Artık çoğunluk elektronik devreler Baskılı devre kartları kullanılarak gerçekleştirilir. Baskılı devre kartı üretim teknolojilerini kullanarak, çeşitli işlevsel amaçlara ve entegrasyon derecelerine sahip bileşenleri içeren hibrit modüller olan prefabrik mikroelektronik bileşenler de üretilmektedir. Çok katmanlı baskılı devre kartları ve yüksek düzeyde entegrasyona sahip elektronik bileşenler, elektronik ve bilgisayar bileşenlerinin ağırlık ve boyut özelliklerinin azaltılmasını mümkün kılar. Artık baskılı devre kartının yaşı yüz yıldan fazladır.

Baskılı devre kartı

Bu (İngilizce PCB - baskılı devre kartı)- yüzeyinde, modüller ve entegre devreler dahil olmak üzere monte edilmiş radyo elemanlarını bağlamak için temas pedleri olan ince elektriksel olarak iletken şeritlerin (baskılı iletkenler) bir şekilde yerleştirildiği, elektrik yalıtım malzemesinden (getinax, textolite, fiberglas ve diğer benzer dielektrikler) yapılmış bir plaka uygulamalı. Bu ifade Politeknik Sözlüğünden kelimesi kelimesine alınmıştır.

Daha evrensel bir formülasyon var:

Baskılı devre kartı, yalıtkan bir taban üzerinde sabit elektrik ara bağlantılarının tasarımını ifade eder.

Baskılı devre kartının ana yapısal elemanları, yüzeyinde iletkenlerin bulunduğu dielektrik bir tabandır (sert veya esnek). Dielektrik taban ve iletkenler bir baskılı devre kartının baskılı devre kartı olabilmesi için gerekli ve yeterli elemanlardır. Bileşenleri monte etmek ve bunları iletkenlere bağlamak için ek elemanlar kullanılır: kontak pedleri, metalize geçiş ve montaj delikleri, konektör lamelleri, ısı giderme alanları, ekranlama ve akım taşıyan yüzeyler vb.

Baskılı devre kartlarına geçiş, elektronik ekipman tasarımı alanında niteliksel bir sıçramaya işaret ediyordu. Baskılı devre kartı, radyo elemanlarının taşıyıcısının işlevlerini ve bu elemanların elektrik bağlantısını birleştirir. İletkenler ile baskılı devre kartının diğer iletken elemanları arasında yeterli düzeyde bir yalıtım direnci sağlanmadığı takdirde ikinci işlev gerçekleştirilemez. Bu nedenle PCB substratı bir yalıtkan görevi görmelidir.

Tarihsel referans

1920'li ve 1930'lu yıllarda baskılı devre kartı tasarımları ve bunları yapma yöntemleri için birçok patent verildi. Baskılı devre kartlarını üretmenin ilk yöntemleri ağırlıklı olarak katkısal kaldı (Thomas Edison'un fikirlerinin gelişimi). Ancak modern haliyle baskılı devre kartı, matbaa endüstrisinden ödünç alınan teknolojilerin kullanılması sayesinde ortaya çıktı. Baskılı devre kartı, İngilizce baskı terimi baskı plakasından (“baskı plakası” veya “matris”) doğrudan bir çeviridir. Bu nedenle Avusturyalı mühendis Paul Eisler, "baskılı devre kartlarının gerçek babası" olarak kabul ediliyor. Baskılı devre kartlarının seri üretiminde baskı (çıkarma) teknolojilerinin kullanılabileceği sonucuna varan ilk kişi oydu. Çıkarımsal teknolojilerde gereksiz parçalar çıkarılarak görüntü oluşturulur. Paul Eisler, bakır folyonun galvanik biriktirilmesi ve bunun ferrik klorür ile aşındırılması teknolojisini geliştirdi. Baskılı devre kartlarının seri üretimine yönelik teknolojiler, İkinci Dünya Savaşı sırasında zaten talep görüyordu. Ve 1950'lerin ortalarından itibaren, yalnızca askeri değil, aynı zamanda evsel amaçlar için de radyo ekipmanı için yapıcı bir temel olarak baskılı devre kartlarının oluşumu başladı.

PCB malzemeleri

Baskılı devre kartları için temel dielektrikler

Hem tek katmanlı hem de çok katmanlı baskılı devre kartlarına yönelik malzeme parametrelerinin bilgisi, bunların kullanımına katılan herkes için, özellikle de yüksek hıza ve mikrodalgalara sahip cihazlar için baskılı devre kartları için önemlidir. MPP'yi tasarlarken geliştiriciler aşağıdaki görevlerle karşı karşıya kalır:
- karttaki iletkenlerin dalga direncinin hesaplanması;
- katmanlar arası yüksek voltaj yalıtımının değerinin hesaplanması;
- kör ve gizli deliklerin yapısının seçimi.
Mevcut seçenekler ve çeşitli malzemelerin kalınlıkları tablo 2-6'da gösterilmektedir. Malzemenin kalınlığına ilişkin toleransın genellikle ±%10'a kadar olduğu, dolayısıyla bitmiş çok katmanlı levhanın kalınlığına ilişkin toleransın ±%10'dan az olamayacağı dikkate alınmalıdır.

Tg - cam geçiş sıcaklığı (yapı tahribatı)

Dk - dielektrik sabiti

Mikrodalga baskılı devre kartları için temel dielektrikler

Baskılı devre kartlarının tipik tasarımları standart fiberglas tipinin kullanımına dayanmaktadır. FR4-50 ila +110 °C çalışma sıcaklığı ve yaklaşık 135 °C cam geçiş sıcaklığı Tg (yumuşama) ile.
Isı direncine yönelik artan gereksinimler varsa veya levhalar kurşunsuz teknolojili bir fırına (260 °C'ye kadar) monte edilirken, yüksek sıcaklık FR4 Yüksek Tg veya FR5.
Yüksek sıcaklıklarda veya ani sıcaklık değişimlerinde sürekli çalışma gerekliliği varsa kullanılır. poliimid. Ayrıca poliimid, askeri uygulamalar için yüksek güvenilirliğe sahip devre kartlarının üretiminde ve ayrıca elektriksel dayanıklılığın arttırılmasının gerekli olduğu durumlarda kullanılır.
olan panolar için Mikrodalga devreleri(2 GHz üzeri) ayrı katmanlar kullanılır mikrodalga malzemesi veya tahta tamamen mikrodalga malzemeden yapılmıştır. Özel malzemelerin en tanınmış tedarikçileri Rogers, Arlon, Taconic, Dupont'tur. Bu malzemelerin maliyeti FR4'ten daha yüksektir ve FR4'ün maliyetine göre tablonun sondan bir önceki sütununda koşullu olarak gösterilir.

* Dk - dielektrik sabiti

Dk - dielektrik sabiti

PCB ped kaplamaları

Çoğu zaman siteler kalay-kurşun alaşımı veya PIC ile kaplanır. Lehim yüzeyini uygulama ve tesviye etme yöntemine HAL veya HASL denir (İngilizce Sıcak Hava Lehim Tesviyesi - lehimin sıcak hava ile tesviye edilmesinden). Bu kaplama pedlerin en iyi lehimlenebilirliğini sağlar. Ancak bunun yerini, genellikle uluslararası RoHS direktifinin gereklilikleriyle uyumlu olan daha modern kaplamalar alıyor.

Bu direktif, varlığın yasaklanmasını gerektirir. zararlı maddelerÜrünlerde kurşun dahil. RoHS şu ana kadar ülkemiz toprakları için geçerli değil ancak varlığını hatırlamakta fayda var.

MPP sahalarını kapsamaya yönelik olası seçenekler Tablo 7'de verilmiştir.

HASL aksi gerekmedikçe her yerde kullanılır.

Daldırma (kimyasal) yaldız daha düzgün bir tahta yüzeyi sağlamak için kullanılır (bu özellikle BGA pedleri için önemlidir), ancak lehimlenebilirliği biraz daha düşüktür. Fırında lehimleme yaklaşık olarak HASL ile aynı teknoloji kullanılarak gerçekleştirilir, ancak el lehimlemeözel akıların kullanılmasını gerektirir. Organik kaplama veya OSP, bakır yüzeyini oksidasyondan korur. Dezavantajı lehimlenebilirliğin kısa raf ömrüdür (6 aydan az).

Daldırma kalay sağlar düz yüzey ve lehimleme için sınırlı bir raf ömrüne sahip olmasına rağmen iyi lehimlenebilirlik. Kurşunsuz HAL, kurşun içeren HAL ile aynı özelliklere sahiptir ancak lehimin bileşimi yaklaşık olarak %99,8 kalay ve %0,2 katkı maddelerinden oluşur.

Blade konnektör kontakları Levhanın çalışması sırasında sürtünmeye maruz kalan parçalar daha kalın ve daha sert bir altın tabakasıyla elektrolizle kaplanır. Her iki yaldız türünde de altının yayılmasını önlemek için nikel bir alt katman kullanılır.

Not: HASL dışındaki tüm kaplamalar RoHS uyumludur ve kurşunsuz lehimlemeye uygundur.

Koruyucu ve diğer baskılı devre kartı kaplamaları

Koruyucu kaplamalar, lehimleme amaçlı olmayan iletken yüzeylerini yalıtmak için kullanılır.

Resmi tamamlamak için baskılı devre kartı kaplamalarının işlevsel amacını ve malzemelerini ele alalım.

1. Lehim maskesi - İletkenleri kazara kısa devrelerden ve kirden korumak ve ayrıca fiberglas laminatı lehimleme sırasında termal şoktan korumak için tahta yüzeyine uygulanır. Maske başka herhangi bir işlevsel yük taşımaz ve neme, küflenmeye, bozulmaya vb. karşı koruma görevi yapamaz (özel tip maskelerin kullanıldığı durumlar hariç).
2. İşaretleme - Kartın kendisinin ve üzerinde bulunan bileşenlerin tanımlanmasını kolaylaştırmak için karta bir maske üzerine boya ile uygulanır.
3. Maskeyi soy - örneğin lehimlemeye karşı geçici olarak korunması gereken panonun belirli alanlarına uygulanır. Kauçuğa benzer bir bileşik olduğundan ve kolayca soyulduğundan gelecekte çıkarılması kolaydır.
4. Karbon temas kaplaması - Klavyeler için temas alanları olarak tahtanın belirli yerlerine uygulanır. Kaplama iyi iletkenliğe sahiptir, oksitlenmez ve aşınmaya dayanıklıdır.
5. Grafit dirençli elemanlar - Dirençlerin işlevini yerine getirmek için tahtanın yüzeyine uygulanabilir. Ne yazık ki, mezheplerin doğruluğu düşüktür - ±%20'den daha doğru değildir (lazer ayarıyla - %5'e kadar).
6. Gümüş kontak jumper'ları - yönlendirme için yeterli alan olmadığında başka bir iletken katman oluşturarak ek iletkenler olarak uygulanabilir. Esas olarak tek katmanlı ve çift taraflı baskılı devre kartlarında kullanılır.

PCB tasarımı

Baskılı devre kartlarının en uzak öncülü, çoğunlukla yalıtılmış olan sıradan teldir. Önemli bir kusuru vardı. Yüksek titreşim koşullarında, onu REA'nın içine sabitlemek için ek mekanik elemanların kullanılması gerekiyordu. Bu amaçla, radyo elemanlarının monte edildiği taşıyıcılar, radyo elemanlarının kendileri ve ara bağlantılar ve sabitleme telleri için yapısal elemanlar kullanıldı. Bu hacimsel bir kurulumdur.

Baskılı devre kartları bu eksikliklerden muaftır. İletkenleri yüzeye sabitlenmiştir, konumları sabittir, bu da karşılıklı bağlantılarının hesaplanmasını mümkün kılar. Prensip olarak baskılı devre kartları artık düz yapılara yaklaşıyor.

Açık İlk aşama uygulamalarda baskılı devre kartları tek taraflı veya çift taraflı iletken izlere sahipti.

Tek Taraflı PCB- bu, bir tarafında iletkenlerin bulunduğu bir plakadır basılı biçimde. Çift taraflı baskılı devre kartlarında iletkenler aynı zamanda plakanın boş arka tarafını da kaplıyordu. Ve bunların bağlantısı için, metalize geçiş deliklerinin en yaygın olduğu çeşitli seçenekler önerilmiştir. En basit tek taraflı ve çift taraflı baskılı devre kartlarının tasarımının parçaları, Şekil 1'de gösterilmektedir. 1.

Çift taraflı PCB- Tek taraflı olanlar yerine bunların kullanılması, düzlemden hacme geçişin ilk adımıydı. Kendimizi soyutlarsak (çift taraflı baskılı devre kartının alt tabakasını zihinsel olarak atarsak), üç boyutlu bir iletken yapısı elde ederiz. Bu arada bu adım oldukça hızlı atıldı. Albert Hanson'un uygulaması, iletkenleri alt tabakanın her iki tarafına yerleştirme ve bunları açık delikler kullanarak bağlama olasılığını zaten gösterdi.

Pirinç. 1. Baskılı devre kartlarının tasarım parçaları a) tek taraflı ve 6) çift taraflı: 1 - montaj deliği, 2 - kontak pedi, 3 - iletken, 4 - dielektrik alt tabaka, 5 - geçiş metalize delik

Elektroniğin daha da geliştirilmesi - mikroelektronik, çok pimli bileşenlerin kullanılmasına yol açtı (yongalar 200'den fazla pime sahip olabilir) ve elektronik bileşenlerin sayısı arttı. Buna karşılık, dijital mikro devrelerin kullanımı ve performanslarındaki artış, çok katmanlı dijital cihaz kartlarına (örneğin bilgisayarlar) özel koruyucu iletken katmanların dahil edildiği bileşenlere ekranlama ve güç dağıtımı için artan gereksinimlere yol açmıştır. Bütün bunlar, ara bağlantıların ve bunların karmaşıklığının artmasına, dolayısıyla katman sayısının artmasına neden oldu. Modern baskılı devre kartlarında bu sayı ondan çok daha fazla olabilir. Bir anlamda çok katmanlı PCB hacim kazandı.

Çok Katmanlı PCB Tasarımı

İlk, en yaygın seçenekte, levhanın iç katmanları "çekirdek" adı verilen çift taraflı bakır lamine cam elyafından oluşur. Dış katmanlar, "prepreg" adı verilen reçineli bir malzeme olan bir bağlayıcı kullanılarak iç katmanlarla preslenen bakır folyodan yapılmıştır. Yüksek sıcaklıklarda preslendikten sonra, çok katmanlı bir baskılı devre kartının bir "pastası" oluşturulur ve burada delikler açılır ve metal kaplanır. Dış katmanlar önceden emprenye edilmiş malzemeyle bir arada tutulan “çekirdeklerden” oluştuğunda ikinci seçenek daha az yaygındır. Bu basitleştirilmiş bir açıklamadır; bu seçeneklere dayalı başka birçok tasarım vardır. Ancak temel prensip, prepreg'in katmanlar arasında bağlayıcı malzeme görevi görmesidir. Açıkçası, iki çift taraflı "çekirdeğin" bir ön emprenye ara parçası olmadan bitişik olduğu bir durum olamaz, ancak bir folyo-prepreg-folyo-prepreg... vb. yapı mümkündür ve genellikle karmaşık kombinasyonlara sahip levhalarda kullanılır. kör ve gizli delikler.

Çok katmanlı baskılı devre kartları artık fiyat açısından küresel baskılı devre kartı üretiminin üçte ikisini oluşturuyor, ancak nicelik açısından tek ve çift taraflı kartlardan daha düşükler.

Modern çok katmanlı bir baskılı devre kartının tasarımının şematik (basitleştirilmiş) bir parçası, Şekil 2'de gösterilmektedir. 2. Bu tür baskılı devre kartlarındaki iletkenler yalnızca yüzeye değil aynı zamanda alt tabakanın hacmine de yerleştirilir. Aynı zamanda iletkenlerin birbirine göre katman düzeni de korunmuştur (düzlemsel baskı teknolojilerinin kullanılmasının bir sonucu). Baskılı devre kartlarının ve bunların elemanlarının (tek taraflı, çift taraflı, çok katmanlı vb.) adlarında katmanlama kaçınılmaz olarak mevcuttur. Katmanlama aslında bu tasarıma karşılık gelen baskılı devre kartlarının tasarımını ve üretim teknolojilerini yansıtır.

Pirinç. 2. Çok katmanlı bir baskılı devre kartının tasarımının parçası: 1 - metalize delik, 2 - kör mikrovia, 3 - gizli mikrovia, 4 - katmanlar, 5 - gizli ara katman delikleri, 6 - temas pedleri

Gerçekte, çok katmanlı baskılı devre kartlarının tasarımı Şekil 2'de gösterilenlerden farklıdır. 2.

Yapısı itibariyle MPP'ler, üretim teknolojilerinin çok daha karmaşık olması gibi, çift taraflı kartlara göre çok daha karmaşıktır. Ve yapılarının kendisi, Şekil 2'de gösterilenden önemli ölçüde farklıdır. 2. Ek koruma katmanlarının (toprak ve güç) yanı sıra çeşitli sinyal katmanlarını içerirler.

Gerçekte şöyle görünüyorlar:

a) Şematik olarak	MPP katmanları arasında geçişi sağlamak için ara katmanlar ve mikro yollar kullanılır (Şekil 1). 3 A. Dış katmanları birbirine ve iç katmanlara bağlayan geçiş delikleri şeklinde katmanlar arası geçişler yapılabilmektedir. Kör ve gizli geçitler de kullanılmaktadır. Kör bağlantı, yalnızca üstten görülebilen metalize bir kanaldır. alt tarafücretler. Gizli vialar kartın iç katmanlarını birbirine bağlamak için kullanılır. Kullanımları, panoların düzenini önemli ölçüde basitleştirmeyi mümkün kılar; örneğin, 12 katmanlı bir MPP tasarımı, eşdeğer 8 katmanlı bir tasarıma indirgenebilir. anahtarlama Microvia'lar özellikle yüzeye montaj, kontak pedlerini ve sinyal katmanlarını bağlamak için geliştirilmiştir.
c) 3D görünümde netlik sağlamak için	Çok katmanlı baskılı devre kartlarının üretimi için, folyo ile lamine edilmiş birkaç dielektrik, yapışkan contalar - prepregler kullanılarak birbirine bağlanır. Şekil 3.c'de ön emprenye beyaz renkle gösterilmiştir. Prepreg, termal presleme sırasında çok katmanlı bir baskılı devre kartının katmanlarını birbirine yapıştırır. Çok katmanlı baskılı devre kartlarının toplam kalınlığı, sinyal katmanlarının sayısıyla orantısız bir şekilde hızlı bir şekilde artar. Bu bağlamda, işlem için çok katı bir parametre olan levha kalınlığının açık deliklerin çapına olan büyük oranının dikkate alınması gerekir. metalizasyon yoluyla delikler. Bununla birlikte, küçük açık deliklerin kaplanmasındaki zorluklar göz önüne alındığında bile, çok katmanlı PCB üreticileri, yüksek yoğunluk Daha az sayıda yüksek yoğunluklu ancak buna bağlı olarak daha pahalı katmanlar yerine daha fazla sayıda nispeten ucuz katman nedeniyle kurulum.
İle) Çizim 3	Şekil 3.c, çok katmanlı bir baskılı devre kartının katmanlarının, kalınlıklarını gösteren yaklaşık yapısını göstermektedir.

Vladimir Urazaev [L.12] Mikroelektronik alanındaki tasarım ve teknolojilerin geliştirilmesinin nesnel olarak var olan kalkınma yasasına uygun olduğuna inanmaktadır. teknik sistemler: Nesnelerin yerleştirilmesi veya hareketiyle ilgili problemler, bir noktadan bir çizgiye, bir çizgiden bir düzleme, bir düzlemden üç boyutlu uzaya hareket edilerek çözülür.

Baskılı devre kartlarının bu yasaya uyması gerektiğini düşünüyorum. Bu tür çok seviyeli (sonsuz seviyeli) baskılı devre kartlarının uygulanması potansiyel bir olasılıktır. Bu, baskılı devre kartlarının üretiminde lazer teknolojilerinin kullanılmasına ilişkin zengin deneyim, polimerlerden üç boyutlu nesneler oluşturmak için lazer stereolitografinin kullanılmasına ilişkin eşit derecede zengin deneyim, temel malzemelerin termal direncini artırma eğilimi vb. ile kanıtlanmaktadır. Açıkçası , bu tür ürünlere başka bir ad verilmesi gerekecek. Çünkü “baskılı devre kartı” terimi artık ne iç içeriğini ne de üretim teknolojisini yansıtmayacak.

Belki de bu gerçekleşecektir.

Ama bana öyle geliyor ki, baskılı devre kartlarının tasarımındaki üç boyutlu tasarımlar zaten biliniyor - bunlar çok katmanlı baskılı devre kartları. Elektronik bileşenlerin, radyo bileşenlerinin tüm yüzeylerindeki temas pedlerinin konumu ile hacimsel kurulumu, kurulumlarının üretilebilirliğini, ara bağlantıların kalitesini azaltır ve test ve bakımlarını zorlaştırır.

Gelecek anlatacak!

Esnek baskılı devre kartları

Çoğu insan için baskılı devre kartı, elektriksel olarak iletken ara bağlantılara sahip sert bir plakadır.

Sert baskılı devre kartları, radyo elektroniğinde kullanılan ve hemen hemen herkesin bildiği en popüler üründür.

Ancak uygulama alanlarını giderek genişleten esnek baskılı devre kartları da var. Bir örnek, esnek baskılı kablolar (döngüler) olarak adlandırılanlardır. Bu tür baskılı devre kartları sınırlı sayıda işlevi yerine getirir (radyo elemanları için bir alt tabakanın işlevi hariçtir). Kablo demetlerinin yerine geleneksel baskılı devre kartlarını birleştirmeye hizmet ediyorlar. Esnek baskılı devre kartları, polimer "alt tabakasının" oldukça elastik bir durumda olması nedeniyle esneklik kazanır. Esnek baskılı devre kartları iki serbestlik derecesine sahiptir. Hatta bir Mobius şeridi şeklinde katlanabilirler.

Çizim 4

Alt tabakanın polimer matrisinin sert, camsı bir durumda olduğu geleneksel sert baskılı devre kartlarına bir veya hatta iki serbestlik derecesi, ancak çok sınırlı bir özgürlük de verilebilir. Bu, alt tabakanın kalınlığının azaltılmasıyla elde edilir. İnce dielektriklerden yapılmış kabartma baskılı devre kartlarının avantajlarından biri onlara “yuvarlaklık” verme yeteneğidir. Böylece şekilleri ile içine yerleştirilebilecekleri nesnelerin (roketler, uzay nesneleri vb.) şeklinin koordine edilmesi mümkün hale gelir. Sonuç, ürünlerin iç hacminde önemli bir tasarruftur.

Önemli dezavantajları ise bu tür baskılı devre kartlarının katman sayısı arttıkça esnekliğinin azalmasıdır. Ve geleneksel esnek olmayan bileşenlerin kullanılması, şekillerinin sabitlenmesi ihtiyacını doğurur. Çünkü esnek olmayan bileşenlere sahip bu tür PCB'lerin bükülmesi, esnek PCB'ye bağlandıkları noktalarda yüksek mekanik gerilime neden olur.

Sert ve esnek baskılı devre kartları arasında bir ara pozisyon, akordeon gibi katlanmış sert elemanlardan oluşan "antik" baskılı devre kartları tarafından işgal edilmiştir. Bu tür “akordeonlar” muhtemelen çok katmanlı baskılı devre kartları oluşturma fikrinin ortaya çıkmasına neden oldu. Modern sert esnek baskılı devre kartları farklı bir şekilde uygulanmaktadır. Esas olarak çok katmanlı baskılı devre kartlarından bahsediyoruz. Sert ve esnek katmanları birleştirebilirler. Esnek katmanlar sert katmanların ötesine taşınırsa, sert ve esnek bir parçadan oluşan bir baskılı devre kartı elde edebilirsiniz. Diğer bir seçenek ise iki sert parçayı esnek bir parçayla birleştirmektir.

Baskılı devre kartı tasarımlarının iletken desenlerinin katmanlanmasına dayalı olarak sınıflandırılması, baskılı devre kartı tasarımlarının hepsini olmasa da çoğunu kapsar. Örneğin dokuma devre kartlarının veya kabloların üretimi için baskı yerine dokuma ekipmanının uygun olduğu ortaya çıktı. Bu tür "baskılı devre kartları" zaten üç serbestlik derecesine sahiptir. Tıpkı sıradan kumaşlar gibi en tuhaf şekil ve şekillere bürünebilirler.

Yüksek ısı iletkenliğine sahip bir taban üzerinde baskılı devre kartları

Son zamanlarda elektronik cihazların ısı üretiminde aşağıdakilerle ilişkili bir artış olmuştur:

Bilgi işlem sistemlerinin artan verimliliği,

Yüksek güç anahtarlama ihtiyaçları,

Artan ısı üretimi ile elektronik bileşenlerin kullanımının artması.

İkincisi, güçlü ultra parlak LED'lere dayalı ışık kaynakları yaratmaya olan ilginin keskin bir şekilde arttığı LED aydınlatma teknolojisinde en açık şekilde ortaya çıkıyor. Yarı iletken LED'lerin ışık verimliliği halihazırda 100lm/W'a ulaştı. Bu tür ultra parlak LED'ler geleneksel akkor lambaların yerini alır ve aydınlatma teknolojisinin hemen hemen tüm alanlarında uygulamalarını bulur: sokak aydınlatma lambaları, otomotiv aydınlatması, acil aydınlatma, reklam tabelaları, LED paneller, göstergeler, şeritler, trafik ışıkları vb. Bu LED'ler monokrom rengi ve anahtarlama hızı nedeniyle dekoratif aydınlatma ve dinamik aydınlatma sistemlerinin vazgeçilmezi haline gelmiştir. Ayrıca, sıkı bir şekilde enerji tasarrufu yapılmasının gerekli olduğu, sık bakımın pahalı olduğu ve elektriksel güvenlik gereksinimlerinin yüksek olduğu yerlerde kullanılması da faydalıdır.

Araştırmalar LED'i çalıştırırken elektriğin yaklaşık %65-85'inin ısıya dönüştüğünü gösteriyor. Ancak LED üreticisinin önerdiği termal koşullara uyulduğu takdirde LED'in kullanım ömrü 10 yıla kadar çıkabilmektedir. Ancak termal koşullar ihlal edilirse (genellikle bu, 120...125°C'nin üzerinde bir geçiş sıcaklığıyla çalışmak anlamına gelir), LED'in hizmet ömrü 10 kat düşebilir! Ve önerilen termal koşullar büyük ölçüde ihlal edilirse, örneğin yayıcı tip LED'ler radyatör olmadan 5-7 saniyeden fazla açıldığında, LED ilk açılma sırasında arızalanabilir. Ayrıca geçiş sıcaklığındaki bir artış, ışımanın parlaklığında bir azalmaya ve çalışma dalga boyunda bir kaymaya yol açar. Bu nedenle termal rejimi doğru hesaplamak ve mümkünse LED'in ürettiği ısıyı mümkün olduğunca dağıtmak çok önemlidir.

Büyük üreticiler güçlü LED'ler Cree, Osram, Nichia, Luxeon, Seul Semiconductor, Edison Opto vb. gibi şirketler uzun süredir bunları metal tabanlı (uluslararası sınıflandırma IMPCB - Yalıtımlı Metal Baskılı) baskılı devre kartları üzerinde LED modüller veya kümeler şeklinde üretmektedir. Devre Kartı veya AL PCB - alüminyum taban üzerinde baskılı devre kartları).

Şekil 5

Alüminyum tabanlı bu baskılı devre kartları, düşük ve sabit bir termal dirence sahiptir; bu, onları bir radyatöre monte ederken, LED'in p-n bağlantı noktasından ısının kolayca uzaklaştırılmasını ve tüm hizmet ömrü boyunca çalışmasını sağlamayı mümkün kılar.

Malzemeler olarak yüksek termal iletkenlik Bu tür baskılı devre kartlarının tabanlarında Bakır, Alüminyum ve çeşitli seramik türleri kullanılmaktadır.

Endüstriyel üretim teknolojisinin sorunları

Baskılı devre kartı üretim teknolojisinin gelişiminin tarihi, kaliteyi artırmanın ve bu süreçte ortaya çıkan sorunların üstesinden gelmenin tarihidir.

İşte detaylarından bazıları.

Açık deliklerin metalleştirilmesiyle üretilen baskılı devre kartları, yaygın kullanımlarına rağmen çok ciddi bir dezavantaja sahiptir. Tasarım açısından bakıldığında, bu tür baskılı devre kartlarının en zayıf halkası, yollardaki metalize direklerin ve iletken katmanların (temas pedleri) birleşimidir. Metalize kolon ile iletken katman arasındaki bağlantı, temas pedinin ucu boyunca meydana gelir. Bağlantının uzunluğu bakır folyonun kalınlığına göre belirlenir ve genellikle 35 mikron veya daha azdır. Vias duvarlarının galvanik metalizasyonundan önce kimyasal metalizasyon aşaması gelir. Kimyasal bakır, galvanik bakırın aksine daha kırılgandır. Bu nedenle, metalize kolonun temas pedinin uç yüzeyi ile bağlantısı, mukavemet özellikleri daha zayıf olan bir ara kimyasal bakır alt tabakası aracılığıyla gerçekleşir. Fiberglas laminatın termal genleşme katsayısı bakırınkinden çok daha yüksektir. Epoksi reçinenin camsı geçiş sıcaklığından geçerken fark keskin bir şekilde artar. Baskılı devre kartının çeşitli nedenlerle yaşadığı termal şoklar sırasında, bağlantı çok büyük mekanik yüklere ve kopmalara maruz kalır. Sonuç olarak kırılıyor elektrik devresi ve performans bozulur elektrik şeması.

Pirinç. 6. Çok katmanlı baskılı devre kartlarındaki ara katman şişeleri: a) dielektrik alt kesimsiz, 6) dielektrik alt kesimli 1 - dielektrik, 2 - iç katmanın temas pedi, 3 - kimyasal bakır, 4 - galvanik bakır

Pirinç. 7. Katman katman bina ile yapılan çok katmanlı baskılı devre kartı tasarımının parçası: 1 - katmanlar arası bağlantı, 2 - iç katman iletken, 3 - montaj pedi, 4 - dış katman iletken, 5 - dielektrik katmanlar

Çok katmanlı baskılı devre kartlarında, dahili yolların güvenilirliğinin arttırılması, metalizasyondan önce yollardaki dielektrikin alttan kesilmesi (kısmen çıkarılması) gibi ek bir işlem uygulanarak elde edilebilir. Bu durumda, metalize direklerin temas pedleri ile bağlantısı sadece uçta değil, aynı zamanda kısmen bu pedlerin dış halka şeklindeki bölgeleri boyunca da gerçekleştirilir (Şekil 6).

Çok katmanlı baskılı devre kartlarının metalize yollarının daha yüksek güvenilirliği, katman katman oluşturma yöntemini kullanarak çok katmanlı baskılı devre kartları üretme teknolojisi kullanılarak elde edildi (Şekil 7). Bu yöntemde baskılı katmanların iletken elemanları arasındaki bağlantılar, bakırın yalıtım katmanının deliklerine galvanik olarak büyütülmesiyle yapılır. Açık deliklerin metalleştirilmesi yönteminin aksine, bu durumda yollar tamamen bakırla doldurulur. İletken katmanlar arasındaki bağlantı alanı çok daha genişler ve geometri farklılaşır. Bu tür bağlantıları kırmak o kadar kolay değil. Ancak bu teknoloji de ideal olmaktan çok uzak. “Galvanik bakır - kimyasal bakır - galvanik bakır” geçişi hala devam ediyor.

Açık deliklerin metalleştirilmesiyle yapılan baskılı devre kartları, en az dört (çok katmanlı en az üç) yeniden lehimlemeye dayanmalıdır. Kabartmalı baskılı devre kartları çok daha fazla sayıda (50'ye kadar) yeniden lehimlemeye olanak tanır. Geliştiricilere göre, kabartma baskılı devre kartlarındaki metalize yollar güvenilirliklerini azaltmıyor, aksine artırıyor. Bu kadar keskin bir niteliksel sıçramaya ne sebep oldu? Cevap basit. Rölyef baskılı devre kartlarının üretim teknolojisinde, iletken katmanlar ve bunları birbirine bağlayan metalize sütunlar tek bir teknolojik döngüde (aynı anda) uygulanır. Dolayısıyla “galvanik bakır – kimyasal bakır – galvanik bakır” geçişi söz konusu değildir. Ancak bu kadar yüksek bir sonuç, baskılı devre kartlarının üretiminde en yaygın teknolojinin terk edilmesi ve farklı bir tasarıma geçilmesi sonucunda elde edildi. Birçok nedenden dolayı açık deliklerin metalizasyon yönteminden vazgeçilmesi tavsiye edilmez.

Nasıl olunur?

Temas pedleri ile metalize pistonların uçlarının birleşim yerinde bir bariyer tabakasının oluşmasının sorumluluğu esas olarak teknoloji uzmanlarına aittir. Bu sorunu çözmeyi başardılar. Baskılı devre kartlarının üretim teknolojisinde devrim niteliğinde değişiklikler, kimyasal metalizasyon aşamasını ortadan kaldıran ve kendisini yalnızca yüzeyin ön aktivasyonuyla sınırlayan deliklerin doğrudan metalleştirilmesi yöntemleriyle yapılmıştır. Ayrıca, doğrudan metalizasyon işlemleri, iletken bir filmin yalnızca ihtiyaç duyulan yerde, dielektrik yüzeyinde görünecek şekilde uygulanır. Sonuç olarak, deliklerin doğrudan metalleştirilmesiyle üretilen baskılı devre kartlarının metalize edilmiş yollarındaki bariyer katmanı basitçe mevcut değildir. Değil mi, güzel yol teknik bir çelişkiyi çözmek mi?

Viaların metalleştirilmesiyle ilgili teknik çelişkilerin de üstesinden gelinmesi mümkün oldu. Kaplama delikleri başka bir nedenden dolayı baskılı devre kartlarında zayıf bir halka haline gelebilir. Viaların duvarlarındaki kaplamanın kalınlığı ideal olarak tüm yükseklik boyunca aynı olmalıdır. Aksi takdirde güven sorunları yeniden ortaya çıkar. Elektrokaplama işlemlerinin fiziksel kimyası buna karşı koyar. Metalize yollardaki ideal ve gerçek kaplama profili Şekil 1'de gösterilmektedir. 5. Deliğin derinliğindeki kaplamanın kalınlığı genellikle yüzeydekinden daha azdır. Sebepler çok farklı: eşit olmayan akım yoğunluğu, katodik polarizasyon, yetersiz elektrolit değişim oranı vb. Modern baskılı devre kartlarında, metalize edilecek geçiş deliklerinin çapı halihazırda 100 mikronu aşmıştır ve bazılarında yüksekliğin delik çapına oranı, vaka sayısı 20:1'e ulaşıyor. Durum son derece karmaşık hale geldi. Fiziksel yöntemler (ultrason kullanmak, baskılı devre kartlarının deliklerindeki sıvı değişiminin yoğunluğunu arttırmak vb.) yeteneklerini çoktan tüketmiştir. Elektrolitin viskozitesi bile önemli bir rol oynamaya başlar.

Pirinç. Şekil 8. Baskılı devre kartındaki metalize geçiş deliğinin kesiti. 1 - dielektrik, 2 - delik duvarlarının ideal metalizasyon profili, 3 - delik duvarlarının gerçek metalizasyon profili,
4 - diren

Geleneksel olarak bu sorun, akım yoğunluğunun daha yüksek olduğu bölgelerde adsorbe edilen seviyelendirme katkı maddeleri içeren elektrolitlerin kullanılmasıyla çözülmüştür. Bu tür katkı maddelerinin emilimi akım yoğunluğuyla orantılıdır. Katkı maddeleri, keskin kenarlar ve bitişik alanlardaki (baskılı devre kartının yüzeyine daha yakın) aşırı kaplamayı ortadan kaldırmak için bir bariyer katmanı oluşturur.

Bu sorunun başka bir çözümü teorik olarak uzun zamandır biliniyor, ancak pratikte bunu oldukça yakın zamanda uygulamak mümkün oldu - yüksek güçlü anahtarlamalı güç kaynaklarının endüstriyel üretimine hakim olduktan sonra. Bu yöntem galvanik banyolar için darbeli (ters) güç kaynağı modunun kullanımına dayanmaktadır. Çoğu zaman doğru akım sağlanır. Bu durumda kaplama birikmesi meydana gelir. Ters akım, zamanın az bir kısmında sağlanır. Aynı zamanda biriken kaplama çözülür. Düzensiz akım yoğunluğu (daha fazla keskin köşeler) bu durumda yalnızca fayda sağlar. Bu nedenle kaplamanın çözünmesi ilk olarak ve büyük ölçüde baskılı devre kartının yüzeyinde meydana gelir. Bu teknik çözüm, teknik çelişkileri çözmek için bütün bir teknik "buketi" kullanır: kısmen gereksiz bir eylem kullanın, zararı faydaya çevirin, sürekli bir süreçten darbeli bir sürece geçiş uygulayın, tam tersini yapın, vb. Ve sonuç elde edilen bu “bukete” karşılık gelir. İleri ve geri darbelerin süresinin belirli bir kombinasyonuyla, deliğin derinliğinde baskılı devre kartının yüzeyinden daha büyük bir kaplama kalınlığı elde etmek bile mümkündür. Bu nedenle bu teknolojinin, PCB'deki ara bağlantı yoğunluğunun yaklaşık iki katına çıkmasını sağlayan kör geçişlerin metalle doldurulması (modern baskılı devre kartlarının ortak özelliği) için vazgeçilmez olduğu kanıtlanmıştır.

Baskılı devre kartlarındaki metalize yolların güvenilirliğiyle ilgili sorunlar doğası gereği yereldir. Sonuç olarak, bir bütün olarak baskılı devre kartlarına ilişkin gelişim sürecinde ortaya çıkan çelişkiler de evrensel değildir. Her ne kadar bu tür baskılı devre kartları tüm baskılı devre kartları için pazarın aslan payını işgal etse de.

Ayrıca geliştirme sürecinde teknoloji uzmanlarının karşılaştığı diğer sorunlar da çözülüyor ancak tüketiciler bunları düşünmüyor bile. İhtiyaçlarımıza yönelik çok katmanlı baskılı devre kartlarını alıp kullanıyoruz.

Mikro minyatürleştirme

İlk aşamada, elektronik cihazların hacimsel kurulumu için kullanılan baskılı devre kartlarına aynı bileşenler takıldı, ancak pinlerin boyutlarının küçültülmesi için bazı değişiklikler yapıldı. Ancak en yaygın bileşenler, baskılı devre kartlarına değişiklik yapılmadan takılabilir.

Baskılı devre kartlarının ortaya çıkışıyla birlikte, baskılı devre kartlarında kullanılan bileşenlerin boyutunun küçültülmesi mümkün hale geldi ve bu da bu elemanların tükettiği çalışma voltajlarının ve akımlarının azalmasına yol açtı. 1954 yılından bu yana, Enerji Santralleri ve Elektrik Endüstrisi Bakanlığı, baskılı devre kartı kullanan Dorozhny tüplü taşınabilir radyo alıcısının seri üretimini gerçekleştirmektedir.

Minyatür yarı iletken amplifikatör cihazlarının - transistörler, baskılı devre kartlarının - ev aletlerinde ve bir süre sonra endüstride ortaya çıkmasıyla ve elektronik devre parçalarının - fonksiyonel modüller ve mikro devreler - tek bir çip üzerinde bir araya getirilmesiyle, tasarımları hakim olmaya başladı. özel olarak baskısız devre kartlarının kurulumu için zaten sağlanmıştır.

Aktif ve pasif bileşenlerin boyutlarının sürekli olarak küçültülmesiyle birlikte yeni bir kavram ortaya çıktı: "Mikrominyatürleştirme".

İÇİNDE elektronik parçalar bu, milyonlarca transistör içeren LSI ve VLSI'nin ortaya çıkmasıyla sonuçlandı. Görünümleri, harici bağlantıların sayısında bir artışa neden oldu (bkz. Şekil 9.a'daki grafik işlemcinin temas yüzeyi), bu da Şekil 9.b'de görülebileceği gibi iletken hatların yerleşiminde bir komplikasyona neden oldu.

Böyle bir GPU paneli ve İşlemci ayrıca - üzerinde işlemci çipinin kendisinin, çip pimleri ile temas alanı arasındaki bağlantıların kablolarının ve harici elemanların (genellikle güç dağıtım sisteminin filtre kapasitörleri) bulunduğu küçük, çok katmanlı bir baskılı devre kartından başka bir şey değildir.

Şekil 9

Ve bunun size şaka gibi gelmesine izin vermeyin, Intel veya AMD'nin 2010 CPU'su da bir baskılı devre kartıdır ve üstelik çok katmanlıdır.

Şekil 9a

Baskılı devre kartlarının ve genel olarak elektronik ekipmanların geliştirilmesi, elemanlarını azaltma çizgisidir; basılı yüzeyde sıkışmalarının yanı sıra elektronik elemanların azaltılması. Bu durumda, "elemanlar" hem baskılı devre kartlarının (iletkenler, kanallar vb.) Kendi mülkü hem de süper sistemdeki elemanlar (baskılı devre düzeneği) - radyo elemanları olarak anlaşılmalıdır. İkincisi, mikro minyatürleştirme hızı açısından baskılı devre kartlarının ilerisindedir.

Mikroelektronik, VLSI'nin geliştirilmesinde yer almaktadır.

Eleman tabanının yoğunluğunun arttırılması, bu eleman tabanının taşıyıcısı olan baskılı devre kartının iletkenlerinden de aynısını gerektirir. Bu konuda çözüm gerektiren birçok sorun ortaya çıkıyor. Bu tür iki sorun ve bunları çözmenin yolları hakkında daha ayrıntılı olarak konuşacağız.

Baskılı devre kartları üretmenin ilk yöntemleri, bakır folyo iletkenlerin dielektrik bir alt tabakanın yüzeyine yapıştırılmasına dayanıyordu.

İletkenlerin genişliğinin ve iletkenler arasındaki boşlukların milimetre cinsinden ölçüldüğü varsayılmıştır. Bu versiyonda bu teknoloji oldukça uygulanabilirdi. Daha sonra minyatürleştirme elektronik Teknoloji Ana versiyonları (çıkarmalı, katkılı, yarı katkılı, kombine) bugün hala kullanılan baskılı devre kartlarının üretimi için başka yöntemlerin oluşturulmasını gerektirdi. Bu tür teknolojilerin kullanılması, eleman boyutları milimetrenin onda biri düzeyinde ölçülen baskılı devre kartlarının uygulanmasını mümkün kılmıştır.

Baskılı devre kartlarında yaklaşık 0,1 mm (100 µm) çözünürlük seviyesine ulaşmak dönüm noktası niteliğinde bir olaydı. Bir yandan, başka bir büyüklükte "aşağı" bir geçiş yaşandı. Öte yandan bu bir tür niteliksel sıçramadır. Neden? Çoğu modern baskılı devre kartının dielektrik alt tabakası, fiberglas ile güçlendirilmiş polimer matrisli katmanlı bir plastik olan fiberglastır. Baskılı devre kartının iletkenleri arasındaki boşlukların azaltılması, cam ipliklerin kalınlığı veya bu ipliklerin fiberglastaki örgülerinin kalınlığı ile orantılı hale gelmelerine yol açmıştır. Ve iletkenlerin bu tür düğümler nedeniyle "kısa devre yaptığı" durum oldukça gerçek oldu. Sonuç olarak, fiberglas laminatta bu iletkenleri "destekleyen" tuhaf kılcal damarların oluşumu gerçek oldu. Nemli ortamlarda kılcal damarlar sonuçta PCB iletkenleri arasındaki yalıtım seviyelerinin bozulmasına yol açar. Daha kesin olmak gerekirse, bu normal nem koşullarında bile gerçekleşir. Fiberglasın kılcal yapılarında nem yoğuşması da gözlenmektedir. normal koşullar Nem her zaman yalıtım direnci seviyesini azaltır.

Bu tür baskılı devre kartları modern elektronik ekipmanlarda yaygın hale geldiğinden, bunun geliştiriciler için bir sorun olduğu sonucuna varabiliriz. temel malzemeler Baskılı devre kartları için sorunu geleneksel yöntemlerle çözmek hâlâ mümkündü. Peki bir sonraki önemli olayla başa çıkabilecekler mi? Başka bir niteliksel sıçrama zaten gerçekleşti.

Uzmanların olduğu bildirildi SAMSUNGİletken genişlikleri ve aralarında 8-10 mikron boşluk bulunan baskılı devre kartlarının üretilmesi teknolojisinde uzmanlaşılmıştır. Ancak bu bir cam ipliğin kalınlığı değil, fiberglasın kalınlığıdır!

Mevcut ve özellikle gelecekteki baskılı devre kartlarının iletkenleri arasındaki çok küçük boşluklarda yalıtım sağlama görevi karmaşıktır. Sorunun hangi yöntemlerle (geleneksel veya geleneksel olmayan) çözüleceğini ve çözülüp çözülmeyeceğini zaman gösterecek.

Pirinç. 10. Bakır folyonun gravür profilleri: a - ideal profil, b - gerçek profil; 1 - koruyucu katman, 2 - iletken, 3 - dielektrik

Baskılı devre kartlarında ultra küçük (ultra dar) iletkenlerin elde edilmesinde zorluklar yaşanıyordu. Baskılı devre üretim teknolojilerinde birçok nedenden dolayı çıkarımlı yöntemler yaygınlaşmıştır. Çıkarımlı yöntemlerde gereksiz folyo parçaları çıkarılarak bir elektrik devre modeli oluşturulur. İkinci Dünya Savaşı sırasında Paul Eisler, bakır folyoyu ferrik klorürle aşındırma teknolojisini geliştirdi. Bu kadar iddiasız bir teknoloji bugün hala radyo amatörleri tarafından kullanılıyor. Endüstriyel teknolojiler bu “mutfak” teknolojisinden çok da uzak değil. Kompozisyon değişmediği sürece dekapaj çözümleri ve süreç otomasyonunun unsurları ortaya çıktı.

Kesinlikle tüm aşındırma teknolojilerinin temel dezavantajı, aşındırmanın yalnızca istenen yönde (dielektrik yüzeye doğru) değil, aynı zamanda istenmeyen enine yönde de gerçekleşmesidir. İletkenlerin yanal alt kesimi bakır folyonun kalınlığıyla karşılaştırılabilir (yaklaşık %70). Genellikle ideal bir iletken profili yerine mantar şeklinde bir profil elde edilir (Şekil 10). İletkenlerin genişliği büyük olduğunda ve en basit baskılı devre kartlarında milimetre cinsinden bile ölçüldüğünde, insanlar iletkenlerin yanal alt kesimini görmezden gelirler. İletkenlerin genişliği, yüksekliğiyle orantılı veya bundan daha azsa (bugünün gerçekleri), o zaman "yanal istekler" bu tür teknolojileri kullanmanın fizibilitesini sorgulamaktadır.

Uygulamada baskılı iletkenlerin yanal alttan kesme miktarı bir dereceye kadar azaltılabilir. Bu, aşındırma hızının arttırılmasıyla elde edilir; jet dökümü kullanarak (asit jetleri istenen yönle çakışır - tabakanın düzlemine dik) ve diğer yöntemlerin yanı sıra. Ancak iletkenin genişliği yüksekliğine yaklaştığında bu tür iyileştirmelerin etkinliği açıkça yetersiz hale gelir.

Ancak fotolitografi, kimya ve teknolojideki ilerlemeler artık tüm bu sorunların çözülmesini mümkün kılıyor. Bu çözümler mikroelektronik teknolojilerinden geliyor.

Baskılı devre kartlarının üretimi için amatör radyo teknolojileri

Baskılı devre kartlarının amatör radyo koşullarında üretilmesinin kendine has özellikleri vardır ve teknolojinin gelişmesi bu olanakları giderek artırmaktadır. Ancak süreçler onların temeli olmaya devam ediyor

Baskılı devre kartlarının evde nasıl ucuza üretileceği sorusu, muhtemelen baskılı devre kartlarının ev aletlerinde yaygın olarak kullanıldığı geçen yüzyılın 60'lı yıllarından beri tüm radyo amatörlerini endişelendiriyor. O zamanlar teknoloji seçimi bu kadar iyi olmasa da, bugün modern teknolojinin gelişmesi sayesinde radyo amatörleri, pahalı ekipman kullanmadan hızlı ve verimli bir şekilde baskılı devre kartları üretme fırsatına sahip. Ve bu olanaklar sürekli olarak genişleyerek yaratımlarının kalitesinin endüstriyel tasarımlara giderek daha yakın olmasını sağlıyor.

Aslında baskılı devre kartı üretim sürecinin tamamı beş ana aşamaya ayrılabilir:

• iş parçasının ön hazırlığı (yüzey temizliği, yağdan arındırma);
• koruyucu bir kaplamanın şu veya bu şekilde uygulanması;
• fazla bakırın levha yüzeyinden çıkarılması (dağlama);
• iş parçasının koruyucu kaplamadan temizlenmesi;
• delik delme, tahtayı akı ile kaplama, kalaylama.

Sadece en yaygın "klasik" teknolojiyi ele alıyoruz; burada fazla bakır, kimyasal aşındırma yoluyla tahtanın yüzeyinden çıkarılır. Ek olarak, örneğin bakırın frezeleme yoluyla veya elektrikli kıvılcım tesisatı kullanılarak çıkarılması da mümkündür. Bununla birlikte, bu yöntemler ne amatör radyo ortamında ne de endüstride yaygın olarak kullanılmamaktadır (her ne kadar basit baskılı devre kartlarının tek miktarlarda çok hızlı bir şekilde üretilmesinin gerekli olduğu durumlarda bazen frezeleme yoluyla devre kartlarının üretimi kullanılsa da).

Ve burada teknolojik sürecin ilk 4 noktasından bahsedeceğiz, çünkü sondaj bir radyo amatörünün sahip olduğu alet kullanılarak gerçekleştiriliyor.

Evde endüstriyel tasarımlarla rekabet edebilecek çok katmanlı bir baskılı devre kartı yapmak imkansızdır, bu nedenle genellikle amatör radyo koşullarında çift taraflı baskılı devre kartları kullanılır ve mikrodalga cihaz tasarımlarında sadece çift taraflı kullanılır.

Evde baskılı devre kartları yaparken çaba gösterilmesi gerekmesine rağmen, bir devre geliştirirken mümkün olduğunca çok sayıda yüzeye monte bileşen kullanmaya çaba gösterilmelidir; bu, bazı durumlarda devrenin neredeyse tamamının kartın bir tarafına yerleştirilmesini mümkün kılar. Bunun nedeni, yolların metalize edilmesi için evde gerçekten mümkün olan hiçbir teknolojinin henüz icat edilmemiş olmasıdır. Bu nedenle, kart yerleşimi bir tarafta yapılamıyorsa, ara katman yolları olarak kart üzerine monte edilen çeşitli bileşenlerin pimleri kullanılarak ikinci tarafta yerleşim yapılmalıdır; bu durumda, bu durumda kartın her iki tarafına da lehimlenmesi gerekecektir. pano. Elbette, deliklerin metalizasyonunu değiştirmenin çeşitli yolları vardır (deliğe yerleştirilen ve tahtanın her iki tarafındaki raylara lehimlenen ince bir iletken kullanarak; özel pistonlar kullanarak), ancak hepsinin önemli dezavantajları vardır ve kullanımı sakıncalıdır. . İdeal olarak, pano minimum sayıda atlama teli kullanılarak yalnızca bir tarafa yönlendirilmelidir.

Şimdi baskılı devre kartı üretim aşamalarının her birine daha yakından bakalım.

İş parçasının ön hazırlığı

Bu aşama ilk aşamadır ve gelecekteki baskılı devre kartının yüzeyinin üzerine koruyucu bir kaplama uygulanması için hazırlanmasından oluşur. Genel olarak yüzey temizleme teknolojisi uzun bir süre boyunca önemli bir değişikliğe uğramamıştır. Tüm süreç, çeşitli aşındırıcılar ve ardından yağdan arındırma kullanılarak tahta yüzeyindeki oksitlerin ve kirletici maddelerin uzaklaştırılmasından ibarettir.

Ağır kiri çıkarmak için ince taneli zımpara kağıdı (“sıfır”), ince aşındırıcı toz veya tahta yüzeyinde derin çizikler bırakmayan başka bir ürün kullanabilirsiniz. Bazen devre kartının yüzeyini sert bir bulaşık süngeriyle yıkayabilirsiniz. deterjan veya toz (bu amaçlar için, bazı maddelerin küçük kalıntılarıyla keçeye benzeyen aşındırıcı bir bulaşık süngeri kullanmak uygundur; genellikle böyle bir sünger bir köpük kauçuğa yapıştırılır). Ayrıca baskılı devre kartının yüzeyi yeterince temizse aşındırıcı işlem adımını tamamen atlayıp doğrudan yağ giderme işlemine geçebilirsiniz.

Baskılı devre kartı üzerinde yalnızca kalın bir oksit filmi varsa, baskılı devre kartının 3-5 saniye boyunca ferrik klorür çözeltisiyle işlenmesi ve ardından soğuk akan suda durulanmasıyla bu film kolayca çıkarılabilir. Bununla birlikte, bakırın ışıkta hızla oksitlenmesi nedeniyle ya bu işlemin koruyucu kaplamayı uygulamadan hemen önce yapılması ya da iş parçasının karanlık bir yerde saklanması tavsiye edilir.

Yüzey hazırlığının son aşaması yağdan arındırmadır. Bunun için bir parça kullanabilirsiniz yumuşak kumaş hiçbir lif bırakmadan alkol, benzin veya asetonla nemlendirilmiştir. Burada yağdan arındırıldıktan sonra tahta yüzeyinin temizliğine dikkat etmelisiniz, çünkü son zamanlarda önemli miktarda yabancı madde içeren aseton ve alkol ortaya çıkmaya başladı ve kuruduktan sonra tahta üzerinde beyazımsı lekeler bıraktı. Bu durumda başka bir yağ çözücü aramalısınız. Yağdan arındırıldıktan sonra tahta akan soğuk suda yıkanmalıdır. Bakır yüzeyinin su ile ıslatılma derecesi izlenerek temizliğin kalitesi kontrol edilebilir. Su tabakasında damla veya kırılma oluşmadan tamamen suyla ıslatılmış bir yüzey, normal temizlik seviyesinin bir göstergesidir. Bu su tabakasındaki bozukluklar yüzeyin yeterince temizlenmediğini gösterir.

Koruyucu kaplama uygulaması

Koruyucu kaplamanın uygulanması, baskılı devre kartlarının üretim sürecinde en önemli aşamadır ve üretilen kartın kalitesinin %90'ını belirleyen de budur. Şu anda, amatör radyo camiasında en popüler olan üç koruyucu kaplama uygulama yöntemidir. Bunları kullanırken elde edilen levhaların kalitesini arttırmak için bunları dikkate alacağız.

Her şeyden önce, iş parçasının yüzeyindeki koruyucu kaplamanın homojen, kusursuz, düzgün, net sınırları olan ve aşındırma çözeltisinin kimyasal bileşenlerinin etkilerine dayanıklı bir kütle oluşturması gerektiğini açıklığa kavuşturmak gerekir.

Koruyucu kaplamanın manuel uygulanması

Bu yöntemde baskılı devre kartının çizimi bir tür yazı cihazı kullanılarak manuel olarak fiberglas laminata aktarılır. Son zamanlarda piyasada, boyası suyla yıkanmayan ve oldukça dayanıklı bir koruyucu tabaka sağlayan birçok işaretleyici ortaya çıktı. Ek olarak, elle çizim yapmak için bir çizim tahtası veya boyayla dolu başka bir cihaz kullanabilirsiniz. Örneğin, ince bir iğneye sahip bir şırınganın (iğne çapı 0,3-0,6 mm olan insülin şırıngaları) çekilmesi için kullanılması uygundur, 5-8 mm uzunluğa kadar kesilmiş, bu amaçlar için en uygunudur. Bu durumda çubuk şırıngaya yerleştirilmemelidir - kılcal etkinin etkisi altında boya serbestçe akmalıdır. Ayrıca istenilen çapı elde etmek için şırınga yerine ateşin üzerine uzatılmış ince bir cam veya plastik tüp kullanabilirsiniz. Tüpün veya iğnenin kenarının işlenme kalitesine özellikle dikkat edilmelidir: çizim sırasında tahtayı çizmemelidir, aksi takdirde önceden boyanmış alanlar zarar görebilir. Bu tür cihazlarla çalışırken, boya olarak bir solvent, tsaponlak veya hatta alkolde bir reçine çözeltisi ile seyreltilmiş bitüm veya başka bir vernik kullanabilirsiniz. Bu durumda, boyanın kıvamını, çizim sırasında serbestçe akacak, ancak aynı zamanda dışarı akmayacak ve iğnenin veya tüpün ucunda damlalar oluşturmayacak şekilde seçmek gerekir. Koruyucu bir kaplamanın manuel olarak uygulanması işleminin oldukça emek yoğun olduğunu ve yalnızca küçük bir devre kartının çok hızlı bir şekilde üretilmesinin gerekli olduğu durumlarda uygun olduğunu belirtmekte fayda var. Elle çizim yaparken elde edilebilecek minimum iz genişliği yaklaşık 0,5 mm'dir.

"Lazer yazıcı ve ütü teknolojisi"ni kullanma

Bu teknoloji nispeten yakın zamanda ortaya çıktı, ancak basitliği nedeniyle hemen yaygınlaştı ve Yüksek kaliteödemeler aldı. Teknolojinin temeli, tonerin (lazer yazıcılarda yazdırırken kullanılan toz) herhangi bir alt tabakadan baskılı devre kartına aktarılmasıdır.

Bu durumda iki seçenek mümkündür: ya kullanılan alt tabaka dağlamadan önce tahtadan ayrılır ya da alt tabaka kullanılıyorsa alüminyum folyo, bakırla birlikte kazınır .

Bu teknolojiyi kullanmanın ilk aşaması baskı yapmaktır. aynadaki görüntü alt tabaka üzerinde baskılı devre kartı deseni. Yazıcının yazdırma ayarları maksimum baskı kalitesine ayarlanmalıdır (çünkü bu durumda en kalın toner katmanı uygulanır). Destek olarak ince kaplamalı kağıt (çeşitli dergi kapakları), faks kağıdı, alüminyum folyo, lazer yazıcılar için film, Oracal kendinden yapışkanlı filmden destek veya başka malzemeler kullanabilirsiniz. Çok ince kağıt veya folyo kullanırsanız, bunu çevresine kalın bir kağıt parçasına yapıştırmanız gerekebilir. İdeal olarak, yazıcının, böyle bir sandviçin yazıcının içinde çökmesini önleyen, bükülmeyen bir kağıt yoluna sahip olması gerekir. Folyo veya Oracal film tabanına baskı yaparken bu da büyük önem taşır, çünkü toner bunlara çok zayıf yapışır ve yazıcının içindeki kağıt bükülürse, büyük olasılıkla, filmi temizlemek için birkaç hoş olmayan dakika harcamak zorunda kalacaksınız. Yazıcı fırınının toner kalıntılarının yapışmasını önleyin. Yazıcının üst tarafa yazdırırken kağıdı kendi içinden yatay olarak geçirebilmesi en iyisidir (PCB üretimi için en iyi yazıcılardan biri olan HP LJ2100 gibi). HP LJ 5L, 6L, 1100 gibi yazıcı sahiplerini, Oracal'dan folyo veya taban üzerine baskı yapmaya çalışmamaları konusunda derhal uyarmak isterim - genellikle bu tür deneyler başarısızlıkla sonuçlanır. Ayrıca yazıcının yanı sıra, kalın bir toner tabakası uygulanması nedeniyle kullanımı bazen yazıcılara göre daha iyi sonuçlar veren bir fotokopi makinesi de kullanabilirsiniz. Alt tabakanın temel gereksinimi, tonerden kolayca ayrılabilmesidir. Ayrıca kağıt kullanıyorsanız tonerde tüy bırakmaması gerekir. Bu durumda, iki seçenek mümkündür: ya tonerin tahtaya aktarılmasından sonra alt tabaka kolayca çıkarılır (lazer yazıcılar için film veya Oracal'ın tabanı durumunda) veya önceden suya batırılır ve ardından yavaş yavaş ayrılır. (kuşe kağıt).

Tonerin bir karta aktarılması, önceden temizlenmiş bir panoya tonerli bir alt tabakanın uygulanmasını ve ardından bunu tonerin erime noktasının biraz üzerinde bir sıcaklığa kadar ısıtmayı içerir. Bunun nasıl yapılacağına dair çok sayıda seçenek var, ancak en basiti alt tabakayı sıcak ütüyle tahtaya bastırmaktır. Aynı zamanda, ütünün alt tabaka üzerindeki basıncını eşit olarak dağıtmak için aralarına birkaç kat kalın kağıt döşenmesi önerilir. Çok önemli bir konu ütünün sıcaklığı ve bekleme süresidir. Bu parametreler kişiden kişiye değişir özel durum Bu nedenle, iyi sonuçlar elde etmeden önce birden fazla deneme yapmanız gerekebilir. Burada tek bir kriter var: Tonerin tahtanın yüzeyine yapışacak kadar erime süresi olmalı ve aynı zamanda izlerin kenarlarının kaymaması için yarı sıvı duruma ulaşma süresi de olmamalıdır. düzleştirmek. Toneri panele "kaynakladıktan" sonra, alt tabakayı ayırmak gerekir (alt tabaka olarak alüminyum folyo kullanılması durumu hariç: hemen hemen tüm aşındırma çözümlerinde çözündüğü için ayrılmamalıdır). Lazer filmi ve Oracal desteği dikkatlice soyulurken düz kağıt sıcak suda önceden ıslatma gerektirir.

Lazer yazıcıların yazdırma özellikleri nedeniyle, büyük katı poligonların ortasındaki toner katmanının oldukça küçük olduğunu, dolayısıyla kart üzerinde bu tür alanları kullanmaktan mümkün olduğunca kaçınmanız gerektiğini, aksi takdirde karta manuel olarak rötuş yapmak zorunda kalacağınızı belirtmekte fayda var. Desteği çıkardıktan sonra. Genel olarak, bu teknolojinin kullanılması, bir miktar eğitimden sonra, rayların genişliğine ve aralarındaki boşluklara 0,3 mm'ye kadar ulaşmanıza olanak tanır.

Bu teknolojiyi uzun yıllardır kullanıyorum (lazer yazıcı elime geçtiğinden beri).

Fotorezistlerin uygulanması

Fotorezist, ışığa maruz kaldığında özelliklerini değiştiren, ışığa duyarlı bir maddedir (genellikle ultraviyole yakın bölgede).

Son zamanlarda, Rusya pazarında, özellikle evde kullanım için uygun olan, aerosol ambalajında ​​çeşitli ithal fotorezistler ortaya çıktı. Fotorezist kullanmanın özü şu şekildedir: üzerine bir fotorezist tabakası uygulanmış bir tahtaya bir fotomask () uygulanır ve aydınlatılır, ardından fotorezistin aydınlatılmış (veya açıkta kalmayan) alanları özel bir solvent ile yıkanır. genellikle kostik sodadır (NaOH). Tüm fotorezistler iki kategoriye ayrılır: pozitif ve negatif. Pozitif fotorezistler için, tahtadaki iz, fotoğraf maskesindeki siyah bir alana ve negatif olanlar için buna göre şeffaf bir alana karşılık gelir.

Pozitif fotorezistler, kullanımı en uygun oldukları için en yaygın olanlardır.

Aerosol ambalajlarda pozitif fotorezistlerin kullanımı üzerinde daha ayrıntılı duralım. İlk adım bir fotoğraf şablonu hazırlamaktır. Evde, tahta tasarımını bir lazer yazıcıda film üzerine basarak elde edebilirsiniz. Bu durumda gerekli Özel dikkat Yazıcı ayarlarında tüm toner tasarrufu ve baskı kalitesini iyileştirme modlarını devre dışı bırakmanız gereken fotoğraf maskesindeki siyah renk yoğunluğuna dikkat edin. Ek olarak, bazı şirketler bir fotoplotter üzerinde fotoğraf maskesi çıktısı sunuyor - ve size yüksek kaliteli bir sonuç garanti ediliyor.

İkinci aşamada, levhanın önceden hazırlanmış ve temizlenmiş yüzeyine ince bir fotorezist filmi uygulanır. Bu, yaklaşık 20 cm mesafeden püskürtülerek yapılır, bu durumda ortaya çıkan kaplamanın maksimum homojenliği için çaba gösterilmelidir. Ek olarak, püskürtme işlemi sırasında toz kalmamasını sağlamak çok önemlidir - fotorezistin içine giren her toz zerresi kaçınılmaz olarak tahta üzerinde iz bırakacaktır.

Fotorezist katmanını uyguladıktan sonra elde edilen filmin kurutulması gerekir. Bunu 70-80 derecelik bir sıcaklıkta yapmanız önerilir ve önce yüzeyi düşük bir sıcaklıkta kurutmanız ve ancak daha sonra sıcaklığı kademeli olarak istenen değere yükseltmeniz gerekir. Belirtilen sıcaklıkta kuruma süresi yaklaşık 20-30 dakikadır. Son çare olarak levhanın oda sıcaklığında 24 saat kurutulmasına izin verilir. Fotorezist ile kaplanmış levhalar serin ve karanlık bir yerde saklanmalıdır.

Fotorezisti uyguladıktan sonra bir sonraki adım pozlamadır. Bu durumda, tahtaya ince cam veya üzerine bastırılan bir fotoğraf maskesi uygulanır (baskılı taraf tahtaya bakacak şekilde, bu pozlama sırasında netliğin artmasına yardımcı olur). Levhaların boyutu yeterince küçükse, sıkıştırmak için emülsiyondan yıkanmış bir fotoğraf plakasını kullanabilirsiniz. Çoğu modern fotorezistin maksimum spektral hassasiyet bölgesi ultraviyole aralığında olduğundan, aydınlatma için spektrumda büyük oranda UV radyasyonu içeren bir lambanın (DRSh, DRT, vb.) kullanılması tavsiye edilir. Son çare olarak güçlü bir ksenon lamba kullanabilirsiniz. Pozlama süresi birçok nedene bağlıdır (lambanın türü ve gücü, lambadan panele olan mesafe, fotorezist katmanın kalınlığı vb.) ve deneysel olarak seçilir. Ancak genel olarak maruz kalma süresi, doğrudan güneş ışığına maruz kalsa bile genellikle 10 dakikayı geçmez.

(Presleme için görünür ışıkta şeffaf olan plastik plakaların kullanılmasını önermiyorum, çünkü bunlar UV radyasyonunu güçlü bir şekilde emer)

Çoğu fotorezist, litre suya 7 gram sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisi ile geliştirilir. 20-25 derece sıcaklıkta taze hazırlanmış bir çözelti kullanmak en iyisidir. Geliştirme süresi fotorezist filmin kalınlığına bağlıdır ve 30 saniye ile 2 dakika arasında değişir. Geliştirmeden sonra, fotorezist asitlere karşı dayanıklı olduğundan tahta sıradan çözeltilerle kazınabilir. Yüksek kaliteli fotoğraf maskeleri kullanıldığında, fotorezist kullanımı 0,15-0,2 mm genişliğe kadar izler elde etmenizi sağlar.

Gravür

Bakırın kimyasal aşındırılması için bilinen birçok bileşik vardır. Hepsi reaksiyonun hızı, reaksiyon sonucunda açığa çıkan maddelerin bileşimi ve çözeltiyi hazırlamak için gerekli kimyasal reaktiflerin mevcudiyeti bakımından farklılık gösterir. Aşağıda en popüler aşındırma çözümleri hakkında bilgi bulunmaktadır.

Ferrik klorür (FeCl)

Belki de en ünlü ve popüler reaktif. Kuru ferrik klorür, doymuş bir altın sarısı rengi çözeltisi elde edilene kadar suda çözülür (bu, bir bardak su başına yaklaşık iki yemek kaşığı gerektirir). Bu çözeltideki aşındırma işlemi 10 ila 60 dakika kadar sürebilir. Süre çözeltinin konsantrasyonuna, sıcaklığa ve karıştırmaya bağlıdır. Karıştırma reaksiyonu önemli ölçüde hızlandırır. Bu amaçlar için çözeltinin hava kabarcıkları ile karıştırılmasını sağlayan bir akvaryum kompresörünün kullanılması uygundur. Reaksiyon ayrıca çözelti ısıtıldığında da hızlanır. Aşındırma tamamlandıktan sonra levha bol su ve tercihen sabunla (asit kalıntılarını nötralize etmek için) yıkanmalıdır. Bu çözümün dezavantajları arasında, reaksiyon işlemi sırasında tahtaya yerleşen ve aşındırma işleminin normal seyrine müdahale eden atık oluşumunun yanı sıra nispeten düşük hız reaksiyonlar.

Amonyum persülfat

65 g su başına 35 g madde oranına göre suda çözünen hafif kristalli bir madde. Bu çözeltideki dağlama işlemi yaklaşık 10 dakika sürer ve bakır kaplamanın kazınacak alanına bağlıdır. Sağlamak optimal koşullar Reaksiyonun ilerlemesi için çözeltinin sıcaklığının yaklaşık 40 derece olması ve sürekli karıştırılması gerekir. Aşındırma işlemi tamamlandıktan sonra levha akan suda yıkanmalıdır. Bu çözümün dezavantajları, gerekli sıcaklığın muhafaza edilmesi ve karıştırılması ihtiyacını içerir.

Çözüm hidroklorik asit(HCl) ve hidrojen peroksit (H202)

- Bu çözeltiyi hazırlamak için 770 ml suya 200 ml %35 hidroklorik asit ve 30 ml %30 hidrojen peroksit eklemeniz gerekir. Hidrojen peroksitin ayrışması gaz açığa çıkardığından, hazırlanan çözelti hava geçirmez şekilde kapatılmamış koyu renkli bir şişede saklanmalıdır. Dikkat: Bu çözümü kullanırken kostik ile çalışırken tüm önlemler alınmalıdır. kimyasallar. Tüm çalışmalar yalnızca temiz havada veya bir başlık altında yapılmalıdır. Solüsyon cildinize bulaşırsa hemen bol su ile durulayın. Aşındırma süresi büyük ölçüde karıştırmaya ve çözelti sıcaklığına bağlıdır ve oda sıcaklığında iyice karıştırılmış taze bir çözelti için 5-10 dakika civarındadır. Çözelti 50 derecenin üzerine ısıtılmamalıdır. Aşındırma işleminden sonra tahta akan su ile yıkanmalıdır.

Aşındırma sonrası bu çözelti H202 eklenerek geri yüklenebilir. Gerekli miktarda hidrojen peroksitin değerlendirilmesi görsel olarak gerçekleştirilir: bir çözeltiye daldırılır bakır kurulu kırmızıdan koyu kahverengiye kadar yeniden boyanmalıdır. Solüsyonda kabarcıkların oluşması, fazla miktarda hidrojen peroksit olduğunu gösterir ve bu da aşındırma reaksiyonunun yavaşlamasına neden olur. Bu çözümün dezavantajı, onunla çalışırken tüm önlemlere kesinlikle uyma gereğidir.

Radiokot'tan sitrik asit ve hidrojen peroksit çözeltisi

100 ml farmasötikte %3 hidrojen peroksit, 30 g sitrik asit ve 5 g sofra tuzu çözülür.

Bu çözelti, 35 µm kalınlığındaki 100 cm2 bakırı aşındırmak için yeterli olmalıdır.

Solüsyonu hazırlarken tuzdan tasarruf etmenize gerek yoktur. Katalizör rolü oynadığı için aşındırma işlemi sırasında pratik olarak tüketilmez. Peroksit %3 daha fazla seyreltilmemelidir çünkü diğer bileşenler eklendiğinde konsantrasyonu azalır.

Ne kadar çok hidrojen peroksit (hidroperit) eklenirse, işlem o kadar hızlı ilerleyecektir, ancak aşırıya kaçmayın - çözelti saklanmaz, yani. yeniden kullanılmaz, bu da hidroperitin aşırı kullanılacağı anlamına gelir. Aşırı peroksit, aşındırma sırasındaki bol miktarda "kabarcıklanma" ile kolayca belirlenebilir.

Ancak sitrik asit ve peroksit eklemek oldukça kabul edilebilir ancak taze bir çözelti hazırlamak daha akılcıdır.

İş parçasının temizlenmesi

Levhanın aşındırılması ve yıkanması tamamlandıktan sonra yüzeyinin koruyucu kaplamadan temizlenmesi gerekir. Bu, aseton gibi herhangi bir organik çözücüyle yapılabilir.

Daha sonra tüm delikleri delmeniz gerekir. Bu keskin bir şekilde bilenmiş bir matkapla yapılmalıdır. azami hız elektrik motoru. Koruyucu kaplamayı uygularken temas pedlerinin merkezlerinde boş alan kalmamışsa, önce deliklerin işaretlenmesi gerekir (bu, örneğin bir çekirdek ile yapılabilir). Bundan sonra, kartın arka tarafındaki kusurlar (saçak) havşa açma yoluyla ve bakır üzerine çift taraflı baskılı devre kartı üzerinde - manuel bir kelepçede yaklaşık 5 mm çapında bir matkapla bir tur döndürülerek giderilir. kuvvet uygulamadan delin.

Bir sonraki adım, tahtayı akı ile kaplamak ve ardından kalaylamadır. Özel endüstriyel akıları kullanabilir (en iyi şekilde suyla yıkanır veya hiç durulama gerektirmez) veya tahtayı alkoldeki zayıf bir reçine çözeltisiyle kaplayabilirsiniz.

Kalaylama iki şekilde yapılabilir:

Erimiş lehime daldırma

Bir havya ve lehim emdirilmiş metal bir örgü kullanın.

İlk durumda, bir demir banyosu yapmanız ve içini az miktarda doldurmanız gerekir. eriyebilir lehim- Gül veya Ahşap alaşımı. Lehimin oksidasyonunu önlemek için eriyik tamamen bir gliserin tabakası ile kaplanmalıdır. Banyoyu ısıtmak için ters çevrilmiş bir ütü veya ocak kullanabilirsiniz. Levha eriyiğe batırılır ve daha sonra sert kauçuk bir silecekle fazla lehim çıkarılarak çıkarılır.

Çözüm

Bu materyalin okuyucuların baskılı devre kartlarının tasarımı ve üretimi hakkında fikir edinmelerine yardımcı olacağını düşünüyorum. Ve elektronikle ilgilenmeye başlayanlar için bunları evde yapmanın temel becerilerini edinin Baskılı devre kartlarına daha kapsamlı bir aşinalık için [L.2] okumasını tavsiye ederim. İnternetten indirilebilir.

Edebiyat

1. Politeknik Sözlüğü. Editör ekibi: Inglinsky A. Yu ve diğerleri M.: Sovyet Ansiklopedisi. 1989.
2. Medvedev A. M. Baskılı devre kartları. Tasarımlar ve malzemeler. M.: Teknosfer. 2005.
3. Baskılı devre kartı teknolojilerinin tarihinden // Electronics-NTB. 2004. Sayı 5.
4. Elektronik teknolojisindeki yeni ürünler. Intel üç boyutlu transistörler çağını başlatıyor. Geleneksel düzlemsel cihazlara alternatif // Electronics-NTB. 2002. Sayı 6.
5. Gerçekten üç boyutlu mikro devreler - ilk yaklaşım // Bileşenler ve Teknolojiler. 2004. Sayı 4.
6. Mokeev M. N., Lapin M. S. Dokuma devre kartları ve kabloların üretimi için teknolojik süreçler ve sistemler. L.: LDNTP 1988.
7. Volodarsky O. Bu bilgisayar bana uygun mu? Kumaşa dokunan elektronik moda oluyor // Electronics-NTB. 2003. Sayı 8.
8. Medvedev A. M. Baskılı devre kartı üretim teknolojisi. M.: Teknosfer. 2005.
9. Medvedev A. M. Baskılı devre kartlarının darbeli metalizasyonu // Elektronik endüstrisindeki teknolojiler. 2005. 4 numara
10. Baskılı devre kartları - geliştirme hatları, Vladimir Urazaev,

Firmamız standart FR4'ten mikrodalga malzemelere ve polimid'e kadar yüksek kaliteli ithal malzemelerden baskılı devre kartları üretmektedir. Bu bölümde baskılı devre kartı tasarımı ve imalatı alanında kullanılan temel terim ve kavramları tanımlıyoruz. Bu bölümde her tasarım mühendisinin aşina olduğu çok basit şeylerden bahsediliyor. Ancak burada birçok geliştiricinin her zaman dikkate almadığı bir takım nüanslar vardır.

*** Ek Bilgiler mevcut,

Çok Katmanlı PCB Tasarımı
Çok katmanlı bir panelin tipik tasarımını ele alalım (Şekil 1). İlk, en yaygın seçenekte, levhanın iç katmanları "çekirdek" adı verilen çift taraflı bakır lamine cam elyafından oluşur. Dış katmanlar, "prepreg" adı verilen reçineli bir malzeme olan bir bağlayıcı kullanılarak iç katmanlarla preslenen bakır folyodan yapılmıştır. Yüksek sıcaklıklarda preslendikten sonra, çok katmanlı bir baskılı devre kartının bir "pastası" oluşturulur ve burada delikler açılır ve metal kaplanır. Dış katmanlar önceden emprenye edilmiş malzemeyle bir arada tutulan “çekirdeklerden” oluştuğunda ikinci seçenek daha az yaygındır. Bu basitleştirilmiş bir açıklamadır; bu seçeneklere dayalı başka birçok tasarım vardır. Ancak temel prensip, prepreg'in katmanlar arasında bağlayıcı malzeme görevi görmesidir. Açıkçası, iki çift taraflı "çekirdeğin" önceden hazırlanmış bir ara parçası olmadan bitişik olduğu bir durum olamaz, ancak bir folyo-önceden hazırlanmış-folyo-önceden hazırlanmış...vb yapısı mümkündür ve genellikle kör panellerin karmaşık kombinasyonlarına sahip levhalarda kullanılır. ve gizli delikler.

Kör ve gizli delikler
"Kör delikler" terimi, dış katmanı en yakın iç katmanlara bağlayan ve ikinci bir dış katmana erişimi olmayan yolları ifade eder. Dan gelir ingilizce kelime kördür ve "kör delikler" terimine benzer. Gizli veya gömülü (İngiliz gömülü), iç katmanlarda delikler açılır ve dışarıya çıkışı yoktur. Kör ve gizli delikler için en basit seçenekler Şekil 1'de gösterilmektedir. 2. Çok yoğun kablolama durumunda veya her iki taraftaki düzlemsel bileşenlerle çok doymuş kartlar için kullanımları haklıdır. Bu deliklerin varlığı, kartın maliyetini bir buçuktan birkaç katına çıkarır, ancak çoğu durumda, özellikle mikro devreleri küçük adımlı bir BGA paketine yönlendirirken, onlarsız yapamazsınız. Bu tür yolların oluşturulmasının çeşitli yolları vardır; bunlar bölümde daha ayrıntılı olarak tartışılmıştır, ancak şimdilik çok katmanlı panelin yapıldığı malzemeleri daha ayrıntılı olarak ele alacağız.

Tg—cam geçiş sıcaklığı (yapının bozulması)
Dk - dielektrik sabiti

Baskılı devre kartları için temel dielektrikler
MPP'lerin üretiminde kullanılan malzemelerin ana türleri ve parametreleri Tablo 1'de verilmiştir. Baskılı devre kartlarının tipik tasarımları, genellikle -50 ila +110 ° çalışma sıcaklığına sahip standart FR4 tipi fiberglas laminatın kullanımına dayanmaktadır. C, cam geçiş (yıkım) sıcaklığı Tg yaklaşık 135 °C. Dielektrik sabiti Dk, tedarikçiye ve malzeme türüne bağlı olarak 3,8 ila 4,5 arasında olabilir. Isı direncine yönelik artan gereksinimler için veya levhaları kurşunsuz teknoloji (260 °C'ye kadar) kullanan bir fırına monte ederken, yüksek sıcaklık FR4 Yüksek Tg veya FR5 kullanılır. Yüksek sıcaklıklarda sürekli çalışma veya ani sıcaklık değişimleri gerektiğinde poliimid kullanılır. Ayrıca poliimid, askeri uygulamalar için yüksek güvenilirliğe sahip devre kartlarının üretiminde ve ayrıca elektriksel dayanıklılığın arttırılmasının gerekli olduğu durumlarda kullanılır. Mikrodalga devreli (2 GHz'den fazla) kartlar için ayrı mikrodalga malzeme katmanları kullanılır veya kartın tamamı mikrodalga malzemeden yapılır (Şekil 3). Özel malzemelerin en tanınmış tedarikçileri Rogers, Arlon, Taconic ve Dupont'tur. Bu malzemelerin maliyeti FR4'ten daha yüksektir ve FR4'ün maliyetine göre kabaca Tablo 1'in son sütununda gösterilmiştir. Farklı dielektrik tiplerine sahip kart örnekleri Şekil 1'de gösterilmektedir. 4, 5.

Malzeme kalınlığı
Mevcut malzeme kalınlıklarını bilmek bir mühendis için yalnızca levhanın genel kalınlığını belirlemek için önemli değildir. MPP'yi tasarlarken geliştiriciler aşağıdaki görevlerle karşı karşıya kalır:
- karttaki iletkenlerin dalga direncinin hesaplanması;
- katmanlar arası yüksek voltaj yalıtımının değerinin hesaplanması;
- kör ve gizli deliklerin yapısının seçimi.
Mevcut seçenekler ve çeşitli malzemelerin kalınlıkları tablo 2-6'da gösterilmektedir. Malzemenin kalınlığına ilişkin toleransın genellikle ±%10'a kadar olduğu, dolayısıyla bitmiş çok katmanlı levhanın kalınlığına ilişkin toleransın ±%10'dan az olamayacağı dikkate alınmalıdır.

Tablo 2. Baskılı devre kartının iç katmanları için çift taraflı FR4 “çekirdekler”

Genellikle stokta;
h - İstek üzerine (her zaman mevcut değildir)
m - İmal edilebilir;
Not: Bitmiş levhaların güvenilirliğini sağlamak için, yabancı iç katmanlar için 18 mikron yerine 35 mikron folyolu çekirdekler kullanmayı tercih ettiğimizi bilmek önemlidir (iletken ve 0,1 mm boşluk genişliği olsa bile). Bu, baskılı devre kartlarının güvenilirliğini artırır.
FR4 çekirdeklerin dielektrik sabiti markaya bağlı olarak 3,8 ile 4,4 arasında değişebilmektedir.

Tablo 3. Çok katmanlı baskılı devre kartları için ön hazırlık (“bağlama” katmanı)

FR4 prepreg'in dielektrik sabiti markaya bağlı olarak 3,8 ila 4,4 arasında değişebilir.
Lütfen belirli bir malzeme için bu parametreyi mühendislerimizle e-posta yoluyla kontrol edin.

Tablo 4. Baskılı devre kartları için Rogers mikrodalga malzemeleri

* Dk - dielektrik sabiti

Tablo 5. MPP için Arlon mikrodalga malzemeleri

Not: Mikrodalga malzemeleri her zaman stokta bulunmayabilir ve teslimat süreleri 1 aya kadar sürebilir. Pano tasarımı seçerken MPP üreticisinin stok durumunu kontrol etmeniz gerekir.

Dk — Dielektrik sabiti
Tg—cam geçiş sıcaklığı

Aşağıdaki noktaların önemine dikkat çekmek isterim:
1. Prensip olarak 0,1 ila 1,0 mm arasındaki tüm FR4 temel değerleri 0,1 mm'lik artışlarla mevcuttur. Ancak acil siparişleri tasarlarken PCB üreticisinin deposundaki malzemelerin kullanılabilirliğini önceden kontrol etmelisiniz.
2. Malzemenin kalınlığı söz konusu olduğunda - çift taraflı devre kartlarının imalatına yönelik malzemeler için, bakır dahil malzemenin kalınlığı belirtilir. MPP'nin iç katmanlarının “çekirdek” kalınlıkları dokümantasyonda bakır kalınlığı olmadan belirtilmiştir.
Örnek 1: FR4, 1,6/35/35 malzemesinin dielektrik kalınlığı vardır: 1,6-(2x35 µm)=1,53 mm (±%10 toleransla).
Örnek 2: FR4, 0,2/35/35 çekirdeğin dielektrik kalınlığı: 200 µm (±%10 toleransla) ve toplam kalınlığı: 200 µm+(2x35 µm)=270 µm.
3. Güvenilirliğin sağlanması. MPP'de izin verilen bitişik prepreg katman sayısı 2'den az ve 4'ten fazla değildir. "Çekirdekler" arasında tek bir prepreg katmanı kullanma olasılığı, desenin doğasına ve bitişik bakır katmanların kalınlığına bağlıdır. . Bakır ne kadar kalınsa ve iletkenlerin deseni ne kadar zenginse, iletkenler arasındaki boşluğu reçineyle doldurmak o kadar zor olur. Ve tahtanın güvenilirliği dolgunun kalitesine bağlıdır.
Örnek: bakır 17 mikron - 1 katman 1080, 2116 veya 106 kullanabilirsiniz; bakır 35 mikron - yalnızca 2116 için 1 kat kullanabilirsiniz.

PCB ped kaplamaları
Bakır pedler için ne tür kaplamaların mevcut olduğuna bakalım. Çoğu zaman siteler kalay-kurşun alaşımı veya PIC ile kaplanır. Lehim yüzeyini uygulama ve tesviye etme yöntemine HAL veya HASL denir (İngilizce Sıcak Hava Lehim Tesviyesi - lehimin sıcak hava ile tesviye edilmesinden). Bu kaplama pedlerin en iyi lehimlenebilirliğini sağlar. Ancak bunun yerini, genellikle uluslararası RoHS direktifinin gereklilikleriyle uyumlu olan daha modern kaplamalar alıyor. Bu direktif, ürünlerde kurşun dahil zararlı maddelerin bulunmasının yasaklanmasını gerektirir. RoHS şu ana kadar ülkemiz toprakları için geçerli değil ancak varlığını hatırlamakta fayda var. RoHS ile ilgili sorunlar sonraki bölümlerden birinde açıklanacaktır, ancak şimdilik Tablo 7'deki MPP sahalarını kapsamaya yönelik olası seçeneklere bir göz atalım. Başka gereksinimler olmadığı sürece HASL her yerde kullanılır. Daha pürüzsüz bir tahta yüzeyi sağlamak için daldırma (kimyasal) altın kaplama kullanılır (bu özellikle BGA pedleri için önemlidir), ancak lehimlenebilirliği biraz daha düşüktür. Fırında lehimleme HASL ile hemen hemen aynı teknoloji kullanılarak gerçekleştirilir, ancak elle lehimleme özel eritkenlerin kullanılmasını gerektirir. Organik kaplama veya OSP, bakır yüzeyini oksidasyondan korur. Dezavantajı lehimlenebilirliğin kısa raf ömrüdür (6 aydan az). Daldırma kalay, sınırlı bir lehim ömrüne sahip olmasına rağmen, pürüzsüz bir yüzey ve iyi lehimlenebilirlik sağlar. Kurşunsuz HAL, kurşun içeren HAL ile aynı özelliklere sahiptir ancak lehimin bileşimi yaklaşık olarak %99,8 kalay ve %0,2 katkı maddelerinden oluşur. Kartın çalışması sırasında sürtünmeye maruz kalan bıçak konektörlerinin temas noktaları, daha kalın ve daha sert bir altın tabakasıyla elektrolizle kaplanmıştır. Her iki yaldız türünde de altının yayılmasını önlemek için nikel bir alt katman kullanılır.

Tablo 7. PCB ped kaplamaları

Not: HASL dışındaki tüm kaplamalar RoHS uyumludur ve kurşunsuz lehimlemeye uygundur.

Koruyucu ve diğer baskılı devre kartı kaplamaları
Resmi tamamlamak için baskılı devre kartı kaplamalarının işlevsel amacını ve malzemelerini ele alalım.
- Lehim maskesi - iletkenleri kazara kısa devrelerden ve kirden korumak ve ayrıca fiberglas laminatı lehimleme sırasında termal şoktan korumak için panel yüzeyine uygulanır. Maske başka herhangi bir işlevsel yük taşımaz ve neme, küflenmeye, bozulmaya vb. karşı koruma görevi yapamaz (özel tip maskelerin kullanıldığı durumlar hariç).
- İşaretleme - panonun kendisinin ve üzerinde bulunan bileşenlerin tanımlanmasını kolaylaştırmak için panoya maskenin üzerine boya ile uygulanır.
- Soyulabilir maske - panelin lehimleme gibi geçici olarak korunması gereken belirli alanlarına uygulanır. Kauçuğa benzer bir bileşik olduğundan ve kolayca soyulduğundan gelecekte çıkarılması kolaydır.
- Karbon temas kaplaması - klavyeler için temas alanları olarak tahtanın belirli bölgelerine uygulanır. Kaplama iyi iletkenliğe sahiptir, oksitlenmez ve aşınmaya dayanıklıdır.
- Grafit dirençli elemanlar - dirençlerin işlevini yerine getirmek için tahtanın yüzeyine uygulanabilir. Ne yazık ki, mezheplerin doğruluğu düşüktür - ±%20'den daha doğru değildir (lazer ayarıyla - %5'e kadar).
- Gümüş kontak köprüleri - yönlendirme için yeterli alan olmadığında başka bir iletken katman oluşturarak ek iletkenler olarak uygulanabilir. Esas olarak tek katmanlı ve çift taraflı baskılı devre kartlarında kullanılır.

Tablo 8. PCB Yüzey Kaplamaları

Çözüm
Malzeme seçimi harikadır, ancak ne yazık ki çoğu zaman küçük ve orta boy seri baskılı devre kartları üretirken, kullanılabilirlik tökezleyen bir engel haline gelir. gerekli malzemeler tesisin deposunda - MPP üreticisi. Bu nedenle bir MPP tasarlamadan önce, özellikle standart dışı bir tasarım oluşturmak ve standart dışı malzemeler kullanmaktan bahsediyorsak, MPP'de kullanılan malzemeler ve katman kalınlıkları konusunda üretici ile anlaşmak ve belki de bu malzemeleri sipariş etmek gerekir. peşin.

Firmamız üretiyor baskılı devre kartı standart FR4'ten FAF mikrodalga malzemelerine kadar yüksek kaliteli yerli ve ithal malzemelerden.

Tipik tasarımlar baskılı devre kartıçalışma sıcaklığı -50 ila +110 °C ve cam geçiş sıcaklığı Tg (yumuşama) yaklaşık 135 °C olan standart fiberglas laminat tipi FR4'ün kullanımına dayanmaktadır.

Isı direncine yönelik artan gereksinimler için veya levhaları kurşunsuz teknoloji (260 °C'ye kadar) kullanan bir fırına monte ederken, yüksek sıcaklık FR4 Yüksek Tg veya FR5 kullanılır.

Baskılı devre kartları için temel malzemeler:

"+" - Genellikle stokta bulunur

"+/-" - İstek üzerine (her zaman mevcut değildir)

Çok katmanlı için önceden hazırlanmış ("bağlama" katmanı) baskılı devre kartı

FR-4

Bir veya her iki tarafı 35 mikron kalınlığında bakır folyo ile kaplanmış, nominal kalınlığı 1,6 mm olan folyo kaplı fiberglas laminat. Standart FR-4 1,6 mm kalınlığındadır ve sekiz katmandan (“prepreg”) fiberglastan oluşur. Orta katman genellikle üreticinin logosunu içerir; rengi bu malzemenin yanıcılık sınıfını yansıtır (kırmızı - UL94-VO, mavi - UL94-HB). Tipik olarak FR-4 şeffaftır; standart yeşil renk, bitmiş PCB'ye uygulanan lehim maskesi rengine göre belirlenir.

• volumetrik elektrik direnci koşullandırma ve restorasyondan sonra (Ohm x m): 9,2 x 1013;
• yüzey elektrik direnci (Ohm): 1,4 x1012;
• Galvanik çözeltiye maruz kaldıktan sonra folyonun soyulma mukavemeti (N/mm): 2,2;
• yanıcılık (dikey test yöntemi): sınıf V®.

MI 1222

Epoksi bağlayıcı ile emprenye edilmiş fiberglas bazlı, bir veya her iki tarafı bakır elektrolitik folyo ile kaplanmış, katmanlı preslenmiş bir malzemedir.

• yüzey elektrik direnci (Ohm): 7 x 1011;
• spesifik hacimsel elektrik direnci (Ohm): 1 x 1012;
• dielektrik sabiti (Ohm x m): 4,8;
• folyo soyulma mukavemeti (N/mm): 1,8.

FAF-4D

Cam elyaf takviyeli floroplastik olup, her iki tarafı da bakır folyo ile kaplanmıştır. Uygulama: - baz olarak baskılı devre kartı mikrodalga aralığında çalışan; - alıcı ve verici ekipmanın baskılı elemanları için elektrik yalıtımı; - +60 ila +250° C sıcaklık aralığında uzun süreli çalışma kapasitesine sahip.

• 10 mm şerit başına folyonun tabana yapışma mukavemeti, N (kgf), 17,6(1,8)'den az değil
• 106 Hz frekansta dielektrik kayıp tanjantı, en fazla 7 x 10-4
• 1 MHz frekansında dielektrik sabiti 2,5 ± 0,1
• Mevcut levha boyutları, mm (levha genişliğinde ve uzunluğunda maksimum sapma 10 mm) 500x500

T111

Alüminyum tabanlı seramik bazlı termal olarak iletken bir polimerden yapılan malzeme, önemli termal güç üreten bileşenlerin (örneğin, ultra parlak LED'ler, lazer yayıcılar vb.) kullanılması amaçlandığında kullanılır. Malzemenin temel özellikleri, mükemmel ısı dağılımı ve yüksek voltajlara maruz kaldığında artan dielektrik dayanımıdır:

• Alüminyum taban kalınlığı - 1,5 mm
• Dielektrik kalınlığı - 100 mikron
• Bakır folyo kalınlığı - 35 mikron
• Dielektrik malzemenin ısıl iletkenliği - 2,2 W/mK
• Dielektrik termal direnç - 0,7°C/W
• Alüminyum alt katmanın termal iletkenliği (5052 - AMg2.5'in benzeri) - 138 W/mK
• Arıza gerilimi - 3 KV
• Cam geçiş sıcaklığı (Tg) - 130
• Hacim direnci - 108 MΩ×cm
• Yüzey direnci - 106 MΩ
• En yüksek çalışma voltajı (CTI) - 600V

Baskılı devre kartlarının üretiminde kullanılan koruyucu lehim maskeleri

Lehim maskesi ("yeşil malzeme" olarak da bilinir), iletkenleri lehimleme sırasında lehim ve akı girişinden ve ayrıca aşırı ısınmadan korumak için tasarlanmış dayanıklı bir malzeme tabakasıdır. Maske iletkenleri kaplar ve pedleri ve bıçak konektörlerini açıkta bırakır. Bir lehim maskesi uygulama yöntemi, fotorezist uygulamaya benzer - ped desenli bir fotomask kullanılarak, PCB'ye uygulanan maske malzemesi aydınlatılır ve polimerize edilir, lehim pedleri olan alanlar açığa çıkmaz ve maske bunlardan sonra yıkanır. gelişim. Daha sık lehim maskesi bakır tabakasına uygulanır. Bu nedenle, oluşmadan önce koruyucu kalay tabakası kaldırılır - aksi takdirde maskenin altındaki kalay, lehimleme sırasında levhanın ısınmasından dolayı şişer.

PSR-4000 H85

Yeşil renkli, sıvı ışığa duyarlı, ısıyla sertleşen, 15-30 mikron kalınlığında, TAIYO MÜREKKEP (Japonya).

Aşağıdaki kuruluşlar ve son ürün üreticileri tarafından kullanım onayına sahiptir: NASA, IBM, Compaq, Lucent, Apple, AT&T, General Electric, Honeywell, General Motors, Ford, Daimler-Chrysler, Motorola, Intel, Micron, Ericsson, Thomson, Visteon , Alcatel, Sony, ABB, Nokia, Bosch, Epson, Airbus, Philips, Siemens, HP, Samsung, LG, NEC, Matsushita(Panasonic), Toshiba, Fujitsu, Mitsubishi, Hitachi, Toyota, Honda, Nissan ve daha birçokları ;

IMAGECURE XV-501

Renkli (kırmızı, siyah, mavi, beyaz), sıvı iki bileşenli lehim maskesi, Coates Electrografis Ltd (İngiltere), kalınlık 15-30 mikron;

DUNAMASK KM

DUNACHEM'den (Almanya) 75 mikron kalınlığındaki kuru film maskesi, yolların çadırlanmasını sağlar ve yüksek yapışma özelliğine sahiptir.

Firmamız üretiyor baskılı panolar S FR4 standardından FR4'e kadar yüksek kaliteli yerli ve ithal malzemelerden Mikrodalga-FAF malzemeleri.

Tipik tasarımlar baskılı panolar standart kullanımına dayalı fiberglas ve -50 ila +110 °C çalışma sıcaklığına ve yaklaşık 135 °C Tg (yumuşama) cam geçiş sıcaklığına sahip FR4 tipi.

Artan ısı direnci gereksinimleri için veya kurulum e panolar Kurşunsuz teknoloji kullanılan fırında (t 260 °C'ye kadar), yüksek sıcaklıkta FR4 Yüksek Tg kullanılmaktadır.

için temel malzemeler baskılı panolar:

"+" - Genellikle stokta bulunur

"+/-" - İstek üzerine (her zaman mevcut değildir)

Çok katmanlı için önceden emprenye edilmiş (“bağlantı” katmanı) baskılı panolar

FR4 prepreg'in dielektrik sabiti markaya bağlı olarak 3,8 ila 4,4 arasında değişebilir.

FR-4

VT-47 (FR-4 Tg 180°C)

• Yüksek cam geçiş sıcaklığı FR-4 Tg 180°C
• Mükemmel ısı direnci
• Cam elyaf ve reçinenin elektrokimyasal korozyon işlemlerine karşı direnci (İletken Anodik Filament (CAF))
• UV engelleme
• Z ekseni boyunca düşük sıcaklık genleşme katsayısı

MI 1222

• yüzey elektrik direnci (Ohm): 7 x 1011;
• spesifik hacimsel elektrik direnci (Ohm·m): 1 x 1012;
• dielektrik sabiti: 4,8;
• folyo soyulma mukavemeti (N): 1,8.

FAF-4D

• 10 mm şerit başına folyonun tabana yapışma mukavemeti, N (kgf), 17,6(1,8)'den az değil
• 106 Hz frekansta dielektrik kayıp tanjantı, en fazla 7 x 10-4
• 1 MHz frekansında dielektrik sabiti 2,5 ± 0,1

F4BM350

• 10 GHz frekansında dielektrik kayıp tanjantı, 7x10-4'ten fazla değil
• 10 GHz'de dielektrik sabiti 3,5 ± %2
• Çalışma sıcaklığı -60 +260° C
• Mevcut levha boyutları, mm (levha genişliğinde ve uzunluğunda maksimum sapma 10 mm) 500x500

HA50

Dikkat: Tip 1 ve Tip 3 mevcuttur, lütfen tipini belirtin emir e.

T111

• Alüminyum taban kalınlığı – 1,5 mm
• Dielektrik kalınlığı - 100 mikron
• Bakır folyo kalınlığı – 35 mikron
• Dielektrik malzemenin ısıl iletkenliği - 2,2 W/mK
• Dielektrik termal direnç - 0,7°C/W
• Alüminyum alt katmanın termal iletkenliği (5052 - AMg2.5'in benzeri) - 138 W/mK
• Arıza gerilimi – 3 KV
• Cam geçiş sıcaklığı (Tg) – 130
• Hacim direnci – 108 MΩ×cm
• Yüzey direnci - 106 MΩ
• En yüksek çalışma voltajı (CTI) – 600V

Üretimde kullanılan koruyucu lehim maskeleri baskılı panolar

Lehimleme maske(aka "yeşil malzeme"), iletkenleri lehimleme sırasında lehim ve akı girişinden ve ayrıca aşırı ısınmadan korumak için tasarlanmış dayanıklı bir malzeme tabakasıdır. Maske iletkenleri kapatır ve pedleri ve bıçak konektörlerini açıkta bırakır. Lehim maskesi uygulama yöntemi fotorezist uygulamaya benzer; ped desenli bir fotomask kullanılarak PCB'ye uygulanan maske malzemesi aydınlatılır ve polimerize edilir, lehim pedlerinin bulunduğu alanlar açığa çıkmaz ve maske Gelişimden sonra onlardan yıkanır. Daha sık lehimleme maske bakır tabakasına uygulanır. Bu nedenle, oluşmadan önce koruyucu kalay tabakası çıkarılır - aksi takdirde maskenin altındaki kalay ısınma nedeniyle şişer panolar S lehimleme sırasında.

PSR-4000 H85

Yeşil renkli, sıvı ışığa duyarlı, ısıyla sertleşen, 15-30 mikron kalınlığında, TAIYO MÜREKKEP (Japonya).

Aşağıdaki kuruluşlar ve son ürün üreticileri tarafından kullanım onayına sahiptir: NASA, IBM, Compaq, Lucent, Apple, AT&T, General Electric, Honeywell, General Motors, Ford, Daimler-Chrysler, Motorola, Intel, Micron, Ericsson, Thomson, Visteon , Alcatel, Sony, ABB, Nokia, Bosch, Epson, Airbus, Philips, Siemens, HP, Samsung, LG, NEC, Matsushita(Panasonic), Toshiba, Fujitsu, Mitsubishi, Hitachi, Toyota, Honda, Nissan ve daha birçokları ;

IMAGECURE XV-501

– renkli (kırmızı, siyah, mavi), iki bileşenli sıvı lehimleme maske, Coates Electrografis Ltd (İngiltere), kalınlık 15-30 mikron;

PSR-4000 LEW3

– beyaz, sıvı iki bileşenli lehimleme maske, TAIYO INK (Japonya), kalınlık 15-30 mikron;

Laminer D5030

– kuru, incecik maske DUNACHEM'den (Almanya), 75 mikron kalınlıkta, viyajların çadırlanmasını sağlar, yüksek yapışma özelliğine sahiptir.

İşaretleme

SunChemical XZ81(beyaz)

SunChemical XZ85(siyah)

Izgara grafik yöntemi SunChemical (İngiltere) kullanılarak uygulanan ısıyla sertleşen işaretleme boyaları.

Markalama mürekkebi AGFA DiPaMat Legend Ink Wh04 (beyaz)

Endüstriyel bir yazıcıda markalamaların mürekkep püskürtmeli baskısı için akrilik UV + ısıyla sertleşen mürekkep.

Baskılı devre kartı üretmek için şu malzemeleri seçmemiz gerekir: baskılı devre kartının dielektrik tabanı için malzeme, baskılı iletkenler için malzeme ve neme karşı koruyucu kaplama için malzeme. İlk önce PCB'nin dielektrik tabanının malzemesini belirleyeceğiz.

Çok çeşitli bakır folyo laminatları vardır. İki gruba ayrılabilirler:

- kağıtta;

– fiberglas bazlı.

Sert tabakalar formundaki bu malzemeler, sıcak presleme yoluyla bir bağlayıcıyla birbirine bağlanan birkaç kağıt veya cam elyaf katmanından oluşur. Bağlayıcı genellikle kağıt için fenolik reçine veya cam elyafı için epoksidir. Bazı durumlarda polyester, silikon reçineler veya floroplastik. Laminatların bir veya her iki tarafı standart kalınlıkta bakır folyo ile kaplanır.

Bitmiş baskılı devre kartının özellikleri, hammaddelerin spesifik kombinasyonunun yanı sıra aşağıdakileri içeren teknolojiye de bağlıdır: işleme plat.

Tabana ve emprenye malzemesine bağlı olarak, baskılı devre kartının dielektrik tabanı için çeşitli malzeme türleri vardır.

Fenolik getinax, fenolik reçine ile emprenye edilmiş bir kağıt bazlıdır. Getinaks levhalar çok ucuz olduğundan ev eşyalarında kullanılmak üzere tasarlanmıştır.

Epoksi getinax, aynı kağıt tabanındaki ancak epoksi reçine ile emprenye edilmiş bir malzemedir.

Epoksi fiberglas, epoksi reçine ile emprenye edilmiş fiberglas bazlı bir malzemedir. Bu malzeme yüksek mekanik mukavemeti ve iyi elektriksel özellikleri birleştirir.

Baskılı devre kartının bükülme mukavemeti ve darbe mukavemeti, üzerine monte edilen ağır bileşenlerin hasar görmeden yüklenebilmesi için yeterince yüksek olmalıdır.

Metalize delikli levhalarda kural olarak fenolik ve epoksi laminatlar kullanılmaz. Bu tür levhalarda deliklerin duvarlarına ince bir bakır tabakası uygulanır. Bakırın sıcaklık genleşme katsayısı fenolik getinaxınkinden 6-12 kat daha az olduğundan, baskılı devre kartının maruz kaldığı termal şok sırasında deliklerin duvarlarındaki metalize tabakada belirli bir çatlak riski vardır. grup lehimleme makinesi.

Deliklerin duvarlarındaki metalize katmandaki çatlak, bağlantının güvenilirliğini önemli ölçüde azaltır. Epoksi cam elyaf laminat kullanılması durumunda, sıcaklık genleşme katsayılarının oranı yaklaşık üçe eşittir ve deliklerde çatlak riski oldukça küçüktür.

Bazların özelliklerinin karşılaştırılmasından, epoksi cam elyaf laminattan yapılan bazların her bakımdan (maliyet hariç) getinax'tan yapılan bazlardan üstün olduğu anlaşılmaktadır. Epoksi fiberglas laminattan yapılmış baskılı devre kartları, fenolik ve epoksi getinaxtan yapılmış baskılı devre kartlarından daha az deformasyonla karakterize edilir; ikincisi fiberglastan on kat daha fazla deformasyon derecesine sahiptir.

Bazı özellikler çeşitli türler laminatlar Tablo 4'te sunulmaktadır.

Tablo 4 - Çeşitli laminat türlerinin özellikleri

Bu özellikleri karşılaştırarak, çift taraflı baskılı devre kartlarının üretiminde yalnızca epoksi cam elyafının kullanılması gerektiği sonucuna vardık. Bu kurs projesinde fiberglas laminat kalitesi SF-2-35-1.5 seçilmiştir.

Dielektrik tabanı folyolamak için kullanılan folyo bakır, alüminyum veya nikel folyo olabilir. Fakat alüminyum folyo Lehimlenmesi zor olduğundan bakırdan daha düşüktür ve nikel yüksek fiyat. Bu nedenle folyo olarak bakırı seçiyoruz.

Bakır folyo çeşitli kalınlıklarda mevcuttur. En yaygın kullanım için standart folyo kalınlıkları 17,5'tir; 35; 50; 70; 105 mikron. Bakırın kalınlık boyunca aşındırılması sırasında, aşındırıcı aynı zamanda fotorezistin altındaki yan kenarlardan bakır folyoya da etki ederek "aşındırmaya" neden olur. Bunu azaltmak için genellikle 35 ve 17,5 mikron kalınlığında daha ince bakır folyo kullanılır. Bu nedenle 35 mikron kalınlığında bakır folyo seçiyoruz.

1.7 PCB üretim yönteminin seçilmesi

Tüm baskılı devre kartı üretim süreçleri çıkarmalı ve yarı eklemeli olarak ayrılabilir.

Çıkarma işlemi ( çıkarma-çıkarma) iletken bir desen elde etmek, iletken folyo bölümlerinin aşındırma yoluyla seçici olarak çıkarılmasını içerir.

Katkı süreci (ayrıca-add) - iletken malzemenin folyo olmayan bir baz malzeme üzerine seçici olarak biriktirilmesinde.

Yarı katkılı işlem, ince (yardımcı) bir iletken kaplamanın ön uygulamasını içerir ve bu kaplama daha sonra boşluk alanlarından çıkarılır.

GOST 23751 - 86'ya uygun olarak baskılı devre kartlarının tasarımı aşağıdaki üretim yöntemleri dikkate alınarak yapılmalıdır:

– GPC için kimyasal

– DPP için kombine pozitif

MPP için açık deliklerin metalleştirilmesi

Böylece ders projesinde geliştirilen bu baskılı devre kartı, birleşik bir çift taraflı folyo dielektrik temelinde üretilecektir. pozitif yöntem. Bu yöntem, 0,25 mm genişliğe kadar iletkenlerin elde edilmesini mümkün kılar. İletken desen çıkarma yöntemi kullanılarak elde edilir.

2 İLETKEN ÖRNEK ELEMANLARININ HESAPLANMASI

2.1 Montaj deliği çaplarının hesaplanması

Baskılı devre kartlarının yapısal ve teknolojik hesaplaması, iletken elemanların, fotomaskın, kaidenin, delmenin vb. tasarımındaki üretim hataları dikkate alınarak yapılır. Sınır değerleri ana parametreler baskılı devre montajı Beş sınıf montaj yoğunluğu için tasarım ve üretim sırasında sağlanabilecek değerler Tablo 4'te verilmiştir.

Tablo 4 – Baskılı kablolamanın ana parametrelerinin sınır değerleri

Tablo şunları gösterir:

t – iletken genişliği;

S – iletkenler, kontak pedleri, iletken ve kontak pedi veya iletken ve metalize delik arasındaki mesafe;

b – kenardan uzaklık delinmiş delik bu deliğin temas yüzeyinin kenarına (garanti kayışı);

g – metalize deliğin minimum çapının levha kalınlığına oranı.

Tablo 1'e göre seçilen boyutlar, belirli bir üretimin teknolojik yetenekleriyle koordine edilmelidir.

Baskılı devre kartının yapısal elemanlarının teknolojik parametrelerinin sınırlayıcı değerleri (Tablo 5), üretim verilerinin analizi ve bireysel işlemlerin doğruluğuna ilişkin deneysel çalışmalar sonucunda elde edilmiştir.

Tablo 5 – Proses parametrelerinin sınır değerleri

Tablo 5'in devamı

Minimum çap metalize (üzerinden) delik:

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

burada g = 0,33 üçüncü doğruluk sınıfı için baskılı devre yoğunluğudur.

Hesaplanan H – levhanın folyo dielektrik kalınlığı.