Για την κατασκευή της βάσης μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, χρησιμοποιούνται αλουμινόχαρτα και διηλεκτρικά χωρίς φύλλο - υλικό getinax, fiberglass, φθοροπλαστικό, πολυστυρένιο, κεραμικό και μέταλλο (με επιφανειακό μονωτικό στρώμα).

Υλικά αλουμινόχαρτου- Πρόκειται για πολυστρωματικά συμπιεσμένα πλαστικά κατασκευασμένα από ηλεκτρομονωτικό χαρτί ή υαλοβάμβακα εμποτισμένο με τεχνητή ρητίνη. Καλύπτονται από τη μία ή και τις δύο πλευρές με ηλεκτρολυτικό φύλλο πάχους 18. 35 και 50 μικρά.

Το laminate από υαλοβάμβακα με επίστρωση αλουμινίου ποιότητας SF παράγεται σε φύλλα με διαστάσεις 400×600 mm και πάχος φύλλου έως 1 mm και 600×700 mm με μεγαλύτερο πάχος φύλλου· συνιστάται για σανίδες που λειτουργούν σε θερμοκρασίες έως 120°C.

Τα ελάσματα από ίνες γυαλιού ποιότητας SFPN έχουν υψηλότερες φυσικές και μηχανικές ιδιότητες και αντοχή στη θερμότητα.

Ο διηλεκτρικός σλοφοδίτης έχει ένα φύλλο χαλκού πάχους 5 μικρομέτρων, το οποίο λαμβάνεται με εξάτμιση του χαλκού σε κενό.

Για πολυστρωματικές και εύκαμπτες σανίδες, χρησιμοποιούνται ανθεκτικά στη θερμότητα ελάσματα από υαλοβάμβακα των εμπορικών σημάτων STF και FTS. Λειτουργούν στο εύρος θερμοκρασίας από μείον 60 έως συν 150°C.

Το διηλεκτρικό STEF χωρίς φύλλο επιμεταλλώνεται με ένα στρώμα χαλκού κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.

Το φύλλο είναι κατασκευασμένο από χαλκό υψηλής καθαρότητας, η περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες δεν υπερβαίνει το 0,05%. Ο χαλκός έχει υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και είναι σχετικά ανθεκτικός στη διάβρωση, αν και απαιτεί προστατευτική επίστρωση.

Για συγκρότημα τυπωμένου κυκλώματοςεπιλέγεται η επιτρεπόμενη τιμή ρεύματος: για φύλλο 100–250 A/mm2, για γαλβανικό χαλκό 60–100 A/mm2.

Για την παραγωγή τυπωμένων καλωδίων χρησιμοποιούνται ενισχυμένες φθοριοπλαστικές μεμβράνες αλουμινίου.

Οι κεραμικές σανίδες μπορούν να λειτουργήσουν στο εύρος θερμοκρασίας 20...700ºС. Είναι κατασκευασμένα από ορυκτές πρώτες ύλες (για παράδειγμα, χαλαζιακή άμμος) με συμπίεση, χύτευση με έγχυση ή χύτευση μεμβράνης.

Μεταλλικές σανίδεςχρησιμοποιείται σε προϊόντα με υψηλό φορτίο ρεύματος.

Ως βάση χρησιμοποιείται αλουμίνιο ή κράματα σιδήρου και νικελίου. Ένα μονωτικό στρώμα στην επιφάνεια του αλουμινίου λαμβάνεται με ανοδική οξείδωση με πάχος από δεκάδες έως εκατοντάδες μικρόμετρα και αντίσταση μόνωσης 109–1010 Ohms.

Το πάχος του αγωγού είναι 18. 35 και 50 μικρά. Με βάση την πυκνότητα του αγώγιμου σχεδίου, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων χωρίζονται σε πέντε κατηγορίες:

– η πρώτη κατηγορία χαρακτηρίζεται από τη χαμηλότερη πυκνότητα του αγώγιμου σχεδίου και το πλάτος του αγωγού και τους χώρους μεγαλύτερους από 0,75 mm.

- πέμπτη τάξη έχει υψηλότερη πυκνότητασχέδιο και το πλάτος του αγωγού και οι χώροι εντός 0,1 mm.

Δεδομένου ότι ο τυπωμένος αγωγός έχει χαμηλή μάζα, η δύναμη της πρόσφυσής του στη βάση είναι επαρκής για να αντέξει εναλλασσόμενες μηχανικές υπερφορτώσεις που επενεργούν στον αγωγό έως και 40 qστην περιοχή συχνοτήτων 4–200 Hz.

Τα πρότυπα για τα υλικά πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος παρουσιάζονται παρακάτω στην αντίστοιχη ενότητα «Τυποποίηση της κατασκευής πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος».

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. Αρχικά 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, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί πολυεστέρας, ρητίνες σιλικόνης ή 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 πρώτων υλών, καθώς και από την τεχνολογία που περιλαμβάνει μηχανική κατεργασίαπλεξίδα.

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.

Αντοχή σε κάμψη και αντοχή κρούσηςΗ πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος πρέπει να είναι αρκετά ψηλή ώστε η πλακέτα να μπορεί να φορτωθεί χωρίς ζημιά από στοιχεία με μεγάλη μάζα εγκατεστημένη σε αυτήν.

Κατά κανόνα, τα φαινολικά και εποξειδικά ελάσματα δεν χρησιμοποιούνται σε σανίδες με επιμεταλλωμένες οπές. Σε τέτοιες σανίδες, εφαρμόζεται στους τοίχους των οπών. λεπτό στρώμαχαλκός 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.

Μερικά χαρακτηριστικά διάφοροι τύποιΤα ελάσματα 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 και 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. Οι οριακές τιμές των κύριων παραμέτρων 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 της τρυπημένης οπής μέχρι την 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.

Μια ηλεκτρονική πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (ρωσική συντομογραφία - PP, αγγλικά - PCB) είναι ένας πίνακας φύλλων που φιλοξενεί διασυνδεδεμένα μικροηλεκτρονικά εξαρτήματα. Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων χρησιμοποιούνται ως μέρος διαφόρων ηλεκτρονικών εξοπλισμών, που κυμαίνονται από απλά κουδούνια πόρτας, οικιακά ραδιόφωνα, ραδιόφωνα στούντιο και τελειώνουν με πολύπλοκα συστήματα ραντάρ και υπολογιστών. Τεχνολογικά, η κατασκευή ηλεκτρονικών πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων περιλαμβάνει τη δημιουργία συνδέσεων με αγώγιμο υλικό «φιλμ». Τέτοιο υλικό εφαρμόζεται («τυπώνεται») σε μια μονωτική πλάκα, η οποία ονομάζεται υπόστρωμα.

Οι ηλεκτρονικές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων σηματοδότησε την αρχή του σχηματισμού και της ανάπτυξης συστημάτων ηλεκτρικής διασύνδεσης που αναπτύχθηκαν στα μέσα του 19ου αιώνα.

Οι μεταλλικές λωρίδες (ράβδοι) χρησιμοποιήθηκαν αρχικά για ογκώδη ηλεκτρικά εξαρτήματα τοποθετημένα σε ξύλινη βάση.

Σταδιακά, οι μεταλλικές λωρίδες αντικατέστησαν τους αγωγούς με κοχλιωτούς ακροδέκτες. Εκσυγχρονίστηκε και η ξύλινη βάση, δίνοντας προτίμηση στο μέταλλο.

Έτσι έμοιαζε το πρωτότυπο της σύγχρονης παραγωγής ΡΡ. Παρόμοιες σχεδιαστικές λύσεις χρησιμοποιήθηκαν στα μέσα του 19ου αιώνα

Απαιτείται η πρακτική της χρήσης συμπαγών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων μικρού μεγέθους μοναδική λύσησε βασική βάση. Και έτσι, το 1925, κάποιος Charles Ducasse (ΗΠΑ) βρήκε μια τέτοια λύση.

Ένας Αμερικανός μηχανικός πρότεινε έναν μοναδικό τρόπο οργάνωσης ηλεκτρικών συνδέσεων σε μια μονωμένη πλάκα. Χρησιμοποίησε ηλεκτρικά αγώγιμο μελάνι και ένα στένσιλ για να μεταφέρει το διάγραμμα του κυκλώματος σε μια πλάκα.

Λίγο αργότερα, το 1943, ο Άγγλος Paul Eisler κατοχύρωσε επίσης με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας την εφεύρεση της χάραξης αγώγιμων κυκλωμάτων σε φύλλο χαλκού. Ο μηχανικός χρησιμοποίησε μια πλάκα μόνωσης με ελασματοποίηση με αλουμινόχαρτο.

Ωστόσο, η ενεργή χρήση της τεχνολογίας Eisler σημειώθηκε μόνο την περίοδο 1950-60, όταν επινόησαν και κατέκτησαν την παραγωγή μικροηλεκτρονικών εξαρτημάτων - τρανζίστορ.

Η τεχνολογία για την κατασκευή μέσω οπών σε πολυστρωματικές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από την Hazeltyne (ΗΠΑ) το 1961.

Έτσι, χάρη στην αύξηση της πυκνότητας των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και τη στενή διάταξη των γραμμών σύνδεσης, το νέα εποχήΣχεδιασμός PCB.

Ηλεκτρονική πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος - κατασκευή

Ένα γενικευμένο όραμα της διαδικασίας: μεμονωμένα ηλεκτρονικά μέρη κατανέμονται σε ολόκληρη την περιοχή του μονωτικού υποστρώματος. Στη συνέχεια, τα εγκατεστημένα εξαρτήματα συνδέονται με συγκόλληση στα κυκλώματα του κυκλώματος.

Τα λεγόμενα «δάχτυλα» επαφής (καρφίτσες) βρίσκονται κατά μήκος των ακραίων περιοχών του υποστρώματος και λειτουργούν ως σύνδεσμοι συστήματος.

Μέσω των «δακτύλων» επαφής οργανώνεται η επικοινωνία με περιφερειακές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων ή η σύνδεση εξωτερικών κυκλωμάτων ελέγχου. Η ηλεκτρονική πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος έχει σχεδιαστεί για την καλωδίωση ενός κυκλώματος που υποστηρίζει μία λειτουργία ή πολλές λειτουργίες ταυτόχρονα.

Κατασκευάζονται τρεις τύποι ηλεκτρονικών τυπωμένων κυκλωμάτων:

1. Μονόπλευρη.
2. Διπλής όψης.
3. Πολυστρωματικό.

Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων μονής όψης χαρακτηρίζονται από την τοποθέτηση εξαρτημάτων αποκλειστικά στη μία πλευρά. Εάν τα πλήρη εξαρτήματα του κυκλώματος δεν χωρούν σε μια πλακέτα μονής όψης, χρησιμοποιείται μια επιλογή διπλής όψης.

Υλικό υποστρώματος

Το υπόστρωμα που χρησιμοποιείται παραδοσιακά σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων είναι συνήθως κατασκευασμένο από υαλοβάμβακα σε συνδυασμό με εποξική ρητίνη. Το υπόστρωμα καλύπτεται με φύλλο χαλκού σε μία ή δύο πλευρές.

Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων ηλεκτρονικών κατασκευασμένων από χαρτί φαινολικής ρητίνης, επικαλυμμένο επίσης με φιλμ χαλκού, θεωρούνται οικονομικά αποδοτικές για την παραγωγή. Ως εκ τούτου, πιο συχνά από άλλες παραλλαγές, χρησιμοποιούνται για τον εξοπλισμό οικιακού ηλεκτρονικού εξοπλισμού.

Οι συνδέσεις γίνονται με επίστρωση ή με χάραξη της χάλκινης επιφάνειας του υποστρώματος. Οι χάλκινες ράγες είναι επικαλυμμένες με σύνθεση κασσίτερου-μόλυβδου για προστασία από τη διάβρωση. Οι ακίδες επαφής στις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων επικαλύπτονται με ένα στρώμα κασσίτερου, μετά νικέλιο και τέλος χρυσό.

Εκτέλεση εργασιών ιμάντων

Η τεχνολογία επιφανειακής τοποθέτησης περιλαμβάνει τη χρήση ευθύγραμμων (σε σχήμα J) ή γωνιών (σχήματος L). Λόγω τέτοιων διακλαδώσεων, κάθε ηλεκτρονικό εξάρτημα συνδέεται απευθείας με ένα τυπωμένο κύκλωμα.

Χρησιμοποιώντας μια σύνθετη πάστα (κόλλα + ροή + συγκόλληση), τα ηλεκτρονικά μέρη συγκρατούνται προσωρινά στο σημείο επαφής. Το κράτημα συνεχίζεται μέχρι να εισαχθεί η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος στο φούρνο. Εκεί η συγκόλληση λιώνει και συνδέει τα μέρη του κυκλώματος.

Παρά τις προκλήσεις της τοποθέτησης εξαρτημάτων, η τεχνολογία επιφανειακής τοποθέτησης έχει ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα.

Αυτή η τεχνική εξαλείφει τη χρονοβόρα διαδικασία διάτρησης και την εισαγωγή παρεμβυσμάτων συγκόλλησης, όπως εφαρμόζεται με την απαρχαιωμένη μέθοδο διαμπερούς οπής. Ωστόσο, και οι δύο τεχνολογίες συνεχίζουν να χρησιμοποιούνται ενεργά.

Ηλεκτρονικός σχεδιασμός PCB

Κάθε μεμονωμένη ηλεκτρονική πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (παρτίδα πλακών) έχει σχεδιαστεί για μοναδική λειτουργικότητα. Οι σχεδιαστές πλακέτας ηλεκτρονικών τυπωμένων κυκλωμάτων στρέφονται σε συστήματα σχεδιασμού και εξειδικευμένο «λογισμικό» για τη διάταξη του κυκλώματος σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.

Το κενό μεταξύ των αγώγιμων τροχιών συνήθως μετράται σε τιμές που δεν υπερβαίνουν το 1 mm. Υπολογίζονται οι θέσεις οπών για αγωγούς εξαρτημάτων ή σημεία επαφής.

Όλες αυτές οι πληροφορίες μεταφράζονται στη μορφή λογισμικού του υπολογιστή που ελέγχει τη μηχανή γεώτρησης. Με τον ίδιο τρόπο προγραμματίζεται ένα αυτόματο μηχάνημα παραγωγής ηλεκτρονικών τυπωμένων κυκλωμάτων.

Μόλις διαμορφωθεί το διάγραμμα κυκλώματος, μεταφέρεται η αρνητική εικόνα του κυκλώματος (μάσκα). διαφανές φύλλοπλαστική ύλη. Οι περιοχές της αρνητικής εικόνας που δεν περιλαμβάνονται στην εικόνα του κυκλώματος σημειώνονται με μαύρο χρώμα και το ίδιο το κύκλωμα παραμένει διαφανές.

Βιομηχανική κατασκευή ηλεκτρονικών πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων

Οι τεχνολογίες κατασκευής πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος ηλεκτρονικών παρέχουν συνθήκες παραγωγής σε καθαρό περιβάλλον. Η ατμόσφαιρα και τα αντικείμενα των χώρων παραγωγής ελέγχονται αυτόματα για την παρουσία ρύπων.

Πολλές εταιρείες κατασκευής ηλεκτρονικών τυπωμένων κυκλωμάτων ασκούν μοναδική κατασκευή. Και σε τυπική μορφή, η παραγωγή εκτύπωσης διπλής όψης ηλεκτρονικός πίνακαςπαραδοσιακά περιλαμβάνει τα ακόλουθα βήματα:

Κάνοντας τη βάση

1. Το fiberglass λαμβάνεται και περνά μέσα από τη μονάδα διεργασίας.
2. Εμποτισμένο με εποξειδική ρητίνη (βύθιση, ψεκασμός).
3. Οι ίνες γυαλιού τυλίγονται σε μηχανή στο επιθυμητό πάχος του υποστρώματος.
4. Στεγνώστε το υπόστρωμα σε φούρνο και τοποθετήστε το σε μεγάλα πάνελ.
5. Τα πάνελ είναι διατεταγμένα σε στοίβες, εναλλάξ με φύλλο χαλκού και ένα υπόστρωμα επικαλυμμένο με κόλλα.

Τέλος, οι στοίβες τοποθετούνται κάτω από πρέσα, όπου σε θερμοκρασία 170°C και πίεση 700 kg/mm ​​2 πιέζονται για 1-2 ώρες. Η εποξειδική ρητίνη σκληραίνει και το φύλλο χαλκού συγκολλάται υπό πίεση στο υλικό υποστήριξης.

Διάνοιξη και επικασσιτέρωση οπών

1. Λαμβάνονται πολλά πάνελ στήριξης, τοποθετούνται το ένα πάνω στο άλλο και στερεώνονται σταθερά.
2. Η διπλωμένη στοίβα τοποθετείται σε μηχανή CNC, όπου ανοίγονται τρύπες σύμφωνα με το σχηματικό σχέδιο.
3. Οι τρύπες που γίνονται καθαρίζονται από την περίσσεια υλικού.
4. Οι εσωτερικές επιφάνειες των αγώγιμων οπών είναι επικαλυμμένες με χαλκό.
5. Οι μη αγώγιμες τρύπες παραμένουν χωρίς επικάλυψη.

Δημιουργία σχεδίου πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος

Ένα δείγμα κυκλώματος PCB δημιουργείται χρησιμοποιώντας μια προσθετική ή αφαιρετική αρχή. Στην περίπτωση της επιλογής πρόσθετου, το υπόστρωμα επικαλύπτεται με χαλκό σύμφωνα με το επιθυμητό σχέδιο. Σε αυτήν την περίπτωση, το τμήμα εκτός του σχήματος παραμένει ακατέργαστο.

Η διαδικασία αφαίρεσης καλύπτει κυρίως τη συνολική επιφάνεια του υποστρώματος. Στη συνέχεια, μεμονωμένες περιοχές που δεν περιλαμβάνονται στο διάγραμμα χαράσσονται ή κόβονται.

Πώς λειτουργεί η διαδικασία πρόσθετου;

Η επιφάνεια μεμβράνης του υποστρώματος έχει προαπολιπανθεί. Τα πάνελ περνούν από έναν θάλαμο κενού. Λόγω του κενού, το στρώμα θετικού φωτοανθεκτικού υλικού συμπιέζεται σφιχτά σε ολόκληρη την περιοχή του φύλλου.

Το θετικό υλικό για φωτοανθεκτικό είναι ένα πολυμερές που έχει την ικανότητα να διαλυτοποιείται υπό υπεριώδη ακτινοβολία. Οι συνθήκες κενού εξαλείφουν τυχόν εναπομείναν αέρα μεταξύ του φύλλου και του φωτοανθεκτικού.

Το πρότυπο κυκλώματος τοποθετείται πάνω από το φωτοανθεκτικό, μετά το οποίο τα πάνελ εκτίθενται σε έντονο υπεριώδες φως. Δεδομένου ότι η μάσκα αφήνει διαφανείς περιοχές του κυκλώματος, το φωτοανθεκτικό σε αυτά τα σημεία εκτίθεται στην υπεριώδη ακτινοβολία και διαλύεται.

Στη συνέχεια η μάσκα αφαιρείται και τα πάνελ επικονιάζονται με αλκαλικό διάλυμα. Αυτό, ένα είδος προγραμματιστή, βοηθά στη διάλυση του ακτινοβολημένου φωτοανθεκτικού κατά μήκος των ορίων των περιοχών του σχεδιασμού του κυκλώματος. Έτσι, το φύλλο χαλκού παραμένει εκτεθειμένο στην επιφάνεια του υποστρώματος.

Στη συνέχεια, τα πάνελ γαλβανίζονται με χαλκό. Το φύλλο χαλκού λειτουργεί ως κάθοδος κατά τη διαδικασία γαλβανισμού. Οι εκτεθειμένες περιοχές γαλβανίζονται σε πάχος 0,02-0,05 mm. Οι περιοχές που παραμένουν κάτω από το φωτοαντίστατο δεν είναι γαλβανισμένες.

Τα ίχνη χαλκού επικαλύπτονται επιπλέον με σύνθεση κασσίτερου-μόλυβδου ή άλλη προστατευτική επίστρωση. Αυτές οι ενέργειες εμποδίζουν την οξείδωση του χαλκού και δημιουργούν αντίσταση για το επόμενο στάδιο παραγωγής.

Το μη απαραίτητο φωτοανθεκτικό αφαιρείται από το υπόστρωμα χρησιμοποιώντας όξινο διαλύτη. Το φύλλο χαλκού μεταξύ του σχεδιασμού του κυκλώματος και της επικάλυψης είναι εκτεθειμένο. Δεδομένου ότι ο χαλκός του κυκλώματος PCB προστατεύεται από μια ένωση κασσίτερου-μόλυβδου, ο αγωγός εδώ δεν επηρεάζεται από οξύ.

Τεχνικές βιομηχανικής κατασκευής ηλεκτρονικών κυκλωμάτων

Πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος

Μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος με ηλεκτρονικά εξαρτήματα τοποθετημένα σε αυτήν.

Ευέλικτη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος με εγκατεστημένα ογκομετρικά και επιφανειακά εξαρτήματα.

Σχέδιο πίνακα σε πρόγραμμα CAD και τελειωμένος πίνακας

Συσκευή

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 τις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων που λειτουργούν στην περιοχή μικροκυμάτων και σε θερμοκρασίες έως 260 °C είναι φθοροπλαστικό, ενισχυμένο με υαλοβάμβακα (για παράδειγμα, FAF-4D) και κεραμικά.

• GOST 2.123-93 Ενιαίο σύστημα τεκμηρίωσης σχεδιασμού. Πληρότητα τεκμηρίωσης σχεδιασμού για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων σε σχεδιασμό με τη βοήθεια υπολογιστή.
• GOST 2.417-91 Ενιαίο σύστημα τεκμηρίωσης σχεδιασμού. Τυπωμένα κυκλώματα. Κανόνες για την εκτέλεση σχεδίων.

Άλλα πρότυπα PCB:

• GOST R 53386-2009 Πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων. Οροι και ορισμοί.
• GOST R 53429-2009 Πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων. Βασικές παράμετροι σχεδιασμού. Αυτό το GOST καθορίζει τις κατηγορίες ακρίβειας των πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων και τις αντίστοιχες γεωμετρικές παραμέτρους.

Τυπική διαδικασία

Ας δούμε μια τυπική διαδικασία για την ανάπτυξη μιας πλακέτας από ένα έτοιμο διάγραμμα κυκλώματος:

• Μετάφραση ενός διαγράμματος κυκλώματος σε μια βάση δεδομένων CAD για διάταξη PCB. Τα σχέδια κάθε στοιχείου, η θέση και ο σκοπός των ακίδων κ.λπ. προσδιορίζονται εκ των προτέρων. Συνήθως χρησιμοποιούνται έτοιμες βιβλιοθήκες εξαρτημάτων που παρέχονται από προγραμματιστές CAD.
• Επικοινωνήστε με τον μελλοντικό κατασκευαστή της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος σχετικά με τις τεχνολογικές της δυνατότητες (διαθέσιμα υλικά, αριθμός στρώσεων, κατηγορία ακρίβειας, επιτρεπόμενες διάμετροι οπών, δυνατότητα επικαλύψεων κ.λπ.).
• Προσδιορισμός της σχεδίασης της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (διαστάσεις, σημεία στερέωσης, επιτρεπόμενα ύψη εξαρτημάτων).
  • Σχεδιασμός διαστάσεων (άκρων) της σανίδας, εγκοπών και οπών, περιοχές όπου απαγορεύεται η τοποθέτηση εξαρτημάτων.
  • Θέση δομικά σχετικά εξαρτημάτων: σύνδεσμοι, ενδείξεις, κουμπιά κ.λπ.
  • Επιλογή του υλικού της σανίδας, του αριθμού των στρωμάτων επιμετάλλωσης, του πάχους υλικού και του πάχους του φύλλου (το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο είναι υαλοβάμβακα πάχους 1,5 mm με φύλλο πάχους 18 ή 35 microns).
• Εκτελέστε αυτόματη ή χειροκίνητη τοποθέτηση εξαρτημάτων. Συνήθως προσπαθούν να τοποθετήσουν εξαρτήματα στη μία πλευρά της πλακέτας, καθώς η τοποθέτηση εξαρτημάτων και στις δύο πλευρές είναι αισθητά πιο ακριβή στην κατασκευή.
• Εκκινήστε τον ιχνηλάτη. Εάν το αποτέλεσμα δεν είναι ικανοποιητικό, τα εξαρτήματα επανατοποθετούνται. Αυτά τα δύο βήματα εκτελούνται συχνά δεκάδες ή εκατοντάδες φορές στη σειρά. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ανίχνευση PCB (δρομολόγηση κομμάτια) γίνεται εξ ολοκλήρου ή εν μέρει στο χέρι.
• Έλεγχος του πίνακα για σφάλματα ( ΛΔΚ, Έλεγχος κανόνων σχεδίασης): έλεγχος για κενά, βραχυκυκλώματα, επικαλυπτόμενα εξαρτήματα κ.λπ.
• Εξάγετε το αρχείο σε μορφή αποδεκτή από τον κατασκευαστή PCB, όπως η Gerber.
• Προετοιμασία συνοδευτικού σημειώματος που, κατά κανόνα, αναφέρει τον τύπο του υλικού φύλλου, τις διαμέτρους διάτρησης όλων των τύπων οπών, τον τύπο vias(λουστραρισμένα ή ανοιχτά, επικασσιτερωμένα), περιοχές γαλβανικών επιστρώσεων και ο τύπος τους, χρώμα μάσκας συγκόλλησης, ανάγκη σήμανσης, τρόπος διαχωρισμού των σανίδων (φρεζάρισμα ή χάραξη) κ.λπ.

Βιομηχανοποίηση

Το ΡΡ μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας προσθετικές ή αφαιρετικές μεθόδους. Στη μέθοδο πρόσθετου, ένα αγώγιμο σχέδιο σχηματίζεται σε ένα υλικό χωρίς φύλλο με χημική επικάλυψη χαλκού μέσω μιας προηγουμένως εφαρμοσμένης επικάλυψης στο υλικό. προστατευτική μάσκα. Στην αφαιρετική μέθοδο, σχηματίζεται ένα αγώγιμο σχέδιο στο υλικό του φύλλου αφαιρώντας τα περιττά τμήματα του φύλλου. Στη σύγχρονη βιομηχανία χρησιμοποιείται αποκλειστικά η αφαιρετική μέθοδος.

Η όλη διαδικασία κατασκευής πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων μπορεί να χωριστεί σε τέσσερα στάδια:

• Κατασκευή ακατέργαστων (υλικό φύλλου).
• Επεξεργασία του τεμαχίου για να αποκτήσετε την επιθυμητή ηλεκτρική και μηχανική εμφάνιση.
• Εγκατάσταση εξαρτημάτων.
• Δοκιμές.

Συχνά, η κατασκευή πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων αναφέρεται μόνο στην επεξεργασία του τεμαχίου εργασίας (υλικό φύλλου). Τυπική διαδικασίαΗ επεξεργασία του υλικού αλουμινίου αποτελείται από διάφορα στάδια: διάτρηση αυλακώσεων, λήψη σχεδίου αγωγού αφαιρώντας την περίσσεια φύλλου χαλκού, επιμετάλλωση οπών, εφαρμογή προστατευτικών επικαλύψεων και επικασσιτέρωσης και σήμανση. Για πολυστρωματικές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, προστίθεται η πίεση της τελικής πλακέτας από πολλά κενά.

Παραγωγή υλικού αλουμινίου

Το υλικό αλουμινίου είναι ένα επίπεδο φύλλο διηλεκτρικού με φύλλο χαλκού κολλημένο σε αυτό. Κατά κανόνα, το fiberglass χρησιμοποιείται ως διηλεκτρικό. Σε παλιό ή πολύ φθηνό εξοπλισμό, ο textolite χρησιμοποιείται σε βάση υφάσματος ή χαρτιού, που μερικές φορές ονομάζεται getinax. Οι συσκευές μικροκυμάτων χρησιμοποιούν πολυμερή που περιέχουν φθόριο (φθοροπλαστικά). Το πάχος του διηλεκτρικού καθορίζεται από την απαιτούμενη μηχανική και ηλεκτρική αντοχή· το πιο συνηθισμένο πάχος είναι 1,5 mm.

Ένα συνεχές φύλλο από φύλλο χαλκού είναι κολλημένο πάνω στο διηλεκτρικό στη μία ή και στις δύο πλευρές. Το πάχος του φύλλου καθορίζεται από τα ρεύματα για τα οποία έχει σχεδιαστεί η σανίδα. Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα φύλλα έχουν πάχος 18 και 35 microns. Αυτές οι τιμές βασίζονται σε τυπικά πάχη χαλκού σε εισαγόμενα υλικά, στα οποία το πάχος του στρώματος φύλλου χαλκού υπολογίζεται σε ουγγιές (oz) ανά τετραγωνικό πόδι. 18 microns αντιστοιχούν σε ½ oz και 35 microns αντιστοιχούν σε 1 oz.

PCB αλουμινίου

Μια ξεχωριστή ομάδα υλικών αποτελείται από μεταλλικές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων αλουμινίου. Μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες.

Η πρώτη ομάδα είναι διαλύματα σε μορφή φύλλου αλουμινίου με υψηλής ποιότητας οξειδωμένη επιφάνεια, πάνω στην οποία είναι κολλημένο φύλλο χαλκού. Τέτοιες σανίδες δεν μπορούν να τρυπηθούν, επομένως συνήθως κατασκευάζονται μόνο μονόπλευρες. Η επεξεργασία τέτοιων υλικών αλουμινίου πραγματοποιείται με τη χρήση παραδοσιακών τεχνολογιών χημικής εκτύπωσης.

Η δεύτερη ομάδα περιλαμβάνει τη δημιουργία ενός αγώγιμου σχεδίου απευθείας στη βάση αλουμινίου. Για το σκοπό αυτό, το φύλλο αλουμινίου οξειδώνεται όχι μόνο στην επιφάνεια αλλά και σε όλο το βάθος της βάσης σύμφωνα με το σχέδιο των αγώγιμων περιοχών που καθορίζεται από τη φωτομάσκα.

Επεξεργασία τεμαχίου

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 με φωτολιθογραφία χρησιμοποιώντας ένα φωτοανθεκτικό ευαίσθητο στην υπεριώδη ακτινοβολία, μια φωτομάσκα και μια πηγή υπεριώδους φωτός. Το φύλλο χαλκού καλύπτεται πλήρως με φωτοανθεκτικό, μετά το οποίο το σχέδιο των ιχνών από τη φωτομάσκα μεταφέρεται στο φωτοανθεκτικό με φωτισμό. Το εκτεθειμένο φωτοανθεκτικό ξεπλένεται, εκθέτοντας το φύλλο χαλκού για χάραξη· το μη εκτεθειμένο φωτοανθεκτικό στερεώνεται στο φύλλο, προστατεύοντάς το από τη χάραξη.

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, αλλά είναι πιο ακριβό. Η φωτομάσκα είναι ένα διαφανές υλικό με υπεριώδη ακτινοβολία, με ένα μοτίβο διαδρομής τυπωμένο πάνω της. Μετά την έκθεση, το φωτοανθεκτικό αναπτύσσεται και στερεώνεται όπως σε μια συμβατική φωτοχημική διαδικασία.

ΣΕ ερασιτεχνικές συνθήκεςένα προστατευτικό στρώμα με τη μορφή βερνικιού ή χρώματος 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»).

Η χάραξη με φύλλο αλουμινίου αναφέρεται στη χημική διαδικασία μετατροπής του χαλκού σε διαλυτές ενώσεις. Το απροστάτευτο φύλλο χαράσσεται, τις περισσότερες φορές, σε διάλυμα χλωριούχου σιδήρου ή σε διάλυμα άλλων χημικών ουσιών, όπως θειικός χαλκός, υπερθειικό αμμώνιο, χλωριούχος χαλκός αμμωνίας, θειικός χαλκός αμμωνίας, χλωρίτης, με βάση τον χρωμικό ανυδρίτη. Όταν χρησιμοποιείται χλωριούχος σίδηρος, η διαδικασία χάραξης σανίδας προχωρά ως εξής: FeCl 3 +Cu → FeCl 2 +CuCl. Η τυπική συγκέντρωση διαλύματος είναι 400 g/l, θερμοκρασία έως 35°C. Όταν χρησιμοποιείται υπερθειικό αμμώνιο, η διαδικασία χάραξης σανίδας προχωρά ως εξής: (NH 4) 2 S 2 O 8 +Cu → (NH 4) 2 SO 4 +CuSO 4.

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.

Χάραξη με λέιζερ

Μέχρι πρόσφατα, η χάραξη με λέιζερ πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων δεν ήταν ευρέως διαδεδομένη λόγω των καλών ανακλαστικών ιδιοτήτων του χαλκού στο μήκος κύματος των πιο κοινών λέιζερ αερίου CO υψηλής ισχύος. Λόγω της προόδου στον τομέα της τεχνολογίας λέιζερ, βιομηχανικές εγκαταστάσειςπρωτοτυποποίηση με βάση λέιζερ.

Επιμετάλλωση οπών

Οι οπές μέσω και τοποθέτησης μπορούν να τρυπηθούν, να τρυπηθούν μηχανικά (σε μαλακά υλικά όπως το getinax) ή με λέιζερ (πολύ λεπτές αυλακώσεις). Η επιμετάλλωση των οπών γίνεται συνήθως χημικά ή μηχανικά.

Η μηχανική επιμετάλλωση των οπών πραγματοποιείται με ειδικά πριτσίνια, συγκολλημένα σύρματα ή με πλήρωση της οπής με αγώγιμη κόλλα. Η μηχανική μέθοδος είναι δαπανηρή στην παραγωγή και επομένως χρησιμοποιείται εξαιρετικά σπάνια, συνήθως σε εξαιρετικά αξιόπιστες μονοκόμματες λύσεις, σε ειδικό εξοπλισμό υψηλής έντασης ρεύματος ή σε συνθήκες ερασιτεχνικού ραδιοφώνου.

Κατά τη χημική επιμετάλλωση, οι τρύπες ανοίγονται πρώτα σε ένα αλουμινόχαρτο, στη συνέχεια επιμεταλλώνονται και μόνο τότε το φύλλο χαράσσεται για να ληφθεί ένα σχέδιο εκτύπωσης. Η χημική επιμετάλλωση των οπών είναι μια πολύπλοκη διαδικασία πολλαπλών σταδίων που είναι ευαίσθητη στην ποιότητα των αντιδραστηρίων και στην τήρηση της τεχνολογίας. Επομένως, πρακτικά δεν χρησιμοποιείται σε συνθήκες ερασιτεχνικού ραδιοφώνου. Απλοποιημένο, αποτελείται από τα ακόλουθα βήματα:

• Εφαρμογή των τοιχωμάτων της οπής ενός αγώγιμου υποστρώματος στο διηλεκτρικό. Αυτό το υπόστρωμα είναι πολύ λεπτό και εύθραυστο. Εφαρμόζεται με χημική εναπόθεση μετάλλων από ασταθείς ενώσεις όπως το χλωριούχο παλλάδιο.
• Στη βάση που προκύπτει πραγματοποιείται ηλεκτρολυτική ή χημική εναπόθεση χαλκού.
• Στο τέλος του κύκλου παραγωγής, είτε χρησιμοποιείται θερμή επικασσιτέρωση για την προστασία του μάλλον χαλαρού εναποτιθέμενου χαλκού είτε η οπή προστατεύεται με βερνίκι (μάσκα συγκόλλησης). Οι κακής ποιότητας, μη επικασσιτερωμένες μεμβράνες είναι μία από τις πιο κοινές αιτίες ηλεκτρονικής βλάβης.

Πρεσάρισμα πολυστρωματικών σανίδων

Οι πλακέτες πολλαπλών στρώσεων (με περισσότερες από 2 στρώσεις επιμετάλλωσης) συναρμολογούνται από μια στοίβα λεπτών πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων δύο ή μονής στρώσης που κατασκευάζονται με τον παραδοσιακό τρόπο (εκτός από τα εξωτερικά στρώματα της συσκευασίας - παραμένουν ακόμα με το φύλλο άθικτο ). Συναρμολογούνται σε «σάντουιτς» με ειδικά παρεμβύσματα (prepregs). Στη συνέχεια, η συμπίεση πραγματοποιείται σε φούρνο, η διάτρηση και η επιμετάλλωση των θυρίδων. Τέλος, το φύλλο των εξωτερικών στρωμάτων είναι χαραγμένο.

Μέσω οπών σε τέτοιες σανίδες μπορούν επίσης να γίνουν πριν από την πίεση. Εάν οι τρύπες γίνονται πριν από το πάτημα, τότε είναι δυνατό να ληφθούν σανίδες με τις λεγόμενες τυφλές τρύπες (όταν υπάρχει μια τρύπα μόνο σε ένα στρώμα του σάντουιτς), που επιτρέπει τη συμπίεση της διάταξης.

Επένδυση

Οι πιθανές επικαλύψεις περιλαμβάνουν:

• Προστατευτικές και διακοσμητικές επιστρώσεις βερνικιού («μάσκα συγκόλλησης»). Συνήθως έχει ένα χαρακτηριστικό πράσινο χρώμα.
• Κασσιτεροποίηση. Προστατεύει την επιφάνεια του χαλκού, αυξάνει το πάχος του αγωγού και διευκολύνει την εγκατάσταση των εξαρτημάτων. Τυπικά εκτελείται με βύθιση σε λουτρό συγκόλλησης ή κύμα συγκόλλησης.
• Επιμετάλλωση φύλλου με αδρανή μέταλλα (επιχρύσωση, παλέλα) και αγώγιμα βερνίκια για τη βελτίωση των ιδιοτήτων επαφής των συνδετήρων και των πληκτρολογίων μεμβράνης.
• Διακοσμητικά και ενημερωτικά καλύμματα (ετικέτες). Συνήθως εφαρμόζεται με μεταξοτυπία, λιγότερο συχνά - inkjet ή λέιζερ.

Μηχανική αποκατάσταση

Πολλές μεμονωμένες σανίδες τοποθετούνται συχνά σε ένα φύλλο τεμαχίου εργασίας. Περνούν όλη τη διαδικασία επεξεργασίας του αλουμινόχαρτου ως μία σανίδα και μόνο στο τέλος προετοιμάζονται για διαχωρισμό. Εάν οι σανίδες είναι ορθογώνιες, τότε φρέζονται μη διαμπερείς αυλακώσεις, οι οποίες διευκολύνουν το επακόλουθο σπάσιμο των σανίδων (χαρακτηρισμός, από τα αγγλικά. γραφέαςξύνω). Εάν οι σανίδες έχουν πολύπλοκο σχήμα, τότε γίνεται μέσω φρεζαρίσματος, αφήνοντας στενές γέφυρες για να μην θρυμματιστούν οι σανίδες. Για σανίδες χωρίς επιμετάλλωση, αντί για φρεζάρισμα, μερικές φορές ανοίγεται μια σειρά από τρύπες με μικρές θέσεις. Σε αυτό το στάδιο πραγματοποιείται επίσης διάνοιξη οπών στερέωσης (μη επιμεταλλωμένων).

Δείτε επίσης: GOST 23665-79 Πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων. Επεξεργασία περιγράμματος. Απαιτήσεις για τυπικές τεχνολογικές διαδικασίες.

Σύμφωνα με την τυπική τεχνική διαδικασία, ο διαχωρισμός των σανίδων από το τεμάχιο εργασίας γίνεται μετά την εγκατάσταση των εξαρτημάτων.

Εγκατάσταση εξαρτημάτων

Η συγκόλληση είναι η κύρια μέθοδος συναρμολόγησης εξαρτημάτων σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων. Η συγκόλληση μπορεί να γίνει είτε χειροκίνητα με συγκολλητικό σίδερο είτε χρησιμοποιώντας ειδικά αναπτυγμένες ειδικές τεχνολογίες.

Κυματική συγκόλληση

Η κύρια μέθοδος αυτοματοποιημένης ομαδικής συγκόλλησης για εξαρτήματα μολύβδου. Χρησιμοποιώντας μηχανικούς ενεργοποιητές, δημιουργείται ένα μακρύ κύμα λιωμένης κόλλησης. Η σανίδα περνά πάνω από το κύμα έτσι ώστε το κύμα να αγγίζει ελάχιστα την κάτω επιφάνεια της σανίδας. Σε αυτή την περίπτωση, τα καλώδια των προεγκατεστημένου εξαρτημάτων μολύβδου βρέχονται από ένα κύμα και συγκολλούνται στην πλακέτα. Το Flux εφαρμόζεται στον πίνακα χρησιμοποιώντας μια σφραγίδα σφουγγαριού.

Συγκόλληση σε φούρνους

Η κύρια μέθοδος ομαδικής συγκόλλησης επίπεδων εξαρτημάτων. Μια ειδική πάστα συγκόλλησης (σκόνη συγκόλλησης σε ροή που μοιάζει με πάστα) εφαρμόζεται στα τακάκια επαφής της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος μέσω ενός στένσιλ. Στη συνέχεια τοποθετούνται τα επίπεδα εξαρτήματα. Η πλακέτα με τα εγκατεστημένα εξαρτήματα στη συνέχεια τροφοδοτείται σε ειδικό φούρνο όπου ενεργοποιείται η ροή πάστας συγκόλλησης και η σκόνη συγκόλλησης λιώνει, συγκολλώντας το εξάρτημα.

Εάν μια τέτοια εγκατάσταση εξαρτημάτων πραγματοποιηθεί και στις δύο πλευρές, τότε η πλακέτα υποβάλλεται σε αυτή τη διαδικασία δύο φορές - ξεχωριστά για κάθε πλευρά της εγκατάστασης. Βαριά επίπεδα εξαρτήματα είναι τοποθετημένα σε σφαιρίδια κόλλας που τα εμποδίζουν να πέσουν από την ανεστραμμένη σανίδα κατά τη δεύτερη συγκόλληση. Τα ελαφριά εξαρτήματα συγκρατούνται στην πλακέτα από την επιφανειακή τάση της συγκόλλησης.

Μετά τη συγκόλληση, η πλακέτα υποβάλλεται σε επεξεργασία με διαλύτες για την απομάκρυνση των υπολειμμάτων ροής και άλλων ρύπων ή, όταν χρησιμοποιείται μη καθαρή πάστα συγκόλλησης, η πλακέτα είναι αμέσως έτοιμη για ορισμένες συνθήκες λειτουργίας.

Εγκατάσταση εξαρτημάτων

Η εγκατάσταση των εξαρτημάτων μπορεί να γίνει είτε χειροκίνητα είτε με τη χρήση ειδικών αυτόματων εγκαταστατών. Η αυτόματη εγκατάσταση μειώνει την πιθανότητα σφαλμάτων και επιταχύνει σημαντικά τη διαδικασία (οι καλύτερες αυτόματες εγκαταστάσεις εγκαθιστούν πολλά εξαρτήματα ανά δευτερόλεπτο).

Επιστρώσεις φινιρίσματος

Μετά τη συγκόλληση, η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος με εξαρτήματα επικαλύπτεται με προστατευτικές ενώσεις: υδατοαπωθητικά, βερνίκια, μέσα προστασίας ανοιχτών επαφών.

Παρόμοιες τεχνολογίες

Τα υβριδικά υποστρώματα τσιπ είναι κάτι παρόμοιο με μια κεραμική πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, αλλά συνήθως χρησιμοποιούν διαφορετικές τεχνικές διαδικασίες:

• Μεταξοτυπία αγωγών με επιμεταλλωμένη πάστα ακολουθούμενη από πυροσυσσωμάτωση της πάστας σε φούρνο. Η τεχνολογία επιτρέπει την πολυστρωματική καλωδίωση αγωγών λόγω της δυνατότητας εφαρμογής ενός στρώματος μόνωσης σε ένα στρώμα αγωγών χρησιμοποιώντας τις ίδιες μεθόδους μεταξοτυπίας.
• Απόθεση μετάλλου μέσω στένσιλ.

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, επιμεταλλωμένες οπές μετάβασης και στερέωσης, ελάσματα σύνδεσης, περιοχές για αφαίρεση θερμότητας, επιφάνειες θωράκισης και μεταφοράς 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, άρχισε ο σχηματισμός πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων ως εποικοδομητική βάση για ραδιοεξοπλισμό όχι μόνο για στρατιωτικούς, αλλά και για οικιακούς σκοπούς.

Υλικά PCB

Βασικά διηλεκτρικάγια 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 έως ±10%, επομένως η ανοχή στο πάχος του τελειωμένου πολυστρωματική σανίδαδεν μπορεί να είναι μικρότερο 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- τη 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 σε κλίβανο πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας περίπου την ίδια τεχνολογία με το HASL, αλλά χειροκόλλησηαπαιτεί 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 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 σύνδεση τους προτάθηκε διάφορες επιλογές, μεταξύ των οποίων οι επιμεταλλωμένες οπές μετάβασης είναι 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 - επιμεταλλωμένη οπή μετάβασης

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. Λιγότερο κοινό δεύτερη επιλογή, όταν τα εξωτερικά στρώματα σχηματίζονται από «πυρήνες» που συγκρατούνται μεταξύ τους με προεμποτισμό. 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 λάβουμε υπόψη τις δυσκολίες στην τοποθέτηση μικρών οπών, οι κατασκευαστές πολυστρωματικών PCB προτιμούν να το επιτύχουν υψηλής πυκνότηταςεγκατάσταση λόγω μεγαλύτερου αριθμού σχετικά φθηνών στρωμάτων αντί για μικρότερο αριθμό στρωμάτων υψηλής πυκνότητας αλλά, κατά συνέπεια, ακριβότερων στρωμάτων.
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 του εξοπλισμού εκτύπωσης, 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

ΣΕ Πρόσφατα, υπάρχει αύξηση της παραγωγής θερμότητας από ηλεκτρονικές συσκευές, 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 συμπλέγματος σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων για να απλοποιήσουν τη συμπερίληψη και να επεκτείνουν το εφαρμογές LED.μεταλλική βάση (στη διεθνή ταξινόμηση IMPCB - Insulated Metal Printed Circuit Board, ή AL PCB - τυπωμένα κυκλώματα 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 αγωγιμότητα για τις βάσεις τέτοιων τυπωμένων κυκλωμάτων, ο χαλκός, το αλουμίνιο, διαφορετικά είδηκεραμικά.

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

Σε πολυστρωματικές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, η αύξηση της αξιοπιστίας των εσωτερικών συνδέσεων μπορεί να επιτευχθεί με την εισαγωγή μιας πρόσθετης λειτουργίας - υποκοπής ( μερική αφαίρεση) διηλεκτρικό σε vias 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). Συνδέσεις μεταξύ αγώγιμων στοιχείων τυπωμένα στρώματαΣε αυτή τη μέθοδο, πραγματοποιούνται 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. Πλέονχρόνο, παρέχεται συνεχές ρεύμα. Σε αυτή την περίπτωση, εμφανίζεται εναπόθεση επικάλυψης. Το αντίστροφο ρεύμα παρέχεται στη μειοψηφία του χρόνου. Ταυτόχρονα, η εναποτιθέμενη επίστρωση διαλύεται. Ανομοιόμορφη πυκνότητα ρεύματος (περισσότερα αιχμηρές γωνίες) σε αυτή την περίπτωση αποφέρει μόνο οφέλη. Για το λόγο αυτό, η διάλυση της επικάλυψης συμβαίνει πρώτα και σε μεγαλύτερο βαθμό στην επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Αυτή η τεχνική λύση χρησιμοποιεί ένα ολόκληρο «μπουκέτο» τεχνικών για την επίλυση τεχνικών αντιφάσεων: χρησιμοποιήστε μια εν μέρει περιττή ενέργεια, μετατρέποντας τη βλάβη σε όφελος, εφαρμόστε μια μετάβαση από μια συνεχή διαδικασία σε μια παλμική, κάντε το αντίθετο κ.λπ. Και το αποτέλεσμα που λαμβάνεται αντιστοιχεί σε αυτό το "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 αποδειχθεί απαραίτητη για το γέμισμα με μέταλλο τυφλών αγωγών (κοινό χαρακτηριστικό των σύγχρονων πλακών τυπωμένου κυκλώματος), λόγω του οποίου η πυκνότητα των διασυνδέσεων σε ένα 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 για ογκομετρική εγκατάσταση ηλεκτρονικών συσκευών, αν και με κάποια τροποποίηση των ακίδων 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 μια αύξηση στον αριθμό των εξωτερικών συνδέσεων (δείτε την επιφάνεια επαφής του επεξεργαστή γραφικών στο Σχήμα 9.a), η οποία με τη σειρά της προκάλεσε μια επιπλοκή στη διάταξη των αγώγιμων γραμμών, η οποία 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 συνθήκες υψηλή υγρασίαΤα 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 σε φυσιολογικές συνθήκεςΗ υγρασία πάντα μειώνει το επίπεδο 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. Βιομηχανική τεχνολογίαΌχι πολύ μακριά από αυτήν την τεχνολογία "κουζίνας". Η μόνη διαφορά είναι ότι η σύνθεση των διαλυμάτων χάραξης έχει αλλάξει και έχουν εμφανιστεί στοιχεία αυτοματοποίησης διεργασιών.

Το θεμελιώδες μειονέκτημα όλων των τεχνολογιών χάραξης είναι ότι η χάραξη συμβαίνει 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 ακόμα 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 μοντέρνα τεχνολογίαΟι 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 όλα έχουν σημαντικά μειονεκτήματα και 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 συνιστάται είτε να κάνετε αυτή τη λειτουργία αμέσως πριν την εφαρμογή της προστατευτικής επίστρωσης ή μετά από αυτήν, να αποθηκεύσετε το τεμάχιο 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 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 πλακετών 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 εφαρμογήπροστατευτική επίστρωση

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 εικόνα καθρέφτημοτίβο πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος στο 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 μέσα στον εκτυπωτή είναι λυγισμένο, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να χρειαστεί να αφιερώσετε αρκετά δυσάρεστα λεπτά για να καθαρίσετε το 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 γραφίτη 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 τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα επειδή 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 αυτή την περίπτωση είναι απαραίτητο Ιδιαίτερη προσοχήδώστε προσοχή στην πυκνότητα του μαύρου χρώματος στη φωτομάσκα, για την οποία πρέπει να απενεργοποιήσετε όλες τις λειτουργίες εξοικονόμησης τόνερ 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 έσχατη λύση, επιτρέπεται το στέγνωμα της σανίδας σε θερμοκρασία δωματίου για 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. Εάν το μέγεθος των σανίδων είναι αρκετά μικρό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια φωτογραφική πλάκα πλυμένη από το γαλάκτωμα για σύσφιξη. 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 μεγάλο ποσόνερό, κατά προτίμηση με σαπούνι (για εξουδετέρωση υπολειμμάτων οξέος). Τα μειονεκτήματα αυτής της λύσης περιλαμβάνουν τον σχηματισμό αποβλήτων κατά τη διαδικασία αντίδρασης, τα οποία κατακάθονται στην σανίδα και παρεμποδίζουν την κανονική πορεία της διαδικασίας χάραξης, καθώς και σχετικά χαμηλή ταχύτητααντιδράσεις.

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 των απαιτούμενων καθεστώς θερμοκρασίαςκαι ανακατεύοντας.

Λύση υδροχλωρικού οξέος(HCl) και υπεροξείδιο του υδρογόνου(H2O2)

- 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 καυστικό χημικά. 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 οποιονδήποτε οργανικό διαλύτη, για 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, πρέπει να κάνετε ένα σιδερένιο λουτρό και να το γεμίσετε με μια μικρή ποσότητα εύτηκτη κόλληση- 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 διεργασίες και συστήματα για την παραγωγή πλακών και καλωδίων υφαντών κυκλωμάτων. 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,