▷ Що таке друкована плата або друкована плата. використання, як це зроблено

Ви коли-небудь чули термін PCB або інтегральна плата ? Якщо ви не знаєте, що це таке, ми пояснимо це вам у цій статті. Під час читання цієї статті вас оточують друковані плати; у вас декілька на вашому ПК, моніторі, миші, а також на мобільному телефоні. Кожен електронний елемент побудований за допомогою друкованої плати або, принаймні, її "внутрішніх органів".

Зміст індексу

Використання друкованих плат було велетенським кроком еволюції електронних пристроїв, оскільки воно забезпечувало інноваційний метод з'єднання елементів без використання електричних кабелів. Сьогоднішній світ не був би таким самим без винаходу друкованих плат, тому давайте подивимося, що вони бувають і як їх виготовляють

Що таке друкована плата

PCB - це абревіатура для друкованої плати, але ми використовуємо абревіатуру англійською мовою (Printed Circuit Board), щоб не плутати її, наприклад, із слотами PCI нашого ПК.

Ну а друкована плата - це в основному фізична підтримка, де електронні та електричні компоненти встановлені між собою. Такими компонентами можуть бути мікросхеми, конденсатори, діоди, резистори, роз'єми тощо. Якщо ви подивитеся на комп'ютер усередині, ви побачите, що є кілька плоских дощок з великою кількістю наклеєних на нього компонентів, це материнська плата, і вона складається з друкованої плати та компонентів, про які ми згадали

Для підключення кожного елемента на друкованій платі ми використовуємо серію надзвичайно тонких мідних струмопровідних доріжок, які генерують рейку, провідник, як би кабелем. У найпростіших схемах у нас є тільки електропровідні доріжки з однієї або обох сторін друкованої плати, але в більш повних - електричні доріжки і навіть компоненти, складені в декілька їх шарів.

Основна підтримка цих доріжок та компонентів - це поєднання склопластику, армованого керамічними матеріалами, смолами, пластиком та іншими непровідними елементами. Хоча такі компоненти, як целюлоїдні та електропровідні сліди фарби, зараз використовуються для виготовлення гнучких друкованих плат.

Перша інтегральна плата була побудована в 1936 році вручну інженером Полом Ейслером для використання радіо. Звідти процеси були автоматизовані для широкомасштабного виготовлення спочатку радіостанціями, а потім усіма компонентами.

Що всередині плати?

Друковані схеми складаються з серії провідних шарів, принаймні найскладніших. Кожен з цих провідних шарів відокремлюється ізолюючим матеріалом, який називається підкладкою. Отвори, які називаються віасами, використовуються для з'єднання багатошарових доріжок, які можуть пройти повністю через друковану плату або лише пройти на певну глибину.

Підкладка може бути різної композиції, але завжди з непровідних матеріалів, так що кожна з електричних доріжок несе власний сигнал і напругу. Найбільш широко використовуваний в даний час називається Pértinax, який в основному являє собою папір, покритий смолою, дуже простий в обробці і в машині. Але у високопродуктивному обладнанні використовується сполука під назвою FR-4, яка є вогнестійким смолою з склопластиком.

Зі свого боку, електронні компоненти майже завжди будуть знаходитись у зовнішній зоні друкованих плат та встановлюватись з обох сторін, щоб у повній мірі скористатися їх розширенням. Перш ніж створювати електричні доріжки, різні шари друкованої плати формуються лише підкладкою та деякими дуже тонкими листами міді чи іншим електропровідним матеріалом, і саме через машину, подібну до принтера, вони будуть створені і за допомогою справедливого процесу довгий і складний.

Процес створення PCB

Ми вже знаємо, з чого виготовлені інтегральні плати, але було б дуже цікаво знати, як вони виготовлені. Більше того, ми можемо створити базову інтегральну схему самостійно, купивши одну з цих плат, але, звичайно, процес буде сильно відрізнятися від того, що використовується насправді.

Дизайн друкованої плати за допомогою програмного забезпечення

Все починається з проектування друкованої плати, відстеження електричних доріжок, необхідних для підключення компонентів, а також перерахування кількості шарів, необхідних для того, щоб можна було генерувати всі з'єднання, необхідні для компонентів.

Цей процес здійснюється за допомогою комп'ютерного програмного забезпечення CAM, такого як TinyCAD або DesignSpark PCB, широко використовується в інженерній кар'єрі. Не тільки розроблені електричні доріжки, але також створюються різні етикетки для переліку встановлених компонентів та ідентифікації кожного роз'єму.

Всі необхідні кроки в процесі розробки будуть задокументовані, щоб виробник точно знав, що робити, коли проект надсилається вам.

Шовкографія і фотографічний макет

Після розробки ми передаємо проект безпосередньо виробнику, і саме там розпочнеться фізичне створення друкованої плати. Наступний процес називається фотографічним трасуванням, при якому принтерний апарат (фотоплоттер) лазером відстежує графік за допомогою масок з'єднання електронних елементів.

Для цього використовується тонкий лист електропровідного металу розміром близько 7 тис. Дюйма. Ці маски згодом служать для визначення місця склеювання електронних компонентів. У більш досконалих процесах цей процес виконується безпосередньо на друкованій платі з принтером, який гравірує маски з'єднання з цим металом.

Друк на внутрішньому шарі

Наступне, що робиться - це друк на друкованій платі різних внутрішніх електричних доріжок спеціальним складом. Це передбачає "фарбування" негативу електричних доріжок на аркуші, щоб створити провідний малюнок з фоточутливим або сухим плівковим матеріалом. Що ж, ця створена плівка піддається впливу лазера або ультрафіолетового світла, щоб видалити зайвий матеріал і тим самим створити негатив кінцевої ланцюга.

Цей процес виконується, якщо на друкованій платі є внутрішні шари з провідними доріжками. Крім того, цей процес буде повторюватися на зовнішніх шарах друкованої плати для створення остаточних мідних доріжок і відповідно до схеми конструкції.

Інспекція та перевірка (AOI)

Після того, як зроблені різні шари провідних доріжок, машина перевірить, чи всі вони правильні та працюють добре. Це робиться автоматично, порівнюючи оригінальний дизайн з фізичним друком, шукати шорти або зламані доріжки.

Плівка іржа і ламінування

Кожен із аркушів, надрукованих провідними доріжками, проходить оксидну обробку для підвищення можливостей та довговічності мідних доріжок кожного шару.

Завдяки цьому процесу буде уникнути розшарування різних провідних шарів і доріжок на особливо чутливих друкованих плат або з великою кількістю компонентів, таких як комп'ютери.

Наступне, що потрібно зробити - це скласти остаточну друковану плату, для цього кожен з шарів ланцюга буде з'єднаний за допомогою склопластикових листів з епоксидною смолою, Pértinax або будь-яким іншим використовуваним методом. Все це буде ідеально склеєне за допомогою гідравлічного преса і саме так ми отримаємо інтегральну плату.

Свердління отворів

У всіх випадках нам потрібно буде зробити ряд отворів на друкованих плат, просвердлюючи, щоб мати можливість з'єднати різні мідні шари та доріжки. Також нам знадобляться повні перфорації, щоб мати можливість утримувати електронні елементи або різні роз’єми або слоти розширення.

Процес буріння повинен бути надзвичайно точним, щоб зберегти цілісність ПХБ, тому для твердого матеріалу, що існує, використовуються головки карбіду вольфраму.

Металеві отвори

Для того, щоб ці отвори налагодили зв’язок з різними внутрішніми доріжками, для забезпечення необхідної провідності знадобиться процес обшивки тонкою мідною плівкою. Ці шпони становитимуть від 40 до 60 мільйонів дюйма.

ПХБ готова простежити мідні доріжки на зовнішніх гранях.

Відкрита доріжка плівки та гальванічного покриття

Тепер ми створимо зовнішні електропровідні доріжки, і для цього будемо виконувати ту саму процедуру, що і для створення внутрішніх доріжок. Спочатку ми створюємо суху плівку як негатив кінцевого контуру. Потім за допомогою лазера створюються простори, де збирається мідь, для створення струмопровідних доріжок.

І тоді ПХБ пройде процес гальванічного покриття, який полягає в склеюванні міді на ділянках, вільних від сухої фольги і тим самим формуючи електричні сліди ПХБ. Друкована плата поміщена в мідну ванну і буде електролітично приєднана до струмопровідних моделей, щоб створити доріжки розміром до 0, 001 дюйма.

Потім поверх міді буде доданий ще один шар олова, щоб захистити цю хімічну атаку, коли ми переходимо до процесу СЕС або " стрип-травлення-смуга"

Стрічка травильної стрічки

Це передостанній крок, надлишок міді буде видалений з друкованої плати, надлишок буде той, який ми не занурили в олово. Таким чином залишиться тільки захищена оловом мідь.

Згодом ми також повинні видалити олово шляхом хімічної обробки, щоб остаточно залишити лише мідні сліди, які, нарешті, стануть тими, що з'єднують компоненти та транспортують електроенергію.

Тепер інший процес AOI перевірить, що все правильно, щоб остаточно записати маску та легенду.

Паяльна маска та легенда

Нарешті, на електронну плату буде застосована паяльна маска, щоб згодом можна було припаяти компоненти до доріжок правильно та саме там, де вони повинні йти.

Тоді також друкується складна легенда, інформація, яку дизайнер хотів надати на друкованій платі, наприклад, назва з'єднувачів, код елемента тощо. Крім того, остаточний дизайн друкованої плати також буде виготовлений з кольорами, які виробник хоче надати їй, як ми бачимо на ігрових материнських платах тощо.

Зварювання компонентів та заключні випробування

Друкована плата готова, і лише компоненти будуть додані за допомогою високоточної зброї робота і відповідних слотів. Таким чином плата готова пройти електричне випробування та перевірити, чи працює вона правильно.

Також ми додамо маски з'єднання, щоб правильно зварити ці елементи.

Висновок та заключні слова

Ну, це все про те, що таке друкована плата і як вони виготовляються. Як ви бачите, процес досить складний і вимагає багатьох кроків, ми повинні мати на увазі, що точність повинна бути максимальною, щоб згодом він працював так, як очікувалося.

Друковані плати стають все складнішими, з тонкішими і щільнішими доріжками, щоб можна було розмістити величезну кількість компонентів за дуже мало місця.

Ми також рекомендуємо відвідати наш путівник з найкращих материнських плат на ринку

І вам також будуть цікаві такі підручники:

Якщо у вас є якісь питання або хочете внести виправлення, напишіть нам у коментарях. Сподіваємось, інформація цікава.