Es gibt keine Standard-Leiterplatte, da jede Leiterplatte eine einzige Funktion für ein bestimmtes Produkt hat. Die Herstellung einer Leiterplatte ist ein komplexer, mehrstufiger Prozess. Hier betrachten wir die wichtigsten Fertigungsschritte bei der Herstellung einer Multilayer-Leiterplatte.
Der erste Schritt im PCB-Herstellungsprozess ist das Design. Designer verwenden spezielle Software wie Extended Gerber oder IX274X, um einen Entwurf für die Leiterplatte zu erstellen, der alle Anforderungen und Spezifikationen erfüllt. Diese Softwaretools dienen nicht nur der Layoutgestaltung, sondern kodieren auch die notwendigen Informationen für das Design-Ausgabeformat.
Extended Gerber ist eine häufig verwendete Designsoftware, die verschiedene Informationen kodiert, die Designer benötigen, wie z. B. die Anzahl der Kupferschichten, die Anzahl der Lötmaskenschichten und das Komponentensymbol. Sobald der PCB-Entwurf kodiert ist, werden alle Designaspekte überprüft, um sicherzustellen, dass keine Fehler vorliegen.
Das PCB-Fertigungshaus erhält das fertige PCB-Design zur Fertigungsvorbereitung. Im Fertigungswerk wird der Entwurfsplan DFM-Prüfungen (Design for Manufacturing) unterzogen, um sicherzustellen, dass der Entwurf die für den Herstellungsprozess erforderlichen Toleranzen einhält. Der Zweck der DFM-Inspektion besteht darin, die Herstellbarkeit zu gewährleisten und sicherzustellen, dass die Qualität des Designs auf dem besten Niveau ist.
Nach bestandener DFM-Prüfung führt der Konstrukteur eine Designprüfung durch und behebt mögliche technische Probleme, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Designs sicherzustellen.
Designüberprüfungen und technische Fragen sind im zweiten Schritt des PCB-Herstellungsprozesses von entscheidender Bedeutung. Dieser Schritt prüft das Design auf mögliche Fehler oder Mängel und sorgt für einen reibungslosen Herstellungsprozess.
Ingenieure führen Designprüfungen durch und untersuchen jedes Detail des Leiterplattendesigns, um sicherzustellen, dass alle Komponenten und korrekten Strukturen enthalten sind. Sie überprüfen außerdem, ob das Design die erforderlichen Spezifikationen erfüllt und keine Fertigungsrichtlinien verletzt. Erst nach der Freigabe des Designs durch die Ingenieure erfolgt der nächste Schritt – der Druck.
Nachdem alle Prüfungen abgeschlossen sind, erfolgt der Druck des Leiterplattenlayouts. Anders als bei anderen Plänen (z. B. Architekturzeichnungen) werden Leiterplattenlayouts nicht direkt auf normales DIN-A4-Papier gedruckt. Stattdessen wird ein spezieller Drucker, ein sogenannter Plotter, verwendet, um einen Film der Leiterplatte zu erstellen. Diese Filme sind Negative der Leiterplatte selbst, ähnlich den Folien, die man üblicherweise in Schulen verwendet.
Die inneren Schichten der Leiterplatte werden mit zwei Tintenfarben dargestellt: Schwarze Tinte wird verwendet, um die Kupferleiterbahnen und Schaltkreise der Leiterplatte darzustellen, während klare Tinte nicht leitende Bereiche wie die Glasfaserbasis darstellt. Auf den äußeren Schichten des PCB-Designs ist diese Darstellung jedoch umgekehrt – klare Tinte bezieht sich auf Kupferdurchkontaktierungsleitungen, während schwarze Tinte auf Kupferbereiche hinweist, die entfernt werden.
Jede Leiterplattenlage und die dazugehörige Lötstopplackschicht haben ihre eigene Folie, daher benötigt eine einfache zweilagige Leiterplatte vier Folien – eine für jede Lage und zwei dazugehörige Lötstopplackfolien.
Nachdem die Folien bedruckt wurden, müssen sie ausgerichtet und mit einem Locher, auch Pilotloch genannt, in sie gestanzt werden. Diese Ausrichtungslöcher dienen als Referenzpunkte für die Ausrichtung der Folie bei der späteren Fertigung.
Schritt vier markiert den Beginn der Leiterplattenherstellung. Zunächst wird das Leiterplattendesign auf ein spezielles Material, ein sogenanntes Laminat, gedruckt. Anschließend wird eine Kupferfolie oder Kupferbeschichtung auf das Laminat aufgebracht. Das Kupfer verbindet sich fest mit dem Laminat und bildet so die Struktur der Leiterplatte. Überschüssiges Kupfer wird entfernt, um das gewünschte Design freizulegen.
Als nächstes wird ein lichtempfindlicher Film namens Resist aufgetragen, um das Laminat abzudecken. Resists, die spezielle Chemikalien enthalten, die unter ultraviolettem Licht (UV) aushärten, ermöglichen es Technikern, das PCB-Design und den Fotoresist perfekt aufeinander abzustimmen.
Um den Fotolack präzise auszurichten, nutzen die Techniker zuvor erzeugte Löcher. Anschließend werden Laminat und Fotolack mit UV-Licht belichtet. Das UV-Licht durchdringt den transparenten Teil der Folie und härtet den Fotolack aus. Dadurch werden Bereiche sichtbar, in denen Kupfer erhalten bleiben soll, und bilden Kanäle. Die schwarze Tinte auf dem Fotolack verhindert, dass UV-Strahlen Bereiche erreichen, die nicht aushärten sollen, wodurch diese später leichter entfernt werden können.
Sobald die Platine fertig ist, wird sie mit einer alkalischen Lösung gereinigt, um eventuelle Fotolackreste zu entfernen. Anschließend erfolgt eine gründliche Hochdruckreinigung, um eine saubere Oberfläche zu gewährleisten. Lassen Sie den Teller trocknen.
Nach dem Trocknen sollte sich nur noch der Resist auf dem Kupfer befinden, das Teil der endgültigen Leiterplatte sein wird. Ein Techniker überprüft die Leiterplatte noch einmal auf etwaige Fehler. Wenn alles gut aussieht, geht der Prozess zum nächsten Schritt über.
Dieser wichtige Prozess legt den Grundstein für eine mehrschichtige Leiterplatte und definiert deren elektrische Verbindungen genau. Präzision stellt hier sicher, dass die Leiterplatte in ihrer beabsichtigten Anwendung korrekt und zuverlässig funktioniert.
Bei diesem Schritt geht es darum, überschüssiges Kupfer vorsichtig von den inneren Schichten der Leiterplatte zu entfernen, um die Kupferleiterbahnen freizulegen, die zum PCB-Layoutdesign passen.
Beim Ätzen werden die inneren Lagen der Leiterplatte einer chemischen Behandlung unterzogen. Das benötigte Kupfer wird abgedeckt und geschützt, während der Rest der Leiterplatte einer speziellen Chemikalie ausgesetzt wird. Dieser chemische Prozess entfernt präzise das gesamte ungeschützte Kupfer und hinterlässt nur die exakt für die Funktion der Leiterplatte erforderliche Kupfermenge.
Die benötigte Ätzzeit und -menge für Kupfer können je nach Größe und Struktur der Leiterplatte variieren. Bei größeren oder dichteren Leiterplatten kann mehr Kupfer erforderlich sein, was einen höheren Zeit- oder Lösungsmittelbedarf für den Ätzprozess mit sich bringt.
Das Ätzen spielt also eine entscheidende Rolle bei der Perfektionierung der Kupferleiterbahnen auf der Leiterplatte, um sicherzustellen, dass diese genau dem Designlayout entsprechen und die optimale Leistung der Platine gewährleistet ist.
Die Lagenausrichtung ist ein entscheidender Schritt im Herstellungsprozess einer mehrschichtigen Leiterplatte. Sobald die einzelnen inneren Kupferschichten der Leiterplatte erstellt wurden, müssen sie sorgfältig ausgerichtet und miteinander verbunden werden, um eine vollständige und funktionsfähige mehrschichtige Leiterplatte zu bilden.
Beim Lagenausrichtungsprozess wird jede innere Kupferlage präzise positioniert und mit den angrenzenden Lagen verbunden. Diese Ausrichtung gewährleistet, dass die elektrischen Verbindungen und Durchkontaktierungen (Löcher zwischen den Lagen) exakt aufeinander abgestimmt sind und somit ein durchgängiger und zuverlässiger Leiterpfad auf der gesamten Leiterplatte entsteht.
Techniker verwenden Ausrichtungswerkzeuge und Passmarken auf den Kupferschichten, um die richtige Positionierung sicherzustellen. Diese Passmarken dienen als Referenzpunkte und helfen dabei, die Kupferschichten richtig anzupassen. Anschließend werden die Schichten unter Hitze und Druck zusammenlaminiert und so dauerhaft zu einer soliden mehrschichtigen Leiterplatte verbunden.
Durch die Leiterplatte werden kleine Löcher, sogenannte Vias, gebohrt, um verschiedene Schichten elektrisch zu verbinden. Für die Komponentenmontage werden auch größere Löcher gebohrt.
Vor dem Bohren wird ein Röntgengerät eingesetzt, um die Bohrstellen zu lokalisieren. Anschließend werden Pass-/Führungslöcher gebohrt, damit der Leiterplattenstapel gesichert werden kann, bevor die spezifischeren Löcher gebohrt werden. Wenn es an der Zeit ist, diese Löcher zu bohren, wird ein computergesteuerter Bohrer verwendet, um die Löcher selbst zu bohren, wobei die Feile aus dem Extended Gerber-Design als Führung dient.
Nachdem die Platine gebohrt wurde, ist der nächste entscheidende Schritt die Beschichtung. Während dieses Prozesses wird eine Reihe chemischer Behandlungen eingesetzt, um alle verschiedenen Schichten der Leiterplatte miteinander zu verschmelzen. Die Leiterplatte wird gründlich gereinigt und dann in Chemikalien gebadet, wodurch sich eine mikrometerdicke Kupferschicht abscheidet.
Diese Kupferschicht bedeckt die oberste Schicht der Leiterplatte und füllt die gerade gebohrten Löcher. Vor der Plattierung legten diese Löcher das Glasfasersubstrat im Inneren der Platte frei. Allerdings sind die Löcher nach der Plattierung nun mit Kupfer ausgekleidet, wodurch ihre Wände effektiv abgedeckt werden.
Zu Beginn des Prozesses (Schritt vier) wurde ein Fotolack auf das PCB-Panel aufgetragen. In diesem Schritt tragen wir Fotolack auf die äußeren Schichten des Panels auf und setzen sie UV-Licht aus, um das PCB-Design zu erstellen. Der gelbe Raum verhindert, dass UV-Licht den Fotolack beeinflusst. Transparente mit schwarzer Tinte sorgen für eine präzise Ausrichtung bei der Belichtung mit starkem UV-Licht und härten den Fotolack aus.
Die Außenplatten werden einer Inspektion unterzogen, um sicherzustellen, dass sämtlicher unerwünschter Fotolack entfernt wird. Später tragen wir zur Bildgebung eine weitere Schicht Fotolack auf die Außenschicht auf. Die äußeren Schichten werden dann auf die gleiche Weise wie die inneren Schichten plattiert, wobei für zusätzlichen Schutz eine Verzinnung hinzugefügt wird.
Beim abschließenden Ätzen der Außenschicht schirmt der Zinnschutz das wertvolle Kupfer ab und sorgt dafür, dass es geschützt bleibt. Unerwünschtes Kupfer wird mit demselben Kupferlösungsmittel entfernt, während das Zinn das gewünschte Kupfer im Ätzbereich bewahrt.
Im Gegensatz zur Innenschicht sind die Tinten für die Außenschicht umgekehrt. Dunkle Tinte deckt nicht leitende Bereiche ab und helle Tinte wird auf das Kupfer aufgetragen, sodass es durch eine Verzinnung geschützt werden kann. Während des Ätzens entfernen Ingenieure unnötiges Kupfer und verbleibende Resistbeschichtungen und bereiten die äußere Schicht für die automatische optische Inspektion (AOI) und die Lötmaskierung vor.
AOI-Prüfungen stellen sicher, dass die Schicht den Designanforderungen entspricht, und stellen sicher, dass überschüssiges Kupfer entfernt wird, sodass eine voll funktionsfähige Leiterplatte mit ordnungsgemäßen elektrischen Verbindungen entsteht.
Zur Vorbereitung des Lötstopplackauftrags werden die Leiterplatten gründlich gereinigt. Anschließend wird eine Epoxid-Lötstopplacktinte aufgetragen, um die Oberfläche der Leiterplatte abzudecken. Mithilfe von ultraviolettem Licht werden die Bereiche sichtbar gemacht, in denen der Lötstopplack entfernt werden muss.
Nachdem die Techniker die Lötstoppmaske entfernt haben, wird die Leiterplatte zum Aushärten in einen Ofen gegeben. Diese Maske bietet einen wertvollen Schutz für das Kupfer der Leiterplatte und bewahrt es vor potenziellen Schäden durch Korrosion und Oxidation.
Bei der Leiterplattenfertigung werden wichtige Informationen mittels Siebdruck oder Beschriftungsdruck auf die Oberfläche der Platine aufgebracht . Dazu gehören Firmenkennnummern, Warnhinweise, Herstellerkennzeichnungen, Teilenummern und weitere Kennzeichnungen. Nach dem Aufdrucken dieser Daten und dem Aufbringen der Oberflächenveredelung werden die Leiterplatten geprüft, zugeschnitten und einer Qualitätskontrolle unterzogen.
Um die Lötbarkeit zu verbessern, werden einige Leiterplatten chemisch mit Gold oder Silber beschichtet und durch Heißluftnivellierung werden gleichmäßige Pads erzeugt. Dadurch entsteht die Oberflächenbeschaffenheit, die je nach Kundenwunsch individuell angepasst werden kann.
Die fast fertige Leiterplatte wird dann per Tintenstrahl mit wichtigen Informationen beschrieben. Abschließend erfolgt die letzte Beschichtungs- und Aushärtungsphase. Diese Schritte stellen sicher, dass eine voll funktionsfähige und gut beschriftete Leiterplatte für den vorgesehenen Einsatz bereit ist.
Nach der Leiterplattenfertigung führen Techniker elektrische Prüfungen durch, um die Funktionalität und die Übereinstimmung mit dem ursprünglichen Design sicherzustellen. Die elektrischen Prüfungen erfolgen gemäß IPC-9252 und umfassen Durchgangs- und Isolationsprüfungen. Die Durchgangsprüfung sucht nach Unterbrechungen („offenen“ Verbindungen), während die Isolationsprüfung Kurzschlüsse in verschiedenen Bereichen der Leiterplatte aufdeckt. Diese Prüfungen gewährleisten nicht nur die Funktionalität, sondern bewerten auch, wie gut das ursprüngliche Leiterplattendesign den Fertigungsprozess übersteht.
Zusätzlich wird der „Nagelbetttest“ zur Bestimmung der Leiterplattenfunktionalität eingesetzt. Dabei werden Federvorrichtungen an Testpunkten angebracht und einem hohen Druckkontakt ausgesetzt, um die Belastbarkeit der Leiterplatte unter diesen Bedingungen zu prüfen. Diese umfassenden elektrischen Prüfungen gewährleisten die Qualität und Zuverlässigkeit der Leiterplatte.
In den letzten Schritten der Leiterplattenfertigung sind Profilierung und Zuschnitt entscheidend. Bei der Profilierung werden Form und Größe der einzelnen Leiterplatten anhand der Gerber-Dateien ermittelt . Dies dient als Grundlage für das Ausfräsen, bei dem eine Fräse oder CNC-Maschine kleine Teile entlang der Leiterplattenkanten erzeugt, die sich leicht und beschädigungsfrei abtrennen lassen.
Alternativ verwenden einige Hersteller eine V-Nutmaschine, um diagonale Schnitte entlang der Seiten des Bretts zu erzeugen. Beide Methoden gewährleisten eine saubere Trennung ohne Rissbildung. Nachdem die Bretter geritzt wurden, werden sie von der Bauplatte abgebrochen, womit dieser Schritt abgeschlossen ist.
Im letzten Schritt, dem Zuschneiden, werden die verschiedenen Bretter mithilfe einer Oberfräse oder einer V-Nut von der Originalplatte getrennt. Der Fräser hinterlässt kleine Laschen entlang der Platinenkanten, während die V-Nut diagonale Kanäle erzeugt. Bei beiden Methoden können die Platinen leicht aus der Platte herausgezogen werden, wodurch der Herstellungsprozess abgeschlossen ist.
Im letzten Schritt des Prozesses unterzieht ein Team von Präzisionsprüfern jeder Platte eine sorgfältige zusätzliche Prüfung. Visuelle Überprüfung der Leiterplatte anhand bestehender Standards.
Hinweis: Achten Sie darauf, dass Sie sich mit einem führenden Leiterplattenhersteller in Verbindung setzen , der über modernste Anlagen verfügt.
Um eine erstklassige Leiterplattenfertigung zu erreichen, ist eine enge Zusammenarbeit zwischen Ihrem Leiterplatten-Auftragshersteller und dem ausgewählten Fertigungsanbieter erforderlich, der für die Herstellung der unbestückten Leiterplatten verantwortlich ist. Für das gewünschte Maß an Fertigungsqualität legt VictoryPCB spezifische Kriterien fest, die ein Fertigungsanbieter erfüllen muss, um als qualifiziert und für das Projekt geeignet zu gelten.
Wir sind nach ISO 9001:2015, ISO 14001:2015, IATF 16949:2016, IECQ QC 080000:2017 und UL-Zertifizierung zertifiziert.
Wir können starre Leiterplatten mit 1 bis 16 Lagen, flexible Leiterplatten , Hochfrequenz-Leiterplatten , HDI-Leiterplatten und Aluminium-Leiterplatten mit Metallbasis herstellen, um den unterschiedlichen Anforderungen unserer Kunden gerecht zu werden.
Wir verfügen über fortschrittliche PCB-Produktions- und Testgeräte, um eine stabile und hervorragende Qualität des Produktionsprozesses sicherzustellen, um die Anforderungen der Kunden zu erfüllen.
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