▷ Čo je doska plošných spojov alebo doska s plošnými spojmi. použitie, ako sa vyrába

Už ste niekedy počuli termín PCB alebo integrovaný obvod ? Ak neviete, čo to je, vysvetlíme vám to v tomto článku. Pri čítaní tohto článku ste obklopení PCB; Máte niekoľko na vašom PC, monitor, myš a tiež na svojom mobile. Každý elektronický prvok je zostavený pomocou DPS alebo aspoň jeho „vnútorných orgánov“.

Index obsahu

Použitie dosiek plošných spojov bolo obrovským krokom vo vývoji elektronických zariadení, pretože poskytovalo inovatívny spôsob spájania prvkov bez použitia elektrických káblov. Dnešný svet by nebol rovnaký bez vynálezu PCB, takže sa pozrime, čo sú a ako sa vyrábajú

Čo je PCB

PCB je skratka pre Board of Circuit Board, ale akronym používame v angličtine (Printed Circuit Board), aby sme si ju nezamieňali napríklad s PCI slotmi nášho PC.

DPS je v podstate fyzická podpora, keď sú medzi nimi nainštalované a vzájomne prepojené elektronické a elektrické komponenty. Týmito komponentmi môžu byť čipy, kondenzátory, diódy, rezistory, konektory atď. Ak sa pozriete na počítač vo vnútri, uvidíte, že existuje viac plochých dosiek s množstvom lepených komponentov, je to základná doska a je vyrobená z DPS a komponentov, ktoré sme spomenuli

Na pripojenie každého prvku na DPS používame sériu extrémne tenkých medených vodivých dráh, ktoré vytvárajú koľajnicu, vodič, akoby to bol kábel. V najjednoduchších obvodoch máme vodivé stopy iba na jednej alebo oboch stranách dosky plošných spojov, ale v úplnejších sú elektrické dráhy a dokonca aj komponenty naskladané do viacerých vrstiev.

Hlavnou oporou pre tieto dráhy a komponenty je kombinácia sklolaminátu vystuženého keramickými materiálmi, živicami, plastmi a inými nevodivými prvkami. Na výrobu flexibilných dosiek plošných spojov sa však v súčasnosti používajú komponenty, ako sú celulózové a vodivé laky.

Prvá doska s integrovanými obvodmi bola vyrobená v roku 1936 ručne inžinierom Paulom Eislerom pre použitie v rádiu. Odtiaľ boli procesy automatizované pre výrobu vo veľkom meradle, najskôr s rádiami a potom so všetkými druhmi komponentov.

Čo je vo vnútri DPS?

Tlačené obvody sa skladajú z radu vodivých vrstiev, najmenej tých najzložitejších. Každá z týchto vodivých vrstiev je oddelená izolačným materiálom nazývaným substrát. Otvory nazývané priechodky sa používajú na pripojenie viacvrstvových stôp, ktoré môžu prejsť úplne cez DPS alebo len do určitej hĺbky.

Substrát môže mať rôzne zloženie, ale vždy z nevodivých materiálov, takže každá z elektrických dráh nesie svoj vlastný signál a napätie. Najpoužívanejší v súčasnosti sa nazýva Pértinax, čo je v podstate papier potiahnutý živicou, s ktorým sa veľmi ľahko manipuluje a ktorý sa dá strojom obrábať. Ale vo vysoko výkonných zariadeniach sa používa zlúčenina nazývaná FR-4, čo je žiaruvzdorný materiál zo sklenených vlákien potiahnutý živicami.

Elektronické komponenty budú takmer vždy ísť do vonkajšej oblasti dosiek plošných spojov a inštalované na obidvoch stranách, aby sa v plnej miere využilo ich rozšírenie. Pred vytvorením elektrických dráh sú rôzne vrstvy DPS tvorené iba substrátom a niektorými veľmi tenkými vrstvami medi alebo iného vodivého materiálu a tieto sa budú vytvárať pomocou stroja podobného tlačiarni a spravodlivým spôsobom. dlhá a zložitá.

Proces vytvárania DPS

Už vieme, z čoho sú vyrobené dosky integrovaných obvodov, ale bolo by veľmi zaujímavé vedieť, ako sa vyrábajú. A čo viac, dokážeme si sami vytvoriť základný integrovaný obvod zakúpením jednej z týchto dosiek, ale samozrejme sa tento proces bude celkom odlišovať od toho, čo sa v skutočnosti používa.

Dizajn dosiek plošných spojov pomocou softvéru

Všetko to začína návrhom DPS, sledovaním elektrických dráh potrebných na spojenie komponentov, ako aj uvádzaním, koľko vrstiev bude potrebných na to, aby bolo možné vygenerovať všetky spojenia, ktoré budú potrebné pre komponenty.

Tento proces sa vykonáva pomocou počítačového softvéru CAM, ako je TinyCAD alebo DesignSpark PCB, ktorý sa bežne používa v inžinierskych kariérach. Nielenže sú navrhnuté elektrické dráhy, ale vytvoria sa aj rôzne štítky, ktoré obsahujú zoznam nainštalovaných komponentov a identifikujú každý konektor.

Všetky potrebné kroky v procese vývoja sa zdokumentujú, aby výrobca presne vedel, čo robiť, keď sa projekt dodáva vám.

Sieťotlač a fotografické rozloženie

Po vytvorení teraz odovzdáme projekt priamo výrobcovi a bude to miesto, kde sa začne fyzická tvorba DPS. Nasledujúci proces sa nazýva fotografické sledovanie, pri ktorom laser typu tlačiarne (fotoplotter) sleduje graf s pripojovacími maskami elektronických prvkov.

Na tento účel sa používa tenká vrstva vodivého kovu s veľkosťou asi 7 tisícin palca. Tieto masky budú neskôr slúžiť na určenie, kde sú elektronické komponenty prilepené. Vo vyspelejších procesoch sa tento proces vykonáva priamo na DPS s tlačiarňou, ktorá gravíruje spojovacie masky týmto kovom.

Vnútorná vrstva

Ďalšia vec, ktorú sa urobí, je tlač rôznych vnútorných elektrických dráh na DPS so špeciálnou zmesou. To znamená „maľovať“ negatívne elektrické stopy na fólii, aby sa vytvoril vodivý obrazec s fotocitlivým alebo suchým filmovým materiálom. Tento film, ktorý bol vytvorený, je vystavený laserovému alebo ultrafialovému svetlu, aby sa odstránil prebytočný materiál, a tým sa vytvoril negatív konečného obvodu.

Tento proces sa vykonáva, ak má DPS vnútorné vrstvy s vodivými stopami. Ďalej sa tento proces potom zopakuje na vonkajších vrstvách DPS, aby sa vytvorili finálne medené pásy a podľa návrhu obvodu.

Inšpekcia a overovanie (AOI)

Po vytvorení rôznych vrstiev vodivých dráh stroj skontroluje, či sú všetky správne a či fungujú dobre. Robí sa to automaticky porovnaním pôvodného dizajnu s fyzickou potlačou, aby sa našli krátke alebo zlomené stopy.

Hrdzavý film a laminácia

Každý z hárkov potlačených vodivými dráhami je podrobený oxidačnému spracovaniu, aby sa zlepšili schopnosti a trvanlivosť medených dráh každej vrstvy.

Vďaka tomuto procesu sa zabráni delaminácii rôznych vodivých vrstiev a stôp na zvlášť citlivých PCB alebo s veľkým počtom komponentov, ako sú počítače.

Ďalšia vec, ktorú treba urobiť, je zostaviť konečnú DPS, pretože každá z týchto obvodových vrstiev sa spojí pomocou laminátových dosiek s epoxidovou živicou, Pértinaxom alebo akoukoľvek inou použitou metódou. To všetko bude dokonale zlepené pomocou hydraulického lisu a takto získame integrovanú dosku plošných spojov.

Vŕtanie otvorov

Pri všetkých príležitostiach musíme vyvŕtať sériu otvorov do DPS pomocou vŕtania, aby sme sa mohli spojiť s rôznymi vrstvami medi a stopami. Potrebujeme tiež úplné perforácie, aby sme mohli držať elektronické prvky alebo rôzne konektory alebo rozširujúce sloty.

Proces vŕtania musí byť veľmi presný, aby sa zachovala celistvosť DPS, takže hlavy z karbidov volfrámu sa používajú pre najtvrdší materiál, ktorý existuje.

Kovové diery

Aby tieto otvory nadviazali komunikáciu s rôznymi vnútornými dráhami, bude na zabezpečenie potrebnej vodivosti potrebný proces pokovovania tenkým medeným filmom. Tieto dyhy budú medzi 40 a 60 milióntinami palca.

DPS je teraz pripravená na sledovanie medených dráh na jej vonkajších stranách.

Vonkajší pásový film a galvanické pokovovanie

Teraz vytvoríme vonkajšie vodivé dráhy, a preto budeme postupovať rovnako ako pri vytváraní vnútorných dráh. Najskôr vytvárame suchý film ako negatív konečného okruhu. Potom sa pomocou lasera vytvoria priestory, kde sa bude meď ukladať, aby vytvorili vodivé dráhy.

A potom sa DPS podrobí procesu galvanizácie, ktorý spočíva v lepení medi v oblastiach bez suchej fólie a vytvorení elektrických dráh DPS. PCB sa umiestni do medeného kúpeľa a elektrolyticky sa spojí s vodivými vzormi, aby sa vytvorili stopy s veľkosťou iba 0, 001 palca.

Potom sa na povrch medi pridá ďalšia vrstva cínu na ochranu tohto chemického napadnutia, keď ideme na proces SES alebo „ strip-etch-strip “

Odizolujte prúžok z lepty

Toto je predposledný krok, prebytočná meď sa odstráni z DPS, prebytok bude ten, ktorý sme neponorili do cínu. Týmto spôsobom zostane iba meď chránená cínom.

Následne musíme odstrániť cín chemickým spracovaním, aby sme konečne zanechali iba medené dráhy, ktoré nakoniec budú tie, ktoré spoja komponenty a transportujú elektrinu.

Ďalší proces AOI teraz overí, či je všetko správne, aby sa nakoniec zaznamenala maska ​​a legenda.

Spájkovacia maska ​​a legenda

Nakoniec sa na dosku s elektronickými obvodmi nanesie spájkovacia maska, aby bolo možné neskôr spájky na dráhy správne a presne tam, kam majú ísť.

Potom sa vytlačí aj zložená legenda, informácie, ktoré chcel dizajnér poskytnúť na DPS, ako napríklad názov konektorov, kód prvku atď. Okrem toho bude konečný návrh DPS vyrobený aj s farbami, ktoré mu výrobca chce dať, ako vidíme na herných doskách atď.

Zváranie komponentov a záverečné skúšky

DPS je pripravená a iba komponenty budú pridané pomocou vysoko presných robotických ramien a zodpovedajúcich slotov. Týmto spôsobom je doska pripravená na elektrické testovanie a skontrolujte, či funguje správne.

Pridáme tiež spojovacie masky na správne zváranie týchto prvkov.

Záver a záverečné slová

To je všetko o tom, čo je PCB a ako sa vyrábajú. Ako vidíte, tento proces je dosť zložitý a vyžaduje veľa krokov, musíme mať na pamäti, že presnosť musí byť maximálna, aby neskôr fungovala podľa očakávania.

DPS sa stávajú komplexnejšími, s tenšími a hustejšími dráhami, aby mohli umiestniť obrovské množstvo komponentov na veľmi malom priestore.

Odporúčame tiež navštíviť nášho sprievodcu najlepšími základnými doskami na trhu

Tieto príručky sú tiež zaujímavé:

Ak máte akékoľvek otázky alebo chcete vykonať opravu, napíšte nám do komentárov. Dúfame, že tieto informácie sú zaujímavé.