Placă de circuit imprimat

O placă de circuit imprimat cu componente electronice montate pe ea.

Placa de circuit imprimat flexibila cu volumetrice si montaj de suprafață.

Desen de tablă în program CAD și placa finită

Dispozitiv

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.

• GOST 2.123-93 Sistem unificat pentru documentația de proiectare. Completitudinea documentației de proiectare pentru plăcile de circuite imprimate în proiectarea asistată de calculator.
• GOST 2.417-91 Sistem unificat pentru documentația de proiectare. Placi imprimate. Reguli de executare a desenelor.

Alte standarde pentru plăcile de circuite imprimate:

• GOST R 53386-2009 Plăci cu circuite imprimate. Termeni și definiții.
• GOST R 53429-2009 Plăci cu circuite imprimate. Parametrii de bază de proiectare. Acest GOST specifică clasele de precizie ale plăcilor cu circuite imprimate și parametrii geometrici corespunzători.

Proces de probă

Luați în considerare procesul tipic de dezvoltare a unei plăci dintr-o diagramă de circuit gata făcută:

• Traducerea schemei de circuit în baza de date CAD de cablare placă de circuit imprimat. Desenele fiecărei componente, locația și scopul știfturilor etc. sunt stabilite în prealabil. De obicei se folosesc biblioteci gata de componente furnizate de dezvoltatorii CAD.
• Clarificare cu viitorul producător de PCB a capacităților sale tehnologice (materiale disponibile, număr de straturi, clasa de precizie, diametre admisibile ale găurilor, posibilitate de acoperire etc.).
• Determinarea designului plăcii de circuit imprimat (dimensiuni, puncte de atașare, înălțimi admisibile componente).
  • Dimensiunile desenului (marginile) plăcii, decupaje și găuri, zone în care este interzisă amplasarea componentelor.
  • Amplasarea pieselor legate structural: conectori, indicatoare, butoane etc.
  • Alegerea materialului plăcii, numărul de straturi de metalizare, grosimea materialului și grosimea foliei (cea mai des folosită fibră de sticlă cu o grosime de 1,5 mm cu o folie de 18 sau 35 de microni).
• Efectuați amplasarea automată sau manuală a componentelor. De obicei, au tendința de a plasa componente pe o parte a plăcii, deoarece montarea pe două fețe a pieselor este considerabil mai costisitoare de fabricat.
• Lansarea trasorului. Dacă rezultatul este nesatisfăcător - rearanjarea componentelor. Acești doi pași sunt adesea executați de zeci sau sute de ori la rând. În unele cazuri, rutarea PCB (desen urme) este realizat manual în întregime sau în parte.
• Verificarea plăcii pentru erori ( RDC, verificarea regulilor de proiectare): verificarea golurilor, scurtcircuitelor, suprapunerii componentelor etc.
• Exportați fișierul într-un format acceptat de producătorul PCB-ului, cum ar fi Gerber .
• Întocmirea unei note de însoțire, care, de regulă, indică tipul de material folie, diametrele de găurire ale tuturor tipurilor de găuri, tipul de vias (lacuite sau deschise, cositorite), zonele acoperirilor galvanice și tipul acestora, culoarea măștii de lipit, necesitatea marcajului, metoda de separare a plăcilor (frezare sau graf, etc.).

de fabricație

Producerea PP este posibilă printr-o metodă aditivă sau scădere. În metoda aditivă, un model conductiv este format pe un material nefolit prin placare chimică cu cupru printr-o mască de protecție aplicată anterior materialului. În metoda scădere, se formează un model conductiv pe un material folie prin îndepărtarea secțiunilor inutile ale foliei. În industria modernă, se folosește doar metoda scădere.

Întregul proces de fabricare a PCB-ului poate fi împărțit în patru etape:

• Productie de semifabricate (material folie).
• Prelucrarea piesei de prelucrat pentru a obține aspectul electric și mecanic dorit.
• Asamblarea componentelor.
• Testare.

Adesea, producția de plăci cu circuite imprimate este înțeleasă doar ca prelucrarea unei piese de prelucrat (material folie). Un proces tipic de prelucrare a unui material folie constă din mai multe etape: găurirea căilor, obținerea unui model de conductori prin îndepărtarea excesului de folie de cupru, placarea găurilor, aplicarea straturilor de protecție și cositorizare și marcare. Pentru plăcile cu circuite imprimate multistrat, se adaugă presarea plăcii finale din mai multe semifabricate.

Producția de material folie

Material foliat - o foaie plată de dielectric cu folie de cupru lipită de ea. De regulă, fibra de sticlă este folosită ca dielectric. În echipamentele vechi sau foarte ieftine, se folosește un textolit pe bază de țesătură sau hârtie, denumit uneori getinax. Polimerii care conțin fluor (fluoroplastice) sunt utilizați în dispozitivele cu microunde. Grosimea dielectricului este determinată de rezistența mecanică și electrică necesară, grosimea cea mai utilizată este de 1,5 mm.

O foaie continuă de folie de cupru este lipită pe dielectric pe una sau ambele părți. Grosimea foliei este determinată de curenții pentru care este proiectată placa. Folia cea mai utilizată este de 18 și 35 µm grosime. Aceste valori se bazează pe grosimi standard de cupru din materialele importate, în care grosimea stratului de folie de cupru este calculată în uncii (oz) pe metru pătrat. 18 microni corespunde la ½ oz și 35 microni la 1 oz.

Plăci cu circuite imprimate din aluminiu

Un grup separat de materiale sunt plăcile cu circuite imprimate din metal din aluminiu. Ele pot fi împărțite în două grupe.

Primul grup - soluții sub formă de tablă de aluminiu cu o suprafață oxidată de înaltă calitate, pe care este lipită folie de cupru. Astfel de plăci nu pot fi găurite, așa că de obicei sunt făcute doar cu o singură față. Prelucrarea unor astfel de materiale din folie se realizează conform tehnologiilor tradiționale de desen chimic.

Al doilea grup implică crearea unui model conductiv direct în baza de aluminiu. În acest scop, foaia de aluminiu este oxidată nu numai pe suprafață, ci și pe toată adâncimea bazei, conform modelului de regiuni conductoare specificat de fotomască.

Prelucrarea piesei de prelucrat

Obținerea unui desen al conductorilor

La fabricarea plăcilor se folosesc metode chimice, electrolitice sau mecanice pentru a reproduce modelul conductor necesar, precum și combinațiile acestora.

Metoda chimică

Metoda chimică de fabricare a plăcilor cu circuite imprimate din material folie finit constă în două etape principale: aplicarea unui strat protector pe folie și gravarea zonelor neprotejate prin metode chimice.

În industrie, un strat protector este aplicat prin fotolitografie folosind un fotorezistent sensibil la ultraviolete, o mască foto și o sursă de lumină ultravioletă. Fotorezistul acoperă complet cuprul foliei, după care modelul de urme de pe fotomască este transferat pe fotorezist prin iluminare. Fotorezistul expus este spălat, expunând folia de cupru pentru gravare, în timp ce fotorezistul neexpus este fixat pe folie, protejându-l de gravare.

Fotorezistul poate fi lichid sau film. Se aplică fotorezist lichid pe mediu industrialîntrucât este sensibil la nerespectarea tehnologiei aplicației. Filmul fotorezistent este popular în realizat manual taxe, dar este mai scump. O mască foto este un material transparent UV, cu un model de urmărire imprimat pe el. După expunere, fotorezistul este dezvoltat și fixat ca într-un proces fotochimic convențional.

In conditii de amatori se poate aplica prin serigrafie sau manual un strat protector sub forma de lac sau vopsea. Pentru a forma o mască de gravare pe o folie, radioamatorii folosesc transferul de toner dintr-o imagine imprimată pe o imprimantă laser („tehnologie de călcat cu laser”).

Gravarea foliei este procesul chimic de transformare a cuprului în compuși solubili. Folia neprotejată este gravată, cel mai adesea, într-o soluție de clorură ferică sau într-o soluție de alte substanțe chimice, precum sulfat de cupru, persulfat de amoniu, clorură de cupru amoniac, sulfat de cupru amoniac, pe bază de cloriți, pe bază de anhidridă cromică. Când se utilizează clorură ferică, procesul de gravare a plăcii se desfășoară după cum urmează: FeCl 3 +Cu → FeCl 2 +CuCl. Concentrația tipică a soluției 400 g/l, temperatură până la 35°C. Când se utilizează persulfat de amoniu, procesul de gravare a plăcii se desfășoară după cum urmează: (NH 4 ) 2 S 2 O 8 +Cu → (NH 4) 2 SO 4 +CuSO 4.

După gravare, modelul de protecție este îndepărtat de pe folie.

metoda mecanica

Metoda mecanică de fabricație implică utilizarea mașinilor de frezat și gravat sau a altor unelte pentru îndepărtarea mecanică a stratului de folie din zonele specificate.

Gravare cu laser

Până de curând, gravarea cu laser a plăcilor cu circuite imprimate nu a fost răspândită din cauza proprietăților bune de reflectare a cuprului la lungimea de undă a celor mai comune lasere cu gaz CO de mare putere. În legătură cu progresul în domeniul ingineriei laser, au început să apară acum instalații de prototipare industrială bazate pe lasere.

Placarea orificiilor

Orificiile de prindere și de montare pot fi găurite, perforate mecanic (în materiale moi precum getinax) sau perforate cu laser (vias foarte subțiri). Placarea găurilor se face de obicei chimic sau mecanic.

Placarea mecanică a găurilor se realizează cu nituri speciale, fire lipite sau prin umplerea găurii cu adeziv conductor. Metoda mecanică este costisitoare de fabricat și, prin urmare, este utilizată extrem de rar, de obicei în soluții de piese foarte fiabile, echipamente speciale de curent ridicat sau condiții de radio amator.

În timpul metalizării chimice, găurile sunt mai întâi găurite într-un semifabricat de folie, apoi sunt metalizate și abia apoi folia este gravată pentru a obține un model de imprimare. Placarea chimică a găurilor este un proces complex în mai multe etape, sensibil la calitatea reactivilor și la conformitatea cu tehnologia. Prin urmare, practic nu este folosit în condiții de radio amator. Simplificat, acesta constă din următorii pași:

• Depunerea unui substrat conductiv pe pereții dielectrici ai găurii. Acest tampon este foarte subțire și nu este durabil. Se aplică prin depunerea chimică a metalelor din compuși instabili, cum ar fi clorura de paladiu.
• Cuprul este depus electrolitic sau chimic pe baza rezultată.
• La sfarsitul ciclului de productie, fie se aplica cositorirea la cald pentru a proteja cuprul depus destul de friabil, fie se protejeaza gaura cu lac (masca de lipit). Viasurile neconservate, de proastă calitate sunt una dintre cele mai frecvente cauze de defecțiune în electronică.

Presarea plăcilor multistrat

Plăcile cu mai multe straturi (cu mai mult de 2 straturi de metalizare) sunt asamblate dintr-un teanc de plăci subțiri de circuite imprimate cu două sau un strat realizate mod tradițional(cu excepția straturilor exterioare ale pachetului - rămân încă cu folie intactă). Ele sunt asamblate ca un „sandwich” cu garnituri speciale (preimpregnate). În continuare, se efectuează presarea în cuptor, găurirea și placarea viilor. În cele din urmă, folia straturilor exterioare este gravată.

Prin găuri în astfel de plăci se pot face și înainte de presare. Dacă găurile sunt făcute înainte de presare, atunci este posibil să obțineți plăci cu așa-numitele găuri oarbe (când există o gaură într-un singur strat al sandwich-ului), ceea ce face posibilă compactarea aspectului.

Strat

Coperți precum:

• Acoperiri cu lac de protecție și decorative („mască de lipire”). De obicei are o culoare verde caracteristică.
• Coatorie. Protejează suprafața de cupru, mărește grosimea conductorului, facilitează instalarea componentelor. De obicei, se face prin scufundare într-o baie de lipit sau undă de lipit.
• Acoperire galvanică a foliei cu metale inerte (aurire, paladiu) și lacuri conductoare pentru a îmbunătăți proprietățile de contact ale conectorilor și ale tastaturilor cu membrană.
• Acoperiri decorative și informaționale (marcare). Se aplică de obicei prin serigrafie, mai rar prin inkjet sau laser.

Restaurare mecanică

Multe plăci individuale sunt adesea plasate pe o singură foaie goală. Ei trec prin întregul proces de prelucrare a unui semifabricat de folie ca o singură placă și abia la sfârșit sunt pregătiți pentru separare. Dacă plăcile sunt dreptunghiulare, atunci sunt frezate caneluri care nu trec, care facilitează ruperea ulterioară a plăcilor (scriere, din engleză. scrib a scarpina). Dacă plăcile sunt de formă complexă, atunci se face prin frezare, lăsând punți înguste pentru ca plăcile să nu se prăbușească. Pentru plăcile fără placare, în loc de frezare, se forează uneori o serie de găuri cu pas mic. În această etapă are loc și găurirea găurilor de montare (neplacate).

Vezi și: GOST 23665-79 Plăci cu circuite imprimate. Prelucrarea conturului. Cerințe pentru procesele tehnologice standard.

Conform unui proces tehnic tipic, separarea plăcilor de piesa de prelucrat are loc după instalarea componentelor.

Componente de montare

Lipirea este metoda principală de montare a componentelor pe plăci de circuite imprimate. Lipirea se poate face fie manual cu un fier de lipit, fie cu ajutorul unor tehnologii specifice special dezvoltate.

Lipire prin val

Principala metodă de lipire automată în grup pentru componentele plumb. Cu ajutorul activatorilor mecanici, se creează un val lung de lipire topită. Placa este trecută peste val, astfel încât valul abia atinge suprafața inferioară a plăcii. În acest caz, cablurile componentelor de ieșire preinstalate sunt umezite de val și lipite pe placă. Fluxul se aplică pe placă cu o ștampilă de burete.

Lipirea în cuptoare

Metoda principală de lipire în grup a componentelor plane. O pastă specială de lipit (pulbere de lipit într-un flux pastos) este aplicată pe plăcuțele de contact ale plăcii de circuit imprimat printr-un șablon. Apoi sunt instalate componentele plane. Placa cu componentele instalate este apoi introdusă într-un cuptor special unde fluxul de pastă de lipit este activat și pulberea de lipit se topește pentru a lipi componenta.

Dacă o astfel de instalare a componentelor se efectuează pe ambele părți, atunci placa este supusă acestei proceduri de două ori - separat pentru fiecare parte a instalării. Componentele plane grele sunt montate pe picături de adeziv care le împiedică să cadă de pe placa răsturnată în timpul celei de-a doua lipiri. Componentele ușoare sunt ținute pe placă de tensiunea superficială a lipirii.

După lipire, placa este tratată cu solvenți pentru a îndepărta reziduurile de flux și alți contaminanți sau, când se utilizează pastă de lipit fără curățare, placa este imediat gata pentru anumite condiții de operare.

Instalarea componentelor

Instalarea componentelor poate fi efectuată atât manual, cât și pe instalatori speciali automati. Instalare automată reduce șansele de eroare și accelerează foarte mult procesul (mașini mai bune instalează mai multe componente pe secundă).

Finisaje

După lipire, placa de circuit imprimat cu componente este acoperită cu compuși de protecție: hidrofuge, lacuri și mijloace de protecție a contactelor deschise.

Tehnologii similare

Substraturile hibride IC sunt ceva similar cu o placă de circuit imprimat ceramică, dar de obicei folosesc alte procese de fabricație:

• desen serigrafic al conductorilor cu pastă metalizată, urmat de sinterizarea pastei într-un cuptor. Tehnologia permite cablarea în mai multe straturi a conductoarelor datorită posibilității de aplicare a unui strat izolator pe stratul de conductori folosind aceleași metode de serigrafie.
• Depunerea metalului printr-un șablon.

Ce este tipărite scânduri A?

tipărite scânduri A sau scânduri A, este o placă sau panou format din unul sau două modele conductoare situate pe suprafața unei baze dielectrice sau dintr-un sistem de modele conductoare situate în volumul și pe suprafața unei baze dielectrice, interconectate în conformitate cu o schemă de circuit, destinat conexiunii electrice și fixării mecanice a echipamentelor electronice, electronicii cuantice și a produselor electrice instalate pe acesta - componente electronice pasive și active.

Cel mai simplu tipărite scânduri oh este scânduri A, care conține conductori de cupru pe o parte tipărite scânduri sși conectează elementele modelului conductiv numai pe una dintre suprafețele sale. Astfel de scânduri s cunoscut sub numele de un singur strat tipărite scânduri s sau unilateral tipărite scânduri s(abreviat - OPP).

Astăzi, cel mai popular în producție și cel mai comun tipărite scânduri s, care conțin două straturi, adică conțin un model conductiv pe ambele părți scânduri s- față-verso (două straturi) tipărite scânduri s(abreviat DPP). Firele de trecere sunt folosite pentru a conecta conductorii între straturi. instalare nye și prin găuri placate. Cu toate acestea, în funcție de complexitatea fizică a designului tipărite scânduri s când cablurile sunt pe două fețe scânduri devine prea complicat în producție Ordin este multistratificat tipărite scânduri s(abreviat PAM), unde modelul conductiv este format nu numai pe cele două laturi exterioare scânduri s, dar și în straturile interioare ale dielectricului. În funcție de complexitate, cu mai multe straturi tipărite scânduri s poate fi realizat din 4,6, ....24 sau mai multe straturi.

Pentru instalare A componente electronice pornite tipărite scânduri s, este necesară o operație tehnologică - lipire, folosită pentru a obține o legătură permanentă a pieselor din diverse metale prin introducerea între contactele părților din metal topit - lipire, care are mai mult temperatura scazuta topirea decât materialele pieselor de îmbinat. Contactele lipite ale pieselor, precum și lipirea și fluxul, sunt aduse în contact și încălzite la o temperatură peste punctul de topire al lipitului, dar sub temperatura de topire a pieselor lipite. Ca urmare, lipitura devine lichidă și umezește suprafețele pieselor. După aceea, încălzirea se oprește, iar lipirea trece în faza solidă, formând o îmbinare. Acest proces se poate face manual sau cu echipamente specializate.

Înainte de lipire, componentele sunt așezate tipărite scânduri nu duc componentele în găurile traversante scânduri sși lipite de plăcuțele de contact și/sau de suprafața interioară metalizată a găurii - așa-numita. tehnologie instalare A prin orificii (THT Through Hole Technology - tehnologie instalare Aîn găuri sau alte cuvinte - știft instalare sau DIP- instalare). De asemenea, o tehnologie din ce în ce mai avansată de suprafață instalare A- numit și TMP (tehnologie instalare A la suprafaţă) sau SMT(surface mount technology) sau tehnologie SMD (de la surface mount device - dispozitiv montat la suprafață). Principala sa diferență față de tehnologia „tradițională”. instalare Aîn găuri este că componentele sunt montate și lipite de plăcuțe (terren englezesc), care fac parte din modelul conductiv de pe suprafață tipărite scânduri s. În tehnologia suprafețelor instalare AÎn general, se folosesc două metode de lipire: lipirea prin reflow cu pastă de lipit și lipirea prin val. Principalul avantaj al metodei de lipire prin val este posibilitatea lipirii simultane a componentelor montate la suprafață. scânduri s, precum și în găuri. În același timp, lipirea cu val este cea mai productivă metodă de lipire instalare este în găuri. Lipirea prin reflow se bazează pe utilizarea unui material tehnologic special - pasta de lipit. Conține trei componente principale: lipire, flux (activatori) și umpluturi organice. Lipirea pastă aplicat pe tampoanele de contact fie cu un dozator, fie prin sablon, apoi componentele electronice sunt instalate cu cabluri pe pasta de lipit și, în continuare, procesul de reflux al lipitului conținut în pasta de lipit este efectuat în cuptoare speciale prin încălzire tipărite scânduri s cu componente.

Pentru evitarea și/sau prevenirea scurtcircuitelor accidentale ale conductorilor din diferite circuite în timpul procesului de lipire, producătorii tipărite scânduri aplicați o mască de lipit de protecție (ing. mască de lipit; ea este, de asemenea, „verde”) - un strat de durabil material polimeric, conceput pentru a proteja conductorii împotriva pătrunderii lipirii și fluxului în timpul lipirii, precum și împotriva supraîncălzirii. Lipirea masca acoperă conductorii și lasă deschise plăcuțele de contact și conectorii cu lame. Cele mai frecvente culori pentru mască de lipit utilizate în tipărite scânduri A x - verde, apoi roșu și albastru. Trebuie avut în vedere faptul că lipirea masca nu protejează scânduri de umiditate în timpul funcționării scânduri s iar pentru protecția împotriva umezelii se folosesc acoperiri organice speciale.

În cele mai populare programe de sisteme de proiectare asistată de calculator tipărite scânduriși dispozitive electronice (CAD pe scurt - CAM350, P-CAD, Protel DXP, SPECCTRA, OrCAD, Allegro , Expedition PCB, Genesis), de regulă, există reguli asociate cu masca de lipit. Aceste reguli definesc distanța/offset-ul care trebuie menținut între marginea suportului de lipit și limita măștii de lipit. Acest concept este ilustrat în Figura 2(a).

Serigrafie sau etichetare.

Etichetarea (ing. Silkscreen, legendă) este un proces în care producătorul aplică informații despre componentele electronice și care ajută la facilitarea procesului de asamblare, inspecție și reparare. De regulă, marcajele sunt aplicate pentru a indica punctele de control, precum și poziția, orientarea și evaluarea componentelor electronice. Poate fi folosit și în orice scop al constructorului. tipărite scânduri, de exemplu, specificați numele companiei, instrucțiunile de configurare (acest lucru este utilizat pe scară largă în vechiul mamă scânduri A x computere personale), etc. Marcarea poate fi aplicată pe ambele părți scânduri s iar acesta, de regulă, se aplică prin metoda serigrafiei (imprimare mătase) cu o vopsea specială (cu întărire termică sau UV) în alb, galben sau negru. Figura 2 (b) arată denumirea și locația componentelor în marcaje albe.

Structura stratului în CAD

După cum sa menționat la începutul acestui articol, tipărite scânduri s poate fi format din mai multe straturi. Când tipărite scânduri A proiectat cu CAD, adesea văzut în structură tipărite scânduri s mai multe straturi care nu corespund straturilor necesare cu cablaj din material conductiv (cupru). De exemplu, straturile cu marcaje și o mască de lipit sunt straturi neconductoare. Prezența straturilor conductoare și neconductoare poate fi confuză, deoarece producătorii folosesc termenul de strat atunci când înseamnă doar straturi conductoare. De acum înainte, vom folosi doar termenul „straturi” fără „CAD” atunci când ne referim la straturi conductoare. Când folosim termenul „straturi CAD” ne referim la toate tipurile de straturi, adică straturi conductoare și neconductoare.

Structura straturilor în CAD:

Figura 3 prezintă trei structuri de straturi diferite. Culoarea portocalie evidențiază straturile conductoare din fiecare structură. Înălțimea sau grosimea structurii tipărite scânduri s poate varia în funcție de scop, dar grosimea cel mai frecvent utilizată este de 1,5 mm.

Tipuri de carcase pentru componente electronice

Există o mare varietate de tipuri de carcase pentru componente electronice pe piață astăzi. De obicei, pentru un element pasiv sau activ, există mai multe tipuri de pachete. De exemplu, puteți găsi același cip în pachetul QFP (din English Quad Flat Package - o familie de pachete de cipuri cu cabluri plane situate pe toate cele patru laturi) și în pachetul LCC (din English Leadless Chip Carrier - este un pachet ceramic pătrat cu profil redus, cu contacte situate pe partea inferioară).

Practic, există 3 mari familii de carcase electronice:

tampon de contact tipărite scânduri s(terenul englez)

tampon de contact tipărite scânduri s- parte a modelului conductiv tipărite scânduri s utilizat pentru conectarea electrică a produselor electronice instalate. tampon de contact tipărite scânduri s este o parte a conductorului de cupru care este deschisă de la masca de lipit, unde cablurile componente sunt lipite. Există două tipuri de tampoane - tampoane de contact instalare gauri pentru instalare Aîn găuri și platforme plane pentru suprafață instalare A- Tampoane SMD. Uneori, SMD via pad-uri sunt foarte asemănătoare cu pad-urile pentru instalare Aîn găuri.

Figura 4 prezintă plăcuțe pentru 4 componente electronice diferite. Opt pentru IC1 și, respectiv, două pentru pad-uri R1 SMD, precum și trei pad-uri cu orificii pentru componentele electronice Q1 și PW.

conductoare de cupru

Conductoarele de cupru sunt folosite pentru a conecta două puncte pe tipărite scânduri e - de exemplu, pentru a conecta două pad-uri SMD (Figura 5.) sau pentru a conecta un pad SMD la un pad instalare sau pentru conectarea a două căi.

Conductorii pot avea lățimi diferite, calculate, în funcție de curenții care circulă prin ei. De asemenea, la frecvențe înalte, este necesar să se calculeze lățimea conductorilor și golurile dintre ele, deoarece rezistența, capacitatea și inductanța sistemului de conductori depind de lungimea, lățimea și poziția lor relativă.

Prin vias placate tipărite scânduri s

Când trebuie să conectați o componentă care este pornită stratul de deasupra tipărite scânduri s cu o componentă care se află pe stratul inferior, sunt utilizate căi prin placare care conectează elementele modelului conductiv pe diferite straturi tipărite scânduri s. Aceste găuri permit trecerea curentului tipărite scânduri y. Figura 6 prezintă două fire care pornesc de la plăcuțele unei componente de pe stratul superior și se termină la plăcuțele altei componente de pe stratul inferior. Fiecare conductor are propria sa cale, care conduce curentul de la stratul superior la stratul inferior.

Figura 6. Conectarea a două microcircuite prin conductori și căi placate pe părți opuse tipărite scânduri s

Figura 7 oferă o idee mai detaliată despre secțiune transversală 4 straturi tipărite scânduri. Următoarele straturi sunt codificate cu culori aici:

Pe model tipărite scânduri s, Figura 7 prezintă un conductor (roșu) care aparține stratului conductor superior și care trece prin scânduri y folosind o via, apoi își continuă drumul de-a lungul stratului inferior (albastru).

Figura 7. Conductorul din stratul superior care trece prin tipărite scânduri y și continuându-și drumul pe stratul de jos.

Orificiu placat „oarb”. tipărite scânduri s

În HDI (High Density Interconnect - conexiuni de înaltă densitate) tipărite scânduri A x, este necesar să folosiți mai mult de două straturi, așa cum se arată în Figura 7. De regulă, în structurile cu mai multe straturi tipărite scânduri s Multe circuite integrate folosesc straturi separate pentru alimentare și masă (Vcc sau GND), astfel încât straturile exterioare de semnal sunt eliberate de șinele de alimentare, făcând mai ușoară rutarea firelor de semnal. Există, de asemenea, cazuri în care conductorii de semnal trebuie să treacă din stratul exterior (sus sau jos) pe calea cea mai scurtă pentru a asigura impedanța necesară, cerințele de izolare galvanică și terminând cu cerințele de rezistență la descărcarea electrostatică. Pentru aceste tipuri de conexiuni se folosesc găuri metalizate oarbe (Blind via - „surd” sau „orb”). Adică găurile care se conectează strat exterior cu una sau mai multe interne, ceea ce vă permite să faceți conexiunea la minim în înălțime. O gaură oarbă începe pe stratul exterior și se termină pe stratul interior, motiv pentru care este prefixată cu „oarbă”.

Pentru a afla pe ce gaură este prezentă scânduri e, poți pune tipărite scânduri y deasupra sursei de lumină și vezi - dacă vezi lumină care vine de la sursă prin gaură, atunci aceasta este o via, altfel este surdă.

Viale oarbe sunt utile în design scânduri s când aveți dimensiuni limitate și aveți prea puțin spațiu pentru amplasarea componentelor și cablarea semnalului. Puteți plasa componente electronice pe ambele părți și maximizați spațiul pentru cablare și alte componente. Dacă tranzițiile sunt făcute printr-o gaură traversantă mai degrabă decât printr-o gaură oarbă, va fi nevoie de spațiu suplimentar pentru gaură gaura ocupă spațiu pe ambele părți. În același timp, găurile oarbe pot fi amplasate sub corpul cipului - de exemplu, pentru cablare mare și complexă BGA componente.

Figura 8 prezintă trei găuri care fac parte dintr-un strat cu patru straturi tipărite scânduri s. Dacă te uiți de la stânga la dreapta, atunci primul vom vedea o gaură prin toate straturile. A doua gaură începe în stratul superior și se termină pe al doilea strat interior - L1-L2 blind via. În cele din urmă, a treia gaură începe în stratul de jos și se termină în al treilea strat, motiv pentru care spunem că este un L3-L4 blind via.

Principalul dezavantaj al acestui tip de gaură este costul mai mare de producție. tipărite scânduri s cu găuri oarbe, în comparație cu găurile de trecere alternative.

Vias ascunse

Engleză Îngropat prin - „ascuns”, „îngropat”, „încorporat”. Aceste vias sunt similare cu vias oarbe, cu diferența că încep și se termină pe straturile interioare. Dacă ne uităm la Figura 9 de la stânga la dreapta, putem vedea că prima gaură trece prin toate straturile. Al doilea este un blind prin L1-L2, iar ultimul este un ascuns prin L2-L3 care începe pe al doilea strat și se termină pe al treilea strat.

Figura 9. Comparația unei găuri traversante, a unei găuri oarbe și a unei găuri ascunse.

Tehnologia de fabricație a vie-urilor oarbe și ascunse

Tehnologia de fabricare a unor astfel de găuri poate fi diferită, în funcție de designul pe care dezvoltatorul l-a stabilit și în funcție de posibilități fabrică un-producător. Vom distinge două tipuri principale:

O gaură este găurită într-o piesă de prelucrat cu două fețe DPP, metalizat, gravat și apoi acest semifabricat, de fapt un finisat în două straturi tipărite scânduri A, presat printr-un preimpregnat ca parte a unei preforme multistrat tipărite scânduri s. Dacă acest gol este deasupra „plăcintei” PAM, atunci obținem găuri oarbe, dacă în mijloc, atunci vias ascunse.

1. O gaură este găurită într-o piesa de prelucrat presată PAM, adâncimea de găurire este controlată pentru a lovi cu precizie plăcuțele straturilor interioare, iar apoi gaura este placată. Astfel, obținem doar găuri oarbe.

V structuri complexe PAM Pot fi utilizate combinații ale tipurilor de găuri de mai sus - Figura 10.

Figura 10. Un exemplu de combinație tipică de tipuri de via.

Rețineți că utilizarea găurilor oarbe poate duce uneori la o reducere a costului proiectului în ansamblu, datorită economiilor la numărul total de straturi, a unei trasabilități mai bune și a reducerii dimensiunii. tipărite scânduri s, precum și capacitatea de a aplica componente cu un pas mai fin. Cu toate acestea, în fiecare caz, decizia de a le utiliza ar trebui luată individual și în mod rezonabil. Cu toate acestea, nu ar trebui să abuzăm de complexitatea și varietatea tipurilor de găuri oarbe și ascunse. Experiența a arătat că atunci când alegeți între adăugarea unui alt tip de gaură oarbă la un proiect sau adăugarea unei alte perechi de straturi, este mai corect să adăugați câteva straturi. În orice caz, designul PAM ar trebui proiectat luând în considerare modul în care va fi implementat în producție.

Finisarea straturilor de protecție metalice

Obținerea îmbinărilor de lipit corecte și fiabile în echipamentele electronice depinde de mulți factori de proiectare și tehnologia, inclusiv de nivelul adecvat de lipit al elementelor conectate, cum ar fi componentele și tipărite conductoare. Pentru a menține lipirea tipărite scânduri inainte de instalare A componente electronice, asigurând planeitatea acoperirii și pentru fiabilitate instalare Aîmbinări lipite, este necesar să se protejeze suprafața de cupru a plăcuțelor de contact tipărite scânduri s de oxidare, așa-numitul strat de protecție metalic de finisare.

Când te uiți la diferit tipărite scânduri s, puteți observa că tampoanele aproape niciodată nu au culoarea cuprului, de multe ori și de cele mai multe ori sunt argintii, aurii strălucitori sau gri mat. Aceste culori determină tipurile de acoperiri de protecție metalice de finisare.

Cea mai comună metodă de protejare a suprafețelor lipite tipărite scânduri este acoperirea plăcuțelor de contact din cupru cu un strat de aliaj argintiu staniu-plumb (POS-63) - HASL. Cele mai multe produse tipărite scânduri protejate prin metoda HASL. Coatorire la cald HASL - proces de cositorire la cald scânduri s, prin imersare pentru o perioadă limitată de timp într-o baie de lipire topită și cu o îndepărtare rapidă prin suflare cu jet de aer fierbinte, îndepărtarea excesului de lipire și nivelarea stratului de acoperire. Această acoperire a dominat în ultimii ani, în ciuda limitărilor sale tehnice severe. Plat s, eliberate în acest fel, deși păstrează o bună lipibilitate pe toată perioada de depozitare, sunt nepotrivite pentru unele aplicații. Elemente foarte integrate utilizate în SMT tehnologii instalare A, necesită planaritatea (planeitatea) ideală a plăcuțelor tipărite scânduri. Acoperirile tradiționale HASL nu îndeplinesc cerințele de planaritate.

Tehnologiile de acoperire care îndeplinesc cerințele de planaritate sunt acoperirile aplicate chimic:

Placare cu aur prin imersie (Electroless Nickel / Immersion Gold - ENIG), care este o peliculă subțire de aur aplicată peste un substrat de nichel. Funcția aurului este de a oferi o bună lipire și de a proteja nichelul de oxidare, iar nichelul însuși servește ca o barieră pentru a preveni difuzia reciprocă a aurului și a cuprului. Această acoperire garantează o planaritate excelentă a tamponului fără deteriorare. tipărite scânduri, oferă o rezistență suficientă pentru îmbinările de lipit realizate cu lipituri pe bază de staniu. Principalul lor dezavantaj este costul ridicat de producție.

Staniu de imersie (ISn) - acoperire chimică gri mat care oferă planeitate ridicată tipărite site-uri scânduri sși compatibil cu toate metodele de lipire decât ENIG. Procesul de aplicare a staniului de imersie este similar cu procesul de aplicare a aurului de imersie. Staniul prin imersie asigură o bună lipire după depozitare pe termen lung, care este asigurată prin introducerea unui substrat organometal ca barieră între cuprul plăcuțelor și staniul în sine. Dar, scânduri s acoperite cu tablă de imersie trebuie manipulate cu grijă, ambalate în vid în dulapuri uscate și scânduri s cu această acoperire nu sunt potrivite pentru producția de tastaturi/panouri tactile.

Când se operează computere, dispozitive cu conectori lame, pinii conectorilor lamei sunt supuși frecării în timpul funcționării scânduri s prin urmare, contactele terminale sunt galvanizate cu un strat de aur mai gros și mai dur. aurire prin galvanizare conectori cuțite (Gold Fingers) - acoperire din familia Ni / Au, grosimea stratului: 5 -6 Ni; 1,5 - 3 µm Au. Acoperirea este aplicată prin depunere electrochimică (electroplating) și este utilizată în principal pentru aplicarea pe contactele terminale și lamelele. Acoperirea groasă de aur are o rezistență mecanică ridicată, rezistență la abraziune și efecte negative asupra mediului. Indispensabil acolo unde este important să se asigure un contact electric fiabil și durabil.

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

Acest (în engleză PCB - placă de circuit imprimat)- o placă din material electroizolant (getinaks, textolit, fibră de sticlă și alți dielectrici similari), pe suprafața căreia sunt cumva benzi subțiri conductoare electric (conductoare imprimate) cu plăcuțe de contact pentru conectarea elementelor radio montate, inclusiv module și circuite integrate aplicat. Această formulare este preluată literal din dicționarul politehnic.

Există o formulare mai generală:

Sub placă de circuit imprimat se referă la construirea de interconexiuni electrice fixe pe o bază izolatoare.

Principal elemente structurale placă de circuit imprimat - o bază dielectrică (rigidă sau flexibilă) pe suprafața care conține 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 suportului de elemente radio și conexiunea electrică a acestor 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. Pentru ambele tipuri de placare cu aur, se folosește un strat de bază de nichel pentru a preveni difuzia 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 condus 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, 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. Microvias au fost dezvoltate special pentru montarea pe suprafață, plăcuțele de conectare 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 PCB-uri 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) Desen 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 proiectelor și tehnologiilor în microelectronică este în conformitate cu legea de dezvoltare existentă în mod obiectiv sisteme tehnice: sarcinile legate de așezarea sau deplasarea obiectelor se rezolvă prin trecerea dintr-un punct la o linie, de la o linie la un 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.

Desen 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 de circuite imprimate flexibile-rigide moderne 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 iluminare cu LED-uri, unde interesul pentru crearea de surse de lumină bazate pe LED-uri ultra-luminoase 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.

Ca materiale cu conductivitate termică ridicată pentru bazele unor astfel de plăci de circuite imprimate, cupru, aluminiu, tipuri diferite ceramică.

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 - conductor al stratului interior, 3 - suport de montare, 4 - conductor al exteriorului strat, 5 - straturi dielectrice

În plăcile cu circuite imprimate multistrat, se poate obține o creștere a fiabilității căilor interne prin introducerea unei operațiuni suplimentare - subgravarea (înlăturarea parțială) a dielectricului în căile înainte de metalizare. În acest caz, conectarea stâlpilor metalizați cu plăcuțele 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 cauzat un salt calitativ atât de puternic? Răspunsul este simplu. În tehnologia de fabricație a plăcilor de circuit imprimat în relief, straturile conductoare și coloanele metalizate care le leagă 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 conductoare 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 de 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 comutație de mare putere. Această metodă se bazează pe utilizarea unui mod de alimentare în impulsuri (invers) pentru băile galvanice. De cele mai multe ori este furnizat 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 în primul rând și în Mai mult la suprafaţa 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 al Industriei Electrice a produs în masă 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 cu 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 - 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 întrețesere 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. În condiții de umiditate ridicată, capilarele conduc în cele din urmă la o deteriorare a nivelului de izolare între conductorii plăcilor cu circuite imprimate. 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.

Deoarece astfel de plăci de circuite imprimate au devenit obișnuite în echipamentele electronice moderne, 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-ului de acasă ar trebui să se străduiască să folosească cât mai multe componente de montare la 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 vias, care în acest caz vor trebui lipite pe ambele părți ale plăcii. Bineînțeles că există diferite căiînlocuirea găurii (folosirea unui conductor subțire introdus în orificiu și lipit pe șinele de pe ambele părți ale plăcii; utilizarea capacelor speciale), cu toate acestea, 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 fiecărei etape ale fabricării 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 diverse produse abrazive și degresarea ulterioară.

Pentru a îndepărta murdăria încăpățânată, puteți folosi hârtie șmirghel cu granulație fină („zero”), pulbere abrazivă fină sau orice alt instrument care nu lasă zgârieturi adânci pe suprafața plăcii. Uneori puteți spăla suprafața plăcii de circuit imprimat cu un burete dur de spălat vase cu detergent sau pulbere (în aceste scopuri, 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 a căii care poate fi atinsă la desenarea manuală este de ordinul a 0,5 mm.

Utilizarea „imprimantelor laser și tehnologiei fierului”

Această tehnologie a apărut relativ recent, dar a devenit imediat răspândită datorită simplității și Calitate superioară plățile primite. 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. Foarte problema importanta este temperatura fierului de călcat și timpul de menținere. 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, nu trebuie să 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 această tehnologie de mulți ani (de când imprimanta laser a devenit disponibilă pentru mine).

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, uscarea plăcii este permisă când temperatura camerei in 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 în soluții comune, 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 peroxid de hidrogen (H 2 O 2)

- 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 în aer curat sau sub hotă. 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,

Laminat FR4

Puteți găsi o descriere detaliată a laminatului.

Laminate in depozit TePro

Material pentru cuptorul cu microunde ROGERS

NOTĂ. Pentru utilizare în producția de material ROGERS, vă rugăm să indicați acest lucru pe formularul de comandă

Deoarece materialul Rogers este semnificativ mai scump decât FR4 standard, suntem forțați să impunem un marcaj suplimentar pentru plăcile realizate cu material Rogers. Câmpuri de lucru ale semifabricatelor folosite: 170 × 130; 270×180; 370×280; 570×380.

Laminate pe bază de metal

Reprezentarea vizuală a materialului

Laminat din aluminiu ACCL 1060-1 cu conductivitate termică dielectrică 1 W/(m K)

Descriere

Laminat din aluminiu CS-AL88-AD2(AD5) cu conductivitate termică dielectrică 2(5) W/(m K)

Descriere

prepreg

În producție, folosim preimpregnate 2116, 7628 și 1080 grad A (cel mai înalt) marca ILM.

Puteți găsi o descriere detaliată a preimpregnatelor.

masca de sudura

Proprietăți

Puteți găsi o descriere detaliată a măștii de lipit.

Întrebări și răspunsuri frecvente pentru laminate și preimpregnate

Ce este XPC?

Care este diferența dintre FR1 și FR2?

Ce este FR2?

Ce este FR3?

Ce este FR4?

Ce este FR5?

Ce este CEM-1?

Ce este CEM-3?

Ce este G10?

Cum pot fi înlocuite laminatele?

Ce sunt „preimpregnatele”?

Ce înseamnă FR sau CEM?

FR4 este cu adevărat verde?

Culoarea logo-ului înseamnă ceva?

Orientarea logo-ului înseamnă ceva?

Ce este laminatul blocat UV?

Ce laminate sunt potrivite pentru placarea cu orificii traversante?

Există o alternativă pentru găurile traversante placate?

Ce este „grosimea materialului”?

Ce este: PF-CP-Cu? IEC-249? GNF?

Ce este CTI?

Ce înseamnă #7628? Ce alte numere mai există?

Ce este 94V-0, 94V-1, 94-HB?

Placă de circuit imprimat (în engleză PCB - placă de circuit imprimat)- o placă formată dintr-un dielectric, pe care se formează cel puțin un circuit conductiv electric (circuit electronic) (de obicei prin imprimare). Placa de circuit imprimat este destinata pentru conectarea electrica si mecanica a diferitelor componente electronice sau pentru conectarea componentelor electronice individuale. Componentele electronice de pe o placă de circuit imprimat sunt conectate la bornele lor la elemente ale modelului conductiv, de obicei prin lipire, sau înfășurare, sau nituire sau presare, în urma cărora modulul electronic (sau placa de circuit imprimat asamblată) este asamblată.

Tipuri de plăci

În funcție de numărul de straturi cu un model conductiv electric, plăcile de circuite imprimate sunt împărțite în cu o singură față, cu două fețe și cu mai multe straturi.
Spre deosebire de montarea la suprafață, pe o placă de circuit imprimat, modelul conductiv electric este realizat din folie folosind o metodă aditivă sau scădere. În metoda aditivă, se formează un model conductiv pe materialul nefolit, de obicei prin placare chimică cu cupru printr-o mască de protecție aplicată anterior materialului. În metoda subtractivă, pe un material folie se formează un model conductiv prin îndepărtarea zonelor inutile ale foliei, de obicei folosind gravarea chimică.

Placa de circuit imprimat conține de obicei găuri de montare și plăcuțe de contact, care pot fi acoperite suplimentar cu un strat de protecție: un aliaj de staniu și plumb, staniu, aur, argint, strat de protecție organic. În plus, plăcile cu circuite imprimate au căi pentru conectarea electrică a straturilor plăcii, un strat izolator extern („mască de protecție”) care acoperă suprafața plăcii care nu este utilizată pentru contactul cu un strat izolator, marcajul este aplicat de obicei prin serigrafie, mai rar prin jet de cerneală sau laser.

Tipuri de plăci de circuite imprimate

După numărul de straturi de material conductiv:
- Unilateral
-Bilateral
- Multistrat (MPP)

Pentru flexibilitate:
-Greu
-Flexibil

Tehnologia de instalare:
-Pentru montarea orificiilor
-Montaj de suprafață

Fiecare tip de placă de circuit imprimat poate avea propriile caracteristici, datorită cerințelor pentru condiții speciale de funcționare (de exemplu, un interval extins de temperatură) sau caracteristici de aplicare (de exemplu, în dispozitivele care funcționează la frecvențe înalte).

materiale

Baza plăcii de circuit imprimat este un dielectric, cele mai frecvent utilizate materiale sunt textolit, fibră 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.

FR-4

O familie de materiale sub denumirea generală FR-4 conform clasificării NEMA (National Electrical Manufacturers Association, SUA). Aceste materiale sunt cele mai comune pentru producția de DPP, MPP și OPP cu cerințe crescute de rezistență mecanică. FR-4 este un material pe bază de fibră de sticlă cu rășină epoxidică ca liant (fibră de sticlă). De obicei, opac gălbui sau transparent, obișnuit Culoarea verde este dat de o mască de lipit aplicată pe suprafața plăcii de circuit imprimat. Clasa de inflamabilitate UL94-V0.
În funcție de proprietățile și aplicarea FR-4
- standard, cu temperatura de tranzitie sticloasa Tg ~130°C, cu sau fara blocaj UV. Tipul cel mai comun și utilizat pe scară largă și, de asemenea, cel mai puțin costisitor dintre FR-4;

Cu temperatură ridicată de tranziție sticloasă, Tg ~170°C-180°C;
- fără halogen;
- cu indice de urmărire normalizat, CTI ≥400, ≥600;
- de înaltă frecvență, cu constantă dielectrică scăzută ε ≤3,9 și tangentă cu pierderi dielectrice mici df ≤0,02.

CEM-3

Familia de materiale NEMA CEM-3. Materialul compozit pe bază de fibră de sticlă-epoxi este de obicei alb ca laptele sau transparent. Este format din două straturi exterioare de fibră de sticlă, între care este plasată o fibră de sticlă nețesută (pâslă din fibră de sticlă). Este utilizat pe scară largă în producția de DPP cu metalizare. Prin proprietățile sale este foarte aproape de FR-4 și diferă, în mare, doar prin rezistența mecanică mai mică. Este o alternativă excelentă cu costuri reduse la FR-4 pentru marea majoritate a aplicațiilor. Prelucrare mecanică excelentă (frezare, ștanțare). Clasa de inflamabilitate UL94-V0.
În funcție de proprietățile și domeniul de aplicare al CEM-3 este împărțit în următoarele subclase:
- standard, cu sau fara blocaj UV;

CEM-1

Clasa de material NEMA CEM-1. Aceste materiale compozite sunt realizate pe o bază de hârtie cu două straturi de fibră de sticlă la exterior. De obicei, alb lăptos, galben lăptos sau maro maronie. Nu sunt compatibile cu procesul de placare a găurilor, deci sunt utilizate numai pentru producția de OPP. Proprietățile dielectrice sunt apropiate de FR-4, proprietățile mecanice sunt oarecum mai proaste. CEM-1 este o alternativă bună la FR-4 în producția de PCB cu o singură față, unde prețul este un factor. Prelucrare mecanică excelentă (frezare, ștanțare). Clasa de inflamabilitate UL94-V0.
Este împărțit în următoarele subclase:
-standard;
-temperatura ridicata, compatibil cu tehnologiile de cositorire si lipire fara plumb;
- fara halogeni, fara fosfor si antimoniu;
-cu indice de urmărire normalizat, CTI ≥600
- rezistent la umiditate, cu stabilitate dimensionala crescuta

FR-1/FR-2

Clasa de materiale NEMA FR-1 și FR-2. Aceste materiale sunt realizate pe bază de hârtie fenolică și sunt utilizate numai pentru producția de OPP. FR-1 și FR-2 au caracteristici similare, FR-2 diferă de FR-1 doar prin utilizarea unei rășini fenolice modificate cu o temperatură de tranziție sticloasă mai mare ca liant. Datorită asemănării caracteristicilor și domeniului FR-1 și FR-2, majoritatea producătorilor de materiale produc doar unul dintre aceste materiale, mai des FR-2. Prelucrare mecanică excelentă (frezare, ștanțare). Ieftin. Clasament de inflamabilitate UL94-V0 sau V1.
Este împărțit în următoarele subclase:
-standard;
- fara halogeni, fara fosfor si antimoniu, netoxic;
- rezistent la umiditate

Finisaje PCB

Pentru a menține lipirea plăcilor cu circuite imprimate după depozitare, pentru a asigura montarea fiabilă a componentelor electronice și pentru a păstra proprietățile îmbinărilor lipite sau sudate în timpul funcționării, este necesar să se protejeze suprafața de cupru a plăcilor plăcilor cu circuit imprimat cu un strat de suprafață lipit. , așa-numita acoperire de finisare. Vă aducem în atenție o gamă largă de acoperiri de finisare, care vă permite să faceți în mod optim o alegere în favoarea unuia sau chiar mai multor dintre ele în același timp în producția plăcilor dumneavoastră de circuite imprimate.

HAL sau HASL (din limba engleză Hot Air Leveling sau Hot Air Solder Leveling - nivelare cu aer cald) folosind lipituri pe bază de aliaj de staniu-plumb (Sn / Pb), de exemplu, OS61, OS63, și nivelarea cu un cuțit de aer. Se aplică în etapa finală a producției pe o placă de circuit imprimat deja formată cu o mască de lipit aplicată prin scufundarea acesteia într-o baie de topire și apoi nivelarea și îndepărtarea excesului de lipit cu un cuțit de aer. Această acoperire, cea mai comună în prezent, este cea clasică, cea mai faimoasă și folosită de mult timp. Oferă o lipire excelentă a plăcilor cu circuite imprimate chiar și după perioade lungi de depozitare. Acoperirea HAL este avansată din punct de vedere tehnologic și ieftin. Compatibil cu toate metodele cunoscute de instalare și lipire - manuală, lipire prin val, reflow în cuptor etc. Dezavantajele acestui tip de acoperire de finisare includ prezența conduce - unul dintre cele mai toxice metale interzis pentru utilizare in Uniunea Europeana de directiva RoHS (Restriction of Hazardous Substances Directives) cu un grad foarte ridicat de integrare. Acoperirea este nepotrivită pentru tehnologia chip-on-board (COB - Chip on board) și aplicarea la contactele de capăt (lamele).

HAL fără plumb - varianta de acoperire HAL, dar folosind lipituri fara plumb, de exemplu, Sn100, Sn96.5/Ag3/Cu0.5, SnCuNi, SnAgNi. Acoperirea este pe deplin conformă cu RoHS și are o durabilitate și lipire foarte bune. Acest strat superior este aplicat la o temperatură mai mare decât HAL pe bază de POS, ceea ce impune cerințe de temperatură crescute asupra materialului de bază PCB și componentelor electronice. Acoperirea este compatibilă cu toate metodele de montare și lipire, atât cu lipituri fără plumb (care este cea mai recomandată), cât și cu utilizarea lipiturii staniu-plumb, dar necesită o atenție deosebită la temperatura de lipit. În comparație cu HAL pe bază de Sn/Pb, această acoperire este mai scumpă datorită costului mai mare al lipirilor fără plumb, precum și a consumului de energie mai mare.

Principala problemă cu acoperirea HAL , este o neuniformitate semnificativă a grosimii acoperirii. Problema este relevantă în special pentru componentele cu pas mic, cum ar fi QFP cu pas de 0,5 mm sau mai puțin, BGA cu pas de 0,8 mm sau mai puțin. Grosimea stratului de acoperire poate varia de la 0,5 µm la 40 µm, în funcție de dimensiunile geometrice ale tamponului și de impactul neuniform al cuțitului de aer. De asemenea, ca urmare a șocului termic în timpul aplicării HASL, este posibilă deformarea plăcii de circuit imprimat sub formă de deformare / torsiune. Acest lucru este valabil mai ales pentru plăcile cu o grosime<1,0 мм и для плат с несимметричным стеком слоев, несбалансированных по меди, имеющих несимметричные по слоям сплошные медные заливки, ряды металлизированных отверстий, а также для бессвинцового покрытия.

aur de imersie (ENIG - Electroless Nickel/Immersion Gold) - acoperire din familia Ni/Au. Grosimea acoperirii: Ni 3-7 µm, Au 0,05-0,1 µm. Aplicați chimic prin ferestrele măștii de lipit. Un înveliș fără plumb utilizat pe scară largă, care asigură planeitatea tamponului, o bună lipire, o conductivitate mare a suprafeței tamponului și o durată lungă de valabilitate. Excelent pentru aplicații ale componentelor cu pas fin și testare în circuit. Acoperirea este pe deplin conformă cu RoHS. Compatibil cu toate metodele de montare și lipire. Mai scump decât HASL.

Există mulți producători de substanțe chimice pentru aplicarea aurului prin imersie, iar tehnicile de aplicare variază de la producător la producător de substanțe chimice. Rezultatul final depinde și de alegerea substanțelor chimice și de procesul de aplicare. Este posibil ca unele substanțe chimice să nu fie compatibile cu un anumit tip de mască de lipit. Acest tip de acoperire este predispus la formarea a două tipuri de defecte critice - o „tampă neagră” (tampă neagră, neumezirea suprafeței plăcuței cu lipire) și crăpare sub sarcini mecanice sau termice (crăparea are loc între nichel). și stratul de cupru, de-a lungul stratului intermetalic). De asemenea, în timpul acoperirii, cantitatea de aur trebuie controlată pentru a preveni fragilizarea îmbinării de lipit. Respectarea exactă a tehnologiei de aplicare a aurului de imersare și înlocuirea la timp a soluțiilor garantează calitatea acoperirii și absența unui defect al tamponului negru. Pentru a preveni fisurarea sub presiune mecanică, se poate recomanda creșterea grosimii plăcii de circuit imprimat la 2,0 mm sau mai mult atunci când se utilizează pachete BGA mai mari de 25x25 mm sau cu o dimensiune a plăcii mai mare de 250 mm. Creșterea grosimii plăcii reduce solicitarea mecanică asupra componentelor atunci când placa este îndoită.

Degete de aur - acoperire din familia Ni/Au. Grosimea acoperirii: Ni 3-5 µm, Au 0,5-1,5 µm. Se aplica prin depunere electrochimica (galvanizare). Folosit pentru aplicare pe contacte de capăt și lamele. Are rezistență mecanică ridicată, rezistență la abraziune și efecte negative asupra mediului. Indispensabil acolo unde este important să se asigure un contact electric fiabil și durabil.

tabla de imersie - o acoperire chimică care îndeplinește cerințele RoHS și asigură planeitatea ridicată a plăcilor de circuite imprimate. Acoperire tehnologică compatibilă cu toate metodele de lipire. Spre deosebire de concepția greșită populară bazată pe experiența utilizării unor tipuri de acoperire învechite, staniul de imersie oferă o bună lipire după o perioadă de depozitare suficient de lungă - o perioadă de valabilitate garantată de 6 luni. (Lipibilitatea stratului de acoperire durează până la un an sau mai mult cu depozitare adecvată). Asemenea perioade lungi de menținere a unei bune lipituri sunt asigurate prin introducerea unui substrat organometal ca barieră între cuprul plăcuțelor și staniul în sine. Substratul barieră previne difuzia reciprocă a cuprului și staniului, formarea de compuși intermetalici și recristalizarea staniului. Acoperirea de finisare cu staniu de imersie cu substrat organo-metalic, cu grosimea de aproximativ 1 micron, are o suprafata neteda, plana, pastreaza lipirea si posibilitatea de a mai multe reludari chiar si dupa o depozitare suficient de indelungata.

OSP (din limba engleză Organic Solderability Preservatives) - un grup de acoperiri organice de finisare aplicate direct pe plăcuțele de cupru și protejând suprafața de cupru de oxidare în timpul depozitării și lipirii. Pe măsură ce pasul componentelor scade, interesul pentru acoperirile care asigură planeitatea necesară, și în special pentru OSP, este în continuă creștere. Recent, acoperirile OSP au progresat rapid, au apărut varietăți de acoperiri care asigură lipirea în mai multe treceri fără oxidarea cuprului chiar și cu intervale de timp suficient de mari între treceri (zile). Există o acoperire subțire, de aproximativ 0,01 microni, și o acoperire relativ groasă de 0,2 - 0,5 microni sau mai mult. Trebuie selectat un strat gros pentru a asigura lipirea în două sau mai multe treceri. OSP oferă o suprafață plată, nu are plumb și este compatibil RoHS și, atunci când este depozitat și manipulat corespunzător, oferă o conexiune de lipire foarte fiabilă. Acoperirea subțire OSP costă mai puțin decât HAL. Gros - aproape la fel ca HAL.

Cu toate acestea, OSP nu acoperă capetele plăcii de contact de cupru cu lipire în timpul procesului de reflux. Fluxul de lipit pe suprafață este mai rău decât în ​​cazul acoperirii HASL. Prin urmare, la aplicarea pastei, găurile în șablon trebuie făcute cu o dimensiune egală cu zona de contact. În caz contrar, nu întreaga suprafață a plăcuței va fi acoperită cu lipire (deși acest defect este doar cosmetic, fiabilitatea conexiunii rămâne foarte bună). Suprafața de cupru nelipit se oxidează în timp, ceea ce poate afecta negativ reparația. Există, de asemenea, problema umezirii găurilor placate în timpul lipirii cu val. Este necesar să se aplice o cantitate suficient de mare de flux înainte de lipire, fluxul trebuie să intre în găuri, astfel încât lipirea să ude gaura din interior și să formeze un filet pe spatele plăcii. Dezavantajele acestei acoperiri includ, de asemenea: un timp scurt de depozitare înainte de utilizare, incompatibilitate cu solvenții terpenici, limitări ale testabilității în timpul testelor în circuit și funcționale (care este parțial rezolvată prin aplicarea pastei de lipit la punctele de control). Dacă alegeți OSP, vă recomandăm să utilizați acoperirile ENTEK de la Enthone (ENTEK PLUS, ENTEK PLUS HT), deoarece oferă cea mai bună combinație de umectabilitate, rezistență de aderență și capacitate de trecere multiple.

Dezvoltare

Luați în considerare un proces tipic de dezvoltare pentru o placă cu 1-2 straturi.
- Determinarea dimensiunilor (nu este esentiala pentru o placa).
- Alegerea grosimii materialului plăcii dintr-o serie de standarde:
- Materialul cel mai des folosit este grosimea de 1,55 mm.
- Desenarea dimensiunilor (marginile) plăcii în programul CAD în stratul BOARD.
-Locația componentelor radio mari: conectori, etc. De obicei, acest lucru se întâmplă în stratul superior (TOP):
-Se presupune că desenele fiecărei componente, locația și numărul de pini etc. au fost deja determinate (sau se folosesc biblioteci de componente gata făcute).
„Imprăștierea” restului componentelor peste stratul superior sau, mai rar, a ambelor straturi pentru plăci cu două fețe.
-Pornirea trasorului. Dacă rezultatul este nesatisfăcător - rearanjarea componentelor. Acești doi pași sunt adesea executați de zeci sau sute de ori la rând.
În unele cazuri, rutarea PCB (trasarea pistelor) se face manual în întregime sau parțial.
-Verificarea plăcii pentru erori (DRC, Design Rules Check): verificarea golurilor, scurtcircuiturilor, componentelor suprapuse etc.
- Exportați fișierul într-un format acceptat de producătorul PCB-ului, cum ar fi Gerber.

de fabricație

Producția de plăci cu circuite imprimate este de obicei înțeleasă ca prelucrarea unei piese de prelucrat (material folie). Un proces tipic constă din mai multe etape: găurirea căilor, obținerea unui model de conductori prin îndepărtarea excesului de folie de cupru, placarea găurilor, aplicarea straturilor de protecție și cositorizare și marcare.

Obținerea unui desen al conductorilor

La fabricarea plăcilor se folosesc metode chimice, electrolitice sau mecanice pentru a reproduce modelul conductor necesar, precum și combinațiile acestora.

Metoda chimică

Metoda chimică de fabricare a plăcilor cu circuite imprimate din material folie finit constă în două etape principale: aplicarea unui strat protector pe folie și gravarea zonelor neprotejate prin metode chimice.

În industrie, un strat protector este aplicat fotochimic folosind un fotorezistent sensibil la ultraviolete, o mască foto și o sursă de lumină UV. Fotorezistul poate fi lichid sau film. Fotorezistul lichid se aplică în condiții industriale, deoarece este sensibil la nerespectarea tehnologiei de aplicare. Filmul fotorezistent este popular pentru fabricarea manuală a plăcilor. O mască foto este un material transparent UV, cu un model de urmărire imprimat pe el. După expunere, fotorezistul este dezvoltat și fixat ca într-un fotoproces convențional.

Un strat protector sub formă de lac sau vopsea poate fi aplicat prin serigrafie sau manual. Pentru a forma o mască de gravare pe o folie, radioamatorii folosesc transferul de toner dintr-o imagine imprimată pe o imprimantă laser („tehnologie de călcat cu laser”).

Folia neprotejată este apoi gravată într-o soluție de clorură ferică sau (mult mai rar) alte substanțe chimice, cum ar fi sulfatul de cupru. După gravare, modelul de protecție este îndepărtat de pe folie.

metoda mecanica

Metoda mecanică de fabricație implică utilizarea mașinilor de frezat și gravat sau a altor unelte pentru îndepărtarea mecanică a stratului de folie din zonele specificate.
- Placarea orificiilor
- Strat

Coperți precum:
-Acoperiri protectoare cu lac („masca de lipit”).
- Coitorie.
- Acoperire cu folie cu metale inerte (aurire, paladiu) și lacuri conductoare pentru îmbunătățirea proprietăților de contact.
-Acoperiri decorative si informative (marcare).

Plăci cu circuite imprimate multistrat

Plăcile cu circuite imprimate multistrat (abreviat MPP [sursă?], în engleză placă cu circuite imprimate multistrat) sunt folosite în cazurile în care cablarea conexiunilor pe o placă cu două fețe devine prea complicată. Pe măsură ce complexitatea dispozitivelor proiectate și densitatea de montare cresc, numărul de straturi de pe plăci crește.

În plăcile multistrat, straturile exterioare (precum și găurile traversante) sunt folosite pentru a instala componente, în timp ce straturile interioare conțin interconexiuni sau planuri solide de alimentare (poligoane). Căile metalice sunt folosite pentru a conecta conductorii între straturi. La fabricarea plăcilor cu circuite imprimate multistrat, se realizează mai întâi straturile interioare, care apoi sunt lipite împreună prin tampoane adezive speciale (preimpregnate). În continuare, se efectuează presarea, găurirea și placarea viilor.

Construcția de plăci de circuite imprimate multistrat

Luați în considerare un design tipic al unei plăci multistrat (Fig. 1). În prima versiune, cea mai comună, straturile interioare ale plăcii sunt formate din fibră de sticlă laminată cu cupru, care se numește „miez”. Straturile exterioare sunt realizate din folie de cupru, presată cu straturile interioare folosind 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.

Găuri oarbe și ascunse

Termenul " găuri oarbe „ înseamnă căi care conectează stratul exterior cu cele mai apropiate straturi interioare și nu au acces la al doilea strat exterior. Provine din cuvântul englezesc blind și este similar cu termenul „găuri oarbe”. Ascunse, sau ingropate (din engleza buried), se fac gauri in straturile interioare si nu au iesire in exterior. Cele mai simple opțiuni pentru găurile oarbe și ascunse sunt prezentate în fig. 2. Utilizarea lor este justificată în cazul cablajelor foarte dense sau a plăcilor care sunt foarte saturate cu componente plane pe ambele părți. Prezența acestor găuri duce la o creștere a costului plăcii de la una și jumătate la mai multe ori, dar în multe cazuri, mai ales atunci când trasează jetoane într-un pachet BGA cu un pas mic, nu te poți descurca fără ele. Există diverse modalități de formare a unor astfel de vie, acestea fiind discutate mai detaliat în secțiunea Plăci cu găuri oarbe și ascunse, dar deocamdată să aruncăm o privire mai atentă asupra materialelor din care este construită o placă multistrat.

Dielectrice de bază pentru plăci de circuite imprimate
Principalele tipuri și parametri ai materialelor utilizate pentru fabricarea MCP-urilor sunt prezentate în Tabelul 1. Proiectele tipice ale plăcilor de circuite imprimate se bazează pe utilizarea fibrei de sticlă standard de tip FR4, cu o temperatură de funcționare, de regulă, de la –50 la + 110 °C, temperatura de tranziție sticloasă (distrugere) Tg în jur de 135°C. Constanta sa dielectrică Dk poate fi de la 3,8 la 4,5, în funcție de furnizor și de tipul de material. Temperatură ridicată FR4 High Tg sau FR5 este utilizat pentru cerințe de rezistență la temperatură mai ridicată sau când plăcile sunt montate în cuptoare fără plumb (t până la 260 °C). Poliimida este utilizată pentru aplicații care necesită funcționare continuă la temperaturi ridicate sau schimbări bruște de temperatură. 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 plăcile cu circuite cu microunde (mai mult de 2 GHz), se folosesc straturi separate de material pentru microunde sau placa este realizată în întregime din material pentru microunde (Fig. 3). Cei mai cunoscuți furnizori de materiale speciale sunt Rogers, Arlon, Taconic, Dupont. Costul acestor materiale este mai mare decât cel al FR4 și este prezentat provizoriu în ultima coloană a tabelului 1 în raport cu costul FR4. Exemple de plăci cu diferite tipuri de dielectric sunt prezentate în fig. 4, 5.

Grosimea materialului
Cunoașterea grosimilor materialelor disponibile este importantă pentru inginer pentru mai mult decât doar modelarea grosimii totale a plăcii. 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%.

Tabelul 2 Miezuri FR4 cu două fețe pentru straturile interioare PCB Grosimea dielectrică și grosimea cuprului 5 µm 17 µm 35 µm 70 µm 105 µm
0,050 mm lat
0,075 mm m h h
0,100 mm lat
0,150 mm
0.200 mm m h h
0,250 mm
0,300 mm
0,350 mm m h h
0,400 mm lat
0,450 mm
0,710 mm m h h
0,930 mm m
1.000 mm h
Mai mult de 1 mm h

In general in stoc;
h - La cerere (nu întotdeauna disponibil)
m - Poate fi realizat;
Notă: pentru a asigura fiabilitatea plăcilor finisate, este important de știut că pentru straturile interioare ale celor străine preferăm să folosim miezuri cu o folie de 35 microni mai degrabă decât 18 microni (chiar și cu o lățime a conductorului și un spațiu de 0,1 mm) . Acest lucru îmbunătățește fiabilitatea plăcilor de circuite imprimate.
Constanta dielectrică a miezurilor FR4 poate varia de la 3,8 la 4,4, în funcție de marcă.

Acoperiri cu plăci PCB

Luați în considerare care sunt acoperirile plăcuțelor de cupru. 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. Problemele asociate cu RoHS vor fi descrise de noi într-una din secțiunile următoare, dar, deocamdată, să ne familiarizăm cu posibilele opțiuni pentru acoperirea site-urilor MSP. HASL este aplicabil universal, dacă nu se specifică altfel. Placarea cu aur prin imersie (chimică) este utilizată pentru a oferi o suprafață mai netedă a plăcii (în special importantă pentru plăcuțele BGA), dar are o lipibilitate 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). Staniul de imersie oferă o suprafață netedă și o bună lipire, deși are și 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. Contactele conectorilor de cuțit care sunt supuse frecării în timpul funcționării plăcii sunt galvanizate cu un strat de aur mai gros și mai rigid. Pentru ambele tipuri de placare cu aur, se folosește un strat de bază de nichel pentru a preveni difuzia aurului.

Acoperiri de protecție și alte tipuri de acoperiri pentru plăci de circuite imprimate
Pentru a completa imaginea, luați în considerare scopul funcțional și materialele acoperirilor plăcilor de circuite imprimate.
- Mască de lipit - se aplică 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).
- Marcare - se aplică pe tablă cu vopsea peste mască pentru a simplifica identificarea plăcii în sine și a componentelor amplasate pe aceasta.
- Mască peelabilă - se aplică pe zonele 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.
- Înveliș de contact carbon - se aplică 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.
- Elemente rezistive din grafit - pot fi aplicate 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%).
- Jumperii de contact argintii - pot fi aplicati ca conductori suplimentari, creand un alt strat conductor atunci cand nu este suficient spatiu pentru trasare. Sunt utilizate în principal pentru plăci de circuite imprimate cu un singur strat și față-verso.

Concluzie
Alegerea materialelor este mare, dar, din păcate, adesea în fabricarea de plăci cu circuite imprimate serii mici și medii, disponibilitatea materialelor necesare în depozitul producătorului MPP devine o piatră de poticnire. Prin urmare, înainte de a proiecta un MFP, mai ales când vine vorba de crearea unui design non-standard și de utilizarea materialelor non-standard, este necesar să se convină cu producătorul asupra materialelor utilizate în MFP și asupra grosimii straturilor și poate comanda aceste materiale în avans.