Une carte de circuit imprimé (PCB) est la carte de la plupart des appareils électroniques modernes qui a des lignes et des pastilles qui relient les différents points entre eux. Même s’il s’agit d’une petite planche, son processus de production est très compliqué et délicat. Voici une introduction étape par étape au processus de fabrication des PCB avec des photos et des vidéos.
Étape 1. Fichier CAO PCB
La première étape de la production de PCB consiste à organiser et à vérifier la disposition du PCB. Les fabricants de PCB prennent des fichiers CAO de sociétés de conception de PCB et les convertissent dans un format unifié - Extended Gerber RS-274X ou Gerber X2, car chaque logiciel de CAO a son propre format de fichier unique. L’ingénieur en électronique vérifiera ensuite si la disposition du PCB est conforme au processus de fabrication, s’il y a des défauts, etc.
Lors de la fabrication de circuits imprimés à la maison, la disposition du circuit imprimé peut être imprimée sur papier avec une imprimante laser, puis transférée sur un stratifié recouvert de cuivre. Pendant le processus d’impression, étant donné que l’imprimante est sujette au manque d’encre et aux points d’arrêt, il est nécessaire de réapprovisionner manuellement l’encre avec un stylo à base d’huile.
Cependant, les usines utilisent généralement la photocopie pour imprimer la disposition du PCB sur film. S’il s’agit d’un PCB multicouche, le film de mise en page imprimé de chaque couche sera disposé dans l’ordre.
Les trous d’alignement seront ensuite perforés dans le film. L’alignement des trous est très important, et il est essentiel d’aligner les couches du matériau PCB.
Étape 2. Fabrication d’assiettes
Nettoyez la plaque de cuivre. S’il y a de la poussière, cela peut provoquer un court-circuit ou un circuit ouvert dans le circuit final.
L’image ci-dessous est un exemple de PCB à 8 couches, qui est en fait composé de 3 stratifiés recouverts de cuivre et de 2 films de cuivre, qui sont ensuite collés ensemble avec du préimprégné. La séquence de production commence par les cartes intermédiaires (circuits de couche 4 et 5), empilées successivement, puis fixées. La production de PCB à 4 couches est similaire, y compris une carte de base et deux films de cuivre.
Étape 3. Couches internes de PCB
Réalisez d’abord le circuit à deux couches de la carte centrale du milieu. Une fois le CCL nettoyé, la surface sera recouverte d’un film photosensible. Le film est durci par la lumière pour former un film protecteur sur la feuille de cuivre.
Insérez le film de trace PCB à deux couches et le stratifié recouvert de cuivre double couche dans le film de trace PCB supérieur pour assurer un empilement précis des films de trace PCB supérieur et inférieur.
La machine irradie le film photosensible sur la feuille de cuivre à l’aide d’une lampe UV. Le film transparent est durci à la lumière et il n’y a toujours pas de film photosensible durci. La feuille de cuivre recouverte sous le film durci est nécessaire pour l’implantation des circuits imprimés, ce qui équivaut au rôle de l’encre d’imprimante laser pour les circuits imprimés manuels. De plus, la feuille de cuivre recouverte du film noir sera corrodée et le film transparent durci sera conservé.
Rincez le film photosensible non durci avec de la lessive, le film durci couvrira le circuit de feuille de cuivre souhaité.
Utilisez ensuite une base solide, telle que le NaOH, pour graver la feuille de cuivre indésirable.
Décollez le film photosensible durci pour exposer la feuille de cuivre pour la disposition de circuit imprimé souhaitée.
Étape 4. Embarquement et vérification
Le panneau de base a été produit avec succès. Ensuite, percez-y des trous d’alignement pour un accès facile à d’autres matériaux.
Une fois que le panneau de base est laminé avec d’autres, il ne peut pas être modifié. L’inspection des PCB est donc très importante. La machine comparera automatiquement avec la disposition du PCB pour trouver des erreurs.
Les deux premières couches de cartes PCB ont été fabriquées.
Étape 5. Laminage
Une nouvelle matière première appelée Prepreg est introduite ici, qui est un adhésif entre la carte centrale (couches PCB > 4) et entre la carte centrale et la feuille de cuivre extérieure, et agit également comme un isolant.
La feuille de cuivre inférieure et deux couches de préimprégné ont été préfixées à travers le trou de câblage et la plaque de fer inférieure, puis la carte de noyau finie est également placée dans le trou de câblage, et enfin deux couches de préimprégné, une couche de feuille de cuivre et une couche de plaque d’aluminium pressée de roulement recouvre la plaque centrale.
Pour améliorer l’efficacité du travail, l’usine empile trois cartes PCB différentes avant de les fixer. La plaque de fer supérieure est attirée magnétiquement pour un alignement facile avec la plaque de fer inférieure. Une fois que les deux couches de plaques de fer sont alignées avec succès en insérant les goupilles de positionnement, la machine comprime autant que possible l’espace entre les plaques de fer, puis les fixe avec des clous.
La carte PCB serrée par la plaque de fer est placée sur le support, puis envoyée à la presse à chaud sous vide pour le laminage. La haute température fait fondre l’époxy dans le préimprégné et maintient le noyau et la feuille de cuivre ensemble sous pression.
Après le collage, retirez la plaque de fer supérieure en appuyant sur le PCB. Retirez ensuite la plaque d’aluminium porteuse de pression. La plaque d’aluminium joue également le rôle d’isoler les différents PCB pour assurer la planéité de la feuille de cuivre sur la couche extérieure du PCB. Enfin, le PCB retiré à ce moment sera recouvert d’une feuille de cuivre lisse.
Étape 6. Percer les trous
Alors, comment connecter les 4 couches de feuilles de cuivre du PCB qui ne sont pas en contact les unes avec les autres ? Tout d’abord, des trous traversants sont pratiqués dans le circuit imprimé, puis les parois des trous sont métallisées pour conduire l’électricité.
Posez une couche d’aluminium sur le perforateur et placez le PCB dessus. Le forage étant un processus relativement lent, pour améliorer l’efficacité, 1 à 3 cartes identiques sont empilées les unes sur les autres pour percer des trous, en fonction du nombre de couches du PCB. Enfin, recouvrez le PCB le plus haut d’une couche d’aluminium. Les plaques d’aluminium supérieure et inférieure sont utilisées pour empêcher la feuille de cuivre du PCB de se déchirer lors du perçage.
Ensuite, il vous suffit de sélectionner le bon programme de forage sur l’ordinateur, le reste est fait automatiquement par la perceuse. Le foret est entraîné par la pression de l’air et la vitesse maximale peut atteindre 150 000 tr/min. Parce qu’une telle vitesse élevée est suffisante pour assurer la planéité de la paroi du trou.
Le remplacement du foret se fait également automatiquement par la machine selon le programme. Les plus petits forets peuvent atteindre un diamètre de 100 microns, tandis que le diamètre d’un cheveu humain est de 150 microns.
Dans le processus précédent, l’époxy fondu était extrudé du PCB, il devait donc être coupé. Ici, la fraiseuse à copier coupe la périphérie du PCB selon ses coordonnées XY correctes.
Étape 7. Précipitation chimique du cuivre sur les trous
Étant donné que presque tous les modèles de PCB utilisent des trous traversants pour connecter les lignes sur différentes couches, une bonne connexion nécessite un film de cuivre de 25 microns sur les parois des trous. L’épaisseur du film de cuivre doit être obtenue par galvanoplastie, mais les parois des trous sont composées de résine époxy non conductrice et de panneaux de fibre de verre. La première étape consiste donc à déposer une couche de matériau conducteur sur la paroi du trou pour former un film de cuivre de 1 micron sur toute la surface du PCB par dépôt chimique. L’ensemble du processus de traitement chimique, de nettoyage, etc. est contrôlé par la machine.
Ensuite, transférez la couche externe du PCB sur la feuille de cuivre. Le processus est similaire au principe de transfert de la précédente carte de noyau interne du PCB. La disposition du circuit imprimé est transférée sur la feuille de cuivre au moyen d’un film de photo-impression et d’un film photosensible. La seule différence est que les positifs seront utilisés comme des tableaux.
Le transfert de la disposition interne du PCB décrite ci-dessus utilise la soustraction, le négatif étant la carte. Le circuit imprimé est recouvert par le film photosensible durci sous forme de circuit, et le film non durci est nettoyé. Une fois la feuille de cuivre exposée gravée, le circuit de topologie du PCB est protégé par le film durci. Le transfert de la disposition du PCB de la couche externe adopte la méthode normale, et le film positif est la carte. La zone hors circuit est couverte par un film photosensible durci sur le circuit imprimé. Après avoir nettoyé le film non durci, la galvanoplastie est effectuée. Les endroits avec des films ne peuvent pas être galvanisés, et les endroits sans films sont plaqués avec du cuivre puis étamés. Une fois le film retiré, une gravure alcaline est effectuée et l’étain est enfin retiré.
Placez le PCB nettoyé des deux côtés de la feuille de cuivre dans la plastifieuse et appuyez sur le moule photosensible sur la feuille de cuivre.
Les films de topologie de circuit imprimé supérieur et inférieur sont fixés à travers les trous et la carte de circuit imprimé est placée au milieu. Ensuite, le film photosensible sous le film transmettant la lumière est durci par l’irradiation de la lampe UV, qui est le circuit qu’il faut réserver.
Après avoir nettoyé le film photosensible indésirable et non durci, inspectez la carte PCB.
Le PCB est serré à l’aide de clips et cuivré. Comme mentionné précédemment, afin d’assurer une conductivité suffisante du trou, le film de cuivre plaqué sur la paroi du trou doit avoir une épaisseur de 25 microns, de sorte que l’ensemble du système sera automatiquement contrôlé par l’ordinateur pour assurer sa précision.
Une fois le film de cuivre galvanisé, l’ordinateur donne des instructions pour galvaniser une fine couche d’étain. Ensuite, assurez-vous que le placage de cuivre et d’étain est de la bonne épaisseur.
Ensuite, une ligne d’assemblage automatisée complète complète le processus de gravure. Ensuite, nettoyez le film photosensible durci sur le circuit imprimé.
Ensuite, utilisez un alcali puissant pour nettoyer la feuille de cuivre indésirable qu’il recouvre.
Enfin, décollez la couche étamée sur la feuille de cuivre de la disposition du PCB avec du liquide de décapage à l’étain. Après le nettoyage, la disposition du PCB à 4 couches est terminée.
