Какво представлява отпечатани дъскиА?

Отпечатано дъскиАили дъскиА, е плоча или панел, състоящ се от един или два проводими модела, разположени на повърхността на диелектрична основа, или система от проводящи модели, разположени в обема и на повърхността на диелектрична основа, свързани помежду си в съответствие с електрическа схема, предназначена за електрическо свързване и механично закрепване на електронни продукти, квантова електроника и монтирани върху нея електрически продукти - пасивни и активни електронни компоненти.

Най-просто отпечатани дъскио, е дъскиА, който съдържа медни проводници от едната страна отпечатани дъскиси свързва елементите на проводящия модел само на една от повърхностите си. Такива дъскисизвестен като еднослоен отпечатани дъскисили едностранно отпечатани дъскис(съкратено като АКИ).

Днес най-популярният в производството и най-разпространеният отпечатани дъскис, които съдържат два слоя, т.е. съдържат проводящ модел от двете страни дъскис– двустранни (двуслойни) отпечатани дъскис(съкратено DPP). Проходните връзки се използват за свързване на проводници между слоевете. инсталацияметализирани и преходни отвори. Въпреки това, в зависимост от физическата сложност на дизайна отпечатани дъскис, когато окабеляването е от двете страни дъскине става твърде сложен в производството поръчканалични многослойни отпечатани дъскис(съкратено MPP), където проводящият модел се формира не само от двете външни страни дъскис, но и във вътрешните слоеве на диелектрика. В зависимост от сложността, многопластови отпечатани дъскисмогат да бъдат направени от 4,6,...24 или повече слоя.

За инсталацияАвключени електронни компоненти отпечатани дъскис, е необходима технологична операция - запояване, използвана за получаване на трайна връзка на детайли от различни метали чрез въвеждане на разтопен метал - припой, който има повече ниска температуратопене от материалите на частите, които се съединяват. Запоените контакти на частите, както и спойката и флюса се привеждат в контакт и се подлагат на нагряване при температура над точката на топене на спойката, но под температурата на топене на запояваните части. В резултат на това спойката влиза течно състояниеи намокря повърхностите на частите. След това нагряването спира и спойката преминава в твърда фаза, образувайки връзка. Този процес може да се извърши ръчно или с помощта на специализирано оборудване.

Преди запояване се поставят компоненти отпечатани дъскипроводници на компоненти в проходни отвори дъскиси са запоени към контактните площадки и/или метализираната вътрешна повърхност на отвора - т.нар. технология инсталацияАв дупки (THT Through Hole Technology - технология инсталацияАв дупки или други думи - щифт инсталацияили DIP инсталация). Също така, по-прогресивната повърхностна технология става все по-широко разпространена, особено в масовото и широкомащабно производство. инсталацияА- наричана още TMP (технология инсталацияАна повърхността) или SMT(технология за повърхностен монтаж) или SMD технология (от surface mount device – устройство, монтирано върху повърхност). Основната му разлика от „традиционната“ технология инсталацияАв дупки е, че компонентите са монтирани и запоени върху земни подложки, които са част от проводящия модел на повърхността отпечатани дъскис. В повърхностната технология инсталацияАОбикновено се използват два метода на запояване: запояване с повторно запояване с паста за запояване и запояване с вълна. Основното предимство на метода на вълново запояване е възможността за едновременно запояване на двата повърхностно монтирани компонента дъскис, и в дупките. В същото време запояването с вълна е най-продуктивният метод за запояване, когато инсталация e в дупките. Запояването чрез препълване се основава на използването на специален технологичен материал - спояваща паста. Съдържа три основни компонента: спойка, флюс (активатори) и органични пълнители. Запояванепастаприлага се върху контактните подложки с помощта на дозатор или чрез шаблон, след това електронните компоненти се монтират с проводниците върху спояващата паста и след това процесът на претопяване на спойката, съдържаща се в спояващата паста, се извършва в специални пещи чрез нагряване отпечатани дъскисс компоненти.

За да се избегне и/или предотврати случайно късо съединение на проводници от различни вериги по време на процеса на запояване, производителите отпечатани дъскиизползва се защитна маска за спойка (английска маска за запояване; известна още като „брилянтна“) - слой от издръжлив полимерен материал, предназначен да предпазва проводниците от проникване на спойка и поток по време на запояване, както и от прегряване. Запояване маскапокрива проводниците и оставя открити подложките и конекторите на ножовете. Най-често срещаните цветове на маска за запояване, използвани в отпечатани дъскиА x - зелено, след това червено и синьо. Трябва да се има предвид, че запояване маскане защитава дъскиот влага по време на работа дъскиса за защита от влага се използват специални органични покрития.

В най-популярните CAD програми отпечатани дъскии електронни устройства (съкратено CAD - CAM350, P-CAD, Protel DXP, SPECCTRA, OrCAD, Allegro, Expedition PCB, Genesis), като правило има правила, свързани с маската за запояване. Тези правила определят разстоянието/отстъплението, което трябва да се поддържа между ръба на подложката за запояване и ръба на маската за запояване. Тази концепция е илюстрирана на фигура 2(a).

Ситопечат или маркировка.

Маркирането (англ. Silkscreen, legend) е процес, при който производителят прилага информация за електронните компоненти и който спомага за улесняване на процеса на сглобяване, проверка и ремонт. Обикновено се прилагат маркировки за обозначаване на референтни точки и позиция, ориентация и рейтинг на електронните компоненти. Може да се използва и за всякакви дизайнерски цели отпечатани дъски, например, посочете името на компанията, инструкции за настройка (това се използва широко в стари дънни платки дъскиА x персонални компютри) и т.н. Маркировката може да се постави и от двете страни дъскиси обикновено се прилага чрез ситопечат (ситопечат) със специална боя (с термично или UV втвърдяване) с бял, жълт или черен цвят. Фигура 2 (b) показва обозначението и площта на компонентите, направени с бели маркировки.

Структура на слоевете в CAD

Както беше отбелязано в началото на тази статия, отпечатани дъскисмогат да бъдат направени от няколко слоя. Кога отпечатани дъскиАпроектиран с помощта на CAD, често може да се види в структурата отпечатани дъскисняколко слоя, които не отговарят на необходимите слоеве с окабеляване от проводящ материал (мед). Например слоевете за маркиране и маска за запояване са непроводими слоеве. Наличието на проводими и непроводими слоеве може да доведе до объркване, тъй като производителите използват термина слой, когато имат предвид само проводими слоеве. Отсега нататък ще използваме термина "слоеве" без "CAD" само когато говорим за проводими слоеве. Ако използваме термина "CAD слоеве", имаме предвид всички видове слоеве, тоест проводими и непроводими слоеве.

Структура на слоевете в CAD:

Фигура 3 показва три различни структурислоеве. Оранжевият цвят подчертава проводимите слоеве във всяка структура. Височина или дебелина на конструкцията отпечатани дъскисможе да варира в зависимост от предназначението, но най-често използваната дебелина е 1,5 мм.

Видове корпуси на електронни компоненти

Днес на пазара има голямо разнообразие от видове корпуси на електронни компоненти. Обикновено има няколко вида корпуси за един пасивен или активен елемент. Например, можете да намерите една и съща микросхема както в QFP пакет (от английския Quad Flat Package - семейство пакети с микросхеми с планарни щифтове, разположени от четирите страни), така и в LCC пакет (от английския Leadless Chip Carrier - е нископрофилен квадратен керамичен корпус с контакти, разположени на дъното му).

Основно има 3 големи семейства електронни кутии:

Контактна подложка отпечатани дъскис(английска земя)

Контактна подложка отпечатани дъскис- част от проводящия модел отпечатани дъскис, използван за електрическо свързване на инсталирани електронни продукти. Контактна подложка отпечатани дъскиспредставлява части, изложени на маската за запояване меден проводник, където са запоени проводниците на компонентите. Има два вида накладки - контактни накладки инсталациядупки за инсталацияАв дупки и равнинни подложки за повърхност инсталацияА- SMD подложки. Понякога SMD подложките са много подобни на подложките. инсталацияАв дупките.

Фигура 4 показва подложките за 4 различни електронни компонента. Осем за IC1 и две за R1 SMD подложки, съответно, както и три подложки с отвори за Q1 и PW електронни компоненти.

Медни проводници

Медните проводници се използват за свързване на две точки отпечатани дъски e - например за свързване между две SMD подложки (Фигура 5.) или за свързване на SMD подложка към подложка инсталациядупка или за свързване на два входа.

Проводниците могат да имат различни изчислени ширини в зависимост от токовете, протичащи през тях. Също така при високи честоти е необходимо да се изчисли ширината на проводниците и пролуките между тях, тъй като съпротивлението, капацитетът и индуктивността на проводниковата система зависят от тяхната дължина, ширина и относителната им позиция.

Чрез плакирани отвори отпечатани дъскис

Когато трябва да свържете компонент, който е на горния слой отпечатани дъскисс компонент, разположен на долния слой, се използват проходни отвори, които свързват елементите на проводящия модел на различни слоеве отпечатани дъскис. Тези отвори позволяват преминаването на ток отпечатани дъски u. Фигура 6 показва два проводника, които започват от подложките на компонент на горния слой и завършват на подложките на друг компонент на долния слой. Всеки проводник има собствен проходен отвор, който провежда ток от горния слой към долния слой.

Фигура 6. Свързване на две микросхеми чрез проводници и метализирани отвори от различни страни отпечатани дъскис

Фигура 7 дава по-подробен изглед на напречното сечение на 4-слой отпечатани дъски. Тук цветовете показват следните слоеве:

На модела отпечатани дъскис, Фигура 7 показва проводник (червен), който принадлежи към горния проводящ слой и който минава през дъски y използва преминаващ отвор и след това продължава пътя си по долния слой (син).

Фигура 7. Проводник от горния слой, преминаващ през отпечатани дъски y и продължава пътя си на долния слой.

"Сляп" метализиран отвор отпечатани дъскис

В HDI (High Density Interconnect) отпечатани дъскиА x е необходимо да се използват повече от два слоя, както е показано на фигура 7. Обикновено в многослойни структури отпечатани дъскисНа които са инсталирани много интегрални схеми, се използват отделни слоеве за захранване и заземяване (Vcc или GND) и по този начин външните сигнални слоеве са освободени от захранващи шини, което улеснява маршрутизирането на сигналните проводници. Има и случаи, при които сигналните проводници трябва да преминат от външния слой (отгоре или отдолу) по най-късия път, за да осигурят необходимия характеристичен импеданс, изискванията за галванична изолация и завършвайки с изискванията за устойчивост на електростатичен разряд. За тези видове връзки се използват слепи метализирани отвори (Blind via - „сляп“ или „сляп“). Това се отнася до дупки, свързващи външния слой с един или повече вътрешни слоеве, което позволява връзката да бъде поддържана на минимална височина. Глухият отвор започва от външния слой и завършва във вътрешния, поради което има префикс "сляп".

За да разберете коя дупка има дъскид, можете да поставите отпечатани дъскинад източника на светлина и вижте - ако виждате светлина, идваща от източника през отвора, тогава това е преходен отвор, в противен случай е сляп.

Слепите отвори са полезни за използване в дизайна дъскис, когато сте ограничени по размер и имате твърде малко място за поставяне на компоненти и прокарване на сигнални проводници. Можете да поставите електронни компоненти от двете страни и да увеличите максимално пространството за окабеляване и други компоненти. Ако преходите се правят през проходни отвори, а не през слепи, ще ви трябва допълнително пространство за отворите, т.к. дупката заема място от двете страни. В същото време глухите отвори могат да бъдат разположени под тялото на чипа - например за големи и сложни кабели BGAкомпоненти.

Фигура 8 показва три отвора, които са част от четири слоя отпечатани дъскис. Ако погледнем отляво надясно, първото нещо, което ще видим е проходен отвор през всички слоеве. Вторият отвор започва от горния слой и завършва при втория вътрешен слой - L1-L2 преградата. И накрая, третият отвор започва в долния слой и завършва в третия слой, така че казваме, че е сляп през L3-L4.

Основният недостатък на този тип дупки е, че са повече висока ценапроизводство отпечатани дъскиссъс слепи отвори, в сравнение с алтернативни проходни отвори.

Скрити проходи

Английски Заровен чрез - „скрит“, „заровен“, „вграден“. Тези отвори са подобни на слепите отвори, с изключение на това, че започват и завършват на вътрешните слоеве. Ако погледнем фигура 9 отляво надясно, можем да видим, че първата дупка минава през всички слоеве. Вторият е сляп през L1-L2, а последният е скрит през L2-L3, който започва от втория слой и завършва на третия слой.

Фигура 9. Сравнение на проходен проход, глух отвор и заровен отвор.

Технология на производство на слепи и скрити отвори

Технологията за производство на такива отвори може да бъде различна, в зависимост от дизайна, който разработчикът е заложил, и в зависимост от възможностите фабрикаа-производител. Ще разграничим два основни вида:

Дупката се пробива в двустранен детайл DPP, метализиран, гравиран и след това този детайл, по същество завършен двуслоен отпечатани дъскиА, пресован през препрег като част от многослойна заготовка отпечатани дъскис. Ако тази заготовка е отгоре на „пая“ MPP, тогава получаваме слепи дупки, ако в средата, тогава получаваме скрити отвори.

1. В компресиран детайл се пробива дупка MPP, дълбочината на пробиване се контролира за точно удряне на подложките на вътрешните слоеве и след това се получава метализация на отвора. По този начин получаваме само глухи дупки.

В сложни структури MPPМогат да се използват комбинации от горните видове отвори - Фигура 10.

Фигура 10. Пример за типична комбинация от типове връзки.

Имайте предвид, че използването на глухи отвори понякога може да доведе до намаляване на цената на проекта като цяло, поради спестяване на общия брой слоеве, по-добра проследимост и намаляване на размера отпечатани дъскис, както и възможност за нанасяне на компоненти с по-фини стъпки. Във всеки конкретен случай обаче решението за тяхното използване трябва да се взема индивидуално и разумно. Не бива обаче да се прекалява със сложността и разнообразието от видове глухи и скрити отвори. Опитът показва, че когато избирате между добавяне на друг тип глух отвор към дизайн и добавяне на друга двойка слоеве, е по-добре да добавите няколко слоя. Във всеки случай дизайнът MPPтрябва да се проектира, като се вземе предвид как точно ще се внедри в производството.

Финишни метални защитни покрития

Постигането на правилни и надеждни запояващи връзки в електронно оборудване зависи от много фактори на дизайна и процеса, включително правилното ниво на запояване на елементите, които се свързват, като компоненти и отпечатанипроводници. За поддържане на способността за запояване отпечатани дъскипреди инсталацияАелектронни компоненти, осигуряващи гладкостта на покритието и за надеждна инсталацияАзапоени съединения, медната повърхност на подложките трябва да бъде защитена отпечатани дъскисот окисляване, така нареченото довършително метално защитно покритие.

При разглеждане на различни отпечатани дъскис, можете да забележите, че контактните подложки почти никога нямат меден цвят, често и най-често са сребристи, лъскаво златни или матово сиви. Тези цветове определят видовете довършителни метални защитни покрития.

Най-често срещаният метод за защита на запоени повърхности отпечатани дъские покритието на медни контактни площадки със слой от сребърна калаено-оловна сплав (POS-63) - HASL. Повечето произведени отпечатани дъскизащитени по метода HASL. Hot tinning HASL - процес на горещо калайдисване дъскис, чрез потапяне за ограничено време във вана с разтопена спойка и с бързо отстраняване чрез продухване на струя горещ въздух, премахване на излишната спойка и изравняване на покритието. Това покритие доминира за няколко последните години, въпреки сериозните си технически ограничения. Платс, произведени по този начин, въпреки че запазват способността си за запояване през целия период на съхранение, са неподходящи за някои приложения. Силно интегрирани елементи, използвани в SMTтехнологии инсталацияА, изискват идеална планарност (плоскост) на контактните площадки отпечатани дъски. Традиционните HASL покрития не отговарят на изискванията за планарност.

Технологиите за нанасяне на покрития, които отговарят на изискванията за планарност, са химически нанесени покрития:

Потапящо златно покритие (Electroless Nickel / Immersion Gold - ENIG), което е тънък златен филм, нанесен върху никелов подслой. Функцията на златото е да осигурява добра запояемост и да предпазва никела от окисляване, а самият никел служи като бариера, предотвратяваща взаимната дифузия на златото и медта. Това покритие осигурява отлична равнинност на контактните площадки без повреди отпечатани дъски, осигурява достатъчна здравина на спойките, направени с припои на калаена основа. Основният им недостатък е високата производствена цена.

Immersion Tin (ISn) – сиво матово химическо покритие, което осигурява висока плоскост отпечатанисайтове дъскиси съвместим с всички методи за запояване освен ENIG. Процесът на нанасяне на потопяем калай е подобен на процеса на нанасяне на потапящо злато. Потопяемият калай осигурява добра запояемост след дългосрочно съхранение, което се осигурява от въвеждането на органометален подслой като бариера между медта на контактните площадки и самия калай. Въпреки това, дъскис, покрити с потопяем калай, изискват внимателно боравене и трябва да се съхраняват вакуумирани в сухи шкафове за съхранение и дъскисс това покритие не са подходящи за производство на клавиатури/тъч панели.

Когато работите с компютри и устройства с блейд конектори, контактите на блейд конекторите са обект на триене по време на работа. дъскисПоради това крайните контакти са галванизирани с по-дебел и по-твърд слой злато. Галванично позлатяване на конектори за ножове (Gold Fingers) - покритие от семейството Ni/Au, дебелина на покритието: 5 -6 Ni; 1,5 – 3 µm Au. Покритието се нанася чрез електрохимично отлагане (галванопластика) и се използва предимно върху крайни контакти и ламели. Дебелото златно покритие има висока механична якост, устойчивост на абразия и неблагоприятни въздействия заобикаляща среда. Незаменим, когато е важно да се осигури надежден и издръжлив електрически контакт.

Печатна платка (PCB, или printed wiring board, PWB) е диелектрична плоча, върху повърхността и/или обема на която са формирани електропроводими вериги на електронна верига. Печатната платка е проектирана да свързва електрически и механично различни електронни компоненти. Електронните компоненти на печатна платка са свързани чрез техните клеми към елементи от проводящ модел, обикновено чрез запояване.

За разлика от стенен монтаж, върху печатната платка електропроводимата шарка е от фолио, разположено изцяло върху здрава изолационна основа. Печатната платка съдържа монтажни отвори и подложки за монтиране на оловни или планарни компоненти. Освен това в печатни платкиИма отвори за електрическо свързване на фолийни секции, разположени на различни слоеве на платката. От външната страна на платката обикновено се прилага защитно покритие („маска за запояване“) и маркировки (подкрепящ чертеж и текст според проектната документация).

В зависимост от броя на слоевете с електропроводим модел, печатните платки се разделят на:

едностранно (OSP): има само един слой фолио, залепен от едната страна на диелектричния лист.

двустранно (DPP): два слоя фолио.

многослоен (MLP): фолио не само от двете страни на платката, но и във вътрешните слоеве на диелектрика. Многослойните печатни платки се изработват чрез залепване на няколко едностранни или двустранни платки.

Тъй като сложността на проектираните устройства и плътността на монтажа се увеличават, броят на слоевете на платките се увеличава.

Основата на печатната платка е диелектрик, най-често използваните материали са фибростъкло и гетинакс. Също така, основата на печатни платки може да бъде метална основа, покрита с диелектрик (например анодизиран алуминий); върху диелектрика се нанася медно фолио на пистите. Такива печатни платки се използват в силовата електроника за ефективно отвеждане на топлината от електронни компоненти. В този случай металната основа на платката е закрепена към радиатора. Материалите, използвани за печатни платки, работещи в микровълновия диапазон и при температури до 260 °C, са флуоропласт, подсилен със стъклопакет (например FAF-4D) и керамика. Гъвкавите печатни платки са направени от полиимидни материали като Kapton.

Какъв материал ще използваме за направата на дъските?

Най-често срещаните, достъпни материали за изработка на дъски са гетинакс и фибростъкло. Гетинаксова хартия импрегнирана с бакелитов лак, фибростъкло текстолит с епоксидна смола. Определено ще използваме фибростъкло!

Ламинатът от фибростъкло е листове, изработени от стъклени тъкани, импрегнирани със свързващо вещество на базата на епоксидни смоли и облицовани от двете страни с медно електролитно галванично устойчиво фолио с дебелина 35 микрона. Изключително допустима температураот -60ºС до +105ºС. Има много високи механични и електроизолационни свойства и може лесно да се обработва чрез рязане, пробиване, щамповане.

Фибростъклото се използва предимно едностранно или двустранно с дебелина 1,5 мм и с медно фолио с дебелина 35 микрона или 18 микрона. Ще използваме едностранен ламинат от фибростъкло с дебелина 0,8 mm с фолио с дебелина 35 микрона (защо ще разгледаме подробно по-долу).

Методи за изработка на печатни платки у дома

Плочите могат да бъдат произведени по химичен и механичен начин.

С химическия метод, на местата, където трябва да има следи (модел) на дъската, върху фолиото се нанася защитен състав (лак, тонер, боя и др.). След това платката се потапя в специален разтвор (железен хлорид, водороден прекис и други), който „разяжда” медното фолио, но не засяга защитния състав. В резултат на това медта остава под защитния състав. След това защитният състав се отстранява с разтворител и остава готовата плоскост.

Механичният метод използва скалпел (за ръчно производство) или фреза. Специален нож прави жлебове върху фолиото, като в крайна сметка оставя острови с фолио - необходимия шаблон.

Фрезите са доста скъпи, а самите фрези са скъпи и имат кратък ресурс. Така че няма да използваме този метод.

Най-простият химичен метод е ръчният. С помощта на ризографски лак рисуваме следи върху дъската и след това ги гравираме с разтвор. Този метод не позволява да се правят сложни платки с много тънки следи - така че това също не е нашият случай.

Следващият метод за изработване на платки е използването на фоторезист. Това е много разпространена технология (плочите се произвеждат по този метод във фабриката) и често се използва у дома. В интернет има много статии и методи за изработка на дъски по тази технология. Дава много добри и повтарящи се резултати. Това обаче също не е нашият вариант. Основната причина са доста скъпите материали (фоторезист, който също се влошава с времето), както и допълнителни инструменти(УВ лампа, ламинатор). Разбира се, ако имате мащабно производство на платки у дома - тогава фоторезистът е ненадминат - препоръчваме да го овладеете. Заслужава да се отбележи също, че оборудването и фоторезистната технология ни позволяват да произвеждаме копринен ситопечат и защитни маски върху печатни платки.

С появата на лазерните принтери радиолюбителите започнаха активно да ги използват за производството на платки. Както знаете, лазерният принтер използва "тонер" за печат. Това е специален прах, който се втрива при температура и полепва върху хартията - резултатът е рисунка. Тонерът е устойчив на различни химикали, което позволява да се използва като защитно покритие върху повърхността на медта.

И така, нашият метод е да прехвърлим тонер от хартия върху повърхността на медно фолио и след това да гравираме платката със специален разтвор, за да създадем шаблон.

Поради лекотата на използване този метод е широко разпространен в радиолюбителството. Ако въведете в Yandex или Google как да прехвърлите тонер от хартия на дъска, веднага ще намерите термин като „LUT“ - технология за лазерно гладене. Платките, използващи тази технология, се правят по следния начин: моделът на пистите се отпечатва в огледален вариант, хартията се нанася върху дъската с шаблона върху медта, горната част на тази хартия се глади, тонерът омеква и залепва за дъска. След това хартията се накисва във вода и дъската е готова.

В интернет има „милион“ статии за това как да направите дъска с тази технология. Но тази технология има много недостатъци, които изискват директни ръце и много дълго време, за да се адаптирате към нея. Тоест трябва да го почувствате. Плащанията не излизат от първия път, те излизат всеки друг път. Има много подобрения - използване на ламинатор (с модификация - обикновеният няма достатъчно температура), което ви позволява да постигнете много добри резултати. Има дори методи за конструиране на специални топлинни преси, но всичко това отново изисква специално оборудване. Основните недостатъци на LUT технологията:

прегряване - следите се разпространяват - стават по-широки

недогряване - пистите остават на хартията

хартията е „изпържена“ за дъската - дори когато е мокра, трудно се отделя - в резултат на това тонерът може да се повреди. В интернет има много информация каква хартия да изберете.

Порест тонер - след отстраняване на хартията в тонера остават микропори - през тях се ецва и платката - получават се корозирали писти

повторяемост на резултата - днес отличен, утре лош, после добър - много трудно се постига стабилен резултат - необходима е строго постоянна температура за загряване на тонера, необходим е стабилен контактен натиск върху платката.

Между другото, не успях да направя дъска по този метод. Опитах се да го направя както на списания, така и на хартия с покритие. В резултат на това дори развалих дъските - медта се наду поради прегряване.

По някаква причина в интернет има несправедливо малко информация за друг метод за трансфер на тонер - методът на студен химически трансфер. Основава се на факта, че тонерът не е разтворим в алкохол, но е разтворим в ацетон. В резултат на това, ако изберете смес от ацетон и алкохол, която само ще омекоти тонера, тогава той може да бъде „залепен отново“ върху дъската от хартия. Много ми хареса този метод и веднага даде плод - първата дъска беше готова. Но както се оказа по-късно, никъде не можах да намеря подробна информация, която да даде 100% резултат. Нуждаем се от метод, с който дори дете може да направи дъската. Но вторият път не се получи да се направи дъската, след това отново отне много време, за да се изберат необходимите съставки.

В резултат на това след много усилия беше разработена последователност от действия, бяха избрани всички компоненти, които дават, ако не 100%, то 95% добър резултат. И най-важното е, че процесът е толкова прост, че детето може да направи дъската напълно самостоятелно. Това е методът, който ще използваме. (разбира се, можете да продължите да го довеждате до идеала - ако се справите по-добре, тогава пишете). Предимствата на този метод:

всички реактиви са евтини, достъпни и безопасни

не са необходими допълнителни инструменти (ютии, лампи, ламинатори - нищо, но не - имате нужда от тенджера)

няма как да се повреди платката - платката изобщо не загрява

хартията се отделя сама - можете да видите резултата от трансфера на тонера - където трансферът не е излязъл

няма пори в тонера (те са запечатани с хартия) - следователно няма ядки

правим 1-2-3-4-5 и винаги получаваме един и същ резултат - почти 100% повторяемост

Преди да започнем, нека видим от какви дъски се нуждаем и какво можем да правим у дома, използвайки този метод.

Основни изисквания към произвежданите табла

Ще правим устройства на микроконтролери, използвайки съвременни сензори и микросхеми. Микрочиповете стават все по-малки. Съответно трябва да бъдат изпълнени следните изисквания за таблата:

платките трябва да са двустранни (като правило е много трудно да се окабели едностранна платка, правенето на четирислойни платки у дома е доста трудно, микроконтролерите се нуждаят от заземен слой за защита срещу смущения)

релсите трябва да са с дебелина 0,2 мм - този размер е напълно достатъчен - 0,1 мм би било още по-добре - но има възможност за ецване и пистите да се отлепят при запояване

празнините между пистите са 0,2 мм - това е достатъчно за почти всички вериги. Намаляването на празнината до 0,1 мм е изпълнено със сливане на писти и трудности при наблюдение на платката за късо съединение.

Няма да използваме защитни маски, нито ще правим копринен печат - това ще усложни производството, а ако правите таблото за себе си, тогава няма нужда от това. Отново има много информация по тази тема в интернет и ако желаете, можете сами да направите „маратона“.

Няма да калайдисваме дъските, това също не е необходимо (освен ако не правите устройство за 100 години). За защита ще използваме лак. Основната ни цел е бързо, качествено и евтино да направим платка за устройството в домашни условия.

Ето как изглежда готовата дъска. изработени по наш метод - писти 0.25 и 0.3, разстояния 0.2

Как да си направим двустранна дъска от 2 едностранни

Едно от предизвикателствата при изработката на двустранни платки е подравняването на страните, така че отворите да се подредят. Обикновено за това се прави „сандвич“. На лист хартия се отпечатват едновременно две страни. Листът е сгънат наполовина и страните са точно подравнени с помощта на специални маркировки. Вътре е поставен двустранен текстолит. С метода LUT такъв сандвич се глади и се получава двустранна дъска.

Въпреки това, при метода на прехвърляне на студен тонер, самият пренос се извършва с помощта на течност. И следователно е много трудно да се организира процесът на намокряне на едната страна едновременно с другата страна. Това, разбира се, също може да се направи, но с помощта специално устройство- мини преса (медже). Вземат се дебели листове хартия - които поемат течността за пренасяне на тонера. Чаршафите се намокрят, за да не капе течността и чаршафът да запази формата си. И след това се прави “сандвич” - навлажнен лист, лист тоалетна хартия за попиване на излишната течност, лист с картинка, двустранна дъска, лист с картинка, лист тоалетна хартия, навлажнен чаршаф отново. Всичко това е захванато вертикално в менгеме. Но ние няма да направим това, ще го направим по-просто.

Във форумите за производство на платки се появи много добра идея - какъв проблем е да се направи двустранна платка - вземете нож и разполовете печатната платка. Тъй като фибростъклото е слоест материал, това не е трудно да се направи с определено умение:

В резултат на това от една двустранна дъска с дебелина 1,5 мм получаваме две едностранни половини.

След това правим две дъски, пробиваме ги и това е - те са идеално подравнени. Не винаги беше възможно да се изреже равномерно печатната платка и в крайна сметка дойде идеята да се използва тънка едностранна печатна платка с дебелина 0,8 mm. След това двете половини не е необходимо да бъдат залепени заедно; те ще се държат на място от запоени джъмпери във отворите, бутоните и съединителите. Но ако е необходимо, можете да го залепите с епоксидно лепило без никакви проблеми.

Основните предимства на този поход:

Текстолитът с дебелина 0,8 мм се реже лесно с ножица за хартия! Във всякаква форма, тоест много лесно се изрязва, за да пасне на тялото.

Тънка печатна платка - прозрачна - със светене на фенерче отдолу можете лесно да проверите изправността на всички писти, къси съединения, прекъсвания.

Запояването на едната страна е по-лесно - компонентите от другата страна не пречат и можете лесно да контролирате запояването на щифтовете на микросхемата - можете да свържете страните в самия край

Трябва да пробиете два пъти повече дупки и дупките може леко да не съвпадат

Твърдостта на конструкцията се губи леко, ако не залепите дъските заедно, но залепването не е много удобно

Едностранен ламинат от фибростъкло с дебелина 0,8 мм се купува трудно, повечето хора продават 1,5 мм, но ако не можете да го вземете, можете да изрежете по-дебел текстолит с нож.

Нека да преминем към подробностите.

Необходими инструменти и химия

Ще ни трябват следните съставки:

Сега, след като имаме всичко това, нека го предприемем стъпка по стъпка.

1. Оформление на слоеве на платка върху лист хартия за печат с помощта на InkScape

Автоматичен комплект цанги:

Препоръчваме първия вариант - по-евтин е. След това трябва да запоите проводници и превключвател (за предпочитане бутон) към двигателя. По-добре е да поставите бутона върху тялото, за да бъде по-удобно бързото включване и изключване на двигателя. Остава само да изберете захранване, можете да вземете всяко захранване с 7-12V ток 1A (по-малко е възможно), ако няма такова захранване, тогава може да е подходящо USB зареждане при 1-2A или батерия Krona (просто трябва да опитате - не всеки обича зареждането на двигатели, моторът може да не стартира).

Свредлото е готово, можете да пробивате. Но просто трябва да пробиете стриктно под ъгъл от 90 градуса. Можете да изградите мини машина - в интернет има различни схеми:

Но има по-просто решение.

Приспособление за пробиване

За да пробиете точно 90 градуса, е достатъчно да направите приспособление за пробиване. Ще направим нещо подобно:

Много лесно се прави. Вземете квадрат от всяка пластмаса. Поставяме нашата бормашина върху маса или друга плоска повърхност. И пробийте дупка в пластмасата, като използвате необходимото свредло. Важно е да се осигури равномерно хоризонтално движение на свредлото. Можете да облегнете двигателя на стената или релсата и пластмасата също. След това използвайте голяма бормашина, за да пробиете дупка за цангата. От обратната страна пробийте или отрежете парче пластмаса, така че свредлото да се вижда. На дъното можете да залепите неплъзгаща се повърхност - хартия или ластик. За всяко свредло трябва да се направи такъв джиг. Това ще гарантира идеално точно пробиване!

Тази опция също е подходяща, отрежете част от пластмасата отгоре и отрежете ъгъл отдолу.

Ето как да пробиете с него:

Затягаме свредлото така, че да стърчи 2-3 мм, когато цангата е напълно потопена. Поставяме свредлото на мястото, където трябва да пробием (при ецване на дъската ще имаме маркировка къде да пробием под формата на мини дупка в медта - в Kicad специално поставяме отметка за това, така че бормашината ще стои там сама), натиснете приспособлението и включете мотора - дупката е готова. За осветление можете да използвате фенерче, като го поставите на масата.

Както писахме по-рано, можете да пробивате дупки само от едната страна - там, където релсите пасват - втората половина може да се пробие без шаблон по протежение на първия направляващ отвор. Това спестява малко усилия.

8. Калайдисване на дъската

Защо да калайдисваме дъските - основно за защита на медта от корозия. Основният недостатък на калайдисването е прегряването на дъската и възможното увреждане на пистите. Ако нямате станция за запояване, определено не калайдисвайте платката! Ако е така, тогава рискът е минимален.

Можете да калайдисате дъска с ROSE сплав във вряща вода, но е скъпо и трудно за получаване. По-добре е да калайдисвате с обикновена спойка. За да направите това ефективно, трябва да направите просто устройство с много тънък слой. Вземаме парче плитка за части за запояване и я поставяме на върха, завиваме я към върха с тел, така че да не се отделя:

Покриваме платката с флюс - например LTI120 и оплетката също. Сега поставяме калай в плитката и я преместваме по дъската (боядисваме) - получаваме отличен резултат. Но докато използвате оплетката, тя се разпада и по платката започват да остават медни мъхове - те трябва да бъдат премахнати, иначе ще има късо съединение! Можете да видите това много лесно, като светнете с фенерче на гърба на дъската. При този метод е добре да използвате или мощен поялник (60 вата) или ROSE сплав.

В резултат на това е по-добре да не калайдисвате дъските, а да ги лакирате в самия край - например PLASTIC 70 или обикновен акрилен лак, закупен от авточасти KU-9004:

Фина настройка на метода за трансфер на тонера

Има две точки в метода, които могат да бъдат настроени и може да не работят веднага. За да ги конфигурирате, трябва да направите тестова платка в Kicad, писти в квадратна спирала с различни дебелини, от 0,3 до 0,1 мм и с различни интервали, от 0,3 до 0,1 мм. По-добре е веднага да отпечатате няколко такива проби на един лист и да направите корекции.

Възможни проблеми, които ще отстраним:

1) следите могат да променят геометрията си - да се разпръснат, да станат по-широки, обикновено много малко, до 0,1 mm - но това не е добре

2) тонерът може да не залепне добре за дъската, да се отдели, когато хартията се отстрани, или да залепне зле за дъската

Първият и вторият проблем са взаимосвързани. Аз решавам първото, ти стигаш до второто. Трябва да намерим компромис.

Следите могат да се разпространят по две причини - твърде голямо налягане, твърде много ацетон в получената течност. На първо място, трябва да се опитате да намалите натоварването. Минималното натоварване е около 800 g, не си струва да се намалява по-долу. Съответно, поставяме товара без никакъв натиск - просто го поставяме отгоре и това е. Трябва да има 2-3 слоя тоалетна хартия, за да се осигури добро попиване на излишния разтвор. Трябва да се уверите, че след отстраняване на тежестта хартията трябва да е бяла, без лилави петна. Такива петна показват силно топене на тонера. Ако не можете да го регулирате с тежест и следите все още се размазват, увеличете дела на лакочистителя в разтвора. Можете да увеличите до 3 части течност и 1 част ацетон.

Вторият проблем, ако няма нарушение на геометрията, показва недостатъчно тегло на товара или малко количество ацетон. Отново си струва да започнете с товара. Повече от 3 кг няма смисъл. Ако тонерът все още не залепва добре за дъската, тогава трябва да увеличите количеството ацетон.

Този проблем възниква главно, когато смените лакочистителя. За съжаление това не е постоянен или чист компонент, но не беше възможно да се замени с друг. Пробвах да го заменя със спирт, но явно сместа не е хомогенна и тонерът залепва на петна. Освен това лакочистителят може да съдържа ацетон, тогава ще е необходимо по-малко от него. Като цяло ще трябва да извършите такава настройка веднъж, докато течността изтече.

Таблото е готово

Ако не запоите незабавно платката, тя трябва да бъде защитена. Най-лесният начин да направите това е да го намажете с флюс от алкохолен колофон. Преди запояване това покритие ще трябва да се отстрани, например с изопропилов алкохол.

Алтернативни варианти

Можете също така да направите дъска:

Освен това услугите за производство на платки по поръчка вече набират популярност - например Easy EDA. Ако имате нужда от по-сложна дъска (например 4-слойна дъска), тогава това е единственият изход.

За да произведем печатна платка, трябва да изберем следните материали: материал за диелектричната основа на печатната платка, материал за печатните проводници и материал за защитното покритие срещу влага. Първо ще определим материала за диелектричната основа на печатната платка.

Има голямо разнообразие от ламинати от медно фолио. Те могат да бъдат разделени на две групи:

- на хартия;

– на база фибростъкло.

Тези материали, под формата на твърди листове, са оформени от няколко слоя хартия или фибростъкло, свързани заедно със свързващо вещество чрез горещо пресоване. Свързващото вещество обикновено е фенолна смола за хартия или епоксидна смола за фибростъкло. В някои случаи полиестер, силиконови смолиили флуоропласт. Ламинатите са покрити от едната или от двете страни с медно фолио със стандартна дебелина.

Характеристиките на готовата печатна платка зависят от конкретната комбинация от изходни материали, както и от технологията, включително механична обработка на платките.

В зависимост от основата и материала за импрегниране има няколко вида материали за диелектрична основа на печатна платка.

Фенолният гетинакс е хартиена основа, импрегнирана с фенолна смола. Плочите Getinaks са предназначени за използване в домакинско оборудване, тъй като са много евтини.

Епоксидният гетинакс е материал на същата хартиена основа, но импрегниран с епоксидна смола.

Епоксидното фибростъкло е материал на основата на фибростъкло, импрегниран с епоксидна смола. Този материал съчетава висока механична якост и добри електрически свойства.

Якостта на огъване и якостта на удар на печатната платка трябва да бъде достатъчно висока, така че платката да може да бъде натоварена с тежки компоненти, инсталирани върху нея, без да се повреди.

По правило фенолните и епоксидните ламинати не се използват в плоскости с метализирани отвори. В такива дъски върху стените на дупките се нанася тънък слой мед. Тъй като температурният коефициент на разширение на медта е 6-12 пъти по-малък от този на фенолния гетинакс, съществува известен риск от пукнатини в метализирания слой по стените на отворите по време на термичен шок, на който е изложена печатната платка при машина за групово запояване.

Пукнатина в метализирания слой по стените на дупките рязко намалява надеждността на връзката. В случай на използване на епоксиден ламинат от фибростъкло съотношението на температурните коефициенти на разширение е приблизително равно на три и рискът от пукнатини в дупките е доста малък.

От сравнението на характеристиките на основите следва, че във всички отношения (с изключение на цената) основите от епоксиден ламинат от фибростъкло превъзхождат основите от гетинакс. Печатните платки от епоксиден ламинат от фибростъкло се характеризират с по-малка деформация от печатните платки от фенолен и епоксиден гетинакс; последните имат степен на деформация десет пъти по-голяма от фибростъклото.

Някои характеристики на различни видове ламинати са представени в таблица 4.

Таблица 4 - Характеристики на различните видове ламинати

Сравнявайки тези характеристики, заключаваме, че за производството на двустранни печатни платки трябва да се използва само епоксидно фибростъкло. В този курсов проект беше избран ламинат от фибростъкло клас SF-2-35-1.5.

Фолиото, използвано за фолиране на диелектричната основа, може да бъде медно, алуминиево или никелово фолио. Алуминиевото фолио обаче е по-лошо от медното, тъй като е трудно за запояване, докато никеловото фолио има висока цена. Затова избираме мед като фолио.

Медното фолио се предлага в различни дебелини. Стандартните дебелини на фолиото за най-широко приложение са 17,5; 35; 50; 70; 105 микрона. При ецване на мед по дебелина, ецващият действа и върху медното фолио откъм страничните ръбове под фоторезиста, предизвиквайки така нареченото „ецване“. За намаляването му обикновено се използва по-тънко медно фолио с дебелина 35 и 17,5 микрона. Затова избираме медно фолио с дебелина 35 микрона.

1.7 Избор на метод за производство на печатни платки

Всички процеси за производство на печатни платки могат да бъдат разделени на субтрактивни и полудобавителни.

Субтрактивен процес ( изваждане-изваждане) получаването на проводим модел включва селективно отстраняване на участъци от проводимо фолио чрез ецване.

Адитивен процес (additio-добавяне) - при селективно отлагане на проводящ материал върху нефолиен основен материал.

Процесът на полудобавка включва предварително нанасяне на тънко (спомагателно) проводящо покритие, което впоследствие се отстранява от зоните на междините.

В съответствие с GOST 23751 - 86, проектирането на печатни платки трябва да се извършва, като се вземат предвид следните методи на производство:

– химикал за GPC

– комбиниран положителен за ДПП

Метализиране на проходни отвори за MPP

Така тази печатна платка, разработена в курсовия проект, ще бъде произведена на базата на двустранен фолиен диелектрик по комбиниран положителен метод. Този метод дава възможност за получаване на проводници с ширина до 0,25 mm. Проводимият модел се получава чрез субтрактивен метод.

2 ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ПРОВЕДЯВАЩИ ЕЛЕМЕНТИ НА ШАБЛОН

2.1 Изчисляване на диаметрите на монтажните отвори

Структурно и технологично изчисление на печатни платки се извършва, като се вземат предвид производствените грешки при проектирането на проводими елементи, фотомаска, основа, пробиване и др. Гранични стойностиОсновните параметри на печатното окабеляване, които могат да бъдат осигурени по време на проектирането и производството за пет класа плътност на монтаж, са дадени в таблица 4.

Таблица 4 - Гранични стойности на основните параметри на печатното окабеляване

Таблицата показва:

t – широчина на проводника;

S – разстояние между проводници, контактни площадки, проводник и контактна площадка или проводник и метализиран отвор;

b – разстояние от ръба пробита дупкадо ръба на контактната подложка на този отвор (гаранционен колан);

g – отношението на минималния диаметър на метализирания отвор към дебелината на платката.

Размерите, избрани в съответствие с таблица 1, трябва да бъдат съгласувани с технологичните възможности на конкретното производство.

Граничните стойности на технологичните параметри на структурните елементи на печатната платка (Таблица 5) са получени в резултат на анализ на производствените данни и експериментални изследвания на точността на отделните операции.

Таблица 5 – Гранични стойности на параметрите на процеса

Продължение на таблица 5

Минимален диаметър на метализирания (през) отвор:

d min V H изчислено ´ g = 1,5 ´ 0,33 = 0,495 mm;

където g = 0,33 е плътността на печатната платка за третия клас на точност.

H изчислено – дебелина на фолиевия диелектрик на платката.

Печатна платка (на английски PCB - печатна платка)- плоча, изработена от диелектрик, върху която се оформя (обикновено по печатен метод) поне една електропроводима верига (електронна верига). Печатната платка е предназначена за електрическо и механично свързване на различни електронни компоненти или свързване на отделни електронни компоненти. Електронните компоненти на печатна платка са свързани в техните щифтове към елементи от проводящ модел, обикновено чрез запояване, или обвиване, или занитване, или пресоване, което води до сглобяване на електронен модул (или сглобена печатна платка).

Видове дъски

В зависимост от броя на слоевете с електропроводим модел, печатните платки се разделят на едностранни, двустранни и многослойни.
За разлика от повърхностния монтаж, върху печатна платка електропроводимият модел е направен от фолио, като се използва адитивен или субтрактивен метод. При адитивния метод проводящ модел се формира върху материал без фолио, обикновено чрез химическо медно покритие чрез защитна маска, предварително нанесена върху материала. При субтрактивния метод върху фолиевия материал се формира проводим модел чрез премахване на ненужните участъци от фолиото, обикновено чрез химическо ецване.

Печатната платка обикновено съдържа монтажни отвори и подложки, които могат да бъдат допълнително покрити със защитно покритие: калаено-оловна сплав, калай, злато, сребро, органично защитно покритие. В допълнение, печатните платки имат отвори за електрическо свързване на слоевете на платката и външно изолационно покритие (“ защитна маска"), която покрива повърхността на платката, която не се използва за контакт с изолационен слой, маркировката обикновено се нанася с помощта на копринен печат, по-рядко - с мастиленоструен или лазерен печат.

Видове печатни платки

По броя на слоевете проводящ материал:
-Едностранно
-Двустранен
-Многослоен (MPP)

По отношение на гъвкавостта:
-Твърд
-Гъвкав

Според технологията на монтаж:
-За монтаж в дупка
-Повърхностен монтаж

Всеки тип печатна платка може да има свои собствени характеристики, дължащи се на изискванията за специални условия на работа (например разширен температурен диапазон) или особености на приложение (например в устройства, работещи на високи честоти).

Материали

Основата на печатната платка е диелектрик, най-често използваните материали са текстолит, фибростъкло и гетинакс.
Също така, основата на печатни платки може да бъде метална основа, покрита с диелектрик (например анодизиран алуминий); върху диелектрика се нанася медно фолио на пистите. Такива печатни платки се използват в силовата електроника за ефективно отвеждане на топлината от електронни компоненти. В този случай металната основа на платката е закрепена към радиатора.
Материалът, използван за печатни платки, работещи в микровълновия диапазон и при температури до 260 °C, е флуоропласт, подсилен със стъклопакет (например FAF-4D) и керамика. Гъвкавите печатни платки са направени от полиимидни материали като Kapton.

FR-4

Семейство материали под общо наименование FR-4 според класификацията NEMA (Национална асоциация на производителите на електротехника, САЩ). Тези материали са най-често срещаните за производството на DPP, MPP и OPP с повишени изисквания за механична якост. FR-4 е материал на основата на фибростъкло с епоксидна смола като свързващо вещество (фибростъкло). Обикновено матово жълтеникав или прозрачен, познат зелен цвятто се придава от спояваща маска, нанесена върху повърхността на печатната платка. Клас на запалимост UL94-V0.
В зависимост от свойствата и приложението на FR-4
-стандартен, с температура на встъкляване Tg ~130°C, s UV блокиране(UV блокиране) или без него. Най-често срещаният и широко използван тип, той е и най-евтиният от FR-4;

С висока температура на встъкляване, Tg ~170°C-180°C;
-безхалогенни;
-със стандартизиран индекс за проследяване, CTI ≥400, ≥600;
- високочестотен, с ниска диелектрична проницаемост ε ≤3,9 и малък тангенс на диелектричните загуби df ≤0,02.

CEM-3

Семейство материали CEM-3 според класификацията на NEMA. Композитният материал от фибростъкло и епоксид обикновено е млечнобял или прозрачен. Състои се от два външни слоя от фибростъкло, между които е поставен нетъкан стъклен влакна (филц от фибростъкло). Широко използван в производството на метализирани фазерни плоскости. Свойствата му са много близки до FR-4 и се различава като цяло само с по-ниска механична якост. Това е отлична евтина алтернатива на FR-4 за по-голямата част от приложенията. Отлична механична обработка (фрезоване, щамповане). Клас на запалимост UL94-V0.
В зависимост от свойствата и обхвата на приложение CEM-3 се разделя на следните подкласове:
-стандартни, с или без UV блокиране;

CEM-1

Клас на материала CEM-1 по NEMA класификация. Тези композитни материалиса изработени на хартиена основа с два слоя фибростъкло от външната страна. Обикновено млечнобял, млечножълт или кафеникавокафяв. Несъвместими с процеса на метализация на дупки, поради което се използват само за производство на OPP. Диелектричните свойства са близки до FR-4, механични свойствамалко по-зле. CEM-1 е добра алтернатива на FR-4 при едностранно производство на печатни платки, където цената е определящ фактор. Отлична механична обработка (фрезоване, щамповане). Клас на запалимост UL94-V0.
Разделен на следните подкласове:
-стандартни;
-висока температура, съвместима с безоловни технологии за калайдисване и запояване;
-безхалогенни, без фосфор и антимон;
-със стандартизиран индекс за проследяване, CTI ≥600
-влагоустойчив, с повишена стабилност на размерите

FR-1/FR-2

Клас на материала FR-1 и FR-2 според класификацията на NEMA. Тези материали са направени на основата на фенолна хартия и се използват само за производството на OPP. FR-1 и FR-2 имат подобни характеристики, FR-2 се различава от FR-1 само в използването на модифицирана фенолна смола с по-висока температура на встъкляване като свързващо вещество. Поради сходните характеристики и приложения на FR-1 и FR-2, повечето производители на материали произвеждат само един от тези материали, обикновено FR-2. Отлична механична обработка (фрезоване, щамповане). Евтини. Клас на запалимост UL94-V0 или V1.
Разделен на следните подкласове:
-стандартни;
-безхалогенни, без фосфор и антимон, нетоксичен;
- влагоустойчив

PCB покрития

За да се поддържа способността за запояване на печатни платки след съхранение, да се осигури надеждна инсталация на електронни компоненти и да се запазят свойствата на запоени или заварени връзки по време на работа, е необходимо да се защити медната повърхност на контактните площадки на печатната платка със спояваща се повърхност покритие, така нареченото финишно покритие. Ние ви предлагаме широка гама от финишни покрития, което ви позволява оптимално да изберете едно или дори няколко от тях едновременно при производството на вашите печатни платки.

HAL или HASL (от англ. Hot Air Leveling или Hot Air Solder Leveling - изравняване с горещ въздух) с помощта на припои на базата на калаено-оловна сплав (Sn/Pb), например OS61, OS63, и изравняване с въздушен нож. Нанася се на последния етап от производството върху вече оформена печатна платка с маска за запояване, нанесена чрез потапяне във вана със стопилка и след това изравняване и отстраняване на излишната спойка с помощта на въздушен нож. Това покритие е този моментнай-често срещаният, е класическият, най-известният и се използва от дълго време. Осигурява отлична запояемост на печатни платки дори след дългосрочно съхранение. HAL покритието е технологично напреднало и евтино. Съвместим с всички познати методи на монтаж и запояване - ръчно, вълново запояване, претопяване в пещ и др. Недостатъците на този тип финишно покритие включват наличието водя - един от най-токсичните метали, забранен за употреба в Европейския съюз от директивата RoHS (директиви за ограничаване на опасните вещества), както и фактът, че HAL покритието не отговаря на условията за плоскост на контактните площадки за монтаж на микросхеми с много висока степен на интеграция. Покритието не е подходящо за технологията на залепване на кристали върху платка (COB - Chip on board) и нанасяне върху крайни контакти (ламели).

HAL без олово - Възможност за покритие HAL, но с използване на безоловни припои, например Sn100, Sn96.5/Ag3/Cu0.5, SnCuNi, SnAgNi. Покритието отговаря напълно на изискванията на RoHS и има много добра безопасност и запояемост. Това крайно покритие се нанася при по-висока температура от PIC-базирания HAL, което налага повишени температурни изисквания към основния материал на печатната платка и електронните компоненти. Покритието е съвместимо с всички методи за монтаж и запояване, както с използване на безоловни припои (което е най-препоръчително), така и с използване на калаено-оловни припои, но изисква внимателно внимание към температурните условия на запояване. В сравнение с HAL на основата на Sn/Pb, това покритие е по-скъпо поради по-високата цена на безоловните спойки, а също и поради по-високата консумация на енергия.

Основният проблем с HAL покритието , е значителна неравномерност в дебелината на покритието. Проблемът е особено остър за компоненти с малка стъпка на щифтовете, като например QFP със стъпка от 0,5 mm или по-малко, BGA със стъпка от 0,8 mm или по-малко. Дебелината на покритието може да варира от 0,5 микрона до 40 микрона, в зависимост от геометричните размери на контактната площадка и неравномерното въздействие на въздушния нож. Също така, в резултат на термичен шок при прилагане на HASL е възможно изкривяване на печатната платка под формата на деформация/усукване. Това важи особено за дъски с дебелина<1,0 мм и для плат с несимметричным стеком слоев, несбалансированных по меди, имеющих несимметричные по слоям сплошные медные заливки, ряды металлизированных отверстий, а также для бессвинцового покрытия.

Имерсионно злато (ENIG - Electroless Nickel/Immersion Gold) - покритие от семейството Ni/Au. Дебелина на покритието: Ni 3-7 микрона, Au 0,05-0,1 микрона. Прилага се химически през прозорци в спояваща маска. Широко разпространено безоловно покритие, което осигурява плоски подложки, добра запояемост, висока повърхностна проводимост на подложките и дълъг срок на годност. Идеален за компоненти с фина стъпка и тестване във верига. Покритието отговаря напълно на изискванията на RoHS. Съвместим с всички методи за монтаж и запояване. По-скъпо в сравнение с HASL.

Има много производители на химикали за нанасяне на имерсионно злато и технологията за прилагането му варира от производител на химикал до производител. Крайният резултат също зависи от избора на химикали и процеса на нанасяне. Някои химикали може да не са съвместими с определен тип маска за запояване. Този тип покритие е склонно към образуване на два вида критични дефекти - „черна подложка“ (черна подложка, ненамокряне на повърхността на подложката с припой) и напукване при механични или термични натоварвания (напукване възниква между никела и меден слой, по продължение на интерметалния слой). Също така, когато се нанася покритие, количеството злато трябва да се контролира, за да се предотврати крехкостта на спойката. Точното спазване на технологията на нанасяне на иммерсионно злато и навременната подмяна на разтворите гарантират качеството на покритието и липсата на дефекти по черните подложки. За да се предотврати напукване при механични натоварвания, се препоръчва да се увеличи дебелината на печатната платка до 2,0 mm или повече, когато се използват BGA пакети, по-големи от 25x25 mm, или когато размерът на платката е повече от 250 mm. Увеличаването на дебелината на дъската намалява механичното напрежение върху компонентите, когато дъската се огъва.

Златни пръсти - покритие от семейството Ni/Au. Дебелина на покритието: Ni 3-5 микрона, Au 0,5-1,5 микрона. Прилага се чрез електрохимично отлагане (галванопластика). Използва се за нанасяне върху крайни контакти и ламели. Има висока механична якост, устойчивост на абразия и неблагоприятни влияния на околната среда. Незаменим, когато е важно да се осигури надежден и издръжлив електрически контакт.

Тенекия за потапяне - химическо покритие, което отговаря на изискванията на RoHS и осигурява висока плоскост на печатните платки. Технологично покритие, съвместимо с всички методи на запояване. Противно на популярното погрешно схващане, основано на опита от използването на остарели видове покрития, потапящият калай осигурява добра спойка след достатъчно дълъг период на съхранение - гарантиран срок на годност от 6 месеца. (способността за спояване на покритието продължава до една година или повече, ако се съхранява правилно). Такива дълги периоди на поддържане на добра запояемост се осигуряват чрез въвеждането на органометален подслой като бариера между медта на контактните площадки и самия калай. Бариерният подслой предотвратява взаимната дифузия на мед и калай, образуването на интерметални съединения и рекристализацията на калай. Крайното покритие с потопяем калай с органометален подслой, с дебелина около 1 микрон, има гладка, равна повърхност, запазва способността за запояване и възможността за многократно повторно запояване дори след доста дълъг период на съхранение.

OSP (от англ. Organic Solderability Preservatives) - група органични финишни покрития, нанасяни директно върху медни подложки и осигуряващи защита на медната повърхност от окисление по време на съхранение и запояване. Тъй като стъпките на компонентите намаляват, интересът към покрития, които осигуряват необходимата плоскост, и по-специално OSP, непрекъснато нараства. IN напоследък OSP покритията се развиват бързо; появиха се разновидности на покрития, които осигуряват многопроходно запояване без окисляване на мед, дори при доста дълги интервали от време между преминаванията (дни). Прави се разлика между тънко покритие, около 0,01 микрона, и относително дебело покритие, 0,2 - 0,5 микрона или повече. За да осигурите дву- или многоходово запояване, изберете дебело покритие. OSP осигурява подложки с плоска повърхност, не съдържа олово и е съвместим с RoHS и, когато се съхранява и борави правилно, осигурява много надеждна спойка. Тънкото OSP покритие е по-евтино от HAL. Дебел - почти колкото HAL.

OSP обаче не гарантира, че краищата на медната подложка са покрити с припой по време на процеса на преформатиране. Потокът на припой върху повърхността е по-лош, отколкото при HASL покритие. Следователно, когато нанасяте пастата, дупките в шаблона трябва да бъдат направени със същия размер като контактната подложка. В противен случай не цялата повърхност на подложката ще бъде покрита с спойка (въпреки че този дефект е само козметичен, надеждността на връзката остава много добра). Медна повърхност, която не е покрита с спойка, ще се окисли с течение на времето, което може да повлияе негативно на ремонта. Съществува и проблемът с намокрянето на метализирани отвори при вълново запояване. Необходимо е да се нанесе достатъчно голямо количество флюс преди запояване, флюсът трябва да попадне в отворите, така че спойката да намокри дупката отвътре и да образува филе на гърба на платката. Недостатъците на това покритие също включват: кратко време за съхранение преди употреба, несъвместимост с терпенови разтворители, ограничения върху възможността за изпитване за вътрешни и функционални тестове (което е частично решено чрез прилагане на паста за запояване върху тестовите точки). Ако сте избрали OSP, препоръчваме да използвате покрития ENTEK от Enthone (ENTEK PLUS, ENTEK PLUS HT), тъй като те осигуряват най-добрата комбинация от омокряемост, надеждност на връзката и многопроходност.

развитие

Нека да разгледаме типичен процес на разработка на 1-2 слойна дъска.
-Определяне на размерите (не е важно за breadboard).
-Избор на дебелина на материала на дъската от набор от стандартни:
-Най-често използваният материал е с дебелина 1,55 мм.
-Изчертаване на размерите (ръбовете) на дъската в CAD програма в слоя BOARD.
-Разположение на големи радио компоненти: конектори и т.н. Това обикновено се случва в горния слой (TOP):
-Предполага се, че чертежите на всеки компонент, местоположението и броя на щифтовете и т.н. вече са определени (или се използват готови библиотеки от компоненти).
„Разпръскване“ на останалите компоненти в горния слой или, по-рядко, в двата слоя за двустранни платки.
-Стартирайте трасера. Ако резултатът е незадоволителен, компонентите се препозиционират. Тези две стъпки често се изпълняват десетки или стотици пъти подред.
В някои случаи трасирането на печатни платки (изчертаване на пътеки) се извършва изцяло или частично ръчно.
-Проверка на платката за грешки (DRC, проверка на правилата за проектиране): проверка за пропуски, късо съединение, припокриващи се компоненти и др.
-Експортирайте файла във формат, приет от производителя на печатни платки, като Gerber.

производство

Производството на печатни платки обикновено се отнася до обработката на детайл (фолиен материал). Типичният процес се състои от няколко етапа: пробиване на отвори, получаване на модел на проводник чрез отстраняване на излишното медно фолио, покритие на отворите, нанасяне на защитни покрития и калайдисване и нанасяне на маркировки.

Получаване на модел на тел

При производството на печатни платки се използват химични, електролитни или механични методи за възпроизвеждане на необходимия проводящ модел, както и техните комбинации.

Химичен метод

Химическият метод за производство на печатни платки от готов фолиен материал се състои от два основни етапа: нанасяне на защитен слой върху фолиото и ецване на незащитени зони с помощта на химически методи.

В промишлеността защитният слой се прилага фотохимично с помощта на ултравиолетово чувствителен фоторезист, фотомаска и източник на ултравиолетова светлина. Фоторезистът може да бъде течен или филмов. Течният фоторезист се прилага в индустриални условия, тъй като е чувствителен към неспазване на технологията на нанасяне. Филмовият фоторезист е популярен за ръчно изработени платки. Фотомаската е UV-прозрачен материал с отпечатан върху него шаблон. След експониране фоторезистът се проявява и втвърдява, както при конвенционален фотографски процес.

Защитен слой под формата на лак или боя може да се нанесе чрез ситопечат или ръчно. За да оформят маска за офорт върху фолио, радиолюбителите използват трансфер на тонер от изображение, отпечатано на лазерен принтер („технология за лазерно желязо“).

След това незащитеното фолио се ецва в разтвор на железен хлорид или (много по-рядко) други химикали като меден сулфат. След ецване, защитната рисунка се отмива от фолиото.

Механичен метод

Механичният метод на производство включва използването на фрезови и гравиращи машини или други инструменти за механично отстраняване на слой фолио от определени зони.
-Метализиране на дупки
-Покритие

Възможните покрития включват:
-Защитни лакови покрития (“маска за запояване”).
- Калайдисване.
-Покритие на фолио с инертни метали (златяване, паладизиране) и проводими лакове за подобряване на контактните свойства.
-Декоративни и информационни покрития (етикетиране).

Многослойни печатни платки

Многослойните печатни платки (съкратено MPP [източник?], англ. многослойна печатна платка) се използват в случаите, когато окабеляването на връзките на двустранна платка става твърде сложно. Тъй като сложността на проектираните устройства и плътността на монтажа се увеличават, броят на слоевете на платките се увеличава.

В многослойните платки външните слоеве (както и отворите) се използват за монтиране на компоненти, а вътрешните слоеве съдържат връзки или твърди планове за захранване (полигони). Метализираните отвори се използват за свързване на проводници между слоевете. При производството на многослойни печатни платки първо се произвеждат вътрешните слоеве, които след това се залепват заедно чрез специални лепилни подложки (препреги). След това се извършва пресоване, пробиване и метализиране на проходните отвори.

Многослоен дизайн на печатни платки

Нека разгледаме типичен дизайн на многослойна платка (фиг. 1). В първия, най-често срещан вариант, вътрешните слоеве на дъската са оформени от двустранно медно ламинирано фибростъкло, което се нарича „ядро“. Външните слоеве са направени от медно фолио, пресовано с вътрешните слоеве с помощта на свързващо вещество - смолист материал, наречен "препрег". След пресоване при високи температури се образува "пай" от многослойна печатна платка, в която след това се пробиват отвори и се метализират. Вторият вариант е по-рядко срещан, когато външните слоеве са оформени от „ядра“, държани заедно с препрег. Това е опростено описание; има много други дизайни, базирани на тези опции. Основният принцип обаче е, че препрегът действа като свързващ материал между слоевете. Очевидно не може да има ситуация, при която две двустранни "ядра" са съседни без препрег дистанционер, но структурата фолио-препрег-фолио-препрег... и т.н. е възможна и често се използва в платки със сложни комбинации от слепи и скрити дупки.

Слепи и скрити отвори

Терминът " слепи дупки "означава преходи, които свързват външния слой с най-близките вътрешни слоеве и нямат достъп до втория външен слой. Произлиза от английската дума blind и е подобна на термина "слепи дупки". Скрити, или заровени (от английски buried), дупките се правят във вътрешните слоеве и нямат изход навън. Най-простите опции за слепи и скрити отвори са показани на фиг. 2. Използването им е оправдано в случай на много плътно окабеляване или за платки, силно наситени с планарни компоненти от двете страни. Наличието на тези дупки увеличава цената на платката от един и половина до няколко пъти, но в много случаи, особено при маршрутизиране на микросхеми в BGA пакет с малка стъпка, не можете без тях. Има различни начини за формиране на такива отвори, те са разгледани по-подробно в раздела Дъски със слепи и скрити отвори, но засега нека разгледаме по-отблизо материалите, от които е изградена многослойна дъска.

Основни диелектрици за печатни платки
Основните видове и параметри на материалите, използвани за производството на MPP, са дадени в таблица 1. Типичните дизайни на печатни платки се основават на използването на стандартен ламинат от фибростъкло тип FR4, с работна температура, обикновено от –50 до +110 ° C, температура на встъкляване (разрушаване) Tg около 135 °C. Неговата диелектрична константа Dk може да бъде от 3,8 до 4,5, в зависимост от доставчика и вида на материала. При повишени изисквания за топлоустойчивост или при монтиране на платки във фурна по безоловна технология (t до 260 °C) се използва високотемпературен FR4 High Tg или FR5. При изискване за постоянна работа при високи температури или внезапни температурни промени се използва полиимид. В допълнение, полиимидът се използва за производството на платки с висока надеждност, за военни приложения, а също и в случаите, когато се изисква повишена електрическа якост. За платки с микровълнови вериги (повече от 2 GHz) се използват отделни слоеве от микровълнов материал или цялата платка е изработена от микровълнов материал (фиг. 3). Най-известните доставчици специални материали- фирми Rogers, Arlon, Taconic, Dupont. Цената на тези материали е по-висока от FR4 и е грубо показана в последната колона на таблица 1 спрямо цената на FR4. Примери за платки с различни видове диелектрик са показани на фиг. 4, 5.

Дебелина на материала
Познаването на наличните дебелини на материала е важно за инженера не само за определяне на общата дебелина на плоскостта. При проектирането на MPP разработчиците са изправени пред следните задачи:
- изчисляване на вълновото съпротивление на проводниците на платката;
- изчисляване на стойността на междинната изолация за високо напрежение;
- избор на структура на глухи и скрити отвори.
Наличните опции и дебелини на различните материали са показани в таблици 2–6. Трябва да се има предвид, че толерансът на дебелината на материала обикновено е до ±10%, следователно толерансът на дебелината на готовата многослойна плоскост не може да бъде по-малък от ±10%.

Таблица 2. Двустранни FR4 „ядра“ за вътрешните слоеве на печатната платка Дебелина на диелектрика и дебелина на медта 5 µm 17 µm 35 µm 70 µm 105 µm
0,050 mm w/w
0,075 mm m z z
0,100 mm w/w
0,150 мм
0,200 mm m z z
0,250 мм
0,300 мм
0,350 mm m z z
0,400 mm w/w
0,450 мм
0,710 mm m z z
0,930 mm m z
1000 mm w
Повече от 1 мм

Обикновено на склад;
h - При поискване (не винаги е наличен)
m - Може да се произвежда;
Забележка: за да се гарантира надеждността на готовите платки, е важно да се знае, че за чужди вътрешни слоеве предпочитаме да използваме сърцевини с фолио от 35 микрона, а не от 18 микрона (дори с проводник и ширина на междината от 0,1 mm). Това повишава надеждността на печатните платки.
Диелектричната константа на сърцевините FR4 може да варира от 3,8 до 4,4 в зависимост от марката.

PCB подложки покрития

Нека да разгледаме какви видове покрития има за медни подложки. Най-често сайтовете са покрити с калаено-оловна сплав или PIC. Методът за нанасяне и изравняване на повърхността на спойка се нарича HAL или HASL (от английски Hot Air Solder Leveling - изравняване на спойка с горещ въздух). Това покритие осигурява най-добра спояемост на подложките. Въпреки това, то се заменя с по-модерни покрития, обикновено съвместими с изискванията на международната директива RoHS. Тази директива изисква забрана за присъствие вредни вещества, включително олово, в продуктите. Засега RoHS не важи за територията на страната ни, но е полезно да си припомним съществуването му. Проблемите, свързани с RoHS, ще бъдат описани в един от следващите раздели, но засега нека да разгледаме възможните варианти за покриване на MPP сайтове. HASL се използва навсякъде, освен ако не се изисква друго. Потопяемото (химическо) златно покритие се използва за осигуряване на по-гладка повърхност на платката (това е особено важно за BGA подложките), но има малко по-ниска спойка. Запояването във фурната се извършва по приблизително същата технология като HASL, но ръчното запояване изисква използването на специални потоци. Органичното покритие или OSP предпазва медната повърхност от окисление. Недостатъкът му е краткият срок на годност на запояване (по-малко от 6 месеца). Потопяемият калай осигурява гладка повърхност и добра спойка, въпреки че има и ограничен живот на спойката. Безоловният HAL има същите свойства като съдържащия олово HAL, но съставът на спойката е приблизително 99,8% калай и 0,2% добавки. Контактите на ножовите конектори, които са подложени на триене по време на работа на платката, са галванично покрити с по-дебел и по-твърд слой злато. И при двата вида позлата се използва никелов подслой, за да се предотврати дифузията на златото.

Защитни и други видове покрития на печатни платки
За да завършите картината, помислете функционално предназначениеи PCB покривни материали.
- Солдерна маска - нанася се върху повърхността на платката за защита на проводници от случайно късо съединение и замърсяване, както и за защита на ламинат от фибростъкло от термичен шок по време на запояване. Маската не носи друго функционално натоварване и не може да служи за защита от влага, мухъл, разрушаване и др. (освен когато се използват специални видове маски).
- Маркировка - нанася се върху платката с боя върху маската, за да се улесни идентифицирането на самата платка и компонентите, разположени върху нея.
- Отлепваща се маска - нанася се върху определени участъци от платката, които трябва да бъдат временно защитени, например от запояване. Лесно се отстранява в бъдеще, тъй като е подобна на гума смес и просто се отлепва.
- Карбоново контактно покритие - нанася се върху определени зони на дъската като контактни полета за клавиатури. Покритието има добра проводимост, не се окислява и е устойчиво на износване.
- Графитни резистивни елементи - могат да се нанасят върху повърхността на платката, за да изпълняват функцията на резистори. За съжаление, точността на номиналите е ниска - не по-точна от ±20% (с лазерна настройка - до 5%).
- Сребърни контактни джъмпери - могат да се прилагат като допълнителни проводници, създавайки друг проводящ слой, когато няма достатъчно място за прокарване. Използва се главно за еднослойни и двустранни печатни платки.

Заключение
Изборът на материали е голям, но, за съжаление, често при производството на малки и средни серии от печатни платки пречка се превръща в наличието на необходимите материали в склада на завода, който произвежда MPP. Следователно, преди да проектирате MPP, особено ако говорим за създаване на нестандартен дизайн и използване на нестандартни материали, е необходимо да се споразумеете с производителя относно материалите и дебелината на слоя, използвани в MPP, и може би да поръчате тези материали предварително.

В наши дни повечето електронни схеми се правят с помощта на печатни платки. С помощта на технологиите за производство на печатни платки се произвеждат и готови компоненти за микроелектроника - хибридни модули, които съдържат компоненти с различно функционално предназначение и степен на интеграция. Многослойните печатни платки и електронните компоненти с висока степен на интеграция позволяват да се намалят характеристиките на теглото и размерите на електрониката и компютърните компоненти. Сега печатната платка е на повече от сто години.

Печатна електронна платка

Това (на английски PCB - печатна платка)- плоча, изработена от електроизолационен материал (гетинакс, текстолит, фибростъкло и други подобни диелектрици), върху чиято повърхност по някакъв начин са разположени тънки електропроводими ленти (печатни проводници) с контактни площадки за свързване на монтирани радио елементи, включително модули и интегрални схеми приложено. Тази формулировка е взета дословно от Политехническия речник.

Има по-универсална формула:

Печатната платка се отнася до дизайн на фиксирани електрически връзки върху изолираща основа.

Основните структурни елементи на печатната платка са диелектрична основа (твърда или гъвкава), върху чиято повърхност са разположени проводниците. Диелектричната основа и проводниците са необходими и достатъчни елементи, за да бъде печатна платка печатна платка. За инсталиране на компоненти и свързването им към проводници се използват допълнителни елементи: контактни площадки, метализирани преходни и монтажни отвори, съединителни ламели, зони за отвеждане на топлината, екраниращи и тоководещи повърхности и др.

Преходът към печатни платки бележи качествен скок в областта на проектирането на електронно оборудване. Печатната платка съчетава функциите на носител на радиоелементи и електрическото свързване на такива елементи. Последната функция не може да бъде изпълнена, ако не е осигурено достатъчно ниво на изолационно съпротивление между проводниците и другите проводими елементи на печатната платка. Следователно субстратът на PCB трябва да действа като изолатор.

Историческа справка

През 20-те и 30-те години на миналия век са издадени много патенти за проекти на печатни платки и методи за тяхното производство. Първите методи за производство на печатни платки остават предимно адитивни (развитието на идеите на Томас Едисон). Но в съвременната си форма печатната платка се появи благодарение на използването на технологии, заимствани от печатарската индустрия. Печатната платка е директен превод от английския печатен термин printing plate („печатна плоча“ или „матрица“). Затова австрийският инженер Пол Айслер се смята за истинския „баща на печатните платки“. Той е първият, който заключава, че печатните (субтрактивни) технологии могат да се използват за масово производство на печатни платки. При субтрактивните технологии изображението се формира чрез премахване на ненужни фрагменти. Пол Айслер разработва технологията за галванично отлагане на медно фолио и ецването му с железен хлорид. Технологиите за масово производство на печатни платки са търсени още по време на Втората световна война. И от средата на 50-те години започва формирането на печатни платки като конструктивна основа за радиооборудване не само за военни, но и за домашни цели.

PCB материали

Основни диелектрици за печатни платки

Познаването на параметрите на материалите за печатни платки, както еднослойни, така и многослойни, е важно за всеки, който се занимава с тяхното използване, особено за печатни платки за устройства с повишена скорост и микровълни. При проектирането на MPP разработчиците са изправени пред следните задачи:
- изчисляване на вълновото съпротивление на проводниците на платката;
- изчисляване на стойността на междинната изолация за високо напрежение;
- избор на структура на глухи и скрити отвори.
Наличните опции и дебелини на различните материали са показани в таблици 2–6. Трябва да се има предвид, че толерансът на дебелината на материала обикновено е до ±10%, следователно толерансът на дебелината на готовата многослойна плоскост не може да бъде по-малък от ±10%.

Tg - температура на встъкляване (разрушаване на структурата)

Dk - диелектрична константа

Основни диелектрици за микровълнови печатни платки

Типичните дизайни на печатни платки се основават на използването на стандартен тип фибростъкло FR4, с работна температура от –50 до +110 °C и температура на встъкляване Tg (омекване) около 135 °C.
При повишени изисквания за топлоустойчивост или при монтиране на плоскости в безоловна технологична пещ (t до 260 °C), висока температура FR4 Висока Tgили FR5.
Ако има изисквания за продължителна работа при високи температури или при резки температурни промени, се използва полиимид. В допълнение, полиимидът се използва за производството на платки с висока надеждност, за военни приложения, а също и в случаите, когато се изисква повишена електрическа якост.
За дъски с Микровълнови вериги(над 2 GHz) се използват отделни слоеве микровълнов материал, или дъската е изцяло изработена от микровълнов материал. Най-известните доставчици на специални материали са Rogers, Arlon, Taconic, Dupont. Цената на тези материали е по-висока от FR4 и условно е показана в предпоследната колона на таблицата спрямо цената на FR4.

* Dk - диелектрична константа

Dk - диелектрична константа

PCB подложки покрития

Най-често сайтовете са покрити с калаено-оловна сплав или PIC. Методът за нанасяне и изравняване на повърхността на спойка се нарича HAL или HASL (от английски Hot Air Solder Leveling - изравняване на спойка с горещ въздух). Това покритие осигурява най-добра спояемост на подложките. Въпреки това, то се заменя с по-модерни покрития, обикновено съвместими с изискванията на международната директива RoHS.

Тази директива изисква забрана за наличието на вредни вещества, включително олово, в продуктите. Засега RoHS не важи за територията на страната ни, но е полезно да си припомним съществуването му.

Възможните опции за покриване на MPP сайтове са в таблица 7.

HASL се използва навсякъде, освен ако не се изисква друго.

Имерсионно (химическо) позлатяванеизползва се за осигуряване на по-равномерна повърхност на платката (това е особено важно за BGA подложките), но има малко по-ниска спойка. Запояването във фурната се извършва по приблизително същата технология като HASL, но ръчното запояване изисква използването на специални потоци. Органичното покритие или OSP предпазва медната повърхност от окисление. Недостатъкът му е краткият срок на годност на запояване (по-малко от 6 месеца).

Тенекия за потапянеосигурява равна повърхност и добра запояемост, въпреки че има и ограничен срок на годност за запояване. Безоловният HAL има същите свойства като съдържащия олово HAL, но съставът на спойката е приблизително 99,8% калай и 0,2% добавки.

Контакти на съединителя на ножакоито са подложени на триене по време на работа на платката са галванично покрити с по-дебел и по-твърд слой злато. И при двата вида позлата се използва никелов подслой, за да се предотврати дифузията на златото.

Забележка: Всички покрития с изключение на HASL са съвместими с RoHS и са подходящи за безоловно запояване.

Защитни и други видове покрития на печатни платки

Защитните покрития се използват за изолиране на повърхности на проводници, които не са предназначени за запояване.

За да завършим картината, нека разгледаме функционалното предназначение и материалите на покритията на печатни платки.

1. маска за запояване - нанесен върху повърхността на платката за защита на проводниците от случайно късо съединение и замърсяване, както и за защита на ламинат от фибростъкло от термичен шок по време на запояване. Маската не носи друго функционално натоварване и не може да служи за защита от влага, мухъл, разрушаване и др. (освен когато се използват специални видове маски).
2. Маркировка - нанесен върху платката с боя върху маска, за да се опрости идентификацията на самата платка и компонентите, разположени върху нея.
3. Отлепваща се маска - прилага се върху определени области на платката, които трябва да бъдат временно защитени, например от запояване. Лесно се отстранява в бъдеще, тъй като е подобна на гума смес и просто се отлепва.
4. Въглеродно контактно покритие - приложени към определени места на дъската като контактни полета за клавиатури. Покритието има добра проводимост, не се окислява и е устойчиво на износване.
5. Графитни резистивни елементи - могат да се нанасят върху повърхността на платката, за да изпълняват функцията на резистори. За съжаление, точността на номиналите е ниска - не по-точна от ±20% (с лазерна настройка - до 5%).
6. Сребърни контактни джъмпери - могат да се прилагат като допълнителни проводници, създавайки друг проводим слой, когато няма достатъчно място за маршрутизиране. Използва се главно за еднослойни и двустранни печатни платки.

Дизайн на печатни платки

Най-далечният предшественик на печатните платки е обикновеният проводник, най-често изолиран. Той имаше значителен недостатък. В условия на високи вибрации е необходимо използването на допълнителни механични елементи за фиксиране вътре в REA. За целта са използвани носачи, на които са монтирани радиоелементи, самите радиоелементи и конструктивни елементи за междинни връзки и фиксиращи проводници. Това е обемна инсталация.

Печатните платки нямат тези недостатъци. Техните проводници са фиксирани на повърхността, тяхното положение е фиксирано, което дава възможност да се изчислят техните взаимни връзки. По принцип печатните платки вече се доближават до плоските структури.

В началния етап на приложение печатните платки имат едностранни или двустранни проводящи пътеки.

Едностранна печатна платка- това е плоча, от едната страна на която има отпечатани проводници. При двустранните печатни платки проводниците също заемат празната обратна страна на плочата. И за тяхното свързване са предложени различни варианти, сред които най-разпространени са метализираните преходни отвори. Фрагменти от дизайна на най-простите едностранни и двустранни печатни платки са показани на фиг. 1.

Двустранна печатна платка- използването им вместо едностранни беше първата стъпка към прехода от равнина към обем. Ако се абстрахираме (мислено изхвърлим подложката на двустранната печатна платка), получаваме триизмерна структура от проводници. Между другото, тази стъпка беше предприета доста бързо. Приложението на Алберт Хансън вече посочи възможността за поставяне на проводници от двете страни на субстрата и свързването им чрез проходни отвори.

Ориз. 1. Фрагменти от дизайна на печатни платки а) едностранни и 6) двустранни: 1 - монтажен отвор, 2 - контактна подложка, 3 - проводник, 4 - диелектрична подложка, 5 - преход метализиран отвор

По-нататъшното развитие на електрониката - микроелектрониката доведе до използването на многощифтови компоненти (чиповете могат да имат повече от 200 пина), а броят на електронните компоненти се увеличи. От своя страна използването на цифрови микросхеми и увеличаването на тяхната производителност доведе до повишени изисквания за тяхното екраниране и разпределение на мощността към компонентите, за които бяха включени специални екраниращи проводими слоеве в многослойни платки на цифрови устройства (например компютри). Всичко това доведе до увеличаване на взаимовръзките и тяхната сложност, което доведе до увеличаване на броя на слоевете. В съвременните печатни платки може да бъде много повече от десет. В известен смисъл многослойната печатна платка придоби обем.

Многослоен дизайн на печатни платки

В първия, най-често срещан вариант, вътрешните слоеве на дъската са оформени от двустранно медно ламинирано фибростъкло, което се нарича „ядро“. Външните слоеве са направени от медно фолио, пресовано с вътрешните слоеве с помощта на свързващо вещество - смолист материал, наречен "препрег". След пресоване при високи температури се образува "пай" от многослойна печатна платка, в която след това се пробиват отвори и се метализират. Вторият вариант е по-рядко срещан, когато външните слоеве са оформени от „ядра“, държани заедно с препрег. Това е опростено описание; има много други дизайни, базирани на тези опции. Основният принцип обаче е, че препрегът действа като свързващ материал между слоевете. Очевидно не може да има ситуация, при която две двустранни "ядра" са съседни без препрег дистанционер, но структурата фолио-препрег-фолио-препрег... и т.н. е възможна и често се използва в платки със сложни комбинации от слепи и скрити дупки.

Многослойните печатни платки сега представляват две трети от световното производство на печатни платки по отношение на цената, въпреки че в количествено отношение те са по-ниски от едностранните и двустранните платки.

Схематичен (опростен) фрагмент от дизайна на съвременна многослойна печатна платка е показан на фиг. 2. Проводниците в такива печатни платки се разполагат не само на повърхността, но и в обема на подложката. В същото време се запазва разположението на слоевете на проводниците един спрямо друг (последствие от използването на технологии за планарно печатане). Наслояването неминуемо присъства в наименованията на печатните платки и техните елементи – едностранни, двустранни, многослойни и т.н. Наслояването всъщност отразява дизайна и технологиите за производство на печатни платки, отговарящи на този дизайн.

Ориз. 2. Фрагмент от дизайна на многослойна печатна платка: 1 - през метализиран отвор, 2 - сляпа микровия, 3 - скрита микровия, 4 - слоеве, 5 - скрити междинни дупки, 6 - контактни площадки

В действителност дизайнът на многослойните печатни платки се различава от показания на фиг. 2.

По отношение на структурата си MPP са много по-сложни от двустранните плоскости, както и технологията на тяхното производство е много по-сложна. И самата им структура се различава значително от тази, показана на фиг. 2. Те включват допълнителни екраниращи слоеве (земя и захранване), както и няколко сигнални слоя.

В действителност те изглеждат така:

а) Схематично	За да се осигури превключване между MPP слоеве, се използват междинни отвори и микроотверстия (фиг. 3.а. Междуслойните преходи могат да бъдат направени под формата на проходни отвори, свързващи външните слоеве един с друг и с вътрешните слоеве. Използват се също слепи и скрити проходи. Щората е метализиран свързващ канал, видим само от горната или долната страна на платката. Скритите отвори се използват за свързване на вътрешните слоеве на платката един към друг. Използването им позволява значително да се опрости оформлението на платките; например 12-слоен MPP дизайн може да бъде намален до еквивалентен 8-слоен. превключване Microvias са разработени специално за повърхностен монтаж, свързващи контактни площадки и сигнални слоеве.
в) за яснота в 3D изглед	За производството на многослойни печатни платки няколко диелектрика, ламинирани с фолио, се свързват един към друг с помощта на лепилни уплътнения - препреги. На фигура 3.c препрегът е показан в бяло. Prepreg залепва слоевете на многослойна печатна платка заедно по време на термично пресоване. Общата дебелина на многослойните печатни платки расте непропорционално бързо с броя на сигналните слоеве. В тази връзка е необходимо да се вземе предвид голямото съотношение на дебелината на дъската към диаметъра на проходните отвори, което е много строг параметър за процеса на метализация на отворите. Въпреки това, дори като се вземат предвид трудностите с метализирането на проходни отвори с малък диаметър, производителите на многослойни печатни платки предпочитат да постигнат висока плътност на опаковката чрез по-голям брой относително евтини слоеве, а не по-малък брой с висока плътност, но следователно, по-скъпи слоеве.
с) рисуване 3	Фигура 3.c показва приблизителна структура на слоевете на многослойна печатна платка, като се посочва тяхната дебелина.

Владимир Уразаев [L.12]вярва, че развитието на дизайна и технологиите в микроелектрониката протича в съответствие с обективно съществуващия закон за развитие на техническите системи: проблемите, свързани с разположението или движението на обекти, се решават чрез преместване от точка към линия, от линия към равнина, от равнина до триизмерно пространство.

Мисля, че печатните платки ще трябва да се подчиняват на този закон. Съществува потенциална възможност за внедряване на такива многостепенни (безкрайно ниво) печатни платки. Това се доказва от богатия опит в използването на лазерни технологии в производството на печатни платки, също толкова богатия опит в използването на лазерна стереолитография за формиране на триизмерни обекти от полимери, тенденцията за увеличаване на термичната устойчивост на основните материали и т.н. , такива продукти ще трябва да се наричат ​​по друг начин. Тъй като терминът "печатна платка" вече няма да отразява нито вътрешното им съдържание, нито технологията на производство.

Може би това ще се случи.

Но ми се струва, че триизмерните дизайни в дизайна на печатни платки вече са известни - това са многослойни печатни платки. А обемната инсталация на електронни компоненти с местоположението на контактните площадки върху всички повърхности на радиокомпонентите намалява технологичността на тяхната инсталация, качеството на взаимовръзките и усложнява тяхното тестване и поддръжка.

Бъдещето ще покаже!

Гъвкави печатни платки

За повечето хора печатната платка е просто твърда плоча с електропроводими връзки.

Твърдите печатни платки са най-популярният продукт, използван в радиоелектрониката, за който почти всеки знае.

Но има и гъвкави печатни платки, които все повече разширяват обхвата си на приложение. Пример са така наречените гъвкави печатни кабели (примки). Такива печатни платки изпълняват ограничен набор от функции (функцията на субстрат за радиоелементи е изключена). Те служат за комбиниране на конвенционални печатни платки, заместващи снопове. Гъвкавите печатни платки придобиват еластичност поради факта, че техният полимерен „субстрат“ е във високо еластично състояние. Гъвкавите печатни платки имат две степени на свобода. Те дори могат да бъдат сгънати в лента на Мьобиус.

рисуване 4

Една или дори две степени на свобода, но много ограничена свобода, могат да бъдат дадени и на конвенционалните твърди печатни платки, в които полимерната матрица на субстрата е в твърдо, стъкловидно състояние. Това се постига чрез намаляване на дебелината на основата. Едно от предимствата на релефните печатни платки, направени от тънки диелектрици, е способността да им се придаде "закръгленост". Така става възможно съгласуването на тяхната форма и формата на обектите (ракети, космически обекти и др.), в които могат да бъдат поставени. Резултатът е значително спестяване на вътрешния обем на продуктите.

Техният съществен недостатък е, че с увеличаването на броя на слоевете гъвкавостта на такива печатни платки намалява. А използването на конвенционални негъвкави компоненти създава необходимост от фиксиране на формата им. Тъй като огъването на такива печатни платки с негъвкави компоненти води до високо механично напрежение в точките, където те се свързват с гъвкавата печатна платка.

Междинна позиция между твърдите и гъвкавите печатни платки заемат "древните" печатни платки, състоящи се от твърди елементи, сгънати като акордеон. Такива „акордеони“ вероятно са довели до идеята за създаване на многослойни печатни платки. Съвременните твърдо-гъвкави печатни платки са изпълнени по различен начин. Говорим основно за многослойни печатни платки. Те могат да комбинират твърди и гъвкави слоеве. Ако гъвкавите слоеве се преместят отвъд твърдите, можете да получите печатна платка, състояща се от твърд и гъвкав фрагмент. Друга възможност е да свържете два твърди фрагмента с гъвкав.

Класификацията на дизайните на печатни платки въз основа на наслояването на техния проводящ модел обхваща повечето, но не всички дизайни на печатни платки. Например, за производството на тъкани платки или кабели, оборудването за тъкане, а не печатът, се оказа подходящо. Такива „печатни платки“ вече имат три степени на свобода. Също като обикновената материя, те могат да придобият най-причудливи форми и форми.

Печатни платки върху основа с висока топлопроводимост

Напоследък се наблюдава увеличение на генерирането на топлина от електронни устройства, което се свързва с:

Повишена производителност на изчислителните системи,

Нужди от превключване с висока мощност,

Нарастващото използване на електронни компоненти с повишено генериране на топлина.

Последното се проявява най-ясно в технологията на LED осветлението, където рязко се увеличи интересът към създаването на източници на светлина на базата на мощни ултра-ярки светодиоди. Светлинната ефективност на полупроводниковите светодиоди вече е достигнала 100lm/W. Такива свръхярки светодиоди заместват конвенционалните лампи с нажежаема жичка и намират приложение в почти всички области на осветителната техника: улични лампи, автомобилно осветление, аварийно осветление, рекламни надписи, LED панели, мигачи, тикери, светофари и др. Тези светодиоди са станали незаменими в декоративното осветление и системите за динамично осветление поради своя монохромен цвят и скорост на превключване. Също така е полезно да се използват там, където е необходимо стриктно да се пести енергия, където честата поддръжка е скъпа и където изискванията за електрическа безопасност са високи.

Проучванията показват, че приблизително 65-85% от електричеството при работа на LED се преобразува в топлина. Въпреки това, при спазване на топлинните условия, препоръчани от производителя на LED, експлоатационният живот на LED може да достигне 10 години. Но ако топлинните условия са нарушени (обикновено това означава работа с температура на преход над 120...125°C), експлоатационният живот на светодиода може да падне 10 пъти! И ако препоръчителните топлинни условия са грубо нарушени, например, когато светодиодите от тип емитер са включени без радиатор за повече от 5-7 секунди, светодиодът може да се повреди при първото включване. Освен това повишаването на температурата на прехода води до намаляване на яркостта на сиянието и изместване на работната дължина на вълната. Ето защо е много важно правилно да се изчисли топлинният режим и, ако е възможно, да се разсее топлината, генерирана от светодиода, доколкото е възможно.

Големи производителисветодиоди с висока мощност, като Cree, Osram, Nichia, Luxeon, Seoul Semiconductor, Edison Opto и др., отдавна ги произвеждат под формата на LED модули или клъстери върху печатни платки с метална основа за опростяване на включването и разширяване на приложенията на светодиодите (в международната класификация IMPCB - Insulated Metal Printed Circuit Board, или AL PCB - печатни платки на алуминиева основа).

Фигура 5

Тези печатни платки на алуминиева основа имат ниско и фиксирано термично съпротивление, което прави възможно при инсталирането им на радиатор просто да се осигури отвеждане на топлината от p-n прехода на светодиода и да се гарантира неговата работа през целия му експлоатационен живот.

Като материали с висока топлопроводимостЗа основите на такива печатни платки се използват мед, алуминий и различни видове керамика.

Проблеми на технологията на промишленото производство

Историята на развитието на технологията за производство на печатни платки е история на подобряване на качеството и преодоляване на проблемите, които възникват по пътя.

Ето някои от подробностите за него.

Печатните платки, произведени чрез метализация на проходни отвори, въпреки широкото им разпространение, имат много сериозен недостатък. От гледна точка на дизайна, най-слабото звено на такива печатни платки е кръстовището на метализираните стълбове във отворите и проводимите слоеве (контактни подложки). Връзката между метализираната колона и проводящия слой се осъществява по края на контактната подложка. Дължината на връзката се определя от дебелината на медното фолио и обикновено е 35 микрона или по-малко. Галванична метализацияСтените на отворите се предшестват от етап на химическа метализация. Химическата мед, за разлика от галваничната мед, е по-ронлива. Следователно връзката на метализираната колона с крайната повърхност на контактната подложка се осъществява чрез междинен подслой от химическа мед, който е с по-слаби якостни характеристики. Коефициентът на топлинно разширение на ламината от фибростъкло е много по-голям от този на медта. При преминаване през температурата на встъкляване на епоксидната смола разликата се увеличава рязко. При термични удари, които една печатна платка изпитва по различни причини, връзката е подложена на много големи механични натоварвания и... се скъсва. В резултат на това се счупва електрическа веригаи функционалността на електрическата верига е нарушена.

Ориз. 6. Междинни флакони в многослойни печатни платки: а) без диелектрично подрязване, 6) с диелектрично подрязване 1 - диелектрик, 2 - контактна площадка на вътрешния слой, 3 - химическа мед, 4 - галванична мед

Ориз. 7. Фрагмент от дизайна на многослойна печатна платка, направена чрез послойно изграждане: 1 - междуслойно съединение, 2 - проводник на вътрешен слой, 3 - монтажна подложка, 4 - проводник на външен слой, 5 - диелектрични слоеве

В многослойните печатни платки повишаването на надеждността на вътрешните отвори може да се постигне чрез въвеждане на допълнителна операция - подрязване (частично отстраняване) на диелектрика в отворите преди метализиране. В този случай свързването на метализирани стълбове с контактни площадки се извършва не само в края, но и частично по протежение на външните пръстеновидни зони на тези площадки (фиг. 6).

По-висока надеждност на метализираните отвори на многослойни печатни платки беше постигната с помощта на технологията за производство на многослойни печатни платки по метода на изграждане слой по слой (фиг. 7). Връзките между проводимите елементи на отпечатаните слоеве при този метод се осъществяват чрез галванично врастване на мед в отворите на изолационния слой. За разлика от метода на метализиране на проходни отвори, в този случай отворите се запълват изцяло с мед. Зоната на свързване между проводимите слоеве става много по-голяма и геометрията е различна. Прекъсването на такива връзки не е толкова лесно. Все пак тази технология също е далеч от идеалната. Преходът „галванична мед - химическа мед - галванична мед“ все още остава.

Печатните платки, направени чрез метализиране на проходни отвори, трябва да издържат най-малко четири (многослойни най-малко три) презапояване. Релефните печатни платки позволяват много по-голям брой презапоявания (до 50). Според разработчиците метализираните отвори в релефните печатни платки не намаляват, а увеличават тяхната надеждност. Какво причини такъв рязък качествен скок? Отговорът е лесен. В технологията за производство на релефни печатни платки проводимите слоеве и свързващите ги метализирани колони се изпълняват в един технологичен цикъл (едновременно). Следователно няма преход „галванична мед - химическа мед - галванична мед“. Но такъв висок резултат беше получен в резултат на изоставянето на най-разпространената технология за производство на печатни платки, в резултат на прехода към различен дизайн. Не е препоръчително да се изоставя методът за метализиране на проходни отвори по много причини.

Как да бъдем?

Отговорността за образуването на бариерен слой на кръстовището на краищата на контактните подложки и метализираните бутала пада основно върху технолозите. Те успяха да решат този проблем. Революционни промени в технологията за производство на печатни платки са направени чрез методи за директна метализация на дупки, което елиминира етапа на химическа метализация, ограничавайки се само до предварително активиране на повърхността. Освен това процесите на директна метализация се изпълняват по такъв начин, че проводящ филм се появява само там, където е необходимо - на повърхността на диелектрика. В резултат на това бариерният слой в метализираните отвори на печатни платки, произведени чрез директна метализация на отвори, просто отсъства. Не е ли красив начин за разрешаване на техническо противоречие?

Също така беше възможно да се преодолее техническото противоречие, свързано с метализацията на отворите. Покритите отвори могат да се превърнат в слабо звено в печатните платки по друга причина. Дебелината на покритието на стените на отворите в идеалния случай трябва да е еднаква по цялата им височина. В противен случай отново възникват проблеми с надеждността. Физическата химия на процесите на галванопластика противодейства на това. Идеалният и действителният профил на покритие в метализирани отвори са показани на фиг. 5. Дебелината на покритието в дълбочината на дупката обикновено е по-малка, отколкото на повърхността. Причините са много различни: неравномерна плътност на тока, катодна поляризация, недостатъчна скорост на обмен на електролита и т.н. В съвременните печатни платки диаметърът на преходните отвори, които трябва да се метализират, вече надвишава 100 микрона, а съотношението на височината към диаметъра на отвора в някои случаи достига до 20:1. Ситуацията се усложни изключително много. Физическите методи (използване на ултразвук, увеличаване на интензивността на обмена на течности в отворите на печатни платки и др.) вече са изчерпали възможностите си. Дори вискозитетът на електролита започва да играе значителна роля.

Ориз. 8. Напречно сечение на метализиран сквозен отвор в печатна платка. 1 - диелектрик, 2 - идеален профил на метализация на стените на отвора, 3 - реален профил на метализация на стените на отвора,
4 - съпротива

Традиционно този проблем се решава чрез използване на електролити с изравняващи добавки, които се адсорбират в области, където плътността на тока е по-висока. Сорбцията на такива добавки е пропорционална на плътността на тока. Добавките създават бариерен слой, за да противодействат на излишното покритие върху острите ръбове и съседните области (по-близо до повърхността на печатната платка).

Друго решение на този проблем е известно теоретично от дълго време, но на практика беше възможно да се приложи съвсем наскоро - след като промишленото производство на мощни импулсни захранвания беше усвоено. Този метод се основава на използването на импулсен (обратен) режим на захранване за галванични вани. През повечето време се доставя постоянен ток. В този случай се получава отлагане на покритие. Обратният ток се доставя през малка част от времето. В същото време отложеното покритие се разтваря. Неравномерната плътност на тока (повече при остри ъгли) в този случай носи само ползи. Поради тази причина разтварянето на покритието става първо и в по-голяма степен на повърхността на печатната платка. В това техническо решениеизползва се цял „букет“ от техники за разрешаване на технически противоречия: използвайте частично излишно действие, превръщайки вредата в полза, приложете преход от непрекъснат процес към импулсен, направете обратното и т.н. И полученият резултат съответства на това „букет“. С определена комбинация от продължителността на импулсите напред и назад е възможно дори да се получи дебелина на покритието в дълбочината на отвора, която е по-голяма от тази на повърхността на печатната платка. Ето защо тази технология се е доказала като незаменима за метално запълване на слепи отвори (обща характеристика на съвременните печатни платки), поради което плътността на връзките в PCB е приблизително удвоена.

Проблемите, свързани с надеждността на метализираните отвори в печатните платки, са от локален характер. Следователно противоречията, които възникват в процеса на тяхното развитие по отношение на печатните платки като цяло, също не са универсални. Въпреки че такива печатни платки заемат лъвския дял от пазара за всички печатни платки.

Освен това в процеса на разработка се решават и други проблеми, пред които са изправени технолозите, но потребителите дори не се замислят за тях. Ние получаваме многослойни печатни платки за нашите нужди и ги използваме.

Микроминиатюризация

В началния етап същите компоненти бяха поставени върху печатни платки, които бяха използвани в обемна инсталация REA, макар и с известна модификация на заключенията, за да се намали техният размер. Но най-често срещаните компоненти могат да бъдат инсталирани на печатни платки без модификация.

С появата на печатните платки стана възможно да се намали размерът на компонентите, използвани в печатните платки, което от своя страна доведе до намаляване на работните напрежения и токове, консумирани от тези елементи. От 1954 г. Министерството на електроцентралите и електрическата промишленост масово произвежда преносим радиоприемник с тръба Дорожни, който използва печатна платка.

С появата на миниатюрни полупроводникови усилвателни устройства - транзистори, печатните платки започнаха да доминират в домакинските уреди, а малко по-късно и в индустрията, а с появата на фрагменти от електронни схеми - функционални модули и микросхеми - комбинирани на един чип, техният дизайн вече е предвидено за инсталиране изключително на непечатни платки.

С непрекъснатото намаляване на размера на активните и пасивните компоненти се появи нова концепция - „Микроминиатюризация“.

В електронните компоненти това доведе до появата на LSI и VLSI, съдържащи много милиони транзистори. Появата им наложи увеличаване на броя външни отношения(вижте контактната повърхност на графичния процесор на фигура 9.a), което от своя страна причини усложнение в оформлението на проводящите линии; това може да се види на фигура 9.b.

Такъв GPU панел и процесорсъщо - нищо повече от малка многослойна печатна платка, върху която са разположени самият процесорен чип, окабеляването на връзките между щифтовете на чипа и контактното поле и външни елементи (обикновено филтърни кондензатори на системата за разпределение на енергия).

Фигура 9

И нека не ви изглежда като шега, процесорът от 2010 г. на Intel или AMD също е печатна платка, при това многослойна.

Фигура 9а

Развитието на печатни платки, както и електронното оборудване като цяло, е линия на намаляване на неговите елементи; тяхното уплътняване върху отпечатаната повърхност, както и намаляването на електронни елементи. В този случай „елементи“ трябва да се разбират както като собствена собственост на печатни платки (проводници, отвори и т.н.), така и като елементи от суперсистемата (монтаж на печатни платки) - радиоелементи. Последните изпреварват печатните платки по скорост на микроминиатюризация.

Микроелектрониката участва в разработването на VLSI.

Увеличаването на плътността на елементната база изисква същото и от проводниците на печатната платка - носител на тази елементна база. В тази връзка възникват много проблеми, които изискват решения. Ще говорим по-подробно за два такива проблема и начините за тяхното решаване.

Първите методи за производство на печатни платки се основават на залепване на проводници от медно фолио към повърхността на диелектричен субстрат.

Предполага се, че ширината на проводниците и пролуките между проводниците се измерват в милиметри. В тази версия такава технология беше доста работеща. Последвалата миниатюризация на електронното оборудване изисква създаването на други методи за производство на печатни платки, чиито основни версии (субтрактивен, адитивен, полу-адитивен, комбиниран) се използват и до днес. Използването на такива технологии направи възможно реализирането на печатни платки с размери на елементите, измерени в десети от милиметъра.

Постигането на ниво на разделителна способност от приблизително 0,1 mm (100 µm) в печатни платки беше забележително събитие. От една страна, имаше преход „надолу“ с друг порядък. От друга страна, това е един вид качествен скок. Защо? Диелектричната подложка на повечето съвременни печатни платки е фибростъкло - слоеста пластмаса с полимерна матрица, подсилена с фибростъкло. Намаляването на празнините между проводниците на печатната платка доведе до факта, че те са станали съизмерими с дебелината на стъклените нишки или дебелината на тъканите на тези нишки във фибростъкло. И ситуацията, при която проводниците са „къси“ от такива възли, стана съвсем реална. В резултат на това образуването на своеобразни капиляри в ламината от фибростъкло, „подкрепящи“ тези проводници, стана реално. Във влажна среда капилярите в крайна сметка водят до влошаване на нивата на изолация между проводниците на PCB. За да бъдем по-точни, това се случва дори при нормални условия на влажност. При нормални условия се наблюдава и кондензация на влага в капилярните структури на фибростъклото.Влагата винаги намалява нивото на изолационно съпротивление.

Тъй като такива печатни платки са станали обичайни в съвременното електронно оборудване, можем да заключим, че разработчиците на основни материали за печатни платки са успели да решат този проблем, използвайки традиционни методи. Но ще се справят ли със следващото значимо събитие? Още един качествен скок вече се случи.

Съобщава се, че специалистите на Samsung са усвоили технологията за производство на печатни платки с ширина на проводника и разстояние между тях от 8-10 микрона. Но това не е дебелината на стъклена нишка, а на фибростъкло!

Задачата за осигуряване на изолация в свръхмалките междини между проводниците на настоящите и особено на бъдещите печатни платки е сложна. С какви методи ще бъде решен - традиционен или нетрадиционен - ​​и дали ще бъде решен - времето ще покаже.

Ориз. 10. Гравиране на профили на медно фолио: а - идеален профил, б - реален профил; 1 - защитен слой, 2 - проводник, 3 - диелектрик

Имаше трудности при получаването на ултра-малки (ултра-тесни) проводници в печатни платки. Поради много причини субтрактивните методи са широко разпространени в технологиите за производство на печатни платки. При субтрактивните методи моделът на електрическата верига се формира чрез премахване на ненужните парчета фолио. По време на Втората световна война Пол Айслер разработва технологията за ецване на медно фолио с железен хлорид. Такава непретенциозна технология се използва и днес от радиолюбителите. Индустриалните технологии не са далеч от тази „кухненска“ технология. Освен ако съставът не се е променил ецващи разтвории се появиха елементи на автоматизация на процесите.

Основният недостатък на абсолютно всички технологии за ецване е, че ецването се извършва не само в желаната посока (към повърхността на диелектрика), но и в нежелана напречна посока. Страничното подрязване на проводниците е сравнимо с дебелината на медното фолио (около 70%). Обикновено вместо идеален профил на проводника се получава профил с форма на гъба (фиг. 10). Когато ширината на проводниците е голяма и в най-простите печатни платки се измерва дори в милиметри, хората просто си затварят очите за страничното подрязване на проводниците. Ако ширината на проводниците е съизмерима с тяхната височина или дори по-малка от нея (днешните реалности), тогава „страничните стремежи“ поставят под въпрос осъществимостта на използването на такива технологии.

На практика размерът на страничното подрязване на печатните проводници може да бъде намален до известна степен. Това се постига чрез увеличаване на скоростта на ецване; използване на струйно изливане (струите на ецващия препарат съвпадат с желаната посока - перпендикулярно на равнината на листа), както и други методи. Но когато ширината на проводника се доближи до неговата височина, ефективността на такива подобрения става очевидно недостатъчна.

Но напредъкът във фотолитографията, химията и технологиите сега прави възможно решаването на всички тези проблеми. Тези решения идват от микроелектронни технологии.

Радиолюбителски технологии за производство на печатни платки

Производството на печатни платки в радиолюбителски условия има свои собствени характеристики и развитието на технологиите все повече увеличава тези възможности. Но процесите продължават да бъдат тяхната основа

Въпросът как евтино да се произвеждат печатни платки у дома тревожи всички радиолюбители, вероятно от 60-те години на миналия век, когато печатните платки намериха широко приложение в домакинските уреди. И ако тогава изборът на технологии не беше толкова голям, днес, благодарение на развитието на съвременните технологии, радиолюбителите имат възможност бързо и качествено да произвеждат печатни платки без използването на скъпо оборудване. И тези възможности непрекъснато се разширяват, което позволява качеството на техните творения да става все по-близко до индустриалния дизайн.

Всъщност целият процес на производство на печатна платка може да бъде разделен на пет основни етапа:

• предварителна подготовка на детайла (почистване на повърхността, обезмасляване);
• нанасяне на защитно покритие по един или друг начин;
• отстраняване на излишната мед от повърхността на дъската (ецване);
• почистване на детайла от защитното покритие;
• пробиване на дупки, покритие на дъската с флюс, калайдисване.

Ние разглеждаме само най-често срещаната „класическа“ технология, при която излишната мед се отстранява от повърхността на дъската чрез химическо ецване. Освен това е възможно например да се отстрани мед чрез фрезоване или използване на електрическа искрова инсталация. Тези методи обаче не се използват широко нито в радиолюбителската среда, нито в индустрията (въпреки че производството на платки чрез смилане понякога се използва в случаите, когато е необходимо много бързо да се произвеждат прости печатни платки в единични количества).

И тук ще говорим за първите 4 точки от технологичния процес, тъй като пробиването се извършва от радиолюбител с помощта на инструмента, който има.

У дома е невъзможно да се направи многослойна печатна платка, която да може да се конкурира с промишлени дизайни, поради което обикновено в аматьорски радио условия се използват двустранни печатни платки, а в конструкциите на микровълнови устройства само двустранни.

Въпреки че трябва да се стремите, когато правите печатни платки у дома, трябва да се стремите, когато разработвате схема, да използвате възможно най-много компоненти за повърхностен монтаж, което в някои случаи прави възможно поставянето на почти цялата верига от едната страна на платката. Това се дължи на факта, че все още не е изобретена технология за метализиране на отвори, която да е реално осъществима у дома. Следователно, ако оформлението на платката не може да се направи от едната страна, оформлението трябва да се направи от втората страна, като се използват щифтовете на различни компоненти, инсталирани на платката като междинни отвори, които в този случай ще трябва да бъдат запоени от двете страни на дъска. Разбира се, има различни начини за замяна на метализацията на отворите (с помощта на тънък проводник, поставен в отвора и запоен към пистите от двете страни на платката; използване на специални бутала), но всички те имат съществени недостатъции са неудобни за използване. В идеалния случай дъската трябва да бъде насочена само от едната страна, като се използват минимален брой джъмпери.

Нека сега разгледаме по-подробно всеки един от етапите на производство на печатна платка.

Предварителна подготовка на детайла

Този етап е начален и се състои в подготовка на повърхността на бъдещата печатна платка за нанасяне на защитно покритие върху нея. Като цяло технологията за почистване на повърхности не е претърпяла значителни промени за дълъг период от време. Целият процес се свежда до отстраняване на оксиди и замърсители от повърхността на дъската с помощта на различни абразиви и последващо обезмасляване.

За премахване на тежки замърсявания можете да използвате финозърнеста шкурка („нула“), фин абразивен прах или друг продукт, който не оставя дълбоки драскотини по повърхността на дъската. Понякога можете просто да измиете повърхността на печатната платка с твърда гъба за миене на съдове с препарат или прах (за тези цели е удобно да използвате абразивна гъба за миене на съдове, която прилича на филц с малки включвания на някакво вещество; често такава гъба е залепен към парче порест каучук) . Освен това, ако повърхността на печатната платка е достатъчно чиста, можете напълно да пропуснете етапа на абразивно третиране и да преминете направо към обезмасляване.

Ако върху печатната платка има само дебел оксиден филм, той може лесно да се отстрани чрез третиране на печатната платка за 3-5 секунди с разтвор на железен хлорид, последвано от изплакване в студена течаща вода. Трябва да се отбележи обаче, че е желателно или да се произвеждат тази операцияНепосредствено преди нанасяне на защитното покритие или след нанасянето му съхранявайте детайла на тъмно място, тъй като медта бързо се окислява на светлина.

Последният етап от подготовката на повърхността е обезмасляване. За да направите това, можете да използвате парче мека кърпа без влакна, навлажнена с алкохол, бензин или ацетон. Тук трябва да обърнете внимание на чистотата на повърхността на дъската след обезмасляване, тъй като напоследък започнаха да се появяват ацетон и алкохол със значително количество примеси, които оставят белезникави петна по дъската след изсъхване. Ако случаят е такъв, тогава трябва да потърсите друг обезмаслител. След обезмасляване дъската трябва да се измие под течаща вода студена вода. Качеството на почистването може да се контролира чрез наблюдение на степента на намокряне с вода на медната повърхност. Повърхност, напълно намокрена с вода, без образуване на капки или счупвания във водния филм, е индикатор за нормално ниво на почистване. Смущенията в този воден филм показват, че повърхността не е била достатъчно почистена.

Нанасяне на защитно покритие

Нанасянето на защитно покритие е най-важната стъпка в процеса на производство на печатни платки и именно тя определя 90% от качеството на произведената платка. В момента три метода за нанасяне на защитно покритие са най-популярни в радиолюбителската общност. Ще ги разгледаме в реда на нарастване на качеството на получените при използването им дъски.

На първо място е необходимо да се изясни, че защитното покритие на повърхността на детайла трябва да образува хомогенна маса, без дефекти, с гладки, ясни граници и устойчива на въздействието на химическите компоненти на разтвора за офорт.

Ръчно нанасяне на защитно покритие

С този метод чертежът на печатната платка се прехвърля ръчно върху ламинат от фибростъкло с помощта на някакво устройство за писане. Напоследък на пазара се появиха много маркери, чиято боя не се отмива с вода и осигурява доста издръжлив защитен слой. В допълнение, за ръчно рисуване можете да използвате дъска за рисуване или друго устройство, напълнено с боя. Например, удобно е да се използва за изтегляне на спринцовка с тънка игла (инсулинови спринцовки с диаметър на иглата 0,3-0,6 mm), нарязани на дължина 5-8 mm, са най-подходящи за тези цели. В този случай пръчката не трябва да се вкарва в спринцовката - багрилото трябва да тече свободно под въздействието на капилярен ефект. Също така, вместо спринцовка, можете да използвате тънка стъклена или пластмасова тръба, протегната над огъня, за да постигнете желания диаметър. Особено внимание трябва да се обърне на качеството на обработка на ръба на тръбата или иглата: когато рисувате, те не трябва да надраскат дъската, в противен случай вече боядисаните зони могат да се повредят. Когато работите с такива устройства, можете да използвате битум или някакъв друг лак, разреден с разтворител, цапонлак или дори разтвор на колофон в алкохол като багрило. В този случай е необходимо да изберете консистенцията на багрилото, така че да тече свободно при рисуване, но в същото време да не изтича и да образува капки в края на иглата или тръбата. Струва си да се отбележи, че ръчният процес на нанасяне на защитно покритие е доста трудоемък и е подходящ само в случаите, когато е необходимо много бързо да се произведе малка платка. Минималната ширина на коловоза, която може да се постигне при ръчно рисуване е около 0,5 mm.

Използване на "технология за лазерен принтер и ютия"

Тази технология се появи сравнително наскоро, но веднага стана широко разпространена поради своята простота и високо качество на получените дъски. Основата на технологията е прехвърлянето на тонер (прах, използван при печат в лазерни принтери) от всякакъв субстрат към печатна платка.

В този случай са възможни два варианта: или използваният субстрат се отделя от дъската преди ецване, или, ако се използва субстрат алуминиево фолио, то е гравирано заедно с мед .

Първият етап от използването на тази технология е отпечатване на огледален образ на модела на печатната платка върху субстрат. Настройките за печат на принтера трябва да бъдат зададени на максимално качество на печат (тъй като в този случай се прилага най-дебелият слой тонер). Като подложка можете да използвате тънка хартия с покритие (корици от различни списания), факс хартия, алуминиево фолио, фолио за лазерни принтери, подложка от самозалепващо фолио Oracal или други материали. Ако използвате хартия или фолио, които са твърде тънки, може да се наложи да ги залепите около периметъра върху парче дебела хартия. В идеалния случай принтерът трябва да има път на хартията без прегъвания, което предотвратява срутването на такъв сандвич в принтера. Това също е от голямо значение при печат върху фолио или филмова основа Oracal, тъй като тонерът прилепва много слабо към тях и ако хартията вътре в принтера е огъната, има голяма вероятност да прекарате няколко неприятни минути в почистване на фурната на принтера от полепнали остатъци от тонер. Най-добре е принтерът да може да пропуска хартия хоризонтално през себе си, докато печата от горната страна (като HP LJ2100, един от най-добрите принтери за производство на печатни платки). Бих искал веднага да предупредя собствениците на принтери като HP LJ 5L, 6L, 1100, за да не се опитват да печатат върху фолио или основа от Oracal - обикновено такива експерименти завършват с неуспех. Също така, в допълнение към принтера, можете да използвате и копирна машина, използването на която понякога дава дори по-добри резултати в сравнение с принтерите поради нанасянето на дебел слой тонер. Основното изискване към субстрата е той лесно да се отделя от тонера. Освен това, ако използвате хартия, тя не трябва да оставя мъх в тонера. В този случай са възможни два варианта: или субстратът просто се отстранява след прехвърляне на тонера върху платката (в случай на филм за лазерни принтери или основата от Oracal), или предварително се накисва във вода и след това постепенно се отделя (хартия с покритие).

Прехвърлянето на тонер върху платка включва нанасяне на субстрат с тонер върху предварително почистена платка и след това нагряване до температура малко над точката на топене на тонера. Има огромен брой опции как да направите това, но най-простият е да притиснете субстрата към дъската с гореща ютия. В същото време, за равномерно разпределяне на натиска на ютията върху субстрата, се препоръчва да поставите няколко слоя плътна хартия между тях. Много важен въпрос е температурата на ютията и времето на задържане. Тези параметри варират във всеки конкретен случай, така че може да се наложи да проведете повече от един експеримент, преди да получите добри резултати. Тук има само един критерий: тонерът трябва да има време да се разтопи достатъчно, за да залепне за повърхността на дъската, и в същото време не трябва да има време да достигне полутечно състояние, така че ръбовете на пистите да не се изравнявам. След „заваряване“ на тонера към платката е необходимо да се отдели субстрата (с изключение на случая на използване на алуминиево фолио като субстрат: не трябва да се отделя, тъй като се разтваря в почти всички разтвори за ецване). Лазерният филм и основата на Oracal просто се отлепват внимателно, докато обикновената хартия изисква предварително накисване в гореща вода.

Струва си да се отбележи, че поради характеристиките на печат на лазерните принтери, слоят тонер в средата на големи плътни полигони е доста малък, така че трябва да избягвате използването на такива области на дъската, когато е възможно, или ще трябва да ретуширате дъската ръчно след отстраняване на подложката. Като цяло, използването на тази технология, след известно обучение, ви позволява да постигнете ширина на релсите и празнините между тях до 0,3 mm.

Използвам тази технология от много години (откакто лазерният принтер стана достъпен за мен).

Приложение на фоторезисти

Фоторезистът е светлочувствително вещество (обикновено в близката ултравиолетова област), което променя свойствата си, когато е изложено на светлина.

Наскоро на руския пазар се появиха няколко вида вносни фоторезисти в аерозолни опаковки, които са особено удобни за използване у дома. Същността на използването на фоторезист е следната: фотомаска () се нанася върху дъска с нанесен върху нея слой фоторезист и се осветява, след което осветените (или неекспонирани) участъци от фоторезиста се измиват със специален разтворител , което обикновено е сода каустик (NaOH). Всички фоторезисти са разделени на две категории: положителни и отрицателни. За положителните фоторезисти пистата на дъската съответства на черна зона на фотомаската, а за отрицателните, съответно, прозрачна зона.

Позитивните фоторезисти са най-широко използвани, защото са най-удобни за използване.

Нека се спрем по-подробно на използването на положителни фоторезисти в аерозолни опаковки. Първата стъпка е подготовката на шаблон за снимка. У дома можете да го получите, като отпечатате дизайн на дъска на лазерен принтер върху филм. В този случай е необходимо да се обърне специално внимание на плътността на черния цвят върху фотомаската, за което трябва да деактивирате всички режими за пестене на тонер и подобряване на качеството на печат в настройките на принтера. Освен това някои компании предлагат изработка на фотомаска на фотоплотер - и вие гарантирате висококачествен резултат.

На втория етап върху предварително подготвената и почистена повърхност на дъската се нанася тънък слой фоторезист. Това става чрез пръскане от разстояние около 20 см. В този случай трябва да се стремим към максимална равномерност на полученото покритие. Освен това е много важно да се гарантира, че няма прах по време на процеса на разпръскване - всяка прашинка, която попадне във фоторезиста, неизбежно ще остави своя отпечатък върху дъската.

След нанасяне на слоя фоторезист е необходимо полученият филм да се изсуши. Препоръчително е да направите това при температура от 70-80 градуса, като първо трябва да изсушите повърхността при ниска температура и едва след това постепенно да увеличите температурата до желаната стойност. Времето за съхнене при посочената температура е около 20-30 минути. В краен случай подсушаване на дъската със стайна температураслед 24 часа. Плочите, покрити с фоторезист, трябва да се съхраняват на хладно и тъмно място.

След нанасянето на фоторезиста следващата стъпка е експонирането. В този случай върху дъската се нанася фотомаска (с отпечатаната страна към дъската, това помага да се увеличи яснотата по време на експозицията), която се притиска към тънко стъкло или. Когато достатъчно малки размериЗа пресоване на дъските можете да използвате фотоплака, измита от емулсията. Тъй като зоната на максимална спектрална чувствителност на повечето съвременни фоторезисти е в ултравиолетовия диапазон, за осветяване е препоръчително да се използва лампа с голям дял UV радиация в спектъра (DRSh, DRT и др.). В краен случай можете да използвате мощна ксенонова лампа. Времето на експозиция зависи от много причини (вид и мощност на лампата, разстояние от лампата до платката, дебелина на слоя фоторезист и др.) и се избира експериментално. Като цяло обаче времето на излагане обикновено не надвишава 10 минути, дори когато е изложено на пряка слънчева светлина.

(Не препоръчвам да използвате пластмасови плочи, които са прозрачни на видима светлина за пресоване, тъй като те имат силна абсорбция на UV радиация)

Повечето фоторезисти се проявяват с разтвор на натриев хидроксид (NaOH) - 7 грама на литър вода. Най-добре е да използвате прясно приготвен разтвор при температура 20-25 градуса. Времето за проявяване зависи от дебелината на фоторезистния филм и варира от 30 секунди до 2 минути. След проявяване платката може да се ецва в обикновени разтвори, тъй като фоторезистът е устойчив на киселини. Когато използвате висококачествени фотомаски, използването на фоторезист ви позволява да получите следи с ширина до 0,15-0,2 mm.

Офорт

Има много известни съединения за химическо ецване на мед. Всички те се различават по скоростта на реакцията, състава на веществата, освободени в резултат на реакцията, както и наличието на химическите реагенти, необходими за приготвяне на разтвора. По-долу е дадена информация за най-популярните решения за гравиране.

Железен хлорид (FeCl)

Може би най-известният и популярен реагент. Сухият железен хлорид се разтваря във вода, докато се получи наситен разтвор със златистожълт цвят (това ще изисква около две супени лъжици на чаша вода). Процесът на ецване в този разтвор може да отнеме от 10 до 60 минути. Времето зависи от концентрацията на разтвора, температурата и разбъркването. Разбъркването значително ускорява реакцията. За тези цели е удобно да се използва аквариумен компресор, който осигурява смесване на разтвора с въздушни мехурчета. Реакцията се ускорява и при нагряване на разтвора. След приключване на ецването, дъската трябва да се измие обилно с вода, за предпочитане със сапун (за неутрализиране на остатъците от киселина). Недостатъците на това решение включват образуването на отпадъци по време на реакцията, които се утаяват върху дъската и пречат на нормалното протичане на процеса на ецване, както и относително ниската скорост на реакцията.

Амониев персулфат

Леко кристално вещество, което се разтваря във вода в съотношение 35 g вещество към 65 g вода. Процесът на ецване в този разтвор отнема около 10 минути и зависи от площта на медното покритие, което се ецва. За да се осигурят оптимални условия за реакцията, разтворът трябва да е с температура около 40 градуса и да се разбърква непрекъснато. След приключване на ецването дъската трябва да се измие в течаща вода. Недостатъците на това решение включват необходимостта от поддържане на необходимата температура и разбъркване.

Разтвор на солна киселина (HCl) и водороден пероксид (H 2 O 2)

- За да приготвите този разтвор, трябва да добавите 200 ml 35% солна киселина и 30 ml 30% водороден прекис към 770 ml вода. Приготвеният разтвор трябва да се съхранява в тъмна бутилка, не херметически затворена, тъй като при разлагането на водородния прекис се отделя газ. Внимание: когато използвате този разтвор, трябва да се вземат всички предпазни мерки при работа с разяждащи химикали. Всички работи трябва да се извършват само на свеж въздухили под капака. Ако разтворът попадне върху кожата ви, незабавно я изплакнете обилно с вода. Времето за ецване силно зависи от разбъркването и температурата на разтвора и е от порядъка на 5-10 минути за добре смесен пресен разтвор при стайна температура. Разтворът не трябва да се нагрява над 50 градуса. След ецване дъската трябва да се измие с течаща вода.

Този разтвор след ецване може да бъде възстановен чрез добавяне на H 2 O 2. Необходимото количество водороден прекис се оценява визуално: медна дъска, потопена в разтвора, трябва да бъде пребоядисана от червено до тъмно кафяво. Образуването на мехурчета в разтвора показва излишък на водороден пероксид, което води до забавяне на реакцията на ецване. Недостатъкът на това решение е необходимостта от стриктно спазване на всички предпазни мерки при работа с него.

Разтвор на лимонена киселина и водороден прекис от Radiokot

В 100 ml фармацевтичен 3% водороден прекис се разтварят 30 g лимонена киселина и 5 g трапезна сол.

Този разтвор трябва да е достатъчен за ецване на 100 cm2 мед с дебелина 35 µm.

Не е необходимо да пестите сол, когато приготвяте разтвора. Тъй като играе ролята на катализатор, той практически не се изразходва по време на процеса на ецване. Пероксид 3% не трябва да се разрежда допълнително, защото когато се добавят други съставки, концентрацията му намалява.

Колкото повече водороден прекис (хидроперит) се добави, толкова по-бързо ще протече процесът, но не прекалявайте - разтворът не се съхранява, т.е. не се използва повторно, което означава, че хидроперитът просто ще бъде преупотребен. Излишният пероксид може лесно да се определи от обилното "бълбукане" по време на ецване.

Въпреки това, добавянето на лимонена киселина и пероксид е напълно приемливо, но е по-рационално да се приготви пресен разтвор.

Почистване на детайла

След приключване на ецването и измиването на дъската е необходимо да се почисти повърхността й от защитното покритие. Това може да стане по някакъв начин органичен разтворител, например ацетон.

След това трябва да пробиете всички дупки. Това трябва да се направи с остро заточена бормашина при максимални обороти на двигателя. Ако при нанасяне на защитното покритие не е останало празно пространство в центровете на контактните площадки, е необходимо първо да маркирате дупките (това може да се направи например със сърцевина). След това дефектите (ресни) на задната страна на платката се отстраняват чрез зенкеруване, а на двустранна печатна платка върху мед - със свредло с диаметър около 5 mm в ръчна скоба за едно завъртане на пробийте, без да прилагате сила.

Следващата стъпка е да покриете дъската с флюс, последвано от калайдисване. Могат да се използват специални потоци промишлено производство(най-добре се измива с вода или изобщо не изисква изплакване) или просто покрийте дъската със слаб разтвор на колофон в алкохол.

Калайдисването може да се извърши по два начина:

Потапяне в разтопена спойка

Използвайте поялник и метална плитка, импрегнирана с припой.

В първия случай е необходимо да се направи желязна вана и да се напълни с малко количество нискотопим припой - сплав Rose или Wood. Стопилката трябва да бъде напълно покрита със слой глицерин отгоре, за да се избегне окисляването на спойката. За да загреете ваната, можете да използвате обърната ютия или котлон. Платката се потапя в стопилката и след това се отстранява, като се отстранява излишната спойка с твърда гумена чистачка.

Заключение

Мисля, че този материал ще помогне на читателите да добият представа за дизайна и производството на печатни платки. А за тези, които започват да се занимават с електроника, вземете основните умения да ги правите у дома.За по-пълно запознаване с печатни платки препоръчвам да прочетете [L.2]. Може да се изтегли в Интернет.

Литература

1. Политехнически речник. Редакционен екип: Инглинский А. Ю. и др. М.: Съветска енциклопедия. 1989 г.
2. Медведев А. М. Печатни платки. Дизайни и материали. М.: Техносфера. 2005 г.
3. От историята на технологиите за печатни платки // Електроника-НТБ. 2004. № 5.
4. Нови елементи в електронните технологии. Intel поставя началото на ерата на триизмерните транзистори. Алтернатива на традиционните планарни устройства // Electronics-NTB. 2002. № 6.
5. Наистина триизмерни микросхеми - първото приближение // Компоненти и технологии. 2004. № 4.
6. Мокеев М. Н., Лапин М. С. Технологични процесии системи за производство на плетени платки и кабели. Л.: LDNTP 1988.
7. Володарски О. Този компютър подхожда ли ми? Електрониката, вплетена в плат, става модерна // Electronics-NTB. 2003. № 8.
8. Медведев А. М. Технология за производство на печатни платки. М.: Техносфера. 2005 г.
9. Медведев А. М. Импулсна метализация на печатни платки // Технологии в електронната индустрия. 2005. № 4
10. Печатни платки - линии за разработка, Владимир Уразаев,