Günümüzde elektronik devrelerin çoğu baskılı devre kartları kullanılarak yapılmaktadır. Çeşitli işlevsel amaçlara ve entegrasyon derecelerine sahip bileşenleri içeren mikroelektronik - hibrit modüllerin prefabrike montajları da baskılı devre kartlarının üretim teknolojilerine göre yapılır. Çok katmanlı baskılı devre kartları ve yüksek derecede entegrasyona sahip elektronik bileşenler, elektronik ve bilgisayar ekipmanının ağırlık ve boyut özelliklerini azaltmaya izin verir. Baskılı devre kartı artık yüz yıldan daha eski.

Baskılı devre kartı

Bu (İngilizce PCB - baskılı devre kartı)- yüzeyinde, modüller ve entegre devreler dahil olmak üzere harici radyo elemanlarını bağlamak için kontak pedleri ile ince elektriksel olarak iletken şeritlerin (baskılı iletkenler) bir şekilde uygulandığı elektriksel yalıtım malzemesinden (getinax, textolite, fiberglas ve diğer benzer dielektrikler) yapılmış bir plaka. Bu formülasyon tam anlamıyla Politeknik Sözlüğünden alınmıştır.

Daha evrensel bir ifade var:

Altında baskılı devre kartı yalıtkan bir taban üzerinde sabit elektrik ara bağlantılarının yapımını ifade eder.

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

Baskılı devre kartlarına geçiş, elektronik ekipman tasarımında bir kuantum sıçramasına işaret etti. Baskılı devre kartı, bir radyo element taşıyıcısının işlevlerini birleştirir ve elektriksel bağlantı bu tür unsurlar. İletkenler ve baskılı devre kartının diğer iletken elemanları arasında yeterli düzeyde bir yalıtım direnci sağlanmazsa, ikinci işlev uygulanabilir değildir. Bu nedenle, PCB substratı bir yalıtkan görevi görmelidir.

Geçmiş referansı

1920'lerde ve 1930'larda, baskılı devre kartı tasarımları ve üretim yöntemleri için birçok patent verildi. Baskılı devre kartları yapmanın ilk yöntemleri ağırlıklı olarak katkı maddesi olarak kaldı (Thomas Edison'un fikirlerinin geliştirilmesi). Ancak modern biçiminde, baskı endüstrisinden ödünç alınan teknolojilerin kullanımı sayesinde baskılı devre kartı ortaya çıktı. Baskılı devre kartı - İngilizce baskı terimi baskı plakasının ("baskı plakası" veya "matris") doğrudan çevirisi. Bu nedenle, Avusturyalı mühendis Paul Eisler, gerçek "baskılı devre kartlarının babası" olarak kabul edilir. İlk önce baskı (eksiltme) teknolojilerinin baskılı devre kartlarının seri üretimi için kullanılabileceği sonucuna vardı. Eksiltmeli teknolojilerde gereksiz parçalar kaldırılarak görüntü oluşturulur. Paul Eisler, bakır folyonun galvanik biriktirme teknolojisini ve bunun demir klorürle aşındırılmasını geliştirdi. Baskılı devre kartlarının seri üretimi için teknolojiler, İkinci Dünya Savaşı sırasında zaten talep görüyordu. Ve 1950'lerin ortalarından itibaren, basılı devre kartlarının oluşumu, yalnızca askeri amaçlı değil, aynı zamanda evsel amaçlar için de radyo ekipmanı için yapıcı bir temel olarak başladı.

Baskılı devre kartları için malzemeler

Baskılı devre kartları için temel dielektrikler

Hem tek katmanlı hem de çok katmanlı baskılı devre kartları için malzeme parametrelerinin bilgisi, özellikle artan hız ve mikrodalgalı cihazların baskılı devre kartları için, kullanımlarıyla ilgilenen herkes için önemlidir. Bir MPP tasarlarken, geliştiriciler aşağıdaki gibi görevlerle karşı karşıya kalırlar:
- tahtadaki iletkenlerin dalga direncinin hesaplanması;
- ara katman yüksek voltajlı yalıtımın değerinin hesaplanması;
- kör ve gizli deliklerin yapısının seçimi.
Çeşitli malzemelerin mevcut seçenekleri ve kalınlıkları Tablo 2-6'da gösterilmektedir. Malzemenin kalınlığı için toleransın genellikle ± %10'a kadar olduğu unutulmamalıdır, bu nedenle, bitmiş çok katmanlı levhanın kalınlık toleransı ± %10'dan az olamaz.

Tg - cam geçiş sıcaklığı (yapı yıkımı)

Dk - dielektrik sabiti

Mikrodalga baskılı devre kartları için temel dielektrikler

Baskılı devre kartlarının tipik tasarımları, standart fiberglas tipinin kullanımına dayanmaktadır. FR4–50 ila +110 °C çalışma sıcaklığı ve yaklaşık 135°C cam geçiş sıcaklığı Tg (yumuşama) ile.
Isı direnci için artan gereksinimlerle veya levhaları kurşunsuz bir fırına monte ederken (t 260 ° C'ye kadar), yüksek sıcaklık FR4 Yüksek Tg veya FR5.
Yüksek sıcaklıklarda veya ani sıcaklık değişimlerinde sürekli çalışma gereksinimleri kullanıldığında poliimid... Ek olarak, poliimid, artan güvenilirliğe sahip levhaların imalatında, askeri uygulamalarda ve ayrıca artan dielektrik dayanımının gerekli olduğu durumlarda kullanılır.
Panolar için mikrodalga devreleri(2 GHz üzerinde) ayrı katmanlar uygulandı mikrodalga malzeme veya tahta tamamen mikrodalga malzemeden yapılmıştır. Özel malzemelerin en ünlü tedarikçileri Rogers, Arlon, Taconic, Dupont'tur. Bu malzemelerin maliyeti FR4'ten daha yüksektir ve geleneksel olarak FR4'ün maliyetine göre tablonun sondan bir önceki sütununda gösterilir.

* Dk - dielektrik sabiti

Dk - dielektrik sabiti

PCB ped kaplamaları

Çoğu zaman, pedler kalay-kurşun alaşımı veya POS ile kaplanır. Lehim yüzeyini uygulama ve tesviye etme yöntemine HAL veya HASL denir (İngiliz Sıcak Hava Lehim Seviyesinden - lehimin sıcak hava ile tesviye edilmesinden). Bu kaplama, en iyi ped lehimlenebilirliğini sağlar. Ancak, genellikle uluslararası RoHS direktifinin gereklilikleriyle uyumlu olan daha modern kaplamalarla değiştirilmektedir.

Bu direktif, ürünlerde kurşun dahil olmak üzere zararlı maddelerin varlığının yasaklanmasını gerektirir. Şu ana kadar RoHS ülkemiz toprakları için geçerli değil ancak varlığını hatırlamakta fayda var.

MPP sahalarını kapsamak için olası seçenekler Tablo 7'de gösterilmektedir.

HASL, aksi gerekmedikçe evrensel olarak kullanılır.

Daldırma (kimyasal) yaldız daha pürüzsüz bir tahta yüzeyi sağlamak için kullanılır (bu özellikle BGA pedleri için önemlidir), ancak biraz daha düşük bir lehimlenebilirliğe sahiptir. Fırın lehimlemesi, HASL ile yaklaşık olarak aynı teknoloji kullanılarak gerçekleştirilir, ancak manuel lehimleme, özel eritkenlerin kullanılmasını gerektirir. Organik bir kaplama veya OSP, bakır yüzeyi oksidasyondan korur. Dezavantajı, lehimlenebilirlik için kısa tutma süresidir (6 aydan az).

daldırma teneke düz bir yüzey ve iyi lehimlenebilirlik sağlar, ancak aynı zamanda sınırlı bir lehim ömrüne sahiptir. Kurşunsuz HAL, kurşunla aynı özelliklere sahiptir, ancak lehimin bileşimi yaklaşık %99.8 kalay ve %0.2 katkı maddesidir.

Bıçak konektörü kontaklarıÇalışma sırasında sürtünmeye maruz kalan levha, daha kalın ve daha sert bir altın tabakasıyla elektrolizle kaplanır. Her iki yaldız türü için altının difüzyonunu önlemek için bir nikel altlık kullanılır.

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

Koruyucu ve diğer tür baskılı devre kartı kaplamaları

Koruyucu kaplamalar, lehimlemeye yönelik olmayan iletkenlerin yüzeylerini yalıtmak için kullanılır.

Bütünlük adına, baskılı devre kartı kaplamalarının işlevsel amacını ve malzemelerini göz önünde bulundurun.

1. Lehim maskesi - İletkenleri yanlışlıkla kısa devre ve kirden korumak ve ayrıca lehimleme sırasında fiberglası termal şoktan korumak için kartın yüzeyine uygulanır. Maske başka herhangi bir fonksiyonel yük taşımaz ve nem, küf, bozulma vb. (özel tip maskelerin kullanılması hariç) karşı koruma işlevi göremez.
2. İşaretleme - kartın kendisinin ve üzerinde bulunan bileşenlerin tanımlanmasını kolaylaştırmak için bir maske üzeri boya ile tahtaya uygulanır.
3. Soyulabilir maske - kartın, örneğin lehimlemeye karşı geçici olarak korunması gereken belirli alanlarına uygulanır. Gelecekte, kauçuksu bir bileşik olduğu ve basitçe soyulduğu için onu çıkarmak kolaydır.
4. Karbon temas kaplama - klavyeler için kontak alanları olarak tahtadaki belirli yerlere uygulanır. Kaplama iyi iletkenliğe, oksidasyona ve aşınma direncine sahiptir.
5. Grafit dirençli elemanlar - Dirençlerin işlevini yerine getirmek için kartın yüzeyine uygulanabilir. Ne yazık ki, nominal değerlerin doğruluğu düşüktür - ± %20'den daha doğru değildir (lazer kırpma ile - %5'e kadar).
6. Gümüş kontak atlama telleri - yeterli yönlendirme alanı olmadığında ek bir iletken katman oluşturarak ek iletkenler olarak uygulanabilir. Esas olarak tek katmanlı ve çift taraflı baskılı devre kartları için kullanılırlar.

PCB tasarımı

Baskılı devre kartlarının en uzak öncülü, çoğu zaman yalıtılmış olan sıradan teldir. Önemli bir kusuru vardı. Yüksek titreşim koşullarında, elektronik ekipmanın içine sabitlemek için ek mekanik elemanların kullanılmasını gerektiriyordu. Bunun için radyo elemanlarının monte edildiği taşıyıcılar, radyo elemanlarının kendileri ve ara bağlantılar, sabitleme telleri için yapısal elemanlar kullanıldı. Bu hacimsel bir montajdır.

Baskılı devre kartları bu dezavantajlardan muaftır. İletkenleri yüzeye sabitlenir, konumları sabittir, bu da karşılıklı bağlantılarını hesaplamayı mümkün kılar. Prensip olarak, baskılı devre kartları artık düz tasarımlara yaklaşıyor.

Uygulamanın ilk aşamasında, baskılı devre kartlarında tek taraflı veya iki taraflı iletken yol düzenlemeleri vardı.

Tek taraflı PCB bir tarafında baskılı iletkenlerin yer aldığı levhadır. Çift taraflı baskılı devre kartlarında, iletkenler ayrıca plakanın boş, dikişsiz tarafını işgal etti. Ve bağlantıları için, aralarında en yaygın olanı kaplanmış viyalar olan çeşitli seçenekler önerildi. En basit tek taraflı ve çift taraflı baskılı devre kartlarının yapım parçaları, Şek. bir.

Çift taraflı PCB- Tek taraflı yerine kullanımları, düzlemden hacme geçiş yolunda ilk adımdı. Soyutlarsak (çift taraflı baskılı devre kartının alt tabakasını zihinsel olarak atarsak), üç boyutlu bir iletken yapısı elde ederiz. Bu arada, bu adım oldukça hızlı bir şekilde atıldı. Albert Hanson'ın uygulaması, iletkenleri alt tabakanın her iki tarafına yerleştirme ve bunları açık delikler kullanarak bağlama olasılığını zaten göstermiştir.

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

Elektroniğin daha da geliştirilmesi - mikro elektronik, çok pimli bileşenlerin kullanılmasına yol açtı (çipler 200'den fazla pime sahip olabilir), elektronik bileşenlerin sayısı arttı. Buna karşılık, dijital mikro devrelerin kullanımı ve hızlarındaki artış, ekranlama ve çok katmanlı dijital cihaz panolarına (örneğin bilgisayarlar) özel koruyucu iletken katmanların dahil edildiği bileşenlere güç dağıtımı gereksinimlerinin artmasına neden oldu. . Bütün bunlar, ara bağlantıların büyümesine ve bunların karmaşıklığına yol açtı, bu da katman sayısında bir artışa neden oldu. Modern baskılı devre kartlarında ondan çok daha fazla olabilir. Bir anlamda, çok katmanlı PCB toplu hale geldi.

Çok katmanlı PCB tasarımı

İlk, en yaygın versiyonda, levhanın iç katmanları, "çekirdek" olarak adlandırılan çift taraflı bakır lamine cam elyafından oluşturulmuştur. Dış katmanlar, "prepreg" adı verilen reçineli bir bağlayıcı kullanılarak iç katmanlara preslenen bakır folyodan yapılmıştır. Yüksek bir sıcaklıkta preslendikten sonra, içinde deliklerin daha da delindiği ve kaplandığı çok katmanlı bir baskılı devre kartının bir "kek"i oluşturulur. Daha az yaygın olan ikinci seçenek, dış katmanlar prepreg ile bir arada tutulan "çekirdeklerden" oluşturulduğunda. Bu basitleştirilmiş bir açıklamadır ve bu seçeneklere dayalı olarak birçok başka tasarım mevcuttur. Bununla birlikte, temel ilke, prepreg'in katmanlar arasında bir bağlayıcı malzeme görevi görmesidir. Açıkçası, iki çift taraflı "çekirdek" önceden emprenye aralayıcı olmadan bitişik olduğunda bir durum olamaz, ancak folyo-prepreg-folyo-prepreg ... vb. yapısı mümkündür ve genellikle karmaşık kombinasyonları olan levhalarda kullanılır. kör ve gizli delikler.

Çok katmanlı PCB'ler artık fiyat açısından dünya PCB üretiminin üçte ikisini oluşturuyor, ancak nicel olarak tek ve çift taraflı kartlardan daha düşük seviyedeler.

Modern bir çok katmanlı baskılı devre kartı tasarımının şematik (basitleştirilmiş) bir parçası, Şek. 2. Bu tür baskılı devre kartlarındaki iletkenler, yalnızca yüzeye değil, aynı zamanda alt tabakanın yığınına da yerleştirilir. Aynı zamanda, iletkenlerin birbirine göre düzenlenmesinin katmanlanması korunmuştur (düzlemsel baskı teknolojilerinin kullanımının bir sonucu). Katmanlama, baskılı devre kartlarının adlarında ve öğelerinde - tek taraflı, çift taraflı, çok katmanlı, vb. - kaçınılmaz olarak bulunur. Katmanlama, baskılı devre kartlarının imalatının bu yapıcı teknolojilerine karşılık gelen yapıyı ve buna karşılık gelen gerçekten yansıtır.

Pirinç. 2. Çok katmanlı baskılı devre kartı yapısının bir parçası: 1 - açık delik, 2 - kör mikro yollar, 3 - gizli mikro yollar, 4 - katmanlar, 5 - gizli ara katman delikleri, 6 - temas pedleri

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

Yapısı açısından, MPP'ler, üretim teknolojisinin yanı sıra çift taraflı levhalardan çok daha karmaşıktır. Ve yapılarının kendisi, Şekil 2'de gösterilenden önemli ölçüde farklıdır. 2. Ek kalkan katmanları (toprak ve güç) ve çoklu sinyal katmanları içerirler.

Gerçekte, şöyle görünürler:

a) şematik olarak	MPP'nin katmanları arasında geçişi sağlamak için, Şek. 3 A. Yollar, dış katmanları birbirine ve iç katmanlara bağlayan yollar şeklinde olabilir. Kör ve gizli geçişler de kullanılır. Kör bağlantı, yalnızca kartın üstünden veya altından görülebilen metalize bir bağlantı kanalıdır. Kartın iç katmanlarını birbirine bağlamak için gizli geçişler kullanılır. Kullanımları, panoların yerleşimini önemli ölçüde basitleştirmeyi mümkün kılar, örneğin, 12 katmanlı bir MPP tasarımı, eşdeğer bir 8 katmanlı olana indirgenebilir. anahtarlama. Mikro yollar, özellikle yüzey montajı, kontak pedleri ve sinyal katmanlarının bağlanması için geliştirilmiştir.
c) 3D netlik için	Çok katmanlı baskılı devre kartlarının üretimi için, folyo ile lamine edilmiş birkaç dielektrik birbirine bağlanır, bunun için yapışkan ara parçalar kullanılır - prepregler. Şekil 3'te prepreg beyaz olarak gösterilmiştir. Prepreg, çok katmanlı bir PCB'nin katmanlarını ısıyla presleyerek yapıştırır. Çok katmanlı baskılı devre kartlarının toplam kalınlığı, sinyal katmanlarının sayısıyla orantısız bir şekilde büyür. Bu bağlamda, açık delik metalizasyon işlemi için çok katı bir parametre olan, levha kalınlığının açık delik çapına oranının dikkate alınması gerekir. Bununla birlikte, küçük çaplı yolların metalize edilmesinin zorluğuyla bile, çok katmanlı PCB üreticileri, daha az yüksek yoğunluklu ancak buna bağlı olarak daha pahalı katmanlardan ziyade nispeten daha ucuz katmanlarla yüksek paketleme yoğunluğu elde etmeyi tercih ediyor.
İle) Resim çizme 3	Şekil 3.c, çok katmanlı PCB katman yapısı ve kalınlığının bir örneğini göstermektedir.

Vladimir Urazaev [L.12] mikroelektronikte tasarım ve teknolojilerin geliştirilmesinin, teknik sistemlerin geliştirilmesinin nesnel olarak mevcut yasasına uygun olarak ilerlediğine inanır: nesnelerin yerleştirilmesi veya hareketi ile ilgili görevler, noktadan çizgiye, çizgiden düzleme, düzlemden geçerek çözülür. üç boyutlu uzaya.

Baskı devre kartlarının bu yasaya uyması gerektiğini düşünüyorum. Bu tür çok seviyeli (sonsuz seviyeli) baskılı devre kartlarını uygulama potansiyeli mevcuttur. Bu, baskılı devre kartlarının üretiminde lazer teknolojilerinin kullanımındaki zengin deneyim, polimerlerden üç boyutlu nesnelerin oluşumu için lazer stereolitografi kullanımında daha az zengin deneyim, termal artış eğilimi ile kanıtlanmıştır. temel malzemelerin direnci vb. Açıkçası, bu tür ürünlerin başka bir şey olarak adlandırılması gerekecek. Çünkü "baskılı devre kartı" terimi artık ne iç içeriğini ne de üretim teknolojisini yansıtmayacaktır.

Belki de öyle olacak.

Ama bana öyle geliyor ki, baskılı devre kartlarının tasarımındaki üç boyutlu yapılar zaten biliniyor - bunlar çok katmanlı baskılı devre kartları. Ve radyo bileşenlerinin tüm yüzeylerinde temas pedlerinin bulunduğu elektronik bileşenlerin hacimsel montajı, kurulumlarının üretilebilirliğini, ara bağlantıların kalitesini azaltır ve test ve bakımlarını zorlaştırır.

Gelecek anlatacak!

Esnek Baskılı Devre Kartları

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

Rijit baskılı devre kartları hemen hemen herkesin bildiği elektronikte kullanılan en yaygın üründür.

Ancak, uygulama alanlarını giderek genişleten esnek baskılı devre kartları da var. Bir örnek, sözde esnek baskılı kablolardır (döngüler). Bu tür baskılı devre kartları sınırlı bir işlev kapsamı gerçekleştirir (radyo elementler için bir alt tabakanın işlevi hariçtir). Kablo demetlerinin yerini alarak geleneksel baskılı devre kartlarını birleştirmeye hizmet ederler. Esnek baskılı devre kartları, polimer "alt tabakalarının" oldukça elastik bir durumda olması nedeniyle esneklik kazanır. Esnek baskılı devre kartlarının iki serbestlik derecesi vardır. Hatta bir Mobius şeridine katlanabilirler.

Resim çizme 4

Bir veya iki serbestlik derecesi, ancak çok sınırlı özgürlük, alt tabakanın polimer matrisinin katı - camsı bir durumda olduğu geleneksel katı baskılı devre kartlarına verilebilir. Bu, alt tabakanın kalınlığını azaltarak elde edilir. İnce dielektriklerden yapılan kabartmalı baskılı devre kartlarının avantajlarından biri, onlara "yuvarlaklık" verme yeteneğidir. Böylece şekillerini ve içine yerleştirilebilecekleri nesnelerin (roketler, uzay nesneleri vb.) şeklini koordine etmek mümkün hale gelir. Sonuç, ürünlerin iç hacminde önemli bir tasarruftur.

Önemli dezavantajları, katman sayısındaki artışla, bu tür baskılı devre kartlarının esnekliğinin azalmasıdır. Ve geleneksel esnek olmayan bileşenlerin kullanımı, şekillerini sabitlemek için gerekli hale gelir. Çünkü bu tür esnek olmayan baskılı devre kartlarının bükülmesi, esnek baskılı devre kartına bağlantı noktalarında yüksek mekanik gerilimlere yol açar.

Sert ve esnek baskılı devre kartları arasındaki bir ara konum, bir akordeon gibi katlanmış katı elemanlardan oluşan "eski" baskılı devre kartları tarafından işgal edilir. Bu tür "akordeonlar" muhtemelen çok katmanlı baskılı devre kartları oluşturma fikrine ilham verdi. Modern esnek-sert baskılı devre kartları farklı bir şekilde uygulanmaktadır. Bunlar esas olarak çok katmanlı baskılı devre kartlarıdır. Sert ve esnek katmanları birleştirebilirler. Esnek katmanlar sert katmanların dışına çıkarılırsa sert ve esnek parçalardan oluşan bir baskılı devre kartı elde edebilirsiniz. Diğer bir seçenek, iki sert parçayı esnek bir parça ile birleştirmektir.

PCB tasarımlarının iletken modellerinin katmanlarına göre sınıflandırılması, PCB tasarımlarının hepsini olmasa da çoğunu kapsar. Örneğin, dokuma devre kartlarının veya ilmeklerin üretimi için, baskı baskısı olmayan dokuma ekipmanının uygun olduğu ortaya çıktı. Bu tür "baskılı devre kartları" zaten üç serbestlik derecesine sahiptir. Tıpkı sıradan kumaşlar gibi, en tuhaf anahatları ve şekilleri alabilirler.

Yüksek ısı iletkenliğine dayalı baskılı devre kartları

Son zamanlarda, ısı üretiminde bir artış var elektronik aletler hangisi ile ilgilidir:

Bilgisayar sistemlerinin performansının artması,

Yüksek güç anahtarlama ihtiyaçları,

Artan ısı dağılımı ile elektronik bileşenlerin genişleyen uygulaması.

İkincisi, güçlü ultra parlak LED'lere dayalı ışık kaynaklarının yaratılmasına olan ilginin keskin bir şekilde arttığı LED aydınlatma teknolojisinde en açık şekilde kendini gösteriyor. Yarı iletken LED'lerin ışık verimliliği zaten 100lm / W'ye ulaştı. Bu tür ultra parlak LED'ler, geleneksel akkor lambaların yerini alıyor ve uygulamalarını aydınlatma teknolojisinin neredeyse tüm alanlarında buluyor: sokak lambaları, otomotiv aydınlatması, acil durum aydınlatması, reklam tabelaları, LED paneller, göstergeler, sürünen çizgiler, trafik ışıkları vb. Bu LED'ler sahip oldukları özellikler sayesinde dekoratif aydınlatmalarda, dinamik ışık sistemlerinde vazgeçilmez hale gelmiştir. tek renkli ve açma hızı. Bunları, elektrikten kesinlikle tasarruf etmenin gerekli olduğu, sık bakımın pahalı olduğu ve elektrik güvenliği gereksinimlerinin yüksek olduğu yerlerde de kullanmak faydalıdır.

Araştırmalar, bir LED tarafından üretilen elektriğin yaklaşık %65-85'inin ısıya dönüştürüldüğünü göstermiştir. Ancak LED üreticisinin önerdiği ısıl koşullara uyulması koşuluyla LED'in kullanım ömrü 10 yılı bulabilmektedir. Ancak, termal rejim ihlal edilirse (genellikle bu, 120 ... 125 ° C'den fazla bir bağlantı sıcaklığı ile çalışır), LED'in hizmet ömrü 10 kat düşebilir! Ve örneğin, emitör tipi LED'ler radyatör olmadan 5-7 saniyeden fazla açıldığında, önerilen termal koşullara tam olarak uyulmaması durumunda, LED ilk açma sırasında zaten arızalanabilir. Ek olarak geçiş sıcaklığındaki bir artış, lüminesans parlaklığında bir azalmaya ve çalışma dalga boyunda bir kaymaya yol açar. Bu nedenle, termal rejimi doğru hesaplamak ve mümkünse LED'in ürettiği ısıyı mümkün olduğunca dağıtmak çok önemlidir.

Cree, Osram, Nichia, Luxeon, Seoul Semiconductor, Edison Opto, vb. Gibi yüksek güçlü LED'lerin büyük üreticileri, uzun süredir bunları metal tabanlı baskılı devre kartlarında LED modülleri veya kümeleri şeklinde yapmaktadırlar. uluslararası sınıflandırma IMPCB - Yalıtımlı Metal Baskılı Devre Kartı veya alüminyum tabanlı AL PCB - baskılı devre kartları).

Şekil 5

Alüminyum taban üzerindeki bu baskılı devre kartları, düşük ve sabit bir termal dirence sahiptir, bu da LED'in p-n bağlantısından ısı dağılımını kolayca sağlamayı ve bir radyatöre takıldığında tüm hizmet ömrü boyunca çalışmasını sağlamayı mümkün kılar.

Bu tür baskılı devre kartlarının tabanlarında ısıl iletkenliği yüksek malzeme olarak Bakır, Alüminyum ve çeşitli seramikler kullanılmaktadır.

Endüstriyel üretim teknolojisi sorunları

Baskılı devre kartlarının üretimi için teknolojinin gelişiminin tarihi, kaliteyi iyileştirme ve geliştirme sırasında ortaya çıkan sorunların üstesinden gelme tarihi vardır.

İşte bazı detaylar.

Delikli metalizasyon ile üretilen baskılı devre kartları, yaygın kullanımlarına rağmen çok ciddi bir dezavantaja sahiptir. Yapıcı bir bakış açısından, bu tür baskılı devre kartlarının en zayıf halkası, yollardaki metalize direklerin ve iletken katmanların (kontak pedleri) birleşimidir. Metalize kolon ve iletken tabakanın bağlantısı, kontak pedinin ucu boyunca ilerler. Eklemin uzunluğu bakır folyonun kalınlığına göre belirlenir ve genellikle 35 µm veya daha azdır. Yolların duvarlarının galvanik metalizasyonundan önce bir kimyasal metalizasyon aşaması gelir. Kimyasal bakır, galvanik bakırın aksine daha gevşektir. Bu nedenle, metalize kolonun temas pedinin uç yüzeyi ile bağlantısı, bir ara, daha zayıf mukavemet özellikleri, kimyasal bakır alt tabakası yoluyla gerçekleşir. Fiberglasın termal genleşme katsayısı bakırınkinden çok daha yüksektir. Epoksi reçinenin cam geçiş sıcaklığından geçerken aradaki fark çarpıcı biçimde artar. Bir baskılı devre kartının çeşitli nedenlerle maruz kaldığı termal şok ile bağlantı çok yüksek mekanik strese maruz kalır ve ... kopar. Sonuç olarak, elektrik devresi bozulur ve performans bozulur. elektrik devresi.

Pirinç. 6. Çok katmanlı baskılı devre kartlarında ara katman bağlantıları: a) dielektrik alttan kesmesiz, 6) dielektrik alttan kesmeli 1 - dielektrik, 2 - iç katmanın temas alanı, 3 - kimyasal bakır, 4 - galvanik bakır

Pirinç. 7. Katman katman oluşturma yöntemiyle üretilen çok katmanlı bir baskılı devre kartı yapısının parçası: 1 - ara katman geçişi, 2 - iç katmanın iletkeni, 3 - montaj pedi, 4 - iletkenin dış katman, 5 - dielektrik katmanlar

Çok katmanlı baskılı devre kartlarında, ek bir işlem - metalizasyondan önce viyalardaki dielektriklerin alttan kesilmesi (kısmen çıkarılması) dahil edilerek iç geçişlerin güvenilirliğinde bir artış elde edilebilir. Bu durumda, metalize direklerin temas pedleri ile bağlantısı sadece uç boyunca değil, aynı zamanda kısmen bu pedlerin dış halka şeklindeki bölgeleri boyunca gerçekleştirilir (Şekil 6).

Katman katman büyüme ile çok katmanlı baskılı devre kartları üretme teknolojisi kullanıldığında, çok katmanlı baskılı devre kartlarının metalize geçişlerinin daha yüksek güvenilirliği elde edildi (Şekil 7). Bu yöntemde baskılı katmanların iletken elemanları arasındaki bağlantılar, yalıtım katmanının deliklerine bakır kaplanarak yapılır. Deliklerden metalleştirme yönteminin aksine, bu durumda yollar tamamen bakır ile doldurulur. İletken katmanlar arasındaki bağlantı alanı çok daha büyük hale gelir ve geometri farklıdır. Bu tür bağlantıları kırmak kolay değildir. Yine de bu teknoloji ideal olmaktan uzaktır. "Galvanik bakır - kimyasal bakır - galvanik bakır" geçişi hala devam etmektedir.

Açık deliklerin metalleştirilmesiyle yapılan baskılı devre kartları, en az dört (çok katmanlı en az üç) yeniden lehime dayanmalıdır. Kabartmalı baskılı devre kartları, çok daha fazla sayıda yeniden lehimlemeye (50'ye kadar) izin verir. Geliştiricilere göre, kabartmalı baskılı devre kartlarındaki metalize geçişler azalmaz, ancak güvenilirliklerini arttırır. Bu kadar keskin bir niteliksel sıçramaya ne sebep oldu? Cevap basit. Kabartmalı baskılı devre kartlarının üretim teknolojisinde, iletken katmanlar ve bunları birbirine bağlayan metalize kolonlar, tek bir teknolojik döngüde (eşzamanlı olarak) gerçekleştirilir. Dolayısıyla "galvanik bakır - kimyasal bakır - galvanik bakır" geçişi yoktur. Ancak, farklı bir tasarıma geçişin bir sonucu olarak, baskılı devre kartlarının üretimi için en büyük teknolojinin reddedilmesi sonucu böyle yüksek bir sonuç elde edildi. Birçok nedenden dolayı, deliklerden metalleştirme yönteminden vazgeçmek istenmez.

Nasıl olunur?

Temas pedlerinin ve metalize kapakların uçlarının birleştiği yerde bir bariyer tabakası oluşturma sorumluluğu esas olarak teknoloji uzmanlarına aittir. Bu sorunu çözebildiler. Baskılı devre kartlarının üretim teknolojisindeki devrim niteliğindeki değişiklikler, yalnızca yüzeyin ön aktivasyonu ile sınırlı olan kimyasal metalizasyon aşamasını hariç tutan deliklerin doğrudan metalleştirilmesi yöntemlerini getirdi. Ayrıca, doğrudan metalleştirme işlemleri, iletken bir filmin yalnızca ihtiyaç duyulan yerde - dielektrik yüzeyinde - görüneceği şekilde uygulanır. Sonuç olarak, doğrudan delikli metalleştirme yöntemiyle yapılan baskılı devre kartlarının metalize edilmiş yollarında bariyer tabakası basitçe yoktur. Teknik bir çelişkiyi çözmenin güzel bir yolu değil mi?

Vias metalizasyonu ile ilgili teknik çelişkinin üstesinden gelmek mümkün oldu. Kaplama delikleri, başka bir nedenle baskılı devre kartlarında zayıf bir halka olabilir. Viyaların duvar kalınlığı ideal olarak tüm yükseklikleri boyunca aynı olmalıdır. Aksi halde tekrar güven sorunları ortaya çıkar. Elektrokaplama işlemlerinin fiziksel kimyası buna karşı koyar. Kaplamalı yollarda kaplamanın ideal ve gerçek profili Şekil 2'de gösterilmektedir. 5. Deliğin derinliğindeki kaplamanın kalınlığı genellikle yüzeydekinden daha azdır. Sebepler çok farklı: eşit olmayan akım yoğunluğu, katodik polarizasyon, yetersiz elektrolit değişim oranı, vb. Modern baskılı devre kartlarında, metalize deliklerin yollarının çapı zaten 100 mikron işaretini geçti ve yüksekliğin / oranın oranı çoktan geçti. bazı durumlarda deliğin çapı 20: 1'e ulaşır. Durum son derece karmaşık hale geldi. Fiziksel yöntemler (ultrason kullanma, baskılı devre kartlarının deliklerindeki sıvı alışverişinin yoğunluğunu artırma vb.) olanaklarını çoktan tüketti. Elektrolitin viskozitesi bile önemli bir rol oynamaya başlar.

Pirinç. 8. Baskılı devre kartındaki metalize yolların kesiti. 1 - dielektrik, 2 - delik duvarların ideal metalleşme profili, 3 - delik duvarların gerçek metalleşme profili,
4 - direnmek

Geleneksel olarak bu sorun, akım yoğunluğunun daha yüksek olduğu alanlarda adsorbe edilen tesviye katkılı elektrolitlerin kullanılmasıyla çözülmüştür. Bu tür katkı maddelerinin sorpsiyonu akım yoğunluğu ile orantılıdır. Katkı maddeleri, keskin kenarlarda ve bitişik alanlarda (PCB yüzeyine daha yakın) aşırı kaplama birikimini önleyerek bir bariyer tabakası oluşturur.

Bu sorunun başka bir çözümü teorik olarak uzun zamandır biliniyordu, ancak pratikte oldukça yakın zamanda başarıyla uygulandı - yüksek güçlü anahtarlamalı güç kaynaklarının endüstriyel üretimine hakim olduktan sonra. Bu yöntem, galvanik banyolar için darbeli (ters) güç kaynağı modunun kullanımına dayanmaktadır. Çoğu zaman doğru akım uygulanır. Bu durumda, kaplamanın birikmesi meydana gelir. Çoğu zaman ters akım uygulanır. Aynı zamanda, biriken kaplama çözülür. Düzensiz akım yoğunluğu (keskin köşelerde daha fazla) sadece bu durumda faydalıdır. Bu nedenle kaplamanın çözünmesi öncelikle daha büyük ölçüde baskılı devre kartının yüzeyine yakın. Bu teknik çözümde, teknik çelişkileri çözmek için bütün bir teknik "buket" kullanılır: kısmen gereksiz bir eylem kullanın, zararı lehte çevirin, sürekli bir süreçten dürtü olana geçişi uygulayın, tersini yapın, vb. elde edilen sonuç bu "buket"e karşılık gelir. İleri ve geri darbelerin süresinin belirli bir kombinasyonu ile, deliğin derinliğinde, baskılı devre kartının yüzeyinden daha büyük bir kaplama kalınlığı elde etmek bile mümkündür. Bu nedenle, bu teknolojinin, PCB'lerdeki ara bağlantıların yoğunluğunun yaklaşık iki katına çıkması nedeniyle kör yolların metalle (modern baskılı devre kartlarının özelliği) doldurulması için vazgeçilmez olduğu ortaya çıktı.

Baskılı devre kartlarındaki metalize bağlantıların güvenilirliği ile ilgili problemler doğası gereği yereldir. Sonuç olarak, bir bütün olarak baskılı devre kartlarına ilişkin gelişim sürecinde ortaya çıkan çelişkiler de evrensel değildir. Bu tür baskılı devre kartları, tüm baskılı devre kartları için pazarın aslan payını işgal etmesine rağmen.

Geliştirme süreci, teknoloji uzmanlarının karşılaştığı diğer sorunları da çözer, ancak tüketiciler bunları düşünmez bile. İhtiyacımız için çok katmanlı baskılı devre kartları temin ediyor ve uyguluyoruz.

mikrominyatürizasyon

İlk aşamada, elektronik ekipmanın hacimsel kurulumu için kullanılan baskılı devre kartlarına aynı bileşenler, boyutlarının küçültülmesi için sonuçların biraz iyileştirilmesine rağmen kuruldu. Ancak en yaygın bileşenler, baskılı devre kartlarına yeniden işlem yapılmadan kurulabilir.

Baskılı devre kartlarının ortaya çıkmasıyla, baskılı devre kartlarında kullanılan bileşenlerin boyutunu küçültmek mümkün hale geldi ve bu da bu elemanlar tarafından tüketilen çalışma voltajlarında ve akımlarında bir azalmaya yol açtı. 1954'ten bu yana, Enerji Santralleri ve Elektrik Endüstrisi Bakanlığı, baskılı devre kartının kullanıldığı taşınabilir bir tüp radyo "Dorozhniy" seri üretmektedir.

Minyatür yarı iletken yükseltme cihazlarının ortaya çıkmasıyla birlikte - transistörler, baskılı devre kartları hakim olmaya başladı. Ev aletleri, endüstride biraz sonra ve bir kristal fonksiyonel modüller ve mikro devreler üzerinde birleştirilmiş elektronik devre parçalarının ortaya çıkmasıyla, tasarımları zaten yalnızca baskısız devre kartlarının montajı için sağlanmıştır.

Aktif ve pasif bileşenlerin boyutu azalmaya devam ederken, yeni bir kavram ortaya çıktı - "Mikrominyatürizasyon".

Elektronik bileşenlerde bu, milyonlarca transistör içeren LSI ve VLSI'nin ortaya çıkmasına neden oldu. Görünüşleri, harici bağlantıların sayısında bir artışa neden oldu (Şekil 9.a'daki grafik işlemcinin temas yüzeyine bakın), bu da iletken hatların kablolanmasının karmaşıklığına neden oldu, bu Şekil 9.b'de görülebilir.

Böyle bir grafik işlemci paneli ve İşlemci ayrıca - üzerinde işlemci çipinin bulunduğu küçük bir çok katmanlı baskılı devre kartından, çip pimlerinin temas alanı ile kablolanmasından ve menteşeli elemanlardan (genellikle güç dağıtım sisteminin filtre kapasitörleri) başka bir şey değildir.

Şekil 9

Ve size şaka gibi görünmesine izin vermeyin, Intel veya AMD'den 2010 CPU'su aynı zamanda bir baskılı devre kartıdır, üstelik çok katmanlıdır.

Şekil 9a

Baskılı devre kartlarının yanı sıra genel olarak elektronik teknolojisinin gelişimi, öğelerini azaltma çizgisidir; elektronik teknolojisinin unsurlarının azaltılmasının yanı sıra basılı yüzeydeki mühürleri. Bu durumda, "elemanlar", baskılı devre kartlarının (iletkenler, viyalar, vb.) ve süper sistemden (baskılı devre düzeneği) elemanların - radyo elemanlarının özelliği olarak anlaşılmalıdır. İkincisi, mikrominyatürizasyonun uygulama hızı açısından, baskılı devre kartlarının önündedir.

Mikroelektronik, VLSI'nin geliştirilmesiyle ilgilenmektedir.

Eleman tabanının yoğunluğunun arttırılması, baskılı devre kartının iletkenlerinden - verilen eleman tabanının taşıyıcısından - aynısını gerektirir. Bu bağlamda çözülmesi gereken birçok sorun bulunmaktadır. Bu tür iki sorun ve bunları çözmenin yolları hakkında daha ayrıntılı konuşacağız.

Baskılı devre kartları yapmak için ilk yöntemler, bakır folyo iletkenlerin bir dielektrik alt tabakanın yüzeyine yapıştırılmasına dayanıyordu.

İletkenlerin genişliğinin ve iletkenler arasındaki boşlukların milimetre cinsinden ölçüldüğü varsayılmıştır. Bu versiyonda, bu teknoloji oldukça uygulanabilirdi. Elektronik teknolojisinin müteakip minyatürleştirilmesi, ana varyantları (çıkarıcı, katkılı, yarı katkılı, birleşik) bugün hala kullanılan baskılı devre kartlarının üretimi için başka yöntemlerin oluşturulmasını gerektirdi. Bu tür teknolojilerin kullanımı, milimetrenin onda biri olarak ölçülen eleman boyutlarına sahip baskılı devre kartlarının gerçekleştirilmesini mümkün kıldı.

Baskılı devre kartlarında yaklaşık 0,1 mm (100 μm) çözünürlük seviyesine ulaşmak bir dönüm noktasıydı. Bir yandan, bir büyüklük sırası daha “aşağı” bir geçiş oldu. Öte yandan, bir tür niteliksel sıçramadır. Niye ya? Çoğu modern baskılı devre kartının dielektrik alt tabakası cam elyafıdır - cam elyafı ile güçlendirilmiş polimer matrisli lamine bir plastik. Baskılı devre kartının iletkenleri arasındaki boşlukların azalması, bunların cam elyafındaki cam ipliklerin kalınlığı veya bu ipliklerin düğümlerinin kalınlığı ile orantılı hale gelmesine neden olmuştur. Ve iletkenlerin bu tür düğümlerle "kapalı" olduğu durum oldukça gerçek oldu. Sonuç olarak, fiberglasta bu iletkenleri "kapayan" bir tür kılcal damar oluşumu gerçek oldu. Nemli koşullarda, kılcal damarlar sonuçta baskılı devre kartlarının iletkenleri arasındaki yalıtım seviyesinde bir bozulmaya yol açar. Daha kesin olmak gerekirse, normal nem koşullarında bile gerçekleşir. Fiberglasın kılcal yapılarında nemin yoğunlaşması not edilir ve normal koşullar altında Nem her zaman yalıtım direnci seviyesini azaltır.

Bu tür baskılı devre kartları modern elektronik cihazlarda yaygın hale geldiğinden, baskılı devre kartları için temel malzeme geliştiricilerinin hala bu sorunu geleneksel yöntemlerle çözmeyi başardığı sonucuna varabiliriz. Ama bir sonraki dönüm noktası olayıyla başa çıkacaklar mı? Niteliksel bir sıçrama daha gerçekleşti.

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

Mevcut ve özellikle gelecekteki baskılı devre kartlarının iletkenleri arasındaki ultra küçük boşluklarda yalıtım sağlama görevi zordur. Hangi yöntemlerle -geleneksel ya da geleneksel olmayan- çözülecek ve çözülüp çözülmeyeceğini zaman gösterecek.

Pirinç. 10. Bakır folyo aşındırma profilleri: a - ideal profil, b - gerçek profil; 1 - koruyucu tabaka, 2 - iletken, 3 - dielektrik

Baskılı devre kartlarında ultra küçük (ultra dar) iletkenler elde etmede zorluklar vardı. Pek çok nedenden dolayı PCB üretim teknolojilerinde eksiltici yöntemler yaygınlaşmıştır. Çıkarma yöntemlerinde gereksiz folyo parçaları kaldırılarak bir elektrik devresi modeli oluşturulur. İkinci Dünya Savaşı sırasında, Paul Eisler, bakır folyoyu demir klorürle aşındırma teknolojisi üzerinde çalıştı. Bu alçakgönüllü teknoloji hala radyo amatörleri tarafından kullanılmaktadır. Endüstriyel teknoloji, bu "mutfak" teknolojisinden çok uzak değildir. Belki dekapaj çözümlerinin bileşimi değişti ve süreç otomasyonunun unsurları ortaya çıktı.

Kesinlikle tüm dağlama teknolojilerinin temel dezavantajı, aşındırma işleminin yalnızca istenen yönde (dielektrik yüzeye doğru) değil, aynı zamanda istenmeyen bir enine doğrultuda da ilerlemesidir. İletkenlerin yanal alt kesimi, bakır folyonun kalınlığı ile karşılaştırılabilir (yaklaşık %70). Tipik olarak ideal bir iletken profili yerine mantar benzeri bir profil elde edilir (Şekil 10). İletkenlerin genişliği büyük olduğunda ve en basit baskılı devre kartlarında milimetre olarak bile ölçüldüğünde, iletkenlerin yanal alt kesimine gözlerini kapatırlar. İletkenlerin genişliği, yükseklikleriyle orantılıysa veya ondan daha azsa (bugünün gerçekleri), o zaman "yanal çabalar", bu tür teknolojilerin kullanılmasının tavsiye edilebilirliği konusunda şüphe uyandırır.

Pratikte, baskılı iletkenlerin yanal alt kesiminin değeri bir dereceye kadar azaltılabilir. Bu, aşındırma oranını artırarak elde edilir; bir jet kaplama kullanarak (asitleyici jetler, istenen yönle çakışır - tabaka düzlemine dik) ve başka şekillerde. Ancak iletkenin genişliği yüksekliğine yaklaştığında, bu tür iyileştirmelerin etkinliği açıkça yetersiz hale gelir.

Ancak fotolitografi, kimya ve teknolojideki gelişmeler artık tüm bu sorunları çözmeyi mümkün kılıyor. Bu çözümler mikroelektronik teknolojilerden gelmektedir.

Baskılı devre kartlarının üretimi için amatör radyo teknolojisi

Amatör bir radyoda baskılı devre kartlarının imalatı kendine has özelliklere sahiptir ve teknolojinin gelişimi bu olanakları artırmaktadır. Ancak süreçler onların temeli olmaya devam ediyor.

Baskılı devre kartlarının evde ucuza nasıl üretileceği sorusu, muhtemelen geçen yüzyılın 60'lı yıllarından beri, baskılı devre kartlarının ev aletlerinde yaygın olarak kullanıldığı tüm radyo amatörlerini ilgilendirmektedir. Ve o zaman teknoloji seçimi o kadar büyük değilse, o zaman bugün, modern teknolojinin gelişimi sayesinde, radyo amatörleri herhangi bir pahalı ekipman kullanmadan baskılı devre kartlarını hızlı ve verimli bir şekilde üretebilmektedir. Ve bu fırsatlar, yaratımlarının kalitesinin endüstriyel tasarımlara yaklaştırılmasına izin vererek sürekli olarak genişlemektedir.

Aslında, bir baskılı devre kartı üretme sürecinin tamamı kabaca beş ana aşamaya ayrılabilir:

• iş parçasının ön hazırlığı (yüzey temizliği, yağdan arındırma);
• uygulama öyle veya böyle koruyucu kaplama;
• fazla bakırın tahta yüzeyinden çıkarılması (aşındırma);
• iş parçasının koruyucu kaplamadan temizlenmesi;
• deliklerin delinmesi, levhanın akı ile kaplanması, kalaylama.

Levha yüzeyindeki fazla bakırın kimyasal aşındırma ile çıkarıldığı yalnızca en yaygın "klasik" teknolojiyi düşünüyoruz. Ek olarak, örneğin bakırın öğütülerek veya bir elektrik kıvılcım tesisatı kullanılarak çıkarılması da mümkündür. Bununla birlikte, bu yöntemler ne radyo amatör ortamında ne de endüstride yaygınlaşmamıştır (her ne kadar panoların öğütme yoluyla üretimi bazen tek miktarlarda basit baskılı devre kartlarının çok hızlı bir şekilde yapılmasının gerekli olduğu durumlarda kullanılmasına rağmen).

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

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

Evde baskılı devre kartları yaparken çaba sarf etmek gerekse de, bir devre tasarlarken mümkün olduğunca çok sayıda yüzeye monte bileşen kullanmaya çalışmalıdır, bu da bazı durumlarda neredeyse tüm devreyi kartın bir tarafına yönlendirmenize izin verir. Bunun nedeni, yolların metalizasyonu için evde gerçekten uygulanabilir hiçbir teknolojinin henüz icat edilmemiş olmasıdır. Bu nedenle, kart bir taraftan yönlendirilemiyorsa, diğer taraf, kart üzerine monte edilmiş çeşitli bileşenlerin pinleri kullanılarak kablolanmalıdır, bu durumda kartın her iki tarafına da lehimlenmesi gerekecektir. elbette var Farklı yollar delik metalizasyonunun değiştirilmesi (deliğe yerleştirilmiş ve levhanın her iki tarafındaki raylara lehimlenmiş ince bir iletken kullanarak; özel kapaklar kullanarak), ancak hepsinin önemli dezavantajları vardır ve kullanımı uygun değildir. İdeal olarak, tahta minimum sayıda atlama teli kullanılarak yalnızca bir taraftan yönlendirilmelidir.

Şimdi bir baskılı devre kartı üretmenin aşamalarının her biri üzerinde daha ayrıntılı olarak duralım.

İş parçasının ön hazırlığı

Bu aşama ilk aşamadır ve üzerine koruyucu bir kaplama uygulamak için gelecekteki baskılı devre kartının yüzeyinin hazırlanmasından oluşur. Genel olarak, uzun bir süre boyunca, yüzey temizleme teknolojisi önemli bir değişiklik geçirmedi. Tüm süreç, çeşitli yöntemlerle tahta yüzeyinden oksitleri ve yabancı maddeleri uzaklaştırmak için kaynar. aşındırıcılar ve müteakip yağ giderme.

İnatçı kirleri çıkarmak için ince taneli zımpara kağıdı ("sıfır"), ince aşındırıcı toz veya tahta yüzeyinde derin çizikler bırakmayan diğer araçları kullanabilirsiniz. Bazen baskılı devre kartının yüzeyini deterjan veya toz içeren sert bir bezle yıkayabilirsiniz (bu amaçlar için, bazı maddelerin küçük kalıntıları ile keçeye benzeyen aşındırıcı bir bez kullanmak uygundur; genellikle böyle bir bez yapıştırılır bir parça köpük kauçuğa) ... Ayrıca, yeterince temiz bir PCB yüzeyi ile aşındırıcı adımı tamamen atlayabilir ve doğrudan yağ gidermeye geçebilirsiniz.

Baskılı devre kartı üzerinde yalnızca kalın bir oksit filmi varsa, devre kartına bir demir klorür çözeltisi ile 3-5 saniye muamele edildikten sonra soğuk akan suda durulanarak kolayca çıkarılabilir. Bununla birlikte, bakır ışıkta hızla oksitlendiğinden, bu işlemin koruyucu kaplamayı uygulamadan hemen önce veya iş parçasının karanlık bir yerde saklanması için gerçekleştirildikten hemen sonra yapılmasının arzu edildiğine dikkat edilmelidir.

Yüzey hazırlığının son aşaması yağ gidermedir. Bunu yapmak için alkol, benzin veya asetonla nemlendirilmiş yumuşak, tüy bırakmayan bir bez kullanabilirsiniz. Burada, son zamanlarda kuruduktan sonra tahta üzerinde beyazımsı lekeler bırakan, önemli miktarda safsızlık içeren aseton ve alkol ortaya çıkmaya başladığından, yağdan arındırma işleminden sonra levha yüzeyinin temizliğine dikkat etmelisiniz. Bu durumda, başka bir yağ giderme bileşiği aramaya değer. Yağdan arındırma işleminden sonra, tahta bir koşuda durulanmalıdır. soğuk su... Bakır yüzeyin su ıslanma derecesi gözlemlenerek temizleme kalitesi kontrol edilebilir. Su filminin damla ve yırtıklarının oluşmadığı, suyla tamamen ıslanmış bir yüzey, normal bir temizlik seviyesinin göstergesidir. Bu su filmindeki düzensizlikler yüzeyin yeterince temizlenmediğini gösterir.

Koruyucu kaplama

Koruyucu kaplama, PCB üretim sürecindeki en önemli adımdır ve üretilen PCB'nin kalitesinin %90'ını belirleyen de budur. Şu anda, amatör radyo ortamında en popüler üç koruyucu kaplama yöntemidir. Bunları, kullanımları ile elde edilen levhaların kalitesini artırma sırasına göre ele alacağız.

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

Manuel koruyucu kaplama

Bu yöntemle baskılı devre kartının çizimi, bir yazma cihazı kullanılarak manuel olarak cam elyafına aktarılır. Son zamanlarda, piyasada boyası suyla yıkanmayan ve oldukça dayanıklı bir koruyucu tabaka veren birçok işaretleyici ortaya çıktı. Ek olarak, el çizimi için bir çizim kalemi veya başka bir boya dolu cihaz kullanabilirsiniz. Örneğin, çizim için ince bir iğneye sahip bir şırınga kullanmak uygundur (bu amaç için en uygun iğne çapı 0,3-0,6 mm olan insülin şırıngaları), 5-8 mm uzunluğunda kesilir. Bu durumda, gövde şırıngaya sokulmamalıdır - boya, kılcal etkinin etkisi altında serbestçe akmalıdır. Alternatif olarak, bir şırınga yerine, istenen çapı elde etmek için ateşin üzerine uzatılmış ince bir cam veya plastik tüp kullanabilirsiniz. Tüpün veya iğnenin kenarının işlenmesinin kalitesine özellikle dikkat edilmelidir: çizerken tahtayı çizmemelidirler, aksi takdirde zaten boyanmış alanlara zarar verebilirsiniz. Bu tür cihazlarla çalışırken boya olarak, solventle seyreltilmiş bir bitüm veya başka bir vernik, zaponlak veya hatta alkolde bir reçine çözeltisi kullanabilirsiniz. Bu durumda, boyanın kıvamını, çekme sırasında serbestçe akacak, ancak aynı zamanda dışarı akmayacak ve iğnenin veya tüpün ucunda damlalar oluşturmayacak şekilde seçmek gerekir. Koruyucu bir kaplamanın manuel olarak uygulanmasının oldukça zahmetli olduğu ve yalnızca küçük bir tahtanın çok hızlı yapılması gerektiğinde uygun olduğu belirtilmelidir. Elle çekme ile elde edilebilecek minimum iz genişliği 0,5 mm mertebesindedir.

"Lazer yazıcı ve ütü teknolojisi" kullanma

Bu teknoloji nispeten yakın zamanda ortaya çıktı, ancak ortaya çıkan panoların sadeliği ve yüksek kalitesi nedeniyle hemen yaygınlaştı. Teknoloji, tonerin (lazer yazıcılarda yazdırmak için kullanılan toz) bir alt tabakadan bir baskılı devre kartına aktarılmasına dayanır.

Bu durumda, iki seçenek mümkündür: ya kullanılan alt tabaka aşındırma işleminden önce tahtadan ayrılır, ya da alt tabaka olarak kullanılırsa. alüminyum folyo, bakır ile birlikte kazınmış .

Bu teknolojiyi kullanmanın ilk adımı, baskılı devre kartı deseninin ayna görüntüsünü bir alt tabaka üzerine basmaktır. Bu durumda, yazıcının baskı parametreleri maksimum baskı kalitesi için ayarlanmalıdır (çünkü bu durumda toner tabakası en yüksek kalınlığa uygulanır). Destek olarak, ince kaplamalı kağıt (çeşitli dergilerden kapaklar), faks kağıdı, alüminyum folyo, lazer yazıcılar için film, Oracal kendinden yapışkanlı filmden altlık veya başka malzemeler kullanabilirsiniz. Çok ince kağıt veya folyo kullanıyorsanız, bunları bir parça ağır iş kağıdına çevresine yapıştırmanız gerekebilir. İdeal olarak, yazıcının içinde bu tür bir sandviçin buruşmasını önlemek için yazıcının bükülmeyen bir kağıt yoluna sahip olması gerekir. Büyük önem Bu aynı zamanda folyo veya Oracal film desteği üzerine yazdırma için de geçerlidir, çünkü toner onlara çok zayıf bir şekilde yapışır ve kağıt yazıcının içinde bükülürse, yazıcı füzerini temizlemek için birkaç hoş olmayan dakika harcamanız gerekme olasılığı yüksektir. sıkışmış toner kalıntılarından. Yazıcının üst tarafa yazdırırken kağıdı içinden yatay olarak besleyebilmesi en iyisidir (devre kartı imalatında kullanım için en iyi yazıcılardan biri olan HP LJ2100 gibi). HP LJ 5L, 6L, 1100 gibi yazıcıların sahiplerini, Oracal'dan folyo veya taban üzerine baskı yapmaya çalışmamaları için derhal uyarmak istiyorum - genellikle bu tür deneyler başarısızlıkla sonuçlanır. Ayrıca, yazıcıya ek olarak, kalın bir toner tabakası uygulaması nedeniyle kullanımı bazen yazıcılara kıyasla daha iyi sonuçlar veren bir fotokopi makinesi de kullanabilirsiniz. Bir alt tabaka için temel gereksinim, tonerden kolayca ayrılabilmesidir. Ayrıca kağıt kullanılıyorsa tonerde tiftik bırakmamalıdır. Bu durumda, iki seçenek mümkündür: toner karta aktarıldıktan sonra alt tabaka basitçe çıkarılır (lazer yazıcılar için film veya Oracal'dan bir alt tabaka olması durumunda) veya önceden suya batırılır ve ardından kademeli olarak ayrılmış (kaplanmış kağıt).

Tonerin panoya aktarılması, tonerli alt tabakanın önceden temizlenmiş panoya uygulanmasından ve ardından tonerin erime noktasının biraz üzerindeki bir sıcaklığa ısıtılmasından oluşur. Bunun nasıl yapılacağına dair çok sayıda seçenek var, ancak en basit olanı alt tabakayı tahtaya sıcak bir demirle bastırmak. Aynı zamanda, ütünün basıncını alt tabakaya eşit olarak dağıtmak için aralarına birkaç kat kalın kağıt döşenmesi önerilir. Çok önemli bir konu, ütünün sıcaklığı ve bekletme süresidir. Bu parametreler duruma göre değişir, bu nedenle iyi sonuçlar almadan önce birden fazla deneme çalıştırmanız gerekebilir. Tek bir kriter var: tonerin karton yüzeyine yapışacak kadar erimesi için yeterli zamana sahip olması ve aynı zamanda paletlerin kenarlarının düzleşmemesi için yarı sıvı hale gelmesi için zamana sahip olmaması gerekiyor. . Toneri tahtaya "kaynattıktan" sonra, alt tabakayı ayırmak gerekir (alt tabaka olarak alüminyum folyo kullanılması durumu hariç: hemen hemen tüm dağlama çözeltilerinde çözüldüğü için çıkarılmamalıdır). Oracal'ın lazer filmi ve arkası düzgünce soyulması kolaydır, normal kağıdın sıcak suya batırılması gerekir.

Unutulmamalıdır ki, lazer yazıcıların özelliklerinden dolayı, büyük düz çokgenlerin ortasındaki toner tabakası oldukça küçüktür, bu nedenle mümkün olduğunca tahta üzerinde bu tür alanları kullanmaktan veya alt tabakayı çıkardıktan sonra kullanmaktan kaçınmalısınız. tahtaya manuel olarak rötuş yapmak için Genel olarak, bu teknolojinin belirli bir eğitimden sonra kullanılması, rayların genişliğini ve aralarındaki boşlukları 0,3 mm'ye kadar elde etmenizi sağlar.

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

Fotorezistlerin uygulanması

Bir fotorezist, ışığın etkisi altında özelliklerini değiştiren ışığa duyarlı (genellikle ultraviyole radyasyona yakın bölgede) bir maddedir.

Son zamanlarda, Rusya pazarında özellikle evde kullanım için uygun olan çeşitli ithal aerosol fotorezist türleri ortaya çıkmıştır. Fotorezist uygulamasının özü şu şekildedir: üzerine bir fotorezist tabakası uygulanmış tahtaya bir fotomaske () uygulanır ve maruziyeti gerçekleştirilir, ardından fotorezistin açıkta kalan (veya aydınlatılmamış) alanları ile yıkanır. genellikle kostik soda (NaOH) olan özel bir çözücü. Tüm fotorezistler iki kategoriye ayrılır: pozitif ve negatif. Pozitif fotorezistler için, tahtadaki iz, fotomask üzerindeki siyah bir alana karşılık gelir ve negatif olanlar için şeffaftır.

En yaygın olanı, kullanımı en uygun olan pozitif fotorezistlerdir.

Aerosol kaplarda pozitif fotorezistlerin kullanımı üzerinde daha ayrıntılı duralım. İlk adım bir fotoğraf maskesi hazırlamaktır. Evde, bir lazer yazıcıda tahtanın bir çizimini film üzerine yazdırarak elde edebilirsiniz. Bu durumda, yazıcı ayarlarında tüm toner tasarrufu modlarını devre dışı bırakmanın ve baskı kalitesini iyileştirmenin gerekli olduğu fotoğraf maskesindeki siyah rengin yoğunluğuna özellikle dikkat etmek gerekir. Ek olarak, bazı şirketler bir fotoplotter üzerinde bir fotoğraf maskesi çıktısı sunar - bu arada size yüksek kaliteli bir sonuç garanti edilir.

İkinci aşamada, önceden hazırlanmış ve temizlenmiş levha yüzeyine ince bir fotorezist filmi uygulanır. Bu, yaklaşık 20 cm'lik bir mesafeden püskürtülerek yapılır, bu durumda, ortaya çıkan kaplamanın maksimum homojenliği için çaba gösterilmelidir. Ayrıca, püskürtme işlemi sırasında toz olmamasını sağlamak çok önemlidir - fotoreziste giren her toz parçacığı kaçınılmaz olarak tahtada izini bırakacaktır.

Bir fotorezist tabakası uyguladıktan sonra ortaya çıkan filmi kurutmak gerekir. Bunu 70-80 derecelik bir sıcaklıkta yapmanız önerilir ve önce yüzeyi düşük bir sıcaklıkta kurutmanız ve ancak daha sonra sıcaklığı kademeli olarak istenen değere getirmeniz gerekir. Bu sıcaklıkta kuruma süresi yaklaşık 20-30 dakikadır. Aşırı durumlarda, tahtanın oda sıcaklığında 24 saat kurumasına izin verilir. Fotorezist kaplı levhalar serin ve karanlık bir yerde saklanmalıdır.

Fotorezist uygulandıktan sonraki aşama pozlamadır. Bu durumda, tahtaya bir fotoğraf maskesi bindirilir (baskı tarafı tahtaya gelecek şekilde, bu, pozlama sırasında netliği artırmaya yardımcı olur), ince cam veya ile bastırılır. Levhaların boyutları yeterince küçükse, sıkıştırma için emülsiyondan yıkanmış bir fotoğraf plakası kullanılabilir. Çoğu modern fotorezistin maksimum spektral hassasiyet bölgesi ultraviyole aralığına düştüğünden, aydınlatma için spektrumda büyük oranda UV radyasyonu olan bir lamba kullanılması arzu edilir (DRS, DRT, vb.). Son çare olarak güçlü bir ksenon lamba kullanabilirsiniz. Pozlama süresi birçok nedene bağlıdır (lambanın tipi ve gücü, lambadan panoya olan mesafe, fotorezist tabakasının kalınlığı vb.) ve deneysel olarak seçilir. Bununla birlikte, genel olarak, maruz kalma süresi, doğrudan güneş ışığına maruz kaldığında bile genellikle 10 dakikadan fazla değildir.

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

Çoğu fotorezistin gelişimi, litre su başına 7 gram olan bir kostik soda (NaOH) çözeltisi ile gerçekleştirilir. 20-25 derecelik bir sıcaklıkta taze hazırlanmış bir çözelti kullanmak en iyisidir. Geliştirme süresi, fotorezist filmin kalınlığına bağlıdır ve 30 saniye ile 2 dakika arasında değişir. Geliştirmeden sonra, fotorezist aside dayanıklı olduğu için kart ortak çözümlerde dağlanabilir. Yüksek kaliteli fotoğraf maskeleri kullanırken, bir fotorezist kullanımı, 0,15-0,2 mm genişliğe kadar izler elde etmenizi sağlar.

dağlama

Bakırın kimyasal olarak aşındırılması için birçok bileşim bilinmektedir. Hepsi reaksiyonun hızında, reaksiyon sonucunda salınan maddelerin bileşiminde ve ayrıca bir çözeltinin hazırlanması için gerekli kimyasal reaktiflerin mevcudiyetinde farklılık gösterir. Aşağıda en popüler dekapaj çözümleri hakkında bilgiler bulunmaktadır.

Ferrik klorür (FeCl)

Belki de en ünlü ve popüler reaktif. Kuru demir klorür, doymuş bir altın sarısı renk çözeltisi elde edilene kadar suda çözünür (bu, bir bardak su için yaklaşık iki yemek kaşığı gerektirir). Bu solüsyondaki dağlama işlemi 10 ila 60 dakika arasında sürebilir. Süre, çözeltinin konsantrasyonuna, sıcaklığa ve karıştırmaya bağlıdır. Karıştırma, reaksiyonu önemli ölçüde hızlandırır. Bu amaçla, çözeltinin hava kabarcıkları ile karışmasını sağlayan bir akvaryum kompresörü kullanmak uygundur. Ayrıca çözelti ısıtıldığında reaksiyon hızlanır. Aşındırma sonunda levha bol su ile tercihen sabunla (asit kalıntılarını nötralize etmek için) yıkanmalıdır. Bu çözümün dezavantajları, reaksiyon sırasında tahtaya yerleşen ve aşındırma işleminin normal seyrine müdahale eden atık oluşumunu ve ayrıca nispeten düşük reaksiyon hızını içerir.

Amonyum persülfat

Hafif kristalli madde, 35 g maddenin 65 g suya oranına göre suda çözünür. Bu çözeltideki dağlama işlemi yaklaşık 10 dakika sürer ve dağlanan bakır kaplamanın alanına bağlıdır. Reaksiyon için en uygun koşulları sağlamak için çözeltinin sıcaklığı yaklaşık 40 derece olmalı ve sürekli karıştırılmalıdır. Aşındırma işleminin sonunda, tahta akan suda durulanmalıdır. Bu çözümün dezavantajları, gerekli sıcaklığı ve karıştırmayı koruma ihtiyacını içerir.

Bir hidroklorik asit (HCl) ve hidrojen peroksit (H 2 O 2) çözeltisi

- Bu çözeltiyi hazırlamak için 770 ml suya 200 ml %35 hidroklorik asit ve 30 ml %30 hidrojen peroksit ilave etmek gerekir. Hazırlanan çözelti, hidrojen peroksitin ayrışması sırasında gaz açığa çıktığı için hava geçirmez şekilde kapatılmamış koyu renkli bir şişede saklanmalıdır. Dikkat: Bu solüsyonu kullanırken, aşındırıcı kimyasallarla çalışırken tüm önlemler alınmalıdır. Tüm işler sadece üzerinde yapılmalıdır temiz hava veya kaputun altında. Solüsyon cilt ile temas ederse hemen bol su ile yıkanmalıdır. Dağlama süresi, karıştırmaya ve çözelti sıcaklığına büyük ölçüde bağlıdır ve oda sıcaklığında iyi karıştırılmış taze bir çözelti için 5-10 dakika mertebesindedir. Çözelti 50 derecenin üzerinde ısıtılmamalıdır. Aşındırma işleminden sonra, tahta akan su ile durulanmalıdır.

Dağlama sonrası bu çözelti H 2 O 2 eklenerek azaltılabilir. Gerekli hidrojen peroksit miktarının değerlendirilmesi görsel olarak yapılır: çözeltiye daldırılan bakır levha kırmızıdan koyu kahverengiye yeniden boyanmalıdır. Çözeltide kabarcık oluşumu, aşındırma reaksiyonunda yavaşlamaya yol açan fazla miktarda hidrojen peroksit olduğunu gösterir. Bu çözümün dezavantajı, onunla çalışırken tüm güvenlik önlemlerine sıkı sıkıya bağlı kalma ihtiyacıdır.

Radiokot'tan sitrik asit ve hidrojen peroksit çözeltisi

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

Bu çözelti, 35 µm kalınlığında 100 cm2 bakırın dağlanması için yeterli olmalıdır.

Çözeltiyi hazırlarken tuzdan kaçınılamaz. Katalizör rolü oynadığı için, dağlama işleminde pratik olarak tüketilmez. Peroksit %3 ayrıca seyreltilmemelidir. kalan bileşenler eklendiğinde konsantrasyonu azalır.

Ne kadar fazla hidrojen peroksit (hidroperit) eklenirse, süreç o kadar hızlı ilerler, ancak aşırıya kaçmayın - çözelti depolanmaz, yani. yeniden kullanılmaz, bu da hidroperitin basitçe taşacağı anlamına gelir. Fazla peroksit, aşındırma sırasında bol miktarda "kabarcıklanma" ile kolayca tanımlanabilir.

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

İş parçasının temizlenmesi

Tahtayı aşındırıp yıkadıktan sonra, yüzeyini koruyucu kaplamadan temizlemek gerekir. Bu, örneğin aseton gibi herhangi bir organik çözücü ile yapılabilir.

Ardından, tüm delikleri delmeniz gerekir. Bu, elektrik motorunun maksimum hızında bilenmiş bir matkapla yapılmalıdır. Koruyucu bir kaplama uygularken, temas pedlerinin merkezlerinde boş alan kalmadıysa, önce delikleri işaretlemek gerekir (bu, örneğin bir çekirdek ile yapılabilir). Bundan sonra, kartın arka tarafındaki kusurlar (saçak) havşa açma ile ve bakır üzerine çift taraflı bir baskılı devre kartı üzerinde - bir matkap devrinde manuel bir kelepçede yaklaşık 5 mm çapında bir matkapla giderilir. kuvvet uygulamak.

Bir sonraki adım, levhayı akı ile kaplamak ve ardından kalaylamaktır. Özel endüstriyel sınıf flukslar kullanabilir (en iyi su ile yıkanır veya hiç durulama gerektirmez) veya tahtayı alkolde zayıf bir reçine çözeltisiyle kaplayabilirsiniz.

Kalaylama iki şekilde yapılabilir:

Erimiş lehime daldırılarak

Bir havya ve lehim emdirilmiş metal bir örgü kullanarak.

İlk durumda, bir demir banyosu yapmak ve az miktarda düşük erime noktalı lehim - Rose veya Wood alaşımı ile doldurmak gerekir. Lehimin oksidasyonunu önlemek için eriyik tamamen bir gliserin tabakası ile kaplanmalıdır. Tepsiyi ısıtmak için ters ütü veya elektrikli ocak kullanabilirsiniz. Levha eriyik içine daldırılır ve daha sonra fazla lehim sert kauçuktan bir silecek ile çıkarılırken çıkarılır.

Çözüm

Bu materyalin, okuyucuların baskılı devre kartlarının tasarımı ve üretimi hakkında fikir edinmelerine yardımcı olacağını düşünüyorum. Ve elektronikle uğraşmaya başlayanlar için, üretimlerinin temel becerilerini evde edinin.Baskılı devre kartlarıyla daha eksiksiz bir tanışma için [L.2] okumanızı tavsiye ederim. İnternetten indirilebilir.

Edebiyat

1. Politeknik Sözlük. Yayın kurulu: A. Yu. Inglinsky ve diğerleri. M.: Sovyet ansiklopedisi. 1989.
2. Medvedev A.M. Baskılı devre kartları. Yapılar ve malzemeler. M.: Teknosfer. 2005.
3. Baskılı devre kartı teknolojilerinin tarihinden // Elektronika-NTB. 2004. No. 5.
4. Elektronik teknolojisinin yeni öğeleri. Intel, 3D transistörler çağını müjdeliyor. Geleneksel düzlemsel cihazlara alternatif // Elektronika-NTB. 2002. No. 6.
5. Gerçekten üç boyutlu mikro devreler - ilk yaklaşım // Bileşenler ve teknolojiler. 2004. No 4.
6. Mokeev M. N, Lapin M. S. Dokuma devre kartları ve ilmeklerin üretimi için teknolojik süreçler ve sistemler. L.: LDNTP 1988.
7. Volodarsky O. Bu bilgisayar bana uyar mı? Kumaşa dokunan elektronikler moda oluyor // Electronics-NTB. 2003. Sayı 8.
8. Medvedev A.M. Baskılı devre kartlarının üretim teknolojisi. M.: Teknosfer. 2005.
9. Medvedev A.M. Baskılı devre kartlarının darbe metalizasyonu // Elektronik endüstrisindeki teknolojiler. 2005. Sayı 4
10. Baskılı devre kartları - geliştirme hatları, Vladimir Urazaev,

Baskılı devre kartı (PCB veya baskılı devre kartı, PWB), yüzeyinde ve / veya hacminde bir elektronik devrenin elektriksel olarak iletken devrelerinin oluşturulduğu bir dielektrik levhadır. Baskılı devre kartı, çeşitli elektronik bileşenlerin elektriksel ve mekanik bağlantısı için tasarlanmıştır. Baskılı devre kartı üzerindeki elektronik bileşenler, pimleri aracılığıyla, genellikle lehimleme yoluyla iletken modelin elemanlarına bağlanır.

farklı yüzeye monte, baskılı devre kartında, elektriksel olarak iletken desen, tamamen sağlam bir yalıtkan taban üzerine yerleştirilmiş folyodan yapılmıştır. Baskılı devre kartı, çıkış veya düzlemsel bileşenlerin montajı için montaj delikleri ve pedler içerir. Ek olarak, baskılı devre kartları, kartın farklı katmanlarında bulunan folyo bölümlerini elektriksel olarak bağlamak için viyalara sahiptir. Dış kısımda, pano genellikle koruyucu bir kaplamaya ("lehim maskesi") ve işaretlere (tasarım belgelerine göre yardımcı çizim ve metin) sahiptir.

Elektriksel olarak iletken bir desene sahip katmanların sayısına bağlı olarak, baskılı devre kartları şu şekilde ayrılır:

tek taraflı (OPP): Dielektrik levhanın bir tarafına yapıştırılmış yalnızca bir folyo tabakası vardır.

çift ​​taraflı (DPP): iki kat folyo.

çok katmanlı (MPP): sadece levhanın iki tarafında değil, aynı zamanda dielektrikin iç katmanlarında da folyo. Çok katmanlı PCB'ler, birkaç tek taraflı veya çift taraflı kartın birbirine yapıştırılmasıyla yapılır.

Tasarlanan cihazların karmaşıklığı ve paketleme yoğunluğu arttıkça panolardaki katman sayısı da artmaktadır.

Baskılı devre kartının temeli bir dielektriktir; en yaygın kullanılan malzemeler cam elyaf laminat, getinax'tır. Ayrıca, baskılı devre kartlarının temeli, bir dielektrik (örneğin, anotlanmış alüminyum) ile kaplanmış metal bir taban olabilir, dielektrik üzerine izlerin bakır folyosu uygulanır. Bu baskılı devre kartları, elektronik bileşenlerden ısıyı verimli bir şekilde dağıtmak için güç elektroniğinde kullanılır. Bu durumda, kartın metal tabanı soğutucuya takılır. Mikrodalga aralığında ve 260 ° C'ye kadar sıcaklıklarda çalışan baskılı devre kartları için bir malzeme olarak, cam elyafı (örneğin, FAF-4D) ile güçlendirilmiş floroplastik ve seramikler kullanılır. Esnek levhalar kapton gibi poliimid malzemelerden yapılır.

Pano yapmak için hangi malzemeyi kullanacağız

Levha üretimi için mevcut en yaygın malzemeler Getinax ve Fiberglass'tır. Bakalit vernik ile emprenye edilmiş Getinax kağıdı, epoksi ile fiberglas tektolit. Kesinlikle fiberglas kullanacağız!

Folyolu cam elyaf laminat, cam bezi bazında yapılmış, epoksi reçinelerine dayalı bir bağlayıcı ile emprenye edilmiş ve her iki tarafı 35 µm kalınlığında elektrolitik bakır elektrolizle kaplanmış folyo ile kaplanmış bir levhadır. İzin verilen maksimum sıcaklık -60 ° C ila + 105 ° C arasındadır. Çok yüksek mekanik ve elektrik yalıtım özelliklerine sahiptir, kesme, delme, damgalama yoluyla mekanik işlemeye uygundur.

Cam elyaf laminat esas olarak 1,5 mm kalınlığında bir veya iki taraflı ve 35 mikron veya 18 mikron kalınlığında bakır folyo ile kullanılır. 35 mikron kalınlığında bir folyo ile 0,8 mm kalınlığında tek taraflı bir cam elyafı kullanacağız (neden aşağıda ayrıntılı olarak tartışılacaktır).

Evde baskılı devre kartları yapma yöntemleri

Levhalar kimyasal ve mekanik yöntemlerle yapılabilir.

Kimyasal yöntemde, tahtada izlerin (şekil) olması gereken yerlerde, folyoya (vernik, toner, boya vb.) koruyucu bir bileşim uygulanır. Daha sonra levha, bakır folyoyu "aşındıran" ancak koruyucu bileşimi etkilemeyen özel bir çözeltiye (demir klorür, hidrojen peroksit ve diğerleri) daldırılır. Sonuç olarak, bakır koruyucu bileşimin altında kalır. Koruyucu bileşik daha sonra bir çözücü ile çıkarılır ve bitmiş levha kalır.

Mekanik yöntem bir neşter (el yapımı) veya bir freze makinesi kullanır. Özel bir kesici folyo üzerinde oluklar açar ve sonuç olarak gerekli desen olan folyolu adalar bırakır.

Freze makineleri oldukça pahalıdır, ayrıca freze bıçaklarının kendileri pahalıdır ve küçük bir kaynağa sahiptir. Dolayısıyla bu yöntemi kullanmayacağız.

En basit kimyasal yöntem manueldir. Tahtaya vernikli bir risograf ile izler çizilir ve ardından bir çözelti ile zehirleniriz. Bu yöntem, çok ince hatlara sahip karmaşık tahtaların yapılmasına izin vermez - bu nedenle bizim durumumuz da bu değil.

Pano yapmak için bir sonraki yöntem bir fotorezist kullanmaktır. Bu çok yaygın bir teknolojidir (fabrikada panolar bu yöntemle yapılır) ve genellikle evde kullanılır. İnternette bu teknolojiyi kullanarak pano yapmak için birçok makale ve yöntem var. Çok iyi ve tekrarlanabilir sonuçlar verir. Ancak, bu da bizim seçeneğimiz değil. Ana sebep, oldukça pahalı malzemeler (zamanla bozulan fotorezist) ve ek araçlardır (UV ampulü, laminatör). Tabii ki, evde büyük ölçekli bir devre kartı üretiminiz varsa - o zaman fotorezist rekabetin ötesindedir - ustalaşmanızı öneririz. Ayrıca, fotorezistin ekipman ve teknolojisinin, tahtalarda serigrafi ve koruyucu maskeler üretmeyi mümkün kıldığını belirtmekte fayda var.

Lazer yazıcıların ortaya çıkmasıyla birlikte, radyo amatörleri bunları pano üretimi için aktif olarak kullanmaya başladı. Bildiğiniz gibi, bir lazer yazıcı yazdırmak için "toner" kullanır. Bu, sıcaklık altında pişen ve kağıda yapışan özel bir tozdur - sonuç olarak bir çizim elde edilir. Toner, çeşitli kimyasallara karşı dayanıklıdır ve bu da bakır yüzeyde koruyucu bir kaplama olarak kullanılmasına olanak tanır.

Bu yüzden bizim yöntemimiz, kağıttaki toneri bakır folyonun yüzeyine aktarmak ve ardından deseni elde etmek için tahtayı özel bir solüsyonla aşındırmaktır.

Kullanım kolaylığı nedeniyle bu yöntem amatör radyoda çok yaygın bir kullanım kazanmıştır. Yandex veya Google'a tonerin kağıttan karta nasıl aktarılacağını yazarsanız, hemen "LUT" - lazer ütüleme teknolojisi gibi bir terim bulacaksınız. Bu teknolojiyi kullanan panolar şu şekilde yapılır: aynalı versiyonda bir parça deseni yazdırılır, panoya bakır desenli kağıt uygulanır, bu kağıt üstte ütülenir, toner yumuşar ve panoya yapışır. Kağıt daha sonra suya batırılır ve tahta hazırdır.

İnternette bu teknolojiyi kullanarak nasıl tahta yapılacağına dair "milyon" makale var. Ancak bu teknolojinin, doğrudan eller ve ona çok uzun bir bağlantı gerektiren birçok dezavantajı vardır. Yani, hissetmelisin. Panolar ilk seferde çıkmaz, her seferinde alınır. Çok iyi sonuçlar elde etmenizi sağlayan birçok iyileştirme var - bir laminatör kullanmak (yeniden işleme ile - genellikle yeterli sıcaklık yoktur). Özel ısı presleri yapmak için bile yöntemler var, ancak tüm bunlar yine özel ekipman gerektiriyor. LUT teknolojisinin ana dezavantajları:

aşırı ısınma - izler yayılır - genişler

aşırı soğutma - izler kağıt üzerinde kalıyor

kağıt tahtada "yanar" - ıslandığında bile çıkması zordur - sonuç olarak toner zarar görebilir. İnternette hangi kağıdı seçeceğiniz konusunda birçok bilgi var.

Gözenekli toner - kağıdı çıkardıktan sonra tonerde mikro gözenekler kalır - bunların içinden tahta da kazınır - aşınmış izler elde edilir

sonucun tekrarlanabilirliği - bugün mükemmel, yarın kötü, sonra iyi - istikrarlı bir sonuç elde etmek çok zor - toneri ısıtmak için kesinlikle sabit bir sıcaklığa ihtiyacınız var, tahta preslemenin sabit bir basıncına ihtiyacınız var.

Bu arada ben bu yöntemle tahta yapamadım. Hem dergilerde hem de kuşe kağıda yapmaya çalıştım. Sonuç olarak, tahtaları bile bozdu - bakır aşırı ısınmadan şişti.

Bazı nedenlerden dolayı, internette toner aktarmanın başka bir yöntemi - soğuk kimyasal transfer yöntemi hakkında yeterli bilgi yok. Tonerin alkolde çözünmez, asetonda çözünür olmasına dayanır. Sonuç olarak, yalnızca toneri yumuşatacak böyle bir aseton ve alkol karışımı seçerseniz, kağıttan tahtaya "tekrar yapıştırılabilir". Bu yöntemi gerçekten beğendim ve hemen meyve verdim - ilk tahta hazırdı. Ancak daha sonra ortaya çıktığı gibi %100 sonuç verecek detaylı bilgiyi hiçbir yerde bulamadım. Bir çocuğun bile ödeme yapabileceği bir yönteme ihtiyacımız var. Ancak tahta ikinci kez çalışmadı, ardından gerekli malzemeleri seçmek uzun zaman aldı.

Sonuç olarak, uzun bir süre sonra, bir dizi eylem geliştirildi,% 100 olmasa da% 95 iyi bir sonuç veren tüm bileşenler seçildi. Ve en önemlisi, süreç o kadar basittir ki, çocuk tahtayı tamamen bağımsız olarak yapabilir. Kullanacağımız yöntem bu. (elbette, ideale daha da getirilebilir - daha iyisini yaparsanız yazın). Bu yöntemin avantajları:

tüm reaktifler ucuz, uygun fiyatlı ve güvenlidir

ek alet gerekmez (ütüler, lambalar, laminatörler - hiçbir şey, ancak hayır - bir tencereye ihtiyacınız var)

tahtayı bozmanın bir yolu yok - tahta hiç ısınmıyor

kağıt kendi kendine çıkıyor - toner transferinin sonucu görünüyor - transferin çıkmadığı yer

tonerde gözenek yok (kağıtla kapatılmışlar) - buna göre leke yok

1-2-3-4-5 yapın ve her zaman aynı sonucu elde ederiz - neredeyse %100 tekrarlanabilirlik

Başlamadan önce, hangi panolara ihtiyacımız olduğunu ve bu yöntemi kullanarak evde neler yapabileceğimizi görelim.

Üretilen panolar için temel gereksinimler

Modern sensörler ve mikro devreler kullanarak mikrodenetleyicilere dayalı cihazlar yapacağız. Mikro devreler giderek küçülüyor. Buna göre, kurullar için aşağıdaki gereksinimlerin karşılanması gerekir:

panolar iki taraflı olmalıdır (kural olarak, tek taraflı bir panoyu ayırmak çok zordur, evde dört katmanlı panolar yapmak oldukça zordur, mikrodenetleyicilerin parazitlere karşı korunmak için bir toprak tabakasına ihtiyacı vardır)

izler 0,2 mm kalınlığında olmalıdır - bu boyut oldukça yeterlidir - 0,1 mm daha da iyi olur - ancak lekelenme olasılığı vardır, lehimleme sırasında atık izleri

izler arasındaki boşluklar - 0,2 mm - bu hemen hemen tüm şemalar için yeterlidir. Boşluğu 0,1 mm'ye düşürmek, parçaların birleştirilmesiyle ve kartın kısa devreler için kontrol edilmesinin zorluğuyla doludur.

Koruyucu maskelerin yanı sıra serigrafi kullanmayacağız - bu üretimi zorlaştıracak ve kendiniz için bir tahta yaparsanız, buna gerek yoktur. Yine internette bu konuyla ilgili bir çok bilgi var ve dilerseniz kendiniz de bir "marafet" oluşturabilirsiniz.

Tahtaları kurcalamayacağız, bu da gerekli değil (100 yıldır bir cihaz yapmıyorsanız). Koruma için vernik kullanacağız. Ana hedefimiz, evde cihaz için hızlı, verimli ve ucuza bir pano yapmaktır.

Bitmiş tahta böyle görünüyor. bizim yöntemimizle yapıldı - 0,25 ve 0,3 izler, 0,2 mesafeler

2 tek taraflıdan çift taraflı tahta nasıl yapılır

Çift taraflı tahtalar yapmanın sorunlarından biri, kenarları eşleşecek şekilde hizalamaktır. Genellikle bunun için bir "sandviç" yapılır. Bir yaprak kağıda aynı anda 2 taraf yazdırılır. Levha ikiye bükülür, yanlar özel işaretler yardımıyla ışığa tam olarak hizalanır. İçine çift taraflı textolite yerleştirilmiştir. LUT yöntemi ile böyle bir sandviç ütüyle ütülenir ve çift taraflı bir tahta elde edilir.

Ancak tonerin soğuk transfer yöntemi ile transferin kendisi bir sıvı ile gerçekleştirilir. Ve bu nedenle, bir tarafı aynı anda diğer tarafla ıslatma sürecini organize etmek çok zordur. Bu elbette yapılabilir, ancak özel bir cihazın yardımıyla - mini bir pres (mengene). Toneri aktarmak için sıvıyı emen kalın kağıtlar alın. Levhalar ıslanır, böylece sıvı damlamaz ve levha şeklini korur. Ve sonra bir "sandviç" yapılır - nemli bir tabaka, bir tabaka tuvalet kağıdı fazla sıvıyı emmek için resimli bir tabaka, çift taraflı bir tahta, resimli bir tabaka, bir tuvalet kağıdı, yine nemli bir tabaka. Bütün bunlar bir mengeneye dikey olarak sıkıştırılır. Ama bunu yapmayacağız, daha kolay yapacağız.

Levha üretimi için forumlarda, çok iyi bir fikir ortaya çıktı - çift taraflı bir tahta yapmanın sorunu nedir - bir bıçak alıp textolite'yi ikiye böldük. Fiberglas katmanlı bir malzeme olduğu için belirli bir beceri ile yapmak zor değildir:

Sonuç olarak, 1,5 mm kalınlığında bir çift taraflı tahtadan iki tek taraflı yarım elde ederiz.

Sonra, iki tahta yapıyoruz, matkap yapıyoruz ve hepsi bu - mükemmel bir şekilde hizalanmışlar. Textolite'i tam olarak kesmek her zaman mümkün değildi ve sonuç olarak, fikir hemen 0,8 mm kalınlığında tek taraflı ince bir textolite kullanma fikrine geldi. O zaman iki yarıyı yapıştırmanıza gerek yok, bunlar viyalarda, düğmelerde, konektörlerde lehimli jumperlar tarafından tutulacaklar. Ancak gerekirse epoksi yapıştırıcı ile sorunsuz bir şekilde yapıştırabilirsiniz.

Böyle bir yolculuğun ana avantajları:

0,8 mm kalınlığındaki Textolite, kağıt üzerinde makasla kolayca kesilebilir! Herhangi bir şekilde, yani gövde altından kesilmesi çok kolaydır.

İnce textolite - şeffaf - aşağıdan bir ışık parlatarak, tüm izlerin, kısa devrelerin, kırılmaların doğruluğunu kolayca kontrol edebilirsiniz.

Bir tarafı lehimlemek daha kolaydır - diğer taraftaki bileşenler karışmaz ve mikro devre pimlerinin sivri uçlarını kolayca kontrol edebilirsiniz - en uçta yanları bağlayabilirsiniz

İki kat daha fazla delik açmanız gerekir ve delikler biraz çakışabilir

Levhaları yapıştırmazsanız yapının sertliği biraz kaybolur ve yapıştırma çok uygun değildir

0,8 mm kalınlığında tek taraflı fiberglas satın almak zordur, çoğunlukla 1,5 mm satılır, ancak alamazsanız daha kalın bir textolite bıçakla kesebilirsiniz.

Ayrıntılara geçelim.

Gerekli aletler ve kimyasallar

Aşağıdaki bileşenlere ihtiyacımız var:

Şimdi tüm bunlara sahip olduğumuza göre, adım adım yapıyoruz.

1. InkScape ile yazdırmak için karton katmanlarının bir kağıt yaprağına yerleşimi

Otomatik pens seti:

İlk seçeneği öneriyoruz - daha ucuz. Ardından, kabloları lehimlemeniz ve motora geçmeniz gerekir (tercihen bir düğme). Düğmeyi gövdeye yerleştirmek daha iyidir, böylece motoru hızlı bir şekilde açıp kapatmak daha uygun olur. Bir güç kaynağı almak için kalır, 1A (belki daha az) akıma sahip herhangi bir 7-12V güç kaynağını alabilir, böyle bir güç kaynağı yoksa, 1-2A'da USB şarjı veya bir Krona pil uygun olabilir (sadece denemeniz gerekir - motorlar gibi tüm yükler değil, motor çalışmayabilir).

Matkap hazır, delebilirsiniz. Ancak kesinlikle 90 derecelik bir açıyla delmeniz gerekiyor. Bir mini makine yapabilirsiniz - İnternette çeşitli şemalar vardır:

Ama daha kolay bir çözüm var.

Sondaj mastarı

Tam olarak 90 derecede delmek için delme için mastar yapmak yeterlidir. Bunu yapacağız:

Bunu yapmak çok kolaydır. Herhangi bir plastiğin karesini alıyoruz. Matkabı bir masaya veya başka bir düz yüzeye koyuyoruz. Ve gerekli matkapla plastikte bir delik açıyoruz. Matkabın yatay olarak kaydırıldığından emin olmak önemlidir. Motoru bir duvara veya raya ve plastiğe de yaslayabilirsiniz. Ardından, büyük bir matkapla pens için bir delik açın. Matkabın görülebilmesi için arka taraftan bir plastik parçayı delin veya kesin. Altta kaymaz bir yüzey - kağıt veya elastik bant yapıştırabilirsiniz. Her matkap için böyle bir mastar yapılmalıdır. Bu, kusursuz bir doğru delme sağlayacaktır!

Bu seçenek de uygundur, plastiğin bir kısmını yukarıdan kesin ve köşeyi alttan kesin.

Bununla nasıl deleceğiniz aşağıda açıklanmıştır:

Matkabı, pens tamamen daldırıldığında 2-3 mm dışarı çıkacak şekilde kelepçeleyin. Matkabı delinmesi gereken yere koyduk (tahtayı aşındırırken, bakırda mini bir delik şeklinde nereye delineceğimiz bir işaretimiz olacak - Kicad'da bunun için özel olarak bir daw koyduk, böylece matkap kendiliğinden yukarı çıkacaktır), mastara basın ve motoru açın - delik hazır. Aydınlatma için bir masanın üzerine yerleştirerek bir el feneri kullanabilirsiniz.

Daha önce yazdığımız gibi, yalnızca bir tarafta - paletlerin oturduğu yerde - delikler açabilirsiniz - ikinci yarı, ilk kılavuz deliği boyunca iletken olmadan delinebilir. Bu biraz enerji tasarrufu sağlar.

8. Tahtayı kalaylamak

Levhaları neden kalaylayın - esas olarak bakırı korozyondan korumak için. Kalaylamanın ana dezavantajı, tahtanın aşırı ısınması, raylara olası zarar vermesidir. Lehimleme istasyonunuz yoksa - kesinlikle - tahtayı kurcalamayın! Eğer öyleyse, o zaman risk minimumdur.

Kaynar suda bir GÜL alaşımı ile tahtayı kalaylayabilirsiniz, ancak pahalı ve elde edilmesi zordur. Kalaylama sıradan lehimle daha iyidir. Bunu verimli bir şekilde yapmak için çok ince bir katmana sahip basit bir cihaz yapmanız gerekir. Parçaları lehimlemek için bir parça örgü alıyoruz ve iğnenin üzerine koyuyoruz, çıkmaması için iğneye bir tel ile tutturuyoruz:

Tahtayı akı ile kaplıyoruz - örneğin LTI120 ve örgü de. Şimdi kalayı örgüye topluyoruz ve tahta boyunca sürüyoruz (boya) - mükemmel bir sonuç elde edilir. Ancak kullanım ilerledikçe örgü çürümeleri ve bakır havları tahtada kalmaya başlar - çıkarılmaları gerekir, aksi takdirde kısa devre olur! Bunu tahtanın arkasına bir el feneri yakarak görmek çok kolay. Bu yöntemle, güçlü bir havya (60 watt) veya bir GÜL alaşımı kullanmak iyidir.

Sonuç olarak, levhaları kalaylamak değil, en sonunda cilalamak daha iyidir - örneğin, PLASTİK 70 veya KU-9004 otomobil parçalarından satın alınan basit bir akrilik vernik:

İnce ayar toner aktarım yöntemi

Yöntemde, kendilerini akort etmeye uygun olan ve hemen sonuç vermeyebilecek iki nokta vardır. Bunları yapılandırmak için, Kicad'da, 0,3 ila 0,1 mm arasında ve 0,3 ila 0,1 mm arasında farklı aralıklarla farklı kalınlıklarda kare spiral raylar olan bir test tahtası yapmanız gerekir. Bu örneklerin birkaçını aynı anda tek bir kağıda yazdırmak ve ayarlamalar yapmak daha iyidir.

Düzelteceğimiz olası sorunlar:

1) paletler geometriyi değiştirebilir - yayılabilir, genişleyebilir, genellikle çok önemsiz, 0.1 mm'ye kadar - ama bu iyi değil

2) toner panoya iyi yapışmayabilir, kağıdı çıkarırken çıkabilir, panoya kötü yapışabilir

Birinci ve ikinci problemler birbiriyle bağlantılıdır. Ben birinciyi çözüyorum, sen ikinciye geliyorsun. Bir uzlaşma bulunmalıdır.

İzler iki nedenden dolayı yayılabilir - çok büyük basınç ağırlığı, ortaya çıkan sıvıda çok fazla aseton. Her şeyden önce, yükü azaltmaya çalışmanız gerekir. Minimum yük yaklaşık 800 gr, altına düşürmemelisiniz. Buna göre, yükü herhangi bir baskı olmadan koyuyoruz - sadece üstüne koyuyoruz ve bu kadar. Fazla çözeltinin iyi emilmesi için 2-3 kat tuvalet kağıdı olmalıdır. Yükü çıkardıktan sonra kağıdın mor lekeler olmadan beyaz olmasını sağlamalısınız. Bu lekeler, tonerin çok sıcak olduğunu gösterir. Yükü ayarlamak mümkün değilse, yollar hala bulanık, o zaman solüsyondaki oje çıkarıcı oranını arttırıyoruz. 3 kısım sıvı ve 1 kısım asetona yükseltilebilir.

İkinci sorun, geometrinin ihlali yoksa, yükün yetersiz ağırlığını veya az miktarda aseton olduğunu gösterir. Yine, yük ile başlamaya değer. 3 kilodan fazlası mantıklı değil. Toner hala tahtaya iyi yapışmıyorsa, aseton miktarını artırmanız gerekir.

Bu sorun daha çok oje çıkarıcınızı değiştirdiğinizde ortaya çıkar. Ne yazık ki, bu kalıcı ve saf bir bileşen değil, ancak onu başka bir bileşenle değiştirmek mümkün değildi. Onu alkolle değiştirmeye çalıştım, ama görünüşe göre homojen bir karışım değil ve toner bir tür lekelerle yapışıyor. Ayrıca, oje çıkarıcı aseton içerebilir, o zaman daha azına ihtiyacı olacaktır. Genel olarak, sıvı bitene kadar bu ayarı bir kez yapmanız gerekecektir.

kurulu hazır

Tahtayı hemen lehimlemeyecekseniz, korunmalıdır. Bunu yapmanın en kolay yolu, onu alkol reçine akı ile kaplamaktır. Lehimlemeden önce, bu kaplamanın örneğin izopropil alkol ile çıkarılması gerekecektir.

Alternatif seçenekler

Ayrıca bir tahta yapabilirsiniz:

Ek olarak, Easy EDA gibi özel bir PCB hizmeti popülerlik kazanıyor. Daha karmaşık bir tahtaya ihtiyaç duyulursa (örneğin, 4 katmanlı bir tahta), o zaman tek çıkış yolu budur.

Baskılı devre kartı yapmak için aşağıdaki malzemeleri seçmeliyiz: PCB'nin dielektrik tabanı için malzeme, baskılı iletkenler için malzeme ve neme karşı koruyucu bir kaplama malzemesi. İlk olarak, PCB'nin dielektrik tabanı için malzemeyi tanımlayacağız.

Çok çeşitli bakır folyo laminatlar mevcuttur. İki gruba ayrılabilirler:

- kağıt bazında;

- fiberglas bazlı.

Sert tabakalar şeklindeki bu malzemeler, sıcak presleme yoluyla bir bağlayıcı ile birbirine bağlanan birkaç kağıt veya cam elyaf tabakasından oluşturulur. Bağlayıcı genellikle kağıt için fenolik reçine veya cam kumaş için epoksi reçinedir. Bazı durumlarda polyester, silikon veya floroplastik reçineler de kullanılabilir. Laminatların bir veya iki yüzü standart kalınlıkta bakır folyo ile kaplanmıştır.

Bitmiş baskılı devre kartının özellikleri, özel hammadde kombinasyonuna ve ayrıca kartların işlenmesi dahil olmak üzere teknolojiye bağlıdır.

Alt tabakaya ve emprenye malzemesine bağlı olarak, bir baskılı devre kartının dielektrik alt tabakası için çeşitli malzeme türleri vardır.

Fenolik Getinax, fenolik reçine ile emprenye edilmiş bir kağıt tabandır. Getinax panoları, çok ucuz oldukları için ev aletlerinde kullanılmak üzere tasarlanmıştır.

Epoksi getinax, aynı kağıt bazına dayanan, ancak epoksi reçinesi ile emprenye edilmiş bir malzemedir.

Epoksi cam elyafı, epoksi reçinesi ile emprenye edilmiş cam elyafı esaslı bir malzemedir. Bu malzeme, yüksek mekanik mukavemeti ve iyi elektriksel özellikleri birleştirir.

eğilme mukavemeti ve darbe gücü baskılı devre kartı, üzerine kurulu ağır bileşenlerin zarar görmeden yüklenebilmesi için yeterince yüksek olmalıdır.

Kaplama delikli levhalarda kural olarak fenolik ve epoksi getinax laminatlar kullanılmaz. Bu tür levhalarda, deliklerin duvarlarına ince bir bakır tabakası uygulanır. Bakırın genleşme sıcaklık katsayısı fenolik getinax'ınkinden 6-12 kat daha az olduğu için, baskılı devre kartının maruz kaldığı termal şok sırasında deliklerin duvarlarındaki metalize tabakada belirli bir çatlama riski vardır. grup lehim makinesi.

Deliklerin duvarlarındaki metalize tabakadaki bir çatlak, bağlantının güvenilirliğini büyük ölçüde azaltır. Epoksi cam elyafı kullanılması durumunda, genleşme sıcaklık katsayılarının oranı yaklaşık üçe eşittir ve deliklerde çatlama riski oldukça küçüktür.

Bazların özelliklerinin karşılaştırılmasından, her bakımdan (maliyet hariç), epoksi cam elyafından yapılmış bazların getinax bazlarından daha üstün olduğu sonucuna varılır. Epoksi cam elyafından yapılan PCB'ler, fenolik ve epoksi getinax'tan yapılan PCB'lerden daha az deformasyon ile karakterize edilir; ikincisi, fiberglastan on kat daha büyük bir deformasyon derecesine sahiptir.

Farklı laminat türlerinin bazı özellikleri Tablo 4'te gösterilmektedir.

Tablo 4 - Farklı laminat türlerinin özellikleri

Bu özellikleri karşılaştırarak, çift taraflı baskılı devre kartının üretimi için sadece epoksi cam elyafının kullanılması gerektiği sonucuna varıyoruz. Bu derste projede fiberglas markası SF-2-35-1.5 seçilmiştir.

Dielektrik tabanı folyolamak için kullanılan folyo olarak bakır, alüminyum veya nikel folyo kullanılabilir. Bununla birlikte, alüminyum folyo, lehimlenmesi zor olduğu için bakırdan daha düşüktür ve nikel folyonun maliyeti yüksektir. Bu nedenle folyo olarak bakır seçiyoruz.

Bakır folyo çeşitli kalınlıklarda mevcuttur. En yaygın kullanım için standart folyo kalınlıkları 17,5'tir; 35; 50; 70; 105 mikron. Bakırın kalınlıkta dağlanması sırasında, aşındırıcı aynı zamanda fotorezistin altındaki yan kenarlardan bakır folyoya da etki ederek "aşındırma" denilen duruma neden olur. Bunu azaltmak için genellikle 35 ve 17.5 mikron kalınlığında daha ince bakır folyo kullanılır. Bu nedenle 35 mikron kalınlığında bakır folyo seçiyoruz.

1.7 PCB Üretim Yöntemi Seçme

Tüm PCB üretim süreçleri, eksiltici ve yarı katkılı olarak ayrılabilir.

çıkarma işlemi ( çıkarma-kaldır) iletken bir model elde etmek, iletken folyo bölümlerinin aşındırma yoluyla seçici olarak çıkarılmasından oluşur.

Katkı işlemi ( ek- ekleyin) - iletken bir malzemenin folyo olmayan bir temel malzeme üzerinde seçici olarak biriktirilmesinde.

Yarı katkı işlemi, daha sonra boşluklardan kaldırılan ince (yardımcı) bir iletken kaplamanın ön uygulamasını içerir.

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

- HPA için kimyasal

- DPP için kombine pozitif

MPP için açık deliklerin metalizasyonu

Böylece, kurs projesinde geliştirilen bu baskılı devre kartı, birleşik pozitif yöntemle çift taraflı folyo kaplı dielektrik temelinde üretilecektir. Bu yöntem, 0,25 mm genişliğe kadar iletkenler elde etmeyi mümkün kılar. İletken desen çıkarma yöntemiyle elde edilir.

2 İLETKEN RESİM ELEMANLARININ HESAPLANMASI

2.1 Montaj deliklerinin çaplarının hesaplanması

Baskılı devre kartlarının yapısal ve teknolojik hesaplaması, iletken elemanların çizimindeki üretim hataları, fotomaske, temel, delme vb. dikkate alınarak gerçekleştirilir. Beş montaj yoğunluğu sınıfı için tasarım ve üretim sırasında sağlanabilecek basılı kablolamanın ana parametrelerinin sınır değerleri Tablo 4'te gösterilmektedir.

Tablo 4 - Basılı kablolamanın ana parametrelerinin sınır değerleri

Tablo şunları gösterir:

t iletkenin genişliğidir;

S, iletkenler, kontak pedleri, iletken ve kontak pedi veya iletken ve kaplamalı delik arasındaki mesafedir;

b, delinmiş deliğin kenarından bu deliğin temas yüzeyinin kenarına kadar olan mesafedir (garanti kayışı);

g, minimum kaplama delik çapının levha kalınlığına oranıdır.

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

Baskılı devre kartının yapısal elemanlarının (tablo 5) teknolojik parametrelerinin sınırlayıcı değerleri, üretim verilerinin analizi ve bireysel işlemlerin doğruluğunun deneysel çalışmaları sonucunda elde edilmiştir.

Tablo 5 - Teknolojik parametrelerin sınırlayıcı değerleri

Tablo 5'in devamı

Kaplama (aracılığıyla) deliğin minimum çapı:

d min VH hesap ´ g = 1.5 ´ 0.33 = 0.495 mm;

burada g = 0.33, üçüncü doğruluk sınıfı için yazdırılan kablolamanın yoğunluğudur.

H calc, levhanın folyo kaplı dielektrik kalınlığıdır.

Baskılı devre kartının tabanının üretimi için folyo kaplı ve folyo olmayan dielektrikler kullanılır - getinax, fiberglas, floroplastik, polistiren, seramik ve metal (yüzey yalıtım tabakası ile) malzemeler.

folyo malzemeleri- Bunlar, suni reçine ile emprenye edilmiş, elektrik yalıtımlı kağıt veya fiberglastan yapılmış çok katmanlı ekstrüde plastiklerdir. Elektrolitik folyo 18 ile bir veya her iki tarafı kaplanmıştır; 35 ve 50 mikron.

SF sınıfı folyolu cam elyaf laminat, 400 × 600 mm boyutlarında ve 1 mm'ye kadar ve 600 × 700 mm'ye kadar sac kalınlığında levhalarda üretilir, daha büyük sac kalınlığına sahip, yüksek sıcaklıklarda çalıştırılan levhalar için önerilir. 120 ° C'ye kadar

SFPN markalarının fiberglas laminatları daha yüksek fiziksel ve mekanik özelliklere ve ısı direncine sahiptir.

Dielektrik slofodit, bakırın vakumda buharlaştırılmasıyla elde edilen 5 µm kalınlığında bir bakır folyoya sahiptir.

Çok katmanlı ve esnek levhalar için STFi FTS markalarının ısıya dayanıklı fiberglas laminatları kullanılır; eksi 60 ila artı 150 ° C sıcaklık aralığında çalıştırılırlar.

Folyo olmayan dielektrik STEF, bir baskılı devre kartının üretimi sırasında bir bakır tabaka ile metalize edilir.

Folyo yüksek saflıkta bakırdan yapılmıştır, kirlilik içeriği %0.05'i geçmez. Bakır, yüksek bir elektrik iletkenliğine sahiptir ve koruyucu bir kaplama gerektirmesine rağmen korozyona nispeten dirençlidir.

Basılı kablolama için izin verilen akım değeri seçilir: folyo için 100–250 A / mm2, galvanik bakır için 60–100 A / mm2.

Basılı kabloların üretimi için floroplastikten yapılmış güçlendirilmiş folyo filmler kullanılır.

Seramik levhalar 20 ... 700 °C sıcaklık aralığında çalışabilir. Presleme, enjeksiyon kalıplama veya döküm filmleri ile mineral hammaddelerden (örneğin kuvars kumu) yapılırlar.

Yüksek akım yükü olan ürünlerde metal levhalar kullanılmaktadır.

Temel olarak alüminyum veya demir-nikel alaşımları kullanılır. Alüminyum yüzey üzerindeki yalıtım katmanı, onlarca ila yüzlerce mikrometre kalınlığında ve 109–1010 Ohm yalıtım direncinde anodik oksidasyon ile elde edilir.

İletkenin kalınlığı 18 olarak alınır; 35 ve 50 mikron. İletken desenin yoğunluğuna göre, baskılı devre kartları beş sınıfa ayrılır:

- birinci sınıf, iletken desenin en düşük yoğunluğu ve iletkenin genişliği ve 0,75 mm'den fazla boşluklar ile karakterize edilir;

- beşinci sınıf, en yüksek desen yoğunluğuna ve iletken genişliğine ve 0,1 mm içindeki boşluklara sahiptir.

Baskılı iletken düşük bir kütleye sahip olduğundan, tabana yapışma gücü, iletken üzerinde 40'a kadar değişen mekanik aşırı yüklere dayanmak için yeterlidir. Q 4-200Hz frekans aralığında.

PCB malzemeleri için standartlar, aşağıda ilgili “PCB İmalat Standardizasyonu” bölümünde sunulmuştur.

Firmamız üretmektedir basılı devre kartları s tipik FR4'ten yüksek kaliteli yerli ve ithal malzemelerden Mikrodalga-FAF malzemeleri.

Tipik tasarımlar basılı devre kartları standardın uygulanmasına dayalı fiberglas ve –50 ila +110 °C çalışma sıcaklığı ve yaklaşık 135 °C cam geçiş sıcaklığı Tg (yumuşama) ile FR4 tipi.

Isı direnci için artan gereksinimlerle veya Kurulum e devre kartları yüksek sıcaklık FR4 High Tg, kurşunsuz teknoloji kullanılarak fırında kullanılır (t 260 °C'ye kadar).

için temel malzemeler basılı devre kartları:

"+" - Genellikle stokta bulunur

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

Çok katmanlı için prepreg ("bağ" katmanı) basılı devre kartları

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

FR-4

VT-47 (FR-4 Tg 180°C)

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

MI 1222

• yüzey elektrik direnci (Ohm): 7 x 1011;
• özgül hacimsel elektrik direnci (Ohm m): 1 x 1012;
• dielektrik sabiti: 4.8;
• folyo soyulma mukavemeti (N): 1.8.

FAF-4D

• Folyonun tabana yapışma gücü 10 mm, N (kgf), en az 17.6 (1.8)
• 7 x 10-4'ten fazla olmayan 106 Hz frekansında dielektrik kayıp açısının tanjantı
• 1 MHz 2.5 ± 0.1 frekansında dielektrik sabiti

F4BM350

• 7x10-4'ten fazla olmayan 10 GHz frekansında dielektrik kayıp açısının tanjantı
• 10 GHz'de dielektrik sabiti 3.5 ± %2
• Çalışma sıcaklığı -60 + 260 ° С
• Mevcut levha boyutları, mm (bir levhanın genişlik ve uzunluğundaki maksimum sapma 10 mm'dir.) 500x500

HA50

Dikkat: Tip 1 ve Tip 3 mevcuttur, ne zaman tipini belirtin Emir e.

T111

• Alüminyum tabanın kalınlığı - 1,5 mm
• Dielektrik kalınlık - 100 mikron
• Bakır folyo kalınlığı - 35 mikron
• Dielektrik termal iletkenlik - 2,2 W / mK
• Dielektrik termal direnç - 0.7 ° C / W
• Bir alüminyum alt tabakanın termal iletkenliği (5052 - AMg2.5 analogu) - 138 W / mK
• Arıza gerilimi - 3 KV
• Cam geçiş sıcaklığı (Tg) - 130
• Hacim direnci - 108 MΩ × cm
• Yüzey direnci - 106 MΩ
• En yüksek çalışma voltajı (CTI) - 600V

Üretimde kullanılan koruyucu lehim maskeleri basılı devre kartları

lehimleme maske(aka "parlak yeşil") - iletkenleri lehimleme sırasında lehim ve akı girişinden ve ayrıca aşırı ısınmadan korumak için tasarlanmış dayanıklı bir malzeme tabakası. maske iletkenleri kaplar ve pedleri ve bıçak konektörlerini açık bırakır. Bir lehim maskesi uygulama yöntemi, bir fotorezist uygulamaya benzer - bir alan desenine sahip bir fotomaske kullanarak, PC'ye uygulanan maske malzemesi aydınlatılır ve polimerize edilir, lehimleme alanları olan alanlar aydınlatılmaz ve maske geliştirmeden sonra yıkanır. En sık lehimleme maske bakır tabakaya uygulanır. Bu nedenle, oluşumundan önce koruyucu kalay tabakası çıkarılır - aksi takdirde maskenin altındaki kalay ısınmadan şişer. devre kartları s lehimleme yaparken.

PSR-4000 H85

Yeşil, sıvı ışığa duyarlı termoset, 15-30 mikron kalınlığında, TAIYO INK (Japonya) tarafından üretilmiştir.

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

GÖRÜNTÜ XV-501

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

PSR-4000 LEW3

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

Laminer D5030

- sıkıcı film maske DUNACHEM (Almanya) firması, 75 mikron kalınlığında, yolların tentelenmesini sağlar, yüksek yapışma özelliğine sahiptir.

İşaretleme

SunChemical XZ81 (Beyaz)

SunChemical XZ85 (siyah)

Termoset serigrafi mürekkebi SunChemical (İngiltere).

Markalama mürekkebi AGFA DiPaMat Legend Ink Wh04 (beyaz)

Endüstriyel yazıcılarda mürekkep püskürtmeli markalama için akrilik UV + ısıyla sertleşen mürekkep.