Papan sirkuit tercetak (dalam bahasa Inggris PCB - papan sirkuit tercetak)- pelat yang terbuat dari dielektrik di mana setidaknya satu rangkaian penghantar listrik (rangkaian elektronik) dibentuk (biasanya dengan pencetakan). Papan sirkuit tercetak dirancang untuk berbagai sambungan listrik dan mekanis komponen elektronik atau sambungan masing-masing komponen elektronik. Komponen elektronik pada papan sirkuit tercetak dihubungkan melalui terminalnya ke elemen pola konduktif, biasanya dengan menyolder, atau membungkus, atau memukau, atau menekan, sehingga menghasilkan perakitan modul elektronik (atau dipasang papan sirkuit tercetak).

Jenis papan

Tergantung pada jumlah lapisan dengan pola konduktif listrik, papan sirkuit tercetak dibagi menjadi satu sisi, dua sisi, dan multilayer.
Tidak seperti pemasangan di permukaan, pada papan sirkuit tercetak, pola konduktif listrik dibuat dari foil menggunakan metode aditif atau subtraktif. Dalam metode aditif, pola konduktif dibentuk pada bahan non-foil, biasanya dengan pelapisan tembaga kimia melalui masker pelindung yang sebelumnya diaplikasikan pada bahan tersebut. Dalam metode subtraktif, pola konduktif dibentuk pada bahan foil dengan menghilangkan bagian foil yang tidak perlu, biasanya menggunakan etsa kimia.

Papan sirkuit tercetak biasanya berisi lubang dan bantalan pemasangan, yang juga dapat dilapisi dengan lapisan pelindung: paduan timah-timah, timah, emas, perak, lapisan pelindung organik. Selain itu, papan sirkuit tercetak memiliki vias untuk sambungan listrik lapisan papan, lapisan insulasi eksternal (“masker pelindung”) yang menutupi permukaan papan yang tidak digunakan untuk bersentuhan dengan lapisan insulasi; penandaan biasanya diterapkan menggunakan sablon sutra, lebih jarang dengan inkjet atau laser.

Jenis papan sirkuit tercetak

Berdasarkan jumlah lapisan bahan konduktif:
-Satu sisi
-Dua sisi
-Berlapis-lapis (MPP)

Dalam hal fleksibilitas:
-Keras
-Fleksibel

Menurut teknologi instalasi:
-Untuk pemasangan lubang
-Permukaan gunung

Setiap jenis papan sirkuit tercetak mungkin memiliki karakteristiknya sendiri, karena persyaratan untuk kondisi pengoperasian khusus (misalnya, rentang suhu yang diperluas) atau fitur aplikasi (misalnya, pada perangkat yang beroperasi pada frekuensi tinggi).

Bahan

Dasar dari papan sirkuit cetak adalah dielektrik, bahan yang paling umum digunakan adalah textolite, fiberglass, dan getinax.
Juga dapat menjadi dasar papan sirkuit tercetak dasar logam, dilapisi dengan dielektrik (misalnya, aluminium anodisasi), foil tembaga dari trek diaplikasikan di atas dielektrik. Papan sirkuit tercetak tersebut digunakan dalam elektronika daya untuk menghilangkan panas secara efisien dari komponen elektronik. Dalam hal ini, dasar logam papan dipasang ke radiator.
Bahan yang digunakan untuk papan sirkuit cetak yang beroperasi dalam kisaran gelombang mikro dan pada suhu hingga 260 °C adalah fluoroplastik yang diperkuat dengan kain kaca (misalnya, FAF-4D) dan keramik. Papan fleksibel terbuat dari bahan polimida seperti Kapton.

FR-4

Kelompok bahan dengan nama umum FR-4 menurut klasifikasi NEMA (National Electrical Produsen Association, USA). Bahan-bahan ini adalah yang paling umum untuk produksi DPP, MPP dan OPP dengan peningkatan persyaratan kekuatan mekanik. FR-4 merupakan bahan dasar kain kaca dengan resin epoksi sebagai bahan pengikat (fiberglass). Biasanya berwarna matte kekuningan atau warna hijau transparan yang familiar, hal ini diberikan oleh masker solder yang diaplikasikan pada permukaan papan sirkuit tercetak. Kelas mudah terbakar UL94-V0.
Tergantung pada sifat dan penerapan FR-4
-standar, dengan suhu transisi gelas Tg ~130°C, s Pemblokiran UV(Pemblokiran UV) atau tanpa itu. Tipe yang paling umum dan banyak digunakan, juga merupakan tipe FR-4 yang paling murah;

Dengan suhu transisi gelas yang tinggi, Tg ~170°C-180°C;
-bebas halogen;
-dengan indeks pelacakan standar, CTI ≥400, ≥600;
- frekuensi tinggi, dengan konstanta dielektrik rendah ε ≤3,9 dan tangen rugi-rugi dielektrik kecil df ≤0,02.

CEM-3

Kelompok material CEM-3 menurut klasifikasi NEMA. Bahan komposit fiberglass-epoksi biasanya berwarna putih susu atau bening. Terdiri dari dua lapisan luar fiberglass, di antaranya ditempatkan serat kaca non-anyaman (fiberglass felt). Banyak digunakan dalam produksi papan serat metalisasi. Sifatnya sangat mirip dengan FR-4 dan berbeda, pada umumnya, hanya pada kekuatan mekanik yang lebih rendah. Ini adalah alternatif berbiaya rendah yang sangat baik untuk FR-4 untuk sebagian besar aplikasi. Pemrosesan mekanis yang sangat baik (penggilingan, stamping). Kelas mudah terbakar UL94-V0.
Tergantung pada properti dan ruang lingkup aplikasinya, CEM-3 dibagi menjadi beberapa subkelas berikut:
-standar, dengan atau tanpa pemblokiran UV;

CEM-1

Kelas material CEM-1 menurut klasifikasi NEMA. Ini bahan komposit dibuat di atas dasar kertas dengan dua lapisan fiberglass di bagian luar. Biasanya berwarna putih susu, kuning susu atau coklat kecoklatan. Tidak kompatibel dengan proses metalisasi lubang, sehingga hanya digunakan untuk produksi OPP. Sifat dielektrik mendekati FR-4, peralatan mekanis agak lebih buruk. CEM-1 adalah alternatif yang baik untuk FR-4 dalam produksi PCB satu sisi di mana biaya merupakan faktor penentu. Pemrosesan mekanis yang sangat baik (penggilingan, stamping). Kelas mudah terbakar UL94-V0.
Dibagi menjadi subkelas berikut:
-standar;
-suhu tinggi, kompatibel dengan teknologi timah dan penyolderan bebas timah;
-bebas halogen, tanpa fosfor dan antimon;
-dengan indeks pelacakan standar, CTI ≥600
-tahan lembab, dengan peningkatan stabilitas dimensi

FR-1/FR-2

Kelas material FR-1 dan FR-2 menurut klasifikasi NEMA. Bahan-bahan ini dibuat berdasarkan kertas fenolik dan hanya digunakan untuk produksi OPP. FR-1 dan FR-2 memiliki karakteristik yang hampir sama, FR-2 berbeda dengan FR-1 hanya pada penggunaan resin fenolik yang dimodifikasi dengan suhu transisi gelas yang lebih tinggi sebagai bahan pengikat. Karena karakteristik dan penerapan FR-1 dan FR-2 yang serupa, sebagian besar produsen material hanya memproduksi salah satu dari material ini, biasanya FR-2. Pemrosesan mekanis yang sangat baik (penggilingan, stamping). Murah. Kelas mudah terbakar UL94-V0 atau V1.
Dibagi menjadi subkelas berikut:
-standar;
-bebas halogen, tanpa fosfor dan antimon, tidak beracun;
-tahan lembab

PCB Selesai

Untuk menjaga kemampuan solder papan sirkuit tercetak setelah penyimpanan, memastikan pemasangan komponen elektronik yang andal, dan menjaga sifat sambungan yang disolder atau dilas selama pengoperasian, permukaan tembaga pada bantalan kontak papan sirkuit tercetak perlu dilindungi dengan permukaan yang dapat disolder. pelapisan, yang disebut pelapis akhir. Kami menawarkan kepada Anda berbagai macam pelapis akhir, yang memungkinkan Anda memilih satu atau bahkan beberapa pelapis secara optimal secara bersamaan dalam produksi papan sirkuit cetak Anda.

HAL atau HASL (dari Bahasa Inggris Hot Air Leveling atau Hot Air Solder Leveling - perataan udara panas) menggunakan solder berbahan dasar paduan timah-timah (Sn/Pb), misalnya OS61, OS63, dan perataan dengan pisau udara. Ini diterapkan pada tahap akhir pembuatan ke papan sirkuit cetak yang sudah terbentuk dengan masker solder diterapkan dengan mencelupkannya ke dalam wadah leleh dan kemudian meratakan dan menghilangkan kelebihan solder menggunakan pisau udara. Lapisan ini adalah saat ini yang paling umum adalah yang klasik, paling terkenal dan telah digunakan sejak lama. Memberikan kemampuan solder PCB yang sangat baik bahkan setelahnya penyimpanan jangka panjang. Lapisan HAL berteknologi maju dan murah. Kompatibel dengan semua metode yang diketahui pemasangan dan penyolderan - manual, penyolderan gelombang, reflow dalam oven, dll. Kerugian dari jenis pelapis akhir ini termasuk adanya memimpin - salah satu logam paling beracun, dilarang untuk digunakan di Uni Eropa berdasarkan arahan RoHS (Restriction of Hazardous Substances Directives), dan juga fakta bahwa lapisan HAL tidak memenuhi kondisi kerataan bantalan kontak untuk memasang sirkuit mikro dengan a tingkat integrasi yang sangat tinggi. Lapisan ini tidak cocok untuk teknologi pengikatan kristal ke papan (COB - Chip on board) dan aplikasi ke kontak ujung (lamela).

HAL bebas timah - Opsi pelapisan HAL, tetapi menggunakan solder bebas timah, misalnya Sn100, Sn96.5/Ag3/Cu0.5, SnCuNi, SnAgNi. Lapisan ini sepenuhnya memenuhi persyaratan RoHS dan memiliki keamanan dan kemampuan solder yang sangat baik. Ini lapisan akhir diterapkan lebih banyak suhu tinggi dibandingkan HAL berbasis PIC, yang menerapkan persyaratan suhu lebih tinggi pada bahan dasar papan sirkuit cetak dan komponen elektronik. Lapisan ini kompatibel dengan semua metode pemasangan dan penyolderan, baik menggunakan solder bebas timah (yang paling direkomendasikan) maupun menggunakan solder timah-timah, namun memerlukan perhatian yang cermat terhadap kondisi suhu jatah. Dibandingkan dengan HAL berbasis Sn/Pb, pelapisan ini lebih mahal karena biaya solder bebas timbal yang lebih tinggi dan juga karena konsumsi energinya yang lebih tinggi.

Masalah utama dengan lapisan HAL , adalah ketidakrataan yang signifikan pada ketebalan lapisan. Masalahnya sangat akut untuk komponen dengan pin pitch kecil, seperti QFP dengan pitch 0,5 mm atau kurang, BGA dengan pitch 0,8 mm atau kurang. Ketebalan lapisan dapat bervariasi dari 0,5 mikron hingga 40 mikron, tergantung pada dimensi geometris bantalan kontak dan dampak pisau udara yang tidak merata. Selain itu, akibat kejutan termal saat menerapkan HASL, papan sirkuit tercetak dapat melengkung dalam bentuk defleksi/torsi. Hal ini terutama berlaku untuk papan dengan ketebalan<1,0 мм и для плат с несимметричным стеком слоев, несбалансированных по меди, имеющих несимметричные по слоям сплошные медные заливки, ряды металлизированных отверстий, а также для бессвинцового покрытия.

Emas perendaman (ENIG - Electroless Nickel/Immersion Gold) - pelapis dari keluarga Ni/Au. Ketebalan lapisan: Ni 3-7 mikron, Au 0,05-0,1 mikron. Diterapkan secara kimia melalui jendela dalam masker solder. Lapisan bebas timah yang tersedia secara luas yang memberikan bantalan datar, kemampuan solder yang baik, konduktivitas permukaan bantalan yang tinggi, dan umur simpan yang lama. Ideal untuk komponen nada halus dan pengujian dalam sirkuit. Lapisan ini sepenuhnya memenuhi persyaratan RoHS. Kompatibel dengan semua metode pemasangan dan penyolderan. Lebih mahal dibandingkan HASL.

Ada banyak produsen bahan kimia untuk mengaplikasikan emas imersi, dan teknologi penerapannya bervariasi dari satu produsen bahan kimia ke produsen bahan kimia lainnya. Hasil akhirnya juga tergantung pada pilihan bahan kimia dan proses pengaplikasiannya. Beberapa bahan kimia mungkin tidak kompatibel dengan jenis tertentu topeng solder. Jenis pelapis ini rentan terhadap pembentukan dua jenis cacat kritis - “bantalan hitam” (bantalan hitam, permukaan bantalan tidak dibasahi dengan solder) dan retak di bawah beban mekanis atau termal (retak terjadi antara nikel dan lapisan tembaga, sepanjang lapisan intermetalik). Selain itu, saat mengaplikasikan pelapisan, jumlah emas harus dikontrol untuk mencegah kerapuhan sambungan solder. Kepatuhan yang tepat terhadap teknologi penerapan emas imersi dan penggantian larutan yang tepat waktu menjamin kualitas lapisan dan tidak adanya cacat pada bantalan hitam. Untuk mencegah retak akibat beban mekanis, disarankan untuk menambah ketebalan papan sirkuit tercetak menjadi 2,0 mm atau lebih bila menggunakan paket BGA yang lebih besar dari 25x25 mm atau bila ukuran papan lebih dari 250 mm. Meningkatkan ketebalan papan mengurangi tekanan mekanis pada komponen saat papan tertekuk.

Jari Emas - lapisan keluarga Ni/Au. Ketebalan lapisan: Ni 3-5 mikron, Au 0,5-1,5 mikron. Diterapkan dengan pengendapan elektrokimia (electroplating). Digunakan untuk aplikasi untuk mengakhiri kontak dan lamela. Ia memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, ketahanan terhadap abrasi dan pengaruh lingkungan yang merugikan. Sangat diperlukan jika penting untuk memastikan kontak listrik yang andal dan tahan lama.

kaleng pencelupan - lapisan kimia yang memenuhi persyaratan RoHS dan memastikan kerataan tinggi pada papan sirkuit cetak. Lapisan teknologi kompatibel dengan semua metode penyolderan. Berlawanan dengan kesalahpahaman populer berdasarkan pengalaman menggunakan jenis pelapis yang sudah ketinggalan zaman, timah imersi memberikan kemampuan solder yang baik setelah periode penyimpanan yang cukup lama - jaminan umur simpan 6 bulan. (kemampuan solder lapisan bertahan hingga satu tahun atau lebih jika disimpan dengan benar). Pemeliharaan kemampuan solder yang baik dalam jangka waktu yang lama dipastikan dengan diperkenalkannya sublapisan organologam sebagai penghalang antara tembaga pada bantalan kontak dan timah itu sendiri. Sublapisan penghalang mencegah difusi timbal balik antara tembaga dan timah, pembentukan senyawa intermetalik dan rekristalisasi timah. Lapisan akhir dengan timah celup dengan sublapisan organologam, dengan ketebalan sekitar 1 mikron, memiliki permukaan yang halus dan rata, mempertahankan kemampuan solder dan kemungkinan penyolderan ulang beberapa kali bahkan setelah jangka waktu penyimpanan yang cukup lama.

OSP (dari Pengawet Kemampuan Solder Organik Bahasa Inggris) - sekelompok pelapis akhir organik yang diaplikasikan langsung pada bantalan tembaga dan memberikan perlindungan permukaan tembaga dari oksidasi selama penyimpanan dan penyolderan. Ketika nada komponen menurun, minat terhadap pelapis yang memberikan kerataan yang diperlukan, dan khususnya OSP, terus meningkat. Baru-baru ini, pelapisan OSP telah berkembang pesat, berbagai jenis pelapis telah muncul yang menyediakan penyolderan multi-lintasan tanpa oksidasi tembaga, bahkan dengan interval waktu yang cukup lama antar lintasan (hari). Perbedaan dibuat antara lapisan tipis, sekitar 0,01 mikron, dan lapisan yang relatif tebal, 0,2 - 0,5 mikron atau lebih. Untuk memastikan penyolderan dua atau multi-pass, pilihlah lapisan yang tebal. OSP menyediakan bantalan permukaan datar, bebas timbal dan sesuai RoHS dan, bila disimpan dan ditangani dengan benar, menyediakan sambungan solder yang sangat andal. Lapisan OSP tipis lebih murah dibandingkan HAL. Tebal - hampir sama dengan HAL.

Namun, OSP tidak memastikan bahwa ujung bantalan tembaga ditutupi dengan solder selama proses reflow. Aliran solder di atas permukaan lebih buruk dibandingkan dengan lapisan HASL. Oleh karena itu, saat mengoleskan pasta, lubang pada stensil harus dibuat berukuran sama dengan bantalan kontak. Jika tidak, tidak seluruh permukaan bantalan akan tertutup solder (walaupun cacat ini hanya bersifat kosmetik, keandalan sambungan tetap sangat baik). Permukaan tembaga yang tidak dilapisi solder akan teroksidasi seiring waktu, yang dapat berdampak buruk pada perbaikan. Ada juga masalah membasahi lubang logam selama penyolderan gelombang. Fluks dalam jumlah yang cukup besar harus diterapkan sebelum menyolder, fluks harus masuk ke dalam lubang sehingga solder membasahi lubang dari dalam dan membentuk fillet di bagian belakang papan. Kerugian dari lapisan ini juga meliputi: waktu penyimpanan yang singkat sebelum digunakan, ketidakcocokan dengan pelarut terpene, keterbatasan kemampuan pengujian selama pengujian dalam sirkuit dan fungsional (yang sebagian diselesaikan dengan mengoleskan pasta solder ke titik pengujian). Jika Anda telah memilih OSP, kami merekomendasikan penggunaan pelapis ENTEK dari Enthone (ENTEK PLUS, ENTEK PLUS HT), karena pelapis tersebut memberikan kombinasi terbaik antara keterbasahan, keandalan koneksi, dan multi-pass.

Perkembangan

Mari kita lihat proses pengembangan umum untuk papan 1-2 lapis.
-Penentuan dimensi (tidak penting untuk papan tempat memotong roti).
-Pilihan ketebalan bahan papan dari berbagai standar:
-Bahan yang paling umum digunakan memiliki ketebalan 1,55 mm.
-Menggambar dimensi (tepi) papan dalam program CAD di lapisan BOARD.
-Lokasi komponen radio besar: konektor, dll. Biasanya terjadi di lapisan atas (TOP):
-Diasumsikan bahwa gambar setiap komponen, lokasi dan jumlah pin, dll. telah ditentukan (atau perpustakaan komponen yang sudah jadi digunakan).
“Menyebarkan” komponen yang tersisa ke seluruh lapisan atas, atau, lebih jarang, ke kedua lapisan untuk papan 2 sisi.
-Mulai pelacak. Jika hasilnya kurang memuaskan, komponen-komponen tersebut direposisi. Kedua langkah ini seringkali dilakukan puluhan atau ratusan kali berturut-turut.
Dalam beberapa kasus, penelusuran papan sirkuit tercetak (gambar trek) dilakukan secara manual seluruhnya atau sebagian.
-Memeriksa kesalahan papan (DRC, Pemeriksaan Aturan Desain): memeriksa celah, korsleting, komponen yang tumpang tindih, dll.
-Ekspor file ke format yang diterima oleh produsen PCB, seperti Gerber.

Manufaktur

Pembuatan papan sirkuit cetak biasanya mengacu pada pengolahan suatu benda kerja (bahan foil). Proses umumnya terdiri dari beberapa tahap: pengeboran vias, memperoleh pola konduktor dengan menghilangkan kelebihan kertas tembaga, melapisi lubang, menerapkan lapisan pelindung dan pelapisan, dan menerapkan penandaan.

Mendapatkan pola kawat

Dalam pembuatan papan sirkuit, bahan kimia, elektrolitik atau metode mekanis reproduksi pola konduktif yang diperlukan, serta kombinasinya.

Metode kimia

Metode kimia untuk pembuatan papan sirkuit cetak dari bahan foil jadi terdiri dari dua tahap utama: penerapan lapisan pelindung pada foil dan mengetsa area yang tidak terlindungi. metode kimia.

Dalam industri, lapisan pelindung diaplikasikan secara fotokimia menggunakan photoresist sensitif ultraviolet, photomask, dan sumber cahaya ultraviolet. Photoresist bisa berupa cairan atau film. Fotoresist cair diterapkan dalam kondisi industri karena sensitif terhadap ketidakpatuhan terhadap teknologi aplikasi. Film photoresist populer untuk papan sirkuit buatan tangan. Photomask adalah bahan transparan UV dengan pola lintasan tercetak di atasnya. Setelah paparan, photoresist dikembangkan dan disembuhkan seperti dalam proses fotografi konvensional.

Lapisan pelindung berupa pernis atau cat dapat diaplikasikan dengan cara sablon atau secara manual. Untuk membentuk topeng etsa pada kertas timah, amatir radio menggunakan transfer toner dari gambar yang dicetak pada printer laser (“teknologi besi laser”).

Foil yang tidak terlindungi kemudian digores dalam larutan besi klorida atau (lebih jarang) bahan kimia lainnya, misalnya garam. tembaga sulfat. Setelah etsa, pola pelindung dibersihkan dari kertas timah.

Metode mekanis

Metode pembuatan mekanis melibatkan penggunaan mesin penggilingan dan pengukiran atau peralatan lainnya penghapusan mekanis lapisan foil dari area tertentu.
-Metalisasi lubang
-Lapisan

Kemungkinan pelapisan meliputi:
-Lapisan pernis pelindung (“masker solder”).
-Pelapis timah.
-Pelapisan foil dengan logam inert (pelapisan emas, palladisasi) dan pernis konduktif untuk meningkatkan sifat kontak.
-Penutup dekoratif dan informasi (pelabelan).

PCB multilapis

Papan sirkuit cetak multilayer (disingkat MPP[sumber?], papan sirkuit cetak multilayer bahasa Inggris) digunakan dalam kasus di mana pengkabelan koneksi pada papan dua sisi menjadi terlalu rumit. Ketika kompleksitas perangkat yang dirancang dan kepadatan pemasangan meningkat, jumlah lapisan pada papan meningkat.

Pada papan multilayer, lapisan luar (dan juga vias) digunakan untuk memasang komponen, dan lapisan dalam berisi interkoneksi atau rencana daya padat (poligon). Via logam digunakan untuk menghubungkan konduktor antar lapisan. Dalam pembuatan papan sirkuit cetak multilayer, lapisan dalam dibuat terlebih dahulu, yang kemudian direkatkan melalui bantalan perekat khusus (prepreg). Selanjutnya, pengepresan, pengeboran dan metalisasi lubang tembus dilakukan.

Desain PCB Multilapis

Mari kita pertimbangkan desain khas papan multilayer (Gbr. 1). Pada varian pertama, yang paling umum, lapisan dalam papan dibentuk dari fiberglass berlapis tembaga dua sisi, yang disebut "inti". Lapisan luar terbuat dari foil tembaga, ditekan dengan lapisan dalam menggunakan bahan pengikat - bahan resin yang disebut "prepreg". Setelah ditekan pada suhu tinggi, "kue" dari papan sirkuit cetak multilayer terbentuk, di mana lubang kemudian dibor dan diberi logam. Pilihan kedua kurang umum, ketika lapisan luar dibentuk dari “inti” yang disatukan dengan prepreg. Ini adalah deskripsi yang disederhanakan; ada banyak desain lain berdasarkan opsi ini. Namun prinsip dasarnya adalah prepreg berperan sebagai bahan pengikat antar lapisan. Jelasnya, tidak mungkin ada situasi di mana dua "inti" dua sisi berdekatan tanpa penjarak prepreg, tetapi struktur foil-prepreg-foil-prepreg... dll. dimungkinkan, dan sering digunakan pada papan dengan kombinasi kompleks dari lubang buta dan tersembunyi.

Lubang buta dan tersembunyi

Syarat " lubang buta berarti transisi yang menghubungkan lapisan luar dengan lapisan dalam terdekat dan tidak memiliki akses ke lapisan luar kedua. Berasal dari kata bahasa Inggris blind, dan mirip dengan istilah "blind hole". Tersembunyi, atau terkubur (dari bahasa Inggris terkubur), lubang dibuat di lapisan dalam dan tidak ada jalan keluar ke luar. Pilihan paling sederhana untuk lubang buta dan lubang tersembunyi ditunjukkan pada Gambar. 2. Penggunaannya dibenarkan dalam kasus perkabelan yang sangat padat atau untuk papan yang sangat jenuh dengan komponen planar di kedua sisi. Kehadiran lubang-lubang ini meningkatkan biaya papan dari satu setengah hingga beberapa kali lipat, tetapi dalam banyak kasus, terutama ketika merutekan sirkuit mikro dalam paket BGA dengan nada kecil, Anda tidak dapat melakukannya tanpa lubang-lubang ini. Ada berbagai cara untuk membentuk vias tersebut, hal ini dibahas lebih rinci di bagian Papan dengan lubang buta dan tersembunyi, namun untuk saat ini mari kita lihat lebih dekat bahan dari mana papan multilayer dibuat.

Dielektrik dasar untuk papan sirkuit tercetak
Jenis dan parameter utama bahan yang digunakan untuk pembuatan MPP diberikan pada Tabel 1. Desain khas papan sirkuit cetak didasarkan pada penggunaan laminasi fiberglass standar tipe FR4, dengan suhu pengoperasian biasanya dari –50 hingga +110 ° C, suhu transisi (penghancuran) gelas Tg sekitar 135 °C. Konstanta dielektriknya Dk bisa berkisar antara 3,8 hingga 4,5, tergantung pada pemasok dan jenis bahan. Untuk meningkatkan persyaratan ketahanan panas atau saat memasang papan dalam oven menggunakan teknologi bebas timah (t hingga 260 °C), digunakan FR4 High Tg atau FR5 suhu tinggi. Ketika persyaratan untuk pengoperasian konstan pada suhu tinggi atau perubahan suhu mendadak diperlukan, polimida digunakan. Selain itu, polimida digunakan untuk pembuatan papan sirkuit dengan keandalan tinggi, untuk aplikasi militer, dan juga dalam kasus di mana diperlukan peningkatan kekuatan listrik. Untuk papan dengan sirkuit gelombang mikro (lebih dari 2 GHz), digunakan lapisan bahan gelombang mikro terpisah, atau seluruh papan terbuat dari bahan gelombang mikro (Gbr. 3). Pemasok bahan khusus yang paling terkenal adalah Rogers, Arlon, Taconic, dan Dupont. Biaya bahan-bahan ini lebih tinggi dari FR4 dan secara kasar ditunjukkan pada kolom terakhir Tabel 1 dibandingkan dengan biaya FR4. Contoh papan dengan berbagai jenis dielektrik ditunjukkan pada Gambar. 4, 5.

Ketebalan bahan
Mengetahui ketebalan material yang tersedia penting bagi seorang insinyur tidak hanya untuk menentukan ketebalan keseluruhan papan. Saat merancang MPP, pengembang dihadapkan pada tugas-tugas berikut:
- perhitungan hambatan gelombang konduktor di papan;
- perhitungan nilai isolasi tegangan tinggi interlayer;
- pemilihan struktur lubang buta dan tersembunyi.
Pilihan yang tersedia dan ketebalan berbagai bahan ditunjukkan pada tabel 2–6. Perlu diperhatikan bahwa toleransi ketebalan bahan biasanya mencapai ±10%, oleh karena itu toleransi ketebalan papan multilapis jadi tidak boleh kurang dari ±10%.

Tabel 2. “Inti” FR4 dua sisi untuk lapisan dalam papan sirkuit tercetak Ketebalan dielektrik dan ketebalan tembaga 5 µm 17 µm 35 µm 70 µm 105 µm
0,050 mm b/b
0,075 mm m z z
0,100 mm b/b
0,150mm
0,200 mm m z z
0,250 mm
0,300 mm
0,350 mm m z z
0,400 mm b/b
0,450 mm
0,710 mm m z z
0,930 mmmz
1.000 mm w
Lebih dari 1 mm

Biasanya dalam stok;
h - Berdasarkan permintaan (tidak selalu tersedia)
m - Dapat diproduksi;
Catatan: untuk memastikan keandalan papan jadi, penting untuk diketahui bahwa untuk lapisan internal asing kami lebih suka menggunakan inti dengan foil 35 mikron daripada 18 mikron (bahkan dengan konduktor dan lebar celah 0,1 mm). Hal ini meningkatkan keandalan papan sirkuit cetak.
Konstanta dielektrik inti FR4 dapat berkisar antara 3,8 hingga 4,4 tergantung mereknya.

Pelapis bantalan PCB

Mari kita lihat jenis pelapis apa yang ada untuk bantalan tembaga. Paling sering, situs dilapisi dengan paduan timah-timah, atau PIC. Cara mengaplikasikan dan meratakan permukaan solder disebut HAL atau HASL (dari bahasa Inggris Hot Air Solder Leveling - meratakan solder dengan udara panas). Lapisan ini memberikan kemampuan solder terbaik pada bantalan. Namun, pelapis tersebut digantikan oleh pelapis yang lebih modern, biasanya sesuai dengan persyaratan arahan RoHS internasional. Arahan ini mensyaratkan pelarangan adanya zat berbahaya, termasuk timbal, dalam produk. Selama ini RoHS memang belum berlaku di wilayah negara kita, namun ada baiknya kita mengingat keberadaannya. Masalah yang terkait dengan RoHS akan dijelaskan di salah satu bagian selanjutnya, namun untuk saat ini mari kita lihat opsi yang memungkinkan untuk mencakup situs MPP. HASL digunakan di mana saja kecuali diperlukan lain. Pelapisan emas perendaman (kimia) digunakan untuk memberikan permukaan papan yang lebih halus (ini sangat penting untuk bantalan BGA), tetapi memiliki kemampuan solder yang sedikit lebih rendah. Penyolderan oven dilakukan menggunakan teknologi yang kira-kira sama dengan HASL, tetapi penyolderan tangan memerlukan penggunaan fluks khusus. Lapisan organik, atau OSP, melindungi permukaan tembaga dari oksidasi. Kerugiannya adalah umur simpan yang pendek (kurang dari 6 bulan). Timah perendaman memberikan permukaan yang halus dan kemampuan solder yang baik, meskipun umur soldernya juga terbatas. HAL bebas timbal memiliki sifat yang sama dengan HAL yang mengandung timbal, namun komposisi soldernya kira-kira 99,8% timah dan 0,2% aditif. Kontak konektor bilah, yang mengalami gesekan selama pengoperasian papan, dilapisi dengan lapisan emas yang lebih tebal dan kaku. Untuk kedua jenis penyepuhan, lapisan bawah nikel digunakan untuk mencegah difusi emas.

Pelindung dan jenis pelapis papan sirkuit cetak lainnya
Untuk melengkapi gambarannya, mari kita pertimbangkan tujuan fungsional dan bahan pelapis papan sirkuit cetak.
- Masker solder - diaplikasikan pada permukaan papan untuk melindungi konduktor dari korsleting dan kotoran yang tidak disengaja, serta untuk melindungi laminasi fiberglass dari guncangan termal selama penyolderan. Masker tidak membawa beban fungsional lainnya dan tidak dapat berfungsi sebagai perlindungan terhadap kelembapan, jamur, kerusakan, dll. (kecuali jika jenis masker khusus digunakan).
- Penandaan - diterapkan pada papan dengan cat di atas topeng untuk menyederhanakan identifikasi papan itu sendiri dan komponen yang terletak di atasnya.
- Masker yang dapat dikupas - diterapkan pada area tertentu pada papan yang perlu dilindungi sementara, misalnya, dari penyolderan. Mudah untuk dihilangkan di kemudian hari, karena merupakan senyawa seperti karet dan mudah terkelupas.
- Lapisan kontak karbon - diterapkan pada area tertentu pada papan sebagai bidang kontak untuk keyboard. Lapisan ini memiliki konduktivitas yang baik, tidak teroksidasi dan tahan aus.
- Elemen resistif grafit - dapat diaplikasikan pada permukaan papan untuk menjalankan fungsi resistor. Sayangnya, keakuratan denominasinya rendah - tidak lebih akurat dari ±20% (dengan penyesuaian laser - hingga 5%).
- Jumper kontak perak - dapat diterapkan sebagai konduktor tambahan, menciptakan lapisan konduktif lain ketika tidak ada cukup ruang untuk perutean. Terutama digunakan untuk papan sirkuit cetak satu lapis dan dua sisi.

Kesimpulan
Pilihan bahannya banyak, namun sayangnya, seringkali ketika memproduksi papan sirkuit cetak seri kecil dan menengah, batu sandungannya adalah ketersediaan bahan yang diperlukan di gudang pabrik yang memproduksi MPP. Oleh karena itu, sebelum merancang MPP, terutama jika kita berbicara tentang membuat desain non-standar dan menggunakan bahan non-standar, perlu disepakati dengan produsen mengenai bahan dan ketebalan lapisan yang digunakan dalam MPP, dan mungkin memesan bahan-bahan tersebut. di muka.

Papan sirkuit tercetak (Bahasa Inggris: papan sirkuit tercetak, PCB, atau papan kabel tercetak, PWB) - pelat yang terbuat dari dielektrik, pada permukaan dan/atau volumenya terbentuk rangkaian penghantar listrik sirkuit elektronik. Papan sirkuit tercetak dirancang untuk menghubungkan berbagai komponen elektronik secara elektrik dan mekanis. Komponen elektronik pada papan sirkuit tercetak dihubungkan melalui terminalnya ke elemen pola konduktif, biasanya dengan menyolder.

Tidak seperti pemasangan di permukaan, pada papan sirkuit tercetak, pola konduktif listrik terbuat dari foil, terletak seluruhnya pada dasar isolasi yang kokoh. Papan sirkuit tercetak berisi lubang pemasangan dan bantalan untuk memasang komponen bertimbal atau planar. Selain itu, papan sirkuit tercetak memiliki vias untuk menghubungkan bagian-bagian foil secara elektrik yang terletak di berbagai lapisan papan. DENGAN Pesta Diluar Papan biasanya dilapisi dengan lapisan pelindung (“topeng solder”) dan penandaan (gambar dan teks pendukung sesuai dengan dokumentasi desain).

Tergantung pada jumlah lapisan dengan pola konduktif listrik, papan sirkuit tercetak dibagi menjadi:

satu sisi (OSP): hanya ada satu lapisan foil yang direkatkan pada satu sisi lembaran dielektrik.

dua sisi (DPP): dua lapis foil.

multilayer (MLP): menggagalkan tidak hanya pada kedua sisi papan, tetapi juga pada lapisan dalam dielektrik. Papan sirkuit cetak multilayer dibuat dengan merekatkan beberapa papan satu sisi atau dua sisi.

Ketika kompleksitas perangkat yang dirancang dan kepadatan pemasangan meningkat, jumlah lapisan pada papan meningkat.

Dasar dari papan sirkuit cetak adalah dielektrik, bahan yang paling umum digunakan adalah fiberglass dan getinax. Selain itu, dasar papan sirkuit tercetak dapat berupa dasar logam yang dilapisi dengan dielektrik (misalnya, aluminium anodisasi); lapisan tembaga pada trek diaplikasikan di atas dielektrik. Papan sirkuit tercetak tersebut digunakan dalam elektronika daya untuk menghilangkan panas secara efisien dari komponen elektronik. Dalam hal ini, dasar logam papan dipasang ke radiator. Bahan yang digunakan untuk papan sirkuit cetak yang beroperasi dalam kisaran gelombang mikro dan pada suhu hingga 260 °C adalah fluoroplastik yang diperkuat dengan kain kaca (misalnya, FAF-4D) dan keramik. Papan sirkuit fleksibel terbuat dari bahan polimida seperti Kapton.

Bahan apa yang akan kita gunakan untuk membuat papan?

Bahan yang paling umum dan terjangkau untuk membuat papan adalah Getinax dan Fiberglass. Kertas Getinax diresapi dengan pernis Bakelite, textolite fiberglass dengan epoksi. Kami pasti akan menggunakan fiberglass!

Laminasi fiberglass foil adalah lembaran yang terbuat dari kain kaca, diresapi dengan pengikat berdasarkan resin epoksi dan dilapisi di kedua sisinya dengan foil tahan tembaga elektrolitik galvanik setebal 35 mikron. Suhu maksimum yang diizinkan adalah dari -60ºС hingga +105ºС. Ini memiliki sifat isolasi mekanik dan listrik yang sangat tinggi dan dapat dengan mudah dikerjakan dengan memotong, mengebor, menginjak.

Fiberglass terutama digunakan satu atau dua sisi dengan ketebalan 1,5 mm dan dengan foil tembaga dengan ketebalan 35 mikron atau 18 mikron. Kami akan menggunakan laminasi fiberglass satu sisi dengan ketebalan 0,8 mm dengan foil setebal 35 mikron (mengapa akan dibahas secara detail di bawah).

Metode pembuatan papan sirkuit tercetak di rumah

Papan dapat diproduksi secara kimia dan mekanis.

Dengan metode kimia, di tempat-tempat di mana seharusnya ada jejak (pola) di papan, komposisi pelindung (pernis, toner, cat, dll.) diterapkan pada kertas timah. Selanjutnya, papan direndam dalam larutan khusus (besi klorida, hidrogen peroksida, dan lain-lain) yang “terkorosi” kertas tembaga, tetapi tidak mempengaruhi komposisi pelindung. Akibatnya, tembaga tetap berada di bawah senyawa pelindung. Komposisi pelindung kemudian dihilangkan dengan pelarut dan papan yang sudah jadi tetap ada.

Cara mekanis menggunakan pisau bedah (untuk produksi manual) atau mesin milling. Pemotong khusus membuat alur pada kertas timah, akhirnya meninggalkan pulau-pulau dengan kertas timah - pola yang diperlukan.

Mesin penggilingan cukup mahal, dan mesin penggilingan itu sendiri mahal dan memiliki sumber daya yang pendek. Jadi kami tidak akan menggunakan metode ini.

Metode kimia yang paling sederhana adalah manual. Dengan menggunakan pernis risograf, kami menggambar trek di papan dan kemudian mengetsanya dengan larutan. Metode ini tidak memungkinkan pembuatan papan rumit dengan garis yang sangat tipis - jadi ini juga bukan kasus kami.

Cara pembuatan papan sirkuit selanjutnya adalah dengan menggunakan photoresist. Ini adalah teknologi yang sangat umum (papan dibuat menggunakan metode ini di pabrik) dan sering digunakan di rumah. Ada banyak sekali artikel dan cara membuat papan menggunakan teknologi ini di Internet. Ini memberikan hasil yang sangat bagus dan dapat diulang. Namun, ini juga bukan pilihan kami. Alasan utamanya adalah bahan yang agak mahal (photoresist, yang juga rusak seiring waktu), serta alat tambahan (lampu penerangan UV, laminator). Tentu saja, jika Anda memiliki produksi papan sirkuit dalam skala besar di rumah - maka photoresist tidak ada bandingannya - kami sarankan untuk menguasainya. Perlu juga dicatat bahwa peralatan dan teknologi photoresist memungkinkan kami memproduksi sablon sutra dan masker pelindung pada papan sirkuit.

Dengan munculnya printer laser, amatir radio mulai aktif menggunakannya untuk pembuatan papan sirkuit. Seperti yang Anda ketahui, printer laser menggunakan “toner” untuk mencetak. Ini adalah bubuk khusus yang disinter di bawah suhu dan menempel pada kertas - hasilnya adalah gambar. Toner ini tahan terhadap berbagai bahan kimia sehingga dapat digunakan sebagai lapisan pelindung pada permukaan tembaga.

Jadi, metode kami adalah memindahkan toner dari kertas ke permukaan kertas tembaga dan kemudian mengetsa papan dengan larutan khusus untuk membuat pola.

Karena kemudahan penggunaannya, metode ini tersebar luas di radio amatir. Jika Anda mengetik di Yandex atau Google cara mentransfer toner dari kertas ke papan, Anda akan langsung menemukan istilah seperti "LUT" - teknologi penyetrikaan laser. Papan yang menggunakan teknologi ini dibuat seperti ini: pola lintasan dicetak dalam versi cermin, kertas diaplikasikan pada papan dengan pola pada tembaga, bagian atas kertas ini disetrika, toner melunak dan menempel pada papan. papan. Kertas tersebut kemudian direndam dalam air dan papan siap.

Ada “sejuta” artikel di Internet tentang cara membuat papan menggunakan teknologi ini. Namun teknologi ini mempunyai banyak kekurangan sehingga memerlukan penanganan langsung dan waktu yang sangat lama untuk beradaptasi. Artinya, Anda perlu merasakannya. Pembayarannya tidak keluar pada kali pertama, melainkan keluar setiap saat. Ada banyak perbaikan - penggunaan laminator (dengan modifikasi - yang biasa tidak memiliki suhu yang cukup), yang memungkinkan Anda mencapai hasil yang sangat baik. Bahkan ada metode untuk membuat alat pengepres panas khusus, tetapi semua ini memerlukan peralatan khusus. Kerugian utama dari teknologi LUT:

kepanasan - jejaknya menyebar - menjadi lebih lebar

terlalu panas - bekasnya tetap menempel di kertas

kertasnya “digoreng” ke papan - meski basah sulit dilepas - akibatnya toner bisa rusak. Ada banyak informasi di Internet tentang kertas mana yang harus dipilih.

Toner berpori - setelah kertas dikeluarkan, pori-pori mikro tetap berada di dalam toner - melaluinya papan juga tergores - diperoleh jalur yang terkorosi

pengulangan hasil - hari ini sangat baik, besok buruk, lalu baik - sangat sulit untuk mencapai hasil yang stabil - Anda memerlukan suhu yang sangat konstan untuk memanaskan toner, Anda memerlukan tekanan kontak yang stabil di papan.

Ngomong-ngomong, saya tidak bisa membuat papan menggunakan metode ini. Saya mencoba melakukannya di majalah dan kertas berlapis. Akibatnya, saya bahkan merusak papannya - tembaganya membengkak karena terlalu panas.

Untuk beberapa alasan, hanya ada sedikit informasi di Internet tentang metode transfer toner lainnya - metode transfer bahan kimia dingin. Hal ini didasarkan pada kenyataan bahwa toner tidak larut dalam alkohol, tetapi larut dalam aseton. Alhasil, jika Anda memilih campuran aseton dan alkohol yang hanya akan melembutkan toner, maka toner tersebut bisa “direkatkan kembali” ke papan kertas. Saya sangat menyukai metode ini dan langsung membuahkan hasil - papan pertama sudah siap. Namun, ternyata kemudian, saya tidak dapat menemukan informasi detail di mana pun yang dapat memberikan hasil 100%. Kita memerlukan metode yang bahkan seorang anak pun dapat membuat papan tersebut. Tapi kedua kalinya tidak berhasil membuat papannya, lagi-lagi butuh waktu lama untuk memilih bahan-bahan yang diperlukan.

Hasilnya, setelah banyak usaha, serangkaian tindakan dikembangkan, semua komponen dipilih yang memberikan, jika tidak 100%, maka 95% hasil yang baik. Dan yang terpenting, prosesnya sangat sederhana sehingga anak dapat membuat papan itu sendiri sepenuhnya. Ini adalah metode yang akan kami gunakan. (tentu saja, Anda dapat terus membawanya ke ideal - jika Anda melakukannya lebih baik, maka tulislah). Keuntungan dari metode ini:

semua reagen tidak mahal, mudah diakses, dan aman

tidak diperlukan alat tambahan (setrika, lampu, laminator - tidak ada, meskipun tidak - Anda memerlukan panci)

tidak ada cara untuk merusak papan - papan tidak memanas sama sekali

kertasnya lepas sendiri - anda bisa melihat hasil transfer toner - dimana transfernya tidak keluar

tidak ada pori-pori di toner (ditutup dengan kertas) - oleh karena itu, tidak ada mordan

kami melakukan 1-2-3-4-5 dan kami selalu mendapatkan hasil yang sama - pengulangan hampir 100%

Sebelum kita mulai, mari kita lihat papan apa yang kita butuhkan dan apa yang bisa kita lakukan di rumah dengan menggunakan metode ini.

Persyaratan dasar untuk papan yang diproduksi

Kami akan membuat perangkat pada mikrokontroler, menggunakan sensor dan sirkuit mikro modern. Microchip semakin kecil dan kecil. Oleh karena itu, persyaratan dewan berikut harus dipenuhi:

papan harus bersisi ganda (sebagai aturan, sangat sulit untuk menyambungkan papan satu sisi, membuat papan empat lapis di rumah cukup sulit, mikrokontroler memerlukan lapisan tanah untuk melindungi dari gangguan)

tebal trek harus 0,2 mm - ukuran ini cukup - 0,1 mm akan lebih baik - tetapi ada kemungkinan tergores dan trek terlepas saat menyolder

jarak antar trek adalah 0,2 mm - ini cukup untuk hampir semua sirkuit. Mengurangi jarak menjadi 0,1 mm penuh dengan penggabungan trek dan kesulitan dalam memantau papan untuk mengetahui adanya korsleting.

Kami tidak akan menggunakan masker pelindung, kami juga tidak akan melakukan sablon sutra - ini akan mempersulit produksi, dan jika Anda membuat papan sendiri, maka hal ini tidak diperlukan. Sekali lagi, ada banyak informasi tentang topik ini di Internet, dan jika mau, Anda dapat melakukan “maraton” sendiri.

Kami tidak akan melapisi papannya, ini juga tidak perlu (kecuali Anda membuat perangkat selama 100 tahun). Untuk perlindungan kita akan menggunakan pernis. Tujuan utama kami adalah membuat papan untuk perangkat di rumah dengan cepat, efisien, dan murah.

Seperti inilah tampilan papan yang sudah jadi. dibuat dengan metode kami - trek 0,25 dan 0,3, jarak 0,2

Cara membuat papan dua sisi dari 2 papan satu sisi

Salah satu tantangan dalam membuat papan dua sisi adalah menyelaraskan sisi-sisinya sehingga vias sejajar. Biasanya “sandwich” dibuat untuk ini. Dua sisi dicetak pada selembar kertas sekaligus. Lembarannya dilipat menjadi dua, dan sisi-sisinya disejajarkan secara akurat menggunakan tanda khusus. Textolite dua sisi ditempatkan di dalam. Dengan metode LUT, sandwich seperti itu disetrika dan diperoleh papan dua sisi.

Namun pada metode cold toner transfer, perpindahannya sendiri dilakukan dengan menggunakan cairan. Oleh karena itu sangat sulit untuk mengatur proses pembasahan satu sisi secara bersamaan dengan sisi lainnya. Ini, tentu saja, juga dapat dilakukan, tetapi dengan bantuan alat khusus - mesin press mini (wakil). Lembaran kertas tebal diambil - yang menyerap cairan untuk mentransfer toner. Seprai dibasahi agar cairan tidak menetes dan lembaran tetap mempertahankan bentuknya. Dan kemudian "sandwich" dibuat - lembaran yang dibasahi, selembar kertas toilet untuk menyerap kelebihan cairan, selembar kertas dengan gambar, papan dua sisi, selembar kertas dengan gambar, selembar kertas toilet, lembaran yang dibasahi lagi. Semua ini dijepit secara vertikal dengan cara yang buruk. Tapi kami tidak akan melakukan itu, kami akan melakukannya dengan lebih sederhana.

Ide yang sangat bagus muncul di forum pembuatan papan - betapa sulitnya membuat papan dua sisi - ambil pisau dan potong PCB menjadi dua. Karena fiberglass adalah bahan berlapis, hal ini tidak sulit dilakukan dengan keahlian tertentu:

Hasilnya, dari satu papan dua sisi setebal 1,5 mm kami mendapatkan dua bagian satu sisi.

Selanjutnya kita membuat dua papan, mengebornya dan hanya itu - keduanya sejajar sempurna. Tidak selalu mungkin untuk memotong PCB secara merata, dan pada akhirnya muncul ide untuk menggunakan PCB satu sisi tipis dengan ketebalan 0,8 mm. Kedua bagian tersebut tidak perlu direkatkan; keduanya akan ditahan oleh jumper yang disolder pada vias, tombol, dan konektor. Namun jika perlu, Anda bisa merekatkannya dengan lem epoksi tanpa masalah.

Keuntungan utama dari pendakian ini:

Textolite dengan ketebalan 0,8 mm mudah dipotong dengan gunting kertas! Bentuknya apapun, sangat mudah dipotong agar pas dengan badan.

PCB tipis - transparan - dengan menyorotkan senter dari bawah, Anda dapat dengan mudah memeriksa kebenaran semua trek, korsleting, putus.

Menyolder satu sisi lebih mudah - komponen di sisi lain tidak mengganggu dan Anda dapat dengan mudah mengontrol penyolderan pin sirkuit mikro - Anda dapat menghubungkan sisi-sisinya di bagian paling akhir

Anda perlu mengebor lubang dua kali lebih banyak dan lubangnya mungkin sedikit tidak cocok

Kekakuan struktur sedikit hilang jika Anda tidak merekatkan papan, tetapi perekatan sangat tidak nyaman

Sulit untuk membeli laminasi fiberglass satu sisi dengan ketebalan 0,8 mm, kebanyakan orang menjual 1,5 mm, tetapi jika Anda tidak bisa mendapatkannya, Anda dapat memotong textolite yang lebih tebal dengan pisau.

Mari beralih ke detailnya.

Alat dan bahan kimia yang diperlukan

Kami membutuhkan bahan-bahan berikut:

Sekarang kita sudah memiliki semuanya, mari kita lakukan langkah demi langkah.

1. Tata letak lapisan papan pada selembar kertas untuk dicetak menggunakan InkScape

Set collet otomatis:

Kami merekomendasikan opsi pertama - lebih murah. Selanjutnya, Anda perlu menyolder kabel dan sakelar (sebaiknya tombol) ke motor. Tombol sebaiknya diletakkan di badan agar lebih nyaman menghidupkan dan mematikan motor dengan cepat. Yang tersisa hanyalah memilih catu daya, Anda dapat mengambil catu daya apa pun dengan arus 7-12V 1A (lebih sedikit mungkin), jika tidak ada catu daya seperti itu, maka pengisian USB pada 1-2A atau baterai Krona mungkin cocok (Anda hanya perlu mencobanya - tidak semua orang suka mengisi daya motor, motor mungkin tidak dapat hidup).

Bor sudah siap, Anda bisa mengebor. Namun Anda hanya perlu mengebor dengan ketat pada sudut 90 derajat. Anda dapat membuat mesin mini - ada berbagai skema di Internet:

Namun ada solusi yang lebih sederhana.

jig pengeboran

Untuk mengebor tepat 90 derajat, cukup membuat jig pengeboran. Kami akan melakukan sesuatu seperti ini:

Cara membuatnya sangat mudah. Ambil selembar plastik apa saja. Kami menempatkan bor kami di atas meja atau permukaan datar lainnya. Dan bor lubang pada plastik menggunakan bor yang diperlukan. Penting untuk memastikan pergerakan bor secara horizontal. Anda bisa menyandarkan motor ke dinding atau rel dan plastiknya juga. Selanjutnya, gunakan bor besar untuk mengebor lubang collet. Dari sisi sebaliknya, bor atau potong sepotong plastik agar bor terlihat. Anda dapat merekatkan permukaan anti selip ke bawah - kertas atau karet gelang. Jig seperti itu harus dibuat untuk setiap latihan. Ini akan memastikan pengeboran yang sangat akurat!

Opsi ini juga cocok, potong sebagian plastik di atas dan potong sudut dari bawah.

Berikut cara mengebornya:

Kami menjepit bor sehingga menonjol 2-3 mm saat collet terendam sepenuhnya. Kami meletakkan bor di tempat yang ingin kami bor (saat mengetsa papan, kami akan memiliki tanda tempat mengebor dalam bentuk lubang mini di tembaga - di Kicad kami secara khusus memberi tanda centang untuk ini, sehingga bor akan berdiri sendiri di sana), tekan jig dan nyalakan motor - lubang sudah siap. Untuk penerangan, Anda bisa menggunakan senter dengan meletakkannya di atas meja.

Seperti yang kami tulis sebelumnya, Anda hanya dapat mengebor lubang di satu sisi - di tempat yang sesuai dengan trek - bagian kedua dapat dibor tanpa jig di sepanjang lubang pemandu pertama. Ini menghemat sedikit usaha.

8. Melapisi papan

Mengapa papan diberi timah - terutama untuk melindungi tembaga dari korosi. Kerugian utama dari tinning adalah papan terlalu panas dan kemungkinan kerusakan pada trek. Jika Anda tidak memiliki stasiun solder, jangan gunakan papan timah! Jika ya, maka risikonya minimal.

Anda dapat melapisi papan dengan paduan ROSE dalam air mendidih, tetapi biayanya mahal dan sulit diperoleh. Lebih baik timah dengan solder biasa. Untuk melakukan ini secara efisien, Anda perlu membuat perangkat sederhana dengan lapisan yang sangat tipis. Kami mengambil sepotong kepang untuk menyolder bagian dan meletakkannya di ujungnya, mengencangkannya ke ujung dengan kawat agar tidak lepas:

Kami menutupi papan dengan fluks - misalnya LTI120 dan jalinan juga. Sekarang kita memasukkan timah ke dalam kepang dan memindahkannya di sepanjang papan (mengecatnya) - kita mendapatkan hasil yang luar biasa. Namun saat Anda menggunakan jalinan, jalinan tersebut akan terlepas dan bulu tembaga mulai tertinggal di papan - harus dilepas, jika tidak maka akan terjadi korsleting! Anda dapat melihatnya dengan sangat mudah dengan menyorotkan senter di bagian belakang papan. Dengan metode ini, sebaiknya gunakan besi solder yang kuat (60 watt) atau paduan ROSE.

Akibatnya, lebih baik tidak melapisi papan, tetapi memolesnya di bagian paling akhir - misalnya, PLASTIK 70, atau pernis akrilik sederhana yang dibeli dari suku cadang mobil KU-9004:

Penyempurnaan metode transfer toner

Ada dua poin dalam metode ini yang dapat disesuaikan dan mungkin tidak langsung berfungsi. Untuk mengkonfigurasinya, Anda perlu membuat papan uji di Kicad, trek dalam spiral persegi dengan ketebalan berbeda, dari 0,3 hingga 0,1 mm dan dengan interval berbeda, dari 0,3 hingga 0,1 mm. Sebaiknya segera cetak beberapa sampel tersebut dalam satu lembar dan lakukan penyesuaian.

Kemungkinan masalah yang akan kami perbaiki:

1) trek dapat mengubah geometri - menyebar, menjadi lebih lebar, biasanya sangat kecil, hingga 0,1 mm - tetapi ini tidak bagus

2) toner mungkin tidak menempel dengan baik pada papan, lepas saat kertas dikeluarkan, atau tidak menempel dengan baik pada papan

Masalah pertama dan kedua saling berhubungan. Saya menyelesaikan yang pertama, Anda datang ke yang kedua. Kita perlu menemukan kompromi.

Jejak dapat menyebar karena dua alasan - terlalu banyak tekanan, terlalu banyak aseton dalam cairan yang dihasilkan. Pertama-tama, Anda perlu mencoba mengurangi beban. Beban minimumnya sekitar 800g, tidak boleh dikurangi lebih rendah. Oleh karena itu, kami menempatkan beban tanpa tekanan apa pun - kami hanya meletakkannya di atas dan hanya itu. Harus ada 2-3 lapis tisu toilet untuk memastikan penyerapan larutan berlebih dengan baik. Anda harus memastikan bahwa setelah menghilangkan beban, kertas harus berwarna putih, tanpa noda ungu. Noda seperti itu menandakan toner meleleh parah. Jika Anda tidak dapat menyesuaikannya dengan beban dan jejaknya masih kabur, tingkatkan proporsi penghapus cat kuku dalam larutan. Anda bisa menambahnya menjadi 3 bagian cairan dan 1 bagian aseton.

Masalah kedua, jika tidak ada pelanggaran geometri, menunjukkan berat beban yang tidak mencukupi atau jumlah aseton yang sedikit. Sekali lagi, ada baiknya memulai dengan beban. Lebih dari 3 kg tidak masuk akal. Jika toner masih tidak menempel dengan baik pada papan, Anda perlu menambah jumlah aseton.

Masalah ini terutama terjadi saat Anda mengganti penghapus cat kuku. Sayangnya, ini bukan komponen permanen atau murni, namun tidak memungkinkan untuk diganti dengan yang lain. Saya coba menggantinya dengan alkohol, namun ternyata campurannya tidak homogen dan tonernya menempel di beberapa bagian. Selain itu, penghapus cat kuku mungkin mengandung aseton, sehingga jumlah yang dibutuhkan lebih sedikit. Secara umum, Anda perlu melakukan penyetelan seperti itu satu kali hingga cairannya habis.

Papan sudah siap

Jika Anda tidak segera menyolder papan, papan itu harus dilindungi. Cara termudah untuk melakukannya adalah dengan melapisinya dengan fluks rosin alkohol. Sebelum menyolder, lapisan ini perlu dihilangkan, misalnya dengan isopropil alkohol.

Pilihan alternatif

Anda juga bisa membuat papan:

Selain itu, layanan pembuatan papan khusus kini mulai populer - misalnya Easy EDA. Jika Anda membutuhkan papan yang lebih kompleks (misalnya papan 4 lapis), maka ini adalah satu-satunya jalan keluar.

Laminasi fiberglass lebih sering digunakan dibandingkan bahan lain untuk membuat alas papan yang kaku. Laminasi fiberglass memiliki sifat dielektrik yang baik, kekuatan mekanik dan ketahanan kimia, daya tahan dan keamanan; laminasi fiberglass dapat digunakan dalam kondisi kelembaban tinggi. Karakteristik material yang paling penting adalah sifat isolasi listrik dan karakteristik terpenting kedua adalah suhu transisi kaca Tg, yang membatasi ruang lingkup penerapannya. Suhu transisi suatu material dari wujud padat ke plastis – suhu transisi gelas. Semakin tinggi suhu transisi gelas resin, semakin rendah koefisien ekspansi linier dielektrik, yang menyebabkan rusaknya konduktor papan. Suhu transisi gelas bergantung pada berat molekul molekul resin yang digunakan dalam pembuatan bahan. Kemunculan dan peningkatan elastisitas terjadi pada kisaran suhu tertentu. Nilai sentral dalam kisaran ini disebut suhu transisi gelas. Peningkatan suhu transisi kaca dimungkinkan dengan peningkatan teknologi produksi fiberglass.

Fiberglass adalah bahan yang dibuat dengan pengepresan panas dari beberapa lapisan fiberglass yang diresapi dengan bahan pengikat - resin epoksi atau fenol-formaldehida. Ada banyak merek yang tersedia untuk berbagai kondisi pengoperasian. Berbagai persyaratan untuk teknologi manufaktur telah dikembangkan. Suhu penyalaan berbagai tingkatan fiberglass adalah dari 300 hingga 500 °C. STEF Merek laminasi fiberglass domestik yang umum adalah singkatan dari laminasi fiberglass epoksi-fenolik. STEF-1 berbeda dari STEF hanya dalam teknologi manufakturnya, sehingga lebih cocok untuk pemrosesan mekanis. STEF-U telah meningkatkan sifat isolasi mekanik dan listrik dibandingkan dengan merek STEF-1.

Variasi dari bahan ini adalah fiberglass berlapis foil, yang digunakan dalam produksi papan sirkuit.

menggagalkan bahan adalah bahan dasar papan, yang mempunyai foil konduktif pada salah satu atau kedua sisinya - lembaran bahan konduktif yang dimaksudkan untuk membentuk pola konduktif pada papan. Keberhasilan produksi papan dan keandalan perangkat yang diproduksi bergantung pada kualitas dan parameter bahan yang digunakan.

Laminasi fiberglass foil memiliki banyak merk. Untuk produksi papan, merek dalam negeri digunakan sesuai dengan Gost, diproduksi oleh produsen kami: SF, SONF-U, STF, STNF, SNF, DFM-59, SFVN dan merk fiberglass laminasi import FR-4, FR-5, CEM-3 mengalami banyak modifikasi. Untuk pembuatan papan yang dimaksudkan untuk pengoperasian pada kondisi normal dan kelembaban tinggi pada suhu -60 s/d +85 °C digunakan merk SF yang mempunyai banyak jenis, salah satunya SF-1-35G.

Sebutan atas nama SF-1-35G:

• SF - laminasi fiberglass foil
• 1 - satu sisi
• 35 - Ketebalan foil 35 mikron
• G - foil tahan galvanis

Untuk produksi sebagian besar perangkat elektronik, merek dapat digunakan SONF-U, suhu pengoperasiannya dari -60 hingga +155 °C. Sebutan pada namanya: S dan F - foil fiberglass, OH - serba guna, U - mengandung bahan tambahan yang mengandung bromin dan termasuk dalam golongan plastik tidak mudah terbakar. Ketebalan foil yang ditempatkan pada alas berkisar antara 18, 35, 50, 70, 105 mikron. Ketebalan laminasi fiberglass foil berkisar dari 0,5 hingga 3mm.

FR-4 fiberglass foil impor yang tahan api (Fire Retardent). FR-4 sejauh ini merupakan kualitas material yang paling umum untuk produksi papan sirkuit cetak. Teknologi tinggi dan karakteristik kinerja menentukan popularitas materi ini.

FR-4 memiliki ketebalan nominal 1,6 mm, dilapisi dengan foil tembaga 35 mikron di satu atau kedua sisi. Standar FR-4 memiliki tebal 1,6 mm dan terdiri dari delapan lapisan (“prepreg”) fiberglass. Lapisan tengah biasanya berisi logo pabrikan, warnanya mencerminkan kelas mudah terbakar bahan ini (merah - UL94-VO, biru - UL94-HB). Biasanya FR-4 transparan dan standar warna hijau ditentukan oleh warna masker solder yang diterapkan pada PCB jadi

• hambatan listrik volumetrik setelah pengkondisian dan restorasi (Ohm x m): 9,2 x 1013;
• hambatan listrik permukaan (Ohm): 1,4 x1012;
• kekuatan mengupas foil setelah terkena larutan galvanik (N/mm): 2.2;
• sifat mudah terbakar (metode uji vertikal): kelas Vо.

Fiberglass foil satu sisi CEM-3. CEM-3 merupakan material impor (Composite Epoxy Material), paling mirip dengan laminasi fiberglass foil merk FR-4, dengan harga 10-15% lebih murah. Ini adalah dasar fiberglass di antara dua lapisan luar fiberglass. Cocok untuk metalisasi lubang. CEM-3 adalah bahan berwarna putih susu atau transparan, sangat halus. Bahannya mudah dibor dan dicap. Selain foil PCB, banyak bahan berbeda yang digunakan untuk membuat papan.

Dapatkaninax

Getinaks foil satu sisi.

Foil getinax dimaksudkan untuk pembuatan papan yang dimaksudkan untuk beroperasi pada kelembaban udara normal dengan pemasangan komponen satu atau dua sisi tanpa lubang metalisasi. Perbedaan teknologi antara getinax dan laminasi fiberglass adalah penggunaan kertas daripada fiberglass dalam produksinya. Bahannya murah dan mudah dicap. Memiliki karakteristik kelistrikan yang baik pada kondisi normal. Bahan ini memiliki kelemahan: ketahanan kimia yang buruk dan ketahanan panas yang buruk, higroskopisitas.

Merk getinaks foil dalam negeri GF-1-35, GF-2-35, GF-1-50 dan GF-2-50 dirancang untuk beroperasi pada kelembaban relatif 45 - 76% dan suhu 15 - 35 C°, bahan dasarnya berwarna coklat. XPC, FR-1, FR-2 – getinaks foil impor. Bahan-bahan ini berbahan dasar kertas dengan bahan pengisi fenolik, bahannya mudah dicap.

- FR-3– modifikasi FR-2, tetapi resin epoksi digunakan sebagai pengisi sebagai pengganti resin fenolik. Bahan ini dimaksudkan untuk produksi papan tanpa lubang metalisasi.

- CEM-1– bahan yang terdiri dari resin epoksi (Composite Epoxy Material) di atas dasar kertas dengan satu lapisan fiberglass. Dirancang untuk produksi papan sirkuit tanpa lubang metalisasi; bahannya dapat dicap dengan baik. Biasanya berwarna putih susu atau kuning susu.

Bahan foil lainnya digunakan untuk kondisi pengoperasian yang lebih parah, namun memiliki harga yang lebih tinggi. Basisnya dibuat berdasarkan senyawa kimia yang meningkatkan sifat papan: keramik, aramid, poliester, resin polimida, bismaleinimida-triazin, sianat ester, fluoroplastik.

Pelapis bantalan PCB

Mari kita lihat jenis pelapis apa yang ada untuk bantalan tembaga. Paling sering situs dicakup paduan timah-timah, atau POS. Cara mengaplikasikan dan meratakan permukaan solder disebut HAL atau HASL(dari Bahasa Inggris Hot Air Solder Leveling - meratakan solder dengan udara panas). Lapisan ini memberikan kemampuan solder terbaik pada bantalan. Namun, pelapis tersebut digantikan oleh pelapis yang lebih modern, biasanya sesuai dengan persyaratan arahan internasional RoHS. Arahan ini mensyaratkan pelarangan adanya zat berbahaya, termasuk timbal, dalam produk. Selama ini RoHS memang belum berlaku di wilayah negara kita, namun ada baiknya kita mengingat keberadaannya. HASL digunakan di mana saja kecuali diperlukan lain. Pelapisan emas perendaman (kimia) digunakan untuk memberikan permukaan papan yang lebih halus (ini sangat penting untuk bantalan BGA), tetapi memiliki kemampuan solder yang sedikit lebih rendah. Penyolderan oven dilakukan menggunakan teknologi yang kira-kira sama dengan HASL, tetapi penyolderan tangan memerlukan penggunaan fluks khusus. Lapisan organik, atau OSP, melindungi permukaan tembaga dari oksidasi. Kerugiannya adalah umur simpan yang pendek (kurang dari 6 bulan). Timah perendaman memberikan permukaan yang halus dan kemampuan solder yang baik, meskipun umur soldernya juga terbatas. HAL bebas timbal memiliki sifat yang sama dengan HAL yang mengandung timbal, namun komposisi soldernya kira-kira 99,8% timah dan 0,2% aditif. Kontak konektor bilah, yang mengalami gesekan selama pengoperasian papan, dilapisi dengan lapisan emas yang lebih tebal dan kaku. Untuk kedua jenis penyepuhan, lapisan bawah nikel digunakan untuk mencegah difusi emas.

Pelindung dan jenis pelapis papan sirkuit cetak lainnya

Untuk melengkapi gambarannya, mari kita pertimbangkan tujuan fungsional dan bahan pelapis papan sirkuit cetak.

Masker solder - diaplikasikan pada permukaan papan untuk melindungi konduktor dari korsleting dan kotoran yang tidak disengaja, serta untuk melindungi fiberglass dari guncangan termal selama penyolderan. Masker tidak membawa beban fungsional lainnya dan tidak dapat berfungsi sebagai perlindungan terhadap kelembapan, jamur, kerusakan, dll. (kecuali jika jenis masker khusus digunakan).

Penandaan - diterapkan pada papan dengan cat di atas topeng untuk menyederhanakan identifikasi papan itu sendiri dan komponen yang terletak di atasnya.

Masker yang dapat dikupas - diterapkan pada area tertentu pada papan yang perlu dilindungi sementara, misalnya, dari penyolderan. Mudah untuk dihilangkan di kemudian hari, karena merupakan senyawa seperti karet dan mudah terkelupas.

Lapisan kontak karbon - diterapkan pada area tertentu pada papan sebagai bidang kontak untuk keyboard. Lapisan ini memiliki konduktivitas yang baik, tidak teroksidasi dan tahan aus.

Elemen resistif grafit - dapat diaplikasikan pada permukaan papan untuk menjalankan fungsi resistor. Sayangnya, keakuratan denominasinya rendah - tidak lebih akurat dari ±20% (dengan penyesuaian laser - hingga 5%).

Jumper kontak perak - dapat digunakan sebagai konduktor tambahan, menciptakan lapisan konduktif lain ketika tidak ada cukup ruang untuk perutean. Terutama digunakan untuk papan sirkuit cetak satu lapis dan dua sisi.

Sifat fisik dan mekanik bahan harus memenuhi spesifikasi yang ditetapkan dan memastikan produksi PCB berkualitas tinggi sesuai dengan spesifikasi teknis standar. Untuk pembuatan papan, plastik berlapis digunakan - dielektrik foil yang dilapisi dengan foil tembaga elektrolitik dengan ketebalan 5, 20, 35, 50, 70 dan 105 mikron dengan kemurnian tembaga minimal 99,5%, kekasaran permukaan minimal 0,4 –0,5 mikron, tersedia dalam bentuk lembaran dengan dimensi 500×700 mm dan ketebalan 0,06–3 mm. Plastik laminasi harus memiliki ketahanan kimia dan termal yang tinggi, penyerapan air tidak lebih dari 0,2–0,8%, dan tahan terhadap guncangan termal (260°C) selama 5–20 detik. Ketahanan permukaan dielektrik pada suhu 40°C dan kelembaban relatif 93% selama 4 hari. harus minimal 10 4 MOhm. Resistansi volume spesifik dielektrik tidak kurang dari 5·10 11 Ohm·cm. Kekuatan rekat foil ke alas (strip lebar 3 mm) adalah dari 12 hingga 15 MPa. Digunakan sebagai bahan dasar plastik laminasi getinaks , yang merupakan lapisan terkompresi dari kertas isolasi listrik yang diresapi dengan resin fenolik; laminasi fiberglass adalah lapisan terkompresi dari fiberglass yang diresapi dengan resin epoksifenolik, dan bahan lainnya (Tabel 2.1).

Tabel 2.1. Bahan dasar pembuatan papan sirkuit.

Getinax, yang memiliki sifat insulasi listrik yang memuaskan dalam kondisi iklim normal, kemampuan proses yang baik, dan biaya rendah, telah diterapkan dalam produksi peralatan elektronik rumah tangga. Untuk PCB yang dioperasikan dalam kondisi iklim yang sulit dengan kisaran suhu pengoperasian yang luas (–60...+180°C) sebagai bagian dari peralatan komputasi elektronik, peralatan komunikasi, dan peralatan pengukuran, digunakan textolite kaca yang lebih mahal. Mereka dibedakan berdasarkan rentang suhu pengoperasian yang luas, rendah (0,2 - 0,8 %) penyerapan air, nilai ketahanan volumetrik dan permukaan yang tinggi, ketahanan terhadap lengkungan. Kekurangan - kemungkinan terkelupasnya foil karena guncangan termal, membungkus resin saat mengebor lubang. Peningkatan ketahanan api dielektrik (GPF, GPFV, SPNF, STNF) yang digunakan dalam catu daya dicapai dengan memasukkan bahan penghambat api (misalnya, tetrabromodifenilpropana) ke dalam komposisinya.

Untuk pembuatan dielektrik foil, terutama digunakan foil tembaga elektrolitik, satu sisinya harus memiliki permukaan yang halus (tidak lebih rendah dari kebersihan kelas delapan) untuk memastikan reproduksi sirkuit cetak yang akurat, dan sisi lainnya harus kasar dengan a tinggi kekasaran mikro minimal 3 mikron untuk daya rekat yang baik pada dielektrik. Untuk melakukan ini, foil dioksidasi secara elektrokimia dalam larutan natrium hidroksida. Penggagalan dielektrik dilakukan dengan cara pengepresan pada suhu 160–180°C dan tekanan 5–15 MPa.

Bahan keramik dicirikan oleh kekuatan mekanik yang tinggi, yang sedikit berubah pada kisaran suhu 20–700 °C, stabilitas parameter listrik dan geometri, penyerapan air dan pelepasan gas yang rendah (hingga 0,2%) saat dipanaskan dalam ruang hampa, tetapi bahan tersebut rapuh dan memiliki biaya tinggi.

Baja dan aluminium digunakan sebagai dasar logam papan. Pada dasar baja, isolasi area pembawa arus dilakukan dengan menggunakan enamel khusus, yang meliputi oksida magnesium, kalsium, silikon, boron, aluminium atau campurannya, pengikat (polivinil klorida, polivinil asetat atau metil metakrilat) dan bahan pemlastis. Film diaplikasikan ke alas dengan cara digulung di antara rol, diikuti dengan pembakaran. Lapisan insulasi dengan ketebalan beberapa puluh hingga ratusan mikrometer dengan resistansi insulasi 10 2 – 10 3 MOhm pada permukaan aluminium diperoleh melalui oksidasi anodik. Konduktivitas termal aluminium anodisasi adalah 200 W/(m K), dan baja adalah 40 W/(m K). Polimer non-polar (fluoroplastik, polietilen, polipropilen) dan polar (polistirena, polifenilen oksida) digunakan sebagai dasar PP gelombang mikro. Bahan keramik yang memiliki karakteristik kelistrikan dan parameter geometri yang stabil juga digunakan untuk pembuatan papan mikro dan rakitan mikro pada rentang gelombang mikro.

Film poliamida digunakan untuk pembuatan papan sirkuit fleksibel dengan kekuatan tarik tinggi, ketahanan kimia, dan tahan api. Ia memiliki stabilitas suhu tertinggi di antara polimer, karena tidak kehilangan fleksibilitas dari suhu nitrogen cair hingga suhu penyolderan eutektik silikon dengan emas (400°C). Selain itu, hal ini ditandai dengan evolusi gas yang rendah dalam ruang hampa, ketahanan terhadap radiasi, dan tidak adanya selubung selama pengeboran. Kekurangan - peningkatan penyerapan air dan harga tinggi.

Pembentukan gambar diagram.

Menggambar pola atau relief pelindung dari konfigurasi yang diperlukan diperlukan saat melakukan proses metalisasi dan etsa. Gambar harus memiliki batas yang jelas dengan reproduksi garis-garis halus yang akurat, tahan terhadap larutan etsa, tidak mencemari papan sirkuit dan elektrolit, dan mudah dihilangkan setelah menjalankan fungsinya. Pemindahan desain sirkuit tercetak ke dielektrik foil dilakukan dengan menggunakan gridografi, pencetakan offset, dan pencetakan foto. Pilihan metode tergantung pada desain papan, akurasi dan kepadatan pemasangan yang diperlukan, serta produksi serial.

Metode gridografi menggambar diagram adalah yang paling hemat biaya untuk massa dan produksi skala besar papan dengan lebar konduktor minimum dan jarak antara keduanya > 0,5 mm, akurasi reproduksi gambar ±0,1 mm. Idenya adalah untuk mengaplikasikan cat tahan asam khusus pada papan dengan menekannya dengan spatula karet (alat pembersih karet) melalui stensil jaring, di mana pola yang diperlukan dibentuk oleh sel jaring terbuka (Gbr. 2.4).

Untuk membuat stensil gunakan jaring logam dari baja tahan karat dengan ketebalan kawat 30–50 mikron dan frekuensi tenun 60–160 benang per 1 cm, serat nilon metalisasi yang memiliki elastisitas lebih baik, dengan ketebalan benang 40 mikron dan frekuensi tenun hingga 200 benang per 1 cm, serta dari serat poliester dan nilon

Salah satu kelemahan jaring adalah dapat meregang jika digunakan berulang kali. Yang paling tahan lama adalah jaring yang terbuat dari baja tahan karat (hingga 20 ribu cetakan), plastik metalisasi (12 ribu), serat poliester (hingga 10 ribu), nilon (5 ribu).

Beras. 2.4. Prinsip sablon.

1 – alat pembersih yg terbuat dr karet; 2 – stensil; 3 – cat; 4 – pangkalan.

Gambar pada grid diperoleh dengan mengekspos photoresist cair atau kering (film), setelah pengembangan sel-sel grid terbuka (tanpa pola) terbentuk. Stensil pada rangka jaring dipasang dengan jarak 0,5–2 mm dari permukaan papan sehingga kontak jaring dengan permukaan papan hanya pada area yang ditekan dengan alat pembersih karet. Alat pembersih yg terbuat dr karet adalah potongan karet runcing berbentuk persegi panjang yang dipasang pada media pada sudut 60–70°.

Untuk mendapatkan pola PP digunakan cat termoseting ST 3.5;

ST 3.12, dikeringkan dalam lemari pemanas pada suhu 60°C selama 40 menit, atau di udara selama 6 jam, sehingga memperpanjang proses screenografi. Lebih maju secara teknologi adalah komposisi fotopolimer EP-918 dan FKP-TZ dengan proses pengawetan ultraviolet selama 10–15 detik, yang merupakan faktor penentu dalam otomatisasi proses. Ketika diterapkan sekali, lapisan hijau memiliki ketebalan 15–25 mikron, mereproduksi pola dengan lebar garis dan celah hingga 0,25 mm, tahan terhadap perendaman dalam lelehan solder POS-61 pada suhu 260°C hingga 10 s, paparan campuran alkohol-bensin hingga 5 menit dan siklus termal dalam kisaran suhu dari – 60 hingga +120 °C. Setelah menerapkan desain, papan dikeringkan pada suhu 60 ° C selama 5-8 menit, kualitasnya dikontrol dan, jika perlu, diperbaiki. Pelepasan masker pelindung setelah etsa atau metalisasi dilakukan dengan menggunakan metode kimia dalam larutan soda kaustik 5% selama 10-20 detik.

Meja 2.2. Peralatan untuk sablon.

Untuk sablon digunakan peralatan semi otomatis dan otomatis, berbeda dalam format cetak dan produktivitas (Tabel 2.2). Jalur sablon otomatis dari Chemcut (AS), Resco (Italia) memiliki sistem otomatis untuk mengumpankan dan memasang papan, pergerakan alat pembersih yg terbuat dr karet, dan menahan pasokan. Untuk mengeringkan bahan resistan digunakan oven jenis terowongan IR.

Pencetakan offset digunakan untuk produksi PCB skala besar dengan rentang sirkuit yang kecil. Resolusinya 0,5–1 mm, keakuratan gambar yang dihasilkan ±0,2 mm. Inti dari metode ini adalah cat digulung menjadi klise yang membawa gambar sirkuit (konduktor tercetak, bantalan kontak). Kemudian dikeluarkan dengan roller offset berlapis karet, dipindahkan ke dasar isolasi dan dikeringkan. Klise dan alas papan terletak satu di belakang yang lain pada alas mesin cetak offset (Gbr. 2.5)

Gambar.2.5. Skema pencetakan offset.

1 – rol offset; 2 – klise; 3 – papan;

4 – roller untuk mengaplikasikan cat; 5 – rol tekanan.

Keakuratan pencetakan dan ketajaman kontur ditentukan oleh paralelisme roller dan alasnya, jenis dan konsistensi cat. Dengan satu klise Anda dapat membuat cetakan dalam jumlah tak terbatas. Produktivitas metode ini dibatasi oleh durasi siklus osilasi (aplikasi cat - transfer) dan tidak melebihi 200–300 tayangan per jam. Kekurangan metode: lamanya proses pembuatan yang klise, sulitnya mengubah pola rangkaian, sulitnya mendapatkan lapisan yang tidak berpori, mahalnya biaya peralatan.

Metode fotografi menggambar pola memungkinkan Anda memperoleh lebar minimum konduktor dan jarak di antara keduanya 0,1–0,15 mm dengan akurasi reproduksi hingga 0,01 mm. Dari sudut pandang ekonomi, metode ini kurang hemat biaya, tetapi memungkinkan resolusi pola maksimum dan oleh karena itu digunakan dalam produksi skala kecil dan massal dalam pembuatan papan dengan kepadatan tinggi dan presisi. Metode ini didasarkan pada penggunaan komposisi fotosensitif yang disebut fotoresist , yang harus memiliki: sensitivitas tinggi; resolusi tinggi; lapisan homogen dan tidak berpori di seluruh permukaan dengan daya rekat tinggi pada bahan papan; resistensi terhadap pengaruh kimia; kemudahan persiapan, keandalan dan keamanan penggunaan.

Photoresists dibagi menjadi negatif dan positif. Fotoresis negatif di bawah pengaruh radiasi, mereka membentuk area bantuan pelindung sebagai akibat dari fotopolimerisasi dan pengerasan. Area yang diterangi berhenti larut dan tetap berada di permukaan media. Fotoresis positif mengirimkan gambar photomask tanpa perubahan. Selama pemrosesan ringan, area yang terbuka dihancurkan dan dicuci.

Untuk mendapatkan pola rangkaian bila menggunakan photoresist negatif, pemaparan dilakukan melalui photoresist negatif, dan photoresist positif dipaparkan melalui positif. Fotoresis positif memiliki resolusi lebih tinggi, hal ini disebabkan oleh perbedaan penyerapan radiasi oleh lapisan fotosensitif. Resolusi lapisan dipengaruhi oleh pembengkokan difraksi cahaya di tepi elemen buram templat dan pantulan cahaya dari substrat (Gbr. 2.6, A).

Gambar.2.6. Paparan lapisan fotosensitif:

a – paparan; b – fotoresist negatif; c – fotoresist positif;

1 – difraksi; 2 – hamburan; 3 – refleksi; 4 – templat; 5 – menolak; 6 – substrat.

Dalam photoresist negatif, difraksi tidak memainkan peran yang nyata, karena templat ditekan dengan kuat ke resistan, tetapi sebagai hasil refleksi, lingkaran cahaya muncul di sekitar area pelindung, yang mengurangi resolusi (Gbr. 2.6, B). Pada lapisan resistensi positif, di bawah pengaruh difraksi, hanya area resistensi atas di bawah area buram masker foto yang akan dihancurkan dan tersapu selama pengembangan, yang akan berdampak kecil pada sifat pelindung lapisan. Cahaya yang dipantulkan dari media dapat menyebabkan kerusakan pada area yang berdekatan dengannya, namun pengembang tidak menghilangkan area ini, karena di bawah pengaruh gaya perekat, lapisan akan bergerak ke bawah, sekali lagi membentuk tepi gambar yang jelas tanpa lingkaran cahaya. (Gbr. 2.6, V).

Saat ini, photoresist cair dan kering (film) digunakan dalam industri. Fotoresis cair– larutan koloid polimer sintetik, khususnya polivinil alkohol (PVA). Kehadiran gugus hidroksil OH di setiap mata rantai menentukan tingginya higroskopisitas dan polaritas polivinil alkohol. Ketika amonium dikromat ditambahkan ke larutan PVA dalam air, larutan tersebut “tersensitisasi.” Photoresist berbahan dasar PVA diaplikasikan pada permukaan papan yang telah disiapkan sebelumnya dengan mencelupkan benda kerja, menuangkan, dan kemudian melakukan sentrifugasi. Kemudian lapisan photoresist dikeringkan dalam lemari pemanas dengan sirkulasi udara pada suhu 40°C selama 30–40 menit. Setelah pemaparan, photoresist dikembangkan dalam air hangat. Untuk meningkatkan ketahanan kimia fotoresist berbasis PVA, digunakan penyamakan kimia pola PP dalam larutan kromat anhidrida, kemudian penyamakan termal pada suhu 120°C selama 45–50 menit. Penyamakan (penghapusan) photoresist dilakukan selama 3-6 detik dalam larutan susunan pemain berikutnya:

– 200–250 g/l asam oksalat,

– 50–80 g/l natrium klorida,

– hingga 1000 ml air pada suhu 20 °C.

Keunggulan photoresist berbasis PVA adalah toksisitas rendah dan bahaya kebakaran, pengembangan menggunakan air. Kerugiannya termasuk efek penyamakan gelap (oleh karena itu, umur simpan blanko dengan photoresist yang diterapkan tidak boleh melebihi 3-6 jam), ketahanan asam dan alkali yang rendah, kesulitan dalam mengotomatisasi proses mendapatkan pola, kompleksitas persiapan photoresist , dan sensitivitas rendah.

Peningkatan sifat photoresist cair (penghilangan tanning, peningkatan ketahanan asam) dicapai dalam photoresist berdasarkan sinamat. Komponen fotosensitif dari fotoresist jenis ini adalah polivinil sinamat (PVC), produk reaksi polivinil alkohol dan asam sinamat klorida. Resolusinya kira-kira 500 garis/mm, pengembangan dilakukan dalam pelarut organik - trikloroetana, toluena, klorobenzena. Untuk mengintensifkan proses pengembangan dan penghilangan photoresist PVC, getaran ultrasonik digunakan. Difusi dalam bidang ultrasonik sangat dipercepat karena aliran mikro akustik, dan gelembung kavitasi yang dihasilkan, ketika dipecah, merobek bagian photoresist dari papan. Waktu pengembangan berkurang menjadi 10 detik, yaitu 5–8 kali lipat dibandingkan teknologi konvensional. Kerugian dari photoresist PVC termasuk biayanya yang tinggi, penggunaan bahan beracun Pelarut organik. Oleh karena itu, resistan PVC belum banyak digunakan dalam pembuatan PCB, tetapi digunakan terutama dalam pembuatan IC.

Fotoresis berdasarkan senyawa diazo digunakan terutama sebagai senyawa positif. Fotosensitifitas senyawa diazo disebabkan oleh adanya gugus yang terdiri dari dua atom nitrogen N2 (Gbr. 2.7).

Gambar.2.7. Ikatan molekul pada struktur senyawa diazo.

Pengeringan lapisan photoresist dilakukan dalam dua tahap:

– pada suhu 20°C selama 15–20 menit untuk menguapkan komponen yang mudah menguap;

– dalam termostat dengan sirkulasi udara pada suhu 80°C selama 30–40 menit.

Pengembangnya adalah larutan trisodium fosfat, soda, dan alkali lemah. Photoresists FP-383, FN-11 berdasarkan senyawa diazo memiliki resolusi 350–400 garis/mm, ketahanan kimia yang tinggi, tetapi biayanya tinggi.

Fotoresis film kering Merek Riston pertama kali dikembangkan pada tahun 1968 oleh Du Pont (USA) dan memiliki ketebalan 18 mikron (merah), 45 mikron (biru) dan 72 mikron (ruby). Fotoresist film kering SPF-2 telah diproduksi sejak tahun 1975 dengan ketebalan 20, 40 dan 60 mikron dan merupakan polimer berbahan dasar polimetil metakrilat. 2 (Gbr. 2.8), terletak di antara polietilen 3 dan lavsan/film dengan ketebalan masing-masing 25 mikron.

Gambar.2.8. Struktur photoresist kering.

Dikeluarkan di CIS jenis berikut fotoresist film kering:

– diwujudkan dalam zat organik – SPF-2, SPF-AS-1, SRF-P;

– air basa – SPF-VShch2, TFPC;

– peningkatan keandalan – SPF-PNShch;

– pelindung – SPF-Z-VShch.

Sebelum digulung ke permukaan dasar PCB, lapisan pelindung polietilen dihilangkan dan fotoresist kering diaplikasikan ke papan menggunakan metode roller (cladding, laminasi) ketika dipanaskan hingga 100°C dengan kecepatan hingga 1 m/menit menggunakan alat khusus yang disebut laminator. Resistansi kering berpolimerisasi saat terkena radiasi ultraviolet, sensitivitas spektral maksimumnya berada di wilayah 350 nm, sehingga lampu merkuri digunakan untuk pemaparan. Pengembangan dilakukan pada mesin tipe jet dalam larutan metil klorida dan dimetilformamida.

SPF-2 adalah photoresist film kering, serupa sifatnya dengan photoresist Riston, dapat diproses dalam lingkungan asam dan basa dan digunakan dalam semua metode pembuatan DPP. Saat menggunakannya, peralatan pengembangan harus disegel. SPF-VShch memiliki resolusi lebih tinggi (100–150 garis/mm), tahan dalam lingkungan asam, dan dapat diproses dalam larutan basa. Komposisi fotoresist TFPC (dalam komposisi polimerisasi) mencakup asam metakrilat, yang meningkatkan karakteristik kinerja. Tidak memerlukan perlakuan panas pada lapisan pelindung sebelum pelapisan listrik. SPF-AS-1 memungkinkan Anda memperoleh pola PP menggunakan teknologi subtraktif dan aditif, karena tahan terhadap lingkungan asam dan basa. Untuk meningkatkan daya rekat lapisan fotosensitif ke substrat tembaga, benzotriazol dimasukkan ke dalam komposisi.

Penggunaan photoresist kering secara signifikan menyederhanakan proses pembuatan PCB dan meningkatkan hasil produk yang sesuai dari 60 menjadi 90%. Di mana:

– operasi pengeringan, penyamakan dan retouching, serta kontaminasi dan ketidakstabilan lapisan tidak termasuk;

– perlindungan lubang logam dari kebocoran photoresist disediakan;

– otomatisasi tinggi dan mekanisasi proses pembuatan PCB dan kontrol gambar tercapai.

Instalasi untuk mengaplikasikan photoresist film kering - laminator (Gbr. 2.9) terdiri dari roller 2, biaya pengiriman 6 dan menekan photoresist ke permukaan benda kerja, rol 3 Dan 4 untuk melepas film polietilen pelindung, gulungan dengan photoresist 5, pemanas 1 dengan termostat.

Gambar.2.9. Diagram laminasi.

Kecepatan pergerakan papan blanko mencapai 0,1 m/s, suhu pemanas (105 ±5) °C. Desain instalasi ARSM 3.289.006 NPO Raton (Belarus) memberikan gaya tekan yang konstan terlepas dari celah yang dipasang di antara roller pemanas. Lebar maksimum benda kerja PP adalah 560 mm. Ciri khas rolling adalah bahaya debu masuk ke bawah lapisan photoresist, sehingga pemasangan harus dilakukan di zona kedap udara. Film photoresist yang digulung disimpan setidaknya selama 30 menit sebelum pemaparan hingga proses penyusutan total, yang dapat menyebabkan distorsi pola dan mengurangi daya rekat.

Perkembangan pola tersebut dilakukan sebagai akibat dari aksi kimia dan mekanis metil kloroform. Di belakang waktu optimal manifestasinya, waktu yang dibutuhkan 1,5 kali lebih lama dari yang diperlukan untuk menghilangkan SPF yang tidak disamak secara menyeluruh. Kualitas operasi pengembangan bergantung pada lima faktor: waktu pengembangan, suhu pengembangan, tekanan pengembang dalam ruang, kontaminasi gel pengembangan, dan tingkat pembilasan akhir. Ketika photoresist terlarut terakumulasi dalam pengembang, kecepatan pengembangan melambat. Setelah pengembangan, papan harus dicuci dengan air sampai semua sisa pelarut hilang sepenuhnya. Durasi operasi pengembangan SPF-2 pada suhu pengembang 14–18°C, tekanan larutan dalam ruang 0,15 MPa dan kecepatan konveyor 2,2 m/menit adalah 40–42 detik.

Penghapusan dan pengembangan photoresist dilakukan pada mesin inkjet (GGMZ.254.001, ARSMZ.249.000) dalam metilen klorida. Ini adalah pelarut yang kuat, sehingga operasi penghilangan photoresist harus dilakukan dengan cepat (dalam waktu 20–30 detik). Instalasi menyediakan lingkaran tertutup menggunakan pelarut, setelah mengairi papan, pelarut masuk ke penyuling, dan kemudian pelarut murni dialihkan untuk digunakan kembali.

Pemaparan suatu photoresist dimaksudkan untuk mengawali reaksi fotokimia di dalamnya dan dilakukan pada instalasi yang mempunyai sumber cahaya (scanning atau stasioner) dan beroperasi pada daerah ultraviolet. Untuk memastikan masker foto terpasang erat pada papan kosong, bingkai digunakan di tempat yang menciptakan ruang hampa. Pemasangan pemaparan SKTSI.442152.0001 NPO "Raton" dengan bidang kerja rangka pembebanan 600×600 mm memberikan produktivitas 15 papan/jam. Waktu paparan lampu merkuri DRSh-1000 1–5 menit. Setelah pemaparan, untuk menyelesaikan reaksi fotokimia gelap, diperlukan pemaparan pada suhu kamar selama 30 menit sebelum melepaskan film pelindung Mylar.

Kerugian dari photoresist kering adalah kebutuhan untuk menerapkan kekuatan mekanis selama penggulungan, yang tidak dapat diterima untuk substrat kaca-keramik, dan masalah daur ulang limbah padat dan cair. Untuk setiap 1000 m 2 material, dihasilkan hingga 40 kg limbah padat dan 21 kg limbah cair, yang pembuangannya merupakan masalah lingkungan.

Untuk memperoleh pola konduktif pada bahan dasar insulasi, baik dengan metode gridografi maupun fotokimia, perlu menggunakan photomask, yaitu gambaran grafis pola tersebut dengan skala 1:1 pada pelat atau film fotografi. Photomask dibuat dalam gambar positif ketika membangun area konduktif pada pita dan dalam gambar negatif ketika area konduktif diperoleh dengan mengetsa tembaga dari area celah.

Akurasi geometris dan kualitas pola PP terutama dijamin oleh keakuratan dan kualitas masker foto, yang harus memiliki:

– gambar elemen hitam putih yang kontras dengan batas yang jelas dan rata dengan kerapatan optik bidang hitam minimal 2,5 unit, area transparan tidak lebih dari 0,2 unit, diukur pada densitometer tipe DFE-10;

– cacat gambar minimal (titik gelap di ruang putih, titik transparan di bidang hitam), yang tidak melebihi 10–30 µm;

– akurasi elemen desain ±0,025 mm.

Pada tingkat yang lebih besar, persyaratan yang tercantum dipenuhi oleh pelat dan film fotografi kontras tinggi “Mikrat-N” (USSR), pelat fotografi seperti FT-41P (USSR), RT-100 (Jepang) dan Agfalit (Jerman).

Saat ini, dua metode utama untuk mendapatkan masker foto digunakan: memotretnya dari foto asli dan menggambarnya dengan sinar pada film fotografi menggunakan koordinatograf yang dikendalikan program atau sinar laser. Saat membuat foto asli, desain PP dibuat dalam skala yang diperbesar (10:1, 4:1, 2:1) pada bahan dengan penyusutan rendah dengan cara menggambar, membuat applique atau memotong enamel. Metode aplikasi melibatkan menempelkan elemen standar yang telah disiapkan sebelumnya ke dasar transparan (lavsan, kaca, dll.). Metode pertama dicirikan oleh akurasi yang rendah dan intensitas tenaga kerja yang tinggi, oleh karena itu metode ini digunakan terutama untuk papan prototipe.

Pemotongan enamel digunakan untuk PP dengan kepadatan pemasangan tinggi. Untuk melakukan ini, lembaran kaca yang dipoles ditutupi dengan lapisan enamel buram, dan pemotongan desain sirkuit dilakukan menggunakan koordinatograf yang dikontrol secara manual. Keakuratan polanya adalah 0,03–0,05 mm.

Foto asli yang dihasilkan difoto dengan reduksi yang diperlukan pada pelat fotografi kontras tinggi menggunakan kamera cetak fotoreproduksi seperti PP-12, EM-513, Klimsch (Jerman) dan diperoleh masker foto yang dapat dikontrol dan berfungsi. Untuk replikasi dan produksi masker foto kerja, tunggal, dan grup, metode pencetakan kontak digunakan dari salinan negatif masker foto kontrol. Pengoperasian dilakukan pada model pengganda ARSM 3.843.000 dengan akurasi ±0,02 mm.

Kerugian dari metode ini adalah tingginya intensitas tenaga kerja untuk mendapatkan foto asli, yang membutuhkan tenaga kerja yang sangat terampil, dan kesulitannya pencahayaan seragam foto asli di area yang luas, sehingga mengurangi kualitas masker foto.

Meningkatnya kompleksitas dan kepadatan pola PP serta kebutuhan untuk meningkatkan produktivitas tenaga kerja menyebabkan berkembangnya metode produksi masker foto menggunakan sinar pemindaian langsung pada film fotografi. Mesin koordinat dengan kontrol program telah dikembangkan untuk menghasilkan masker foto menggunakan berkas cahaya. Dengan transisi ke desain papan mesin, kebutuhan untuk menggambar menghilang, karena pita kertas berlubang dengan koordinat konduktor yang diperoleh dari komputer dimasukkan ke dalam perangkat pembaca koordinatograf, di mana masker foto dibuat secara otomatis.

Koordinatografi (Gbr. 2.10) terdiri dari tabel vakum 8, tempat film, kepala foto, dan unit kontrol dipasang /. Meja bergerak dengan presisi tinggi dalam dua arah yang saling tegak lurus menggunakan sekrup timah presisi 9 dan 3, yang digerakkan oleh motor stepper 2 Dan 10. Kepala foto menyalakan iluminator 4, sistem fokus 5, diafragma melingkar 6 dan rana foto 7. Diafragma memiliki sekumpulan lubang (25–70), membentuk elemen tertentu dari pola PP, dan dipasang pada poros motor stepper. Sesuai dengan program pengoperasian, sinyal dari unit kontrol disuplai ke motor stepper penggerak meja, diafragma, dan ke iluminator. Koordinatografi modern (Tabel 5.4) dilengkapi dengan sistem yang secara otomatis mempertahankan mode cahaya konstan, mengeluarkan informasi tentang masker foto dari komputer ke film pada skala 1:2; 1:1; 2:1; 4:1.

Beras. 5.10. Diagram koordinatograf.

Papan sirkuit tercetak(eng. papan sirkuit tercetak, PCB, atau papan kabel tercetak, PWB) adalah pelat dielektrik yang permukaan dan/atau volumenya membentuk rangkaian penghantar listrik dari suatu rangkaian elektronik. Papan sirkuit tercetak dirancang untuk menghubungkan berbagai komponen elektronik secara elektrik dan mekanis. Komponen elektronik pada papan sirkuit tercetak dihubungkan melalui terminalnya ke elemen pola konduktif, biasanya dengan menyolder.
Tidak seperti pemasangan di permukaan, pada papan sirkuit tercetak, pola konduktif listrik terbuat dari foil, terletak seluruhnya pada dasar isolasi yang kokoh. Papan sirkuit tercetak berisi lubang pemasangan dan bantalan untuk memasang komponen bertimbal atau planar. Selain itu, papan sirkuit tercetak memiliki vias untuk menghubungkan bagian-bagian foil secara elektrik yang terletak di berbagai lapisan papan. Di bagian luar papan, lapisan pelindung (“topeng solder”) dan penandaan (gambar dan teks pendukung sesuai dengan dokumentasi desain) biasanya diterapkan.

Tergantung pada jumlah lapisan dengan pola konduktif listrik, papan sirkuit tercetak dibagi menjadi:

• satu sisi (OSP): hanya ada satu lapisan foil yang direkatkan pada satu sisi lembaran dielektrik.
• dua sisi (DPP): dua lapis foil.
• multilayer (MLP): menggagalkan tidak hanya pada kedua sisi papan, tetapi juga pada lapisan dalam dielektrik. Papan sirkuit cetak multilayer dibuat dengan merekatkan beberapa papan satu sisi atau dua sisi

Ketika kompleksitas perangkat yang dirancang dan kepadatan pemasangan meningkat, jumlah lapisan pada papan meningkat]. Menurut sifat bahan dasarnya :

• Keras
• Konduktif secara termal
• Fleksibel

Papan sirkuit tercetak mungkin memiliki karakteristiknya sendiri, karena tujuan dan persyaratannya untuk kondisi pengoperasian khusus (misalnya, rentang suhu yang diperluas) atau fitur aplikasi (misalnya, papan untuk perangkat yang beroperasi pada frekuensi tinggi).
Bahan Dasar dari papan sirkuit cetak adalah dielektrik, bahan yang paling umum digunakan adalah fiberglass dan getinax. Selain itu, dasar papan sirkuit tercetak dapat berupa dasar logam yang dilapisi dengan dielektrik (misalnya, aluminium anodisasi); lapisan tembaga pada trek diaplikasikan di atas dielektrik. Papan sirkuit tercetak tersebut digunakan dalam elektronika daya untuk menghilangkan panas secara efisien dari komponen elektronik. Dalam hal ini, dasar logam papan dipasang ke radiator. Bahan yang digunakan untuk papan sirkuit cetak yang beroperasi dalam kisaran gelombang mikro dan pada suhu hingga 260 °C adalah fluoroplastik yang diperkuat dengan kain kaca (misalnya, FAF-4D) dan keramik.
Papan sirkuit fleksibel terbuat dari bahan polimida seperti Kapton.

Dapatkaninax digunakan dalam kondisi operasi rata-rata.

• Keuntungan: murah, pengeboran lebih sedikit, integrasi panas.
• Kekurangan: dapat mengalami delaminasi selama pemrosesan mekanis, dapat menyerap kelembapan, mengurangi sifat dielektrik dan melengkung.

Lebih baik menggunakan getinax yang dilapisi dengan foil tahan galvanis.

Menggagalkan fiberglass- diperoleh dengan pengepresan, impregnasi dengan resin epoksi lapisan fiberglass dan film permukaan terpaku VF-4R dari foil listrik tembaga dengan ketebalan 35-50 mikron.

• Keuntungan: sifat dielektrik yang baik.
• Kekurangan: 1,5-2 kali lebih mahal.

Digunakan untuk papan satu sisi dan dua sisi. Untuk PCB multilayer, digunakan dielektrik foil tipis FDM-1, FDM-2 dan RDME-1 semi-fleksibel. Bahan-bahan tersebut didasarkan pada lapisan epoksi fiberglass yang diresapi. Ketebalan foil tembaga galvanis listrik adalah 35,18 mikron. Untuk pembuatan PP multilayer digunakan bahan bantalan, misalnya SPT-2 dengan ketebalan 0,06-0,08 mm yang merupakan bahan non foil.

Manufaktur PP dapat diproduksi dengan menggunakan metode aditif atau subtraktif. Dalam metode aditif, pola konduktif dibentuk pada bahan non-foil melalui pelapisan tembaga kimia melalui masker pelindung yang sebelumnya diaplikasikan pada bahan tersebut. Dalam metode subtraktif, pola konduktif dibentuk pada bahan foil dengan membuang bagian foil yang tidak diperlukan. Dalam industri modern, hanya metode subtraktif yang digunakan.
Seluruh proses pembuatan papan sirkuit cetak dapat dibagi menjadi empat tahap:

• Pembuatan blanko (bahan foil).
• Memproses benda kerja untuk mendapatkan tampilan listrik dan mekanik yang diinginkan.
• Pemasangan komponen.
• Pengujian.

Seringkali, pembuatan papan sirkuit cetak hanya mengacu pada pengolahan benda kerja (bahan foil). Proses khas untuk memproses bahan foil terdiri dari beberapa tahap: pengeboran vias, memperoleh pola konduktor dengan menghilangkan kelebihan foil tembaga, melapisi lubang, menerapkan lapisan pelindung dan pelapisan, dan menerapkan penandaan. Untuk papan sirkuit cetak multilayer, pengepresan papan akhir dari beberapa blanko ditambahkan.

Bahan foil- lembaran dielektrik datar dengan kertas tembaga direkatkan padanya. Biasanya, fiberglass digunakan sebagai dielektrik. Pada peralatan lama atau sangat murah, textolite digunakan pada bahan dasar kain atau kertas, kadang-kadang disebut getinax. Perangkat microwave menggunakan polimer yang mengandung fluor (fluoroplastik). Ketebalan dielektrik ditentukan oleh kekuatan mekanik dan listrik yang dibutuhkan; ketebalan yang paling umum adalah 1,5 mm. Selembar foil tembaga yang berkesinambungan direkatkan ke dielektrik pada satu atau kedua sisi. Ketebalan foil ditentukan oleh arus yang dirancang untuk papan tersebut. Yang paling luas adalah foil dengan ketebalan 18 dan 35 mikron, lebih jarang 70, 105 dan 140 mikron. Nilai-nilai ini didasarkan pada standar ketebalan tembaga impor, di mana ketebalan lapisan foil tembaga dihitung dalam ons (oz) per kaki persegi. 18 mikron sama dengan ½ ons dan 35 mikron sama dengan 1 ons.

PCB Aluminium Kelompok bahan terpisah terdiri dari papan sirkuit cetak logam aluminium.] Mereka dapat dibagi menjadi dua kelompok.

• Kelompok pertama adalah larutan dalam bentuk lembaran aluminium dengan permukaan teroksidasi berkualitas tinggi, di mana kertas tembaga direkatkan. Papan seperti itu tidak bisa dibor, jadi biasanya dibuat hanya satu sisi. Pemrosesan bahan foil tersebut dilakukan dengan menggunakan teknologi pencetakan kimia tradisional. Terkadang, alih-alih aluminium, digunakan tembaga atau baja, dilaminasi dengan isolator tipis dan foil. Tembaga memiliki konduktivitas termal yang tinggi, dan papan baja tahan karat memberikan ketahanan terhadap korosi.
• Kelompok kedua melibatkan pembuatan pola konduktif langsung di dasar aluminium. Untuk tujuan ini, lembaran aluminium dioksidasi tidak hanya di permukaan, tetapi juga di seluruh kedalaman alas, sesuai dengan pola area konduktif yang ditentukan oleh masker foto.

Mendapatkan pola kawat Dalam pembuatan papan sirkuit, metode kimia, elektrolitik, atau mekanis digunakan untuk mereproduksi pola konduktif yang diperlukan, serta kombinasinya.

Metode kimia untuk pembuatan papan sirkuit cetak dari bahan foil jadi terdiri dari dua tahap utama: penerapan lapisan pelindung pada foil dan mengetsa area yang tidak terlindungi menggunakan metode kimia. Dalam industri, lapisan pelindung diaplikasikan dengan fotolitografi menggunakan photoresist sensitif ultraviolet, photomask, dan sumber cahaya ultraviolet. Foil tembaga sepenuhnya ditutupi dengan photoresist, setelah itu pola trek dari photomask ditransfer ke photoresist dengan iluminasi. Fotoresist yang terekspos dicuci, sehingga foil tembaga terlihat untuk digores; fotoresist yang tidak terekspos dipasang pada foil, melindunginya dari pengetsaan.

Photoresist bisa berupa cairan atau film. Fotoresist cair digunakan dalam kondisi industri, karena sensitif terhadap ketidakpatuhan terhadap teknologi aplikasi. Film photoresist populer untuk papan sirkuit buatan tangan, namun lebih mahal. Photomask adalah bahan transparan UV dengan pola lintasan tercetak di atasnya. Setelah pemaparan, photoresist dikembangkan dan diperbaiki seperti pada proses fotokimia konvensional. DI DALAM kondisi amatir lapisan pelindung berupa pernis atau cat dapat diaplikasikan dengan cara sablon atau secara manual. Untuk membentuk topeng etsa pada kertas timah, amatir radio menggunakan transfer toner dari gambar yang dicetak pada printer laser (“teknologi besi laser”). Etsa foil mengacu pada proses kimia mengubah tembaga menjadi senyawa larut. Foil yang tidak terlindungi paling sering tergores dalam larutan besi klorida atau dalam larutan bahan kimia lainnya, misalnya tembaga sulfat, amonium persulfat, amonium tembaga klorida, amonia tembaga sulfat, berbahan dasar klorit, berbahan dasar kromat anhidrida. Saat menggunakan besi klorida, proses etsa papan berlangsung sebagai berikut: FeCl3+Cu → FeCl2+CuCl. Konsentrasi larutan umumnya adalah 400 g/l, suhu hingga 35°C. Bila menggunakan amonium persulfat, proses etsa papan berlangsung sebagai berikut: (NH4)2S2O8+Cu → (NH4)2SO4+CuSO4 Setelah etsa, pola pelindung dibersihkan dari foil.

Metode pembuatan mekanis melibatkan penggunaan mesin penggilingan dan pengukiran atau alat lain untuk menghilangkan lapisan foil secara mekanis dari area tertentu.

Sampai saat ini, pengukiran laser pada papan sirkuit cetak tidak tersebar luas karena sifat reflektif tembaga yang baik pada panjang gelombang laser gas CO berdaya tinggi yang paling umum. Karena kemajuan di bidang teknologi laser, instalasi prototyping industri berbasis laser kini sudah mulai bermunculan.

Metalisasi lubang Via dan lubang pemasangan dapat dibor, dilubangi secara mekanis (pada bahan lunak seperti getinax) atau laser (vias sangat tipis). Metalisasi lubang biasanya dilakukan secara kimia atau mekanis.
Metalisasi lubang secara mekanis dilakukan dengan paku keling khusus, kabel yang disolder atau dengan mengisi lubang dengan lem konduktif. Metode mekanis mahal untuk diproduksi dan oleh karena itu sangat jarang digunakan, biasanya dalam solusi satu bagian yang sangat andal, peralatan arus tinggi khusus, atau kondisi radio amatir.
Selama metalisasi kimia, lubang pertama-tama dibor pada foil blank, kemudian dimetalisasi, dan baru kemudian foil tersebut digores untuk mendapatkan pola cetak. Metalisasi kimia pada lubang - multi-tahap proses yang sulit, peka terhadap kualitas reagen dan kepatuhan terhadap teknologi. Oleh karena itu, praktis tidak digunakan dalam kondisi radio amatir. Sederhananya, ini terdiri dari langkah-langkah berikut:

• Menerapkan dinding lubang substrat konduktif ke dielektrik. Substrat ini sangat tipis dan rapuh. Diterapkan dengan pengendapan kimia logam dari senyawa tidak stabil seperti paladium klorida.
• Deposisi tembaga secara elektrolitik atau kimia dilakukan pada dasar yang dihasilkan.

Pada akhir proses produksi, pelapisan panas digunakan untuk melindungi endapan tembaga yang agak lepas, atau lubang dilindungi dengan pernis (masker solder). Via kosong berkualitas rendah adalah salah satu yang paling banyak alasan umum kegagalan peralatan elektronik.

Papan multilayer (dengan lebih dari 2 lapisan metalisasi) dirakit dari tumpukan papan sirkuit cetak dua atau satu lapis tipis yang dibuat cara tradisional(kecuali lapisan luar tas - lapisan foilnya tidak tersentuh untuk saat ini). Mereka dirakit dalam “sandwich” dengan gasket khusus (prepreg). Selanjutnya dilakukan pengepresan dalam oven, pengeboran dan metalisasi vias. Terakhir, lapisan luar foil digores.
Melalui lubang di papan tersebut juga bisa dibuat sebelum ditekan. Jika lubang dibuat sebelum pengepresan, maka dimungkinkan untuk mendapatkan papan dengan apa yang disebut lubang buta (ketika hanya ada satu lubang di satu lapisan sandwich), yang memungkinkan tata letak dipadatkan.

Kemungkinan pelapisan meliputi:

• Lapisan pernis pelindung dan dekoratif (“topeng solder”). Biasanya mempunyai ciri khas warna hijau. Saat memilih masker solder, perlu diingat bahwa beberapa di antaranya buram dan konduktor di bawahnya tidak terlihat.
• Penutup dekoratif dan informasi (pelabelan). Biasanya diaplikasikan menggunakan sablon sutra, lebih jarang - inkjet atau laser.
• Pelapisan konduktor. Melindungi permukaan tembaga, meningkatkan ketebalan konduktor, dan memudahkan pemasangan komponen. Biasanya dilakukan dengan cara direndam dalam rendaman solder atau gelombang solder. Kerugian utama adalah ketebalan lapisan yang signifikan, sehingga sulit untuk memasang komponen berdensitas tinggi. Untuk mengurangi ketebalan, kelebihan solder selama proses tinning dihembuskan dengan aliran udara.
• Lapisan kimia, perendaman atau galvanik pada foil konduktor dengan logam inert (emas, perak, paladium, timah, dll.). Beberapa jenis pelapis tersebut diterapkan sebelum tahap etsa tembaga.
• Pelapisan dengan pernis konduktif untuk meningkatkan sifat kontak konektor dan keyboard membran atau membuat lapisan konduktor tambahan.

Setelah memasang papan sirkuit tercetak, dimungkinkan untuk menerapkan lapisan pelindung tambahan yang melindungi papan itu sendiri serta penyolderan dan komponennya.
Restorasi mekanis Banyak papan individu sering ditempatkan pada satu lembar benda kerja. Mereka menjalani seluruh proses pemrosesan foil blank sebagai satu papan, dan hanya pada akhirnya mereka bersiap untuk pemisahan. Jika papan berbentuk persegi panjang, maka alur yang tidak tembus digiling, yang memudahkan pemecahan papan selanjutnya (mencoret-coret, dari juru tulis bahasa Inggris hingga menggores). Jika papan mempunyai bentuk yang rumit, maka dilakukan penggilingan melalui, menyisakan jembatan sempit agar papan tidak berantakan. Untuk papan tanpa metalisasi, alih-alih digiling, serangkaian lubang dengan nada kecil terkadang dibor. Pengeboran lubang pemasangan (non-logam) juga dilakukan pada tahap ini.