▷ Mikä on piirilevy tai piirilevy. käyttö, miten se tehdään

Oletko koskaan kuullut termiä piirilevy tai integroitu piirilevy ? Jos et tiedä mikä se on, selitämme sen sinulle tässä artikkelissa. Kun luet tätä artikkelia, sinua ympäröivät piirilevyt; sinulla on useita tietokoneellasi, näytöllä, hiirellä ja myös matkapuhelimellasi. Jokainen elektroninen elementti on rakennettu käyttämällä piirilevyä tai ainakin sen "sisäisiä elimiä".

Sisällysluettelo

Piirilevyjen käyttö oli valtava askel elektronisten laitteiden kehityksessä, koska se tarjosi innovatiivisen menetelmän elementtien kytkemiseksi ilman sähkökaapeleita. Nykymaailma ei olisi sama ilman keksintöä piirilevyjä, joten katsotaanpa mitä ne ovat ja miten ne tehdään

Mikä on piirilevy

Piirilevy on lyhenne painetusta piirilevystä, mutta käytämme lyhennettä englanniksi (painettu piirilevy), jotta se ei sekoittuisi esimerkiksi PC: n PCI-korttipaikkoihin.

No, piirilevy on periaatteessa fyysinen tuki, jossa elektroniset ja sähköiset komponentit on asennettu ja kytketty toisiinsa. Nämä komponentit voivat olla siruja, kondensaattoreita, diodeja, vastuksia, liittimiä jne. Jos katsot tietokoneen sisällä olevaa tietokonetta, huomaat, että siinä on useita litteitä levyjä, joihin on liimattu paljon komponentteja, se on emolevy ja se koostuu piirilevystä ja mainitsemistamme komponenteista

Jokaisen elementin kytkemiseksi piirilevyyn käytämme sarjaa erittäin ohuita kuparia johtavia telaketjuja, jotka generoivat kiskon, johtimen, ikään kuin se olisi kaapeli. Yksinkertaisimmissa piireissä meillä on vain johtavia ratoja piirilevyn yhdellä tai molemmilla puolilla, mutta täydellisemmissä piireissä meillä on sähköratoja ja jopa komponentteja, jotka on pinottu useaan kerrokseen niistä.

Näiden teiden ja komponenttien päätuki on yhdistelmä lasikuitua, joka on vahvistettu keraamisilla materiaaleilla, hartseilla, muovilla ja muilla johtamattomilla elementeillä. Vaikka komponentteja, kuten selluloidi- ja johtavia maaliteitä käytetään tällä hetkellä joustavien PCB-yhdisteiden valmistukseen.

Ensimmäinen integroitu piirilevy rakennettiin vuonna 1936 insinööri Paul Eislerin käsin radion käyttöön. Sieltä prosessit automatisoitiin laajamittaiseen valmistukseen, ensin radioilla ja sitten kaikenlaisilla komponenteilla.

Mikä on piirilevyn sisällä?

Painetut piirit koostuvat sarjasta johtavia kerroksia, ainakin monimutkaisimpia. Jokainen näistä johtavista kerroksista on erotettu substraattina kutsutulla eristeaineella. Vias- nimisiä reikiä käytetään monikerroksisten kappaleiden yhdistämiseen , jotka voivat mennä kokonaan piirilevyn läpi tai mennä vain tietyn syvyyden ylitse.

Alusta voi olla eri koostumuksia, mutta aina johtamattomia materiaaleja siten, että jokaisella sähköradalla on oma signaali ja jännite. Tällä hetkellä yleisimmin käytetty nimi on Pértinax, joka on pohjimmiltaan hartsilla peitetty paperi, erittäin helppo käsitellä ja koneistaa. Mutta korkean suorituskyvyn laitteissa käytetään yhdistettä nimeltä FR-4, joka on palonkestävä hartsilla päällystetty lasikuitumateriaali.

Elektroniikkakomponentit puolestaan ​​menevät melkein aina piirilevyjen ulkoalueelle ja asennetaan molemmille puolille hyödyntääkseen niiden laajennusta täysimääräisesti. Ennen sähköisten kappaleiden luomista piirilevyn eri kerrokset muodostetaan vain substraatin ja joidenkin erittäin ohuiden kupari- tai muun johtavan materiaalin avulla, ja nämä luodaan tulostimen kaltaisen koneen kautta ja melko prosessin avulla pitkä ja monimutkainen.

Piirilevyjen luomisprosessi

Tiedämme jo, mistä integroidut piirilevyt ovat, mutta olisi erittäin mielenkiintoista tietää, kuinka ne valmistetaan. Lisäksi voimme luoda perustason integroidun piirin itse ostamalla yhden näistä levyistä, mutta prosessi on tietysti aivan erilainen kuin mitä tosiasiallisesti käytetään.

Piirilevyjen suunnittelu ohjelmistojen avulla

Kaikki alkaa piirilevyn suunnittelusta, komponenttien kytkemiseen tarvittavien sähköisten raitojen jäljittämisestä sekä luettelosta, kuinka monta kerrosta tarvitaan, jotta voidaan luoda kaikki komponentit varten tarvittavat liitännät.

Tämä prosessi suoritetaan käyttämällä CAM- tietokoneohjelmistoja , kuten TinyCAD tai DesignSpark PCB, joita käytetään laajasti tekniikkauralla. Sähkökiskojen lisäksi ei vain suunniteltu, vaan luodaan myös erilaisia ​​tarroja asennettujen komponenttien luetteloimiseksi ja kunkin liittimen tunnistamiseksi.

Kaikki tarvittavat kehitysprosessin vaiheet dokumentoidaan, jotta valmistaja tietää tarkalleen, mitä tehdä, kun projekti lähetetään sinulle.

Silkkipaino ja valokuvaasettelu

Suunnitellun suunnittelun jälkeen siirrämme projektin suoraan valmistajalle, ja se on silloin, kun piirilevyn fyysinen luominen alkaa. Seuraavaa prosessia kutsutaan valokuvien jäljitykseksi, jolloin tulostimen kaltainen kone (fotoplotter) jäljittää kuvaajan elektronisten elementtien kytkentämaskeilla.

Tätä varten käytetään ohutta johtavaa metallilevyä, joka on noin 7 tuhatosaa tuumaa. Nämä naamarit toimivat myöhemmin sen määrittämiseksi, mihin elektroniset komponentit on liimattu. Kehittyneemmissä prosesseissa tämä prosessi suoritetaan suoraan piirilevyllä tulostimella, joka kaivelee liitosnaamarit tähän metalliin.

Sisäkerrospainatus

Seuraava asia, joka tehdään, on erilaisten sisäisten sähköisten kappaleiden tulostaminen piirilevylle erityisellä yhdisteellä. Tähän sisältyy arkin sähköisten kappaleiden negatiivin “maalaaminen” johtavan kuvion luomiseksi valoherkällä tai kuivalla kalvomateriaalilla. No, tämä luotu kalvo altistetaan laserille tai ultraviolettivalolle ylimääräisen materiaalin poistamiseksi ja siten loppupiirin negatiivisen luomiseksi.

Tämä prosessi suoritetaan, jos piirilevyssä on sisäisiä kerroksia, joissa on johtavia raitoja. Lisäksi tämä prosessi toistetaan sitten piirilevyn ulkokerroksilla lopullisten kupariratojen luomiseksi ja piirisuunnitelman mukaisesti.

Tarkastus ja todentaminen (AOI)

Kun johtavia raitekerroksia on tehty, kone tarkistaa, että ne ovat kaikki oikein ja toimivat hyvin. Tämä tehdään automaattisesti vertaamalla alkuperäistä mallia fyysiseen tulostukseen, jotta voidaan etsiä shortseja tai rikkiraitoja.

Ruostekalvo ja laminointi

Jokaiselle johdetuilla raidoilla painetulle arkille tehdään oksidikäsittely kunkin kerroksen kupariteiden ominaisuuksien ja kestävyyden parantamiseksi.

Prosessin ansiosta vältetään erityisen herkillä piirilevyillä tai useilla komponenteilla, kuten tietokoneilla, olevien erilaisten johtavien kerrosten ja ratojen delaminoituminen.

Seuraava asia on rakentaa lopullinen piirilevy, jotta jokainen piirikerros yhdistetään käyttämällä lasikuitulevyjä epoksihartsilla, Pértinaxilla tai jollain muulla käytetyllä menetelmällä. Kaikki tämä liimataan täydellisesti hydraulipuristimen avulla ja näin saamme integroidun piirilevyn.

Reikien poraus

Kaikissa tapauksissa joudumme tekemään sarjan reikiä piirilevyille poraamalla, jotta pystymme liittymään eri kuparikerroksiin ja kappaleisiin. Tarvitsemme myös täydelliset reiät, jotta pystymme pitämään elektronisia elementtejä tai erilaisia ​​liittimiä tai laajennuspaikkoja.

Porausprosessin on oltava erittäin tarkka piirilevyn eheyden säilyttämiseksi, joten volframikarbidipäätä käytetään vaikeimpaan olemassa olevaan materiaaliin.

Metallisia reikiä

Jotta nämä reiät voisivat muodostaa yhteyden eri sisäisiin raiteisiin, tarvitaan ohuella kuparikalvolla tapahtuva pinnoitusprosessi tarvittavan johtavuuden aikaansaamiseksi. Nämä viilut ovat 40–60 miljoonan tuuman tuumaa.

Piirilevy on nyt valmis jäljittämään kuparin jäljet sen ulkopinnoilta.

Ulkoilmakalvo ja galvanointi

Nyt luomme johtavat ulkoradat, ja tätä varten noudatamme samaa menettelyä kuin luomalla sisäiset raidat. Ensin luodaan kuiva kalvo loppupiirin negatiivisena. Sitten, laserilla, tilat, joihin kupari kerrotaan, luodaan johtavien kappaleiden luomiseksi.

Ja sitten piirilevylle tehdään elektrolyyttinen pinnoitusprosessi, joka koostuu kuparin liimaamisesta kuivasta foliosta vapaille alueille ja siten PCB: n sähköisten ratojen muodostamisesta. Piirilevy asetetaan kuparihauteeseen ja se sidotaan elektrolyyttisesti johtaviin kuvioihin niin pienten ratojen muodostamiseksi kuin 0, 001 tuumaa.

Sitten kuparin päälle lisätään uusi tinakerros suojaamaan tätä kemiallista hyökkäystä, kun siirrymme SES-prosessiin tai " strip-etch-strip"

Strip etsaus nauhat

Tämä on viimeinen viimeinen vaihe, ylimääräinen kupari poistetaan piirilevystä, ylimääräinen on se, jota emme ole kastettu tinaan. Tällä tavalla jäljelle jää vain tinasuojattu kupari.

Myöhemmin meidän on myös poistettava tina kemiallisella käsittelyllä, jotta lopulta jää vain kupariradat, jotka lopulta yhdistävät komponentit ja kuljettavat sähköä.

Nyt toinen AOI-prosessi varmistaa, että kaikki on oikein, jotta maski ja selite lopulta tallennetaan.

Juotosmaski ja legenda

Lopuksi juotosmaski levitetään elektroniselle piirilevylle, jotta myöhemmin on mahdollista juottaa komponentit telalle oikein ja juuri sinne, mihin niiden pitäisi mennä.

Sitten myös yhdistetty selite tulostetaan, tiedot, jotka suunnittelija halusi antaa piirilevylle, kuten liittimien nimi, elementin koodi jne. Lisäksi piirilevyn lopullinen suunnittelu tehdään myös väreillä, jotka valmistaja haluaa antaa, kuten pelaamisen emolevyillä jne. Nähdään.

Komponenttien hitsaus ja loppukokeet

Piirilevy on valmis ja vain komponentit lisätään tarkkuusrobottivarreilla ja vastaavilla rakoilla. Tällä tavalla levy on valmis testattavaksi sähköisesti ja tarkista, että se toimii oikein.

Lisäämme myös kytkentänaamarit näiden elementtien hitsaamiseksi oikein.

Päätelmät ja loppusanat

No tämä on kaikki mitä piirilevy on ja miten niitä valmistetaan. Kuten huomaat, että prosessi on melko monimutkainen ja vaatii useita vaiheita, meidän on pidettävä mielessä, että tarkkuuden on oltava maksimaalista, jotta myöhemmin se toimisi odotetusti.

Piirilevyistä tulee monimutkaisempia, niiden raidat ovat ohuempia ja tiheämpiä, jotta ne voivat sijoittaa valtavan määrän komponentteja hyvin pienessä tilassa.

Suosittelemme myös, että vierailet markkinoiden parhaiden emolevyjen oppaassa

Ja löydät myös nämä opetusohjelmat mielenkiintoisiksi:

Jos sinulla on kysyttävää tai haluat tehdä korjauksen, kirjoita meille kommentteihin. Toivomme, että tiedot ovat mielenkiintoisia.