Pentru a face baza placă de circuit imprimat se folosesc dielectrici din folie și non-folie - materiale getinax, fibră de sticlă, fluoroplastică, polistiren, ceramică și metal (cu strat izolator de suprafață).

materiale din folie- acestea sunt materiale plastice presate multistrat din hartie izolatoare sau fibra de sticla, impregnate cu rasina artificiala. Sunt acoperite pe una sau ambele fețe cu folie electrolitică cu grosimea de 18; 35 și 50 µm.

Folia de fibra de sticla de clasele SF este produsa in foi cu dimensiunile de 400 × 600 mm si o grosime a tablei de pana la 1 mm si 600 × 700 mm cu o grosime a tablei mai mare, este recomandata pentru placile care sunt operate la temperaturi de pana la 120 ° C.

Proprietățile fizice și mecanice mai înalte și rezistența la căldură au fibră de sticlă SFPN.

Slofoditul dielectric are o folie de cupru de 5 µm grosime, care se obține prin evaporarea cuprului în vid.

Pentru plăcile multistrat și flexibile, se utilizează fibră de sticlă termorezistentă a mărcilor STFI și FTS; sunt operate în intervalul de temperatură de la minus 60 până la plus 150°C.

Dielectricul STEF nefoilat este metalizat cu un strat de cupru în timpul fabricării unei plăci de circuit imprimat.

Folia este fabricată din cupru de înaltă puritate, conținutul de impurități nu depășește 0,05%. Cuprul are o conductivitate electrică ridicată, este relativ rezistent la coroziune, deși necesită strat protectiv.

Pentru cablarea tipărită se alege valoarea curentului admisibil: pentru folie 100–250 A/mm2, pentru cupru galvanic 60–100 A/mm2.

Pentru producerea cablurilor imprimate se folosesc folii armate din fluoroplastic.

Plăcile ceramice pot funcționa în intervalul de temperatură de 20...700ºС. Sunt fabricate din materii prime minerale (de exemplu, nisip de cuarț) prin presare, turnare prin injecție sau turnare film.

placi metalice utilizat la produse cu o sarcină mare de curent.

Ca bază se folosesc aliaje de aluminiu sau fier-nichel. Un strat izolator pe suprafața aluminiului este obținut prin oxidare anodică cu o grosime de zeci până la sute de micrometri și o rezistență de izolație de 109-1010 ohmi.

Grosimea conductorului se ia 18; 35 și 50 µm. În funcție de densitatea modelului conductiv, plăcile de circuite imprimate sunt împărțite în cinci clase:

- prima clasă se caracterizează prin cea mai mică densitate a modelului conductor și lățimea conductorului și goluri mai mari de 0,75 mm;

- clasa a cincea are cea mai mare densitate a modelului și lățimea conductorului și goluri de 0,1 mm.

Deoarece conductorul imprimat are o masă mică, forța de aderență a acestuia la bază este suficientă pentru a rezista supraîncărcărilor mecanice alternative care acționează asupra conductorului până la 40 qîn intervalul de frecvență 4–200 Hz.

Standardele pentru materialele plăcilor de circuite imprimate sunt prezentate mai jos în secțiunea relevantă „Standardizarea producției de plăci de circuite imprimate”.

Acum majoritatea circuitelor electronice sunt realizate folosind plăci de circuite imprimate. Conform tehnologiilor de fabricare a plăcilor de circuit imprimat, se realizează și unități prefabricate de microelectronice - module hibride care conțin componente de diferite scopuri funcționale și grade de integrare. Plăcile cu circuite imprimate multistrat și componentele electronice cu un grad ridicat de integrare fac posibilă reducerea caracteristicilor de greutate și dimensiune a unităților electronice și tehnologice de computer. Acum placa de circuit imprimat are mai mult de o sută de ani.

Placă de circuit imprimat

Aceasta este (în engleză PCB - placă de circuit imprimat)- placa electrica material izolator(getinax, textolit, fibră de sticlă și alți dielectrici similari), pe suprafața cărora se aplică cumva benzi subțiri conductoare de electricitate (conductoare imprimate) cu plăcuțe de contact pentru conectarea elementelor radio montate, inclusiv module și circuite integrate. Această formulare este preluată literal din dicționarul politehnic.

Există o formulare mai generală:

O placă de circuit imprimat este o structură de interconexiuni electrice fixe pe o bază izolatoare.

Principalele elemente structurale ale unei plăci de circuit imprimat sunt o bază dielectrică (rigidă sau flexibilă) pe suprafața căreia se află conductori. Baza dielectrică și conductorii sunt elementele necesare și suficiente pentru ca o placă de circuit imprimat să fie o placă de circuit imprimat. Pentru instalarea componentelor și conectarea acestora la conductori se folosesc elemente suplimentare: plăcuțe de contact, găuri de tranziție metalizate și de montare, lamele de conector, zone pentru îndepărtarea căldurii, suprafețe de ecranare și purtătoare de curent etc.

Trecerea la plăcile cu circuite imprimate a marcat un salt calitativ în proiectarea echipamentelor electronice. Placa de circuit imprimat combină funcțiile unui purtător de radioelemente și conexiune electrica astfel de elemente. Această din urmă funcție nu este fezabilă dacă nu este asigurat un nivel suficient de rezistență de izolație între conductori și alte elemente conductoare ale plăcii de circuit imprimat. Prin urmare, substratul PCB trebuie să acționeze ca un izolator.

Referință istorică

În anii 1920 și 1930, multe brevete au fost emise pentru modelele de plăci de circuite imprimate și metodele de realizare a acestora. Primele metode de fabricare a plăcilor cu circuite imprimate au rămas predominant aditive (dezvoltarea ideilor lui Thomas Edison). Dar în forma sa modernă, placa de circuit imprimat a apărut datorită utilizării tehnologiilor împrumutate din industria tipografică. Placă de circuit imprimat - o traducere directă din termenul de tipărire în limba engleză printing plate ("formular de imprimare", sau "matrice"). Prin urmare, inginerul austriac Paul Eisler este considerat adevăratul „părinte al plăcilor de circuite imprimate”. El a fost primul care a ajuns la concluzia că tehnologiile de imprimare (scădere) pot fi utilizate pentru producția în masă a plăcilor de circuite imprimate. În tehnologiile subtractive, o imagine se formează prin eliminarea fragmentelor inutile. Paul Eisler a elaborat tehnologia depunerii galvanice a foliei de cupru și gravarea acesteia cu clorură ferică. Tehnologiile de producție în masă a plăcilor cu circuite imprimate erau solicitate deja în timpul celui de-al doilea război mondial. Și de la mijlocul anilor 1950, formarea plăcilor de circuite imprimate a început ca o bază constructivă pentru echipamentele radio nu numai pentru uz militar, ci și pentru uz casnic.

materiale PCB

Dielectrice de bază pentru plăci de circuite imprimate

Cunoașterea parametrilor materialelor pentru plăcile cu circuite imprimate, atât monostrat, cât și multistrat, este importantă pentru toți cei implicați în aplicarea acestora, în special pentru plăcile cu circuite imprimate ale dispozitivelor cu viteză crescută și cuptor cu microunde. Atunci când proiectează un MPP, dezvoltatorii se confruntă cu sarcini precum:
- calculul rezistenței de undă a conductoarelor de pe placă;
- calculul valorii izolației interstrat de înaltă tensiune;
- alegerea structurii găurilor oarbe și ascunse.
Opțiunile disponibile și grosimile diferitelor materiale sunt prezentate în tabelele 2-6. Trebuie luat în considerare faptul că toleranța de grosime a materialului este de obicei de până la ±10%, prin urmare toleranța de grosime a plăcii multistrat finite nu poate fi mai mică de ±10%.

Tg - temperatura de tranziție sticloasă (defecțiune structurală)

Dk - constantă dielectrică

Dielectrice de bază pentru plăci de circuite imprimate cu microunde

Modelele tipice ale plăcilor cu circuite imprimate se bazează pe utilizarea tipului standard din fibră de sticlă FR4, cu o temperatură de funcționare de -50 până la +110 °C și o temperatură de tranziție vitroasă Tg (înmuiere) de aproximativ 135 °C.
Cu cerințe crescute pentru rezistența la căldură sau la montarea plăcilor într-un cuptor fără plumb (t până la 260 °C), o temperatură ridicată FR4 Tg ridicat sau FR5.
Când sunt utilizate cerințele pentru funcționarea continuă la temperaturi ridicate sau cu schimbări bruște de temperatură poliimidă. În plus, poliimida este utilizată pentru fabricarea de plăci de circuite de înaltă fiabilitate, pentru aplicații militare și, de asemenea, în cazurile în care este necesară o rezistență dielectrică crescută.
Pentru placi cu circuite cu microunde(peste 2 GHz) se aplică straturi separate material pentru microunde, sau întreaga placă este realizată din material pentru microunde. Cei mai cunoscuți furnizori de materiale speciale sunt Rogers, Arlon, Taconic, Dupont. Costul acestor materiale este mai mare decât FR4 și este prezentat în mod convențional în penultima coloană a tabelului în raport cu costul FR4.

* Dk - constantă dielectrică

Dk - permitivitate

Acoperiri cu plăci PCB

Cel mai adesea, tampoanele sunt acoperite cu aliaj de staniu-plumb sau PBC. Metoda de aplicare și nivelare a suprafeței lipiturii se numește HAL sau HASL (din limba engleză Hot Air Solder Leveling - solder leveling with hot air). Această acoperire oferă cea mai bună lipibilitate a plăcuțelor. Cu toate acestea, acesta este înlocuit cu acoperiri mai moderne, de regulă, compatibile cu cerințele directivei internaționale RoHS.

Această directivă impune interzicerea prezenței substanțelor nocive, inclusiv a plumbului, din produse. Până acum, RoHS nu se aplică pe teritoriul țării noastre, dar amintirea existenței sale este utilă.

Opțiunile posibile pentru acoperirea site-urilor WFP sunt în Tabelul 7.

HASL este aplicabil universal, dacă nu se specifică altfel.

Aurire prin imersie (chimică). folosit pentru a oferi o suprafață mai netedă a plăcii (acest lucru este important în special pentru plăcuțele BGA), dar are o lipire puțin mai mică. Lipirea la cuptor se realizează aproape în același mod ca HASL, dar lipirea manuală necesită utilizarea fluxurilor speciale. Acoperirea organică sau OSP protejează suprafața de cupru de oxidare. Dezavantajul său este o perioadă scurtă de păstrare a lipirii (mai puțin de 6 luni).

tabla de imersie oferă o suprafață netedă și o bună lipire, deși are, de asemenea, o durată de viață limitată. HAL fără plumb are aceleași proprietăți ca și cea care conține plumb, dar compoziția de lipit este de aproximativ 99,8% staniu și 0,2% aditivi.

Contacte conectorului lamei, supuse frecării în timpul funcționării plăcii, sunt galvanizate cu un strat de aur mai gros și mai rigid. Ambele tipuri de placare cu aur folosesc un strat de bază de nichel pentru a preveni difuzarea aurului.

Notă: Toate finisajele, cu excepția HASL, sunt conforme cu RoHS și sunt potrivite pentru lipirea cu lipituri fără plumb.

Acoperiri de protecție și alte tipuri de acoperiri pentru plăci de circuite imprimate

Acoperirile de protecție sunt utilizate pentru a izola suprafețele conductoarelor care nu sunt destinate lipirii.

Pentru a completa imaginea, luați în considerare scopul funcțional și materialele acoperirilor plăcilor de circuite imprimate.

1. Masca de sudura - aplicat pe suprafața plăcii pentru a proteja conductorii de scurtcircuite accidentale și murdărie, precum și pentru a proteja fibra de sticlă de șocurile termice în timpul lipirii. Masca nu poartă nicio altă sarcină funcțională și nu poate servi ca protecție împotriva umezelii, mucegaiului, deteriorărilor etc. (cu excepția cazurilor în care sunt utilizate tipuri speciale de măști).
2. Marcare - aplicat pe placă cu vopsea peste mască pentru a simplifica identificarea plăcii în sine și a componentelor amplasate pe aceasta.
3. Mască peelabilă - se aplică zonelor specificate ale plăcii care trebuie protejate temporar, de exemplu, împotriva lipirii. În viitor, este ușor de îndepărtat, deoarece este un compus asemănător cauciucului și pur și simplu se dezlipește.
4. Acoperire de contact cu carbon - aplicat în anumite locuri de pe tablă ca câmpuri de contact pentru tastaturi. Acoperirea are o conductivitate bună, nu se oxidează și este rezistentă la uzură.
5. Elemente rezistive din grafit - poate fi aplicat pe suprafața plăcii pentru a acționa ca rezistențe. Din păcate, acuratețea valorilor nominale nu este mare - nu mai precis ± 20% (cu ajustare cu laser - până la 5%).
6. jumperi de contact argintii - poate fi aplicat ca conductori suplimentari, creând un alt strat conductor atunci când nu există suficient spațiu pentru rutare. Sunt utilizate în principal pentru plăci de circuite imprimate cu un singur strat și față-verso.

Design PCB

Cel mai îndepărtat predecesor al plăcilor de circuite imprimate este firul obișnuit, cel mai adesea izolat. Avea un dezavantaj semnificativ. În condiții de vibrații mari, a necesitat utilizarea unor elemente mecanice suplimentare pentru fixarea acestuia în interiorul REA. Pentru aceasta s-au folosit suporturi pe care au fost instalate elemente radio, elementele radio în sine și elemente structurale pentru conexiuni intermediare, fire de fixare. Acesta este un montaj masiv.

Plăcile cu circuite imprimate nu prezintă aceste deficiențe. Conductorii lor sunt fixați la suprafață, poziția lor este fixă, ceea ce face posibilă calcularea conexiunilor lor reciproce. În principiu, plăcile cu circuite imprimate se apropie acum de modelele plate.

În stadiul inițial al aplicării, plăcile de circuite imprimate aveau un aranjament cu o singură față sau cu două fețe de piste conductoare.

PCB cu o singură față- aceasta este o placă, pe o parte a căreia există conductori imprimați. La plăcile cu circuite imprimate pe două fețe, conductorii ocupau și partea greșită goală a plăcii. Iar pentru conectarea lor au fost propuse diverse variante, dintre care cele mai frecvente sunt via via-uri metalizate. În fig. unu.

PCB cu două fețe- folosirea lor în loc de unilateral a fost primul pas către trecerea de la plan la volum. Dacă abstragem (aruncăm mental substratul unei plăci de circuit imprimat cu două fețe), atunci obținem o construcție tridimensională a conductorilor. Apropo, acest pas a fost făcut destul de repede. Aplicarea lui Albert Hanson a indicat deja posibilitatea de a plasa conductori pe ambele părți ale substratului și de a le conecta folosind găuri traversante.

Orez. Fig. 1. Fragmente ale designului plăcilor cu circuite imprimate a) cu o singură față și 6) cu două fețe: 1 - orificiu de montare, 2 - pad, 3 - conductor, 4 - substrat dielectric, 5 - prin orificiu metalizat

Dezvoltarea ulterioară a electronicii - microelectronica a dus la utilizarea componentelor multi-pin (cipurile pot avea mai mult de 200 de pini), numărul componentelor electronice a crescut. La rândul său, utilizarea microcircuitelor digitale și creșterea performanței acestora a condus la creșterea cerințelor pentru ecranarea lor și distribuția puterii către componente, pentru care au fost incluse straturi conductoare speciale de ecranare în plăcile multistrat ale dispozitivelor digitale (de exemplu, computere). ). Toate acestea au dus la creșterea interconexiunilor și la complicarea acestora, ceea ce a dus la creșterea numărului de straturi. În plăcile de circuite imprimate moderne, poate fi mult mai mult de zece. Într-un fel, placa de circuit imprimat multistrat a câștigat volum.

Construcția de plăci de circuite imprimate multistrat

În prima versiune, cea mai comună, straturile interioare ale plăcii sunt formate din fibră de sticlă laminată cu cupru cu două fețe, care se numește „miez”. Straturile exterioare sunt realizate din folie de cupru presată pe straturile interioare cu un liant - un material rășinos numit „prepreg”. După presare la temperatură ridicată, se formează o „plăcintă” a unei plăci de circuit imprimat multistrat, în care sunt apoi găurite și metalizate. Mai puțin obișnuită este a doua opțiune, când straturile exterioare sunt formate din „miezuri” ținute împreună de preimpregnat. Aceasta este o descriere simplificată, există multe alte modele bazate pe aceste opțiuni. Cu toate acestea, principiul de bază este că preimpregnatul acționează ca un liant între straturi. Evident, nu poate exista nicio situație în care două „miezuri” cu două fețe să fie unul lângă altul fără un tampon de preimpregnat, dar structura folie-prepreg-foil-preg...etc este posibilă și este adesea folosită în plăci cu combinații complexe. de găuri oarbe şi îngropate.

Plăcile cu circuite imprimate multistrat reprezintă acum două treimi din producția mondială de plăci cu circuite imprimate din punct de vedere al valorii, deși sunt inferioare plăcilor cu o singură față și cu două fețe din punct de vedere cantitativ.

Schematic (simplificat) este prezentat în fig. 2. Conductorii din astfel de plăci de circuite imprimate sunt plasați nu numai pe suprafață, ci și în cea mai mare parte a substratului. În același timp, a fost păstrată aranjarea stratificată a conductorilor unul față de celălalt (o consecință a utilizării tehnologiilor de imprimare plană). Stratificarea este inevitabil prezentă în denumirile plăcilor de circuite imprimate și a elementelor acestora - unilateral, dublu, multistrat etc. Stratificarea reflectă într-adevăr construcția și tehnologiile de fabricare a plăcilor de circuit imprimat corespunzătoare acestui construct.

Orez. Fig. 2. Fragment de proiectare a unei plăci de circuit imprimat multistrat: 1 - orificiu metalic, 2 - microvia oarbă, 3 - microvia ascunsă, 4 - straturi, 5 - găuri interstrat ascunse, 6 - plăcuțe

În realitate, designul plăcilor cu circuite imprimate multistrat diferă de cele prezentate în Fig. 2.

În ceea ce privește structura sa, MPP este mult mai complicat decât plăcile cu două fețe, la fel ca și tehnologia pentru producția lor. Și structura lor în sine diferă semnificativ de cea prezentată în Fig. 2. Acestea includ straturi suplimentare de scut (sol și putere), precum și mai multe straturi de semnal.

În realitate ele arată astfel:

a) Schematic	Pentru a asigura comutarea între straturile MFP, sunt utilizate joncțiuni interstrat (vias) și microvias (microvias). 3.a. Tranzițiile interstraturilor pot fi realizate sub formă de găuri care conectează straturile exterioare între ele și straturile interioare. De asemenea, sunt folosite tranzițiile surde și ascunse. O joncțiune oarbă este un canal metalizat de conectare, vizibil doar din partea de sus sau de jos a plăcii. Viasurile ascunse sunt folosite pentru a interconecta straturile interne ale plăcii. Utilizarea lor face posibilă simplificarea semnificativă a aspectului plăcilor, de exemplu, un design MPC cu 12 straturi poate fi redus la unul echivalent cu 8 straturi. comutarea. Special pentru montaj de suprafață Au fost dezvoltate microvia care conectează pad-urile și straturile de semnal.
c) pentru claritate în formă 3D	Pentru fabricarea plăcilor de circuite imprimate multistrat, mai multe dielectrice laminate cu folie sunt conectate între ele, pentru care se folosesc garnituri de lipire - preimpregnate. În Figura 3.c, preimpregnatul este prezentat în alb. Preimpregnatul lipește straturile unei plăci de circuit imprimat multistrat prin presare termică. Grosimea totală a plăcilor cu circuite imprimate multistrat crește disproporționat de repede pe măsură ce crește numărul de straturi de semnal. În acest sens, este necesar să se țină seama de raportul mare dintre grosimea plăcii și diametrul găurilor traversante, care este un parametru foarte strict pentru procesul de placare a găurilor traversante. Cu toate acestea, chiar și având în vedere dificultatea de a placa găurile de trecere cu diametru mic, producătorii de plăci de circuite imprimate multistrat preferă să atingă o densitate mare de ambalare cu straturi relativ ieftine decât cu mai puține straturi de densitate mare, dar în mod corespunzător mai scumpe.
cu) Imagine 3	Figura 3.c prezintă o structură aproximativă de strat a unei plăci de circuit imprimat multistrat cu o indicație a grosimilor acestora.

Vladimir Urazaev [L.12] consideră că dezvoltarea structurilor și tehnologiilor în microelectronică este în conformitate cu legea existentă în mod obiectiv a dezvoltării sistemelor tehnice: sarcinile legate de plasarea sau deplasarea obiectelor se rezolvă prin trecerea de la un punct la o linie, de la o linie la o linie. plan, de la un plan la spațiu tridimensional.

Cred că plăcile de circuite imprimate vor trebui să respecte această lege. Există o posibilitate potențială de implementare a unor astfel de plăci cu circuite imprimate pe mai multe niveluri (nivel infinit). Acest lucru este dovedit de experiența bogată în utilizarea tehnologiilor laser în producția de plăci de circuite imprimate, experiența la fel de bogată în utilizarea stereolitografiei laser pentru a forma obiecte tridimensionale din polimeri, tendința de a crește rezistența la căldură a materialelor de bază etc. Evident. , astfel de produse vor trebui să se numească altfel. Deoarece termenul „placă cu circuite imprimate” nu va mai reflecta nici conținutul lor intern, nici tehnologia de fabricație.

Poate că va fi.

Dar mi se pare că structurile tridimensionale în proiectarea plăcilor de circuite imprimate sunt deja cunoscute - acestea sunt plăci de circuite imprimate multistrat. Iar montarea volumetrică a componentelor electronice cu amplasarea plăcuțelor de contact pe toate suprafețele componentelor radio reduce capacitatea de fabricație a instalării acestora, calitatea interconexiunilor și complică testarea și întreținerea acestora.

Viitorul va spune!

Plăci de circuite imprimate flexibile

Pentru majoritatea oamenilor, o placă de circuit imprimat este doar o placă rigidă cu interconexiuni conductoare electric.

Plăcile de circuite imprimate rigide sunt cel mai masiv produs folosit în electronica radio, despre care aproape toată lumea îl știe.

Există însă și plăci de circuite imprimate flexibile, care își extind din ce în ce mai mult gama de aplicații. Un exemplu sunt așa-numitele cabluri flexibile imprimate (bucle). Astfel de plăci de circuite imprimate îndeplinesc un domeniu limitat de funcții (funcția substratului pentru radioelemente este exclusă). Acestea servesc la conectarea plăcilor de circuite imprimate convenționale, înlocuind pachetele. Plăcile cu circuite imprimate flexibile capătă elasticitate datorită faptului că „substratul” lor polimeric este într-o stare foarte elastică. Plăcile cu circuite imprimate flexibile au două grade de libertate. Ele pot fi chiar pliate într-o bandă Möbius.

Imagine 4

Unul sau chiar două grade de libertate, dar libertate foarte limitată, pot fi acordate și plăcilor de circuite imprimate rigide obișnuite, în care matricea polimerică a substratului este într-o stare rigidă, sticloasă. Acest lucru se realizează prin reducerea grosimii substratului. Unul dintre avantajele plăcilor cu circuite imprimate în relief realizate din dielectrici subțiri este capacitatea de a le oferi o „rotunjitate”. Astfel, devine posibilă coordonarea formei acestora și a formei obiectelor (rachete, obiecte spațiale etc.) în care pot fi amplasate. Rezultatul este o economie semnificativă în volumul intern al produselor.

Dezavantajul lor semnificativ este că, odată cu creșterea numărului de straturi, flexibilitatea unor astfel de plăci cu circuite imprimate scade. Și utilizarea componentelor convenționale inflexibile face necesară fixarea formei acestora. Deoarece îndoirile unor astfel de plăci de circuite imprimate cu componente inflexibile duc la solicitări mecanice mari în punctele de conectare a acestora cu placa de circuite imprimate flexibile.

O poziție intermediară între plăcile de circuite imprimate rigide și flexibile este ocupată de plăci de circuite imprimate „vechi”, constând din elemente rigide pliate ca un acordeon. Astfel de „acordeoane” au condus probabil la ideea de a crea plăci de circuite imprimate multistrat. Plăcile moderne de circuite imprimate flexibile-rigide sunt implementate într-un mod diferit. Vorbim în principal despre plăci cu circuite imprimate multistrat. Ele pot combina straturi rigide și flexibile. Dacă straturile flexibile sunt scoase din cele rigide, se poate obține o placă de circuit imprimat formată dintr-un fragment rigid și flexibil. O altă opțiune este să conectați două fragmente rigide cu unul flexibil.

Clasificarea modelelor PCB bazată pe stratificarea modelului lor conductiv acoperă majoritatea, dar nu toate modelele PCB. De exemplu, pentru fabricarea plăcilor de circuite țesute sau a buclelor, nu imprimarea de tipărire, ci echipamentele de țesut s-au dovedit a fi potrivite. Astfel de „plăci cu circuite imprimate” au deja trei grade de libertate. La fel ca țesăturile obișnuite, ele pot lua cele mai bizare forme și forme.

Plăci cu circuite imprimate cu conductivitate termică ridicată

Recent, a existat o creștere a disipării căldurii a dispozitivelor electronice, care este asociată cu:

Creșterea performanței sistemelor de calcul,

nevoi de comutare de putere mare,

Utilizarea în creștere a componentelor electronice cu disipare crescută a căldurii.

Acesta din urmă se manifestă cel mai clar în tehnologia de iluminat LED, unde interesul pentru crearea de surse de lumină bazate pe LED-uri ultraluminoase de mare putere a crescut brusc. Eficiența luminoasă a LED-urilor semiconductoare a atins deja 100lm/W. Astfel de LED-uri ultraluminoase înlocuiesc lămpile incandescente convenționale și sunt utilizate în aproape toate domeniile tehnologiei de iluminat: lămpi de iluminat stradal, iluminat auto, iluminat de urgență, panouri publicitare, panouri LED, indicatoare, tickere, semafoare etc. Aceste LED-uri au devenit indispensabile în iluminatul decorativ, în sistemele de iluminat dinamic datorită lor culoare monocromăși viteza de pornire. De asemenea, este avantajos să le folosiți acolo unde este necesar să economisiți energie drastic, acolo unde întreținerea frecventă este costisitoare și unde cerințele de siguranță electrică sunt ridicate.

Studiile arată că aproximativ 65-85% din electricitatea în timpul funcționării LED-ului este transformată în căldură. Totuși, sub rezerva regimurilor termice recomandate de producătorul de LED-uri, durata de viață a LED-ului poate ajunge la 10 ani. Dar, dacă regimul termic este încălcat (de obicei, aceasta este o funcționare cu o temperatură de joncțiune mai mare de 120 ... 125 ° C), durata de viață a LED-ului poate scădea de 10 ori! Și în caz de nerespectare gravă a condițiilor termice recomandate, de exemplu, la pornirea LED-urilor de tip emițător fără radiator mai mult de 5-7 secunde, LED-ul se poate defecta chiar și la prima pornire. Creșterea temperaturii de tranziție duce, în plus, la o scădere a luminozității strălucirii și la o schimbare a lungimii de undă de funcționare. Prin urmare, este foarte important să se calculeze corect regimul termic și, dacă este posibil, să se disipeze cât mai mult căldura generată de LED.

Marii producători de LED-uri de mare putere precum Cree, Osram, Nichia, Luxeon, Seoul Semiconductor, Edison Opto etc., au fabricat de mult module LED sau clustere pe plăci de circuite imprimate cu bază metalică (în clasificarea internațională IMPCB - Insulated Metal Printed Circuit). Placă sau AL PCB - plăci de circuite imprimate pe o bază de aluminiu).

Figura 5

Aceste plăci de circuit imprimat pe bază de aluminiu au o rezistență termică scăzută și fixă, care permite, atunci când sunt instalate pe un calorifer, să asigure pur și simplu disiparea căldurii de la joncțiunea p-n a LED-ului și să asigure funcționarea acestuia pe toată durata de viață.

Cuprul, aluminiul, diverse tipuri de ceramică sunt utilizate ca materiale cu conductivitate termică ridicată pentru bazele unor astfel de plăci de circuite imprimate.

Probleme ale tehnologiei de producție industrială

Istoria dezvoltării tehnologiei plăcilor de circuite imprimate este istoria îmbunătățirii calității și a depășirii problemelor care apar în cursul dezvoltării.

Iată câteva dintre detaliile ei.

Plăcile de circuite imprimate fabricate prin metalizare prin găuri, în ciuda celei mai largi aplicații, au un dezavantaj foarte serios. Din punct de vedere constructiv, cea mai slabă verigă din astfel de plăci de circuite imprimate este joncțiunea stâlpilor metalizați în vias și straturi conductoare (tampoane). Conexiunea coloanei metalizate și a stratului conductor merge de-a lungul feței de capăt a plăcuței. Lungimea conexiunii este determinată de grosimea foliei de cupru și este de obicei de 35 µm sau mai puțin. Placarea galvanică a pereților viasului este precedată de etapa de placare chimică. Cuprul chimic, spre deosebire de cuprul galvanic, este mai slab. Prin urmare, legătura coloanei metalizate cu suprafața de capăt a plăcuței de contact are loc printr-un substrat intermediar de cupru chimic, care este mai slab din punct de vedere al caracteristicilor de rezistență. Coeficientul de dilatare termică al fibrei de sticlă este mult mai mare decât cel al cuprului. La trecerea prin temperatura de tranziție sticloasă a rășinii epoxidice, diferența crește brusc. În timpul șocurilor termice, pe care placa de circuite imprimate le suferă dintr-o varietate de motive, conexiunea este supusă la sarcini mecanice foarte mari și... rupturi. Ca urmare, circuitul electric este întrerupt și performanța circuitului electric este întreruptă.

Orez. Fig. 6. Tranziții interstrat în plăcile cu circuite imprimate multistrat: a) fără acoperire dielectrică, 6) cu acoperire dielectrică 1 - dielectric, 2 - pad a stratului interior, 3 - cupru chimic, 4 - cupru galvanic

Orez. Fig. 7. Un fragment al construcției unei plăci de circuit imprimat multistrat realizat prin construirea strat cu strat: 1 - tranziție interstrat, 2 - conductorul stratului interior, 3 - suport de montare, 4 - conductorul exteriorului strat, 5 - straturi dielectrice

În plăcile cu circuite imprimate multistrat, se poate obține o creștere a fiabilității căilor interne prin introducerea unei operații suplimentare - subgravarea (înlăturarea parțială) a dielectricului în căile înainte de metalizare. În acest caz, conectarea stâlpilor metalizați cu plăcuțe de contact se realizează nu numai de-a lungul capătului, ci și parțial de-a lungul zonelor inelare exterioare ale acestor plăcuțe (Fig. 6).

O fiabilitate mai mare a tranzițiilor metalizate ale plăcilor cu circuite imprimate multistrat a fost obținută folosind tehnologia de fabricare a plăcilor cu circuite imprimate multistrat prin metoda de construire strat cu strat (Fig. 7). Conexiunile dintre elementele conductoare ale straturilor imprimate în această metodă sunt realizate prin acumularea galvanică a cuprului în orificiile stratului de izolație. Spre deosebire de metoda de placare prin găuri, în acest caz, canalele sunt umplute în întregime cu cupru. Zona de legătură dintre straturile conductoare devine mult mai mare, iar geometria este diferită. Ruperea unor astfel de conexiuni nu este atât de ușoară. Și totuși această tehnologie este departe de a fi ideală. Tranziția „cupru galvanic - cupru chimic - cupru galvanizat” rămâne în continuare.

Plăcile cu circuite imprimate realizate prin metalizare prin găuri traversante trebuie să reziste la cel puțin patru (multistrat, cel puțin trei) reluduri. Plăcile cu circuite imprimate în relief permit un număr mult mai mare de readerări (până la 50). Potrivit dezvoltatorilor, via-urile metalizate în plăcile de circuite imprimate în relief nu reduc, ci le măresc fiabilitatea. Ce a provocat un salt calitativ atât de puternic? Răspunsul este simplu. În tehnologia de fabricare a plăcilor de circuit imprimat în relief, straturile conductoare și coloanele metalizate care le unesc sunt implementate într-un singur ciclu tehnologic (simultan). Prin urmare, nu există tranziție „cupru galvanic – cupru chimic – cupru galvanizat”. Dar un rezultat atât de ridicat a fost obținut ca urmare a respingerii celei mai produse în masă tehnologie pentru fabricarea plăcilor de circuite imprimate, ca urmare a trecerii la o altă construcție. Din multe motive, nu este de dorit să se abandoneze metoda de metalizare a găurilor traversante.

Cum să fii?

Responsabilitatea pentru formarea unui strat de barieră la joncțiunea capetelor plăcuțelor de contact și capacelor metalizate revine în principal tehnologilor. Au reușit să rezolve această problemă. Schimbări revoluționare în tehnologia de fabricare a plăcilor cu circuite imprimate au fost introduse prin metode de metalizare directă a găurilor, care exclude etapa de metalizare chimică, fiind limitată doar la preactivarea suprafeței. Mai mult, procesele de metalizare directă sunt implementate în așa fel încât o peliculă conductivă să apară doar acolo unde este nevoie - pe suprafața dielectricului. Ca rezultat, pur și simplu nu există un strat de barieră în conductele placate ale plăcilor cu circuite imprimate realizate prin metoda de placare directă prin orificiu. Nu este o modalitate frumoasă de a rezolva o contradicție tehnică?

De asemenea, s-a putut depăși contradicția tehnică legată de placarea vias-urilor. Găurile placate pot deveni o verigă slabă în plăcile de circuite imprimate dintr-un alt motiv. Grosimea peretelui trebuie să fie în mod ideal uniformă pe toată înălțimea lor. În caz contrar, din nou există probleme cu fiabilitatea. Chimia fizică a proceselor de galvanizare contracarează acest lucru. Profilul ideal și real al acoperirii în traverse placate este prezentat în fig. 5. Grosimea stratului de acoperire la adâncimea găurii este de obicei mai mică decât la suprafață. Motivele sunt foarte diferite: densitatea neuniformă a curentului, polarizarea catodică, rata de schimb insuficientă a electroliților etc. În plăcile de circuite imprimate moderne, diametrul căilor metalice a depășit deja marca de 100 de microni și raportul dintre înălțime și diametrul gaura ajunge în unele cazuri la 20:1. Situația a devenit extrem de complicată. Metodele fizice (folosirea ultrasunetelor, creșterea intensității schimbului de fluid în orificiile plăcilor cu circuite imprimate etc.) și-au epuizat deja posibilitățile. Chiar și vâscozitatea electrolitului începe să joace un rol semnificativ.

Orez. 8. Secțiunea transversală a conductei care urmează să fie placată pe placa de circuit imprimat. 1 - dielectric, 2 - profil de metalizare ideal al pereților găurii, 3 - profil de metalizare real al pereților găurii,
4 - rezista

În mod tradițional, această problemă a fost rezolvată prin utilizarea electroliților cu aditivi de egalizare, care sunt adsorbiți în zonele în care densitatea de curent este mai mare. Absorbția unor astfel de aditivi este proporțională cu densitatea curentului. Aditivii creează un strat de barieră pentru a contracara depunerea excesivă galvanizare pe margini ascuțite și zone adiacente acestora (mai aproape de suprafața plăcii de circuit imprimat).

O soluție diferită la această problemă este cunoscută teoretic de mult timp, dar practic a fost posibil să o implementeze destul de recent - după ce a fost stăpânită producția industrială de surse de alimentare cu comutație de mare putere. Această metodă se bazează pe utilizarea unui mod de alimentare în impulsuri (invers) pentru băile galvanice. Cel mai timp, se aplică curent continuu. Când se întâmplă acest lucru, depunerea stratului de acoperire. Curentul invers este furnizat pentru o parte mai mică a timpului. Simultan, are loc dizolvarea acoperirii depuse. Densitatea neuniformă a curentului (mai mare la colțurile ascuțite) în acest caz este doar benefică. Din acest motiv, dizolvarea acoperirii are loc mai întâi și într-o măsură mai mare la suprafața plăcii de circuit imprimat. În această soluție tehnică, se folosește un întreg „buchet” de metode de rezolvare a contradicțiilor tehnice: folosiți o acțiune parțial redundantă, transformând prejudiciul în favoare, aplicați tranziția de la un proces continuu la un proces impulsiv, faceți opusul etc. rezultatul obținut corespunde acestui „buchet”. Cu o anumită combinație a duratei impulsurilor înainte și inversă, devine chiar posibil să se obțină o grosime de acoperire în adâncimea găurii mai mare decât la suprafața plăcii de circuit imprimat. De aceea, această tehnologie s-a dovedit indispensabilă pentru umplerea orificiilor cu metal (o proprietate a plăcilor moderne de circuite imprimate), datorită căreia densitatea interconexiunilor din PCB-uri se dublează aproximativ.

Problemele asociate cu fiabilitatea joncțiunilor metalizate din plăcile de circuite imprimate sunt de natură locală. În consecință, contradicțiile care apar în procesul dezvoltării lor, în raport cu plăcile de circuite imprimate în ansamblu, nu sunt, de asemenea, universale. Deși astfel de plăci de circuite imprimate ocupă cota leului de piață a tuturor plăcilor de circuite imprimate.

De asemenea, în curs de dezvoltare, sunt rezolvate și alte probleme cu care se confruntă tehnologii, dar consumatorii nici nu se gândesc la ele. Obținem plăci de circuite imprimate multistrat pentru nevoile noastre și le aplicăm.

Microminiaturizare

În faza inițială, aceleași componente au fost instalate pe plăci cu circuite imprimate care au fost utilizate în instalația volumetrică a REA, deși cu o oarecare rafinare a concluziilor pentru a le reduce dimensiunea. Dar cele mai comune componente ar putea fi instalate pe plăci de circuite imprimate fără reluare.

Odată cu apariția plăcilor cu circuite imprimate, a devenit posibilă reducerea dimensiunii componentelor utilizate pe plăcile cu circuite imprimate, ceea ce a dus la scăderea tensiunilor de funcționare și a curenților consumați de aceste elemente. Din 1954, Ministerul Centralelor Electrice și Industriei Electrice a produs în serie receptorul radio portabil cu tub Dorozhny, care folosea o placă de circuit imprimat.

Odată cu apariția dispozitivelor de amplificare cu semiconductor în miniatură - tranzistoare, plăcile de circuite imprimate au început să domine în aparate electrocasnice, puțin mai târziu în industrie, și odată cu apariția fragmentelor de circuite electronice combinate pe un singur cip - module funcționale și microcircuite, designul lor prevedea deja instalarea de plăci de circuite exclusiv neimprimate.

Odată cu reducerea continuă a dimensiunii componentelor active și pasive, a apărut un nou concept - „Microminiaturizare”.

În componentele electronice, acest lucru a dus la apariția LSI și VLSI care conțin multe milioane de tranzistori. Apariția lor a făcut necesară creșterea numărului de conexiuni externe (vezi suprafața de contact a procesorului grafic în Figura 9.a), ceea ce a provocat, la rândul său, complicarea cablajului liniilor conductoare, ceea ce poate fi văzut în Figura 9.b. .

Un astfel de panou GPU și CPU de asemenea, - nimic mai mult decât o mică placă de circuit imprimat multistrat, pe care este plasat cipul procesorului însuși, cablarea pinilor cipului cu câmpul de contact și elementele atașate (de obicei, condensatori de filtrare ai sistemului de distribuție a energiei)

Figura 9

Și să nu ți se pară o glumă, procesorul 2010 de la Intel sau AMD este, de asemenea, o placă de circuit imprimat, și una multistrat la fel.

Figura 9a

Dezvoltarea plăcilor cu circuite imprimate, precum și a tehnologiei electronice în general, este o linie de reducere a elementelor sale; compactarea lor pe suprafața imprimată, precum și reducerea elementelor de tehnologie electronică. Sub „elemente” în acest caz, ar trebui să se înțeleagă atât proprietățile proprii ale plăcilor cu circuite imprimate (conductoare, vias etc.), cât și elementele din supersistem (ansamblul circuitului imprimat) - elemente radio. Cele mai recente viteze de microminiaturizare sunt înaintea plăcilor de circuite imprimate.

Microelectronica este implicată în dezvoltarea VLSI.

O creștere a densității bazei elementului necesită același lucru de la conductorii plăcii de circuit imprimat - purtătorul acestei baze de element. În acest sens, există multe probleme care trebuie rezolvate. Vom vorbi despre două astfel de probleme și despre cum să le rezolvăm mai detaliat.

Primele metode de fabricare a plăcilor de circuite imprimate s-au bazat pe lipirea conductorilor din folie de cupru pe suprafața unui substrat dielectric.

S-a presupus că lățimea conductorilor și golurile dintre conductori sunt măsurate în milimetri. În această versiune, această tehnologie a fost destul de eficientă. Miniaturizarea ulterioară a tehnologiei electronice a necesitat crearea altor metode de fabricare a plăcilor cu circuite imprimate, ale căror principale variante (străctive, aditive, semi-aditive, combinate) sunt utilizate și astăzi. Utilizarea unor astfel de tehnologii a făcut posibilă implementarea plăcilor de circuite imprimate cu dimensiuni ale elementelor măsurate în zecimi de milimetru.

Atingerea nivelurilor de rezoluție PCB de aproximativ 0,1 mm (100 µm) a fost o piatră de hotar. Pe de o parte, a existat o tranziție „în jos” cu încă o ordine. Pe de altă parte, un fel de salt calitativ. De ce? Substratul dielectric al celor mai moderne plăci de circuite imprimate este fibră de sticlă - plastic laminat cu o matrice polimerică întărită cu fibră de sticlă. Reducerea golurilor dintre conductorii plăcii de circuit imprimat a condus la faptul că acestea au devenit proporționale cu grosimea filamentelor de sticlă sau grosimea nodurilor de împletire a acestor filamente în fibră de sticlă. Iar situația în care conductorii sunt „închiși” cu astfel de noduri a devenit destul de reală. Ca rezultat, formarea capilarelor deosebite din fibră de sticlă, „închizând” acești conductori, a devenit, de asemenea, reală. In conditii umiditate crescută capilarele conduc în cele din urmă la o deteriorare a nivelului de izolare între conductorii PCB. Și pentru a fi mai precis, acest lucru se întâmplă chiar și în condiții de umiditate normală. Condensul de umezeală în structurile capilare ale fibrei de sticlă se observă, de asemenea, în condiții normale.Umiditatea reduce întotdeauna nivelul de rezistență a izolației.

Pentru că în modern echipamente electronice radio astfel de plăci de circuite imprimate au devenit obișnuite, putem concluziona că dezvoltatorii de materiale de bază pentru plăci de circuite imprimate au reușit încă să rezolve această problemă folosind metode tradiționale. Dar vor face față următorului eveniment semnificativ? Un alt salt calitativ a avut deja loc.

Se raportează că specialiștii Samsung au stăpânit tehnologia de fabricare a plăcilor de circuite imprimate cu o lățime a conductorilor și goluri între ele de 8-10 microni. Dar aceasta nu este grosimea unui fir de sticla, ci fibra de sticla!

Sarcina de a asigura izolarea în goluri ultra-mici între conductorii plăcilor de circuite imprimate actuale și în special viitoare este dificilă. Ce metode va fi rezolvată - tradițională sau netradițională - și dacă va fi rezolvată - timpul va spune.

Orez. Fig. 10. Profiluri de gravare a foliei de cupru: a - profil ideal, b - profil real; 1 - strat protector, 2 - conductor, 3 - dielectric

Au existat dificultăți în obținerea conductoarelor ultra-mici (ultra-înguste) în plăcile de circuite imprimate. Din multe motive, metodele subtractive au devenit larg răspândite în tehnologiile de fabricare a PCB-urilor. În metodele subtractive, se formează un model de circuit electric prin îndepărtarea fragmentelor de folie inutile. Chiar și în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, Paul Eisler a elaborat tehnologia de gravare a foliei de cupru cu clorură ferică. O astfel de tehnologie nepretențioasă este încă folosită de radioamatorii. Tehnologia industrială nu este departe de această tehnologie de „bucătărie”. Cu excepția cazului în care compoziția soluțiilor de decapare s-a schimbat și au apărut elemente de automatizare a procesului.

Dezavantajul fundamental al absolut toate tehnologiile de gravare este că gravarea are loc nu numai în direcția dorită (spre suprafața dielectricului), ci și într-o direcție transversală nedorită. Subtaierea laterală a conductorilor este proporțională cu grosimea foliei de cupru (aproximativ 70%). De obicei, în locul unui profil conductor ideal se obține un profil asemănător ciupercii (Fig. 10). Când lățimea conductoarelor este mare, iar în cele mai simple plăci de circuite imprimate aceasta este măsurată chiar în milimetri, pur și simplu închid ochii la subdebitul lateral al conductorilor. Dacă lățimea conductorilor este proporțională cu înălțimea lor sau chiar mai mică decât aceasta (realitățile de astăzi), atunci „aspirațiile laterale” pun la îndoială fezabilitatea utilizării unor astfel de tehnologii.

În practică, cantitatea de subgravare laterală a conductoarelor imprimate poate fi redusă într-o oarecare măsură. Acest lucru se realizează prin creșterea ratei de gravare; folosind turnarea cu jet (jeturile de gravare coincid cu direcția dorită - perpendicular pe planul foii), precum și în alte moduri. Dar când lățimea conductorului se apropie de înălțimea sa, eficacitatea unor astfel de îmbunătățiri devine în mod clar insuficientă.

Dar progresele în fotolitografie, chimie și tehnologie fac acum posibilă rezolvarea tuturor acestor probleme. Aceste soluții sunt preluate din tehnologiile microelectronice.

Tehnologii de radioamatori pentru producerea de plăci de circuite imprimate

Fabricarea plăcilor cu circuite imprimate în condiții de radioamatori are propriile sale caracteristici, iar dezvoltarea tehnologiei crește aceste posibilități. Dar procesele continuă să fie baza lor

Întrebarea cu privire la modul de fabricare ieftină a plăcilor cu circuite imprimate a fost îngrijorătoare pentru toți radioamatorii, probabil încă din anii 60 ai secolului trecut, când plăcile de circuite imprimate erau utilizate pe scară largă în aparatele de uz casnic. Și dacă atunci alegerea tehnologiilor nu a fost atât de mare, astăzi, datorită dezvoltării tehnologie moderna radioamatorii au posibilitatea de a produce rapid și eficient plăci de circuite imprimate, fără a utiliza niciun echipament scump. Și aceste oportunități sunt în continuă expansiune, permițându-le să aducă calitatea creațiilor lor mai aproape de desenele industriale.

De fapt, întregul proces de fabricare a unei plăci de circuit imprimat poate fi împărțit în cinci etape principale:

• pregătirea prealabilă a piesei de prelucrat (curățarea suprafețelor, degresare);
• aplicarea unui strat de protecție într-un fel sau altul;
• îndepărtarea excesului de cupru de pe suprafața plăcii (gravare);
• curățarea piesei de prelucrat de stratul protector;
• găurire, acoperire cu flux, cositorire.

Considerăm doar cea mai comună tehnologie „clasică”, în care suprafețele de cupru în exces sunt îndepărtate de pe suprafața plăcii prin gravare chimică. În plus, este posibil, de exemplu, să îndepărtați cuprul prin măcinare sau folosind o mașină electrică cu scântei. Cu toate acestea, aceste metode nu au fost utilizate pe scară largă nici în mediul radioamator, nici în industrie (deși fabricarea plăcilor prin frezare este uneori folosită în cazurile în care este necesară producerea de plăci simple cu circuite imprimate în cantități unice foarte rapid).

Și aici vom vorbi despre primele 4 puncte ale procesului tehnologic, deoarece forarea este efectuată de un radioamator folosind unealta de care dispune.

La domiciliu, este imposibil să se realizeze o placă de circuit imprimat multistrat capabilă să concureze cu modelele industriale, prin urmare, în condiții de radio amator, se folosesc de obicei plăci de circuite imprimate cu două fețe și numai cu două fețe în modelele de dispozitive cu microunde.

Deși fabricarea PCB-urilor de acasă ar trebui să se străduiască să folosească cât mai multe componente de montare pe suprafață atunci când proiectați un circuit, acest lucru permite în unele cazuri ca aproape întregul circuit să fie direcționat pe o parte a plăcii. Acest lucru se datorează faptului că până acum nu a fost inventată nicio tehnologie de metalizare a viilor care este cu adevărat fezabilă acasă. Prin urmare, dacă placa nu poate fi conectată pe o parte, ar trebui să conectați pe a doua parte folosind cablurile diferitelor componente instalate pe placă ca vii, care în acest caz vor trebui lipite pe ambele părți ale plăcii. Desigur, există diferite modalități de a înlocui placarea găurilor (folosind un conductor subțire introdus în gaură și lipit pe șinele de pe ambele părți ale plăcii; folosind capace speciale), dar toate au dezavantaje semnificative și sunt incomod de utilizat. . În mod ideal, placa ar trebui direcționată doar pe o parte folosind un număr minim de jumperi.

Să ne oprim acum mai în detaliu asupra fiecăreia dintre etapele de fabricație a unei plăci de circuit imprimat.

Pregătirea prealabilă a piesei de prelucrat

Această etapă este cea inițială și constă în pregătirea suprafeței viitoarei plăci de circuit imprimat pentru aplicarea unui strat de protecție pe aceasta. În general, pe o perioadă lungă de timp, tehnologia de curățare a suprafețelor nu a suferit modificări semnificative. Întregul proces se reduce la îndepărtarea oxizilor și a contaminanților de pe suprafața plăcii folosind diferite produse abrazive și degresarea ulterioară.

Pentru a îndepărta murdăria încăpățânată, puteți folosi hârtie abrazivă cu granulație fină („zero”), pulbere abrazivă fină sau orice alt instrument care nu lasă zgârieturi adânci pe suprafața plăcii. Uneori, puteți spăla pur și simplu suprafața plăcii de circuit imprimat cu o cârpă tare pentru spălarea vaselor cu detergent sau pudră (în acest scop este convenabil să folosiți o cârpă abrazivă pentru spălarea vaselor, care arată ca pâslă cu mici incluziuni de substanță; adesea o astfel de cârpă este lipită de o bucată de cauciuc spumă) . În plus, dacă suprafața plăcii de circuit imprimat este suficient de curată, puteți sări peste tratamentul abraziv și să treceți direct la degresare.

Dacă pe placa de circuit imprimat există doar o peliculă groasă de oxid, aceasta poate fi îndepărtată cu ușurință prin tratarea plăcii de circuit imprimat timp de 3-5 secunde cu o soluție de clorură ferică, urmată de clătirea cu apă curentă rece. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că este de dorit fie să efectuați această operație imediat înainte de aplicarea unui strat de protecție, fie după aceasta, să depozitați piesa de prelucrat într-un loc întunecat, deoarece cuprul se oxidează rapid la lumină.

Etapa finală în pregătirea suprafeței este degresarea. Pentru a face acest lucru, puteți folosi o bucată de cârpă moale care nu lasă fibre, umezită cu alcool, benzină sau acetonă. Aici ar trebui să acordați atenție curățeniei suprafeței plăcii după degresare, deoarece recent au început să apară acetonă și alcool cu ​​o cantitate semnificativă de impurități, care lasă pete albicioase pe placă după uscare. Dacă da, atunci ar trebui să cauți un alt degresant. După degresare, placa trebuie spălată în apă rece curentă. Calitatea curățării poate fi controlată prin observarea gradului de umezire a suprafeței de cupru cu apă. O suprafață care este complet umezită cu apă, fără formarea de picături pe ea și se sparge în pelicula de apă, este un indicator al unui nivel normal de curățare. Tulburările în această peliculă de apă indică faptul că suprafața nu a fost curățată suficient.

Strat protectiv

Aplicarea unui strat de protecție este cea mai importantă etapă a procesului de fabricație a PCB-ului și tocmai aceasta determină calitatea plăcii fabricate cu 90%. În prezent, există trei metode cele mai populare de aplicare a unui strat de protecție în mediul radioamator. Le vom considera in ordinea crescatoare a calitatii placilor obtinute prin folosirea lor.

În primul rând, trebuie clarificat faptul că stratul de protecție de pe suprafața piesei de prelucrat trebuie să formeze o masă omogenă, fără defecte, cu limite chiar clare și rezistentă la componentele chimice ale soluției de decapare.

Aplicarea manuală a stratului de protecție

Cu această metodă, desenul plăcii de circuit imprimat este transferat manual pe fibra de sticlă folosind un fel de dispozitiv de scris. Recent, au apărut la vânzare o mulțime de markere, a căror vopsea nu este spălată cu apă și oferă un strat protector destul de puternic. În plus, pentru desenul manual, puteți folosi un pix sau un alt dispozitiv umplut cu colorant. Deci, de exemplu, este convenabil să folosiți o seringă cu un ac subțire pentru desen (seringile de insulină cu un diametru al acului de 0,3-0,6 mm sunt cele mai potrivite în acest scop), tăiate la o lungime de 5-8 mm. În acest caz, tija nu trebuie introdusă în seringă - colorantul trebuie să curgă liber sub acțiunea efectului capilar. De asemenea, în loc de seringă, poți folosi un tub subțire de sticlă sau plastic întins peste foc pentru a obține diametrul dorit. O atenție deosebită trebuie acordată calității prelucrării marginii tubului sau acului: atunci când desenează, acestea nu ar trebui să zgârie placa, altfel zonele deja vopsite pot fi deteriorate. Ca vopsea atunci când lucrați cu astfel de dispozitive, puteți utiliza bituminos sau alt lac diluat cu un solvent, zaponlak sau chiar o soluție de colofoniu în alcool. În acest caz, este necesar să alegeți consistența vopselei în așa fel încât să curgă liber la desen, dar în același timp să nu curgă și să nu formeze picături la capătul acului sau al tubului. Trebuie remarcat faptul că procesul manual de aplicare a unui strat de protecție este destul de laborios și este potrivit doar în cazurile în care este necesar să se facă o placă mică foarte rapid. Lățimea minimă pista care se poate realiza la desenarea manuală este de aproximativ 0,5 mm.

Utilizarea „imprimantelor laser și tehnologiei fierului”

Această tehnologie a apărut relativ recent, însă a devenit imediat utilizată pe scară largă datorită simplității și calității înalte a plăcilor rezultate. Baza tehnologiei este transferul de toner (pulbere utilizată în imprimarea la imprimantele laser) de pe orice substrat pe o placă de circuit imprimat.

În acest caz, sunt posibile două opțiuni: fie substratul folosit este separat de placă înainte de gravare, fie, dacă substratul este utilizat folie de aluminiu, este gravată împreună cu cupru .

Prima etapă a utilizării acestei tehnologii este imprimarea unei imagini în oglindă a modelului plăcii de circuit imprimat pe substrat. Setările de imprimare ale imprimantei ar trebui să fie setate la cea mai înaltă calitate de imprimare (deoarece în acest caz se aplică cel mai gros strat de toner). Ca substrat, puteți utiliza hârtie acoperită subțire (coperți din diverse reviste), hârtie pentru fax, folie de aluminiu, folie pentru imprimantă laser, suport de film autoadeziv Oracal sau alte materiale. Dacă folosiți hârtie sau folie prea subțire, poate fi necesar să le lipiți în jurul perimetrului pe o foaie de hârtie groasă. În mod ideal, imprimanta ar trebui să aibă o cale de hârtie fără îndoire, care să împiedice un astfel de sandviș să se șifoneze în interiorul imprimantei. Mare importanță acest lucru se întâmplă și la imprimarea pe folie sau pe bază din folie Oracal, deoarece tonerul aderă foarte slab la ele, iar dacă hârtia este pliată în interiorul imprimantei, există o mare probabilitate să fii nevoit să petreci câteva minute neplăcute curățând cuptorul imprimantei. de la reziduurile de toner aderente. Cel mai bine este dacă imprimanta poate alimenta hârtia prin ea însăși orizontal în timp ce imprimă pe partea de sus (cum ar fi HP LJ2100 este una dintre cele mai bune imprimante pentru aplicații PCB). Aș dori să avertizez imediat proprietarii de imprimante precum HP LJ 5L, 6L, 1100, astfel încât să nu încerce să imprime pe folie sau pe bază de la Oracal - de obicei astfel de experimente se termină cu eșec. De asemenea, pe langa imprimanta, poti folosi si un copiator, a carui utilizare da uneori rezultate si mai bune in comparatie cu imprimantele datorita aplicarii unui strat gros de toner. Principala cerință pentru substrat este ușurința separării acestuia de toner. De asemenea, dacă se folosește hârtie, aceasta nu trebuie să lase scame în toner. În acest caz, sunt posibile două opțiuni: fie substratul este pur și simplu îndepărtat după transferul tonerului pe placă (în cazul unei folii pentru imprimante laser sau a unei baze de la Oracal), fie este preînmuiat în apă și apoi treptat. separate (hartie cretata).

Transferul tonerului pe placă constă în aplicarea unui substrat cu toner pe o placă pre-curățată, urmată de încălzirea la o temperatură puțin peste punctul de topire al tonerului. Există un număr mare de opțiuni pentru cum să faceți acest lucru, dar cel mai simplu este să apăsați substratul pe placă cu un fier de călcat fierbinte. În același timp, pentru a distribui uniform presiunea fierului de călcat pe substrat, se recomandă așezarea mai multor straturi de hârtie groasă între ele. O problemă foarte importantă este temperatura fierului de călcat și timpul de expunere. Acești parametri variază de la caz la caz, așa că poate fi necesar să rulați mai mult de un experiment înainte de a obține rezultate bune. Există un singur criteriu aici: tonerul trebuie să aibă timp să se topească suficient pentru a se lipi de suprafața plăcii și, în același timp, să nu aibă timp să ajungă la o stare semi-lichidă, astfel încât marginile pistelor să nu se lipească. aplatiza. După „sudarea” tonerul pe placă, este necesar să se separe substratul (cu excepția cazului de utilizare a foliei de aluminiu ca substrat: nu trebuie separat, deoarece se dizolvă în aproape toate soluțiile de gravare). Filmul imprimantei laser Oracal și suportul se desprind pur și simplu ușor, în timp ce hârtia obișnuită necesită înmuiere în prealabil în apă fierbinte.

Este de remarcat faptul că, datorită naturii tipăririi imprimantelor laser, stratul de toner din mijlocul poligoanelor solide mari este destul de mic, așa că ar trebui să evitați pe cât posibil să folosiți astfel de zone pe placă sau după îndepărtarea substratului, va trebui să retuşeze placa manual. În general, utilizarea acestei tehnologii, după un anumit antrenament, face posibilă atingerea lățimii pistelor și a golurilor dintre ele de până la 0,3 mm.

Folosesc, de mulți ani, această tehnologie specială (de la imprimanta laser).

Aplicarea fotorezistenților

Un fotorezist este o substanță care este sensibilă la lumină (de obicei în ultraviolete apropiate) și își schimbă proprietățile atunci când este expusă la lumină.

Recent, pe piața rusă au apărut mai multe tipuri de fotoreziste importate în ambalaje cu aerosoli, care sunt deosebit de convenabile pentru uz casnic. Esența utilizării unui fotorezist este următoarea: pe o placă se aplică o fotomască () cu un strat de fotorezist și este iluminată, după care zonele iluminate (sau neexpuse) ale fotorezistului sunt spălate cu un strat special. solvent, care este de obicei sodă caustică (NaOH). Toate fotorezistele sunt împărțite în două categorii: pozitive și negative. Pentru fotorezistele pozitive, pista de pe placă corespunde unei zone negre pe fotomască, iar pentru cele negative, în consecință, este transparentă.

Cele mai răspândite sunt fotorezistele pozitive ca fiind cele mai convenabile de utilizat.

Să ne oprim mai în detaliu asupra utilizării fotorezistenților pozitivi în ambalajele cu aerosoli. Primul pas este să pregătiți fotomasca. Acasă, poate fi obținut prin imprimarea unui model de tablă pe o imprimantă laser pe film. În același timp, este necesar Atentie speciala pentru a crește densitatea de negru pe masca foto, pentru care este necesar să dezactivați toate modurile de economisire a tonerului și îmbunătățirea calității imprimării în setările imprimantei. În plus, unele companii oferă rezultatul unei măști foto pe un fotoplotter - în timp ce vi se garantează un rezultat de înaltă calitate.

În a doua etapă, se aplică o peliculă subțire de fotorezist pe suprafața pre-preparată și curățată a plăcii. Acest lucru se face prin pulverizarea acestuia de la o distanță de aproximativ 20 cm. În acest caz, trebuie să depuneți eforturi pentru uniformitatea maximă a stratului rezultat. În plus, este foarte important să vă asigurați că nu există praf în timpul procesului de pulverizare - fiecare particule de praf care intră în fotorezist își va lăsa inevitabil amprenta pe placă.

După aplicarea unui strat de fotorezist, este necesar să se usuce filmul rezultat. Se recomandă să faceți acest lucru la o temperatură de 70-80 de grade și mai întâi trebuie să uscați suprafața la o temperatură scăzută și abia apoi să aduceți treptat temperatura la valoarea dorită. Timpul de uscare la temperatura specificată este de aproximativ 20-30 de minute. În cazuri extreme, este permisă uscarea plăcii la temperatura camerei timp de 24 de ore. Plăcile cu fotorezist aplicat trebuie depozitate într-un loc întunecat și răcoros.

Următorul pas după aplicarea fotorezistului este expunerea. În același timp, pe placă este suprapusă o mască foto (cu partea de imprimat pe placă, acest lucru ajută la creșterea clarității în timpul expunerii), care este presată pe o sticlă subțire sau. Cu plăci de dimensiuni suficient de mici pentru presare, se poate folosi o placă fotografică spălată din emulsie. Deoarece regiunea de sensibilitate spectrală maximă a majorității fotorezistențelor moderne este în domeniul ultraviolet, este de dorit să se folosească o lampă cu o fracțiune mare de radiație UV în spectru (DRSH, DRT etc.) pentru iluminare. În cazuri extreme, puteți utiliza o lampă cu xenon puternică. Timpul de expunere depinde de mulți factori (tipul și puterea lămpii, distanța de la lampă la placă, grosimea stratului de fotorezist etc.) și este selectat experimental. Cu toate acestea, în general, timpul de expunere nu este de obicei mai mare de 10 minute chiar și atunci când este expus la lumina directă a soarelui.

(Plastic, transparent la lumina vizibila, nu recomand folosirea placilor pentru presare, deoarece au o absorbtie puternica a radiatiilor UV)

Dezvoltarea majorității fotorezistențelor se realizează cu o soluție de sodă caustică (NaOH) - 7 grame pe litru de apă. Cel mai bine este să folosiți o soluție proaspăt preparată, având o temperatură de 20-25 de grade. Timpul de dezvoltare depinde de grosimea filmului fotorezistent și variază de la 30 de secunde la 2 minute. După dezvoltare, placa poate fi gravată solutii conventionale deoarece fotorezistul este rezistent la acizi. Când utilizați măști foto de înaltă calitate, utilizarea fotorezistenței face posibilă obținerea de piste cu o lățime de până la 0,15-0,2 mm.

Gravurare

Există multe compoziții pentru gravarea chimică a cuprului. Toate diferă în ceea ce privește viteza reacției, compoziția substanțelor eliberate ca urmare a reacției, precum și disponibilitatea reactivilor chimici necesari pentru prepararea soluției. Mai jos sunt informații despre cele mai populare soluții de decapare.

Clorura ferică (FeCl)

Poate cel mai faimos și popular reactiv. Clorura ferică uscată se dizolvă în apă până când se obține o soluție saturată galben auriu (aceasta va necesita aproximativ două linguri pe pahar de apă). Procesul de gravare în această soluție poate dura de la 10 la 60 de minute. Timpul depinde de concentrația soluției, temperatură și agitare. Agitarea accelerează foarte mult reacția. În acest scop, este convenabil să folosiți un compresor de acvariu, care asigură amestecarea soluției cu bule de aer. Reacția este de asemenea accelerată atunci când soluția este încălzită. După gravare, placa trebuie spălată cu multă apă, de preferință cu săpun (pentru a neutraliza reziduurile acide). Dezavantajele acestei soluții includ formarea de deșeuri în timpul reacției, care se depun pe placă și împiedică desfășurarea normală a procesului de gravare, precum și o viteză de reacție relativ scăzută.

persulfat de amoniu

Substanță cristalină ușoară, solubilă în apă, pe baza raportului de 35 g de substanță la 65 g de apă. Procesul de gravare în această soluție durează aproximativ 10 minute și depinde de zona acoperirii de cupru care este gravată. Pentru a asigura condiții optime de reacție, soluția trebuie să aibă o temperatură de aproximativ 40 de grade și să fie amestecată constant. După gravare, placa trebuie spălată în apă curentă. Dezavantajele acestei soluții includ necesitatea menținerii temperaturii și amestecării necesare.

Soluție de acid clorhidric (HCl) și apă oxigenată(H2O2)

- Pentru a prepara această soluție, adăugați 200 ml de acid clorhidric 35% și 30 ml de peroxid de hidrogen 30% la 770 ml de apă. Soluția finită trebuie păstrată într-o sticlă întunecată, nu închisă ermetic, deoarece gazul este eliberat în timpul descompunerii peroxidului de hidrogen. Atenție: Când utilizați această soluție, trebuie luate toate măsurile de precauție atunci când lucrați cu substanțe chimice caustice. Toate lucrările trebuie efectuate numai pe aer proaspat sau sub capotă. Dacă soluția intră în contact cu pielea, aceasta trebuie spălată imediat cu multă apă. Timpul de gravare depinde foarte mult de agitația și temperatura soluției și este de ordinul a 5-10 minute pentru o soluție proaspătă bine agitată la temperatura camerei. Nu încălziți soluția la peste 50 de grade. După gravare, placa trebuie clătită cu apă curentă.

Această soluție după gravare poate fi restabilită prin adăugarea de H2O2. Evaluarea cantității necesare de peroxid de hidrogen se efectuează vizual: placa de cupru scufundată în soluție trebuie revopsită de la roșu la maro închis. Formarea de bule în soluție indică un exces de peroxid de hidrogen, care încetinește reacția de gravare. Dezavantajul acestei soluții este necesitatea respectării stricte a tuturor măsurilor de precauție atunci când lucrați cu ea.

Soluţie acid citricși peroxid de hidrogen de la Radiokot

În 100 ml de farmacie peroxid de hidrogen 3%, 30 g de acid citric și 5 g de sare se dizolvă.

Această soluție ar trebui să fie suficientă pentru a mura 100 cm2 de cupru, de 35 µm grosime.

Sarea din prepararea soluției nu poate fi cruțată. Deoarece joacă rolul unui catalizator, practic nu este consumat în procesul de gravare. Peroxidul 3% nu trebuie diluat în continuare. când se adaugă alte ingrediente, concentrația acestuia scade.

Cu cât se adaugă mai mult peroxid de hidrogen (hidroperit), cu atât procesul se va derula mai repede, dar nu exagerați - soluția nu este stocată, de exemplu. nu este refolosită, ceea ce înseamnă că hidroperita va fi pur și simplu suprautilizată. Un exces de peroxid este ușor de identificat prin „bule” abundente în timpul decaparii.

Cu toate acestea, adăugarea de acid citric și peroxid este destul de acceptabilă, dar este mai rațional să se pregătească o soluție proaspătă.

Curățarea piesei de prelucrat

După gravarea și spălarea plăcii, este necesar să curățați suprafața acesteia de stratul protector. Acest lucru se poate face cu orice solvent organic, de exemplu, acetonă.

Apoi, trebuie să forați toate găurile. Acest lucru trebuie făcut cu un burghiu ascuțit la viteza maximă a motorului electric. Dacă, la aplicarea unui strat de protecție, nu a rămas niciun spațiu gol în centrele plăcuțelor de contact, este necesar să se marcheze mai întâi găurile (acest lucru se poate face, de exemplu, cu un miez). După aceea, defectele (franjuri) de pe reversul plăcii sunt îndepărtate prin scufundare, iar pe o placă de circuit imprimat cu două fețe pe cupru - cu un burghiu cu un diametru de aproximativ 5 mm într-o clemă manuală pentru o tură de burghiul fără a aplica forță.

Următorul pas este acoperirea plăcii cu flux, urmată de cositorire. Puteți folosi fluxuri disponibile în comerț (cel mai bine lavabil cu apă sau fără clătire) sau pur și simplu acoperiți placa cu o soluție slabă de colofoniu în alcool.

Coatoritul se poate face în două moduri:

Imersie prin lipire

Ajutorul unui fier de lipit și a unei împletituri metalice impregnate cu lipit.

În primul caz, este necesar să faceți o baie de fier și să o umpleți cu o cantitate mică de lipit cu topire scăzută - un aliaj de trandafir sau lemn. Topitura trebuie acoperită complet cu un strat de glicerină deasupra pentru a evita oxidarea lipiturii. Pentru a încălzi baia, puteți folosi un fier de călcat inversat sau aragaz electric. Placa este scufundată în topitură și apoi îndepărtată cu îndepărtarea simultană a excesului de lipit cu o racletă de cauciuc dur.

Concluzie

Gândi, materialul dat va ajuta cititorii să înțeleagă proiectarea și fabricarea plăcilor de circuite imprimate. Iar pentru cei care încep să se ocupe de electronică, obțineți abilitățile de bază de a le face acasă.Pentru o cunoaștere mai completă a plăcilor cu circuite imprimate, vă recomand să citiți [L.2]. Poate fi descărcat de pe Internet.

Literatură

1. Dicţionar politehnic. Redacție: Inglinsky A. Yu și colab. M.: Enciclopedia sovietică. 1989.
2. Medvedev A. M. Plăci cu circuite imprimate. Structuri și materiale. Moscova: Tehnosferă. 2005.
3. Din istoria tehnologiei plăcilor de circuite imprimate // Electronics-NTB. 2004. Nr. 5.
4. Noutăți ale tehnologiei electronice. Intel deschide era tranzistoarelor 3D. Alternativă la dispozitivele planare tradiționale // Elektronika-NTB. 2002. Nr. 6.
5. Microcircuite cu adevărat tridimensionale - prima aproximare // Componente și tehnologii. 2004. Nr. 4.
6. Mokeev M. N., Lapin M. S. Procese și sisteme tehnologice pentru producția de plăci de circuite și cabluri țesute. L.: LDNTP 1988.
7. Volodarsky O. Mi se potrivește acest computer? Electronicele țesute în țesătură devin la modă // Electronics-NTB. 2003. Nr. 8.
8. Medvedev AM Tehnologia de producție a plăcilor de circuit imprimat. Moscova: Tehnosferă. 2005.
9. Medvedev A. M. Metalizarea în impuls a plăcilor de circuite imprimate // Tehnologii în industria electronică. 2005. Nr. 4
10. Plăci cu circuite imprimate - linii de dezvoltare, Vladimir Urazaev,

Placă de circuit imprimat (placă de circuit imprimat în engleză, PCB sau placă de cablare imprimată, PWB) - o placă dielectrică, pe suprafața și/sau în volumul căreia se formează circuite conductoare electric circuit electronic. Placa de circuit imprimat este proiectată pentru conectarea electrică și mecanică a diferitelor componente electronice. Componentele electronice de pe o placă de circuit imprimat sunt conectate cu cablurile lor la elementele modelului conductiv, de obicei prin lipire.

Spre deosebire de montaj la suprafață, pe o placă de circuit imprimat, modelul conductiv electric este realizat din folie, amplasat în întregime pe o bază solidă izolatoare. Placa de circuit imprimat conține găuri de montare și plăcuțe pentru montarea componentelor pin sau plane. În plus, plăcile cu circuite imprimate au canale pentru conectarea electrică a secțiunilor de folie situate pe diferite straturi ale plăcii. Cu partidelor din afara placa este de obicei acoperită cu un strat de protecție („mască de lipire”) și marcată (o figură auxiliară și text conform documentației de proiectare).

În funcție de numărul de straturi cu un model conductiv electric, plăcile de circuite imprimate sunt împărțite în:

cu o singură față (SPP): există un singur strat de folie lipit de o parte a foii dielectrice.

față-verso (DPP): două straturi de folie.

multistrat (MPP): folie nu numai pe două laturi ale plăcii, ci și în straturile interioare ale dielectricului. Plăcile cu circuite imprimate multistrat sunt obținute prin lipirea mai multor plăci cu o singură față sau cu două fețe.

Pe măsură ce complexitatea dispozitivelor proiectate și densitatea de montare cresc, numărul de straturi de pe plăci crește.

Baza plăcii de circuit imprimat este un dielectric, cele mai frecvent utilizate materiale sunt fibra de sticlă, getinaks. De asemenea, o bază metalică acoperită cu un dielectric (de exemplu, aluminiu anodizat) poate servi ca bază pentru plăcile de circuite imprimate; pistele din folie de cupru sunt aplicate peste dielectric. Astfel de plăci de circuite imprimate sunt utilizate în electronica de putere pentru îndepărtarea eficientă a căldurii din componentele electronice. În acest caz, baza metalică a plăcii este atașată la radiator. Ca material pentru plăcile de circuite imprimate care funcționează în intervalul de microunde și la temperaturi de până la 260 ° C, se utilizează fluoroplastic armat cu țesătură de sticlă (de exemplu, FAF-4D) și ceramică. Plăcile flexibile sunt fabricate din materiale poliimidă precum Kapton.

Ce material vom folosi pentru fabricarea plăcilor

Cele mai comune și accesibile materiale pentru fabricarea plăcilor de circuite sunt Getinaks și Steklotekstolit. Hartie Getinax impregnata cu lac de bachelita, textolit din fibra de sticla cu epoxi. Cu siguranta vom folosi fibra de sticla!

Fibra de sticlă foliată este foi realizate pe bază de țesături de sticlă impregnate cu un liant pe bază de rășini epoxidice și căptușite pe ambele părți cu folie de cupru electrolitică rezistentă la galvanizare de 35 microni grosime. În cele din urmă temperatura admisa de la -60ºС la +105ºС. Are proprietăți izolatoare mecanice și electrice foarte ridicate, se pretează bine prelucrărilor prin tăiere, găurire, ștanțare.

Fibra de sticlă este utilizată în principal pe una sau pe două fețe cu o grosime de 1,5 mm și cu folie de cupru cu o grosime de 35 μm sau 18 μm. Vom folosi o fibră de sticlă cu o singură față de 0,8 mm grosime cu o folie de 35 µm (de ce vom fi discutate în detaliu mai târziu).

Metode de realizare a plăcilor de circuite imprimate acasă

Plăcile pot fi fabricate chimic și mecanic.

Cu metoda chimică, în acele locuri în care ar trebui să existe urme (desen) pe tablă, pe folie se aplică o compoziție de protecție (lac, toner, vopsea etc.). Apoi, placa este scufundată într-o soluție specială (clorură ferică, peroxid de hidrogen și altele), care „corodează” folia de cupru, dar nu afectează compoziția protectoare. Ca urmare, cuprul rămâne sub compoziția protectoare. Compoziția de protecție este ulterior îndepărtată cu un solvent și placa finită rămâne.

În metoda mecanică se folosește un bisturiu (pentru producția manuală) sau mașină de frezat. Un tăietor special face caneluri pe folie, lăsând eventual insule cu folie - modelul necesar.

Mașinile de frezat sunt destul de scumpe, precum și frezele în sine sunt scumpe și au o resursă mică. Deci, nu vom folosi această metodă.

Cea mai simplă metodă chimică este manuală. Cu un lac risograf se desenează urme pe tablă și apoi se gravează cu o soluție. Această metodă nu permite realizarea de plăci complexe cu urme foarte subțiri – deci nici acesta nu este cazul nostru.

Următoarea metodă de realizare a plăcilor este cu un fotorezist. Aceasta este o tehnologie foarte comună (plăcile sunt realizate prin această metodă la fabrică) și este adesea folosită acasă. Există o mulțime de articole și metode pentru fabricarea plăcilor folosind această tehnologie pe Internet. Oferă rezultate foarte bune și repetabile. Cu toate acestea, nici aceasta nu este opțiunea noastră. Motivul principal sunt materialele destul de scumpe (fotorezist, care se deteriorează și în timp), precum și instrumentele suplimentare (lampă UV, laminator). Desigur, dacă aveți o producție în vrac de plăci acasă - atunci fotorezistul este în afara competiției - vă recomandăm să-l stăpâniți. De asemenea, este de remarcat faptul că echipamentul și tehnologia fotorezistenței permit producerea de serigrafie și măști de protecție pe plăci de circuite.

Odată cu apariția imprimantelor laser, radioamatorii au început să le folosească în mod activ pentru fabricarea plăcilor de circuite. După cum știți, o imprimantă laser folosește „toner” pentru a imprima. Aceasta este o pulbere specială care se sinterizează sub temperatură și se lipește de hârtie - ca rezultat, se obține un model. Tonerul este rezistent la diverse substanțe chimice, ceea ce îi permite să fie folosit ca strat de protecție pe suprafața de cupru.

Deci, metoda noastră este să transferăm tonerul de pe hârtie pe suprafața foliei de cupru și apoi să gravăm placa cu o soluție specială pentru a obține un model.

Datorită ușurinței în utilizare aceasta metoda merita o foarte mare distributie in radioamatori. Dacă introduceți în Yandex sau Google cum să transferați tonerul de pe hârtie pe placă, veți găsi imediat un astfel de termen precum "LUT" - tehnologie de călcat cu laser. Plăcile care utilizează această tehnologie sunt realizate după cum urmează: un model de piste este imprimat într-o versiune în oglindă, hârtie este aplicată pe placă cu un model la cupru, călcăm această hârtie deasupra, tonerul se înmoaie și se lipește de placă. Hârtia este în continuare înmuiată în apă și placa este gata.

Există „un milion” de articole pe Internet despre cum să faci o tablă folosind această tehnologie. Dar această tehnologie are multe dezavantaje care necesită mâini directe și un atașament foarte lung la ea. Adică trebuie să simți. Plățile nu ies prima dată, ele se obțin de fiecare dată. Există multe îmbunătățiri - folosirea unui laminator (cu modificare - în cel obișnuit nu este suficientă temperatură), care permit obținerea unor rezultate foarte bune. Există chiar și metode de construire a preselor speciale de căldură, dar toate acestea necesită din nou echipament special. Principalele dezavantaje ale tehnologiei LUT:

supraîncălzirea - pistele întinse - devin mai largi

subîncălzire - urmele rămân pe hârtie

hârtia este „gătită” pe placă - chiar și atunci când este înmuiată, este dificil de lăsat - ca urmare, tonerul poate fi deteriorat. Există o mulțime de informații pe Internet despre ce hârtie să alegeți.

Toner poros - după îndepărtarea hârtiei, microporii rămân în toner - placa este de asemenea gravată prin ele - se obțin urme corodate

repetabilitatea rezultatului - excelent astăzi, rău mâine, apoi bun - este foarte dificil să obțineți un rezultat stabil - aveți nevoie de o temperatură de încălzire a tonerului strict constantă, aveți nevoie de o presiune stabilă a plăcii.

Apropo, această metodă nu a funcționat pentru mine pentru a face o tablă. Am încercat să fac atât pe reviste, cât și pe hârtie cretata. Drept urmare, a stricat chiar plăcile - cuprul s-a umflat din cauza supraîncălzirii.

Din anumite motive, există nemeritat puține informații pe Internet despre o altă metodă de transfer a tonerului - metoda de transfer chimic la rece. Se bazează pe faptul că tonerul nu se dizolvă cu alcool, ci cu acetonă. Drept urmare, dacă alegeți un astfel de amestec de acetonă și alcool, care va înmuia doar tonerul, atunci acesta poate fi „relipit” pe tablă din hârtie. Mi-a plăcut foarte mult această metodă și am dat imediat roade - prima placă era gata. Cu toate acestea, după cum sa dovedit mai târziu, nu am putut găsi nicăieri informații detaliate care să ofere un rezultat de 100%. Avem nevoie de o metodă prin care chiar și un copil ar putea face o plată. Dar pentru a doua oară, plata nu a funcționat, apoi din nou a durat mult timp pentru a selecta ingredientele necesare.

Ca urmare, după mult timp, a fost dezvoltată o secvență de acțiuni, au fost selectate toate componentele care dau, dacă nu 100%, atunci 95% dintr-un rezultat bun. Și cel mai important, procesul este atât de simplu încât copilul poate face plata complet de unul singur. Aceasta este metoda pe care o vom folosi. (Desigur, poate fi îmbunătățit în continuare la ideal - dacă îți merge mai bine, atunci scrie). Avantajele acestei metode:

toți reactivii sunt ieftini, disponibili și siguri

nu sunt necesare instrumente suplimentare (fiare de călcat, lămpi, laminatoare - nimic, deși nu - aveți nevoie de o tigaie)

nu există nicio modalitate de a strica placa - placa nu se încălzește deloc

hârtia se îndepărtează de la sine - puteți vedea rezultatul transferului de toner - acolo unde transferul nu a ieșit

nu există pori în toner (sunt sigilați cu hârtie) - în consecință, nu există mordanți

faceți 1-2-3-4-5 și obțineți întotdeauna același rezultat - repetabilitate aproape 100%.

Înainte de a începe, să vedem de ce plăci avem nevoie și ce putem face acasă cu această metodă.

Cerințe de bază pentru plăcile fabricate

Vom realiza dispozitive pe microcontrolere, folosind senzori și microcircuite moderne. Microcircuitele devin din ce în ce mai mici. În consecință, trebuie îndeplinite următoarele cerințe:

plăcile trebuie să fie cu două fețe (de regulă, este foarte dificil să separați o placă cu o singură față, este destul de dificil să faceți plăci cu patru straturi acasă, microcontrolerele au nevoie de un strat de pământ pentru a proteja împotriva interferențelor)

șinele ar trebui să aibă o grosime de 0,2 mm - această dimensiune este suficientă - 0,1 mm ar fi chiar mai bine - dar există posibilitatea decaparii, plecarea pistei în timpul lipirii

decalajele dintre piste - 0,2 mm - acest lucru este suficient pentru aproape toate circuitele. Reducerea distanței la 0,1 mm este plină de îmbinarea pistelor și dificultăți în monitorizarea plăcii pentru scurtcircuite.

Nu vom folosi măști de protecție și, de asemenea, vom face serigrafie - acest lucru va complica producția, iar dacă faceți placa pentru dvs., atunci acest lucru nu este necesar. Din nou, pe internet există o mulțime de informații despre acest subiect și, dacă doriți, puteți face singur un „marafet”.

Nu vom schimba plăcile, nici acest lucru nu este necesar (cu excepția cazului în care faceți un dispozitiv timp de 100 de ani). Pentru protecție, vom folosi lac. Scopul nostru principal este să facem rapid, eficient și ieftin o placă pentru dispozitiv acasă.

Așa arată placa finită. realizate prin metoda noastră - piste 0,25 și 0,3, distanțe 0,2

Cum se face o placă cu două fețe din 2 cu o singură față

Una dintre problemele cu realizarea plăcilor cu două fețe este alinierea părților laterale, astfel încât vias-urile să se alinieze. De obicei se face un „sandwich” pentru asta. Pe o coală de hârtie sunt imprimate 2 fețe simultan. Foaia este îndoită în jumătate, părțile laterale sunt aliniate precis cu ajutorul unor semne speciale. Textolitul cu două fețe este introdus în interior. Cu metoda LUT, un astfel de sandviș este călcat și se obține o placă cu două fețe.

Cu toate acestea, în metoda de transfer cu toner la rece, transferul în sine se realizează cu ajutorul unui lichid. Și, prin urmare, este foarte dificil să organizați procesul de udare a unei părți simultan cu cealaltă parte. Desigur, se poate face și acest lucru, dar cu ajutorul unui dispozitiv special - o mini-presă (viciu). Se iau foi groase de hârtie - care absorb lichidul de transfer al tonerului. Foile sunt umezite astfel încât lichidul să nu picure și foaia să-și mențină forma. Și apoi se face un „sandviș” - o foaie umedă, o foaie de hârtie igienică pentru a absorbi excesul de lichid, o foaie cu un model, o placă cu două fețe, o foaie cu un model, o foaie de hârtie igienică, din nou o foaie umedă. foaie. Toate acestea sunt prinse vertical într-o menghină. Dar nu vom face asta, o vom face mai ușor.

O idee foarte bună a strecurat pe forumurile de fabricare a plăcilor - ce problemă este să faci o placă cu două fețe - luăm un cuțit și tăiem textolitul în jumătate. Deoarece fibra de sticlă este un material puf, nu este dificil să faci asta cu o anumită abilitate:

Ca rezultat, dintr-o placă cu două fețe cu o grosime de 1,5 mm, obținem două jumătăți unilaterale.

În continuare, facem două plăci, găurim și atât - sunt perfect aliniate. Nu a fost întotdeauna posibilă tăierea uniformă a textolitului și, în consecință, a venit ideea de a utiliza imediat un textolit subțire cu o singură față cu o grosime de 0,8 mm. Atunci nu puteți lipi cele două jumătăți, acestea vor fi ținute de jumperi lipiți în vias, butoane, conectori. Dar dacă este necesar, îl puteți lipi fără probleme cu lipici epoxidic.

Principalele avantaje ale acestei călătorii:

Textolitul cu grosimea de 0,8 mm se taie usor cu foarfeca pe hartie! În orice formă, adică este foarte ușor de tăiat pentru a se potrivi corpului.

Textolit subțire - transparent - prin strălucirea unui felinar de jos, puteți verifica cu ușurință corectitudinea tuturor pistelor, scurtcircuitelor, pauzelor.

Lipirea unei părți este mai ușoară - componentele de pe cealaltă parte nu interferează și puteți controla cu ușurință lipirea pinii microcircuitului - puteți conecta părțile laterale chiar la capăt

Trebuie să forați de două ori mai multe găuri, iar găurile se pot alinia ușor.

Rigiditatea structurii se pierde ușor dacă nu lipiți plăcile, iar lipirea nu este foarte convenabilă

Fibra de sticlă unilaterală de 0,8 mm grosime este dificil de cumpărat, în cea mai mare parte se vinde 1,5 mm, dar dacă nu ați putut să o obțineți, puteți tăia un textolit mai gros cu un cuțit.

Să trecem la detalii.

Instrumente necesare si chimie

Vom avea nevoie de următoarele ingrediente:

Acum că toate acestea sunt acolo, hai să le facem pas cu pas.

1. Așezarea straturilor de placă pe o coală de hârtie pentru imprimare folosind InkScape

Set de cleme automate:

Vă recomandăm prima opțiune - este mai ieftină. Apoi, trebuie să lipiți firele și un comutator la motor (de preferință un buton). Este mai bine să plasați butonul pe corp, astfel încât să fie mai convenabil să porniți și să opriți rapid motorul. Rămâne să alegeți o sursă de alimentare, puteți lua orice sursă de alimentare pentru 7-12V cu un curent de 1A (sau mai puțin), dacă nu există o astfel de sursă de alimentare, atunci încărcarea prin USB la 1-2A sau o baterie Kron poate fi potrivit (trebuie doar să încercați - nu toate încărcătoarele ca motoarele, este posibil ca motorul să nu pornească).

Burghiul este gata, puteți găuri. Dar este necesar doar să găuriți strict la un unghi de 90 de grade. Puteți construi o mini-mașină - există diverse scheme pe Internet:

Dar există o soluție mai ușoară.

jig de foraj

Pentru a găuri exact la 90 de grade, este suficient să faci un jig de foraj. Vom face ceva de genul acesta:

Este foarte ușor să o faci. Luăm un pătrat din orice plastic. Punem burghiul pe o masă sau pe altă suprafață plană. Și facem o gaură în plastic cu burghiul potrivit. Este important să se asigure o deplasare lină pe orizontală a burghiului. Puteți sprijini motorul de perete sau șină și de plastic. Apoi, utilizați un burghiu mare pentru a găuri o gaură pentru colț. Pe verso, găuriți sau tăiați o bucată de plastic, astfel încât burghiul să poată fi văzut. O suprafață anti-alunecare poate fi lipită de fund - hârtie sau o bandă elastică. Un astfel de conductor trebuie realizat pentru fiecare burghiu. Acest lucru va asigura o găurire perfectă!

Această opțiune este, de asemenea, potrivită, tăiați partea de sus a plasticului și tăiați colțul de jos.

Iată cum se face găurirea cu el:

Prindem burghiul astfel încât să iasă în afară cu 2-3 mm când clema este complet scufundată. Punem burghiul în locul unde este necesar să găurim (la gravarea plăcii, vom avea un semn unde să găurim sub forma unei mini-găuri în cupru - în Kicad am stabilit special o casetă de selectare pentru aceasta, astfel încât burghiul va ajunge acolo de unul singur), apăsați conductorul și porniți motorul - gaura este gata. Pentru iluminare, puteți folosi o lanternă așezând-o pe masă.

După cum am scris mai devreme, puteți găuri doar pe o parte - acolo unde se potrivesc șinele - a doua jumătate poate fi găurită fără un dispozitiv de-a lungul primului orificiu de ghidare. Acest lucru economisește puțină energie.

8. Tablă de cositorit

De ce plăci de tablă - în principal pentru a proteja cuprul de coroziune. Principalul dezavantaj al cositoriei este supraîncălzirea plăcii, posibila deteriorare a șenilelor. Dacă nu aveți o stație de lipit - cu siguranță - nu cositorizați placa! Dacă este, atunci riscul este minim.

Este posibil să cosiți placa cu aliaj ROSE în apă clocotită, dar este costisitoare și greu de obținut. Este mai bine să cosiți cu lipitură obișnuită. Pentru a face acest lucru calitativ, un strat foarte subțire trebuie făcut un dispozitiv simplu. Luăm o bucată de împletitură pentru lipirea pieselor și o punem pe înțepătură, o fixăm cu un fir de înțepătură, astfel încât să nu se desprindă:

Acoperim placa cu un flux - de exemplu, LTI120 și de asemenea o împletitură. Acum colectăm tablă în împletitură și o conducem de-a lungul plăcii (o vopsim) - obținem un rezultat excelent. Dar odată cu utilizare, împletitura se destramă și fibrele de cupru încep să rămână pe placă - trebuie îndepărtate, altfel va exista un scurtcircuit! Este foarte ușor să vezi acest lucru luminând o lanternă pe spatele plăcii. Cu această metodă, este bine să folosiți fie un fier de lipit puternic (60 wați), fie un aliaj ROSE.

Ca rezultat, este mai bine să nu cositorizați plăcile, ci să le lăcuți la sfârșit - de exemplu, PLASTIC 70 sau un lac acrilic simplu cumpărat din piesele auto KU-9004:

Reglarea fină a metodei de transfer al tonerului

Există două puncte în metodă care pot fi reglate și este posibil să nu funcționeze imediat. Pentru a le monta, trebuie să faceți o placă de testare în Kicad, piste într-o spirală pătrată de diferite grosimi, de la 0,3 la 0,1 mm și la intervale diferite, de la 0,3 la 0,1 mm. Este mai bine să imprimați imediat mai multe dintre aceste mostre pe o singură coală și să ajustați.

Posibile probleme pe care le vom remedia:

1) pistele pot schimba geometria - se răspândesc, devin mai largi, de obicei nu foarte mult, până la 0,1 mm - dar acest lucru nu este bine

2) este posibil ca tonerul să nu adere bine pe placă, să se îndepărteze atunci când scoateți hârtia, este posibil să nu adere bine pe placă

Prima și a doua problemă sunt interdependente. Eu o rezolv pe prima, tu vii la a doua. Trebuie să găsim un compromis.

Urmele se pot răspândi din două motive - prea multă sarcină de prindere, prea multă acetonă în compoziția lichidului rezultat. În primul rând, trebuie să încercați să reduceți sarcina. Sarcina minimă este de aproximativ 800 g, nu ar trebui să o reduceți mai jos. În consecință, punem sarcina fără nicio presiune - o punem doar deasupra și gata. Asigurați-vă că aveți 2-3 straturi de hârtie igienică pentru o bună absorbție a soluției în exces. Trebuie să vă asigurați că, după îndepărtarea încărcăturii, hârtia să fie albă, fără pete violet. Astfel de pete indică o topire puternică a tonerului. Dacă nu a fost posibilă ajustarea încărcăturii cu sarcina, pistele se încețoșează în continuare, atunci creștem proporția de dissolvant de ojă în soluție. Poate fi crescut la 3 părți lichid și 1 parte acetonă.

A doua problemă, dacă nu există o încălcare a geometriei, indică o greutate insuficientă a încărcăturii sau o cantitate mică de acetonă. Din nou, merită să începeți cu sarcina. Mai mult de 3 kg nu are sens. Dacă tonerul încă nu aderă bine la placă, atunci trebuie să creșteți cantitatea de acetonă.

Această problemă apare de cele mai multe ori atunci când schimbați dispozitivul pentru îndepărtarea ojei. Din păcate, aceasta nu este o componentă permanentă și nu pură, dar nu a fost posibilă înlocuirea cu alta. Am încercat să-l înlocuiesc cu alcool, dar se pare că amestecul nu este omogen și tonerul se lipește cu niște incluziuni. De asemenea, agentul de îndepărtare a lacului de unghii poate conține acetonă, atunci va avea nevoie de mai puțină. În general, va trebui să efectuați o astfel de reglare până când lichidul se epuizează.

Placa gata

Dacă nu lipiți imediat placa, atunci aceasta trebuie protejată. Cel mai simplu mod de a face acest lucru este să acoperiți cu flux de colofoniu cu alcool. Înainte de lipire, această acoperire va trebui îndepărtată, de exemplu, cu alcool izopropilic.

Alternative

De asemenea, puteți efectua o plată:

În plus, un serviciu de fabricare a plăcilor personalizate câștigă acum popularitate - de exemplu, Easy EDA. Dacă este nevoie de o placă mai complexă (de exemplu, o placă cu 4 straturi), atunci aceasta este singura cale de ieșire.

material de baza - suportul principal al dispozitivului de montare și circuitele electronice ale plăcii de circuit imprimat. Materialul de bază este furnizat producătorului de PCB sub formă de „panou” și tăiat la dimensiunea necesară pentru producerea unei anumite plăci. Există multe materiale de bază PCB cu grosimi și acoperiri diferite, precum și proprietăți electrice și mecanice diferite care afectează funcționalitatea unui circuit electronic. Vezi și Materiale PP. Adesea, materialul de bază este fibră de sticlă cu rășină epoxidică (FR4), disponibilă în folie de cupru sau preimpregnat.

Folie Getinax - straturi comprimate de hârtie izolatoare impregnate cu rășină fenolică sau epoxifenolică ca liant, căptușite cu folie de cupru pe una sau ambele fețe.

Flexibilitatea materialului izolator – este stabilit de numărul de cicluri de îndoire în jurul dornului, al căror diametru este egal cu mai multe valori ale grosimii secțiunii flexibile.

Aurire tare - placarea electrolitică cu aur dur este o suprafață protejată la frecare utilizată pentru plumburile de aur. Am galvanizat nichel pe șina de cupru. Nichelul este apoi acoperit cu aur.

Folie de cupru laminată - are o alungire relativa de 5-6 ori mai mare decat cea a foliei electrolitice, prin urmare are o flexibilitate mai mare, capacitate de indoire, precum si capacitatea de a fi prelucrat fara delaminare. Este costisitor. Folosit în producția de plăci de circuite imprimate flexibile.

Material de bază pentru PCB - materialul (dielectric) pe care este desenată placa de circuit imprimat.

Materiale de bază neîntărite - folie de cupru acoperită cu rășină cu condiție B - rășină parțial întărită sau cu condiție C - rășină complet întărită, precum și dielectrici lichidi și dielectrici de film uscat.

Dielectrice fără folie sunt de două feluri. 1. Cu un strat adeziv, care se aplică pentru a crește rezistența de aderență a cuprului depus în procesul de fabricare a PP printr-o metodă chimică; 2. Cu un catalizator introdus în volumul dielectricului, care favorizează depunerea de cupru chimic.

PCB cu cupru gros - de obicei, o placă groasă de cupru este o placă de circuit imprimat cu o grosime de cupru > 105µm. Aceste plăci sunt utilizate pentru curenți mari de comutare în electronica auto și industrială și pentru cerințele specifice ale clienților. Cuprul oferă cea mai mare conductivitate termică după argint.
Plăcile cu un strat gros de cupru vă permit:
Curenți mari de comutare
Disiparea optimă a căldurii cu încălzire locală
Durată de viață, fiabilitate și nivel de integrare crescute
Cu toate acestea, la proiectarea plăcii, trebuie luate precauții speciale în ceea ce privește procesul de gravare, fiind permise doar structuri de urme mai largi.

Preimpregnate - material de amortizare izolator folosit pentru lipirea straturilor MPP. Sunt realizate din fibră de sticlă impregnată cu epoxidice termorezistent subpolimerizat sau alte rășini.

SAF (preimpregnat cu flux redus) este un adeziv cu flux controlat care este utilizat la fabricarea GFP, are aderență atât la fibra de sticlă, cât și la poliimidă.

Conexiune prin aur - suprafață PCB Bond gold este un termen colectiv pentru suprafețe lipibile, de obicei suprafețe de aur. Conexiunile sunt: ​​placare cu aur cu imersie nichel (ENIG) pentru fire de aluminiu (Al), aur moale galvanizat pentru fire de aur (Au) și ENEPIG (placare cu aur prin imersie cu nichel paladiu), care este potrivit pentru ambele metode de conectare.
Grosimea stratului de aur pentru aurirea chimică (imersie) este de aproximativ 0,3-0,6 pm, pentru aurirea electrolitică (moale) aproximativ 1,0-2,0 pm și aproximativ 0,05-0,1 um aur plus 0,05-0,15 um paladiu pentru ENEPIG. Straturile de aur se bazează pe aproximativ 3,0-6,0 µm de nichel.

Folie din fibra de sticla - straturi presate din fibra de sticla impregnate cu epoxifenol sau rasina epoxidica. În comparație cu getinax, are proprietăți mecanice și electrice mai bune, o rezistență mai mare la căldură și o absorbție mai mică a umidității.

Materiale tehnologice (consumabile) pentru fabricarea PP – fotoreziste, cerneluri speciale stencil, măști de protecție, electroliți de cupru, gravare etc.

Materiale de bază armate și preimpregnate – materiale de sticlă nețesute special dezvoltate pentru tehnologia laser cu o anumită geometrie a filamentului și o distribuție dată a filamentului (partea plată în direcția axei Z), materiale organice cu un aranjament neorientat de fibre (aramid), preimpregnat pentru laser tehnologie, modele standard bazate pe material de sticlă etc.

dielectrici de folie - constau din tesatura din fibra de sticla din filamente; rășină utilizată pentru impregnarea fibrei de sticlă; folie utilizată ca acoperire metalică a materialelor din folie.

Poliimida foliata si nefoliata - utilizat în echipamente electronice numire responsabilă care funcționează la temperaturi ridicate, pentru fabricarea de plăci de circuite imprimate flexibile, FPC, plăci de circuite imprimate flexibil-rigide, precum și plăci de circuite imprimate multistrat, benzi purtătoare de circuite integrate și circuite integrate hibride mari cu până la 1000 de pini.

Folie de cupru electrolitic - ieftin; utilizat la fabricarea HPC cu un model de densitate mare de conductori. Are o rezoluție mai mare la decaparea cuprului din goluri comparativ cu katana.

CEM 1 este un material de bază PCB realizat din hârtie multistrat. CEM 1 are un suport de hârtie impregnat cu epoxid și un strat exterior din fibră de sticlă. Datorită suportului de hârtie, acest material nu este potrivit pentru placarea cu orificii traversante. Specificația materialului este conținută în documentul IPC-4101.

IMDS - International Material Data System . IMDS (www.mdsystem.com) a fost dezvoltat de producătorii de automobile pentru a colecta compoziția materialelor utilizate în automobile, piese, dispozitive și sisteme pentru a identifica componentele materiale individuale ale fiecărei mașini sau subgrup (de exemplu, motor).
De la intrarea în vigoare a Directivei ELV (21/06/2003), furnizorii de automobile au fost obligați să furnizeze date despre ingredientele produselor lor în cadrul IMDS pentru a determina ratele de recuperare disponibile.
Trebuie să fie înregistrat la IMDS:
Plăci cu circuite imprimate
Placi de circuite imprimate montate
Componente
ZVEI și industria de automobile Semnat Asamblare Date materiale - Declarație Material Colaborare:
Divizia Componente și Sisteme Electronice și Divizia PCB-uri și Sisteme Electronice a ZVEI, Asociația Germană a Producătorilor de Electronice și Electrice, au dezvoltat un concept eficient pentru declararea datelor materiale pentru componentele electronice și plăcile de circuite imprimate. Datele materiale ar trebui obținute prin formarea grupelor de produse între companii și a valorilor tipice. Aceste fișe de date ale materialelor, numite specificații „umbrelă”, simplifică foarte mult declararea fără pierderi vizibile de precizie. Acest concept a fost aplicat cu succes în industria auto din 2004.
Pentru a aplica „Specificațiile Umbrella” împreună cu sistemul IMDS, IMDS a emis Recomandarea 019 „Plăci de circuite imprimate”. Aceste instrucțiuni descriu o metodă de introducere a conținutului material al plăcilor de circuite imprimate asamblate.
Extras din Clauza 5. Reguli standard și orientări pentru E/E (Componenta plăcii de circuit imprimat) din Recomandarea IMDS 019: „Datele componentelor PCB în format IMDS, Umbrella Spec, IPC1752 sau similar sunt acceptate atunci când sunt convenite între partenerii de afaceri.”
Specificații „umbrelă” pentru IMDS dezvoltate de ZVEI cu producătorii de PCB.
Programul dinamic facilitează numărarea substanțelor conținute de o placă de circuit imprimat de orice dimensiune. Suprafața și numărul de straturi sunt liber selectabile. Tehnologiile standard sunt stocate într-o bază de date.

RoHS - directiva privind interzicerea substantelor nocive. Această prevedere a dreptului Uniunii Europene prevede că dispozitive electronice nu poate conține plumb sau alte substanțe nocive. Pentru plăcile de circuite imprimate, conformitatea RoHS este controlată de două componente: materialul de bază și suprafața.

Pentru fabricarea unei plăci de circuit imprimat, trebuie să selectăm următoarele materiale: materialul pentru baza dielectrică a plăcii de circuit imprimat, materialul pentru conductorii imprimați și materialul pentru stratul de protecție împotriva umidității. În primul rând, vom defini materialul pentru baza dielectrică a PCB-ului.

Există o mare varietate de folie de cupru materiale plastice laminate. Ele pot fi împărțite în două grupe:

- pe suport de hartie;

- pe baza de fibra de sticla.

Aceste materiale sub formă de foi rigide sunt formate din mai multe straturi de hârtie sau fibră de sticlă prinse împreună cu un liant prin presare la cald. Liantul este de obicei rășină fenolică pentru hârtie sau rășină epoxidica pentru fibra de sticlă. În unele cazuri, se pot folosi și rășini de poliester, silicon sau fluoroplast. Laminatele sunt acoperite pe una sau ambele fețe cu folie de cupru de grosime standard.

Caracteristicile plăcii de circuit imprimat finite depind de combinația specifică de materii prime, precum și de tehnologie, inclusiv și prelucrare scânduri.

În funcție de bază și de materialul de impregnare, există mai multe tipuri de materiale pentru baza dielectrică a plăcii de circuit imprimat.

Phenolic getinax este o bază de hârtie impregnată cu rășină fenolică. Plăcile Getinax sunt concepute pentru a fi utilizate în echipamentele de larg consum, deoarece sunt foarte ieftine.

Epoxy getinaks este un material pe aceeași bază de hârtie, dar impregnat cu rășină epoxidică.

Fibra de sticla epoxidica este un material pe baza de fibra de sticla impregnata cu rasina epoxidica. Acest material combină rezistența mecanică ridicată și proprietăți electrice bune.

rezistenţa la încovoiere şi puterea impactului plăcile de circuite imprimate trebuie să fie suficient de înalte pentru ca placa să poată fi încărcată fără deteriorare de către elementele cu o masă mare instalată pe ea.

De regulă, laminatele pe bază de getinak fenolice și epoxidice nu sunt utilizate în plăci cu găuri placate. În astfel de plăci, pe pereții găurilor se aplică un strat subțire de cupru. Deoarece coeficientul de dilatare termică al cuprului este de 6-12 ori mai mic decât cel al getinakelor fenolice, există un anumit risc de fisurare a stratului metalizat de pe pereții găurilor în timpul șocului termic, care este supus unei plăci de circuit imprimat într-un mașină de lipit în grup.

O fisură în stratul metalizat de pe pereții găurilor reduce drastic fiabilitatea conexiunii. În cazul utilizării fibrei epoxidice de sticlă, raportul coeficienților de dilatare termică este aproximativ egal cu trei, iar riscul de fisurare în găuri este destul de mic.

Dintr-o comparatie a caracteristicilor bazelor rezulta ca din toate punctele de vedere (cu exceptia costului), bazele din fibra de sticla epoxidica sunt superioare bazelor din getinaks. Plăcile de circuite imprimate din fibră de sticlă epoxidică se caracterizează printr-o deformare mai mică decât plăcile de circuite imprimate din getinak-uri fenolice și epoxidice; acestea din urmă au un grad de deformare de zece ori mai mare decât fibra de sticlă.

Unele caracteristici tipuri variate laminatele sunt prezentate în tabelul 4.

Tabelul 4 - Caracteristicile diferitelor tipuri de laminate

Comparând aceste caracteristici, concluzionăm că numai fibră de sticlă epoxidică ar trebui utilizată pentru fabricarea unei plăci de circuit imprimat pe două fețe. În acest proiect de curs a fost aleasă fibră de sticlă de calitate SF-2-35-1.5.

Ca folie folosită pentru folierea bazei dielectrice, se poate folosi folie de cupru, aluminiu sau nichel. Cu toate acestea, folia de aluminiu este inferioară folia de cupru, deoarece este dificil de lipit, iar nichelul are un cost ridicat. Prin urmare, alegem cuprul ca folie.

Folia de cupru este disponibilă în diferite grosimi. Grosimile standard ale foliei pentru cea mai largă gamă de aplicații sunt 17,5; 35; cincizeci; 70; 105 µm. În timpul gravării cu grosime a cuprului, agentul de gravare acționează și asupra foliei de cupru de pe marginile laterale de sub fotorezist, provocând așa-numita „gravare”. Pentru a o reduce, se folosește de obicei o folie de cupru mai subțire, cu o grosime de 35 și 17,5 microni. Prin urmare, alegem folie de cupru cu grosimea de 35 de microni.

1.7 Alegerea metodei de fabricare a PCB

Toate procesele de fabricație PCB pot fi împărțite în subtractive și semi-aditive.

proces stractiv ( scădere-scăderea) pentru a obţine un model conductiv constă în îndepărtarea selectivă a secţiunilor foliei conductoare prin gravare.

proces aditiv ( aditio- adauga) - in depunerea selectiva a unui material conductor pe un material de baza fara folie.

Procesul semi-aditiv presupune aplicarea prealabilă a unui înveliș conductor subțire (auxiliar), care este ulterior îndepărtat din goluri.

În conformitate cu GOST 23751 - 86, proiectarea plăcilor de circuite imprimate trebuie efectuată ținând cont de următoarele metode de fabricație:

– substanță chimică pentru GPC

– pozitiv combinat pentru DPP

Metalizarea orificiilor de trecere pentru MPP

Astfel, această placă de circuit imprimat, dezvoltată în cadrul proiectului de curs, va fi realizată pe baza unui dielectric folie cu două fețe printr-o metodă pozitivă combinată. Această metodă face posibilă obținerea de conductori de până la 0,25 mm lățime. Modelul conductiv se obține prin metoda subtractivă.

2 CALCULUL ELEMENTELOR MODELULUI CONDUCTIV

2.1 Calculul diametrelor orificiilor de montare

Calculul structural și tehnologic al plăcilor cu circuite imprimate se efectuează ținând cont de erorile de producție în modelul elementelor conductoare, fotomască, bazare, găurire etc. Valorile limită ale parametrilor principali ai cablajului tipărit, care pot fi furnizate în timpul proiectării și producției pentru cinci clase de densitate de montare, sunt date în tabelul 4.

Tabelul 4 - Valorile limită ale parametrilor principali ai cablajului imprimat

Tabelul indică:

t este lățimea conductorului;

S este distanța dintre conductori, plăcuțe, conductor și tampon sau conductor și orificiu placat;

b - distanta de la margine gaura forata până la marginea plăcuței de contact a acestui orificiu (centa de garanție);

g este raportul dintre diametrul minim al găurii placate și grosimea plăcii.

Dimensiunile selectate în conformitate cu Tabelul 1 trebuie să fie coordonate cu capacitățile tehnologice ale unei anumite producții.

Valorile limită ale parametrilor tehnologici ai elementelor structurale ale plăcii de circuit imprimat (tabelul 5) au fost obținute ca urmare a analizei datelor de producție și a studiilor experimentale ale preciziei operațiilor individuale.

Tabelul 5 - Valorile limită ale parametrilor tehnologici

Tabelul 5 a continuat

Diametrul minim al orificiului placat (prin):

d min VH calc 'g = 1,5' 0,33 = 0,495 mm;

unde g = 0,33 este densitatea cablurilor imprimate pentru a treia clasă de precizie.

H calc este grosimea dielectricului foliei al plăcii.