Papan sirkuit tercetak (dalam bahasa Inggris PCB - papan sirkuit tercetak)- pelat yang terbuat dari dielektrik yang dibentuk (biasanya dengan metode pencetakan) paling sedikit satu rangkaian penghantar listrik ( sirkuit elektronik). Papan sirkuit tercetak dirancang untuk berbagai sambungan listrik dan mekanis komponen elektronik atau sambungan masing-masing komponen elektronik. Komponen elektronik pada papan sirkuit tercetak dihubungkan pada pinnya ke elemen pola konduktif, biasanya dengan menyolder, atau membungkus, atau memukau, atau menekan, sehingga modul elektronik (atau papan sirkuit tercetak rakitan) dirakit.

Jenis papan

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

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

Jenis papan sirkuit tercetak

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

Dalam hal fleksibilitas:
-Keras
-Fleksibel

Menurut teknologi instalasi:
-Untuk pemasangan lubang
-Permukaan gunung

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

Bahan

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

FR-4

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

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

CEM-3

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

CEM-1

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

FR-1/FR-2

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

PCB Selesai

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Perkembangan

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

Manufaktur

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

Mendapatkan pola kawat

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

Metode kimia

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

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

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

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

Metode mekanis

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

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

PCB multilapis

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

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

Desain PCB Multilapis

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

Lubang buta dan tersembunyi

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

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

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

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

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

Pelapis bantalan PCB

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

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

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

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

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

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

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

dua sisi (DPP): dua lapis foil.

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

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

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

Bahan apa yang akan kita gunakan untuk membuat papan?

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

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

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

Metode pembuatan papan sirkuit tercetak di rumah

Papan dapat diproduksi secara kimia dan mekanis.

Dengan metode kimia, di tempat-tempat di mana seharusnya ada jejak (pola) di papan, komposisi pelindung (pernis, toner, cat, dll.) diterapkan pada kertas timah. Selanjutnya, papan direndam dalam larutan khusus (besi klorida, hidrogen peroksida, dan 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.

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

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

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

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

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

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

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

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

kepanasan - jejaknya menyebar - menjadi lebih lebar

terlalu panas - bekasnya tetap menempel di kertas

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

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

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

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

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

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

semua reagen tidak mahal, mudah diakses, dan aman

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

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

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

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

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

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

Persyaratan dasar untuk papan yang diproduksi

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

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

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

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

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

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

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

Cara membuat papan dua sisi dari 2 papan satu sisi

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

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

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

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

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

Keuntungan utama dari pendakian ini:

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

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

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

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

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

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

Mari beralih ke detailnya.

Alat dan bahan kimia yang diperlukan

Kami membutuhkan bahan-bahan berikut:

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

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

Set collet otomatis:

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

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

Namun ada solusi yang lebih sederhana.

jig pengeboran

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

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

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

Berikut cara mengebornya:

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

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

8. Melapisi papan

Mengapa papan diberi timah - terutama untuk melindungi tembaga dari korosi. Kerugian utama dari tinning adalah papan terlalu panas dan kemungkinan kerusakan pada trek. Jika Anda tidak 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) - kita mendapatkan hasil yang luar biasa. Namun saat Anda menggunakan jalinan, jalinan tersebut akan terlepas dan bulu tembaga mulai tertinggal di papan - harus dilepas, jika tidak maka akan terjadi korsleting! Anda dapat melihatnya dengan sangat mudah dengan menyorotkan senter di bagian belakang papan. Dengan metode ini, sebaiknya gunakan besi solder yang kuat (60 watt) atau paduan ROSE.

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

Penyempurnaan metode transfer toner

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

Kemungkinan masalah yang akan kami perbaiki:

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

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

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

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

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

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

Papan sudah siap

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

Pilihan alternatif

Anda juga bisa membuat papan:

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

Basis yang digunakan adalah dielektrik foil dan non-foil (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 penyerapan air yang rendah, koefisien termal ekspansi linier yang rendah, kerataan, dan ketahanan terhadap lingkungan agresif selama desain 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 bukan tenunan yang diperkuat dan preprig (bahan komposit berdasarkan kain, kertas, serat kontinu, diresapi dengan 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, dan Pengenalan luas metode pemasangan modern telah 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 yang kuat antara konduktor dan 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.

Apa yang diwakilinya dicetak papan A?

Dicetak papan A atau papan A, adalah suatu pelat atau panel yang terdiri dari satu atau dua pola konduktif yang terletak pada permukaan dasar dielektrik, atau suatu sistem pola konduktif yang terletak pada volume dan pada permukaan dasar dielektrik, saling berhubungan sesuai dengan diagram rangkaian, dimaksudkan untuk sambungan listrik dan pengikatan mekanis produk yang dipasang di atasnya teknologi elektronik, elektronik kuantum dan produk listrik - komponen elektronik pasif dan aktif.

paling sederhana dicetak papan oh adalah papan A, yang berisi konduktor tembaga di satu sisi dicetak papan S dan menghubungkan elemen pola konduktif hanya pada salah satu permukaannya. Seperti papan S dikenal sebagai lapisan tunggal dicetak papan S atau sepihak dicetak papan S(disingkat menjadi AKI).

Saat ini, yang paling populer dalam produksi dan paling luas dicetak papan S, yang berisi dua lapisan, yaitu mengandung pola konduktif di kedua sisinya papan S– dua sisi (lapis ganda) dicetak papan S(disingkat DPP). Koneksi tembus digunakan untuk menghubungkan konduktor antar lapisan. instalasi lubang metalisasi dan transisi. Namun tergantung kompleksitas fisik desainnya dicetak papan S, saat kabel berada di kedua sisi papan tidak menjadi terlalu rumit dalam produksi memesan tersedia multilapis dicetak papan S(disingkat MPP), dimana pola konduktif yang terbentuk tidak hanya pada kedua sisi luarnya saja papan S, tetapi juga di lapisan dalam dielektrik. Tergantung pada kompleksitasnya, multi-layer dicetak papan S dapat dibuat dari 4,6,...24 lapisan atau lebih.

Untuk instalasi A komponen elektronik menyala dicetak papan S, diperlukan operasi teknologi - penyolderan, digunakan untuk mendapatkan sambungan permanen bagian-bagian yang terbuat dari logam yang berbeda dengan memasukkan logam cair - solder, yang memiliki lebih banyak suhu rendah meleleh dibandingkan bahan bagian yang disambung. Kontak bagian yang disolder, serta solder dan fluks, dikontakkan dan dipanaskan pada suhu di atas titik leleh solder, tetapi di bawah suhu leleh bagian yang disolder. Akibatnya solder masuk ke dalam keadaan cair dan membasahi permukaan bagian. Setelah ini, pemanasan berhenti dan solder masuk ke fase padat, membentuk sambungan. Proses ini dapat dilakukan secara manual atau menggunakan peralatan khusus.

Sebelum menyolder, komponen dipasang dicetak papan e mengarahkan komponen ke dalam lubang tembus papan S dan disolder ke bantalan kontak dan/atau dilapisi logam Permukaan dalam lubang - disebut teknologi instalasi A ke dalam lubang (THT Through Hole Technology - teknologi instalasi A ke dalam lubang atau dengan kata lain - pin instalasi atau DIP instalasi). Selain itu, penyebarannya juga semakin meningkat, terutama secara massal dan produksi skala besar, menerima teknologi permukaan yang lebih maju instalasi A- disebut juga TMP (teknologi instalasi A ke permukaan) atau SMT(teknologi pemasangan di permukaan) atau teknologi SMD (dari perangkat pemasangan di permukaan - perangkat yang dipasang di permukaan). Perbedaan utamanya dari teknologi “tradisional”. instalasi A ke dalam lubang adalah komponen dipasang dan disolder ke bantalan tanah, yang merupakan bagian dari pola konduktif di permukaan dicetak papan S. Dalam teknologi permukaan instalasi A Biasanya, dua metode penyolderan digunakan: penyolderan reflow pasta solder dan penyolderan gelombang. Keuntungan utama dari metode penyolderan gelombang adalah kemampuannya untuk menyolder kedua komponen yang dipasang di permukaan secara bersamaan papan S, dan ke dalam lubang. Pada saat yang sama, penyolderan gelombang adalah metode penyolderan yang paling produktif instalasi e ke dalam lubang. Penyolderan reflow didasarkan pada penggunaan bahan teknologi khusus - pasta solder. Ini berisi tiga komponen utama: solder, fluks (aktivator) dan pengisi organik. Pematerian tempel diterapkan pada bantalan kontak baik menggunakan dispenser atau melalui setensilan, kemudian komponen elektronika dipasang dengan kabel pada pasta solder dan selanjutnya proses pencairan kembali solder yang terdapat pada pasta solder dilakukan dalam oven khusus dengan cara pemanasan. dicetak papan S dengan komponen.

Untuk menghindari dan/atau mencegah hubungan arus pendek yang tidak disengaja pada konduktor dari sirkuit yang berbeda selama proses penyolderan, pabrikan dicetak papan masker solder pelindung digunakan (topeng solder Inggris; juga dikenal sebagai "brilian") - lapisan bahan polimer tahan lama yang dirancang untuk melindungi konduktor dari masuknya solder dan fluks selama penyolderan, serta dari panas berlebih. Pematerian masker menutupi konduktor dan membiarkan bantalan serta konektor bilah terbuka. Warna topeng solder yang paling umum digunakan dicetak papan A x - hijau, lalu merah dan biru. Perlu diingat bahwa pematerian masker tidak melindungi papan dari kelembaban selama pengoperasian papan S dan pelapis organik khusus digunakan untuk melindungi dari kelembapan.

Dalam program sistem paling populer desain dengan bantuan komputer dicetak papan Dan perangkat elektronik(disingkat CAD - CAM350, P-CAD, Protel DXP, SPECCTRA, OrCAD, Allegro, Expedition PCB, Genesis), biasanya ada aturan yang terkait dengan topeng solder. Aturan-aturan ini menentukan jarak/kemunduran yang harus dijaga antara tepi bantalan solder dan tepi masker solder. Konsep ini diilustrasikan pada Gambar 2(a).

Sablon atau penandaan sutra.

Penandaan (eng. Silkscreen, legenda) adalah proses di mana pabrikan menerapkan informasi tentang komponen elektronik dan membantu memfasilitasi proses perakitan, inspeksi, dan perbaikan. Biasanya, penandaan diterapkan untuk menunjukkan titik referensi dan posisi, orientasi, dan peringkat komponen elektronik. Ini juga dapat digunakan untuk tujuan desain apa pun dicetak papan, misalnya, tunjukkan nama perusahaan, petunjuk pengaturan (ini banyak digunakan pada motherboard lama papan A X komputer pribadi) dll. Penandaan dapat diterapkan pada kedua sisi papan S dan biasanya diaplikasikan dengan menggunakan sablon (silk-screen) dengan cat khusus (dengan thermal atau UV curing) berwarna putih, kuning atau hitam. Gambar 2 (b) menunjukkan peruntukan dan luas komponen, dibuat dengan tanda berwarna putih.

Struktur lapisan di CAD

Seperti disebutkan di awal artikel ini, dicetak papan S dapat dibuat dari beberapa lapisan. Kapan dicetak papan A dirancang menggunakan CAD, sering terlihat pada strukturnya dicetak papan S beberapa lapisan yang tidak sesuai dengan lapisan yang dibutuhkan dengan kabel bahan konduktif (tembaga). Misalnya, lapisan penandaan dan masker solder adalah lapisan non-konduktif. Kehadiran lapisan konduktif dan non-konduktif dapat menimbulkan kebingungan, karena produsen menggunakan istilah lapisan padahal yang dimaksud hanya lapisan konduktif. Mulai sekarang, kita akan menggunakan istilah "lapisan" tanpa "CAD" hanya jika mengacu pada lapisan konduktif. Jika kita menggunakan istilah "lapisan CAD" yang kita maksud adalah semua jenis lapisan, yaitu lapisan konduktif dan non-konduktif.

Struktur lapisan di CAD:

Gambar 3 menunjukkan tiga berbagai struktur lapisan. warna oranye menyoroti lapisan konduktif di setiap struktur. Tinggi atau ketebalan struktur dicetak papan S dapat bervariasi tergantung tujuannya, namun ketebalan yang paling umum digunakan adalah 1,5 mm.

Jenis Rumah Komponen Elektronik

Ada berbagai macam jenis housing komponen elektronik yang ada di pasaran saat ini. Biasanya ada beberapa jenis rumah untuk satu elemen pasif atau aktif. Misalnya, Anda dapat menemukan sirkuit mikro yang sama baik dalam paket QFP (dari Paket Quad Flat Bahasa Inggris - rangkaian paket sirkuit mikro dengan pin planar yang terletak di keempat sisinya) dan dalam paket LCC (dari Pembawa Chip Tanpa Timbal Bahasa Inggris - adalah kotak keramik persegi berprofil rendah dengan kontak terletak di bagian bawahnya).

Pada dasarnya ada 3 kelompok besar selungkup elektronik:

Papan kontak dicetak papan S(tanah Inggris)

Papan kontak dicetak papan S- bagian dari pola konduktif dicetak papan S, digunakan untuk sambungan listrik produk elektronik yang dipasang. Papan kontak dicetak papan S Ini mewakili bagian konduktor tembaga yang terbuka dari topeng solder, tempat kabel komponen disolder. Ada dua jenis bantalan - bantalan kontak instalasi lubang untuk instalasi A ke dalam lubang dan bantalan planar untuk permukaan instalasi A- Bantalan SMD. Terkadang, SMD via pad sangat mirip dengan via pad. instalasi A ke dalam lubang.

Gambar 4 menunjukkan bantalan untuk 4 komponen elektronik yang berbeda. Delapan untuk bantalan SMD IC1 dan dua untuk R1, serta tiga bantalan berlubang untuk komponen elektronik Q1 dan PW.

Konduktor tembaga

Konduktor tembaga digunakan untuk menghubungkan dua titik dicetak papan e - misalnya, untuk menghubungkan antara dua bantalan SMD (Gambar 5.), atau untuk menghubungkan bantalan SMD ke sebuah bantalan instalasi lubang atau untuk menghubungkan dua vias.

Konduktor dapat mempunyai perhitungan lebar yang berbeda-beda tergantung pada arus yang mengalir melaluinya. Selain itu, pada frekuensi tinggi, perlu untuk menghitung lebar konduktor dan celah di antara keduanya, karena resistansi, kapasitansi, dan induktansi sistem konduktor bergantung pada panjang, lebar, dan posisi relatifnya.

Melalui vias berlapis dicetak papan S

Ketika Anda perlu menghubungkan komponen yang ada di lapisan atas dicetak papan S dengan komponen yang terletak di lapisan bawah, digunakan vias berlapis yang menghubungkan elemen pola konduktif pada lapisan yang berbeda dicetak papan S. Lubang-lubang ini memungkinkan arus melewatinya dicetak papan kamu. Gambar 6 menunjukkan dua kabel yang dimulai pada bantalan komponen di lapisan atas dan berakhir pada bantalan komponen lain di lapisan bawah. Setiap konduktor memiliki lubang tembusnya sendiri, yang mengalirkan arus dari lapisan atas ke lapisan bawah.

Gambar 6. Koneksi dua sirkuit mikro melalui konduktor dan via logam pada sisi yang berbeda dicetak papan S

Gambar 7 memberikan gambaran lebih rinci tentang penampang 4 lapis dicetak papan. Di sini warna menunjukkan lapisan berikut:

Pada modelnya dicetak papan S, Gambar 7 menunjukkan konduktor (merah) yang termasuk dalam lapisan konduktif atas, dan melewatinya papan y menggunakan through-via, lalu melanjutkan jalurnya sepanjang lapisan paling bawah (biru).

Gambar 7. Konduktor dari lapisan atas melewatinya dicetak papan y dan melanjutkan jalurnya di lapisan bawah.

Lubang logam "buta". dicetak papan S

Dalam HDI (Interkoneksi Kepadatan Tinggi) dicetak papan A x, perlu menggunakan lebih dari dua lapisan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7. Biasanya, dalam struktur multi-lapisan dicetak papan S Di mana banyak IC dipasang, lapisan terpisah digunakan untuk daya dan ground (Vcc atau GND), dan dengan demikian lapisan sinyal luar dibebaskan dari rel daya, yang membuatnya lebih mudah untuk merutekan kabel sinyal. Ada juga kasus ketika konduktor sinyal harus melewati lapisan luar (atas atau bawah) sepanjang jalur terpendek untuk memberikan impedansi karakteristik yang diperlukan, persyaratan isolasi galvanik, dan diakhiri dengan persyaratan ketahanan terhadap pelepasan muatan listrik statis. Untuk jenis koneksi ini, buta lubang logam(Buta melalui - “tuli” atau “buta”). Ini mengacu pada lubang penghubung lapisan luar dengan satu atau lebih internal, yang memungkinkan Anda membuat sambungan setinggi mungkin. Lubang buta dimulai pada lapisan luar dan berakhir pada lapisan dalam, oleh karena itu diawali dengan "buta".

Untuk mengetahui lubang mana yang ada papan e, kamu bisa menaruh dicetak papan di atas sumber cahaya dan lihat - jika Anda melihat cahaya datang dari sumber melalui lubang, maka ini adalah lubang transisi, jika tidak maka akan buta.

Via buta berguna untuk digunakan dalam desain papan S, bila ukuran Anda terbatas dan memiliki terlalu sedikit ruang untuk menempatkan komponen dan merutekan kabel sinyal. Anda dapat menempatkan komponen elektronik di kedua sisi dan memaksimalkan ruang untuk kabel dan komponen lainnya. Jika transisi dilakukan melalui lubang tembus dan bukan melalui lubang buta, Anda memerlukannya ruang ekstra untuk lubang karena lubang memakan ruang di kedua sisi. Pada saat yang sama, lubang buta dapat ditempatkan di bawah badan chip - misalnya, untuk perkabelan besar dan rumit BGA komponen.

Gambar 8 menunjukkan tiga lubang yang merupakan bagian dari empat lapisan dicetak papan S. Jika kita melihat dari kiri ke kanan, hal pertama yang akan kita lihat adalah lubang tembus di semua lapisan. Lubang kedua dimulai dari lapisan atas dan berakhir di lapisan dalam kedua - melalui tirai L1-L2. Terakhir, lubang ketiga dimulai di lapisan bawah dan berakhir di lapisan ketiga, jadi kita katakan itu adalah tirai melalui L3-L4.

Kerugian utama dari lubang jenis ini adalah ukurannya yang lebih besar harga tinggi manufaktur dicetak papan S dengan lubang buta, dibandingkan dengan lubang tembus alternatif.

Via tersembunyi

Bahasa inggris Terkubur melalui - "tersembunyi", "terkubur", "terpasang". Vias ini mirip dengan vias buta, hanya saja vias ini dimulai dan diakhiri pada lapisan dalam. Jika kita melihat Gambar 9 dari kiri ke kanan, kita dapat melihat bahwa lubang pertama menembus semua lapisan. Yang kedua adalah blind melalui L1-L2, dan yang terakhir adalah tersembunyi melalui L2-L3, yang dimulai pada lapisan kedua dan berakhir pada lapisan ketiga.

Gambar 9. Perbandingan via via, lubang buta, dan lubang terkubur.

Teknologi manufaktur untuk via buta dan tersembunyi

Teknologi pembuatan lubang tersebut bisa berbeda-beda, tergantung pada desain yang telah ditetapkan oleh pengembang, dan tergantung pada kemampuannya pabrik sebuah-produsen. Kami akan membedakan dua tipe utama:

Lubang dibor pada benda kerja dua sisi DPP, dilapisi logam, digores, dan kemudian benda kerja ini, pada dasarnya menjadi dua lapisan dicetak papan A, ditekan melalui prepreg sebagai bagian dari preform multilayer dicetak papan S. Jika bagian kosong ini berada di atas “pai” MPP, maka kita mendapatkan lubang buta, jika di tengah, maka kita mendapatkan vias tersembunyi.

1. Sebuah lubang dibor pada benda kerja yang dikompresi MPP, kedalaman pengeboran dikontrol agar mengenai bantalan lapisan dalam secara akurat, dan kemudian terjadi metalisasi lubang. Dengan cara ini kita hanya mendapatkan lubang buta.

Dalam struktur yang kompleks MPP Kombinasi jenis lubang di atas dapat digunakan - Gambar 10.

Gambar 10. Contoh kombinasi tipikal tipe via.

Perhatikan bahwa penggunaan lubang buta terkadang dapat mengurangi biaya proyek secara keseluruhan, karena penghematan jumlah lapisan, kemampuan penelusuran yang lebih baik, dan pengurangan ukuran. dicetak papan S, serta kemampuan untuk mengaplikasikan komponen dengan nada yang lebih halus. Namun, dalam setiap kasus tertentu, keputusan mengenai penggunaannya harus dibuat secara individual dan wajar. Namun, seseorang tidak boleh menyalahgunakan kompleksitas dan variasi jenis lubang yang buta dan tersembunyi. Pengalaman menunjukkan bahwa ketika memilih antara menambahkan jenis lubang buta lain ke desain dan menambahkan sepasang lapisan lainnya, lebih baik menambahkan beberapa lapisan. Bagaimanapun, desainnya MPP harus dirancang dengan mempertimbangkan bagaimana tepatnya hal itu akan diterapkan dalam produksi.

Selesaikan lapisan pelindung logam

Mendapatkan yang benar dan dapat diandalkan koneksi solder dalam peralatan elektronik bergantung pada banyak faktor desain dan teknologi, termasuk tingkat kemampuan solder yang tepat dari elemen yang terhubung, seperti komponen dan dicetak konduktor. Untuk menjaga kemampuan solder dicetak papan sebelum instalasi A komponen elektronik, memastikan kerataan lapisan dan dapat diandalkan instalasi A sambungan solder, permukaan tembaga bantalan harus dilindungi dicetak papan S dari oksidasi, yang disebut lapisan pelindung logam akhir.

Saat melihat berbeda dicetak papan S, Anda dapat melihat bahwa bantalan kontak hampir tidak pernah memiliki warna tembaga, seringkali dan sebagian besar berwarna perak, emas mengkilap, atau abu-abu matte. Warna-warna ini menentukan jenis lapisan pelindung logam finishing.

Metode paling umum untuk melindungi permukaan yang disolder dicetak papan adalah pelapisan bantalan kontak tembaga dengan lapisan paduan timah-timah perak (POS-63) - HASL. Paling banyak diproduksi dicetak papan dilindungi dengan metode HASL. HASL pengalengan panas - proses pengalengan panas papan S, dengan merendam selama waktu terbatas dalam rendaman solder cair dan dengan pelepasan cepat dengan meniupkan aliran udara panas, menghilangkan kelebihan solder dan meratakan lapisan. Lapisan ini mendominasi beberapa hal tahun terakhir, meskipun terdapat keterbatasan teknis yang parah. Plat S, diproduksi dengan cara ini, meskipun mempertahankan kemampuan solder dengan baik selama seluruh periode penyimpanan, tidak cocok untuk beberapa aplikasi. Elemen yang sangat terintegrasi digunakan dalam SMT teknologi instalasi A, memerlukan planaritas (kerataan) yang ideal pada bantalan kontak dicetak papan. Pelapis HASL tradisional tidak memenuhi persyaratan planaritas.

Teknologi pelapisan yang memenuhi persyaratan planaritas adalah pelapis yang diaplikasikan secara kimia:

Pelapisan emas perendaman (Electroless Nickel / Immersion Gold - ENIG), yaitu lapisan tipis emas yang diaplikasikan di atas sublapisan nikel. Fungsi emas adalah untuk memberikan kemampuan solder yang baik dan melindungi nikel dari oksidasi, dan nikel sendiri berfungsi sebagai penghalang yang mencegah difusi timbal balik antara emas dan tembaga. Lapisan ini memastikan kerataan bantalan kontak yang sangat baik tanpa kerusakan dicetak papan, memastikan kekuatan sambungan solder yang cukup yang dibuat dengan solder berbahan dasar timah. Kerugian utama mereka adalah tingginya biaya produksi.

Immersion Tin (ISn) – lapisan kimia abu-abu matte yang memberikan kerataan tinggi dicetak situs papan S dan kompatibel dengan semua metode penyolderan selain ENIG. Proses pengaplikasian timah imersi mirip dengan proses pengaplikasian emas imersi. Timah perendaman memberikan kemampuan solder yang baik setelah penyimpanan jangka panjang, yang dipastikan dengan diperkenalkannya sublapisan organologam sebagai penghalang antara tembaga pada bantalan kontak dan timah itu sendiri. Namun, papan S, dilapisi dengan timah imersi, memerlukan penanganan yang hati-hati dan harus disimpan dalam kemasan vakum di lemari penyimpanan kering dan papan S dengan lapisan ini tidak cocok untuk produksi keyboard/panel sentuh.

Saat mengoperasikan komputer dan perangkat dengan konektor blade, kontak konektor blade dapat mengalami gesekan selama pengoperasian. papan S Oleh karena itu, kontak ujung dilapisi dengan lapisan emas yang lebih tebal dan kaku. Penyepuhan galvanis pada konektor pisau (Jari Emas) - lapisan keluarga Ni/Au, ketebalan lapisan: 5 -6 Ni; 1,5 – 3 m Au. Pelapisan diterapkan melalui deposisi elektrokimia (pelapisan listrik) dan digunakan terutama pada kontak ujung dan lamela. Lapisan emas yang tebal memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, ketahanan terhadap abrasi dan pengaruh lingkungan yang merugikan. Sangat diperlukan jika penting untuk memastikan kontak listrik yang andal dan tahan lama.

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 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

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?