Artık çoğunluk elektronik devreler Baskılı devre kartları kullanılarak gerçekleştirilir. Baskılı devre kartı üretim teknolojilerine göre, mikroelektronik düzenekler de üretilmektedir - çeşitli işlevsel amaçlara ve entegrasyon derecelerine sahip bileşenleri içeren hibrit modüller. Çok katmanlı baskılı devre kartları ve son derece entegre elektronik bileşenler, elektronik ve bilgisayar teknolojisi birimlerinin 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 de dahil olmak üzere monte edilmiş radyo elemanlarını bağlamak için temas pedleri olan ince elektriksel olarak iletken şeritlerin (baskılı iletkenler) bir şekilde yerleştirildiği elektriksel olarak yalıtıcı malzemeden (getinaks, textolite, fiberglas ve diğer benzer dielektrikler) yapılmış bir plaka uygulamalı. Bu ifade tam anlamıyla politeknik sözlüğünden alınmıştır.

Daha genel bir formülasyon var:

Baskılı devre kartı, yalıtkan bir taban üzerinde sabit elektrik ara bağlantılarından oluşan bir yapıdır.

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

Baskılı devre kartlarına geçiş, elektronik ekipmanların tasarımında niteliksel bir sıçramaya işaret ediyordu. Baskılı devre kartı, radyo elemanlarının taşıyıcısının işlevlerini birleştirir ve elektriksel bağlantı bu tür unsurlar. İletkenler ile baskılı devre kartının diğer iletken elemanları arasında yeterli düzeyde bir yalıtım direnci sağlanmadığı takdirde ikinci işlev mümkün değildir. Bu nedenle PCB substratı bir yalıtkan görevi görmelidir.

Tarihsel referans

1920'lerde ve 1930'larda 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 geliştirilmesi). Ancak modern haliyle baskılı devre kartı, matbaa endüstrisinden ödünç alınan teknolojilerin kullanılması sayesinde ortaya çıktı. Baskılı devre kartı - İngilizce baskı terimi baskı plakasından ("baskı formu" veya "matris") doğrudan çeviri. 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 parametrelerini bilmek, özellikle yüksek hıza ve mikrodalgaya sahip cihazların baskılı devre kartları için, uygulamalarında yer alan herkes için önemlidir. Bir MPP tasarlarken geliştiriciler aşağıdaki gibi 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. Malzeme kalınlık toleransının genellikle ±%10'a kadar olduğu dikkate alınmalıdır, bu nedenle bitmiş çok katmanlı levhanın kalınlık toleransı ±%10'dan az olamaz.

Tg - cam geçiş sıcaklığı (yapısal arıza)

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 gereksinimlerle veya levhaların kurşunsuz bir fırına (260 °C'ye kadar) monte edilmesi sırasında, yüksek sıcaklık FR4 Yüksek Tg veya FR5.
Yüksek sıcaklıklarda veya ani sıcaklık değişimlerinde sürekli çalışma gereksinimleri kullanıldığında poliimid. Ayrıca poliimid, askeri uygulamalar için yüksek güvenilirliğe sahip devre kartlarının üretiminde ve ayrıca yüksek dielektrik dayanımının gerekli olduğu durumlarda kullanılır.
olan panolar için mikrodalga devreleri(2 GHz üzeri) ayrı katmanlar uygulanır mikrodalga malzemesi veya kartın tamamı mikrodalga malzemeden yapılmıştır. Özel malzemelerin en ünlü tedarikçileri Rogers, Arlon, Taconic, Dupont'tur. Bu malzemelerin maliyeti FR4'ten daha yüksektir ve geleneksel olarak FR4'ün maliyetine göre tablonun sondan bir önceki sütununda gösterilir.

* Dk - dielektrik sabiti

Dk - geçirgenlik

PCB ped kaplamaları

Çoğu zaman pedler kalay-kurşun alaşımı veya PBC ile kaplanır. Lehim yüzeyini uygulama ve tesviye etme yöntemine HAL veya HASL denir (İngiliz Sıcak Hava Lehim Tesviyesinden - sıcak hava ile lehim tesviyesi). Bu kaplama pedlerin en iyi lehimlenebilirliğini sağlar. Ancak yerini daha fazlası alıyor modern kaplamalar Genel olarak uluslararası RoHS direktifinin gereklilikleriyle uyumludur.

Bu direktif, ürünlerde kurşun dahil zararlı maddelerin bulunmasının yasaklanmasını gerektirmektedir. RoHS şu ana kadar ülkemiz toprakları için geçerli değil ancak varlığını hatırlamakta fayda var.

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

HASL aksi belirtilmedikçe evrensel olarak uygulanabilir.

Daldırma (kimyasal) yaldız daha pürüzsüz bir tahta yüzeyi sağlamak için kullanılır (bu özellikle BGA pedleri için önemlidir), ancak lehimlenebilirliği biraz daha düşüktür. Fırında lehimleme yaklaşık olarak HASL ile aynı teknolojiye göre yapılır, ancak el lehimlemeözel akıların kullanılmasını gerektirir. Organik Kaplama veya OSP, bakır yüzeyini oksidasyondan korur. Dezavantajı ise lehimlenebilirlik tutma süresinin kısa olmasıdır (6 aydan az).

daldırma kalay sınırlı bir lehim ömrüne sahip olmasına rağmen pürüzsüz bir yüzey ve iyi lehimlenebilirlik sağlar. Kurşunsuz HAL, kurşun içerenlerle aynı özelliklere sahiptir ancak lehim bileşimi yaklaşık %99,8 kalay ve %0,2 katkı maddelerinden oluşur.

Blade konnektör kontakları Tahtanın çalışması sırasında sürtünmeye maruz kalan levhalar, daha kalın ve daha sert bir altın tabakasıyla elektrolizle kaplanır. Her iki altın kaplama türü de altının yayılmasını önlemek için nikel bir alt katman kullanır.

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

Koruyucu ve diğer baskılı devre kartı kaplamaları

Lehimleme amaçlı olmayan iletkenlerin yüzeylerini izole etmek için koruyucu kaplamalar kullanılır.

Resmi tamamlamak için baskılı devre kartı kaplamalarının işlevsel amacını ve malzemelerini göz önünde bulundurun.

1. Lehim maskesi - İletkenleri kazara kısa devrelerden ve kirden korumak ve ayrıca cam elyafını lehimleme sırasında termal şoklardan korumak için tahta yüzeyine uygulanır. Maske başka herhangi bir fonksiyonel 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 maskenin üzerine boya ile panele uygulanır.
3. Soyulabilir maske - Kartın lehimleme gibi geçici olarak korunması gereken belirli alanlarına uygulanır. Gelecekte, kauçuk benzeri bir bileşik olduğundan ve kolayca soyulduğundan 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 - Direnç görevi görmesi için tahta yüzeyine uygulanabilir. Ne yazık ki, nominal değerlerin doğruluğu yüksek değil - daha kesin olarak ±% 20 değil (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 kullanılırlar.

PCB tasarımı

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

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 tasarımlara yaklaşıyor.

Açık İlk aşama uygulamalarda, baskılı devre kartları tek taraflı veya çift taraflı iletken iz düzenlemesine sahipti.

Tek taraflı PCB- bu, bir tarafında iletkenlerin yapıldığı bir plakadır baskılı. Çift taraflı baskılı devre kartlarında iletkenler aynı zamanda plakanın boş yanlış tarafını da işgal ediyordu. Ve bağlantıları için önerildi çeşitli seçenekler Bunların arasında en yaygın olanı metalize deliklerdir. En basit tek taraflı ve çift taraflı baskılı devre kartlarının tasarımının parçaları, Şekil 1'de gösterilmektedir. 1.

Çift taraflı PCB- tek taraflı kullanım yerine düzlemden hacme geçişin ilk adımıydı. Soyutlarsak (çift taraflı baskılı devre kartının alt tabakasını zihinsel olarak atarsak), o zaman üç boyutlu bir iletken yapısı elde ederiz. Bu arada bu adım oldukça hızlı atıldı. Albert Hanson'un uygulaması, iletkenlerin alt tabakanın her iki tarafına yerleştirilmesi ve bunların açık delikler kullanılarak bağlanması olasılığını zaten göstermiştir.

Pirinç. Şekil 1. Baskılı devre kartlarının tasarım parçaları a) tek taraflı ve 6) iki taraflı: 1 - montaj deliği, 2 - ped, 3 - iletken, 4 - dielektrik alt tabaka, 5 - metalize delik aracılığıyla

Elektroniğin daha da geliştirilmesi - mikroelektronik, çok pimli bileşenlerin kullanılmasına yol açtı (yongalar 200'den fazla pime sahip olabilir), elektronik bileşenlerin sayısı arttı. Buna karşılık, dijital mikro devrelerin kullanımı ve performanslarının artması, dijital cihazların çok katmanlı kartlarına (örneğin bilgisayarlar) özel koruyucu iletken katmanların dahil edildiği bileşenlere ekranlama ve güç dağıtımı gereksinimlerinde bir artışa yol açtı. ). Bütün bunlar, ara bağlantıların artmasına ve bunların karmaşıklaşmasına yol açtı ve bu da katman sayısının artmasına neden oldu. Modern baskılı devre kartlarında bu sayı ondan çok daha fazla olabilir. Bir anlamda çok katmanlı baskı devre kartı hacim kazandı.

Çok katmanlı baskılı devre kartlarının yapımı

İlk, en yaygın versiyonda, levhanın iç katmanları "çekirdek" adı verilen çift taraflı bakır lamine cam elyafından oluşturulur. Dış katmanlar, "prepreg" adı verilen reçineli bir malzeme olan bir bağlayıcıyla iç katmanlara preslenen bakır folyodan yapılmıştır. Yüksek sıcaklıkta preslendikten sonra, çok katmanlı bir baskılı devre kartının bir "pastası" oluşturulur, burada delikler açılır ve metalize edilir. Daha az yaygın ikinci seçenek dış katmanlar prepreg tarafından bir arada tutulan "çekirdeklerden" oluştuğunda. Bu basitleştirilmiş bir açıklamadır, bu seçeneklere dayalı başka birçok tasarım vardır. Ancak temel prensip, prepreg'in katmanlar arasında bir bağlayıcı görevi görmesidir. Açıkçası, iki çift taraflı "çekirdeğin" önceden hazırlanmış bir ped olmadan yan yana olduğu bir durum olamaz, ancak bir folyo-prepreg-folyo-prepreg...vb yapısının mümkün olması ve genellikle karmaşık kombinasyonlara sahip levhalarda kullanılır. kör ve gömülü delikler.

Çok katmanlı baskılı devre kartları artık değer açısından dünya baskılı devre kartı üretiminin üçte ikisini oluşturuyor, ancak niceliksel açıdan tek ve çift taraflı kartlardan daha düşükler.

Şematik olarak (basitleştirilmiş), modern çok katmanlı bir baskılı devre kartının tasarımının bir parçası, Şekil 2'de gösterilmektedir. 2. Bu tür baskılı devre kartlarındaki iletkenler yalnızca yüzeye değil aynı zamanda alt tabakanın büyük bir kısmına da yerleştirilir. Aynı zamanda iletkenlerin birbirine göre katmanlı 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, gerçekten de bu yapıya karşılık gelen baskılı devre kartlarının üretilmesine yönelik yapıyı ve teknolojileri yansıtır.

Pirinç. Şek. 2. Çok katmanlı bir baskılı devre kartı tasarımının parçası: 1 - metalize delik, 2 - kör mikrovia, 3 - gizli mikrovia, 4 - katmanlar, 5 - gizli katmanlar arası delikler, 6 - pedler

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

Yapısı açısından MPP, üretim teknolojisi gibi çift taraflı levhalardan 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	MFP'nin katmanları arasında geçişi sağlamak için katmanlar arası bağlantılar (via'lar) ve mikrovia'lar (mikrovia'lar) kullanılır. 3 A. Dış katmanları birbirine ve iç katmanlara bağlayan geçiş delikleri şeklinde katmanlar arası geçişler yapılabilmektedir. Sağır ve gizli geçişler de kullanılır. Kör geçiş, yalnızca üstten görülebilen, metalize bir kanaldır. alt tarafücretler. Gizli yollar, kartın iç katmanlarını birbirine bağlamak için kullanılır. Kullanımları, panoların düzenini önemli ölçüde basitleştirmeyi mümkün kılar; örneğin, 12 katmanlı bir MPC tasarımı, eşdeğer 8 katmanlı bir tasarıma indirgenebilir. geçiş. Microvia'lar özellikle yüzeye montaj, bağlantı pedleri ve sinyal katmanları için geliştirilmiştir.
c) 3 boyutlu formda netlik sağlamak için	Çok katmanlı baskılı devre kartlarının üretimi için, folyo ile lamine edilmiş birkaç dielektrik birbirine bağlanır ve bunun için yapıştırma contaları - prepregler kullanılır. Şekil 3.c'de ön emprenye beyaz renkle gösterilmiştir. Prepreg, çok katmanlı bir baskılı devre kartının katmanlarını termal presleme yoluyla birbirine yapıştırır. Çok katmanlı baskılı devre kartlarının genel kalınlığı, sinyal katmanlarının sayısı arttıkça orantısız bir şekilde hızlı bir şekilde artar. Bu bağlamda, açık delik kaplama işlemi için çok katı bir parametre olan levha kalınlığının açık deliklerin çapına olan büyük oranının dikkate alınması gerekir. Bununla birlikte, küçük çaplı açık deliklerin kaplanmasının zorluğu göz önüne alındığında bile, çok katmanlı baskılı devre kartı üreticileri, daha az sayıda yüksek yoğunluklu ancak buna bağlı olarak daha pahalı katmanlara kıyasla, nispeten daha ucuz katmanlarla yüksek paketleme yoğunluğu elde etmeyi tercih ederler.
İle) Çizim 3	Şekil 3.c, çok katmanlı bir baskılı devre kartının yaklaşık katman yapısını, kalınlıklarının göstergesiyle birlikte göstermektedir.

Vladimir Urazaev [L.12] mikroelektronikteki yapıların ve teknolojilerin geliştirilmesinin, teknik sistemlerin geliştirilmesinin nesnel olarak mevcut yasasına uygun olduğuna inanmaktadır: nesnelerin yerleştirilmesi veya hareketiyle ilgili görevler, bir noktadan bir çizgiye, bir çizgiden bir çizgiye hareket ettirilerek çözülür. düzlem, düzlemden üç boyutlu uzaya.

Baskılı devre kartlarının bu yasaya uyması gerektiğini düşünüyorum. Bu tür çok seviyeli (sonsuz seviyeli) baskılı devre kartlarının uygulanmasının potansiyel bir olasılığı vardır. Bu, baskılı devre kartlarının üretiminde lazer teknolojilerinin kullanılmasındaki zengin deneyim, polimerlerden üç boyutlu nesneler oluşturmak için lazer stereolitografinin kullanılmasındaki eşit derecede zengin deneyim, temel malzemelerin ısı 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 öyle olacaktır.

Ama bana öyle geliyor ki baskılı devre kartlarının tasarımındaki üç boyutlu yapılar zaten biliniyor - bunlar çok katmanlı baskılı devre kartları. Ve elektronik bileşenlerin, radyo bileşenlerinin tüm yüzeylerindeki temas pedlerinin konumu ile hacimsel montajı, 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 plakadan ibarettir.

Sert baskılı devre kartları, radyo elektroniğinde kullanılan ve hemen hemen herkesin bildiği en büyük 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 bir işlev kapsamını gerçekleştirir (radyo elemanları için alt tabakanın işlevi hariçtir). Demetleri değiştirerek geleneksel baskılı devre kartlarını bağlamaya yararlar. Esnek baskılı devre kartları, polimer "alt tabakasının" oldukça elastik bir durumda olması nedeniyle esneklik kazanır. Esnek baskılı devre kartları iki serbestlik derecesine sahiptir. Hatta Möbius şeridi şeklinde katlanabilirler.

Çizim 4

Alt tabakanın polimer matrisinin sert, camsı bir durumda olduğu sıradan 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 kabartmalı 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, katman sayısı arttıkça bu tür baskılı devre kartlarının esnekliğinin azalmasıdır. Ve geleneksel esnek olmayan bileşenlerin kullanılması, şekillerinin sabitlenmesini gerekli kılar. Esnek olmayan bileşenlere sahip bu tür baskılı devre kartlarının bükülmeleri, esnek baskılı devre kartıyla bağlantı noktalarında yüksek mekanik gerilimlere yol açtığından.

Sert ve esnek baskılı devre kartları arasındaki ara pozisyonda, akordeon gibi katlanmış sert elemanlardan oluşan "antik" baskılı devre kartları bulunur. Bu tür "akordeonlar" muhtemelen çok katmanlı baskılı devre kartları oluşturma fikrine yol açtı. Modern esnek-sert baskılı devre kartları farklı bir şekilde uygulanmaktadır. Esas olarak çok katmanlı baskılı devre kartlarından bahsediyoruz. Sert ve esnek katmanları birleştirebilirler. Esnek katmanların sert olanlardan çıkarılması durumunda, sert ve esnek parçalardan oluşan bir baskılı devre kartı elde etmek mümkündür. Diğer bir seçenek ise iki sert parçayı esnek bir parçayla birleştirmektir.

İletken desenlerinin katmanlanmasına dayalı PCB tasarımlarının sınıflandırılması, PCB tasarımlarının tamamını olmasa da çoğunu kapsar. Örneğin, dokuma devre kartlarının veya ilmeklerin üretimi için baskı baskısı değil, 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 baskılı devre kartları

İÇİNDE Son zamanlarda elektronik cihazların ısı yayılımında aşağıdakilerle ilişkili bir artış vardır:

Bilgi işlem sistemlerinin performansının arttırılması,

yüksek güç anahtarlama ihtiyaçları,

Artan ısı dağılımı ile elektronik bileşenlerin kullanımının artması.

İkincisi, yüksek güçlü ultra parlak LED'lere dayalı ışık kaynaklarının oluşturulmasına 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 neredeyse tüm alanlarında kullanılır: sokak aydınlatma lambaları, otomotiv aydınlatması, acil durum aydınlatması, reklam tabelaları, LED paneller, göstergeler, şeritler, trafik ışıkları vb. Bu LED'ler monokrom renkleri ve anahtarlama hızları nedeniyle dekoratif aydınlatmalarda, dinamik aydınlatma sistemlerinde vazgeçilmez hale gelmiştir. Ayrıca, büyük ölçüde enerji tasarrufunun gerekli olduğu, sık bakımın pahalı olduğu ve elektriksel güvenlik gereksinimlerinin yüksek olduğu yerlerde kullanılması da avantajlıdır.

Araştırmalar LED'in çalışması sırasında elektriğin yaklaşık %65-85'inin ısıya dönüştüğünü gösteriyor. Ancak LED üreticisinin önerdiği termal rejimlere bağlı olarak LED'in kullanım ömrü 10 yıla ulaşabilir. Ancak termal rejim ihlal edilirse (genellikle bu, bağlantı noktası sıcaklığı 120 ... 125 ° C'nin üzerinde olan bir işlemdir), LED'in hizmet ömrü 10 kat düşebilir! Ve önerilen termal koşullara büyük ölçüde uyulmaması durumunda, örneğin, verici tipindeki LED'leri radyatör olmadan 5-7 saniyeden fazla açarken, LED ilk açılışta bile arızalanabilir. Geçiş sıcaklığının arttırılması ayrıca 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.

Cree, Osram, Nichia, Luxeon, Seul Semiconductor, Edison Opto vb. gibi yüksek güçlü LED'lerin büyük üreticileri, uzun süredir metal tabanlı baskılı devre kartları üzerinde LED modülleri veya kümeleri üretmektedir (uluslararası sınıflandırma IMPCB - Yalıtımlı Metal Baskılı Devre'de). Kartı veya AL PCB - alüminyum taban üzerinde baskılı devre kartları).

Şekil 5

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

Bu tür baskılı devre kartlarının tabanlarında ısı iletkenliği yüksek malzemeler olarak bakır, alüminyum, çeşitli seramik türleri kullanılmaktadır.

Endüstriyel üretim teknolojisinin sorunları

Baskılı devre kartı teknolojisinin gelişiminin tarihi, kaliteyi artırmanın ve geliştirme sürecinde ortaya çıkan sorunların üstesinden gelmenin tarihidir.

İşte onun ayrıntılarından bazıları.

Açık delikli metalizasyonla üretilen baskılı devre kartları, en geniş uygulamalarına rağmen çok ciddi bir dezavantaja sahiptir. Yapıcı bir bakış açısından bakıldığında, bu tür baskılı devre kartlarındaki en zayıf halka, metalize direklerin yollardaki ve iletken katmanlardaki (pedler) birleşimidir. Metalize kolon ile iletken tabakanın bağlantısı pedin uç yüzü boyunca uzanır. Bağlantı uzunluğu bakır folyonun kalınlığına göre belirlenir ve genellikle 35 µm veya daha azdır. Vias duvarlarının galvanik kaplamasından önce kimyasal kaplama aşaması gelir. Kimyasal bakır, galvanik bakırın aksine daha gevşektir. Bu nedenle, metalize kolonun temas pedinin uç yüzeyi ile bağlantısı, mukavemet özellikleri açısından daha zayıf olan bir ara kimyasal bakır alt tabakası aracılığıyla gerçekleşir. Fiberglasın 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 yüksek mekanik yüklere ve kopmalara maruz kalır. Bunun sonucunda elektrik devresi bozulur ve performansı bozulur. elektrik devresi.

Pirinç. 6. Çok katmanlı baskılı devre kartlarında ara katman geçişleri: a) dielektrik astarsız, 6) dielektrik astarlı 1 - dielektrik, 2 - iç katmanın pedi, 3 - kimyasal bakır, 4 - galvanik bakır

Pirinç. Şek. 7. Katman katman oluşturma ile yapılan çok katmanlı bir baskılı devre kartının yapısının bir parçası: 1 - katmanlar arası geçiş, 2 - iç katmanın iletkeni, 3 - montaj pedi, 4 - dış iletken katman, 5 - dielektrik katmanlar

Çok katmanlı baskılı devre kartlarında, metalizasyondan önce yollardaki dielektriklerin alttan aşındırılması (kısmen çıkarılması) gibi ek bir işlem uygulanarak dahili yolların güvenilirliğinde bir artış sağlanabilir. Bu durumda, metalize direklerin temas pedleri ile bağlantısı sadece uç boyunca değil, aynı zamanda kısmen bu pedlerin dış halka şeklindeki bölgeleri boyunca da gerçekleştirilir (Şekil 6).

Çok katmanlı baskılı devre kartlarının metalize geçişlerinin daha yüksek güvenilirliği, çok katmanlı baskılı devre kartlarının katman katman oluşturma yöntemiyle üretilmesi teknolojisi kullanılarak elde edildi (Şekil 7). Bu yöntemde baskılı katmanların iletken elemanları arasındaki bağlantılar, yalıtım katmanının deliklerinde bakırın galvanik birikmesiyle gerçekleştirilir. Açık delikli kaplama yönteminin aksine bu durumda kanallar tamamen bakırla doldurulur. İletken katmanlar arasındaki bağlantı alanı çok daha genişler ve geometri farklılaşır. Bu tür bağlantıları kırmak o kadar kolay değil. Ve yine de bu teknoloji ideal olmaktan da uzaktır. "Galvanik bakır - kimyasal bakır - galvanizli bakır" geçişi hala devam ediyor.

Açık delikli metalizasyonla 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, kabartmalı baskılı devre kartlarındaki metalize vialar güvenilirliklerini azaltmıyor, aksine artırıyor. Bu kadar keskin bir niteliksel sıçramaya ne sebep oldu? Cevap basit. Kabartmalı baskılı devre kartlarının üretim teknolojisinde iletken katmanlar ve bunları birbirine bağlayan metalize sütunlar tek bir teknolojik döngüde (eş zamanlı olarak) uygulanır. Dolayısıyla “galvanik bakır – kimyasal bakır – galvanizli bakır” geçişi söz konusu değildir. Ancak bu kadar yüksek bir sonuç, başka bir yapıya geçişin bir sonucu olarak, baskılı devre kartlarının üretimi için en seri üretilen teknolojinin reddedilmesi sonucu elde edildi. Birçok nedenden dolayı açık deliklerin metalizasyon yönteminden vazgeçmek istenmez.

Nasıl olunur?

Temas pedleri ve metalize kapakların uçlarının birleşim yerinde bir bariyer tabakasının oluşmasının sorumluluğu esas olarak teknoloji uzmanlarına aittir. Bu sorunu çözmeyi başardılar. Baskılı devre kartlarının üretim teknolojisindeki devrim niteliğindeki değişiklikler, kimyasal metalizasyon aşamasını hariç tutan ve yalnızca yüzeyin ön aktivasyonuyla sınırlı olan deliklerin doğrudan metalleştirilmesi yöntemleriyle gerçekleştirilmiştir. Dahası, doğrudan metalizasyon işlemleri, iletken bir filmin yalnızca ihtiyaç duyulan yerde - dielektrik yüzeyinde - görüneceği şekilde uygulanır. Sonuç olarak, doğrudan delikli kaplama yöntemiyle yapılan baskılı devre kartlarının kaplama yollarında herhangi bir bariyer tabakası kalmaz. Değil mi, güzel yol teknik bir anlaşmazlığın çözülmesi mi?

Metalizasyonla ilgili teknik çelişkinin üstesinden gelmek de mümkün oldu yollar. Kaplama delikleri başka bir nedenden dolayı baskılı devre kartlarında zayıf bir halka haline gelebilir. Duvar kalınlığı ideal olarak yükseklikleri boyunca aynı olmalıdır. Aksi halde yine güven konusunda sorunlar yaşanır. Elektrokaplama işlemlerinin fiziksel kimyası buna karşı koyar. Kaplamalı yollardaki kaplamanın ideal ve gerçek profili şekil 2'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 yolların çapı zaten 100 mikron sınırını geçmiştir ve yüksekliğin çapa oranı, bazı durumlarda delik 20:1'e ulaşır. Durum son derece karmaşık hale geldi. Fiziksel yöntemler (ultrason kullanmak, baskılı devre kartlarının deliklerindeki sıvı değişiminin yoğunluğunu arttırmak vb.) olanaklarını çoktan tüketmiştir. Elektrolitin viskozitesi bile önemli bir rol oynamaya başlar.

Pirinç. 8. Baskılı devre kartına kaplanacak olan yolun 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 dengeleyici katkı maddeleri içeren elektrolitlerin kullanılmasıyla çözülür. Bu tür katkı maddelerinin emilimi akım yoğunluğuyla orantılıdır. Katkı maddeleri, keskin kenarlar ve bitişik alanlardaki (PCB yüzeyine daha yakın) aşırı kaplamayı ortadan kaldırmak için bir bariyer tabakası oluşturur.

Bu soruna farklı bir çözüm teorik olarak uzun zamandır biliniyordu, ancak bunu uygulamak oldukça yakın zamanda pratik olarak 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 meydana geldiğinde, kaplamanın birikmesi. Daha kısa bir süre için ters akım sağlanır. Eş zamanlı olarak biriken kaplamanın çözünmesi meydana gelir. Bu durumda eşit olmayan akım yoğunluğu (keskin köşelerde daha fazla) yalnızca faydalıdır. Bu nedenle kaplamanın çözünmesi ilk olarak ve büyük ölçüde baskılı devre kartının yüzeyinde meydana gelir. Bu teknik çözümde, teknik çelişkileri çözmek için bütün bir teknik "buketi" kullanılır: kısmen gereksiz bir eylem kullanın, zararı iyiliğe çevirin, sürekli bir süreçten dürtüsel bir sürece geçişi uygulayın, tam tersini yapın, vb. Ve elde edilen sonuç 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 mümkün hale gelir. Bu nedenle bu teknolojinin, PCB'lerdeki ara bağlantıların yoğunluğunun yaklaşık iki katına çıkmasına neden olan kör geçişlerin metalle (modern baskılı devre kartlarının bir özelliği) doldurulmasında vazgeçilmez olduğu kanıtlanmıştır.

Baskılı devre kartlarındaki metalize bağlantıların güvenilirliğiyle ilgili sorunlar yerel niteliktedir. Sonuç olarak, bir bütün olarak baskılı devre kartlarıyla ilgili olarak gelişim sürecinde ortaya çıkan çelişkiler de evrensel değildir. Her ne kadar bu tür baskılı devre kartları tüm baskılı devre kartları pazarında aslan payını işgal etse de.

Ayrıca geliştirme sürecinde teknoloji uzmanlarının karşılaştığı ancak tüketicilerin düşünmediği diğer sorunlar da çözülüyor. İhtiyaçlarımıza göre çok katmanlı baskılı devre kartlarını alıp uyguluyoruz.

Mikro minyatürleştirme

İlk aşamada, REA'nın hacimsel kurulumunda kullanılan baskılı devre kartlarına aynı bileşenler yerleştirildi, ancak sonuçların boyutlarını küçültmek için bazı iyileştirmeler yapıldı. Ancak en yaygın bileşenler, yeniden işleme gerek kalmadan baskılı devre kartlarına 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 ortaya çıkmasıyla - transistörler, baskılı devre kartları, ev aletlerinde, biraz sonra endüstride ve tek bir çip üzerinde birleştirilmiş elektronik devre parçalarının - fonksiyonel modüller ve mikro devrelerin ortaya çıkmasıyla birlikte, tasarımları sağlandı. yalnızca baskısız devre kartlarının kurulumu için.

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

Elektronik bileşenlerde bu, milyonlarca transistör içeren LSI ve VLSI'nin ortaya çıkmasıyla sonuçlandı. Onların ortaya çıkması sayının artmasına neden oldu dış ilişkiler(bkz. Şekil 9.a'daki grafik işlemcinin temas yüzeyi) iletken hatların kablolanmasının karmaşıklaşmasına neden olmuştur, bu durum Şekil 9.b'de görülmektedir.

Böyle bir GPU paneli ve İşlemci ayrıca - üzerine işlemci çipinin yerleştirildiği küçük, çok katmanlı bir baskılı devre kartından, çip pinlerinin temas alanı ve ekli elemanlarla kablolanmasından (genellikle güç dağıtım sisteminin filtre kapasitörleri) başka bir şey değil

Şekil 9

Ve bu size şaka gibi gelmesin, 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 teknolojisinin gelişimi, elemanlarının azaltılmasının bir yoludur; basılı yüzeyde sıkışmalarının yanı sıra elektronik teknolojisinin unsurlarının azaltılması. Bu durumda "elemanlar" altında, hem baskılı devre kartlarının (iletkenler, kanallar vb.) Kendi mülkü hem de süper sistemdeki elemanlar (baskılı devre düzeneği) - radyo elemanları anlaşılmalıdır. Mikrominyatürleştirmedeki en son hız, baskılı devre kartlarının ilerisindedir.

Mikroelektronik, VLSI'nin geliştirilmesiyle ilgilenmektedir.

Eleman tabanının yoğunluğundaki bir artış, bu eleman tabanının taşıyıcısı olan baskılı devre kartının iletkenlerinden de aynısını gerektirir. Bu bağlamda çözülmesi gereken pek çok sorun bulunmaktadır. Bu tür iki sorundan ve bunların nasıl çözüleceğinden daha ayrıntılı olarak bahsedeceğiz.

Baskılı devre kartlarının üretiminin 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 verimliydi. Elektronik teknolojisinin daha sonra minyatürleştirilmesi, baskılı devre kartlarının üretimi için başka yöntemlerin yaratılmasını gerektirdi; bunların ana çeşitleri (çıkarıcı, katkılı, yarı katkılı, birleştirilmiş) bugün hala kullanılmaktadır. Bu tür teknolojilerin kullanılması, eleman boyutları milimetrenin onda biri düzeyinde ölçülen baskılı devre kartlarının uygulanmasını mümkün kıldı.

Yaklaşık 0,1 mm (100 µm) PCB çözünürlük seviyelerine ulaşmak bir dönüm noktası olmuştur. Bir yandan bir sıra daha "aşağı" geçiş yaşandı. Öte yandan, bir tür niteliksel sıçrama. Neden? Çoğu modern baskılı devre kartının dielektrik alt tabakası, cam elyafı ile güçlendirilmiş bir polimer matrise sahip cam elyafı lamine plastiktir. Baskılı devre kartının iletkenleri arasındaki boşlukların azaltılması, cam filamentlerin kalınlığı veya bu filamentlerin fiberglasta birbirine geçmesindeki düğümlerin kalınlığı ile orantılı hale gelmelerine yol açmıştır. Ve iletkenlerin bu tür düğümlerle "kapalı" olduğu durum oldukça gerçek oldu. Sonuç olarak, fiberglasta bu iletkenleri "kapatan" tuhaf kılcal damarların oluşumu da gerçek oldu. Yüksek nem koşullarında, kılcal damarlar sonuçta baskılı devre kartlarının iletkenleri arasındaki yalıtım seviyesinin bozulmasına yol açar. Ve daha kesin olmak gerekirse, bu normal nem koşullarında bile gerçekleşir. Fiberglasın kılcal yapılarında nem yoğuşması da normal koşullar altında not edilir.Nem her zaman yalıtım direnci seviyesini azaltır.

Bu tür baskılı devre kartları modern elektronik ekipmanlarda yaygın hale geldiğinden, baskılı devre kartlarına yönelik temel malzemeleri geliştirenlerin bu sorunu hâlâ geleneksel yöntemlerle çözmeyi başardıkları sonucuna varabiliriz. Peki bir sonraki önemli olayla başa çıkabilecekler mi? Başka bir niteliksel sıçrama zaten gerçekleşti.

Samsung uzmanlarının, iletken genişliği ve aralarında 8-10 mikron boşluk bulunan baskılı devre kartları üretme teknolojisinde ustalaştığı bildiriliyor. Ancak bu bir cam ipliğinin kalınlığı değil, cam elyafıdır!

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

Pirinç. Şekil 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. Birçok nedenden dolayı PCB üretim teknolojilerinde çıkarımlı yöntemler yaygınlaşmıştır. Çıkarma yöntemlerinde gereksiz folyo parçaları çıkarılarak bir elektrik devre modeli oluşturulur. İkinci Dünya Savaşı sırasında bile Paul Eisler, bakır folyoyu ferrik klorürle aşındırma teknolojisini geliştirdi. Bu tür iddiasız teknoloji hala radyo amatörleri tarafından kullanılıyor. Endüstriyel teknoloji bu "mutfak" teknolojisinden çok da uzakta değil. Asitleme çözümlerinin bileşimi değişmedikçe ve süreç otomasyonunun unsurları ortaya çıkmadıkça.

Kesinlikle tüm aşındırma teknolojilerinin temel dezavantajı, aşındırmanın yalnızca istenen yönde (dielektriğin yüzeyine doğru) değil, aynı zamanda istenmeyen bir enine yönde de ilerlemesidir. İletkenlerin yanal alttan kesilmesi bakır folyonun kalınlığıyla orantılıdır (yaklaşık %70). Genellikle ideal bir iletken profili yerine mantar benzeri bir profil elde edilir (Şekil 10). İletkenlerin genişliği büyük olduğunda ve en basit baskılı devre kartlarında bile milimetre cinsinden ölçüldüğünde, iletkenlerin yan alt kesimlerini görmezden gelirler. İletkenlerin genişliği, yükseklikleriyle orantılı veya bundan daha azsa (bugünün gerçekleri), o zaman "yanal istekler" bu tür teknolojileri kullanmanın fizibilitesi konusunda şüphe uyandırır.

Uygulamada baskılı iletkenlerin yanal aşınma miktarı bir dereceye kadar azaltılabilir. Bu, aşındırma oranının arttırılmasıyla elde edilir; jet dökümü kullanarak (asit jetleri istenen yöne denk gelir - tabakanın düzlemine dik) ve başka yollarla. 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 alınmıştır.

Baskılı devre kartlarının üretimi için radyo amatör teknolojileri

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

Baskılı devre kartlarının evde ucuza nasıl yapılacağı sorusu, muhtemelen baskılı devre kartlarının ev aletlerinde yaygın olarak kullanıldığı geçen yüzyılın 60'lı yıllarından beri tüm radyo amatörlerini ilgilendiriyor. Ve o zaman teknoloji seçimi o kadar iyi olmasaydı, bugün modern teknolojinin gelişmesi sayesinde radyo amatörleri, herhangi bir pahalı ekipman kullanmadan baskılı devre kartlarını hızlı ve verimli bir şekilde üretebiliyorlar. Ve bu fırsatlar sürekli olarak genişlemekte ve yaratımlarının kalitesini endüstriyel tasarımlara yaklaştırmalarına olanak tanımaktadır.

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, akı kaplama, kalaylama.

Biz sadece en yaygın "klasik" teknolojiyi ele alıyoruz; burada fazla bakır alanlar kimyasal aşındırma yoluyla tahta yüzeyinden çıkarılır. Ek olarak, örneğin bakırın frezeleme yoluyla veya elektrikli kıvılcım makinesi 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 kart 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 amatör radyo koşullarında genellikle çift taraflı baskılı devre kartları kullanılır ve mikrodalga cihaz tasarımlarında yalnızca çift taraflı baskılı devre kartları kullanılır.

Ev PCB üretiminin, bir devre tasarlarken mümkün olduğunca çok sayıda yüzeye montaj bileşeni kullanmaya çalışması gerekse de, bu, bazı durumlarda neredeyse tüm devrenin kartın bir tarafına yönlendirilmesine izin verir. Bunun nedeni, şu ana kadar evde gerçekten mümkün olan viyaları metalleştirme teknolojisinin icat edilmemiş olmasıdır. Bu nedenle, eğer kart bir tarafa kablolanamıyorsa, kart üzerine monte edilmiş çeşitli bileşenlerin uçlarını yol olarak kullanarak ikinci tarafa kablolama yapmalısınız; bu durumda, kartın her iki tarafına da lehimlenmesi gerekecektir. Elbette, delik kaplamasını değiştirmenin çeşitli yolları vardır (deliğe yerleştirilen ve levhanın her iki tarafındaki izlere lehimlenen ince bir iletken kullanarak; özel kapaklar kullanarak), ancak hepsinde önemli eksiklikler ve kullanımı sakıncalıdır. İdeal olarak, pano minimum sayıda atlama teli kullanılarak yalnızca bir tarafa yönlendirilmelidir.

Şimdi baskılı devre kartı imalatının her aşaması üzerinde daha ayrıntılı olarak duralım.

İş parçasının ön hazırlığı

Bu aşama ilk aşamadır ve üzerine koruyucu bir kaplama uygulamak için gelecekteki baskılı devre kartının yüzeyinin hazırlanmasından oluşur. Genel olarak uzun bir süre boyunca yüzey temizleme teknolojisinde önemli bir değişiklik yaşanmadı. Tüm süreç, çeşitli aşındırıcı ürünler kullanılarak oksitlerin ve kirletici maddelerin levha yüzeyinden uzaklaştırılmasına ve ardından yağdan arındırılmasına indirgenmiştir.

İnatçı kirleri çıkarmak için ince taneli zımpara kağıdı (“sıfır”), ince aşındırıcı toz veya tahta yüzeyinde derin çizikler bırakmayan başka bir alet kullanabilirsiniz. Bazen, bulaşıkları deterjan veya tozla yıkamak için baskılı devre kartının yüzeyini sert bir bezle kolayca yıkayabilirsiniz (bu amaçla, bulaşıkları yıkamak için, bazı maddelerin küçük kalıntılarıyla keçeye benzeyen aşındırıcı bir bez kullanmak uygundur; genellikle böyle bir bez bir köpük kauçuğa yapıştırılır). Ayrıca baskılı devre kartının yüzeyi yeterince temizse, aşındırıcı işlemi tamamen atlayıp doğrudan yağdan arındırma 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 arzu edilir.

Yüzey hazırlığının son adımı yağdan arındırmadır. Bunun için bir parça kullanabilirsiniz yumuşak doku hiçbir lif bırakmadan alkol, benzin veya asetonla nemlendirilmiştir. Burada yağdan arındırıldıktan sonra tahta yüzeyinin temizliğine dikkat etmelisiniz, çünkü son zamanlarda kuruduktan sonra tahtada beyazımsı lekeler bırakan önemli miktarda yabancı madde içeren aseton ve alkol ortaya çıkmaya başladı. Eğer öyleyse, başka bir yağ çözücü aramalısınız. Yağdan arındırıldıktan sonra tahta akan soğuk suda yıkanmalıdır. Bakır yüzeyinin su ile ıslanma derecesi gözlemlenerek temizliğin kalitesi kontrol edilebilir. Üzerinde damla oluşmayan ve su filminde kırılma olmayan, tamamen suyla ıslatılmış bir yüzey, normal temizlik seviyesinin bir göstergesidir. Bu su tabakasındaki bozulmalar yüzeyin yeterince temizlenmediğini gösterir.

Koruyucu kaplama

Koruyucu kaplamanın uygulanması PCB üretim sürecinin en önemli adımıdır ve üretilen kartın kalitesini %90 oranında belirleyen de budur. Şu anda amatör radyo ortamında koruyucu kaplama uygulamanın en popüler üç yöntemi vardır. Bunları, kullanılarak elde edilen tahtaların kalitesine göre artan sırada ele alacağız.

Her şeyden önce, iş parçasının yüzeyindeki koruyucu kaplamanın homojen, kusursuz, sınırları net ve asitleme çözeltisinin kimyasal bileşenlerine dayanıklı bir kütle oluşturması gerektiği açıklığa kavuşturulmalıdır.

Koruyucu kaplamanın manuel uygulanması

Bu yöntemde baskılı devre kartının çizimi bir çeşit yazı cihazı kullanılarak manuel olarak fiberglasa aktarılır. Son zamanlarda, boyası suyla yıkanmayan ve oldukça güçlü bir koruyucu tabaka veren çok sayıda işaretleyici satışa çıktı. Ayrıca manuel çizim için bir çizim kalemi veya boyayla dolu başka bir cihaz kullanabilirsiniz. Bu nedenle, örneğin, çizim için ince iğneli bir şırınganın kullanılması uygundur (iğne çapı 0,3-0,6 mm olan insülin şırıngaları bu amaç için en uygunudur), 5-8 mm uzunluğa kadar kesilir. Bu durumda çubuk şırıngaya yerleştirilmemelidir - kılcal etkinin etkisi altında boya serbestçe akmalıdır. Ayrıca istenilen çapı elde etmek için şırınga yerine ateşin üzerine gerilmiş ince bir cam veya plastik tüp kullanabilirsiniz. Borunun veya iğnenin kenarının işlenmesinin kalitesine özellikle dikkat edilmelidir: çizim sırasında tahtayı çizmemelidir, aksi takdirde zaten boyalı alanlar zarar görebilir. Bu tür cihazlarla çalışırken boya olarak, bir solvent, zaponlak ve hatta alkol içinde bir reçine çözeltisi ile seyreltilmiş bitümlü veya başka bir vernik kullanabilirsiniz. Bu durumda boyanın kıvamını, çizim sırasında serbestçe akacak, ancak aynı zamanda dışarı akmayacak ve iğnenin veya tüpün ucunda damla oluşturmayacak şekilde seçmek gerekir. Koruyucu bir kaplamanın manuel olarak uygulanması işleminin oldukça zahmetli olduğu ve yalnızca küçük bir tahtanın çok hızlı bir şekilde yapılmasının gerekli olduğu durumlarda uygun olduğu unutulmamalıdır. Elle çizim yaparken elde edilebilecek minimum iz genişliği 0,5 mm civarındadır.

"Lazer yazıcı ve ütü teknolojisi"ni kullanma

Bu teknoloji nispeten yakın zamanda ortaya çıktı, ancak basitliği nedeniyle hemen yaygınlaştı ve Yüksek kaliteÖdemeler alındı. Teknolojinin temeli, tonerin (lazer yazıcılarda baskıda 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, baskılı devre kartı modelinin ayna görüntüsünü alt tabaka üzerine basmaktır. Yazıcının yazdırma ayarları en yüksek baskı kalitesine ayarlanmalıdır (çünkü bu durumda en kalın toner katmanı uygulanır). Alt tabaka olarak ince kaplamalı kağıt (çeşitli dergi kapakları), faks kağıdı, alüminyum folyo, lazer yazıcı filmi, Oracal kendinden yapışkanlı film desteği veya başka bazı malzemeleri kullanabilirsiniz. Çok ince kağıt veya folyo kullanırsanız, bunları çevresine bir kalın kağıt parçasına yapıştırmanız gerekebilir. İdeal olarak yazıcının, bu tür bir sandviçin yazıcının içinde kırışmasını önleyen, bükülmeyen bir kağıt yoluna sahip olması gerekir. Bu, Oracal filmden folyo veya taban üzerine baskı yaparken de büyük önem taşır, çünkü üzerlerindeki toner çok zayıftır ve kağıt yazıcının içinde katlanırsa, temizlik için birkaç hoş olmayan dakika harcamanız gerekme olasılığı yüksektir. Yazıcının fırınına yapışan toner artıklarını önleyin. Yazıcının üst tarafa yazdırırken kağıdı yatay olarak kendi içinden besleyebilmesi en iyisidir (HP LJ2100'ün PCB uygulamaları için en iyi yazıcılardan biri olduğu 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 yazıcıya ek olarak, kalın bir toner tabakası uygulanması nedeniyle kullanımı bazen yazıcılara göre daha iyi sonuçlar veren bir fotokopi makinesi de kullanabilirsiniz. Alt tabaka için temel gereksinim, tonerden ayrılma kolaylığıdır. Ayrıca kağıt kullanılıyorsa tonerin içinde tüy bırakmaması gerekir. Bu durumda, iki seçenek mümkündür: ya tonerin tahtaya aktarılmasından sonra alt tabaka kolayca çıkarılır (lazer yazıcılar için bir film veya Oracal'dan bir taban olması durumunda) veya önceden suya batırılır ve ardından yavaş yavaş ayrılmış (kuşe kağıt).

Tonerin panele aktarılması, önceden temizlenmiş bir panele tonerli bir alt tabakanın uygulanmasından ve ardından tonerin erime noktasının biraz üzerindeki bir sıcaklığa kadar ısıtılmasından oluşur. 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 tavsiye edilir. Çok önemli bir konu ütünün sıcaklığı ve maruz kalma süresidir. Bu parametreler duruma göre değişiklik gösterir; 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. doğrulmak. Toneri panele "kaynakladıktan" sonra, alt tabakayı ayırmak gerekir (alt tabaka olarak alüminyum folyo kullanılması durumu hariç: hemen hemen tüm aşındırma çözümlerinde çözündüğü için ayrılmamalıdır). Oracal'ın lazer yazıcı filmi ve arkalığı yavaşça soyulurken normal kağıdın önceden sıcak suya batırılması gerekir.

Lazer yazıcıların yazdırma özelliklerinden dolayı, büyük katı çokgenlerin ortasındaki toner katmanının oldukça küçük olduğunu, dolayısıyla tahta üzerinde bu tür alanları kullanmaktan mümkün olduğunca kaçınmanız veya alt tabakayı çıkardıktan sonra, toner katmanının oldukça küçük olduğunu belirtmekte fayda var. panoya manuel olarak rötuş yapmak zorunda kalacaksınız. Genel olarak, bu teknolojinin kullanılması, bir miktar eğitimden sonra, rayların genişliğine ve aralarındaki boşluklara 0,3 mm'ye kadar ulaşılmasını mümkün kılar.

Bu teknolojiyi uzun yıllardır kullanıyorum (lazer yazıcı kullanıma sunulduğundan beri).

Fotorezistlerin uygulanması

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

Son zamanlarda, Rusya pazarında, özellikle ev kullanımı için uygun olan, aerosol ambalajında ​​çeşitli ithal fotorezistler ortaya çıktı. Bir 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 madde ile yıkanır. genellikle kostik soda (NaOH) olan çözücü. Tüm fotorezistler iki kategoriye ayrılır: pozitif ve negatif. Pozitif fotorezistler için, tahtadaki iz, fotomask üzerindeki siyah alana karşılık gelir ve negatif olanlar için buna göre şeffaftır.

En yaygın olanı, kullanımı en uygun olan pozitif fotorezistlerdir.

Aerosol ambalajlarda pozitif fotorezistlerin kullanımı üzerinde daha ayrıntılı duralım. İlk adım fotoğraf maskesini hazırlamaktır. Evde, bir lazer yazıcıda tahta deseninin film üzerine basılmasıyla elde edilebilir. Aynı zamanda gerekli Özel dikkat Fotoğraf maskesindeki siyah yoğunluğunu artırmak için, yazıcı ayarlarında tüm toner tasarrufu ve baskı kalitesini iyileştirme modlarının kapatılması gerekir. Ek olarak, bazı şirketler bir fotoplotter üzerinde fotoğraf maskesi çıktısı sunarken, yüksek kaliteli bir sonuç garanti edilir.

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. Ayrıca püskürtme işlemi sırasında toz kalmamasını sağlamak çok önemlidir - fotorezistin içine giren her toz parçacığı kaçınılmaz olarak tahta üzerinde iz bırakacaktır.

Bir fotorezist tabakası 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 getirmeniz gerekir. Belirtilen sıcaklıkta kuruma süresi yaklaşık 20-30 dakikadır. Aşırı durumlarda, tahtanın kurumasına şu durumlarda izin verilir: oda sıcaklığı 24 saat içinde. Fotorezist uygulanan levhalar karanlık ve serin bir yerde saklanmalıdır.

Fotorezistin uygulanmasından sonraki bir sonraki adım pozlamadır. Aynı zamanda, tahtanın üzerine ince bir cam veya üzerine bastırılan bir fotoğraf maskesi yerleştirilir (baskı tarafı tahtaya gelecek şekilde, bu pozlama sırasında netliğin artmasına yardımcı olur). Presleme için yeterince küçük plaka boyutlarıyla, emülsiyondan yıkanmış bir fotoğraf plakası kullanılabilir. Çoğu modern fotorezistin maksimum spektral hassasiyet bölgesi ultraviyole aralığında olduğundan, aydınlatma için spektrumda büyük miktarda UV radyasyonu içeren bir lambanın (DRSH, DRT, vb.) kullanılması arzu edilir. Aşırı durumlarda güçlü bir ksenon lamba kullanabilirsiniz. Pozlama süresi birçok faktöre 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.

(Plastik, görünür ışıkta şeffaf, UV radyasyonunu güçlü bir şekilde emdikleri için presleme için plakaların kullanılmasını önermiyorum)

Çoğu fotorezistin geliştirilmesi, litre suya 7 gram kostik soda (NaOH) çözeltisi ile gerçekleştirilir. 20-25 derece sıcaklığa sahip, 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 ortak çözeltilerle kazınabilir. Yüksek kaliteli fotoğraf maskeleri kullanıldığında, fotorezist kullanımı 0,15-0,2 mm genişliğe kadar izler elde etmeyi mümkün kılar.

Gravür

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

Ferrik klorür (FeCl)

Belki de en ünlü ve popüler reaktif. Kuru ferrik klorür, doymuş altın sarısı bir çözelti elde edilene kadar suda çözünür (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 çalkalamaya bağlıdır. Karıştırmak reaksiyonu büyük ölçüde hızlandırır. Bu amaçla çözeltinin hava kabarcıkları ile karışmasını sağlayan bir akvaryum kompresörünün kullanılması uygundur. Çözelti ısıtıldığında reaksiyon da hızlanır. Aşındırma işleminden sonra levha bol su ile, tercihen sabunla (asit kalıntılarını nötralize etmek için) yıkanmalıdır. Bu çözümün dezavantajları arasında, reaksiyon sırasında tahtaya yerleşen ve aşındırma işleminin normal seyrini engelleyen atık oluşumunun yanı sıra nispeten düşük hız reaksiyonlar.

amonyum persülfat

Hafif kristalli madde, 35 g maddenin 65 g suya oranına göre suda çözünür. Bu çözeltideki dağlama işlemi yaklaşık 10 dakika sürer ve bakır kaplamanın kazınacak alanına bağlıdır. Reaksiyon için en uygun koşulları sağlamak için çözeltinin yaklaşık 40 derecelik bir sıcaklığa sahip olması ve sürekli karıştırılması gerekir. Aşındırma işleminden sonra tahta akan suda yıkanmalıdır. Bu çözümün dezavantajları gerekli bakımın sağlanması ihtiyacını içerir. sıcaklık rejimi ve karıştırma.

Hidroklorik asit çözeltisi (HCl) ve hidrojen peroksit (H2O2)

- Bu çözeltiyi hazırlamak için 770 ml suya 200 ml %35 hidroklorik asit ve 30 ml %30 hidrojen peroksit ekleyin. Bitmiş çözelti, hidrojen peroksitin ayrışması sırasında gaz açığa çıktığı için hava geçirmez şekilde kapatılmamış koyu renkli bir şişede saklanmalıdır. Dikkat: Bu solüsyonu kullanırken kostik kimyasallarla çalışırken tüm önlemlerin alınması gerekir. Tüm çalışmalar yalnızca temiz havada veya bir başlık altında yapılmalıdır. Çözeltinin cilde teması halinde derhal bol su ile yıkanması gerekir. Aşındırma süresi büyük ölçüde çözeltinin çalkalanmasına ve sıcaklığına bağlıdır ve oda sıcaklığında iyice karıştırılmış taze bir çözelti için 5-10 dakika civarındadır. Çözeltiyi 50 derecenin üzerine ısıtmayın. Aşındırma işleminden sonra tahta akan su ile durulanmalıdır.

Aşındırma sonrası bu çözelti H 2 O 2 eklenerek eski haline getirilebilir. Gerekli hidrojen peroksit miktarının değerlendirilmesi görsel olarak gerçekleştirilir: çözeltiye batırılmış bakır levha kırmızıdan koyu kahverengiye kadar yeniden boyanmalıdır. Solüsyonda kabarcıkların oluşması, aşındırma reaksiyonunu yavaşlatan fazla miktarda hidrojen peroksit olduğunu gösterir. Bu çözümün dezavantajı, onunla çalışırken tüm önlemlere sıkı sıkıya bağlı kalma ihtiyacıdır.

Radiokot'tan sitrik asit ve hidrojen peroksit çözeltisi

100 ml eczanede %3 hidrojen peroksit, 30 gr sitrik asit ve 5 gr tuz çözülür.

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

Solüsyonun hazırlanmasında tuzdan kaçınılamaz. Katalizör rolü oynadığı için aşındırma işleminde pratik olarak tüketilmez. Peroksit %3 daha fazla seyreltilmemelidir. 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, dekapaj sırasında bol miktarda "kabarcık" ile kolayca tespit edilebilir.

Bununla birlikte sitrik asit ve peroksit ilavesi oldukça kabul edilebilir ancak taze bir çözelti hazırlamak daha rasyoneldir.

İş parçası temizliği

Tahtanın aşındırılmasından ve yıkanmasından sonra yüzeyinin koruyucu kaplamadan temizlenmesi gerekir. Bu, aseton gibi herhangi bir organik çözücüyle yapılabilir.

Daha sonra tüm delikleri açmanız gerekir. Bu, elektrik motorunun maksimum hızında keskinleştirilmiş bir matkapla yapılmalıdır. Koruyucu bir kaplama uygulanırken 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 - bir tur için manuel bir kelepçede yaklaşık 5 mm çapında bir matkapla giderilir. Matkap kuvvet uygulamadan.

Bir sonraki adım, tahtayı akı ile kaplamak ve ardından kalaylama yapmaktır. Ticari olarak temin edilebilen akıları kullanabilirsiniz (en iyisi suyla yıkanabilir veya hiç durulama gerektirmez) veya tahtayı alkoldeki zayıf bir reçine çözeltisiyle kaplayabilirsiniz.

Kalaylama iki şekilde yapılabilir:

Lehim daldırma

Bir havya ve lehimle emprenye edilmiş metal bir örgünün yardımıyla.

İlk durumda, bir demir banyosu yapmak ve onu az miktarda düşük erime noktalı lehim (Gül veya Tahta alaşımı) ile doldurmak gerekir. Lehimin oksidasyonunu önlemek için eriyik tamamen bir gliserin tabakası ile kaplanmalıdır. Banyoyu ısıtmak için ters demir veya elektrikli ocak kullanabilirsiniz. Levha eriyiğe daldırılır ve daha sonra sert kauçuk bir silecek ile fazla lehimin aynı anda çıkarılmasıyla çıkarılır.

Çözüm

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

Edebiyat

1. Politeknik Sözlüğü. Editör kadrosu: Inglinsky A. Yu ve diğerleri M.: Sovyet Ansiklopedisi. 1989.
2. Medvedev A. M. Baskılı devre kartları. Yapılar ve malzemeler. Moskova: Teknosfer. 2005.
3. Baskılı devre kartı teknolojisinin geçmişinden // Electronics-NTB. 2004. Sayı 5.
4. Elektronik teknolojisinin yenilikleri. Intel, 3D transistörler çağını başlatıyor. Geleneksel düzlemsel cihazlara alternatif // Elektronika-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 modaya dönüşüyor // Electronics-NTB. 2003. Sayı 8.
8. Medvedev AM Baskılı devre kartı üretim teknolojisi. Moskova: Teknosfer. 2005.
9. Medvedev A. M. Baskılı devre kartlarının dürtü metalizasyonu // Elektronik endüstrisindeki teknolojiler. 2005. 4 numara
10. Baskılı devre kartları - geliştirme hatları, Vladimir Urazaev,

Folyolu ve folyosuz dielektrikler (getinaks, textolite, fiberglas, fiberglas, lavsan, polyamid, floroplast vb.), seramik malzemeler, metal tabaklar yalıtım yastıklama malzemesi (prepreg).

Folyolu dielektrikler, elektriksel olarak yalıtkan tabanlardır ve genellikle elektriksel olarak yalıtkan tabana bitişik oksitlenmiş galvanik dirençli bir katmana sahip elektrolitik bakır folyo ile kaplanmıştır. Amaca bağlı olarak folyo dielektrikler tek taraflı ve çift taraflı olabilir ve 0,06 ila 3,0 mm kalınlığa sahiptir.

Levhaların yarı katkılı ve katkılı üretim yöntemlerine yönelik folyosuz dielektrikler, yüzeyde kimyasal olarak biriken bakırın dielektriklere daha iyi yapışmasını sağlayan özel olarak uygulanmış bir yapışkan katmana sahiptir.

PCB'nin tabanları iletkenlerin metaline iyi yapışabilen bir malzemeden yapılmıştır; sahip olmak geçirgenlik en fazla 7 ve küçük dielektrik kayıp tanjantı; yeterince yüksek mekanik ve elektriksel dayanıma sahip; dielektrikte talaş, çatlak ve delaminasyon oluşmadan kesme, damgalama ve delme yoluyla işleme imkanı sağlar; iklim faktörlerine maruz kaldığında özelliklerini korur, yanmazlığa ve yangına dayanıklıdır; düşük su emme özelliğine sahip Düşük değer Devre deseni oluşturma ve lehimleme sürecinde doğrusal genleşmenin termal katsayısı, düzlük ve agresif ortamlara karşı direnç.

Temel malzemeler, suni reçine ile emprenye edilmiş ve isteğe bağlı olarak bir veya her iki tarafı elektrolitik bakır folyo ile kaplanmış lamine preslenmiş plakalardır. Folyolu dielektrikler, PCB'lerin, folyosuz dielektriklerin - katkı maddesi ve yarı katkı maddesi üretimi için eksiltici yöntemlerde kullanılır. İletken tabakanın kalınlığı 5, 9, 12, 18, 35, 50, 70 ve 100 mikron olabilmektedir.

Üretimde, örneğin OPP ve DPP için malzemeler kullanılır - 50 mikron bakır folyo kalınlığına ve 0,5 ila 3,0 mm iç kalınlığa sahip SF-1-50 ve SF-2-50 dereceli folyo cam elyafı; MPP için - 18 mikron bakır folyo kalınlığına ve 0,1 ila 0,5 mm iç kalınlığa sahip folyo kazınmış fiberglas FTS-1-18A ve FTS-2-18A; GPP ve GPC için - 35 veya 50 mikron bakır folyo kalınlığına ve 0,05 ila 0,1 mm iç kalınlığa sahip folyolu lavsan LF-1.

Getinaklarla karşılaştırıldığında fiberglas daha iyi mekanik ve elektriksel özellikler, daha yüksek ısı direnci, daha az nem emilimi. Bununla birlikte, örneğin poliamidlere kıyasla düşük ısı direnci gibi bir takım dezavantajlara sahiptirler, bu da delikler açılırken iç katmanların uçlarının reçine ile kirlenmesine katkıda bulunur.

Nanosaniye darbelerinin güvenilir iletimini sağlayan PCB'lerin üretimi için, geliştirilmiş dielektrik özelliklere sahip malzemelerin kullanılması gerekir; bunlar arasında bağıl geçirgenliği 3,5'in altında olan organik malzemelerden yapılmış PCB'ler bulunur.

Artan yangın riski koşullarında çalıştırılan PP üretimi için, örneğin SONF, STNF, SFVN, STF markalarının stektotekstolitleri gibi yangına dayanıklı malzemeler kullanılır.

Folyo lavsan ve floroplastik, 3 mm yarıçaplı, başlangıç ​​konumundan itibaren her iki yönde 90 derecelik çoklu bükülmelere dayanabilen HPC'lerin üretiminde kullanılır. Folyo kalınlığı 5 mikron olan malzemeler, 4. ve 5. doğruluk sınıflarına ait PCB'lerin üretilmesini mümkün kılar.

Yalıtım yastıklama malzemesi PP katmanların yapıştırılmasında kullanılır. Yetersiz polimerize edilmiş termosetleme ile emprenye edilmiş fiberglastan yapılmıştır epoksi reçine her iki tarafı da kaplanmıştır.

PP ve HPC yüzeyini dış etkenlerden korumak için polimerik koruyucu vernikler ve üst koruyucu filmler kullanılır.

Seramik malzemeler elektriksel ve geometrik parametrelerin kararlılığıyla karakterize edilir; geniş bir sıcaklık aralığında stabil yüksek mekanik mukavemet; yüksek ısı iletkenliği; düşük nem emilimi. Dezavantajları uzun üretim döngüsü, malzemenin yüksek oranda büzülmesi, kırılganlık, yüksek maliyet vb.'dir.

Metal tabanlar, yüksek sıcaklıklarda çalışan yüksek akım yüküne sahip EA'lardaki IC'lerden ve ERE'lerden ısının uzaklaştırılmasını iyileştirmek ve ayrıca ince tabanlar üzerinde yapılan PCB'lerin sertliğini arttırmak için ısı yüklü PCB'lerde kullanılır; alüminyum, titanyum, çelik ve bakırdan yapılmıştır.

Mikrovialı yüksek yoğunluklu baskılı devre kartları için lazer işlemeye uygun malzemeler kullanılır. Bu malzemeler iki gruba ayrılabilir:

1. Belirli bir geometriye ve iplik dağılımına sahip, güçlendirilmiş dokunmamış cam malzemeler ve ön astarlar (kumaş, kağıt, sürekli elyaf bazlı, kürlenmemiş durumda reçine ile emprenye edilmiş kompozit malzeme); Rastgele Fiber Organik Malzemeler Lazer teknolojisine yönelik ön emprenye, standart cam kumaşla karşılaştırıldığında Z ekseninde daha ince bir cam kumaşa sahiptir.

2. Takviyesiz malzemeler (reçine kaplı bakır folyo, polimerize reçine), sıvı dielektrikler ve kuru film dielektrikler.

Baskılı devre kartlarının imalatında kullanılan diğer malzemelerden nikel ve gümüş, lehimleme ve kaynaklama için metal direnç olarak en yaygın şekilde kullanılır. Ek olarak, amacı seçici koruma veya düşük temas direnci sağlamak, lehimleme modlarını iyileştirmek olan bir dizi başka metal ve alaşım (örneğin, kalay - bizmut, kalay - indiyum, kalay - nikel vb.) kullanılır. Baskılı iletkenlerin elektrik iletkenliğini artıran ek kaplamalar çoğu durumda galvanik biriktirme yoluyla, daha az sıklıkla vakumlu metalizasyon ve sıcak kalaylama yoluyla gerçekleştirilir.

Yakın zamana kadar, epoksi-fenolik reçine bazlı folyo dielektrikler ve bazı durumlarda kullanılan poliimid reçine bazlı dielektrikler, baskılı devre kartı üreticilerinin temel gereksinimlerini karşılıyordu. IC'lerden ve LSI'lerden ısı dağılımını iyileştirme ihtiyacı, yüksek hızlı devreler için kart malzemesinin düşük dielektrik sabiti gereklilikleri, kart malzemesinin, IC paketlerinin ve kristal taşıyıcıların termal genleşme katsayılarını eşleştirmenin önemi ve yaygın Modern montaj yöntemlerinin kullanılmaya başlanması, yeni malzemelerin geliştirilmesi ihtiyacını doğurmuştur. Modern tasarımlarda geniş uygulama alanı teknik araçlar Bilgisayarlar MPP'yi seramiğe dayalı olarak bulur. Baskılı devre kartlarının üretiminde seramik alt tabakaların kullanımı, öncelikle minimum çizgi genişliğine sahip iletken bir desen oluşturmak için yüksek sıcaklık yöntemlerinin kullanılmasından kaynaklanmaktadır, ancak seramiğin diğer avantajları da kullanılmaktadır (iyi ısı iletkenliği, termal genleşme katsayısı). IC paketleri ve taşıyıcılarla eşleştirme vb.). Seramik MPP'lerin üretiminde kalın film teknolojisi en yaygın şekilde kullanılmaktadır.

Alüminyum ve berilyum oksitlerin yanı sıra alüminyum nitrür ve silisyum karbür, seramik altlıklarda başlangıç ​​malzemesi olarak yaygın şekilde kullanılır.

Seramik levhaların ana dezavantajı, esas olarak seramiğin kırılganlığından ve gerekli kaliteyi elde etmenin zorluğundan kaynaklanan sınırlı boyutlarıdır (genellikle 150x150 mm'den fazla değildir).

İletken desenin (iletkenler) oluşumu serigrafi ile gerçekleştirilir. Alt tabaka tipi seramik levhalarda iletken malzeme olarak metal tozları, organik bağlayıcı ve camdan oluşan macunlar kullanılır. İyi yapışma, tekrarlanan ısıl işlemlere dayanma yeteneği ve düşük elektrik direncine sahip olması gereken iletken macunlar için asil metal tozları kullanılır: platin, altın, gümüş. Ekonomik faktörler aynı zamanda bileşimlere dayalı macunların kullanımını da zorlar: paladyum - altın, platin - gümüş, paladyum - gümüş vb.

Yalıtım macunları kristalleşen camlar, cam-seramik çimentoları, cam-seramikler temelinde yapılır. Paket tipi seramik levhalarda iletken malzeme olarak refrakter metal tozlarından (tungsten, molibden vb.) yapılan macunlar, alüminyum ve berilyum oksit, silisyum karbür, alüminyum nitrür bazlı seramik peynirlerden yapılan bantlar ise iletken malzeme olarak kullanılır. iş parçasının tabanı ve izolatörler.

Bir dielektrik ile kaplanmış metal sert tabanlar, cam ve emaye bazlı kalın film macunlarının alt katmanına yüksek sıcaklıkta pişirilmesiyle (seramik olanlar gibi) karakterize edilir. Metal taban üzerindeki levhaların özellikleri, iletkenlerin metal tabanla güçlü bağlantısı nedeniyle artan ısı iletkenliği, yapısal dayanıklılık ve hız sınırlarıdır.

Reçine veya eriyebilir camla kaplanmış çelik, bakır, titanyumdan yapılmış plakalar yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bir dizi gösterge açısından en mükemmel olanı, anodize edilmiş alüminyum ve oldukça kalın bir oksit tabakasına sahip alaşımlarıdır. Eloksallı alüminyum ayrıca ince film çok katmanlı PCB kablolaması için de kullanılır.

Termoplastiklerden yapılmış tabanların yanı sıra metal aralayıcılar da dahil olmak üzere baskılı devre kartlarında karmaşık kompozit yapıya sahip tabanların kullanılması umut vericidir.

Yüksek hızlı devrelerde fiberglaslı PTFE tabanlar kullanılır. Alüminyum oksitinkine yakın bir termal genleşme katsayısına sahip olmanın gerekli olduğu durumlarda, örneğin çeşitli seramik kristallerin montajı durumunda, "kevlar ve kuvars" ile bakır - invar - bakırdan yapılan çeşitli kompozit tabanlar kullanılır. bir tahtadaki taşıyıcılar (mikro kutular). Gelişmiş poliimid substratlar öncelikle yüksek güç devrelerinde veya yüksek sıcaklık PCB uygulamalarında kullanılır.

Malzemelerin fiziksel ve mekanik özellikleri, belirlenmiş spesifikasyonları karşılamalı ve standart teknik spesifikasyonlara uygun olarak PP'nin yüksek kalitede üretilmesini sağlamalıdır. Devre kartlarının üretimi için lamine plastikler kullanılır - en az% 99,5 bakır saflığı, en az 0,4-0,5 mikron yüzey pürüzlülüğü ile 5, 20, 35, 50, 70 ve 105 mikron kalınlığında elektrolitik bakır folyo ile kaplanmış folyo dielektrikler 500×700 mm boyutlarında ve 0,06–3 mm kalınlığında levhalar halinde tedarik edilen ürünlerdir. Lamine plastikler yüksek kimyasal ve termal dirence sahip olmalı, nem emilimi %0,2-0,8'den fazla olmamalı, 5-20 saniye boyunca termal şoka (260°C) dayanmalıdır. Dielektriklerin 40°C ve %93 bağıl nemde 4 gün boyunca yüzey direnci. en az 10 4 MΩ olmalıdır. Dielektrikin özgül hacim direnci 5·10·11 Ohm·cm'den az değildir. Folyonun tabana yapışma mukavemeti (3 mm genişliğinde şerit) 12 ila 15 MPa arasındadır. Lamine plastiklerde temel olarak, getinak'lar Fenolik reçine ile emprenye edilmiş sıkıştırılmış yalıtım kağıdı katmanları, cam elyafı - epoksifenol reçinesi ile emprenye edilmiş sıkıştırılmış cam elyafı katmanları ve diğer malzemeler (Tablo 2.1).

Tablo 2.1. Levha üretimi için ana malzemeler.

Normal iklim koşullarında tatmin edici elektriksel yalıtım özelliklerine, iyi işlenebilirliğe ve düşük maliyete sahip olan Getinaks, ev tipi REA üretiminde uygulama alanı bulmuştur. Elektronik bilgi işlem ekipmanı, iletişim teknolojisi ve ölçüm ekipmanının bir parçası olarak geniş bir çalışma sıcaklığı aralığına (-60 ... + 180 ° С) sahip zorlu iklim koşullarında çalıştırılan PCB'ler için daha pahalı cam tektolitler kullanılır. Düşük (0,2 - 0,8) geniş bir çalışma sıcaklığı aralığı ile ayırt edilirler. %) su emme, yüksek hacim ve yüzey değerleri, çarpılma direnci. Dezavantajları - termal şoklar sırasında folyoyu soyma, delik açarken reçineyi sarma olasılığı. Güç kaynaklarında kullanılan dielektriklerin (HPF, GPPV, SPNF, STNF) yangına dayanıklılığının arttırılması, bileşimlerine alev geciktiricilerin (örneğin tetrabromodifenilpropan) eklenmesiyle sağlanır.

Folyo dielektriklerin üretimi için, esas olarak bir tarafının olması gereken elektrolitik bakır folyo kullanılır. yumuşak yüzey Baskılı devrenin doğru şekilde çoğaltılmasını sağlamak için (sekizinci saflık derecesinden daha düşük olmamalıdır), diğeri ise dielektriklere iyi yapışma için en az 3 mikron mikro pürüzlülük yüksekliğine sahip pürüzlü olmalıdır. Bunu yapmak için folyo, bir sodyum hidroksit çözeltisi içinde elektrokimyasal oksidasyona tabi tutulur. Dielektriklerin folyolanması, 160-180°C sıcaklıkta ve 5-15 MPa basınçta preslenerek gerçekleştirilir.

Seramik malzemeler, 20–700°C sıcaklık aralığında hafifçe değişen yüksek mekanik mukavemet, elektriksel ve geometrik parametrelerin stabilitesi, düşük (%0,2'ye kadar) su emme ve vakumda ısıtıldığında gaz çıkışı ile karakterize edilir. kırılgandır ve maliyeti yüksektir.

Levhaların metal tabanı olarak çelik ve alüminyum kullanılmıştır. Çelik tabanlarda, akım taşıyan bölümlerin izolasyonu, magnezyum, kalsiyum, silikon, bor, alüminyum oksitleri veya bunların karışımlarını, bir bağlayıcıyı (polivinil klorür, polivinil asetat veya metil metakrilat) ve bir plastikleştiriciyi içeren özel emayeler kullanılarak gerçekleştirilir. . Film, silindirler arasında yuvarlanarak ve ardından pişirilerek tabana uygulanır. Alüminyum yüzey üzerinde 10 2 - 10 3 MΩ yalıtım direncine sahip, birkaç on ila yüzlerce mikrometre kalınlığa sahip bir yalıtım katmanı, anodik oksidasyonla elde edilir. Eloksallı alüminyumun ısıl iletkenliği 200 W/(m·K), çeliğinki ise 40 W/(m·K)'dir. Mikrodalga PP'nin temeli olarak polar olmayan (PTFE, polietilen, polipropilen) ve polar (polistiren, polifenilen oksit) polimerler kullanılır. Mikrodalga aralığındaki mikroplakaların ve mikro montajların üretimi için, kararlı elektriksel özelliklere ve geometrik parametrelere sahip seramik malzemeler de kullanılır.

Poliamid film, yüksek çekme mukavemeti, kimyasal direnç, yangına dayanıklılık özelliklerine sahip esnek devre kartlarının üretiminde kullanılır. Sıvı nitrojen sıcaklıklarından silikon-altın ötektik lehimleme sıcaklıklarına (400°C) kadar esnekliğini kaybetmediğinden polimerler arasında en yüksek sıcaklık stabilitesine sahiptir. Ayrıca vakumda düşük gaz çıkışı, radyasyon direnci ve delme sırasında kaplamanın bulunmaması ile karakterize edilir. Dezavantajları - artan su emilimi ve yüksek maliyet.

Şema çiziminin oluşumu.

Metalizasyon ve dağlama işlemlerini gerçekleştirirken gerekli konfigürasyonun bir deseninin veya koruyucu bir kabartmasının çizilmesi gereklidir. Çizim, ince çizgilerin doğru bir şekilde yeniden üretilmesiyle net sınırlara sahip olmalı, aşındırma çözümlerine dayanıklı olmalı, levhaları ve elektrolitleri kirletmemeli ve işlevlerini yerine getirdikten sonra çıkarılması kolay olmalıdır. Basılı bir kablolama modelinin folyo dielektrik üzerine aktarılması, net baskı, ofset baskı ve fotoğraf baskısı yöntemleriyle gerçekleştirilir. Yöntemin seçimi, kartın tasarımına, gerekli montaj doğruluğuna ve yoğunluğuna ve seri üretime bağlıdır.

Izgara yöntemi Kütle için en uygun maliyetli yöntem bir diyagram çizmek ve geniş kapsamlı üretim Minimum iletken genişliğine ve aralarında > 0,5 mm mesafeye sahip panolar, görüntü çoğaltma doğruluğu ± 0,1 mm. Sonuç olarak, tahtaya, gerekli desenin açık ağ hücreleri tarafından oluşturulduğu bir kauçuk spatula (çekçek) ile bir ağ şablonundan zorlayarak, asitlere dayanıklı özel bir boya uygulamaktır (Şekil 2.4).

Bir şablonun üretimi için, 30-50 mikron tel kalınlığına ve 1 cm başına 60-160 iplik dokuma sıklığına sahip paslanmaz çelik metal ağlar, daha iyi elastikiyete sahip metalize naylon elyaf, 40 mikron iplik kalınlığı ve 1 cm başına 200 ipliğe kadar, ayrıca polyester elyaflardan ve kaprondan dokuma sıklığı

Meshlerin dezavantajlarından biri de tekrar tekrar kullanıldığında esnemeleridir. Paslanmaz çelikten (20 bin baskıya kadar), metalize plastikten (12 bin), polyester elyaftan (10 bine kadar), naylondan (5 bin) yapılan ağlar en büyük dirence sahiptir.

Pirinç. 2.4. Serigrafi baskı prensibi.

1 - silecek; 2 - şablon; 3 - boya; 4 - taban.

Izgara üzerinde bir görüntü, sıvı veya kuru (film) bir fotorezistin açığa çıkarılmasıyla elde edilir, ardından açık (desensiz) ızgara hücreleri oluşturulur. Izgara çerçevesindeki şablon, tahta yüzeyinden 0,5-2 mm'lik bir boşlukla yerleştirilir, böylece ızgara, yalnızca sileceğin ızgaraya bastırıldığı alanda tahta yüzeyine temas eder. Bir silecek, alt tabakaya göre 60-70°'lik bir açıyla yerleştirilmiş, dikdörtgen şeklinde, keskinleştirilmiş bir lastik şerittir.

PP deseni elde etmek için ST 3.5 termoset boyalar kullanılır;

ST 3.12, 60°C sıcaklıktaki bir ısıtma kabininde 40 dakika süreyle veya havada 6 saat süreyle kurutularak tarama sürecini uzatır. 10-15 saniye boyunca ultraviyole kürleme özelliğine sahip fotopolimer bileşimleri EP-918 ve FKP-TZ, teknolojik olarak daha ileri düzeydedir ve bu, proses otomasyonunda belirleyici bir faktördür. Tek bir uygulamayla yeşil kaplama 15-25 mikron kalınlığa sahip olur, çizgi genişliği ve 0,25 mm'ye kadar boşluklarla bir desen üretir, 260 ° C sıcaklıkta POS-61 lehim eriyiğine daldırılmaya karşı dayanıklıdır 10 saniyeye kadar alkol-benzin karışımına 5 dakikaya kadar maruz kalma ve -60 ila +120 °C sıcaklık aralığında termal döngü. Desen çizildikten sonra levha 60 ° C sıcaklıkta 5-8 dakika kurutulur, kalitesi kontrol edilir ve gerekirse rötuş yapılır. Kaldırma koruyucu maske dağlama veya metalizasyondan sonra,% 5'lik sodyum hidroksit çözeltisi içerisinde 10-20 saniye boyunca kimyasal yöntemle gerçekleştirilir.

Sekme. 2.2. Serigrafi ekipmanı.

Serigrafi baskı için, baskı formatı ve üretkenliği bakımından farklılık gösteren yarı otomatik ve otomatik ekipmanlar kullanılır (Tablo 2.2). Chemcut (ABD) ve Resco'dan (İtalya) gelen otomatik serigrafi baskı hatları, levhaların beslenmesi ve takılması, silecek hareketi ve direnç beslemesi için otomatik sistemlere sahiptir. Direnci kurutmak için IR tünel tipi kullanılır.

Ofset baskı Küçük bir şema yelpazesine sahip büyük ölçekli PCB üretimi için kullanılır. Çözünürlük 0,5–1 mm, ortaya çıkan görüntünün doğruluğu ±0,2 mm'dir. Yöntemin özü, devrenin görüntüsünü taşıyan klişede (baskılı iletkenler, kontak pedleri) boyanın yuvarlanmasıdır. Daha sonra kauçuk kaplı bir ofset silindiri ile çıkarılır, bir yalıtım tabanına aktarılır ve kurutulur. Ofset baskı makinesinin tabanında klişe ve kartonun tabanı arka arkaya yerleştirilmiştir (Şekil 2.5).

Şekil 2.5. Ofset baskı şeması.

1 - ofset silindiri; 2 - klişe; 3 - tahta;

4 - boya uygulamak için silindir; 5 - basınç silindiri.

Baskının doğruluğu ve konturların keskinliği, merdane ile tabanın paralelliği, mürekkebin türü ve kıvamı ile belirlenir. Tek bir klişe ile sınırsız sayıda baskı yapabilirsiniz. Yöntemin performansı salınım döngüsünün (boya uygulama - aktarma) süresiyle sınırlıdır ve saatte 200-300 baskıyı geçmez. Yöntemin dezavantajları: klişe üretim sürecinin süresi, desen desenini değiştirmenin karmaşıklığı, gözeneksiz katmanlar elde etmenin zorluğu, ekipmanın yüksek maliyeti.

Fotoğrafik yöntemçizim, iletkenlerin minimum genişliğini ve aralarındaki mesafeyi 0,01 mm'ye kadar çoğaltma doğruluğu ile 0,1-0,15 mm elde etmenizi sağlar. Ekonomik açıdan bakıldığında, bu yöntem daha az karlıdır, ancak desenin maksimum çözünürlüğünün elde edilmesini sağlar ve bu nedenle küçük ölçekli ve seri üretimde yüksek yoğunluk ve hassasiyete sahip levhaların üretiminde kullanılır. Yöntem, adı verilen ışığa duyarlı bileşimlerin kullanımına dayanmaktadır. fotorezistler sahip olması gerekenler: yüksek hassasiyet; yüksek çözünürlük; tüm yüzey üzerinde tekdüze, tahta malzemesine yüksek yapışma özelliğine sahip gözeneksiz katman; kimyasal etkilere karşı direnç; hazırlık kolaylığı, güvenilirlik ve kullanım güvenliği.

Fotorezistler negatif ve pozitif olarak ikiye ayrılır. Negatif fotodirenç radyasyonun etkisi altında fotopolimerizasyon ve sertleşme sonucu kabartmanın koruyucu alanlarını oluştururlar. Aydınlatılan alanlar çözünmeyi bırakır ve alt tabakanın yüzeyinde kalır. Pozitif fotorezistler fotoğraf maskesinin desenini değişiklik yapmadan aktarın. Işıkla işleme sırasında açıkta kalan alanlar yok edilir ve yıkanır.

Negatif bir fotodirenç kullanırken bir devre modeli elde etmek için, pozlama negatif, pozitif - pozitif yoluyla yapılır. Pozitif fotorezistler daha yüksek bir çözünürlüğe sahiptir ve bu, ışığa duyarlı katman tarafından radyasyonun emilmesindeki farklılıklarla açıklanmaktadır. Katmanın çözünürlüğü, şablonun opak elemanının kenarındaki ışığın kırınımlı bükülmesinden ve ışığın alt tabakadan yansımasından etkilenir (Şekil 2.6, A).

Şekil 2.6. Işığa duyarlı katmanın açığa çıkması:

a - maruz kalma; b – negatif fotodirenç; (c) pozitif fotodirenç;

1 - kırınım; 2 - saçılma; 3 - yansıma; 4 - şablon; 5 - diren; 6 - alt tabaka.

Negatif bir fotodirençte, şablon dirence sıkıca bastırıldığı için kırınım önemli bir rol oynamaz, ancak yansımanın bir sonucu olarak koruyucu alanların çevresinde çözünürlüğü azaltan bir hale belirir (Şekil 2.6, B). Pozitif direnç katmanında, kırınım etkisi altında, fotoğraf maskesinin opak alanlarının altındaki direncin yalnızca üst bölgesi tahrip edilecek ve geliştirme sırasında yıkanacak, bu da katmanın koruyucu özellikleri üzerinde çok az etkiye sahip olacaktır. Alt tabakadan yansıyan ışık, bitişik alanın bir miktar tahrip olmasına neden olabilir, ancak geliştirici bu alanı yıkamaz, çünkü yapışkan kuvvetlerin etkisi altında katman aşağı inerek yine görüntünün net bir kenarını oluşturur. hale (Şekil 2.6, V).

Şu anda endüstride sıvı ve kuru (film) fotorezistler kullanılmaktadır. Sıvı fotorezistler- sentetik polimerlerin, özellikle polivinil alkolün (PVA) koloidal çözeltileri. Her zincir bağlantısında OH hidroksil grubunun varlığı, polivinil alkolün yüksek higroskopisitesini ve polaritesini belirler. Sulu bir PVA çözeltisine amonyum dikromat eklendiğinde, ikincisi "hassaslaşır". PVA bazlı fotorezist, iş parçasının daldırılması, sulanması ve ardından santrifüjleme yoluyla levhanın önceden hazırlanmış yüzeyine uygulanır. Daha sonra fotorezist katmanları hava sirkülasyonlu bir fırında 40°С sıcaklıkta 30-40 dakika kurutulur. Maruz kaldıktan sonra fotorezist ılık suda geliştirilir. PVA bazlı fotorezistin kimyasal direncini arttırmak için, PP modelinin bir kromik anhidrit çözeltisi içinde kimyasal tabaklaması kullanılır, ardından 120°C sıcaklıkta 45-50 dakika süreyle termal tabaklama yapılır. Fotorezistin bronzlaşması (çıkarılması) aşağıdaki bileşime sahip bir çözelti içinde 3-6 saniye boyunca gerçekleştirilir:

– 200–250 g/l oksalik asit,

– 50–80 g/l sodyum klorür,

- 20 °C sıcaklıkta 1000 ml'ye kadar su.

PVA bazlı fotorezistin avantajları, düşük toksisite ve yangın tehlikesi, su ile geliştirilmesidir. Dezavantajları arasında koyu bronzlaşmanın etkisi (bu nedenle fotorezist uygulanan iş parçalarının raf ömrü 3-6 saati geçmemelidir), düşük asit ve alkali direnci, bir desen elde etme sürecini otomatikleştirmenin zorluğu, bir desen hazırlamanın karmaşıklığı yer alır. fotodirenç ve düşük hassasiyet.

Sıvı fotorezistlerin özelliklerinin iyileştirilmesi (bronzlaşmanın ortadan kaldırılması, asit direncinin arttırılması), sinamata dayalı bir fotorezistte elde edilir. Bu tip fotorezistin ışığa duyarlı bileşeni, polivinil alkol ve sinnamik asit klorürün reaksiyon ürünü olan polivinil sinamattır (PVC). Çözme gücü yaklaşık 500 satır/mm'dir, geliştirme organik çözücüler - trikloroetan, toluen, klorobenzen - içinde gerçekleştirilir. PVC fotorezistin geliştirilmesi ve çıkarılması sürecini yoğunlaştırmak için ultrasonik titreşimler kullanılır. Ultrasonik alandaki difüzyon, akustik mikro akışlar nedeniyle büyük ölçüde hızlanır ve ortaya çıkan kavitasyon kabarcıkları, çökerken fotorezistin bölümlerini tahtadan koparır. Geliştirme süresi, geleneksel teknolojiyle karşılaştırıldığında 10 saniyeye, yani 5-8 kata kadar azalır. PVC fotorezistin dezavantajları yüksek maliyeti ve toksik organik çözücülerin kullanımını içerir. Bu nedenle, PVC dirençler PCB üretiminde geniş bir uygulama alanı bulmamıştır, ancak esas olarak IC üretiminde kullanılmaktadır.

Diazo bileşiklerine dayanan fotorezistler çoğunlukla pozitif olanlar olarak kullanılır. Diazo bileşiklerinin ışığa duyarlılığı, içlerinde iki nitrojen atomu N2'den oluşan grupların varlığından kaynaklanmaktadır (Şekil 2.7).

Şekil 2.7. Diazo bileşiklerinin yapısındaki moleküler bağlar.

Fotorezist katmanın kurutulması iki aşamada gerçekleştirilir:

– uçucu bileşenlerin buharlaşması için 20°C sıcaklıkta 15–20 dakika;

- 30-40 dakika boyunca 80 ° C sıcaklıkta hava sirkülasyonu olan bir termostatta.

Geliştiriciler trisodyum fosfat, soda, zayıf alkalilerin çözeltileridir. Diazo bileşikleri bazlı fotorezistler FP-383, FN-11, 350–400 satır/mm çözünürlüğe, yüksek kimyasal dirence sahiptir, ancak maliyetleri yüksektir.

Kuru film fotorezistleri Riston kaliteleri ilk olarak 1968 yılında Du Pont (ABD) tarafından geliştirilmiş olup 18 µm (kırmızı), 45 µm (mavi) ve 72 µm (yakut) kalınlığa sahiptir. SPF-2 markasının kuru film fotorezisti, 1975'ten beri 20, 40 ve 60 mikron kalınlığında üretilmekte olup, polimetil metakrilat bazlı bir polimerdir. 2 (Şekil 2.8), polietilen arasında yer alır 3 ve her biri 25 mikron kalınlığında lavsan/filmler.

Şekil 2.8. Kuru fotorezistin yapısı.

BDT'de aşağıdaki tipte kuru film fotorezistleri üretilmektedir:

- organik maddelerde kendini gösterir - SPF-2, SPF-AS-1, SRF-P;

- su alkalin - SPF-VShch2, TFPK;

- artan güvenilirlik - SPF-PNSCH;

- koruyucu - SPF-Z-VShch.

PCB tabanının yüzeyine tırtıllamadan önce, polietilen koruyucu film çıkarılır ve levhaya rulo yöntemiyle (kaplama, laminasyon) kuru fotorezist uygulanır ve 100°C'ye kadar 1 m/dakikaya kadar bir hızda ısıtılır. laminatör adı verilen özel bir cihaz. Kuru direnç, ultraviyole radyasyonun etkisi altında polimerize olur; maksimum spektral duyarlılığı 350 nm civarındadır, bu nedenle maruz kalma için cıva lambaları kullanılır. Geliştirme, jet tipi makinelerde metil klorür, dimetilformamid çözeltilerinde gerçekleştirilir.

SPF-2, özellikleri bakımından Riston fotorezistine benzer bir kuru film fotorezisttir, hem asidik hem de alkali ortamda işlenebilmektedir ve DPP üretiminin tüm yöntemlerinde kullanılmaktadır. Kullanırken geliştirme ekipmanını mühürlemek gerekir. SPF-VShch daha yüksek bir çözünürlüğe (100–150 satır/mm) sahiptir, asidik ortamda stabildir ve alkali çözeltilerde işlenebilmektedir. TFPC fotorezist (polimerizasyon bileşiminde), performansı artıran metakrilik asit içerir. Elektrokaplama öncesinde koruyucu kabartmanın ısıl işlemine tabi tutulmasını gerektirmez. SPF-AS-1, hem asidik hem de stabil olduğundan, hem çıkarma hem de ekleme teknolojilerini kullanarak bir PP modeli elde etmeyi mümkün kılar. alkali ortamlar. Işığa duyarlı tabakanın bakır alt tabakaya yapışmasını arttırmak için bileşime benzotriazol ilave edildi.

Kuru fotorezistin kullanılması, PCB üretim sürecini büyük ölçüde basitleştirir, iyi ürünlerin verimini% 60'tan% 90'a çıkarır. Burada:

– kurutma, tabaklama ve rötuşlama işlemlerinin yanı sıra kirlenme, katmanların dengesizliği hariçtir;

– metalize deliklerin fotorezist sızıntısından korunması sağlanır;

– PCB üretim sürecinin yüksek otomasyonu ve mekanizasyonu ve görüntü kontrolü sağlanır.

Kuru film fotorezist - laminatör uygulamak için kurulum (Şekil 2.9) silindirlerden oluşur 2, ödeyenler 6 ve fotorezistin iş parçalarının, silindirlerin yüzeyine bastırılması 3 Ve 4 koruyucu polietilen filmi çıkarmak için, fotorezist makarası 5, ısıtıcı 1 termostat ile.

Şekil 2.9. Laminatörün şematik diyagramı.

Boş levhanın hareket hızı 0,1 m/s'ye ulaşır, ısıtıcının sıcaklığı (105 ±5) °C'dir. АРСМ 3.289.006 NPO "Raton" (Belarus) kurulumunun tasarımı, ısıtma silindirleri arasındaki boşluğa bakılmaksızın sabit bir baskı kuvveti sağlar. PP ham malzemenin maksimum genişliği 560 mm'dir. Yuvarlanmanın bir özelliği de fotodirenç katmanının altına toz girme riskidir, bu nedenle kurulumun bir muhafaza alanında çalışması gerekir. Haddelenmiş fotorezist film, modelin bozulmasına neden olabilecek ve yapışmayı azaltabilecek tam büzülme işlemlerine maruz bırakılmadan önce en az 30 dakika süreyle tutulur.

Desenin gelişimi, metil kloroformun kimyasal ve mekanik etkilerinin bir sonucu olarak gerçekleştirilir. Arka optimal zaman Tabaklanmamış SPF'nin tamamen ortadan kaldırılması için gerekenden 1,5 kat daha uzun bir süre gerekir. Geliştirme işleminin kalitesi beş faktöre bağlıdır: geliştirme süresi, geliştirme sıcaklığı, haznedeki geliştirici basıncı, geliştirme jelinin kontaminasyonu, son durulama derecesi. Çözünmüş fotorezist geliştiricide biriktikçe gelişme hızı yavaşlar. Geliştirmeden sonra tahta, solvent kalıntıları tamamen giderilinceye kadar su ile yıkanmalıdır. 14–18°C geliştirici sıcaklığında, 0,15 MPa haznelerdeki çözelti basıncında ve 2,2 m/dak konveyör hızında SPF-2 geliştirme işleminin süresi 40–42 saniyedir.

Fotorezistin çıkarılması ve geliştirilmesi, metilen klorür içerisinde jet tipi makinelerde (ГГМЗ.254.001, АРСМЗ.249.000) gerçekleştirilir. Güçlü bir solvent olduğundan fotorezisti çıkarma işleminin hızlı bir şekilde (20-30 s) yapılması gerekir. Kurulumlar şunları sağlar: kapalı döngü Solvent kullanımında, levhaların sulanmasının ardından solventler damıtıcıya girer ve daha sonra saf solventler yeniden kullanıma alınır.

Fotorezistin açığa çıkarılması, içindeki fotokimyasal reaksiyonları başlatmayı amaçlamaktadır ve ışık kaynakları (tarama veya sabit) bulunan ve ultraviyole bölgede çalışan kurulumlarda gerçekleştirilir. Fotoğraf maskelerinin tahtaların boşluklarına tam oturması için, vakumun oluşturulduğu çerçeveler kullanılır. 600 × 600 mm yükleme çerçeveleri çalışma alanına sahip pozlama ünitesi SKCI.442152.0001 NPO "Raton", 15 pano / saat verimlilik sağlar. DRSH-1000 cıva lambasıyla maruz kalma süresi 1–5 dakika. Maruz kaldıktan sonra karanlık fotokimyasal reaksiyonu tamamlamak için Mylar koruyucu filmi çıkarmadan önce oda sıcaklığında 30 dakika tutmak gerekir.

Kuru fotorezistin dezavantajları, cam-seramik yüzeyler için kabul edilemez olan tırtıllama sırasında mekanik kuvvet uygulama ihtiyacı, katı ve sıvı atıkların imhası sorunudur. Her 1000 m 2 malzeme için 40 kg'a kadar katı ve 21 kg'a kadar sıvı atık üretilmekte olup bunların bertarafı çevre sorunu oluşturmaktadır.

Hem ızgara grafiği hem de fotokimyasal yöntemle yalıtkan bir taban üzerinde iletken bir desen elde etmek için, fotoğraf plakaları veya film üzerinde 1: 1 ölçeğinde bir desenin grafik görüntüsü olan foto maskelerin kullanılması gerekir. Fotomasklar, iletken bölümler bantlar üzerine oluşturulduğunda pozitif bir görüntüde, boşluklardan bakırın aşındırılmasıyla iletken bölümler elde edildiğinde ise negatif bir görüntüde yapılır.

Geometrik Doğruluk ve PP modelinin kalitesi öncelikle aşağıdakilere sahip olması gereken fotoğraf maskesinin doğruluğu ve kalitesiyle sağlanır:

- DFE-10 tipi bir yoğunluk ölçerde ölçülen, siyah alanların optik yoğunluğu en az 2,5 birim, şeffaf alanları 0,2 birimden fazla olmayan net ve eşit sınırları olan elemanların kontrastlı siyah beyaz görüntüsü;

– 10–30 µm'yi aşmayan minimum görüntü kusurları (boşluklarda koyu noktalar, siyah alanlarda şeffaf noktalar);

– çizim elemanlarının doğruluğu ±0,025 mm.

Bu gereksinimler büyük ölçüde yüksek kontrastlı fotoğraf plakaları ve filmleri "Mikrat-N" (SSCB), FT-41P (SSCB), RT-100 (Japonya) ve Agfalit (Almanya) tipi fotoğraf plakaları tarafından karşılanmaktadır.

Şu anda, fotoğraf maskeleri elde etmenin iki ana yöntemi kullanılmaktadır: bunları fotoğraf orijinallerinden fotoğraflamak ve program kontrollü koordinatograflar veya bir lazer ışını kullanarak bir fotoğraf filmi üzerine ışık ışınıyla çizmek. Fotoğrafik orijinallerin üretiminde, PP çizimi, emaye üzerine çizim, uygulama yapma veya kesme yoluyla düşük büzülmeli bir malzeme üzerine büyütülmüş ölçekte (10:1, 4:1, 2:1) gerçekleştirilir. Uygulama yöntemi, önceden hazırlanmış standart elemanların şeffaf bir tabana (lavsan, cam vb.) yapıştırılmasını içerir. İlk yöntem, düşük doğruluk ve yüksek iş yoğunluğu ile karakterize edilir, bu nedenle esas olarak devre tahtası prototipleri için kullanılır.

Yüksek yoğunluklu baskılı devre kartları için emaye kesimi kullanılır. Bunu yapmak için, cilalı cam levha opak bir emaye tabakasıyla kaplanır ve diyagram deseni manuel olarak kontrol edilen bir koordinatörde kesilir. Çizim doğruluğu 0,03–0,05 mm.

Yapılan fotoğraf orijinali, PP-12, EM-513, Klimsch (Almanya) tipi fotoreprodüktif baskı kameraları kullanılarak yüksek kontrastlı bir fotoğraf plakası üzerinde gerekli küçültme ile fotoğraflanır ve kontrol edilebilen ve çalışabilen fotoğraf maskeleri elde edilir. Çalışan, tekli ve grup fotoğraf maskelerinin çoğaltılması ve üretimi için, kontrol fotoğraf maskesinin negatif bir kopyasından temaslı yazdırma yöntemi kullanılır. İşlem, АРСМ 3.843.000 çarpan modelinde ±0,02 mm doğrulukla gerçekleştirilir.

Bu yöntemin dezavantajları, yüksek vasıflı emek gerektiren bir fotoğraf orijinali elde etmenin yüksek karmaşıklığı ve fotoğraf maskelerinin kalitesini düşüren geniş bir alandaki fotoğraf orijinallerinin eşit şekilde aydınlatılmasının zorluğudur.

PCB modelinin artan karmaşıklığı ve yoğunluğu, iş gücü verimliliğini artırma ihtiyacı, doğrudan fotoğraf filmi üzerinde bir tarama ışını kullanarak fotoğraf maskeleri üretmeye yönelik bir yöntemin geliştirilmesine yol açtı. Işık huzmesiyle fotomask üretimi için program kontrollü koordinatograflar geliştirilmiştir. Panoların makine tasarımına geçişle birlikte, bilgisayardan alınan iletkenlerin koordinatlarını içeren delikli bant, üzerinde fotoğraf maskesinin otomatik olarak gerçekleştirildiği koordinatörün okuyucusuna girildiği için çizim yapma ihtiyacı ortadan kalkar.

Koordinatör (Şekil 2.10) bir vakum masasından oluşur 8, filmin, fotoğraf kafalarının ve kontrol ünitesinin / sabitlendiği yer. Masa, hassas kurşun vidalar yardımıyla karşılıklı iki dik yönde yüksek hassasiyetle hareket eder 9 ve 3, step motorlar tarafından tahrik edilir 2 Ve 10. Fotoğraf kafası aydınlatıcıyı açar 4, odaklama sistemi 5, dairesel açıklık 6 ve fotokapı 7. Diyafram, PP modelinin belirli bir elemanını oluşturan ve step motor miline sabitlenmiş bir dizi deliğe (25-70) sahiptir. Çalışma programına uygun olarak kontrol ünitesinden gelen sinyaller tabla sürücüsünün step motorlarına, diyaframa ve aydınlatıcıya beslenir. Modern koordinat kaydediciler (Tablo 5.4), sabit bir ışık rejimini otomatik olarak koruyan, fotoğraf maskeleri hakkındaki bilgileri bilgisayardan filme 1: 2 ölçeğinde çıkaran sistemlerle donatılmıştır; 1:1; 2:1; 4:1.

Pirinç. 5.10. Koordinatörün şeması.

Baskılı devre kartının üretimi için şu malzemeleri seçmemiz gerekir: baskılı devre kartının dielektrik tabanı için malzeme, baskılı iletkenler için malzeme ve neme karşı koruyucu kaplama için malzeme. İlk olarak PCB'nin dielektrik tabanının malzemesini tanımlayacağız.

Çok çeşitli bakır folyo laminatları vardır. İki gruba ayrılabilirler:

- kağıt bazında;

- fiberglas bazlı.

Sert tabakalar şeklindeki bu malzemeler, sıcak presleme yoluyla bir bağlayıcıyla birbirine tutturulmuş birkaç kağıt veya cam elyaf katmanından oluşturulur. Bağlayıcı genellikle kağıt için fenolik reçine veya cam elyafı için epoksi reçinedir. Bazı durumlarda polyester, silikon reçineler veya floroplast da kullanılabilir. Laminatların bir veya her iki tarafı standart kalınlıkta bakır folyo ile kaplanır.

Bitmiş baskılı devre kartının özellikleri, ham maddelerin spesifik kombinasyonuna ve ayrıca kartların işlenmesini içeren teknolojiye bağlıdır.

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. Getinax levhalar çok ucuz oldukları için tüketici ekipmanlarında kullanılmak üzere tasarlanmıştır.

Epoksi getinaks aynı kağıt bazında 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.

bükülme mukavemeti ve darbe dayanımı Baskılı devre kartları, üzerine kurulu büyük kütleli elemanlardan zarar görmeden yüklenebilmesi için yeterince yüksek olmalıdır.

Kural olarak, kaplama delikli levhalarda fenolik ve epoksi getinak bazlı laminatlar kullanılmaz. Bu tür levhalarda deliklerin duvarlarına ince bir bakır tabakası uygulanır. Bakırın ısıl genleşme katsayısı fenolik getinaklardan 6-12 kat daha az olduğundan, bir baskılı devre kartına maruz kalan termal şok sırasında deliklerin duvarlarındaki metalize tabakanın çatlama riski vardır. grup lehimleme makinesi.

Deliklerin duvarlarındaki metalize katmandaki çatlak, bağlantının güvenilirliğini önemli ölçüde azaltır. Epoksi cam elyaf kullanılması durumunda, ısıl genleşme katsayılarının oranı yaklaşık olarak üçe eşit olup, deliklerde çatlama riski oldukça azdır.

Bazların özelliklerinin karşılaştırılmasından, epoksi cam elyafından elde edilen bazların her bakımdan (maliyet hariç) getinaklardan elde edilen bazlardan üstün olduğu anlaşılmaktadır. Epoksi fiberglastan yapılmış baskılı devre kartları, fenolik ve epoksi getinaklardan yapılmış baskılı devre kartlarından daha az deformasyonla karakterize edilir; ikincisi fiberglastan on kat daha fazla deformasyon derecesine sahiptir.

Farklı laminat türlerinin bazı özellikleri Tablo 4'te sunulmaktadır.

Tablo 4 - Farklı laminat türlerinin özellikleri

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

Dielektrik tabanı folyolamak için kullanılan folyo olarak bakır, alüminyum veya nikel folyo kullanılabilir. Fakat alüminyum folyo Lehimlenmesi zor olduğundan bakırdan daha düşüktür ve nikelin maliyeti yüksektir. Bu nedenle folyo olarak bakırı seçiyoruz.

bakır folyoçeşitli kalınlıklarda mevcuttur. En geniş uygulama yelpazesi için standart folyo kalınlıkları 17,5'tir; 35; 50; 70; 105 mikron. Bakır kalınlığı aşındırması 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 seçimi

Tüm PCB üretim süreçleri çıkarmalı ve yarı katkılı olarak ayrılabilir.

çıkarma işlemi ( çıkarma-çıkarma) iletken bir desen elde etmek için iletken folyonun bölümlerinin aşındırma yoluyla seçici olarak çıkarılmasından oluşur.

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

Yarı katkılı işlem, daha sonra boşluklardan uzaklaştırılan ince (yardımcı) bir iletken kaplamanın ön uygulamasını içerir.

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 pozitif yöntemle çift taraflı folyo dielektrik temelinde yapılacaktır. Bu yöntem, 0,25 mm genişliğe kadar iletkenlerin elde edilmesini mümkün kılar. İletken desen çıkarma yöntemiyle elde edilir.

2 İLETKEN DESENİNİN ELEMANLARININ HESAPLANMASI

2.1 Montaj deliği çaplarının hesaplanması

Baskılı devre kartlarının yapısal ve teknolojik hesaplaması, iletken elemanlar, fotomask, taban, delme vb. desenindeki üretim hataları dikkate alınarak gerçekleştirilir. Sınır değerleri Beş montaj yoğunluğu sınıfı için tasarım ve üretim sırasında sağlanabilecek baskılı kablolamanın ana parametreleri Tablo 4'te gösterilmektedir.

Tablo 4 - Basılı kablolamanın ana parametrelerinin sınır değerleri

Tablo şunları gösterir:

t iletkenin genişliğidir;

S iletkenler, pedler, iletken ve ped veya iletken ve kaplama deliği arasındaki mesafedir;

b, delinmiş deliğin kenarından bu deliğin temas pedinin (garanti kemeri) kenarına kadar olan mesafedir;

g, kaplama deliğinin minimum çapının levha kalınlığına oranıdır.

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 - Teknolojik parametrelerin sınır değerleri

Tablo 5 devamı

Kaplamalı (üzerinden) deliğin minimum çapı:

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

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

H calc, levhanın folyo dielektrik kalınlığıdır.

Firmamız üretmektedir baskılı panolar S Tipik FR4'ten 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.

Isı direncine yönelik daha yüksek gereksinimler için veya kurulum e panolar Kurşunsuz fırında (t 260 °C'ye kadar) yüksek sıcaklıkta FR4 Yüksek Tg kullanılır.

için temel malzemeler baskılı panolar:

"+" - Kural olarak stokta

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

Çok katmanlı için önceden hazırlanmış ("bağlama" 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 sıcaklık 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;
• özgül hacim elektrik direnci (Ohm·m): 1 x 1012;
• dielektrik sabiti: 4,8;
• folyo soyulma mukavemeti (N): 1,8.

FAF-4D

• Folyonun şerit başına tabana yapışma mukavemeti 10 mm, N (kgf), 17,6(1,8)'den az değil
• 106 Hz frekansta dielektrik kayıp açısının tanjantı, en fazla 7 x 10-4
• 1 MHz'de 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° С
• Üretilen levha ölçüleri mm (Sacın genişlik ve uzunluğundaki sapma maksimum 10 mm'dir.) 500x500

HA50

Dikkat: Tip 1 ve Tip 3 mevcuttur; tipi ne zaman belirtin? emir e.

T111

• Alüminyum tabanın kalınlığı 1,5 mm'dir
• Dielektrik kalınlığı - 100 mikron
• Bakır folyo kalınlığı - 35 mikron
• Dielektrik malzemenin ısıl iletkenliği - 2,2 W/mK
• Dielektrik termal direnci - 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 “yeşillik”) - iletkenleri lehimleme sırasında lehim ve akıdan ve ayrıca aşırı ısınmadan korumak için tasarlanmış dayanıklı bir malzeme tabakası. Maske iletkenleri kaplar ve kontak pedlerini ve bıçak konektörlerini açık bırakır. Bir lehim maskesi uygulama yöntemi, bir fotorezistin uygulanmasına benzer - ped desenli bir fotomask kullanılarak, PP'ye uygulanan maske malzemesi aydınlatılır ve polimerize edilir, lehim pedlerinin bulunduğu alanlar aydınlatılmaz 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, sıvı ışığa duyarlı termoset, 15-30 mikron kalınlığında, TAIYO INK (Japonya).

Aşağıdaki kuruluşlar ve son ürün üreticileri tarafından onaylanmıştır: 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), sıvı iki bileşenli lehimleme maske, Coates Electrografis Ltd (İngiltere), kalınlık 15-30 mikron;

PSR-4000LEW3

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

Laminer D5030

- sıkıcı film maske DUNACHEM (Almanya) tarafından üretilen, 75 mikron kalınlığında, viyajların çadırlanmasını sağlayan, yüksek yapışma özelliğine sahip.

İşaretleme

SunChemical XZ81(beyaz)

SunChemical XZ85(siyah)

SunChemical (Büyük Britanya) elek yöntemiyle uygulanan termal olarak kürlenen işaretleme boyaları.

Markalama mürekkebi AGFA DiPaMat Legend Ink Wh04 (beyaz)

Endüstriyel yazıcıda mürekkep püskürtmeli markalama için akrilik UV + termoset mürekkep.