet werden oder in einem Panel verbleiben.

Nachdem sie auf Pausen und Shorts getestet wurden, werden sie vor dem Versand einer Sichtprüfung unterzogen.