rumah · Pada sebuah catatan · Bahan untuk papan sirkuit tercetak. Pemilihan bahan untuk pembuatan papan sirkuit cetak Bahan isolasi untuk pembuatan papan sirkuit cetak fleksibel

Bahan untuk papan sirkuit tercetak. Pemilihan bahan untuk pembuatan papan sirkuit cetak Bahan isolasi untuk pembuatan papan sirkuit cetak fleksibel

Apa itu papan sirkuit tercetak

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

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

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

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

    dua sisi (DPP): dua lapis foil.

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

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

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

Bahan apa yang akan kita gunakan untuk membuat papan?

Yang paling umum bahan yang tersedia untuk pembuatan papan sirkuit - ini adalah Getinax dan Fiberglass. Kertas Getinax diresapi dengan pernis Bakelite, textolite fiberglass dengan epoksi. Kami pasti akan menggunakan fiberglass!

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

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

Metode pembuatan papan sirkuit tercetak di rumah

Papan dapat diproduksi secara kimia dan mekanis.

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

Pada metode mekanis pisau bedah digunakan (untuk produksi manual) atau mesin penggilingan. Pemotong khusus membuat alur pada kertas timah, akhirnya meninggalkan pulau-pulau dengan kertas timah - pola yang diperlukan.

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

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


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

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

Jadi, metode kami adalah memindahkan toner dari kertas ke permukaan kertas tembaga dan kemudian mengetsa papannya solusi khusus untuk mendapatkan gambarnya.

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

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

    kepanasan - jejaknya menyebar - menjadi lebih lebar

    terlalu panas - bekasnya tetap menempel di kertas

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

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

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

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

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

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

    semua reagen tidak mahal, mudah diakses, dan aman

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

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

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

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

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

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

Persyaratan dasar untuk papan yang diproduksi

Kami akan membuat perangkat pada mikrokontroler, menggunakan sensor dan sirkuit mikro modern. Microchip semakin kecil dan kecil. Oleh karena itu, hal ini perlu dilakukan persyaratan berikut ke papan:

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

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

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

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

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

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

Cara membuat papan dua sisi dari 2 papan satu sisi

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

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

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


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


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

Keuntungan utama dari pendakian ini:

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

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

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

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

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

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

Mari beralih ke detailnya.

Alat yang Diperlukan dan kimia

Kami membutuhkan bahan-bahan berikut:


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

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

Set collet otomatis:

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

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

Namun ada solusi yang lebih sederhana.

jig pengeboran

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

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

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

Berikut cara mengebornya:


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

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

8. Melapisi papan

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

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

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

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

Penyempurnaan metode transfer toner

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

Kemungkinan masalah yang akan kami perbaiki:

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

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

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

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

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

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

Papan sudah siap

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

Pilihan alternatif

Anda juga bisa membuat papan:

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

Untuk membuat papan sirkuit tercetak, kita perlu memilih bahan-bahan berikut: bahan untuk dasar dielektrik papan sirkuit tercetak, bahan untuk konduktor tercetak dan bahan lapisan pelindung dari paparan kelembaban. Pertama kita akan menentukan bahan dasar dielektrik PCB.

Ada berbagai macam laminasi foil tembaga. Mereka dapat dibagi menjadi dua kelompok:

- di kertas;

– berbahan dasar fiberglass.

Bahan-bahan ini berbentuk lembaran-lembaran kaku yang dibentuk dari beberapa lapis kertas atau fiberglass, diikat menjadi satu dengan bahan pengikat dengan cara pengepresan panas. Pengikatnya biasanya resin fenolik untuk kertas atau epoksi untuk fiberglass. Dalam beberapa kasus, poliester, resin silikon atau fluoroplastik. Laminasi ditutupi pada satu atau kedua sisinya dengan kertas tembaga dengan ketebalan standar.

Karakteristik papan sirkuit cetak yang sudah jadi bergantung pada kombinasi spesifiknya bahan awal, serta dari teknologi, termasuk pemrosesan papan secara mekanis.

Tergantung pada bahan dasar dan impregnasinya, ada beberapa jenis bahan untuk dasar dielektrik papan sirkuit tercetak.

Getinax fenolik adalah bahan dasar kertas yang diresapi dengan resin fenolik. Papan Getinaks ditujukan untuk digunakan pada peralatan rumah tangga karena harganya yang sangat murah.

Epoxy getinax adalah bahan dengan dasar kertas yang sama, tetapi diresapi dengan resin epoksi.

Fiberglass epoksi adalah bahan berbahan dasar fiberglass yang diresapi dengan resin epoksi. Bahan ini memadukan kekuatan mekanik yang tinggi dan sifat listrik yang baik.

Kekuatan lentur dan kekuatan benturan papan sirkuit cetak harus cukup tinggi sehingga papan tersebut dapat memuat komponen berat yang terpasang di atasnya tanpa kerusakan.

Biasanya, laminasi fenolik dan epoksi tidak digunakan pada papan dengan lubang logam. Di papan seperti itu, lubang diterapkan ke dinding. lapisan tipis tembaga Karena koefisien suhu ekspansi tembaga adalah 6-12 kali lebih kecil dibandingkan dengan fenolik getinax, terdapat risiko tertentu terjadinya retakan pada lapisan logam pada dinding lubang selama guncangan termal di mana papan sirkuit tercetak terkena dalam a mesin solder kelompok.

Retakan pada lapisan logam pada dinding lubang secara tajam mengurangi keandalan sambungan. Dalam hal menggunakan laminasi fiberglass epoksi, rasio koefisien muai suhu kira-kira sama dengan tiga, dan risiko retak pada lubang cukup kecil.

Dari perbandingan karakteristik alas dapat disimpulkan bahwa dalam segala hal (kecuali biaya) alas yang terbuat dari laminasi fiberglass epoksi lebih unggul daripada alas yang terbuat dari getinax. Papan sirkuit tercetak yang terbuat dari laminasi fiberglass epoksi memiliki ciri deformasi yang lebih sedikit dibandingkan papan sirkuit tercetak yang terbuat dari fenolik dan epoksi getinax; yang terakhir memiliki tingkat deformasi sepuluh kali lebih besar dari fiberglass.

Beberapa karakteristik berbagai jenis laminasi disajikan pada Tabel 4.

Tabel 4 - Karakteristik berbagai jenis laminasi

Membandingkan karakteristik ini, kami menyimpulkan bahwa hanya fiberglass epoksi yang boleh digunakan untuk pembuatan papan sirkuit cetak dua sisi. Dalam proyek kursus ini, laminasi fiberglass grade SF-2-35-1.5 dipilih.

Foil yang digunakan untuk menggagalkan dasar dielektrik dapat berupa foil tembaga, aluminium atau nikel. Namun, aluminium foil lebih rendah daripada tembaga karena sulit untuk disolder, dan foil nikel memiliki harga yang tinggi. Oleh karena itu, kami memilih tembaga sebagai foilnya.

Foil tembaga tersedia dalam berbagai ketebalan. Ketebalan foil standar untuk penggunaan paling luas adalah 17,5; 35; 50; 70; 105 mikron. Selama pengetsaan tembaga sepanjang ketebalan, pengetsaan juga bekerja pada kertas tembaga dari tepi samping di bawah photoresist, menyebabkan apa yang disebut “pengetsaan”. Untuk menguranginya, biasanya digunakan foil tembaga yang lebih tipis dengan ketebalan 35 dan 17,5 mikron. Oleh karena itu, kami memilih foil tembaga dengan ketebalan 35 mikron.

1.7 Memilih metode pembuatan PCB

Semua proses pembuatan papan sirkuit cetak dapat dibagi menjadi subtraktif dan semi-aditif.

Proses subtraktif ( pengurangan-kurangi) memperoleh pola konduktif melibatkan penghilangan bagian foil konduktif secara selektif dengan cara mengetsa.

Proses aditif ( tambahan-tambahkan) - dalam pengendapan selektif bahan konduktif ke bahan dasar non-foil.

Proses semi-aditif melibatkan penerapan awal lapisan konduktif tipis (tambahan), yang kemudian dihilangkan dari area celah.

Sesuai dengan GOST 23751 - 86, desain papan sirkuit tercetak harus dilakukan dengan mempertimbangkan metode pembuatan berikut:

– bahan kimia untuk GPC

– gabungan positif untuk DPP

Metalisasi melalui lubang untuk MPP

Dengan demikian, papan sirkuit cetak ini, yang dikembangkan dalam proyek kursus, akan diproduksi berdasarkan dielektrik foil dua sisi menggunakan metode gabungan positif. Metode ini memungkinkan diperolehnya konduktor dengan lebar hingga 0,25 mm. Pola konduktif diperoleh dengan menggunakan metode subtraktif.



2 PERHITUNGAN ELEMEN POLA KONDUKSI

2.1 Perhitungan diameter lubang pemasangan

Perhitungan struktural dan teknologi papan sirkuit cetak dilakukan dengan mempertimbangkan kesalahan produksi dalam desain elemen konduktif, photomask, pangkalan, pengeboran, dll. Batasi nilai parameter utama perakitan sirkuit tercetak, yang dapat dipastikan selama desain dan produksi untuk lima kelas kepadatan pemasangan, diberikan pada Tabel 4.

Tabel 4 – Nilai batas parameter utama kabel tercetak

Simbol parameter * Nilai nominal dimensi utama untuk kelas akurasi
t, mm 0,75 0,45 0,25 0,15 0,10
S, mm 0,75 0,45 0,25 0,15 0,10
b, mm 0,30 0,20 0,10 0,05 0,025
G 0,40 0,40 0,33 0,25 0,20
∆t, mm +- 0,15 +- 0,10 +- 0,05 +- 0,03 0; -0,03

Tabel tersebut menunjukkan:

t – lebar konduktor;

S – jarak antara konduktor, bantalan kontak, konduktor dan bantalan kontak atau konduktor dan lubang logam;

b – jarak dari tepi lubang yang dibor ke tepi bantalan kontak lubang ini (sabuk jaminan);

g – rasio diameter minimum lubang logam dengan ketebalan papan.

Dimensi yang dipilih sesuai Tabel 1 harus dikoordinasikan dengan kemampuan teknologi produksi tertentu.

Nilai batas parameter teknologi elemen struktural papan sirkuit cetak (Tabel 5) diperoleh sebagai hasil analisis data produksi dan studi eksperimental keakuratan operasi individu.

Tabel 5 – Nilai batas parameter proses

Nama koefisien Sebutan Besarnya
Ketebalan tembaga yang diendapkan sebelumnya, mm jam sore 0,005 – 0,008
Ketebalan tembaga galvanik yang diperluas, mm HG 0,050 – 0,060
Ketebalan penahan logam, mm jam r 0,020
Kesalahan letak lubang relatif terhadap kisi koordinat, karena keakuratan mesin bor, mm. Mengerjakan 0,020 – 0,100
Kesalahan penempatan papan pada mesin bor, mm d b 0,010 – 0,030
Kesalahan posisi relatif terhadap kisi koordinat pada photomask bantalan kontak, mm dw 0,020 – 0,080
Kesalahan lokasi relatif terhadap grid koordinat pada photomask konduktor, mm dw t 0,030 – 0,080
Kesalahan lokasi elemen cetakan saat diekspos pada suatu lapisan, mm d e 0,010 – 0,030
Kesalahan lokasi bantalan kontak pada lapisan karena ketidakstabilan dimensi liniernya, % ketebalan dm 0 – 0,100
Kesalahan letak lubang dasar pada benda kerja, mm dz 0,010 – 0,030

Lanjutan tabel 5

Diameter minimum lubang logam (melalui):

d min V H dihitung ´ g = 1,5 ´ 0,33 = 0,495 mm;

di mana g = 0,33 adalah kerapatan sirkuit tercetak untuk kelas akurasi ketiga.

H dihitung – ketebalan dielektrik foil papan.

Perusahaan kami memproduksi papan sirkuit cetak dari bahan impor berkualitas tinggi, mulai dari bahan FR4 standar hingga bahan microwave dan polimida. Pada bagian ini, kami mendefinisikan istilah dan konsep dasar yang digunakan dalam bidang desain dan manufaktur papan sirkuit cetak. Bagian ini menceritakan tentang secara lengkap hal-hal sederhana, akrab bagi setiap insinyur desain. Namun, ada sejumlah nuansa di sini yang tidak selalu diperhitungkan oleh banyak pengembang.

*** Informasi tambahan tersedia,

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


Lubang buta dan tersembunyi
Istilah "lubang buta" mengacu pada vias yang menghubungkan lapisan luar ke lapisan dalam terdekat dan tidak memiliki akses ke lapisan luar kedua. Berasal dari kata Bahasa Inggris buta, dan mirip dengan istilah "lubang buta". Tersembunyi, atau terkubur (dari bahasa Inggris terkubur), lubang dibuat di lapisan dalam dan tidak ada jalan keluar ke luar. Pilihan paling sederhana untuk lubang buta dan lubang tersembunyi ditunjukkan pada Gambar. 2. Penggunaannya dibenarkan dalam kasus perkabelan yang sangat padat atau untuk papan yang sangat jenuh dengan komponen planar di kedua sisi. Kehadiran lubang-lubang ini menyebabkan peningkatan biaya papan dari satu setengah menjadi beberapa kali lipat, tetapi dalam banyak kasus, terutama ketika merutekan sirkuit mikro ke dalam paket BGA dengan langkah-langkah kecil, Anda tidak dapat melakukannya tanpanya. Makan berbagai cara pembentukan vias tersebut, mereka dibahas secara lebih rinci di bagian ini, tetapi untuk saat ini kita akan mempertimbangkan secara lebih rinci bahan dari mana papan multilayer dibuat.

Tabel 1. Jenis dan parameter bahan yang digunakan untuk papan sirkuit cetak multilayer
Melihat Menggabungkan Tg Dk Harga
FR4 Laminasi Epoksi Fiberglass > 130°C 4.7 1 (dasar)
FR4 Tinggi Tg, FR5 Bahan mesh bertautan silang, peningkatan ketahanan suhu (sesuai RoHS) > 160°C 4,6 1,2…1,4
RCC Bahan epoksi tanpa alas anyaman kaca > 130°C 4,0 1,3…1,5
PD Resin polimida dengan basis aramid 260°C 3,5-4,6 5…6,5
PTFE Polytetrafluorethylene dengan kaca atau keramik (microwave) 240-280°C 2,2-10,2 32…70

Tg—suhu transisi kaca (penghancuran struktur)
Dk - konstanta dielektrik

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

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

Tabel 2. “Inti” FR4 dua sisi untuk lapisan dalam papan sirkuit tercetak

Ketebalan dielektrik dan ketebalan tembaga 5 mikron 17 mikron 35 mikron 70 mikron 105 mikron
0,050 mm . . . H H
0,075 mm M . . H H
0,100 mm . . . H H
0,150mm
0,200 mm M . . H H
0,250mm
0,300mm
0,350 mm M . . H H
0,400mm . . . H H
0,450 mm
0,710 mm M . . H H
0,930 mm M . . . H
1.000mm . . . . H
Lebih dari 1mm . . . . H

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

Tabel 3. Prepreg (“lapisan pengikatan”) untuk papan sirkuit cetak multilapis

Tipe prepreg Ketebalan setelah ditekan Kemungkinan penyimpangan
Dasar
1080 0,066 mm -0,005/+0,020mm
2116 0,105mm -0,005/+0,020mm
7628 0,180 mm -0,005/+0,025 mm
Selain itu
106 tidak ada aliran 0,050 mm -0,005/+0,020mm
1080 tidak ada aliran 0,066 mm -0,005/+0,020mm
2113 0,100 mm -0,005/+0,025 mm

Konstanta dielektrik prepreg FR4 dapat berkisar antara 3,8 hingga 4,4 tergantung mereknya.
Silakan periksa parameter ini untuk material tertentu dengan teknisi kami melalui email

Tabel 4. Bahan microwave Rogers untuk papan sirkuit cetak

Bahan Dk* Kerugian Ketebalan dielektrik, mm Ketebalan foil, mikron
Ro4003 3,38 0,2 18 atau 35
0,51 18 atau 35
0,81 18 atau 35
Ro4350 3,48 0,17 18 atau 35
0,25 18 atau 35
0,51 18 atau 35
0,762 18
1,52 35
Prepreg Ro4403 3,17 0,1 --
Persiapan Ro4450 3,54 0,1 --

* Dk - konstanta dielektrik

Tabel 5. Bahan microwave Arlon untuk MPP

Bahan Dielektrik
permeabilitas (Dk)
Ketebalan
dielektrik, mm
Ketebalan
foil, mikron
AR-1000 10 0,61±0,05 18
IKLAN600L 6 0,787±0,08 35
IKLAN255IM 2,55 0,762±0,05 35
IKLAN350A 3,5 0,508±0,05
0,762±0,05
35
35
DICLAD527 2,5 0,508±0,038
0,762±0,05
1,52±0,08
35
35
35
25N 3,38 0,508
0,762
18 atau 35
25N 1080pp
pra-kehamilan
3,38 0,099 --
25N 2112pp
pra-kehamilan
3,38 0,147 --
25FR 3,58 0,508
0,762
18 atau 35
25FR 1080pp
pra-kehamilan
3,58 0,099 --
25FR 2112pp
pra-kehamilan
3,58 0,147 --

Catatan: Bahan microwave tidak selalu tersedia, dan waktu pengirimannya bisa memakan waktu hingga 1 bulan. Saat memilih desain papan, Anda perlu memeriksa status stok dari produsen MPP.

Dk — Konstanta dielektrik
Tg—suhu transisi gelas

Saya ingin mencatat pentingnya poin-poin berikut:
1. Pada prinsipnya, semua nilai inti FR4 dari 0,1 hingga 1,0 mm tersedia dalam kelipatan 0,1 mm. Namun, saat merancang pesanan mendesak, sebaiknya periksa terlebih dahulu ketersediaan bahan di gudang produsen PCB.
2. Jika menyangkut ketebalan bahan - untuk bahan yang dimaksudkan untuk pembuatan papan sirkuit dua sisi, ketebalan bahan ditunjukkan termasuk tembaga. Ketebalan “inti” untuk lapisan internal MPP ditentukan dalam dokumentasi tanpa ketebalan tembaga.
Contoh 1: material FR4, 1.6/35/35 mempunyai ketebalan dielektrik: 1.6-(2x35 µm)=1.53 mm (dengan toleransi ±10%).
Contoh 2: Inti FR4, 0,2/35/35 mempunyai ketebalan dielektrik: 200 µm (dengan toleransi ±10%) dan ketebalan total: 200 µm+(2x35 µm)=270 µm.
3. Memastikan keandalan. Jumlah lapisan prepreg berdekatan yang diperbolehkan dalam MPP tidak kurang dari 2 dan tidak lebih dari 4. Kemungkinan menggunakan satu lapisan prepreg di antara “inti” tergantung pada sifat pola dan ketebalan lapisan tembaga yang berdekatan. . Semakin tebal tembaga dan semakin kaya pola konduktornya, semakin sulit mengisi ruang antara konduktor dengan resin. Dan keandalan papan tergantung pada kualitas isiannya.
Contoh: tembaga 17 mikron - Anda dapat menggunakan 1 lapisan 1080, 2116 atau 106; tembaga 35 mikron - Anda dapat menggunakan 1 lapisan hanya untuk tahun 2116.

Pelapis bantalan PCB
Mari kita lihat jenis pelapis apa yang ada untuk bantalan tembaga. Paling sering, situs dilapisi dengan paduan timah-timah, atau PIC. Cara mengaplikasikan dan meratakan permukaan solder disebut HAL atau HASL (dari bahasa Inggris Hot Air Solder Leveling - meratakan solder dengan udara panas). Lapisan ini memberikan kemampuan solder terbaik pada bantalan. Namun, itu digantikan oleh lebih banyak lagi pelapis modern, biasanya, sesuai dengan persyaratan arahan RoHS internasional. Arahan ini mensyaratkan pelarangan adanya zat berbahaya, termasuk timbal, dalam produk. Selama ini RoHS memang belum berlaku di wilayah negara kita, namun ada baiknya kita mengingat keberadaannya. Masalah yang terkait dengan RoHS akan dijelaskan di salah satu bagian selanjutnya, namun untuk saat ini mari kita lihat pilihan yang memungkinkan cakupan situs MPP pada Tabel 7. HASL diterapkan di mana-mana, kecuali ada persyaratan lain. Pelapisan emas perendaman (kimia) digunakan untuk memberikan permukaan papan yang lebih halus (ini sangat penting untuk bantalan BGA), tetapi memiliki kemampuan solder yang sedikit lebih rendah. Penyolderan dalam tungku dilakukan dengan menggunakan teknologi yang kira-kira sama dengan HASL, namun solder tangan memerlukan penggunaan fluks khusus. Lapisan organik, atau OSP, melindungi permukaan tembaga dari oksidasi. Kerugiannya adalah umur simpan yang pendek (kurang dari 6 bulan). Timah perendaman memberikan permukaan yang halus dan kemampuan solder yang baik, meskipun umur soldernya juga terbatas. HAL bebas timbal memiliki sifat yang sama dengan HAL yang mengandung timbal, namun komposisi soldernya kira-kira 99,8% timah dan 0,2% aditif. Kontak konektor bilah, yang mengalami gesekan selama pengoperasian papan, dilapisi dengan lapisan emas yang lebih tebal dan kaku. Untuk kedua jenis penyepuhan, lapisan bawah nikel digunakan untuk mencegah difusi emas.

Tabel 7. Pelapis bantalan PCB

Jenis Keterangan Ketebalan
HASL, HAL
(perataan solder udara panas)
POS-61 atau POS-63,
meleleh dan diratakan dengan udara panas
15-25 mikron
Emas perendaman, ENIG Pelapisan emas perendaman di atas sublapisan nikel Au 0,05-0,1 µm/Ni 5 µm
OSP, Entek lapisan organik,
melindungi permukaan tembaga dari oksidasi sebelum disolder
Saat menyolder
benar-benar larut
kaleng pencelupan Timah imersi, permukaannya lebih rata dibandingkan HASL 10-15 mikron
HAL bebas timah Pelapisan timah bebas timah 15-25 mikron
Emas keras, jari emas Pelapisan emas galvanik pada kontak konektor di atas sublapisan nikel Au 0,2-0,5 µm/Ni 5 µm

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

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

Tabel 8. Lapisan Permukaan PCB

Jenis Tujuan dan fitur
Topeng solder Untuk perlindungan solder
Warna: hijau, biru, merah, kuning, hitam, putih
Menandai Untuk identifikasi
Warna: putih, kuning, hitam
Masker kupas Untuk perlindungan permukaan sementara
Mudah dihapus jika perlu
Karbon Untuk membuat keyboard
Memiliki ketahanan aus yang tinggi
Grafit Untuk membuat resistor
Diperlukan pemangkasan laser
Pelapisan perak Untuk membuat jumper
Digunakan untuk APP dan DPP

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

Perusahaan kami memproduksi papan sirkuit tercetak dari bahan dalam negeri dan impor berkualitas tinggi, mulai dari bahan microwave standar FR4 hingga FAF.

Desain yang khas papan sirkuit tercetak didasarkan pada penggunaan laminasi fiberglass standar tipe FR4, dengan suhu pengoperasian -50 hingga +110 °C, dan suhu transisi kaca Tg (pelunakan) sekitar 135 °C.

Untuk meningkatkan persyaratan ketahanan panas atau saat memasang papan dalam oven menggunakan teknologi bebas timah (t hingga 260 °C), digunakan FR4 High Tg atau FR5 suhu tinggi.

Bahan dasar papan sirkuit cetak:

Ketebalan tembaga, mikron

Ketebalan dielektrik, mm

5 18 35 50 70
kertas tembaga
0.0 +/- + +
FR-4 satu sisi
0.10 +/- +/-
0.15 +/-
1,00 +
1,50 +
2,00 +
SF 2.00 +
FR-4 dua sisi
STF 0,20 +/-
0,25 +
0,36 +
0,51 +
0,71 +/- +
1,00 + +
1,50 +/- + + +/- +/-
SF 1.50 +/-
2,00 + +/- +/-
2,50 +/- +/-
3,00 +/- +/-
MI 1222 dua sisi
1,50 +/-
2,00 +/-
FAF-4D dua sisi
0,50 +/-
1,00 +/-
1,50 +/-
2,00 +

"+" - Biasanya tersedia

"+/-" - Berdasarkan permintaan (tidak selalu tersedia)

Prepreg (lapisan "ikat") untuk multilayer papan sirkuit tercetak

FR-4

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

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

MI 1222

adalah bahan tekan berlapis berdasarkan fiberglass yang diresapi dengan pengikat epoksi, dilapisi pada satu atau kedua sisinya dengan foil elektrolitik tembaga.

  • hambatan listrik permukaan (Ohm): 7 x 1011;
  • hambatan listrik volumetrik spesifik (Ohm): 1 x 1012;
  • konstanta dielektrik (Ohm x m): 4,8;
  • kekuatan kulit foil (N/mm): 1,8.

FAF-4D

Mereka adalah fluoroplastik yang diperkuat serat kaca, dilapisi di kedua sisi dengan kertas tembaga. Aplikasi: - Sebagai basa papan sirkuit tercetak beroperasi dalam jangkauan gelombang mikro; - insulasi listrik untuk elemen cetak peralatan penerima dan transmisi; - mampu beroperasi jangka panjang dalam kisaran suhu dari +60 hingga +250° C.

  • Kekuatan rekat foil ke alas per strip 10 mm, N (kgf), tidak kurang dari 17,6(1,8)
  • Rugi-rugi dielektrik tangen pada frekuensi 106 Hz, tidak lebih dari 7 x 10-4
  • Konstanta dielektrik pada frekuensi 1 MHz 2,5 ± 0,1
  • Ukuran lembaran yang tersedia, mm (deviasi maksimum lebar dan panjang lembaran 10 mm) 500x500

T111

bahan yang terbuat dari polimer konduktif termal berdasarkan keramik dengan dasar aluminium, digunakan jika dimaksudkan untuk menggunakan komponen yang mengeluarkan emisi signifikan daya termal(misalnya, LED ultra terang, pemancar laser, dll.). Sifat utama material adalah pembuangan panas yang sangat baik dan peningkatan kekuatan dielektrik saat terkena tegangan tinggi:

  • Ketebalan dasar aluminium - 1,5 mm
  • Ketebalan dielektrik - 100 mikron
  • Ketebalan foil tembaga - 35 mikron
  • Konduktivitas termal dielektrik - 2,2 W/mK
  • Resistansi termal dielektrik - 0,7°C/W
  • Konduktivitas termal substrat aluminium (5052 - analog AMg2.5) - 138 W/mK
  • Tegangan tembus - 3 KV
  • Suhu transisi gelas (Tg) - 130
  • Resistansi volume - 108 MΩ×cm
  • Resistansi permukaan - 106 MΩ
  • Tegangan operasi tertinggi (CTI) - 600V

Masker solder pelindung yang digunakan dalam produksi papan sirkuit cetak

Masker solder (juga dikenal sebagai hijau cemerlang) - berlapis bahan tahan lama, dirancang untuk melindungi konduktor dari masuknya solder dan fluks selama penyolderan, serta dari panas berlebih. Masker menutupi konduktor dan membiarkan bantalan dan konektor bilah terbuka. Metode penerapan masker solder mirip dengan penerapan photoresist - menggunakan masker foto dengan pola bantalan, bahan masker yang diterapkan pada PCB disinari dan dipolimerisasi, area dengan bantalan solder tidak terkena paparan dan masker dibersihkan darinya setelahnya. perkembangan. Paling sering, masker solder diterapkan pada lapisan tembaga. Oleh karena itu, sebelum pembentukannya, lapisan pelindung timah dihilangkan - jika tidak, timah di bawah topeng akan membengkak karena pemanasan papan selama penyolderan.

PSR-4000 H85

Warna hijau, cairan pengerasan panas fotosensitif, tebal 15-30 mikron, TAIYO INK (Jepang).

Memiliki persetujuan untuk digunakan oleh organisasi dan produsen produk akhir berikut: NASA, IBM, Compaq, Lucent, Apple, AT&T, General Electric, Honeywell, General Motors, Ford, Daimler-Chrysler, Motorola, Intel, Micron, Ericsson, Thomson, Visteon , Alcatel, Sony, ABB, Nokia, Bosch, Epson, Airbus, Philips, Siemens, HP, Samsung, LG, NEC, Matsushita (Panasonic), Toshiba, Fujitsu, Mitsubishi, Hitachi, Toyota, Honda, Nissan dan masih banyak lagi lainnya ;

IMAGECURE XV-501

Berwarna (merah, hitam, biru, putih), masker solder dua komponen cair, Coates Electrografis Ltd (Inggris), ketebalan 15-30 mikron;

DUNAMASK KM

Masker film kering dari DUNACHEM (Jerman), ketebalan 75 mikron, memberikan tenda vias dan memiliki daya rekat tinggi.

Laminasi FR4

Bahan dasar PCB yang paling banyak digunakan adalah bahan FR4. Kisaran ketebalan laminasi ini distandarisasi. Kami terutama menggunakan laminasi kelas A (tertinggi) dari ILM.

Anda dapat menemukan penjelasan rinci tentang laminasi.

Laminasi di gudang TePro

Ketebalan dielektrik, mmKetebalan foil, mikron
0,2 18/18
0,2 35/35
0,3 18/18
0,3 35/35
0,5 18/18
0,5 35/35
0,7 35/35
0,8 18/18
1,0 18/18
1,0 35/00
1,0 35/35
1,5 18/18
1,5 35/00
1,5 35/35
1,5 50/50
1,5 70/70
1,55 18/18
2,0 18/18
2,0 35/35
2,0 70/00

Bahan microwave ROGERS

Deskripsi teknis bahan ROGERS yang digunakan dalam produksi kami tersedia (Bahasa Inggris).

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 diproduksi menggunakan materi 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

ACCL 1060-1 adalah laminasi satu sisi berbahan dasar aluminium kelas 1060. Dielektrik terdiri dari prepreg konduktif termal khusus. Lapisan konduktif atas terbuat dari tembaga halus. Anda dapat menemukan penjelasan rinci tentang laminasi.

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

Keterangan

Bahan CS-AL88-AD2(AD5) adalah laminasi satu sisi berdasarkan aluminium kelas 5052 - analog perkiraan AMg2.5; konduktivitas termal 138 W/(m K). Dielektrik konduktif termal terdiri dari resin epoksi dengan pengisi keramik konduktif termal. Lapisan konduktif atas terbuat dari tembaga halus. Anda dapat menemukan penjelasan rinci tentang laminasi.

Persiapan

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

Anda dapat menemukan penjelasan rinci tentang prepreg.

Topeng solder

Dalam produksi papan sirkuit cetak, kami menggunakan masker solder cair RS2000 yang dikembangkan dengan foto dalam berbagai warna.

Properti

Masker solder RS2000 memiliki fisik dan sifat kimia. Pertunjukan materi karakteristik yang sangat baik ketika diaplikasikan melalui jaring, dan melekat sempurna pada laminasi dan konduktor tembaga. Masker memiliki ketahanan yang tinggi terhadap guncangan termal. Karena semua karakteristik ini, masker solder RS-2000 direkomendasikan sebagai masker solder cair universal yang dapat dikembangkan dengan foto yang digunakan dalam produksi semua jenis papan sirkuit cetak lapisan ganda dan multi-lapis.

Anda dapat menemukan penjelasan rinci tentang topeng solder.

Pertanyaan dan jawaban yang sering diajukan tentang laminasi dan prepreg

Apa itu XPC?

XPC adalah bahan pendukung kertas berisi fenolik. Bahan ini memiliki tingkat mudah terbakar UL94-HB.

Apa perbedaan antara FR1 dan FR2?

Pada dasarnya itu adalah hal yang sama. FR1 memiliki suhu transisi gelas yang lebih tinggi yaitu 130°C dibandingkan 105°C untuk FR2. Beberapa produsen yang memproduksi FR1 tidak akan memproduksi FR2 karena biaya produksi dan penerapannya sama dan tidak ada keuntungan memproduksi kedua bahan tersebut.

Apa itu FR2?

Bahan dengan dasar kertas dengan pengisi fenolik. Bahan ini memiliki tingkat mudah terbakar UL94-V0.

Apa itu FR3?

FR3 sebagian besar merupakan produk Eropa. Ini pada dasarnya adalah FR2, tetapi menggunakan resin epoksi sebagai pengisi, bukan resin fenolik. Lapisan utamanya adalah kertas.

Apa itu FR4?

FR4 adalah fiberglass. Ini adalah bahan yang paling umum untuk papan sirkuit cetak. FR4 tebal 1,6 mm dan terdiri dari 8 lapis kain fiberglass #7628. Logo pabrikan/penunjukan kelas mudah terbakar berwarna merah terletak di tengah (lapisan 4). Suhu penggunaan bahan ini adalah 120 - 130°C.

Apa itu FR5?

FR5 merupakan laminasi fiberglass yang mirip dengan FR4, namun suhu penggunaan bahan ini 140 - 170°C.

Apa itu CEM-1?

CEM-1 adalah laminasi berbahan dasar kertas dengan satu lapisan fiberglass #7628. Bahan ini tidak cocok untuk metalisasi lubang tembus.

Apa itu CEM-3?

CEM-3 paling mirip dengan FR4. Konstruksi: alas fiberglass di antara dua lapisan luar fiberglass #7628. CEM-3 berwarna putih susu dan sangat halus. Harga bahan ini 10 - 15% lebih rendah dibandingkan FR4. Bahannya mudah dibor dan dicap. Ini merupakan pengganti lengkap untuk FR4 dan material ini memiliki pasar yang sangat besar di Jepang.

Apa itu G10?

G10 saat ini merupakan bahan yang ketinggalan zaman untuk papan sirkuit cetak standar. Ini adalah fiberglass, tetapi dengan pengisi yang berbeda dari FR4. G10 hanya hadir dalam peringkat mudah terbakar UL94-HB. Saat ini, area aplikasi utama adalah papan sirkuit untuk jam tangan, karena bahan ini mudah dicap.

Bagaimana cara mengganti laminasi?

XPC >>> FR2 >>> FR1 >>> FR3 >>> CEM-1 >>> CEM-3 atau FR4 >>> FR5.

Apa itu "prepreg"?

Prepreg adalah fiberglass yang dilapisi dengan resin epoksi. Aplikasinya meliputi: sebagai dielektrik pada papan sirkuit cetak multilayer dan sebagai bahan awal untuk FR4. 8 lapis prepreg #7628 digunakan dalam satu lembar FR4 setebal 1,6 mm. Lapisan tengah (No. 4) biasanya berisi logo perusahaan berwarna merah.

Apa kepanjangan dari FR atau CEM?

Bahan CEM terdiri dari resin epoxy (Composite Epoxy Material); FR tahan api (Fire Retardent).

Apakah FR4 benar-benar hijau?

Tidak, biasanya transparan. Warna hijau, ciri khas papan sirkuit tercetak ini adalah warna topeng solder.

Apakah warna logo mempunyai arti?

Ya, ada logo merah dan biru. Merah menunjukkan tingkat mudah terbakar UL94-V0 dan biru menunjukkan tingkat mudah terbakar UL94-HB. Jika Anda memiliki bahan dengan logo biru, maka bahan tersebut adalah XPC (kertas fenolik) atau G10 (fiberglass). FR4 memiliki tebal 1,5/1,6 mm dan logo berada di lapisan tengah (No. 4) dalam konstruksi 8 lapis.

Apakah orientasi logo ada artinya?

Ya, arah logo menunjukkan arah bahan dasar. Sisi panjang papan harus diorientasikan ke arah alas. Hal ini terutama penting untuk bahan tipis.

Apa itu laminasi pemblokiran UV?

Ini adalah hal yang tidak bisa dilewati sinar ultraviolet. Properti ini diperlukan untuk mencegah paparan palsu photoresist dari sisi yang berlawanan dengan sumber cahaya.

Laminasi apa yang cocok untuk pelapisan tembus lubang?

CEM-3 dan FR4 adalah yang terbaik. FR3 dan CEM-1 tidak direkomendasikan. Bagi yang lain, metalisasi tidak mungkin dilakukan. (Tentu saja, Anda dapat menggunakan "pelapisan pasta perak").

Apakah ada alternatif untuk melapisi lubang?

Untuk keperluan hobby/DIY, Anda bisa menggunakan rivet yang bisa dibeli di toko yang menjual komponen radio. Ada beberapa metode lain untuk papan kepadatan rendah, seperti sambungan kabel jumper dan sejenisnya. Lagi cara profesional ini adalah produksi sambungan antar lapisan menggunakan metode “metalisasi pasta perak”. Pasta perak diaplikasikan ke papan menggunakan sablon sutra, menciptakan metalisasi melalui lubang. Metode ini cocok untuk semua jenis laminasi, termasuk kertas fenolik, dll.

Apa itu "ketebalan bahan"?

Ketebalan bahan adalah ketebalan dasar laminasi tidak termasuk ketebalan foil tembaga. Hal ini penting bagi produsen papan berlapis-lapis. Konsep ini terutama digunakan untuk laminasi FR4 tipis.

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

Ini tabelnya standar umum untuk laminasi:
ANSI-LI-1 DIN-IEC-249 bagian 2 MIL 13949 BS 4584 JIS
XPC - - PF-CP-Cu-4 PP7
FR1 2 — 1 - PF-CP-Cu-6 PP7F
FR2 2 - 7-FVO - PF-CP-Cu-8 PP3F
FR3 2 - 3-FVO PX - PE1F
CEM-1 2 - 9-FVO - - CGE1F
CEM-3 - - - CGE3F
G10 - GE. EP-GC-Cu-3 GE4
FR4 2 - 5-FVO GFN EP-GC-Cu-2 GE4F

Perhatian! Data ini mungkin tidak lengkap. Banyak produsen juga memproduksi laminasi yang tidak sepenuhnya memenuhi spesifikasi ANSI. Ini berarti spesifikasi DIN/JIS/BS saat ini, dll. bisa beragam. Harap periksa apakah standar produsen laminasi tertentu paling sesuai dengan kebutuhan Anda.

Apa itu CTI?

CTI - Indeks Pelacakan Komparatif. Menunjukkan tegangan operasi tertinggi untuk laminasi tertentu. Hal ini menjadi penting dalam produk yang beroperasi di lingkungan kelembaban tinggi, seperti di mesin pencuci piring atau mobil. Indeks yang lebih tinggi berarti perlindungan yang lebih baik. Indeksnya mirip dengan PTI dan KC.

Apa maksud #7628? Nomor apa lagi yang ada?

Inilah jawabannya...
Jenis Berat (g/m2) Ketebalan (mm) Melengkung/Menenun
106 25 0,050 22×22
1080 49 0,065 24×18.5
2112 70 0,090 16×15
2113 83 0,100 24×23
2125 88 0,100 16×15
2116 108 0,115 24×23
7628 200 0,190 17×12

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

94 UL adalah seperangkat standar yang dikembangkan oleh Underwriters Laboratories (UL) untuk menentukan ketahanan api dan sifat mudah terbakar suatu bahan.
— Spesifikasi 94-HB (Pembakaran horizontal, sampel ditempatkan secara horizontal dalam nyala api)
Laju pembakaran tidak melebihi 38 mm per menit untuk material dengan ketebalan lebih besar atau sama dengan 3 mm.
Laju pembakaran tidak melebihi 76 mm per menit untuk material yang lebih tebal dari 3 mm.
— Spesifikasi 94V-0 (Pembakaran vertikal, sampel ditempatkan secara vertikal di dalam nyala api)
Bahannya mampu padam sendiri.