LEITERPLATTE MANUFACTURING
Prozess
Alle Fertigungsprozesse Schritt für Schritt enthüllt. Folgen Sie den Teams der ICAPE Group in unseren Leiterplattenfabriken, um die Geheimnisse der Leiterplattenherstellung zu enthüllen.
Wie werden Leiterplatten Schritt für Schritt hergestellt?
In der komplexen Welt der Elektronik liegt der Herzschlag der Innovation in der Leiterplatte (PCB). Diese kompakten und dennoch leistungsstarken Komponenten bilden das Rückgrat elektronischer Geräte und ermöglichen den reibungslosen Fluss elektrischer Signale. Haben Sie sich schon einmal gefragt, welche faszinierende Reise eine Leiterplatte von der Entwicklung bis zur Integration durchläuft? In unserem nächsten Artikel werden wir uns mit dem umfassenden Fertigungsprozess von Leiterplatten befassen und jeden einzelnen Schritt genau und anschaulich erläutern. Von der ersten Entwurfsphase bis hin zu den komplizierten Ätz- und Montageprozessen führen wir Sie durch das komplexe Geflecht von Techniken und Technologien, durch die aus Rohstoffen funktionstüchtige Leiterplatten werden. Ob Sie nun ein erfahrener Ingenieur, ein neugieriger Technikliebhaber oder einfach nur von der Magie Ihrer elektronischen Geräte fasziniert sind – begleiten Sie uns auf dieser Reise durch die faszinierende Welt der Leiterplattenfertigung. Machen Sie sich bereit, die Alchemie zu erleben, die Kupfer, Glasfaser und Lötmittel in die ausgeklügelten Schaltkreise verwandelt, die unsere täglichen Geräte antreiben.
Produktionsvorbereitung
Wie entwirft man eine Leiterplatte?
Alles beginnt mit der Entwicklungsabteilung. Sie erhält die GERBER-Datei, prüft sie und vergleicht sie mit dem Auftrag, den IPC-Normen und den Möglichkeiten der Lieferanten.
1 - Prüfung der Gerber-Datei
Die Ingenieure der ICAPE Group führen eine DFM-Prüfung („Design For Manufacturability“) durch, prüfen die Daten, die Kupferschichten, die mechanische Zeichnung, die Spezifikationen sowie die Linien und Abstände zwischen den Leiterbahnen. Danach erstellen wir bei Bedarf eine Datei mit dem Titel „Technische Fragen“.
2 - DFM-Überprüfung
Diese Datei wird an den Kunden geschickt, um eine mögliche Lösung oder Verbesserung vorzuschlagen, wie z. B. verschiedene Verkleidungstechniken, Art der Lötmaske, Design, Basismaterial, Marke oder Spezifikationen und sogar verschiedene Technologien, um in den ausgewählten Partnerfabriken gemäß den IPC-Normen machbar und kosteneffizient zu sein.
3 - Partner DFM-Überprüfung
Unsere Partnerfabrik tritt auf den Plan, erhält die Daten, führt eine zweite DFM-Überprüfung durch und beginnt mit der Kombination der Schaltungsdesigns auf dem Produktionsplatten
4 - Druckvorlage
Jede Schicht der Leiterplatte wird überprüft und an die Druckvorlagenmaschine weitergeleitet. Wir haben eine Druckvorlage für jede Schicht: Innen, Außen, Lötmaske, Beschriftung und auch spezielle Schichten wie Durchkontaktierungen, abziehbare Masken, Kohlenstoff, usw. All diese Druckvorlagen können für Tausende von Platten verwendet werden.
Basismaterialien
Wie wählt man das Basismaterial aus und bereitet es vor?
Entdecken Sie, wie die Platten gelagert und vorbereitet werden, bevor sie die nächsten Schritte des Fertigungsprozesses durchlaufen!
1 - LAGERUNG
Nicht jeder Hersteller von Leiterplatten produziert Basisrohstoffe wie Prepreg oder Kupferfolie. Alle Rohstoffe werden in Übereinstimmung mit den technischen Anforderungen der ICAPE Group geliefert. Die Materialien werden nach Typen, Gesamtdicke, Kupferdicke und Marke gelagert.
2 - AUFTRAGSVORBEREITUNG
Entsprechend der Bestellung wählt die Fabrik die benötigten Materialien im Lager aus. Die Platten werden ausgepackt und für den Verarbeitungsprozess vorbereitet.
3 - KONTROLLEN
Die Kontrolle jeder Charge ist ein wichtiger Punkt. Das Kupfer und die Gesamtdicke werden mit hochpräzisen Werkzeugen sorgfältig geprüft, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen der Kunden entsprechend der Technologie in der Herstellung entsprechen.
4 - SCHNEIDEN
Die Platte muss auf das Produktionsmaß zugeschnitten werden. Heutzutage sind die Kantenbearbeitung und die Plattengeometrie sehr wichtig für die CCD-Registrierung und die Verarbeitungsgeräte.
5 - ECKENBEARBEITUNG
Die meisten Unternehmen runden die Ecken der Platten ab, um Kratzer zu vermeiden und die Handhabung in den nächsten Phasen des Fertigungsprozesses zu sichern.
Inner Layer
The inner layer
The inner layer imaging is a very technical step of the process which happens in a clean and yellow room. Why ? Because the dry film is UV sensitive and to avoid any shorts and opens on the inner layer, a level between 3000 and 4000 dust particles per cubic meters must be reached.
1 - CLEANING
The cleanroom uses overpressure to protect and remove any dust coming from outside of the cleanroom. Before entering the cleanroom, the panels are cleaned. Depending on the thickness of the inner layers, the processes are different. For layers thinner than 500 micrometers, the chemical process is used. For thicker layers, the mechanical process is preferred.
2 - ENDUCTION
When panels arrive in the cleanroom, they are heated, then the photoresist film or the ink ( beteween 7 and 11 µm) is automatically applied onto the panel.
3 - REGISTRATION AND INSOLATION
The boards are registered at +/- 15 to 30 micrometers with 2 or 4 CCD Cameras. A vacuum is created, then a blast of UV light is applied with an average of 1 to 20 seconds depending on the process: this is the insolation. The boards are polymerized and ready to be developed.
4 - DEVELOPING AND ETCHING
For the development phase, the board is washed with an alkaline solution which removes the photoresist left unhardened. From there, we can see the inner layer image for the first time. Etching is the critical step in layer imaging. The unprotected copper is removed and defines the pattern. After stripping the ink, the photoresist film is now completely removed.
5 - AUTOMATIC OPTICAL INSPECTION (AOI)
After the Multilayer lamination, it is impossible to correct errors occurring on the inner layers. The Automatic Optical Inspection will confirm a total absence of defects. The original design from the GERBER file serves as a model. If the machine detects any inconsistencies, a technician will assess the problem.
Schichtstoff
Was ist Laminierung von Leiterplatten?
Kommen Sie an Bord und entdecken Sie die Schichtstoff-Phase des Fertigungsprozesses von Leiterplatten! Nach der Bebilderung der Innenschicht durchlaufen die Leiterplatten die Registrierung und Laminierung. Folgen Sie uns in unsere HDI-Fabrik in China!
1 - VORBEREITUNG
Die Platten werden gewaschen, um die korrodierte Kupferoberfläche sowie mögliche Fingerabdrücke, Trockenfilmreste, Karbonat- und Antischaumreste vom Trockenfilmstrippen zu entfernen.
2 - MIKROÄTZUNG
Das Mikroätzen ist eine Grundvoraussetzung für die Erzielung einer homogenen und angemessenen Braun- oder Schwarzoxidbehandlung. Durch diesen Prozess wird die Dicke des Kupfers von 0,2 bis 1 Mikrometer reduziert.
3 - SCHWARZES OXID
Die Behandlung mit braunem oder schwarzem Oxid wird eingesetzt, um eine bessere Haftung für das Epoxidharz zu erzielen und Probleme wie Delamination zu vermeiden.
4 - INNENSCHICHT STAPELUNG
Der Bediener stapelt die Innenschicht und das Prepreg auf der Klebemaschine, damit die Stapelung zusammengeklebt werden kann. Nach dem Verkleben kommen die Nieten zum Einsatz. Der Nietvorgang dient dazu, die Registrierung zu vervollständigen und die Innenschicht und das Prepreg miteinander zu verbinden. Dadurch wird die Stapelung gestärkt und sichergestellt, dass sie sich während des Laminiervorgangs nicht verschiebt.
5 - STAPELUNG
Die Kupferfolie ist zwischen einem Edelstahl-Patch und einem Prepreg eingebettet. Der rostfreie Stahl bildet eine harte und ebene Oberfläche. Die Kupferfolie vervollständigt die Stapelung. Die Platte besteht nun oben und unten aus einer Kupferfolie und einem Prepreg, das die Innenschicht umgibt.
6 - LAMINIERUNG
Die Stapelung wird je nach den Datenblättern der Materialien unter extremen Temperaturen gelagert. Der Druck in der Laminiermaschine beträgt 180 Tonnen pro Quadratmeter und der Prozess dauert bis zu 2 Stunden. Nachdem die Schichten dem hohen Druck und der hohen Temperatur ausgesetzt worden sind, bilden sie eine einzige Platte, die dann in eine Kaltpresse gebracht wird. Später werden die Platten entformt.
7 - LOCHREGISTRIERUNG
Diese brandneuen Platten werden mit Hilfe eines Röntgengeräts mit den Registrierungslöchern versehen. Anschließend werden sie entgratet, abgeschrägt und an den Ecken abgerundet.
Bohren
Wie anspruchsvoll ist der Bohrprozess?
Die fünfte Folge unserer Leiterplatten-Reise konzentriert sich auf einen der spektakulärsten Prozesse in unserer Webserie: das Bohren! Es ist nicht nur der beeindruckendste Prozess, sondern auch der unumkehrbarste! Dieser Schritt muss sehr sorgfältig durchgeführt werden, da selbst ein kleiner Fehler zu einem großen Schaden führen kann. Entdecken Sie die verschiedenen Stufen dieses Prozesses (mechanisches oder Laserbohren, Mindestdurchmesser oder sogar Kontrollen), indem Sie unseren beiden Experten der ICAPE Group in einer unserer Partnerfabriken in China folgen.
1 - VORBEREITUNG
Für eine bessere Genauigkeit und ein besseres Wärmemanagement werden spezielle Materialien wie Aluminium, Holz oder Melamin am oberen und unteren Ende der Stapelung verwendet.
2 - WERKZEUGE KONTROLLIERT
Der Bohrer muss perfekt geformt sein und die Regeln bezüglich der Anzahl der Löcher, die mit demselben Werkzeug ausgeführt werden können, einhalten. Für High-Tech-Leiterplatten werden nur neue Werkzeuge verwendet. Für Standardleiterplatten werden die Bohrer bis zu 3 Mal geschärft, bevor sie erneuert werden.
3 - MECHANISCHES BOHREN
Je nach Serie bearbeitet die Bohrmaschine bei High-Tech-Produkten eine Platte nach der anderen. Es ist aber auch möglich, mit 1 bis 6 Bohrköpfen bis zu 4 Platten gleichzeitig zu installieren, ebenfalls abhängig von der Dicke. In den 1990er Jahren haben wir einen Mindestdurchmesser von 400 Mikrometern gebohrt. Heute können wir mit einem Minimum von 150 Mikrometern bohren.
4 - KONTROLLEN
Um die visuelle Kontrolle zu erleichtern, werden an der Kante jeder Leiterplatte alle Löcher unterschiedlicher Größe gebohrt und nach dem Bohrvorgang überprüft. Die Platten werden außerdem automatisch mit einer Lochprüfmaschine kontrolliert. Für die interne Kontrolle durchlaufen die Leiterplatten das Röntgengerät, das die gesamte Positionierung in Bezug auf die Innenschicht überprüft.
5 - LASERBOHREN
Die Laserbohrmaschine kann Durchgangsbohrungen zwischen 50 und 150 Mikrometern erzeugen. Die aktuellen Werkzeuge basieren auf zwei Haupttypen von Lasern: UV- oder CO2-Laser, und manchmal auch beide, je nach Prozess. Hier gibt es kein Ober- oder Untermaterial, so dass wir immer nur eine Platte auf einmal bohren können und der Laser stoppt, wenn er auf das Kupfer der N-1-Schicht trifft. Es gibt zwei Hauptkontrollen, um sicherzustellen, dass die Bohrlöcher den gewünschten Abmessungen entsprechen und um die Sauberkeit zu überprüfen.
Chemisches und stromloses Kupfer
Wie wird Kupfer auf einer Leiterplatte abgeschieden?
Die chemische Abscheidung von Kupfer, auch stromloses Kupfer genannt, schafft die elektrische Verbindung zwischen der Innenschicht und der Außenschicht.
1 - STANDARDREINIGUNG
Vor der Abscheidung des chemischen Kupfers muss die Leiterplatte sauber sein. Beim Standardverfahren werden in den ersten Bädern alle Rückstände vom Bohren gereinigt und entfernt.
2 - PLASMAREINIGUNG
Für High-Tech-Produkte ist das Plasmaverfahren vorzuziehen: Es hat die Möglichkeit, härtere Rückstände wie Polyimide, High Tg-FR4, Teflon und HF-Mikrowellenmaterialien zu entfernen. Dieses optionale Verfahren bietet eine hervorragende Rauheit und Benetzbarkeit für die chemische Abscheidung von Kupfer.
3 - PALLADIUMBESCHICHTUNG
Es gibt verschiedene chemische Behandlungen, um leitfähige Löcher zu erhalten. Wir können Kupfer, Palladium, Graphit, Polymer verwenden, je nach der Technologie der Leiterplatte, die wir herstellen. Die Leiterplatten werden in ein Palladiumbad getaucht, das auch als Aktivierungsbad bezeichnet wird, um eine dünne Palladiumschicht abzuscheiden.
4 - KUPFERBESCHICHTUNG
Die Platten werden ständig durch das Bad bewegt, um mögliche Luftblasen, die sich in den Löchern gebildet haben könnten, zu entfernen. Das Palladium wirkt chemisch, so dass eine 1 bis 3 Mikrometer dicke Abscheidung von chemischem Kupfer auf die gesamte Oberfläche der Platte und die frisch gebohrten Löcher aufgetragen wird.
5 - KONTROLLEN
Die Kontrolle erfolgt am Ende dieses Prozesses. Dabei wird vor allem ein Gegenlichttest durchgeführt, um die Porosität und Beschichtung des Kupfers zu überprüfen.
Außenschicht Bebilderung
Wie erstellt man eine perfekte Schichtabbildung der Außenschicht?
Die Bebilderung der Außenschicht ähnelt der Bebilderung der Innenschicht, ist aber mit den Löchern und der Oberflächenrauhigkeit wesentlich komplexer. Schauen wir uns diesen spektakulären Schritt der Leiterplattenfertigung an!
1 - VORBEREITUNG UND LAMINIERUNG
Die Oberfläche wird vorbereitet: Leiterplatten, die dünner als 500 Mikrometer sind, werden einem chemischen Reinigungsprozess unterzogen, während dickere Leiterplatten einem mechanischen Reinigungsprozess mit Schleifbürsten unterzogen werden. Die Platten werden erhitzt, damit der Fotolackfilm besser haftet. Dann werden die Leiterplatten mit einem automatischen Schichtstoff auf X und Y beschichtet. Die Kante wird direkt von der Maschine geschnitten.
2 - REGISTRIERUNG UND UV-BESTRAHLUNG
Bei der halbautomatischen Bestrahlung wird die Druckvorlage nochmals überprüft, bevor sie in die Maschine eingelegt wird. Die Registrierung erfolgt optisch zwischen den Löchern und den Zielen mit 2 oder 4 CCD-Kameras. Sobald die Platte die Qualitätskriterien erfüllt, wird ein Vakuum angelegt. Anschließend wird die Platte zwischen 1 und 20 Sekunden mit UV-Licht bestrahlt, um den Fotolack zu polymerisieren und ein Bild des Schaltkreismusters zu erzeugen.
3 - REGISTRIERUNG UND LASER-BESTRAHLUNG
Für hochwertige Produkte und Materialien mit hoher Dichte wird Laser Direct Imaging eingesetzt. Diese Maschine ist vollautomatisch, so dass das Laden, die Registrierung mit 4 CCD-Kameras und die Übertragung der Schichtabbildung in Sekundenschnelle erledigt sind. LDI ist auch ein wichtiger Faktor, wenn es um enge Toleranzen und enge Registrierung geht, wie 50 Mikrometer oder weniger.
4 - ENTWICKLUNG
Sobald die Bestrahlung abgeschlossen ist, wird der Schutz auf dem trockenen Film entfernt. Die Bereiche, die nicht mit UV-Licht oder Laser bestrahlt wurden, sind nicht gehärtet und werden im Natriumbad aufgelöst, wodurch die Leiterplatten diese schöne blaue Farbe erhalten. Die Schichtabbildung ist nun gedruckt und bereit für die Aufnahme von elektrolytischem Kupfer.
5 - AUTOMATISCHE OPTISCHE INSPEKTION
Die Automatische Optische Inspektion der Außenschichten bestätigt die völlige Mängelfreiheit, egal ob elektrische Unterbrechungen oder Kurzschlüsse. Wie bei der Innenschicht dient das Originaldesign aus der GERBER-Datei als Vorlage für die optische Kamera. Wenn die Maschine eine Unstimmigkeit feststellt, wird ein Techniker das Problem beurteilen.
Elektrolytisches Kupfer
Was ist die elektrolytische Kupferabscheidung?
Kupfer kann elektrolytisch auf der Leiterplatte mit zwei Verfahren abgeschieden werden: Platten- und Musterverfahren.
1 - PLATTENBESCHICHTUNG
Das Kupfer wird elektrolytisch auf der gesamten Oberfläche sowie in den Löchern abgeschieden, um die Ebenheit und Verteilung zu verbessern. Bei der elektrolytischen Kupferabscheidung entsteht Elektrolyse, d. h. ein Stromfluss durch eine Flüssigkeit, der chemische Veränderungen bewirkt. Nach mehreren Bädern von jeweils 3 Minuten Dauer wird eine Elektrolyse erzeugt, wobei das Kupfer im Bad wie eine Anode und die Leiterplatten wie eine Kathode wirken.
2 - KONTROLLE
Das Kupfer ist jetzt dicker und zuverlässiger mit etwa 10 bis 13 Mikrometern Kupfer. Der nächste Schritt für diese Leiterplatten wird die Außenschicht-Bebilderung sein.
3 - MUSTERBESCHICHTUNG - KUPFERABSCHEIDUNG
Das Kupfer wird elektrolytisch abgeschieden, aber in viel größeren Mengen. Um eine gute Verbindung und eine gute Leitfähigkeit zwischen den Löchern herzustellen, benötigen die Leiterplatten nach IPC-Norm mindestens 20 bis 25 Mikrometer Kupfer innerhalb der Wandlöcher. Das Kupfer, das als Anode fungiert, wird in einem 60-minütigen Bad auf den Leiterplatten abgeschieden.
4 - BESCHICHTUNG MIT MUSTER - ABSCHEIDUNG VON ZINN
Nach einem Spülbad werden die Leiterplatten in das elektrolytische Zinn getaucht, das das gesamte Kupfer mit einer Schicht von 1 bis 3 Mikrometern bedeckt. Das Zinn ist wichtig, um das Kupfer während des Ätzvorgangs zu schützen.
5 - KONTROLLE
Sobald sie vollständig bedeckt sind, werden sie mit einer zerstörungsfreien Methode getestet, um die Dicke der Schicht zu überprüfen.
Ätzen von Leiterplatten
Was ist Ätzen?
Das Ätzen ist ein komplexer chemischer Prozess, bei dem das unerwünschte Kupfer und Zinn auf den Leiterplatten entfernt wird.
1 - FILMABZIEHEN
Der erste Schritt beginnt mit dem Trockenfilm. Alle Rückstände werden aufgelöst und der Film wird abgezogen, so dass das unerwünschte Kupfer freigelegt wird.
2 - ÄTZEN
Der Schritt des Ätzens beginnt in einem Bad mit einer chemischen Lösung. Die Herausforderung besteht darin, eine Über- oder Unterätzung zu vermeiden, die das Erzielen einer geraden Oberfläche verhindern würde. Bei der Innenschicht wird das freiliegende Kupfer weggeätzt und definiert das Muster. Hier schützt das Zinn das Kupfer und die Löcher.
3 - ZINNABZIEHEN
Das Zinn wird chemisch entfernt und abgezogen. Die leitenden Bereiche und Verbindungen sind nun ordnungsgemäß hergestellt.
4 - KONTROLLE
Es wird ein Labortest durchgeführt, um die Über- und Unterätzung zu überprüfen und um sicherzustellen, dass alle unerwünschten Kupferschichten mit Ausnahme der Lackschicht entfernt worden sind.
5 - AUTOMATISCHE OPTISCHE INSPEKTION
Die Automatische Optische Inspektion wird direkt nach dem Ätzen durchgeführt und mit den Daten verglichen, um eventuelle Unstimmigkeiten aufzuzeigen und die Mängelfreiheit zu garantieren. In einigen Fällen kann ein Kurzschluss oder eine elektrische Öffnung an dieser Stelle repariert werden.
Lötstoppmaske für Leiterplatten
Warum benötigen Leiterplatten Lötstoppmasken?
Die Lötmaske hat zwei Interessen. Zum einen soll sie die Oxidation des Kupfers verhindern und zum anderen eine perfekte Isolierung zwischen zwei Kupferspuren während des Montageprozesses gewährleisten. Es gibt verschiedene Arten von Lötmasken für Leiterplatten, wie z. B. Epoxy Liquid, Liquid Photoimageable (LPI) oder Dry Film. Lassen Sie uns eintauchen!
1 - BESCHICHTUNG
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Lötmaske auf eine Leiterplatte aufzubringen: Vorhang, Siebdruck oder Elektrospray-Abscheidung nach IPC-Normen. Vor dem Auftragen der Lötmaske müssen die Leiterplatten in einem Reinraum mit Überdruck mechanisch oder chemisch gereinigt werden, damit kein Staub von außen eindringen kann.
2 - VORBEHANDLUNG
Sobald die Platte vollständig bedeckt ist, muss sie vorgehärtet werden. Dieser Schritt ist unerlässlich und entfernt das gesamte Lösungsmittel aus der Tinte. Ohne diesen Schritt kann die Registrierung nicht richtig durchgeführt werden.
3 – REGISTRIERUNG/BESTRAHLUNG
Für die Lötmasken kann die Bestrahlung mit der Registrierung mit 8 CCD-Kameras und der Druckvorlage durchgeführt werden. Die Leiterplatten werden einige Sekunden lang mit LED-Licht bestrahlt, um die Lötmaske an den Stellen zu härten, an denen die Druckvorlage klar ist. Die Bestrahlung kann auch durch LDI, Laser Direct Imaging, erfolgen. In diesem Fall sind keine Druckvorlagen erforderlich, da die Maschine die ausgewählten Stellen direkt mit Lichtstrahlen bestrahlt und die gewünschte Stelle härtet.
4 - ENTWICKLUNG
Die durch die Bestrahlung nicht geschützten und nicht gehärteten Teile werden weggewaschen. Hier in unserem Beispiel wird die Lötmaske um das mechanische Durchgangsloch entfernt.
5 - KONTROLLE UND AUSHÄRTUNG
Nach der Entwicklungsphase werden alle Leiterplatten kontrolliert. Es ist nämlich eine Inspektion erforderlich, um zu prüfen, ob es fehlerhafte Bilder, Spuren von Tinte auf den Pads oder in den Löchern gibt. Schließlich werden die Leiterplatten eine Stunde lang einer hohen Temperatur ausgesetzt, um die Lötmaske auszuhärten.
Legendendruck auf Leiterplatten
Ist Legendendruck auf einer Leiterplatte wichtig?
Beim Legendendruck werden alle wichtigen Informationen auf die Leiterplatte gedruckt, z. B. Herstellerzeichen, Firmenkennzeichen und Warnhinweise. Bei diesem Verfahren werden hauptsächlich zwei Methoden verwendet: Siebdruck, auch bekannt als Silkscreen, und DLP für Direct Legendendruck mit einem Tintenstrahldrucker. Es sieht einfach aus, aber wie jeder Schritt der Leiterplatten-Fertigung erfordert er Präzision.
1 - SIEBDRUCK
Wie in den meisten Phasen der Leiterplatten-Fertigung ist die Druckvorlage aus der GERBER-Datei auch für den Druck des Legendenmusters von entscheidender Bedeutung. Die erste Methode ist der Siebdruck, auch bekannt als Siebdruckverfahren. Ob manuell oder automatisch, beide Verfahren erfordern Polyester-Siebe, die auf Aluminiumrahmen gespannt werden. Sowohl die Aluminiumrahmen als auch die Platte werden registriert, um eine korrekte Ausrichtung zu gewährleisten, damit keine Druckfarbe auf das Kupfermuster gelangt und der Lötprozess nicht beeinträchtigt wird. Die Druckfarbe wird durch die Schablone auf den Schichtstoff gedrückt.
2 - KONTROLLE
Sobald die Leiterplatte mit den richtigen Informationen bedruckt ist, wird sie vom Bedienpersonal visuell überprüft. Im Falle eines Fehlers bewertet das Bedienpersonal das Problem oder entfernt die Leiterplatte aus dem Produktionsprozess.
3 - HÄRTEN
Wenn das Ergebnis des Siebdrucks gut ist, werden die Leiterplatten ausgehärtet, um die Farbe zu härten.
4 - TINTENSTRAHLUNG
Das zweite Verfahren zum Aufbringen des Legendentextes funktioniert wie ein herkömmlicher Tintenstrahldrucker und wird als DLP oder Direct Legendendruck bezeichnet. Die Registrierung erfolgt automatisch durch das Gerät. Der Tintenstrahldrucker sprüht Tintentröpfchen auf die Platte, um das Bild zu erzeugen. Diese Tintentröpfchen werden direkt durch UV-Licht ausgehärtet.
5 - KONTROLLE
Der Bediener führt auch eine visuelle Kontrolle durch, um sicherzustellen, dass die Legende korrekt gedruckt wird. Trotz der moderneren Ausrüstung ist DLP nur für den Prototypenbau und kleine Mengen zu bevorzugen, während der Siebdruck viel schneller ist und für die Massenproduktion verwendet wird.
Oberflächenfinish der Leiterplatte
Welche Oberflächenfinishes sind verfügbar?
Das Oberflächenfinish ist eine Beschichtung zwischen einem Bauteil und einer unbestückten Leiterplatte. Sie wird vor allem aus zwei Gründen eingesetzt: Sicherstellung der Lötbarkeit während der Bestückungsphase und Schutz des Kupfers vor Oxidation.
1 - OSP
OSP steht für „Organic Solderability Preservative“. Es handelt sich um ein Oberflächenfinish auf Wasserbasis. Es ist umweltfreundlich und reinigt die Leiterplatten, bevor sie in die Bäder kommen, was zu einer ausgezeichneten glatten Oberfläche führt. Dieses schnelle Verfahren erfordert nicht viele Anlagen, was es zu einem kostengünstigen Oberflächenfinish macht. OSP hat eine kurze Haltbarkeit und kann bei der Handhabung empfindlich sein. Daher wird das Fräsen vor dem Oberflächenfinish durchgeführt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Oberflächenfinish OSP umweltfreundlich ist, eine ebene Oberfläche bietet und eine kostengünstige Lösung darstellt, die reaktiviert werden kann. Es gibt aber auch Nachteile, wie z. B. die kurze Haltbarkeit, die Empfindlichkeit bei der Handhabung und dass dieses Finish bei der Endmontage Kupfer freilegen kann.
2 - BLEIFREIES HASL
Bleifreies HASL ist die Abkürzung für „Hot Air Solder Leveling“. Es war bis vor ein paar Jahren eine der beliebtesten Finishs. Auch wenn diese Oberfläche robust ist, ist der niedrige Preis auch mit ihren Einschränkungen verbunden. Bei dieser Anwendung wird die gesamte Platte einer Mikroätzung unterzogen, um die Leiterplatte zu reinigen, und erhält dann eine Flussmittelbeschichtung, damit das Oberflächenfinish besser an ihr haftet. Danach wird die Leiterplatte in flüssiges Lötzinn getaucht und mit Hilfe von zwei Luftmessern, die heiße Druckluft über die Oberfläche der Leiterplatten blasen, wieder entfernt. Die bleifreie Lösung ist ein unbestreitbarer Vorteil für die hochzuverlässigen Produkte. Aber bei immer mehr HDI-Leiterplatten führt dieses Verfahren zu unebenen Oberflächen und ist für Fine-Pitch-Komponenten nicht geeignet. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das bleifreie HASL-Oberflächenfinish eine weithin verfügbare Technologie ist, eine kostengünstige Lösung mit guter Haltbarkeit. Es gibt aber auch Nachteile, wie z. B. die ungleichmäßige Oberfläche, die sich nicht für Fine-Pitch-Komponenten eignet und die thermische Belastung der Leiterplatten durch das Verfahren.
3 - ENIG
ENIG steht für „Electroless Nickel Immersion Gold“. Bei diesem Verfahren müssen die Konturen der Schaltung mit Klebeband abgedeckt werden, um eine übermäßige Abscheidung von Gold zu vermeiden, und weil ENIG ein teures Finish-Verfahren ist. Die Platte wird in mehrere Bäder getaucht. Zunächst wird eine Schicht von 3-6 Mikrometern Nickel galvanisch abgeschieden, um die Haftung zu erhöhen. Anschließend wird eine mindestens 0,05 Mikrometer dicke Goldschicht auf die Platte aufgebracht. Eine Tauchlackierung sorgt für eine hervorragende Ebenheit und die Verwendung von Gold für eine gute Lötbarkeit. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die ENIG-Oberfläche ideal für die Verklebung ist, eine starke Lötbarkeit aufweist, eine ebene Oberfläche bietet und eine gute Haltbarkeit hat. Es gibt auch Nachteile, vor allem die Tatsache, dass diese Oberfläche ein komplexer Prozess ist und keine kostengünstige Lösung darstellt.
4 - HARTVERGOLDUNG
Bei der Hartvergoldung wird die gesamte Platte mit Klebeband abgedeckt. Nur der Teil, der mit einem Oberflächenfinish versehen werden muss, wird entfernt. Im Gegensatz zu ENIG kann die Kupferdicke in diesem Fall durch Steuerung der Dauer des Beschichtungszyklus variiert werden. Das Nickel wird zuerst galvanisch abgeschieden, dann wird das Gold je nach Kundenwunsch abgeschieden. Die Goldschicht bietet eine ausgezeichnete Haltbarkeit, ist aber auch eine der teuersten Optionen für das Oberflächenfinish. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Oberflächenbeschichtung durch Hartvergoldung mechanische Eigenschaften, eine ausgezeichnete Haltbarkeit und eine ebene Oberfläche bietet. Es gibt aber auch Nachteile wie hohe Kosten, schlechte Lötbarkeit und ein komplexes Verfahren.
5 - TAUCHVERZINNUNG
Tauchverzinnung ist eine metallische Oberflächenbeschichtung.
Die Leiterplatten werden in mehrere chemische Bäder getaucht, um die beste Haftung für das Zinn zu erzielen. Das Eintauchen sorgt für perfekte Ebenheit und das Zinn schützt das darunter liegende Kupfer am besten. Dies ist eine kostengünstige Option, aber die starke Affinität zwischen Zinn und Kupfer kann zu Zinn-Whiskering führen.
Tauchverzinnung ist weit verbreitet, bietet eine ebene Oberfläche, ist eine kostengünstige Lösung, hat eine gute Lagerfähigkeit und ist nachbearbeitbar.
Es gibt aber auch Nachteile wie die begrenzte Nacharbeit, die empfindliche Handhabung und die Möglichkeit von Zinn-Whiskering.
ICAPE Group strebt speziell für ein High-Tech-Veredelungsprodukt eine Partnerschaft mit in Deutschland ansässigen Fabriken an, um die Tauchverzinnung zu realisieren, die den Erwartungen der deutschen Automobilindustrie entspricht.
Fräsen von Leiterplatten
Was ist das Fräsen von Leiterplatten?
Der Zweck des Fräsens, auch Profilieren genannt, besteht darin, jede Leiterplatte aus der Produktionsplatte herauszuschneiden. Denn auch wenn sich alle Leiterplatten auf derselben Platte befinden, gehören sie nicht unbedingt alle zu demselben Kunden
1 - VORBEREITUNG
Der Bediener stapelt bis zu 4 Platten, und zwar auf die gleiche Weise wie beim Bohrvorgang. In diesem Fall werden für das Fräsen eine Fräsmaschine und Bohrer mit einer unterschiedlichen Anzahl von Köpfen benötigt: 1, 2, 4 oder 6 Köpfe.
2 - FRÄSEN
Während dieses Prozesses werden die Innen- und Außenkonturen der Leiterplatte erstellt. Gleichzeitig werden die Leiterplatten gereinigt, um sicherzustellen, dass bei diesem Vorgang kein Staub zurückbleibt. Am Ende des Zyklus nimmt der Bediener alle Teile vom Tisch und die Leiterplatten sind nun entnadelt. Je nach Kundenwunsch können die Leiterplatten auch gefräst werden, ohne dass sie abgetrennt werden.
3 - KONTROLLE
Der Bediener überwacht die Abmessungen des Fräsvorgangs mit einer optischen Kamera, um sicherzustellen, dass die Innen- und Außenkonturen korrekt gefräst wurden und die Schaltung nicht beeinträchtigt haben.
4 - V-SCHNITT
Nach dem Fräsen wird die Leiterplatte auf der Kundenplatte mit V-Ritzen oder V-Schnitt vorgeschnitten, damit die Platten nach der Bestückungsphase getrennt werden können. Dies ist das Hauptziel dieses Schritts. Die Leiterplatten sind dann leicht zu fassen.
5 - KONTROLLE
Nach Fertigstellung werden Kontrollen mit einem V-Schnitt-Tester durchgeführt, um die Tiefe des V-Schnitts gemäß der GERBER-Datei zu messen.
Elektrische Tests
Wie lassen sich offene Verbindungen und Kurzschlüsse auf einer Leiterplatte kontrollieren?
Diese Tests werden durchgeführt, um sicherzustellen, dass es keine Kurzschlüsse und Unterbrechungen auf den Leiterplatten gibt. Es gibt zwei Arten von Geräten mit unterschiedlichen Vorteilen: die „Flying Probe“ und das „Bed Of Nails“.
1 - FLYING PROBE
Die GERBER-Datei wird von der Maschine eingelesen, der Bediener legt die Leiterplatten in die Platte oder alleine ein. Dann beginnen die 4, 6 oder 8 Köpfe, die auf jeder Seite verteilt sind, ihre Arbeit: Sie senden elektrische Ladung an die Schaltkreise, während sie die einzelnen Pads kontinuierlich abtasten, um sicherzustellen, dass es keinen Kurzschluss oder Unterbrechung gibt. In diesem Fall greift ein Bediener ein, um das Problem zu lösen.
2 - VORTEILE UND NACHTEILE
Das Werkzeug ist kostengünstig und wird meist für den Prototypenbau und Kleinserien verwendet. Es eignet sich auch für HDI-Leiterplatten, aber der Hauptnachteil ist, dass die Leiterplatten jedes Mal manuell gewechselt werden müssen, was den Arbeitsablauf erheblich verlängert.
3 - BED OF NAILS
Der Universalgittertest, auch Bed Of Nails genannt, erfordert eine Testvorrichtung. Die Testvorrichtung wird auf der Grundlage der GERBER-Datei entworfen und ist daher für jede Leiterplatte anders. Der Bediener muss zahlreiche Stifte unterschiedlicher Größe anbringen, um den gesamten Testbereich abzudecken. Die Vorbereitung ist extrem teuer und mühsam! Die Löcher werden auf die Testpunkte der Leiterplatte ausgerichtet und alle Testpunkte werden gleichzeitig geprüft, was dies sehr schnell und zuverlässig macht.
4 - VORTEILE UND NACHTEILE
Was die Flying Probe betrifft, so hat das Bed Of Nails seine Vor- und Nachteile. Dieser elektrische Test ist aufgrund seiner Verarbeitungsgeschwindigkeit zwischen den einzelnen Leiterplatten perfekt für die Massenproduktion geeignet. Allerdings sollten die teuren Werkzeuge, die langwierige Vorbereitung und die begrenzte Dichte berücksichtigt werden.
5 - TESTS ABGESCHLOSSEN
Nun, da der elektrische Test abgeschlossen ist, sind wir sicher, dass die Schaltung korrekt ist. Als nächstes steht die Endkontrolle an.
Endkontrolle
Wie wichtig sind Endkontrollen von Leiterplatten?
Dies ist ein entscheidender Schritt im Fertigungsprozess. Der Lieferant kontrolliert hier die gesamte Leiterplatte, vom funktionalen Aspekt bis hin zum ästhetischen Aspekt. Und sie prüfen alles im Vergleich zu den Anforderungen von ICAPE und natürlich auch zu den IPC-Normen. Außerdem haben wir einen ICAPE Kontrolleur vor Ort, der alles während des Prozesses sowie vor dem Verpacken und Versenden prüft.
1 - AUTOMATISCHE INSPEKTION
Jede Leiterplatte durchläuft die automatische visuelle Inspektionsmaschine (AVI). Diese Maschine prüft die Leiterplatten schneller als das menschliche Auge und stellt Unstimmigkeiten im Vergleich zur GERBER-Datei fest. Anschließend werden die Leiterplatten auf den Automatic Hole Checker gelegt, um festzustellen, ob einzelne Löcher unregelmäßige Größen haben.
2 - LIEFERANTENINSPEKTION
Alle Leiterplatten werden von aufmerksamen Inspektoren visuell geprüft, um jede Spezifikation zu kontrollieren. Die von unseren Partnerfabriken durchgeführten Bewertungen werden von internen Inspektoren der ICAPE Group überwacht, die ständig in diesen Fabriken anwesend sind.
3 - PQC- UND QA-TEAMS
Unsere Quality Control Teams (QC) und unsere Quality Assurance Teams (QA) gehen zu unseren Partnerfabriken, um die Endkontrollen selbst durchzuführen. Quality Assurance ist prozessorientiert und verhindert Fehler, indem sie die Prozesse für die Verwaltung und Erstellung der lieferbaren Leiterplatten sichert. Quality Control ist produktorientiert und stellt sicher, dass das Endergebnis den Erwartungen entspricht.
4 - ICAPE LABOR
Unser Labor ist in der Lage, zahlreiche Tests durchzuführen, wie z. B. die Analyse von Mikroschnitten, die Kontrolle der Kupferabscheidung auf der Oberfläche der Bohrung, die Überprüfung der Rückstände ionischer Verunreinigungen, die Kontrolle der Oberflächenbeschichtung, der Rauheit, die Kontrolle der Leiterplattenimpendanz und der Signalintegrität. Alterungstests und Thermoschock können ebenfalls an der Leiterplatte durchgeführt werden, um ihre Zuverlässigkeit unter rauen Bedingungen zu überprüfen.
5 - VERPACKUNG
Nach Abschluss der Inspektion werden die Leiterplatten in entionisiertem Wasser gewaschen, um Staub und Verunreinigungen zu entfernen, die möglicherweise auf der Leiterplatte verblieben sind. Dann werden die Leiterplatten sorgfältig in eine Vakuumverpackung verpackt. Sie werden mit einem Versandetikett versehen und sind dann versandfertig. Die Leiterplatten können je nach gewünschter Transportart verschickt werden, sei es DDP, DAP, per Flugzeug, per Bahn oder per Schiff.
