[Bilim] Elektronik bileşenler baskılı devre kartları alanında "Uçak Gemisi"
Bu makale sensör teknolojisinden üretilmiştir
Önemli bir elektronik bileşen olarak, baskılı devre kartı elektronik bileşenler için bir destektir. Elektronik bileşenler alanındaki önemli rolü nedeniyle, birçok insan "elektronik uçak gemisi" haline geldi.
Artık iletişim ürünleri, bilgisayarlar ve hemen hemen tüm diğer elektronik ürünler basılı devreler kullanıyor. Baskılı devre teknolojisinin gelişimi ve iyileştirilmesi, dünyanın çehresini değiştiren bir buluş olan entegre devrelerin ortaya çıkması için koşullar yarattı. Bilim ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte, baskılı devre kartları askeri sanayi, iletişim, tıbbi tedavi, elektrik enerjisi, otomobiller, endüstriyel kontrol, akıllı telefonlar ve giyilebilir cihazlar gibi yüksek teknoloji alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Baskılı devrenin icadı
Baskılı devre, 1930'ların ortalarında Avusturyalı elektrik mühendisi Paul Eisler tarafından icat edildi. Eisler, ilk yıllarında Viyana Mühendislik Enstitüsü'nde elektrik mühendisliği okudu, 1930'da mezun olduktan sonra baskı teknolojisi okudu. Elektronik devre kartlarını araştırırken, baskı teknolojisiyle ilgili kitapları ve süreli yayınları kontrol etmek için sık sık kütüphaneye giderdi.
Ciddi düşündükten sonra aklına bir fikir geldi: Elektronik cihazların devrelerini kitap veya gazete basmak gibi bir seferde devre kartlarına yazdırırsanız, devre kartlarını tek tek elle yapmanıza gerek kalmaz ve insanların devreleri tek tek yapmasına gerek yoktur. Zemin kaynaklandıktan sonra, elektronik ürünlerin üretim verimliliği ve güvenilirliği büyük ölçüde iyileştirilebilir.
Baskı endüstrisinde resimleri kağıda basmak için genellikle fotolitografi kullanılır. Yani, fotoğraf çekilerek, ana fotoğraf bakır bir plaka veya çinko plaka üzerine kazınır ve bu bakır plaka veya çinko plaka ile birçok resim basılabilir.
Eisler devre kartları üretirken, aynı zamanda baskı endüstrisine benzer bir klişe yapma yöntemi kullanır. Önce elektronik devre şemasını çizdi ve ardından bir bakır folyo tabakasıyla kaplı yalıtım levhasının üzerine devre şemasını kazdı, böylece gereksiz bakır folyo sadece iletken devreyi bırakarak aşındırıldı. Bu sayede çeşitli elektronik bileşenler bu kart üzerindeki bakır folyonun oluşturduğu devre ile birbirine bağlanır. Bu tür bir baskı devre sadece elektronik ürünlerin güvenilirliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda üretim verimliliğini büyük ölçüde iyileştirir ve yeni elektronik ürünlerin geliştirilmesi için büyük bir değere ve potansiyele sahiptir.
Baskılı devre teknolojisinin kullanımı, elektronik ekipmanların seri üretimini basit ve kolay hale getirerek, elektronik ürünlerin mekanize ve otomatik üretiminin temelini atmaktadır. 1950'lerden bu yana, iletişim ekipmanları dahil olmak üzere çeşitli elektronik ürünlerde kaydedilen önemli ilerleme, baskılı devre teknolojisinin kullanımından ayrılamaz.
Baskılı devre üretim seviyesinin sürekli iyileştirilmesi ile üretilen baskılı devre yüksek hassasiyete ulaşabilir ve böylece devre kartlarının üretimini yeni bir aşamaya taşıyabilir. Baskı endüstrisinde klişe yapılırken büyük bir resim, çekim yapılarak belli bir boyuta indirilebilir.
Baskılı devreler üretilirken, elektronik devre şeması bir plaka yapmak için küçültülebilir, bu da onu küçük bir alana, karmaşık devrelere ve yüksek güvenilirliğe sahip bir elektronik devre kartı haline getirir. Bu tür baskılı devre kartı, karmaşık devreleri ve yüksek güvenilirlik gereksinimleri olan iletişim ekipmanları ve bilgisayarlar için çok uygundur. Baskılı devre teknolojisinin gelişimi, sonraki entegre devrelerin icadı için gerekli teknik temeli attı.
Devre kartının icadından bu yana 60 yılı aşkın bir geçmişi vardır. Tarih göstermiştir ki: devre kartları olmadan, elektronik devreler olmadan, uçma, ulaşım, atom enerjisi, bilgisayarlar, havacılık, iletişim, ev aletleri ... bunların hepsi başarılamaz.
Nedeni anlamak kolaydır. Yongalar, IC'ler ve entegre devreler elektronik bilgi endüstrisinin gıdasıdır.Yarı iletken teknolojisi, bir ülkenin endüstriyel modernleşme seviyesini yansıtır ve elektronik bilgi endüstrisinin gelişimine rehberlik eder. Yarı iletkenlerin (entegre devreler, IC'ler) elektriksel ara bağlantısı ve montajı devre kartlarına dayanmalıdır.
Baskılı devre kartı çeşitleri
Gerçek elektronik ürünlerde kullanılan baskılı devre kartları çok farklıdır ve farklı standart baskılı devre kartlarına göre farklı sınıflandırmalar vardır.
Baskılı devrelerin dağılımı ile sınıflandırılmıştır
Baskı devresinin yaklaşık dağılımına göre baskılı devre kartı üç türe ayrılabilir: tek panel, çift panel ve çok katmanlı kart
Tek panel o. 2-5 mm'lik izolasyon alt tabakasında sadece bir yüzey bakır folyo ile kaplanır ve alt tabaka üzerinde baskı ve dağlama ile baskı devre oluşturulur. Tek taraflı kartın üretimi basittir ve montajı kolaydır ve radyolar, televizyonlar vb. Gibi bir devrenin gereksinimleri için uygundur; yüksek montaj yoğunluğu veya karmaşık devreler gerektiren durumlar için uygun değildir.
Çift taraflı levha o kalınlığındadır. Devreler, 2-5 mm yalıtım alt tabakasının her iki tarafına basılmıştır. Elektronik bilgisayarlar, elektronik aletler ve sayaçlar gibi genel gereksinimleri olan elektronik ürünler için uygundur. Çift taraflı baskı devresinin kablolama yoğunluğu tek taraflı baskı devresindekinden daha yüksek olduğu için cihazın hacmi azaltılabilir.
Yalıtım alt tabakası üzerine basılmış 3 kattan fazla baskılı devre içeren baskılı panolara çok katmanlı panolar denir. Birkaç ince tek taraflı veya çift taraflı levhalardan oluşur ve kalınlığı genellikle 1,2-2,5 m'dir. İzolasyon alt tabakası arasına sıkıştırılmış devreyi dışarı çıkarmak için, çok tabakalı levha üzerine bileşenlerin monte edilmesi için deliklerin metalize edilmesi gerekir, yani, küçük deliklerin iç yüzeyine, bunları yalıtım alt tabakaları arasına sıkıştırılmış baskılı devre ile bağlamak için bir metal tabaka uygulanır.
Şekil 2-2, çok katmanlı kart yapısının şematik bir diyagramıdır, Çok katmanlı levhalarda kullanılan bileşenler çoğunlukla aşağıdakilerle karakterize edilen SMD bileşenleridir:
1. Entegre devrelerle birlikte kullanıldığında, tüm makine minyatürleştirilebilir ve tüm makinenin ağırlığı azaltılabilir;
2. Kablo yoğunluğunu iyileştirin, bileşenlerin aralığını azaltın ve sinyal iletim yolunu kısaltın;
3. Bileşenlerin kaynak noktalarının azaltılması ve arıza oranının düşürülmesi,
4. Devrenin sinyal distorsiyonunu azaltmak için koruyucu katman eklenir;
5. Topraklanmış bir ısı dağıtma katmanının eklenmesi, yerel aşırı ısınmayı azaltabilir ve tüm makinenin güvenilirliğini artırabilir
Alt tabakanın yapısına göre, baskılı devre kartları sert ve esnek olarak bölünebilir.
Sert PCB
Sert baskılı tahtanın belirli bir mekanik mukavemeti vardır ve onunla birleştirilen parçalar düz bir duruma sahiptir. Genel elektronik ürünlerde sert baskılı panolar kullanılmaktadır.
Esnek baskılı tahta
Esnek baskılı pano, temel malzeme olarak yumuşak katmanlı plastikten veya diğer yumuşak yalıtım malzemelerinden yapılır. Kullanılan parçalar bükülüp gerilebilir ve kullanım sırasında montaj gereksinimlerine göre bükülebilir. Esnek baskılı panolar genellikle özel durumlarda kullanılır.Örneğin bazı dijital multimetrelerin ekranları döndürülebilir ve içlerinde genellikle esnek baskılı panolar kullanılır; cep telefonu ekranları, düğmeler vb.
Şekil 2-3 cep telefonu esnek baskılı devre kartını göstermektedir.Ana malzemesi poliimiddir ve yüzeyi anti-oksidasyon ile muamele edilmiştir.Minimum hat genişliği ve hat mesafesi o olarak ayarlanmıştır. 1mm. Esnek baskılı levhanın öne çıkan özelliği, bükülebilmesi, kıvrılabilmesi, katlanabilmesi ve sert baskılı levhalara ve hareketli parçalara bağlanabilmesidir, böylece üç boyutlu kablolama ve üç boyutlu uzamsal ara bağlantı gerçekleştirilebilir.Boyut olarak küçük, hafif, montajı kolay ve alan için uygundur. Küçük, yüksek yoğunluklu elektronik ürünler.
Uygulama kapsamına göre, baskılı devre kartları, düşük frekanslı ve yüksek frekanslı baskılı devre kartlarına ayrılabilir.
Elektronik ekipmanın yüksek frekansı, özellikle günümüzün kablosuz ağ ve uydu iletişiminde gelişme trendi, bilgi ürünleri yüksek hıza ve yüksek frekansa doğru ilerliyor ve iletişim ürünleri, büyük kapasite ve hızda kablosuz iletim için ses, video ve verilerin standardizasyonuna doğru ilerliyor. Bu nedenle, yeni nesil ürünlerin geliştirilmesi, yüksek frekanslı baskılı levhalar gerektirir ve folyo substrat, politetran etilen, polivinil etilen, polistiren, politetrafloroetilen cam bezi vb. Gibi düşük dielektrik kaybı ve dielektrik sabiti olan malzemelerden yapılabilir.
Şu anda, metal çekirdekli baskılı levhalar, yüzeye monte edilmiş baskı levhaları ve karbon film baskılı levhalar gibi bazı özel baskılı levhalar da ortaya çıktı.
Metal çekirdekli baskılı tahta
Metal çekirdekli baskılı levha, epoksi cam bez levhayı eşdeğer kalınlıkta bir metal levha ile değiştirmektir.Özel işlemden sonra, altın levhanın her iki tarafındaki iletken devreler birbirine bağlanır ve metal kısım oldukça yalıtılmıştır. Metal göbekli baskılı levhanın avantajı iyi ısı dağılımı ve boyutsal kararlılıktır.Bunun nedeni, alüminyum ve demir gibi manyetik malzemelerin koruyucu bir etkiye sahip olması ve karşılıklı etkileşimi önleyebilmesidir.
Yüzeye monte baskılı tahta
Yüzeye monte baskılı pano, elektronik ürünlerin "hafiflik, incelik, kısalık ve küçük boyut" ihtiyaçlarını karşılamak ve pim yoğunluğu ve düşük maliyetli yüzeye montaj cihazlarının montaj sürecini eşleştirmek için geliştirilmiş baskılı bir tahtadır. Baskılı tahta, küçük açıklık, küçük çizgi genişliği ve aralığı, yüksek hassasiyet ve yüksek alt tabaka gereksinimleri özelliklerine sahiptir.
Karbon film baskılı tahta
Karbon film baskılı levha, bakır kaplı levha üzerinde iletken desen yapıldıktan sonra bir kontak veya jumper (direnç değeri belirtilen gereksinimleri karşılar) oluşturmak için bir karbon film tabakasının basıldığı bir baskılı tahtadır. Basit üretim süreci, düşük maliyet, kısa döngü, iyi aşınma direnci, elektriksel iletkenlik, yüksek yoğunluklu tek panel, ürün minyatürleştirme, hafiflik, televizyonlar, telefonlar, video kayıt cihazları ve elektronik organlar için uygundur. Ve diğer ürünler.
Baskılı devre kartlarının üretim sürecinin gösterilmesi
Örnek olarak dört katmanı ele alarak, baskılı devre kartının nasıl yapıldığına bir göz atalım.
İyi kalitede dağlama desenleri elde etmek için, direnç katmanının substrat yüzeyi ile sıkıca birleştirildiğinden ve substrat yüzeyinin oksit katmanlarından, yağ lekelerinden, tozdan, parmak izlerinden ve diğer kirlerden arındırılmış olması gerekir. Bu nedenle rezist tabakasını kaplamadan önce levhanın yüzeyi temizlenmeli ve bakır folyonun yüzeyi belli bir pürüzlülüğe ulaşmalıdır.
İç tahta: Dört katmanlı tahta yapmaya başlayın, önce iç katman (ikinci ve üçüncü katman) yapılmalıdır. İç plaka, cam elyafı ve epoksi reçine ile üst ve alt yüzeylerde birleştirilmiş bir bakır levhadır.
İkinci adım, kesme tahtası ve pres filmi
Fotorezist kaplama: İç plaka için ihtiyacımız olan şekli yapmak için önce iç plakaya kuru bir film (fotorezist, fotorezist) yapıştırıyoruz. Kuru film, polyester film, fotorezist film ve polietilen koruyucu filmden oluşur. Filmi takarken, önce polietilen koruyucu filmi kuru filmden soyun ve ardından kuru filmi bakır yüzey üzerine ısıtma ve basınç altında yapıştırın.
Maruz kalma: Ultraviyole ışığın ışınlanması altında, foto başlatıcı ışık enerjisini emer ve serbest radikallere ayrışır Serbest radikaller daha sonra fotopolimerize monomerlerin polimerizasyon ve çapraz bağlanma reaksiyonunu başlatır ve reaksiyondan sonra seyreltik alkali çözeltide çözünmeyen bir polimer yapısı oluşturur. Polimerizasyon reaksiyonu bir süre daha devam edecektir Prosesin stabilitesini sağlamak için, maruziyetten hemen sonra polyester filmi koparmayın, polimerizasyon reaksiyonunun devam etmesi için 15 dakikadan fazla kalması gerekir.Gelişmeden önce polyester filmi yırtın.
Geliştirme: Işığa duyarlı filmin maruz kalmayan kısmındaki aktif gruplar, çözünebilir maddeler üretmek için seyreltik alkali çözeltisi ile reaksiyona girerek çözünerek, ışığa duyarlı çapraz bağlı ve katılaşmış grafik parçasını geride bırakır.
Esnek baskılı levhaların veya baskılı levhaların üretim sürecinde, gerekli devre modelini oluşturmak için bakır folyonun gereksiz kısmı kimyasal reaksiyon yöntemiyle çıkarılır ve fotorezistin altındaki bakır tutulur ve dağlanmaz. Etkinin.
Filmin çıkarılmasının amacı, aşındırma işleminden sonra levha yüzeyinde kalan direnç katmanını kaldırarak alttaki bakır folyoyu açığa çıkarmaktır. "Membran kalıntısı" filtrasyonu ve atık sıvı geri kazanımı uygun şekilde ele alınmalıdır. Membranı çıkardıktan sonra yıkanan su tamamen temizlenebilirse, dekapaj yapmamayı düşünebilirsiniz. Levha yüzeyini temizledikten sonra, nem kalmasını önlemek için tamamen kurutulmalıdır.
Laminasyon makinesine girmeden önce, her bir çok katmanlı levhanın hammaddesi, Lay-up işlemi için hazırlanmalıdır.Oksitlenmiş iç katmana ek olarak, koruyucu film film (Prepreg) -epoksi emprenye cam gereklidir. lif. Laminasyonun işlevi, koruyucu film kaplı levhaları belirli bir sırayla istiflemek ve iki çelik levha arasına yerleştirmektir.
Bakır folyo - Mevcut iç tabakayı her iki tarafta bir bakır folyo tabakası ile kaplayın ve ardından birden fazla basınç tabakası uygulayın (sabit bir süre içinde ölçülmesi gereken sıcaklık ve basınç gerektiren ekstrüzyon) ve tamamlandıktan sonra oda sıcaklığına soğutun ve geri kalanı Çok katmanlı bir tahta.
İç katmanın hassas koşulları altında, modele göre CNC delme işlemi yapılır. Deliğin doğru konumda olmasını sağlamak için delme doğruluğu çok yüksektir.
Geçiş deliklerinin katmanlar arasında iletken olması için (delik duvarının iletken olmayan kısmındaki reçine ve cam elyaf demetlerini metalize etmek için), deliklerin bakır ile doldurulması gerekir. İlk adım, deliğe ince bir bakır tabakası koymaktır Bu işlem tamamen kimyasaldır. Nihai bakır kaplama kalınlığı 50 inç'in milyonda biridir.
Photoresist uygulayın: Bir zamanlar dış katmana photoresist uyguladık.
Dış katman teşhisi ve gelişimi
Bu sefer aynı zamanda ikincil bir bakır kaplamadır ve asıl amaç, devrenin ve açık deliğin bakır kalınlığını kalınlaştırmaktır.
Temel amacı, örttüğü bakır iletkeni alkali bakır aşındırma sırasında saldırılara karşı korumak için aşındırma direncidir (tüm bakır hatları ve açık deliklerin içini korumak için).
Amacı zaten biliyoruz, sadece kimyasal yöntemler kullanmamız gerekiyor, bakırın yüzeyi açığa çıkıyor.
Aşındırmanın amacını biliyoruz, kalaylı kısım aşağıdaki bakır folyoyu korur.
Lehim maskesi tabakası, yaygın olarak yeşil yağ tabakası olarak adlandırılan pedleri ortaya çıkarmak için kullanılır.Aslında, pedleri ve yeşil yağ ile kapatılması gerekmeyen diğer yerleri ortaya çıkarmak için yeşil yağ tabakasına delikler açılır. Doğru temizlik, uygun yüzey özellikleri sağlayabilir.
Sıcak hava tesviye lehim kaplama işlemi, baskılı levhayı önce flux ile daldırmak, ardından erimiş lehime daldırmak ve ardından iki hava bıçağı arasından geçmek ve baskılı levhayı itmek için hava bıçaklarındaki sıcak sıkıştırılmış havayı kullanmaktır. Fazla lehim üflenir ve aynı zamanda metal delikteki fazla lehim çıkarılır, böylece parlak, pürüzsüz ve homojen bir lehim kaplaması elde edilir.
SON
Makale sensör teknolojisi ile yeniden üretilmiştir. Telif hakkı ile ilgili herhangi bir sorunuz varsa lütfen zamanında bizimle iletişime geçin. Telif hakkı açıklaması orijinal yazara aittir. Bu makale TechSugar yazı işleri departmanı tarafından önerilmektedir!
