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Einleitung
In diesem Artikel beschreibe ich die Platinenherstellung für das USB-Interface.
Schaltplan
Der Schaltplan wurde mit Eagle erstellt (EAGLE Version 4.13r1 Copyright (c) 1988-2004 CadSoft).
Eagle Files
Hier habe ich die Eagle Files zum Download zur Verfügung gestellt:
PCB-POOL
Bei PCB-POOL kann man Leiterplatten Prototypen und Kleinserien anfertigen lassen. Für 38,40 € bekommt man eine 10cm x 10cm große Platine (Doppellayer, durchkontaktiert). Auf dieser Platine haben 12 Interface-Module platz.
Beta LAYOUT GmbH
Im Aartal 14
65326 Aarbergen
Deutschland
Telefon: ++49 (0)6120 907010
Telefax: ++49 (0)6120 907014
Der Fertigungsprozess
PCB-POOL stellt (falls gewünscht) zu den jeweiligen Arbeitsschritten der bestellten Leiterplatten jeweils ein Bild bereit. Damit kann man den Fortschritt der Herstellung mitverfolgen. Eine geniale Sache, meint ihr nicht auch?
Hier nun die einzelnen Arbeitsschritte (Quelle PCB-Pool):
Fotoarbeiten
Zuerst erfolgt das Plotten und Entwickeln der Fotoplots gemäß der Vorgabe aus der Kundendatei. Die dazu benötigten Gerberdaten werden aus den Kundendaten (Eagle, Protel, Target usw.) extrahiert.
Zuschneiden
Danach werden die Fertigungsnutzen sowie die Bohrdecklage und die Unterlagen zugeschnitten. Die Fertigungsnutzen bestehen aus einem 1,6mm dicken Basismaterial, das beidseitig eine 18µm dicke Kupferauflage besitzt.
Bohren und verstiften
Nun werden die Fanglöcher gebohrt und der Fertigungsnutzen mit der Bohrdecklage und der Unterlage verstiftet.
CNC-Bohren
Mit Hilfe von CNC-Bohrmaschinen werden die Durchkontaktierungen und Bauteilbohrungen gebohrt. Dabei werden Spindeldrehzahlen bis 100.000 Umdrehungen pro Minute benötigt.
Durchkontaktieren
Jetzt wird eine elektrisch leitfähige Schicht (z.B. Palladium) in die Bohrlochwandung aufgebracht, um einen späteren galvanischen Kupferaufbau zu ermöglichen.
Bürsten
Da die Leiterplatte absolut fett- und staubfrei sein muss, wird sie vor der Weiterverarbeitung gereinigt bzw. gebürstet.
Resist laminieren
Bei hoher Temperatur und unter hohem Druck wird ein fotoempfindliches Trockenresist (LAMINAR 5038) auf die gesamte Leiterplatte auflaminiert.
Resist belichten
Mit den bereits erstellten Fotoplots wird das Resist belichtet.
Resist entwickeln
In einer Durchlaufanlage werden die belichteten Leiterplatten mit einer 1%-igen Natriumcarbonat (Soda)-Lösung entwickelt. Die Leiterplatte wird dadurch strukturiert.
Galvanik Leiterbildaufbau
Die im Fotoresist frei entwickelten Leiterbahnen und Pads werden in den galvanischen Kupferbädern auf ca. 35µm aufgekupfert und mit einer ca. 6µm -10µm dicken Zinnschicht versehen, die beim anschließenden Ätzen die Leiterbahnen und Pads schützt.
Resist entschichten (strippen)
Der Fotoresist wird mit 2,5%-iger Kalilauge entschichtet (entfernt). Es eignen sich hierzu Tauch- oder Sprühverfahren.
Ätzen
Als nächstes wird eine Ammoniaklösung auf die Kupferschicht aufgesprüht, wodurch das freiliegende Kupfer herausgelöst wird, während das galvanisch aufgebrachte Zinn die Leiterbahnen und Pads schützt.
Zinn-Strippen
Mit einem Zinn-Stripper auf Basis von Salpetersäure wird das Zinn nun wieder entfernt. Es eignen sich hierzu Tauch- oder Sprühverfahren.
Lötstopplack aufbringen
Der Lötstopplack kann als Trockenfilm auflaminiert oder als Flüssiglack in einer Vorhanggießanlage aufgebracht werden. Weiterhin gibt es das Siebdruck- und Sprühverfahren.
Lötstopplack belichten
Mit den bereits erstellten Fotoplots wird der Lötstopplack anschließend belichtet.
Lötstopplack entwickeln
Die Entwicklung der belichteten Leiterplatten erfolgt wiederum mit einer 1%-igen Natriumcarbonat (Soda)-Lösung in einer Durchlaufanlage. Dabei werden alle Lötpunkte und Pads, die später verzinnt werden sollen, von Lötstopplack freigestellt.
Bestückungsdruck
Mit Hilfe eines Direct Legend Printer wird der Bestückungsdruck unmittelbar nach dem Aufbringen der Lötstoppmaske gedruckt. Dabei sprüht der Druckkopf die Siebdruckfarbe nach Vorgabe von Gerberdaten direkt auf die Leiterplatte.
Einbrennen
Bei einer Temperatur von 150°C und einer Zeit von ca. 60 Minuten wird der Lötstopplack endgehärtet.
Hot Air Leveling (HAL)
Zur Oberflächenbeschichtung werden die Pads in einer Heißluftverzinnungsanlage bei ca. 270°C verzinnt. Dabei wird die Leiterplatte in das flüssige Zinn eingetaucht und mit einem Druck von ca. 5 Bar mit vorgewärmter Luft abgeblasen.
Verstiften
Dabei werden die Leiterplatten zum Fräsen arretiert.
Fräsen
Im letzten Schritt werden die einzelnen Leiterplatten aus dem Fertigungsnutzen auf CNC-Fräsmaschinen herausgetrennt. Dabei wird mit einer Spindeldrehzahl von 40.000U/min und einem Vorschub von 1m/min gearbeitet.
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Das war’s mal wieder. Ich hoffe dieser Artikel hat euch gefallen. Wenn ihr Anregungen habt, oder Verbesserungsvorschläge, dann hinterlasst unten einfach euer Feedback.
Ciao,
Manfred
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