Производство печатных плат: полный цикл технологических процессов
Производство печатных плат включает множество технологических операций. Производители часто применяют уникальные процедуры для повышения качества и эффективности. Любому проектировщику, инженеру или технологи необходимо знать эти процессы — только так можно выбрать оптимальный метод для успешной реализации проекта.
Сегодня мы подробно разберем отдельные этапы производства печатных плат, чтобы вы могли определить требования к своему проекту и подобрать соответствующие технологии для максимальной эффективности.
Как определить нестандартные размеры и форму печатной платы
Печатные платы могут иметь любую форму и размер в зависимости от назначения. Рассмотрим возможные варианты.
Нестандартные формы печатных плат
Чаще всего платы выпускают прямоугольными или квадратными, но технологии позволяют изготовить практически любую геометрию:
- Круглые
- L-образные
- Полигональные
- Овальные
Вариантов бесчисленное множество — каждый решает свои задачи по размещению в конкретных корпусах.
Для создания нестандартных форм используются инструменты САПР (CAD) в редакторе печатных плат. Можно выбрать заготовку или нарисовать собственную форму, а также редактировать существующие контуры.

Нестандартные размеры панелей печатных плат
Как и формы, размеры панелей могут варьироваться. Стандартный формат панели у большинства производителей — 18 × 24 дюйма (457 × 610 мм). Также встречаются форматы 12 × 18 дюймов, 21 × 29 дюймов и другие.
Выбор размера панели должен обусловлен требованиями вашего приложения и возможностями оборудования производителя.
Основные типы специальных материалов для печатных плат
Печатные платы производят из различных материалов: эпоксидных смол, тефлона, металла. Рассмотрим ключевые специальные материалы.
TG 150
TG (Glass Transition Temperature) — температура стекловития, показывающая теплостойкость материала. Чем выше TG, тем выше теплостойкость. TG 150 — высокотеплостойкий материал на базе огнеупорного стекловолокнисто-усиленного эпоксидного компаунда (FR-4), выдерживающий повышенные температуры.
TG 170
TG 170 обладает еще большей теплостойкостью, чем TG 150. Применяется в высокотемпературных электронных приборах. Материал сохраняет свойства до температур ~170 °C, после чего переходит в вязкое состояние.
Печатные платы Rogers (Rogers PCB)
Rogers Corporation специализируется на высокочастотных материалах. Платы Rogers используют ламинаты FR-4 в сочетании с тефлоном (PTFE) для достижения высокочастотных характеристик. Они дороже стекловолокна, но обеспечивают минимальные потери на высоких частотах.
Выбор материала должен базироваться на требованиях вашего проекта: рабочем диапазоне температур, частотных характеристиках, механических нагрузках и бюджете.

Паяльная маска и шелкография в сборке печатных плат

Паяльная маска (solder mask) — постоянное покрытие, наносимое на печатную плату для защиты медных дорожек и контактных площадок. Она предотвращает замыкания паянием между соседними проводниками.
Жидкая фотоимидная паяльная маска (LPI — Liquid Photoimageable)
LPI — чернильная композиция, распыляемая на плату с последующей УФ-экспозицией для формирования требуемого рисунка. После проявки открытые контактные площадки готовы к пайке.
Сухая фотоимидная паяльная маска (Dry Film Photoimageable)
Наносится вакуумным ламинированием. После экспозиции и проявки происходит термическое закалание. Метод обеспечивает высокую точность и равномерность толщины.
Эпоксидная жидкая паяльная маска
Самый дешевый вариант. Наносится шелкографским способом. Эпоксидные смолы — термореактивные полимеры, применяемые во многих электронных изделиях.
Шелкография (Silkscreen)
Шелкография — это маркировка компонентов, полярность, обозначения версий и логотипы на поверхности платы. Используются краски разных цветов (белый, красный, черный, желтый). Основные методы нанесения:
- Ручная шелкография
- LPI (Liquid Photo Imaging — фотообразование жидкой краской)
- DLP (Direct Legend Printing — прямое печатание легенды)
Отверстия и переходные отверстия (Vias) в производстве печатных плат
Вайы (vias) обеспечивают электрическую связь между слоями печатной платы. Они выполняются металлизированными отверстиями и бывают нескольких типов. Рассмотрим специальные технологические варианты:
- Контрсверловка (Back drill / Counterbore): Контрсверловка — цилиндрическое углубление для головки винта. Обратная сверловка (back drill) удаляет неиспользуемые штыри металлизации в высокочастотных линиях, подавляя рефлексии и рассеяние сигнала.
- Закупоренные ваи (Plugged vias): Отверстия заполняются паяльной маской или другим диэлектриком после металлизации стенок медью.
- Скрытые и слепые ваи (Buried и Blind vias): Слепые ваи соединяют внешний слой с внутренними, не проходя через всю плату. Скрытые ваи соединяют только внутренние слои и невидимы снаружи. Оба типа идеальны для высоконапряженных топологий.
- Внутренние отверстия (Inner hole): Технологические отверстия для формирования многослойной структуры.
- Микровайы (Micro vias): Микроскопические отверстия (обычно < 150 мкм), сверленные лазером для соединения смежных слоев в HDI-платах.
- Затененные ваи (Tenting vias): Паяльная маска накрывает отверстие и кольцо, уменьшая количество открытых проводящих поверхностей.
- Фрезеровка слепых отверстий (Milling blind shot): Механическое удаление меди для формирования топологии без химического травления.

Поверхностные покрытия (Surface Finish) для сборки печатных плат
Поверхностное покрытие защищает медные площадки от окисления и обеспечивает паяемость. Распространенные варианты:
Твердое золото (Hard Gold)
Идеально для клавиатурных матриц и контактных пальцев (gold fingers). Очень износостойкое, но дорогое. Наносится над барьерным слоем никеля. Процесс трудоемок и требует дополнительных операций.
Никель-Палладий (Nickel Palladium / ENEPIG)
Покрытие, устойчивое к абразивному износу, улучшающее проводимость и защищающее медь. Процесс относительно прост, но менее подходит для сверхвысоконапряженных топологий.
Иммерсионные покрытия: Олово / Серебро / Золото (Immersion Tin / Silver / Gold)
- Иммерсионное серебро — отлично для тонких дорожек, простой процесс. Сложно электрически тестировать, возможны проблемы с долговечностью пайки.
- Иммерсионное олово — для безсвинцовой пайки, подходит для SMT. Требует тщательного хранения, не подходит для контактных групп.
- Иммерсионное золото (ENIG) — индустриальный стандарт. Дает идеально ровную поверхность для SMT, подходит и для отверстий, и для толстых плат. Высокая устойчивость к коррозии.
Золотые пальцы (Gold Fingers)
Контактные края платы выдерживают множество циклов вставки/извлечения. Посверхностное хромирование или позолотание усиливает их износостойкость.

Электрическое тестирование — ключевой этап контроля функциональности
После нанесения поверхностного покрытия необходимо проверить функциональность платы. Выполняют два основных вида тестов: проверку непрерывности цепей (continuity) и изоляции (isolation).
Тестирование выявляет разомкнутые и закоротченные цепи, проверяет целостность металлизации отверстий и дорожек.
Также применяется летающее зондирование (Flying Probe) — подвижные зонды проверяют электрические параметры каждой цепи на голой плате. Электрическое тестирование обязательно для обеспечения качества партии.

Технологическая оснастка и экологические требования
Технологическая подготовка (Tooling)
Tooling — создание управляющих программ для автоматических монтажных машин (pick-and-place). Выполняется один раз на проект, повторный заказ не требует повторного tooling.
Галоген-свободные материалы (Halogen Free)
Некоторые галогенсодержащие материалы (бром, фтор, йод, хлор, астат) токсичны. Галоген-свободные печатные платы содержат минимальные дозы галогенов, обеспечивая экологическую безопасность.
HF / CIT технологии
- CIT (Copper Ink Technology) — печать меди на гибкие подложки (PET). Низкостоимый метод для быстрого прототипирования.
- HF (High Frequency) — высокочастотные платы на базе PTFE для приложений выше 1 ГГц.

Заключение
WellPCB предоставляет комплексный сервис и высококачественную продукцию. Пришлите нам техническую документацию — и получите расчет стоимости немедленно. Десять лет опыта производства печатных плат с применением уникальных технологий позволяют нам подобрать оптимальные методы для вашего проекта, обеспечивая максимальную эффективность и функциональность. Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о наших технологических возможностях.
Промышленные технологии
- Почему проактивное техническое обслуживание оборудования повышает эффективность и экономит затраты в произ…
- Производство печатных плат в эру 5G: тренды и вызовы
- Как автоматизация трансформирует производство: Повышение эффективности и сокращение затрат
- Как аддитивное производство революционизирует промышленное производство
- Облачные вычисления в производстве: трансформационные преимущества для отрасли
- Безопасное производство печатных плат: надежные сервисы для ваших проектов
- Почему производство печатных плат важно: ключевые инсайты в процесс
- От прототипов к производству: Освоение производственного процесса
- 5 ключевых этапов производства печатных плат: от проектирования к поставке
- Полное руководство по производству 4-слойных печатных плат: пошаговый процесс