Laminasi FR4

Anda dapat menemukan penjelasan rinci tentang laminasi.

Laminasi di gudang TePro

Bahan microwave ROGERS

CATATAN: Untuk menggunakan bahan ROGERS dalam produksi papan sirkuit, harap sebutkan ini di formulir pemesanan

Karena bahan Rogers jauh lebih mahal daripada FR4 standar, kami terpaksa memperkenalkan markup tambahan untuk papan yang dibuat dari bahan Rogers. Bidang kerja benda kerja bekas: 170×130; 270×180; 370×280; 570 × 380.

Laminasi berbahan dasar logam

Representasi visual dari materi

Laminasi aluminium ACCL 1060-1 dengan konduktivitas termal dielektrik 1 W/(m K)

Keterangan

Laminasi aluminium CS-AL88-AD2(AD5) dengan konduktivitas termal dielektrik 2(5) W/(m K)

Keterangan

Persiapan

Dalam produksi kami menggunakan prepregs 2116, 7628 dan 1080 grade A (tertinggi) dari ILM.

Anda dapat menemukan penjelasan rinci tentang prepreg.

Topeng solder

Properti

Anda dapat menemukan penjelasan rinci tentang topeng solder.

Pertanyaan dan jawaban yang sering diajukan tentang laminasi dan prepreg

Apa itu XPC?

Apa perbedaan antara FR1 dan FR2?

Apa itu FR2?

Apa itu FR3?

Apa itu FR4?

Apa itu FR5?

Apa itu CEM-1?

Apa itu CEM-3?

Apa itu G10?

Bagaimana cara mengganti laminasi?

Apa itu "prepreg"?

Apa kepanjangan dari FR atau CEM?

Apakah FR4 benar-benar hijau?

Apakah warna logo mempunyai arti?

Apakah orientasi logo ada artinya?

Apa itu laminasi pemblokiran UV?

Laminasi apa yang cocok untuk pelapisan tembus lubang?

Apakah ada alternatif untuk melapisi lubang?

Apa itu "ketebalan bahan"?

Apa itu: PF-CP-Cu? IEC-249? GFN?

Apa itu CTI?

Apa maksud #7628? Nomor apa lagi yang ada?

Apa itu 94V-0, 94V-1, 94-HB?

Kualitas bahan yang dipasok mematuhi standar IPC4101B, dan sistem manajemen mutu pabrikan dikonfirmasi oleh sertifikat internasional ISO 9001:2000.

Perancis4 – laminasi fiberglass dengan kelas tahan api 94V-0 adalah bahan yang paling umum untuk produksi papan sirkuit cetak. Perusahaan kami memasok jenis bahan berikut untuk produksi papan sirkuit cetak satu dan dua sisi:

• Fiberglass laminasi FR4 dengan suhu transisi kaca 135ºС, 140ºС dan 170ºС untuk produksi papan sirkuit cetak satu sisi dan dua sisi. Ketebalan 0,5 - 3,0 mm dengan foil 12, 18, 35, 70, 105 mikron.
• FR4 dasar untuk lapisan internal MPP dengan suhu transisi kaca 135ºС, 140ºС dan 170ºС
• Prepreg FR4 dengan suhu transisi gelas 135ºС, 140ºС dan 170ºС untuk pengepresan MPP
• Bahan XPC, FR1, FR2, CEM-1, CEM-3, HA-50
• Bahan untuk papan dengan pembuangan panas terkontrol:
  • (aluminium, tembaga, baja tahan karat) dengan dielektrik dengan konduktivitas termal dari 1 W/m*K hingga 3 W/m*K yang diproduksi oleh Totking dan Zhejiang Huazheng New Material Co.
  • Bahan HA-30 CEM-3 dengan konduktivitas termal 1 W/m*K untuk produksi papan sirkuit cetak satu dan dua sisi.

Untuk beberapa tujuan, diperlukan dielektrik non-foil berkualitas tinggi yang memiliki semua keunggulan FR4 (sifat dielektrik yang baik, stabilitas karakteristik dan dimensi, ketahanan tinggi terhadap kondisi iklim buruk). Untuk aplikasi ini kami dapat menawarkan laminasi fiberglass FR4 non-foil.

Dalam banyak kasus di mana papan sirkuit tercetak yang cukup sederhana diperlukan (dalam produksi peralatan rumah tangga, berbagai sensor, beberapa komponen untuk mobil, dll.), sifat-sifat fiberglass yang sangat baik menjadi mubazir, dan indikator kemampuan manufaktur serta biaya menjadi prioritas. Di sini kami dapat menawarkan bahan-bahan berikut:

• XPC, FR1, FR2 - foil getinaks (alas yang terbuat dari kertas selulosa yang diresapi dengan resin fenolik), banyak digunakan dalam pembuatan papan sirkuit cetak untuk elektronik konsumen, peralatan audio dan video, dalam industri otomotif (diurutkan dalam urutan properti, dan, karenanya, harga). Stempel yang luar biasa.
• CEM-1 merupakan laminasi berbahan dasar komposisi kertas selulosa dan fiberglass dengan resin epoksi. Perangko dengan indah.

Beraneka ragam kami juga mencakup foil tembaga yang diendapkan secara elektro untuk menekan MPP yang diproduksi oleh Kingboard. Foil dipasok dalam gulungan dengan berbagai lebar, ketebalan foil 12, 18, 35, 70, 105 mikron, ketebalan foil 18 dan 35 mikron hampir selalu tersedia dari gudang kami di Rusia.

Semua bahan diproduksi sesuai dengan arahan RoHS, isinya zat berbahaya dikonfirmasi oleh sertifikat yang relevan dan laporan pengujian RoHS. Juga, semua bahan, banyak barang memiliki sertifikat, dll.

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, memiliki sifat isolasi listrik yang memuaskan secara normal kondisi iklim, 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, yang satu sisinya harus memiliki permukaan halus(tidak lebih rendah dari kebersihan kelas delapan) untuk memastikan reproduksi sirkuit cetak yang akurat, dan yang lainnya harus kasar dengan ketinggian ketidakteraturan 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 pembuatannya papan 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 pembuatan stensil digunakan 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 penenunan 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 termoset 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 metode kimia dalam larutan natrium hidroksida 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 resistan positif, di bawah pengaruh difraksi, hanya area atas resistan di bawah area buram masker foto yang akan dihancurkan dan tersapu selama pengembangan, yang akan berdampak kecil pada sifat pelindung lapisan tersebut. 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 berbasis 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 selanjutnya:

– 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 dan penggunaan pelarut organik beracun. 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.

Jenis fotoresist film kering berikut ini diproduksi di CIS:

– 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 dilepas 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. Tahan kering berpolimerisasi di bawah pengaruh radiasi ultraviolet, sensitivitas spektral maksimumnya berada di wilayah 350 nm, oleh karena itu 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 terhadap lingkungan asam, diproses dalam larutan basa. Komposisi fotoresist TFPC (dalam komposisi polimerisasi) mencakup asam metakrilat, yang meningkat 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 siklus tertutup untuk penggunaan 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.

Keakuratan geometris dan kualitas pola PP dipastikan terutama 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 berketerampilan tinggi, dan sulitnya menerangi foto asli secara seragam pada area yang luas, sehingga menurunkan 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.

Sebagai dasar, dielektrik foil dan non-foil digunakan (getinax, textolite, fiberglass, fiberglass, lavsan, poliamida, fluoroplastik, dll.), bahan keramik, pelat logam, bahan bantalan isolasi (prepreg).

Dielektrik foil adalah alas insulasi listrik, biasanya dilapisi dengan foil tembaga elektrolitik dengan lapisan tahan galvanik teroksidasi yang berdekatan dengan alas insulasi listrik. Tergantung pada tujuannya, dielektrik foil dapat berbentuk satu sisi atau dua sisi dan memiliki ketebalan 0,06 hingga 3,0 mm.

Dielektrik non-foil, yang ditujukan untuk metode pembuatan papan semi-aditif dan aditif, memiliki lapisan perekat yang diterapkan secara khusus pada permukaannya, yang berfungsi untuk daya rekat yang lebih baik dari tembaga yang disimpan secara kimia ke dielektrik.

Basis PCB terbuat dari bahan yang dapat menempel dengan baik pada logam konduktor; memiliki konstanta dielektrik tidak lebih dari 7 dan garis singgung rugi-rugi dielektrik yang kecil; mempunyai kekuatan mekanik dan listrik yang cukup tinggi; memungkinkan kemungkinan pemrosesan dengan memotong, menginjak dan mengebor tanpa pembentukan keripik, retakan dan delaminasi dielektrik; menjaga sifat-sifatnya bila terkena faktor iklim, tidak mudah terbakar dan tahan api; memiliki daya serap air yang rendah, nilai rendah koefisien termal ekspansi linier, kerataan, serta ketahanan terhadap lingkungan agresif selama proses pembuatan pola sirkuit dan penyolderan.

Bahan dasarnya adalah pelat tekan berlapis yang diresapi dengan resin buatan dan mungkin dilapisi pada satu atau kedua sisinya dengan kertas elektrolit tembaga. Dielektrik foil digunakan dalam metode subtraktif dalam pembuatan PCB, dielektrik non-foil digunakan dalam metode aditif dan semi-aditif. Ketebalan lapisan konduktif bisa 5, 9, 12, 18, 35, 50, 70 dan 100 mikron.

Dalam produksi, bahan digunakan, misalnya, untuk OPP dan DPP - laminasi fiberglass foil grade SF-1-50 dan SF-2-50 dengan ketebalan foil tembaga 50 mikron dan ketebalan intrinsik 0,5 hingga 3,0 mm; untuk MPP - laminasi fiberglass tergores foil FTS-1-18A dan FTS-2-18A dengan ketebalan foil tembaga 18 mikron dan ketebalannya sendiri dari 0,1 hingga 0,5 mm; untuk GPP dan GPK - lavsan LF-1 berlapis foil dengan ketebalan foil tembaga 35 atau 50 mikron dan ketebalannya sendiri dari 0,05 hingga 0,1 mm.

Dibandingkan dengan getinaks, laminasi fiberglass memiliki karakteristik mekanik dan listrik yang lebih baik, ketahanan panas yang lebih tinggi, dan penyerapan air yang lebih rendah. Namun, mereka memiliki sejumlah kelemahan, misalnya, ketahanan panas yang rendah dibandingkan dengan poliamida, yang berkontribusi terhadap kontaminasi ujung lapisan dalam dengan resin saat mengebor lubang.

Untuk memproduksi PCB yang menyediakan transmisi pulsa nanodetik yang andal, perlu menggunakan bahan dengan sifat dielektrik yang ditingkatkan, termasuk PCB yang terbuat dari bahan organik dengan konstanta dielektrik relatif di bawah 3,5.

Untuk pembuatan PCB yang digunakan pada kondisi bahaya kebakaran yang meningkat, digunakan bahan tahan api, misalnya fiberglass laminasi merk SONF, STNF, SFVN, STF.

Untuk pembuatan GPC yang mampu menahan tikungan berulang 90 derajat di kedua arah dari posisi awal dengan radius 3 mm, digunakan lavsan berlapis foil dan fluoroplastik. Bahan dengan ketebalan foil 5 mikron memungkinkan pembuatan PCB dengan kelas akurasi 4 dan 5.

Bahan bantalan isolasi digunakan untuk merekatkan lapisan PP. Mereka terbuat dari fiberglass yang diresapi dengan resin epoksi termoset terpolimerisasi dengan lapisan perekat diterapkan di kedua sisi.

Untuk melindungi permukaan PP dan GPC dari pengaruh luar, digunakan pernis pelindung polimer dan film pelapis pelindung.

Bahan keramik dicirikan oleh stabilitas parameter listrik dan geometri; kekuatan mekanik tinggi yang stabil pada rentang suhu yang luas; konduktivitas termal yang tinggi; penyerapan air yang rendah. Kerugiannya adalah siklus produksi yang panjang, penyusutan material yang besar, kerapuhan, biaya tinggi, dll.

Basis logam digunakan pada PCB bermuatan panas untuk meningkatkan pembuangan panas dari IC dan ERE pada EA dengan beban arus tinggi yang beroperasi pada suhu tinggi, serta untuk meningkatkan kekakuan PCB yang dibuat pada basis tipis; mereka terbuat dari aluminium, titanium, baja dan tembaga.

Untuk papan sirkuit cetak kepadatan tinggi dengan mikrovia, digunakan bahan yang cocok untuk pemrosesan laser. Bahan-bahan ini dapat dibagi menjadi dua kelompok:

1. Bahan kaca non-anyaman dan preprig yang diperkuat ( bahan komposit berdasarkan kain, kertas, serat kontinu, diresapi resin dalam keadaan tidak diawetkan) dengan geometri dan distribusi benang tertentu; bahan organik dengan susunan serat yang tidak berorientasi Preprig untuk teknologi laser memiliki ketebalan fiberglass sepanjang sumbu Z yang lebih kecil dibandingkan dengan fiberglass standar.

2. Bahan yang tidak diperkuat (foil tembaga berlapis resin, resin terpolimerisasi), dielektrik cair dan dielektrik film kering.

Dari bahan lain yang digunakan dalam pembuatan papan sirkuit cetak, yang paling banyak digunakan adalah nikel dan perak sebagai logam penahan untuk penyolderan dan pengelasan. Selain itu, sejumlah logam dan paduan lain digunakan (misalnya, timah - bismut, timah - indium, timah - nikel, dll.), yang tujuannya adalah untuk memberikan perlindungan selektif atau resistansi kontak yang rendah, dan meningkatkan kondisi penyolderan. Pelapisan tambahan yang meningkatkan konduktivitas listrik pada konduktor tercetak biasanya dilakukan dengan pengendapan galvanik, lebih jarang dengan metalisasi vakum dan pelapisan panas.

Sampai saat ini, dielektrik foil berdasarkan resin epoksi-fenolik, serta dielektrik berdasarkan resin polimida yang digunakan dalam beberapa kasus, memenuhi persyaratan dasar produsen papan sirkuit cetak. Kebutuhan untuk meningkatkan pembuangan panas dari IC dan LSI, persyaratan konstanta dielektrik rendah dari bahan papan untuk sirkuit berkecepatan tinggi, pentingnya mencocokkan koefisien muai panas bahan papan, paket IC dan pembawa kristal, penerapan secara luas metode modern instalasi menyebabkan kebutuhan untuk mengembangkan material baru. MPP berbasis keramik banyak digunakan dalam desain perangkat keras komputer modern. Penggunaan substrat keramik untuk pembuatan papan sirkuit cetak terutama disebabkan oleh penggunaan metode suhu tinggi untuk membuat pola konduktif dengan lebar garis minimum, tetapi keunggulan lain dari keramik juga digunakan (konduktivitas termal yang baik, koefisien yang sesuai ekspansi termal dengan paket dan media IC, dll.). Dalam pembuatan MPP keramik, teknologi film tebal paling banyak digunakan.

Dalam basis keramik, aluminium dan berilium oksida, serta aluminium nitrida dan silikon karbida banyak digunakan sebagai bahan awal.

Kerugian utama dari papan keramik adalah ukurannya yang terbatas (biasanya tidak lebih dari 150x150 mm), yang terutama disebabkan oleh kerapuhan keramik, serta sulitnya mencapai kualitas yang dibutuhkan.

Pembentukan pola penghantar (konduktor) dilakukan dengan cara sablon. Pasta yang terdiri dari bubuk logam, pengikat organik dan kaca digunakan sebagai bahan konduktor pada papan substrat keramik. Untuk pasta konduktor, yang harus memiliki daya rekat yang baik, kemampuan menahan perlakuan panas berulang kali, dan resistivitas listrik yang rendah, digunakan bubuk logam mulia: platinum, emas, perak. Faktor ekonomi juga memaksa penggunaan pasta berdasarkan komposisi: paladium - emas, platinum - perak, paladium - perak, dll.

Pasta isolasi dibuat berdasarkan gelas kristalisasi, semen kaca-kristal, dan keramik kaca. Pasta yang terbuat dari bubuk logam tahan api: tungsten, molibdenum, dll digunakan sebagai bahan konduktor pada papan keramik tipe batch. Pita perekat yang terbuat dari keju keramik berbahan dasar aluminium dan berilium oksida, silikon karbida, dan aluminium nitrida digunakan sebagai bahan dasar benda kerja dan isolator.

Basis logam kaku yang dilapisi dengan dielektrik dicirikan (seperti keramik) dengan pembakaran pasta film tebal berdasarkan kaca dan enamel pada suhu tinggi ke dalam substrat. Fitur papan berbasis logam adalah peningkatan konduktivitas termal, kekuatan struktural, dan keterbatasan kecepatan karena ikatan konduktor yang kuat dasar logam.

Pelat yang terbuat dari baja, tembaga, titanium, dilapisi resin atau kaca melebur banyak digunakan. Namun, yang paling canggih dalam berbagai indikasi adalah aluminium anodisasi dan paduannya dengan lapisan oksida yang cukup tebal. Aluminium anodized juga digunakan untuk tata letak PCB multilayer film tipis.

Penggunaan basa dengan struktur komposit yang kompleks, termasuk spacer logam, serta basa yang terbuat dari termoplastik, pada papan sirkuit cetak cukup menjanjikan.

Basis PTFE dengan fiberglass digunakan di sirkuit berkecepatan tinggi. Berbagai basa komposit dari "Kevlar dan kuarsa" serta tembaga - Invar - tembaga digunakan dalam kasus di mana diperlukan koefisien muai panas yang mendekati koefisien muai aluminium oksida, misalnya, dalam kasus pemasangan berbagai keramik pembawa kristal (microcases) di papan. Substrat berbasis polimida kompleks digunakan terutama pada sirkuit berdaya tinggi atau aplikasi PCB suhu tinggi.

Saat ini, sebagian besar sirkuit elektronik dibuat menggunakan papan sirkuit tercetak. Menggunakan teknologi manufaktur papan sirkuit cetak, komponen mikroelektronika prefabrikasi juga diproduksi - modul hybrid yang berisi komponen dengan berbagai tujuan fungsional dan tingkat integrasi. Papan sirkuit cetak multilayer dan komponen elektronik dengan tingkat integrasi yang tinggi memungkinkan pengurangan karakteristik berat dan ukuran komponen elektronik dan komputer. Sekarang papan sirkuit tercetak berusia lebih dari seratus tahun.

Papan sirkuit tercetak

Ini (dalam bahasa Inggris PCB - papan sirkuit tercetak)- pelat yang terbuat dari bahan isolasi listrik (getinax, textolite, fiberglass dan dielektrik serupa lainnya), pada permukaannya terdapat strip konduktif listrik tipis (konduktor tercetak) dengan bantalan kontak untuk menghubungkan elemen radio yang dipasang, termasuk modul dan sirkuit terpadu, entah bagaimana terapan. Kata-kata ini diambil kata demi kata dari Kamus Politeknik.

Ada rumusan yang lebih universal:

Papan sirkuit tercetak mengacu pada desain interkoneksi listrik tetap pada dasar isolasi.

Elemen struktural utama papan sirkuit tercetak adalah dasar dielektrik (kaku atau fleksibel) pada permukaan tempat konduktor berada. Basis dielektrik dan konduktor adalah elemen yang diperlukan dan cukup untuk papan sirkuit tercetak menjadi papan sirkuit tercetak. Untuk memasang komponen dan menghubungkannya ke konduktor, elemen tambahan digunakan: bantalan kontak, transisi logam dan lubang pemasangan, lamela konektor, area untuk pembuangan panas, permukaan pelindung dan pembawa arus, dll.

Peralihan ke papan sirkuit cetak menandai lompatan kualitatif dalam bidang desain peralatan elektronik. Papan sirkuit tercetak menggabungkan fungsi pembawa elemen radio dan sambungan listrik elemen seperti itu. Fungsi terakhir tidak dapat dilakukan jika tingkat resistansi isolasi yang memadai tidak tersedia antara konduktor dan elemen konduktif lainnya dari papan sirkuit tercetak. Oleh karena itu, substrat PCB harus bertindak sebagai isolator.

Referensi sejarah

Selama tahun 1920-an dan 1930-an, banyak paten dikeluarkan untuk desain papan sirkuit cetak dan metode pembuatannya. Metode pertama pembuatan papan sirkuit cetak sebagian besar masih bersifat aditif (pengembangan ide Thomas Edison). Namun dalam bentuknya yang modern, papan sirkuit cetak muncul berkat penggunaan teknologi yang dipinjam dari industri percetakan. Papan sirkuit tercetak adalah terjemahan langsung dari istilah pencetakan bahasa Inggris pelat cetak (“pelat cetak” atau “matriks”). Oleh karena itu, insinyur Austria Paul Eisler dianggap sebagai “bapak papan sirkuit cetak” yang sebenarnya. Dia adalah orang pertama yang menyimpulkan bahwa teknologi pencetakan (subtraktif) dapat digunakan untuk produksi massal papan sirkuit cetak. Dalam teknologi subtraktif, gambar dibentuk dengan menghilangkan bagian-bagian yang tidak perlu. Paul Eisler mengembangkan teknologi pengendapan galvanik pada foil tembaga dan pengetsaannya dengan besi klorida. Teknologi untuk produksi massal papan sirkuit cetak sudah diminati selama Perang Dunia Kedua. Dan sejak pertengahan 1950-an, pembentukan papan sirkuit tercetak dimulai sebagai dasar konstruktif peralatan radio tidak hanya untuk militer, tetapi juga untuk keperluan rumah tangga.

bahan PCB

Dielektrik dasar untuk papan sirkuit tercetak

Pengetahuan tentang parameter bahan papan sirkuit tercetak, baik lapisan tunggal maupun multilapis, penting bagi semua orang yang terlibat dalam penggunaannya, terutama untuk papan sirkuit tercetak untuk perangkat dengan kecepatan tinggi dan gelombang mikro. 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 sampai ±10%, oleh karena itu toleransi ketebalan bahan jadi papan berlapis-lapis tidak boleh kurang dari ±10%.

Tg - suhu transisi kaca (penghancuran struktur)

Dk - konstanta dielektrik

Dielektrik dasar untuk papan sirkuit cetak microwave

Desain khas papan sirkuit cetak didasarkan pada penggunaan tipe fiberglass standar FR4, dengan suhu pengoperasian dari –50 hingga +110 °C, dan suhu transisi gelas Tg (pelunakan) sekitar 135 °C.
Jika ada peningkatan persyaratan untuk ketahanan panas atau saat memasang papan dalam oven berteknologi bebas timah (hingga 260 °C), suhu tinggi FR4 Tinggi Tg atau FR5.
Jika ada persyaratan untuk pengoperasian terus menerus pada suhu tinggi atau dengan perubahan suhu yang tiba-tiba, maka digunakan polimida. 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) lapisan terpisah digunakan bahan gelombang mikro, atau papan seluruhnya terbuat dari bahan gelombang mikro. Pemasok bahan khusus yang paling terkenal adalah Rogers, Arlon, Taconic, Dupont. Biaya bahan-bahan ini lebih tinggi dari FR4, dan secara kondisional ditampilkan di kolom kedua dari belakang tabel sehubungan dengan biaya FR4.

*Dk- konstanta dielektrik

Dk - konstanta dielektrik

Pelapis bantalan PCB

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.

Opsi yang memungkinkan untuk mencakup lokasi MPP terdapat pada Tabel 7.

HASL digunakan di mana saja kecuali diperlukan lain.

Penyepuhan perendaman (kimia). digunakan untuk memberikan permukaan papan yang lebih rata (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).

kaleng pencelupan memberikan permukaan yang rata dan kemampuan menyolder yang baik, meskipun juga memiliki umur simpan yang terbatas untuk penyolderan. 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 pisau yang terkena 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.

Catatan: Semua pelapis kecuali HASL mematuhi RoHS dan cocok untuk penyolderan bebas timah.

Pelindung dan jenis pelapis papan sirkuit cetak lainnya

Lapisan pelindung digunakan untuk mengisolasi permukaan konduktor yang tidak dimaksudkan untuk disolder.

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

1. Topeng solder - diterapkan 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 saat digunakan tipe khusus masker).
2. Menandai - diterapkan pada papan dengan cat di atas topeng untuk menyederhanakan identifikasi papan itu sendiri dan komponen yang terletak di atasnya.
3. Masker kupas - 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.
4. Lapisan kontak karbon - diterapkan ke tempat-tempat tertentu di papan sebagai bidang kontak untuk keyboard. Lapisan ini memiliki konduktivitas yang baik, tidak teroksidasi dan tahan aus.
5. 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%).
6. 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.

desain PCB

Pendahulu papan sirkuit tercetak yang paling jauh adalah kawat biasa, paling sering diisolasi. Dia mempunyai kelemahan yang signifikan. Dalam kondisi getaran tinggi, diperlukan penggunaan elemen mekanis tambahan untuk memasangnya di dalam REA. Untuk tujuan ini, pembawa digunakan di mana elemen radio dipasang, elemen radio itu sendiri dan elemen struktural untuk sambungan perantara dan pemasangan kabel. Ini adalah instalasi volumetrik.

Papan sirkuit tercetak bebas dari kekurangan ini. Konduktornya dipasang di permukaan, posisinya tetap, yang memungkinkan untuk menghitung hubungan timbal baliknya. Pada prinsipnya, papan sirkuit tercetak sekarang mendekati struktur datar.

Pada tahap awal penerapan, papan sirkuit tercetak memiliki jalur konduktif satu sisi atau dua sisi.

PCB Satu Sisi- ini adalah pelat yang salah satu sisinya terdapat konduktor tercetak. Pada papan sirkuit cetak dua sisi, konduktor juga menempati sisi belakang pelat yang kosong. Dan untuk menghubungkan mereka, diusulkan berbagai pilihan, di antaranya lubang transisi berbahan logam yang paling tersebar luas. Fragmen desain papan sirkuit tercetak satu sisi dan dua sisi yang paling sederhana ditunjukkan pada Gambar. 1.

PCB Dua Sisi- penggunaannya alih-alih yang sepihak adalah langkah pertama menuju transisi dari bidang ke volume. Jika kita mengabstraksi diri kita sendiri (secara mental membuang substrat papan sirkuit cetak dua sisi), kita mendapatkan struktur konduktor tiga dimensi. Omong-omong, langkah ini diambil cukup cepat. Penerapan Albert Hanson telah menunjukkan kemungkinan menempatkan konduktor di kedua sisi substrat dan menghubungkannya menggunakan lubang tembus.

Beras. 1. Fragmen desain papan sirkuit tercetak a) satu sisi dan 6) dua sisi: 1 - lubang pemasangan, 2 - bantalan kontak, 3 - konduktor, 4 - substrat dielektrik, 5 - lubang logam transisi

Perkembangan lebih lanjut dari elektronik - mikroelektronika menyebabkan penggunaan komponen multi-pin (chip dapat memiliki lebih dari 200 pin), dan jumlah komponen elektronik meningkat. Pada gilirannya, penggunaan sirkuit mikro digital dan peningkatan kinerjanya telah menyebabkan peningkatan persyaratan untuk pelindung dan distribusi daya ke komponen, di mana lapisan konduktif pelindung khusus dimasukkan dalam papan multilayer perangkat digital (misalnya, komputer). Semua ini menyebabkan peningkatan interkoneksi dan kompleksitasnya, yang mengakibatkan peningkatan jumlah lapisan. Di papan sirkuit cetak modern, jumlahnya bisa lebih dari sepuluh. Dalam arti tertentu, PCB multilayer telah memperoleh volume.

Desain PCB Multilapis

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 menekan pada suhu tinggi sebuah "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.

Papan sirkuit cetak multilayer sekarang menyumbang dua pertiga dari produksi papan sirkuit cetak global dalam hal harga, meskipun secara kuantitatif mereka lebih rendah daripada papan satu sisi dan dua sisi.

Fragmen skema (yang disederhanakan) dari desain papan sirkuit cetak multilayer modern ditunjukkan pada Gambar. 2. Konduktor pada papan sirkuit tercetak tersebut ditempatkan tidak hanya pada permukaan, tetapi juga pada volume media. Pada saat yang sama, susunan lapisan konduktor relatif satu sama lain dipertahankan (konsekuensi dari penggunaan teknologi pencetakan planar). Layering pasti ada dalam nama papan sirkuit tercetak dan elemennya - satu sisi, dua sisi, multilayer, dll. Layering sebenarnya mencerminkan desain dan teknologi pembuatan papan sirkuit tercetak yang sesuai dengan desain ini.

Beras. 2. Fragmen desain papan sirkuit cetak multilayer: 1 - melalui lubang logam, 2 - mikrovia buta, 3 - mikrovia tersembunyi, 4 - lapisan, 5 - lubang interlayer tersembunyi, 6 - bantalan kontak

Pada kenyataannya, desain papan sirkuit cetak multilayer berbeda dari yang ditunjukkan pada Gambar. 2.

Dalam hal strukturnya, MPP jauh lebih kompleks daripada papan dua sisi, seperti halnya teknologi produksinya yang jauh lebih kompleks. Dan strukturnya sendiri berbeda secara signifikan dari yang ditunjukkan pada Gambar. 2. Termasuk lapisan pelindung tambahan (tanah dan listrik), serta beberapa lapisan sinyal.

Kenyataannya mereka terlihat seperti ini:

a) Secara skematis	Untuk memastikan peralihan antar lapisan MPP, vias interlayer dan mikrovia digunakan (Gbr. 2). 3.a. Transisi antar lapisan dapat dilakukan dalam bentuk lubang tembus yang menghubungkan lapisan luar satu sama lain dan dengan lapisan dalam. Bagian buta dan tersembunyi juga digunakan. Persimpangan buta adalah saluran penghubung logam, hanya terlihat dari atas atau sisi bawah biaya. Vias tersembunyi digunakan untuk menghubungkan lapisan internal papan satu sama lain. Penggunaannya memungkinkan penyederhanaan tata letak papan secara signifikan, misalnya, desain MPP 12 lapis dapat dikurangi menjadi desain 8 lapis yang setara. beralih Microvias telah dikembangkan secara khusus untuk pemasangan di permukaan, menghubungkan bantalan kontak dan lapisan sinyal.
c) untuk kejelasan dalam tampilan 3D	Untuk pembuatan papan sirkuit cetak multilayer, beberapa dielektrik yang dilaminasi dengan foil dihubungkan satu sama lain menggunakan gasket perekat - prepreg. Pada Gambar 3.c prepreg ditampilkan dalam warna putih. Prepreg merekatkan lapisan papan sirkuit cetak multilayer selama pengepresan termal. Ketebalan keseluruhan papan sirkuit cetak multilayer tumbuh secara tidak proporsional dengan cepat seiring dengan jumlah lapisan sinyal. Dalam hal ini, perlu memperhitungkan rasio besar ketebalan papan dengan diameter lubang tembus, yang merupakan parameter yang sangat ketat untuk proses metalisasi lubang tembus. Namun, bahkan dengan mempertimbangkan kesulitan dengan metalisasi lubang tembus diameter kecil, produsen papan sirkuit cetak multilayer lebih memilih untuk mencapai kepadatan tinggi dengan menggunakan lebih banyak lapisan yang relatif murah daripada menggunakan lebih sedikit lapisan dengan kepadatan tinggi tetapi, oleh karena itu, lebih mahal.
Dengan) Menggambar 3	Gambar 3.c menunjukkan perkiraan struktur lapisan papan sirkuit cetak multilayer, yang menunjukkan ketebalannya.

Vladimir Urazaev [L.12] percaya bahwa perkembangan desain dan teknologi mikroelektronika berlangsung sesuai dengan hukum perkembangan sistem teknis yang ada secara obyektif: masalah yang terkait dengan penempatan atau pergerakan benda diselesaikan dengan berpindah dari titik ke garis, dari garis ke a bidang, dari bidang datar ke ruang tiga dimensi.

Saya pikir papan sirkuit cetak harus mematuhi undang-undang ini. Ada kemungkinan potensial untuk mengimplementasikan papan sirkuit cetak multi-level (tingkat tak terhingga). Hal ini dibuktikan dengan kayanya pengalaman dalam menggunakan teknologi laser dalam produksi papan sirkuit cetak, kayanya pengalaman dalam menggunakan stereolitografi laser untuk membentuk objek tiga dimensi dari polimer, kecenderungan untuk meningkatkan ketahanan termal bahan dasar, dll. , produk semacam itu harus diberi nama lain. Karena istilah "papan sirkuit tercetak" tidak lagi mencerminkan konten internal atau teknologi manufakturnya.

Mungkin ini akan terjadi.

Tetapi menurut saya desain tiga dimensi dalam desain papan sirkuit tercetak sudah diketahui - ini adalah papan sirkuit tercetak multilayer. Dan pemasangan volumetrik komponen elektronik dengan lokasi bantalan kontak di semua permukaan komponen radio mengurangi kemampuan manufaktur pemasangannya, kualitas interkoneksinya dan mempersulit pengujian dan pemeliharaannya.

Masa depan akan membuktikannya!

Papan sirkuit cetak yang fleksibel

Bagi kebanyakan orang, papan sirkuit tercetak hanyalah sebuah pelat kaku dengan interkoneksi konduktif listrik.

Papan sirkuit cetak kaku adalah produk paling populer yang digunakan dalam elektronik radio, yang hampir semua orang mengetahuinya.

Namun ada juga papan sirkuit cetak fleksibel, yang semakin memperluas jangkauan penerapannya. Contohnya adalah apa yang disebut kabel cetak fleksibel (loop). Papan sirkuit tercetak semacam itu menjalankan fungsi terbatas (fungsi substrat untuk elemen radio tidak termasuk). Mereka berfungsi untuk menggabungkan papan sirkuit cetak konvensional, menggantikan harness. Papan sirkuit cetak fleksibel memperoleh elastisitas karena “substrat” polimernya berada dalam keadaan sangat elastis. Papan sirkuit cetak fleksibel memiliki dua derajat kebebasan. Mereka bahkan dapat dilipat menjadi strip Mobius.

Menggambar 4

Satu atau bahkan dua derajat kebebasan, tetapi kebebasan yang sangat terbatas, juga dapat diberikan pada papan sirkuit cetak kaku konvensional, di mana matriks polimer substrat berada dalam keadaan kaku dan seperti kaca. Hal ini dicapai dengan mengurangi ketebalan substrat. Salah satu keunggulan papan sirkuit cetak timbul yang terbuat dari dielektrik tipis adalah kemampuannya untuk memberikan “kebulatan”. Dengan demikian, menjadi mungkin untuk mengoordinasikan bentuknya dan bentuk benda (roket, benda luar angkasa, dll.) di mana benda tersebut ditempatkan. Hasilnya adalah penghematan yang signifikan pada volume produk internal.

Kelemahan signifikannya adalah seiring bertambahnya jumlah lapisan, fleksibilitas papan sirkuit tercetak tersebut menurun. Dan penggunaan komponen konvensional yang tidak fleksibel menimbulkan kebutuhan untuk memperbaiki bentuknya. Karena pembengkokan PCB dengan komponen yang tidak fleksibel mengakibatkan tekanan mekanis yang tinggi pada titik-titik sambungannya ke PCB fleksibel.

Posisi perantara antara papan sirkuit tercetak kaku dan fleksibel ditempati oleh papan sirkuit tercetak "kuno", yang terdiri dari elemen kaku yang dilipat seperti akordeon. “Akordeon” semacam itu mungkin memunculkan ide untuk membuat papan sirkuit cetak multilayer. Papan sirkuit cetak kaku-fleksibel modern diimplementasikan dengan cara yang berbeda. Kita berbicara terutama tentang papan sirkuit cetak multilayer. Mereka dapat menggabungkan lapisan yang kaku dan fleksibel. Jika lapisan fleksibel dipindahkan melampaui lapisan kaku, Anda bisa mendapatkan papan sirkuit tercetak yang terdiri dari fragmen kaku dan fleksibel. Pilihan lainnya adalah menggabungkan dua fragmen kaku dengan fragmen fleksibel.

Klasifikasi desain papan sirkuit tercetak berdasarkan lapisan pola konduktifnya mencakup sebagian besar, namun tidak semua, desain papan sirkuit tercetak. Misalnya, untuk produksi papan sirkuit atau kabel tenun, peralatan tenun, bukan peralatan pencetakan, ternyata lebih cocok. “Papan sirkuit tercetak” semacam itu sudah memiliki tiga derajat kebebasan. Sama seperti kain biasa, kain ini bisa memiliki bentuk dan bentuk yang paling aneh.

Papan sirkuit tercetak pada alas dengan konduktivitas termal yang tinggi

Baru-baru ini, terjadi peningkatan pembangkitan panas perangkat elektronik yang berhubungan dengan:

Peningkatan produktivitas sistem komputasi,

Kebutuhan peralihan daya tinggi,

Meningkatnya penggunaan komponen elektronik dengan meningkatnya pembangkitan panas.

Yang terakhir ini paling jelas terlihat dalam teknologi pencahayaan LED, di mana minat untuk menciptakan sumber cahaya berdasarkan LED ultra-terang yang kuat telah meningkat tajam. Efisiensi cahaya LED semikonduktor telah mencapai 100lm/W. LED ultra terang tersebut menggantikan lampu pijar konvensional dan dapat diterapkan di hampir semua bidang teknologi pencahayaan: lampu penerangan jalan, penerangan otomotif, lampu darurat, rambu iklan, panel LED, indikator, ticker, lampu lalu lintas, dll. LED ini sangat diperlukan dalam pencahayaan dekoratif dan sistem pencahayaan dinamis karena warna monokrom dan kecepatan peralihannya. Juga bermanfaat untuk menggunakannya jika diperlukan penghematan energi yang ketat, jika perawatan yang sering mahal dan jika persyaratan keselamatan listrik tinggi.

Penelitian menunjukkan bahwa sekitar 65-85% listrik saat LED dioperasikan diubah menjadi panas. Namun, jika kondisi termal yang direkomendasikan oleh produsen LED diikuti, masa pakai LED dapat mencapai 10 tahun. Namun, jika kondisi termal dilanggar (biasanya ini berarti bekerja dengan suhu transisi lebih dari 120...125°C), masa pakai LED bisa turun 10 kali lipat! Dan jika kondisi termal yang disarankan sangat dilanggar, misalnya, ketika LED tipe emitor dinyalakan tanpa radiator selama lebih dari 5-7 detik, LED mungkin mati pada penyalaan pertama. Peningkatan suhu transisi juga menyebabkan penurunan kecerahan cahaya dan pergeseran panjang gelombang operasi. Oleh karena itu, sangat penting untuk menghitung rezim termal dengan benar dan, jika mungkin, menghilangkan panas yang dihasilkan oleh LED sebanyak mungkin.

Produsen besar LED berdaya tinggi, seperti Cree, Osram, Nichia, Luxeon, Seoul Semiconductor, Edison Opto, dll., telah lama memproduksinya dalam bentuk modul atau cluster LED pada papan sirkuit tercetak untuk menyederhanakan penyertaan dan memperluas jangkauan. penerapan LED berbahan dasar logam (dalam klasifikasi internasional IMPCB - Papan Sirkuit Cetak Logam Terisolasi, atau AL PCB - papan sirkuit tercetak dengan dasar aluminium).

Gambar 5

Papan sirkuit tercetak dengan dasar aluminium ini memiliki ketahanan termal yang rendah dan tetap, yang memungkinkan, saat memasangnya pada radiator, untuk memastikan pembuangan panas dari sambungan p-n LED dan memastikan pengoperasiannya sepanjang masa pakainya.

Tembaga, Aluminium, dan berbagai jenis keramik digunakan sebagai bahan dengan konduktivitas termal yang tinggi untuk dasar papan sirkuit cetak tersebut.

Masalah teknologi produksi industri

Sejarah perkembangan teknologi produksi papan sirkuit cetak merupakan sejarah peningkatan kualitas dan mengatasi permasalahan yang muncul dalam perjalanannya.

Berikut beberapa detailnya.

Papan sirkuit tercetak yang dibuat dengan metalisasi melalui lubang, meskipun digunakan secara luas, memiliki kelemahan yang sangat serius. Dari sudut pandang desain, tautan terlemah dari papan sirkuit tercetak tersebut adalah persimpangan tiang logam di vias dan lapisan konduktif (bantalan kontak). Sambungan antara kolom logam dan lapisan konduktif terjadi di sepanjang ujung bantalan kontak. Panjang sambungan ditentukan oleh ketebalan kertas tembaga dan biasanya 35 mikron atau kurang. Metalisasi galvanik pada dinding vias didahului dengan tahap metalisasi kimia. Tembaga kimia, tidak seperti tembaga galvanik, lebih gembur. Oleh karena itu, sambungan kolom logam dengan permukaan ujung bantalan kontak terjadi melalui sublapisan perantara tembaga kimia yang karakteristik kekuatannya lebih lemah. Koefisien muai panas laminasi fiberglass jauh lebih besar dibandingkan tembaga. Ketika melewati suhu transisi kaca resin epoksi, perbedaannya meningkat tajam. Selama guncangan termal, yang dialami papan sirkuit tercetak karena berbagai alasan, sambungan mengalami beban mekanis yang sangat besar dan... putus. Akibatnya rusak rangkaian listrik dan fungsi rangkaian listrik terganggu.

Beras. 6. Botol interlayer pada papan sirkuit cetak multilayer: a) tanpa undercut dielektrik, 6) dengan undercut dielektrik 1 - dielektrik, 2 - bantalan kontak lapisan dalam, 3 - tembaga kimia, 4 - tembaga galvanik

Beras. 7. Fragmen desain papan sirkuit cetak multilayer yang dibuat dengan bangunan lapis demi lapis: 1 - sambungan antarlapis, 2 - konduktor lapisan dalam, 3 - bantalan pemasangan, 4 - konduktor lapisan luar, 5 - lapisan dielektrik

Pada papan sirkuit cetak multilayer, peningkatan keandalan sambungan internal dapat dicapai dengan memperkenalkan operasi tambahan - pemotongan ( penghapusan sebagian) dielektrik dalam vias sebelum metalisasi. Dalam hal ini, sambungan tiang logam dengan bantalan kontak dilakukan tidak hanya di ujung, tetapi juga sebagian di sepanjang zona annular luar bantalan ini (Gbr. 6).

Keandalan yang lebih tinggi dari via logam pada papan sirkuit cetak multilayer dicapai dengan menggunakan teknologi pembuatan papan sirkuit cetak multilayer menggunakan metode pembuatan lapis demi lapis (Gbr. 7). Sambungan antara elemen konduktif dari lapisan yang dicetak dalam metode ini dibuat dengan pertumbuhan tembaga galvanik ke dalam lubang lapisan insulasi. Berbeda dengan metode metalisasi lubang tembus, dalam hal ini vias diisi seluruhnya dengan tembaga. Area sambungan antara lapisan konduktif menjadi lebih besar, dan geometrinya berbeda. Memutuskan hubungan seperti itu tidaklah mudah. Meski begitu, teknologi ini juga jauh dari ideal. Transisi “tembaga galvanik - tembaga kimia - tembaga galvanik” masih tetap ada.

Papan sirkuit tercetak yang dibuat dengan metalisasi melalui lubang harus tahan terhadap setidaknya empat (setidaknya multilayer tiga) penyolderan ulang. Papan sirkuit cetak timbul memungkinkan penyolderan ulang dalam jumlah yang jauh lebih besar (hingga 50). Menurut pengembangnya, vias logam pada papan sirkuit cetak timbul tidak mengurangi, tetapi meningkatkan keandalannya. Apa yang menyebabkan lompatan kualitatif yang begitu tajam? Jawabannya sederhana. Dalam teknologi pembuatan papan sirkuit cetak timbul, lapisan konduktif dan kolom logam yang menghubungkannya diimplementasikan dalam satu siklus teknologi (bersamaan). Oleh karena itu, tidak ada transisi “tembaga galvanik - tembaga kimia - tembaga galvanik”. Namun hasil setinggi itu diperoleh sebagai akibat dari ditinggalkannya teknologi paling luas dalam pembuatan papan sirkuit cetak, sebagai akibat dari transisi ke desain yang berbeda. Tidak disarankan untuk meninggalkan metode metalisasi lubang tembus karena berbagai alasan.

Bagaimana menjadi?

Tanggung jawab untuk pembentukan lapisan penghalang di persimpangan ujung bantalan kontak dan piston logam terutama berada di tangan para teknolog. Mereka mampu mengatasi masalah ini. Perubahan revolusioner dalam teknologi pembuatan papan sirkuit cetak telah dilakukan dengan metode metalisasi lubang langsung, yang menghilangkan tahap metalisasi kimia, membatasi diri hanya pada aktivasi awal permukaan. Selain itu, proses metalisasi langsung diterapkan sedemikian rupa sehingga film konduktif hanya muncul jika diperlukan - pada permukaan dielektrik. Akibatnya, lapisan penghalang pada lapisan logam pada papan sirkuit tercetak yang dibuat dengan lubang metalisasi langsung tidak ada. Bukankah ini cara yang bagus untuk menyelesaikan kontradiksi teknis?

Kontradiksi teknis terkait metalisasi vias juga dapat diatasi. Lubang berlapis dapat menjadi titik lemah pada papan sirkuit tercetak karena alasan lain. Ketebalan lapisan pada dinding vias idealnya harus seragam di seluruh ketinggiannya. Jika tidak, masalah keandalan akan muncul lagi. Kimia fisik proses pelapisan listrik mengatasi hal ini. Profil pelapisan ideal dan aktual dalam vias metalisasi ditunjukkan pada Gambar. 5. Ketebalan lapisan pada kedalaman lubang biasanya lebih kecil dibandingkan pada permukaan. Alasannya sangat berbeda: kerapatan arus yang tidak merata, polarisasi katodik, nilai tukar elektrolit yang tidak mencukupi, dll. Pada papan sirkuit cetak modern, diameter lubang transisi yang akan dimetalisasi telah melebihi 100 mikron, dan rasio tinggi terhadap diameter lubang di beberapa kasus mencapai 20:1. Situasinya menjadi sangat rumit. Metode fisik (menggunakan ultrasound, meningkatkan intensitas pertukaran cairan di lubang papan sirkuit cetak, dll.) telah kehabisan kemampuannya. Bahkan viskositas elektrolit mulai memainkan peran penting.

Beras. 8. Penampang lubang metalisasi pada papan sirkuit tercetak. 1 - dielektrik, 2 - profil metalisasi ideal dari dinding lubang, 3 - profil metalisasi nyata dari dinding lubang,
4 - menolak

Secara tradisional, masalah ini telah diatasi dengan menggunakan elektrolit dengan aditif leveling yang teradsorpsi di area dengan kerapatan arus lebih tinggi. Penyerapan aditif tersebut sebanding dengan rapat arus. Aditif menciptakan lapisan penghalang untuk melawan pelapisan berlebih pada tepi tajam dan area yang berdekatan (lebih dekat ke permukaan papan sirkuit cetak).

Solusi lain untuk masalah ini telah diketahui secara teoritis sejak lama, namun dalam praktiknya hal ini baru dapat diterapkan - setelah produksi industri catu daya switching daya tinggi dikuasai. Metode ini didasarkan pada penggunaan mode catu daya berdenyut (terbalik) untuk rendaman galvanik. Seringkali, arus searah disuplai. Dalam hal ini, terjadi pengendapan lapisan. Arus balik disuplai dalam sebagian kecil waktu. Pada saat yang sama, lapisan yang diendapkan larut. Kepadatan arus yang tidak merata (lebih lanjut sudut tajam) dalam hal ini hanya membawa manfaat. Oleh karena itu, pelarutan lapisan terjadi pertama kali dan sebagian besar terjadi pada permukaan papan sirkuit cetak. Solusi teknis ini menggunakan keseluruhan “kumpulan” teknik untuk menyelesaikan kontradiksi teknis: menggunakan tindakan yang sebagian berlebihan, mengubah kerugian menjadi manfaat, menerapkan transisi dari proses berkelanjutan ke proses yang berdenyut, melakukan yang sebaliknya, dll. Dan hasilnya diperoleh sesuai dengan “buket” ini. Dengan kombinasi tertentu dari durasi pulsa maju dan mundur, bahkan dimungkinkan untuk memperoleh ketebalan lapisan pada kedalaman lubang yang lebih besar daripada pada permukaan papan sirkuit cetak. Inilah sebabnya mengapa teknologi ini terbukti sangat diperlukan untuk pengisian logam pada blind vias (fitur umum papan sirkuit cetak modern), sehingga kepadatan interkoneksi dalam PCB menjadi sekitar dua kali lipat.

Masalah yang terkait dengan keandalan vias logam pada papan sirkuit tercetak bersifat lokal. Akibatnya, kontradiksi yang muncul dalam proses perkembangannya terkait papan sirkuit cetak secara keseluruhan juga tidak bersifat universal. Meskipun papan sirkuit tercetak tersebut menempati bagian terbesar dari pasar semua papan sirkuit tercetak.

Selain itu, dalam proses pengembangan, masalah lain yang dihadapi para teknolog terpecahkan, namun konsumen bahkan tidak memikirkannya. Kami memperoleh papan sirkuit cetak multilayer untuk kebutuhan kami dan menggunakannya.

Mikrominiaturisasi

Pada tahap awal, komponen yang sama dipasang pada papan sirkuit tercetak yang digunakan untuk pemasangan volumetrik perangkat elektronik, meskipun dengan beberapa modifikasi pada pin untuk memperkecil ukurannya. Namun komponen yang paling umum dapat dipasang pada papan sirkuit tercetak tanpa modifikasi.

Dengan munculnya papan sirkuit tercetak, ukuran komponen yang digunakan pada papan sirkuit tercetak dapat dikurangi, yang pada gilirannya menyebabkan penurunan tegangan operasi dan arus yang dikonsumsi oleh elemen-elemen ini. Sejak tahun 1954, Kementerian Pembangkit Listrik dan Industri Kelistrikan telah memproduksi secara massal penerima radio portabel tabung Dorozhny, yang menggunakan papan sirkuit tercetak.

Dengan munculnya perangkat penguat semikonduktor mini - transistor, papan sirkuit tercetak mulai mendominasi peralatan rumah tangga, dan beberapa saat kemudian di industri, dan dengan munculnya fragmen sirkuit elektronik - modul fungsional dan sirkuit mikro - digabungkan dalam satu chip, desainnya sudah disediakan untuk pemasangan papan sirkuit non-cetak secara eksklusif.

Dengan terus mengecilnya ukuran komponen aktif dan pasif, muncullah konsep baru – “Mikrominiaturisasi”.

DI DALAM komponen elektronik hal ini mengakibatkan munculnya LSI dan VLSI yang mengandung jutaan transistor. Kemunculannya memaksa peningkatan jumlah sambungan eksternal (lihat permukaan kontak prosesor grafis pada Gambar 9.a), yang pada gilirannya menyebabkan komplikasi pada tata letak jalur konduktif, yang dapat dilihat pada Gambar 9.b.

Panel GPU seperti itu, dan CPU juga - tidak lebih dari papan sirkuit cetak multilayer kecil tempat chip prosesor itu sendiri, kabel koneksi antara pin chip dan bidang kontak, dan elemen eksternal (biasanya kapasitor filter dari sistem distribusi daya) berada.

Gambar 9

Dan jangan biarkan ini tampak seperti lelucon bagi Anda, CPU 2010 dari Intel atau AMD juga merupakan papan sirkuit tercetak, dan juga multilayer.

Gambar 9a

Perkembangan papan sirkuit cetak, seperti halnya peralatan elektronik pada umumnya, merupakan jalur pengurangan unsur-unsurnya; pemadatannya pada permukaan cetakan, serta pengurangan elemen elektronik. Dalam hal ini, "elemen" harus dipahami sebagai milik papan sirkuit tercetak (konduktor, vias, dll.), dan elemen dari supersistem (perakitan sirkuit tercetak) - elemen radio. Yang terakhir ini lebih unggul dari papan sirkuit tercetak dalam hal kecepatan mikrominiaturisasi.

Mikroelektronika terlibat dalam pengembangan VLSI.

Peningkatan kepadatan basis elemen memerlukan hal yang sama dari konduktor papan sirkuit tercetak - pembawa basis elemen ini. Berkaitan dengan hal tersebut, banyak timbul permasalahan yang memerlukan solusi. Kami akan berbicara lebih detail tentang dua masalah tersebut dan cara mengatasinya.

Metode pertama dalam memproduksi papan sirkuit tercetak didasarkan pada menempelkan konduktor foil tembaga ke permukaan substrat dielektrik.

Diasumsikan bahwa lebar konduktor dan celah antar konduktor diukur dalam milimeter. Dalam versi ini, teknologi tersebut cukup bisa diterapkan. Miniaturisasi selanjutnya teknologi elektronik memerlukan penciptaan metode lain untuk pembuatan papan sirkuit cetak, yang versi utamanya (subtraktif, aditif, semi-aditif, gabungan) masih digunakan sampai sekarang. Penggunaan teknologi tersebut memungkinkan penerapan papan sirkuit tercetak dengan ukuran elemen yang diukur dalam sepersepuluh milimeter.

Mencapai tingkat resolusi sekitar 0,1 mm (100 µm) pada papan sirkuit tercetak merupakan peristiwa penting. Di satu sisi, terjadi transisi “turun” dengan besaran yang berbeda. Di sisi lain, ini adalah semacam lompatan kualitatif. Mengapa? Substrat dielektrik dari sebagian besar papan sirkuit cetak modern adalah fiberglass - plastik berlapis dengan matriks polimer yang diperkuat dengan fiberglass. Mengurangi kesenjangan antara konduktor papan sirkuit cetak telah menyebabkan fakta bahwa mereka menjadi sepadan dengan ketebalan benang kaca atau ketebalan jalinan benang ini pada fiberglass. Dan situasi di mana konduktor “dihubung pendek” oleh simpul seperti itu telah menjadi sangat nyata. Akibatnya, pembentukan kapiler aneh pada laminasi fiberglass, yang “menopang” konduktor ini, menjadi nyata. Di lingkungan lembab, kapiler pada akhirnya menyebabkan penurunan tingkat isolasi antara konduktor PCB. Lebih tepatnya, ini terjadi bahkan dalam kondisi kelembapan normal. Kondensasi kelembaban pada struktur kapiler fiberglass juga diamati dalam kondisi normal.Kelembaban selalu mengurangi tingkat resistensi isolasi.

Karena papan sirkuit tercetak seperti itu sudah menjadi hal yang lumrah pada peralatan elektronik modern, kita dapat menyimpulkan bahwa pengembang bahan dasar papan sirkuit tercetak berhasil mengatasi masalah ini dengan menggunakan metode tradisional. Namun apakah mereka mampu menghadapi peristiwa penting berikutnya? Lompatan kualitatif lainnya telah terjadi.

Hal ini dilaporkan oleh para ahli Samsung Teknologi pembuatan papan sirkuit cetak dengan lebar konduktor dan jarak antar keduanya 8-10 mikron telah dikuasai. Tapi ini bukan ketebalan benang kaca, tapi fiberglass!

Tugas menyediakan insulasi pada celah sangat kecil antara konduktor saat ini dan terutama papan sirkuit tercetak di masa depan adalah tugas yang rumit. Dengan metode apa masalah ini akan diselesaikan - tradisional atau non-tradisional - dan apakah akan diselesaikan - waktu akan menjawabnya.

Beras. 10. Profil etsa dari kertas tembaga: a - profil ideal, b - profil nyata; 1 - lapisan pelindung, 2 - konduktor, 3 - dielektrik

Ada kesulitan dalam mendapatkan konduktor ultra-kecil (ultra-sempit) di papan sirkuit cetak. Karena berbagai alasan, metode subtraktif telah tersebar luas dalam teknologi pembuatan papan sirkuit cetak. Dalam metode subtraktif, pola rangkaian listrik dibentuk dengan membuang potongan kertas timah yang tidak diperlukan. Pada masa Perang Dunia Kedua, Paul Eisler mengembangkan teknologi pengetsaan kertas tembaga dengan besi klorida. Teknologi sederhana seperti itu masih digunakan oleh amatir radio hingga saat ini. Teknologi industri tidak jauh-jauh dari teknologi “dapur” ini. Satu-satunya perbedaan adalah komposisi larutan etsa telah berubah dan elemen otomatisasi proses telah muncul.

Kerugian mendasar dari semua teknologi etsa adalah bahwa etsa terjadi tidak hanya pada arah yang diinginkan (menuju permukaan dielektrik), tetapi juga pada arah melintang yang tidak diinginkan. Potongan lateral konduktor sebanding dengan ketebalan lapisan tembaga (sekitar 70%). Biasanya, alih-alih profil konduktor yang ideal, diperoleh profil berbentuk jamur (Gbr. 10). Ketika lebar konduktor besar, dan pada papan sirkuit tercetak yang paling sederhana, lebarnya diukur bahkan dalam milimeter, orang hanya menutup mata terhadap potongan lateral konduktor. Jika lebar konduktor sepadan dengan tingginya atau bahkan kurang dari itu (kenyataan saat ini), maka “aspirasi lateral” mempertanyakan kelayakan penggunaan teknologi tersebut.

Dalam praktiknya, jumlah pemotongan lateral pada konduktor tercetak dapat dikurangi sampai batas tertentu. Hal ini dicapai dengan meningkatkan kecepatan etsa; menggunakan penuangan jet (jet etsa bertepatan dengan arah yang diinginkan - tegak lurus terhadap bidang lembaran), serta metode lainnya. Namun ketika lebar konduktor mendekati tingginya, efektivitas perbaikan tersebut jelas tidak mencukupi.

Namun kemajuan di bidang fotolitografi, kimia, dan teknologi kini memungkinkan penyelesaian semua masalah ini. Solusi ini berasal dari teknologi mikroelektronika.

Teknologi radio amatir untuk produksi papan sirkuit cetak

Pembuatan papan sirkuit tercetak dalam kondisi radio amatir memiliki ciri khas tersendiri, dan perkembangan teknologi semakin meningkatkan kemungkinan tersebut. Namun proses tetap menjadi landasannya

Pertanyaan tentang cara memproduksi papan sirkuit tercetak dengan harga murah di rumah telah mengkhawatirkan semua amatir radio, mungkin sejak tahun 60-an abad terakhir, ketika papan sirkuit tercetak banyak digunakan dalam peralatan rumah tangga. Dan jika dulu pilihan teknologinya tidak begitu bagus, saat ini, berkat perkembangan teknologi modern, amatir radio memiliki kesempatan untuk memproduksi papan sirkuit tercetak dengan cepat dan efisien tanpa menggunakan peralatan mahal. Dan kemungkinan-kemungkinan ini terus berkembang, sehingga kualitas kreasi mereka semakin mendekati desain industri.

Sebenarnya keseluruhan proses pembuatan papan sirkuit cetak dapat dibagi menjadi lima tahap utama:

• persiapan awal benda kerja (pembersihan permukaan, degreasing);
• menerapkan lapisan pelindung dengan satu atau lain cara;
• menghilangkan kelebihan tembaga dari permukaan papan (etsa);
• membersihkan benda kerja dari lapisan pelindung;
• mengebor lubang, melapisi papan dengan fluks, tinning.

Kami hanya mempertimbangkan teknologi "klasik" yang paling umum, di mana kelebihan tembaga dihilangkan dari permukaan papan dengan pengetsaan kimia. Selain itu, tembaga dapat dihilangkan misalnya dengan cara digiling atau menggunakan instalasi percikan listrik. Namun, metode ini tidak banyak digunakan baik di lingkungan radio amatir maupun di industri (walaupun produksi papan sirkuit dengan penggilingan kadang-kadang digunakan dalam kasus di mana diperlukan produksi papan sirkuit cetak sederhana dalam jumlah tunggal dengan sangat cepat).

Dan disini kita akan membahas 4 poin pertama dari proses teknologinya, karena pengeboran dilakukan oleh seorang amatir radio dengan menggunakan alat yang dimilikinya.

Di rumah, tidak mungkin membuat papan sirkuit cetak multilayer yang dapat bersaing dengan desain industri, oleh karena itu, biasanya dalam kondisi radio amatir, papan sirkuit cetak dua sisi digunakan, dan dalam desain perangkat microwave hanya dua sisi.

Meskipun seseorang harus berusaha saat membuat papan sirkuit tercetak di rumah, seseorang harus berusaha saat mengembangkan sirkuit untuk menggunakan sebanyak mungkin komponen pemasangan di permukaan, yang dalam beberapa kasus memungkinkan untuk menempatkan hampir seluruh sirkuit di satu sisi papan. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa belum ada teknologi untuk membuat vias metalisasi yang benar-benar dapat dilakukan di rumah. Oleh karena itu, jika tata letak papan tidak dapat dilakukan pada satu sisi, maka tata letak harus dilakukan pada sisi kedua dengan menggunakan pin dari berbagai komponen yang dipasang pada papan sebagai vias interlayer, yang dalam hal ini harus disolder pada kedua sisi papan. papan. Tentu saja ada berbagai cara mengganti metalisasi lubang (menggunakan konduktor tipis yang dimasukkan ke dalam lubang dan disolder ke trek di kedua sisi papan; menggunakan piston khusus), namun semuanya memiliki kelemahan yang signifikan dan tidak nyaman untuk digunakan. Idealnya, papan harus diarahkan hanya pada satu sisi dengan menggunakan jumlah jumper minimum.

Sekarang mari kita lihat lebih dekat setiap tahapan pembuatan papan sirkuit tercetak.

Persiapan awal benda kerja

Tahap ini merupakan tahap awal dan terdiri dari persiapan permukaan papan sirkuit cetak masa depan untuk mengaplikasikan lapisan pelindung padanya. Secara umum, teknologi pembersihan permukaan tidak mengalami perubahan signifikan dalam jangka waktu yang lama. Seluruh proses dilakukan untuk menghilangkan oksida dan kontaminan dari permukaan papan menggunakan berbagai bahan abrasif dan selanjutnya degreasing.

Untuk menghilangkan kotoran berat, Anda dapat menggunakan amplas berbutir halus (“nol”), bubuk abrasif halus, atau produk lain yang tidak meninggalkan goresan dalam pada permukaan papan. Terkadang Anda cukup mencuci permukaan papan sirkuit dengan spons pencuci piring yang kaku. deterjen atau bubuk (untuk tujuan ini akan lebih mudah menggunakan spons pencuci piring yang bersifat abrasif, yang bentuknya seperti kain kempa dengan sedikit zat; seringkali spons semacam itu direkatkan pada sepotong karet busa). Selain itu, jika permukaan papan sirkuit tercetak cukup bersih, Anda dapat melewatkan langkah perawatan abrasif sama sekali dan langsung melakukan degreasing.

Jika hanya ada lapisan oksida tebal pada papan sirkuit tercetak, maka lapisan tersebut dapat dengan mudah dihilangkan dengan merawat papan sirkuit tercetak selama 3-5 detik dengan larutan besi klorida, diikuti dengan membilasnya dengan air dingin yang mengalir. Namun perlu dicatat bahwa produksi juga diinginkan operasi ini Segera sebelum mengaplikasikan lapisan pelindung, atau setelah mengaplikasikannya, simpan benda kerja di tempat gelap, karena tembaga cepat teroksidasi dalam cahaya.

Tahap akhir dari persiapan permukaan adalah degreasing. Untuk melakukan ini, Anda bisa menggunakan sepotong kain lembut, tidak meninggalkan serat, dibasahi dengan alkohol, bensin atau aseton. Di sini Anda harus memperhatikan kebersihan permukaan papan setelah degreasing, karena akhir-akhir ini aseton dan alkohol dengan sejumlah besar pengotor mulai muncul, yang meninggalkan noda keputihan pada papan setelah dikeringkan. Jika ini masalahnya, maka Anda harus mencari pembersih gemuk lainnya. Setelah degreasing, papan harus dicuci dengan air dingin yang mengalir. Kualitas pembersihan dapat dikontrol dengan memantau tingkat pembasahan air pada permukaan tembaga. Permukaan yang benar-benar dibasahi dengan air, tanpa terbentuknya tetesan atau pecahnya lapisan air, merupakan indikator tingkat pembersihan normal. Gangguan pada lapisan air ini menunjukkan bahwa permukaannya belum cukup dibersihkan.

Penerapan lapisan pelindung

Menerapkan lapisan pelindung adalah yang paling banyak tahap penting dalam proses pembuatan papan sirkuit cetak, dan merekalah yang menentukan 90% kualitas papan yang diproduksi. Saat ini, tiga metode penerapan lapisan pelindung adalah yang paling populer di komunitas radio amatir. Kami akan mempertimbangkannya untuk meningkatkan kualitas papan yang diperoleh saat menggunakannya.

Pertama-tama, perlu diperjelas bahwa lapisan pelindung pada permukaan benda kerja harus membentuk massa yang homogen, tanpa cacat, dengan batas halus, jelas dan tahan terhadap pengaruh komponen kimia larutan etsa.

Penerapan lapisan pelindung secara manual

Dengan metode ini, gambar papan sirkuit tercetak dipindahkan ke laminasi fiberglass secara manual menggunakan semacam alat tulis. Baru-baru ini, banyak spidol bermunculan di pasaran, yang pewarnanya tidak dapat dicuci dengan air dan memberikan lapisan pelindung yang cukup tahan lama. Selain itu, untuk menggambar tangan Anda bisa menggunakan papan gambar atau alat lain yang diisi pewarna. Misalnya, lebih mudah digunakan untuk menggambar jarum suntik dengan jarum tipis (jarum suntik insulin dengan diameter jarum 0,3-0,6 mm) yang dipotong dengan panjang 5-8 mm paling cocok untuk tujuan ini. Dalam hal ini, batang tidak boleh dimasukkan ke dalam semprit - pewarna harus mengalir bebas di bawah pengaruh efek kapiler. Selain itu, alih-alih menggunakan jarum suntik, Anda dapat menggunakan kaca tipis atau tabung plastik yang direntangkan di atas api untuk mencapai diameter yang diinginkan. Perhatian khusus harus diberikan pada kualitas pemrosesan tepi tabung atau jarum: saat menggambar, mereka tidak boleh menggores papan, jika tidak, area yang sudah dicat dapat rusak. Saat bekerja dengan perangkat semacam itu, Anda dapat menggunakan bitumen atau pernis lain yang diencerkan dengan pelarut, tsaponlak, atau bahkan larutan rosin dalam alkohol sebagai pewarna. Dalam hal ini, konsistensi pewarna perlu dipilih agar mengalir bebas saat menggambar, tetapi pada saat yang sama tidak mengalir keluar dan membentuk tetesan di ujung jarum atau tabung. Perlu dicatat bahwa proses manual dalam mengaplikasikan lapisan pelindung cukup memakan waktu dan hanya cocok jika diperlukan pembuatan papan sirkuit kecil dengan sangat cepat. Lebar lintasan minimum yang dapat dicapai saat menggambar dengan tangan adalah sekitar 0,5 mm.

Menggunakan "printer laser dan teknologi besi"

Teknologi ini muncul relatif baru, tetapi segera menyebar luas karena kesederhanaannya dan kualitas papan yang dihasilkan tinggi. Dasar dari teknologi ini adalah transfer toner (bubuk yang digunakan saat mencetak pada printer laser) dari media apa pun ke papan sirkuit tercetak.

Dalam hal ini, ada dua pilihan yang mungkin: media yang digunakan dipisahkan dari papan sebelum digores, atau, jika media digunakan aluminium foil, itu diukir bersama dengan tembaga .

Tahap pertama dalam penggunaan teknologi ini adalah mencetak bayangan cermin pola papan sirkuit tercetak pada media. Pengaturan pencetakan printer harus diatur ke kualitas cetak maksimum (karena dalam hal ini lapisan toner paling tebal diterapkan). Sebagai alasnya, Anda dapat menggunakan kertas berlapis tipis (sampul dari berbagai majalah), kertas faks, aluminium foil, film untuk printer laser, alas dari film berperekat Oracal atau beberapa bahan lainnya. Jika Anda menggunakan kertas atau foil yang terlalu tipis, Anda mungkin perlu merekatkannya di sekelilingnya pada selembar kertas tebal. Idealnya, printer harus memiliki jalur kertas tanpa kekusutan, yang mencegah sandwich tersebut roboh di dalam printer. Hal ini juga sangat penting ketika mencetak pada foil atau dasar film Oracal, karena toner melekat sangat lemah, dan jika kertas di dalam printer bengkok, kemungkinan besar Anda harus menghabiskan beberapa menit yang tidak menyenangkan untuk membersihkannya. oven printer dari sisa toner yang menempel. Yang terbaik adalah jika printer dapat melewatkan kertas secara horizontal sambil mencetak di sisi atas (seperti HP LJ2100, salah satu printer terbaik untuk pembuatan PCB). Saya ingin segera memperingatkan pemilik printer seperti HP LJ 5L, 6L, 1100 agar tidak mencoba mencetak pada foil atau alas dari Oracal - biasanya eksperimen seperti itu berakhir dengan kegagalan. Selain printer, Anda juga bisa menggunakan mesin fotokopi yang penggunaannya terkadang memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan printer karena pengaplikasian lapisan toner yang tebal. Persyaratan utama media adalah mudah dipisahkan dari toner. Selain itu, jika Anda menggunakan kertas, kertas tersebut tidak boleh meninggalkan serat apa pun di dalam toner. Dalam hal ini, ada dua pilihan yang mungkin: media dikeluarkan begitu saja setelah toner dipindahkan ke papan (dalam kasus film untuk printer laser atau alas dari Oracal), atau media direndam terlebih dahulu dalam air dan kemudian dipisahkan secara bertahap. (dilapisi kertas).

Memindahkan toner ke papan melibatkan pengolesan media dengan toner ke papan yang telah dibersihkan sebelumnya dan kemudian memanaskannya hingga suhu sedikit di atas titik leleh toner. Ada banyak sekali opsi untuk melakukan hal ini, tetapi yang paling sederhana adalah dengan menekan media ke papan dengan setrika panas. Pada saat yang sama, untuk mendistribusikan tekanan setrika pada media secara merata, disarankan untuk meletakkan beberapa lapis kertas tebal di antara keduanya. Masalah yang sangat penting adalah suhu setrika dan waktu penahanannya. Parameter ini berbeda-beda pada masing-masingnya kasus tertentu, jadi Anda mungkin harus menjalankan lebih dari satu eksperimen sebelum mendapatkan hasil yang baik. Hanya ada satu kriteria di sini: toner harus memiliki waktu untuk meleleh agar dapat menempel pada permukaan papan, dan pada saat yang sama tidak boleh memiliki waktu untuk mencapai keadaan semi-cair sehingga tepian bekasnya tidak. meratakan. Setelah “mengelas” toner ke papan, substrat harus dipisahkan (kecuali jika aluminium foil digunakan sebagai substrat: tidak boleh dipisahkan, karena larut dalam hampir semua larutan etsa). Film laser dan alas Oracal cukup terkelupas dengan hati-hati, sedangkan kertas biasa perlu direndam terlebih dahulu dalam air panas.

Perlu dicatat bahwa karena fitur pencetakan printer laser, lapisan toner di tengah poligon padat besar cukup kecil, jadi Anda harus menghindari penggunaan area seperti itu pada papan bila memungkinkan, atau Anda harus memperbaiki papan secara manual. setelah melepas bagian belakangnya. Secara umum, penggunaan teknologi ini, setelah beberapa pelatihan, memungkinkan Anda mencapai lebar trek dan celah di antara keduanya hingga 0,3 mm.

Saya telah menggunakan teknologi ini selama bertahun-tahun (sejak printer laser tersedia untuk saya).

Penerapan photoresist

Photoresist adalah zat peka cahaya (biasanya di wilayah ultraviolet dekat) yang mengubah sifat-sifatnya saat terkena cahaya.

Baru-baru ini, beberapa jenis photoresist impor dalam kemasan aerosol telah muncul di pasar Rusia, yang sangat nyaman untuk digunakan di rumah. Inti dari penggunaan photoresist adalah sebagai berikut: photomask () diaplikasikan pada papan dengan lapisan photoresist diterapkan padanya dan disinari, setelah itu area photoresist yang diterangi (atau tidak terpapar) dicuci dengan pelarut khusus. , yang biasanya berupa soda kaustik (NaOH). Semua photoresist dibagi menjadi dua kategori: positif dan negatif. Untuk photoresist positif, trek di papan sesuai dengan area hitam pada photomask, dan untuk photoresist negatif, area transparan.

Fotoresist positif adalah yang paling banyak digunakan karena paling nyaman digunakan.

Mari kita membahas lebih detail tentang penggunaan photoresist positif dalam kemasan aerosol. Langkah pertama adalah menyiapkan template foto. Di rumah, Anda bisa mendapatkannya dengan mencetak desain papan pada printer laser di film. Dalam hal ini, perhatian khusus harus diberikan pada kepadatan warna hitam pada masker foto, untuk itu Anda perlu menonaktifkan semua mode penghematan toner dan meningkatkan kualitas cetak dalam pengaturan printer. Selain itu, beberapa perusahaan menawarkan keluaran photomask pada photoplotter - dan Anda dijamin mendapatkan hasil berkualitas tinggi.

Pada tahap kedua, lapisan tipis photoresist diaplikasikan pada permukaan papan yang telah disiapkan dan dibersihkan sebelumnya. Caranya dengan menyemprotkannya dari jarak sekitar 20 cm, dalam hal ini harus diusahakan keseragaman maksimal lapisan yang dihasilkan. Selain itu, sangat penting untuk memastikan bahwa tidak ada debu selama proses sputtering - setiap titik debu yang masuk ke dalam photoresist pasti akan meninggalkan bekas di papan.

Setelah menerapkan lapisan photoresist, film yang dihasilkan perlu dikeringkan. Disarankan untuk melakukan ini pada suhu 70-80 derajat, dan pertama-tama Anda perlu mengeringkan permukaan pada suhu rendah dan baru kemudian secara bertahap meningkatkan suhu ke nilai yang diinginkan. Waktu pengeringan pada suhu yang ditentukan sekitar 20-30 menit. DI DALAM sebagai upaya terakhir Diperbolehkan mengeringkan papan di suhu kamar dalam 24 jam. Papan yang dilapisi photoresist harus disimpan di tempat sejuk dan gelap.

Setelah mengaplikasikan photoresist, langkah selanjutnya adalah eksposur. Dalam hal ini, masker foto diterapkan pada papan (sisi cetak menghadap papan, ini membantu meningkatkan kejernihan selama pemaparan), yang ditekan pada kaca tipis atau. Jika ukuran papan cukup kecil, Anda dapat menggunakan pelat fotografi yang dicuci dari emulsi untuk menjepit. Karena wilayah sensitivitas spektral maksimum sebagian besar fotoresis modern berada dalam kisaran ultraviolet, disarankan untuk menggunakan lampu dengan sebagian besar radiasi UV dalam spektrumnya (DRSh, DRT, dll.) untuk penerangan. Sebagai upaya terakhir, Anda bisa menggunakan lampu xenon yang kuat. Waktu pemaparan bergantung pada banyak alasan (jenis dan daya lampu, jarak dari lampu ke papan, ketebalan lapisan photoresist, dll.) dan dipilih secara eksperimental. Namun pada umumnya waktu pemaparan biasanya tidak lebih dari 10 menit, meskipun terkena sinar matahari langsung.

(Saya tidak menyarankan penggunaan pelat plastik yang transparan dalam cahaya tampak untuk menekan, karena pelat tersebut memiliki daya serap yang kuat terhadap radiasi UV)

Kebanyakan photoresist dikembangkan dengan larutan natrium hidroksida (NaOH) - 7 gram per liter air. Cara terbaik adalah menggunakan larutan yang baru disiapkan pada suhu 20-25 derajat. Waktu pengembangan tergantung pada ketebalan film photoresist dan berkisar antara 30 detik hingga 2 menit. Setelah pengembangan, papan dapat digores dalam larutan biasa, karena photoresist tahan terhadap asam. Saat menggunakan masker foto berkualitas tinggi, penggunaan photoresist memungkinkan Anda memperoleh trek dengan lebar hingga 0,15-0,2 mm.

Etsa

Ada banyak senyawa yang diketahui untuk etsa kimia tembaga. Semuanya berbeda dalam kecepatan reaksi, komposisi zat yang dilepaskan sebagai hasil reaksi, serta ketersediaan reagen kimia yang diperlukan untuk menyiapkan larutan. Di bawah ini adalah informasi tentang solusi etsa paling populer.

Besi klorida (FeCl)

Mungkin reagen yang paling terkenal dan populer. Besi klorida kering dilarutkan dalam air sampai diperoleh larutan jenuh berwarna kuning keemasan (ini membutuhkan sekitar dua sendok makan per gelas air). Proses etsa dalam larutan ini dapat memakan waktu 10 hingga 60 menit. Waktunya tergantung pada konsentrasi larutan, suhu dan pengadukan. Pengadukan secara signifikan mempercepat reaksi. Untuk tujuan ini, akan lebih mudah menggunakan kompresor akuarium, yang menyediakan pencampuran larutan dengan gelembung udara. Reaksi juga dipercepat ketika larutan dipanaskan. Setelah pengetsaan selesai, papan harus dicuci dengan banyak air, sebaiknya dengan sabun (untuk menetralkan residu asam). Kerugian dari solusi ini termasuk pembentukan limbah selama reaksi, yang mengendap di papan dan mengganggu jalannya proses etsa yang normal, serta laju reaksi yang relatif rendah.

Amonium persulfat

Zat kristal ringan yang larut dalam air berdasarkan perbandingan 35 g zat per 65 g air. Proses etsa pada larutan ini memakan waktu sekitar 10 menit dan tergantung pada luas lapisan tembaga yang akan digores. Untuk memastikan kondisi reaksi yang optimal, larutan harus bersuhu sekitar 40 derajat dan terus diaduk. Setelah pengetsaan selesai, papan harus dicuci dengan air mengalir. Kerugian dari solusi ini termasuk kebutuhan untuk mempertahankan apa yang dibutuhkan rezim suhu dan mengaduk.

Larutan asam klorida (HCl) dan hidrogen peroksida (H 2 O 2)

- Untuk menyiapkan larutan ini, Anda perlu menambahkan 200 ml asam klorida 35% dan 30 ml hidrogen peroksida 30% ke dalam 770 ml air. Larutan yang telah disiapkan harus disimpan dalam botol gelap, tidak tertutup rapat, karena penguraian hidrogen peroksida melepaskan gas. Perhatian: saat menggunakan larutan ini, semua tindakan pencegahan harus dilakukan saat bekerja dengan bahan kimia kaustik. Semua pekerjaan harus dilakukan hanya di udara segar atau di bawah tenda. Jika larutan mengenai kulit Anda, segera bilas dengan banyak air. Waktu etsa sangat bergantung pada pengadukan dan suhu larutan dan berkisar antara 5-10 menit untuk larutan segar yang tercampur rata pada suhu kamar. Solusinya tidak boleh dipanaskan di atas 50 derajat. Setelah etsa, papan harus dicuci dengan air mengalir.

Solusi setelah etsa ini dapat dipulihkan dengan menambahkan H 2 O 2. Jumlah hidrogen peroksida yang dibutuhkan dinilai secara visual: papan tembaga yang direndam dalam larutan harus dicat ulang dari merah menjadi coklat tua. Terbentuknya gelembung-gelembung dalam larutan menunjukkan kelebihan hidrogen peroksida, yang memperlambat reaksi etsa. Kerugian dari solusi ini adalah perlunya memperhatikan semua tindakan pencegahan dengan ketat saat bekerja dengannya.

Larutan asam sitrat dan hidrogen peroksida dari Radiokot

Dalam 100 ml hidrogen peroksida 3% farmasi, 30 g asam sitrat dan 5 g garam meja dilarutkan.

Larutan ini seharusnya cukup untuk mengetsa 100 cm2 tembaga dengan ketebalan 35 µm.

Tidak perlu berhemat garam saat menyiapkan larutan. Karena berperan sebagai katalis, praktis tidak dikonsumsi selama proses etsa. Peroksida 3% tidak boleh diencerkan lebih lanjut karena ketika bahan lain ditambahkan, konsentrasinya berkurang.

Semakin banyak hidrogen peroksida (hidroperit) yang ditambahkan, semakin cepat prosesnya, tetapi jangan berlebihan - larutan tidak disimpan, mis. tidak digunakan kembali, yang berarti hidroperit akan digunakan secara berlebihan. Kelebihan peroksida dapat dengan mudah ditentukan oleh banyaknya “gelembung” selama etsa.

Namun, menambahkan asam sitrat dan peroksida cukup dapat diterima, namun lebih rasional untuk menyiapkan larutan baru.

Membersihkan benda kerja

Setelah pengetsaan dan pencucian papan selesai, permukaannya perlu dibersihkan dari lapisan pelindung. Ini bisa dilakukan entah bagaimana caranya pelarut organik, misalnya aseton.

Selanjutnya Anda perlu mengebor semua lubang. Ini harus dilakukan dengan bor yang diasah tajam pada kecepatan mesin maksimum. Jika, saat menerapkan lapisan pelindung, tidak ada ruang kosong yang tersisa di tengah bantalan kontak, lubangnya harus ditandai terlebih dahulu (ini dapat dilakukan, misalnya, dengan inti). Setelah itu, cacat (pinggiran) di sisi belakang papan dihilangkan dengan countersinking, dan pada papan sirkuit cetak dua sisi berbahan tembaga - dengan bor dengan diameter sekitar 5 mm dalam penjepit manual untuk satu putaran papan. bor tanpa menggunakan tenaga.

Langkah selanjutnya adalah melapisi papan dengan fluks, dilanjutkan dengan tinning. Anda dapat menggunakan fluks industri khusus (sebaiknya dicuci dengan air atau tidak perlu dibilas sama sekali) atau cukup melapisi papan dengan larutan rosin yang lemah dalam alkohol.

Tinning dapat dilakukan dengan dua cara:

Perendaman dalam solder cair

Gunakan besi solder dan jalinan logam yang diresapi solder.

Dalam kasus pertama, perlu membuat rendaman besi dan mengisinya dengan sedikit solder dengan titik leleh rendah - paduan Mawar atau Kayu. Lelehan harus ditutup seluruhnya dengan lapisan gliserin di atasnya untuk menghindari oksidasi solder. Untuk memanaskan bak mandi, Anda bisa menggunakan setrika atau kompor listrik terbalik. Papan dicelupkan ke dalam lelehan dan kemudian dilepas sambil menghilangkan kelebihan solder dengan alat pembersih yg terbuat dr karet karet keras.

Kesimpulan

Saya rasa materi ini akan membantu pembaca mendapatkan gambaran tentang desain dan pembuatan papan sirkuit cetak. Dan bagi yang baru mulai menggeluti bidang elektronika, dapatkan keterampilan dasar pembuatannya di rumah.Untuk mengenal lebih lengkap tentang papan sirkuit cetak, saya sarankan membaca [L.2]. Itu dapat diunduh di Internet.

literatur

1. Kamus Politeknik. Tim redaksi: Inglinsky A. Yu.dkk.M.: Ensiklopedia Soviet. 1989.
2. Medvedev A. M. Papan sirkuit tercetak. Desain dan bahan. M.: Teknosfer. 2005.
3. Dari sejarah teknologi papan sirkuit cetak // Electronics-NTB. 2004. Nomor 5.
4. Item baru dalam teknologi elektronik. Intel mengantarkan era transistor tiga dimensi. Alternatif untuk perangkat planar tradisional // Electronics-NTB. 2002. Nomor 6.
5. Sirkuit mikro yang benar-benar tiga dimensi - perkiraan pertama // Komponen dan Teknologi. 2004. Nomor 4.
6. Mokeev M.N., Lapin M.S. Proses teknologi dan sistem untuk produksi papan sirkuit dan kabel anyaman. L.: LDNTP 1988.
7. Volodarsky O. Apakah komputer ini cocok untuk saya? Barang elektronik yang ditenun menjadi kain menjadi mode // Electronics-NTB. 2003. Nomor 8.
8. Medvedev A. M. Teknologi produksi papan sirkuit cetak. M.: Teknosfer. 2005.
9. Medvedev A. M. Metalisasi pulsa pada papan sirkuit cetak // Teknologi dalam industri elektronik. 2005. Nomor 4
10. Papan sirkuit tercetak - jalur pengembangan, Vladimir Urazaev,