Печатные платы являются основой всех электронных устройств, от простых часов и калькуляторов до сложных систем, таких как компьютерные и радиолокационные системы. Для новичков: печатная плата направляет электрический ток к электрическим компонентам по медным каналам на своей поверхности. В этом руководстве объясняются различные аспекты, используемые при изготовлении печатных плат.
Материал
Хотя печатные платы могут изготавливаться из различных материалов, обычно используется FR4. FR4 — это форма стекловолокна, известная своей высокой степенью стабильности в широком диапазоне температур. Кроме того, FR4 относительно дешев и не так легко ломается. Там, где разработчики хотят добиться высоких радиочастот, используется материал PTFE. Медь является предпочтительным материалом для проводов постоянного тока.
Процесс изготовления печатных плат
Изготовители печатных плат, такие как Avanti Circuits, необязательно могут быть разработчиками схем. В тех случаях, когда изготовление передается на аутсорсинг, разработчикам схем приходится общаться с производителями, чтобы представить свои производственные требования. Это помогает разработчикам избежать проблем с совместимостью программного обеспечения и снизить вероятность распространения ошибки на этап изготовления.
Этап проектирования
Для проектирования печатных плат может использоваться ряд программных средств. К ним относятся, в частности, OrCAD, Eagle, KiCad, Pads и Altium Designer. Дизайнеры должны получить разрешение на использование программного обеспечения, с помощью которого они отправляют свой дизайн на утверждение. Расширенное программное обеспечение Garber в основном используется для обмена проектами. Чтобы убедиться, что конструкции выдерживают пороговые допуски, изготовители тестируют конструкции с помощью программного обеспечения Design for manufacture check.
Создание пленки
Схема может быть напечатана на подложке из стекловолокна только после прохождения всех предварительных тестов. В основе пленочной печати лежит специальный принтер, называемый плоттером, который по сути является лазерным принтером. Плоттеры привыкли к деликатной работе, позволяющей получать отпечатки исключительной точности. В результате получается фотонегатив, на основе которого создается медная схема. Пленочные схемы печатаются черными чернилами с прозрачными участками, обозначающими непроводящие участки.
Интересно, что изготовление печатной платы выполняется послойно, где на каждый слой наносится своя пленка. Для двухслойной печатной платы требуется четыре листа: два для пленки, а остальные для паяльной маски. Эти листы должны использоваться гармонично для достижения идеального выравнивания печатной платы. Направляющие отверстия, пробитые в листах, помогают производителям добиться идеального выравнивания.
Подготовка внутренних слоев
После создания пленки она используется для определения того, куда медь войдет в готовую основу. Этот шаг предваряется нанесением пленки на медную фольгу. По сути, готовая печатная плата состоит из стекловолокна и ламината, на который нанесена медь. подложка тщательно очищается и обеззараживается, чтобы избавиться от любой грязи, которая может привести к обрыву цепей.
На очищенную основу, по которой проходят медные дорожки, наносится слой фоточувствительного материала. Этот фоточувствительный слой должен затвердевать под воздействием ультрафиолетового света. Затем подложка с фоточувствительным слоем подвергается воздействию селективного ультрафиолетового света, который отслеживает схему. После прохождения света фоторезист на меди под ней затвердевает. Пленка, нанесенная черной краской, предотвращает попадание света на участки, которые не предназначены для отверждения. Затем плату промывают щелочным раствором, чтобы удалить незатвердевший фоторезистивный материал.
Удаление ненужной меди
После того, как желаемая схема надежно скрыта под светостойким материалом, плата промывается с использованием мощного химического средства для удаления оголенной меди. Затем в чистой плате проделываются контрольные отверстия, которые помогают выровнять внутренний и внешний слои. Наконец, изделие сканируется с помощью оптических устройств для сравнения с исходным файлом, полученным от разработчиков схем. Процесс изготовления печатных плат может незначительно отличаться в зависимости от требуемых свойств печатной платы.