▷ Ce este un PC sau o placă de circuit imprimat. folosiți, cum este făcut

Ați auzit vreodată termenul PCB sau placă de circuit integrat ? Dacă nu știți ce este, vă vom explica în acest articol. Pe măsură ce citiți acest articol, sunteți înconjurat de PCB-uri; aveți mai multe pe computer, monitor, mouse și, de asemenea, pe mobil. Fiecare element electronic este construit folosind un PCB, sau cel puțin „organele sale interne”.

Indice de conținut

Utilizarea PCB-urilor a fost un pas uriaș în evoluția dispozitivelor electronice, deoarece a furnizat o metodă inovatoare pentru conectarea elementelor fără a utiliza cabluri electrice. Lumea de astăzi nu ar fi aceeași fără invenția PCB-urilor, așa că haideți să vedem ce sunt și cum sunt făcute

Ce este un PCB

PCB este acronimul pentru Primate Circuit Board, dar folosim acronimul în engleză (Printed Circuit Board) pentru a nu-l confunda de exemplu cu sloturile PCI ale PC-ului nostru.

Ei bine, un PCB este practic un suport fizic în care componentele electronice și electrice sunt instalate și interconectate între ele. Aceste componente pot fi, cipuri, condensatoare, diode, rezistențe, conectori etc. Dacă aruncați o privire la un computer în interior, veți vedea că există mai multe plăci plate cu o mulțime de componente lipite de acesta, este o placă de bază și este alcătuită dintr-un PCB și componentele pe care le-am menționat

Pentru conectarea fiecărui element de pe un PCB, folosim o serie de piese conductoare de cupru extrem de subțiri care generează o șină, conductor, ca și cum ar fi un cablu. În cele mai simple circuite, avem doar piste conductoare pe una sau ambele părți ale PCB, dar în cele mai complete, avem piste electrice și chiar componente stivuite în mai multe straturi ale acestora.

Suportul principal pentru aceste piese și componente este o combinație de fibră de sticlă armată cu materiale ceramice, rășini, plastic și alte elemente non-conductoare. Deși în prezent se folosesc componente precum celuloid și piste de vopsea conductoare pentru fabricarea de PCB-uri flexibile.

Prima placă de circuite integrate a fost construită în 1936 de mână de către inginerul Paul Eisler pentru a fi folosită de un radio. De acolo, procesele au fost automatizate pentru fabricarea pe scară largă, mai întâi cu radiouri, apoi cu tot felul de componente.

Ce este în interiorul unui PCB?

Circuitele tipărite sunt alcătuite dintr-o serie de straturi conductoare, cel puțin cele mai complexe. Fiecare dintre aceste straturi conductoare este separat de un material izolant numit substrat. Găurile numite vias sunt utilizate pentru a conecta piese cu mai multe straturi , care pot trece complet prin PCB sau pot merge doar la o anumită adâncime.

Substratul poate fi din compoziții diferite, dar întotdeauna din materiale ne conductoare, astfel încât fiecare dintre piesele electrice poartă propriul semnal și tensiune. Cel mai des utilizat în prezent se numește Pértinax, care este practic o hârtie acoperită cu rășină, foarte ușor de manipulat și de prelucrat. Dar în echipamentele de înaltă performanță se folosește un compus numit FR-4, care este un material din fibra de sticlă acoperit cu rășină rezistent la foc.

Componentele electronice, din partea lor, vor merge aproape întotdeauna în zona externă a PCB-urilor și instalate de ambele părți, pentru a profita din plin de extensia lor. Înainte de a crea pistele electrice, diferitele straturi ale PCB sunt formate doar din substrat și câteva foi foarte subțiri de cupru sau alt material conductor, iar prin intermediul unei mașini similare cu o imprimantă, acestea vor fi create și printr-un proces corect lungă și complexă.

Procesul de creare a PCB-urilor

Știm deja din ce sunt fabricate plăci de circuite integrate, dar ar fi foarte interesant să știm cum sunt fabricate. Mai mult decât atât, putem crea noi înșine un circuit integrat de bază cumpărând unul dintre aceste plăci, dar, desigur, procesul va fi cu totul diferit de ceea ce este folosit de fapt.

Proiectare PCB folosind software

Totul începe cu proiectarea PCB-ului, urmărirea pistelor electrice necesare conectării componentelor, precum și enumerarea câtor straturi vor fi necesare pentru a putea genera toate conexiunile care vor fi necesare pentru componente.

Acest proces se desfășoară cu ajutorul unui software computerizat CAM, cum ar fi TinyCAD sau DesignSpark PCB, utilizat pe scară largă în carierele de inginerie. Nu numai că sunt proiectate piese electrice, dar sunt create de asemenea diverse etichete pentru a enumera componentele instalate și pentru a identifica fiecare conector.

Toți pașii necesari în procesul de dezvoltare vor fi documentați, astfel încât producătorul să știe exact ce să facă atunci când proiectul vă este livrat.

Serigrafie și aspect fotografic

Odată proiectat, trecem acum proiectul direct producătorului și va fi locul unde începe crearea fizică a unui PCB. Următorul proces se numește urmărire fotografică, prin care o mașină de tip imprimantă (fotoplotter) laser urmărește un grafic cu măștile de conectare ale elementelor electronice.

Pentru aceasta, se folosește o foaie subțire de metal conductor de aproximativ 7 mii de centimetri. Aceste măști vor servi ulterior pentru a determina unde sunt lipite componentele electronice. În procese mai avansate, acest proces se realizează direct pe PCB cu o imprimantă care gravă măștile de conectare cu acest metal.

Tipărirea stratului interior

Următorul lucru care se face este imprimarea pe PCB a diferitelor piese electrice interne, cu un compus special. Aceasta implică „vopsirea” unui negativ al pistelor electrice de pe foaie pentru a crea un model conductor cu un material fotosensibil sau cu film uscat. Ei bine, acest film care a fost creat este expus la un laser sau o lumină ultra violetă pentru a îndepărta excesul de material și, astfel, a crea un negativ al circuitului final.

Acest proces este realizat dacă PCB are straturi interne cu piste conductoare. Mai mult, acest proces va fi apoi repetat pe straturile exterioare ale PCB pentru a crea șinele de cupru finale și în conformitate cu proiectarea circuitului.

Inspecție și verificare (AOI)

Odată ce diferitele straturi de piste conductoare au fost realizate, o mașină va inspecta că toate sunt corecte și funcționează bine. Acest lucru se face automat prin compararea designului original cu imprimarea fizică, pentru a căuta scurte sau piese rupte.

Film de rugină și laminare

Fiecare dintre foile tipărite cu piste conductoare este supusă unui tratament cu oxid pentru a îmbunătăți capacitățile și durabilitatea șinelor de cupru ale fiecărui strat.

Datorită procesului, va fi evitată delaminarea diferitelor straturi conductoare și piese pe PCB-uri deosebit de sensibile sau cu un număr mare de componente, cum ar fi cele ale computerelor.

Următorul lucru este să construiți PCB-ul final, pentru aceasta fiecare dintre straturile de circuit vor fi unite cu ajutorul unor foi de fibră de sticlă cu rășină epoxidică, Pértinax sau orice altă metodă folosită. Toate acestea vor fi perfect lipite cu ajutorul unei prese hidraulice și astfel vom obține placa de circuit integrat.

Găuri de foraj

În orice ocazie, va trebui să facem o serie de găuri pentru PCB-uri prin găurire pentru a putea alătura diferitele straturi și piste de cupru. De asemenea, vom avea nevoie de perforații complete pentru a putea reține elemente electronice sau conectorii diferiți sau sloturile de expansiune.

Procesul de foraj trebuie să fie extrem de precis, pentru a păstra integritatea PCB, astfel încât capetele de carbură de wolfram să fie utilizate pentru materialul cel mai greu care există.

Găuri metalice

Pentru ca aceste orificii să poată stabili comunicarea cu diferitele piste interne, va fi necesar un proces de placare cu o peliculă subțire de cupru pentru a asigura conductivitatea necesară. Aceste furniere vor avea între 40 și 60 de milioane de centimetri.

PCB este acum gata să urmărească șinele de cupru de pe fețele exterioare ale acestuia.

Film de piese în aer liber și galvanizare

Acum vom crea piste conductoare exterioare și pentru aceasta vom urma aceeași procedură ca pentru a crea piesele interne. Mai întâi creăm filmul uscat ca un negativ al circuitului final. Apoi, folosind un laser, spațiile în care va fi depus cuprul sunt create pentru a crea piste conductoare.

Și apoi PCB va suferi un proces de electroplacare, care constă în lipirea cuprului în zonele libere de folie uscată și formând astfel șinele electrice ale PCB. PCB-ul este plasat într-o baie de cupru și va fi legat electrolitic la tiparele conductoare pentru a crea piste de până la 0, 001 inci.

Apoi, un alt strat de staniu va fi adăugat pe partea de sus a cuprului pentru a proteja acest atac chimic atunci când mergem la procesul SES sau „ strip-etch-strip ”

Fâșie de etichetă

Acesta este penultimul pas, excesul de cupru va fi eliminat din PCB, excesul va fi cel pe care nu l-am scufundat în staniu. În acest fel, va rămâne doar cuprul protejat de staniu.

Ulterior , trebuie să scoatem și cositorul printr-un tratament chimic pentru a lăsa în cele din urmă doar pistele de cupru care vor fi în cele din urmă cele care vor conecta componentele și vor transporta energia electrică.

Acum, un alt proces AOI va verifica dacă totul este corect pentru a înregistra în cele din urmă masca și legenda.

Mască de soldare și legendă

În cele din urmă, o mască de lipit va fi aplicată pe placa de circuite electronice, astfel încât mai târziu este posibil să lipiți componentele pe piese corect și exact unde ar trebui să meargă.

Apoi este imprimată și legenda compusă , informațiile pe care proiectantul a dorit să le ofere pe PCB, cum ar fi numele conectoarelor, codul elementului etc. În plus, designul final al PCB va fi realizat și cu culorile pe care producătorul vrea să le ofere, așa cum vedem în plăcile de bază pentru jocuri etc.

Sudarea componentelor și încercările finale

PCB-ul este gata și numai componentele vor fi adăugate cu ajutorul unor brațe robot de înaltă precizie și sloturile corespunzătoare. În acest fel, placa este pregătită pentru a fi testată electric și verificați că funcționează corect.

De asemenea, vom adăuga măștile de conectare pentru a suda aceste elemente corect.

Concluzie și cuvinte finale

Ei bine, este vorba despre ce este un PCB și despre cum sunt fabricate. După cum puteți vedea procesul este destul de complex și necesită mulți pași, trebuie să rețineți că precizia trebuie să fie maximă pentru ca mai târziu să funcționeze așa cum este de așteptat.

PCB-urile devin din ce în ce mai complexe, cu piste mai subțiri și mai dense, pentru a putea găzdui un număr imens de componente în foarte puțin spațiu.

De asemenea, vă recomandăm să vizitați ghidul nostru pentru cele mai bune plăci de bază de pe piață

Și veți găsi, de asemenea, aceste tutoriale interesante:

Dacă aveți întrebări sau doriți să faceți o corecție, scrieți-ne în comentarii. Sperăm că informațiile sunt interesante.