▷ Kaj je tiskana plošča ali tiskana vezja. uporaba, kako je narejena

Ste že slišali izraz PCB ali Integrated Circuit Board ? Če ne veste, kaj je, vam bomo to razložili v tem članku. Ko berete ta članek, ste obkroženi s PCB-ji; v računalniku, monitorju, miški in tudi v mobilnem telefonu jih imate več. Vsak elektronski element je vgrajen s pomočjo PCB ali vsaj njegovih "notranjih organov".

Kazalo vsebine

Uporaba PCB je bila velik korak v razvoju elektronskih naprav, saj je omogočala inovativno metodo za povezovanje elementov brez uporabe električnih kablov. Današnji svet ne bi bil enak brez izuma PCB-jev, zato poglejmo, kaj so in kako so narejeni

Kaj je PCB

PCB je kratica za tiskano vezje, vendar uporabljamo kratico v angleščini (Printed Circuit Board), da je na primer ne zamenjujemo z reže PCI našega PC-ja.

No, PCB je v bistvu fizična podpora, kjer so elektronske in električne komponente nameščene in med seboj povezane. Te komponente so lahko, čipi, kondenzatorji, diode, upori, konektorji itd. Če si ogledate računalnik v notranjosti, boste videli, da je na njem več ravnih plošč z veliko sestavnimi deli, je matična plošča in je sestavljena iz PCB-ja in komponent, ki smo jih omenili

Za povezavo vsakega elementa na PCB uporabljamo vrsto izjemno tankih bakrenih prevodnih tirov, ki ustvarjajo tirnico, prevodnik, kot da bi bil kabel. V najpreprostejših vezjih imamo le prevodne gosenice na eni ali obeh straneh PCB, v bolj popolnih pa imamo električne gosenice in celo komponente, zložene v več plasti njih.

Glavna podpora za te skladbe in sestavne dele je kombinacija steklenih vlaken, ojačana s keramičnimi materiali, smolami, plastiko in drugimi neprevodnimi elementi. Čeprav se za izdelavo fleksibilnih PCB trenutno uporabljajo komponente, kot so celuloidne in prevodne gosenice.

Prvo integrirano vezje je leta 1936 izdelal ročno inženir Paul Eisler, ki ga je uporabljal radio. Od tam so bili procesi avtomatizirani za obsežno proizvodnjo, najprej z radii, nato pa z vsemi vrstami komponent.

Kaj je znotraj PCB?

Tiskana vezja so sestavljena iz vrste prevodnih plasti, vsaj najbolj zapletenih. Vsaka od teh prevodnih plasti je ločena z izolacijskim materialom, imenovanim substrat. Luknje, imenovane vias, se uporabljajo za povezovanje večplastnih gosenic, ki lahko v celoti preidejo skozi PCB ali pa gredo samo do določene globine.

Podlaga je lahko različnih sestav, vendar vedno iz neprevodnih materialov, tako da ima vsak električni tir svoj signal in napetost. Trenutno se najpogosteje uporablja Pértinax, ki je v osnovi papir, prekrit s smolo, zelo enostaven za rokovanje in strojno obdelavo. Toda v visoko zmogljivi opremi uporabljamo spojino, imenovano FR-4, ki je ognjeodporna smolasta prevleka iz steklenih vlaken.

Elektronske komponente bodo skoraj vedno v zunanjem območju PCB-jev in nameščene na obeh straneh, da bi v celoti izkoristile njihovo razširitev. Pred ustvarjanjem električnih gosenic različne plasti PCB tvorijo samo substrat in nekaj zelo tankih listov bakra ali drugega prevodnega materiala in skozi stroj, podoben tiskalniku, bo to ustvarjeno in s poštenim postopkom dolga in zapletena.

Postopek ustvarjanja PCB

Že vemo, iz katerih so izdelana integrirana vezja, vendar bi bilo zelo zanimivo vedeti, kako so narejene. Še več, osnovni integrirani sklop lahko sami ustvarimo z nakupom ene od teh plošč, seveda pa bo postopek precej drugačen od tistega, ki se dejansko uporablja.

Oblikovanje PCB s programsko opremo

Vse se začne z načrtovanjem PCB-ja, sledenjem električnih gosenic, potrebnih za povezavo komponent, in navedbo, koliko slojev bo potrebno, da bomo lahko ustvarili vse povezave, ki bodo potrebne za komponente.

Ta postopek poteka s pomočjo računalniške programske opreme CAM, kot sta TinyCAD ali DesignSpark PCB, ki se pogosto uporablja v karierni tehniki. Ne samo, da so zasnovani električni tiri, temveč so ustvarjene tudi različne nalepke za seznam nameščenih komponent in prepoznavanje vsakega priključka.

Vsi potrebni koraki v razvojnem procesu bodo dokumentirani, tako da bo proizvajalec natančno vedel, kaj storiti, ko vam projekt pošlje.

Silk zaslon in fotografska postavitev

Ko je bil zasnovan, projekt zdaj neposredno posredujemo proizvajalcu in tam se začne fizično ustvarjanje PCB-ja. Naslednji postopek se imenuje fotografsko sledenje, pri katerem tiskalniku podoben stroj (fotoploter) laser izsledi graf s povezovalnimi maskami elektronskih elementov.

Za to se uporablja tanka pločevina prevodne kovine, približno 7 tisočakov palca. Te maske bodo pozneje služile določitvi, kje so elektronske komponente lepljene. V naprednejših postopkih ta postopek poteka neposredno na PCB s tiskalnikom, ki vgravira povezovalne maske s to kovino.

Tiskanje z notranjim slojem

Naslednja stvar je tiskanje na PCB različnih notranjih električnih gosenic s posebno spojino. To vključuje "barvanje" negativ električnih sledi na listu, da se ustvari prevodni vzorec s fotoobčutljivim ali suhim filmskim materialom. No, ta film, ki je nastal, je izpostavljen laserski ali ultra vijolični svetlobi, da odstrani odvečni material in tako ustvari negativ končnega vezja.

Ta postopek se izvede, če ima PCB notranje plasti s prevodnimi gosenicami. Nadalje se bo ta postopek ponovil na zunanjih plasteh PCB, da se ustvari končni bakreni tir in v skladu z zasnovo vezja.

Inšpekcija in preverjanje (AOI)

Ko so narejene različne plasti prevodnih gosenic, bo stroj preveril, ali so vsi pravilni in delujejo dobro. To se naredi samodejno s primerjanjem originalnega dizajna s fizičnim tiskom in iskanjem kratkih ali pokvarjenih skladb.

Film z rjo in laminacijo

Vsak od listov, natisnjenih z prevodnimi skladbami, je oksidno obdelan, da izboljša zmogljivosti in trajnost bakrenih gosenic vsake plasti.

Zahvaljujoč postopku se bo izognilo razslojevanju različnih prevodnih slojev in gosenic na posebej občutljivih PCB-jih ali z velikim številom komponent, kot so računalniki.

Naslednja stvar je izdelava končnega PCB-ja, za to pa se bo vsaka od veznih plasti povezala s ploščami iz steklenih vlaken z epoksidno smolo, Pértinaxom ali katero koli drugo uporabljeno metodo. Vse to bomo odlično prilepili s hidravlično stiskalnico in tako bomo dobili integrirano vezje.

Vrtanje lukenj

Ob vseh priložnostih bomo morali narediti vrsto lukenj na ploščah PCB z vrtanjem, da se bomo lahko pridružili različnim bakrenim slojem in gosenicam. Potrebne bodo tudi popolne luknje, da bomo lahko hranili elektronske elemente ali različne priključke ali razširitvene reže.

Postopek vrtanja mora biti izredno natančen, da se ohrani celovitost PCB, zato se glave volframovega karbida uporabljajo za najtrši material, ki obstaja.

Kovinske luknje

Da bodo te luknje vzpostavile komunikacijo z različnimi notranjimi tiri, bo potreben postopek obloge s tankim bakrenim filmom, da se zagotovi potrebna prevodnost. Ti furnirji bodo od 40 do 60 milijonov palca.

PCB je zdaj pripravljen izslediti bakrene sledi na zunanjih straneh.

Zunanji tirni film in galvansko prekrivanje

Zdaj bomo ustvarili zunanje prevodne tire in za to bomo sledili istemu postopku kot za ustvarjanje notranjih skladb. Najprej ustvarimo suhi film kot negativ končnega vezja. Nato z laserjem ustvarijo prostore, kamor se bo odložil baker, da bi ustvarili prevodne skladbe.

In potem bo PCB potekal postopek galvanskega galvaniziranja, ki je sestavljen iz lepljenja bakra na območjih brez suhe folije in s tem oblikovanja električnih sledi PCB. PCB je nameščen v bakreni kopeli in bo elektrolitsko vezan na prevodne vzorce, kar bo ustvarilo skladbe, majhne le 0, 001 palca.

Nato bomo na baker dodali še eno plast kositra, da bi zaščitili ta kemični napad, ko gremo na postopek SES ali " strip-jedkanica"

Strip trak trak

To je predzadnji korak, odvečni baker bomo odstranili iz PCB, presežek bo tisti, ki ga nismo namočili v kositer. Tako bo ostal le kositer, zaščiten z bakrom.

Kasneje moramo kositer odstraniti tudi s kemično obdelavo, da bomo končno pustili le bakrene sledi, ki bodo končno tiste, ki bodo povezale komponente in prevažale električno energijo.

Zdaj bo še en postopek AOI preveril, ali je vse pravilno, da se končno posname maska ​​in legenda.

Spajka maska ​​in legenda

Končno bo na elektronsko vezje nanešena maska za spajkanje, tako da bo kasneje mogoče komponente spajkati pravilno in tja, kamor naj bi šli.

Nato se natisne tudi sestavljena legenda, informacije, ki jih je oblikovalec želel na PCB, kot so ime konektorjev, koda elementa itd. Poleg tega bo končna zasnova PCB-ja narejena tudi z barvami, ki jim jih želi dati proizvajalec, kot vidimo pri igralnih matičnih ploščah itd.

Varjenje sestavnih delov in končni preskusi

PCB je pripravljen in s pomočjo visoko natančnih robotskih ročic in ustreznih rež bodo dodane samo komponente. Na ta način je plošča pripravljena na električni preizkus in preverjanje, ali deluje pravilno.

Dodali bomo tudi priključne maske za pravilno varjenje teh elementov.

Zaključek in zaključne besede

No, to je vse o tem, kaj je PCB in kako so izdelani. Ker lahko vidite, da je postopek precej kompleksen in zahteva veliko korakov, moramo upoštevati, da mora biti natančnost čim večja, da bo kasneje delovala po pričakovanjih.

PCB postajajo bolj zapleteni, s tanjšimi in gostejšimi skladbami, da lahko v zelo majhnem prostoru shranimo ogromno komponent.

Priporočamo tudi, da obiščete naš vodnik o najboljših matičnih ploščah na trgu

In tudi te vadnice se vam bodo zdele zanimive:

Če imate kakršna koli vprašanja ali želite popraviti, nam napišite v komentarje. Upamo, da so informacije zanimive.