▷ Hva er en PCB eller et kretskort. bruk, hvordan det lages

Har du noen gang hørt begrepet PCB, eller Integrated Circuit Board ? Hvis du ikke vet hva det er, vil vi forklare det i denne artikkelen. Når du leser denne artikkelen, er du omgitt av PCB; du har flere på din PC, skjerm, mus og også på mobilen. Hvert elektronisk element er bygget ved hjelp av en PCB, eller i det minste "indre organer".

Innholdsindeks

Bruken av PCB var et kjempetrinn i utviklingen av elektroniske enheter, da det ga en innovativ metode for å koble elementer uten å bruke elektriske kabler. Dagens verden ville ikke være den samme uten oppfinnelsen av PCB, så la oss se hva de er og hvordan de er laget

Hva er en kretskort

PCB er forkortelsen for Printed Circuit Board, men vi bruker forkortelsen på engelsk (Printed Circuit Board) for ikke å forveksle det for eksempel med PCI-sporene på vår PC.

Vel, en PCB er i utgangspunktet en fysisk støtte der elektroniske og elektriske komponenter er installert og koblet sammen. Disse komponentene kan være flis, kondensatorer, dioder, motstander, kontakter, etc. Hvis du tar en titt på en datamaskin på innsiden, vil du se at det er flere flate plater med mange komponenter limt på den, det er et hovedkort og det består av en PCB og komponentene som vi har nevnt

For å koble hvert element på en PCB, bruker vi en serie ekstremt tynne kobberledende spor som genererer en skinne, leder, som om det var en kabel. I de enkleste kretsene har vi bare ledende spor på en eller begge sider av PCB, men i mer komplette har vi elektriske spor og til og med komponenter stablet i flere lag av dem.

Hovedstøtten for disse sporene og komponentene er en kombinasjon av glassfiberforsterket med keramiske materialer, harpiks, plast og andre ikke-ledende elementer. Selv om komponenter som celluloid og ledende malingsspor for tiden brukes til å produsere fleksible PCB-er.

Det første integrerte kretskortet ble bygget i 1936 for hånd av ingeniøren Paul Eisler for å bli brukt av en radio. Derfra ble prosessene automatisert for storstilt produksjon, først med radioer og deretter med alle slags komponenter.

Hva er inne i en PCB?

Trykte kretsløp består av en serie ledende lag, i det minste de mest komplekse. Hvert av disse ledende lag skilles med et isolerende materiale som kalles et underlag. Hull kalt vias brukes til å koble flerlagsspor , som kan gå fullstendig gjennom PCB eller bare gå så langt som en viss dybde.

Underlaget kan være av forskjellige sammensetninger, men alltid av ikke-ledende materialer, slik at hvert av de elektriske sporene bærer sitt eget signal og spenning. Det mest brukte for tiden heter Pértinax, som i utgangspunktet er et papir dekket med harpiks, veldig enkelt å håndtere og å bearbeide. Men i høytytelsesutstyr brukes en forbindelse som heter FR-4, som er et brannsikkert harpiksbelagt glassfibermateriale.

De elektroniske komponentene på sin side vil nesten alltid gå i det ytre området av PCB-ene, og installert på begge sider for å dra full nytte av utvidelsen. Før du lager de elektriske sporene, blir de forskjellige lagene på PCB bare dannet av underlaget og noen veldig tynne ark med kobber eller annet ledende materiale, og det vil være gjennom en maskin som ligner en skriver at disse vil bli opprettet og gjennom en ganske prosess lang og sammensatt.

PCB opprettelsesprosess

Vi vet allerede hva integrerte kretskort er laget av, men det ville være veldig interessant å vite hvordan de er laget. Dessuten kan vi selv lage en grunnleggende integrert krets ved å kjøpe et av disse brettene, men selvfølgelig vil prosessen være ganske annerledes enn hva som faktisk brukes.

PCB-design ved bruk av programvare

Det hele starter med å designe PCB, spore de elektriske sporene som er nødvendige for å koble til komponentene, samt oppgi hvor mange lag som vil være nødvendige for å kunne generere alle tilkoblingene som kommer til å være nødvendige for komponentene.

Denne prosessen blir utført ved bruk av CAM-programvare som TinyCAD eller DesignSpark PCB, mye brukt i tekniske karrierer. Ikke bare er elektriske spor designet, men det opprettes også forskjellige etiketter for å liste over installerte komponenter og identifisere hver kontakt.

Alle nødvendige trinn i utviklingsprosessen vil bli dokumentert slik at produsenten vet nøyaktig hva de skal gjøre når prosjektet blir sendt til deg.

Silkscreen og fotografisk layout

Når den er designet, overfører vi nå prosjektet direkte til produsenten, og det vil være der den fysiske opprettelsen av en PCB begynner. Følgende prosess kalles fotografisk sporing, der en skriverlignende maskin (fotoplotter) laser sporer en graf med tilkoblingsmasker til de elektroniske elementene.

For dette brukes et tynt ark ledende metall på rundt 7 tusendeler av en tomme. Disse maskene vil senere tjene til å bestemme hvor de elektroniske komponentene er limt. I mer avanserte prosesser gjøres denne prosessen direkte på PCB med en skriver som graverer tilkoblingsmasker med dette metallet.

Trykking av indre lag

Det neste som gjøres er å skrive ut på PCB til de forskjellige interne elektriske sporene, med en spesiell sammensatt. Dette innebærer å ”male” et negativt av de elektriske sporene på arket for å lage et ledende mønster med et lysfølsomt eller tørt filmmateriale. Vel, denne filmen som er laget blir utsatt for en laser eller ultrafiolett lys for å fjerne overflødig materiale og dermed skape en negativ av sluttkretsen.

Denne prosessen utføres hvis PCB har indre lag med ledende spor. Videre vil denne prosessen deretter bli gjentatt på de ytre lagene av PCB for å lage de endelige kobberspor og i henhold til kretsutformingen.

Inspeksjon og verifisering (AOI)

Når de forskjellige lagene med ledende spor er laget, vil en maskin inspisere at de alle stemmer og fungerer godt. Dette gjøres automatisk ved å sammenligne det originale designet med det fysiske trykket, for å søke etter shorts eller ødelagte spor.

Rustfilm og laminering

Hvert ark som er trykt med ledende spor, gjennomgår en oksidbehandling for å forbedre egenskapene og holdbarheten til kobbersporene i hvert lag.

Takket være prosessen vil delaminering av de forskjellige ledende lag og spor på spesielt følsomme PCB eller med et stort antall komponenter, for eksempel datamaskiner, unngås.

Den neste tingen å gjøre er å bygge den endelige PCB, for dette vil hvert av kretslagene forbindes ved hjelp av glassfiberark med epoksyharpiks, Pértinax eller en hvilken som helst annen metode som brukes. Alt dette vil bli limt perfekt ved hjelp av en hydraulisk presse, og slik får vi det integrerte kretskortet.

Boring av hull

Ved alle anledninger vil vi trenge å lage en serie med hull til PCB-ene ved å bore for å kunne bli sammen med de forskjellige kobberlagene og -sporene. Vi vil også trenge komplette perforeringer for å kunne inneholde elektroniske elementer eller forskjellige kontakter eller ekspansjonsspor.

Boreprosessen må være ekstremt presis, for å bevare PCBs integritet, slik at wolframkarbidhoder brukes til det vanskeligste materialet som finnes.

Metalliske hull

For at disse hullene skal etablere kommunikasjon med de forskjellige indre spor, vil en pletteringsprosess med en tynn kobberfilm være nødvendig for å tilveiebringe den nødvendige ledningsevne. Disse finérene vil være mellom 40 og 60 milliondeler av en tomme.

PCB er nå klar til å spore kobbersporene på de ytre sidene av den.

Utendørs sporfilm og galvanisering

Nå skal vi lage de ytre ledende sporene, og for dette vil vi følge samme prosedyre som for å lage de interne sporene. Først lager vi tørrfilmen som en negativ av sluttkretsen. Deretter, ved hjelp av en laser, skapes rommene der kobberet skal deponeres for å lage ledende spor.

Og da vil PCB gjennomgå en elektropletteringsprosess, som består av liming av kobber i områdene som er fri for tørr folie og dermed danner de elektriske sporene til PCB. PCB-en er plassert i et kobberbad og vil bli elektrolytisk bundet til ledende mønstre for å lage spor så små som 0, 001 inches.

Så vil et nytt lag av tinn legges på toppen av kobberet for å beskytte dette kjemiske angrepet når vi går til SES-prosessen eller " strip-etch-strip"

Strip etsestripe

Dette er det nest siste trinnet, overflødig kobber vil bli fjernet fra PCB, det overskytende vil være det som vi ikke har dyppet i tinn. På denne måten vil bare det tinnbeskyttede kobber være igjen.

Deretter må vi også fjerne tinnet gjennom en kjemisk behandling for endelig å forlate bare kobbersporene som til slutt vil være de som vil koble komponenter og transportere strømmen.

Nå vil en annen AOI-prosess bekrefte at alt er riktig for å endelig registrere masken og legenden.

Loddemaske og legende

Til slutt vil en loddemaske bli brukt på det elektroniske kretskortet slik at det senere er mulig å lodde komponentene til sporene riktig og akkurat der de skal gå.

Så skrives også sammensatt legende ut, informasjonen som designeren ønsket å gi på PCB, for eksempel navnet på kontaktene, elementkoden, etc. I tillegg vil den endelige utformingen av PCB også lages med fargene som produsenten ønsker å gi den, slik vi ser på spillekortene, etc.

Komponentsveising og sluttprøver

PCB-en er klar, og bare komponentene vil bli lagt til ved hjelp av robotarmer med høy presisjon og tilhørende spor. På denne måten er brettet klart til å bli testet elektrisk og sjekke at det fungerer riktig.

Vi vil også legge tilkoblingsmasker for å sveise disse elementene riktig.

Konklusjon og avsluttende ord

Vel, dette handler om hva en PCB er og hvordan de er produsert. Siden du kan se at prosessen er ganske komplisert og krever mange trinn, må vi huske på at presisjonen må være maksimal slik at den senere fungerer som forventet.

PCB blir mer komplekse, med tynnere og tettere spor, for å kunne huse et stort antall komponenter på veldig liten plass.

Vi anbefaler også at du besøker vår guide til de beste hovedkortene på markedet

Og du vil også finne disse opplæringene interessante:

Hvis du har spørsmål eller ønsker å foreta en rettelse, skriv oss i kommentarene. Vi håper informasjonen er interessant.