2. November 2023

Was ist Leiterplattenfertigung? Alles, was Sie wissen müssen

Unter PCB-Herstellung versteht man die Entwicklung der Platinen, die alle PCB-Teile enthalten und auf denen die PCB-Bestückung stattfindet. Die Leiterplattenhersteller sind wichtig und spielen mit ihren Fähigkeiten eine große Rolle bei der Entwicklung transformativer Leiterplatten. 

Es ist wichtig zu beachten, dass die Struktur und Effizienz der Leiterplatten beschädigt werden kann, wenn die Fertigung nicht den Anforderungen entspricht. Wir besprechen die Leiterplattenfertigung ausführlich und bieten Ihnen auch Einblicke auf Anfängerniveau. 

Selbst wenn Sie mit diesem Konzept noch nicht vertraut sind, wird Ihnen das Verständnis der Leiterplattenfertigung nicht schwerfallen. Lass uns anfangen!

Nahaufnahme einer grünen Platine mit elektronischen Bauteilen.

Vergleich zwischen Montageprozess und Leiterplattenfertigung 

Leiterplattenfertigung und Leiterplattenmontage beides ist während der Entwicklungsphase dieser Boards wichtig. Manchmal wird es jedoch verwirrend und wir müssen eine Grenze zwischen diesen beiden Aspekten ziehen, um eine bessere Vorstellung davon zu bekommen. 

  • Fertigung: Das bedeutet, dass wir eine konkrete Platte entwickeln, auf der alle PCB-Komponenten und Spuren sowie Kontaktpunkte durch Design. 
  • Montage: Der Zweck dieser Phase besteht darin, alle Leiterplattenteile anzuordnen und zusammenzuführen, einschließlich Komponenten, Spuren, Pfade und alle wichtigen Add-Ons, die den Leiterplatten Leben einhauchen und dafür sorgen, dass sie ihre Aufgabe erfüllen. 

Weitere Einzelheiten zum Montageprozess finden Sie unter Grundlegende Dinge, die Sie über den Leiterplattenbestückungsprozess wissen sollten.

Maschinelle Bearbeitung von Leiterplatten auf einem Förderband

PCB-Herstellungsverfahren

  1. Gestaltungs Entwurf

Das Designen ist der erste Schritt bei der Herstellung einer Leiterplatte. Ziel des Designs ist es, die Details zu skizzieren, damit die Herstellung erfolgreich erfolgen kann. Leiterplattendesigner verwenden verschiedene Software und Simulatoren, um Blaupausen für die Designs zu entwickeln. 

In dieser Phase müssen die Routen, Breiten, Komponenten und Leiterbahnen sorgfältig berücksichtigt werden. Da die Fertigung diesem Plan folgt, gibt es keinen Spielraum für Fahrlässigkeit. Aus diesen Bauplänen entstehen auch die PCB-Prototypen, für deren Umsetzung eine komplexe Software zur Verfügung steht. 

Einblicke in die effektive Gestaltung von PCB-Layouts finden Sie unter So entwerfen Sie ein PCB-Layout.

NOTIZ: PCB-Designer müssen Softwareoptionen mit ihren Auftragnehmern besprechen. Da von Altium bis Ki-CAD mehrere Optionen verfügbar sind, ist es wichtig, die bevorzugte Software zusammen mit diesen Funktionen zu besprechen. Es hilft bei der Analyse, ob die Software die Anforderungen von PCB-Entwürfen erfüllt oder nicht. 

  • Vorproduktion 

Zu diesem Zeitpunkt reichen die Kunden ein Dokument ein, damit die Ingenieure einen Blick darauf werfen und das Angebot prüfen können. Außerdem prüfen sie, ob die Dokumentation vollständig ist und alles vorhanden ist, bevor sie fortfahren. Nach allen wichtigen Prüfungen wird mit der PCB-Entwicklung fortgefahren. 

2. Produktionsvorbereitung

  • Laminierung schneiden

Der erste Schritt besteht darin, eine präzise Laminierung der Leiterplatten anzustreben. Anschließend erfolgt die Laminierung entsprechend der in den Anforderungen genannten Plattengröße und Plattengröße. 

  • Trocknen

Wir müssen die Trocknung einbeziehen, da es entscheidend ist, dass Leiterplatten frei von Feuchtigkeit sind, die später zu Rost und Verformungen führen kann. Die Trocknung erfolgt normalerweise bei 150 Grad Celsius und dauert vier Stunden. 

  • Bildgebung

Der Film bedeckt die Kupferplatte und dient dazu, während dieses Vorgangs Fotoabbildungsreaktionen aufzunehmen. 

  • Belichtung

Es ist Zeit, die Kernplatte zu entwickeln. Außerdem löst sich die Kupferhaut aus dem Trockenfilm und der Arbeiter wird versuchen, den Trockenfilm intakt zu halten. Verwenden Sie für Fotoaufnahmen offene und kurze Leiterplatten. Um positive Ergebnisse zu erzielen, ist es wichtig, in der optimalen Umgebung zu arbeiten. Zu diesem Zweck werden Luftduschtüren verwendet. 

3. Radierung

Die durch den Film eingekapselte Kupferhaut ist durch die Ätzlinie leichter zu erhalten, während die nicht eingekapselte Kupferhaut dem Ätzprozess unterzogen wird. Es ist wichtig, das Linienmuster während des Ätzens intakt zu halten, um den nächsten Schritt zu ermöglichen. 

Es ist an der Zeit, den Film auf der Kupferoberfläche der Platine wiederherzustellen, was auch zur schnellen Bildung des gewünschten Linienmusters führt. 

4. AOI der inneren Schicht

Wir sollten uns verlassen auf die AOI Methode zur gründlichen Überprüfung der Platte nach dem Ätzen mithilfe von Unterbrechungen und Kurzschlüssen zum Zeitpunkt des Ätzens. 

5. Laminierungsschritt

Wir verwenden ein Isoliermedium namens PP, das beim Komprimieren der Kupferfolie hilft und dafür sorgt, dass sie durch dieses Medium dringt. Dies geschieht in der Mitte der Schaltungsschichten. 

6. Bohrschritt

Jetzt erfolgt das Bohren für die laminierten Leiterplatten. Die Löcher enthalten zu diesem Zeitpunkt kein Metall und aus diesem Grund können wir diese Schicht nicht mit den anderen Schichten verbinden. 

7. Abscheidung von Kupfer

Eine kleine Menge Kupfer wird verwendet, um die dünne Schicht abzudecken, damit die Reaktion der Chemikalien stattfinden kann. Für diesen Schritt ist eine bestimmte Länge von etwa 3 Mikrometern zu berücksichtigen. 

8. Elektrolytische Beschichtung auf horizontale Weise

Wie Sie wissen, kommt es zu einem Einschluss des Metalls in Löchern, was bedeutet, dass sowohl die Kupfermengen, die sich in den Hohlräumen befinden, als auch die Breite der Platte vergrößert werden. Dies geschieht aufgrund einer Reaktion namens Elektronentransfer. 

9. Bildgebung

Die Kupferplatte wird mit einer Folie abgedeckt, sodass auf der Oberfläche der Folie Fotoabbildungsreaktionen stattfinden können. Dies geschieht nicht wie die Entwicklung der inneren Schicht, die wir besprochen haben. Wir müssen den Ätzprozess beibehalten, um dieses Kupfer intakt zu halten, und wir können auch die Kupferablagerung sehen, mit der wir in dieser Phase weiter arbeiten werden. 

10. Beschichtung von Grafiken

  • Beschichtung von dickem Kupfer

Das Kupfer, das wir für später aufbewahren müssen, wird durch den Plattierungsprozess an die Kupferdicke angepasst. Die für die Plattierung empfohlene Dicke beträgt 25 Mikrometer. Anschließend plattieren wir beide Kupfermengen zusammen, sodass die Dickenanforderungen gemäß den PCB-Projekten problemlos erfüllt werden können. 

  • Verzinnen

Bei diesem Verfahren verwenden wir Zinn zur Abschirmung der Kupferfolie vor Umweltschäden und das gleiche Zinn, das wir verwenden, wird auch mit der Kupferoberfläche verschmolzen. 

  • Den Film verlassen

Der nächste Schritt besteht darin, die Folie von der Plattenoberfläche zu trennen und zu entfernen. Wenn wir das tun, kommt das Kupfer unter diesem Film heraus. Dieses Kupfer wird dann durch den Ätzprozess entfernt, während das Kupfer, das wir vor dem Ätzen schützen möchten, aufgrund der Verzinnung intakt bleibt. 

Aufbringen einer Chemtronics-Chemask auf eine Leiterplatte.

11. Lötmaske

Nun müssen wir ein Lötstopplack für die vollständige Beschichtung der Platten. Dazu verwenden wir UV-Strahlen. Das Lot ist vorteilhaft für den Tiefenschutz des PCB-Schaltkreissystems und verhindert Oxidation, die den gesamten Aufbau ruinieren kann. Wir verstehen die Wichtigkeit dieses Schrittes und berechnen Ihnen dafür keine zusätzlichen Kosten. 

Weitere Informationen zu Löttechniken finden Sie unter Löten von Leiterplatten.

12. Siebdruckschritt

Dies ist wichtig, wenn wir Leiterplatten herstellen. Es sammelt wichtige Informationen aus den PCB-Designs und druckt sie auf die Platinen. Nach dem Siebdruck wird es im nächsten Schritt um die Oberflächenveredelung und den letzten Schliff der Leiterplatten gehen. 

13. Endbearbeitung der Oberfläche

Der Vorteil der Verwendung eines Oberflächenfinish auf den Leiterplatten besteht darin, sie haltbarer und besonders stabil zu machen, um möglichen Beschädigungen standzuhalten. Diese beeinflussen auch die Lötbarkeit und machen die Leiterplatten in ihrer Leistung anspruchsvoller. Darüber hinaus stehen verschiedene Optionen für die Oberflächenbeschaffenheit zur Verfügung. 

Gängige sind HASL, OSP und ENIG. Die Ergebnisse all dieser gängigen Oberflächenbehandlungen unterscheiden sich voneinander. Nur ein erfahrener Leiterplattenhersteller beherrscht die Kunst, diese Oberflächenbehandlungen während des Anwendungsprozesses erfolgreich zu handhaben. 

14. Endbearbeitungsverfahren

Es gibt andere Arten der Oberflächenveredelung, die in der Industrie häufig angewendet werden. Dazu gehören V-CUT, Abschrägung und Goldfinger. 

  • V-CUT-Prozess

Hier müssen wir die Platten zuschneiden und für bestimmte Größen formen. Um dies zu erreichen, müssen wir uns bei den kundenspezifischen Designs auf Geber-Dateien und die darin enthaltenen Informationen verlassen. Zu diesem Zweck müssen wir eine Nut oder einen Fräser verwenden. 

Der Vorteil der Verwendung einer Oberfräse besteht darin, dass entlang der Oberfläche der Leiterplatten kleine Hohlräume entstehen. Die Funktion der Nut besteht darin, diagonale Schnitte an den Seiten der Leiterplatte vorzunehmen. Mit beiden Methoden können wir die Bretter problemlos aus ihren Platten herausnehmen. 

  • Goldener Finger

Die Verbindungspunkte in Leiterplatten erfordern normalerweise ein Ein- oder Ausstecken aufgrund der Anwesenheit anderer Leiterplatten. Wenn die Kontaktkante stark ist, besteht die Gefahr eines Bruchs, was zu einer vollständigen Beschädigung des elektronischen Geräts führen kann. 

Wenn jedoch eine ordnungsgemäße Flechtung mit einer Kombination aus Gold und anderen Metallen erfolgt, sind die Verbinder haltbarer und stark genug, um solchen Schäden standzuhalten. 

15. Elektrische Prüfung

Der Herstellungsprozess Ihrer Leiterplatte ist bei weitem fast abgeschlossen. An diesem Punkt ist die Inspektion der Leiterplatten durch elektrische Tests von entscheidender Bedeutung. Die Aufgabe dieser Tests besteht darin, die Funktionalität der hergestellten Leiterplatten zu beurteilen. Zwei wichtige Tests, die während dieses Prozesses stattfinden, sind die Isolierung und Kontinuität der Schaltkreise.

Wir verwenden die elektrischen Testmethoden von Probe, um eine Begleitprüfung der Leiterplatten durchzuführen. Außerdem können wir dadurch die Effizienz von Leiterplatten steigern und sie auf lange Sicht langlebiger machen. 

Weitere Informationen zu Testmethoden finden Sie im Leitfaden zum PCB-Prüfung.

16. Schritt der Endkontrolle der Leiterplatten

Wir können die Leiterplatten nicht ohne Sichtprüfung an unsere Kunden versenden und weiterleiten. Bei den Leiterplattenherstellern gibt es spezielle Teams, die diese Leiterplatten sorgfältig auf Mängel und Fehler untersuchen. Von der Verzugsmessung über die Größenprüfung bis hin zur Anzahl der Löcher ist die visuelle Prüfung von entscheidender Bedeutung und stellt auch die Qualität der Leiterplatten sicher. 

Ausführlichere Informationen zur Leiterplattenherstellung finden Sie unter Eine vollständige Anleitung zum PCB-Herstellungsprozess.

17. Verpackung und Lieferung

Nach der Inspektionsphase werden die Leiterplatten ordnungsgemäß versiegelt, um sicherzustellen, dass sich keine Rückstände, Feuchtigkeit oder Schmutz in der Verpackung befinden. Auch für den Versand erfolgt eine sorgfältige Verpackung. Versandvereinbarungen sind entscheidend, um diese Leiterplatten rechtzeitig an die Kunden zu liefern. Wir nutzen Versanddienste wie FedEx und DHL, deren Lieferung etwa 4 Tage dauert. 

Stapel grüner Leiterplatten mit goldenen Anschlüssen

Es ist wichtig, die PCB-Herstellung zu verstehen 

Wenn es um das Erlernen der PCB-Grundlagen geht, dürfen wir den PCB-Herstellungsprozess nicht außer Acht lassen. Daher ist tiefes Lernen wichtig, und im Folgenden finden Sie einige Überlegungen dazu. 

  • Herstellbarkeit: Sie hängt von der Größe der PCB-Design Sie anstreben. Die Leiterplatte sollte über genügend Freiräume verfügen, damit der Wärmeausdehnungskoeffizient positiv beeinflusst wird. Dies ist auch dann von entscheidender Bedeutung, wenn wir bleifreies Löten verwenden.
  • Ertragsrate: Sie müssen die Faktoren im Auge behalten, die Ihre Ertragsrate beeinflussen. Der Grund dafür ist, dass Sie ohne Berücksichtigung dieser Faktoren nicht in der Lage sein werden, Massen-PCBs ohne Unterbrechungen zu erhalten, um Ihren dringenden Bedarf zu decken. 
  • Zuverlässigkeit: Ihre Leiterplatten müssen auch Industriestandards erfüllen, damit sie eine zertifizierte Zuverlässigkeit aufweisen, die Ihren Käufern und Ihren Geschäftspartnern ein Gefühl von Vertrauen und Zuverlässigkeit vermittelt. 

Abschluss

Hoffentlich sind Sie jetzt mit dem PCB-Herstellungsprozess vertraut und wissen genau, an wen Sie sich zur Lösung Ihrer PCB-Herstellungsprobleme wenden können. Wir sind nur eine SMS entfernt und bieten Ihnen hierfür eine Komplettlösung aus einer Hand. Buchen Sie noch heute Ihren Sit-In bei uns!

Artikel geschrieben von Alice Lee