Laminat FR4

Detaljan opis laminata možete pronaći.

Laminati u TePro skladištu

Materijal za mikrovalnu pećnicu ROGERS

BILJEŠKA: Da biste koristili ROGERS materijal u proizvodnji ploča, molimo da to navedete u obrascu za narudžbu

Budući da je Rogers materijal mnogo skuplji od standardnog FR4, primorani smo uvesti dodatne oznake za ploče napravljene od Rogers materijala. Radna polja korišćenih radnih komada: 170 × 130; 270 × 180; 370 × 280; 570 × 380.

Laminati na bazi metala

Vizuelni prikaz materijala

Aluminijumski laminat ACCL 1060-1 sa dielektričnom toplotnom provodljivošću 1 W/(m K)

Opis

Aluminijumski laminat CS-AL88-AD2(AD5) sa dielektričnom toplotnom provodljivošću 2(5) W/(m K)

Opis

Prepreg

U proizvodnji koristimo preprege 2116, 7628 i 1080 razreda A (najviši) iz ILM-a.

Možete pronaći detaljan opis preprega.

Lemna maska

Svojstva

Možete pronaći detaljan opis maske za lemljenje.

Često postavljana pitanja i odgovori o laminatima i prepregovima

Šta je XPC?

Koja je razlika između FR1 i FR2?

Šta je FR2?

Šta je FR3?

Šta je FR4?

Šta je FR5?

Šta je CEM-1?

Šta je CEM-3?

Šta je G10?

Kako se laminati mogu zamijeniti?

Šta su "prepregi"?

Šta znači FR ili CEM?

Da li je FR4 zaista zelen?

Da li boja logotipa nešto znači?

Znači li išta orijentacija logotipa?

Šta je laminat koji blokira UV zrake?

Koji su laminati pogodni za oblaganje kroz rupe?

Postoji li alternativa za polaganje kroz rupe?

Šta je "debljina materijala"?

Šta je: PF-CP-Cu? IEC-249? GFN?

Šta je CTI?

Šta znači #7628? Koji još brojevi postoje?

Šta je 94V-0, 94V-1, 94-HB?

Osnovni materijal – glavni nosač uređaja za montiranje i elektronskih kola štampane ploče. Osnovni materijal se isporučuje proizvođaču PCB-a u obliku "panela" i reže se na potrebnu veličinu za proizvodnju određene ploče. Postoji mnogo osnovnih materijala za štampane ploče, sa različitim debljinama i premazima, kao i različitim električnim i mehaničkim svojstvima koja utiču na funkcionalnost. elektronsko kolo. Vidi također PP materijali. Često osnovni materijal od stakloplastike sa epoksidnom smolom (FR4), dostupna kao bakarna folija ili prepreg.

Getinax folija - komprimovani slojevi elektroizolacionog papira impregniranog fenolnom ili epoksifenolnom smolom kao vezivom, obloženih sa jedne ili obe strane bakarnom folijom.

Fleksibilnost izolacijski materijal – određuje se brojem ciklusa savijanja oko trna, čiji je promjer jednak nekoliko vrijednosti debljine fleksibilnog dijela.

Tvrda pozlata - Elektrolitičko tvrdo pozlaćenje je površina otporna na trenje koja se koristi za zlatne žice. Na bakarni trag galvaniziramo nikl. Zlato se zatim nanosi na nikl.

Valjana bakarna folija – ima relativno izduženje 5-6 puta veće od elektrolitičke folije, stoga ima veću fleksibilnost, sposobnost savijanja, a takođe i sposobnost mašinska obrada bez delaminacije. Je skupo. Koristi se u proizvodnji fleksibilnih štampanih ploča.

PCB osnovni materijal – materijal (dielektrik) na kojem je izrađen dizajn štampane ploče.

Neojačani osnovni materijali - bakarna folija presvučena smolom sa stanjem B - delimično polimerizovana smola ili sa stanjem C - potpuno polimerizovana smola, kao i tečni dielektrici i dielektrici presvučeni suvim filmom.

Dielektrici bez folije Postoje dvije vrste. 1. Sa slojem ljepila, koji se nanosi za povećanje čvrstoće prianjanja bakra nanesenog tokom procesa proizvodnje PP hemijski; 2. Sa katalizatorom uvedenim u zapreminu dielektrika, koji pospešuje taloženje hemijskog bakra.

PCB sa debelim bakrom - obično debela bakarna ploča je štampana ploča debljine bakra > 105µm. Takve ploče se koriste za visoke struje prekida u automobilskoj i industrijskoj elektronici i za specifične zahtjeve kupaca. Bakar nudi najveću toplotnu provodljivost nakon srebra.
Ploče sa debelim slojem bakra omogućavaju vam:
Visoke sklopne struje
Optimalan prijenos topline uz lokalno grijanje
Povećani vijek trajanja, pouzdanost i nivo integracije
Međutim, prilikom projektovanja ploče, moraju se preduzeti posebne mere predostrožnosti u vezi sa procesom jetkanja; prihvatljive su samo šire strukture provodnika.

Prepregs – izolacijski jastuk koji se koristi za lijepljenje slojeva MPP-a. Izrađeni su od stakloplastike impregniranog nedovoljno polimerizovanim termoreaktivnim epoksidom ili drugim smolama.

SAF (prepreg niskog viskoziteta, prepreg niskog protoka) - ljepljivi materijal s kontroliranom fluidnošću, koji se koristi u proizvodnji GZhP-a, ima prianjanje i na stakloplastike i na poliimid.

Zlatna veza - PCB površina Bond gold je zajednički naziv za površine koje se mogu spajati, obično zlatne površine. Za spajanje se koriste: potapajuće pozlaćenje preko podsloja nikla (ENIG) za spajanje aluminijumske žice(Al), galvanizirano meko zlato za lijepljenje zlatnih žica (Au) i ENEPIG (nikl-paladijeva imersiona pozlata), koje je pogodno za obje metode lijepljenja.
Debljina zlatnog sloja za hemijsku (imerzijsku) pozlatu je oko 0,3-0,6µm, za elektrolitsku (meku) pozlatu oko 1,0-2,0µm i oko 0,05-0,1µm zlata plus 0,05-0,15µm paladijum za ENEPIG. Slojevi zlata su zasnovani na približno 3,0-6,0 µm nikla.

Folija fiberglas laminat – komprimirani slojevi stakloplastike impregnirani epoksifenolom ili epoksidnom smolom. U poređenju sa getinaxom, ima bolja mehanička i električna svojstva, veću otpornost na toplotu i manju apsorpciju vlage.

Tehnološki (potrošni) materijali za proizvodnju PP – fotorezisti, specijalne boje za sito, zaštitne maske, elektroliti za bakrene ploče, jetkanje itd.

Ojačani osnovni materijali i prepregi – netkani stakleni materijali razvijeni posebno za lasersku tehnologiju sa datom geometrijom filamenta i zadatom distribucijom filamenta (ravna strana u smjeru Z-ose), organski materijali s neorijentiranim rasporedom vlakana (aramid), prepreg za lasersku tehnologiju , standardne strukture na bazi staklene tkanine itd.

Folijski dielektrici – sastoje se od fiberglasa od niti; smola koja se koristi za impregnaciju stakloplastike; folija koja se koristi kao metalni premaz folijski materijali.

Folija i poliimid bez folije – koristi se u elektronskoj opremi odgovorno imenovanje, koji radi u visoke temperature, za proizvodnju fleksibilnih štampanih ploča, GPC-a, krutih fleksibilnih štampanih ploča, kao i višeslojnih štampanih ploča, traka za nosače integrisanih kola i velikih hibridnih integrisanih kola sa do 1000 pinova.

Elektrolitička bakrena folija - jeftino; koristi se u proizvodnji GPC sa velika gustoća crteži provodnika. Ima veću rezoluciju prilikom jetkanja bakra iz praznina u poređenju sa katanom.

CEM 1 je osnovni materijal za štampane ploče napravljene od višeslojnog papira. CEM 1 ima jezgro od papira impregniranog epoksidnom smolom i jedan vanjski sloj od stakloplastike. Zbog papirne podloge, ovaj materijal nije pogodan za oblaganje kroz rupe. Specifikacija materijala je sadržana u dokumentu IPC-4101.

IMDS – Međunarodni sistem podataka o materijalima . IMDS (www.mdsystem.com) su razvili proizvođači automobila kako bi se obuhvatio sastav materijala koji se koriste u automobilima, dijelovi, uređaji i sistemi za identifikaciju pojedinačnih komponenti materijala svakog vozila ili podgrupe (npr. motora).
Od stupanja na snagu Direktive o ELV (06/21/2003), dobavljači u automobilskoj industriji bili su u obavezi da dostave podatke o sastojcima svojih proizvoda kao dio IMDS-a kako bi se utvrdile dostupne stope oporavka.
Mora biti registrovan u IMDS:
Štampane ploče
Montirani PCB
Komponente
ZVEI i Automobilska industrija potpisali su dokument Montažni podaci o materijalu – Saradnja na deklaraciji podataka o materijalu:
Odjeljenje za elektronske komponente i sisteme i Odjel za štampane ploče elektronski sistemi ZVEI, njemačko udruženje proizvođača elektronike i elektronike, razvilo je efikasan koncept za deklarisanje podataka o materijalima elektronskih komponenti i štampanih ploča. Podatke o materijalima treba dobiti formiranjem međukorporativnih grupa proizvoda i standardnih vrijednosti. Ove tabele sa podacima o materijalu, nazvane "kišobran" specifikacije, uveliko pojednostavljuju deklaracije bez vidljivog gubitka tačnosti. Ovaj koncept se uspješno primjenjuje u automobilskoj industriji od 2004. godine.
Da bi primenio krovne specifikacije sa IMDS sistemom, IMDS je izdao Smernicu 019, Štampane ploče. Ove smjernice opisuju način unosa sadržaja materijala sklopljenih štampanih ploča.
Izvod iz tačke 5: Standardna pravila i smjernice za E/E (PCB komponenta) iz IMDS Preporuke 019: „Podaci PCB komponenti u IMDS, Umbrella Spec, IPC1752 ili sličnom formatu su prihvaćeni ako su dogovoreni između poslovnih partnera.“
Krovne specifikacije za IMDS koje je razvio ZVEI sa proizvođačima PCB-a.
Dinamički program olakšava prebrojavanje supstanci sadržanih u štampanoj ploči bilo koje veličine. Površina i broj slojeva su slobodni. Standardne tehnologije su pohranjene u bazi podataka.

RoHS - direktiva o zabrani štetnih supstanci. Ova odredba zakonodavstva Evropske unije to navodi elektronskih uređaja ne može sadržavati olovo ili druge štetne tvari. Za štampane ploče, usklađenost sa RoHS-om kontrolišu dve komponente: osnovni materijal i površina.

Elektronska štampana ploča (ruska skraćenica - PP, engleska - PCB) je pločasta ploča koja sadrži međusobno povezane mikroelektronske komponente. Štampane ploče se koriste kao dio raznih elektronska tehnologija, počevši od jednostavnih stambenih poziva, kućnih radija, studijskih radija i završavajući složenim radarskim i kompjuterskim sistemima. Tehnološki, proizvodnja elektronskih štampanih ploča uključuje stvaranje veza sa provodljivim "filmskim" materijalom. Takav materijal se nanosi („štampa”) na izolacionu ploču, koja se naziva podloga.

Elektronske štampane ploče označile su početak formiranja i razvoja sistema električnih interkonekcija razvijenih sredinom 19. stoljeća.

Metalne trake (šipke) u početku su se koristile kao glomazne električne komponente, postavljen na drvenu podlogu.

Postupno su metalne trake zamijenile provodnike vijcima terminalni blokovi. Modernizirana je i drvena podloga, dajući prednost metalu.

Ovako je izgledao prototip moderne proizvodnje PP. Slična dizajnerska rješenja korištena su sredinom 19. stoljeća

Praksa korištenja kompaktnih elektronskih dijelova malih dimenzija zahtijevala je jedinstveno rješenje na osnovnoj osnovi. I tako je 1925. izvjesni Charles Ducasse (SAD) pronašao takvo rješenje.

Američki inženjer je predložio jedinstven način organiziranja električnih priključaka na izoliranoj ploči. Koristio je električno provodljivo mastilo i matricu za prijenos shematski dijagram na tanjir.

Nešto kasnije, 1943. godine, Englez Paul Eisler patentirao je i izum za urezivanje provodnih kola na bakrenoj foliji. Inženjer je koristio izolacionu ploču laminiranu folijskim materijalom.

Međutim, aktivna upotreba Eislerove tehnologije zabilježena je tek u periodu 1950-60, kada su izumili i savladali proizvodnju mikroelektronskih komponenti - tranzistora.

Tehnologiju proizvodnje kroz rupe na višeslojnim štampanim pločama patentirao je Hazeltyne (SAD) 1961. godine.

Dakle, zahvaljujući povećanju gustine elektronskih delova i bliskom rasporedu spojnih vodova, nova era PCB dizajn.

Elektronska štampana ploča - proizvodnja

Generalizirana vizija procesa: pojedinačni elektronski dijelovi su raspoređeni po cijeloj površini izolacijske podloge. Instalirane komponente se zatim spajaju lemljenjem na strujne krugove.

Takozvani kontaktni „prsti“ (pinovi) nalaze se duž ekstremnih područja podloge i djeluju kao sistemski konektori.

Kontaktnim „prstima“ se organizuje komunikacija sa perifernim štampanim pločama ili povezivanje eksternih upravljačkih kola. Elektronska štampana ploča je dizajnirana za ožičenje kola koje podržava jednu ili više funkcija istovremeno.

Proizvode se tri vrste elektronskih štampanih ploča:

1. Jednostrano.
2. Dvostrano.
3. Višeslojni.

Jednostrane štampane ploče odlikuju se postavljanjem delova isključivo na jednoj strani. Ako se kompletni dijelovi kola ne uklapaju na jednostranu ploču, koristi se dvostrana opcija.

Materijal podloge

Podloga koja se tradicionalno koristi u štampanim pločama obično je napravljena od fiberglasa u kombinaciji sa epoksidnom smolom. Podloga je sa jedne ili dvije strane prekrivena bakarnom folijom.

Elektroničke štampane ploče napravljene od papira od fenolne smole, takođe presvučene bakrenim filmom, smatraju se isplativim za proizvodnju. Stoga se češće od drugih varijacija koriste za opremanje elektroničke opreme za kućanstvo.

Veze se izvode premazivanjem ili jetkanjem bakrene površine podloge. Bakarne staze su presvučene kalaj-olovnom kompozicijom za zaštitu od korozije. Kontaktne igle na štampanim pločama premazane su slojem kalaja, zatim nikla i na kraju zlata.

Izvođenje operacija vezivanja

Tehnologija površinske montaže uključuje korištenje ravnih (u obliku slova J) ili ugaonih (u obliku slova L) grana. Zbog takvih grananja svaki elektronski dio je direktno povezan sa štampanim kolom.

Upotrebom složene paste (ljepilo + fluks + lem), elektronski dijelovi se privremeno drže na mjestu kontakta. Zadržavanje se nastavlja sve dok se štampana ploča ne ubaci u pećnicu. Tamo se lem topi i povezuje dijelove strujnog kola.

Uprkos izazovima postavljanja komponenti, tehnologija površinske montaže ima još jednu važnu prednost.

Ova tehnika eliminiše dugotrajan proces bušenja i umetanja zaptivki za vezivanje, kao što se praktikuje kod zastarele metode kroz rupe. Međutim, obje tehnologije i dalje se aktivno koriste.

Dizajn elektronskih štampanih ploča

Svaka pojedinačna elektronska štampana ploča (serija ploča) dizajnirana je za jedinstvenu funkcionalnost. Dizajneri elektronskih štampanih ploča okreću se dizajnu sistema i specijalizovanog "softvera" za postavljanje kola na štampanu ploču.

Razmak između provodnih staza obično se mjeri u vrijednostima ne većim od 1 mm. Izračunavaju se lokacije rupa za provodnike komponenti ili kontaktne tačke.

Sve ove informacije se prevode u softverski format kompjutera koji upravlja mašinom za bušenje. Na isti način je programirana i automatska mašina za proizvodnju elektronskih štampanih ploča.

Nakon što je dijagram sklopa postavljen, negativna slika kola (maske) se prenosi na prozirni list plastike. Područja negativne slike koja nisu uključena u sliku kola su označena crnom bojom, a sam krug ostaje transparentan.

Industrijska proizvodnja elektronskih štampanih ploča

Tehnologije proizvodnje elektronskih štampanih ploča omogućavaju uslove proizvodnje u čistom okruženju. Atmosfera i objekti proizvodnih prostorija se automatski kontrolišu na prisustvo zagađivača.

Mnoge kompanije za proizvodnju elektronskih štampanih ploča praktikuju jedinstvenu proizvodnju. I unutra standardni obrazac proizvodnja dvostrane štampe elektronska tabla tradicionalno uključuje sljedeće korake:

Izrada baze

1. Fiberglas se uzima i prolazi kroz procesni modul.
2. Impregniran epoksidnom smolom (uranjanjem, prskanjem).
3. Stakleno vlakno se na mašini valja do željene debljine podloge.
4. Osušite podlogu u pećnici i stavite je na velike ploče.
5. Paneli su složeni u hrpe, naizmjenično sa bakrenom folijom i podlogom premazanom ljepilom.

Na kraju se slagalice stavljaju pod presu, gde se na temperaturi od 170°C i pritisku od 700 kg/mm2 presuju 1-2 sata. Epoksidna smola se stvrdne, a bakarna folija se pod pritiskom vezuje za podlogu.

Bušenje i kalajisanje rupa

1. Uzima se nekoliko podložnih ploča, postavljaju jedna na drugu i čvrsto fiksiraju.
2. Preklopljeni snop se postavlja u CNC mašinu, gde se buše rupe prema šematskom uzorku.
3. Napravljene rupe su očišćene od viška materijala.
4. Unutrašnje površine provodnih rupa su presvučene bakrom.
5. Neprovodne rupe ostaju neprevučene.

Izrada crteža štampane ploče

Uzorak PCB kola je kreiran korištenjem aditivnog ili suptraktivnog principa. U slučaju opcije aditiva, podloga se premazuje bakrom prema željenom uzorku. U ovom slučaju, dio izvan sheme ostaje neobrađen.

Proces oduzimanja prvenstveno pokriva ukupnu površinu podloge. Zatim se pojedina područja koja nisu uključena u dijagram urezuju ili izrezuju.

Kako funkcionira proces aditiva?

Površina folije podloge je prethodno odmašćena. Paneli prolaze kroz vakuumsku komoru. Zbog vakuuma, sloj pozitivnog fotorezist materijala je čvrsto sabijen po cijeloj površini folije.

Pozitivan materijal za fotorezist je polimer koji ima sposobnost topljivosti pod ultraljubičastim zračenjem. Uslovi vakuuma eliminišu svaki mogući preostali zrak između folije i fotorezista.

Šablon kruga se postavlja na vrh fotorezista, nakon čega se paneli izlažu intenzivnom ultraljubičastom svjetlu. Pošto maska ​​ostavlja delove kruga providnim, fotorezist na ovim tačkama je izložen UV zračenju i rastvara se.

Zatim se maska ​​skida i paneli se oprašuju alkalnim rastvorom. Ovo, neka vrsta razvijača, pomaže u rastvaranju ozračenog fotootpora duž granica područja dizajna kola. Tako bakrena folija ostaje izložena na površini podloge.

Zatim su ploče pocinčane bakrom. Bakarna folija služi kao katoda tokom procesa galvanizacije. Izložena područja su pocinkovana na debljinu od 0,02-0,05 mm. Preostala područja ispod fotorezista nisu pocinkovana.

Bakarni tragovi se dodatno premazuju kalaj-olovnom kompozicijom ili drugim zaštitnim premazom. Ova dejstva sprečavaju oksidaciju bakra i stvaraju otpornost za sledeću fazu proizvodnje.

Nepotreban fotorezist se uklanja sa podloge pomoću kiselog rastvarača. Bakrena folija između dizajna kola i premaza je izložena. Budući da je bakar PCB kola zaštićen spojem kalaja i olova, na vodič ovdje ne djeluje kiselina.

Tehnike industrijske proizvodnje elektronskih ploča

Za proizvodnju tiskane ploče potrebno je odabrati sljedeće materijale: materijal za dielektričnu podlogu tiskane ploče, materijal za tiskane provodnike i materijal za zaštitni premaz od vlage. Prvo ćemo odrediti materijal za dielektričnu bazu PCB-a.

Postoji veliki izbor laminata od bakarne folije. Mogu se podijeliti u dvije grupe:

– na papiru;

– na bazi fiberglasa.

Ovi materijali, u obliku krutih listova, formiraju se od nekoliko slojeva papira ili fiberglasa, koji su međusobno povezani vezivom vrućim presovanjem. Vezivo je obično fenolna smola za papir ili epoksid za stakloplastike. U nekim slučajevima mogu se koristiti i poliester, silikonske smole ili fluoroplastika. Laminati su sa jedne ili obje strane obloženi bakarnom folijom standardne debljine.

Karakteristike gotove štampane ploče zavise od specifične kombinacije početni materijali, kao i iz tehnologije, uključujući mehaničku obradu ploča.

U zavisnosti od podloge i materijala za impregnaciju, postoji nekoliko vrsta materijala za dielektričnu podlogu štampane ploče.

Fenolni getinax je papirna baza impregnirana fenolnom smolom. Getinaks ploče su namenjene za upotrebu u kućnoj opremi jer su veoma jeftine.

Epoxy getinax je materijal na istoj papirnoj bazi, ali impregniran epoksidnom smolom.

Epoxy fiberglass je materijal na bazi stakloplastike impregniran epoksidnom smolom. Ovaj materijal kombinuje visoku mehaničku čvrstoću i dobra električna svojstva.

Čvrstoća na savijanje i udarna čvrstoćaŠtampana ploča mora biti dovoljno visoka da se ploča može neoštećeno opteretiti elementima sa velikom masom ugrađenim na njoj.

U pravilu se fenolni i epoksidni laminati ne koriste u pločama s metaliziranim rupama. U takvim pločama na zidove rupa se nanosi tanak sloj bakra. Budući da je temperaturni koeficijent ekspanzije bakra 6-12 puta manji od fenolnog getinaksa, postoji određen rizik od nastanka pukotina u metaliziranom sloju na zidovima rupa tokom termičkog udara kojem je štampana ploča izložena u mašina za grupno lemljenje.

Pukotina u metaliziranom sloju na zidovima rupa naglo smanjuje pouzdanost veze. U slučaju korištenja epoksidnog laminata od stakloplastike, omjer temperaturnih koeficijenata ekspanzije je približno jednak tri, a rizik od pukotina u rupama je prilično mali.

Iz poređenja karakteristika podloga proizilazi da su u svim aspektima (osim po cijeni) podloge od epoksi fiberglas laminata superiornije u odnosu na podloge od getinaxa. Štampane ploče od epoksidnog stakloplastičnog laminata odlikuju se manjom deformacijom od štampanih ploča od fenola i epoksidnog getinaksa; potonji imaju stepen deformacije deset puta veći od stakloplastike.

Neke karakteristike razne vrste laminati su prikazani u tabeli 4.

Tabela 4 - Karakteristike različitih vrsta laminata

Upoređujući ove karakteristike, zaključujemo da se za proizvodnju dvostranih štampanih ploča treba koristiti samo epoksidna stakloplastika. U ovom predmetnom projektu odabran je laminat od fiberglasa SF-2-35-1,5.

Folija koja se koristi za foliranje dielektrične baze može biti bakarna, aluminijumska ili nikalna folija. kako god aluminijska folija inferiorniji od bakra, jer se teško lemi, a nikal ima visoku cijenu. Stoga kao foliju biramo bakar.

Bakarna folija je dostupna u različitim debljinama. Standardne debljine folije za najširu upotrebu su 17,5; 35; 50; 70; 105 mikrona. Prilikom jetkanja bakra po debljini, jetkač djeluje i na bakarnu foliju sa bočnih rubova ispod fotorezista, izazivajući takozvano „jedkanje“. Za njegovo smanjenje obično se koristi tanja bakrena folija debljine 35 i 17,5 mikrona. Stoga biramo bakarnu foliju debljine 35 mikrona.

1.7 Odabir metode proizvodnje PCB-a

Svi procesi proizvodnje štampanih ploča mogu se podijeliti na subtraktivne i poluaditivne.

Proces oduzimanja ( oduzimanje-oduzmi) dobivanje provodljivog uzorka uključuje selektivno uklanjanje dijelova provodljive folije jetkanjem.

Aditivni proces (additio-dodati) - u selektivnom taloženju provodljivog materijala na nefolijski osnovni materijal.

Poluaditivni proces uključuje preliminarnu nanošenje tankog (pomoćnog) provodljivog premaza, koji se naknadno uklanja iz područja praznina.

U skladu sa GOST 23751 - 86, dizajn štampanih ploča treba izvesti uzimajući u obzir sljedeće metode proizvodnje:

– hemikalija za GPC

– kombinovano pozitivno na DPP

Metalizacija prolaznih rupa za MPP

Tako će se ova štampana ploča, razvijena u predmetnom projektu, proizvoditi na bazi dvostranog folijskog dielektrika kombinovanom pozitivnom metodom. Ova metoda omogućava dobijanje provodnika širine do 0,25 mm. Konduktivni uzorak se dobija metodom subtraktivnosti.

2 PRORAČUN ELEMENATA VODENJA

2.1 Proračun prečnika montažnih rupa

Strukturno-tehnološki proračun štampanih ploča vrši se uzimajući u obzir proizvodne greške u dizajnu provodnih elemenata, fotomaske, baziranja, bušenja itd. Granične vrijednosti glavni parametri sklop štampanih kola, koje se mogu osigurati pri projektovanju i proizvodnji za pet klasa gustine montaže, date su u tabeli 4.

Tabela 4 – Granične vrijednosti glavnih parametara štampanog ožičenja

Tabela pokazuje:

t – širina provodnika;

S – razmak između provodnika, kontaktnih pločica, provodnika i kontaktne pločice ili provodnika i metalizirane rupe;

b – udaljenost od ivice izbušena rupa do ruba kontaktne pločice ove rupe (garantni pojas);

g – odnos minimalnog prečnika metalizovane rupe i debljine ploče.

Odabrane dimenzije prema tabeli 1. moraju biti usklađene sa tehnološkim mogućnostima određene proizvodnje.

Granične vrijednosti tehnoloških parametara strukturnih elemenata tiskane ploče (tablica 5) dobivene su kao rezultat analize proizvodnih podataka i eksperimentalnih studija točnosti pojedinih operacija.

Tabela 5 – Granične vrijednosti parametara procesa

Nastavak tabele 5

Minimalni prečnik metalizirana (preko) rupa:

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

gdje je g = 0,33 gustina štampanog kola za treću klasu tačnosti.

H izračunato – debljina folijskog dielektrika ploče.

Štampana ploča (PCB, ili štampana ploča za ožičenje, PWB) je dielektrična ploča na površini i/ili zapremini od koje se formiraju električno vodljivi krugovi elektronskog kola. Štampana ploča je dizajnirana da električno i mehanički poveže različite elektronske komponente. Elektronske komponente na štampanoj ploči su svojim terminalima povezane sa elementima provodljivog uzorka, obično lemljenjem.

Za razliku od zidni, na štampanoj ploči, elektroprovodljiva šara je napravljena od folije, koja se u potpunosti nalazi na čvrstoj izolacionoj podlozi. Štampana ploča sadrži montažne rupe i jastučiće za montažu olovnih ili ravnih komponenti. Osim toga, štampane ploče imaju priključke za električni priključak dijelovi folije smješteni na različitim slojevima ploče. WITH spoljne strane obično označeno na tabli zaštitna obloga(“lemna maska”) i oznake (popratni crtež i tekst prema projektnoj dokumentaciji).

U zavisnosti od broja slojeva sa elektroprovodljivim uzorkom, štampane ploče se dele na:

jednostrano (OSP): postoji samo jedan sloj folije zalijepljen na jednu stranu dielektrične ploče.

dvostrano (DPP): dva sloja folije.

višeslojni (MLP): folija ne samo na dvije strane ploče, već iu unutrašnjim slojevima dielektrika. Višeslojne štampane ploče izrađuju se lepljenjem više jednostranih ili dvostranih ploča.

Kako se povećava složenost projektovanih uređaja i gustina ugradnje, povećava se i broj slojeva na pločama.

Osnova štampane ploče je dielektrik, a najčešće korišćeni materijali su fiberglas i getinax. Takođe, osnova štampanih ploča može biti metalna baza, obložena dielektrikom (na primjer, eloksiranim aluminijem), bakrena folija gusjenica se nanosi na vrh dielektrika. Takve štampane ploče se koriste u energetskoj elektronici za efikasno odvođenje toplote sa elektronskih komponenti. U ovom slučaju, metalna osnova ploče pričvršćena je na radijator. Materijali koji se koriste za štampane ploče koje rade u mikrotalasnom opsegu i na temperaturama do 260 °C su fluoroplasti ojačani staklenom tkaninom (na primer FAF-4D) i keramikom. Fleksibilne ploče napravljen od poliimidnih materijala kao što je Kapton.

Koji materijal ćemo koristiti za izradu ploča?

Najčešći, pristupačni materijali za izradu ploča su Getinax i Fiberglass. Getinax papir impregniran bakelitnim lakom, fiberglas tekstolit sa epoksidom. Definitivno ćemo koristiti fiberglas!

Folijski laminat od stakloplastike su listovi izrađeni od staklenih tkanina impregniranih vezivom na bazi epoksidne smole i obostrano obložen bakrenom elektrolitički galvanski otpornom folijom debljine 35 mikrona. Ekstremno dozvoljena temperatura od -60ºS do +105ºS. Ima vrlo visoka mehanička i električna izolacijska svojstva i lako se obrađuje rezanjem, bušenjem, štancanjem.

Fiberglas se uglavnom koristi jednostrano ili dvostrano debljine 1,5 mm i sa bakarnom folijom debljine 35 mikrona ili 18 mikrona. Koristit ćemo jednostrani laminat od fiberglasa debljine 0,8 mm sa folijom debljine 35 mikrona (zašto će biti detaljnije objašnjeno u nastavku).

Metode za izradu štampanih ploča kod kuće

Ploče se mogu proizvoditi hemijski i mehanički.

Kemijskom metodom, na onim mjestima gdje bi na ploči trebale biti tragove (uzorak), na foliju se nanosi zaštitni sastav (lak, toner, boja itd.). Zatim se ploča uranja u poseban rastvor (gvozdeni hlorid, vodikov peroksid i drugi) koji „korodira“ bakrenu foliju, ali ne utiče na zaštitni sastav. Kao rezultat toga, bakar ostaje pod zaštitnim sastavom. Zaštitni sastav nakon toga se uklanja rastvaračem i ostaje gotova ploča.

Mehanička metoda koristi skalpel (za ručnu proizvodnju) ili glodalicu. Poseban rezač pravi žljebove na foliji, ostavljajući na kraju otoke s folijom - neophodan uzorak.

Mašine za glodanje su prilično skupe, a same glodalice su skupe i imaju kratak resurs. Dakle, nećemo koristiti ovu metodu.

Najjednostavniji hemijska metoda- priručnik. Lakom za rizograf crtamo tragove na ploči, a zatim ih jedkamo otopinom. Ova metoda ne dozvoljava izradu složenih ploča sa vrlo tankim tragovima - tako da to nije ni naš slučaj.

Sljedeća metoda izrade ploča je korištenje fotorezista. Ovo je vrlo uobičajena tehnologija (ploče se izrađuju ovom metodom u tvornici) i često se koristi kod kuće. Na internetu postoji mnogo članaka i metoda za izradu ploča pomoću ove tehnologije. Daje vrlo dobre i ponovljive rezultate. Međutim, ni to nije naša opcija. Glavni razlog su prilično skupi materijali (fotootpor, koji se takođe vremenom kvari), kao i dodatni alati (UV lampa, laminator). Naravno, ako kod kuće imate veliku proizvodnju ploča - tada je fotorezist bez premca - preporučujemo da ga savladate. Također je vrijedno napomenuti da nam oprema i fotorezist tehnologija omogućavaju proizvodnju sitotiska i zaštitnih maski na štampanim pločama.

Pojavom laserskih pisača, radio-amateri su ih počeli aktivno koristiti za proizvodnju ploča. Kao što znate, laserski štampač koristi "toner" za štampanje. Ovo je poseban prah koji se interesuje pod temperaturom i lijepi se za papir - rezultat je crtež. Toner je otporan na razne hemikalije, što mu omogućava da se koristi kao zaštitni premaz na površini bakra.

Dakle, naša metoda je da prenesemo toner sa papira na površinu bakarna folija a zatim urezati ploču specijalno rešenje da dobijem crtež.

Zbog svoje lakoće upotrebe, ova metoda je postala vrlo raširena u radioamaterskim programima. Ako u Yandex ili Google upišete kako prenijeti toner sa papira na ploču, odmah ćete pronaći izraz kao što je "LUT" - tehnologija laserskog peglanja. Ploče po ovoj tehnologiji izrađuju se ovako: uzorak staza se štampa u zrcalnoj verziji, papir se nanosi na dasku sa šarom na bakru, vrh ovog papira se pegla, toner omekšava i lepi se za board. Papir se zatim natopi vodom i ploča je spremna.

Na internetu postoji "milion" članaka o tome kako napraviti ploču koristeći ovu tehnologiju. Ali ova tehnologija ima mnoge nedostatke koji zahtijevaju direktne ruke i jako dugo vremena da se prilagodite na nju. Odnosno, morate to osjetiti. Isplate ne izlaze prvi put, izlaze svaki drugi put. Postoje mnoga poboljšanja - korištenje laminatora (sa modifikacijom - uobičajeni nema dovoljno temperature), što vam omogućava da postignete vrlo dobre rezultate. Postoje čak i metode za izradu specijalnih toplotnih presa, ali sve to opet zahtijeva posebnu opremu. Glavni nedostaci LUT tehnologije:

pregrijavanje - staze se šire - postaju šire

pregrijavanje - tragovi ostaju na papiru

papir je “spržen” na ploču - čak i kada je mokar teško se skida - kao rezultat, toner se može oštetiti. Na internetu postoji mnogo informacija o tome koji papir odabrati.

Porozni toner - nakon uklanjanja papira ostaju mikropore u toneru - kroz njih se i ploča ugrize - dobijaju se korodirani tragovi

ponovljivost rezultata - danas odličan, sutra loš, pa dobar - jako je teško postići stabilan rezultat - potrebna vam je striktno konstantna temperatura za zagrijavanje tonera, potreban vam je stabilan kontaktni pritisak na ploču.

Usput, nisam uspio napraviti ploču na ovaj način. Pokušao sam to učiniti i na časopisima i na premazanom papiru. Kao rezultat toga, čak sam i pokvario ploče - bakar je nabubrio zbog pregrijavanja.

Iz nekog razloga, na Internetu postoji nepravedno malo informacija o drugoj metodi prijenosa tonera - metodi hladnog kemijskog prijenosa. Zasnovan je na činjenici da toner nije rastvorljiv u alkoholu, ali je rastvorljiv u acetonu. Kao rezultat toga, ako odaberete mješavinu acetona i alkohola koja će samo omekšati toner, onda se može "ponovno zalijepiti" na ploču od papira. Ova metoda mi se jako svidjela i odmah je urodila plodom - prva ploča je bila spremna. Međutim, kako se kasnije ispostavilo, nigdje nisam mogao pronaći detaljne informacije, što bi dalo 100% rezultate. Potrebna nam je metoda kojom bi čak i dijete moglo napraviti ploču. Ali drugi put nije uspjelo napraviti ploču, pa je opet trebalo dugo da se odaberu potrebni sastojci.

Kao rezultat toga, nakon mnogo truda, razvijen je niz akcija, odabrane su sve komponente koje daju, ako ne 100%, onda 95% dobrog rezultata. I što je najvažnije, proces je toliko jednostavan da dijete može napraviti ploču potpuno samostalno. Ovo je metoda koju ćemo koristiti. (naravno, možete nastaviti da ga dovodite do ideala - ako vam bude bolje, onda pišite). Prednosti ove metode:

svi reagensi su jeftini, pristupačni i sigurni

nije potreban dodatni alat (pegle, lampe, laminatori - ništa, iako ne - potrebna vam je šerpa)

nema načina da oštetite ploču - ploča se uopće ne zagrijava

papir se sam odvaja - možete vidjeti rezultat prijenosa tonera - gdje transfer nije izašao

u toneru nema pora (zapečaćene su papirom) - dakle, nema jedki

radimo 1-2-3-4-5 i uvijek dobijemo isti rezultat - skoro 100% ponovljivost

Prije nego što počnemo, hajde da vidimo koje ploče su nam potrebne i šta možemo učiniti kod kuće koristeći ovu metodu.

Osnovni zahtjevi za proizvedene ploče

Radićemo uređaje na mikrokontrolerima, koristeći moderne senzore i mikro kola. Mikročipovi postaju sve manji i manji. Shodno tome, potrebno je izvršiti slijedećih zahtjeva na daske:

ploče moraju biti dvostrane (obično odvojene jednostrana ploča vrlo teško, napraviti četveroslojne ploče kod kuće je prilično teško, mikrokontrolerima je potreban sloj zemlje za zaštitu od smetnji)

gusjenice treba da budu debljine 0,2 mm - ova veličina je sasvim dovoljna - 0,1 mm bi bilo još bolje - ali postoji mogućnost nagrizanja i odlijetanja tragova tokom lemljenja

razmaci između staza su 0,2 mm - to je dovoljno za gotovo sve strujne krugove. Smanjenje razmaka na 0,1 mm prepuno je spajanja staza i poteškoća u praćenju ploče zbog kratkih spojeva.

Nećemo koristiti zaštitne maske, niti ćemo raditi sitotisak - to će zakomplikovati proizvodnju, a ako sami pravite ploču, onda za tim nema potrebe. Opet, na internetu ima dosta informacija o ovoj temi, a ako želite, možete i sami odraditi “maraton”.

Daske nećemo kalajisati, to takođe nije potrebno (osim ako ne pravite uređaj 100 godina). Za zaštitu ćemo koristiti lak. Naš glavni cilj je da brzo, efikasno i jeftino napravimo ploču za uređaj kod kuće.

Ovako izgleda gotova ploča. izrađene po našoj metodi - staze 0,25 i 0,3, udaljenosti 0,2

Kako napraviti dvostranu ploču od 2 jednostrane

Jedan od izazova izrade dvostranih ploča je poravnavanje stranica tako da se spojevi poravnaju. Obično se za to pravi “sendvič”. Na listu papira se štampaju dvije strane odjednom. List je presavijen na pola, a strane su precizno poravnate posebnim oznakama. Unutra je postavljen dvostrani tekstolit. LUT metodom se takav sendvič pegla i dobije se dvostrana daska.

Međutim, kod metode prijenosa hladnog tonera, sam prijenos se vrši pomoću tekućine. Zbog toga je veoma teško organizovati proces vlaženja jedne strane u isto vreme kada i druge strane. To se, naravno, takođe može učiniti, ali uz pomoć specijalni uređaj- mini presa (vice). Uzimaju se debeli listovi papira - koji upijaju tečnost za prenošenje tonera. Plahte se navlaže kako tečnost ne bi kapala i plahta zadržala oblik. A onda se pravi "sendvič" - navlaženi lim, list toaletni papir za apsorpciju višak tečnosti, list sa slikom, obostrana tabla, list sa slikom, list toalet papira, opet vlažna čaršava. Sve je to vertikalno stegnuto u škripcu. Ali nećemo to učiniti, uradićemo to jednostavnije.

Na forumima za proizvodnju ploča pojavila se vrlo dobra ideja - kakav je problem napraviti dvostranu ploču - uzmite nož i prepolovite PCB. Budući da je fiberglas slojevit materijal, to nije teško učiniti uz određenu vještinu:

Kao rezultat, od jedne dvostrane ploče debljine 1,5 mm dobijamo dvije jednostrane polovice.

Zatim napravimo dvije ploče, izbušimo ih i to je to - savršeno su poravnate. Nije uvijek bilo moguće ravnomjerno seći PCB, pa je na kraju došla ideja da se koristi tanak jednostrani PCB debljine 0,8 mm. Dvije polovine tada ne moraju biti zalijepljene zajedno; oni će se držati na mjestu pomoću zalemljenih kratkospojnika u vias, dugmad, konektori. Ali ako je potrebno, možete ga bez problema zalijepiti epoksidnim ljepilom.

Glavne prednosti ovog planinarenja:

Tekstolit debljine 0,8 mm lako se seče makazama za papir! U bilo kojem obliku, odnosno vrlo je lako rezati da pristaje tijelu.

Tanka PCB - prozirna - svjetlucanjem svjetiljke odozdo možete lako provjeriti ispravnost svih staza, kratkih spojeva, prekida.

Lemljenje jedne strane je lakše - komponente s druge strane ne ometaju i lako možete kontrolirati lemljenje pinova mikrokola - možete spojiti strane na samom kraju

Morate izbušiti duplo više rupa i rupe se mogu malo poklapati

Krutost konstrukcije se malo gubi ako ne zalijepite ploče zajedno, ali lijepljenje nije baš zgodno

Jednostrani laminat od stakloplastike debljine 0,8 mm teško je kupiti; većina ljudi prodaje 1,5 mm, ali ako ga ne možete nabaviti, možete nožem izrezati deblji tekstolit.

Idemo dalje na detalje.

Potrebni alati i hemiju

Biće nam potrebni sledeći sastojci:

Sada kada imamo sve ovo, idemo korak po korak.

1. Raspored slojeva ploče na listu papira za štampanje pomoću InkScape-a

Komplet automatskih stezaljki:

Preporučujemo prvu opciju - jeftinija je. Zatim morate lemiti žice i prekidač (po mogućnosti dugme) na motor. Bolje je postaviti dugme na kućište kako bi bilo praktičnije brzo uključivanje i isključivanje motora. Ostaje samo da odaberete napajanje, možete uzeti bilo koje napajanje sa 7-12V strujom 1A (moguće je manje), ako nema takvog napajanja, tada može biti prikladno USB punjenje na 1-2A ili Krona baterija (samo morate probati - ne vole svi motore za punjenje, motor se možda neće pokrenuti).

Bušilica je spremna, možete bušiti. Ali samo treba da bušite strogo pod uglom od 90 stepeni. Možete napraviti mini mašinu - na Internetu postoje različite šeme:

Ali postoji jednostavnije rješenje.

Pribor za bušenje

Da biste izbušili tačno 90 stepeni, dovoljno je napraviti šablon za bušenje. Uradićemo nešto ovako:

Veoma je lako napraviti. Uzmite kvadrat bilo koje plastike. Stavljamo našu bušilicu na sto ili neku drugu ravna povrsina. I izbušite rupu u plastici koristeći potrebnu bušilicu. Važno je osigurati ravnomjerno horizontalno kretanje bušilice. Motor možete nasloniti na zid ili šinu, kao i plastiku. Zatim upotrijebite veliku bušilicu da izbušite rupu za steznu čauru. Sa stražnje strane izbušite ili odrežite komad plastike tako da bušilica bude vidljiva. Na dno možete zalijepiti neklizajuću površinu - papir ili gumicu. Za svaku bušilicu se mora napraviti takva šablona. Ovo će osigurati savršeno precizno bušenje!

Ova opcija je također prikladna, odrežite dio plastike na vrhu i odrežite kut odozdo.

Evo kako bušiti s njim:

Bušilicu stegnemo tako da viri 2-3 mm potpuno uranjanje colets. Bušilicu stavljamo na mesto gde treba da izbušimo (prilikom jetkanja ploče imaćemo oznaku gde da izbušimo u vidu mini rupe u bakru - u Kicadu smo posebno stavili kvačicu za to, tako da bušilica će stajati sama), pritisnite šablon i uključite motor - rupa spremna. Za osvjetljenje možete koristiti baterijsku lampu tako što ćete je staviti na sto.

Kao što smo ranije pisali, rupe možete bušiti samo na jednoj strani - tamo gdje staze stanu - druga polovina se može izbušiti bez uboda duž prve rupe za vođenje. Ovo štedi malo truda.

8. Limovanje ploče

Zašto kalajisati ploče - uglavnom za zaštitu bakra od korozije. Glavni nedostatak kalajisanja je pregrijavanje ploče i moguće oštećenje gusjenica. Ako nemate stanicu za lemljenje, definitivno nemojte kalajisati ploču! Ako jeste, onda je rizik minimalan.

Dasku možete kalajisati legurom RUŽE u kipućoj vodi, ali je skupa i teško dostupna. Bolje je kalajisati običnim lemom. Da biste to učinili sa visokim kvalitetom, vrlo tanki sloj potrebno je napraviti jednostavan uređaj. Uzimamo komad pletenice za lemljenje dijelova i stavljamo ga na vrh, pričvrstimo ga na vrh žicom tako da se ne odlijepi:

Pokrivamo ploču fluksom - na primjer LTI120 i pletenicu također. Sada stavljamo lim u pletenicu i pomičemo ga duž daske (obojimo) - dobijamo odličan rezultat. Ali dok koristite pletenicu, ona se raspada i bakreno vlakno počinje da ostaje na ploči - moraju se ukloniti, inače će doći do kratkog spoja! To možete vrlo lako vidjeti tako što ćete upaliti baterijsku lampu na poleđinu ploče. Kod ove metode dobro je koristiti ili moćno lemilo (60 vati) ili leguru ROSE.

Kao rezultat toga, bolje je ne kalajisati ploče, već ih lakirati na samom kraju - na primjer, PLASTIC 70, ili jednostavnim akrilnim lakom kupljenim od auto dijelova KU-9004:

Fino podešavanje metode prijenosa tonera

Postoje dvije točke u metodi koje se mogu podesiti i koje možda neće raditi odmah. Da biste ih konfigurisali, potrebno je da napravite probnu ploču u Kicadu, staze u kvadratnoj spirali različitih debljina, od 0,3 do 0,1 mm i sa različitim intervalima, od 0,3 do 0,1 mm. Bolje je odmah odštampati nekoliko takvih uzoraka na jednom listu i izvršiti podešavanja.

Mogući problemi koje ćemo otkloniti:

1) staze mogu promijeniti geometriju - raširiti se, postati šire, obično vrlo malo, do 0,1 mm - ali to nije dobro

2) toner se možda neće dobro zalijepiti za ploču, odvojiti se kada se papir ukloni ili se slabo lijepi za ploču

Prvi i drugi problem su međusobno povezani. Ja rješavam prvo, ti dolaziš do drugog. Moramo naći kompromis.

Tragovi se mogu širiti iz dva razloga - prevelikog pritiska, previše acetona u nastaloj tečnosti. Prije svega, morate pokušati smanjiti opterećenje. Minimalno opterećenje je oko 800g, ne vrijedi ga smanjiti ispod. Shodno tome, postavljamo teret bez ikakvog pritiska - samo ga stavimo na vrh i to je to. Mora postojati 2-3 sloja toalet papira kako bi se osiguralo dobro upijanje viška rastvora. Morate osigurati da nakon uklanjanja utega papir bude bijel, bez ljubičastih mrlja. Takve mrlje ukazuju na jako topljenje tonera. Ako ga ne možete podesiti utegom, a tragovi se i dalje zamagljuju, povećajte udio sredstva za uklanjanje laka za nokte u otopini. Možete povećati na 3 dijela tekućine i 1 dio acetona.

Drugi problem, ako nema kršenja geometrije, ukazuje na nedovoljnu težinu tereta ili malu količinu acetona. Opet, vrijedi početi s opterećenjem. Više od 3 kg nema smisla. Ako se toner i dalje ne lijepi dobro za ploču, tada morate povećati količinu acetona.

Ovaj problem se uglavnom javlja kada promijenite sredstvo za skidanje laka za nokte. Nažalost, ovo nije trajna ili čista komponenta, ali je nije bilo moguće zamijeniti drugom. Pokušala sam ga zamijeniti alkoholom, ali očigledno smjesa nije homogena i toner se lijepi na neke mrlje. Također, sredstvo za skidanje laka za nokte može sadržavati aceton, tada će ga biti potrebno manje. Općenito, morat ćete izvršiti takvo podešavanje jednom dok ne ponestane tekućine.

Ploča je spremna

Ako odmah ne zalemite ploču, ona mora biti zaštićena. Najlakši način da to učinite je da ga premažete fluksom od alkoholne smole. Prije lemljenja, ovaj premaz će se morati ukloniti, na primjer, izopropil alkoholom.

Alternativne opcije

Možete napraviti i tablu:

Uz to, usluge proizvodnje ploča po narudžbi sada postaju sve popularnije – na primjer Easy EDA. Ako vam je potrebna složenija ploča (na primjer, 4-slojna ploča), onda je to jedini izlaz.