▷ Co to jest płytka drukowana lub płytka drukowana. używać, jak to jest zrobione

Czy słyszałeś kiedyś o nazwie PCB lub płytka drukowana ? Jeśli nie wiesz, co to jest, wyjaśnimy Ci to w tym artykule. Kiedy czytasz ten artykuł, jesteś otoczony przez PCB; masz kilka na komputerze, monitorze, myszy, a także na telefonie komórkowym. Każdy element elektroniczny jest zbudowany za pomocą płytki drukowanej, a przynajmniej jej „organów wewnętrznych”.

Indeks treści

Zastosowanie PCB było gigantycznym krokiem w ewolucji urządzeń elektronicznych, ponieważ zapewniło innowacyjną metodę łączenia elementów bez użycia kabli elektrycznych. Dzisiejszy świat nie byłby taki sam bez wynalezienia płytek drukowanych, więc zobaczmy, jakie są i jak są wykonane

Co to jest płytka drukowana

PCB to skrót od Printed Circuit Board, ale używamy akronimu w języku angielskim (Printed Circuit Board), aby nie pomylić go np. Z gniazdami PCI naszego komputera.

Cóż, PCB jest w zasadzie fizycznym wsparciem, w którym elementy elektroniczne i elektryczne są instalowane i łączone między nimi. Elementami tymi mogą być układy scalone, kondensatory, diody, rezystory, złącza itp. Jeśli spojrzysz na komputer w środku, zobaczysz, że jest wiele płaskich płyt z dużą ilością przyklejonych elementów, jest to płyta główna i składa się z płytki drukowanej i elementów, o których wspomnieliśmy

Aby połączyć każdy element na płytce drukowanej, używamy serii niezwykle cienkich miedzianych torów przewodzących, które wytwarzają szynę, przewodnik, jakby to był kabel. W najprostszych obwodach mamy ścieżki przewodzące tylko po jednej lub obu stronach płytki drukowanej, ale w bardziej kompletnych mamy ścieżki elektryczne, a nawet komponenty ułożone w wielu warstwach.

Głównym wsparciem dla tych torów i elementów jest połączenie włókna szklanego wzmocnionego materiałami ceramicznymi, żywicami, tworzywem sztucznym i innymi nieprzewodzącymi elementami. Chociaż komponenty takie jak celuloid i przewodzące farby są obecnie używane do produkcji elastycznych płytek drukowanych.

Pierwsza płytka drukowana została zbudowana w 1936 r. Ręcznie przez inżyniera Paula Eislera, aby mogła być używana przez radio. Stamtąd procesy zostały zautomatyzowane do produkcji na dużą skalę, najpierw za pomocą radia, a następnie wszelkiego rodzaju komponentów.

Co znajduje się w płytce drukowanej?

Obwody drukowane składają się z szeregu warstw przewodzących, co najmniej najbardziej złożonych. Każda z tych warstw przewodzących jest oddzielona materiałem izolacyjnym zwanym podłożem. Otwory zwane przelotkami służą do łączenia ścieżek wielowarstwowych , które mogą przejść całkowicie przez płytkę drukowaną lub przejść tylko na określoną głębokość.

Podłoże może mieć różne składy, ale zawsze z materiałów nieprzewodzących, tak że każda z torów elektrycznych przenosi swój własny sygnał i napięcie. Najczęściej stosowanym obecnie jest Pértinax, który jest zasadniczo papierem pokrytym żywicą, bardzo łatwym w obsłudze i obróbce. Ale w sprzęcie o wysokiej wydajności stosuje się związek o nazwie FR-4, który jest ognioodpornym materiałem z włókna szklanego pokrytym żywicą.

Części elektroniczne ze swojej strony prawie zawsze będą znajdować się w zewnętrznym obszarze płytek drukowanych i instalowane po obu stronach, aby w pełni wykorzystać ich rozszerzenie. Przed utworzeniem ścieżek elektrycznych różne warstwy PCB są tworzone tylko przez podłoże i niektóre bardzo cienkie arkusze miedzi lub innego materiału przewodzącego, i to poprzez maszynę podobną do drukarki, zostaną one utworzone i poprzez uczciwy proces długi i złożony.

Proces tworzenia PCB

Wiemy już, z czego wykonane są płytki drukowane, ale byłoby bardzo interesujące wiedzieć, jak są wykonane. Co więcej, możemy sami stworzyć podstawowy układ scalony, kupując jedną z tych płyt, ale oczywiście proces ten będzie zupełnie inny niż faktycznie używany.

Projektowanie płytek drukowanych za pomocą oprogramowania

Wszystko zaczyna się od zaprojektowania płytki drukowanej, śledzenia ścieżek elektrycznych niezbędnych do połączenia komponentów, a także wykazania, ile warstw będzie potrzebnych do wygenerowania wszystkich połączeń, które będą potrzebne dla komponentów.

Proces ten odbywa się za pomocą oprogramowania komputerowego CAM, takiego jak TinyCAD lub DesignSpark PCB, szeroko stosowanego w karierach inżynieryjnych. Zaprojektowane są nie tylko ścieżki elektryczne, ale także tworzone są różne etykiety, aby wyświetlić listę zainstalowanych komponentów i zidentyfikować każde złącze.

Wszystkie niezbędne kroki w procesie rozwoju zostaną udokumentowane, aby producent dokładnie wiedział, co zrobić, gdy projekt zostanie do Ciebie wysłany.

Układ sitodruku i układ fotograficzny

Po zaprojektowaniu przekazujemy projekt bezpośrednio do producenta i tam rozpocznie się fizyczne tworzenie płytki drukowanej. Poniższy proces nazywa się śledzeniem fotograficznym, w którym laser podobny do drukarki (fotoplotter) śledzi wykres za pomocą masek połączeniowych elementów elektronicznych.

W tym celu stosuje się cienki arkusz przewodzącego metalu o wielkości około 7 tysięcznych cala. Maski te będą później służyć do określania miejsca przyklejenia elementów elektronicznych. W bardziej zaawansowanych procesach proces ten odbywa się bezpośrednio na płytce drukowanej za pomocą drukarki, która graweruje maski połączeń tym metalem.

Drukowanie warstwy wewnętrznej

Następną rzeczą, którą należy wykonać, jest wydrukowanie na płytce drukowanej różnych wewnętrznych ścieżek elektrycznych za pomocą specjalnego związku. Polega to na „malowaniu” negatywu ścieżek elektrycznych na arkuszu w celu utworzenia przewodzącego wzoru za pomocą światłoczułego lub suchego materiału filmowego. Cóż, ten film, który został stworzony, jest wystawiony na działanie światła laserowego lub ultrafioletowego, aby usunąć nadmiar materiału, a tym samym stworzyć ujemny obwód końcowy.

Proces ten jest wykonywany, jeśli płytka drukowana ma wewnętrzne warstwy z torami przewodzącymi. Ponadto proces ten zostanie następnie powtórzony na zewnętrznych warstwach płytki drukowanej, aby utworzyć końcowe ścieżki miedziane i zgodnie z projektem obwodu.

Inspekcja i weryfikacja (AOI)

Po utworzeniu różnych warstw ścieżek przewodzących maszyna sprawdzi, czy wszystkie są prawidłowe i czy działają dobrze. Odbywa się to automatycznie poprzez porównanie oryginalnego projektu z fizycznym drukiem, w celu znalezienia krótkich lub uszkodzonych ścieżek.

Folia rdzy i laminowanie

Każdy z arkuszy zadrukowanych ścieżkami przewodzącymi jest poddawany obróbce tlenkiem w celu poprawy możliwości i trwałości ścieżek miedzianych każdej warstwy.

Dzięki temu procesowi można uniknąć rozwarstwienia różnych warstw przewodzących i ścieżek na szczególnie wrażliwych płytkach drukowanych lub przy dużej liczbie elementów, takich jak komputery.

Następną rzeczą do zrobienia jest zbudowanie ostatecznej płytki drukowanej, w tym celu każda z warstw obwodu zostanie połączona za pomocą arkuszy z włókna szklanego z żywicą epoksydową, Pértinax lub inną zastosowaną metodą. Wszystko to zostanie idealnie przyklejone za pomocą prasy hydraulicznej i w ten sposób uzyskamy płytkę drukowaną.

Wiercenie otworów

Za każdym razem będziemy musieli wykonać szereg otworów w płytkach drukowanych przez wiercenie, aby móc łączyć różne warstwy miedzi i ścieżki. Będziemy również potrzebować kompletnych perforacji, aby móc pomieścić elementy elektroniczne lub różne złącza lub gniazda rozszerzeń.

Proces wiercenia musi być wyjątkowo precyzyjny, aby zachować integralność PCB, dlatego głowice z węglika wolframu są używane do najtwardszego istniejącego materiału.

Metalowe otwory

Aby otwory te mogły się komunikować z różnymi wewnętrznymi ścieżkami, konieczny będzie proces powlekania cienką warstwą miedzi w celu zapewnienia niezbędnej przewodności. Okleiny te będą miały od 40 do 60 milionowych części cala.

Płytka drukowana jest teraz gotowa do śledzenia śladów miedzi na jej zewnętrznych powierzchniach.

Folia zewnętrzna i galwanizacja

Teraz stworzymy zewnętrzne ścieżki przewodzące i w tym celu zastosujemy tę samą procedurę, co w przypadku wewnętrznych ścieżek. Najpierw tworzymy suchą błonę jako negatyw końcowego obwodu. Następnie za pomocą lasera tworzone są przestrzenie, w których miedź ma być osadzona, aby utworzyć ścieżki przewodzące.

Następnie płytka drukowana zostanie poddana procesowi galwanizacji, która polega na przyklejeniu miedzi w obszarach wolnych od suchej folii i utworzeniu w ten sposób ścieżek elektrycznych na płytce drukowanej. Płytkę drukowaną umieszcza się w kąpieli miedzianej i będzie ona elektrolitycznie połączona z wzorcami przewodzącymi, tworząc ścieżki o wielkości zaledwie 0, 001 cala.

Następnie na miedź zostanie dodana kolejna warstwa cyny, aby chronić ten atak chemiczny, gdy przejdziemy do procesu SES lub „ strip-etch-strip ”

Pasek do trawienia

Jest to przedostatni krok, nadmiar miedzi zostanie usunięty z PCB, nadmiar będzie tym, którego nie zanurzyliśmy w cynie. W ten sposób pozostanie tylko miedź zabezpieczona cyną.

Następnie musimy również usunąć puszkę poprzez obróbkę chemiczną, aby ostatecznie pozostawić tylko miedziane ścieżki, które w końcu będą tymi, które połączą elementy i transportują prąd.

Teraz inny proces AOI sprawdzi, czy wszystko jest w porządku, aby w końcu zapisać maskę i legendę.

Maska lutownicza i legenda

Na koniec maska ​​lutownicza zostanie nałożona na płytkę elektroniczną, aby później można było lutować elementy prawidłowo na ścieżkach i tam, gdzie powinny.

Następnie drukowana jest również legenda złożona , informacje, które projektant chciał podać na płytce drukowanej, takie jak nazwa złączy, kod elementu itp. Ponadto ostateczny projekt PCB zostanie również wykonany w kolorach, które producent chce mu nadać, jak widzimy na płytach głównych do gier itp.

Spawanie elementów i testy końcowe

Płytka drukowana jest gotowa i tylko elementy zostaną dodane za pomocą precyzyjnych ramion robota i odpowiednich gniazd. W ten sposób płytka jest gotowa do testowania elektrycznego i sprawdzenia, czy działa poprawnie.

Dodamy również maski połączeń, aby poprawnie spawać te elementy.

Wnioski i słowa końcowe

Cóż, tu chodzi o to, czym jest PCB i jak są produkowane. Jak widać, proces ten jest dość złożony i wymaga wielu kroków, musimy pamiętać, że precyzja musi być maksymalna, aby później działała zgodnie z oczekiwaniami.

Płytki drukowane stają się coraz bardziej złożone, z cieńszymi i gęstszymi ścieżkami, aby móc pomieścić ogromną liczbę komponentów na bardzo małej przestrzeni.

Zalecamy również odwiedzenie naszego przewodnika po najlepszych płytach głównych dostępnych na rynku

I te tutoriale będą dla ciebie interesujące:

Jeśli masz jakieś pytania lub chcesz dokonać korekty, napisz do nas w komentarzach. Mamy nadzieję, że informacje są interesujące.