▷ Что такое печатная плата или печатная плата. использовать, как это сделано

Вы когда-нибудь слышали термин « печатная плата» или « интегральная плата» ? Если вы не знаете, что это такое, мы объясним вам это в этой статье. Когда вы читаете эту статью, вы окружены печатными платами; у вас есть несколько на вашем компьютере, мониторе, мыши, а также на вашем мобильном телефоне. Каждый электронный элемент построен с использованием печатной платы или, по крайней мере, его «внутренних органов».

Указатель содержания

Использование печатных плат было гигантским шагом в эволюции электронных устройств, поскольку оно обеспечивало инновационный метод соединения элементов без использования электрических кабелей. Современный мир не был бы таким же без изобретения печатных плат, поэтому давайте посмотрим, что они из себя представляют и как они сделаны.

Что такое печатная плата

PCB - это аббревиатура от печатной платы, но мы используем эту аббревиатуру на английском языке (печатная плата), чтобы не путать ее, например, со слотами PCI нашего ПК.

Что ж, печатная плата - это, по сути, физическая опора, где электронные и электрические компоненты установлены и взаимосвязаны между ними. Этими компонентами могут быть микросхемы, конденсаторы, диоды, резисторы, разъемы и т. Д. Если вы посмотрите на компьютер внутри, вы увидите, что есть несколько плоских плат с большим количеством наклеенных на него компонентов, это материнская плата, она состоит из печатной платы и компонентов, которые мы упомянули

Чтобы соединить каждый элемент на печатной плате, мы используем серию чрезвычайно тонких медных проводящих дорожек, которые образуют рельс, проводник, как если бы это был кабель. В самых простых схемах у нас есть только токопроводящие дорожки на одной или обеих сторонах печатной платы, но в более полных цепях у нас есть электрические дорожки и даже компоненты, уложенные в несколько слоев.

Основной опорой для этих направляющих и компонентов является комбинация из стекловолокна, армированного керамическими материалами, смолами, пластиком и другими непроводящими элементами. Хотя такие компоненты, как целлулоидные и токопроводящие краски, в настоящее время используются для производства гибких печатных плат.

Первая интегральная плата была построена в 1936 году вручную инженером Полом Эйслером для радио. Оттуда процессы были автоматизированы для крупномасштабного производства, сначала с радио, а затем со всеми видами компонентов.

Что находится внутри печатной платы?

Печатные схемы состоят из ряда проводящих слоев, по крайней мере, наиболее сложных. Каждый из этих проводящих слоев отделен изолирующим материалом, называемым подложкой. Отверстия, называемые переходными отверстиями, используются для соединения многослойных дорожек, которые могут полностью проходить через печатную плату или доходить только до определенной глубины.

Подложка может быть разного состава, но всегда из непроводящих материалов, так что каждая из электрических дорожек несет свой собственный сигнал и напряжение. Наиболее широко используемый в настоящее время называется Pértinax, который в основном представляет собой бумагу, покрытую смолой, очень простую в обращении и обработке. Но в высокопроизводительном оборудовании используется состав FR-4, который представляет собой огнестойкий стекловолоконный материал с полимерным покрытием.

Электронные компоненты, со своей стороны, почти всегда идут во внешнюю область печатных плат и устанавливаются с обеих сторон, чтобы в полной мере воспользоваться их расширением. Перед созданием электрических дорожек различные слои печатной платы формируются только подложкой и некоторыми очень тонкими листами меди или другого проводящего материала, и через машину, похожую на принтер, они будут созданы, и в результате достаточно процесса долго и сложно.

Процесс создания печатной платы

Мы уже знаем, из чего сделаны интегральные платы, но было бы очень интересно узнать, как они сделаны. Более того, мы можем сами создать базовую интегральную схему, купив одну из этих плат, но, конечно, процесс будет сильно отличаться от того, что на самом деле используется.

Дизайн печатной платы с использованием программного обеспечения

Все начинается с проектирования печатной платы, отслеживания электрических дорожек, необходимых для соединения компонентов, а также перечисления того, сколько слоев потребуется для создания всех соединений, необходимых для компонентов.

Этот процесс выполняется с использованием компьютерного программного обеспечения CAM, такого как TinyCAD или DesignSpark PCB, широко используемого в инженерной карьере. Разработаны не только электрические гусеницы, но и различные ярлыки для перечисления установленных компонентов и идентификации каждого разъема.

Все необходимые шаги в процессе разработки будут задокументированы, поэтому производитель точно знает, что делать, когда проект будет отправлен вам.

Шелкография и фотографическое оформление

После разработки мы передаем проект непосредственно производителю, и именно там начинается физическое создание печатной платы. Следующий процесс называется фотографическим отслеживанием, при котором лазерный принтер (фотоплоттер), подобный принтеру, отслеживает график с помощью масок подключения электронных элементов.

Для этого используется тонкий лист проводящего металла размером около 7 тысячных дюйма. Эти маски позже будут использоваться для определения места склеивания электронных компонентов. В более сложных процессах этот процесс выполняется непосредственно на печатной плате с помощью принтера, который гравирует маски соединений этим металлом.

Внутренний слой печати

Следующее, что делается, - это печать на печатной плате различных внутренних электрических дорожек специальным составом. Это включает в себя «окрашивание» отрицательных электрических дорожек на листе для создания проводящего рисунка с использованием светочувствительного или сухого пленочного материала. Хорошо, эта созданная пленка подвергается воздействию лазера или ультрафиолетового света, чтобы удалить излишки материала и, таким образом, создать негатив в конечном контуре.

Этот процесс выполняется, если на печатной плате есть внутренние слои с проводящими дорожками. Кроме того, этот процесс будет затем повторяться на внешних слоях печатной платы для создания окончательных медных дорожек и в соответствии с схемой.

Инспекция и проверка (AOI)

Как только различные слои проводящих дорожек будут сделаны, машина проверит, все ли они правильные и работают хорошо. Это делается автоматически, сравнивая оригинальный дизайн с физическим отпечатком, чтобы найти шорты или сломанные дорожки.

Ржавчина пленка и ламинирование

Каждый из листов, напечатанных с помощью проводящих дорожек, подвергается оксидной обработке, чтобы улучшить возможности и долговечность медных дорожек каждого слоя.

Благодаря этому процессу можно избежать расслоения различных проводящих слоев и дорожек на особо чувствительных печатных платах или с большим количеством компонентов, таких как компоненты компьютеров.

Следующее, что нужно сделать, это построить конечную печатную плату, для этого каждый из слоев схемы будет соединен с помощью листов стекловолокна с эпоксидной смолой, Pértinax или любым другим используемым методом. Все это будет идеально приклеено с помощью гидравлического пресса, и так мы получим интегральную плату.

Сверление отверстий

Во всех случаях нам нужно будет проделать серию отверстий для печатных плат путем сверления, чтобы иметь возможность соединять различные медные слои и дорожки. Нам также понадобятся полные перфорации, чтобы иметь возможность удерживать электронные элементы или различные разъемы или слоты расширения.

Процесс сверления должен быть чрезвычайно точным, чтобы сохранить целостность печатной платы, поэтому головки из карбида вольфрама используются для самого твердого материала, который существует.

Металлические отверстия

Для того чтобы эти отверстия установили связь с различными внутренними дорожками, для обеспечения необходимой проводимости потребуется процесс нанесения покрытия тонкой медной пленкой. Эти виниры будут между 40 и 60 миллионными дюйма.

Теперь печатная плата готова отслеживать медные дорожки на внешних поверхностях.

Открытый трек пленка и гальваника

Теперь мы создадим внешние проводящие дорожки, и для этого мы будем следовать той же процедуре, что и для создания внутренних дорожек. Сначала мы создаем сухую пленку в качестве негатива конечного контура. Затем, с помощью лазера, создаются места, где будет осаждаться медь для создания проводящих дорожек.

И тогда PCB подвергнется процессу гальванического покрытия, который состоит из склеивания меди в областях, свободных от сухой фольги, и, таким образом, формирования электрических дорожек PCB. Печатная плата помещена в медную ванну и будет электролитически связана с проводящими структурами, чтобы создать дорожки размером всего 0, 001 дюйма.

Затем еще один слой олова будет добавлен поверх меди, чтобы защитить эту химическую атаку, когда мы перейдем к процессу SES или « strip-etch-strip »

Полоса травления полосы

Это предпоследний шаг, избыток меди будет удален из платы, избыток будет тот, который мы не окунули в олово. Таким образом, останется только защищенная оловом медь.

Впоследствии мы также должны удалить олово путем химической обработки, чтобы в конечном итоге оставить только медные дорожки, которые, в конечном итоге, будут соединять компоненты и транспортировать электричество.

Теперь другой процесс AOI проверит, что все правильно, чтобы наконец записать маску и легенду.

Паяльная маска и легенда

Наконец, маска для пайки будет применена к электронной плате, чтобы впоследствии можно было правильно припаять компоненты к дорожкам и указать, куда они должны идти.

Затем также печатается составная легенда, информация, которую дизайнер хотел предоставить на печатной плате, такая как имя разъемов, код элемента и т. Д. Кроме того, окончательный дизайн печатной платы будет выполнен с использованием цветов, которые производитель хочет придать, как мы видим в игровых платах и ​​т. Д.

Сварка компонентов и финальные испытания

Печатная плата готова, и только компоненты будут добавлены с помощью высокоточных манипуляторов робота и соответствующих слотов. Таким образом, плата готова к электрическим испытаниям и проверьте, что она работает правильно.

Мы также добавим маски соединений для правильной сварки этих элементов.

Заключение и заключительные слова

Ну, это все о том, что такое печатная плата и как они изготовлены. Как вы видите, процесс довольно сложный и требует много шагов, мы должны помнить, что точность должна быть максимальной, чтобы потом она работала так, как ожидалось.

Печатные платы становятся все более сложными, с более тонкими и плотными дорожками, чтобы можно было разместить огромное количество компонентов в очень небольшом пространстве.

Мы также рекомендуем вам посетить наш путеводитель по лучшим материнским платам на рынке

И вы также найдете эти учебники интересными:

Если у вас есть какие-либо вопросы или вы хотите внести исправления, напишите нам в комментариях. Надеемся, информация будет интересной.