KUNSKAPSBAS

PRODUKTIONSPROCESS FÖR MÖNSTERKORT

Tillverkning av mönsterkort i flera lager

1.0

Designkontroll och förberedelse av produktionsverktyg.

Under det första skedet av tillverkningsprocessen granskas den samling tillverkningsdata som tillhandahålls av formgivaren, och förbereds produktionsverktyg och CAM-data.

1.1

Tillverkningsdata.

Das Ergebnis des Leiterplattendesigns ist in einem Datenpaket zusammengefasst, das dem Hersteller in einem Standardformat der Leiterplattenindustrie (Extended Gerber oder ODB++) bereitgestellt wird.Gerber-Dateien enthalten Angaben zu den Kupferschichten, der Lötstoppmaske und den elektronischen Bauteilen.Zusätzlich enthält das Produktionsdatenpaket eine Bohrdatei, eine Netzliste sowie allgemeine technische Daten.

1.2

Design för tillverkning

granskar datapaketet och bekräftar att all information som behövs för tillverkningen är tydlig och fullständig.Vi kontrollerar också att designen och specifikationerna matchar produktionskapaciteten.
1.3

När alla tekniska frågor har blivit löst kommer de nödvändiga verktygen att bli färdiga.

1.31

Förberedelse av produktionspanelerna.

Tillverkare använder standard tillverkningspaneler. Tillverkningspanelen måste utformas för att maximera materialanvändningen med tanke på PCB - dimensionerna och tillverkningskraven: processkontrollkuponger, verktygshål och hantering.

production panel
1.32

Förberedelse av film (fotofilm).

Med en laserplotter skrivs en film ut för varje PCB-lager. Laserplottern står i ett temperaturoch fuktighetsreglerat mörkrum.Filmerna registreras för att garantera att lagren är exakt inpassade mot varandra. De stansade styrhålen används senare för att inpassa filmerna i UV-exponeringsprocessen. En annan metod är Laser Direct Imaging (LDI), där en CCD-kamera används i exponeringsmaskinen för registrering av fotoverktyget.

working film
2.0

Innerlager

Vid förberedelsen av innerlagren tar vi basmaterialet glasfiberarmerad epoxiharts, med en beläggning av kopparfolie på båda sidor, och tar bort överflödig koppar så att kopparmönster bara finns där det behövs för strömkretsen.

2.1

Basmaterial

Innerlagrets kärna består av glasfiberarmerad epoxiharts med beläggning av kopparfolie på båda sidor. Vanligtvis används FR4-material.
Kopparbeläggningen rengörs genom en kemisk process för innerlager, för att avlägsna oxider och eventuella föroreningar.Samtidigt ruggar de roterande borstvalsarna kopparytan för att få tillräcklig mekanisk adhesion.

base material
2.2

Torrfilmslaminering

Basmaterialet körs genom ett uppvärmt valspar (temperatur: cirka 110{1]º[2} C, tryck: 3–5 bar).Kopparytan blir känslig för ljus inom det blå våglängdsområdet och vidare bearbetning måste därför ske i gult arbetsljus.

dray film lamination
2.3

Exponering av innerlager

Filmen för lagret placeras på det laminerade materialet och sedan exponeras laminatlagret för energirikt UV-ljus.Kopparmönstret är transparent i filmen och underliggande laminat exponeras för UV-ljus.Det exponerade området polymeriseras kemiskt och mönstret härdas
Det område som skyddas av svärta i filmen polymeriseras och sköljs bort vid framkallningen.

exposure
2.4

Framkallning

Framkallningen sker genom att innerlagren sprejas horisontellt med en natriumkarbonatlösning och sedan sköljs i rent vatten och torkas.Då avlägsnas de områden som inte har exponerats.

development process
2.5

Etsning av innerlagrets kärna

Innerlagret genomgår ytterligare en omgång av sprejning, sköljning och torkning. Denna gång med en sur etsvätska. Då etsas kopparn bort från det exponerade området, vilket gör att koppar bara återstår i ledare och paddar. Hur snabbt det går beror på kopparlagrets tjocklek. Ett tjockare kopparlager gör det svårare att skapa ett fint ledande mönster.

inner layer
2.6

Strippning

Lacklagret avlägsnas genom att doppa materialet i en kaustiksodalösning.

striping
2.7

Automatisk Optisk Inspektion (AOI).

Innerlagren kontrolleras med automatisk optisk inspektion för att man ska upptäcka hack, och avbrutna samt korrekta kretsmönster jämfört med originalutformningen.

2.8

Behandling med brunoxid

Innerlagren genomgår en kemisk ytbehandling som ruggar ytan och ökar adhesionen mellan prepreg och kopparytan i lamineringsprocessen.

3.0

Laminering

3.1

Materialstapling

Före laminering staplas lagren. Man börjar med kopparfolie i botten (som utgör det yttre lagret i botten). Ovanpå kopparlagret läggs lager av prepreg, och ovanpå dessa placeras i sin tur innerlagren, åtskilda av lager av prepreg, och ovanpå innerlagren ytterligare prepreg-lager och en andra kopparfolie (som utgör det yttre översta lagret)

material layup
3.2

Högtryckslaminat.

Lagerstackarna lamineras i en vakuum-, värmeoch högtryckspress.Flera mönsterkort pressas samtidigt, åtskilda av delare.Epoxihartset i prepreg smälter och härdas i värmen, medan trycket gjuter samman mönsterkortet.

high pressure
3.3

Trimning

Det material som hänger utanför den laminerade panelen leds bort och lämnar en ren panel som ser ut som en bit laminat.

4.0

Borrning

4.1

Röntgenanalys

Som förberedelse identifieras de osynliga paddarna i innerlagren genom röntgen. Röntgenanalysen gör det möjligt att upptäcka paddarna och beräkna nya styrhål för borrningen.

x-ray
4.2

Borrning

Borrning av hål i mönsterkortet görs med en CNC höghastighetsborr (upp till 280 000 varv/minut). De borrade hålen måste vara så rena och jämna som möjligt för att kopparbeläggningen ska bli av hög kvalitet. Upp till tre paneler kan stackas och borras samtidigt.Panelerna läggs mellan en basplatta och en aluminiumskiva.Basplattan förhindrar att man borrar i själva borrmaskinen, och man kan borra djupare än genom panelerna utan att det blir borrskägg.Aluminiumskivan ovanpå panelerna gör att man slipper borrskägg, och förhindrar att borrbanan ändras.Båda plattorna skyddar panelernas yta från skador och repor.

4.3

Borstning och rengöring

Efter borrningen borstas mönsterkortets yta mekaniskt med roterande borstvalsar med pendlande borsthuvud.De borrade hålen rengörs med en permanganlösning eller syreplasma för att få bort eventuella hartsrester från kopparn.Hartsrester på kopparn kan påverka den elektriska ledningsförmågan negativt mellan hålpläteringen och ledarna i kopparlagren

5.0

Electroless Plating

5.1

Plätering utan elektrolys

För att få till stånd en elektrisk förbindning mellan de borrade hålen och alla lager, skapas en omkring 0,5–0,7 mikromillimeter tjock konduktiv film med kemisk koppar. Detta ledande lager utgör grunden för den process med kopparplatta som genomförs i ett senare skede.

electroless plating
6.0

Ytterlager och plätering

Denna process liknar processen som används vid konstruktionen av innerlagren. Skillnaden är att vi i detta steg pläterar ytterlagrens hål, ledare och paddar genom elektrolytisk kopparplätering.

6.1

Torrfilmslaminering av ytterlagren

Denna process motsvarar processen som används för innerlagren. Panelen körs genom ett uppvärmt valspar (temperatur: cirka 110{1]º[2} C, tryck: 3–5 bar).Kopparytan blir känslig för ljus inom det blå våglängdsområdet och vidare bearbetning måste därför ske i gult arbetsljus.

6.2

Exponering och framkallning

Denna process motsvarar processen för innerlagren. Men i den här processen används negativ fotoresist. De ledande trådarna täcks inte av resisten och kan galvaniseras med kopparplätering. Områdena mellan det ledande mönstret täcks av polymeriserat laminat.

6.3

Elektrolytisk kopparplätering

ledare och hål beläggs med ett ledande, galvaniserat kopparlager.Hålen skapar den elektriska förbindelsen mellan ledarna på lagren och för en god förbindelse krävs 20–25 mikron koppar på hålets väggar.Den slutliga koppartjockleken på ytterlagren bestäms därför av koppartjockleken på basmaterialet och de ytterligare 25–30 mikron som tillkommer i pläteringsprocessen.
copper plating
6.4

Förtenning

En andra plätering görs för att skydda kopparledarna under den påföljande etsningsprocessen. Därför är detta lager ofta avsett som etsskydd.

tin plating
6.5

Strippning av torrfilm på ytterlager

Torrfilmen avlägsnas så att kopparlagret exponeras för etsning.

6.6

Etsning och strippning av tenn

En etsningsprocess genomförs för att avlägsna överflödig koppar, så att koppar endast återstår i de ledare och paddar som skyddas av tennbeläggningen. Sedan avlägsnas tennet med hjälp av salpetersyra.

7.0

Lödmask

På de flesta mönsterkort läggs en lödmask som skyddar den oskyddade kopparytan under lödningen och förhindrar kortslutning vid hopsättningen.

7.1

Panelen borstas och rengörs.

7.2

Panelen får en 15–25 mikron tjock lödmask av epoxilack på båda sidor.

7.3

Med en UV-skrivare och en fotoplottad film härdas lödmasken på det område där vi vill behålla lödmasken.

7.4

Panelerna behandlas i en framkallare som avlägsnar lödmasken från de områden som ska exponeras.

7.5

Sedan härdas lödmasken ytterligare i en ugn."

solder mask
8.0

Ytbehandling

En ytbehandling som ger god lödbarhet görs på de kopparytor som inte täcks av lödmasken. Ytbehandlingen skyddar kopparn tills komponenterna har monterats och lötts fast vid mönsterkortet.)Det finns flera ytbehandlingsalternativ.De vanligaste är Hot Air Leveling (HAL) och Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG).

8.1

HAL

Med HAL-processen täcks alla paddar av lödmetall.Hela panelen sänks ned i smält lod och på vägen ur badet blåser komprimerad hetluft över panelens yta. Överflödigt lod (som inte binder vid den exponerade kopparn) blåser bort och kopparpaddarna och hålen rensas.")
The solder material used in the process is either Tin"Lead alloy or Tin only(Lead Free).

8.2

ENIG

Här sker en kemisk utfällning av nickel på kopparytan, och därefter en utfällning av ett tunt lager guld över nickeln.Hela processen är automatiserad, och panelerna går genom en rad tankar, där kopparn rengörs, ett 3–5 mikron tjockt lager nickel utfälls och därefter ett lager guld på minst 0,05 mikron utfälls.

8.3

Plätering med hårdguld

Kortkontakter galvaniseras med 1–1,5 mikromillimeter guld ovanpå 4–5 mikron pläterat nickel.Denna typ av plätering görs när ytan måste vara beständig mot nötning vid flera insättningar.

9.0

Komponenttryck

Ett komponenttryck anges på mönsterkortet med en screentryckare.

legend print
10

Routing

Produktionspanelerna skärs ut till enskilda mönsterkort med en CNC-fräs, och mönsterkorten får sin form enligt designdata genom fräsning.

routing
11

Eltest

Varje mönsterkort testas elektroniskt mot designdata med hjälp av ”bed of nails” (fjäderbelastade nålar trycks mot mönsterkortet) eller en flygande sond.

lectrical test
12

Avslutande kvalitetskontroll

Detta är slutinspektionen av den färdiga produkten.Här kontrolleras om det finns kosmetiska defekter som repor eller orenheter, med IPC600 som referens.

final quality test