Sebelum anda memulakan proses prototaip PCB, pastikan bahawa membuat prototaip sesuai dengan keperluan anda. Walaupun ia bermanfaat untuk banyak projek, ia tidak diperlukan untuk setiap jenis. Jika anda memutuskan untuk menghasilkan prototaip, anda memerlukan beberapa maklumat asas tentang projek anda untuk bermula.
Menentukan Sama Ada Anda Memerlukan Prototaip
Prototaip sangat sesuai apabila anda ingin menguji reka bentuk anda atau menjalankan pemeriksaan kualiti papan anda.
Anda harus menggunakan prototaip setiap kali anda menggunakan reka bentuk baharu untuk projek baharu. Jika anda sudah berjaya menghasilkan produk elektronik dengan papan tersebut, anda mungkin tidak memerlukan prototaip. Namun, jika anda membuat sebarang perubahan reka bentuk atau mencipta reka bentuk PCB atau produk yang benar-benar baharu, anda harus menempah prototaip.
Melalui perkhidmatan prototaip pantas kami, kami boleh membina papan ujian dengan tidak lebih daripada lapan lapisan dan menyediakan papan piawaian kualiti IPC1 menggunakan bahan RF-4 standard. Untuk prototaip, kami boleh memenuhi pesanan antara 5 hingga 100 unit dan menawarkan masa pembinaan selamaempat hingga lima hari bekerja.
Setelah anda meluluskan prototaip anda, anda boleh menempah pengeluaran penuh papan dengan lebih banyak lapisan dan bahan yang berbeza dalam kuantiti yang lebih besar.
Membuat Persediaan untuk Proses Pembuatan Prototaip
Untuk menghantar reka bentuk anda untuk prototaip atau mendapatkan sebut harga bagi perkhidmatan prototaip PCB, anda perlu menyediakan beberapa maklumat tentang reka bentuk anda. Secara umum, lebih banyak butiran adalah lebih baik — ini akan membantu anda mendapatkan hasil yang anda inginkan. Berikut ialah beberapa maklumat yang perlu anda sertakan:
• Bilangan lapisan yang anda perlukan
• Ketebalan papan
• Dimensi papan
• Ketebalan dan berat kuprum
• Pengesanan dan jarak minimum
• Saiz lubang minimum
• Cincin anulus minimum
• Kemasan permukaan
• Topeng pateri dan warna
• Legenda dan warna sutera skrin
• Fail gerudi NC Excellon
• Senarai alat fail gerudi
Anda boleh menghantar fail reka bentuk anda menggunakan pelbagai perisian. Kami akan menukar fail tersebut kepada Gerber RS-274X yang merupakan jenis fail paling optimum. Jika kami menukar fail anda kepada RS-247X, pastikan anda menyertakan lapisan Gerber positif, fail gerudi NC Excellon, senarai alat gerudi serta maklumat tentang apertur, soldermask dan silkskrin.
Sebaik sahaja anda mengetahui apa yang anda perlukan daripada prototaip anda dan telah mengumpulkan maklumat yang diperlukan, anda boleh memulakan proses membuat prototaip. Syarikat PCB yang berpengalaman boleh memberikan sokongan kepada anda sepanjang proses ini. Pilih syarikat yang menawarkankhidmat pelanggan responsifdan sumber yang berguna untuk menjadikan proses ini berjalan dengan sebaik mungkin.
Bekerjasama dengan rakan kongsi yang menyediakan penyelesaian turnkey penuh boleh membantu mempermudah proses, kerana anda tidak perlu berurusan dengan berbilang syarikat.
1. Reka bentuk
Langkah pertama dalam membuat PCB prototaip ialah mereka bentuknya. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, anda boleh menggunakan salah satu daripada banyak perisian reka bentuk PCB untuk menghasilkan reka bentuk anda. Pastikan anda memaklumkan kepada kami versi yang anda gunakan dalam nota atau fail reka bentuk anda.
2. Reka Bentuk Skematik
Reka bentuk skematik menerangkan maklumat penting yang akan digunakan oleh pengeluar dan jurutera semasa proses pengeluaran. Ia merangkumi maklumat tentang bahan, komponen dan perkakasan yang digunakan dalam pengeluaran serta menentukan fungsi papan, ciri-cirinya dan penempatan komponen. Beberapa aspek penting dalam fasa ini ialah pemilihan saiz panel dan grid yang betul.
Skematik ini adalah sebahagian daripada fasa reka bentuk awal. Setelah pereka menyiapkan skematik pertama, mereka akan menjalankan semakan awal untuk mengesan potensi kecacatan dan membetulkan sebarang isu yang ditemui. Anda kemudian boleh menjalankan simulasi menggunakan alat reka bentuk PCB khusus untuk memastikan papan berfungsi dengan betul dan ia bertindak sebagai semakan reka bentuk yang lebih mendalam. Pereka bentuk kemudian menukar reka bentuk elektronik kepada apa yang dikenali sebagai senarai rangkaian (netlist), yang menerangkan keterhubungan antara komponen yang disertakan.
Adalah bermanfaat untuk menjalankan semakan peraturan reka bentuk secara berkala sepanjang proses reka bentuk dan bukannya hanya pada penghujungnya. Pendekatan ini membolehkan anda membetulkan masalah sambil anda meneruskan kerja, sekali gus membolehkan proses reka bentuk yang lebih cekap.
3. Senarai Bahan
Anda juga perlu untukbuat senarai bahanatau BOM. Ini ialah senarai semua komponen dan bahan yang anda perlukan untuk pengeluaran serta butiran mengenainya. Jika anda bergantung pada pengilang untuk mendapatkan bahagian anda, inilah dokumen yang akan mereka gunakan untuk memastikan mereka memperoleh yang betul.
BOM merangkumi maklumat penting bagi setiap komponen, termasuk:
• Kuantiti: Bilangan komponen yang diperlukan.
• Penanda Rujukan: Kod yang digunakan untuk mengenal pasti setiap bahagian.
• Nilai: Spesifikasi bagi setiap komponen yang diterangkan dalam unit yang sesuai, seperti ohm atau farad.
• Jejak: Lokasi setiap komponen pada papan.
• Nombor Bahagian Pengeluar: Nombor bahagian yang digunakan oleh pengeluar komponen.
Setelah BOM dan skematik siap, jurutera bentangan dan jurutera komponen akan menyemak dokumen tersebut dan mengumpulkan komponen yang diperlukan. Jurutera komponen bertanggungjawab untuk memilih komponen yang sesuai dengan reka bentuk dan memenuhi keperluan kos serta saiz pelanggan.
4. Reka Bentuk Penghalaan
Anda kemudian perlu mereka bentuk penghalaan, melalui jejak, yang akan anda gunakan untuk menyambungkan setiap elemen PCB. Pelbagai faktor memainkan peranan dalam perancangan penghalaan, termasuk tahap kuasa, penjanaan hingar isyarat dan kepekaan terhadap hingar.
Kebanyakan perisian reka bentuk PCB menggunakan senarai rangkaian (netlist) yang telah anda bangunkan untuk merancang pendawaian. Banyak daripada perisian ini boleh mengira laluan optimum secara automatik berdasarkan bilangan lapisan yang tersedia dan faktor-faktor lain. Proses ini boleh mengambil masa yang lama — terutamanya untuk papan litar yang lebih besar atau papan dengan banyak komponen.
5. Semakan
Anda harus menyemak reka bentuk anda secara berkala sepanjang proses bagi mengesan sebarang isu fungsi, tetapi sebelum anda beralih ke fasa fabrikasi, lakukan satu pemeriksaan menyeluruh terakhir untuk menilai setiap aspek reka bentuk anda bagi mengenal pasti potensi masalah.
Masalah biasa yang perlu diberi perhatian termasuk isu terma seperti titik panas. Reka bentuk anda harus memastikan papan berada pada satu suhu yang konsisten. Beberapa ciri reka bentuk seperti kewujudan laluan terma, ketebalan kuprum yang berbeza-beza, saiz PCB yang besar dan bilangan lapisan PCB boleh menyumbang kepada titik panas dan suhu yang tidak konsisten.
Selain pemeriksaan terma, anda harus menjalankan pemeriksaan peraturan reka bentuk, pemeriksaan bentangan lawan skematik (LVS), pemeriksaan peraturan elektrik (ERC) dan pemeriksaan antena. Banyak pengeluar juga menjalankan penilaian lain untuk jaminan kualiti tambahan.
Selepas melengkapkan semakan anda, anda boleh menghantar reka bentuk anda untuk beberapa langkah seterusnya, yang bersama-sama membentuk proses fabrikasi.
6. Mencipta Filem Foto
Menggunakan reka bentuk yang anda sediakan, para profesional di PCBCart terlebih dahulu mencipta filem foto PCB dengan pencetak yang dipanggil plotter untuk setiap lapisan dan topeng pateri papan tersebut. Filem ini ialah helaian plastik yang dicetak dengan negatif foto papan, yang menandakan bahagian yang akan menjadi kuprum konduktif dan bahagian yang tidak akan menjadi konduktif.
7. Mencetak lapisan dalam
Dalam langkah ini, kami mengenakan tembaga pada bahan substrat. Kami mulakan dengan melakukan pra-pengikatan tembaga pada substrat, kemudian mengenakan satu lapisan fotoresis — satu filem peka cahaya yang akan mengeras apabila didedahkan kepada cahaya ultraungu. Kami menggunakan cahaya UV untuk mengeraskannya. Mana-mana kawasan yang dihalang oleh dakwat hitam daripada plotter akan kekal tidak mengeras.
Kemudian, kami menyingkirkan sebarang fotoresis yang tidak dikeraskan, yang meninggalkan fotoresis yang telah dikeraskan menutupi dan melindungi tempat di mana kuprum sepatutnya berada. Seterusnya, kami menanggalkan fotoresis yang telah dikeraskan, mendedahkan kuprum tepat pada lokasi yang ditunjukkan oleh reka bentuk.
8. Menyelaraskan Lapisan
Jika anda mempunyai berbilang lapisan, kami perlu melaraskannya dan menebuk lubang pendaftaran yang tepat. Adalah penting lapisan-lapisan itu sejajar dengan sempurna, kerana kami tidak akan dapat membetulkan lapisan dalam setelah lapisan-lapisan itu digabungkan.
9. Menggabungkan Lapisan Bersama-sama
Pada tahap ini, kita mempunyai bahan lapisan luar yang dikenali sebagai prepeg, dan substrat asal yang dilitupi oleh kerajang kuprum serta mengandungi ukiran jejak kuprum. Langkah ini melibatkan penggabungan lapisan-lapisan ini, yang berlaku dalam dua peringkat: penyusunan lapisan dan pengikatan.
Kami mulakan dengan meletakkan lapisan prepreg di atas takungan pelarasan, kemudian menyusun lapisan substrat, kepingan kuprum, lebih banyak prepreg serta kerajang aluminium dan plat penekan kuprum. Lapisan-lapisan ini dipasang pada pin yang disambungkan kepada meja keluli.
Komputer mesin penekap kemudian mengawal proses yang memanaskan susunan, mengenakan tekanan dan kemudian menyejukkan susunan tersebut. Kita kemudian boleh membuka susunan itu dengan menanggalkan pin dan plat tekanan. Apa yang tinggal kepada anda ialah sebuah PCB.
10. Menggerudi Lubang
Seterusnya, kami menggerudi lubang pada susunan lapisan, yang akan kami gunakan apabila menambah komponen kemudian. Lubang tersebut perlu digerudi dengan tepat kepada kira-kira 100 mikron diameter. Kami menggunakan pencari sinar-X untuk menyasarkan lokasi lubang yang betul dan sebuah komputer mengawal mesin gerudi itu sendiri, yang menggunakan gelendong dipacu udara yang berputar pada 150,000 pusingan seminit. Walaupun gerudi bergerak dengan pantas, proses ini boleh mengambil masa — PCB biasanya mempunyai lebih daripada 100 lubang.
11. Penyaduran Tembaga
Langkah seterusnya ialah penyaduran, yang menggunakan mandian kimia untuk mendepositkan satu lapisan kuprum kira-kira satu mikron tebal pada permukaan panel. Kuprum menutupi keseluruhan panel, termasuk dinding bahagian dalam lubang. Ini menutupi bahan gentian kaca di bahagian dalam panel yang sebelum ini terdedah oleh lubang tersebut. Komputer mengawal proses ini dengan tepat.
12. Pengimejan Lapisan Luar
Seterusnya, kami menyapu satu lagi lapisan fotoresis pada panel untuk memaparkan lapisan luar dengan reka bentuk PCB anda. Proses ini mengikuti kaedah yang serupa dengan yang digunakan sebelum ini dan menghasilkan inversi bagi lapisan dalam.
13. Penyaduran Kuprum dan Timah
Kami kemudian melakukan satu lagi pusingan penyaduran kuprum. Lapisan fotoresis memastikan bahawa kuprum hanya mendap pada bahagian papan yang dikehendaki. Seterusnya, papan biasanya menerima penyaduran timah, yang berfungsi melindungi kuprum semasa peringkat seterusnya.
14. Pengukiran Akhir
Larutan kimia kemudian menyingkirkan sebarang lebihan kuprum, manakala penyaduran timah melindungi kuprum yang membentuk kawasan konduktif. Selepas peringkat ini selesai, sambungan konduktif pun diwujudkan.
15. Sapuan Topeng Solder
Seterusnya, kita mesti membersihkan panel dan menyapu dakwat topeng pateri epoksi. Papan kemudian didedahkan kepada cahaya UV, yang menembusi melalui filem foto topeng pateri dan mengeraskan filem tersebut. Sebarang bahagian yang tertutup dan tidak mengeras akan dibuang.
16. Mengaplikasikan Kemasan Permukaan
Kemudian, kami mendepositkan lebih banyak salutan, selalunya emas atau perak. Kami juga mungkin menggunakan perataan udara panas untuk memastikan pad adalah seragam. Anda kemudiannya mempunyai kemasan permukaan.
17. Menggunakan Cetakan Sutera
Kami kemudian menggunakan sutera saring pada permukaan PCB dengan penulisan dakwat pancutan yang menyampaikan maklumat penting tentang papan litar tersebut.
18. Pemotongan
Selepas menjalankan ujian elektrik terakhir untuk memastikan papan berfungsi seperti yang dimaksudkan, kami memotong papan berasingan daripada panel yang lebih besar dengan menggunakan sama ada penghala atau v-groove. Selepas memotong dengan salah satu kaedah ini, kami boleh dengan mudah menolak papan keluar dari panel.
19. Perolehan
Untuk membuat persediaan bagi peringkat prototaip pemasangan PCB, anda perlu mendapatkan semua komponen. Anda boleh melakukannya sendiri atau PCBCart bolehsumberkan komponen andauntuk anda. Kami sama ada akan membeli alat ganti daripada pengedar sah terkemuka atau daripada saluran yang anda cadangkan, bergantung pada pilihan anda. Kami tidak akan sekali-kali membuat penggantian tanpa terlebih dahulu mendapat kelulusan anda.
Pada langkah proses ini, BOM anda akan digunakan. Inilah yang akan kami gunakan untuk memastikan bahawa kami mendapatkan bahagian yang anda mahukan.
20. Pemasangan
Peringkat seterusnya ialah pemasangan — atau PCBA untukpemasangan papan litar bercetak— di mana kami memasang komponen yang diperlukan pada papan anda.
21. Penyablonan Pes Tampal Solder
Pertama, kami menyapu pes pateri pada papan, yang bercampur dengan fluks untuk membantu pateri cair dan melekat pada permukaan PCB.
Kami meletakkan stensil keluli tahan karat di atas PCB supaya pengaplikasi hanya menyapu pes pateri pada tempat komponen akan berada pada PCB siap. Ia menyebarkannya secara sekata ke setiap kawasan terbuka. Kemudian, stensil itu ditanggalkan, meninggalkan pes pateri di lokasi yang dikehendaki.
22. Ambil dan Letak
Kami kemudian menggunakan mesin pick and place untuk meletakkan komponen pemasangan permukaan, atau SMD, pada PCB. Peranti ini meletakkan komponen bukan penyambung ini di atas pes pateri pada lokasi yang telah diprogramkan terlebih dahulu.
23. Pematerian Alir Semula
Proses reflow memejalkan pes pateri, yang melekatkan komponen pemasangan permukaan pada papan litar.
Dalam langkah ini, kami meletakkan PCB di atas tali sawat yang menggerakkan papan melalui ketuhar reflow. Ketuhar ini mempunyai beberapa pemanas untuk memanaskan papan secara perlahan sehingga kira-kira 480 darjah Fahrenheit, mencairkan pateri dalam pes pateri. Ia kemudian mengurangkan suhu secara beransur-ansur, menyejukkan dan memejalkan pateri yang telah cair, serta melekatkan SMD pada papan secara kekal.
Untuk papan PCB dua sisi, anda perlu melakukan penyablonan dan proses reflow secara berasingan pada setiap sisi.
24. Pemeriksaan dan Kawalan Kualiti
Pergerakan tidak sengaja semasa reflow boleh menyebabkan kualiti sambungan yang lemah, ketiadaan sambungan sepenuhnya dan litar pintas elektrik. Disebabkan risiko ini, kami memeriksa ralat selepas fasa reflow selesai dengan menjalankan penilaian seperti pemeriksaan manual, pemeriksaan optik automatik dan pemeriksaan sinar-X. Kami juga menguji fungsi dan kualiti sambungan.
25. Menyisipkan Komponen Lubang Tembus
Sesetengah papan memerlukan komponen lain selain SMD. Bahagian ini dikenali sebagai komponen lubang berplating, atau komponen PTH, dan disalut (plated) menembusi keseluruhan papan supaya ia boleh menghantar isyarat elektrik dari satu sisi ke sisi yang lain.
Pes pateri tidak berfungsi untuk komponen PTH kerana ia akan terus menembusi lubang tanpa melekat. Anda mesti sama ada melakukan pematerian secara manual atau menggunakan pematerian gelombang, yang melibatkan meletakkan papan pada tali sawat yang menggerakkannya melalui ketuhar khas yang meliputi keseluruhan bahagian bawah papan dengan pateri cair. Proses ini memateri semua pin pada masa yang sama. Namun begitu, kaedah ini tidak berfungsi untuk papan dua sisi kerana memateri keseluruhan permukaan satu sisi PCB yang mempunyai komponen elektrik padanya akan menjadikannya tidak boleh digunakan.
26. Menjalankan Ujian Fungsi
Langkah terakhir dalam proses pemasangan prototaip PCB ialah ujian akhir fungsi yang mensimulasikan keadaan operasi biasa yang akan dihadapinya.
