Τι αντιπροσωπεύει έντυπος σανίδεςΕΝΑ?

Εντυπος σανίδεςΕΝΑή σανίδεςΕΝΑ, είναι μια πλάκα ή πίνακας που αποτελείται από ένα ή δύο αγώγιμα σχέδια που βρίσκονται στην επιφάνεια μιας διηλεκτρικής βάσης ή ένα σύστημα αγώγιμων σχεδίων που βρίσκονται στον όγκο και στην επιφάνεια μιας διηλεκτρικής βάσης, διασυνδεδεμένα σύμφωνα με ένα διάγραμμα κυκλώματος, που προορίζεται για ηλεκτρική σύνδεση και μηχανική στερέωση ηλεκτρονικών προϊόντων, κβαντικών ηλεκτρονικών και ηλεκτρικών προϊόντων που είναι εγκατεστημένα σε αυτό - παθητικά και ενεργά ηλεκτρονικά εξαρτήματα.

Το πιο απλό έντυπος σανίδεςω είναι σανίδεςΕΝΑ, που περιέχει χάλκινους αγωγούς στη μία πλευρά έντυπος σανίδεςμικρόκαι συνδέει τα στοιχεία του αγώγιμου σχεδίου σε μία μόνο από τις επιφάνειές του. Τέτοιος σανίδεςμικρόγνωστό ως μονή στρώση έντυπος σανίδεςμικρόή μονομερής έντυπος σανίδεςμικρό(συντομογραφία ως ΑΚΙ).

Σήμερα, το πιο δημοφιλές στην παραγωγή και το πιο διαδεδομένο έντυπος σανίδεςμικρό, που περιέχουν δύο στρώματα, δηλαδή περιέχουν ένα αγώγιμο σχέδιο και στις δύο πλευρές σανίδεςμικρό– διπλής όψης (διπλής στρώσης) έντυπος σανίδεςμικρό(συντομογραφία DPP). Οι μέσω συνδέσεων χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση αγωγών μεταξύ των στρωμάτων. εγκατάστασημεταλλικές και μεταβατικές τρύπες. Ωστόσο, ανάλογα με τη φυσική πολυπλοκότητα του σχεδίου έντυπος σανίδεςμικρό, όταν η καλωδίωση είναι και στις δύο πλευρές σανίδεςδεν γίνεται πολύ περίπλοκη στην παραγωγή Σειράδιαθέσιμο πολυστρωματικό έντυπος σανίδεςμικρό(συντομογραφία MPP), όπου το αγώγιμο σχέδιο σχηματίζεται όχι μόνο στις δύο εξωτερικές πλευρές σανίδεςμικρό, αλλά και στα εσωτερικά στρώματα του διηλεκτρικού. Ανάλογα με την πολυπλοκότητα, πολλαπλών επιπέδων έντυπος σανίδεςμικρόμπορεί να κατασκευαστεί από 4,6,...24 ή περισσότερες στρώσεις.

Για εγκατάστασηΕΝΑηλεκτρονικά εξαρτήματα έντυπος σανίδεςμικρό, απαιτείται τεχνολογική λειτουργία - συγκόλληση, χρησιμοποιείται για τη λήψη μόνιμης σύνδεσης εξαρτημάτων από διαφορετικά μέταλλα με την εισαγωγή λιωμένου μετάλλου - συγκόλληση, η οποία έχει περισσότερα χαμηλή θερμοκρασίατήξη από τα υλικά των εξαρτημάτων που ενώνονται. Οι συγκολλημένες επαφές των εξαρτημάτων, καθώς και η συγκόλληση και η ροή, έρχονται σε επαφή και υποβάλλονται σε θέρμανση σε θερμοκρασία πάνω από το σημείο τήξης της συγκόλλησης, αλλά κάτω από τη θερμοκρασία τήξης των εξαρτημάτων που συγκολλούνται. Ως αποτέλεσμα, η συγκόλληση μπαίνει μέσα υγρή κατάστασηκαι βρέχει τις επιφάνειες των μερών. Μετά από αυτό, η θέρμανση σταματά και η συγκόλληση περνά στη στερεά φάση, σχηματίζοντας μια σύνδεση. Αυτή η διαδικασία μπορεί να γίνει χειροκίνητα ή χρησιμοποιώντας εξειδικευμένο εξοπλισμό.

Πριν από τη συγκόλληση, τοποθετούνται εξαρτήματα έντυπος σανίδεςΟδηγίες εξαρτημάτων σε διαμπερείς οπές σανίδεςμικρόκαι συγκολλούνται στα τακάκια επαφής ή/και στην επιμεταλλωμένη εσωτερική επιφάνεια της οπής - τα λεγόμενα. τεχνολογία εγκατάστασηΕΝΑσε τρύπες (THT Through Hole Technology - τεχνολογία εγκατάστασηΕΝΑσε τρύπες ή άλλες λέξεις - καρφίτσα εγκατάστασηή DIP εγκατάσταση). Επίσης, η πιο προοδευτική τεχνολογία επιφανειών έχει γίνει ολοένα και πιο διαδεδομένη, ειδικά στη μαζική και μεγάλης κλίμακας παραγωγή. εγκατάστασηΕΝΑ- ονομάζεται επίσης TMP (τεχνολογία εγκατάστασηΕΝΑστην επιφάνεια) ή SMT(τεχνολογία επιφανειακής τοποθέτησης) ή τεχνολογία SMD (από συσκευή επιφανειακής τοποθέτησης - συσκευή τοποθετημένη σε επιφάνεια). Η κύρια διαφορά του από την «παραδοσιακή» τεχνολογία εγκατάστασηΕΝΑσε τρύπες είναι ότι τα εξαρτήματα είναι τοποθετημένα και συγκολλημένα σε τακάκια γης, τα οποία αποτελούν μέρος του αγώγιμου σχεδίου στην επιφάνεια έντυπος σανίδεςμικρό. Στην τεχνολογία επιφανειών εγκατάστασηΕΝΑΣυνήθως, χρησιμοποιούνται δύο μέθοδοι συγκόλλησης: συγκόλληση με επαναροή πάστας συγκόλλησης και συγκόλληση με κύμα. Το κύριο πλεονέκτημα της μεθόδου κυματικής συγκόλλησης είναι η δυνατότητα ταυτόχρονης συγκόλλησης και των δύο επιφανειακών εξαρτημάτων σανίδεςμικρόκαι στις τρύπες. Ταυτόχρονα, η κυματική συγκόλληση είναι η πιο παραγωγική μέθοδος συγκόλλησης όταν εγκατάστασηε στις τρύπες. Η συγκόλληση Reflow βασίζεται στη χρήση ειδικού τεχνολογικού υλικού - πάστας συγκόλλησης. Περιέχει τρία κύρια συστατικά: συγκόλληση, ροή (ενεργοποιητές) και οργανικά πληρωτικά. ΣυγκόλλησηΕπικόλλησηεφαρμόζεται στα μαξιλαράκια επαφής είτε με χρήση διανομέα είτε μέσω μεμβράνη πολυγράφου, στη συνέχεια τοποθετούνται τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα με τα καλώδια στην πάστα συγκόλλησης και στη συνέχεια, η διαδικασία επαναροής της συγκόλλησης που περιέχεται στη συγκολλητική πάστα πραγματοποιείται σε ειδικούς φούρνους με θέρμανση έντυπος σανίδεςμικρόμε εξαρτήματα.

Για την αποφυγή ή/και την αποφυγή τυχαίου βραχυκυκλώματος αγωγών από διαφορετικά κυκλώματα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκόλλησης, οι κατασκευαστές έντυπος σανίδεςχρησιμοποιείται μια προστατευτική μάσκα συγκόλλησης (αγγλική μάσκα συγκόλλησης, επίσης γνωστή ως "λαμπρή") - ένα στρώμα από ανθεκτικό πολυμερές υλικό που έχει σχεδιαστεί για να προστατεύει τους αγωγούς από την είσοδο συγκόλλησης και ροής κατά τη συγκόλληση, καθώς και από υπερθέρμανση. Συγκόλληση μάσκακαλύπτει τους αγωγούς και αφήνει εκτεθειμένα τα μαξιλαράκια και τους συνδέσμους λεπίδων. Τα πιο κοινά χρώματα μάσκας συγκόλλησης που χρησιμοποιούνται σε έντυπος σανίδεςΕΝΑ x - πράσινο, μετά κόκκινο και μπλε. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι συγκόλληση μάσκαδεν προστατεύει σανίδεςαπό την υγρασία κατά τη λειτουργία σανίδεςμικρόκαι χρησιμοποιούνται ειδικές οργανικές επικαλύψεις για προστασία από την υγρασία.

Στα πιο δημοφιλή προγράμματα CAD έντυπος σανίδεςκαι ηλεκτρονικές συσκευές (συντομογραφία CAD - CAM350, P-CAD, Protel DXP, SPECCTRA, OrCAD, Allegro, Expedition PCB, Genesis), κατά κανόνα, υπάρχουν κανόνες που σχετίζονται με τη μάσκα συγκόλλησης. Αυτοί οι κανόνες ορίζουν την απόσταση/οπισθοδρόμηση που πρέπει να διατηρείται μεταξύ της άκρης του μαξιλαριού συγκόλλησης και της άκρης της μάσκας συγκόλλησης. Αυτή η ιδέα απεικονίζεται στο Σχήμα 2(α).

Μεταξοτυπία ή σήμανση.

Η σήμανση (eng. Silkscreen, legend) είναι μια διαδικασία κατά την οποία ο κατασκευαστής εφαρμόζει πληροφορίες σχετικά με ηλεκτρονικά εξαρτήματα και η οποία βοηθά στη διευκόλυνση της διαδικασίας συναρμολόγησης, επιθεώρησης και επισκευής. Συνήθως, εφαρμόζονται σημάνσεις για να υποδείξουν τα σημεία αναφοράς και τη θέση, τον προσανατολισμό και τη βαθμολογία των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για οποιονδήποτε σχεδιαστικό σκοπό έντυπος σανίδες, για παράδειγμα, υποδείξτε το όνομα της εταιρείας, οδηγίες εγκατάστασης (αυτό χρησιμοποιείται ευρέως σε παλιές μητρικές πλακέτες σανίδεςΕΝΑ x προσωπικούς υπολογιστές) κ.λπ. Η σήμανση μπορεί να εφαρμοστεί και στις δύο πλευρές σανίδεςμικρόκαι εφαρμόζεται συνήθως με μεταξοτυπία (μεταξοτυπία) με ειδική βαφή (με θερμική ή υπεριώδη ωρίμανση) λευκού, κίτρινου ή μαύρου χρώματος. Το σχήμα 2 (β) δείχνει την ονομασία και την περιοχή των εξαρτημάτων, κατασκευασμένα με λευκές σημάνσεις.

Δομή επιπέδων σε CAD

Όπως αναφέρθηκε στην αρχή αυτού του άρθρου, έντυπος σανίδεςμικρόμπορεί να κατασκευαστεί από πολλά στρώματα. Οταν έντυπος σανίδεςΕΝΑσχεδιασμένο με χρήση CAD, μπορεί συχνά να δει στη δομή έντυπος σανίδεςμικρόαρκετές στρώσεις που δεν αντιστοιχούν στις απαιτούμενες στρώσεις με καλωδίωση από αγώγιμο υλικό (χαλκός). Για παράδειγμα, τα στρώματα σήμανσης και μάσκας συγκόλλησης είναι μη αγώγιμα στρώματα. Η παρουσία αγώγιμων και μη αγώγιμων στρωμάτων μπορεί να οδηγήσει σε σύγχυση, καθώς οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν τον όρο στρώμα όταν εννοούν μόνο αγώγιμα στρώματα. Από εδώ και στο εξής, θα χρησιμοποιούμε τον όρο "στρώσεις" χωρίς "CAD" μόνο όταν αναφερόμαστε σε αγώγιμα στρώματα. Αν χρησιμοποιήσουμε τον όρο «στρώσεις CAD» εννοούμε όλους τους τύπους στρωμάτων, δηλαδή αγώγιμα και μη αγώγιμα στρώματα.

Δομή των επιπέδων σε CAD:

Το σχήμα 3 δείχνει τρία διάφορες δομέςστρώματα. Το πορτοκαλί χρώμα τονίζει τα αγώγιμα στρώματα σε κάθε δομή. Ύψος ή πάχος κατασκευής έντυπος σανίδεςμικρόμπορεί να διαφέρει ανάλογα με τον σκοπό, αλλά το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο πάχος είναι 1,5 mm.

Τύποι περιβλημάτων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων

Υπάρχει μια μεγάλη ποικιλία τύπων περιβλήματος ηλεκτρονικών εξαρτημάτων στην αγορά σήμερα. Συνήθως, υπάρχουν διάφοροι τύποι περιβλημάτων για ένα παθητικό ή ενεργό στοιχείο. Για παράδειγμα, μπορείτε να βρείτε το ίδιο μικροκύκλωμα τόσο σε πακέτο QFP (από το English Quad Flat Package - μια οικογένεια πακέτων μικροκυκλωμάτων με επίπεδες ακίδες που βρίσκονται και στις τέσσερις πλευρές) όσο και σε πακέτο LCC (από το English Leadless Chip Carrier - είναι ένα τετράγωνο κεραμικό περίβλημα χαμηλού προφίλ με επαφές που βρίσκονται στο κάτω μέρος του).

Υπάρχουν βασικά 3 μεγάλες οικογένειες ηλεκτρονικών περιβλημάτων:

Επιφάνεια επαφής έντυπος σανίδεςμικρό(αγγλική γη)

Επιφάνεια επαφής έντυπος σανίδεςμικρό- μέρος του αγώγιμου σχεδίου έντυπος σανίδεςμικρό, χρησιμοποιείται για την ηλεκτρική σύνδεση εγκατεστημένων ηλεκτρονικών προϊόντων. Επιφάνεια επαφής έντυπος σανίδεςμικρόαντιπροσωπεύει μέρη που εκτίθενται στη μάσκα συγκόλλησης χάλκινος αγωγός, όπου τα καλώδια των εξαρτημάτων είναι συγκολλημένα. Υπάρχουν δύο τύποι μαξιλαριών - τακάκια επαφής εγκατάστασητρύπες για εγκατάστασηΕΝΑσε τρύπες και επίπεδα μαξιλάρια για την επιφάνεια εγκατάστασηΕΝΑ- Επιθέματα SMD. Μερικές φορές, τα SMD via pads είναι πολύ παρόμοια με τα via pads. εγκατάστασηΕΝΑστις τρύπες.

Το σχήμα 4 δείχνει τα μαξιλαράκια για 4 διαφορετικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Οκτώ για IC1 και δύο για R1 SMD pads, αντίστοιχα, καθώς και τρία μαξιλαράκια με οπές για ηλεκτρονικά εξαρτήματα Q1 και PW.

Χάλκινοι αγωγοί

Οι χάλκινοι αγωγοί χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση δύο σημείων έντυπος σανίδες e - για παράδειγμα, για σύνδεση μεταξύ δύο επιθεμάτων SMD (Εικόνα 5.) ή για σύνδεση ενός μαξιλαριού SMD σε ένα μαξιλάρι εγκατάστασητρύπα ή για να συνδέσετε δύο vias.

Οι αγωγοί μπορούν να έχουν διαφορετικά υπολογισμένα πλάτη ανάλογα με τα ρεύματα που τους διαρρέουν. Επίσης, στις υψηλές συχνότητες, είναι απαραίτητο να υπολογιστεί το πλάτος των αγωγών και τα διάκενα μεταξύ τους, καθώς η αντίσταση, η χωρητικότητα και η επαγωγή του συστήματος αγωγών εξαρτάται από το μήκος, το πλάτος και τη σχετική τους θέση.

Μέσω επιμεταλλωμένης αυλάκωσης έντυπος σανίδεςμικρό

Όταν πρέπει να συνδέσετε ένα στοιχείο που βρίσκεται στο επάνω στρώμα έντυπος σανίδεςμικρόμε ένα εξάρτημα που βρίσκεται στο κάτω στρώμα, χρησιμοποιούνται διαμπερείς αυλακώσεις που συνδέουν τα στοιχεία του αγώγιμου σχεδίου σε διαφορετικά στρώματα έντυπος σανίδεςμικρό. Αυτές οι οπές επιτρέπουν τη διέλευση ρεύματος έντυπος σανίδες u. Το Σχήμα 6 δείχνει δύο σύρματα που ξεκινούν από τα μαξιλαράκια ενός εξαρτήματος στο επάνω στρώμα και καταλήγουν στα μαξιλάρια ενός άλλου εξαρτήματος στο κάτω στρώμα. Κάθε αγωγός έχει τη δική του οπή διέλευσης, η οποία μεταφέρει ρεύμα από το ανώτερο στρώμα στο κάτω στρώμα.

Εικόνα 6. Σύνδεση δύο μικροκυκλωμάτων μέσω αγωγών και επιμεταλλωμένων αγωγών σε διαφορετικές πλευρές έντυπος σανίδεςμικρό

Το Σχήμα 7 δίνει μια πιο λεπτομερή άποψη της διατομής 4 στρώσεων έντυπος σανίδες. Εδώ τα χρώματα υποδεικνύουν τα ακόλουθα στρώματα:

Στο μοντέλο έντυπος σανίδεςμικρό, Το σχήμα 7 δείχνει έναν αγωγό (κόκκινο) που ανήκει στο ανώτερο αγώγιμο στρώμα και ο οποίος διέρχεται σανίδες y χρησιμοποιώντας μια διέλευση και μετά συνεχίζει τη διαδρομή του κατά μήκος του κάτω στρώματος (μπλε).

Εικόνα 7. Αγωγός από το ανώτερο στρώμα που διέρχεται έντυπος σανίδες y και συνεχίζοντας την πορεία του στο κάτω στρώμα.

«Τυφλή» επιμεταλλωμένη τρύπα έντυπος σανίδεςμικρό

Σε HDI (Διασύνδεση υψηλής πυκνότητας) έντυπος σανίδεςΕΝΑ x, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν περισσότερα από δύο στρώματα, όπως φαίνεται στο σχήμα 7. Συνήθως, σε πολυστρωματικές δομές έντυπος σανίδεςμικρόΣτα οποία είναι εγκατεστημένα πολλά IC, χρησιμοποιούνται ξεχωριστά στρώματα για την τροφοδοσία και τη γείωση (Vcc ή GND), και έτσι τα εξωτερικά στρώματα σήματος απελευθερώνονται από τις ράγες ισχύος, γεγονός που διευκολύνει τη δρομολόγηση των καλωδίων σήματος. Υπάρχουν επίσης περιπτώσεις όπου οι αγωγοί σήματος πρέπει να περνούν από το εξωτερικό στρώμα (πάνω ή κάτω) κατά μήκος της συντομότερης διαδρομής για να παρέχουν την απαραίτητη χαρακτηριστική αντίσταση, απαιτήσεις γαλβανικής απομόνωσης και να τελειώνουν με τις απαιτήσεις για αντίσταση στην ηλεκτροστατική εκφόρτιση. Για αυτούς τους τύπους συνδέσεων, χρησιμοποιούνται τυφλές επιμεταλλωμένες οπές (Blind via - "τυφλή" ή "τυφλή"). Αυτό αναφέρεται σε οπές που συνδέουν το εξωτερικό στρώμα με ένα ή περισσότερα εσωτερικά στρώματα, γεγονός που επιτρέπει τη διατήρηση της σύνδεσης σε ένα ελάχιστο ύψος. Μια τυφλή τρύπα ξεκινά από την εξωτερική στρώση και τελειώνει στην εσωτερική στρώση, γι' αυτό και έχει το πρόθεμα "τυφλή".

Για να μάθετε σε ποια τρύπα υπάρχει σανίδεςε, μπορείς να βάλεις έντυπος σανίδεςπάνω από την πηγή φωτός και κοιτάξτε - εάν δείτε φως που προέρχεται από την πηγή μέσα από την τρύπα, τότε αυτή είναι μια τρύπα μετάβασης, διαφορετικά είναι τυφλή.

Τα τυφλά vias είναι χρήσιμα για χρήση στο σχεδιασμό σανίδεςμικρό, όταν έχετε περιορισμένο μέγεθος και έχετε πολύ λίγο χώρο για την τοποθέτηση εξαρτημάτων και τη δρομολόγηση καλωδίων σήματος. Μπορείτε να τοποθετήσετε ηλεκτρονικά εξαρτήματα και στις δύο πλευρές και να μεγιστοποιήσετε τον χώρο για καλωδιώσεις και άλλα εξαρτήματα. Εάν οι μεταβάσεις γίνονται μέσω διαμπερών οπών και όχι τυφλών, θα χρειαστείτε επιπλέον χώρο για τις τρύπες επειδή η τρύπα καταλαμβάνει χώρο και στις δύο πλευρές. Ταυτόχρονα, οι τυφλές τρύπες μπορούν να βρίσκονται κάτω από το σώμα του τσιπ - για παράδειγμα, για καλωδίωση μεγάλη και πολύπλοκη BGAσυστατικά.

Το Σχήμα 8 δείχνει τρεις οπές που αποτελούν μέρος μιας τετράστρωσης έντυπος σανίδεςμικρό. Αν κοιτάξουμε από αριστερά προς τα δεξιά, το πρώτο πράγμα που θα δούμε είναι μια διαμπερής τρύπα σε όλα τα στρώματα. Η δεύτερη τρύπα ξεκινά από το επάνω στρώμα και τελειώνει στο δεύτερο εσωτερικό στρώμα - το τυφλό L1-L2 μέσω. Τέλος, η τρίτη τρύπα ξεκινά από το κάτω στρώμα και καταλήγει στο τρίτο στρώμα, οπότε λέμε ότι είναι τυφλό μέσω L3-L4.

Το κύριο μειονέκτημα αυτού του τύπου τρύπας είναι ότι είναι περισσότερο υψηλή τιμήβιομηχανοποίηση έντυπος σανίδεςμικρόμε τυφλές τρύπες, σε σύγκριση με εναλλακτικές διαμπερείς οπές.

Κρυφές vias

Αγγλικά Θαμμένο μέσω - "κρυμμένο", "θαμμένο", "ενσωματωμένο". Αυτές οι διόδους είναι παρόμοιες με τις τυφλές διόδους, με τη διαφορά ότι ξεκινούν και τελειώνουν στα εσωτερικά στρώματα. Αν κοιτάξουμε το σχήμα 9 από αριστερά προς τα δεξιά, μπορούμε να δούμε ότι η πρώτη τρύπα περνάει από όλα τα στρώματα. Το δεύτερο είναι ένα blind μέσω του L1-L2 και το τελευταίο είναι ένα κρυφό μέσω του L2-L3, το οποίο ξεκινά από το δεύτερο στρώμα και τελειώνει στο τρίτο στρώμα.

Εικόνα 9. Σύγκριση μέσω via, τυφλής οπής και θαμμένης οπής.

Τεχνολογία κατασκευής για τυφλές και κρυφές διόδους

Η τεχνολογία για την κατασκευή τέτοιων οπών μπορεί να είναι διαφορετική, ανάλογα με το σχέδιο που έχει καθορίσει ο προγραμματιστής και ανάλογα με τις δυνατότητες εργοστάσιοα-κατασκευαστής. Θα διακρίνουμε δύο βασικούς τύπους:

Η τρύπα ανοίγεται σε ένα τεμάχιο εργασίας διπλής όψεως DPP, επιμεταλλωμένο, χαραγμένο και στη συνέχεια αυτό το τεμάχιο εργασίας, ουσιαστικά ένα τελειωμένο δύο στρώματα έντυπος σανίδεςΕΝΑ, πιέζεται μέσω του προεμπρέματος ως μέρος ενός πολυστρωματικού προμορφώματος έντυπος σανίδεςμικρό. Εάν αυτό το κενό είναι πάνω από την "πίτα" MPP, τότε έχουμε τυφλές τρύπες, αν στη μέση, τότε έχουμε κρυφές οδεύσεις.

1. Μια τρύπα ανοίγεται σε ένα συμπιεσμένο τεμάχιο εργασίας MPP, το βάθος διάτρησης ελέγχεται για να χτυπήσει με ακρίβεια τα μαξιλαράκια των εσωτερικών στρωμάτων και στη συνέχεια λαμβάνει χώρα η επιμετάλλωση της οπής. Με αυτόν τον τρόπο έχουμε μόνο τυφλές τρύπες.

Σε πολύπλοκες κατασκευές MPPΜπορούν να χρησιμοποιηθούν συνδυασμοί των παραπάνω τύπων οπών - Εικόνα 10.

Εικόνα 10. Παράδειγμα τυπικού συνδυασμού τύπων via.

Σημειώστε ότι η χρήση τυφλών οπών μπορεί μερικές φορές να οδηγήσει σε μείωση του κόστους του έργου στο σύνολό του, λόγω εξοικονόμησης στο συνολικό αριθμό στρωμάτων, καλύτερης ιχνηλασιμότητας και μείωσης του μεγέθους έντυπος σανίδεςμικρό, καθώς και τη δυνατότητα εφαρμογής εξαρτημάτων με πιο λεπτές θέσεις. Ωστόσο, σε κάθε συγκεκριμένη περίπτωση η απόφαση για τη χρήση τους θα πρέπει να λαμβάνεται μεμονωμένα και εύλογα. Ωστόσο, δεν πρέπει να γίνεται υπερβολική χρήση της πολυπλοκότητας και της ποικιλίας των τύπων τυφλών και κρυφών οπών. Η εμπειρία δείχνει ότι όταν επιλέγετε μεταξύ της προσθήκης άλλου τύπου τυφλής τρύπας σε ένα σχέδιο και της προσθήκης ενός άλλου ζεύγους στρώσεων, είναι προτιμότερο να προσθέσετε δύο στρώσεις. Σε κάθε περίπτωση, το σχέδιο MPPπρέπει να σχεδιαστεί λαμβάνοντας υπόψη ακριβώς πώς θα εφαρμοστεί στην παραγωγή.

Φινίρισμα μεταλλικών προστατευτικών επιστρώσεων

Η επίτευξη σωστών και αξιόπιστων συνδέσεων συγκόλλησης σε ηλεκτρονικό εξοπλισμό εξαρτάται από πολλούς παράγοντες σχεδιασμού και διαδικασίας, συμπεριλαμβανομένου του κατάλληλου επιπέδου συγκολλητικότητας των στοιχείων που συνδέονται, όπως εξαρτημάτων και έντυποςαγωγοί. Για τη διατήρηση της συγκολλητικότητας έντυπος σανίδεςπριν εγκατάστασηΕΝΑηλεκτρονικά εξαρτήματα, εξασφαλίζοντας την επιπεδότητα της επίστρωσης και για αξιόπιστη εγκατάστασηΕΝΑσυγκολλήσεις, η χάλκινη επιφάνεια των μαξιλαριών πρέπει να προστατεύεται έντυπος σανίδεςμικρόαπό την οξείδωση, τη λεγόμενη προστατευτική επίστρωση μετάλλου φινιρίσματος.

Όταν κοιτάς διαφορετικά έντυπος σανίδεςμικρό, μπορείτε να παρατηρήσετε ότι τα μαξιλαράκια επαφής δεν έχουν σχεδόν ποτέ χάλκινο χρώμα, συχνά και κυρίως είναι ασημί, γυαλιστερό χρυσό ή γκρι ματ. Αυτά τα χρώματα καθορίζουν τους τύπους φινιρίσματος μεταλλικών προστατευτικών επιστρώσεων.

Η πιο κοινή μέθοδος προστασίας των συγκολλημένων επιφανειών έντυπος σανίδεςείναι η επίστρωση μαξιλαριών επαφής χαλκού με μια στρώση κράματος ασημιού κασσίτερου-μόλυβδου (POS-63) - HASL. Τα περισσότερα κατασκευασμένα έντυπος σανίδεςπροστατεύονται με τη μέθοδο HASL. Hot tinning HASL - διαδικασία θερμής επικασσιτέωσης σανίδεςμικρό, με εμβάπτιση για περιορισμένο χρόνο σε λουτρό λιωμένης κόλλησης και με ταχεία αφαίρεση με εμφύσηση ρεύματος θερμού αέρα, αφαιρώντας την περίσσεια συγκόλλησης και ισοπέδωση της επικάλυψης. Αυτή η επίστρωση κυριαρχεί για αρκετούς τα τελευταία χρόνια, παρά τους σοβαρούς τεχνικούς περιορισμούς του. Πλεξίδαμικρό, που παράγονται με αυτόν τον τρόπο, αν και διατηρούν καλά τη δυνατότητα συγκόλλησης σε όλη την περίοδο αποθήκευσης, είναι ακατάλληλα για ορισμένες εφαρμογές. Εξαιρετικά ενσωματωμένα στοιχεία που χρησιμοποιούνται σε SMTτεχνολογίες εγκατάστασηΕΝΑ, απαιτούν ιδανική επιπεδότητα (επιπεδότητα) των μαξιλαριών επαφής έντυπος σανίδες. Οι παραδοσιακές επιστρώσεις HASL δεν πληρούν τις απαιτήσεις επιπεδότητας.

Οι τεχνολογίες επίστρωσης που πληρούν τις απαιτήσεις επιπεδότητας είναι χημικά εφαρμοσμένες επικαλύψεις:

Επιχρυσωμένη εμβάπτιση (Electroless Nickel / Immersion Gold - ENIG), η οποία είναι μια λεπτή μεμβράνη χρυσού που εφαρμόζεται πάνω σε μια υποστιβάδα νικελίου. Η λειτουργία του χρυσού είναι να παρέχει καλή ικανότητα συγκόλλησης και να προστατεύει το νικέλιο από την οξείδωση, και το ίδιο το νικέλιο χρησιμεύει ως φράγμα που εμποδίζει την αμοιβαία διάχυση χρυσού και χαλκού. Αυτή η επίστρωση εξασφαλίζει εξαιρετική επιπεδότητα των μαξιλαριών επαφής χωρίς ζημιά έντυπος σανίδες, εξασφαλίζει επαρκή αντοχή των συγκολλήσεων που κατασκευάζονται με συγκολλήσεις με βάση τον κασσίτερο. Το κύριο μειονέκτημά τους είναι το υψηλό κόστος παραγωγής.

Immersion Tin (ISn) – γκρι ματ χημική επίστρωση που παρέχει υψηλή επιπεδότητα έντυποςτοποθεσίες σανίδεςμικρόκαι συμβατό με όλες τις μεθόδους συγκόλλησης από το ENIG. Η διαδικασία εφαρμογής κασσίτερου εμβάπτισης είναι παρόμοια με τη διαδικασία εφαρμογής χρυσού εμβάπτισης. Ο κασσίτερος εμβάπτισης παρέχει καλή ικανότητα συγκόλλησης μετά από μακροχρόνια αποθήκευση, η οποία εξασφαλίζεται με την εισαγωγή μιας οργανομεταλλικής υποστιβάδας ως φράγματος μεταξύ του χαλκού των μαξιλαριών επαφής και του ίδιου του κασσίτερου. Ωστόσο, σανίδεςμικρό, επικαλυμμένα με κασσίτερο εμβάπτισης, απαιτούν προσεκτικό χειρισμό και πρέπει να αποθηκεύονται συσκευασμένα σε κενό αέρος σε ξηρά ντουλάπια αποθήκευσης και σανίδεςμικρόμε αυτήν την επίστρωση δεν είναι κατάλληλα για την παραγωγή πληκτρολογίων/ πάνελ αφής.

Κατά τη λειτουργία υπολογιστών και συσκευών με υποδοχές λεπίδων, οι επαφές των υποδοχών λεπίδας υπόκεινται σε τριβή κατά τη λειτουργία. σανίδεςμικρόΕπομένως, οι ακραίες επαφές είναι επιμεταλλωμένες με ένα παχύτερο και πιο άκαμπτο στρώμα χρυσού. Γαλβανική επιχρύσωση συνδετήρων μαχαιριού (Gold Fingers) - επίστρωση οικογένειας Ni/Au, πάχος επίστρωσης: 5 -6 Ni; 1,5 – 3 μm Au. Η επίστρωση εφαρμόζεται με ηλεκτροχημική εναπόθεση (ηλεκτροεπιμετάλλωση) και χρησιμοποιείται κυρίως σε ακραίες επαφές και ελάσματα. Η παχιά, χρυσή επίστρωση έχει υψηλή μηχανική αντοχή, αντοχή στην τριβή και δυσμενείς επιπτώσεις περιβάλλον. Απαραίτητο όταν είναι σημαντικό να διασφαλιστεί η αξιόπιστη και ανθεκτική ηλεκτρική επαφή.

Μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB, ή τυπωμένη πλακέτα καλωδίωσης, PWB) είναι μια διηλεκτρική πλάκα στην επιφάνεια και/ή τον όγκο της οποίας σχηματίζονται ηλεκτρικά αγώγιμα κυκλώματα ενός ηλεκτρονικού κυκλώματος. Μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος έχει σχεδιαστεί για να συνδέει ηλεκτρικά και μηχανικά διάφορα ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος συνδέονται μέσω των ακροδεκτών τους με στοιχεία αγώγιμου σχεδίου, συνήθως με συγκόλληση.

Διαφορετικός επιτοίχια, στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, το ηλεκτρικά αγώγιμο σχέδιο είναι κατασκευασμένο από φύλλο, τοποθετημένο εξ ολοκλήρου σε μια συμπαγή μονωτική βάση. Η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος περιέχει οπές στερέωσης και επιθέματα για την τοποθέτηση εξαρτημάτων με μόλυβδο ή επίπεδα. Εξάλλου, σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτωνΥπάρχουν διόδους για ηλεκτρική σύνδεση τμημάτων φύλλου που βρίσκονται σε διαφορετικά στρώματα της σανίδας. Στο εξωτερικό της σανίδας, συνήθως εφαρμόζεται προστατευτική επίστρωση («μάσκα συγκόλλησης») και σημάνσεις (υποστηρικτικό σχέδιο και κείμενο σύμφωνα με την τεκμηρίωση σχεδιασμού).

Ανάλογα με τον αριθμό των στρώσεων με ηλεκτρικά αγώγιμο σχέδιο, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων χωρίζονται σε:

μονής όψης (OSP): υπάρχει μόνο ένα στρώμα φύλλου κολλημένο στη μία πλευρά του διηλεκτρικού φύλλου.

διπλής όψης (DPP): δύο στρώσεις φύλλου.

πολυστρωματικό (MLP): φύλλο όχι μόνο στις δύο πλευρές της σανίδας, αλλά και στις εσωτερικές στρώσεις του διηλεκτρικού. Οι πολυστρωματικές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων κατασκευάζονται με συγκόλληση πολλών πλακών μονής ή διπλής όψης.

Καθώς η πολυπλοκότητα των σχεδιασμένων συσκευών και η πυκνότητα εγκατάστασης αυξάνεται, ο αριθμός των στρώσεων στις σανίδες αυξάνεται.

Η βάση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος είναι ένα διηλεκτρικό· τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα υλικά είναι το fiberglass και το getinax. Επίσης, η βάση των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων μπορεί να είναι μια μεταλλική βάση επικαλυμμένη με διηλεκτρικό (για παράδειγμα, ανοδιωμένο αλουμίνιο)· φύλλο χαλκού των τροχιών εφαρμόζεται πάνω από το διηλεκτρικό. Τέτοιες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρονικά ισχύος για αποτελεσματική αφαίρεση θερμότητας από ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Σε αυτή την περίπτωση, η μεταλλική βάση της σανίδας είναι στερεωμένη στο ψυγείο. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων που λειτουργούν στην περιοχή μικροκυμάτων και σε θερμοκρασίες έως 260 °C είναι φθοροπλαστικά ενισχυμένα με γυάλινο ύφασμα (για παράδειγμα, FAF-4D) και κεραμικά. Οι εύκαμπτες πλακέτες κυκλωμάτων κατασκευάζονται από πολυϊμιδικά υλικά όπως το Kapton.

Τι υλικό θα χρησιμοποιήσουμε για να φτιάξουμε τις σανίδες;

Τα πιο κοινά, οικονομικά υλικά για την κατασκευή σανίδων είναι το Getinax και το Fiberglass. Χαρτί Getinax εμποτισμένο με βερνίκι βακελίτη, fiberglass textolite με εποξειδικό. Θα χρησιμοποιήσουμε οπωσδήποτε fiberglass!

Το φύλλο υαλοβάμβακα laminate είναι φύλλα κατασκευασμένα από γυάλινα υφάσματα, εμποτισμένα με συνδετικό με βάση εποξειδικές ρητίνες και επενδεδυμένα και στις δύο πλευρές με χάλκινο ηλεκτρολυτικό γαλβανικό ανθεκτικό φύλλο πάχους 35 microns. Επακρώς επιτρεπόμενη θερμοκρασίααπό -60ºС έως +105ºС. Έχει πολύ υψηλές μηχανικές και ηλεκτρικές μονωτικές ιδιότητες και μπορεί εύκολα να κατεργαστεί με κοπή, διάτρηση, σφράγιση.

Το fiberglass χρησιμοποιείται κυρίως μονής ή διπλής όψης με πάχος 1,5 mm και με φύλλο χαλκού με πάχος 35 microns ή 18 microns. Θα χρησιμοποιήσουμε laminate από υαλοβάμβακα μονής όψης με πάχος 0,8 mm με φύλλο πάχους 35 microns (γιατί θα συζητήσουμε αναλυτικά παρακάτω).

Μέθοδοι κατασκευής τυπωμένων κυκλωμάτων στο σπίτι

Οι σανίδες μπορούν να παραχθούν χημικά και μηχανικά.

Με τη χημική μέθοδο, σε εκείνα τα σημεία που πρέπει να υπάρχουν ίχνη (μοτίβο) στον πίνακα, εφαρμόζεται προστατευτική σύνθεση (βερνίκι, τόνερ, βαφή κ.λπ.) στο φύλλο. Στη συνέχεια, η σανίδα βυθίζεται σε ένα ειδικό διάλυμα (χλωριούχο σίδηρο, υπεροξείδιο του υδρογόνου και άλλα) που «διαβρώνει» το φύλλο χαλκού, αλλά δεν επηρεάζει την προστατευτική σύνθεση. Ως αποτέλεσμα, ο χαλκός παραμένει κάτω από την προστατευτική σύνθεση. Η προστατευτική σύνθεση στη συνέχεια αφαιρείται με διαλύτη και παραμένει η τελική σανίδα.

Η μηχανική μέθοδος χρησιμοποιεί νυστέρι (για χειροκίνητη παραγωγή) ή φρέζα. Ένας ειδικός κόφτης κάνει αυλακώσεις στο φύλλο, αφήνοντας τελικά νησίδες με αλουμινόχαρτο - το απαραίτητο σχέδιο.

Οι φρέζες είναι αρκετά ακριβές και οι ίδιες οι φρέζες είναι ακριβές και έχουν μικρό πόρο. Επομένως, δεν θα χρησιμοποιήσουμε αυτή τη μέθοδο.

Η απλούστερη χημική μέθοδος είναι η χειροκίνητη. Χρησιμοποιώντας ένα βερνίκι ριζογράφου, σχεδιάζουμε ίχνη στον πίνακα και στη συνέχεια τα χαράσσουμε με ένα διάλυμα. Αυτή η μέθοδος δεν επιτρέπει την κατασκευή σύνθετων σανίδων με πολύ λεπτά ίχνη - επομένως δεν είναι ούτε αυτή η περίπτωσή μας.

Η επόμενη μέθοδος κατασκευής πλακών κυκλωμάτων είναι η χρήση φωτοανθεκτικού. Αυτή είναι μια πολύ κοινή τεχνολογία (οι σανίδες κατασκευάζονται με αυτήν τη μέθοδο στο εργοστάσιο) και χρησιμοποιείται συχνά στο σπίτι. Υπάρχουν πολλά άρθρα και μέθοδοι για την κατασκευή σανίδων με χρήση αυτής της τεχνολογίας στο Διαδίκτυο. Δίνει πολύ καλά και επαναλαμβανόμενα αποτελέσματα. Ωστόσο, δεν είναι και αυτή η επιλογή μας. Ο κύριος λόγος είναι μάλλον ακριβά υλικά (φωτοαντίσταση, που επίσης φθείρεται με την πάροδο του χρόνου), καθώς και πρόσθετα εργαλεία(Λαμπτήρας υπεριώδους φωτισμού, πλαστικοποιητής). Φυσικά, εάν έχετε μια μεγάλης κλίμακας παραγωγή πλακών κυκλωμάτων στο σπίτι - τότε το φωτοανθεκτικό είναι ασυναγώνιστο - συνιστούμε να το κυριαρχήσετε. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι ο εξοπλισμός και η τεχνολογία φωτοαντίστασης μας επιτρέπει να παράγουμε μεταξοτυπία και προστατευτικές μάσκες σε πλακέτες κυκλωμάτων.

Με την έλευση των εκτυπωτών λέιζερ, οι ραδιοερασιτέχνες άρχισαν να τους χρησιμοποιούν ενεργά για την κατασκευή πλακέτας κυκλωμάτων. Όπως γνωρίζετε, ένας εκτυπωτής λέιζερ χρησιμοποιεί "toner" για την εκτύπωση. Αυτή είναι μια ειδική σκόνη που πυροσυσσωματώνεται σε θερμοκρασία και κολλάει στο χαρτί - το αποτέλεσμα είναι ένα σχέδιο. Το τόνερ είναι ανθεκτικό σε διάφορες χημικές ουσίες, γεγονός που του επιτρέπει να χρησιμοποιείται ως προστατευτική επίστρωση στην επιφάνεια του χαλκού.

Έτσι, η μέθοδος μας είναι να μεταφέρουμε τόνερ από το χαρτί στην επιφάνεια του φύλλου χαλκού και στη συνέχεια να χαράξουμε την πλακέτα με μια ειδική λύση για να δημιουργήσουμε ένα σχέδιο.

Λόγω της ευκολίας χρήσης της, αυτή η μέθοδος έχει γίνει πολύ διαδεδομένη στο ραδιόφωνο ερασιτεχνών. Αν πληκτρολογήσετε στο Yandex ή στο Google πώς να μεταφέρετε τόνερ από χαρτί σε πίνακα, θα βρείτε αμέσως έναν όρο όπως "LUT" - τεχνολογία σιδερώματος λέιζερ. Οι σανίδες που χρησιμοποιούν αυτή την τεχνολογία κατασκευάζονται ως εξής: το μοτίβο των κομματιών τυπώνεται σε μια έκδοση καθρέφτη, το χαρτί εφαρμόζεται στην σανίδα με το σχέδιο στον χαλκό, το επάνω μέρος αυτού του χαρτιού σιδερώνεται, το τόνερ μαλακώνει και κολλάει στο σανίδα. Στη συνέχεια το χαρτί μουλιάζεται σε νερό και η σανίδα είναι έτοιμη.

Υπάρχουν «ένα εκατομμύριο» άρθρα στο Διαδίκτυο σχετικά με το πώς να φτιάξετε μια σανίδα χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνολογία. Αλλά αυτή η τεχνολογία έχει πολλά μειονεκτήματα που απαιτούν άμεσα χέρια και πολύ μεγάλο χρόνο για να προσαρμοστείτε σε αυτήν. Δηλαδή χρειάζεται να το νιώσεις. Οι πληρωμές δεν βγαίνουν την πρώτη φορά, βγαίνουν κάθε άλλη φορά. Υπάρχουν πολλές βελτιώσεις - χρησιμοποιώντας πλαστικοποιητή (με τροποποίηση - η συνηθισμένη δεν έχει αρκετή θερμοκρασία), η οποία σας επιτρέπει να επιτύχετε πολύ καλά αποτελέσματα. Υπάρχουν ακόμη και μέθοδοι για την κατασκευή ειδικών πιεστηρίων θερμότητας, αλλά όλα αυτά απαιτούν και πάλι ειδικό εξοπλισμό. Τα κύρια μειονεκτήματα της τεχνολογίας LUT:

υπερθέρμανση - οι γραμμές απλώνονται - γίνονται ευρύτερες

υποθέρμανση - τα κομμάτια παραμένουν στο χαρτί

το χαρτί "τηγανίζεται" στην πλακέτα - ακόμα και όταν είναι βρεγμένο είναι δύσκολο να ξεκολλήσει - με αποτέλεσμα να καταστραφεί το τόνερ. Υπάρχουν πολλές πληροφορίες στο Διαδίκτυο σχετικά με το τι χαρτί να επιλέξετε.

Πορώδες τόνερ - μετά την αφαίρεση του χαρτιού, παραμένουν μικροπόροι στο τόνερ - μέσω αυτών χαράσσεται και η πλακέτα - λαμβάνονται διαβρωμένα κομμάτια

επαναληψιμότητα του αποτελέσματος - εξαιρετική σήμερα, κακό αύριο, μετά καλό - είναι πολύ δύσκολο να επιτύχετε ένα σταθερό αποτέλεσμα - χρειάζεστε μια αυστηρά σταθερή θερμοκρασία για το ζέσταμα του γραφίτη, χρειάζεστε σταθερή πίεση επαφής στην πλακέτα.

Παρεμπιπτόντως, δεν μπόρεσα να φτιάξω έναν πίνακα χρησιμοποιώντας αυτήν τη μέθοδο. Προσπάθησα να το κάνω τόσο σε περιοδικά όσο και σε χαρτί με επικάλυψη. Ως αποτέλεσμα, χάλασα ακόμη και τις σανίδες - ο χαλκός διογκώθηκε λόγω υπερθέρμανσης.

Για κάποιο λόγο, υπάρχουν άδικα λίγες πληροφορίες στο Διαδίκτυο σχετικά με μια άλλη μέθοδο μεταφοράς γραφίτη - τη μέθοδο μεταφοράς ψυχρής χημικής ουσίας. Βασίζεται στο γεγονός ότι το τόνερ δεν είναι διαλυτό στο αλκοόλ, αλλά είναι διαλυτό σε ακετόνη. Ως αποτέλεσμα, εάν επιλέξετε ένα μείγμα ακετόνης και αλκοόλης που θα μαλακώσει μόνο το τόνερ, τότε μπορεί να "κολληθεί ξανά" στην σανίδα από χαρτί. Μου άρεσε πολύ αυτή η μέθοδος και καρποφόρησα αμέσως - η πρώτη σανίδα ήταν έτοιμη. Ωστόσο, όπως αποδείχθηκε αργότερα, δεν μπόρεσα να βρω πουθενά λεπτομερείς πληροφορίες που θα έδιναν 100% αποτελέσματα. Χρειαζόμαστε μια μέθοδο με την οποία ακόμη και ένα παιδί θα μπορούσε να φτιάξει τον πίνακα. Αλλά τη δεύτερη φορά δεν λειτούργησε για να φτιάξουμε τον πίνακα, και μετά χρειάστηκε πολύς χρόνος για να διαλέξουμε τα απαραίτητα συστατικά.

Ως αποτέλεσμα, μετά από μεγάλη προσπάθεια, αναπτύχθηκε μια σειρά ενεργειών, επιλέχθηκαν όλα τα συστατικά που δίνουν, αν όχι το 100%, τότε το 95% ενός καλού αποτελέσματος. Και το πιο σημαντικό, η διαδικασία είναι τόσο απλή που το παιδί μπορεί να φτιάξει τον πίνακα εντελώς ανεξάρτητα. Αυτή είναι η μέθοδος που θα χρησιμοποιήσουμε. (φυσικά, μπορείτε να συνεχίσετε να το φέρνετε στο ιδανικό - αν τα καταφέρετε καλύτερα, τότε γράψτε). Τα πλεονεκτήματα αυτής της μεθόδου:

όλα τα αντιδραστήρια είναι φθηνά, προσβάσιμα και ασφαλή

δεν χρειάζονται πρόσθετα εργαλεία (σίδερα, λάμπες, πλαστικοποιητές - τίποτα, αν και όχι - χρειάζεστε μια κατσαρόλα)

δεν υπάρχει τρόπος να καταστρέψετε την πλακέτα - η πλακέτα δεν θερμαίνεται καθόλου

το χαρτί βγαίνει μόνο του -βλέπετε το αποτέλεσμα της μεταφοράς τόνερ- όπου δεν βγήκε η μεταφορά

δεν υπάρχουν πόροι στο τόνερ (σφραγίζονται με χαρτί) - επομένως, δεν υπάρχουν μολυσμένα

κάνουμε 1-2-3-4-5 και έχουμε πάντα το ίδιο αποτέλεσμα - σχεδόν 100% επαναληψιμότητα

Πριν ξεκινήσουμε, ας δούμε τι σανίδες χρειαζόμαστε και τι μπορούμε να κάνουμε στο σπίτι χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο.

Βασικές απαιτήσεις για κατασκευασμένες σανίδες

Θα κατασκευάσουμε συσκευές σε μικροελεγκτές, χρησιμοποιώντας σύγχρονους αισθητήρες και μικροκυκλώματα. Τα μικροτσίπ γίνονται όλο και μικρότερα. Κατά συνέπεια, πρέπει να πληρούνται οι ακόλουθες απαιτήσεις για τις σανίδες:

οι πλακέτες πρέπει να είναι διπλής όψης (κατά κανόνα, είναι πολύ δύσκολο να καλωδιώσετε μια πλακέτα μονής όψης, η κατασκευή πλακών τεσσάρων στρωμάτων στο σπίτι είναι αρκετά δύσκολη, οι μικροελεγκτές χρειάζονται στρώμα γείωσης για προστασία από παρεμβολές)

οι ράγες θα πρέπει να έχουν πάχος 0,2 mm - αυτό το μέγεθος είναι αρκετά - 0,1 mm θα ήταν ακόμα καλύτερο - αλλά υπάρχει πιθανότητα να χαράξουν και να ξεκολλήσουν οι ράγες κατά τη συγκόλληση

τα κενά μεταξύ των τροχιών είναι 0,2 mm - αυτό είναι αρκετό για σχεδόν όλα τα κυκλώματα. Η μείωση του κενού στα 0,1 χιλιοστά είναι γεμάτη με συγχώνευση τροχιών και δυσκολία στην παρακολούθηση της πλακέτας για βραχυκυκλώματα.

Δεν θα χρησιμοποιήσουμε προστατευτικές μάσκες, ούτε θα κάνουμε μεταξοτυπία - αυτό θα περιπλέξει την παραγωγή, και αν φτιάχνετε τον πίνακα για τον εαυτό σας, τότε δεν χρειάζεται. Και πάλι, υπάρχουν πολλές πληροφορίες για αυτό το θέμα στο Διαδίκτυο και, αν θέλετε, μπορείτε να κάνετε τον «μαραθώνιο» μόνοι σας.

Δεν θα κονσερβοποιήσουμε τις σανίδες, δεν είναι επίσης απαραίτητο (εκτός αν φτιάχνετε μια συσκευή για 100 χρόνια). Για προστασία θα χρησιμοποιήσουμε βερνίκι. Ο κύριος στόχος μας είναι να φτιάξουμε γρήγορα, αποτελεσματικά και οικονομικά μια πλακέτα για τη συσκευή στο σπίτι.

Έτσι φαίνεται ο έτοιμος πίνακας. κατασκευασμένα με τη μέθοδό μας - πίστες 0,25 και 0,3, αποστάσεις 0,2

Πώς να φτιάξετε μια σανίδα διπλής όψης από 2 μονής όψης

Μία από τις προκλήσεις της κατασκευής σανίδων διπλής όψης είναι η ευθυγράμμιση των πλευρών έτσι ώστε οι οπές να ευθυγραμμίζονται. Συνήθως φτιάχνεται ένα "σάντουιτς" για αυτό. Οι δύο όψεις εκτυπώνονται ταυτόχρονα σε ένα φύλλο χαρτιού. Το φύλλο διπλώνεται στο μισό και οι πλευρές ευθυγραμμίζονται με ακρίβεια χρησιμοποιώντας ειδικά σημάδια. Εσωτερικά τοποθετείται τεστόλιθος διπλής όψης. Με τη μέθοδο LUT, ένα τέτοιο σάντουιτς σιδερώνεται και προκύπτει μια σανίδα διπλής όψης.

Ωστόσο, με τη μέθοδο μεταφοράς κρύου γραφίτη, η ίδια η μεταφορά πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ένα υγρό. Και ως εκ τούτου είναι πολύ δύσκολο να οργανωθεί η διαδικασία διαβροχής της μιας πλευράς ταυτόχρονα με την άλλη πλευρά. Αυτό, φυσικά, μπορεί επίσης να γίνει, αλλά με τη βοήθεια ειδική συσκευή- μίνι πρέσα (βίντεο). Λαμβάνονται χοντρά φύλλα χαρτιού - τα οποία απορροφούν το υγρό για τη μεταφορά γραφίτη. Τα φύλλα βρέχονται για να μην στάζει το υγρό και το φύλλο να κρατά το σχήμα του. Και στη συνέχεια φτιάχνεται ένα "σάντουιτς" - ένα βρεγμένο φύλλο, ένα φύλλο χαρτιού υγείας για να απορροφήσει το υπερβολικό υγρό, ένα φύλλο με μια εικόνα, έναν πίνακα διπλής όψεως, ένα φύλλο με μια εικόνα, ένα φύλλο χαρτιού υγείας, ένα υγρό φύλλο πάλι. Όλα αυτά σφίγγονται κάθετα σε μια μέγγενη. Αλλά δεν θα το κάνουμε αυτό, θα το κάνουμε πιο απλά.

Μια πολύ καλή ιδέα προέκυψε στα φόρουμ κατασκευής του σκάφους - τι πρόβλημα είναι να φτιάξεις μια πλακέτα διπλής όψης - πάρτε ένα μαχαίρι και κόψτε το PCB στη μέση. Δεδομένου ότι το fiberglass είναι ένα πολυεπίπεδο υλικό, αυτό δεν είναι δύσκολο να γίνει με μια συγκεκριμένη ικανότητα:

Ως αποτέλεσμα, από μια σανίδα διπλής όψης με πάχος 1,5 mm παίρνουμε δύο μισά μονής όψης.

Στη συνέχεια φτιάχνουμε δύο σανίδες, τις τρυπάμε και αυτό είναι - είναι τέλεια ευθυγραμμισμένες. Δεν ήταν πάντα δυνατό να κοπεί το PCB ομοιόμορφα και στο τέλος ήρθε η ιδέα να χρησιμοποιήσουμε ένα λεπτό PCB μονής όψης με πάχος 0,8 mm. Στη συνέχεια, τα δύο μισά δεν χρειάζεται να κολληθούν μεταξύ τους· θα συγκρατηθούν στη θέση τους με συγκολλημένους βραχυκυκλωτήρες στις οπές, τα κουμπιά και τους συνδετήρες. Αλλά αν χρειαστεί, μπορείτε να το κολλήσετε με εποξειδική κόλλα χωρίς κανένα πρόβλημα.

Τα κύρια πλεονεκτήματα αυτής της πεζοπορίας:

Ο Textolite με πάχος 0,8 mm κόβεται εύκολα με χαρτοψαλίδι! Σε οποιοδήποτε σχήμα, δηλαδή, κόβεται πολύ εύκολα για να ταιριάζει στο σώμα.

Λεπτό PCB - διαφανές - ανάβοντας έναν φακό από κάτω μπορείτε εύκολα να ελέγξετε την ορθότητα όλων των ιχνών, βραχυκυκλωμάτων, σπασίματος.

Η συγκόλληση από τη μία πλευρά είναι ευκολότερη - τα εξαρτήματα στην άλλη πλευρά δεν παρεμβαίνουν και μπορείτε εύκολα να ελέγξετε τη συγκόλληση των ακίδων μικροκυκλώματος - μπορείτε να συνδέσετε τις πλευρές στο τέλος

Πρέπει να ανοίξετε διπλάσιες τρύπες και οι τρύπες μπορεί να μην ταιριάζουν ελαφρώς

Η ακαμψία της δομής χάνεται ελαφρώς εάν δεν κολλήσετε τις σανίδες μεταξύ τους, αλλά η κόλληση δεν είναι πολύ βολική

Το laminate από υαλοβάμβακα μονής όψης με πάχος 0,8 mm είναι δύσκολο να αγοραστεί· οι περισσότεροι πωλούν 1,5 mm, αλλά αν δεν μπορείτε να το προμηθευτείτε, μπορείτε να κόψετε παχύτερο τεστολίτη με ένα μαχαίρι.

Ας περάσουμε στις λεπτομέρειες.

Απαραίτητα εργαλεία και χημεία

Θα χρειαστούμε τα ακόλουθα συστατικά:

Τώρα που τα έχουμε όλα αυτά, ας τα πάμε βήμα-βήμα.

1. Διάταξη στρώσεων σανίδων σε φύλλο χαρτιού για εκτύπωση με χρήση του InkScape

Αυτόματο σετ κολετών:

Συνιστούμε την πρώτη επιλογή - είναι φθηνότερη. Στη συνέχεια, πρέπει να κολλήσετε καλώδια και έναν διακόπτη (κατά προτίμηση ένα κουμπί) στον κινητήρα. Είναι καλύτερο να τοποθετήσετε το κουμπί στο σώμα για να διευκολύνετε την γρήγορη ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του κινητήρα. Το μόνο που μένει είναι να επιλέξετε ένα τροφοδοτικό, μπορείτε να πάρετε οποιοδήποτε τροφοδοτικό με ρεύμα 7-12V 1A (λιγότερο είναι δυνατό), εάν δεν υπάρχει τέτοιο τροφοδοτικό, τότε η φόρτιση USB στα 1-2A ή μια μπαταρία Krona μπορεί να είναι κατάλληλη (απλώς πρέπει να το δοκιμάσετε - δεν αρέσουν σε όλους οι κινητήρες φόρτισης, ο κινητήρας μπορεί να μην ξεκινήσει).

Το τρυπάνι είναι έτοιμο, μπορείτε να τρυπήσετε. Αλλά απλά πρέπει να τρυπήσετε αυστηρά σε γωνία 90 μοιρών. Μπορείτε να φτιάξετε μια μίνι μηχανή - υπάρχουν διάφορα σχήματα στο Διαδίκτυο:

Υπάρχει όμως μια πιο απλή λύση.

Γεωτρύπανο

Για να τρυπήσετε ακριβώς 90 μοίρες, αρκεί να κάνετε μια γεώτρηση. Θα κάνουμε κάτι σαν αυτό:

Είναι πολύ εύκολο να γίνει. Πάρτε ένα τετράγωνο από οποιοδήποτε πλαστικό. Τοποθετούμε το τρυπάνι μας σε τραπέζι ή άλλη επίπεδη επιφάνεια. Και ανοίξτε μια τρύπα στο πλαστικό χρησιμοποιώντας το απαιτούμενο τρυπάνι. Είναι σημαντικό να εξασφαλίσετε μια ομοιόμορφη οριζόντια κίνηση του τρυπανιού. Μπορείτε να ακουμπήσετε τον κινητήρα στον τοίχο ή στη ράγα και στο πλαστικό επίσης. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε ένα μεγάλο τρυπάνι για να ανοίξετε μια τρύπα για το κολετ. Από την πίσω πλευρά, τρυπήστε ή κόψτε ένα κομμάτι πλαστικό έτσι ώστε να φαίνεται το τρυπάνι. Μπορείτε να κολλήσετε μια αντιολισθητική επιφάνεια στο κάτω μέρος - χαρτί ή λαστιχάκι. Για κάθε τρυπάνι πρέπει να φτιάχνεται μια τέτοια σέγα. Αυτό θα εξασφαλίσει τέλεια ακριβή διάτρηση!

Αυτή η επιλογή είναι επίσης κατάλληλη, κόψτε μέρος του πλαστικού από πάνω και κόψτε μια γωνία από κάτω.

Δείτε πώς να τρυπήσετε με αυτό:

Σφίγγουμε το τρυπάνι ώστε να βγει 2-3 χιλιοστά όταν βυθιστεί πλήρως το κολετ. Τοποθετούμε το τρυπάνι στο σημείο όπου πρέπει να τρυπήσουμε (κατά την χάραξη της σανίδας, θα έχουμε ένα σημάδι όπου θα τρυπήσουμε με τη μορφή μιας μίνι τρύπας στον χαλκό - στο Kicad βάζουμε ειδικά ένα σημάδι ελέγχου για αυτό, έτσι ώστε το το τρυπάνι θα σταθεί εκεί από μόνο του), πιέστε την σέγα και ανοίξτε το μοτέρ - τρύπα έτοιμο. Για φωτισμό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν φακό τοποθετώντας τον στο τραπέζι.

Όπως γράψαμε νωρίτερα, μπορείτε να ανοίξετε τρύπες μόνο στη μία πλευρά - όπου ταιριάζουν οι ράγες - το δεύτερο μισό μπορεί να τρυπηθεί χωρίς τζόγκ κατά μήκος της πρώτης οπής οδηγού. Αυτό εξοικονομεί λίγη προσπάθεια.

8. Κασσίτερο της σανίδας

Γιατί κασσιτερώνετε τις σανίδες - κυρίως για την προστασία του χαλκού από τη διάβρωση. Το κύριο μειονέκτημα της επικασσιτέρωσης είναι η υπερθέρμανση της σανίδας και πιθανή ζημιά στις ράγες. Εάν δεν έχετε σταθμό συγκόλλησης, σίγουρα μην κασσιτερώσετε την πλακέτα! Αν είναι, τότε ο κίνδυνος είναι ελάχιστος.

Μπορείτε να κονιοποιήσετε μια σανίδα με κράμα ROSE σε βραστό νερό, αλλά είναι ακριβό και δύσκολο να το αποκτήσετε. Είναι καλύτερα να κονσερβοποιηθεί με συνηθισμένη συγκόλληση. Για να το κάνετε αυτό αποτελεσματικά, πρέπει να φτιάξετε μια απλή συσκευή με πολύ λεπτό στρώμα. Παίρνουμε ένα κομμάτι πλεξούδας για συγκόλληση εξαρτημάτων και το βάζουμε στην άκρη, το βιδώνουμε στην άκρη με σύρμα για να μην ξεκολλήσει:

Καλύπτουμε την σανίδα με flux - για παράδειγμα LTI120 και την πλεξούδα επίσης. Τώρα βάζουμε κασσίτερο στην πλεξούδα και το μετακινούμε κατά μήκος του πίνακα (το ζωγραφίζουμε) - έχουμε ένα εξαιρετικό αποτέλεσμα. Αλλά καθώς χρησιμοποιείτε την πλεξούδα, αυτή ξεκολλάει και αρχίζει να παραμένει χνούδι στην πλακέτα - πρέπει να αφαιρεθούν, διαφορετικά θα υπάρξει βραχυκύκλωμα! Μπορείτε να το δείτε πολύ εύκολα, φωτίζοντας έναν φακό στο πίσω μέρος του πίνακα. Με αυτή τη μέθοδο, καλό είναι να χρησιμοποιείτε είτε ισχυρό κολλητήρι (60 watt) είτε κράμα ROSE.

Ως αποτέλεσμα, είναι καλύτερο να μην κονιοποιήσετε τις σανίδες, αλλά να τις βερνικώσετε στο τέλος - για παράδειγμα, PLASTIC 70 ή απλό ακρυλικό βερνίκι που αγοράζεται από ανταλλακτικά αυτοκινήτων KU-9004:

Βελτιστοποίηση της μεθόδου μεταφοράς τόνερ

Υπάρχουν δύο σημεία στη μέθοδο που μπορούν να συντονιστούν και μπορεί να μην λειτουργήσουν αμέσως. Για να τα διαμορφώσετε, πρέπει να φτιάξετε μια δοκιμαστική πλακέτα στο Kicad, κομμάτια σε μια τετράγωνη σπείρα διαφορετικού πάχους, από 0,3 έως 0,1 mm και με διαφορετικά διαστήματα, από 0,3 έως 0,1 mm. Είναι καλύτερα να εκτυπώσετε αμέσως πολλά τέτοια δείγματα σε ένα φύλλο και να κάνετε προσαρμογές.

Πιθανά προβλήματα που θα διορθώσουμε:

1) τα κομμάτια μπορούν να αλλάξουν γεωμετρία - απλώνονται, γίνονται πιο φαρδιά, συνήθως πολύ λίγα, έως και 0,1 mm - αλλά αυτό δεν είναι καλό

2) το τόνερ μπορεί να μην κολλάει καλά στην πλακέτα, να ξεκολλάει όταν αφαιρείται το χαρτί ή να μην κολλάει καλά στην πλακέτα

Το πρώτο και το δεύτερο πρόβλημα είναι αλληλένδετα. Εγώ λύνω το πρώτο, εσύ έρχεσαι στο δεύτερο. Πρέπει να βρούμε έναν συμβιβασμό.

Οι ράγες μπορούν να εξαπλωθούν για δύο λόγους - υπερβολική πίεση, πολύ ακετόνη στο υγρό που προκύπτει. Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να προσπαθήσετε να μειώσετε το φορτίο. Το ελάχιστο φορτίο είναι περίπου 800g, δεν αξίζει να το μειώσετε παρακάτω. Αντίστοιχα, τοποθετούμε το φορτίο χωρίς πίεση - απλά το βάζουμε από πάνω και αυτό είναι. Πρέπει να υπάρχουν 2-3 στρώσεις χαρτιού υγείας για να εξασφαλίζεται καλή απορρόφηση της περίσσειας διαλύματος. Πρέπει να βεβαιωθείτε ότι μετά την αφαίρεση του βάρους, το χαρτί πρέπει να είναι λευκό, χωρίς μωβ μουτζούρες. Τέτοιες μουτζούρες υποδηλώνουν έντονη τήξη του γραφίτη. Εάν δεν μπορείτε να το προσαρμόσετε με ένα βάρος και τα κομμάτια εξακολουθούν να θολώνουν, τότε αυξήστε την αναλογία του αφαίρεσης βερνικιού νυχιών στο διάλυμα. Μπορείτε να αυξήσετε σε 3 μέρη υγρού και 1 μέρος ακετόνης.

Το δεύτερο πρόβλημα, εάν δεν υπάρχει παραβίαση της γεωμετρίας, υποδηλώνει ανεπαρκές βάρος του φορτίου ή μικρή ποσότητα ακετόνης. Και πάλι, αξίζει να ξεκινήσετε με το φορτίο. Πάνω από 3 κιλά δεν έχει νόημα. Εάν το τόνερ εξακολουθεί να μην κολλάει καλά στην πλακέτα, τότε πρέπει να αυξήσετε την ποσότητα ακετόνης.

Αυτό το πρόβλημα εμφανίζεται κυρίως όταν αλλάζετε το ντεμακιγιάζ νυχιών. Δυστυχώς, αυτό δεν είναι μόνιμο ή καθαρό εξάρτημα, αλλά δεν ήταν δυνατή η αντικατάστασή του με άλλο. Προσπάθησα να το αντικαταστήσω με οινόπνευμα, αλλά προφανώς το μείγμα δεν είναι ομοιογενές και το τόνερ κολλάει σε κάποια μπαλώματα. Επίσης, το προϊόν αφαίρεσης βερνικιού νυχιών μπορεί να περιέχει ακετόνη, οπότε θα χρειαστεί λιγότερο από αυτό. Σε γενικές γραμμές, θα χρειαστεί να πραγματοποιήσετε έναν τέτοιο συντονισμό μία φορά μέχρι να τελειώσει το υγρό.

Ο πίνακας είναι έτοιμος

Εάν δεν κολλήσετε αμέσως την πλακέτα, πρέπει να προστατεύεται. Ο ευκολότερος τρόπος για να το κάνετε αυτό είναι να το επικαλύψετε με οινόπνευμα κολοφωνίου. Πριν από τη συγκόλληση, αυτή η επίστρωση θα πρέπει να αφαιρεθεί, για παράδειγμα, με ισοπροπυλική αλκοόλη.

Εναλλακτικές επιλογές

Μπορείτε επίσης να φτιάξετε έναν πίνακα:

Επιπλέον, οι υπηρεσίες κατασκευής προσαρμοσμένων πλακών κερδίζουν πλέον δημοτικότητα - για παράδειγμα Easy EDA. Εάν χρειάζεστε μια πιο σύνθετη σανίδα (για παράδειγμα, μια σανίδα 4 επιπέδων), τότε αυτή είναι η μόνη διέξοδος.

Για να κατασκευάσουμε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, πρέπει να επιλέξουμε τα ακόλουθα υλικά: υλικό για τη διηλεκτρική βάση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, υλικό για τους τυπωμένους αγωγούς και υλικό για την προστατευτική επίστρωση από την υγρασία. Πρώτα θα προσδιορίσουμε το υλικό για τη διηλεκτρική βάση του PCB.

Υπάρχει μεγάλη ποικιλία από φύλλα χαλκού. Μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες:

- σε χαρτί;

– με βάση το fiberglass.

Αυτά τα υλικά, με τη μορφή άκαμπτων φύλλων, σχηματίζονται από πολλά στρώματα χαρτιού ή υαλοβάμβακα, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με ένα συνδετικό με θερμή πίεση. Το συνδετικό υλικό είναι συνήθως φαινολική ρητίνη για χαρτί ή εποξική για υαλοβάμβακα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο πολυεστέρας, ρητίνες σιλικόνηςή φθοροπλαστικό. Τα ελάσματα καλύπτονται στη μία ή και στις δύο πλευρές με φύλλο χαλκού κανονικού πάχους.

Τα χαρακτηριστικά της τελικής πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος εξαρτώνται από τον συγκεκριμένο συνδυασμό των πηγών υλικών, καθώς και από την τεχνολογία, συμπεριλαμβανομένης της μηχανικής επεξεργασίας των πλακών.

Ανάλογα με τη βάση και το υλικό εμποτισμού, υπάρχουν διάφοροι τύποι υλικών για τη διηλεκτρική βάση μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.

Το Phenolic getinax είναι μια χάρτινη βάση εμποτισμένη με φαινολική ρητίνη. Οι σανίδες Getinaks προορίζονται για χρήση σε οικιακό εξοπλισμό επειδή είναι πολύ φθηνές.

Το epoxy getinax είναι ένα υλικό στην ίδια χάρτινη βάση, αλλά εμποτισμένο με εποξική ρητίνη.

Το εποξειδικό fiberglass είναι ένα υλικό με βάση το fiberglass εμποτισμένο με εποξική ρητίνη. Αυτό το υλικό συνδυάζει υψηλή μηχανική αντοχή και καλές ηλεκτρικές ιδιότητες.

Η αντοχή κάμψης και η αντοχή σε κρούση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος πρέπει να είναι αρκετά υψηλές, ώστε η πλακέτα να μπορεί να φορτωθεί με βαριά εξαρτήματα εγκατεστημένα πάνω της χωρίς ζημιά.

Κατά κανόνα, τα φαινολικά και εποξειδικά ελάσματα δεν χρησιμοποιούνται σε σανίδες με επιμεταλλωμένες οπές. Σε τέτοιες σανίδες, ένα λεπτό στρώμα χαλκού εφαρμόζεται στα τοιχώματα των οπών. Δεδομένου ότι ο συντελεστής θερμοκρασίας διαστολής του χαλκού είναι 6-12 φορές μικρότερος από αυτόν του φαινολικού getinax, υπάρχει κάποιος κίνδυνος ρωγμών στο επιμεταλλωμένο στρώμα στα τοιχώματα των οπών κατά τη διάρκεια θερμικού σοκ στο οποίο εκτίθεται η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. ομαδική συγκολλητική μηχανή.

Μια ρωγμή στο επιμεταλλωμένο στρώμα στα τοιχώματα των οπών μειώνει απότομα την αξιοπιστία της σύνδεσης. Στην περίπτωση χρήσης εποξειδικού πολυστρωματικού υλικού από υαλοβάμβακα, ο λόγος των συντελεστών διαστολής θερμοκρασίας είναι περίπου ίσος με τρεις και ο κίνδυνος ρωγμών στις οπές είναι αρκετά μικρός.

Από τη σύγκριση των χαρακτηριστικών των βάσεων προκύπτει ότι από κάθε άποψη (εκτός από το κόστος) οι βάσεις από εποξειδικό υαλοβάμβακα laminate είναι ανώτερες από τις βάσεις από getinax. Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων από πολυστρωματικό εποξειδικό υαλοβάμβακα χαρακτηρίζονται από λιγότερη παραμόρφωση από τις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων από φαινολικό και εποξειδικό getinax. τα τελευταία έχουν βαθμό παραμόρφωσης δέκα φορές μεγαλύτερο από το fiberglass.

Ορισμένα χαρακτηριστικά διαφόρων τύπων ελασμάτων παρουσιάζονται στον Πίνακα 4.

Πίνακας 4 - Χαρακτηριστικά διαφόρων τύπων ελασμάτων

Συγκρίνοντας αυτά τα χαρακτηριστικά, συμπεραίνουμε ότι μόνο εποξειδικό υαλοβάμβακα θα πρέπει να χρησιμοποιείται για την κατασκευή πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων διπλής όψης. Σε αυτό το πρόγραμμα μαθημάτων, επιλέχθηκε laminate από υαλοβάμβακα ποιότητας SF-2-35-1.5.

Το αλουμινόχαρτο που χρησιμοποιείται για το έλασμα της διηλεκτρικής βάσης μπορεί να είναι φύλλο χαλκού, αλουμινίου ή νικελίου. Ωστόσο, το φύλλο αλουμινίου είναι κατώτερο από τον χαλκό, καθώς είναι δύσκολο να συγκολληθεί, ενώ το φύλλο νικελίου έχει υψηλό κόστος. Ως εκ τούτου, επιλέγουμε χαλκό ως φύλλο.

Το φύλλο χαλκού διατίθεται σε διάφορα πάχη. Το τυπικό πάχος φύλλου για την πιο διαδεδομένη χρήση είναι 17,5. 35; 50; 70; 105 μικρά. Κατά τη χάραξη του χαλκού κατά μήκος του πάχους, το χαρακτικό δρα και στο φύλλο χαλκού από τις πλευρικές άκρες κάτω από το φωτοανθεκτικό, προκαλώντας τη λεγόμενη «χάραξη». Για τη μείωση του, χρησιμοποιείται συνήθως λεπτότερο φύλλο χαλκού με πάχος 35 και 17,5 microns. Επομένως, επιλέγουμε φύλλο χαλκού πάχους 35 microns.

1.7 Επιλογή μεθόδου κατασκευής PCB

Όλες οι διαδικασίες κατασκευής πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος μπορούν να χωριστούν σε αφαιρετικές και ημι-προσθετικές.

Αφαιρετική διαδικασία ( αφαίρεση-αφαίρεση) η λήψη ενός αγώγιμου σχεδίου περιλαμβάνει την επιλεκτική αφαίρεση τμημάτων αγώγιμου φύλλου με χάραξη.

Προσθετική διαδικασία (additio-προσθήκη) - στην επιλεκτική εναπόθεση αγώγιμου υλικού σε υλικό βάσης χωρίς φύλλο.

Η διαδικασία ημι-προσθετικών περιλαμβάνει την προκαταρκτική εφαρμογή μιας λεπτής (βοηθητικής) αγώγιμης επίστρωσης, η οποία στη συνέχεια αφαιρείται από τις περιοχές του κενού.

Σύμφωνα με το GOST 23751 - 86, ο σχεδιασμός των πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων θα πρέπει να πραγματοποιείται λαμβάνοντας υπόψη τις ακόλουθες μεθόδους κατασκευής:

– χημικό για GPC

– συνδυαστικά θετικό για DPP

Επιμετάλλωση διαμπερών οπών για MPP

Έτσι, αυτή η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, που αναπτύχθηκε στο πρόγραμμα μαθημάτων, θα κατασκευαστεί με βάση ένα διηλεκτρικό φύλλο διπλής όψης χρησιμοποιώντας μια συνδυασμένη θετική μέθοδο. Αυτή η μέθοδος καθιστά δυνατή τη λήψη αγωγών πλάτους έως 0,25 mm. Το αγώγιμο σχέδιο λαμβάνεται χρησιμοποιώντας την αφαιρετική μέθοδο.

2 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΕΞΑΓΩΓΗΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΠΡΟΤΥΠΟΥ

2.1 Υπολογισμός διαμέτρων οπών στερέωσης

Ο δομικός και τεχνολογικός υπολογισμός των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων πραγματοποιείται λαμβάνοντας υπόψη σφάλματα παραγωγής στο σχεδιασμό αγώγιμων στοιχείων, φωτομάσκα, βάση, διάτρηση κ.λπ. Οριακές τιμέςΟι κύριες παράμετροι της τυπωμένης καλωδίωσης, οι οποίες μπορούν να διασφαλιστούν κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού και της παραγωγής για πέντε κατηγορίες πυκνότητας στερέωσης, δίνονται στον Πίνακα 4.

Πίνακας 4 – Οριακές τιμές των κύριων παραμέτρων της τυπωμένης καλωδίωσης

Ο πίνακας δείχνει:

t – πλάτος αγωγού.

S – απόσταση μεταξύ αγωγών, μαξιλαριών επαφής, αγωγού και μαξιλαριού επαφής ή αγωγού και επιμεταλλωμένης οπής.

β – απόσταση από την άκρη τρυπημένη τρύπαστην άκρη του μαξιλαριού επαφής αυτής της οπής (ζώνη εγγύησης).

g – ο λόγος της ελάχιστης διαμέτρου της επιμεταλλωμένης οπής προς το πάχος της σανίδας.

Οι διαστάσεις που επιλέγονται σύμφωνα με τον Πίνακα 1 πρέπει να συντονίζονται με τις τεχνολογικές δυνατότητες μιας συγκεκριμένης παραγωγής.

Οι οριακές τιμές των τεχνολογικών παραμέτρων των δομικών στοιχείων της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (Πίνακας 5) ελήφθησαν ως αποτέλεσμα της ανάλυσης των δεδομένων παραγωγής και των πειραματικών μελετών για την ακρίβεια των μεμονωμένων λειτουργιών.

Πίνακας 5 – Οριακές τιμές παραμέτρων διεργασίας

Συνέχεια του πίνακα 5

Ελάχιστη διάμετρος επιμεταλλωμένης (μέσω) οπής:

d min VH υπολογίστηκε ´ g = 1,5 ´ 0,33 = 0,495 mm;

όπου g = 0,33 είναι η πυκνότητα τυπωμένου κυκλώματος για την τρίτη κατηγορία ακρίβειας.

Υπολογισμένο H – πάχος του διηλεκτρικού φύλλου της σανίδας.

Πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (στα Αγγλικά PCB - πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος)- μια πλάκα από διηλεκτρικό στην οποία σχηματίζεται (συνήθως με μέθοδο εκτύπωσης) τουλάχιστον ένα ηλεκτρικά αγώγιμο κύκλωμα (ηλεκτρονικό κύκλωμα). Μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος έχει σχεδιαστεί για ηλεκτρική και μηχανική σύνδεση διαφόρων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων ή σύνδεση μεμονωμένων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων. Τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος συνδέονται στις ακίδες τους με στοιχεία αγώγιμου σχεδίου, συνήθως με συγκόλληση, ή περιτύλιξη, ή πριτσίνωμα ή πίεση, με αποτέλεσμα τη συναρμολόγηση μιας ηλεκτρονικής μονάδας (ή συναρμολογημένης πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος).

Τύποι σανίδων

Ανάλογα με τον αριθμό των στρώσεων με ηλεκτρικά αγώγιμο σχέδιο, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων χωρίζονται σε μονής όψης, διπλής όψης και πολλαπλών στρώσεων.
Σε αντίθεση με την επιφανειακή τοποθέτηση, σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος το ηλεκτρικά αγώγιμο σχέδιο είναι κατασκευασμένο από αλουμινόχαρτο χρησιμοποιώντας μια προσθετική ή αφαιρετική μέθοδο. Στη μέθοδο πρόσθετου, ένα αγώγιμο σχέδιο σχηματίζεται σε ένα υλικό χωρίς φύλλο, συνήθως με χημική επιμετάλλωση χαλκού μέσω μιας προστατευτικής μάσκας που είχε προηγουμένως εφαρμοστεί στο υλικό. Στην αφαιρετική μέθοδο, σχηματίζεται ένα αγώγιμο σχέδιο στο υλικό του φύλλου αφαιρώντας τα περιττά τμήματα του φύλλου, συνήθως χρησιμοποιώντας χημική χάραξη.

Μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος συνήθως περιέχει οπές στερέωσης και επιθέματα, τα οποία μπορούν να επικαλυφθούν επιπλέον με προστατευτική επίστρωση: κράμα κασσίτερου-μόλυβδου, κασσίτερος, χρυσός, ασήμι, οργανική προστατευτική επίστρωση. Επιπλέον, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων διαθέτουν αγωγούς για την ηλεκτρική σύνδεση των στρωμάτων της πλακέτας και εξωτερική μονωτική επίστρωση (“ προστατευτική μάσκα") που καλύπτει την επιφάνεια της σανίδας που δεν χρησιμοποιείται για επαφή με μονωτικό στρώμα, η σήμανση εφαρμόζεται συνήθως με μεταξοτυπία, λιγότερο συχνά - με inkjet ή λέιζερ.

Τύποι πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων

Με τον αριθμό των στρωμάτων αγώγιμου υλικού:
-Μονόπλευρο
-Διπλής όψης
-Πολυστρωματικό (MPP)

Όσον αφορά την ευελιξία:
-Σκληρά
-Εύκαμπτος

Σύμφωνα με την τεχνολογία εγκατάστασης:
-Για τοποθέτηση οπών
-Αναρτημένο στην επιφάνεια

Κάθε τύπος πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος μπορεί να έχει τα δικά του χαρακτηριστικά, λόγω των απαιτήσεων για ειδικές συνθήκες λειτουργίας (για παράδειγμα, εκτεταμένο εύρος θερμοκρασίας) ή χαρακτηριστικών εφαρμογής (για παράδειγμα, σε συσκευές που λειτουργούν σε υψηλές συχνότητες).

Υλικά

Η βάση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος είναι ένα διηλεκτρικό· τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα υλικά είναι ο textolite, το fiberglass και το getinax.
Επίσης, η βάση των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων μπορεί να είναι μια μεταλλική βάση επικαλυμμένη με διηλεκτρικό (για παράδειγμα, ανοδιωμένο αλουμίνιο)· φύλλο χαλκού των τροχιών εφαρμόζεται πάνω από το διηλεκτρικό. Τέτοιες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρονικά ισχύος για αποτελεσματική αφαίρεση θερμότητας από ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Σε αυτή την περίπτωση, η μεταλλική βάση της σανίδας είναι στερεωμένη στο ψυγείο.
Το υλικό που χρησιμοποιείται για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων που λειτουργούν στην περιοχή μικροκυμάτων και σε θερμοκρασίες έως 260 °C είναι φθοροπλαστικό ενισχυμένο με γυάλινο ύφασμα (για παράδειγμα, FAF-4D) και κεραμικά. Οι εύκαμπτες πλακέτες κυκλωμάτων κατασκευάζονται από πολυϊμιδικά υλικά όπως το Kapton.

FR-4

Μια οικογένεια υλικών με τη γενική ονομασία FR-4 σύμφωνα με την ταξινόμηση NEMA (National Electrical Manufacturers Association, USA). Αυτά τα υλικά είναι τα πιο κοινά για την παραγωγή DPP, MPP και OPP με αυξημένες απαιτήσεις για μηχανική αντοχή. Το FR-4 είναι ένα υλικό με βάση το fiberglass με εποξική ρητίνη ως συνδετικό υλικό (fiberglass). Συνήθως θαμπό κιτρινωπό ή διαφανές, οικείο πράσινο χρώμαμεταδίδεται από μια μάσκα συγκόλλησης που εφαρμόζεται στην επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Κατηγορία ευφλεκτότητας UL94-V0.
Ανάλογα με τις ιδιότητες και την εφαρμογή του FR-4
-πρότυπο, με θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού Tg ~130°C, s Μπλοκάρισμα UV(UV blocking) ή χωρίς αυτό. Ο πιο κοινός και ευρέως χρησιμοποιούμενος τύπος, είναι επίσης ο λιγότερο ακριβός από το FR-4.

Με υψηλή θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού, Tg ~170°C-180°C;
-χωρίς αλογόνο
-με τυποποιημένο δείκτη παρακολούθησης, CTI ≥400, ≥600.
- υψηλής συχνότητας, με χαμηλή διηλεκτρική σταθερά ε ≤3,9 και εφαπτομένη μικρής διηλεκτρικής απώλειας df ≤0,02.

CEM-3

Οικογένεια υλικών CEM-3 σύμφωνα με την ταξινόμηση NEMA. Το σύνθετο υλικό υαλοβάμβακα-εποξειδικό είναι συνήθως γαλακτώδες λευκό ή διαυγές. Αποτελείται από δύο εξωτερικές στρώσεις από υαλοβάμβακα, μεταξύ των οποίων τοποθετείται μη υφαντό γυαλί (fiberglass τσόχα). Χρησιμοποιείται ευρέως στην παραγωγή επιμεταλλωμένων ινοσανίδων. Οι ιδιότητές του είναι πολύ κοντά στο FR-4 και διαφέρει, σε μεγάλο βαθμό, μόνο σε χαμηλότερη μηχανική αντοχή. Είναι μια εξαιρετική εναλλακτική λύση χαμηλού κόστους έναντι του FR-4 για τη συντριπτική πλειοψηφία των εφαρμογών. Άριστη μηχανική επεξεργασία (άλεσμα, σφράγιση). Κατηγορία ευφλεκτότητας UL94-V0.
Ανάλογα με τις ιδιότητες και το πεδίο εφαρμογής, το CEM-3 χωρίζεται στις ακόλουθες υποκατηγορίες:
- τυπικό, με ή χωρίς αποκλεισμό από την υπεριώδη ακτινοβολία.

CEM-1

Κατηγορία υλικού CEM-1 σύμφωνα με την ταξινόμηση NEMA. Αυτά τα σύνθετα υλικάγίνονται σε χάρτινη βάση με δύο στρώσεις από υαλοβάμβακα εξωτερικά. Συνήθως γαλακτώδες λευκό, γαλακτοκίτρινο ή καφέ καφέ. Ασυμβίβαστα με τη διαδικασία επιμετάλλωσης οπών, επομένως χρησιμοποιούνται μόνο για την παραγωγή OPP. Οι διηλεκτρικές ιδιότητες είναι κοντά στο FR-4, μηχανικές ιδιότητεςκάπως χειρότερα. Το CEM-1 είναι μια καλή εναλλακτική του FR-4 στην παραγωγή PCB μονής όψης όπου το κόστος είναι καθοριστικός παράγοντας. Άριστη μηχανική επεξεργασία (άλεσμα, σφράγιση). Κατηγορία ευφλεκτότητας UL94-V0.
Χωρίζεται στις ακόλουθες υποκατηγορίες:
-πρότυπο;
-Υψηλή θερμοκρασία, συμβατό με τεχνολογίες επικασσιτέρωσης και συγκόλλησης χωρίς μόλυβδο.
-χωρίς αλογόνο, χωρίς φώσφορο και αντιμόνιο.
-με τυποποιημένο δείκτη παρακολούθησης, CTI ≥600
-ανθεκτικό στην υγρασία, με αυξημένη σταθερότητα διαστάσεων

FR-1/FR-2

Κατηγορία υλικού FR-1 και FR-2 σύμφωνα με την ταξινόμηση NEMA. Τα υλικά αυτά κατασκευάζονται με βάση το φαινολικό χαρτί και χρησιμοποιούνται μόνο για την παραγωγή OPP. Το FR-1 και το FR-2 έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά, το FR-2 διαφέρει από το FR-1 μόνο στη χρήση μιας τροποποιημένης φαινολικής ρητίνης με υψηλότερη θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου ως συνδετικού. Λόγω των παρόμοιων χαρακτηριστικών και εφαρμογών των FR-1 και FR-2, οι περισσότεροι κατασκευαστές υλικών παράγουν μόνο ένα από αυτά τα υλικά, συνήθως FR-2. Άριστη μηχανική επεξεργασία (άλεσμα, σφράγιση). Φτηνός. Κατηγορία ευφλεκτότητας UL94-V0 ή V1.
Χωρίζεται στις ακόλουθες υποκατηγορίες:
-πρότυπο;
-χωρίς αλογόνο, χωρίς φώσφορο και αντιμόνιο, μη τοξικό.
- ανθεκτικό στην υγρασία

Τελειώματα PCB

Για να διατηρηθεί η δυνατότητα συγκόλλησης των πλακών τυπωμένου κυκλώματος μετά την αποθήκευση, να διασφαλιστεί η αξιόπιστη εγκατάσταση ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και να διατηρηθούν οι ιδιότητες των συγκολλημένων ή συγκολλημένων συνδέσεων κατά τη λειτουργία, είναι απαραίτητο να προστατεύσετε τη χάλκινη επιφάνεια των μαξιλαριών επαφής της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος με συγκολλήσιμη επιφάνεια επίστρωση, η λεγόμενη επίστρωση φινιρίσματος. Σας προσφέρουμε μια ευρεία γκάμα επιστρώσεων φινιρίσματος, που σας επιτρέπει να επιλέξετε βέλτιστα ένα ή και πολλά από αυτά ταυτόχρονα στην παραγωγή των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων σας.

HAL ή HASL (από τα Αγγλικά Hot Air Leveling ή Hot Air Solder Leveling - ισοπέδωση ζεστού αέρα) χρησιμοποιώντας συγκολλήσεις που βασίζονται σε κράμα κασσιτέρου-μόλυβδου (Sn/Pb), για παράδειγμα, OS61, OS63 και ισοπέδωση με αερομαχαίρι. Εφαρμόζεται στο τελικό στάδιο της κατασκευής σε μια ήδη διαμορφωμένη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος με μάσκα συγκόλλησης που εφαρμόζεται βυθίζοντάς την σε λουτρό τήξης και στη συνέχεια ισοπεδώνοντας και αφαιρώντας την περίσσεια συγκόλλησης χρησιμοποιώντας ένα μαχαίρι αέρα. Αυτή η επίστρωση είναι αυτή τη στιγμήτο πιο συνηθισμένο, είναι το κλασικό, το πιο διάσημο και χρησιμοποιείται εδώ και πολύ καιρό. Παρέχει εξαιρετική ικανότητα συγκόλλησης των πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων ακόμα και μετά από μακροχρόνια αποθήκευση. Η επίστρωση HAL είναι τεχνολογικά προηγμένη και φθηνή. Συμβατό με όλες τις γνωστές μεθόδους εγκατάστασης και συγκόλλησης - χειροκίνητη, κυματική συγκόλληση, επαναροή σε φούρνο κ.λπ. Τα μειονεκτήματα αυτού του τύπου τελικής επίστρωσης περιλαμβάνουν την παρουσία οδηγω - ένα από τα πιο τοξικά μέταλλα, που απαγορεύεται για χρήση στην Ευρωπαϊκή Ένωση από την οδηγία RoHS (Οδηγίες περιορισμού των επικίνδυνων ουσιών), καθώς και το γεγονός ότι η επίστρωση HAL δεν πληροί τις προϋποθέσεις επιπεδότητας των μαξιλαριών επαφής για την τοποθέτηση μικροκυκλωμάτων με πολύ υψηλό βαθμό ολοκλήρωσης. Η επίστρωση δεν είναι κατάλληλη για την τεχνολογία συγκόλλησης κρυστάλλων σε σανίδα (COB - Chip on board) και εφαρμογή στις ακραίες επαφές (lamellas).

Χωρίς μόλυβδο HAL - Επιλογή επίστρωσης HAL, αλλά χρησιμοποιώντας συγκολλήσεις χωρίς μόλυβδο, για παράδειγμα, Sn100, Sn96.5/Ag3/Cu0.5, SnCuNi, SnAgNi. Η επίστρωση συμμορφώνεται πλήρως με τις απαιτήσεις RoHS και έχει πολύ καλή ασφάλεια και ικανότητα συγκόλλησης. Αυτή η επίστρωση φινιρίσματος εφαρμόζεται σε υψηλότερη θερμοκρασία από το HAL που βασίζεται σε PIC, γεγονός που επιβάλλει αυξημένες απαιτήσεις θερμοκρασίας στο βασικό υλικό της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος και στα ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Η επίστρωση είναι συμβατή με όλες τις μεθόδους τοποθέτησης και συγκόλλησης, τόσο με χρήση συγκολλήσεων χωρίς μόλυβδο (που συνιστάται περισσότερο) όσο και με συγκολλήσεις κασσίτερου μολύβδου, αλλά απαιτεί προσεκτική προσοχή στις συνθήκες θερμοκρασίας συγκόλλησης. Σε σύγκριση με το HAL με βάση το Sn/Pb, αυτή η επίστρωση είναι πιο ακριβή λόγω του υψηλότερου κόστους των συγκολλήσεων χωρίς μόλυβδο και επίσης λόγω της υψηλότερης ενεργειακής της έντασης.

Το κύριο πρόβλημα με την επίστρωση HAL , είναι μια σημαντική ανομοιομορφία στο πάχος της επίστρωσης. Το πρόβλημα είναι ιδιαίτερα έντονο για εξαρτήματα με μικρές βίδες καρφίτσας, όπως QFP με βήμα 0,5 mm ή μικρότερο, BGA με βήμα 0,8 mm ή λιγότερο. Το πάχος της επίστρωσης μπορεί να κυμαίνεται από 0,5 microns έως 40 microns, ανάλογα με τις γεωμετρικές διαστάσεις του μαξιλαριού επαφής και την ανομοιόμορφη πρόσκρουση του μαχαιριού αέρα. Επίσης, ως αποτέλεσμα θερμικού σοκ κατά την εφαρμογή HASL, είναι δυνατή η παραμόρφωση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος με τη μορφή παραμόρφωσης/στρέψης. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για σανίδες με πάχος<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.

Χρυσός εμβάπτισης (ENIG - Electroless Nickel/Immersion Gold) - επίστρωση της οικογένειας Ni/Au. Πάχος επίστρωσης: Ni 3-7 microns, Au 0,05-0,1 microns. Εφαρμόζεται χημικά μέσα από παράθυρα σε μάσκα συγκόλλησης. Μια ευρέως διαθέσιμη επίστρωση χωρίς μόλυβδο που παρέχει επίπεδα μαξιλαράκια, καλή ικανότητα συγκόλλησης, υψηλή επιφανειακή αγωγιμότητα των μαξιλαριών και μεγάλη διάρκεια ζωής. Ιδανικό για εξαρτήματα λεπτού βήματος και δοκιμές εντός κυκλώματος. Η επίστρωση συμμορφώνεται πλήρως με τις απαιτήσεις RoHS. Συμβατό με όλες τις μεθόδους τοποθέτησης και συγκόλλησης. Πιο ακριβό σε σύγκριση με το HASL.

Υπάρχουν πολλοί κατασκευαστές χημικών ουσιών για την εφαρμογή χρυσού εμβάπτισης και η τεχνολογία εφαρμογής του ποικίλλει από κατασκευαστή χημικών σε χημικό κατασκευαστή. Το τελικό αποτέλεσμα εξαρτάται επίσης από την επιλογή των χημικών ουσιών και τη διαδικασία εφαρμογής. Ορισμένες χημικές ουσίες μπορεί να μην είναι συμβατές με έναν συγκεκριμένο τύπο μάσκας συγκόλλησης. Αυτός ο τύπος επίστρωσης είναι επιρρεπής στον σχηματισμό δύο τύπων κρίσιμων ελαττωμάτων - "μαύρο επίθεμα" (μαύρο επίθεμα, μη διαβροχή της επιφάνειας του μαξιλαριού με συγκόλληση) και ρωγμές κάτω από μηχανικά ή θερμικά φορτία (το ράγισμα εμφανίζεται μεταξύ του νικελίου και του στρώμα χαλκού, κατά μήκος του διαμεταλλικού στρώματος). Επίσης, κατά την εφαρμογή επιμετάλλωσης, η ποσότητα του χρυσού θα πρέπει να ελέγχεται για να αποφευχθεί η ευθραυστότητα της ένωσης συγκόλλησης. Η ακριβής τήρηση της τεχνολογίας εφαρμογής χρυσού εμβάπτισης και η έγκαιρη αντικατάσταση των λύσεων εγγυώνται την ποιότητα της επίστρωσης και την απουσία ελαττωμάτων μαύρου μαξιλαριού. Για την αποφυγή ρωγμών κάτω από μηχανικά φορτία, συνιστάται να αυξήσετε το πάχος της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος σε 2,0 mm ή περισσότερο όταν χρησιμοποιείτε συσκευασίες BGA μεγαλύτερες από 25x25 mm ή όταν το μέγεθος της πλακέτας είναι μεγαλύτερο από 250 mm. Η αύξηση του πάχους της σανίδας μειώνει τη μηχανική καταπόνηση στα εξαρτήματα όταν η σανίδα κάμπτεται.

Χρυσά Δάχτυλα - επίστρωση της οικογένειας Ni/Au. Πάχος επίστρωσης: Ni 3-5 microns, Au 0,5-1,5 microns. Εφαρμόζεται με ηλεκτροχημική εναπόθεση (επιμεταλλώσεις). Χρησιμοποιείται για εφαρμογή σε ακραίες επαφές και ελάσματα. Έχει υψηλή μηχανική αντοχή, αντοχή στην τριβή και δυσμενείς περιβαλλοντικές επιδράσεις. Απαραίτητο όταν είναι σημαντικό να διασφαλιστεί η αξιόπιστη και ανθεκτική ηλεκτρική επαφή.

Κασσίτερο εμβάπτισης - χημική επίστρωση που πληροί τις απαιτήσεις RoHS και εξασφαλίζει υψηλή επιπεδότητα των πλακών τυπωμένου κυκλώματος. Τεχνολογική επίστρωση συμβατή με όλες τις μεθόδους συγκόλλησης. Σε αντίθεση με τη δημοφιλή εσφαλμένη αντίληψη που βασίζεται στην εμπειρία χρήσης απαρχαιωμένων τύπων επικάλυψης, ο κασσίτερος εμβάπτισης παρέχει καλή ικανότητα συγκόλλησης μετά από μια αρκετά μεγάλη περίοδο αποθήκευσης - εγγυημένη διάρκεια ζωής 6 μηνών. (η δυνατότητα συγκόλλησης επίστρωσης διαρκεί έως και ένα έτος ή περισσότερο εάν αποθηκευτεί σωστά). Τέτοιες μεγάλες περίοδοι διατήρησης καλής συγκολλητικότητας εξασφαλίζονται με την εισαγωγή ενός οργανομεταλλικού υποστρώματος ως φράγματος μεταξύ του χαλκού των τακιών επαφής και του ίδιου του κασσίτερου. Η υποστιβάδα φραγμού εμποδίζει την αμοιβαία διάχυση χαλκού και κασσίτερου, το σχηματισμό διαμεταλλικών ενώσεων και την ανακρυστάλλωση του κασσίτερου. Η τελική επίστρωση με κασσίτερο εμβάπτισης με οργανομεταλλική υποστιβάδα, πάχους περίπου 1 micron, έχει λεία, επίπεδη επιφάνεια, διατηρεί τη δυνατότητα συγκόλλησης και τη δυνατότητα πολλών επανασυγκολλήσεων ακόμα και μετά από αρκετά μεγάλη περίοδο αποθήκευσης.

OSP (από το English Organic Solderability Preservatives) - μια ομάδα οργανικών επιστρώσεων φινιρίσματος που εφαρμόζονται απευθείας σε χάλκινα μαξιλάρια και παρέχουν προστασία της επιφάνειας του χαλκού από την οξείδωση κατά την αποθήκευση και τη συγκόλληση. Καθώς μειώνονται οι θέσεις των εξαρτημάτων, το ενδιαφέρον για επιστρώσεις που παρέχουν την απαραίτητη επιπεδότητα, και ιδιαίτερα το OSP, αυξάνεται συνεχώς. ΣΕ ΠρόσφαταΟι επικαλύψεις OSP εξελίσσονται γρήγορα· έχουν εμφανιστεί ποικιλίες επιστρώσεων που παρέχουν συγκόλληση πολλαπλών περασμάτων χωρίς οξείδωση χαλκού, ακόμη και με αρκετά μεγάλα χρονικά διαστήματα μεταξύ περασμάτων (ημέρες). Γίνεται διάκριση μεταξύ μιας λεπτής επίστρωσης, περίπου 0,01 microns, και μιας σχετικά παχιάς επίστρωσης, 0,2 - 0,5 microns ή περισσότερο. Για να εξασφαλίσετε συγκόλληση δύο ή πολλαπλών περασμάτων, επιλέξτε μια παχιά επίστρωση. Το OSP παρέχει επίπεδες επιφάνειες, είναι απαλλαγμένο από μόλυβδο και συμβατό με RoHS και, όταν αποθηκεύεται και χειρίζεται σωστά, παρέχει μια πολύ αξιόπιστη ένωση συγκόλλησης. Η λεπτή επίστρωση OSP είναι φθηνότερη από το HAL. Παχύ - σχεδόν όσο το HAL.

Ωστόσο, το OSP δεν διασφαλίζει ότι τα άκρα του χάλκινου μαξιλαριού καλύπτονται με συγκόλληση κατά τη διαδικασία επαναροής. Η ροή συγκόλλησης πάνω από την επιφάνεια είναι χειρότερη από ό,τι με την επίστρωση HASL. Επομένως, κατά την εφαρμογή της πάστας, οι τρύπες στο στένσιλ πρέπει να έχουν το ίδιο μέγεθος με το μαξιλάρι επαφής. Διαφορετικά, δεν θα καλύπτεται ολόκληρη η επιφάνεια του μαξιλαριού με συγκόλληση (αν και αυτό το ελάττωμα είναι μόνο καλλυντικό, η αξιοπιστία της σύνδεσης παραμένει πολύ καλή). Μια επιφάνεια χαλκού που δεν καλύπτεται με συγκόλληση θα οξειδωθεί με την πάροδο του χρόνου, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει αρνητικά τις επισκευές. Υπάρχει επίσης το πρόβλημα της διαβροχής των επιμεταλλωμένων οπών κατά την κυματική συγκόλληση. Είναι απαραίτητο να εφαρμόσετε μια αρκετά μεγάλη ποσότητα ροής πριν από τη συγκόλληση, η ροή πρέπει να εισέλθει στις οπές έτσι ώστε η συγκόλληση να βρέχει την τρύπα από το εσωτερικό και να σχηματίσει ένα φιλέτο στο πίσω μέρος της σανίδας. Τα μειονεκτήματα αυτής της επίστρωσης περιλαμβάνουν επίσης: σύντομο χρόνο αποθήκευσης πριν από τη χρήση, ασυμβατότητα με τερπενικούς διαλύτες, περιορισμούς στη δοκιμασιμότητα κατά τη διάρκεια δοκιμών εντός κυκλώματος και λειτουργικών δοκιμών (το οποίο λύνεται εν μέρει με την εφαρμογή πάστας συγκόλλησης στα σημεία δοκιμής). Εάν έχετε επιλέξει OSP, συνιστούμε τη χρήση επιστρώσεων ENTEK από την Enthone (ENTEK PLUS, ENTEK PLUS HT), καθώς παρέχουν τον καλύτερο συνδυασμό διαβρεξιμότητας, αξιοπιστίας σύνδεσης και πολλαπλών διελεύσεων.

Ανάπτυξη

Ας δούμε μια τυπική διαδικασία ανάπτυξης για μια σανίδα 1-2 στρώσεων.
-Προσδιορισμός διαστάσεων (όχι σημαντικός για breadboard).
-Επιλογή πάχους υλικού σανίδας από μια σειρά τυπικών:
-Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο υλικό είναι πάχους 1,55 mm.
-Σχεδίαση των διαστάσεων (άκρων) της πλακέτας σε πρόγραμμα CAD στο επίπεδο BOARD.
-Τοποθεσία μεγάλων εξαρτημάτων ραδιοφώνου: σύνδεσμοι, κ.λπ. Αυτό συμβαίνει συνήθως στο ανώτερο στρώμα (TOP):
-Υποτίθεται ότι τα σχέδια κάθε στοιχείου, η θέση και ο αριθμός των ακίδων κ.λπ. έχουν ήδη καθοριστεί (ή χρησιμοποιούνται έτοιμες βιβλιοθήκες εξαρτημάτων).
«Διασπορά» των υπολοίπων εξαρτημάτων στο επάνω στρώμα ή, σπανιότερα, και στα δύο στρώματα για σανίδες 2 όψεων.
-Εκκινήστε τον ιχνηθέτη. Εάν το αποτέλεσμα δεν είναι ικανοποιητικό, τα εξαρτήματα επανατοποθετούνται. Αυτά τα δύο βήματα εκτελούνται συχνά δεκάδες ή εκατοντάδες φορές στη σειρά.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, η ιχνηλάτηση των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων (σχέδιο ιχνών) γίνεται χειροκίνητα εν όλω ή εν μέρει.
-Έλεγχος της πλακέτας για σφάλματα (DRC, Έλεγχος κανόνων σχεδίασης): έλεγχος για κενά, βραχυκυκλώματα, επικαλυπτόμενα εξαρτήματα κ.λπ.
-Εξαγωγή του αρχείου σε μορφή αποδεκτή από τον κατασκευαστή PCB, όπως η Gerber.

Βιομηχανοποίηση

Η κατασκευή πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων συνήθως αναφέρεται στην επεξεργασία ενός τεμαχίου εργασίας (υλικό φύλλου). Μια τυπική διαδικασία αποτελείται από διάφορα στάδια: διάνοιξη αγωγών, λήψη σχεδίου αγωγού αφαιρώντας το περίσσιο φύλλο χαλκού, επένδυση των οπών, εφαρμογή προστατευτικών επικαλύψεων και επικασσιτέρωσης και εφαρμογή σημάνσεων.

Λήψη σχεδίου καλωδίων

Στην κατασκευή πλακετών κυκλωμάτων, χρησιμοποιούνται χημικές, ηλεκτρολυτικές ή μηχανικές μέθοδοι για την αναπαραγωγή του απαιτούμενου αγώγιμου σχεδίου, καθώς και των συνδυασμών τους.

Χημική μέθοδος

Η χημική μέθοδος για την κατασκευή πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων από έτοιμο υλικό αλουμινίου αποτελείται από δύο κύρια στάδια: εφαρμογή προστατευτικού στρώματος στο φύλλο και χάραξη μη προστατευμένων περιοχών με χημικές μεθόδους.

Στη βιομηχανία, το προστατευτικό στρώμα εφαρμόζεται φωτοχημικά χρησιμοποιώντας ένα φωτοανθεκτικό ευαίσθητο στην υπεριώδη ακτινοβολία, μια φωτομάσκα και μια πηγή υπεριώδους φωτός. Το φωτοανθεκτικό μπορεί να είναι υγρό ή φιλμ. Το υγρό φωτοανθεκτικό εφαρμόζεται σε βιομηχανικές συνθήκες καθώς είναι ευαίσθητο σε μη συμμόρφωση με την τεχνολογία εφαρμογής. Το φωτοανθεκτικό φιλμ είναι δημοφιλές για χειροποίητες πλακέτες κυκλωμάτων. Η φωτομάσκα είναι ένα διαφανές υλικό με υπεριώδη ακτινοβολία, με ένα μοτίβο διαδρομής τυπωμένο πάνω της. Μετά την έκθεση, το φωτοανθεκτικό αναπτύσσεται και σκληραίνει όπως σε μια συμβατική φωτογραφική διαδικασία.

Ένα προστατευτικό στρώμα σε μορφή βερνικιού ή βαφής μπορεί να εφαρμοστεί με μεταξοτυπία ή με το χέρι. Για να σχηματίσουν μια μάσκα χάραξης σε αλουμινόχαρτο, οι ραδιοερασιτέχνες χρησιμοποιούν μεταφορά γραφίτη από μια εικόνα που εκτυπώνεται σε εκτυπωτή λέιζερ («τεχνολογία σιδήρου λέιζερ»).

Το απροστάτευτο φύλλο στη συνέχεια χαράσσεται σε διάλυμα χλωριούχου σιδήρου ή (πολύ σπανιότερα) άλλων χημικών ουσιών όπως ο θειικός χαλκός. Μετά τη χάραξη, το προστατευτικό σχέδιο ξεπλένεται από το φύλλο.

Μηχανική μέθοδος

Η μέθοδος μηχανικής κατασκευής περιλαμβάνει τη χρήση μηχανών φρεζαρίσματος και χάραξης ή άλλων εργαλείων για τη μηχανική αφαίρεση ενός στρώματος φύλλου από συγκεκριμένες περιοχές.
-Μεταλλοποίηση οπών
-Επένδυση

Οι πιθανές επικαλύψεις περιλαμβάνουν:
-Προστατευτικές επιστρώσεις βερνικιού («μάσκα συγκόλλησης»).
-Κασσιτεροποίηση.
-Επίστρωση αλουμινίου με αδρανή μέταλλα (επιχρύσωση, παλλαδοποίηση) και αγώγιμα βερνίκια για βελτίωση των ιδιοτήτων επαφής.
-Διακοσμητικά και ενημερωτικά καλύμματα (ετικέτες).

Πολυστρωματικά PCB

Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών στρώσεων (συντομογραφία MPP[source?], αγγλική πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος πολλαπλών στρώσεων) χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις όπου η καλωδίωση των συνδέσεων σε μια πλακέτα διπλής όψης γίνεται πολύ περίπλοκη. Καθώς η πολυπλοκότητα των σχεδιασμένων συσκευών και η πυκνότητα στερέωσης αυξάνεται, ο αριθμός των στρώσεων στις σανίδες αυξάνεται.

Σε πλακέτες πολλαπλών στρώσεων, τα εξωτερικά στρώματα (καθώς και τα vias) χρησιμοποιούνται για την τοποθέτηση εξαρτημάτων και τα εσωτερικά στρώματα περιέχουν διασυνδέσεις ή συμπαγή σχέδια ισχύος (πολύγωνα). Οι επιμεταλλωμένες διόδους χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση αγωγών μεταξύ των στρωμάτων. Στην κατασκευή πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών στρώσεων, κατασκευάζονται πρώτα τα εσωτερικά στρώματα, τα οποία στη συνέχεια συγκολλούνται μεταξύ τους μέσω ειδικών αυτοκόλλητων μαξιλαριών (prepregs). Στη συνέχεια, πραγματοποιείται συμπίεση, διάνοιξη και επιμετάλλωση των οπών διέλευσης.

Σχεδιασμός πολυστρωματικών PCB

Ας εξετάσουμε ένα τυπικό σχέδιο μιας πολυστρωματικής σανίδας (Εικ. 1). Στην πρώτη, πιο κοινή, επιλογή, τα εσωτερικά στρώματα της σανίδας σχηματίζονται από υαλοβάμβακα διπλής όψης με χαλκό, που ονομάζεται "πυρήνας". Τα εξωτερικά στρώματα είναι κατασκευασμένα από φύλλο χαλκού, συμπιεσμένο με τα εσωτερικά στρώματα χρησιμοποιώντας ένα συνδετικό - ένα ρητινώδες υλικό που ονομάζεται "prepreg". Μετά το πάτημα σε υψηλές θερμοκρασίες, σχηματίζεται μια «πίτα» μιας πολυστρωματικής πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, στην οποία στη συνέχεια ανοίγονται τρύπες και επιμεταλλώνονται. Η δεύτερη επιλογή είναι λιγότερο συνηθισμένη, όταν τα εξωτερικά στρώματα σχηματίζονται από «πυρήνες» που συγκρατούνται μαζί με το prepreg. Αυτή είναι μια απλοποιημένη περιγραφή· υπάρχουν πολλά άλλα σχέδια που βασίζονται σε αυτές τις επιλογές. Ωστόσο, η βασική αρχή είναι ότι το prepreg λειτουργεί ως το συνδετικό υλικό μεταξύ των στρωμάτων. Προφανώς, δεν μπορεί να υπάρξει μια περίπτωση όπου δύο "πυρήνες" διπλής όψης είναι γειτονικά χωρίς αποστάτη προεμποτισμού, αλλά είναι δυνατή μια δομή φύλλου-prepreg-foil-prepreg... κ.λπ., και χρησιμοποιείται συχνά σε σανίδες με σύνθετους συνδυασμούς τυφλές και κρυφές τρύπες.

Τυφλές και κρυφές τρύπες

Ο όρος " τυφλές τρύπες "σημαίνει μεταβάσεις που συνδέουν το εξωτερικό στρώμα με τα πλησιέστερα εσωτερικά στρώματα και δεν έχουν πρόσβαση στο δεύτερο εξωτερικό στρώμα. Προέρχεται από την αγγλική λέξη blind, και μοιάζει με τον όρο "blind holes". Κρυφές, ή θαμμένες (από τα αγγλικά buried), γίνονται τρύπες στα εσωτερικά στρώματα και δεν έχουν έξοδο προς τα έξω. Οι απλούστερες επιλογές για τυφλές και κρυφές τρύπες φαίνονται στο Σχ. 2. Η χρήση τους δικαιολογείται στην περίπτωση πολύ πυκνής καλωδίωσης ή για πλακέτες πολύ κορεσμένες με επίπεδα εξαρτήματα και στις δύο πλευρές. Η παρουσία αυτών των οπών αυξάνει το κόστος της πλακέτας από μιάμιση σε πολλές φορές, αλλά σε πολλές περιπτώσεις, ειδικά όταν δρομολογείτε μικροκυκλώματα σε πακέτο BGA με μικρό βήμα, δεν μπορείτε να κάνετε χωρίς αυτά. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι σχηματισμού τέτοιων vias, συζητούνται λεπτομερέστερα στην ενότητα Πίνακες με τυφλές και κρυφές τρύπες, αλλά προς το παρόν ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στα υλικά από τα οποία κατασκευάζεται μια πολυστρωματική σανίδα.

Βασικά διηλεκτρικά για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων
Οι κύριοι τύποι και παράμετροι των υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή MPP δίνονται στον Πίνακα 1. Τα τυπικά σχέδια πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων βασίζονται στη χρήση τυπικού laminate από fiberglass τύπου FR4, με θερμοκρασία λειτουργίας, συνήθως από –50 έως +110 ° C, θερμοκρασία μετάπτωσης (καταστροφής) γυαλιού Tg περίπου 135 °C. Η διηλεκτρική του σταθερά Dk μπορεί να είναι από 3,8 έως 4,5, ανάλογα με τον προμηθευτή και τον τύπο του υλικού. Για αυξημένες απαιτήσεις για αντοχή στη θερμότητα ή κατά την τοποθέτηση σανίδων σε φούρνο με τεχνολογία χωρίς μόλυβδο (t έως 260 °C), χρησιμοποιείται υψηλή θερμοκρασία FR4 High Tg ή FR5. Όταν απαιτούνται απαιτήσεις για σταθερή λειτουργία σε υψηλές θερμοκρασίες ή ξαφνικές αλλαγές θερμοκρασίας, χρησιμοποιείται πολυιμίδιο. Επιπλέον, το πολυιμίδιο χρησιμοποιείται για την κατασκευή πλακών κυκλωμάτων υψηλής αξιοπιστίας, για στρατιωτικές εφαρμογές, καθώς και σε περιπτώσεις όπου απαιτείται αυξημένη ηλεκτρική αντοχή. Για πλακέτες με κυκλώματα μικροκυμάτων (πάνω από 2 GHz), χρησιμοποιούνται ξεχωριστά στρώματα μικροκυμάτων υλικού ή ολόκληρη η πλακέτα είναι κατασκευασμένη από υλικό μικροκυμάτων (Εικ. 3). Οι πιο διάσημοι προμηθευτές ειδικά υλικά- Οι εταιρείες Rogers, Arlon, Taconic, Dupont. Το κόστος αυτών των υλικών είναι υψηλότερο από το FR4 και φαίνεται χονδρικά στην τελευταία στήλη του Πίνακα 1 σε σχέση με το κόστος του FR4. Παραδείγματα σανίδων με διαφορετικούς τύπους διηλεκτρικών φαίνονται στο Σχ. 4, 5.

Πάχος υλικού
Η γνώση των διαθέσιμων πάχους υλικού είναι σημαντική για έναν μηχανικό όχι μόνο για τον προσδιορισμό του συνολικού πάχους της σανίδας. Κατά το σχεδιασμό MPP, οι προγραμματιστές αντιμετωπίζουν τις ακόλουθες εργασίες:
- υπολογισμός της κυματικής αντίστασης των αγωγών στην πλακέτα.
- υπολογισμός της τιμής της ενδιάμεσης μόνωσης υψηλής τάσης.
- επιλογή της δομής τυφλών και κρυφών οπών.
Οι διαθέσιμες επιλογές και τα πάχη των διαφόρων υλικών φαίνονται στους πίνακες 2-6. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η ανοχή στο πάχος του υλικού είναι συνήθως μέχρι ±10%, επομένως η ανοχή στο πάχος της τελικής πολυστρωματικής σανίδας δεν μπορεί να είναι μικρότερη από ±10%.

Πίνακας 2. "Πυρήνες" διπλής όψης FR4 για τα εσωτερικά στρώματα της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος Πάχος διηλεκτρικό και πάχος χαλκού 5 μm 17 μm 35 μm 70 μm 105 μm
0,050 mm β/β
0,075 mm m z z
0,100 mm w/w
0,150 χλστ
0,200 mm m z z
0,250 χλστ
0,300 χλστ
0,350 mm m z z
0,400 mm w/w
0,450 χλστ
0,710 mm m z z
0,930 mm m z
1.000 mm w
Πάνω από 1 mm

Τυπικά σε απόθεμα.
h - Κατόπιν αιτήματος (δεν είναι πάντα διαθέσιμο)
m - Μπορεί να κατασκευαστεί.
Σημείωση: για να διασφαλιστεί η αξιοπιστία των έτοιμων σανίδων, είναι σημαντικό να γνωρίζετε ότι για ξένα εσωτερικά στρώματα προτιμάμε να χρησιμοποιούμε πυρήνες με φύλλο 35 micron αντί 18 micron (ακόμη και με αγωγό και πλάτος διακένου 0,1 mm). Αυτό αυξάνει την αξιοπιστία των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων.
Η διηλεκτρική σταθερά των πυρήνων FR4 μπορεί να κυμαίνεται από 3,8 έως 4,4 ανάλογα με τη μάρκα.

Επιστρώσεις επιφανειών PCB

Ας δούμε τι είδους επιστρώσεις υπάρχουν για χάλκινα τακάκια. Τις περισσότερες φορές, οι τοποθεσίες επικαλύπτονται με ένα κράμα κασσιτέρου-μόλυβδου ή PIC. Η μέθοδος εφαρμογής και ισοπέδωσης της επιφάνειας της συγκόλλησης ονομάζεται HAL ή HASL (από τα αγγλικά Hot Air Solder Leveling - ισοπεδωτική συγκόλληση με θερμό αέρα). Αυτή η επίστρωση παρέχει την καλύτερη ικανότητα συγκόλλησης των μαξιλαριών. Ωστόσο, αντικαθίσταται από πιο σύγχρονες επιστρώσεις, συνήθως συμβατές με τις απαιτήσεις της διεθνούς οδηγίας RoHS. Αυτή η οδηγία απαιτεί την απαγόρευση της παρουσίας βλαβερές ουσίες, συμπεριλαμβανομένου του μολύβδου, σε προϊόντα. Μέχρι στιγμής, το RoHS δεν ισχύει για την επικράτεια της χώρας μας, αλλά είναι χρήσιμο να θυμόμαστε την ύπαρξή του. Τα προβλήματα που σχετίζονται με το RoHS θα περιγραφούν σε μία από τις επόμενες ενότητες, αλλά προς το παρόν ας ρίξουμε μια ματιά στις πιθανές επιλογές για την κάλυψη τοποθεσιών MPP. Το HASL χρησιμοποιείται παντού εκτός εάν απαιτείται διαφορετικά. Η επιχρύσωση με εμβάπτιση (χημική) χρησιμοποιείται για την παροχή μιας πιο λείας επιφάνειας σανίδων (αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τα τακάκια BGA), αλλά έχει ελαφρώς χαμηλότερη ικανότητα συγκόλλησης. Η συγκόλληση φούρνου εκτελείται χρησιμοποιώντας περίπου την ίδια τεχνολογία με το HASL, αλλά η συγκόλληση με το χέρι απαιτεί τη χρήση ειδικών ροών. Η οργανική επίστρωση, ή OSP, προστατεύει την επιφάνεια του χαλκού από την οξείδωση. Το μειονέκτημά του είναι η μικρή διάρκεια ζωής της συγκολλητικότητας (λιγότερο από 6 μήνες). Ο κασσίτερος εμβάπτισης παρέχει λεία επιφάνεια και καλή ικανότητα συγκόλλησης, αν και έχει επίσης περιορισμένη διάρκεια ζωής συγκόλλησης. Το αμόλυβδο HAL έχει τις ίδιες ιδιότητες με το HAL που περιέχει μόλυβδο, αλλά η σύνθεση της συγκόλλησης είναι περίπου 99,8% κασσίτερος και 0,2% πρόσθετα. Οι επαφές των συνδετήρων της λεπίδας, οι οποίες υπόκεινται σε τριβή κατά τη λειτουργία της σανίδας, είναι επιμεταλλωμένες με ένα παχύτερο και πιο άκαμπτο στρώμα χρυσού. Και για τους δύο τύπους επιχρύσωσης, χρησιμοποιείται ένα υπόστρωμα νικελίου για την πρόληψη της διάχυσης του χρυσού.

Προστατευτικά και άλλα είδη επιστρώσεων πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος
Για να συμπληρώσετε την εικόνα, σκεφτείτε λειτουργικό σκοπόκαι υλικά επίστρωσης PCB.
- Μάσκα συγκόλλησης - εφαρμόζεται στην επιφάνεια της πλακέτας για την προστασία των αγωγών από τυχαία βραχυκυκλώματα και βρωμιά, καθώς και για την προστασία του laminate από υαλοβάμβακα από θερμικό σοκ κατά τη συγκόλληση. Η μάσκα δεν φέρει κανένα άλλο λειτουργικό φορτίο και δεν μπορεί να χρησιμεύσει ως προστασία από την υγρασία, τη μούχλα, τη διάσπαση κ.λπ. (εκτός από τις περιπτώσεις που χρησιμοποιούνται ειδικοί τύποι μάσκας).
- Σήμανση - εφαρμόζεται στον πίνακα με χρώμα πάνω από τη μάσκα για να απλοποιηθεί η αναγνώριση της ίδιας της σανίδας και των εξαρτημάτων που βρίσκονται σε αυτήν.
- Αποσπώμενη μάσκα - εφαρμόζεται σε συγκεκριμένες περιοχές της σανίδας που πρέπει να προστατεύονται προσωρινά, για παράδειγμα, από συγκόλληση. Είναι εύκολο να αφαιρεθεί στο μέλλον, καθώς είναι μια ένωση που μοιάζει με καουτσούκ και απλά ξεφλουδίζει.
- Επικάλυψη επαφής άνθρακα - εφαρμόζεται σε ορισμένες περιοχές της πλακέτας ως πεδία επαφής για πληκτρολόγια. Η επίστρωση έχει καλή αγωγιμότητα, δεν οξειδώνεται και είναι ανθεκτική στη φθορά.
- Στοιχεία αντίστασης από γραφίτη - μπορούν να εφαρμοστούν στην επιφάνεια της πλακέτας για να εκτελέσουν τη λειτουργία των αντιστάσεων. Δυστυχώς, η ακρίβεια των ονομασιών είναι χαμηλή - όχι μεγαλύτερη από ±20% (με ρύθμιση λέιζερ - έως 5%).
- Ασημί βραχυκυκλωτήρες επαφής - μπορούν να εφαρμοστούν ως πρόσθετοι αγωγοί, δημιουργώντας ένα άλλο αγώγιμο στρώμα όταν δεν υπάρχει αρκετός χώρος για δρομολόγηση. Χρησιμοποιείται κυρίως για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων μονής στρώσης και διπλής όψης.

συμπέρασμα
Η επιλογή των υλικών είναι μεγάλη, αλλά, δυστυχώς, συχνά όταν παράγονται μικρού και μεσαίου μεγέθους σειρές τυπωμένων κυκλωμάτων, το εμπόδιο γίνεται η διαθεσιμότητα των απαραίτητων υλικών στην αποθήκη του εργοστασίου που παράγει το MPP. Επομένως, πριν σχεδιάσετε ένα MPP, ειδικά εάν μιλάμε για τη δημιουργία ενός μη τυποποιημένου σχεδίου και τη χρήση μη τυποποιημένων υλικών, είναι απαραίτητο να συμφωνήσετε με τον κατασκευαστή σχετικά με τα υλικά και τα πάχη των στρωμάτων που χρησιμοποιούνται στο MPP και ίσως να παραγγείλετε αυτά τα υλικά εκ των προτέρων.

Σήμερα, τα περισσότερα ηλεκτρονικά κυκλώματα κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων. Χρησιμοποιώντας τεχνολογίες κατασκευής τυπωμένων κυκλωμάτων, παράγονται επίσης προκατασκευασμένα εξαρτήματα μικροηλεκτρονικής - υβριδικές μονάδες που περιέχουν εξαρτήματα διαφόρων λειτουργικών σκοπών και βαθμών ολοκλήρωσης. Οι πολυστρωματικές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων και τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα με υψηλό βαθμό ολοκλήρωσης καθιστούν δυνατή τη μείωση του βάρους και των χαρακτηριστικών μεγέθους των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και των εξαρτημάτων υπολογιστών. Τώρα η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος είναι πάνω από εκατό ετών.

Πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος

Αυτό (στα αγγλικά PCB - πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος)- μια πλάκα από ηλεκτρικό μονωτικό υλικό (getinax, textolite, fiberglass και άλλα παρόμοια διηλεκτρικά), στην επιφάνεια της οποίας υπάρχουν κατά κάποιο τρόπο λεπτές ηλεκτρικά αγώγιμες λωρίδες (τυπωμένοι αγωγοί) με επιθέματα επαφής για τη σύνδεση τοποθετημένων ραδιοστοιχείων, συμπεριλαμβανομένων μονάδων και ολοκληρωμένων κυκλωμάτων εφαρμοσμένος. Η διατύπωση αυτή λαμβάνεται κατά λέξη από το Λεξικό του Πολυτεχνείου.

Υπάρχει μια πιο καθολική διατύπωση:

Μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος αναφέρεται σε ένα σχέδιο σταθερών ηλεκτρικών διασυνδέσεων σε μια μονωτική βάση.

Τα κύρια δομικά στοιχεία μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος είναι μια διηλεκτρική βάση (άκαμπτη ή εύκαμπτη) στην επιφάνεια της οποίας βρίσκονται οι αγωγοί. Η διηλεκτρική βάση και οι αγωγοί είναι στοιχεία απαραίτητα και επαρκή ώστε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος να είναι πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Για την εγκατάσταση εξαρτημάτων και τη σύνδεσή τους με αγωγούς, χρησιμοποιούνται πρόσθετα στοιχεία: μαξιλαράκια επαφής, μεταβατικές οπές επιμετάλλωσης και στερέωσης, ελάσματα συνδετήρων, περιοχές για απομάκρυνση θερμότητας, επιφάνειες θωράκισης και ρεύματος κ.λπ.

Η μετάβαση στις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων σηματοδότησε ένα ποιοτικό άλμα στον τομέα του σχεδιασμού ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος συνδυάζει τις λειτουργίες ενός φορέα ραδιοστοιχείων και την ηλεκτρική σύνδεση τέτοιων στοιχείων. Η τελευταία λειτουργία δεν μπορεί να εκτελεστεί εάν δεν παρέχεται επαρκές επίπεδο αντίστασης μόνωσης μεταξύ των αγωγών και άλλων αγώγιμων στοιχείων της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Επομένως, το υπόστρωμα PCB πρέπει να λειτουργεί ως μονωτικό.

Ιστορική αναφορά

Κατά τη διάρκεια των δεκαετιών του 1920 και του 1930, εκδόθηκαν πολλά διπλώματα ευρεσιτεχνίας για σχέδια πλακέτας τυπωμένων κυκλωμάτων και μεθόδους κατασκευής τους. Οι πρώτες μέθοδοι κατασκευής πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων παρέμειναν κυρίως προσθετικές (η ανάπτυξη των ιδεών του Thomas Edison). Αλλά στη σύγχρονη μορφή της, η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος εμφανίστηκε χάρη στη χρήση τεχνολογιών που δανείστηκαν από τη βιομηχανία εκτύπωσης. Η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος είναι μια απευθείας μετάφραση από τον αγγλικό τυπογραφικό όρο printing plate ("printing plate" ή "matrix"). Ως εκ τούτου, ο Αυστριακός μηχανικός Paul Eisler θεωρείται ο πραγματικός «πατέρας των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων». Ήταν ο πρώτος που κατέληξε στο συμπέρασμα ότι οι τεχνολογίες εκτύπωσης (αφαιρετικές) μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη μαζική παραγωγή πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων. Στις αφαιρετικές τεχνολογίες, μια εικόνα σχηματίζεται αφαιρώντας περιττά θραύσματα. Ο Paul Eisler ανέπτυξε την τεχνολογία της γαλβανικής εναπόθεσης φύλλου χαλκού και της χάραξης του με χλωριούχο σίδηρο. Οι τεχνολογίες για τη μαζική παραγωγή πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων ήταν σε ζήτηση ήδη κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου. Και από τα μέσα της δεκαετίας του 1950, ξεκίνησε ο σχηματισμός πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων ως εποικοδομητική βάση για ραδιοεξοπλισμό όχι μόνο για στρατιωτικούς, αλλά και για οικιακούς σκοπούς.

Υλικά PCB

Βασικά διηλεκτρικά για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων

Η γνώση των παραμέτρων των υλικών για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, τόσο μονοστρωματικών όσο και πολυστρωματικών, είναι σημαντική για όλους όσους ασχολούνται με τη χρήση τους, ειδικά για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων για συσκευές με αυξημένη ταχύτητα και μικροκύματα. Κατά το σχεδιασμό MPP, οι προγραμματιστές αντιμετωπίζουν τις ακόλουθες εργασίες:
- υπολογισμός της κυματικής αντίστασης των αγωγών στην πλακέτα.
- υπολογισμός της τιμής της ενδιάμεσης μόνωσης υψηλής τάσης.
- επιλογή της δομής τυφλών και κρυφών οπών.
Οι διαθέσιμες επιλογές και τα πάχη των διαφόρων υλικών φαίνονται στους πίνακες 2-6. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η ανοχή στο πάχος του υλικού είναι συνήθως μέχρι ±10%, επομένως η ανοχή στο πάχος της τελικής πολυστρωματικής σανίδας δεν μπορεί να είναι μικρότερη από ±10%.

Tg - θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού (καταστροφή δομής)

Dk - διηλεκτρική σταθερά

Βασικά διηλεκτρικά για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων μικροκυμάτων

Τα τυπικά σχέδια πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων βασίζονται στη χρήση τυπικού τύπου fiberglass FR4, με θερμοκρασία λειτουργίας από –50 έως +110 °C και θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού Tg (μαλάκωμα) περίπου 135 °C.
Εάν υπάρχουν αυξημένες απαιτήσεις για αντοχή στη θερμότητα ή κατά την τοποθέτηση σανίδων σε φούρνο τεχνολογίας χωρίς μόλυβδο (t έως 260 °C), σε υψηλή θερμοκρασία FR4 Υψηλό Tgή FR5.
Εάν υπάρχουν απαιτήσεις για συνεχή λειτουργία σε υψηλές θερμοκρασίες ή με απότομες αλλαγές θερμοκρασίας, χρησιμοποιείται πολυιμίδιο. Επιπλέον, το πολυιμίδιο χρησιμοποιείται για την κατασκευή πλακών κυκλωμάτων υψηλής αξιοπιστίας, για στρατιωτικές εφαρμογές, καθώς και σε περιπτώσεις όπου απαιτείται αυξημένη ηλεκτρική αντοχή.
Για σανίδες με Κυκλώματα μικροκυμάτων(πάνω από 2 GHz) χρησιμοποιούνται ξεχωριστά στρώματα υλικό μικροκυμάτων, ή η πλακέτα είναι εξ ολοκλήρου κατασκευασμένη από υλικό μικροκυμάτων. Οι πιο γνωστοί προμηθευτές ειδικών υλικών είναι οι Rogers, Arlon, Taconic, Dupont. Το κόστος αυτών των υλικών είναι υψηλότερο από το FR4 και εμφανίζεται υπό όρους στην προτελευταία στήλη του πίνακα σε σχέση με το κόστος του FR4.

* Dk - διηλεκτρική σταθερά

Dk - διηλεκτρική σταθερά

Επιστρώσεις επιφανειών PCB

Τις περισσότερες φορές, οι τοποθεσίες επικαλύπτονται με ένα κράμα κασσιτέρου-μόλυβδου ή PIC. Η μέθοδος εφαρμογής και ισοπέδωσης της επιφάνειας της συγκόλλησης ονομάζεται HAL ή HASL (από τα αγγλικά Hot Air Solder Leveling - ισοπεδωτική συγκόλληση με θερμό αέρα). Αυτή η επίστρωση παρέχει την καλύτερη ικανότητα συγκόλλησης των μαξιλαριών. Ωστόσο, αντικαθίσταται από πιο σύγχρονες επιστρώσεις, συνήθως συμβατές με τις απαιτήσεις της διεθνούς οδηγίας RoHS.

Αυτή η οδηγία απαιτεί την απαγόρευση της παρουσίας επιβλαβών ουσιών, συμπεριλαμβανομένου του μολύβδου, στα προϊόντα. Μέχρι στιγμής, το RoHS δεν ισχύει για την επικράτεια της χώρας μας, αλλά είναι χρήσιμο να θυμόμαστε την ύπαρξή του.

Πιθανές επιλογές για την κάλυψη τοποθεσιών MPP βρίσκονται στον Πίνακα 7.

Το HASL χρησιμοποιείται παντού εκτός εάν απαιτείται διαφορετικά.

Εμβάπτιση (χημική) επιχρύσωσηχρησιμοποιείται για να παρέχει μια πιο ομοιόμορφη επιφάνεια σανίδας (αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τα τακάκια BGA), αλλά έχει ελαφρώς χαμηλότερη ικανότητα συγκόλλησης. Η συγκόλληση φούρνου εκτελείται χρησιμοποιώντας περίπου την ίδια τεχνολογία με το HASL, αλλά η συγκόλληση με το χέρι απαιτεί τη χρήση ειδικών ροών. Η οργανική επίστρωση, ή OSP, προστατεύει την επιφάνεια του χαλκού από την οξείδωση. Το μειονέκτημά του είναι η μικρή διάρκεια ζωής της συγκολλητικότητας (λιγότερο από 6 μήνες).

Κασσίτερο εμβάπτισηςπαρέχει επίπεδη επιφάνεια και καλή ικανότητα συγκόλλησης, αν και έχει επίσης περιορισμένη διάρκεια ζωής για τη συγκόλληση. Το αμόλυβδο HAL έχει τις ίδιες ιδιότητες με το HAL που περιέχει μόλυβδο, αλλά η σύνθεση της συγκόλλησης είναι περίπου 99,8% κασσίτερος και 0,2% πρόσθετα.

Επαφές σύνδεσης λεπίδαςπου υπόκεινται σε τριβή κατά τη λειτουργία της σανίδας επικαλύπτονται με ένα παχύτερο και πιο άκαμπτο στρώμα χρυσού. Και για τους δύο τύπους επιχρύσωσης, χρησιμοποιείται ένα υπόστρωμα νικελίου για την πρόληψη της διάχυσης του χρυσού.

Σημείωση: Όλες οι επιστρώσεις εκτός από το HASL είναι συμβατές με RoHS και κατάλληλες για συγκόλληση χωρίς μόλυβδο.

Προστατευτικά και άλλα είδη επιστρώσεων πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος

Οι προστατευτικές επιστρώσεις χρησιμοποιούνται για τη μόνωση επιφανειών αγωγών που δεν προορίζονται για συγκόλληση.

Για να ολοκληρώσουμε την εικόνα, ας εξετάσουμε τον λειτουργικό σκοπό και τα υλικά των επικαλύψεων πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.

1. Μάσκα ύλης συγκολλήσεως - εφαρμόζεται στην επιφάνεια της πλακέτας για την προστασία των αγωγών από τυχαία βραχυκυκλώματα και βρωμιά, καθώς και για την προστασία του laminate από υαλοβάμβακα από θερμικό σοκ κατά τη συγκόλληση. Η μάσκα δεν φέρει κανένα άλλο λειτουργικό φορτίο και δεν μπορεί να χρησιμεύσει ως προστασία από την υγρασία, τη μούχλα, τη διάσπαση κ.λπ. (εκτός από τις περιπτώσεις που χρησιμοποιούνται ειδικοί τύποι μάσκας).
2. Σήμανση - εφαρμόζεται στον πίνακα με χρώμα πάνω από μια μάσκα για να απλοποιηθεί η αναγνώριση της ίδιας της πλακέτας και των εξαρτημάτων που βρίσκονται σε αυτήν.
3. Μάσκα απολέπισης - εφαρμόζεται σε συγκεκριμένες περιοχές της πλακέτας που πρέπει να προστατεύονται προσωρινά, για παράδειγμα, από συγκόλληση. Είναι εύκολο να αφαιρεθεί στο μέλλον, καθώς είναι μια ένωση που μοιάζει με καουτσούκ και απλά ξεφλουδίζει.
4. Επίστρωση επαφής άνθρακα - εφαρμόζεται σε ορισμένα σημεία στον πίνακα ως πεδία επαφής για πληκτρολόγια. Η επίστρωση έχει καλή αγωγιμότητα, δεν οξειδώνεται και είναι ανθεκτική στη φθορά.
5. Στοιχεία αντίστασης στον γραφίτη - μπορεί να εφαρμοστεί στην επιφάνεια της πλακέτας για να εκτελέσει τη λειτουργία των αντιστάσεων. Δυστυχώς, η ακρίβεια των ονομασιών είναι χαμηλή - όχι μεγαλύτερη από ±20% (με ρύθμιση λέιζερ - έως 5%).
6. Ασημί βραχυκυκλωτήρες επαφής - μπορούν να εφαρμοστούν ως πρόσθετοι αγωγοί, δημιουργώντας ένα άλλο αγώγιμο στρώμα όταν δεν υπάρχει αρκετός χώρος για δρομολόγηση. Χρησιμοποιείται κυρίως για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων μονής στρώσης και διπλής όψης.

Σχεδιασμός PCB

Ο πιο μακρινός προκάτοχος των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων είναι το συνηθισμένο σύρμα, πιο συχνά μονωμένο. Είχε ένα σημαντικό ελάττωμα. Σε συνθήκες υψηλών κραδασμών απαιτήθηκε η χρήση πρόσθετων μηχανικών στοιχείων για τη στερέωσή του στο εσωτερικό του REA. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν φορείς στους οποίους τοποθετήθηκαν ραδιοστοιχεία, τα ίδια τα ραδιοστοιχεία και δομικά στοιχεία για ενδιάμεσες συνδέσεις και καλώδια στερέωσης. Πρόκειται για ογκομετρική εγκατάσταση.

Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων είναι απαλλαγμένες από αυτές τις ελλείψεις. Οι αγωγοί τους είναι στερεωμένοι στην επιφάνεια, η θέση τους είναι σταθερή, γεγονός που καθιστά δυνατό τον υπολογισμό των αμοιβαίων συνδέσεών τους. Κατ' αρχήν, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων προσεγγίζουν πλέον επίπεδες δομές.

Στο αρχικό στάδιο της εφαρμογής, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων είχαν αγώγιμες τροχιές μονής ή διπλής όψης.

PCB μονής όψης- πρόκειται για μια πλάκα στη μία πλευρά της οποίας υπάρχουν τυπωμένοι αγωγοί. Στις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων διπλής όψης, οι αγωγοί καταλάμβαναν επίσης την άδεια πίσω πλευρά της πλάκας. Και για τη σύνδεσή τους έχουν προταθεί διάφορες επιλογές, μεταξύ των οποίων οι επιμεταλλωμένες οπές μετάβασης είναι οι πιο διαδεδομένες. Θραύσματα του σχεδιασμού των απλούστερων πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων μονής και διπλής όψης φαίνονται στο Σχ. 1.

PCB διπλής όψης- η χρήση τους αντί για μονόπλευρες ήταν το πρώτο βήμα για τη μετάβαση από επίπεδο σε όγκο. Εάν αφαιρέσουμε τους εαυτούς μας (απορρίψουμε διανοητικά το υπόστρωμα της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος διπλής όψης), έχουμε μια τρισδιάστατη δομή αγωγών. Παρεμπιπτόντως, αυτό το βήμα έγινε αρκετά γρήγορα. Η εφαρμογή του Albert Hanson υπέδειξε ήδη τη δυνατότητα τοποθέτησης αγωγών και στις δύο πλευρές του υποστρώματος και σύνδεσης τους χρησιμοποιώντας διαμπερείς οπές.

Ρύζι. 1. Θραύσματα σχεδίασης πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων α) μονής όψης και 6) διπλής όψης: 1 - οπή στερέωσης, 2 - μαξιλαράκι επαφής, 3 - αγωγός, 4 - διηλεκτρικό υπόστρωμα, 5 - μετάβαση επιμεταλλωμένη τρύπα

Η περαιτέρω ανάπτυξη της ηλεκτρονικής - μικροηλεκτρονικής οδήγησε στη χρήση εξαρτημάτων πολλαπλών ακίδων (τα τσιπ μπορεί να έχουν περισσότερες από 200 ακίδες) και ο αριθμός των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων αυξήθηκε. Με τη σειρά της, η χρήση ψηφιακών μικροκυκλωμάτων και η αύξηση της απόδοσής τους οδήγησαν σε αυξημένες απαιτήσεις θωράκισης και διανομής ισχύος στα εξαρτήματα, για τα οποία περιλαμβάνονταν ειδικά προστατευτικά αγώγιμα στρώματα σε πολυστρωματικές πλακέτες ψηφιακών συσκευών (για παράδειγμα, υπολογιστές). Όλα αυτά οδήγησαν σε αύξηση των διασυνδέσεων και της πολυπλοκότητάς τους, γεγονός που είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση του αριθμού των στρωμάτων. Στις σύγχρονες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων μπορεί να είναι πολύ περισσότερο από δέκα. Κατά μία έννοια, το πολυστρωματικό PCB έχει αποκτήσει όγκο.

Σχεδιασμός πολυστρωματικών PCB

Στην πρώτη, πιο κοινή, επιλογή, τα εσωτερικά στρώματα της σανίδας σχηματίζονται από υαλοβάμβακα διπλής όψης με χαλκό, που ονομάζεται "πυρήνας". Τα εξωτερικά στρώματα είναι κατασκευασμένα από φύλλο χαλκού, συμπιεσμένο με τα εσωτερικά στρώματα χρησιμοποιώντας ένα συνδετικό - ένα ρητινώδες υλικό που ονομάζεται "prepreg". Μετά το πάτημα σε υψηλές θερμοκρασίες, σχηματίζεται μια «πίτα» μιας πολυστρωματικής πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, στην οποία στη συνέχεια ανοίγονται τρύπες και επιμεταλλώνονται. Η δεύτερη επιλογή είναι λιγότερο συνηθισμένη, όταν τα εξωτερικά στρώματα σχηματίζονται από «πυρήνες» που συγκρατούνται μαζί με το prepreg. Αυτή είναι μια απλοποιημένη περιγραφή· υπάρχουν πολλά άλλα σχέδια που βασίζονται σε αυτές τις επιλογές. Ωστόσο, η βασική αρχή είναι ότι το prepreg λειτουργεί ως το συνδετικό υλικό μεταξύ των στρωμάτων. Προφανώς, δεν μπορεί να υπάρξει μια περίπτωση όπου δύο "πυρήνες" διπλής όψης είναι γειτονικά χωρίς αποστάτη προεμποτισμού, αλλά είναι δυνατή μια δομή φύλλου-prepreg-foil-prepreg... κ.λπ., και χρησιμοποιείται συχνά σε σανίδες με σύνθετους συνδυασμούς τυφλές και κρυφές τρύπες.

Οι πολυστρωματικές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων αντιπροσωπεύουν πλέον τα δύο τρίτα της παγκόσμιας παραγωγής πλακέτας τυπωμένων κυκλωμάτων από άποψη τιμής, αν και από ποσοτική άποψη είναι κατώτερες από τις πλακέτες μονής και διπλής όψης.

Ένα σχηματικό (απλοποιημένο) τμήμα του σχεδιασμού μιας σύγχρονης πολυστρωματικής πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος φαίνεται στο Σχ. 2. Οι αγωγοί σε τέτοιες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων τοποθετούνται όχι μόνο στην επιφάνεια, αλλά και στον όγκο του υποστρώματος. Ταυτόχρονα, διατηρήθηκε η διάταξη στρώσεων των αγωγών μεταξύ τους (συνέπεια της χρήσης τεχνολογιών επίπεδης εκτύπωσης). Η επίστρωση υπάρχει αναπόφευκτα στα ονόματα των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων και των στοιχείων τους - μονής όψης, διπλής όψης, πολλαπλών στρώσεων κ.λπ. Η επίστρωση αντικατοπτρίζει στην πραγματικότητα το σχεδιασμό και τις τεχνολογίες κατασκευής των πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων που αντιστοιχούν σε αυτό το σχέδιο.

Ρύζι. 2. Τεμάχιο του σχεδίου μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος πολλαπλών στρώσεων: 1 - μέσω επιμεταλλωμένης οπής, 2 - τυφλή μικροβία, 3 - κρυφή μικροβία, 4 - στρώσεις, 5 - κρυφές οπές ενδιάμεσων στρωμάτων, 6 - επιθέματα επαφής

Στην πραγματικότητα, ο σχεδιασμός των πολυστρωματικών πλακών τυπωμένου κυκλώματος διαφέρει από εκείνους που φαίνονται στο Σχ. 2.

Όσον αφορά τη δομή του, τα MPP είναι πολύ πιο περίπλοκα από τις πλακέτες διπλής όψης, όπως και η τεχνολογία παραγωγής τους είναι πολύ πιο περίπλοκη. Και η ίδια η δομή τους διαφέρει σημαντικά από αυτή που φαίνεται στο Σχ. 2. Περιλαμβάνουν πρόσθετα στρώματα θωράκισης (γείωσης και ισχύος), καθώς και πολλά στρώματα σήματος.

Στην πραγματικότητα μοιάζουν με αυτό:

α) Σχηματικά	Για να εξασφαλιστεί η εναλλαγή μεταξύ των επιπέδων MPP, χρησιμοποιούνται ενδιάμεσες διόδους και μικροβιώσεις (Εικ. 3.α. Οι ενδιάμεσες μεταβάσεις μπορούν να γίνουν με τη μορφή διαμπερών οπών που συνδέουν τα εξωτερικά στρώματα μεταξύ τους και με τα εσωτερικά στρώματα. Χρησιμοποιούνται επίσης τυφλά και κρυφά περάσματα. Το blind via είναι ένα επιμεταλλωμένο κανάλι σύνδεσης ορατό μόνο από την επάνω ή την κάτω πλευρά της πλακέτας. Οι κρυφές διόδους χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση των εσωτερικών στρωμάτων της πλακέτας μεταξύ τους. Η χρήση τους καθιστά δυνατή τη σημαντική απλοποίηση της διάταξης των σανίδων· για παράδειγμα, ένας σχεδιασμός MPP 12 επιπέδων μπορεί να μειωθεί σε ισοδύναμο 8 επιπέδων. εναλλαγή Οι μικροβίες έχουν αναπτυχθεί ειδικά για επιφανειακή τοποθέτηση, σύνδεση μαξιλαριών επαφής και στρώματα σήματος.
γ) για σαφήνεια στην τρισδιάστατη προβολή	Για την κατασκευή πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών στρώσεων, πολλά διηλεκτρικά πλαστικοποιημένα με φύλλο αλουμινίου συνδέονται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας αυτοκόλλητα παρεμβύσματα - προεμποτίσματα. Στο Σχήμα 3.γ το prepreg φαίνεται με λευκό. Το Prepreg κολλάει μεταξύ τους τα στρώματα μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος πολλαπλών στρώσεων κατά τη θερμική πίεση. Το συνολικό πάχος των πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών στρώσεων αυξάνεται δυσανάλογα γρήγορα με τον αριθμό των στρωμάτων σήματος. Από αυτή την άποψη, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η μεγάλη αναλογία του πάχους της σανίδας προς τη διάμετρο των διαμπερών οπών, η οποία είναι μια πολύ αυστηρή παράμετρος για τη διαδικασία της διαμεταλλοποίησης των οπών. Ωστόσο, ακόμη και αν ληφθούν υπόψη οι δυσκολίες με την επιμετάλλωση διαμπερών οπών μικρής διαμέτρου, οι κατασκευαστές πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών στρώσεων προτιμούν να επιτυγχάνουν υψηλή πυκνότητα συσκευασίας μέσω μεγαλύτερου αριθμού σχετικά φθηνών στρωμάτων παρά μικρότερου αριθμού υψηλής πυκνότητας, αλλά, επομένως, πιο ακριβά στρώματα.
Με) Σχέδιο 3	Το Σχήμα 3.γ δείχνει μια κατά προσέγγιση δομή των στρωμάτων μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος πολλαπλών στρώσεων, υποδεικνύοντας το πάχος τους.

Vladimir Urazaev [L.12]πιστεύει ότι η ανάπτυξη σχεδίων και τεχνολογιών στη μικροηλεκτρονική προχωρά σύμφωνα με τον αντικειμενικά υπάρχοντα νόμο της ανάπτυξης τεχνικών συστημάτων: προβλήματα που σχετίζονται με την τοποθέτηση ή την κίνηση των αντικειμένων επιλύονται μετακινώντας από ένα σημείο σε μια γραμμή, από μια γραμμή σε μια επίπεδο, από επίπεδο σε τρισδιάστατο χώρο.

Νομίζω ότι οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων θα πρέπει να υπακούουν σε αυτόν τον νόμο. Υπάρχει μια πιθανή δυνατότητα υλοποίησης τέτοιων πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών επιπέδων (απείρου επιπέδου). Αυτό αποδεικνύεται από την πλούσια εμπειρία χρήσης τεχνολογιών λέιζερ στην παραγωγή πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων, την εξίσου πλούσια εμπειρία χρήσης στερεολιθογραφίας λέιζερ για σχηματισμό τρισδιάστατων αντικειμένων από πολυμερή, την τάση αύξησης της θερμικής αντίστασης των βασικών υλικών κ.λπ. Προφανώς , τέτοια προϊόντα θα πρέπει να ονομάζονται αλλιώς. Δεδομένου ότι ο όρος "πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος" δεν θα αντικατοπτρίζει πλέον ούτε το εσωτερικό τους περιεχόμενο ούτε την τεχνολογία κατασκευής τους.

Ίσως συμβεί αυτό.

Αλλά μου φαίνεται ότι τα τρισδιάστατα σχέδια στο σχεδιασμό των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων είναι ήδη γνωστά - πρόκειται για πολυστρωματικές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων. Και η ογκομετρική εγκατάσταση ηλεκτρονικών εξαρτημάτων με τη θέση των μαξιλαριών επαφής σε όλες τις επιφάνειες των εξαρτημάτων ραδιοφώνου μειώνει την κατασκευαστική ικανότητα της εγκατάστασής τους, την ποιότητα των διασυνδέσεων και περιπλέκει τη δοκιμή και τη συντήρησή τους.

Το μέλλον θα δείξει!

Ευέλικτες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων

Για τους περισσότερους ανθρώπους, μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος είναι απλώς μια άκαμπτη πλάκα με ηλεκτρικά αγώγιμες διασυνδέσεις.

Οι άκαμπτες πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος είναι το πιο δημοφιλές προϊόν που χρησιμοποιείται στα ραδιοηλεκτρονικά, το οποίο σχεδόν όλοι γνωρίζουν.

Υπάρχουν όμως και ευέλικτες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, οι οποίες διευρύνουν ολοένα και περισσότερο το φάσμα των εφαρμογών τους. Ένα παράδειγμα είναι τα λεγόμενα ευέλικτα τυπωμένα καλώδια (loops). Τέτοιες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων εκτελούν περιορισμένο εύρος λειτουργιών (η λειτουργία ενός υποστρώματος για ραδιοστοιχεία αποκλείεται). Χρησιμεύουν για να συνδυάσουν συμβατικές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, αντικαθιστώντας τις ιμάντες. Οι εύκαμπτες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων αποκτούν ελαστικότητα λόγω του γεγονότος ότι το πολυμερές «υπόστρωμά» τους βρίσκεται σε εξαιρετικά ελαστική κατάσταση. Οι εύκαμπτες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων έχουν δύο βαθμούς ελευθερίας. Μπορούν ακόμη και να διπλωθούν σε λωρίδα Mobius.

Σχέδιο 4

Ένας ή ακόμη και δύο βαθμοί ελευθερίας, αλλά πολύ περιορισμένη ελευθερία, μπορούν επίσης να δοθούν σε συμβατικές άκαμπτες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, στις οποίες η πολυμερής μήτρα του υποστρώματος βρίσκεται σε άκαμπτη, υαλώδη κατάσταση. Αυτό επιτυγχάνεται με τη μείωση του πάχους του υποστρώματος. Ένα από τα πλεονεκτήματα των ανακουφιστικών πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων που κατασκευάζονται από λεπτά διηλεκτρικά είναι η δυνατότητα να τους προσδίδουν «στρογγυλότητα». Έτσι, καθίσταται δυνατός ο συντονισμός του σχήματός τους και του σχήματος των αντικειμένων (πύραυλοι, διαστημικά αντικείμενα κ.λπ.) στα οποία μπορούν να τοποθετηθούν. Το αποτέλεσμα είναι μια σημαντική εξοικονόμηση στον εσωτερικό όγκο των προϊόντων.

Το σημαντικό τους μειονέκτημα είναι ότι όσο αυξάνεται ο αριθμός των στρώσεων, η ευελιξία τέτοιων πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων μειώνεται. Και η χρήση συμβατικών άκαμπτων εξαρτημάτων δημιουργεί την ανάγκη να διορθωθεί το σχήμα τους. Επειδή η κάμψη τέτοιων PCB με μη εύκαμπτα εξαρτήματα έχει ως αποτέλεσμα υψηλή μηχανική καταπόνηση στα σημεία όπου συνδέονται με το εύκαμπτο PCB.

Μια ενδιάμεση θέση μεταξύ άκαμπτων και εύκαμπτων πλακών τυπωμένου κυκλώματος καταλαμβάνεται από «αρχαίες» πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, που αποτελούνται από άκαμπτα στοιχεία διπλωμένα σαν ακορντεόν. Τέτοια «ακορντεόν» πιθανώς δημιούργησαν την ιδέα της δημιουργίας πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών στρώσεων. Οι σύγχρονες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων rigid-flex υλοποιούνται με διαφορετικό τρόπο. Μιλάμε κυρίως για πολυστρωματικές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων. Μπορούν να συνδυάσουν άκαμπτα και εύκαμπτα στρώματα. Εάν τα εύκαμπτα στρώματα μετακινηθούν πέρα ​​από τα άκαμπτα, μπορείτε να αποκτήσετε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος που αποτελείται από ένα άκαμπτο και εύκαμπτο θραύσμα. Μια άλλη επιλογή είναι να συνδέσετε δύο άκαμπτα θραύσματα με ένα εύκαμπτο.

Η ταξινόμηση των σχεδίων πλακέτας τυπωμένων κυκλωμάτων με βάση τη στρωματοποίηση του αγώγιμου σχεδίου τους καλύπτει τα περισσότερα, αλλά όχι όλα, σχέδια πλακέτας τυπωμένων κυκλωμάτων. Για παράδειγμα, για την παραγωγή πλακών υφαντών κυκλωμάτων ή καλωδίων, ο εξοπλισμός ύφανσης, αντί για την εκτύπωση, αποδείχθηκε κατάλληλος. Τέτοιες «πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων» έχουν ήδη τρεις βαθμούς ελευθερίας. Ακριβώς όπως το συνηθισμένο ύφασμα, μπορούν να λάβουν τα πιο παράξενα σχήματα και σχήματα.

Πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων σε βάση με υψηλή θερμική αγωγιμότητα

Πρόσφατα, παρατηρήθηκε αύξηση της παραγωγής θερμότητας ηλεκτρονικών συσκευών, η οποία σχετίζεται με:

Αυξημένη παραγωγικότητα των υπολογιστικών συστημάτων,

Υψηλές ανάγκες μεταγωγής ισχύος,

Αυξανόμενη χρήση ηλεκτρονικών εξαρτημάτων με αυξημένη παραγωγή θερμότητας.

Το τελευταίο εκδηλώνεται με μεγαλύτερη σαφήνεια στην τεχνολογία φωτισμού LED, όπου το ενδιαφέρον για τη δημιουργία πηγών φωτός που βασίζονται σε ισχυρά εξαιρετικά φωτεινά LED έχει αυξηθεί απότομα. Η φωτεινή απόδοση των LED ημιαγωγών έχει ήδη φτάσει τα 100lm/W. Τέτοια εξαιρετικά φωτεινά LED αντικαθιστούν τους συμβατικούς λαμπτήρες πυρακτώσεως και βρίσκουν την εφαρμογή τους σε όλους σχεδόν τους τομείς της τεχνολογίας φωτισμού: λαμπτήρες οδικού φωτισμού, φωτισμός αυτοκινήτου, φωτισμός έκτακτης ανάγκης, διαφημιστικές πινακίδες, πάνελ LED, ενδείξεις, τικ, φανάρια κ.λπ. Αυτά τα LED έχουν γίνει απαραίτητα σε διακοσμητικά συστήματα φωτισμού και δυναμικού φωτισμού λόγω του μονόχρωμου χρώματος και της ταχύτητας εναλλαγής τους. Είναι επίσης επωφελής η χρήση τους όπου είναι απαραίτητο για αυστηρή εξοικονόμηση ενέργειας, όπου η συχνή συντήρηση είναι ακριβή και όπου οι απαιτήσεις ηλεκτρικής ασφάλειας είναι υψηλές.

Μελέτες δείχνουν ότι περίπου το 65-85% της ηλεκτρικής ενέργειας όταν λειτουργεί ένα LED μετατρέπεται σε θερμότητα. Ωστόσο, με την προϋπόθεση ότι τηρούνται οι θερμικές συνθήκες που συνιστώνται από τον κατασκευαστή των LED, η διάρκεια ζωής των LED μπορεί να φτάσει τα 10 χρόνια. Αλλά, εάν παραβιαστούν οι θερμικές συνθήκες (συνήθως αυτό σημαίνει εργασία με θερμοκρασία μετάβασης μεγαλύτερη από 120...125°C), η διάρκεια ζωής του LED μπορεί να μειωθεί κατά 10 φορές! Και εάν οι συνιστώμενες θερμικές συνθήκες παραβιάζονται κατάφωρα, για παράδειγμα, όταν τα LED τύπου εκπομπού είναι ενεργοποιημένα χωρίς ψυγείο για περισσότερα από 5-7 δευτερόλεπτα, η λυχνία LED μπορεί να αποτύχει κατά την πρώτη ενεργοποίηση. Η αύξηση της θερμοκρασίας μετάβασης, επιπλέον, οδηγεί σε μείωση της φωτεινότητας της λάμψης και μετατόπιση του μήκους κύματος λειτουργίας. Επομένως, είναι πολύ σημαντικό να υπολογίσετε σωστά το θερμικό καθεστώς και, εάν είναι δυνατόν, να διαχέετε τη θερμότητα που παράγεται από το LED όσο το δυνατόν περισσότερο.

Μεγάλοι κατασκευαστές LED υψηλής ισχύος, όπως Cree, Osram, Nichia, Luxeon, Seoul Semiconductor, Edison Opto, κ.λπ., τα κατασκευάζουν εδώ και καιρό με τη μορφή μονάδων LED ή συμπλεγμάτων σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων με μεταλλική βάση για απλοποίηση της συμπερίληψης και επέκταση εφαρμογών LED (στη διεθνή ταξινόμηση IMPCB - Insulated Metal Printed Circuit Board, ή AL PCB - πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων σε βάση αλουμινίου).

Εικόνα 5

Αυτές οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων σε βάση αλουμινίου έχουν χαμηλή και σταθερή θερμική αντίσταση, η οποία επιτρέπει, κατά την τοποθέτησή τους σε καλοριφέρ, να διασφαλίζεται απλώς η απομάκρυνση θερμότητας από τη διασταύρωση p-n του LED και να διασφαλίζεται η λειτουργία του καθ' όλη τη διάρκεια ζωής του.

Ως υλικά με υψηλή θερμική αγωγιμότηταΓια τις βάσεις τέτοιων τυπωμένων κυκλωμάτων χρησιμοποιούνται χαλκός, αλουμίνιο και διάφορα είδη κεραμικών.

Προβλήματα τεχνολογίας βιομηχανικής παραγωγής

Η ιστορία της ανάπτυξης της τεχνολογίας παραγωγής τυπωμένων κυκλωμάτων είναι μια ιστορία βελτίωσης της ποιότητας και υπέρβασης προβλημάτων που προκύπτουν στην πορεία.

Εδώ είναι μερικές από τις λεπτομέρειες του.

Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων που κατασκευάζονται με επιμετάλλωση διαμπερών οπών, παρά την ευρεία χρήση τους, έχουν ένα πολύ σοβαρό μειονέκτημα. Από σχεδιαστική άποψη, ο πιο αδύναμος κρίκος τέτοιων πλακών τυπωμένου κυκλώματος είναι η ένωση των επιμεταλλωμένων στύλων στις οπές και τα αγώγιμα στρώματα (μαξιλάρια επαφής). Η σύνδεση μεταξύ της επιμεταλλωμένης στήλης και του αγώγιμου στρώματος πραγματοποιείται κατά μήκος του άκρου του στρώματος επαφής. Το μήκος της σύνδεσης καθορίζεται από το πάχος του φύλλου χαλκού και είναι συνήθως 35 μικρά ή λιγότερο. Γαλβανική επιμετάλλωσηΤα τοιχώματα των αυλακώσεων προηγούνται από ένα στάδιο χημικής επιμετάλλωσης. Ο χημικός χαλκός, σε αντίθεση με τον γαλβανικό χαλκό, είναι πιο εύθρυπτος. Επομένως, η σύνδεση της επιμεταλλωμένης στήλης με την ακραία επιφάνεια του μαξιλαριού επαφής πραγματοποιείται μέσω ενός ενδιάμεσου υποστρώματος χημικού χαλκού που είναι πιο αδύναμο σε χαρακτηριστικά αντοχής. Ο συντελεστής θερμικής διαστολής του laminate fiberglass είναι πολύ μεγαλύτερος από αυτόν του χαλκού. Κατά τη διέλευση από τη θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού της εποξειδικής ρητίνης, η διαφορά αυξάνεται απότομα. Κατά τη διάρκεια θερμικών κραδασμών, που υφίσταται μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος για διάφορους λόγους, η σύνδεση υπόκειται σε πολύ μεγάλα μηχανικά φορτία και... σπασίματα. Ως αποτέλεσμα, σπάει ηλεκτρικό κύκλωμακαι διαταράσσεται η λειτουργικότητα του ηλεκτρικού κυκλώματος.

Ρύζι. 6. Φιαλίδια ενδιάμεσων στρωμάτων σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών στρώσεων: α) χωρίς διηλεκτρική υποκοπή, 6) με διηλεκτρική υποκοπή 1 - διηλεκτρικό, 2 - επίθεμα επαφής του εσωτερικού στρώματος, 3 - χημικός χαλκός, 4 - γαλβανικός χαλκός

Ρύζι. 7. Θραύσμα σχεδίου πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος πολλαπλών στρώσεων κατασκευασμένο από κτίσμα στρώμα-στρώμα: 1 - διασταύρωση με ενδιάμεσο στρώμα, 2 - αγωγός εσωτερικής στρώσης, 3 - μαξιλαράκι στερέωσης, 4 - αγωγός εξωτερικού στρώματος, 5 - διηλεκτρικές στρώσεις

Στις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών στρώσεων, η αύξηση της αξιοπιστίας των εσωτερικών αγωγών μπορεί να επιτευχθεί με την εισαγωγή μιας πρόσθετης λειτουργίας - υποκοπής (μερική αφαίρεση) του διηλεκτρικού στα στόμια πριν από την επιμετάλλωση. Σε αυτή την περίπτωση, η σύνδεση των επιμεταλλωμένων στύλων με τακάκια επαφής πραγματοποιείται όχι μόνο στο άκρο, αλλά και εν μέρει κατά μήκος των εξωτερικών δακτυλιοειδών ζωνών αυτών των μαξιλαριών (Εικ. 6).

Μεγαλύτερη αξιοπιστία των επιμεταλλωμένων πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών στρώσεων επιτεύχθηκε χρησιμοποιώντας την τεχνολογία κατασκευής πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών στρώσεων χρησιμοποιώντας τη μέθοδο δόμησης στρώμα-προς-στρώμα (Εικ. 7). Οι συνδέσεις μεταξύ των αγώγιμων στοιχείων των τυπωμένων στρωμάτων σε αυτή τη μέθοδο γίνονται με γαλβανική ανάπτυξη χαλκού στις οπές του μονωτικού στρώματος. Σε αντίθεση με τη μέθοδο της επιμετάλλωσης των διαμπερών οπών, στην περίπτωση αυτή οι οπές γεμίζουν εξ ολοκλήρου με χαλκό. Η περιοχή σύνδεσης μεταξύ των αγώγιμων στρωμάτων γίνεται πολύ μεγαλύτερη και η γεωμετρία είναι διαφορετική. Το να σπάσεις τέτοιες συνδέσεις δεν είναι τόσο εύκολο. Ωστόσο, αυτή η τεχνολογία απέχει πολύ από την ιδανική. Η μετάβαση "γαλβανικός χαλκός - χημικός χαλκός - γαλβανικός χαλκός" παραμένει ακόμα.

Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων που κατασκευάζονται με επιμετάλλωση διαμπερών οπών πρέπει να αντέχουν σε τουλάχιστον τέσσερις (τουλάχιστον τρεις πολυστρωματικές) επανασυγκολλήσεις. Οι ανάγλυφες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων επιτρέπουν πολύ μεγαλύτερο αριθμό επανασυγκολλήσεων (έως 50). Σύμφωνα με τους προγραμματιστές, οι επιμεταλλωμένες διόδους στις ανάγλυφες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων δεν μειώνουν, αλλά αυξάνουν την αξιοπιστία τους. Τι προκάλεσε ένα τόσο απότομο ποιοτικό άλμα; Η απάντηση είναι απλή. Στην τεχνολογία κατασκευής ανάγλυφων πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων, τα αγώγιμα στρώματα και οι επιμεταλλωμένες στήλες που τα συνδέουν υλοποιούνται σε έναν ενιαίο τεχνολογικό κύκλο (ταυτόχρονα). Επομένως, δεν υπάρχει μετάβαση "γαλβανικός χαλκός - χημικός χαλκός - γαλβανικός χαλκός". Αλλά ένα τόσο υψηλό αποτέλεσμα επιτεύχθηκε ως αποτέλεσμα της εγκατάλειψης της πιο διαδεδομένης τεχνολογίας για την κατασκευή πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων, ως αποτέλεσμα της μετάβασης σε διαφορετικό σχέδιο. Δεν συνιστάται να εγκαταλείψετε τη μέθοδο της επιμετάλλωσης των διαμπερών οπών για πολλούς λόγους.

Πώς να είσαι;

Η ευθύνη για το σχηματισμό ενός στρώματος φραγμού στη διασταύρωση των άκρων των μαξιλαριών επαφής και των επιμεταλλωμένων εμβόλων βαρύνει κυρίως τους τεχνολόγους. Κατάφεραν να λύσουν αυτό το πρόβλημα. Επαναστατικές αλλαγές στην τεχνολογία κατασκευής πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων έχουν γίνει με μεθόδους άμεσης επιμετάλλωσης οπών, η οποία εξαλείφει το στάδιο της χημικής επιμετάλλωσης, περιοριζόμενη μόνο στην προκαταρκτική ενεργοποίηση της επιφάνειας. Επιπλέον, οι διαδικασίες άμεσης επιμετάλλωσης εφαρμόζονται με τέτοιο τρόπο ώστε ένα αγώγιμο φιλμ να εμφανίζεται μόνο όπου χρειάζεται - στην επιφάνεια του διηλεκτρικού. Κατά συνέπεια, το στρώμα φραγμού στις επιμεταλλωμένες διόδους των πλακών τυπωμένου κυκλώματος που κατασκευάζονται με άμεση επιμετάλλωση οπών απλώς απουσιάζει. Δεν είναι ένας όμορφος τρόπος για να επιλύσετε μια τεχνική αντίφαση;

Ήταν επίσης δυνατό να ξεπεραστεί η τεχνική αντίφαση που σχετίζεται με τη μεταλλοποίηση των vias. Οι επιμεταλλωμένες τρύπες μπορεί να γίνουν αδύναμος κρίκος στις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων για έναν άλλο λόγο. Το πάχος της επίστρωσης στα τοιχώματα των αυλακώσεων θα πρέπει ιδανικά να είναι ομοιόμορφο σε όλο το ύψος τους. Διαφορετικά, ανακύπτουν και πάλι προβλήματα αξιοπιστίας. Η φυσική χημεία των διεργασιών ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης αντισταθμίζει αυτό. Το ιδανικό και πραγματικό προφίλ επίστρωσης σε επιμεταλλωμένα στόμια φαίνονται στο Σχ. 5. Το πάχος της επίστρωσης στο βάθος της οπής είναι συνήθως μικρότερο από ό,τι στην επιφάνεια. Οι λόγοι είναι πολύ διαφορετικοί: ανομοιόμορφη πυκνότητα ρεύματος, καθοδική πόλωση, ανεπαρκής ταχύτητα ανταλλαγής ηλεκτρολυτών, κ.λπ. Στις σύγχρονες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, η διάμετρος των οπών μετάβασης που πρόκειται να επιμεταλλωθούν έχει ήδη ξεπεράσει τα 100 μικρά και η αναλογία ύψους προς διάμετρο οπής σε ορισμένες περιπτώσεις φτάνει το 20:1. Η κατάσταση έχει γίνει εξαιρετικά περίπλοκη. Οι φυσικές μέθοδοι (χρησιμοποιώντας υπερήχους, αύξηση της έντασης της ανταλλαγής υγρών στις οπές των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων κ.λπ.) έχουν ήδη εξαντλήσει τις δυνατότητές τους. Ακόμη και το ιξώδες του ηλεκτρολύτη αρχίζει να παίζει σημαντικό ρόλο.

Ρύζι. 8. Διατομή επιμεταλλωμένης οπής σε πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. 1 - διηλεκτρικό, 2 - ιδανικό προφίλ επιμετάλλωσης των τοιχωμάτων των οπών, 3 - πραγματικό προφίλ επιμετάλλωσης των τοιχωμάτων των οπών,
4 - αντισταθείτε

Παραδοσιακά, αυτό το πρόβλημα έχει λυθεί με τη χρήση ηλεκτρολυτών με πρόσθετα ισοπέδωσης που προσροφούνται σε περιοχές όπου η πυκνότητα ρεύματος είναι μεγαλύτερη. Η ρόφηση τέτοιων προσθέτων είναι ανάλογη με την πυκνότητα ρεύματος. Τα πρόσθετα δημιουργούν ένα στρώμα φραγμού για την εξουδετέρωση της υπερβολικής επένδυσης σε αιχμηρές άκρες και παρακείμενες περιοχές (πιο κοντά στην επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος).

Μια άλλη λύση σε αυτό το πρόβλημα ήταν θεωρητικά γνωστή εδώ και πολύ καιρό, αλλά στην πράξη ήταν δυνατή η εφαρμογή της πολύ πρόσφατα - αφού κατακτήθηκε η βιομηχανική παραγωγή τροφοδοτικών μεταγωγής υψηλής ισχύος. Αυτή η μέθοδος βασίζεται στη χρήση παλμικής (αντίστροφης) λειτουργίας τροφοδοσίας για γαλβανικά λουτρά. Τις περισσότερες φορές, παρέχεται συνεχές ρεύμα. Σε αυτή την περίπτωση, εμφανίζεται εναπόθεση επικάλυψης. Το αντίστροφο ρεύμα παρέχεται στη μειοψηφία του χρόνου. Ταυτόχρονα, η εναποτιθέμενη επίστρωση διαλύεται. Η ανομοιόμορφη πυκνότητα ρεύματος (περισσότερο σε αιχμηρές γωνίες) σε αυτή την περίπτωση φέρνει μόνο οφέλη. Για το λόγο αυτό, η διάλυση της επικάλυψης συμβαίνει πρώτα και σε μεγαλύτερο βαθμό στην επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Σε αυτό τεχνική λύσηχρησιμοποιείται ένα ολόκληρο «μπουκέτο» τεχνικών για την επίλυση τεχνικών αντιφάσεων: χρησιμοποιήστε μια εν μέρει περιττή ενέργεια, μετατρέποντας τη ζημιά σε όφελος, εφαρμόστε μια μετάβαση από μια συνεχή διαδικασία σε μια παλμική, κάντε το αντίθετο κ.λπ. Και το αποτέλεσμα που προκύπτει αντιστοιχεί σε αυτό "μπουκέτο". Με έναν ορισμένο συνδυασμό της διάρκειας των προς τα εμπρός και αντίστροφων παλμών, είναι ακόμη δυνατό να ληφθεί ένα πάχος επίστρωσης στο βάθος της οπής που είναι μεγαλύτερο από ό,τι στην επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο αυτή η τεχνολογία έχει αποδειχτεί απαραίτητη για την πλήρωση των τυφλών αυλακώσεων με μέταλλο (κοινό χαρακτηριστικό των σύγχρονων πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων), λόγω του οποίου η πυκνότητα διασύνδεσης στο PCB διπλασιάζεται περίπου.

Τα προβλήματα που σχετίζονται με την αξιοπιστία των επιμεταλλωμένων αγωγών σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων είναι τοπικού χαρακτήρα. Κατά συνέπεια, οι αντιφάσεις που προκύπτουν στη διαδικασία ανάπτυξής τους σε σχέση με τις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων στο σύνολό τους δεν είναι επίσης καθολικές. Παρόλο που τέτοιες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων καταλαμβάνουν τη μερίδα του λέοντος στην αγορά για όλες τις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων.

Επίσης, στη διαδικασία ανάπτυξης λύνονται και άλλα προβλήματα που αντιμετωπίζουν οι τεχνολόγοι, αλλά οι καταναλωτές δεν τα σκέφτονται καν. Προμηθεύουμε πολυστρωματικές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων για τις ανάγκες μας και τις χρησιμοποιούμε.

Μικρομικρογραφία

Στο αρχικό στάδιο, τα ίδια εξαρτήματα τοποθετήθηκαν σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων που χρησιμοποιήθηκαν ογκομετρική εγκατάσταση REA, αν και με κάποια τροποποίηση των συμπερασμάτων για μείωση του μεγέθους τους. Αλλά τα πιο κοινά εξαρτήματα θα μπορούσαν να εγκατασταθούν σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων χωρίς τροποποίηση.

Με την εμφάνιση των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων, κατέστη δυνατή η μείωση του μεγέθους των εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται στις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, γεγονός που με τη σειρά του οδήγησε σε μείωση των τάσεων λειτουργίας και των ρευμάτων που καταναλώνονται από αυτά τα στοιχεία. Από το 1954, το Υπουργείο Ηλεκτροπαραγωγών Σταθμών και Ηλεκτρικής Βιομηχανίας παρήγαγε μαζικά τον φορητό ραδιοφωνικό δέκτη σωλήνα Dorozhny, ο οποίος χρησιμοποιούσε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.

Με την εμφάνιση μικροσκοπικών συσκευών ενισχυτών ημιαγωγών - τρανζίστορ, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων άρχισαν να κυριαρχούν στις οικιακές συσκευές και λίγο αργότερα στη βιομηχανία, και με την εμφάνιση θραυσμάτων ηλεκτρονικών κυκλωμάτων - λειτουργικών μονάδων και μικροκυκλωμάτων - συνδυασμένα σε ένα τσιπ, ο σχεδιασμός τους έχει ήδη προβλεφθεί για την εγκατάσταση αποκλειστικά μη τυπωμένων κυκλωμάτων.

Με τη συνεχή μείωση του μεγέθους των ενεργών και παθητικών εξαρτημάτων, έχει προκύψει μια νέα ιδέα - η «μικρομικρογραφία».

Στα ηλεκτρονικά εξαρτήματα, αυτό είχε ως αποτέλεσμα την εμφάνιση των LSI και VLSI που περιέχουν πολλά εκατομμύρια τρανζίστορ. Η εμφάνισή τους ανάγκασε την αύξηση του αριθμού εξωτερικές σχέσεις(δείτε την επιφάνεια επαφής του επεξεργαστή γραφικών στο Σχήμα 9.a), το οποίο με τη σειρά του προκάλεσε μια περιπλοκή στη διάταξη των αγώγιμων γραμμών· αυτό φαίνεται στο Σχήμα 9.β.

Ένας τέτοιος πίνακας GPU και ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣεπίσης - τίποτα περισσότερο από μια μικρή πολυστρωματική πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος στην οποία βρίσκεται το ίδιο το τσιπ του επεξεργαστή, η καλωδίωση των συνδέσεων μεταξύ των ακίδων του τσιπ και του πεδίου επαφής και εξωτερικά στοιχεία (συνήθως πυκνωτές φίλτρου του συστήματος διανομής ισχύος).

Εικόνα 9

Και μην σας φαίνεται σαν αστείο, η CPU του 2010 από την Intel ή την AMD είναι επίσης μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, και μάλιστα πολυστρωματική.

Εικόνα 9α

Η ανάπτυξη των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων, καθώς και του ηλεκτρονικού εξοπλισμού γενικότερα, είναι μια γραμμή μείωσης των στοιχείων του. συμπίεση τους στην τυπωμένη επιφάνεια, καθώς και μείωση ηλεκτρονικών στοιχείων. Σε αυτήν την περίπτωση, τα "στοιχεία" θα πρέπει να νοούνται τόσο ως η ιδιότητα των πλακών τυπωμένου κυκλώματος (αγωγοί, vias, κ.λπ.), όσο και ως στοιχεία από το υπερσύστημα (συγκρότημα τυπωμένου κυκλώματος) - ραδιοστοιχεία. Οι τελευταίες είναι μπροστά από τις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων όσον αφορά την ταχύτητα μικρομικρογραφίας.

Η μικροηλεκτρονική εμπλέκεται στην ανάπτυξη του VLSI.

Η αύξηση της πυκνότητας της βάσης του στοιχείου απαιτεί το ίδιο από τους αγωγούς της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος - τον φορέα αυτής της βάσης στοιχείων. Από αυτή την άποψη προκύπτουν πολλά προβλήματα που απαιτούν λύσεις. Θα μιλήσουμε αναλυτικότερα για δύο τέτοια προβλήματα και τρόπους επίλυσής τους.

Οι πρώτες μέθοδοι παραγωγής πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων βασίστηκαν στην κόλληση αγωγών από φύλλο χαλκού στην επιφάνεια ενός διηλεκτρικού υποστρώματος.

Θεωρήθηκε ότι το πλάτος των αγωγών και τα κενά μεταξύ των αγωγών μετρώνται σε χιλιοστά. Σε αυτή την έκδοση, μια τέτοια τεχνολογία ήταν αρκετά εφαρμόσιμη. Η μετέπειτα σμίκρυνση του ηλεκτρονικού εξοπλισμού απαίτησε τη δημιουργία άλλων μεθόδων για την κατασκευή πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων, οι κύριες εκδόσεις των οποίων (αφαιρετικές, προσθετικές, ημι-προσθετικές, συνδυασμένες) χρησιμοποιούνται ακόμα και σήμερα. Η χρήση τέτοιων τεχνολογιών κατέστησε δυνατή την εφαρμογή πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων με μεγέθη στοιχείων μετρημένα σε δέκατα του χιλιοστού.

Η επίτευξη επιπέδου ανάλυσης περίπου 0,1 mm (100 μm) σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων ήταν ένα γεγονός ορόσημο. Από τη μια πλευρά, υπήρξε μια μετάβαση «κάτω» κατά άλλη τάξη μεγέθους. Από την άλλη, είναι ένα είδος ποιοτικού άλματος. Γιατί; Το διηλεκτρικό υπόστρωμα των περισσότερων σύγχρονων πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων είναι το fiberglass - ένα πολυεπίπεδο πλαστικό με πολυμερή μήτρα ενισχυμένη με υαλοβάμβακα. Η μείωση των κενών μεταξύ των αγωγών της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος έχει οδηγήσει στο γεγονός ότι έχουν γίνει ανάλογα με το πάχος των γυάλινων νημάτων ή το πάχος των υφαντών αυτών των νημάτων σε υαλοβάμβακα. Και η κατάσταση στην οποία οι αγωγοί «βραχύνονται» από τέτοιους κόμβους έχει γίνει αρκετά πραγματική. Ως αποτέλεσμα, ο σχηματισμός ιδιόμορφων τριχοειδών αγγείων σε πολυστρωματικό υλικό από υαλοβάμβακα, που «στηρίζουν» αυτούς τους αγωγούς, έχει γίνει πραγματικός. Σε υγρά περιβάλλοντα, τα τριχοειδή αγγεία οδηγούν τελικά σε υποβάθμιση των επιπέδων μόνωσης μεταξύ των αγωγών PCB. Για να είμαστε πιο ακριβείς, αυτό συμβαίνει ακόμα και σε κανονικές συνθήκες υγρασίας. Συμπύκνωση υγρασίας στις τριχοειδείς δομές του fiberglass παρατηρείται επίσης υπό κανονικές συνθήκες.Η υγρασία πάντα μειώνει το επίπεδο της αντίστασης μόνωσης.

Δεδομένου ότι τέτοιες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων έχουν γίνει συνηθισμένες στον σύγχρονο ηλεκτρονικό εξοπλισμό, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οι προγραμματιστές βασικών υλικών για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων κατάφεραν να λύσουν αυτό το πρόβλημα χρησιμοποιώντας παραδοσιακές μεθόδους. Θα ανταπεξέλθουν όμως στο επόμενο σημαντικό γεγονός; Ένα άλλο ποιοτικό άλμα έχει ήδη συμβεί.

Αναφέρεται ότι οι ειδικοί της Samsung έχουν κατακτήσει την τεχνολογία κατασκευής πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων με πλάτη αγωγών και κενά μεταξύ τους 8-10 μικρά. Αλλά αυτό δεν είναι το πάχος μιας γυάλινης κλωστής, αλλά από το fiberglass!

Το έργο της παροχής μόνωσης στα εξαιρετικά μικρά κενά μεταξύ των αγωγών των σημερινών και ιδιαίτερα των μελλοντικών πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων είναι πολύπλοκο. Με ποιες μεθόδους θα λυθεί -παραδοσιακό ή μη- και αν θα λυθεί - θα δείξει ο χρόνος.

Ρύζι. 10. Χαρακτικά προφίλ από φύλλο χαλκού: α - ιδανικό προφίλ, β - πραγματικό προφίλ. 1 - προστατευτικό στρώμα, 2 - αγωγός, 3 - διηλεκτρικό

Υπήρχαν δυσκολίες στην απόκτηση εξαιρετικά μικρών (υπερ στενών) αγωγών σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων. Για πολλούς λόγους, οι μέθοδοι αφαίρεσης έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένες στις τεχνολογίες κατασκευής πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων. Στις αφαιρετικές μεθόδους, σχηματίζεται ένα σχέδιο ηλεκτρικού κυκλώματος αφαιρώντας τα περιττά κομμάτια φύλλου. Κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, ο Paul Eisler ανέπτυξε την τεχνολογία χάραξης φύλλου χαλκού με χλωριούχο σίδηρο. Μια τέτοια ανεπιτήδευτη τεχνολογία εξακολουθεί να χρησιμοποιείται από τους ραδιοερασιτέχνες σήμερα. Οι βιομηχανικές τεχνολογίες δεν απέχουν πολύ από αυτήν την τεχνολογία «κουζίνας». Εκτός αν έχει αλλάξει η σύνθεση διαλύματα τουρσίκαι εμφανίστηκαν στοιχεία αυτοματοποίησης διεργασιών.

Το θεμελιώδες μειονέκτημα όλων των τεχνολογιών χάραξης είναι ότι η χάραξη λαμβάνει χώρα όχι μόνο στην επιθυμητή κατεύθυνση (προς τη διηλεκτρική επιφάνεια), αλλά και σε μια ανεπιθύμητη εγκάρσια κατεύθυνση. Η πλευρική υποκοπή των αγωγών είναι συγκρίσιμη με το πάχος του φύλλου χαλκού (περίπου 70%). Συνήθως, αντί για ένα ιδανικό προφίλ αγωγού, λαμβάνεται ένα προφίλ σε σχήμα μανιταριού (Εικ. 10). Όταν το πλάτος των αγωγών είναι μεγάλο και στις απλούστερες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων μετριέται ακόμη και σε χιλιοστά, οι άνθρωποι απλώς κλείνουν το μάτι στην πλευρική υποκοπή των αγωγών. Εάν το πλάτος των αγωγών είναι ανάλογο με το ύψος τους ή ακόμη και μικρότερο από αυτό (η σημερινή πραγματικότητα), τότε οι «πλευρικές φιλοδοξίες» θέτουν υπό αμφισβήτηση τη σκοπιμότητα χρήσης τέτοιων τεχνολογιών.

Στην πράξη, η ποσότητα της πλευρικής υποκοπής των τυπωμένων αγωγών μπορεί να μειωθεί σε κάποιο βαθμό. Αυτό επιτυγχάνεται με την αύξηση της ταχύτητας χάραξης. χρησιμοποιώντας έκχυση με πίδακα (οι πίδακες εξαγωγής συμπίπτουν με την επιθυμητή κατεύθυνση - κάθετα στο επίπεδο του φύλλου), καθώς και άλλες μεθόδους. Αλλά όταν το πλάτος του αγωγού πλησιάζει το ύψος του, η αποτελεσματικότητα τέτοιων βελτιώσεων γίνεται σαφώς ανεπαρκής.

Όμως η πρόοδος στη φωτολιθογραφία, τη χημεία και την τεχνολογία καθιστούν πλέον δυνατή την επίλυση όλων αυτών των προβλημάτων. Αυτές οι λύσεις προέρχονται από τεχνολογίες μικροηλεκτρονικής.

Τεχνολογίες ραδιοερασιτεχνών για την παραγωγή τυπωμένων κυκλωμάτων

Η κατασκευή πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων σε συνθήκες ερασιτεχνικού ραδιοφώνου έχει τα δικά της χαρακτηριστικά και η ανάπτυξη της τεχνολογίας αυξάνει ολοένα και περισσότερο αυτές τις δυνατότητες. Όμως οι διαδικασίες συνεχίζουν να αποτελούν τη βάση τους

Το ερώτημα πώς να παράγουμε φθηνά πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων στο σπίτι έχει ανησυχήσει όλους τους ραδιοερασιτέχνες, πιθανώς από τη δεκαετία του '60 του περασμένου αιώνα, όταν οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων βρήκαν ευρεία χρήση στις οικιακές συσκευές. Και αν τότε η επιλογή των τεχνολογιών δεν ήταν τόσο μεγάλη, σήμερα, χάρη στην ανάπτυξη της σύγχρονης τεχνολογίας, οι ραδιοερασιτέχνες έχουν την ευκαιρία να παράγουν γρήγορα και αποτελεσματικά πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων χωρίς τη χρήση ακριβού εξοπλισμού. Και αυτές οι δυνατότητες διευρύνονται συνεχώς, επιτρέποντας στην ποιότητα των δημιουργιών τους να πλησιάζει όλο και πιο κοντά στα βιομηχανικά σχέδια.

Στην πραγματικότητα, ολόκληρη η διαδικασία κατασκευής μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος μπορεί να χωριστεί σε πέντε κύρια στάδια:

• προκαταρκτική προετοιμασία του τεμαχίου εργασίας (καθαρισμός επιφάνειας, απολίπανση).
• εφαρμογή προστατευτικής επίστρωσης με τον ένα ή τον άλλο τρόπο.
• αφαίρεση της περίσσειας χαλκού από την επιφάνεια της σανίδας (χαρακτική).
• καθαρισμός του τεμαχίου εργασίας από την προστατευτική επίστρωση.
• διάνοιξη οπών, επίστρωση της σανίδας με ροή, επικασσιτέρωση.

Θεωρούμε μόνο την πιο κοινή "κλασική" τεχνολογία, στην οποία η περίσσεια χαλκού αφαιρείται από την επιφάνεια της σανίδας με χημική χάραξη. Επιπλέον, είναι δυνατή, για παράδειγμα, η αφαίρεση του χαλκού με φρεζάρισμα ή με χρήση εγκατάστασης ηλεκτρικού σπινθήρα. Ωστόσο, αυτές οι μέθοδοι δεν χρησιμοποιούνται ευρέως ούτε στο ραδιοερασιτεχνικό περιβάλλον ούτε στη βιομηχανία (αν και η παραγωγή πλακέτας κυκλωμάτων με φρεζάρισμα χρησιμοποιείται μερικές φορές σε περιπτώσεις όπου απαιτείται πολύ γρήγορη παραγωγή απλών τυπωμένων κυκλωμάτων σε μεμονωμένες ποσότητες).

Και εδώ θα μιλήσουμε για τα πρώτα 4 σημεία της τεχνολογικής διαδικασίας, αφού η διάτρηση γίνεται από ραδιοερασιτέχνη χρησιμοποιώντας το εργαλείο που έχει.

Στο σπίτι, είναι αδύνατο να κατασκευαστεί μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος πολλαπλών στρώσεων που να μπορεί να ανταγωνιστεί τα βιομηχανικά σχέδια, επομένως, συνήθως σε συνθήκες ερασιτεχνικού ραδιοφώνου, χρησιμοποιούνται πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων διπλής όψης και σε σχέδια συσκευών μικροκυμάτων μόνο διπλής όψης.

Αν και κάποιος πρέπει να προσπαθεί όταν φτιάχνει πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων στο σπίτι, όταν αναπτύσσει ένα κύκλωμα πρέπει να προσπαθεί να χρησιμοποιεί όσο το δυνατόν περισσότερα εξαρτήματα επιφανειακής τοποθέτησης, κάτι που σε ορισμένες περιπτώσεις καθιστά δυνατή την τοποθέτηση σχεδόν ολόκληρου του κυκλώματος στη μία πλευρά της πλακέτας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι δεν έχει εφευρεθεί ακόμη καμία τεχνολογία για την επιμετάλλωση vias που να είναι πραγματικά εφικτή στο σπίτι. Επομένως, εάν η διάταξη της πλακέτας δεν μπορεί να γίνει στη μία πλευρά, η διάταξη πρέπει να γίνει στη δεύτερη πλευρά χρησιμοποιώντας τις ακίδες διαφόρων εξαρτημάτων που είναι εγκατεστημένες στην πλακέτα ως ενδιάμεσες διόδους, οι οποίες σε αυτήν την περίπτωση θα πρέπει να συγκολληθούν και στις δύο πλευρές του σανίδα. Φυσικά, υπάρχουν διάφοροι τρόποι αντικατάστασης της επιμετάλλωσης των οπών (χρησιμοποιώντας έναν λεπτό αγωγό που εισάγεται στην τρύπα και συγκολλάται στις ράγες και στις δύο πλευρές της σανίδας, χρησιμοποιώντας ειδικά έμβολα), αλλά όλοι έχουν σημαντικές ελλείψειςκαι είναι άβολα στη χρήση. Στην ιδανική περίπτωση, η σανίδα θα πρέπει να δρομολογηθεί μόνο στη μία πλευρά χρησιμοποιώντας έναν ελάχιστο αριθμό άλτων.

Ας ρίξουμε τώρα μια πιο προσεκτική ματιά σε καθένα από τα στάδια της κατασκευής μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.

Προκαταρκτική προετοιμασία του τεμαχίου εργασίας

Αυτό το στάδιο είναι το αρχικό και συνίσταται στην προετοιμασία της επιφάνειας της μελλοντικής πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος για την εφαρμογή μιας προστατευτικής επίστρωσης σε αυτήν. Γενικά, η τεχνολογία καθαρισμού επιφανειών δεν έχει υποστεί σημαντικές αλλαγές για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η όλη διαδικασία καταλήγει στην αφαίρεση οξειδίων και ρύπων από την επιφάνεια της σανίδας χρησιμοποιώντας διάφορα λειαντικά και στη συνέχεια απολίπανση.

Για να αφαιρέσετε τη βαριά βρωμιά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε λεπτόκοκκο γυαλόχαρτο («μηδέν»), λεπτή λειαντική σκόνη ή οποιοδήποτε άλλο προϊόν που δεν αφήνει βαθιές γρατσουνιές στην επιφάνεια της σανίδας. Μερικές φορές μπορείτε απλά να πλύνετε την επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος με ένα σκληρό σφουγγάρι πλυσίματος πιάτων με απορρυπαντικό ή σκόνη (για τους σκοπούς αυτούς είναι βολικό να χρησιμοποιήσετε ένα λειαντικό σφουγγάρι πλυσίματος πιάτων, το οποίο μοιάζει με τσόχα με μικρά εγκλείσματα κάποιας ουσίας· συχνά ένα τέτοιο σφουγγάρι είναι κολλημένο σε ένα κομμάτι αφρώδους καουτσούκ) . Επιπλέον, εάν η επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος είναι επαρκώς καθαρή, μπορείτε να παραλείψετε τελείως το βήμα επεξεργασίας λειαντικών και να προχωρήσετε κατευθείαν στην απολίπανση.

Εάν υπάρχει μόνο ένα παχύ φιλμ οξειδίου στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, μπορεί να αφαιρεθεί εύκολα με επεξεργασία της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος για 3-5 δευτερόλεπτα με διάλυμα χλωριούχου σιδήρου, ακολουθούμενο από ξέπλυμα με κρύο τρεχούμενο νερό. Θα πρέπει να σημειωθεί, ωστόσο, ότι είναι επιθυμητό είτε να παραχθεί αυτή τη λειτουργίαΑμέσως πριν την εφαρμογή της προστατευτικής επίστρωσης ή μετά την εφαρμογή της, αποθηκεύστε το αντικείμενο εργασίας σε σκοτεινό μέρος, καθώς ο χαλκός οξειδώνεται γρήγορα στο φως.

Το τελικό στάδιο της προετοιμασίας της επιφάνειας είναι η απολίπανση. Για να το κάνετε αυτό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα κομμάτι μαλακού υφάσματος χωρίς ίνες, βρεγμένο με οινόπνευμα, βενζίνη ή ασετόν. Εδώ θα πρέπει να προσέξετε την καθαριότητα της επιφάνειας της σανίδας μετά την απολίπανση, καθώς πρόσφατα έχουν αρχίσει να εμφανίζονται ακετόνη και αλκοόλ με σημαντική ποσότητα ακαθαρσιών, που αφήνουν λευκούς λεκέδες στην σανίδα μετά το στέγνωμα. Εάν συμβαίνει αυτό, τότε θα πρέπει να αναζητήσετε άλλο απολιπαντικό. Μετά την απολίπανση, η σανίδα πρέπει να πλυθεί σε τρεχούμενο νερό κρύο νερό. Η ποιότητα του καθαρισμού μπορεί να ελεγχθεί παρακολουθώντας τον βαθμό διαβροχής του νερού της επιφάνειας του χαλκού. Μια επιφάνεια πλήρως βρεγμένη με νερό, χωρίς να σχηματίζονται σταγόνες ή σπασίματα στο φιλμ νερού, είναι ένας δείκτης κανονικού επιπέδου καθαρισμού. Οι διαταραχές σε αυτό το φιλμ νερού υποδεικνύουν ότι η επιφάνεια δεν έχει καθαριστεί επαρκώς.

Εφαρμογή προστατευτικής επίστρωσης

Η εφαρμογή μιας προστατευτικής επίστρωσης είναι το πιο σημαντικό στάδιο στη διαδικασία κατασκευής πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων και είναι αυτό που καθορίζει το 90% της ποιότητας της κατασκευασμένης πλακέτας. Επί του παρόντος, τρεις μέθοδοι εφαρμογής προστατευτικής επίστρωσης είναι οι πιο δημοφιλείς στην ραδιοερασιτεχνική κοινότητα. Θα τα εξετάσουμε με σειρά αυξανόμενης ποιότητας των σανίδων που λαμβάνονται κατά τη χρήση τους.

Πρώτα απ 'όλα, είναι απαραίτητο να διευκρινιστεί ότι η προστατευτική επίστρωση στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας πρέπει να σχηματίζει μια ομοιογενή μάζα, χωρίς ελαττώματα, με λεία, καθαρά όρια και ανθεκτική στις επιδράσεις των χημικών συστατικών του διαλύματος χάραξης.

Χειροκίνητη εφαρμογή προστατευτικής επίστρωσης

Με αυτή τη μέθοδο, το σχέδιο της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος μεταφέρεται στο laminate από fiberglass χειροκίνητα χρησιμοποιώντας κάποιο είδος συσκευής γραφής. Πρόσφατα, έχουν εμφανιστεί πολλοί δείκτες στην αγορά, η βαφή των οποίων δεν ξεπλένεται με νερό και παρέχει ένα αρκετά ανθεκτικό προστατευτικό στρώμα. Επιπλέον, για το σχέδιο με το χέρι μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα χαρτόνι ή κάποια άλλη συσκευή γεμάτη με βαφή. Για παράδειγμα, είναι βολικό να χρησιμοποιείται για το τράβηγμα μιας σύριγγας με μια λεπτή βελόνα (οι σύριγγες ινσουλίνης με διάμετρο βελόνας 0,3-0,6 mm) κομμένες σε μήκος 5-8 mm είναι οι πλέον κατάλληλες για αυτούς τους σκοπούς. Σε αυτή την περίπτωση, η ράβδος δεν πρέπει να εισάγεται στη σύριγγα - η βαφή πρέπει να ρέει ελεύθερα υπό την επίδραση του τριχοειδούς αποτελέσματος. Επίσης, αντί για σύριγγα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα λεπτό γυάλινο ή πλαστικό σωλήνα που απλώνεται πάνω από τη φωτιά για να πετύχετε την επιθυμητή διάμετρο. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στην ποιότητα επεξεργασίας της άκρης του σωλήνα ή της βελόνας: κατά το σχέδιο, δεν πρέπει να γρατσουνίζουν την σανίδα, διαφορετικά μπορεί να καταστραφούν οι ήδη βαμμένες περιοχές. Όταν εργάζεστε με τέτοιες συσκευές, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ως βαφή πίσσα ή κάποιο άλλο βερνίκι αραιωμένο με διαλύτη, τσαπονλάκ ή ακόμα και διάλυμα κολοφωνίου σε οινόπνευμα. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να επιλέξετε τη συνοχή της βαφής έτσι ώστε να ρέει ελεύθερα κατά το σχέδιο, αλλά ταυτόχρονα να μην ρέει έξω και να μην σχηματίζει σταγόνες στο άκρο της βελόνας ή του σωλήνα. Αξίζει να σημειωθεί ότι η χειροκίνητη διαδικασία εφαρμογής μιας προστατευτικής επίστρωσης είναι αρκετά εντατική και είναι κατάλληλη μόνο σε περιπτώσεις όπου είναι απαραίτητο να παραχθεί πολύ γρήγορα μια μικρή πλακέτα κυκλώματος. Το ελάχιστο πλάτος τροχιάς που μπορεί να επιτευχθεί όταν σχεδιάζετε με το χέρι είναι περίπου 0,5 mm.

Χρήση "τεχνολογίας εκτυπωτών λέιζερ και σιδήρου"

Αυτή η τεχνολογία εμφανίστηκε σχετικά πρόσφατα, αλλά αμέσως έγινε ευρέως διαδεδομένη λόγω της απλότητας και της υψηλής ποιότητας των σανίδων που προέκυψαν. Η βάση της τεχνολογίας είναι η μεταφορά γραφίτη (σκόνη που χρησιμοποιείται κατά την εκτύπωση σε εκτυπωτές λέιζερ) από οποιοδήποτε υπόστρωμα σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.

Σε αυτήν την περίπτωση, είναι δυνατές δύο επιλογές: είτε το υπόστρωμα που χρησιμοποιείται να διαχωρίζεται από την σανίδα πριν από τη χάραξη ή, εάν χρησιμοποιείται το υπόστρωμα αλουμινόχαρτο, είναι χαραγμένο μαζί με χαλκό .

Το πρώτο στάδιο χρήσης αυτής της τεχνολογίας είναι η εκτύπωση μιας κατοπτρικής εικόνας του μοτίβου της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος σε ένα υπόστρωμα. Οι ρυθμίσεις εκτύπωσης του εκτυπωτή θα πρέπει να ρυθμιστούν στη μέγιστη ποιότητα εκτύπωσης (καθώς σε αυτήν την περίπτωση εφαρμόζεται το παχύτερο στρώμα γραφίτη). Ως υπόστρωμα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε χαρτί λεπτής επικάλυψης (εξώφυλλα από διάφορα περιοδικά), χαρτί φαξ, αλουμινόχαρτο, φιλμ για εκτυπωτές λέιζερ, επένδυση από αυτοκόλλητη μεμβράνη Oracal ή άλλα υλικά. Εάν χρησιμοποιείτε χαρτί ή αλουμινόχαρτο που είναι πολύ λεπτό, ίσως χρειαστεί να το κολλήσετε περιμετρικά σε ένα κομμάτι χοντρό χαρτί. Στην ιδανική περίπτωση, ο εκτυπωτής θα πρέπει να έχει μια διαδρομή χαρτιού χωρίς τσακίσματα, η οποία αποτρέπει την κατάρρευση ενός τέτοιου σάντουιτς μέσα στον εκτυπωτή. Αυτό είναι επίσης πολύ σημαντικό όταν εκτυπώνετε σε αλουμινόχαρτο ή βάση μεμβράνης Oracal, καθώς το τόνερ προσκολλάται σε αυτά πολύ αδύναμα και εάν το χαρτί στο εσωτερικό του εκτυπωτή είναι λυγισμένο, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να χρειαστεί να αφιερώσετε αρκετά δυσάρεστα λεπτά για τον καθαρισμό του φούρνος εκτυπωτή από υπολείμματα γραφίτη που προσκολλώνται. Είναι καλύτερο εάν ο εκτυπωτής μπορεί να περάσει χαρτί οριζόντια μέσα του ενώ εκτυπώνει στην επάνω πλευρά (όπως ο HP LJ2100, ένας από τους καλύτερους εκτυπωτές για την κατασκευή PCB). Θα ήθελα να προειδοποιήσω αμέσως τους ιδιοκτήτες εκτυπωτών όπως οι HP LJ 5L, 6L, 1100, ώστε να μην προσπαθήσουν να εκτυπώσουν σε φύλλο ή βάση από την Oracal - συνήθως τέτοια πειράματα καταλήγουν σε αποτυχία. Επίσης, εκτός από τον εκτυπωτή, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε και ένα μηχάνημα αντιγραφής, η χρήση του οποίου μερικές φορές δίνει ακόμα καλύτερα αποτελέσματα σε σχέση με εκτυπωτές λόγω της εφαρμογής παχιάς στρώσης τόνερ. Η κύρια απαίτηση για το υπόστρωμα είναι να μπορεί να διαχωριστεί εύκολα από το τόνερ. Επίσης, εάν χρησιμοποιείτε χαρτί, δεν πρέπει να αφήνει χνούδι στο τόνερ. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι δυνατές δύο επιλογές: είτε το υπόστρωμα αφαιρείται απλά μετά τη μεταφορά του γραφίτη στην πλακέτα (στην περίπτωση μεμβράνης για εκτυπωτές λέιζερ ή η βάση από την Oracal), είτε προεμποτίζεται σε νερό και στη συνέχεια διαχωρίζεται σταδιακά. (χαρτί με επικάλυψη).

Η μεταφορά γραφίτη σε μια πλακέτα περιλαμβάνει την εφαρμογή ενός υποστρώματος με τόνερ σε μια πλακέτα που έχει καθαριστεί προηγουμένως και στη συνέχεια τη θέρμανση σε θερμοκρασία ελαφρώς πάνω από το σημείο τήξης του γραφίτη. Υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός επιλογών για το πώς να το κάνετε αυτό, αλλά το πιο απλό είναι να πιέσετε το υπόστρωμα στην σανίδα με ένα ζεστό σίδερο. Ταυτόχρονα, για να κατανεμηθεί ομοιόμορφα η πίεση του σιδήρου στο υπόστρωμα, συνιστάται η τοποθέτηση πολλών στρώσεων χοντρού χαρτιού μεταξύ τους. Ένα πολύ σημαντικό θέμα είναι η θερμοκρασία του σίδερου και ο χρόνος διατήρησης. Αυτές οι παράμετροι διαφέρουν σε κάθε συγκεκριμένη περίπτωση, επομένως ίσως χρειαστεί να εκτελέσετε περισσότερα από ένα πειράματα για να έχετε καλά αποτελέσματα. Υπάρχει μόνο ένα κριτήριο εδώ: ο γραφίτης πρέπει να έχει χρόνο να λιώσει αρκετά ώστε να κολλήσει στην επιφάνεια της πλακέτας και ταυτόχρονα δεν πρέπει να έχει χρόνο να φτάσει σε ημι-υγρή κατάσταση έτσι ώστε οι άκρες των κομματιών να μην ισοπεδώνω. Μετά τη «συγκόλληση» του γραφίτη στην πλακέτα, είναι απαραίτητο να διαχωριστεί το υπόστρωμα (εκτός από την περίπτωση χρήσης φύλλου αλουμινίου ως υπόστρωμα: δεν πρέπει να διαχωριστεί, καθώς διαλύεται σε όλα σχεδόν τα διαλύματα χάραξης). Η μεμβράνη λέιζερ και η βάση της Oracal απλώς ξεκολλούν προσεκτικά, ενώ το κανονικό χαρτί απαιτεί προ-εμποτισμό σε ζεστό νερό.

Αξίζει να σημειωθεί ότι λόγω των χαρακτηριστικών εκτύπωσης των εκτυπωτών λέιζερ, το στρώμα τόνερ στη μέση των μεγάλων συμπαγών πολυγώνων είναι αρκετά μικρό, επομένως θα πρέπει να αποφεύγετε τη χρήση τέτοιων περιοχών στην πλακέτα όποτε είναι δυνατόν, διαφορετικά θα πρέπει να κάνετε ρετουσάρισμα της πλακέτας χειροκίνητα αφού αφαιρέσετε το υπόστρωμα. Σε γενικές γραμμές, η χρήση αυτής της τεχνολογίας, μετά από κάποια εκπαίδευση, σας επιτρέπει να επιτύχετε το πλάτος των τροχιών και τα κενά μεταξύ τους έως και 0,3 mm.

Χρησιμοποιώ αυτήν την τεχνολογία εδώ και πολλά χρόνια (από τότε που μου έγινε διαθέσιμος ένας εκτυπωτής λέιζερ).

Εφαρμογή φωτοανθεκτικών

Το φωτοανθεκτικό είναι μια ουσία ευαίσθητη στο φως (συνήθως στην περιοχή σχεδόν υπεριώδους) που αλλάζει τις ιδιότητές της όταν εκτίθεται στο φως.

Πρόσφατα, στη ρωσική αγορά εμφανίστηκαν αρκετοί τύποι εισαγόμενων φωτοανθεκτικών σε συσκευασίες αεροζόλ, οι οποίοι είναι ιδιαίτερα βολικοί για χρήση στο σπίτι. Η ουσία της χρήσης φωτοανθεκτικού είναι η εξής: μια φωτομάσκα () εφαρμόζεται σε μια σανίδα με μια στρώση φωτοανθεκτικού που εφαρμόζεται σε αυτήν και φωτίζεται, μετά την οποία οι φωτισμένες (ή μη εκτεθειμένες) περιοχές της φωτοαντίστασης ξεπλένονται με ειδικό διαλύτη , που είναι συνήθως η καυστική σόδα (NaOH). Όλα τα φωτοανθεκτικά χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: θετικά και αρνητικά. Για θετικά φωτοανθεκτικά, το κομμάτι στον πίνακα αντιστοιχεί σε μια μαύρη περιοχή στη φωτομάσκα και για τα αρνητικά, αντίστοιχα, μια διαφανή περιοχή.

Τα θετικά φωτοανθεκτικά είναι πιο διαδεδομένα καθώς είναι τα πιο βολικά στη χρήση.

Ας σταθούμε λεπτομερέστερα στη χρήση θετικών φωτοανθεκτικών στη συσκευασία αεροζόλ. Το πρώτο βήμα είναι η προετοιμασία ενός προτύπου φωτογραφίας. Στο σπίτι, μπορείτε να το αποκτήσετε εκτυπώνοντας ένα σχέδιο σανίδας σε εκτυπωτή λέιζερ σε φιλμ. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι απαραίτητο να δώσετε ιδιαίτερη προσοχή στην πυκνότητα του μαύρου χρώματος στη φωτομάσκα, για την οποία πρέπει να απενεργοποιήσετε όλες τις λειτουργίες εξοικονόμησης γραφίτη και βελτίωσης της ποιότητας εκτύπωσης στις ρυθμίσεις του εκτυπωτή. Επιπλέον, ορισμένες εταιρείες προσφέρουν έξοδο μιας φωτομάσκας σε φωτοπλότερ - και έχετε εγγυημένα αποτελέσματα υψηλής ποιότητας.

Στο δεύτερο στάδιο, εφαρμόζεται ένα λεπτό φιλμ φωτοανθεκτικού στην προηγουμένως προετοιμασμένη και καθαρισμένη επιφάνεια της σανίδας. Αυτό γίνεται ψεκάζοντάς το από απόσταση περίπου 20 εκ. Σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να επιδιώξετε τη μέγιστη ομοιομορφία της επικάλυψης που προκύπτει. Επιπλέον, είναι πολύ σημαντικό να βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχει σκόνη κατά τη διαδικασία εκτόξευσης - κάθε κουκκίδα σκόνης που εισέρχεται στο φωτοανθεκτικό θα αφήσει αναπόφευκτα το σημάδι του στον πίνακα.

Μετά την εφαρμογή του φωτοανθεκτικού στρώματος, είναι απαραίτητο να στεγνώσει το φιλμ που προκύπτει. Συνιστάται να το κάνετε αυτό σε θερμοκρασία 70-80 μοίρες και πρώτα πρέπει να στεγνώσετε την επιφάνεια σε χαμηλή θερμοκρασία και μόνο στη συνέχεια να αυξήσετε σταδιακά τη θερμοκρασία στην επιθυμητή τιμή. Ο χρόνος στεγνώματος στην καθορισμένη θερμοκρασία είναι περίπου 20-30 λεπτά. Ως τελευταία λύση, το στέγνωμα της σανίδας με θερμοκρασία δωματίουσε 24 ώρες. Οι σανίδες επικαλυμμένες με φωτοανθεκτικό θα πρέπει να φυλάσσονται σε δροσερό, σκοτεινό μέρος.

Μετά την εφαρμογή του φωτοανθεκτικού, το επόμενο βήμα είναι η έκθεση. Σε αυτήν την περίπτωση, εφαρμόζεται μια φωτομάσκα στην πλακέτα (με την τυπωμένη πλευρά στραμμένη προς την πλακέτα, αυτό βοηθά στην αύξηση της διαύγειας κατά την έκθεση), η οποία πιέζεται πάνω σε λεπτό γυαλί ή. Όταν αρκετά μικρά μεγέθηΓια το πάτημα των σανίδων, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια φωτογραφική πλάκα πλυμένη από το γαλάκτωμα. Δεδομένου ότι η περιοχή μέγιστης φασματικής ευαισθησίας των περισσότερων σύγχρονων φωτοανθεκτικών είναι στην περιοχή υπεριώδους, για φωτισμό συνιστάται η χρήση λαμπτήρα με μεγάλη αναλογία ακτινοβολίας UV στο φάσμα (DRSh, DRT, κ.λπ.). Ως έσχατη λύση, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια ισχυρή λάμπα xenon. Ο χρόνος έκθεσης εξαρτάται από πολλούς λόγους (τύπος και ισχύς της λάμπας, απόσταση από τη λάμπα μέχρι την πλακέτα, πάχος της στρώσης φωτοανθεκτικού κ.λπ.) και επιλέγεται πειραματικά. Ωστόσο, γενικά, ο χρόνος έκθεσης δεν υπερβαίνει τα 10 λεπτά, ακόμη και όταν εκτίθεται σε άμεσο ηλιακό φως.

(Δεν συνιστώ να χρησιμοποιείτε πλαστικές πλάκες που είναι διαφανείς στο ορατό φως για συμπίεση, καθώς έχουν ισχυρή απορρόφηση της υπεριώδους ακτινοβολίας)

Τα περισσότερα φωτοανθεκτικά αναπτύσσονται με διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου (NaOH) - 7 γραμμάρια ανά λίτρο νερού. Είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε ένα φρεσκοπαρασκευασμένο διάλυμα σε θερμοκρασία 20-25 μοίρες. Ο χρόνος ανάπτυξης εξαρτάται από το πάχος της φωτοανθεκτικής μεμβράνης και κυμαίνεται από 30 δευτερόλεπτα έως 2 λεπτά. Μετά την ανάπτυξη, η σανίδα μπορεί να χαραχθεί σε συνηθισμένα διαλύματα, καθώς το φωτοανθεκτικό είναι ανθεκτικό στα οξέα. Όταν χρησιμοποιείτε φωτομάσκες υψηλής ποιότητας, η χρήση φωτοανθεκτικού σάς επιτρέπει να αποκτήσετε ίχνη πλάτους έως 0,15-0,2 mm.

Χαλκογραφία

Υπάρχουν πολλές γνωστές ενώσεις για τη χημική χάραξη του χαλκού. Όλα διαφέρουν ως προς την ταχύτητα της αντίδρασης, τη σύνθεση των ουσιών που απελευθερώνονται ως αποτέλεσμα της αντίδρασης, καθώς και τη διαθεσιμότητα των χημικών αντιδραστηρίων που είναι απαραίτητα για την παρασκευή του διαλύματος. Ακολουθούν πληροφορίες σχετικά με τις πιο δημοφιλείς λύσεις χάραξης.

Χλωριούχος σίδηρος (FeCl)

Ίσως το πιο διάσημο και δημοφιλές αντιδραστήριο. Το ξηρό χλωριούχο σίδηρο διαλύεται σε νερό μέχρι να ληφθεί ένα κορεσμένο διάλυμα χρυσοκίτρινου χρώματος (αυτό θα απαιτήσει περίπου δύο κουταλιές της σούπας ανά ποτήρι νερό). Η διαδικασία χάραξης σε αυτό το διάλυμα μπορεί να διαρκέσει από 10 έως 60 λεπτά. Ο χρόνος εξαρτάται από τη συγκέντρωση του διαλύματος, τη θερμοκρασία και την ανάδευση. Η ανάδευση επιταχύνει σημαντικά την αντίδραση. Για τους σκοπούς αυτούς, είναι βολικό να χρησιμοποιήσετε έναν συμπιεστή ενυδρείου, ο οποίος παρέχει ανάμειξη του διαλύματος με φυσαλίδες αέρα. Η αντίδραση επίσης επιταχύνεται όταν το διάλυμα θερμαίνεται. Αφού ολοκληρωθεί η χάραξη, η σανίδα πρέπει να πλυθεί με άφθονο νερό, κατά προτίμηση με σαπούνι (για να εξουδετερωθούν τα υπολείμματα οξέος). Τα μειονεκτήματα αυτής της λύσης περιλαμβάνουν τον σχηματισμό αποβλήτων κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, τα οποία κατακάθονται στην σανίδα και παρεμποδίζουν την κανονική πορεία της διαδικασίας χάραξης, καθώς και τον σχετικά χαμηλό ρυθμό αντίδρασης.

Υπερθειικό αμμώνιο

Μια ελαφριά κρυσταλλική ουσία που διαλύεται στο νερό με βάση την αναλογία 35 g ουσίας ανά 65 g νερού. Η διαδικασία χάραξης σε αυτό το διάλυμα διαρκεί περίπου 10 λεπτά και εξαρτάται από την περιοχή της επικάλυψης χαλκού που χαράσσεται. Για να εξασφαλιστούν οι βέλτιστες συνθήκες για την αντίδραση, το διάλυμα πρέπει να έχει θερμοκρασία περίπου 40 βαθμών και να αναδεύεται συνεχώς. Αφού ολοκληρωθεί η χάραξη, η σανίδα πρέπει να πλυθεί με τρεχούμενο νερό. Τα μειονεκτήματα αυτής της λύσης περιλαμβάνουν την ανάγκη διατήρησης της απαιτούμενης θερμοκρασίας και ανάδευσης.

Διάλυμα υδροχλωρικού οξέος (HCl) και υπεροξειδίου του υδρογόνου (H 2 O 2)

- Για να παρασκευάσετε αυτό το διάλυμα, πρέπει να προσθέσετε 200 ml υδροχλωρικού οξέος 35% και 30 ml υπεροξειδίου του υδρογόνου 30% σε 770 ml νερού. Το παρασκευασμένο διάλυμα πρέπει να φυλάσσεται σε σκούρο μπουκάλι, όχι ερμητικά σφραγισμένο, καθώς η αποσύνθεση του υπεροξειδίου του υδρογόνου απελευθερώνει αέριο. Προσοχή: όταν χρησιμοποιείτε αυτό το διάλυμα, πρέπει να λαμβάνονται όλες οι προφυλάξεις κατά την εργασία με καυστικές χημικές ουσίες. Όλες οι εργασίες πρέπει να εκτελούνται μόνο σε καθαρός αέραςή κάτω από την κουκούλα. Εάν το διάλυμα πέσει στο δέρμα σας, ξεπλύνετε αμέσως με άφθονο νερό. Ο χρόνος χάραξης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ανάδευση και τη θερμοκρασία του διαλύματος και είναι της τάξης των 5-10 λεπτών για ένα καλά αναμεμειγμένο φρέσκο ​​διάλυμα σε θερμοκρασία δωματίου. Το διάλυμα δεν πρέπει να θερμαίνεται πάνω από 50 βαθμούς. Μετά τη χάραξη, η σανίδα πρέπει να πλυθεί με τρεχούμενο νερό.

Αυτό το διάλυμα μετά τη χάραξη μπορεί να αποκατασταθεί με την προσθήκη H 2 O 2. Η απαιτούμενη ποσότητα υπεροξειδίου του υδρογόνου εκτιμάται οπτικά: μια σανίδα χαλκού βυθισμένη στο διάλυμα πρέπει να βαφτεί ξανά από κόκκινο σε σκούρο καφέ. Ο σχηματισμός φυσαλίδων στο διάλυμα υποδηλώνει περίσσεια υπεροξειδίου του υδρογόνου, η οποία οδηγεί σε επιβράδυνση της αντίδρασης χάραξης. Το μειονέκτημα αυτής της λύσης είναι η ανάγκη αυστηρής τήρησης όλων των προφυλάξεων κατά την εργασία με αυτήν.

Διάλυμα κιτρικού οξέος και υπεροξειδίου του υδρογόνου από το Radiokot

Σε 100 ml φαρμακευτικού υπεροξειδίου του υδρογόνου 3%, διαλύονται 30 g κιτρικού οξέος και 5 g επιτραπέζιου αλατιού.

Αυτό το διάλυμα θα πρέπει να είναι αρκετό για να χαράξει 100 cm2 χαλκού, πάχους 35 μm.

Δεν χρειάζεται να τσιγκουνευτείτε το αλάτι κατά την προετοιμασία του διαλύματος. Δεδομένου ότι παίζει το ρόλο του καταλύτη, πρακτικά δεν καταναλώνεται κατά τη διαδικασία χάραξης. Το υπεροξείδιο 3% δεν πρέπει να αραιώνεται περαιτέρω γιατί όταν προστίθενται άλλα συστατικά, η συγκέντρωσή του μειώνεται.

Όσο περισσότερο υπεροξείδιο του υδρογόνου (υδροπερίτης) προστεθεί, τόσο πιο γρήγορα θα προχωρήσει η διαδικασία, αλλά μην το παρακάνετε - το διάλυμα δεν αποθηκεύεται, δηλ. δεν επαναχρησιμοποιείται, πράγμα που σημαίνει ότι ο υδροπερίτης απλώς θα υπερχρησιμοποιηθεί. Η περίσσεια υπεροξειδίου μπορεί εύκολα να προσδιοριστεί από την άφθονη «φυσαλίδα» κατά τη χάραξη.

Ωστόσο, η προσθήκη κιτρικού οξέος και υπεροξειδίου είναι αρκετά αποδεκτή, αλλά είναι πιο λογικό να παρασκευαστεί ένα φρέσκο ​​διάλυμα.

Καθαρισμός του τεμαχίου εργασίας

Αφού ολοκληρωθεί η χάραξη και το πλύσιμο της σανίδας, είναι απαραίτητο να καθαρίσετε την επιφάνειά της από την προστατευτική επίστρωση. Αυτό μπορεί να γίνει με κάποιο τρόπο οργανικό διαλύτηγια παράδειγμα, ακετόνη.

Στη συνέχεια πρέπει να τρυπήσετε όλες τις τρύπες. Αυτό πρέπει να γίνει με ένα έντονα ακονισμένο τρυπάνι στη μέγιστη ταχύτητα του κινητήρα. Εάν, κατά την εφαρμογή της προστατευτικής επίστρωσης, δεν έμεινε κενός χώρος στα κέντρα των μαξιλαριών επαφής, είναι απαραίτητο να σημειώσετε πρώτα τις οπές (αυτό μπορεί να γίνει, για παράδειγμα, με έναν πυρήνα). Μετά από αυτό, τα ελαττώματα (κρόσιο) στην πίσω πλευρά της πλακέτας αφαιρούνται με βύθιση και σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος διπλής όψης σε χαλκό - με ένα τρυπάνι με διάμετρο περίπου 5 mm σε χειροκίνητο σφιγκτήρα για μια στροφή του τρυπήστε χωρίς να ασκήσετε δύναμη.

Το επόμενο βήμα είναι η επίστρωση της σανίδας με flux, ακολουθούμενη από επικασσιτέρωση. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ειδικές ροές εργοστασιακή παραγωγή(καλύτερα να ξεπλυθεί με νερό ή να μην χρειάζεται καθόλου ξέβγαλμα) ή απλώς καλύψτε τη σανίδα με ένα ασθενές διάλυμα κολοφωνίου σε οινόπνευμα.

Η επικασσιτέρωση μπορεί να γίνει με δύο τρόπους:

Βύθιση σε λιωμένη κόλληση

Χρησιμοποιήστε ένα κολλητήρι και μια μεταλλική πλεξούδα εμποτισμένη με συγκόλληση.

Στην πρώτη περίπτωση, είναι απαραίτητο να φτιάξετε ένα λουτρό σιδήρου και να το γεμίσετε με μια μικρή ποσότητα συγκόλλησης χαμηλής τήξης - Τριαντάφυλλο ή κράμα ξύλου. Το τήγμα πρέπει να καλυφθεί πλήρως με ένα στρώμα γλυκερίνης από πάνω για να αποφευχθεί η οξείδωση της κόλλησης. Για να ζεστάνετε το μπάνιο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα ανεστραμμένο σίδερο ή εστία μαγειρέματος. Η σανίδα βυθίζεται στο τήγμα και στη συνέχεια αφαιρείται ενώ αφαιρείται η περίσσεια συγκόλλησης με ένα σκληρό ελαστικό μάκτρο.

συμπέρασμα

Νομίζω ότι αυτό το υλικό θα βοηθήσει τους αναγνώστες να αποκτήσουν μια ιδέα για το σχεδιασμό και την κατασκευή πλακέτας τυπωμένων κυκλωμάτων. Και για όσους αρχίζουν να ασχολούνται με τα ηλεκτρονικά, αποκτήστε τις βασικές δεξιότητες κατασκευής τους στο σπίτι.Για πληρέστερη γνωριμία με τις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, προτείνω να διαβάσετε το [L.2]. Μπορεί να γίνει λήψη στο Διαδίκτυο.

Βιβλιογραφία

1. Λεξικό Πολυτεχνείου. Συντακτική ομάδα: Inglinsky A. Yu. et al. M.: Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια. 1989.
2. Medvedev A. M. Πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων. Σχέδια και υλικά. Μ.: Τεχνόσφαιρα. 2005.
3. Από την ιστορία των τεχνολογιών πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος // Electronics-NTB. 2004. Νο 5.
4. Νέα είδη στην ηλεκτρονική τεχνολογία. Η Intel εγκαινιάζει την εποχή των τρισδιάστατων τρανζίστορ. Εναλλακτικά στις παραδοσιακές επίπεδες συσκευές // Electronics-NTB. 2002. Αρ. 6.
5. Πραγματικά τρισδιάστατα μικροκυκλώματα - η πρώτη προσέγγιση // Εξαρτήματα και Τεχνολογίες. 2004. Νο 4.
6. Mokeev M. N., Lapin M. S. Τεχνολογικές διαδικασίεςκαι συστήματα για την παραγωγή πλακών υφαντών κυκλωμάτων και καλωδίων. Λ.: LDNTP 1988.
7. Volodarsky O. Μου ταιριάζει αυτός ο υπολογιστής; Τα ηλεκτρονικά υφασμένα σε ύφασμα γίνονται μοντέρνα // Electronics-NTB. 2003. Νο 8.
8. Medvedev A. M. Τεχνολογία παραγωγής πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Μ.: Τεχνόσφαιρα. 2005.
9. Medvedev A. M. Παλμική επιμετάλλωση πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων // Τεχνολογίες στην ηλεκτρονική βιομηχανία. 2005. Νο 4
10. Πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων - γραμμές ανάπτυξης, Vladimir Urazaev,