Une carte de circuit imprimé (PCB) est la carte de la plupart des dispositifs électroniques modernes qui possède des lignes et des pads reliant les différents points entre eux. Même s’il s’agit d’une petite planche, son processus de production est très complexe et délicat. Voici une introduction étape par étape au processus de fabrication du PCB avec des photos et des vidéos.
Étape 1. Fichier CAO sur PCB
La première étape dans la production de PCB consiste à organiser et vérifier la disposition du PCB. Les fabricants de PCB prennent des fichiers CAO provenant d’entreprises de conception de PCB et les convertissent en un format unifié – Extended Gerber RS-274X ou Gerber X2, car chaque logiciel de CAO possède son propre format de fichier unique. L’ingénieur 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 PCB à la maison, la disposition du PCB peut être imprimée sur papier avec une imprimante laser puis transférée sur un stratifié revêtu de cuivre. Pendant le processus d’impression, comme l’imprimante est sujette à l’absence d’encre et à des points de rupture, il est nécessaire de reconstituer manuellement l’encre avec un stylo à base d’huile.
Cependant, les usines utilisent généralement la photocopie pour imprimer la disposition du PCB sur pellicule. S’il s’agit d’un circuit imprimé multi-couches, le film imprimé de chaque couche sera organisé dans l’ordre.
Des 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 du PCB.
Étape 2. Fabrication de plaques
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 circuit imprimé à 8 couches, composé en réalité de 3 stratifiés recouverts de cuivre plus 2 films de cuivre, qui sont ensuite collés ensemble par pré-incrustation. La séquence de production commence avec les cartes intermédiaires (circuits de couches 4 et 5), empilées successivement, puis fixes. La production du PCB à 4 couches est similaire, incluant une carte de noyau et deux films en cuivre.
Étape 3. Couches internes du PCB
Commencez par réaliser le circuit à deux couches de la carte centrale centrale. Après le nettoyage du CCL, 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 tracant pour PCB à deux couches et le stratifié double couche revêtu de cuivre dans le film tracé supérieur pour garantir un empilement précis des films tracés 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 la disposition des PCB, ce qui équivaut au rôle de l’encre d’imprimante laser pour les PCB manuels. De plus, la feuille de cuivre recouverte par le film noir sera corrodée, et le film transparent durci sera préservé.
Rincez le film photosensible non durci avec de la soude, le film durci recouvrira le circuit en feuille de cuivre désiré.
Ensuite, utilisez une base solide, comme le NaOH, pour graver la feuille de cuivre indésirable.
Décollez le film photosensible durci pour exposer la feuille de cuivre afin de configurer le circuit imprimé souhaité.
Étape 4. Tableau et vérification
La carte de base a été produite avec succès. Ensuite, percez des trous d’alignement pour un accès facile aux autres matériaux.
Une fois que le panneau de base est laminé avec d’autres, il ne peut plus être modifié. L’inspection des circuits imprimés est donc très importante. La machine compare automatiquement avec la disposition du PCB pour détecter les erreurs.
Les deux premières couches de cartes PCB ont été fabriquées.
Étape 5. Lamination
Une nouvelle matière première appelée Prepreg est introduite ici, qui est un adhésif entre la carte de noyau (couches PCB > 4) et entre la carte de noyau et la feuille de cuivre extérieure, et agit également comme isolant.
La feuille de cuivre inférieure et deux couches de pré-incrustation 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 feuille pré-incrustée, une couche de feuille de cuivre et une couche de plaque d’aluminium pressé de roulement recouvrent la plaque de cœur.
Pour améliorer l’efficacité du travail, l’usine empile trois cartes PCB différentes avant de les réparer. La plaque supérieure en fer est attirée magnétiquement pour faciliter l’alignement avec la plaque inférieure. Après que les deux couches de plaques de fer ont été 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 thermique sous vide pour lamination. La haute température fait fondre l’époxy dans le pré-préconçu et maintient le noyau et la feuille de cuivre ensemble sous pression.
Après collage, retirez la plaque supérieure en fer qui appuie sur le PCB. Ensuite, retirez la plaque d’aluminium à pression pressurée. La plaque d’aluminium joue également le rôle d’isolation des différents PCB afin d’assurer la platitude de la feuille de cuivre sur la couche extérieure du PCB. Enfin, le circuit imprimé retiré à ce moment sera recouvert d’une feuille de cuivre lisse.
Étape 6. Percez 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 ? D’abord, des trous traversants sont réalisés dans le PCB, puis les parois des trous sont métallisées pour conduire l’électricité.
Posez une couche d’aluminium sur la perforatrice et posez le circuit imprimé dessus. Comme le forage est un processus relativement lent, pour améliorer l’efficacité, 1 à 3 cartes identiques sont empilées les unes sur les autres pour percer des trous, selon le nombre de couches du PCB. Enfin, couvrez 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 suffit de sélectionner le bon programme de forage sur l’ordinateur, le reste est fait automatiquement par la perceuse. La mèche est entraînée par la pression de l’air, et la vitesse maximale peut atteindre 150 000 tr/min. Parce qu’une telle vitesse suffit à assurer la planévité de la paroi du trou.
Le remplacement du foret est également effectué 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 procédé précédent, de l’époxy en fusion était extrudé du PCB, il fallait donc le couper. Ici, la fraiseuse coupe la périphérie du PCB selon ses coordonnées XY correctes.
Étape 7. Précipitations chimiques du cuivre sur les trous
Comme 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 panneau 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. Tout le processus de traitement chimique, de nettoyage, etc. est contrôlé par la machine.
Ensuite, transférez la couche extérieure du PCB sur la feuille de cuivre. Le procédé est similaire au principe de transfert de la précédente carte à noyau interne du PCB. La disposition du circuit imprimé est transférée sur la feuille de cuivre au moyen de pellicule photo-imprimée et de film photosensible. La seule différence, c’est que les points positifs seront utilisés comme planches.
Le transfert de la disposition interne du PCB décrit ci-dessus utilise la soustraction, le négatif étant la carte. Le circuit imprimé est recouvert par le film photosensible durci en circuit, et le film non durci est nettoyé. Après la gravure de la feuille de cuivre exposée, le circuit de disposition du PCB est protégé par le film durci. Le transfert de la disposition du PCB de la couche extérieure adopte la méthode normale, et le film positif est la carte. La zone non circuitée est recouverte d’un film photosensible durci sur le circuit imprimé. Après avoir nettoyé le film non durci, un galvanplasmage est effectué. Les endroits avec des films ne peuvent pas être électroplacés, et les endroits sans films sont plaqués au cuivre puis étamés. Après le retrait du film, une gravure alcaline est effectuée et l’étain est finalement retiré.
Mettez le PCB nettoyé de chaque côté de la feuille de cuivre dans la plastifiatrice, puis appuyez sur le moule photosensible sur la feuille de cuivre.
Les films imprimés en configuration supérieure et inférieure du PCB sont fixés à travers les trous, et la carte PCB est placée au centre. Ensuite, le film photosensible sous le film émetteur de lumière est durci par l’irradiation de la lampe UV, qui est le circuit à réserver.
Après avoir nettoyé le film photosensible indésirable et non durci, inspectez la carte PCB.
Le circuit imprimé est clampé avec des clips et plaqué cuivre. 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, afin que l’ensemble du système soit automatiquement contrôlé par l’ordinateur afin d’en garantir la précision.
Après l’électroplaque du film de cuivre, l’ordinateur donne les instructions pour déplacer une fine couche d’étain. Ensuite, vérifiez que le revêtement en cuivre et étain a la bonne épaisseur.
Ensuite, une chaîne d’assemblage automatisée complète complète le processus de gravure. Ensuite, nettoyez le film photosensible durci sur le circuit imprimé.
Ensuite, utilisez un alcali fort pour nettoyer la feuille de cuivre indésirable qu’elle recouvre.
Enfin, retirez la couche étayée sur la feuille cuivrée de la disposition du PCB avec du liquide d’étain pour décaper. Après nettoyage, la disposition du circuit imprimé à 4 couches est terminée.
