▷ Vad är en PCB eller ett kretskort. använda, hur det görs

Har du någonsin hört termen PCB eller Integrated Circuit Board ? Om du inte vet vad det är kommer vi att förklara det för dig i den här artikeln. När du läser den här artikeln är du omgiven av PCB; du har flera på din PC, monitor, mus och även på din mobil. Varje elektroniskt element är byggt med en PCB, eller åtminstone dess "inre organ".

Innehållsindex

Användningen av PCB var ett gigantiskt steg i utvecklingen av elektroniska enheter, eftersom det gav en innovativ metod för att ansluta element utan att använda elektriska kablar. Dagens värld skulle inte vara densamma utan PCB: s uppfinning, så låt oss se vad de är och hur de är gjorda

Vad är en PCB

PCB är förkortningen för Printed Circuit Board, men vi använder akronymen på engelska (Printed Circuit Board) för att inte förväxla den till exempel med PCI-kortplatserna på vår PC.

Tja, en PCB är i grunden ett fysiskt stöd där elektroniska och elektriska komponenter installeras och kopplas samman mellan dem. Dessa komponenter kan vara, chips, kondensatorer, dioder, motstånd, kontakter etc. Om du tittar på en dator inuti ser du att det finns flera platta skivor med en massa komponenter limmade på den, det är ett moderkort och det består av en PCB och de komponenter som vi har nämnt

För att ansluta varje element på en kretskort använder vi en serie extremt tunna kopparledande spår som genererar en skena, ledare, som om det var en kabel. I de enklaste kretsarna har vi bara ledande spår på en eller båda sidor av kretskortet, men i mer kompletta kretsar har vi elektriska spår och till och med komponenter staplade i flera lager av dem.

Det huvudsakliga stödet för dessa spår och komponenter är en kombination av fiberglas förstärkt med keramiska material, hartser, plast och andra icke-ledande element. Även om komponenter som celluloid och ledande färgspår för närvarande används för att tillverka flexibla kretskort.

Det första integrerade kretskortet byggdes 1936 för hand av ingenjör Paul Eisler för att användas av en radio. Därifrån automatiserades processerna för storskalig tillverkning, först med radioapparater och sedan med alla typer av komponenter.

Vad finns i ett kretskort?

Tryckta kretsar består av en serie ledande lager, åtminstone de mest komplexa. Var och en av dessa ledande skikt separeras av ett isolerande material som kallas ett underlag. Hål som kallas vias används för att ansluta flerskiktsspår , som kan gå helt genom kretskortet eller bara gå så långt som ett visst djup.

Substratet kan vara av olika kompositioner, men alltid av icke-ledande material så att vart och ett av de elektriska spåren bär sin egen signal och spänning. Det mest använda för närvarande kallas Pértinax, som i princip är ett papper täckt med harts, mycket lätt att hantera och att bearbeta. Men i högpresterande utrustning används en förening som heter FR-4, som är ett brandbeständigt hartsbelagt glasfibermaterial.

De elektroniska komponenterna å sin sida kommer nästan alltid att gå i PCB: s yttre område och installeras på båda sidor för att dra full nytta av deras förlängning. Innan de elektriska spåren skapas, bildas de olika lagren på kretskortet endast av substratet och några mycket tunna kopparark eller annat ledande material, och det kommer genom en maskin som liknar en skrivare att dessa skapas och genom en ganska process lång och komplex.

PCB skapande process

Vi vet redan vad integrerade kretskort är gjorda av, men det skulle vara mycket intressant att veta hur de är gjorda. Dessutom kan vi själva skapa en grundläggande integrerad krets genom att köpa ett av dessa kort, men förstås kommer processen att vara helt annorlunda än vad som faktiskt används.

PCB-design med hjälp av programvara

Allt börjar med att utforma kretskortet, spåra de elektriska spåren som är nödvändiga för att ansluta komponenterna, samt ange hur många lager som kommer att behövas för att kunna generera alla anslutningar som kommer att bli nödvändiga för komponenterna.

Denna process utförs med hjälp av CAM- datorprogramvara som TinyCAD eller DesignSpark PCB, som ofta används i tekniska karriärer. Inte bara är elektriska spår konstruerade, utan olika etiketter skapas också för att lista installerade komponenter och identifiera varje kontakt.

Alla nödvändiga steg i utvecklingsprocessen kommer att dokumenteras så att tillverkaren vet exakt vad de ska göra när projektet skickas till dig.

Silkscreen och fotografisk layout

När den väl är designad överför vi nu projektet direkt till tillverkaren och det kommer att vara där den fysiska skapelsen av en PCB börjar. Följande process kallas fotografisk spårning, varvid en skrivarliknande maskin (fotoplotter) laser spårar en graf med anslutningsmaskerna för de elektroniska elementen.

För detta används ett tunt ark av ledande metall på cirka 7 tusendels tum. Dessa masker kommer senare att bestämma var de elektroniska komponenterna är limmade. I mer avancerade processer utförs denna process direkt på kretskortet med en skrivare som graverar anslutningsmaskerna med denna metall.

Inre lagerutskrift

Nästa sak som görs är att skriva ut på kretskortet för de olika interna elektriska spåren, med en speciell sammansättning. Detta innebär att ”måla” en negativ av de elektriska spåren på arket för att skapa ett ledande mönster med ett fotokänsligt eller torrt filmmaterial. Tja, den här filmen som har skapats exponeras för en laser- eller ultraviolett ljus för att ta bort överskottsmaterialet och därmed skapa en negativ av slutkretsen.

Denna process utförs om kretskortet har inre lager med ledande spår. Vidare kommer denna process att upprepas på PCB: s yttre skikt för att skapa de slutliga kopparspåren och i enlighet med kretskonstruktionen.

Inspektion och verifiering (AOI)

När de olika lagren av ledande spår har gjorts kommer en maskin att inspektera att de alla är korrekta och fungerar bra. Detta görs automatiskt genom att jämföra den ursprungliga designen med det fysiska trycket, för att söka efter shorts eller trasiga spår.

Rostfilm och laminering

Varje ark som är tryckt med ledande spår genomgår en oxidbehandling för att förbättra kapaciteten och hållbarheten hos kopparspåren i varje lager.

Tack vare processen undviks delaminering av de olika ledande lagren och spåren på särskilt känsliga PCB: er eller med ett stort antal komponenter såsom datorer.

Nästa sak att göra är att bygga den sista PCB, för detta kommer vart och ett av kretslagren att förenas med hjälp av fiberglasskivor med epoxiharts, Pértinax eller någon annan metod som används. Allt detta kommer att limas perfekt med hjälp av en hydraulisk press och det är så vi får det integrerade kretskortet.

Borrhål

Vid alla tillfällen kommer vi att behöva göra en serie hål i PCB: n genom att borra för att kunna gå ihop med de olika kopparlagren och spåren. Vi kommer också att behöva fullständiga perforeringar för att kunna hålla elektroniska element eller olika kontakter eller expansionsspår.

Borrprocessen måste vara extremt exakt för att bevara PCB: s integritet, så att volframkarbidhuvuden används för det hårdaste materialet som finns.

Metalliska hål

För att dessa hål ska upprätta kommunikation med de olika inre spåren kommer en pläteringsprocess med en tunn kopparfilm att vara nödvändig för att tillhandahålla den nödvändiga konduktiviteten. Dessa fanér är mellan 40 och 60 miljoner tum.

PCB är nu redo att spåra kopparspåren på de yttre ytorna av den.

Utomhus spårfilm och galvanisering

Nu kommer vi att skapa de yttre ledande spåren, och för detta kommer vi att följa samma procedur som för att skapa de interna spåren. Först skapar vi den torra filmen som en negativ av den slutliga kretsen. Sedan med hjälp av en laser skapas de utrymmen där koppar kommer att avsättas för att skapa ledande spår.

Och sedan kommer PCB att genomgå en galvaniseringsprocess, som består av att lima koppar i områdena som är fria från torr folie och därmed bilda de elektriska spåren till PCB. PCB: n placeras i ett kopparbad och kommer att bindas elektrolytiskt till de ledande mönstren för att skapa spår så små som 0, 001 tum.

Sedan läggs ytterligare ett lager tenn på toppen av koppar för att skydda denna kemiska attack när vi går till SES-processen eller " strip-etch-strip"

Remsa etsband

Detta är det näst sista steget, överskottet koppar kommer att tas bort från PCB, överskottet kommer att vara det som vi inte har doppat i tenn. På detta sätt kommer bara den tennskyddade kopparen att finnas kvar.

Därefter måste vi också ta bort tennet genom en kemisk behandling för att äntligen bara lämna kopparspåren som äntligen kommer att vara de som kommer att ansluta komponenter och transportera el.

Nu kommer en annan AOI-process att verifiera att allt är korrekt för att äntligen spela in masken och legenden.

Lodmask och legende

Slutligen kommer en lodmask att appliceras på det elektroniska kretskortet så att det senare är möjligt att löda komponenterna till spåren korrekt och precis där de ska gå.

Sedan skrivs också sammansatt legend ut, informationen som designern ville ge på PCB, till exempel namnet på anslutningarna, elementkoden etc. Dessutom kommer PCB: s slutliga design också att göras med de färger som tillverkaren vill ge den, som vi ser på moderkortet för spel etc.

Komponentsvetsning och slutprov

PCB är klart och bara komponenterna kommer att läggas till med hjälp av robotarmer med hög precision och motsvarande spår. På detta sätt är kortet redo att testas elektriskt och kontrollera att det fungerar korrekt.

Vi kommer också att lägga till anslutningsmasker för att svetsa dessa element korrekt.

Slutsats och sista ord

Tja, det här handlar om vad en kretskort är och hur de tillverkas. Eftersom du kan se processen är ganska komplex och kräver många steg måste vi komma ihåg att precisionen måste vara maximal så att den senare fungerar som förväntat.

PCB blir mer komplexa, med tunnare och tätare spår, för att kunna hysa ett stort antal komponenter på mycket lite utrymme.

Vi rekommenderar också att du besöker vår guide till de bästa moderkorten på marknaden

Och du hittar också dessa tutorials intressanta:

Om du har några frågor eller vill göra en korrigering, skriv oss i kommentarerna. Vi hoppas att informationen är intressant.