Τυπωμένου κυκλώματος (PCB) είναι ο ακρογωνιαίος λίθος σχεδόν όλων των ηλεκτρονικών συσκευών. Αυτά τα εκπληκτικά PCB μπορούν να βρεθούν σε πολλά προηγμένα και βασικά ηλεκτρονικά είδη, όπως τηλέφωνα Android, φορητούς υπολογιστές, υπολογιστές, αριθμομηχανές, έξυπνα ρολόγια και άλλα. Σε πολύ βασική γλώσσα, ένα PCB είναι ένας πίνακας που κατευθύνει ηλεκτρονικά σήματα σε μια συσκευή, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα τις ηλεκτρικές επιδόσεις και τις απαιτήσεις της συσκευής να τις ορίζει ο σχεδιαστής.

Το PCB αποτελείται από ένα υπόστρωμα κατασκευασμένο από υλικό FR-4 και διαδρομές χαλκού σε όλο το κύκλωμα με σήματα σε όλη την πλακέτα.

Πριν από το σχεδιασμό PCB, ο σχεδιαστής ηλεκτρονικών κυκλωμάτων πρέπει να επισκεφθεί το εργαστήριο κατασκευής PCB για να κατανοήσει πλήρως την ικανότητα και τους περιορισμούς της κατασκευής PCB. Εγκαταστάσεις. Αυτό είναι σημαντικό επειδή πολλοί σχεδιαστές PCB δεν γνωρίζουν τους περιορισμούς των εγκαταστάσεων παραγωγής PCB και όταν στέλνουν ένα έγγραφο σχεδιασμού σε ένα κατάστημα/εγκατάσταση κατασκευής PCB, επιστρέφουν και ζητούν αλλαγές για να ικανοποιήσουν την ικανότητα/όρια της διαδικασίας κατασκευής PCB. Ωστόσο, εάν ο σχεδιαστής κυκλωμάτων εργάζεται για μια εταιρεία που δεν διαθέτει εσωτερικό κατάστημα κατασκευής PCB και η εταιρεία αναθέτει το έργο σε ξένο εργοστάσιο κατασκευής PCB, τότε ο σχεδιαστής πρέπει να επικοινωνήσει με τον κατασκευαστή στο διαδίκτυο και να ζητήσει όρια ή προδιαγραφές, όπως ως μέγιστο πάχος πλάκας χαλκού ανά λεπτό, μέγιστος αριθμός στρωμάτων, ελάχιστο άνοιγμα και μέγιστο μέγεθος πάνελ PCB.

Σε αυτό το έγγραφο, θα επικεντρωθούμε στη διαδικασία κατασκευής του PCB, οπότε αυτό το έγγραφο θα είναι χρήσιμο για τους σχεδιαστές κυκλωμάτων να κατανοήσουν σταδιακά τη διαδικασία κατασκευής PCB, για να αποφύγουν λάθη στο σχεδιασμό.

Βήματα διαδικασίας κατασκευής PCB

Βήμα 1: Σχεδιασμός PCB και αρχεία GERBER

< p&gt; Οι σχεδιαστές κυκλωμάτων σχεδιάζουν σχηματικά διαγράμματα στο λογισμικό CAD για σχεδιασμό PCB διάταξης. Ο σχεδιαστής πρέπει να συντονιστεί με τον κατασκευαστή του PCB σχετικά με το λογισμικό που χρησιμοποιείται για τη διαμόρφωση του σχεδίου PCB, έτσι ώστε να μην υπάρχουν προβλήματα συμβατότητας. Το πιο δημοφιλές λογισμικό σχεδιασμού CAD PCB είναι το Altium Designer, Eagle, ORCAD και το Mentor PADS.

Αφού το σχέδιο PCB γίνει αποδεκτό για κατασκευή, ο σχεδιαστής θα δημιουργήσει ένα αρχείο από το αποδεκτό σχέδιο του κατασκευαστή PCB. Αυτό το αρχείο ονομάζεται αρχείο GERBER. Τα αρχεία Gerber είναι τυπικά αρχεία που χρησιμοποιούνται από τους περισσότερους κατασκευαστές PCB για την εμφάνιση στοιχείων της διάταξης PCB, όπως στρώματα παρακολούθησης χαλκού και μάσκες συγκόλλησης. Τα αρχεία Gerber είναι 2D διανυσματικά αρχεία εικόνας. Το εκτεταμένο Gerber παρέχει τέλεια απόδοση.

Το λογισμικό διαθέτει αλγόριθμους καθορισμένους από τον χρήστη/σχεδιαστή με βασικά στοιχεία όπως το πλάτος του ίχνους, το διάστημα μεταξύ των άκρων της πλάκας, το διάστημα ίχνους και οπών και το μέγεθος οπών. Ο αλγόριθμος εκτελείται από τον σχεδιαστή για να ελέγξει τυχόν σφάλματα στο σχέδιο. Αφού επικυρωθεί το σχέδιο, αποστέλλεται στον κατασκευαστή PCB όπου ελέγχεται για DFM. Οι έλεγχοι DFM (Manufacturing Design) χρησιμοποιούνται για τη διασφάλιση ελάχιστων ανοχών για τα σχέδια PCB.

< β> Βήμα 2: GERBER στη φωτογραφία

Ο ειδικός εκτυπωτής που χρησιμοποιείται για την εκτύπωση φωτογραφιών PCB ονομάζεται plotter. Αυτοί οι σχεδιαστές θα εκτυπώσουν πίνακες κυκλωμάτων σε φιλμ. Αυτές οι μεμβράνες χρησιμοποιούνται για την εικόνα PCBS. Οι επιμελητές είναι πολύ ακριβείς στις τεχνικές εκτύπωσης και μπορούν να παρέχουν εξαιρετικά λεπτομερή σχέδια PCB.

Το πλαστικό φύλλο που αφαιρείται από το σχεδιαστή είναι ένα PCB τυπωμένο με μαύρο μελάνι. Στην περίπτωση του εσωτερικού στρώματος, το μαύρο μελάνι αντιπροσωπεύει το αγώγιμο κομμάτι χαλκού, ενώ το κενό μέρος είναι το μη αγώγιμο τμήμα. Από την άλλη πλευρά, για το εξωτερικό στρώμα, το μαύρο μελάνι θα χαράσσεται και η κενή περιοχή θα χρησιμοποιηθεί για τον χαλκό. Αυτές οι μεμβράνες πρέπει να αποθηκεύονται σωστά για να αποφευχθούν περιττές επαφές ή δακτυλικά αποτυπώματα.

Κάθε στρώμα έχει τη δική του ταινία. Η μάσκα συγκόλλησης έχει ξεχωριστή μεμβράνη. Όλες αυτές οι μεμβράνες πρέπει να ευθυγραμμιστούν μεταξύ τους για να σχεδιάσουν την ευθυγράμμιση του PCB. Αυτή η ευθυγράμμιση PCB επιτυγχάνεται με τη ρύθμιση του πάγκου εργασίας στον οποίο ταιριάζει η μεμβράνη και η βέλτιστη ευθυγράμμιση μπορεί να επιτευχθεί μετά από μικρή βαθμονόμηση του πάγκου εργασίας. Αυτές οι μεμβράνες πρέπει να έχουν οπές ευθυγράμμισης για να συγκρατούνται μεταξύ τους με ακρίβεια. Ο πείρος εντοπισμού θα χωρέσει στην οπή εντοπισμού.

Βήμα 3: Εσωτερική εκτύπωση: φωτοανθεκτική και χαλκός

Αυτά τα φωτογραφικά φιλμ εκτυπώνονται τώρα σε αλουμινόχαρτο. Η βασική δομή ενός PCB είναι κατασκευασμένη από πολυστρωματικό υλικό. Το βασικό υλικό είναι εποξειδική ρητίνη και ίνες γυαλιού που ονομάζεται βασικό υλικό. Το έλασμα λαμβάνει τον χαλκό που αποτελεί το PCB. Το υπόστρωμα παρέχει μια ισχυρή πλατφόρμα για το PCBS. Και οι δύο πλευρές καλύπτονται με χαλκό. Η διαδικασία περιλαμβάνει την αφαίρεση του χαλκού για να αποκαλυφθεί ο σχεδιασμός της ταινίας.

Η απολύμανση είναι σημαντική για τον καθαρισμό του PCBS από φύλλα χαλκού. Βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχουν σωματίδια σκόνης στο PCB. Διαφορετικά, το κύκλωμα μπορεί να είναι σύντομο ή ανοιχτό

Χρησιμοποιείται πλέον φωτορεμιστική ταινία. Το Photoresist είναι κατασκευασμένο από φωτοευαίσθητες χημικές ουσίες που σκληραίνουν όταν εφαρμόζεται υπεριώδης ακτινοβολία. Πρέπει να διασφαλιστεί ότι το φωτογραφικό φιλμ και το φιλμ φωτοανθεκτικό ταιριάζουν ακριβώς.

Αυτά τα φωτογραφικά και φωτολιθογραφικά φιλμ προσαρτώνται στο έλασμα στερεώνοντας καρφίτσες. Τώρα εφαρμόζεται η υπεριώδης ακτινοβολία. Το μαύρο μελάνι στη φωτογραφική μεμβράνη θα μπλοκάρει το υπεριώδες φως, αποτρέποντας έτσι τον χαλκό από κάτω και δεν θα σκληρύνει το φωτοανθεκτικό κάτω από τα ίχνη μαύρου μελανιού. Η διαφανής περιοχή θα υποβληθεί σε υπεριώδη ακτινοβολία, σκληρύνοντας έτσι την περίσσεια φωτοανθεκτικό που θα αφαιρεθεί.

Η πλάκα στη συνέχεια καθαρίζεται με αλκαλικό διάλυμα για να απομακρυνθεί η περίσσεια φωτοανθεκτικότητας. Η πλακέτα θα στεγνώσει τώρα.

Το PCBS μπορεί τώρα να καλύψει τα χάλκινα σύρματα που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή κυκλωμάτων με απωθητικά διάβρωσης. Εάν ο πίνακας είναι δύο στρωμάτων, τότε θα χρησιμοποιηθεί για γεώτρηση, διαφορετικά θα γίνουν περισσότερα βήματα.

Βήμα 4: Αφαιρέστε τον ανεπιθύμητο χαλκό

Χρησιμοποιήστε ένα ισχυρό διάλυμα διαλύτη χαλκού για να αφαιρέσετε την περίσσεια χαλκού, ακριβώς όπως ένα αλκαλικό διάλυμα αφαιρεί την περίσσεια φωτοανθεκτικότητας. Ο χαλκός κάτω από το σκληρυμένο φωτοανθεκτικό δεν θα αφαιρεθεί.

Το πλέον σκληρυμένο φωτοανθεκτικό θα αφαιρεθεί για να προστατεύσει τον απαιτούμενο χαλκό. Αυτό γίνεται με έκπλυση του PCB με άλλο διαλύτη.

Βήμα 5: Ευθυγράμμιση στρώματος και οπτική επιθεώρηση

Αφού προετοιμαστούν όλα τα στρώματα, ευθυγραμμίζονται μεταξύ τους. Αυτό μπορεί να γίνει με σφράγιση της οπής εγγραφής όπως περιγράφεται στο προηγούμενο βήμα. Οι τεχνικοί τοποθετούν όλα τα στρώματα σε ένα μηχάνημα που ονομάζεται “οπτική διάτρηση”. Αυτό το μηχάνημα θα ανοίξει με ακρίβεια τρύπες.

Ο αριθμός των επιπέδων που τοποθετούνται και τα σφάλματα που εμφανίζονται δεν μπορούν να αντιστραφούν.

Ένας αυτόματος οπτικός ανιχνευτής θα χρησιμοποιήσει λέιζερ για να ανιχνεύσει τυχόν ελαττώματα και να συγκρίνει την ψηφιακή εικόνα με ένα αρχείο Gerber.

Βήμα 6: Προσθέστε στρώματα και συνδέσεις

Σε αυτό το στάδιο, όλα τα στρώματα, συμπεριλαμβανομένου του εξωτερικού στρώματος, είναι κολλημένα μεταξύ τους. Όλα τα στρώματα θα στοιβάζονται πάνω από το υπόστρωμα.

Το εξωτερικό στρώμα είναι κατασκευασμένο από υαλοβάμβακα «προ -εμποτισμένο» με μια εποξική ρητίνη που ονομάζεται προ -εμποτισμένη. Το πάνω και το κάτω μέρος του υποστρώματος θα καλυφθούν με λεπτές στρώσεις χαλκού χαραγμένες με γραμμές ιχνών χαλκού.

Τραπέζι βαρέως χάλυβα με μεταλλικούς σφιγκτήρες για συγκόλληση/πίεση στρώσεων. Αυτά τα στρώματα είναι καλά στερεωμένα στο τραπέζι για να αποφευχθεί η κίνηση κατά τη βαθμονόμηση.

Εγκαταστήστε το στρώμα prepreg στον πίνακα βαθμονόμησης και, στη συνέχεια, τοποθετήστε το στρώμα υποστρώματος σε αυτό και, στη συνέχεια, τοποθετήστε την πλάκα χαλκού. Περισσότερες πλάκες προετοιμασίας τοποθετούνται με παρόμοιο τρόπο και τελικά το φύλλο αλουμινίου ολοκληρώνει τη στοίβα.

Ο υπολογιστής θα αυτοματοποιήσει τη διαδικασία της πρέσας, θερμαίνοντας τη στοίβα και ψύξοντάς την με ελεγχόμενο ρυθμό.

Τώρα οι τεχνικοί θα αφαιρέσουν τον πείρο και την πλάκα πίεσης για να ανοίξουν τη συσκευασία.

Βήμα 7: Τρυπήστε τρύπες

Τώρα ήρθε η ώρα να ανοίξετε τρύπες στο στοιβασμένο PCBS. Τα τρυπάνια ακριβείας μπορούν να επιτύχουν οπές διαμέτρου 100 μικρών με υψηλή ακρίβεια. Το bit είναι πνευματικό και έχει ταχύτητα άξονα περίπου 300K RPM. Αλλά ακόμη και με αυτήν την ταχύτητα, η διαδικασία γεώτρησης χρειάζεται χρόνο, επειδή κάθε τρύπα χρειάζεται χρόνο για να τρυπήσει τέλεια. Ακριβής ταυτοποίηση της θέσης δυαδικών ψηφίων με αναγνωριστικά με βάση ακτίνες Χ.

Τα αρχεία διάτρησης δημιουργούνται επίσης από τον σχεδιαστή PCB σε πρώιμο στάδιο για τον κατασκευαστή του PCB. Αυτό το αρχείο τρυπανιού καθορίζει τη λεπτή κίνηση του δυαδικού ψηφίου και καθορίζει τη θέση του τρυπανιού.Αυτές οι τρύπες θα καλυφθούν τώρα μέσω οπών και οπών.

Βήμα 8: Επένδυση και εναπόθεση χαλκού

Μετά από προσεκτικό καθαρισμό, ο πίνακας PCB εναποτίθεται τώρα χημικά. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, λεπτά στρώματα (πάχους 1 μικρού) χαλκού εναποτίθενται στην επιφάνεια του πάνελ. Ο χαλκός ρέει στη γεώτρηση. Τα τοιχώματα των οπών είναι πλήρως επιχρυσωμένα. Ολόκληρη η διαδικασία εμβάπτισης και αφαίρεσης ελέγχεται από έναν υπολογιστή

Βήμα 9: Εικόνα το εξωτερικό στρώμα

Όπως και με το εσωτερικό στρώμα, το φωτοανθεκτικό εφαρμόζεται στο εξωτερικό στρώμα, το πάνελ prepreg και το φιλμ μαύρης μελάνης που συνδέονται μεταξύ τους έχουν σκάσει τώρα στο κίτρινο δωμάτιο με υπεριώδες φως. Η φωτοαντίσταση σκληραίνει. Ο πίνακας πλένεται τώρα με μηχανή για να αφαιρεθεί η αντίσταση σκλήρυνσης που προστατεύεται από την αδιαφάνεια του μαύρου μελανιού.

Βήμα 10: Επένδυση εξωτερικού στρώματος:

Μια ηλεκτρολυτική πλάκα με ένα λεπτό στρώμα χαλκού. Μετά την αρχική επίστρωση χαλκού, το πάνελ κονσερβοποιείται για να αφαιρεθεί τυχόν χαλκός που έχει απομείνει στην πλάκα. Ο κασσίτερος κατά τη φάση χάραξης εμποδίζει το απαιτούμενο τμήμα του πάνελ να στεγανοποιηθεί με χαλκό. Η χάραξη αφαιρεί τον ανεπιθύμητο χαλκό από τον πίνακα.

Βήμα 11: Χαράξτε

Ο ανεπιθύμητος χαλκός και ο χαλκός θα αφαιρεθούν από το υπολειπόμενο στρώμα αντίστασης. Τα χημικά χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό της περίσσειας χαλκού. Ο κασσίτερος, από την άλλη πλευρά, καλύπτει τον απαιτούμενο χαλκό. Τώρα οδηγεί τελικά στη σωστή σύνδεση και διαδρομή

Βήμα 12: Εφαρμογή μάσκας συγκόλλησης

Καθαρίστε τον πίνακα και το μελάνι εποξειδικής συγκόλλησης θα καλύψει τον πίνακα. Η υπεριώδης ακτινοβολία εφαρμόζεται στην πλάκα μέσω της φωτογραφικής μεμβράνης της μάσκας συγκόλλησης. Το επικαλυμμένο τμήμα παραμένει ακατέργαστο και θα αφαιρεθεί. Τώρα τοποθετήστε την πλακέτα κυκλώματος στο φούρνο για να επισκευάσετε την ταινία συγκόλλησης.

Βήμα 13: Επιφανειακή επεξεργασία

Το HASL (Hot Air Solder Leveling) παρέχει επιπλέον δυνατότητες συγκόλλησης για το PCBS. Το RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fabrication/) προσφέρει βύθιση χρυσού και βύθιση αργύρου HASL. Το HASL παρέχει ομοιόμορφα τακάκια. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το φινίρισμα της επιφάνειας.

Βήμα 14: Εκτύπωση οθόνης

< p&gt;

Το PCBS βρίσκεται στο τελικό στάδιο και δέχεται εκτύπωση/γραφή inkjet στην επιφάνεια. Αυτό χρησιμοποιείται για την αναπαράσταση σημαντικών πληροφοριών που σχετίζονται με το PCB.

Βήμα 15: Ηλεκτρική δοκιμή

Το τελικό στάδιο είναι η ηλεκτρική δοκιμή του τελικού PCB. Η αυτόματη διαδικασία επαληθεύει τη λειτουργικότητα του PCB ώστε να ταιριάζει με τον αρχικό σχεδιασμό. Στο RayPCB, προσφέρουμε δοκιμές πτήσης με βελόνες ή δοκιμές στο κρεβάτι των νυχιών.

Βήμα 16: Αναλύστε

Το τελευταίο βήμα είναι να κόψετε την πλάκα από το αρχικό πλαίσιο. Ο δρομολογητής χρησιμοποιείται για το σκοπό αυτό δημιουργώντας μικρές ετικέτες κατά μήκος των άκρων του πίνακα, έτσι ώστε ο πίνακας να μπορεί να εξαχθεί εύκολα από τον πίνακα.