Processo di fabbricazione dei PCB nella fabbrica JLCPCB

ultimo aggiornamento  26 luglio 2018


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Processo di fabbricazione dei PCB nella fabbrica JLCPCB

Fondata nel 2006, la JLCPCB Factory è la prima fabbrica per la produzione di PCB e prototipi in piccoli lotti in Cina ed ha quattro siti di produzione.

 

Scopriremo il processo di fabbricazione dei PCB per una scheda a 2 strati e vedremo la cura e l'attenzione che viene messa in ogni fase del processo a partire dalla produzione sino al controllo di qualità e alla spedizione.
Le fasi di produzione sono:

Fase 1 - Da File a Film

Dopo il ricevimento online degli ordini sul sito di JLCPCB ($ 2 per 10PCB), il cliente riceverà i file Gerber per i controlli di produzione, quando i file revisionati saranno stati approvati, saranno tracciati nei nostri foto-plotter laser e trasformati in foto-maschere o film in una camera oscura controllata sia per temperatura che per umidità. Il foto-plotter acquisisce i dati della scheda e li converte in un'immagine a pixel del PCB. Il film impressionato viene automaticamente sviluppato e scaricato per l'operatore, quindi il film è pronto per il processo di fabbricazione.

Fase 2 - Taglio del materiale

I fogli di ottimo rame, laminati su entrambe i lati, hanno un'alta qualità standard e uno spessore che varia tra i seguenti valori: 0,4 / 0,6 / 0,8 / 1,0 / 1,2 / 1,6 / 2,0 mm. Da questi fogli sono tagliati tutti i tipi di formati adatti a stampare i pannelli.

Fase 3 - Foratura

In base al file Drill che è stato generato per esempio dal programma EasyEDA (file Gerber), i pannelli sono forati per ospitare i reofori dei componenti e i vias dove specificato.

Fori extra sono praticati intorno ai bordi del pannello per fornire punti di registrazione per allineare i foto-film sugli strati superiori e inferiori della Fase 5. Questo per garantire che questi fori pre-perforati siano esattamente al centro dei pad e dei vias .
Il computer controlla il trapano che è stato scelto dall'operatore per il programma di perforazione e ne controlla l'esecuzione dei fori sul PCB. Le macchine che svolgono questo lavoro sono molte e producono pannelli 24 ore al giorno. La fabbrica JLCPCB utilizza circa settanta trapani.

Fase 4 - Deposizione del rame

Dopo la perforazione, i pannelli vengono puliti e quindi vengono posti in bagni dove, utilizzando un processo di deposizione senza elettrolisi, viene steso uno strato aggiuntivo molto sottile di rame su tutto il pannello, inclusa una placcatura uniforme attorno alle pareti di tutti i fori. Quasi tutti i PCB con due o più strati di rame utilizzano fori passanti placcati per collegare i conduttori tra gli strati. L'intero processo di immersione, placcatura, lavaggio e asciugatura è controllato da una macchina.

Fase 5 - Immagine dei livelli esterni

Nel processo di incisione a film secco, l'intera superficie del pannello è rivestita con un sottile strato di etere resistivo fotosensibile (da ora chiamato "photoresist"), come un "film secco". Questo strato è esposto alla luce ultravioletta (UV) attraverso una foto-maschera che copre lo schema richiesto di tracce e pad, ma consente all'intero resto del pannello di essere esposto alla luce UV. L'esposizione ai raggi UV polimerizza e indurisce il photoresist che, non indurito, viene rimosso dallo "sviluppo" per lasciare il rame nudo che formerà il modello richiesto di tracce e pad puliti. Il pannello viene quindi cotto per aumentare la durata del photoresist rimanente per il processo successivo.

Fase 6 - Pattern Plating

Dopo uno stadio di elettrodeposizione per aumentare lo spessore del rame sulle aree esposte e all'interno dei fori passanti placcati, le aree esposte sono rivestite con uno strato sottile di stagno. Alla fine di questa fase, tutti i residui rimasti della pellicola foto-resistente sono rimossi, lasciando un pannello coperto di rame nudo con solo i piste, le pastiglie e i fori passanti coperti in un sottile strato di stagno.

Fase 7 - Etching

La stagnatura protegge le sezioni del pannello destinate a rimanere coperte di rame durante la fase di incisione. L'incisione rimuove la pellicola di rame indesiderata dal pannello, ma lascia le aree placcate di stagno non incise. (resta una piccola quantità di incisione laterale che viene regolata aumentando automaticamente la larghezza della traccia e delle pad per compensazione).
Successivamente, la placcatura di stagno viene rimossa chimicamente in un processo che ri-espone il rame nudo, in modo che le aree conduttive in rame, le piste i pad e i fori placcati siano ora tutto ciò che rimane del rivestimento di rame complessivo originale sul pannello.

Fase 8 - Ispezione AOI

L'ispezione ottica automatica AOI (Automated Optical Inspection) è un'ispezione visiva automatizzata per le schede . Un AOI è in grado di rilevare errori come tracce con bordi incisi o regioni in cui il fotoresist potrebbe essere stato graffiato o scheggiato e quindi aver causato una tacca nella traccia. Difetti come questo sono molto difficili da rilevare in un test di continuità elettrica.
Il sistema AOI esegue la scansione degli strati utilizzando un sensore laser. L'immagine catturata viene digitalizzata, migliorata e quindi confrontata elettronicamente con il file Gerber originale. Utilizzando questo confronto, il sistema AOI è in grado di rilevare ed evidenziare eventuali difetti o aree sospette molto più rapidamente e con precisione rispetto a un'ispezione manuale.

Fase 9 - Maschera per saldatura

La maschera di saldatura è un rivestimento epossidico applicato ai circuiti stampati nudi per evitare il collegamento accidentale della saldatura e per proteggerli dall'ambiente. La maschera di saldatura è solitamente verde ma sono disponibili molti altri colori, come rosso, nero, bianco, giallo e blu.

Dopo un'altra fase di pulizia, i pannelli vengono caricati nella macchina di rivestimento della maschera di saldatura. Questo copre completamente entrambi i lati del pannello con un inchiostro apposito. I pannelli sono fatti passare attraverso un essiccatore che indurisce l'inchiostro quanto basta per consentirne la stampa. Successivamente, i pannelli rivestiti "tack-dry", sono ripresi sotto luce UV utilizzando una serie di foto-maschere che, prima dell'esposizione ai raggi UV, vengono controllate per assicurare che siano allineate con precisione (a più di 50um) con le piste e le placchette di rame sul pannello. Le foto-maschere sono chiare dove la maschera di saldatura deve essere ulteriormente indurita e opache dove la maschera di saldatura deve essere lavata via nella fase di "sviluppo" per esporre i pad sul pannello.
La fase di sviluppo elimina il resist indesiderato. Per garantire che il rame esposto sia facilmente saldabile, i pannelli vengono ispezionati per accertarsi che non rimangano residui di inchiostro sui pad o nei fori. Anche leggere tracce comprometterebbero la saldabilità del PCB finito. Infine, il resist sarà ulteriormente indurito o "polimerizzato" per fornire un rivestimento permanente e resistente.

Fase 10 - Stampa Serigrafia

La serigrafia guida gli utilizzatori a posizionare meglio la disposizione dei componenti della scheda.
In un processo automatizzato, le lettere, i numeri, i loghi, la data di produzione e i profili dei componenti, definiti dal file di livello serigrafico dei Gerbers, sono stampati sulla superficie superiore del pannello, utilizzando un inchiostro bianco resistente all'acqua stampato sul PCB utilizzando un tipo speciale di stampante a getto d'inchiostro. Se è necessaria, la serigrafia sulla superficie inferiore, l'inchiostro della superficie superiore viene asciugato all'aria prima che la scheda venga capovolta e il processo di stampa ripetuto utilizzando il file serigrafico sul lato inferiore.
Il pannello viene quindi indurito nuovamente per completare definitivamente la maschera di saldatura e gli inchiostri serigrafici.

Fase 11 - Finitura superficiale

Durante questa fase, le schede vengono rivestite con una superficie per la saldatura che viene livellata con ad aria calda.
LA superficie è realizzata tramite un rivestimento in Electroless nickel immersion gold (ENIG), la finitura superficiale realizzata con un metodo chiamato HASL (acrononimo Hot Air Solder Leveling) ha due funzioni essenziali: proteggere le aree di rame esposte dalla corrosione e fornire una superficie saldabile durante il montaggio (saldatura) dei componenti al circuito stampato.

Fase 12-13 - Profilatura & V-cutting

Dopo la finitura superficiale, i pannelli devono essere sagomati per adattarsi alle custodie tramite una macchina di fresatura controllata da computer. Con la profilatura, le schede sono rifinite per dare un bordo liscio una volta tagliate. I metodi di profilatura rapida consentono ai PCB di essere posizionati da un lato o dall'altro e offrono quindi il miglior utilizzo del pannello.
V-scoring / V-cutting è usato per la pre-separazione meccanica delle schede di circuito. Una linea di rottura a forma di V è formata nel circuito stampato con un utensile da taglio di precisione. Queste linee di rottura consentono alle schede di essere facilmente estratte dal pannello.

Fase 14 - Test elettrico

Ogni PCB multistrato è testato elettronicamente rispetto ai dati originali della scheda. Usando un sistema denominato "flying probe test or fixtureless in-circuit test" (FICT) con cui si controlla ogni pista per controllare che sia completa (nessun circuito aperto) oppure non sia in corto circuito con altre piste.

Fase 15 - Controllo qualità finale e pacco e spedizione

Tutti i PCB prodotti da JLCPCB ricevono un test di connettività elettrica e un'ispezione visiva finale per assicurarsi che tutto sia perfettamente funzionante prima di essere imballati e spediti.

Elenco revisioni:

26/07/2018

Emissione preliminare