Οι φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των υλικών πρέπει να πληρούν τις καθιερωμένες προδιαγραφές και να διασφαλίζουν την παραγωγή PCB υψηλής ποιότητας σύμφωνα με τις τυπικές τεχνικές προδιαγραφές. Για την κατασκευή σανίδων, χρησιμοποιούνται πολυεπίπεδα πλαστικά - διηλεκτρικά μεμβράνης επικαλυμμένα με ηλεκτρολυτικό φύλλο χαλκού με πάχος 5, 20, 35, 50, 70 και 105 microns με καθαρότητα χαλκού τουλάχιστον 99,5%, τραχύτητα επιφάνειας τουλάχιστον 0,4 –0,5 microns, τα οποία παρέχονται σε μορφή φύλλων με διαστάσεις 500×700 mm και πάχος 0,06–3 mm. Τα πλαστικά πλαστικά πρέπει να έχουν υψηλή χημική και θερμική αντοχή, απορρόφηση υγρασίας όχι μεγαλύτερη από 0,2–0,8% και να αντέχουν σε θερμικό σοκ (260°C) για 5–20 δευτερόλεπτα. Επιφανειακή αντίσταση διηλεκτρικών στους 40°C και σχετική υγρασία 93% μέσα σε 4 ημέρες. πρέπει να είναι τουλάχιστον 10 4 MOhm. Η ειδική αντίσταση όγκου του διηλεκτρικού δεν είναι μικρότερη από 5·10 11 Ohm·cm. Η αντοχή πρόσφυσης του φύλλου στη βάση (λωρίδα πλάτους 3 mm) είναι από 12 έως 15 MPa. Χρησιμοποιείται ως βάση σε πλαστικά πλαστικά getinaks , το οποίο είναι συμπιεσμένα στρώματα ηλεκτρικού μονωτικού χαρτιού εμποτισμένου με φαινολική ρητίνη· τα ελάσματα από υαλοβάμβακα είναι συμπιεσμένα στρώματα υαλοβάμβακα εμποτισμένα με εποξυφαινολική ρητίνη και άλλα υλικά (Πίνακας 2.1).

Πίνακας 2.1. Βασικά υλικά για την κατασκευή κυκλωμάτων.

Getinax, έχοντας ικανοποιητικές ηλεκτρικές μονωτικές ιδιότητες στο κανονικό κλιματικές συνθήκες, καλή επεξεργασιμότητα και χαμηλό κόστος, έχει βρει εφαρμογή στην παραγωγή οικιακού ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Για PCB που λειτουργούν σε δύσκολες κλιματολογικές συνθήκες με μεγάλο εύρος θερμοκρασιών λειτουργίας (–60...+180°C) ως μέρος του ηλεκτρονικού υπολογιστικού εξοπλισμού, του εξοπλισμού επικοινωνιών και του εξοπλισμού μέτρησης, χρησιμοποιούνται ακριβότεροι υαλόλιθοι. Διακρίνονται από ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών λειτουργίας, χαμηλές (0,2 - 0,8 %) απορρόφηση νερού, υψηλές τιμές ογκομετρικής και επιφανειακής αντίστασης, αντοχή στη στρέβλωση. Μειονεκτήματα - δυνατότητα αποκόλλησης του φύλλου λόγω θερμικών κραδασμών, τυλίγοντας τη ρητίνη κατά τη διάνοιξη οπών. Η αύξηση της αντίστασης στη φωτιά των διηλεκτρικών (GPF, GPFV, SPNF, STNF) που χρησιμοποιούνται στα τροφοδοτικά επιτυγχάνεται με την εισαγωγή επιβραδυντικών πυρκαγιάς στη σύνθεσή τους (για παράδειγμα, τετραβρωμοδιφαινυλοπροπάνιο).

Για την κατασκευή διηλεκτρικών φύλλων, χρησιμοποιείται κυρίως ηλεκτρολυτικό φύλλο χαλκού, η μία πλευρά του οποίου πρέπει να έχει λεία επιφάνεια (όχι χαμηλότερη από την όγδοη κατηγορία καθαριότητας) για να διασφαλίζεται η ακριβής αναπαραγωγή του τυπωμένου κυκλώματος και η άλλη πρέπει να είναι τραχιά με ύψος μικροτραχύτητας τουλάχιστον 3 microns για καλή πρόσφυση στο διηλεκτρικό. Για να γίνει αυτό, το φύλλο υποβάλλεται σε οξείδωση ηλεκτροχημικά σε διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου. Το έλασμα των διηλεκτρικών πραγματοποιείται με πίεση σε θερμοκρασία 160–180°C και πίεση 5–15 MPa.

Τα κεραμικά υλικά χαρακτηρίζονται από υψηλή μηχανική αντοχή, η οποία αλλάζει ελαφρά στο εύρος θερμοκρασίας 20–700°C, σταθερότητα ηλεκτρικών και γεωμετρικών παραμέτρων, χαμηλή (έως 0,2%) απορρόφηση νερού και απελευθέρωση αερίου όταν θερμαίνεται σε κενό, αλλά είναι εύθραυστα και έχουν υψηλό κόστος.

Ως μεταλλική βάση των σανίδων χρησιμοποιούνται χάλυβας και αλουμίνιο. Σε χαλύβδινες βάσεις, η μόνωση των περιοχών μεταφοράς ρεύματος πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ειδικά σμάλτα, τα οποία περιλαμβάνουν οξείδια μαγνησίου, ασβεστίου, πυριτίου, βορίου, αλουμινίου ή μείγματα αυτών, συνδετικό (χλωριούχο πολυβινύλιο, οξικό πολυβινύλιο ή μεθακρυλικό μεθυλεστέρα) και πλαστικοποιητή. Η μεμβράνη εφαρμόζεται στη βάση με κύλιση μεταξύ κυλίνδρων ακολουθούμενη από καύση. Ένα μονωτικό στρώμα πάχους πολλών δεκάδων έως εκατοντάδων μικρομέτρων με αντίσταση μόνωσης 10 2 – 10 3 MOhm στην επιφάνεια αλουμινίου λαμβάνεται με ανοδική οξείδωση. Η θερμική αγωγιμότητα του ανοδιωμένου αλουμινίου είναι 200 ​​W/(m K) και του χάλυβα είναι 40 W/(m K). Μη πολικά (φθοροπλαστικά, πολυαιθυλένιο, πολυπροπυλένιο) και πολικά (πολυστυρένιο, πολυφαινυλενοξείδιο) πολυμερή χρησιμοποιούνται ως βάση για το PP μικροκυμάτων. Για την κατασκευή μικροπλανών και μικροσυναρμολογήσεων στη σειρά μικροκυμάτων, χρησιμοποιούνται επίσης κεραμικά υλικά με σταθερές ιδιότητες. Ηλεκτρικά Χαρακτηριστικάκαι γεωμετρικές παραμέτρους.

Το φιλμ πολυαμιδίου χρησιμοποιείται για την κατασκευή εύκαμπτων πλακών κυκλωμάτων με υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό, χημική αντοχή και αντοχή στη φωτιά. Έχει την υψηλότερη θερμοκρασιακή σταθερότητα μεταξύ των πολυμερών, αφού δεν χάνει ευκαμψία από τις θερμοκρασίες υγρού αζώτου έως τις θερμοκρασίες ευτηκτικής συγκόλλησης πυριτίου με χρυσό (400°C). Επιπλέον, χαρακτηρίζεται από χαμηλή έκλυση αερίου στο κενό, αντίσταση στην ακτινοβολία και χωρίς περίβλημα κατά τη διάτρηση. Μειονεκτήματα: αυξημένη απορρόφηση νερού και υψηλό κόστος.

Σχηματισμός σχεδίου διαγράμματος.

Η σχεδίαση ενός σχεδίου ή προστατευτικού ανάγλυφου της απαιτούμενης διαμόρφωσης είναι απαραίτητη κατά την εκτέλεση διαδικασιών επιμετάλλωσης και χάραξης. Το σχέδιο πρέπει να έχει σαφή όρια με ακριβή αναπαραγωγή λεπτών γραμμών, να είναι ανθεκτικό σε διαλύματα χάραξης, να μην μολύνει πλακέτες κυκλωμάτων και ηλεκτρολύτες και να αφαιρείται εύκολα μετά την εκτέλεση των λειτουργιών του. Η μεταφορά ενός σχεδίου τυπωμένου κυκλώματος σε ένα διηλεκτρικό φύλλο αλουμινίου πραγματοποιείται με τη χρήση πλέγματος, εκτύπωσης όφσετ και εκτύπωσης φωτογραφιών. Η επιλογή της μεθόδου εξαρτάται από το σχεδιασμό της πλακέτας, την απαιτούμενη ακρίβεια και πυκνότητα εγκατάστασης και τη σειριακή παραγωγή.

Γρηδογραφική μέθοδοςΗ σχεδίαση διαγράμματος κυκλώματος είναι η πιο οικονομική για μαζική και μεγάλης κλίμακας παραγωγή πλακών κυκλωμάτων με ελάχιστο πλάτος αγωγών και απόσταση μεταξύ τους > 0,5 mm, ακρίβεια αναπαραγωγής εικόνας ± 0,1 mm. Η ιδέα είναι να εφαρμόσουμε ειδική βαφή ανθεκτική στα οξέα στην σανίδα πιέζοντάς την με μια λαστιχένια σπάτουλα (μάκτρας) μέσα από ένα πλέγμα, στο οποίο το απαιτούμενο σχέδιο σχηματίζεται από ανοιχτά δικτυωτά κελιά (Εικ. 2.4).

Για την κατασκευή του στένσιλ, χρησιμοποιείται μεταλλικό πλέγμα από ανοξείδωτο χάλυβα με πάχος σύρματος 30–50 microns και συχνότητα ύφανσης 60–160 νημάτων ανά 1 cm, επιμεταλλωμένη ίνα νάιλον, η οποία έχει καλύτερη ελαστικότητα, με πάχος νήματος 40 microns και συχνότητα ύφανσης έως 200 κλωστές ανά 1 cm, καθώς και από ίνες πολυεστέρα και νάιλον

Ένα από τα μειονεκτήματα του πλέγματος είναι ότι τεντώνεται με επαναλαμβανόμενη χρήση. Τα πιο ανθεκτικά είναι τα πλέγματα από ανοξείδωτο χάλυβα (έως 20 χιλιάδες εκτυπώσεις), τα επιμεταλλωμένα πλαστικά (12 χιλιάδες), οι ίνες πολυεστέρα (έως 10 χιλιάδες), το νάιλον (5 χιλιάδες).

Ρύζι. 2.4. Η αρχή της μεταξοτυπίας.

1 – μάκτρο; 2 – στένσιλ; 3 – βαφή; 4 – βάση.

Η εικόνα στο πλέγμα λαμβάνεται με έκθεση υγρού ή ξηρού φωτοανθεκτικού (υμενίου), μετά την ανάπτυξη του οποίου σχηματίζονται ανοιχτά (χωρίς μοτίβα) κελιά πλέγματος. Το στένσιλ στο πλαίσιο πλέγματος τοποθετείται με διάκενο 0,5–2 mm από την επιφάνεια της σανίδας έτσι ώστε η επαφή του πλέγματος με την επιφάνεια της σανίδας να είναι μόνο στην περιοχή όπου το πλέγμα πιέζεται με μάκτρο. Το μάκτρο είναι μια ορθογώνια ακονισμένη λωρίδα από καουτσούκ τοποθετημένη σε σχέση με το υπόστρωμα υπό γωνία 60–70°.

Για να αποκτήσετε ένα σχέδιο PP, χρησιμοποιούνται θερμοσκληρυνόμενα χρώματα ST 3.5.

ST 3.12, τα οποία ξηραίνονται είτε σε θάλαμο θέρμανσης σε θερμοκρασία 60°C για 40 λεπτά, είτε στον αέρα για 6 ώρες, γεγονός που επιμηκύνει τη διαδικασία της διαλογής. Πιο προηγμένες τεχνολογικά είναι οι συνθέσεις φωτοπολυμερούς EP-918 και FKP-TZ με υπεριώδη σκλήρυνση για 10–15 δευτερόλεπτα, κάτι που είναι καθοριστικός παράγοντας για την αυτοματοποίηση της διαδικασίας. Όταν εφαρμόζεται μία φορά, η πράσινη επίστρωση έχει πάχος 15–25 microns, αναπαράγει ένα σχέδιο με πλάτος γραμμής και κενά έως και 0,25 mm, αντέχει τη βύθιση σε λιωμένο συγκολλητικό POS-61 σε θερμοκρασία 260°C για έως και 10 s, έκθεση σε μείγμα αλκοόλης-βενζίνης για έως και 5 λεπτά και θερμικός κύκλος στο εύρος θερμοκρασίας από – 60 έως +120 °C. Μετά την εφαρμογή του σχεδίου, η σανίδα στεγνώνει σε θερμοκρασία 60 ° C για 5-8 λεπτά, η ποιότητα ελέγχεται και, εάν είναι απαραίτητο, ρετουσαρίζεται. Η αφαίρεση της προστατευτικής μάσκας μετά από χάραξη ή επιμετάλλωση πραγματοποιείται με χημική μέθοδο σε διάλυμα καυστικής σόδας 5% για 10–20 δευτερόλεπτα.

Τραπέζι 2.2. Εξοπλισμός για μεταξοτυπία.

Για μεταξοτυπία, χρησιμοποιείται ημιαυτόματος και αυτόματος εξοπλισμός, που διαφέρει ως προς τη μορφή εκτύπωσης και την παραγωγικότητα (Πίνακας 2.2). Οι αυτόματες γραμμές μεταξοτυπίας από την Chemcut (ΗΠΑ), τη Resco (Ιταλία) διαθέτουν αυτόματα συστήματα τροφοδοσίας και τοποθέτησης σανίδων, κίνησης μάκτρου και αντίστασης στην παροχή. Για να στεγνώσει η αντίσταση, χρησιμοποιείται φούρνος τύπου τούνελ IR.

Εκτύπωση όφσετχρησιμοποιείται για μεγάλης κλίμακας παραγωγή PCB με μικρή γκάμα κυκλωμάτων. Η ανάλυση είναι 0,5–1 mm, η ακρίβεια της εικόνας που προκύπτει είναι ±0,2 mm. Η ουσία της μεθόδου είναι ότι το χρώμα τυλίγεται στο κλισέ που φέρει την εικόνα του κυκλώματος (τυπωμένοι αγωγοί, μαξιλαράκια επαφής). Στη συνέχεια αφαιρείται με ρολό όφσετ με επίστρωση καουτσούκ, μεταφέρεται σε μονωτική βάση και στεγνώνει. Το κλισέ και η βάση του πίνακα βρίσκονται το ένα πίσω από το άλλο στη βάση της μηχανής εκτύπωσης όφσετ (Εικ. 2.5)

Εικ.2.5. Σχέδιο εκτύπωσης όφσετ.

1 – κύλινδρος μετατόπισης. 2 – κλισέ; 3 – σανίδα?

4 – ρολό για την εφαρμογή βαφής. 5 – κύλινδρος πίεσης.

Η ακρίβεια της εκτύπωσης και η ευκρίνεια των περιγραμμάτων καθορίζονται από τον παραλληλισμό του κυλίνδρου και της βάσης, τον τύπο και τη συνοχή του χρώματος. Με ένα κλισέ μπορείτε να κάνετε απεριόριστο αριθμό εκτυπώσεων. Η παραγωγικότητα της μεθόδου περιορίζεται από τη διάρκεια του κύκλου ταλάντωσης (εφαρμογή βαφής - μεταφορά) και δεν ξεπερνά τις 200–300 αποτυπώσεις ανά ώρα. Μειονεκτήματα της μεθόδου: η διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής κλισέ, η δυσκολία αλλαγής του σχεδίου του κυκλώματος, η δυσκολία απόκτησης μη πορωδών στρωμάτων, το υψηλό κόστος του εξοπλισμού.

Φωτογραφική μέθοδοςΗ σχεδίαση ενός σχεδίου σάς επιτρέπει να αποκτήσετε ένα ελάχιστο πλάτος αγωγών και αποστάσεις μεταξύ τους 0,1–0,15 mm με ακρίβεια αναπαραγωγής έως 0,01 mm. Από οικονομική άποψη, αυτή η μέθοδος είναι λιγότερο οικονομική, αλλά επιτρέπει τη μέγιστη ανάλυση σχεδίων και επομένως χρησιμοποιείται σε μικρής κλίμακας και μαζική παραγωγή για την κατασκευή σανίδων υψηλής πυκνότητας και ακριβείας. Η μέθοδος βασίζεται στη χρήση φωτοευαίσθητων συνθέσεων που ονομάζονται φωτοανθεκτικά , που πρέπει να έχει: υψηλή ευαισθησία; υψηλής ανάλυσης; ένα ομοιογενές, μη πορώδες στρώμα σε ολόκληρη την επιφάνεια με υψηλή πρόσφυση στο υλικό της σανίδας. αντοχή σε χημικές επιδράσεις. ευκολία προετοιμασίας, αξιοπιστία και ασφάλεια χρήσης.

Τα φωτοανθεκτικά διακρίνονται σε αρνητικά και θετικά. Αρνητικά φωτοανθεκτικάυπό την επίδραση της ακτινοβολίας σχηματίζουν προστατευτικές περιοχές ανακούφισης ως αποτέλεσμα φωτοπολυμερισμού και σκλήρυνσης. Οι φωτισμένες περιοχές σταματούν να διαλύονται και παραμένουν στην επιφάνεια του υποστρώματος. Θετικά φωτοανθεκτικάμετάδοση της εικόνας της φωτομάσκας χωρίς αλλαγές. Κατά τη διάρκεια της ελαφριάς επεξεργασίας, οι εκτεθειμένες περιοχές καταστρέφονται και ξεπλένονται.

Για να αποκτήσετε ένα μοτίβο ενός κυκλώματος όταν χρησιμοποιείτε ένα αρνητικό φωτοανθεκτικό, η έκθεση γίνεται μέσω ενός αρνητικού και ένα θετικό φωτοανθεκτικό εκτίθεται μέσω ενός θετικού. Τα θετικά φωτοανθεκτικά έχουν υψηλότερη ανάλυση, η οποία εξηγείται από τις διαφορές στην απορρόφηση της ακτινοβολίας από το φωτοευαίσθητο στρώμα. Η ανάλυση του στρώματος επηρεάζεται από την κάμψη περίθλασης του φωτός στην άκρη του αδιαφανούς στοιχείου του προτύπου και την ανάκλαση του φωτός από το υπόστρωμα (Εικ. 2.6, ΕΝΑ).

Εικ.2.6. Έκθεση του φωτοευαίσθητου στρώματος:

α – έκθεση· β – αρνητικό φωτοανθεκτικό. γ – θετικό φωτοανθεκτικό.

1 – περίθλαση; 2 – διασπορά; 3 – προβληματισμός. 4 – πρότυπο; 5 – αντισταθείτε. 6 – υπόστρωμα.

Στο αρνητικό φωτοανθεκτικό, η περίθλαση δεν παίζει αξιοσημείωτο ρόλο, καθώς το πρότυπο πιέζεται σφιχτά στην αντίσταση, αλλά ως αποτέλεσμα της ανάκλασης, εμφανίζεται ένα φωτοστέφανο γύρω από τις προστατευτικές περιοχές, το οποίο μειώνει την ανάλυση (Εικ. 2.6, σι).Στο στρώμα θετικής αντίστασης, υπό την επίδραση της περίθλασης, μόνο η ανώτερη περιοχή της αντίστασης κάτω από τις αδιαφανείς περιοχές της φωτομάσκας θα καταστραφεί και θα ξεπλυθεί κατά την ανάπτυξη, κάτι που θα έχει μικρή επίδραση στις προστατευτικές ιδιότητες του στρώματος. Το φως που ανακλάται από το υπόστρωμα μπορεί να προκαλέσει κάποια καταστροφή της περιοχής που γειτνιάζει με αυτό, αλλά ο προγραμματιστής δεν ξεπλένει αυτήν την περιοχή, καθώς υπό την επίδραση συγκολλητικών δυνάμεων το στρώμα θα μετακινηθεί προς τα κάτω, σχηματίζοντας και πάλι μια καθαρή άκρη της εικόνας χωρίς φωτοστέφανο (Εικ. 2.6, V).

Επί του παρόντος, υγρά και ξηρά φωτοανθεκτικά (υμένιο) χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία. Υγρά φωτοανθεκτικά– κολλοειδή διαλύματα συνθετικών πολυμερών, ιδίως πολυβινυλικής αλκοόλης (PVA). Η παρουσία της υδροξυλομάδας ΟΗ σε κάθε κρίκο της αλυσίδας καθορίζει την υψηλή υγροσκοπικότητα και την πολικότητα της πολυβινυλικής αλκοόλης. Όταν το διχρωμικό αμμώνιο προστίθεται σε ένα υδατικό διάλυμα PVA, το τελευταίο «ευαισθητοποιείται». Ένα φωτοανθεκτικό με βάση το PVA εφαρμόζεται στην προπαρασκευασμένη επιφάνεια της σανίδας με εμβάπτιση του τεμαχίου εργασίας, έκχυση και στη συνέχεια φυγοκέντρηση. Στη συνέχεια τα φωτοανθεκτικά στρώματα ξηραίνονται σε θάλαμο θέρμανσης με κυκλοφορία αέρα σε θερμοκρασία 40°C για 30–40 λεπτά. Μετά την έκθεση, το φωτοανθεκτικό αναπτύσσεται σε ζεστό νερό. Για να αυξηθεί η χημική αντίσταση του φωτοανθεκτικού που βασίζεται σε PVA, χρησιμοποιείται χημικό μαύρισμα του σχεδίου PP σε διάλυμα χρωμικού ανυδρίτη και στη συνέχεια θερμικό μαύρισμα σε θερμοκρασία 120°C για 45–50 λεπτά. Το μαύρισμα (αφαίρεση) του φωτοανθεκτικού πραγματοποιείται για 3-6 δευτερόλεπτα σε διάλυμα της ακόλουθης σύνθεσης:

– 200–250 g/l οξαλικού οξέος,

– 50–80 g/l χλωριούχου νατρίου,

– έως 1000 ml νερού σε θερμοκρασία 20 °C.

Τα πλεονεκτήματα του φωτοανθεκτικού που βασίζεται σε PVA είναι η χαμηλή τοξικότητα και ο κίνδυνος πυρκαγιάς, η ανάπτυξη με χρήση νερού. Τα μειονεκτήματά του περιλαμβάνουν το αποτέλεσμα του σκοτεινού μαυρίσματος (επομένως, η διάρκεια ζωής των τεμαχίων με εφαρμοσμένο φωτοανθεκτικό δεν πρέπει να υπερβαίνει τις 3-6 ώρες), η χαμηλή αντίσταση σε οξύ και αλκάλια, η δυσκολία αυτοματοποίησης της διαδικασίας λήψης σχεδίου, η πολυπλοκότητα της προετοιμασίας φωτοανθεκτικού και χαμηλή ευαισθησία.

Βελτιωμένες ιδιότητες των υγρών φωτοανθεκτικών (εξάλειψη του μαυρίσματος, αυξημένη αντίσταση στα οξέα) επιτυγχάνονται σε φωτοανθεκτικά με βάση το cinnamate. Το φωτοευαίσθητο συστατικό αυτού του τύπου φωτοανθεκτικού είναι το πολυβινυλοκινναμικό άλας (PVC), προϊόν της αντίδρασης πολυβινυλικής αλκοόλης και χλωριούχου κινναμωμικού οξέος. Η ανάλυσή του είναι περίπου 500 γραμμές/mm, η ανάπτυξη πραγματοποιείται σε οργανικούς διαλύτες - τριχλωροαιθάνιο, τολουόλιο, χλωροβενζόλιο. Για να ενταθεί η διαδικασία ανάπτυξης και αφαίρεσης φωτοανθεκτικού PVC, χρησιμοποιούνται κραδασμοί υπερήχων. Η διάχυση σε ένα υπερηχητικό πεδίο επιταχύνεται πολύ λόγω των ακουστικών μικροροών και οι προκύπτουσες φυσαλίδες σπηλαίωσης, όταν καταρρέουν, αποκόπτουν τμήματα του φωτοανθεκτικού από την πλακέτα. Ο χρόνος ανάπτυξης μειώνεται στα 10 δευτερόλεπτα, δηλαδή 5-8 φορές σε σύγκριση με τη συμβατική τεχνολογία. Τα μειονεκτήματα του φωτοανθεκτικού PVC περιλαμβάνουν το υψηλό κόστος του, τη χρήση τοξικών οργανικούς διαλύτες. Ως εκ τούτου, τα ανθεκτικά PVC δεν έχουν βρει ευρεία εφαρμογή στην κατασκευή PCB, αλλά χρησιμοποιούνται κυρίως στην κατασκευή IC.

Τα φωτοανθεκτικά που βασίζονται σε διαζω ενώσεις χρησιμοποιούνται κυρίως ως θετικά. Η φωτοευαισθησία των διαζω ενώσεων οφείλεται στην παρουσία σε αυτές ομάδων που αποτελούνται από δύο άτομα αζώτου N2 (Εικ. 2.7).

Εικ.2.7. Μοριακοί δεσμοί στη δομή των διαζω ενώσεων.

Η ξήρανση του φωτοανθεκτικού στρώματος πραγματοποιείται σε δύο στάδια:

– σε θερμοκρασία 20°C για 15–20 λεπτά για να εξατμιστούν τα πτητικά συστατικά.

– σε θερμοστάτη με κυκλοφορία αέρα σε θερμοκρασία 80 ° C για 30–40 λεπτά.

Προγραμματιστές είναι διαλύματα φωσφορικού τρινάτριου, σόδας και αδύναμων αλκαλίων. Τα φωτοανθεκτικά FP-383, FN-11 που βασίζονται σε διαζωενώσεις έχουν ανάλυση 350–400 γραμμές/mm, υψηλή χημική αντοχή, αλλά το κόστος τους είναι υψηλό.

Φωτοανθεκτικά ξηρού φιλμΟι μάρκες Riston αναπτύχθηκαν για πρώτη φορά το 1968 από την Du Pont (ΗΠΑ) και έχουν πάχος 18 microns (κόκκινο), 45 microns (μπλε) και 72 microns (ρουμπίνι). Το φωτοανθεκτικό ξηρό φιλμ SPF-2 παράγεται από το 1975 σε πάχη 20, 40 και 60 microns και είναι ένα πολυμερές με βάση το μεθακρυλικό πολυμεθυλεστέρα 2 (Εικ. 2.8), που βρίσκεται ανάμεσα στο πολυαιθυλένιο 3 και lavsan / φιλμ με πάχος 25 micron το καθένα.

Εικ.2.8. Δομή ξηρού φωτοανθεκτικού.

Εκδόθηκε στην ΚΑΚ ακόλουθους τύπουςφωτοανθεκτικά ξηρού φιλμ:

– εκδηλώνεται σε οργανικές ουσίες – SPF-2, SPF-AS-1, SRF-P;

– νερό-αλκαλικό – SPF-VShch2, TFPC;

– αυξημένη αξιοπιστία – SPF-PNShch.

– προστατευτικό – SPF-Z-VShch.

Πριν την κύλιση στην επιφάνεια της βάσης PCB, αφαιρείται η προστατευτική μεμβράνη από πολυαιθυλένιο και εφαρμόζεται ξηρό φωτοανθεκτικό στην πλακέτα με τη μέθοδο του κυλίνδρου (επένδυση, πλαστικοποίηση) όταν θερμαίνεται στους 100°C με ταχύτητα έως και 1 m/min. χρησιμοποιώντας μια ειδική συσκευή που ονομάζεται πλαστικοποιητής. Η ξηρή αντίσταση πολυμερίζεται υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας, η μέγιστη φασματική ευαισθησία της είναι στην περιοχή των 350 nm, επομένως οι λαμπτήρες υδραργύρου χρησιμοποιούνται για έκθεση. Η ανάπτυξη πραγματοποιείται σε μηχανές τύπου πίδακα σε διαλύματα μεθυλοχλωριδίου και διμεθυλοφορμαμιδίου.

Το SPF-2 είναι ένα φωτοανθεκτικό ξηρού φιλμ, παρόμοιο σε ιδιότητες με το φωτοανθεκτικό Riston, μπορεί να υποστεί επεξεργασία τόσο σε όξινο όσο και σε αλκαλικό περιβάλλον και χρησιμοποιείται σε όλες τις μεθόδους παραγωγής DPP. Όταν το χρησιμοποιείτε, είναι απαραίτητο να σφραγίσετε τον εξοπλισμό ανάπτυξης. Το SPF-VShch έχει υψηλότερη ανάλυση (100–150 γραμμές/mm), είναι ανθεκτικό σε όξινο περιβάλλον και μπορεί να υποστεί επεξεργασία σε αλκαλικά διαλύματα. Η σύνθεση του φωτοανθεκτικού TFPC (στη σύνθεση πολυμερισμού) περιλαμβάνει μεθακρυλικό οξύ, το οποίο βελτιώνει τα χαρακτηριστικά απόδοσης. Δεν απαιτεί θερμική επεξεργασία του προστατευτικού ανάγλυφου πριν από την ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση. Το SPF-AS-1 σάς επιτρέπει να αποκτήσετε ένα μοτίβο PP χρησιμοποιώντας τόσο αφαιρετικές όσο και προσθετικές τεχνολογίες, καθώς είναι ανθεκτικό τόσο στα όξινα όσο και στα αλκαλικά περιβάλλοντα. Για να βελτιωθεί η πρόσφυση του φωτοευαίσθητου στρώματος στο υπόστρωμα χαλκού, εισήχθη βενζοτριαζόλη στη σύνθεση.

Η χρήση ξηρού φωτοανθεκτικού υλικού απλοποιεί σημαντικά τη διαδικασία κατασκευής PCB και αυξάνει την απόδοση των κατάλληλων προϊόντων από 60 σε 90%. Εν:

– αποκλείονται οι εργασίες ξήρανσης, μαυρίσματος και ρετούς, καθώς και η μόλυνση και η αστάθεια των στρωμάτων·

– Παρέχεται προστασία των επιμεταλλωμένων οπών από διαρροή φωτοανθεκτικού.

– επιτυγχάνεται υψηλός αυτοματισμόςκαι μηχανοποίηση της διαδικασίας κατασκευής PCB και ελέγχου εικόνας.

Η εγκατάσταση για την εφαρμογή ξηρού φιλμ φωτοανθεκτικού - πλαστικοποιητή (Εικ. 2.9) αποτελείται από κυλίνδρους 2, υποβολή τελών 6 και πιέζοντας το φωτοανθεκτικό στην επιφάνεια των τεμαχίων εργασίας, κυλίνδρων 3 Και 4 για την αφαίρεση της προστατευτικής μεμβράνης πολυαιθυλενίου, καρούλι με φωτοαντίσταση 5, θερμαντήρας 1 με θερμοστάτη.

Εικ.2.9. Διάγραμμα πλαστικοποιητή.

Η ταχύτητα κίνησης του κενού πίνακα φτάνει τα 0,1 m/s, η θερμοκρασία του θερμαντήρα είναι (105 ±5) °C. Ο σχεδιασμός της εγκατάστασης ARSM 3.289.006 NPO Raton (Λευκορωσία) παρέχει σταθερή δύναμη πίεσης ανεξάρτητα από το κενό που είναι εγκατεστημένο μεταξύ των κυλίνδρων θέρμανσης. Το μέγιστο πλάτος του τεμαχίου εργασίας PP είναι 560 mm. Ένα χαρακτηριστικό της κύλισης είναι ο κίνδυνος να μπει σκόνη κάτω από το στρώμα φωτοανθεκτικού, επομένως η εγκατάσταση πρέπει να λειτουργεί σε ερμητική ζώνη. Το έλαστρο φωτοανθεκτικό φιλμ διατηρείται για τουλάχιστον 30 λεπτά πριν από την έκθεση σε διαδικασίες πλήρους συρρίκνωσης, οι οποίες μπορεί να προκαλέσουν παραμόρφωση του σχεδίου και να μειώσουν την πρόσφυση.

Η ανάπτυξη του σχεδίου πραγματοποιείται ως αποτέλεσμα της χημικής και μηχανικής δράσης του μεθυλοχλωροφορμίου. Ο βέλτιστος χρόνος ανάπτυξης θεωρείται ότι είναι 1,5 φορές μεγαλύτερος από αυτόν που απαιτείται για την πλήρη αφαίρεση του μη μαυρισμένου SPF. Η ποιότητα της λειτουργίας ανάπτυξης εξαρτάται από πέντε παράγοντες: χρόνο ανάπτυξης, θερμοκρασία ανάπτυξης, πίεση ανάπτυξης στο θάλαμο, μόλυνση του αναπτυσσόμενου τζελ και βαθμό τελικού ξεπλύματος. Καθώς το διαλυμένο φωτοανθεκτικό συσσωρεύεται στον προγραμματιστή, η ταχύτητα ανάπτυξης επιβραδύνεται. Μετά την ανάπτυξη, η σανίδα πρέπει να πλυθεί με νερό μέχρι να αφαιρεθούν εντελώς όλα τα υπολείμματα διαλύτη. Η διάρκεια της λειτουργίας ανάπτυξης SPF-2 σε θερμοκρασία ανάπτυξης 14–18°C, πίεση διαλύματος στους θαλάμους 0,15 MPa και ταχύτητα μεταφορέα 2,2 m/min είναι 40–42 s.

Η αφαίρεση και η ανάπτυξη φωτοανθεκτικού πραγματοποιείται σε μηχανές inkjet (GGMZ.254.001, ARSMZ.249.000) σε μεθυλενοχλωρίδιο. Αυτός είναι ένας ισχυρός διαλύτης, επομένως η λειτουργία αφαίρεσης φωτοανθεκτικού πρέπει να εκτελεστεί γρήγορα (εντός 20–30 δευτερολέπτων). Οι εγκαταστάσεις παρέχουν έναν κλειστό κύκλο για τη χρήση διαλυτών· μετά το πότισμα των σανίδων, οι διαλύτες εισέρχονται στον αποστακτήρα και στη συνέχεια οι καθαροί διαλύτες περνούν σε επαναχρησιμοποίηση.

Η έκθεση ενός φωτοανθεκτικού προορίζεται για την έναρξη φωτοχημικών αντιδράσεων σε αυτό και πραγματοποιείται σε εγκαταστάσεις που έχουν πηγές φωτός (σάρωση ή σταθερές) και λειτουργούν στην υπεριώδη περιοχή. Για να εξασφαλιστεί η στενή εφαρμογή των φωτομάσκας στα κενά σανίδας, χρησιμοποιούνται πλαίσια όπου δημιουργείται κενό. Η εγκατάσταση έκθεσης SKTSI.442152.0001 NPO "Raton" με πεδίο εργασίας πλαισίων φόρτωσης 600×600 mm παρέχει παραγωγικότητα 15 σανίδων/ώρα. Χρόνος έκθεσης στη λάμπα υδραργύρου DRSh-1000 1–5 λεπτά. Μετά την έκθεση, για να ολοκληρωθεί η σκοτεινή φωτοχημική αντίδραση, απαιτείται έκθεση σε θερμοκρασία δωματίου για 30 λεπτά πριν αφαιρέσετε το προστατευτικό φιλμ Mylar.

Τα μειονεκτήματα του ξηρού φωτοανθεκτικού είναι η ανάγκη εφαρμογής μηχανικής δύναμης κατά την έλαση, η οποία είναι απαράδεκτη για υαλοκεραμικά υποστρώματα, και το πρόβλημα της ανακύκλωσης στερεών και υγρών απορριμμάτων. Για κάθε 1000 m 2 υλικού παράγονται έως και 40 kg στερεών και 21 kg υγρών αποβλήτων, η διάθεση των οποίων αποτελεί περιβαλλοντικό πρόβλημα.

Για να αποκτήσετε ένα αγώγιμο σχέδιο σε μια μονωτική βάση, τόσο με πλέγμα όσο και με φωτοχημικές μεθόδους, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε φωτομάσκες, οι οποίες είναι μια γραφική εικόνα του σχεδίου σε κλίμακα 1:1 σε φωτογραφικές πλάκες ή φιλμ. Οι φωτομάσκες κατασκευάζονται σε θετική εικόνα όταν δημιουργούνται αγώγιμες περιοχές στις ταινίες και σε αρνητική εικόνα όταν αγώγιμες περιοχές λαμβάνονται με χάραξη χαλκού από περιοχές κενού.

Η γεωμετρική ακρίβεια και ποιότητα του σχεδίου PP διασφαλίζονται κυρίως από την ακρίβεια και την ποιότητα της φωτομάσκας, η οποία πρέπει να έχει:

– μια αντίθετη ασπρόμαυρη εικόνα στοιχείων με καθαρά και ομοιόμορφα όρια με οπτική πυκνότητα μαύρων πεδίων τουλάχιστον 2,5 μονάδες, διαφανείς περιοχές όχι περισσότερες από 0,2 μονάδες, μετρημένες σε πυκνόμετρο τύπου DFE-10.

– ελάχιστα ελαττώματα εικόνας (σκούρες κουκκίδες σε λευκά κενά, διαφανείς κουκκίδες σε μαύρα πεδία), τα οποία δεν υπερβαίνουν τα 10–30 μm.

– ακρίβεια των σχεδιαστικών στοιχείων ±0,025 mm.

Σε μεγαλύτερο βαθμό, οι αναφερόμενες απαιτήσεις πληρούνται από φωτογραφικές πλάκες και φιλμ υψηλής αντίθεσης "Mikrat-N" (ΕΣΣΔ), φωτογραφικές πλάκες όπως FT-41P (ΕΣΣΔ), RT-100 (Ιαπωνία) και Agfalit (Γερμανία).

Επί του παρόντος, χρησιμοποιούνται δύο βασικές μέθοδοι λήψης φωτομάσκας: η φωτογράφισή τους από φωτογραφικά πρωτότυπα και η σχεδίασή τους με δέσμη φωτός σε φωτογραφικό φιλμ χρησιμοποιώντας συντεταγμένες ελεγχόμενες από πρόγραμμα ή ακτίνα λέιζερ. Όταν φτιάχνετε πρωτότυπα φωτογραφιών, το σχέδιο PP γίνεται σε μεγέθυνση (10:1, 4:1, 2:1) σε υλικό χαμηλής συρρίκνωσης, σχεδιάζοντας, δημιουργώντας απλικέ ή κόβοντας σε σμάλτο. Η μέθοδος εφαρμογής περιλαμβάνει την κόλληση προπαρασκευασμένων τυποποιημένων στοιχείων σε μια διαφανή βάση (lavsan, γυαλί κ.λπ.). Η πρώτη μέθοδος χαρακτηρίζεται από χαμηλή ακρίβεια και υψηλή ένταση εργασίας, επομένως χρησιμοποιείται κυρίως για πρωτότυπες σανίδες.

Η κοπή σμάλτου χρησιμοποιείται για PP με υψηλή πυκνότητα εγκατάστασης. Για να γίνει αυτό, το γυαλισμένο φύλλο γυαλιού καλύπτεται με ένα αδιαφανές στρώμα σμάλτου και η κοπή του σχεδίου του κυκλώματος πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας έναν χειροκίνητα ελεγχόμενο συντεταγμένο. Η ακρίβεια του σχεδίου είναι 0,03–0,05 mm.

Το παραγόμενο φωτογραφικό πρωτότυπο φωτογραφίζεται με την απαραίτητη μείωση σε φωτογραφική πλάκα υψηλής αντίθεσης χρησιμοποιώντας φωτογραφικές μηχανές εκτύπωσης φωτοαναπαραγωγής όπως PP-12, EM-513, Klimsch (Γερμανία) και λαμβάνονται φωτομάσκες, οι οποίες μπορούν να είναι ελεγχόμενες και λειτουργικές. Για την αναπαραγωγή και την παραγωγή φωτογραφικών μασκών εργασίας, μεμονωμένων και ομαδικών φωτογραφιών, χρησιμοποιείται η μέθοδος εκτύπωσης επαφής από ένα αρνητικό αντίγραφο της φωτογραφικής μάσκας ελέγχου. Η λειτουργία πραγματοποιείται σε πολλαπλασιαστή μοντέλο ARSM 3.843.000 με ακρίβεια ±0,02 mm.

Τα μειονεκτήματα αυτής της μεθόδου είναι η υψηλή ένταση εργασίας για την απόκτηση ενός φωτογραφικού πρωτοτύπου, η οποία απαιτεί εργασία υψηλής εξειδίκευσης, και η δυσκολία ομοιόμορφο φωτισμόφωτογραφικά πρωτότυπα μιας μεγάλης περιοχής, γεγονός που μειώνει την ποιότητα των φωτογραφικών μασκών.

Η αυξανόμενη πολυπλοκότητα και πυκνότητα των μοτίβων PP και η ανάγκη για αύξηση της παραγωγικότητας της εργασίας οδήγησαν στην ανάπτυξη μιας μεθόδου για την παραγωγή φωτομάσκας χρησιμοποιώντας μια δέσμη σάρωσης απευθείας σε φωτογραφικό φιλμ. Έχουν αναπτυχθεί μηχανές συντεταγμένων με έλεγχο προγράμματος για την παραγωγή μιας φωτομάσκας χρησιμοποιώντας μια δέσμη φωτός. Με τη μετάβαση στη σχεδίαση πινάκων στη μηχανή, εξαφανίζεται η ανάγκη σχεδίασης ενός σχεδίου, καθώς η διάτρητη χαρτοταινία με τις συντεταγμένες των αγωγών που λαμβάνονται από τον υπολογιστή εισάγεται στη συσκευή ανάγνωσης του συντεταγμένου, στην οποία δημιουργείται αυτόματα η φωτομάσκα.

Ο συντεταγμένος (Εικ. 2.10) αποτελείται από έναν πίνακα κενού 8, στο οποίο είναι τοποθετημένα το φιλμ, οι κεφαλές φωτογραφίας και η μονάδα ελέγχου /. Το τραπέζι κινείται με μεγάλη ακρίβεια σε δύο αμοιβαία κάθετες κατευθύνσεις χρησιμοποιώντας βίδες ακριβείας 9 και 3,που κινούνται από βηματικούς κινητήρες 2 Και 10. Η κεφαλή φωτογραφίας ενεργοποιεί το φωτιστικό 4, σύστημα εστίασης 5, κυκλικό διάφραγμα 6 και φωτογραφικό κλείστρο 7. Το διάφραγμα έχει ένα σύνολο οπών (25–70), που σχηματίζουν ένα συγκεκριμένο στοιχείο του σχεδίου PP και είναι στερεωμένο στον άξονα του βηματικού κινητήρα. Σύμφωνα με το πρόγραμμα λειτουργίας, τα σήματα από τη μονάδα ελέγχου παρέχονται στους βηματικούς κινητήρες της επιτραπέζιας κίνησης, στο διάφραγμα και στο φωτιστικό. Τα σύγχρονα συντεταγμένα (Πίνακας 5.4) είναι εξοπλισμένα με συστήματα αυτόματης διατήρησης μιας σταθερής λειτουργίας φωτός, εξαγωγής πληροφοριών για φωτομάσκες από τον υπολογιστή σε φιλμ σε κλίμακα 1:2. 1:1; 2:1; 4:1.

Ρύζι. 5.10. Διάγραμμα συντεταγμένων.

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 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ. 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) παράγεται 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 το οποίο, κατά κανόνα, αναφέρει τον τύπο του υλικού του φύλλου, τις διαμέτρους διάτρησης όλων των τύπων οπών, τον τύπο αυλακώσεων (κλειστές με βερνίκι ή ανοιχτές, επικασσιτερωμένες), τις περιοχές γαλβανικών επιστρώσεων και τον τύπο τους, χρώμα μάσκας συγκόλλησης , η ανάγκη για σήμανση, η μέθοδος διαχωρισμού της σανίδας ( 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). Μια τυπική διαδικασία για την επεξεργασία υλικού αλουμινίου αποτελείται από διάφορα στάδια: διάτρηση αυλακώσεων, λήψη σχεδίου αγωγού αφαιρώντας το περίσσιο φύλλο χαλκού, επένδυση των οπών, εφαρμογή προστατευτικών επικαλύψεων και επικασσιτέρωσης και εφαρμογή σημάνσεων. 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 εργασίας

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 φωτολιθογραφικά χρησιμοποιώντας ένα φωτοανθεκτικό ευαίσθητο στην υπεριώδη ακτινοβολία, μια φωτομάσκα και μια πηγή υπεριώδες φως. 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 συνθήκες, ένα προστατευτικό στρώμα σε μορφή βερνικιού ή βαφής μπορεί να εφαρμοστεί με μεταξοτυπία ή με το χέρι. Για να σχηματίσουν μια μάσκα χάραξης σε αλουμινόχαρτο, οι ραδιοερασιτέχνες χρησιμοποιούν μεταφορά γραφίτη από μια εικόνα που εκτυπώνεται σε εκτυπωτή λέιζερ («τεχνολογία σιδήρου λέιζερ»).

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 μηχανική αφαίρεσηστρώμα φύλλου από καθορισμένες 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, έχουν πλέον αρχίσει να εμφανίζονται βιομηχανικές εγκαταστάσεις πρωτοτύπων που βασίζονται σε 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. Χημική επιμετάλλωση οπών - πολλαπλών σταδίων δύσκολη διαδικασία, ευαίσθητο στην ποιότητα των αντιδραστηρίων και την 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 τυπωμένου κυκλώματος δύο ή μονής στρώσης κατασκευασμένες παραδοσιακό τρόπο(εκτός από τα εξωτερικά στρώματα της τσάντας - μένουν με το αλουμινόχαρτο ανέγγιχτο προς το παρόν). 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. Αυτόματη εγκατάστασημειώνει την πιθανότητα σφαλμάτων και επιταχύνει σημαντικά τη διαδικασία (τα καλύτερα μηχανήματα 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.

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 βίδες μπλοκ ακροδεκτών. Ξύλινη βάσηεπίσης εκσυγχρονισμένο, δίνοντας προτίμηση στο μέταλλο.

Έτσι έμοιαζε το πρωτότυπο σύγχρονη παραγωγή PP. Παρόμοιες σχεδιαστικές λύσεις χρησιμοποιήθηκαν στα μέσα του 19ου αιώνα

Η πρακτική της χρήσης συμπαγών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων μικρού μεγέθους απαιτούσε μια μοναδική λύση στη 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 στένσιλ μεταφοράς σχηματικό διάγραμμαστο πιάτο.

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 διασύνδεσης, άνοιξε μια νέα εποχή σχεδιασμού πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.

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 υπολογιστή που ελέγχει μηχάνημα διάτρησης. Με τον ίδιο τρόπο προγραμματίζεται ένα αυτόματο μηχάνημα παραγωγής ηλεκτρονικών τυπωμένων κυκλωμάτων.

Μόλις διαμορφωθεί το διάγραμμα κυκλώματος, μια αρνητική εικόνα του κυκλώματος (μάσκα) μεταφέρεται σε ένα διαφανές φύλλο πλαστικού. 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. Ατμόσφαιρα και εγκαταστάσεις εγκαταστάσεις παραγωγήςελέγχονται αυτόματα για την παρουσία μόλυνσης.

Πολλές εταιρείες κατασκευής ηλεκτρονικών τυπωμένων κυκλωμάτων ασκούν μοναδική κατασκευή. Και στο τυποποιημένη μορφήΗ κατασκευή μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος διπλής όψης παραδοσιακά 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 επίστρωσης 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

Τι αντιπροσωπεύει έντυπος σανίδεςΕΝΑ?

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

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

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

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

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

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

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

Μεταξοτυπία ή σήμανση.

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

Δομή επιπέδων σε CAD

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

Δομή των επιπέδων σε CAD:

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

Τύποι περιβλημάτων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων

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

Υπάρχουν βασικά 3 μεγάλες οικογένειες ηλεκτρονικών περιβλημάτων:

Επιφάνεια επαφής έντυπος σανίδεςμικρό(αγγλική γη)

Επιφάνεια επαφής έντυπος σανίδεςμικρό- μέρος του αγώγιμου σχεδίου έντυπος σανίδεςμικρό, χρησιμοποιείται για την ηλεκτρική σύνδεση εγκατεστημένων ηλεκτρονικών προϊόντων. Επιφάνεια επαφής έντυπος σανίδεςμικρόΑντιπροσωπεύει μέρη του χάλκινου αγωγού που είναι εκτεθειμένα από τη μάσκα συγκόλλησης, όπου συγκολλούνται τα καλώδια του εξαρτήματος. Υπάρχουν δύο τύποι μαξιλαριών - τακάκια επαφής εγκατάστασητρύπες για εγκατάστασηΕΝΑσε τρύπες και επίπεδα μαξιλάρια για την επιφάνεια εγκατάστασηΕΝΑ- Επιθέματα SMD. Μερικές φορές, τα SMD via pads είναι πολύ παρόμοια με τα via pads. εγκατάστασηΕΝΑστις τρύπες.

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

Χάλκινοι αγωγοί

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

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

Μέσω επιμεταλλωμένης αυλάκωσης έντυπος σανίδεςμικρό

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

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

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

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

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

«Τυφλή» επιμεταλλωμένη τρύπα έντυπος σανίδεςμικρό

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

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

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

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

Το κύριο μειονέκτημα αυτού του τύπου οπών είναι το υψηλότερο κόστος κατασκευής έντυπος σανίδεςμικρόμε τυφλές τρύπες, σε σύγκριση με εναλλακτικές διαμπερείς οπές.

Κρυφές vias

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

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

Τεχνολογία κατασκευής για τυφλές και κρυφές διόδους

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

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

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

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

Εικόνα 10. Παράδειγμα τυπικού συνδυασμού τύπων via.

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

Φινίρισμα μεταλλικών προστατευτικών επιστρώσεων

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

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

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

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

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

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

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

Laminate FR4

Μπορείτε να βρείτε μια λεπτομερή περιγραφή του laminate.

Laminates στην αποθήκη TePro

Υλικό μικροκυμάτων ROGERS

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Για να χρησιμοποιήσετε το υλικό ROGERS στην παραγωγή πλακών κυκλωμάτων, παρακαλούμε να το αναφέρετε στη φόρμα παραγγελίας

Δεδομένου ότι το υλικό Rogers είναι σημαντικά πιο ακριβό από το τυπικό FR4, αναγκαζόμαστε να εισαγάγουμε μια πρόσθετη σήμανση για πλακέτες που κατασκευάζονται με χρήση Υλικό Rogers. Πεδία εργασίας μεταχειρισμένων τεμαχίων: 170 × 130; 270 × 180; 370 × 280; 570 × 380.

Λαμινέ με βάση το μέταλλο

Οπτική αναπαράσταση του υλικού

Laminate αλουμινίου ACCL 1060-1 με διηλεκτρική θερμική αγωγιμότητα 1 W/(m K)

Περιγραφή

Laminate αλουμινίου CS-AL88-AD2(AD5) με διηλεκτρική θερμική αγωγιμότητα 2(5) W/(m K)

Περιγραφή

Prepreg

Στην παραγωγή χρησιμοποιούμε προεμποτίσματα 2116, 7628 και 1080 βαθμού Α (υψηλότερο) από την ILM.

Μπορείτε να βρείτε μια λεπτομερή περιγραφή των prepregs.

Μάσκα ύλης συγκολλήσεως

Ιδιότητες

Μπορείτε να βρείτε μια λεπτομερή περιγραφή της μάσκας συγκόλλησης.

Συχνές ερωτήσεις και απαντήσεις για ελάσματα και προεμποτίσματα

Τι είναι το XPC;

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ FR1 και FR2;

Τι είναι το FR2;

Τι είναι το FR3;

Τι είναι το FR4;

Τι είναι το FR5;

Τι είναι το CEM-1;

Τι είναι το CEM-3;

Τι είναι το G10;

Πώς μπορούν να αντικατασταθούν τα laminates;

Τι είναι τα «prepregs»;

Τι σημαίνει FR ή CEM;

Είναι το FR4 πραγματικά πράσινο;

Σημαίνει κάτι το χρώμα του λογότυπου;

Σημαίνει κάτι ο προσανατολισμός του λογότυπου;

Τι είναι το laminate που εμποδίζει την υπεριώδη ακτινοβολία;

Ποια ελάσματα είναι κατάλληλα για επιμετάλλωση οπών;

Υπάρχει εναλλακτική λύση για επιμετάλλωση οπών;

Τι είναι το «πάχος υλικού»;

Τι είναι: PF-CP-Cu; IEC-249; GFN;

Τι είναι το CTI;

Τι σημαίνει #7628; Ποιοι άλλοι αριθμοί υπάρχουν;

Τι είναι τα 94V-0, 94V-1, 94-HB;