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 membahas hal-hal yang sangat sederhana yang familier bagi setiap insinyur desain. Namun, ada sejumlah nuansa di sini yang tidak selalu diperhitungkan oleh banyak pengembang.

*** Informasi tambahan dapat diperoleh dari

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. Ada berbagai cara untuk membentuk vias tersebut; hal tersebut dibahas lebih rinci di bagian ini, namun untuk saat ini kita akan mempertimbangkan lebih detail bahan dari mana papan multilayer dibuat.

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. Bila diperlukan untuk bekerja secara permanen suhu tinggi atau kapan 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 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 jenis yang berbeda 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

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

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

* Dk - konstanta dielektrik

Tabel 5. Bahan microwave Arlon untuk MPP

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. Dalam hal ketebalan bahan - untuk bahan yang dimaksudkan untuk pembuatan papan 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 kehadiran 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

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

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

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

Tidak seperti pemasangan di permukaan, pada papan sirkuit tercetak, pola konduktif listrik terbuat dari foil, terletak seluruhnya pada dasar isolasi yang kokoh. Papan sirkuit tercetak berisi lubang pemasangan dan bantalan untuk memasang komponen bertimbal atau planar. Selain itu, papan sirkuit tercetak memiliki vias untuk sambungan listrik bagian kertas timah 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. Ia mempunyai sifat isolasi mekanik dan listrik yang sangat tinggi, dan cocok untuk itu permesinan pemotongan, pengeboran, stamping.

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 rinci di bawah).

Metode pembuatan papan sirkuit tercetak di rumah

Papan dapat diproduksi secara kimia dan mekanis.

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

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

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

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

Cara pembuatan papan sirkuit selanjutnya adalah dengan menggunakan photoresist. Ini adalah teknologi yang sangat umum (papan dibuat menggunakan metode ini di pabrik) dan sering digunakan di rumah. Ada banyak sekali artikel dan cara membuat papan menggunakan teknologi ini di Internet. Ini memberikan hasil yang sangat bagus dan dapat diulang. Namun, ini juga bukan pilihan kami. Alasan utamanya adalah bahan yang agak mahal (photoresist, yang juga 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 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 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, persyaratan dewan berikut harus dipenuhi:

papan harus bersisi dua (biasanya terpisah papan satu sisi sangat sulit, membuat papan empat lapis di rumah cukup sulit, mikrokontroler memerlukan lapisan dasar 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 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 penuh 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 memiliki stasiun solder, jangan gunakan papan timah! Jika ya, maka risikonya minimal.

Anda dapat melapisi papan dengan paduan ROSE dalam air mendidih, tetapi biayanya mahal dan sulit diperoleh. Lebih baik timah dengan solder biasa. Untuk melakukan ini dengan kualitas tinggi, sangat lapisan tipis Anda perlu membuat perangkat sederhana. 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 bentuk spiral persegi ketebalan yang berbeda, dari 0,3 hingga 0,1 mm dan pada 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.

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 terpasang di dalamnya 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 dua sisi luar 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 permukaan bagian dalam lubang yang dilapisi logam - yang 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 kecelakaan hubungan pendek 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), sebagai aturan, 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 Bahasa Inggris Leadless Chip Carrier - adalah rumah 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 - kepadatan tinggi koneksi) 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 yang menghubungkan lapisan luar dengan satu atau lebih lapisan dalam, yang memungkinkan sambungan dijaga pada ketinggian minimum. 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 biaya produksi yang lebih tinggi 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, di setiap kasus tertentu keputusan untuk menggunakannya 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 atau 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 diterapkan metode kimia pelapis:

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 setelahnya 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.

Papan sirkuit tercetak

Papan sirkuit tercetak dengan komponen elektronik terpasang di atasnya.

Papan sirkuit cetak fleksibel dengan bagian pemasangan volumetrik dan permukaan yang terpasang.

Gambar papan dalam program CAD dan papan jadi

Perangkat

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, diperkuat fiberglass (misalnya, FAF-4D) dan keramik.

• GOST 2.123-93 Sistem dokumentasi desain terpadu. Kelengkapan dokumentasi desain papan sirkuit cetak dalam desain berbantuan komputer.
• GOST 2.417-91 Sistem dokumentasi desain terpadu. Papan sirkuit tercetak. Aturan untuk pelaksanaan gambar.

Standar PCB lainnya:

• GOST R 53386-2009 Papan sirkuit tercetak. Istilah dan Definisi.
• GOST R 53429-2009 Papan sirkuit tercetak. Parameter desain dasar. GOST ini menentukan kelas akurasi papan sirkuit tercetak dan parameter geometris yang sesuai.

Proses yang khas

Mari kita lihat proses khas untuk mengembangkan papan dari diagram sirkuit yang sudah jadi:

• Terjemahan diagram sirkuit ke dalam database CAD untuk tata letak PCB. Gambar setiap komponen, lokasi dan tujuan pin, dll ditentukan terlebih dahulu.Pustaka komponen siap pakai yang disediakan oleh pengembang CAD biasanya digunakan.
• Tanyakan kepada produsen papan sirkuit tercetak di masa depan tentang kemampuan teknologinya (bahan yang tersedia, jumlah lapisan, kelas akurasi, diameter lubang yang diizinkan, kemungkinan pelapisan, dll.).
• Penentuan desain papan sirkuit tercetak (dimensi, titik pemasangan, ketinggian komponen yang diizinkan).
  • Menggambar dimensi (tepi) papan, potongan dan lubang, area yang dilarang penempatan komponen.
  • Lokasi bagian yang terkait secara struktural: konektor, indikator, tombol, dll.
  • Pemilihan bahan papan, jumlah lapisan metalisasi, ketebalan bahan dan ketebalan foil (yang paling umum digunakan adalah fiberglass setebal 1,5 mm dengan tebal foil 18 atau 35 mikron).
• Lakukan penempatan komponen secara otomatis atau manual. Biasanya mereka mencoba menempatkan komponen di satu sisi papan karena pemasangan komponen di kedua sisi jauh lebih mahal untuk diproduksi.
• Luncurkan pelacak. Jika hasilnya kurang memuaskan, komponen-komponen tersebut direposisi. Kedua langkah ini seringkali dilakukan puluhan atau ratusan kali berturut-turut. Dalam beberapa kasus, penelusuran PCB (routing trek) diproduksi seluruhnya atau sebagian dengan tangan.
• 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.
• Persiapan catatan pendamping yang biasanya menunjukkan jenis bahan foil, diameter pengeboran semua jenis lubang, jenis vias (ditutup dengan pernis atau terbuka, dikalengkan), area pelapisan galvanik dan jenisnya, warna topeng solder , kebutuhan penandaan, metode pemisahan papan ( milling atau scribing), dll.

Manufaktur

PP dapat diproduksi dengan menggunakan metode aditif atau subtraktif. Dalam metode aditif, pola konduktif dibentuk pada bahan non-foil dengan pelapisan tembaga kimia melalui lapisan yang sebelumnya diterapkan pada bahan tersebut. masker pelindung. Dalam metode subtraktif, pola konduktif dibentuk pada bahan foil dengan membuang bagian foil yang tidak diperlukan. Dalam industri modern, hanya metode subtraktif yang digunakan.

Seluruh proses pembuatan papan sirkuit cetak dapat dibagi menjadi empat tahap:

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

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

Produksi bahan foil

Bahan foil adalah lembaran dielektrik datar dengan foil tembaga direkatkan padanya. Biasanya, fiberglass digunakan sebagai dielektrik. Pada peralatan lama atau sangat murah, textolite digunakan pada bahan dasar kain atau kertas, kadang-kadang disebut getinax. Perangkat microwave menggunakan polimer yang mengandung fluor (fluoroplastik). Ketebalan dielektrik ditentukan oleh kekuatan mekanik dan listrik yang dibutuhkan; ketebalan yang paling umum adalah 1,5 mm.

Selembar foil tembaga yang berkesinambungan direkatkan ke dielektrik pada satu atau kedua sisi. Ketebalan foil ditentukan oleh arus yang dirancang untuk papan tersebut. Foil yang paling banyak digunakan memiliki ketebalan 18 dan 35 mikron. Nilai-nilai ini didasarkan pada standar ketebalan tembaga pada bahan impor, di mana ketebalan lapisan foil tembaga dihitung dalam ons (oz) per kaki persegi. 18 mikron sama dengan ½ ons dan 35 mikron sama dengan 1 ons.

PCB Aluminium

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

Kelompok pertama adalah larutan dalam bentuk lembaran aluminium dengan permukaan teroksidasi berkualitas tinggi, di mana kertas tembaga direkatkan. Papan seperti itu tidak bisa dibor, jadi biasanya dibuat hanya satu sisi. Pemrosesan bahan foil tersebut dilakukan dengan menggunakan teknologi pencetakan kimia tradisional.

Kelompok kedua melibatkan pembuatan pola konduktif langsung di dasar aluminium. Untuk tujuan ini, lembaran aluminium dioksidasi tidak hanya pada permukaan tetapi juga di seluruh kedalaman alas sesuai dengan pola area konduktif yang ditentukan oleh masker foto.

Pemrosesan benda kerja

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 menggunakan metode kimia.

Dalam industri, lapisan pelindung diterapkan secara fotolitografi menggunakan photoresist sensitif ultraviolet, photomask dan sumber sinar ultraviolet. Foil tembaga sepenuhnya ditutupi dengan photoresist, setelah itu pola trek dari photomask ditransfer ke photoresist dengan iluminasi. Fotoresist yang terekspos dicuci, sehingga foil tembaga terlihat untuk digores; fotoresist yang tidak terekspos dipasang pada foil, melindunginya dari pengetsaan.

Photoresist bisa berupa cairan atau film. Fotoresist cair diterapkan dalam kondisi industri karena sensitif terhadap ketidakpatuhan terhadap teknologi aplikasi. Film photoresist populer untuk papan sirkuit buatan tangan, namun lebih mahal. Photomask adalah bahan transparan UV dengan pola lintasan tercetak di atasnya. Setelah pemaparan, photoresist dikembangkan dan diperbaiki seperti pada proses fotokimia konvensional.

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

Etsa foil mengacu pada proses kimia mengubah tembaga menjadi senyawa larut. Foil yang tidak terlindungi paling sering tergores dalam larutan besi klorida atau dalam larutan bahan kimia lainnya, seperti tembaga sulfat, amonium persulfat, tembaga amonia klorida, tembaga amonia sulfat, berbasis klorit, berbasis kromat anhidrida. Saat menggunakan besi klorida, proses etsa papan berlangsung sebagai berikut: FeCl 3 +Cu → FeCl 2 +CuCl. Konsentrasi larutan umumnya adalah 400 g/l, suhu hingga 35°C. Saat menggunakan amonium persulfat, proses etsa papan berlangsung sebagai berikut: (NH 4) 2 S 2 O 8 +Cu → (NH 4) 2 SO 4 +CuSO 4.

Setelah etsa, pola pelindung dibersihkan dari kertas timah.

Metode mekanis

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

Ukiran laser

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

Metalisasi lubang

Lubang transisi dan pemasangan dapat dibor, dilubangi secara mekanis (in bahan lembut tipe getinax) atau laser (vias sangat tipis). Metalisasi lubang biasanya dilakukan secara kimia atau mekanis.

Metalisasi lubang secara mekanis dilakukan dengan paku keling khusus, kabel yang disolder atau dengan mengisi lubang dengan lem konduktif. Metode mekanis mahal untuk diproduksi dan oleh karena itu sangat jarang digunakan, biasanya dalam solusi satu bagian yang sangat andal, peralatan arus tinggi khusus, atau kondisi radio amatir.

Selama metalisasi kimia, lubang pertama-tama dibor pada foil blank, kemudian dimetalisasi, dan baru kemudian foil tersebut digores untuk mendapatkan pola cetak. Metalisasi kimia pada lubang adalah proses kompleks multi-tahap yang sensitif terhadap kualitas reagen dan kepatuhan terhadap teknologi. Oleh karena itu, praktis tidak digunakan dalam kondisi radio amatir. Sederhananya, ini terdiri dari langkah-langkah berikut:

• Menerapkan dinding lubang substrat konduktif ke dielektrik. Substrat ini sangat tipis dan rapuh. Diterapkan dengan pengendapan logam kimia dari senyawa tidak stabil seperti paladium klorida.
• Deposisi tembaga secara elektrolitik atau kimia dilakukan pada dasar yang dihasilkan.
• Pada akhir siklus produksi, timah panas digunakan untuk melindungi endapan tembaga yang agak lepas, atau lubangnya dilindungi dengan pernis (masker solder). Via kosong berkualitas rendah adalah salah satu yang paling banyak alasan umum kegagalan peralatan elektronik.

Menekan papan multilayer

Papan multilayer (dengan lebih dari 2 lapisan metalisasi) dirakit dari tumpukan papan sirkuit cetak dua atau satu lapis tipis yang diproduksi dengan cara tradisional (kecuali untuk lapisan luar kemasan - masih dibiarkan dengan foil utuh ). Mereka dirakit dalam “sandwich” dengan gasket khusus (prepreg). Selanjutnya dilakukan pengepresan dalam oven, pengeboran dan metalisasi vias. Terakhir, foil lapisan luarnya digores.

Melalui lubang di papan tersebut juga bisa dibuat sebelum ditekan. Jika lubang dibuat sebelum pengepresan, maka dimungkinkan untuk mendapatkan papan dengan apa yang disebut lubang buta (ketika hanya ada satu lubang di satu lapisan sandwich), yang memungkinkan tata letak dipadatkan.

Lapisan

Kemungkinan pelapisan meliputi:

• Lapisan pernis pelindung dan dekoratif (“topeng solder”). Biasanya mempunyai ciri khas warna hijau.
• timah. Melindungi permukaan tembaga, meningkatkan ketebalan konduktor, dan memudahkan pemasangan komponen. Biasanya dilakukan dengan cara direndam dalam rendaman solder atau gelombang solder.
• Pelapisan foil dengan logam inert (pelapisan emas, palladisasi) dan pernis konduktif untuk meningkatkan sifat kontak konektor dan keyboard membran.
• Penutup dekoratif dan informasi (pelabelan). Biasanya diaplikasikan menggunakan sablon sutra, lebih jarang - inkjet atau laser.

Restorasi mekanis

Banyak papan individu sering ditempatkan pada satu lembar benda kerja. Mereka menjalani seluruh proses pemrosesan foil blank sebagai satu papan dan hanya pada akhirnya mereka bersiap untuk pemisahan. Jika papan berbentuk persegi panjang, maka alur yang tidak tembus digiling, yang memudahkan pemecahan papan selanjutnya (scribing, dari bahasa Inggris. penulis untuk menggaruk). Jika papan mempunyai bentuk yang rumit, maka dilakukan penggilingan melalui, menyisakan jembatan sempit agar papan tidak hancur. Untuk papan tanpa metalisasi, alih-alih digiling, serangkaian lubang dengan nada kecil terkadang dibor. Pengeboran lubang pemasangan (non-logam) juga dilakukan pada tahap ini.

Lihat juga: Papan sirkuit tercetak GOST 23665-79. Pemrosesan kontur. Persyaratan untuk proses teknologi standar.

Menurut proses teknis standar, pemisahan papan dari benda kerja terjadi setelah komponen dipasang.

Pemasangan komponen

Menyolder adalah metode utama merakit komponen ke papan sirkuit tercetak. Penyolderan dapat dilakukan secara manual dengan besi solder atau menggunakan teknologi khusus yang dikembangkan secara khusus.

Penyolderan gelombang

Metode utama penyolderan kelompok otomatis untuk komponen timbal. Menggunakan aktivator mekanis, gelombang panjang solder cair dibuat. Papan dilewatkan di atas gelombang sehingga gelombang hampir tidak menyentuh permukaan bawah papan. Dalam hal ini, kabel komponen timah yang sudah dipasang sebelumnya dibasahi dengan gelombang dan disolder ke papan. Fluks diaplikasikan ke papan menggunakan stempel spons.

Menyolder dalam oven

Metode utama penyolderan kelompok komponen planar. Pasta solder khusus (bubuk solder dalam fluks seperti pasta) dioleskan ke bantalan kontak papan sirkuit tercetak melalui stensil. Kemudian komponen planar dipasang. Papan dengan komponen terpasang kemudian dimasukkan ke dalam oven khusus di mana fluks pasta solder diaktifkan dan bubuk solder meleleh, menyolder komponen tersebut.

Jika pemasangan komponen tersebut dilakukan di kedua sisi, maka papan menjalani prosedur ini dua kali - secara terpisah untuk setiap sisi pemasangan. Komponen planar yang berat dipasang pada butiran perekat yang mencegahnya jatuh dari papan terbalik selama penyolderan kedua. Komponen yang ringan ditahan di papan oleh tegangan permukaan solder.

Setelah penyolderan, papan diberi pelarut untuk menghilangkan residu fluks dan kontaminan lainnya, atau, bila menggunakan pasta solder yang tidak bersih, papan segera siap untuk kondisi pengoperasian tertentu.

Memasang komponen

Pemasangan komponen dapat dilakukan secara manual atau menggunakan installer otomatis khusus. Instalasi otomatis mengurangi kemungkinan kesalahan dan mempercepat proses secara signifikan (mesin terbaik memasang beberapa komponen per detik).

Selesaikan pelapisan

Setelah menyolder, papan sirkuit tercetak dengan komponen ditutup senyawa pelindung: anti air, pernis, pelindung kontak terbuka.

Teknologi serupa

Substrat chip hibrida mirip dengan papan sirkuit cetak keramik, tetapi biasanya menggunakan proses teknis yang berbeda:

• sablon sutra konduktor dengan pasta logam diikuti dengan sintering pasta dalam oven. Teknologi ini memungkinkan pengkabelan konduktor multilayer karena kemungkinan penerapan lapisan isolator ke lapisan konduktor menggunakan metode sablon sutra yang sama.
• Deposisi logam melalui stensil.

Durasi: 2 jam (90 menit)

25.1 Pertanyaan dasar

bahan dasar PP;

Bahan untuk membuat elemen desain cetak;

Bahan teknologi untuk pembuatan PP.

25.2 Teks kuliah

25.2.1 Dasar mBahan dasar PP – hingga 40 menit

Bahan dasar papan sirkuit cetak antara lain:

dielektrik berlapis foil (di satu atau kedua sisi) dan dielektrik non-foil (getinax, textolite, fiberglass, fiberglass, lavsan, polimida, fluoroplastik, dll.), bahan keramik dan pelat logam (dengan lapisan dielektrik permukaan) dari mana alas papan sirkuit tercetak dibuat;

bahan spacer isolasi (gasket perekat - prepreg) yang digunakan untuk merekatkan lapisan MPP.

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

Saat memilih bahan dasar PP, Anda perlu memperhatikan hal-hal berikut: efek mekanis yang diharapkan (getaran, guncangan, percepatan linier, dll.); kelas akurasi PP (jarak antar konduktor); mengimplementasikan fungsi kelistrikan; pertunjukan; syarat Penggunaan; harga.

Bahan dasar harus melekat dengan baik pada logam konduktor, memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, mempertahankan sifat-sifatnya bila terkena faktor iklim, dan memiliki koefisien muai panas yang serupa dibandingkan dengan logam konduktor.

Pilihan bahan ditentukan oleh:

sifat isolasi listrik;

kekuatan mekanik;

stabilitas parameter saat terkena lingkungan agresif dan perubahan kondisi;

kemampuan mesin;

biaya.

Dielektrik foil diproduksi dengan lapisan konduktif dari foil elektrolitik tembaga (lebih jarang nikel atau aluminium) dengan ketebalan 5 hingga 105 mikron. Untuk meningkatkan kekuatan rekat, salah satu sisi foil dilapisi dengan lapisan kromium setebal 1…3 mikron. Foil dicirikan oleh kemurnian komposisi (pengotor tidak lebih dari 0,05%), keuletan. Penggagalan dilakukan dengan cara pengepresan pada suhu 160...180 0 C dan tekanan 5...15 MPa.

Dielektrik non-foil diproduksi dalam dua jenis:

dengan lapisan perekat (perekat) dengan ketebalan 50...100 mikron (misalnya, komposisi karet epoksi), yang diterapkan untuk meningkatkan kekuatan rekat tembaga kimia yang diendapkan selama proses pembuatan PP;

dengan katalis dimasukkan ke dalam volume dielektrik, yang mendorong pengendapan tembaga kimia.

Plastik laminasi yang terdiri dari bahan pengisi (kertas isolasi listrik, kain, fiberglass) dan bahan pengikat (resin epoksi fenolik atau fenolik) digunakan sebagai dasar dielektrik PP kaku. Plastik laminasi termasuk getinax, textolite dan fiberglass.

Getinax terbuat dari kertas dan digunakan dalam kondisi pengoperasian iklim normal untuk peralatan rumah tangga. Ini memiliki biaya rendah, kemampuan kerja yang baik, dan penyerapan air yang tinggi.

Textolite terbuat dari kain katun.

Laminasi fiberglass terbuat dari fiberglass. 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: kemampuan mesin yang lebih buruk; biaya lebih tinggi; perbedaan yang signifikan (sekitar 30 kali) dalam koefisien muai panas tembaga dan fiberglass searah dengan ketebalan material, yang dapat menyebabkan pecahnya metalisasi di dalam lubang selama penyolderan atau selama pengoperasian.

Untuk pembuatan PCB yang digunakan dalam kondisi bahaya kebakaran yang meningkat, digunakan getinak tahan api dan laminasi fiberglass. Peningkatan ketahanan api dielektrik dicapai dengan memasukkan penghambat api ke dalam komposisinya.

Pengenalan 0,1...0,2% paladium atau tembaga oksida ke dalam pernis yang menghamili fiberglass meningkatkan kualitas metalisasi, tetapi sedikit mengurangi ketahanan isolasi.

Untuk memproduksi PCB yang menyediakan transmisi pulsa nanodetik yang andal, perlu menggunakan bahan dengan sifat dielektrik yang lebih baik (mengurangi konstanta dielektrik dan tangen rugi dielektrik). Oleh karena itu, penggunaan basa yang terbuat dari bahan organik dengan konstanta dielektrik relatif di bawah 3,5 dinilai menjanjikan. Polimer non-polar (fluoroplastik, polietilen, polipropilen) digunakan sebagai dasar PP dalam rentang gelombang mikro.

Untuk menghasilkan GPP dan GPC yang tahan terhadap pembengkokan berulang, digunakan dielektrik berbahan dasar film poliester (lavsan atau polietilen tereftalat), fluoroplastik, polimida, dll.

Bahan bantalan isolasi (prepregs) terbuat dari fiberglass yang diresapi dengan resin epoksi termoset yang kurang terpolimerisasi (atau resin lainnya); terbuat dari polimida dengan lapisan perekat yang diaplikasikan di kedua sisi dan bahan lainnya.

Keramik dapat digunakan sebagai bahan dasar PP.

Keunggulan keramik PP adalah pembuangan panas yang lebih baik dari elemen aktif, kekuatan mekanik yang tinggi, stabilitas parameter listrik dan geometri, tingkat kebisingan yang berkurang, penyerapan air dan emisi gas yang rendah.

Kerugian dari papan keramik adalah kerapuhan, massa besar dan dimensi kecil (hingga 150x150 mm), siklus produksi yang lama dan penyusutan material yang besar, serta biaya yang tinggi.

PP aktif dasar logam digunakan pada produk dengan beban arus tinggi dan pada suhu tinggi. Aluminium, titanium, baja, tembaga, dan paduan besi dan nikel digunakan sebagai bahan dasar. Untuk mendapatkan lapisan isolasi pada dasar logam, digunakan enamel khusus, keramik, resin epoksi, film polimer, dll, lapisan isolasi pada dasar aluminium dapat diperoleh dengan oksidasi anodik.

Kerugian dari papan berenamel logam adalah konstanta dielektrik enamel yang tinggi, sehingga tidak dapat digunakan pada peralatan frekuensi tinggi.

Basis logam dari PCB sering digunakan sebagai bus listrik dan ground, sebagai pelindung.

25.2.2 Bahan elemen desain cetak – hingga 35 menit

Pelapis logam digunakan sebagai bahan untuk elemen pola cetak (konduktor, bantalan kontak, kontak ujung, dll.). Tembaga paling sering digunakan untuk membuat lapisan pembawa arus utama. PCB keramik menggunakan grafit.

Bahan yang digunakan untuk membuat pelapis logam disajikan pada Tabel 25.1.

Tabel 25.1 – Pelapis logam yang digunakan untuk membuat elemen desain cetakan

25.2.3 Teknologi (bahan habis pakai) mbahan pembuatan PP – hingga 15 menit

Bahan teknologi untuk pembuatan PCB antara lain photoresist, cat layar khusus, masker pelindung, elektrolit pelapisan tembaga, etsa, dll.

Persyaratan bahan habis pakai ditentukan oleh desain PCB dan proses pembuatannya.

Photoresists harus memberikan resolusi yang diperlukan ketika mendapatkan pola sirkuit dan ketahanan kimia yang sesuai. Photoresists dapat berupa film cair atau kering (SPF).

Fotoresis negatif dan positif digunakan. Saat menggunakan photoresist negatif, area kosong PCB yang terbuka tetap berada di papan, dan area yang tidak terpapar akan hilang selama pengembangan. Saat menggunakan fotoresistor positif, area yang terbuka akan tersapu selama pengembangan.

Larutan pengetsaan harus kompatibel dengan bahan penahan yang digunakan untuk pengetsaan, bersifat netral terhadap bahan isolasi, dan mempunyai tingkat pengetsaan yang tinggi. Larutan asam dan basa tembaga klorida, larutan berbahan dasar besi klorida, larutan berbahan dasar amonium persulfat, dan larutan besi-tembaga klorida banyak digunakan sebagai elektrolit etsa.

Semua bahan harus ekonomis dan ramah lingkungan.