Leiterplatte (PCB) ist ein grundlegendes Element elektronischer Bauteile, und die Herstellung von Leiterplatten ist eine grundlegende experimentelle Fähigkeit sowohl für Studierende der Elektronik als auch für Elektronikingenieure. Obwohl sich die Leiterplattenfertigungstechnologie bereits hinreichend ausgereift entwickelt hat, ist es unrealistisch und unnötig, Leiterplatten herzustellen, die speziellen Normen entsprechenHerstellungsprozess von Leiterplattenwenn sie ihre Designs nur testen möchten, da dies zeitaufwendig und kostspielig ist. Daher wird dieser Artikel eine einfache Methode zur Herstellung einer doppelseitigen Leiterplatte vorstellen, sodass Elektronikstudierende und Ingenieure eine bessere Alternative haben.
Die Leiterplattenherstellung erfolgt hauptsächlich auf zwei Arten: chemisch und physikalisch. Heutzutage sind die am weitesten verbreiteten Leiterplatten-Fertigungsmethoden, die an weiterführenden Schulen genutzt werden, der Thermotransferdruck und die physikalische Gravur. Erstere gehört in den chemischen Bereich, letztere in den physikalischen Bereich.
• Thermotransferdruck
Um den Thermotransferdruck durchzuführen, wird zunächst ein herkömmlicher Laserdrucker verwendet, um das Leiterplattenbild auf spezielles Thermotransferpapier zu drucken. Anschließend wird das auf das Thermotransferpapier gedruckte Leiterplattenbild übertragen aufKupferkaschiertes Laminat (CCL)durch thermische Transfergeräte. Schließlich wird nach nachfolgenden Prozessen wie Ätzen und Leiterplattenbohren eine hochpräzise Leiterplatte hergestellt. In Labors an weiterführenden Schulen wird der Thermotransferdruck genutzt, um hochpräzise Leiterplatten herzustellen, was innerhalb einer Stunde erreicht werden kann. Bei der Herstellung von doppelseitigen Leiterplatten liegt das hervorstechende Problem in der Fehlanpassung, die mit der derzeit verwendeten Fertigungsmethode noch nicht erfolgreich gelöst wurde. Infolgedessen funktionieren doppelseitige Leiterplatten, die im Thermotransferdruckverfahren hergestellt werden, in elektronischen Produkten nicht optimal.
Der Thermotransferdruck hält sich an den folgenden Leiterplattenherstellungsprozess:
1. Das untere Leiterplattenbild wird von einem gewöhnlichen Laserdrucker auf ein Stück Thermotransferpapier gedruckt.
2. Das obere Leiterplattenbild wird mit einem gewöhnlichen Laserdrucker auf ein weiteres Stück Thermotransferpapier gedruckt.
3. Zwei Stück Thermotransferpapier werden eng auf eine sauber zugeschnittene doppelseitige CCL aufgeklebt. Klarsichtklebeband kann verwendet werden, um die Position von Papier und Platte zu fixieren und ein Verrutschen zu vermeiden.
4. Der Thermotransferdruck wird durchgeführt, indem das CCL mit aufgeklebtem Thermotransferpapier in das Thermotransferdruckgerät eingelegt wird. Nach dem Abkühlen erhält man ein CCL, auf das das PCB‑Bild gedruckt ist.
5. Anschließend werden das Ätzen und das Bohren der Leiterplatte durchgeführt.
Der Prozess lässt sich in der folgenden Abbildung zusammenfassen:
Unter allen Phasen des Thermotransferdrucks für die Leiterplattenherstellung kann die Anwendung von Schritt 3 eine präzise Ausrichtung von zwei Stücken Thermotransferpapier gewährleisten. Bei Schritt 4 hingegen kommt es in der Thermotransferausrüstung häufig zu Fehlanpassungen. Infolgedessen lassen sich doppelseitige Leiterplatten kaum erfolgreich herstellen, ohne dass zuvor mehrere Versuche unternommen wurden.
• Physische Gravur
Basierend auf den grundlegenden Prinzipien der mechanischen Gravur entspricht die physische Gravur dem Fräsprinzip, bei dem überflüssige oder nicht benötigte Teile des CCL abgefräst werden. Die verwendete Ausrüstung ist im Grunde eine Art kleine CNC-Bohr- und Fräsmaschine, die auch Leiterplatten-Graviermaschine genannt wird. Im Prozess der Herstellung doppelseitiger Leiterplatten muss die Platine, nachdem eine Seite fertig gefräst ist, zum Fräsen der anderen Seite umgedreht werden. Der Umdrehvorgang kann zu einer Fehljustierung führen, die durch Software und Hardware korrigiert werden muss, damit die Ausschussrate doppelseitiger Leiterplatten reduziert wird.
• Vergleich zwischen Thermotransferdruck und physischer Gravur
Laut dem Vergleich zwischen den beiden Methoden schneidet der Thermotransferdruck in den folgenden Aspekten besser ab als die physische Gravur:
1. Die CNC-Bohr- und Fräsmaschine ist relativ kostspielig und nimmt mehr Laborplatz ein. Die Thermotransferdruckmaschine hingegen ist kostengünstig und benötigt weniger Platz als die CNC-Bohr- und Fräsmaschine.
2. Eine doppelseitige Leiterplatte kann innerhalb einer Stunde fertiggestellt werden, wenn das Thermotransferdruckverfahren verwendet wird. Trotz möglicher Fehlanpassungen, die mehrfache Thermotransferdruckvorgänge erforderlich machen, kann eine doppelseitige Leiterplatte höchstens innerhalb von drei Stunden hergestellt werden. Eine CNC-Bohr- und Fräsmaschine benötigt jedoch mehr Zeit, mindestens vier Stunden. Außerdem kann eine CNC-Bohr- und Fräsmaschine jeweils nur eine einzelne Leiterplatte bearbeiten, während das Thermotransferdruckverfahren in der gleichen Zeit mehrere doppelseitige Leiterplatten herstellen kann.
Um das bei herkömmlichem Thermotransferdruck auftretende Ausrichtungsproblem zu lösen, wird in diesem Artikel ein verbessertes Thermotransferdruckverfahren für die Leiterplattenherstellung mit den folgenden Schritten vorgestellt.
1. Das Bild der unteren Leiterplatte und das gespiegelte Bild der oberen Leiterplatte werden auf dasselbe Thermotransferpapier gedruckt, und die Durchkontaktierungen des unteren Leiterplattenbildes und des oberen Leiterplattenbildes sind linear symmetrisch.
2. Thermotransferpapier wird entlang der Symmetrielinie gefaltet und auf die gut zugeschnittene doppelseitige CCL aufgelegt.
3. Die doppelseitige CCL, die mit Thermotransferpapier bedeckt ist, wird anschließend in das Thermotransferdruckgerät eingelegt und einem Thermotransferdruck unterzogen. Der Falzteil wird zuerst in das Thermotransferdruckgerät eingeführt, und nach dem Abkühlen erhält man eine CCL mit aufgedrucktem Leiterplattenbild.
4. Ätzen und Leiterplattenbohren.
Durch das oben beschriebene Verfahren kann das bei herkömmlichem Thermotransferdruck zur Leiterplattenherstellung häufig auftretende Ausrichtungsproblem wirksam vermieden werden, indem die Ober- und Unterseitenbilder der Leiterplatte auf dasselbe Thermotransferpapier gedruckt werden. Dadurch lässt sich eine zuverlässige doppelseitige Leiterplatte in einem einzigen Arbeitsgang problemlos herstellen.
Der PCB-Bilddruck auf demselben Stück Thermotransferpapier kann auf beliebiger Grundlage abgeschlossen werdenPCB-Design-Softwareverschiedene Vorgänge durchführend. Alles in allem ist dieses verbesserte Thermotransfer-Druckverfahren für die Leiterplattenherstellung die effektivste Methode für Elektronikstudierende oder Ingenieure, die damit doppelseitige Leiterplatten im Labor herstellen können.
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