Этапы процесса прототипирования печатной платы
От идеи до готового изделия – LPKF предоставляет все необходимое оборудование для превращения вашей разработки в действующий прототип. На первом этапе плоттер для печатных плат или лазерная система изолируют токопроводящие дорожки на материале основания, а дополнительные этапы обработки позволяют получить полностью готовую плату.
Преимущества собственного быстрого прототипирования печатной платы:
- Производство без химикатов
- Процесс разработки без задержек
- Скорость выхода готового продукта
- Конфиденциальность проекта
Структурирование печатных плат.
Плоттеры LPKF серии ProtoMat являются мировым стандартом точности, гибкости и простоты эксплуатации. ProtoMat фрезерует структуру печатной платы из полностью покрытой медной фольгой подложки. Плоттеры LPKF для печатных плат значительно сокращают время изготовления прототипов печатных плат и уменьшают сроки разработки новых изделий. Высокоскоростные шпиндели со скоростью вращения от 30 000 до 100 000 об/мин, механическое разрешение до 0,25 мкм (0,01 mil) и чрезвычайно высокая повторяемость, обеспечивают надежное изготовление тончайших структур даже для ВЧ и СВЧ приложений. Системы ProtoMat также могут сверлить отверстия для двухсторонних и МПП. Системы LPKF ProtoLaser установили новый стандарт точности: лазеры ProtoLaser обеспечивают бесконтактное структурирование без использования инструментов и уже предварительно настроены для работы с многочисленными подложками и проводящими покрытиями. Благодаря своим специальным возможностям для радиочастотных плат и керамических материалов системы LPKF ProtoLaser не имеют себе равных. Два мира объединяются в LPKF ProtoLaser H4: механическое структурирование дополняется лазерным инструментом для участков, требующих создания особенно высокой точности и мелких структур.
Технология поверхностного монтажа (SMT)
SMT – это принцип проектирования, при котором электронные компоненты устанавливаются непосредственно на печатную плату. Эти компоненты называются SMD (surface-mounted devices), то есть элементами, монтируемыми непосредственно на поверхность платы.
Прототипирование SMT включает в себя печать паяльной пасты и монтаж SMD компонентов. Изготовление прототипов SMT своими силами экономит время и помогает обеспечить сохранность ваших данных на собственном предприятии без передачи их третьим лицам. Оборудование LPKF обеспечивает точность, необходимую для скоординированной системы прототипирования SMT.
Сверление
Одним из этапов процесса является создание сквозных отверстий на плате. ProtoMat или ProtoLaser сверлят отверстия в двухсторонних или многослойных печатных платах. Металлизация сквозных отверстий может быть выполнена гальваническим методом, использованием проводящей пасты или с помощью технологии заклепок в зависимости от области конечного применения печатных плат. Компания LPKF предлагает профессиональные системы для всех этих методов.
Многослойность
Даже многослойные платы могут изготавливаться в короткие сроки с профессиональными результатами. LPKF MultiPress S4 предоставляет разработчикам самый современный пресс для многослойного ламинирования в собственном производстве
Обрезка по контуру
Обрезка по контуру печатных плат из групповой заготовки – еще одна задача, выполняемая LPKF ProtoMat. Одна или несколько плат расположенных на одном листе материала разделяются с помощью фрезерного инструмента или лазера LPKF ProtoLaser.
Маски
Использование паяльных масок необходимо в SMT-сборках. Нанесение паяльной маски на плату предотвращает последующее короткое замыкание и коррозию. LPKF ProMask – это простое в использовании решение для нанесения защитной маски. Использование лазеров для вскрытия площадок под пайку значительно упрощает этот процесс.
Маркировка
LPKF также предлагает экологическое и простое в использовании решение для маркировки печатной платы для компонентов или логотипом производителя с помощью LPKF ProLegend.
Трафареты
Паяльная паста для SMD может наноситься на все монтируемые площадки с помощью трафарета для паяльной пасты. Трафареты для прототипирования могут быть изготовлены с помощью LPKF ProtoMat или лазерной системы. Печать производится с помощью специального трафаретного принтера, LPKF ProtoPrint S.
Также паяльная паста можен наноситься непосредственно на площадки с помощью дозаторов пасты на ProtoMat или ProtoPlase S4
SMD монтаж
Монтаж SMD-компонентов на печатную плату требует высокой точности. Поэтому для прототипирования печатных плат используется полуавтоматическая монтажная система, такая как LPKF ProtoPlace S4, где точное размещение элементов контролируется с помощью системы камер.
Оплавление паяльной пасты
Последним производственным этапом при создании прототипов SMT является оплавление паяльной пасты. Паяльные печи LPKF ProtoFlow S4 нагревают паяльную пасту с заранее заданными и настраиваемыми температурными профилями. После затвердевания паяльной пасты компоненты соединяются, и ваша плата готова.
Общая информация о печатных платах
Печатная плата не только механически поддерживает электронные компоненты, но и электрически соединяет их через сеть проводящих дорожек, обеспечивает экранирование от электромагнитных помех (EMI) и отвод тепла. В ходе все более сложного процесса приходится размещать все большее количество проводящих дорожек и компонентов в одном и том же пространстве. Прототипирование LPKF предлагает различные технические решения для этого.
Односторонние печатные платы
Основной материал односторонней печатной платы состоит из изолирующей подложки, с нанесенным токопроводящим материалом. Наиболее распространенными являются подложки FR4 (армированные стекловолокном и эпоксидной смолой), а в качестве проводящего слоя обычно используется медь. Толщина медного слоя указывается как толщина меди в микрометрах (мкм) или вес меди в унциях на квадратный фут (унция). Типичная толщина слоя составляет 35 мкм (1 унция). В некоторых случаях медь покрывается дополнительным металлом, таким как никель, олово или золото (поверхностная отделка). Толщина подложки FR4 варьируется от 0,25 мм (10 mil) до 3,125 мм (125 mil), а наиболее часто встречающаяся толщина основного материала составляет 0,8 мм (29mil) или 1,6 мм (59 mil).
Двухслойные печатные платы
Для двусторонних печатных плат и верхняя, и нижняя поверхности покрываются проводящим материалом (обычно медью). Плоттеры LPKF для печатных плат оснащены техническим зрением и камерами для автоматического определения положения, что помогает при сверлении и фрезеровании двухсторонних печатных плат. Это обеспечивает совпадение структур на обеих сторонах платы. В стандартную комплектацию каждой системы ProtoLaser входит вакуумный стол и камера для распознавания реперных точек.
Многослойные печатные платы
Модели LPKF ProtoMat и ProtoLaser позволяют быстро производить многослойные печатные платы. Многослойные печатные платы могут состоять из двухсторонних внутренних слоев и одностороннего материала в качестве внешних слоев. Для электрического соединения слоев используется метод металлизации сквозных отверстий.
СВЧ и микроволновые платы.
В СВЧ и микроволновых печатных платах используют материалы с особыми электрическими и механическими свойствами, такие как полимерная смола, армированная стекловолокном. В состав RO4000®входят керамические частицы. Обработка этих зачастую чрезвычайно тонких поверхностей и строго заданных геометрических форм требует максимальной точности: Плоттеры ProtoMat с высокой скоростью вращения шпинделя или лазеры ProtoLaser обеспечивают точное соответствие между результатами проектирования/моделирования и структурирования.
Гибкие и твердо-гибкие ПП.
Гибкие печатные платы обычно изготавливаются из полиимидных пленок с медными дорожками. Жестко-гибкие печатные платы формируются путем комбинации гибких подложек и жестких печатных плат. Процесс изготовления жестко-гибких печатных плат аналогичен тому, который используется для многослойных. Лазерное структурирование металла на различных гибких подложках выполняется с помощью моделей ProtoLaser.
Програмное обеспечение LPKF – отличный ассистент в прототипировании.
Точность имеет значение – Программное обеспечение LPKF CircuitPro – это последнее поколение мощного программного обеспечения для CAM и станков. Оно объединяет подготовку данных и управление системой в одной программе и является собственной разработкой компании LPKF.
Во время установки программное обеспечение LPKF CircuitPro может адаптировать этапы процесса на основе имеющихся пресетов и включить их в производственный процесс. LPKF CircuitPro импортирует проектные данные из систем CAD/EDA. Мастер планирования процесса предлагает пользователю ввести такую информацию, как количество слоев, используемый материал и требования к дальнейшей обработке. Программа упрощает создание печатных плат благодаря четким пошаговым инструкциям.
Программное обеспечение LPKF CircuitPro включает усовершенствованные алгоритмы механического фрезерования или лазерных траекторий обработки топологии. Также доступна проверка правил проектирования для проверки расстояний, которые могут быть созданы с помощью имеющихся инструментов.
От идеи
к созданию топологии
… и законченной плате!
На следующем этапе LPKF CircuitPro генерирует линии фрезерования изоляции для токопроводящих дорожек и контуры для обрезки платы – и то, и другое в диалоговом окне технологии. Вы также можете настроить под свою плату опции для расчета дополнительной изоляции, удаление полигонов медного покрытия или фиксирующих перемычек.
Дальнейший контроль проекта переходит помощнику производства, который проводит пользователя через весь процесс. После переключения вида с CAM на вид станка LPKF CircuitPro предлагает пользователю ввести свойства материала и определить расположение на рабочей поверхности.
Затем проект отображается на виртуальной рабочей поверхности – и можно приступать к производству. На этом этапе несколько печатных плат из проекта могут быть размещены на групповой заготовке, если все печатные платы изготавливаются из одного и того же базового материала.
Во время обработки платы мастер подсказывает пользователю, когда необходимо ручное вмешательство. Эти вмешательства могут включать в себя разворот материала платы на другую сторону, металлизация сквозных отверстий или смену инструмента. Если проект сохраняется в конце работы, все производственные данные будут сразу же доступны при следующем запуске. В последней версии улучшено обнаружение геометрических структур. Это позволяет ProtoMats и ProtoLasers значительно ускорить рабочий процесс.
Процессы и структурирование печатных плат
После завершения проектирования, входящее в комплект программное обеспечение LPKF CircuitPro импортирует планируемую разводку платы. В зависимости от конструкции и требований к материалу можно выбрать один из двух методов обработки, предлагаемых компанией LPKF для производства печатных плат: механическое структурирование путем фрезерования с помощью ProtoMat либо лазерное структурирование с помощью ProtoLaser.
Вид печатной платы
Формирование токопроводящих слоев с помощью механического фрезерования.
В процессе фрезерования макет печатной платы с внешним и внутренним слоями переносится на материал основания. При этом, проводящий материал удаляется с изолирующего слоя с помощью высокоскоростного шпинделя и фрезерных инструментов.
Чем выше скорость, тем более тонкие инструменты можно использовать для фрезерования. Это особенно заметно на материалах для СВЧ приложений. Шпиндельные двигатели обеспечивают низкое биение, что позволяет создавать тончайшие проводники и изоляцию между ними.
Проводники, созданные путем фрезерования контуров
Все проводники и площадки изолируются с помощью стандартного фрезерного инструмента. Это гарантирует чистоту и постоянство геометрии кромок, что положительно сказывается на электрических свойствах печатной платы. Фрезерные инструменты меньшего размера используются только в местах с меньшим расстоянием. Места зачистки автоматически фрезеруются самым большим из возможных фрезерных инструментов. Некоторые фрезерные инструменты для структурирования печатных плат имеют коническую форму. В начале процесса фрезерования ширина реза устанавливается через глубину проникновения в основной материал (глубина фрезерования).
СВЧ плата
Для регулировки ширины фрезерования могут использоваться различные методы: если установлена автоматическая смена инструмента, то сверлильные и фрезерные инструменты автоматически меняются в процессе изготовления, и смена инструмента сопровождается с автоматической регулировкой ширины фрезерования. При ручной смене инструмента глубина фрезерования регулируется микрометрическим винтом.
Управление сменой инструмента осуществляется с помощью системного программного обеспечения LPKF CircuitPro. Срок службы различных инструментов хранится в управляющем программном обеспечении. Предупреждающее сообщение указывает на необходимость замены инструмента. Защитный шкаф плоттера LPKF для печатных плат минимизирует шумовое излучение и обеспечивает оптимальную безопасность труда в любой рабочей среде.
Лазерное структурирование печатных плат.
Лазер обеспечивает наилучшие параметры для прямого структурирования медных покрытий ПП. Высокая точность и качество кромки реза особенно существенно для структурирования СВЧ проектов. Лазерная микрообработка материалов установками LРKF обеспечивает высокую плотность энергии в точке, отличные возможности фокусировки, контроль и управление настройками лазерного луча.
Слои композитных материалов имеют различные пороги абляции, поэтому LPKF использует запатентованный процесс деламинации. Сначала лазерный луч с точно дозированной энергией создает топологию проводников на поверхности ПП. Затем полигоны ненужного медного покрытия отслаиваются путем нагрева лазерным лучом с меньшей энергией, что предотвращает повреждение субстрата. Этот запатентованный метод позволяет использовать лазер для прямого структурирования ПП со скоростью до 9 cm2/min оказывая минимальное воздействие на материал подложки. Измеренные сопротивления изоляции соответствуют требованиям стандарта IPC TM 650.
При структурировании на керамических подложках проводящие металлические слои испаряются при высоких энергиях лазера, без абляции. Лазерное структурирование позволяет достигать размеров изоляционных интервалов до 15 мкм. Для сверления и разделения плат обычно рекомендуется использовать LPKF ProtoMat. Новый ProtoLaser U4 может выполнять обе функции, структурируя ламинированные подложки и прорезая отверстия и контуры плат.
LPKF ProtoLaser H4
Плата на FR4 произведена ProtoLaser S4
Производительное ПО
Программное обеспечение CAM LPKF CircuitPro является основой средой управления ProtoMat и ProtoLaser. Преобразуя проекты из программ проектирования в контрольные данные для систем структурирования, позволяя проводить оптимизацию элементов макета и предлагает пользователю проверку соблюдения правил в результатах проектирования.
Системы LPKF идеально подходят для производства отдельных устройств или небольших серий аналоговых, цифровых, СВЧ или микрополосковых ПП. Такие опции, как вакуумный стол или система технического зрения значительно упрощают использование и требуют минимального вмешательства оператора.
Линии полного цикла для быстрого прототипирования
LPKF ProtoMat S серия
Механическая обработка ПП
Плоттеры для печатных плат LPKF создают токопроводящие дорожки и площадки путем фрезерования изолирующих дорожек. Изоляционные дорожки разделяют электропроводящие медные поверхности, образуя сеть проводников. Далее плоттер сверлит необходимые отверстия.
LPKF ProtoMat S серии
Серия S поставляется в зависимости от конкретной модели с автоматической заменой инструмента, техническим зрением и вакуумным столом. Все подготовлено для автоматической работы.
LPKF ProtoLaser H4
Лазерное структурирование
Лазерное структурирование реализует проводящие структуры быстрее и точнее, чем механические методы. Создаёт точную геометрию на различных подложках, таких как FR4, с медным покрытием, алюминированная ПЭТ-пленка, керамика, Duorid или PTFE.
LPKF ProtoLaser H4
ProtoLaser H4 – это высокоточная обработка поверхности лазером в настольном формате с возможностью механического сверления и обрезки – идеальное оборудование для современного прототипирования печатных плат.
LPKF ProtoLaser S4/U4
LPKF ProtoLaser S4
Специалист по обработке ламинированных материалов создает проводники и сверлит отверстия за считанные минуты. Сложные приложения, требующие точной геометрии, реализуются с помощью оптимизированного лазерного источника.
LPKF ProtoLaser U4
Благодаря внедрению УФ-лазера ProtoLaser становится еще более гибким и способным обрабатывать такие материалы как керамический материал, LTCC и прозрачные проводящие оксиды (TCO). Многофункциональный и быстрый – универсальный инструмент для лаборатории электроники.
Одно-, двух- и многослойные платы.
СВЧ платы.
Фрезерование и гравировка пластика и алюминия (2.5 D).
Гибкие и твердо-гибкие платы.
Лазерное структурирование керамики и PTFE.
Лазерная микрообработка материалов
Световой поток лазера имеет существенные отличия от обычного света. Это не только когерентность, но и монохромность, т. е. очень малый разброс частот, в идеале — одна частота (длинна волны). При этом возникает возможность концентрации большого количества энергии в активной области, ограниченной диаметром луча. Программное обеспечение LPKF позволяет оперировать настройками режимов лазера для различных применений.
Длина волны лазера зависит от источника лазерного излучения. Различные материалы имеют различные коэффициенты поглощения. Чем выше поглощение материала, тем большее количество энергии может быть передано лазером. LPKF предлагает несколько моделей ProtoLaser применяемых для разработки ПП.
Входящий лазерный луч взаимодействует с материалом тремя способами:
• Пропускание – часть лазерного света, проходит сквозь материал.
• Отражение – часть лазерного света, отражается материалом.
• Поглощение – лазерный свет, воздействует на целевой материал.
Лазер передает энергию материалу без механического воздействия. Поглощенная материалом энергия возбуждает электроны в целевом материале, что приводит к трем различным эффектам:
1. Нарушение химических связей под воздействием подаваемой энергии.
2. Плавление материала под воздействием подаваемой энергии
3. Высокие импульсные энергии испаряют целевой материал.
Быстрое лазерное структурирование с запатентованной LPKF технологией обработки и регулируемыми оператором настройками делает весь процесс экономически эффективным, быстрым и надежным.
Лазерная микрообработка материалов является одним из приоритетных направлений LPKF.
Модели ProtoLaser режут, сверлят и структурируют тонкие, многослойные, жесткие, и жесткогибкие ПП. Эти установки чрезвычайно точны, надежны и быстры. Гравировка, скрабирование и маркировка были одними из основных применений для лазерных систем первого поколения. За последние годы диапазон возможный применений лазерных систем LPKF расширился и теперь включает, микроструктурирование для проектов на пленках и стеклянных подложках, например для сенсорных экранов.
Микрообработка керамики – основная и уникальная возможность моделей ProtoLaser. Лазеры можно использовать для прямого структурирования за счет испарения проводящего покрытия и для точной резки или скрабирования (надрез) материала.
LPKF ProtoLaser S4
LPKF ProtoLaser S4 предназначен для эффективного прототипирования сложных цифровых и аналоговых схем, а также СВЧ и микрополосковых плат размером до 229мм х 305мм (9″x12″). Система может быть использована для обработки не ламинированных и ламинированных ПП. ProtoLaser S4 структурирует плату формата A4 примерно за 20 минут. С лазерным источником света в зеленом диапазоне видимого спектра этот лабораторный лазер особенно хорошо подходит для высокоточной обработки ПП.
LPKF ProtoLaser U4
LPKF ProtoLaser U4 оснащен ультрафиолетовым лазером. Этот лазер имеет высокое качество луча и характеристики поглощения, которые делают его пригодным для широкого спектра задач. Благодаря специфической длине волны УФ-лазера ProtoLaser U4 может структурировать, гравировать, сверлить и разрезать широкий спектр материалов. Данная лазерная система стабильна и в диапазонах низкой мощности, что дает возможность использования ее для обработки тонких пленок или органических слоев с минимальной теплоотдачей.
Создание топологии печатных плат с LPKF ProtoLaser S4
ProtoLaser S4 способен структурировать топологию печатных плат лазером с ранее недоступной скоростью и точностью. Методом прямого структурирования ламинированных материалов эта компактная система может производить ПП с размерами до 229мм x 305 мм (9″x12″). LPKF ProtoLaser S4 работает в зеленом диапазоне видимого спектра (532нм), что позволяет сверлить, резать и структурировать топологию ПП без химического травления.
Новое измерение в прототипировании
ProtoLaser S4 задействует два процесса структурирования: отслоение и испарение(резка), что делает тип используемого материала подложки в значительной степени несущественным для его работы. Управление процессом позволяет обрабатывать как FR4 с медным покрытием, так и ПЭТ-пленку с алюминиевым покрытием. В качестве материалов подложек подходят даже термопластические материалы, такие как PTFE, а также материалы с керамическим наполнением и чисто керамические подложки, используемые в СВЧ-технологиях. Ширина дорожек ~ 75мкм на ламинированных материалах. ProtoLaser S4 благодаря своей высокой точности и качеству кромок, разрешения поля сканирования ± 2 мкм, обеспечивает воспроизводимость результатов превосходящую механическую и химические процессы.
Лазерное структурирование многослойных ПП
LPKF ProtoLaser S4 использует запатентованный процесс для ламинированных (в том числе многослойных) печатных плат. Сначала лазер создает контуры проводников схемы, а затем отслаивает полосы лишней меди. В этом режиме ProtoLaser S4 может структурировать сложный проект формата DIN A4 в течение 20 минут.
Лазерное структурирование керамических подложек
Для керамических подложек с нанесенным металлом без связующих слоев между проводящим материалом и подложкой ProtoLaser S4 использует альтернативный метод. Лазерный луч испаряет металлическое покрытие за доли секунды с почти нулевым воздействием на керамический материал подложки. На этих материалах может быть реализован изоляционный интервал 15 мкм и ширина дорожки проводника 50 мкм.
LPKF ProtoLaser S4 может использоваться и для силовой электроники. Толстые слои металла также можно структурировать путем испарения: лазерный луч проходит по области резки несколько раз, пока проводящий слой не будет полностью прорезан.
Cu (18 µm) на FR4
PTFE
Керамика
Al (15 µm) на PET пленках
СВЧ структуры, Au на керамике Al2O3
Гибкий материал, толщина Cu: 18 µm
Универсальный инструмент: LPKF ProtoLaser U4
ProtoLaser U4 – универсальный инструмент для микрообработки материалов. УФ-лазерная система (355нм) может разрезать, сверлить или структурировать проводники практически на любом материале. Это открывает новые пути в прототипировании, которые раньше были слишком трудоемкими.
ProtoLaser U4 для прототипов и малых серий
LPKF ProtoLaser U4 идеально подходит для создания прототипов и мелкосерийного производства. Его можно использовать для быстрой, чистой и точной обработки различных материалов. Ультрафиолетовый лазерный луч диаметром 20 мкм может использоваться во многих сферах, включая точное бесконтактное разделение групповых заготовок или резку LTCC и препрегов. ProtoLaser U4 может бесконтактно разделять групповые заготовки на различных материалах: без нагрузки, с гибкими контурами, а также для плат с уже установленными компонентами.
Сверление, резка, структурирование
Точка реза ProtoLaser U4 с размером от 50 мкм на ламинированных материалах печатных плат и даже меньше на обожженной керамике. ProtoLaser U4 может вырезать отверстия и микроотверстия диаметром всего 100 мкм в платах HDI. Луч лазера может прорезает слой меди, а затем и подложку из эпоксидной смолы и стекловолокна.
LPKF ProtoLaser U4 структурирует необычные материалы, такие как слои TCO / ITO. Благодаря точно контролируемой мощности лазерный луч может генерировать с чрезвычайно высокой точностью самые тонкие структуры. УФ-лазер прорезает защитные паяльные маски, открывая площадки и покровные слои.
Стабилизация лазера в диапазоне низких энергий расширяет возможности обработки и включает тонкие органические покрытия, а опция измерения реальной мощности лазера на обрабатываемой поверхности ценно в лаборатории: оно позволяет точно повторять и фиксировать все данные процесса в серии испытаний.
ProtoLaser U4 отличается высокой повторяемостью работ. Оптимальное положение точки фокусировки лазера устанавливается автоматически; камера определяет точное положение заготовки по реперным знакам. Встроенный вакуумный стол надежно фиксирует гибкие и тонкие материалы, позволяя вырезать сложные контуры без механического воздействия на материал.
Библиотека параметров.
Программное обеспечение LPKF CircuitPro CAM импортирует существующие данные САПР и преобразует их в процессы для лазера. Схема проекта может быть изменена за считанные минуты. Параметры процесса доступны для множества применений. Обширная библиотека параметров обеспечивает настройки для большинства материалов и имеет возможность редактирования или создания пользовательских. Режим администратора обеспечивает полный контроль над всеми настройками системы.
Лазерное структурирование плат на FR4 – чрезвычайно точное совпадение макета и фактической геометрии
Резка собранных и неукомплектованных плат сложных форм на: керамика, полиимид и FR4
Керамика
Структурирование фоторезиста ультратонких проводников
Структурирование, гравировка, сверление и резка: ProtoLaser U4 для обработки керамики LTCC
Защитные паяльные маски. Вскрытие площадок под пайку.
Гибкие платы. Структурирование на пленках.
PTFE
TCO/ITO: невидимые следы на прозрачных материалах
Структурирование с LPKF ProtoLaser H4
Это, прежде всего, протомат для механической обработки материалов печатных плат, но он также оснащен уникальным инструментом: УФ-лазером. Это делает LPKF ProtoLaser H4 гибридом между лазером и плоттером для печатных плат, объединяющим возможности обоих инструментов в единой недорогой системе.
Ультрафиолетовый лазер в этой системе имеет меньшую мощность и не обеспечивает быстрого отслоения, как это реализовано в моделях ProtoLaser. Однако лазер H4 способен
производить чрезвычайно тонкие структуры, без необходимости применения тонких инструментав с ограниченным сроком службы. Он обеспечивает значительно более высокую точность и может создавать геометрически точные проводники. Это важно для создания сверхтонких проводников, а также цифровых и радиочастотных схем. Лазеры ProtoLaser могут направлять лазерный луч по материалу с высокой скоростью благодаря оптическим элементам сканера. В ProtoLaser H4 лазерный трек создается за счет движения головки и стола без ущерба для точности.
На керамических материалах ProtoLaser H4 позволяет достичь соотношения проводник/изоляция 50 мкм/15 мкм (шаг 65 мкм).
ProtoLaser H4 автоматически выбирает необходимые инструменты. Каждая задача структурирования, требующая более тонкого механического разрешения, чем то, которое обеспечивает установленный фрезерный инструмент самостоятельно выполняется с помощью лазера. Это относится к структурам размером менее 100 мкм. Однако, если в наличии имеется только 200-мкм фрезерный инструмент в 15-позиционном устройстве смены инструмента, структуры размером 150 мкм также также создаются с помощью лазера. Интегрированная система технического зрения и выравнивания положения материала обеспечивает плавные переходы между лазерными линиями и традиционными структурами.
Ламинирование и производство многослойных плат.Пресс для многослойных плат.
Многослойные платы — это печатные платы, состоящие из нескольких слоев, каждый из которых имеет проводящие структуры. Их изготавливают в три этапа: структурирование отдельных слоев, ламинирование и металлизация переходных отверстий.
Одна печатная плата с несколькими слоями.
Многослойная плата состоит из нескольких слоев, соединенных в единую печатную плату. Внешние слои многослойной платы обычно состоят из односторонних печатных плат, а внутренние слои – из двустороннего материала. Между проводящими слоями находятся изолирующие слои, называемые «препрегами».
Наружные слои (верхний и нижний слой) соединяются с внутренними слоями прессованием с нагревом. Прижимные пластины и демпферы обеспечивают оптимальное распределение давления в пресс-форме.
Во время ламинирования смола в препреге плавится под высокой температурой и обеспечивает изоляцию и оптимальное сцепление слоев.
В процессе ламинирования не допускается образование воздушных карманов. Это обеспечивается в первую очередь за счет вакуумной камеры и использования правильного давления ламинирования и соответствующего температурного профиля для данных материалов и количества слоев. Температура ламинирования стандартного многослойного материала составляет прибл. 180 ° С (355 ° F). В автоматическом гидравлическом прессе LPKF MultiPress S многослойные слои в автоматической последовательности проходят стадии нагрева и ламинирования по технологическому профилю.
Тип используемого способа металлизации переходных отверстий определяет последовательность структурирования. При технологии без химической металлизации переходных отверстий, наружные слои структурируются сразу после ламинирования, а при гальванической металлизации структурируются после ламинирования и металлизации отверстий. Внутренние слои многослойного материала всегда структурируются перед ламинированием.
Восьмислойные платы с LPKF MultiPress S4
LPKF MultiPress S может ламинировать в вакууме до восьми слоев из жестких и жестко-гибких материалов. Равномерно распределённое давления по всей прессуемой поверхности 229мм х 305мм (9″х12″) обеспечивает однородное склеивание материала. LPKF MultiPress S4 хранит пять предустановленных стандартных профилей для типовых материалов ПП и неограниченное количество пользовательских различных профилей времени, температуры и давления, к которым можно получить доступ в меню.
Специальные профили используются для ламинирования деликатных материалов СВЧ, для которых может требоваться температуры около 230 градусов по Цельсию (445 градусов по Фаренгейту). LPKF MultiPress S4 достигает оптимальных результатов благодаря быстрому нагреванию до температуры 320 градусов по Цельсию и коротких фаз охлаждения.
Фрезерование, сверление, резка контуров
Двусторонним и многослойным ПП требуются сверление сквозных отверстий. Отверстия необходимы для установки компонентов, создания электрического соединения между слоями в общую схему платы, а так же крепежные и технологические отверстия.
Сверление ПП
Все отверстия на ПП могут быть выполнены с помощью плоттеров LPKF. Для этого используются инструменты диаметром от 0,2мм до 3мм. Отверстия с диаметром более 2,4мм (94мил) фрезеруются. Для этого программное обеспечения LPKF CircuitPro автоматически преобразует отверстия в линии для фрезерования и назначает инструмент, параметры которого, такие как, скорость вращения, подача, скорость и время заглубления хранятся в программном обеспечении.
Сверла малых диаметров, за счет биения, могут отклоняться и вызывать смещение положения отверстия. Для устранения подобных рисков используется процедура первоначального кернения. Станок последовательно проходит и намечает точные центры отверстий при помощи конического фрезеровального инструмента.
LPKF CircuitPro автоматически генерирует все соответствующие производственные данные.
Обрезка контуров плат фрезой
Используя соответствующий инструмент для фрезерования контуров все плоттеры LPKF могут использоваться для сквозного фрезерования контуров печатных плат. Внутренние вырезы или контуры плат могут быть произвольных форм. Выбор фрезерного инструмента зависит от желаемой ширины фрезерования и обрабатываемого материала. Фрезы большего диаметра более стабильны и могут работать с более высокой скоростью подачи. Материал FR4 обрабатывается контурными фрезами, а для мягких материалов СЧВ проектов или алюминий, применяется торцевые фрезы.
Металлизация переходных отверстий
Слои схемы распределенные на разных слоях платы электрически соединяются при помощи токопроводящей металлизации переходных отверстий.
LPKF предлагает три различные системы металлизации отверстий:
Ручная: LPKF EasyContac
Полимерная паста: LPKF ProConduct
Гальваническая: LPKF Contac S4
LPKF EasyContac — это ручная система для металлизации отверстий печатных плат с помощью заклепок из медного сплава. Идеально подходит для применений, где двусторонняя пайка нецелесообразна. LPKF EasyContac не требует специальных инструментов или химических ванн. Портативный набор инструментов включает в себя всё необходимое.
Металлизация заклёпками
LPKF EasyContac является простой в использовании системой для металлизации отверстий стандартных двуслойных ПП на FR4. Диаметр заклепки от 0,6мм до1,2мм (0,2мм внешнего диаметра). Система идеально подходит для прототипов ПП, имеющих до 50 переходных отверстий.
Компактный наборинструментов
Всё необходимое упаковано в удобный ящик для инструментов, идеально подходящий для техников по обслуживанию.
Металлизация пастой
LPKF ProConduct – профессиональный процесс создания прототипов с многочисленными сквозными отверстиями – без химических ванн и реактивов. Подходит для многослойных плат (до 4х слоёв), минимальный диаметр отверстия 0.4 мм (соотношение 1:4). Максимальный размер печатной платы ограничен только размерами сушильного шкафа. Сопротивление перехода ок. 25 мОм для диаметра отверстия 0,4 мм
Металлизация пастой LPKF Proconduct
Поскольку LPKF ProConduct не увеличивает толщину медного слоя структурированных поверхностей, то и не возникает необходимость дополнительного учета в расчетах приложений СВЧ.
Электрическое сопротивление перехода составляет от 10mΩ до 25mΩ. После 250 температурных циклов (- 40 °C/125 °C ) сопротивление увеличивается незначительно (макс. 28 mΩ).
Защитная плёнка:
Нанесение самоклеящейся пленки на поверхность ПП.
Сверление:
Используя плоттер LPKF через плёнку сверлятся все переходные отверстия
Нанесение пасты:
Ракелем на плату наносится полимерная паста для металлизации. Вакуумный стол используется для продавливания пасты через отверстия. Повторяется со второй стороны.
Запекание: Осторожно удаляется защитная пленка, плата сушится в сушильном шкафу и очищается очистителем LPKF под проточной водой.
Гальваническая металлизация
Гальваническое покрытие сквозных отверстий подходит для профессионального изготовления прототипов печатных плат и небольших серий. Химический процесс соответствует процессу в серийном производстве. Система может обрабатывать многослойные материалы, содержащие до восьми слоев, с минимальным диаметром отверстия 0,2 мм и соотношением сторон до 1:10.
Внешние слои многослойных плат не фрезеруются до выполнения металлизации отверстий, т. к. вся медная поверхность внешнего слоя используется в качестве катода. Все внутренние слои структурируются и сверлятся переходные отверстия, до нанесения металлизации. Ключевым моментом является используемое оборудование. LPKF Contac S4 оснащен шестью химическими ваннами для полного выполнения процесса: ваннами для очистки, ванной для графитового активатора, использующей процесс Black Hole, очистки отверстий, гальванической ванны и ванной для химического лужения. Стеклянная поверхность корпуса защищает систему от загрязнений. LPKF Contac S4 прост в использовании; для эксплуатации или технического обслуживания не требуется специальных химических знаний. Рабочий процесс во многом автоматизирован. Пользователь получает пошаговые инструкции по всем этапам с помощью интуитивно понятного меню, отображаемом на сенсорном экране.
Гальваническая металлизация LPKF Contac S4
LPKF Contac S4: Этапов процесса металлизации
1. Очистка и обезжиривание: плата очищается последовательно в двух ваннах.
2. Нанесение активатора: Графитовый активатор наносится на поверхности стенок отверстий подлежащих металлизации.
3. Химическая чистка отверстий
4. Гальваника: Весь процесс гальваники контролируется системой LPKF. Пользователь должен только установить плату и ввести основные параметры
5. Очистка: Очистка и промывка ПП.
Весь процесс занимает от 90 о 120 минут, в зависимости от толщины наносимого медного слоя.
Паяльная маска LPKF ProMask защищает поверхности и площадки на печатной плате. Площадки, расположенные близко друг к другу, защищены от короткого замыкания благодаря профессиональной подготовке под пайку.
LPKF ProMask – это зелёная, легко наносимая паяльная маска. Профессиональная обработка поверхности идеально подходит для прототипов с поверхностным монтажом.
LPKF ProLegend используется для нанесения любой информации на печатную плату – без использования экологически вредных химикатов.
Шаблон на пленке: для каждой стороны требуется один шаблон на прозрачной пленке. Печатается из LPKF CircuitPro на стандартном лазерном принтере.
Нанесение маски: Паяльная маска смешивается из компонентов маски и отвердителя. Наносится на всю поверхность платы с помощью поролонового валика. Предварительная сушка при 80°C в течение десяти минут
Экспонирование: Шаблон позиционируется по реперным меткам. Плата помещается в блок экспонирования на 30 секунд. Защитное покрытие платы удаляется в местах, закрытых шаблоном
Проявление и оплавление паяльной маски: В ванне, в теплой воде, растворяется проявитель. С неэкспонированных участков удаляется паяльная маска. Затем паяльная маска запекается течение 30 минут. Остатки и окислы удаляются с платы с помощью очистителя LPKF и промываются водой
SMD Сборка
Установка компонентов начинается с точного нанесения паяльной пасты на паяльные площадки. После размещения компонентов паяльная паста запекается печью для оплавления. Системы LPKF делают весь процесс сборки простым и надежным.
LPKF ProtoPrint S4
LPKF ProtoPrint S4 и ProtoPrint S RP — это ручные SMD-принтеры с тонким шагом для точного нанесения паяльной пасты на печатные платы. Рабочий стол системы обеспечивает высокую точность позиционирования, допускающую малое расстояние между площадками, простоту эксплуатации и возможность использования трафаретов из полиимида.
Обе системы совместимы с большинством трафаретных рамок. LPKF ProtoPrint S RP может также непосредственно натягивать полиимидные трафареты формата A4.
LPKF ProtoPlace S4
LPKF ProtoPlace S4 – полуавтоматическая система Pick & Place для профессиональной сборки SMD прототипов печатных плат и небольших партий. Точная регулировка с помощью микрометрических винтов и дополнительной системы камер позволяет устанавливать многовыводные компоненты. LPKF ProtoPlace S устанавливает компоненты с помощью пневматики, что обеспечивает высокую точность размещения.
LPKF ProtoFlow S4
Печь для оплавления припоя можно использовать для пайки SMD со свинцовым припоем и бессвинцовым припоем, совместимым с RoHS. Кроме того, система запекает проводящую пасту LPKF ProConduct. Многочисленные предварительно заложенные профили процесса с предварительно заданными и настраиваемыми температурными фазами обеспечивают надежные результаты. LPKF ProtoFlow S4 позволяет использовать азотную среду во время процесса пайки, уменьшая окисление.
LPKF ProtoLaser
Серия LPKF ProtoLaser. Быстрое изготовление печатных плат в лабораторных условиях. Применение ультрафиолетового лазерного источника, в ряде моделей,…
LPKF ProtoMat S104
LPKF ProtoMat S104 — топовый плоттер для быстрого изготовления печатных плат прототипов и малых серий уникальных электронных приборов с возможностью…
LPKF ProtoMat
LPKF ProtoMat — настольные, прецизионные плоттеры для быстрого изготовления печатных плат в лабораторных условиях. На станках LPKF ProtoMat…
LPKF Contac S4
Гальваническая установка LPKF Contac S4 — полноценная лабораторная гальваническая установка для создания полноценных медных токопроводящих соединений…
LPKF ProConduct
Система LPKF ProConduct — набор материалов и реактивов для быстрого создания токопроводящих соединений между слоями печатных……
LPKF ProtoFlow S / N2
Печь для оплавления припоя LPKF ProtoFlow S / N2 можно использовать для пайки SMD со свинцовым припоем и бессвинцовым припоем, совместимым с RoHS.…
LPKF ProtoPlace S
LPKF ProtoPlace S — полуавтоматическая система Pick & Place для профессиональной сборки SMD прототипов печатных плат и небольших партий. Точная…
LPKF ProtoPrint
LPKF ProtoPrint S и ProtoPrint S RP — это ручные SMD-принтеры с тонким шагом для точного нанесения паяльной пасты на печатные платы. Рабочий стол…