אוספים

תהליך ייצור PCB: כיצד מייצרים PCB

תהליך ייצור PCB: כיצד מייצרים PCB

תהליך ייצור ה- PCB חשוב מאוד לכל מי שעוסק בתעשיית האלקטרוניקה. מעגלים מודפסים, PCB, נמצאים בשימוש נרחב מאוד כבסיס למעגלים אלקטרוניים. מעגלים מודפסים משמשים כדי לספק את הבסיס המכני עליו ניתן לבנות את המעגל. בהתאם לכך, כמעט כל המעגלים משתמשים במעגלים מודפסים והם מתוכננים ומשומשים בכמויות של מיליונים.

למרות ש- PCB מהווים בסיס למעשה לכל המעגלים האלקטרוניים כיום, הם נוטים להיות מובנים מאליהם. אף על פי כן הטכנולוגיה בתחום אלקטרוניקה זה נעה קדימה. גדלי המסלולים יורדים, מספר השכבות בלוחות גדל בכדי להתאים את הקישוריות המוגברת הנדרשת, ומשפרים את כללי התכנון כדי להבטיח שניתן יהיה לטפל במכשירי SMT קטנים יותר וניתן להתאים לתהליכי הלחמה המשמשים לייצור.

ניתן להשיג את תהליך ייצור ה- PCB במגוון דרכים ויש מספר גרסאות. למרות הווריאציות הקטנות הרבות, השלבים העיקריים בתהליך ייצור PCB זהים.

מרכיבי PCB

מעגלים מודפסים, PCB, יכולים להיות מיוצרים ממגוון חומרים. הנפוץ ביותר בצורה של לוח מבוסס סיבי זכוכית המכונה FR4. זה מספק מידה סבירה של יציבות תחת שינויי טמפרטורה ואינו מתפרק בצורה גרועה, בעוד שהוא לא יקר יתר על המידה. חומרים זולים אחרים זמינים עבור PCB במוצרים מסחריים בעלות נמוכה. עבור עיצובי תדרים רדיו בעלי ביצועים גבוהים שבהם הקבוע הדיאלקטרי של המצע חשוב, ויש צורך ברמות אובדן נמוכות, ניתן להשתמש במעגלים מודפסים מבוססי PTFE, אם כי קשה יותר לעבוד איתם.

על מנת לייצר PCB עם רצועות לרכיבים, מתקבל לראשונה לוח לבוש נחושת. זה מורכב מחומר המצע, בדרך כלל FR4, עם חיפוי נחושת בדרך כלל משני הצדדים. חיפוי נחושת זה מורכב משכבה דקה של יריעת נחושת המוצמדת ללוח. מליטה זו בדרך כלל טובה מאוד עבור FR4, אך טבעו של PTFE מקשה על כך, וזה מוסיף קושי לעיבוד PCB של PTFE.

תהליך ייצור PCB בסיסי

עם לוחות ה- PCB החשופים שנבחרו וזמינים, השלב הבא הוא ליצור את הרצועות הנדרשות על הלוח ולהסיר את הנחושת הלא רצויה. ייצור ה- PCB מושג בדרך כלל באמצעות תהליך תחריט כימי. הצורה הנפוצה ביותר של חרוט בשימוש עם PCB היא כלורי ברזל.

על מנת לקבל את דפוס הרצועות הנכון, משתמשים בתהליך צילום. בדרך כלל הנחושת על המעגלים המודפסים החשופים מכוסה בשכבה דקה של התנגדות לצילום. לאחר מכן הוא נחשף לאור באמצעות סרט צילום או מסכת צילום המפרטת את המסלולים הנדרשים. באופן זה תמונת הרצועות מועברת אל התנגדות הצילום. עם השלם זה, התנגדות הצילום ממוקמת במפתח כך שרק אזורי הלוח שבהם יש צורך במסלולים מכוסים בהתנגדות.

השלב הבא בתהליך הוא הצבת המעגלים המודפסים לתוך כלוריד הברזל כדי לחרוט את האזורים בהם אין צורך במסילה או נחושת. מתוך ידיעת ריכוז הברורי כלוריד ועובי הנחושת על הלוח, הוא מונח בתוך קצף החריטה והכמות הנדרשת. אם המעגלים המודפסים ממוקמים בחריטה זמן רב מדי, אזי הגדרה כלשהי הולכת לאיבוד מכיוון שהברורי כלוריד נוטה לערער את התנגדות התצלום.

למרות שרוב לוחות ה- PCB מייצרים באמצעות עיבוד צילומי, קיימות גם שיטות אחרות. האחת היא להשתמש במכונת כרסום מיוחדת במיוחד. לאחר מכן נשלט על המכונה כדי לטחון את הנחושת באזורים בהם הנחושת אינה נדרשת. השליטה היא כמובן אוטומטית ומונעת מקבצים שנוצרו על ידי תוכנת העיצוב PCB. צורה זו של ייצור PCB אינה מתאימה לכמויות גדולות אך זוהי אפשרות אידיאלית במקרים רבים בהם יש צורך בכמויות קטנות מאוד של כמויות אב טיפוס של PCB.

שיטה נוספת המשמשת לעיתים לאב טיפוס של PCB היא הדפסת צבעי דיו עמידים על PCB באמצעות תהליך סינון משי.

מעגלים מודפסים רב שכבתיים

עם מורכבות המעגלים האלקטרוניים גוברים, לא תמיד ניתן לספק את כל הקישוריות הנדרשת באמצעות שני הצדדים של PCB בלבד. זה קורה באופן די שכיח כאשר מעצבים מעבד צפוף ולוחות דומים אחרים. כאשר זה המקרה נדרשים לוחות רב שכבתיים.

ייצור מעגלים מודפסים רב שכבתיים, למרות שהוא משתמש באותם תהליכים כמו עבור לוחות שכבה אחת, אך דורש מידה רבה יותר של דיוק ובקרת תהליכי ייצור.

הלוחות מיוצרים באמצעות לוחות בודדים דקים בהרבה, אחד לכל שכבה, ואלה נקשרים יחד כדי לייצר את ה- PCB הכולל. ככל שמספר השכבות גדל, כך הלוחות הבודדים חייבים להיות דקים יותר כדי למנוע מכיסוי ה- PCB המוגמר להיות עבה מדי. בנוסף הרישום בין השכבות חייב להיות מדויק מאוד בכדי להבטיח שכל חורים יסתדרו.

כדי לחבר את השכבות השונות יחד הלוח מחומם כדי לרפא את חומר המליטה. זה יכול להוביל לבעיות עיוות. לוחות גדולים מרובי שכבות יכולים להיות בעלי עיוות מובהק אם הם לא מתוכננים כהלכה. זה יכול להתרחש במיוחד אם, למשל, אחת השכבות הפנימיות היא מישור כוח או מישור קרקע. אמנם זה כשלעצמו בסדר, אם יש להשאיר כמה אזורים משמעותיים במידה נוחה מנחושת. זה יכול להגדיר זנים בתוך PCB שיכולים להוביל לעיוות.

חורי PCB ווויות

יש צורך בחורים, הנקראים לעתים קרובות דרך חורים או ויאס בתוך PCB כדי לחבר את השכבות השונות בנקודות שונות. יתכן שיהיה צורך בחורים כדי לאפשר הרכבה של רכיבים מוליכים על גבי PCB. בנוסף ייתכן שיהיה צורך בחורי קיבוע.

בדרך כלל המשטחים הפנימיים של החורים כוללים שכבת נחושת כך שהם מחברים חשמלי את שכבות הלוח. אלה "מצופים דרך חורים" מיוצרים בתהליך ציפוי. באופן זה ניתן לחבר את שכבות הלוח.

הקידוח מתבצע לאחר מכן באמצעות מכונות קידוח בשליטה מספרית, הנתונים מסופקים מתוכנת ה- PCB CAD. ראוי לציין כי צמצום מספר גדלים שונים של חורים יכול לסייע בהפחתת עלות ייצור ה- PCB.

יתכן שיהיה צורך שחורים מסוימים יתקיימו רק במרכז הלוח, למשל כאשר צריך לחבר שכבות פנימיות של הלוח. "ויאות עיוורות" אלה נקדחות בשכבות הרלוונטיות לפני ששכבות ה- PCB נקשרו זו בזו.

ציפוי הלחמה PCB והתנגדות הלחמה

כאשר PCB מולחם יש צורך לשמור על אזורים שאינם אמורים להיות מולחמים מוגנים על ידי שכבה של מה שמכונה הלחמה. תוספת של שכבה זו מסייעת במניעת קצרים לא רצויים על לוחות ה- PCB הנגרמים על ידי הלחמה. התנגדות הלחמה מורכבת בדרך כלל משכבת ​​פולימר ומגנה על הלוח מפני הלחמה ומזהמים אחרים. צבע התנגדות הלחמה הוא בדרך כלל ירוק או אדום עמוק.

על מנת לאפשר לרכיבים שנוספו ללוח, או עם עופרת או SMT להלחם ללוח בקלות, אזורים חשופים בלוח הם בדרך כלל "משומרים" או מצופים בלחמה. לעיתים לוחות, או אזורי לוחות עשויים להיות מצופים זהב. זה עשוי להיות ישים אם יש להשתמש בכמה אצבעות נחושת לחיבורי קצה. מכיוון שהזהב לא יכתם, והוא מציע מוליכות טובה הוא מספק חיבור טוב בעלות נמוכה.

מסך משי PCB

לעיתים קרובות יש צורך להדפיס טקסט ולהניח רעיונות מודפסים קטנים אחרים על גבי PCB. זה יכול לעזור בזיהוי הלוח, וגם בסימון מיקומי רכיבים כדי לסייע במציאת תקלות וכו '. מסך משי שנוצר על ידי תוכנת העיצוב PCB משמש להוספת הסימונים ללוח, לאחר תהליכי הייצור האחרים של הלוח החשוף. הושלמו.

אב טיפוס PCB

כחלק מכל תהליך פיתוח, בדרך כלל מומלץ ליצור אב טיפוס לפני שמתחייבים לייצור מלא. הדבר נכון גם לגבי לוחות מעגלים מודפסים בהם בדרך כלל מיוצר ונבדק אב טיפוס של PCB לפני הייצור המלא. בדרך כלל יהיה צורך לייצר אב טיפוס של PCB במהירות מכיוון שיש תמיד לחץ להשלים את שלב עיצוב החומרה של פיתוח המוצר. מכיוון שהמטרה העיקרית של אב-טיפוס ה- PCB היא לבדוק את הפריסה בפועל, לרוב מקובל להשתמש בתהליך ייצור PCB שונה במקצת מכיוון שיש צורך בכמות קטנה בלבד של לוחות ה- PCB. עם זאת, זה תמיד חכם לשמור כמה שיותר קרוב לתהליך ייצור ה- PCB הסופי בכדי להבטיח שנעשים שינויים מעטים ואלמנטים חדשים חדשים יוכנסו ללוח המודפס הסופי.

תהליך ייצור ה- PCB הוא מרכיב חיוני במחזור החיים של ייצור האלקטרוניקה. ייצור PCB מעסיק תחומי טכנולוגיה חדשים רבים והדבר אפשר לבצע שיפורים משמעותיים הן בצמצום גדלי הרכיבים והמסלולים המשמשים והן באמינות הלוחות.


צפו בסרטון: How to make Printed Circuit Board PCB (יוני 2021).