Imprimăm plata.

Da, așa este - imprimăm.
Acum vom vorbi despre cum să faci o placă de circuit imprimată bună folosind o imprimantă laser și un fier de călcat. În general, să vorbim despre tehnologia acum la modă de călcat cu laser pentru fabricarea plăcilor cu circuite imprimate.
Tehnologia, după cum sa dovedit, nu este doar la modă, ci și foarte convenabilă și simplă. Pentru a combina afacerile cu plăcerea și pentru a nu face un fel de taxă abstractă, să luăm schema de pe site-ul nostru ca exemplu. Vom face o plată pentru ea.
În primul rând, de ce avem nevoie?

1. Desigur, folia de fibră de sticlă este pe una sau pe două fețe, nu contează. Acum nu există probleme cu el - este vândut în orice magazin de piese radio sau pe piață.
2. Orice revistă pe hârtie „lucioasă”.
3. Un instrument pentru tăierea textolitului este cel mai bine un tăietor dintr-o lamă de ferăstrău.
4. Hârtie abrazivă „zero” sau un burete dur pentru curățarea vaselor din sârmă de oțel.
5. Din chimie: alcool, acetonă sau solvent, flux lichid de lipit, clorură ferică.
6. Și bineînțeles un computer, o imprimantă laser, un fier de lipit, iluminare bună și multă răbdare.
Arata ca asta e.
Este necesar să începem, desigur, cu designul acestei plăci.
Există o mare varietate de programe care sunt angajate în urmărirea (adică, piese de reproducere) plăci de circuite imprimate în mod manual și automat. Personal, până acum am stabilit programul dip urma producator autohton. Vă permite să desenați nu numai plăci, ci și scheme de circuite și biblioteci de componente electronice. Dar acum ne interesează doar plăci.

Așa arată acest program și așa arată desenul final al tablei din el.
Ei bine, atunci trecem direct la procesul de fabricație și, pentru a nu ne confunda în el, vom merge în pași mici, deci:

Trebuie să imprimăm desenul pe tablă pe o imprimantă laser. În principiu, puteți folosi o imprimantă cu jet de cerneală, dar în acest caz va trebui să faceți o fotocopie a desenului și să o utilizați deja. Ideea este simplă - trebuie să imprimăm un desen pe hârtie realizată cu toner (pulbere), care este folosită în imprimantele laser sau copiatoare. Avem nevoie de hârtie lucioasă - cel mai adesea, este folosită în reviste de calculator sau diverse broșuri publicitare. Am folosit o revistă pe care o iubesc și o respect foarte mult pentru conținutul ei, iar acum și pentru hârtia de calitate pe care este tipărită.

Nu trebuie să curățați nimic - doar scoateți pagina și imprimați desenul nostru direct deasupra textului original.

Imprimați câteva exemplare deodată - dintr-o dată vă este la îndemână.
Tipărit, în legătură cu care mergem mai departe.

Tăiem bucata de textolit de care avem nevoie, pregătim pielea (buretele) și acetona cu o bucată de vată sau tampoane de bumbac.

Luăm o piele sau un burete și începem să ne frecăm piesa de prelucrat de pe partea laterală a foliei. Nu este necesar să fii deosebit de zelos, dar cu toate acestea, suprafața ar trebui să devină uniformă și strălucitoare, și nu mată, așa cum era înainte. După ce luăm o bucată de vată, o scufundăm în acetonă sau solvent și ștergem folia proaspăt lustruită.
Ar trebui să iasă ceva de genul:

Trebuie să spun că după ce piesa de prelucrat a fost șters cu acetonă, în niciun caz nu trebuie să fie apucată de degetele foliei - doar de margini, și mai bine cu două degete de colțuri. În caz contrar, va trebui să ștergeți din nou folia cu acetonă.
Să trecem la pasul următor.

Înainte de a efectua acest pas, citiți descrierea acestuia până la sfârșit.
Așadar, din foaia pe care este imprimat desenul la tablă, decupăm o bucată direct cu desenul, lăsând în același timp margini destul de mari la margini. După aceea, punem cu grijă spațiul negru pe desen (cu folie pe urmele imprimate, desigur), înfășurăm câmpurile și le fixăm, de exemplu, cu bandă de mascare.
Ar trebui să obțineți un plic ca acesta:

Terminat? Super, să trecem la cel mai important pas - călcarea.

Deci, luăm un fier de călcat - absolut orice.
Tefal, Bosch, Uzina de Tractor din Belarus, cu abur, fără abur. Nu contează.
Setăm regulatorul de temperatură la maxim (dacă aveți scrise pe fier de călcat numele țesăturilor, atunci pe „len”). Punem fierul de calcat pe plicul pregatit.

Plicul, desigur, trebuie așezat cu bandă în jos. Începem să călcăm ușor. Aceasta este cea mai subtilă parte a întregii proceduri și este imposibil să o înveți decât din propria experiență. Presiunea asupra fierului de călcat nu trebuie să fie puternică - altfel tonerul se va răspândi și se va întinde pe folie, dar nici slabă - altfel tonerul nu va adera bine pe piesa de prelucrat. Pe scurt - există un câmp larg pentru experimentare. În orice caz, este necesar să se încălzească uniform întreaga suprafață a viitoarei plăci și să se acorde o atenție deosebită marginilor - există cel mai mare risc de neîncălzire și de exfoliere ulterioară a tonerului. Același lucru este valabil și pentru timpul de încălzire, deși acest lucru este mai ușor.
Aproximativ gradul de pregătire poate fi determinat de îngălbenirea hârtiei și de aspectul contururilor urmelor de pe aceasta.

Este cam la fel ca în fotografie.
Ei bine, să presupunem că am decis că totul este gata. Opriți fierul de călcat și lăsați placa timp de aproximativ 10 minute să se răcească. Turnați apă într-un vas potrivit. Temperatura apei ar trebui să fie astfel încât să fie posibil să țineți o mână în ea. Ei bine, ne aruncăm țagla răcită acolo.

Gata, hai să fumăm, să bem ceai, să urmărim pisica - orice timp de 15 minute. Poți chiar și 20. Apropo, poți lăsa apa să nu se răcească.

Ne întoarcem și începem să separăm cu grijă hârtia de piesa de prelucrat. Foarte atent și încet. Bucățile rămase după aceasta sunt rulate cu degetele. În niciun caz nu răzuim placa cu ghearele, ci ușor, cu vârful degetelor, curățăm folia de hârtie blocată. După aceea, ne înarmam cu un uscător de păr și uscat, uscat, uscat. De fapt, totul nu este atât de lung, pentru că se usucă în doar un minut sau două.

Ei bine, avem o asemenea prostie

Uf. Expirați și treceți la pasul următor.

În această etapă, trebuie să gravăm placa - adică să scoatem toată folia inutilă de pe piesa de prelucrat, astfel încât să rămână doar urmele pe care le-am desenat.
De ce să folosiți clorură ferică? Se vinde în borcane - este o groază de culoare ruginită și miros teribil de dezgustător. Se diluează cu apă caldă.
Diluăm aproximativ 100 de grame de clorură ferică la 100 de grame de apă. Apa poate fi mai puțină - principalul lucru este că soluția acoperă complet piesa noastră de prelucrat. Deci, dizolvăm fierul de călcat în apă, îl amestecăm bine și aruncăm viitoarea placă acolo - acum nu mai trebuie mult să fie un gol.

În timpul procesului de gravare, este inofensiv să amestecați soluția - fie prin amestecarea acesteia cu un bețișor nemetalic, fie prin agitarea băii dintr-o parte în alta. Din nou, puteți pune apă caldă sub fundul băii, astfel încât soluția să nu se răcească. Timpul de gravare depinde de dimensiunea plăcii și de concentrația soluției. De obicei aproximativ 20 de minute. Dacă în acest timp placa nu a fost murată, atunci concentrația de clorură ferică este insuficientă și merită să adăugați mai mult.

Apropo! Știați că clorura ferică uzată poate fi recuperată? Daca ati fost sugrumat de o broasca mare, verde, solutia folosita poate fi refolosita. Pentru a face acest lucru, trebuie să îl restaurați - adică să selectați din soluție tot cuprul pe care l-a mâncat de pe placa de circuit imprimat. Uita-te la poza

Jumătate din această unghie a fost înmuiată într-o soluție de clorură ferică uzată. Astfel, dacă turnați un pumn de cuie, pe ele se va depune tot cuprul prezent în soluție. Ceea ce este caracteristic este că calitățile de consum ale unghiilor nu vor avea deloc de suferit din cauza asta.

Cu toate acestea, înapoi la oile noastre. Sau, mai degrabă, la tabla noastră deja aproape terminată. Ea este deja gravată.
Acum îl spălăm bine, îl uscăm și iată ce s-a întâmplat:

Acum luăm din nou vată, o scufundăm în acetonă și ștergem tot tonerul care acoperă acum urmele de pe tablă.

Ei bine, aproape totul este gata - ultimul pas rămâne.

Ei bine, acum rămâne doar să forați găuri pentru elemente și să iradiați șinele - adică să le acoperiți cu un strat subțire de lipit. Forăm, știi, cu un burghiu.
Am folosit un burghiu cu diametrul de 0,9 mm, pe care vi-l recomand, desigur daca nu aveti piese mari pe placa. În general, desigur, trebuie luat în considerare diametrul cablurilor chiar și în etapa de proiectare a unei plăci de circuit imprimat, pentru ca ulterior să nu vă mușcați din coate și să nu refaceți totul.
În ceea ce privește cositorirea, totul este destul de simplu aici - acoperim placa cu orice flux lichid - cea mai simplă este o soluție de colofoniu 30% în alcool. Încălzim fierul de lipit și luând cantitatea minimă de lipit pe vârf, începem să-l conducem de-a lungul șinelor plăcii. Apoi ștergem placa cu alcool pentru a elimina excesul de flux.

RDC

Fiecare producător de PCB are restricții tehnologice privind lățimile minime de urme, distanța dintre urme, diametrele găurilor și așa mai departe. Dacă placa nu îndeplinește aceste restricții, producătorul refuză să accepte placa pentru producție.

Când creați un fișier PCB, limitele implicite ale tehnologiei sunt setate din fișierul default.dru din directorul dru. De regulă, aceste limite nu corespund limitelor producătorilor reali, așa că trebuie modificate. Puteți seta limitele chiar înainte de a genera fișierele Gerber, dar este mai bine să o faceți imediat după generarea fișierului de bord. Pentru a seta restricții, apăsați butonul DRC

goluri

Distante

Dimensiuni minime

Curele

măști

Efectuarea unui control

Generarea fișierelor Gerber

Pentru un fișier de foraj, dispozitivul de ieșire ( dispozitiv) ar trebui să fie EXCELLON, dar nu GERBER_RS274X

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

Placă de circuit imprimat

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

Există o formulare mai generală:

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

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

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

Referință istorică

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

materiale PCB

Dielectrice de bază pentru plăci de circuite imprimate

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

Tg - temperatura de tranziție sticloasă (defecțiune structurală)

Dk - constantă dielectrică

Dielectrice de bază pentru plăci de circuite imprimate cu microunde

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

* Dk - constantă dielectrică

Dk - permitivitate

Acoperiri cu plăci PCB

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

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

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

HASL este aplicabil universal, dacă nu se specifică altfel.

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

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

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

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

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

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

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

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

Design PCB

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

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

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

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

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

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

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

Construcția de plăci de circuite imprimate multistrat

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

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

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

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

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

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

În realitate ele arată astfel:

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

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

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

Poate că va fi.

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

Viitorul se va arăta!

Plăci de circuite imprimate flexibile

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

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

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

Imagine 4

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

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

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

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

Plăci cu circuite imprimate cu conductivitate termică ridicată

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

Creșterea performanței sistemelor de calcul,

nevoi de comutare de putere mare,

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

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

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

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

Figura 5

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

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

Probleme ale tehnologiei de producție industrială

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

Iată câteva dintre detaliile ei.

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

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

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

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

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

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

Cum să fii?

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

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

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

În mod tradițional, această problemă a fost rezolvată prin utilizarea electroliților cu aditivi de egalizare, care sunt adsorbiți în zonele în care densitatea de curent este mai mare. Absorbția unor astfel de aditivi este proporțională cu densitatea curentului. Aditivii creează un strat de barieră pentru a contracara excesul de placare pe marginile ascuțite și zonele adiacente (mai aproape de suprafața PCB).

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

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

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

Microminiaturizare

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

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

Odată cu apariția dispozitivelor de amplificare semiconductoare miniaturale - tranzistoare, plăci de circuite imprimate au început să domine în aparatele de uz casnic, puțin mai târziu în industrie, și odată cu apariția fragmentelor de circuite electronice combinate pe un singur cip - module funcționale și microcircuite, designul lor a prevăzut pentru instalarea de plăci de circuite exclusiv neimprimate.

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

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

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

Figura 9

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

Figura 9a

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

Microelectronica este implicată în dezvoltarea VLSI.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Tehnologii de radioamatori pentru producerea de plăci de circuite imprimate

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

Întrebarea despre cum să faci acasă plăci cu circuite imprimate ieftin a fost de îngrijorare pentru toți amatorii de radio, probabil încă din anii 60 ai secolului trecut, când plăcile de circuite imprimate erau utilizate pe scară largă în aparatele de uz casnic. Și dacă atunci alegerea tehnologiilor nu a fost atât de mare, astăzi, datorită dezvoltării tehnologiei moderne, radioamatorii sunt capabili să producă rapid și eficient plăci de circuite imprimate fără utilizarea vreunui echipament scump. Și aceste oportunități se extind în mod constant, permițându-le să aducă calitatea creațiilor lor mai aproape de desenele industriale.

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

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

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

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

La domiciliu, este imposibil să se realizeze o placă de circuit imprimat multistrat capabilă să concureze cu modelele industriale, prin urmare, în condiții de radio amatori, se folosesc de obicei plăci de circuite imprimate pe două fețe, iar în designul dispozitivelor cu microunde numai cele cu două fețe.

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

Să ne oprim acum mai în detaliu asupra fiecărei etape ale fabricării unei plăci de circuit imprimat.

Pregătirea prealabilă a piesei de prelucrat

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

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

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

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

Strat protectiv

Aplicarea unui strat de protecție este cea mai importantă etapă a procesului de fabricație a PCB-ului, iar aceasta determină calitatea plăcii fabricate cu 90%. În prezent, există trei metode cele mai populare de aplicare a unui strat de protecție în mediul radioamator. Le vom lua în considerare în ordinea crescătoare a calității plăcilor obținute prin utilizarea lor.

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

Aplicarea manuală a stratului de protecție

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

Utilizarea „imprimantelor laser și tehnologiei fierului”

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

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

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

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

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

Folosesc această tehnologie de mulți ani (de când imprimanta laser a devenit disponibilă pentru mine).

Aplicarea fotorezistenților

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Gravurare

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

Clorura ferică (FeCl)

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

persulfat de amoniu

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

Soluție de acid clorhidric (HCI) și peroxid de hidrogen (H 2 O 2)

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

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

O soluție de acid citric și peroxid de hidrogen de la Radiokot

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

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

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

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

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

Curățarea piesei de prelucrat

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

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

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

Coatoritul se poate face în două moduri:

Imersie prin lipire

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

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

Concluzie

Cred că acest material îi va ajuta pe cititori să-și facă o idee despre proiectarea și fabricarea plăcilor de circuite imprimate. Iar pentru cei care încep să se ocupe de electronice, obțineți abilitățile de bază de a le face acasă.Pentru o cunoaștere mai completă a plăcilor cu circuite imprimate, vă recomand să citiți [L.2]. Poate fi descărcat de pe Internet.

Literatură

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

Există multe metode crearea de plăci cu circuite imprimate. Toate au atât plusuri, cât și minusuri. Principalele criterii pentru alegerea unei metode de creare a unei plăci de circuit imprimat sunt simplitatea, adică. capacitatea de a implementa folosind ceea ce este acasă sau la serviciu și precizie - cât de mult poți reduce distanța dintre piste fără a compromite circuitul. Poate că aceste criterii nu sunt cele mai importante, dar pentru mine simplitatea și acuratețea au fost întotdeauna cele mai importante.

Metoda pe care o voi descrie aici se numește „metoda de tăiere cu plotter”. Metoda este binecunoscută celor care sunt angajați în domeniul publicității în aer liber. În publicitatea exterioară, este necesar să tăiați litere, cifre, contururi pe hârtie adezivă. Desigur, puteți (ca și chinezii) să faceți totul manual, dar acolo unde este nevoie de precizie, un plotter vine în ajutor. În loc de un cartuş de cerneală pe un astfel de plotter, este instalat un cutter, care face tăieturi în stratul adeziv, lăsând intact substratul de hârtie.

Un plotter poate fi găsit în orice tipografie și pentru bani puțini poți tăia o placă de circuit imprimat cu o densitate foarte mare a pistei. Desenul plăcii de circuit imprimat trebuie să fie prezentat în formă vectorială, cel mai preferat format pentru aceasta este CorelDraw. Asta este despre crearea unei plăci de circuit imprimat în programul Corel Draw și conversația va merge mai jos.

Mai întâi trebuie să decideți asupra modelului plăcii de circuit imprimat. Există suficient material pe net pentru a găsi un desen pe tablă potrivit din punct de vedere al completitudinii și calității execuției. Ca toate desenele, fișierul va avea extensia: jpg, bmp, gif, tif...

Facem un desen al unei plăci de circuit imprimat. Calitatea imaginii poate fi fie foarte bună, fie nu foarte bună. De exemplu, iată ce am găsit.

Calitatea imaginii lasa de dorit, asa ca cu ajutorul oricarui editor grafic innobilam poza. Cel mai obișnuit editor este Photoshop, dar lucrul în acest program necesită abilități și luni de stăpânire, așa că puteți merge pe calea lungă și puteți face procesarea în programul standard Windows - Paint.

Scopul procesării este de a crește contrastul pieselor, de a elimina întreruperile inutile și de a decupa imaginea la dimensiunea dorită. Dacă toate acestea reușesc, atunci puteți trece imediat la instalarea programului CorelDraw. Toată procesarea le-am făcut pe o mașină foarte lentă (800 MHz, 384 Mb), așa că noile versiuni ale programului nu erau potrivite pentru mine, dar CorelDraw Graphics Suite X3 a fost perfect.

Pentru cei care nu sunt încă un virtuoz în Photoshop, dar în Paint rezultatele procesării au lăsat mult de dorit, voi descrie ce trebuie făcut cu imaginea pentru a obține cel mai bun rezultat. Desigur, imaginea trebuie procesată. Programul pentru aceasta este potrivit Sprint-Layout. Pentru a funcționa în acest program, imaginea originală procesată trebuie să aibă o rezoluție de cel mult 300 pe 300 de pixeli, extensie bmp și orice calitate. Rezoluția nu afectează nimic, atunci totul poate fi ajustat la dimensiunile reale ale plăcii de circuit imprimat, doar că programul Layout nu funcționează cu imagini mai mari de 300 pe 300 pixeli.

Sprint-Layout este un program pentru desenarea plăcilor de circuite imprimate pe una și două fețe, vă permite să copiați plăci cu circuite imprimate, ca să spunem așa, „din natură”. Această ultimă abilitate ne va fi de folos.

Lansăm programul Sprint-Layout.

„Fișier - fișier nou”, selectați dimensiunile viitorului desen al plăcii de circuit imprimat.

„Opțiuni - fundal”, deschideți vizualizarea plăcii de circuit imprimat în format bmp.

Aici trebuie să faceți puțină magie cu dimensiunile imaginii originale. Deși rezoluția maximă este de 300 pe 300 de pixeli, dar atunci când adăugați o imagine de 300 pe 150, imaginea s-a dovedit a fi tăiată clar în lungime, așa că prin creșterea rezoluției dpi, ajustăm dimensiunea imaginii. Dacă acest lucru nu funcționează, trebuie să modificați dimensiunile fizice ale imaginii în Photoshop.

Redesenăm tabla folosind instrumentele programului. Programul este în limba rusă și nu este atât de greu de înțeles. După desenare, salvați imaginea rezultată în format *.jpg.

După toată procesarea, ar trebui să obțineți ceva ca această imagine, trebuie doar să salvați stratul corect.

Adăugarea imaginii procesate la CorelDraw. Corel trebuie doar să transforme imaginea într-un desen vectorial pe care plotterul îl înțelege. Pentru asta:

1) deschideți programul și faceți clic pe „creați”

2) faceți clic pe „fișier - import” și selectați fișierul imagine procesat, apare o săgeată neagră indicând locul în care doriți să plasați imaginea, faceți clic dreapta pe ecran - apare imaginea

3) trebuie să convertiți imaginea într-un desen vectorial. Selectați „Bitmaps - Trace Bitmap - Imagine de înaltă calitate”

4) dacă contururile ferestrelor nu sunt vizibile, ceea ce se întâmplă când rezoluția desktopului este insuficientă, apăsați butonul „enter” sau apăsați OK și obținem așa ceva

5) pe paleta de culori de pe bara verticală din dreapta, cu butonul STÂNGA al mouse-ului, dați clic pe culoarea ALBĂ, iar cu butonul DREAPTA al mouse-ului - pe culoarea NEGRU. Acest lucru va face ca conturul pistelor să fie negru.

6) a primit două desene suprapuse unul peste altul. Una este imaginea originală, a doua este un desen vectorial. Mutăm unul față de celălalt, ținând apăsat butonul din dreapta al mouse-ului, selectăm imaginea cu urme întunecate și o ștergem cu butonul „Ștergere”, setăm dimensiunile plăcii de circuit imprimat (în antetul programului - dimensiunea obiectelor) . Ar trebui să obțineți un desen vectorial al contururilor plăcii de circuit, potrivit pentru tăierea pe un plotter

7) salvați desenul în format *.cdr și trimiteți-l pentru tăiere

După tăiere, filmul adeziv pe bază de hârtie are multe linii subțiri care trec prin stratul adeziv al filmului și formează urme.

Următorul pas este să îndepărtați întregul film dintre șine, lăsând urmele pe baza de hârtie. Alegeți cu atenție un loc în colțul dintre șine cu un cuțit ascuțit și trageți ușor spre scândură și în sus. Este necesar să monitorizați urmele astfel încât să nu rămână niciuna pe filmul care este îndepărtat. Dacă pista se ridică de pe baza de hârtie, atunci trebuie să fie înapoiată în liniște la locul său cu o unghie.

Nu atingeți filmul decapat cu zone de film încă nedecapat și piste terminate. Filmele se vor lipi și vor fi greu de îndepărtat. Dacă tăierea se face cu o calitate înaltă, iar șenilele sunt mari, atunci fără abilități speciale puteți face această operație prima dată.

Deasupra pistelor pentru a le transfera de pe baza de hârtie pe baza din fibră de sticlă, rulăm o peliculă transparentă cu un strat adeziv și scoatem cu grijă baza de hârtie, lăsând urmele lipite de filmul transparent. Acest film este disponibil în tipografii și de obicei vine cu o folie adeziva. Se pare că urmele de pe partea colorată sunt lipite de filmul transparent, iar pe partea laterală a stratului adeziv atârnă pur și simplu în aer.

Pregătim complet placa pentru a transfera piese pe ea.

Placa trebuie să fie curată, fără pete grase, care ar putea împiedica șinele să se fixeze corect, așa că curățăm placa cu șmirghel, degresăm și uscam.

Rulăm filmul cu urme pe partea de folie a fibrei de sticlă. Laminarea presupune o presiune ușoară, dar fermă asupra șenilor cu un burete dur care nu va zgâria pelicula. Apoi îndepărtați cu grijă folia, astfel încât toate urmele să rămână pe placa de circuit imprimat.

Încălzim filmul pentru o mai bună aderență a filmului la placă folosind un uscător de păr sau un încălzitor cu ventilator, murăm, clătim, găurim, scoatem urmele de film, curățăm urmele cu șmirghel și șmirghele.

Pregătirea plăcii de circuit imprimat are loc în mai multe etape:

1. Tăiați folia de fibră de sticlă la dimensiunea plăcii de circuit imprimat, lăsând goluri pentru fixare.

2. Curățați stratul de folie din fibră de sticlă cu șmirghel fin până la strălucire, degresați cu „nefras” sau alt solvent care nu lasă dungi și pete și uscați.

3. Aplicați urmele viitorului circuit în orice mod adecvat.

4. Gravați placa într-o soluție de clorură ferică.

5. Clătiți și uscați placa de circuit imprimat.

6. Găuriți găuri cu un burghiu mic.

7. Îndepărtați stratul protector al șenilelor.

8. Curățați, degresați, uscați.

9. Aplicați un strat subțire de lipit pe toate pistele, lăsând găurile nesudate.

10. Lipiți piesele.

Multe surse sugerează pre-curățarea suprafeței foliei de cupru cu șmirghel. Părerea mea personală este că acest lucru nu merită absolut făcut. Pentru a curăța și degresa tabla, este mai bine să folosiți o gumă obișnuită de papetărie și acetonă. Este mai bine să nu folosiți o cârpă pentru aplicarea unui degresant (acetonă) - pot rămâne particule de fibre, este mai bine să folosiți hârtie igienică destul de tare. Dacă placa semifabricată are urme de neșters, atunci trebuie mai întâi ținută timp de 1-2 minute într-o soluție de gravare (până când apare tocitura), apoi repetați procedurile descrise mai sus. Urmează desenul. Care dintre metodele pe care le utilizați în acest caz (desenarea unui desen manual, tehnologia de călcat cu laser, fotorezist) nu contează - totul depinde de capacitățile dumneavoastră. Acesta este urmat de cel mai important și responsabil proces, de care depinde toată munca dumneavoastră preliminară minuțioasă - procesul de gravare a pistelor sau, așa cum l-ar numi corect chimiștii profesioniști - procesul de înlocuire. Să ne oprim asupra ei mai detaliat. De-a lungul evoluției echipamentelor electronice, radioamatorii au folosit o varietate de substanțe chimice în aceste scopuri. Voi încerca să le descriu - este foarte posibil ca o astfel de descriere practică să fie utilă pentru un radioamator începător dintr-o așezare îndepărtată de centrele regionale, deoarece reactivii moderni pur și simplu nu pot fi obținuți acolo; pentru profesioniști, le va ajuta să le reîmprospăteze memoria. Asa de. Există diferite compoziții pentru gravarea materialului folie. Iată rețetele pentru cele principale.

1. Pentru gravarea forțată (4-6 minute), utilizați următoarea compoziție (în părți de masă): 38% acid clorhidric (densitate 1,19 g * cm), 18% peroxid de hidrogen (medical) (perhidrol). Mai întâi, se amestecă 40 de părți de apă și 40 de părți de peroxid de hidrogen, apoi se adaugă 20 de părți de acid. Desenul plăcii se aplică cu vopsea rezistentă la acid de tip NTs-11.

2. Se dizolvă 4-6 tablete de peroxid de hidrogen într-un pahar cu apă rece și se adaugă cu grijă 15-25 ml de acid sulfuric concentrat. Timpul de gravare a plăcii în această soluție este de aproximativ 1 oră la temperatura camerei.

3. În 500 ml apă fierbinte (80 de grade Celsius), dizolvați 4 linguri de sare de masă și 2 linguri de sulfat de cupru. Soluția devine verde închis la culoare. Timpul de gravare la temperatura camerei este de aproximativ 8 ore. Dacă soluția este încălzită constant (50 de grade Celsius), atunci timpul de gravare se va reduce considerabil.

4. În 1 litru de apă fierbinte (60-70 de grade) se dizolvă 350 g de anhidridă cromică și se adaugă 50 g de sare de masă. După ce soluția s-a răcit, începe gravarea. Timp de gravare de la 20 la 60 de minute. Procesul poate fi accelerat prin adăugarea a 50 g de acid sulfuric concentrat în soluție.

5. Se folosește și o soluție apoasă de acid azotic. În funcție de concentrația acidului, timpul de decapare poate varia de la 2 minute la 1 oră.

6. Și în sfârșit, soluția cea mai folosită astăzi este o soluție de clorură ferică cu apă. În 200 ml de apă caldă (35-40 grade Celsius) se dizolvă 150 de grame de clorură ferică în pulbere. Timpul de gravare depinde de concentrația soluției și de încălzirea acesteia. De asemenea, puteți accelera procesul prin adăugarea de 10-30% acid clorhidric în soluția de clorură ferică.

7. Recent, în magazinele de electronice a apărut o altă substanță nouă care a înlocuit clorura ferică - persulfatul de sodiu (natriumpersulfat) - o pulbere cristalină albă. Se diluează după cum urmează: 250 de grame de persulfat de sodiu se toarnă în 0,5 litri de apă caldă și se agită până se dizolvă complet. Toata lumea. Soluția este gata de utilizare. În timpul reacției de substituție, este de dorit să se păstreze soluția în stare încălzită (35-50 de grade Celsius). Cred că în curând persulfatul de sodiu (împreună cu un reactiv similar pentru gravarea plăcilor de circuite - persulfatul de amoniu) va înlocui complet clorura ferică din utilizarea radioamatorilor.

Aș dori să spun câteva cuvinte despre echiparea echipamentelor pentru plăci de gravat și despre procesul în sine. În primul rând, este nevoie de un încălzitor pentru a menține constant temperatura dorită a soluției de decapare.

Personal, folosesc o platformă de încălzire de la o cafetieră electrică dezafectată. Puterea elementului de încălzire din acesta este de 0,5 kW.

Puteți folosi o sobă electrică convențională și alte metode de încălzire - există ceva de lucrat la fanteziile unui bricolaj. Desi paharele din otel inoxidabil sunt aplicabile ca vase, este mai bine sa le inlocuiesti cu sticla de cuart mai rezistenta chimic (se gasesc in magazinele specializate care comercializeaza componente chimice) sau abajururi din aceeasi sticla.

Dacă placa este unilaterală, este mai bine să o atașați cu partea laterală a radioelementelor pe o bucată de spumă și apoi să o coborâți cu partea laterală a modelului imprimat într-un recipient cu o soluție de gravare - placa va pluti liber în soluția de gravare, iar substanțele rezultate din reacția de substituție se vor depune pe fundul vasului.

Adoptarea tuturor acestor măsuri face posibilă obținerea de plăci cu circuite imprimate de calitate aproape de fabrică, cu o lățime a căii de 0,5-0,3 mm, care poate servi deja ca o condiție prealabilă pentru dezvoltarea de noi dispozitive bazate pe cel mai recent radio de înaltă densitate. elemente, de exemplu, microcontrolere STM32 și multe altele, care esența sa este o realizare incontestabilă și un pas în viitor! Autorul materialului: Elektrodych.