▷ Wat is een printplaat of printplaat. gebruik, hoe het is gemaakt

Heb je ooit de term PCB of Integrated Circuit Board gehoord? Als je niet weet wat het is, leggen we het je in dit artikel uit. Terwijl u dit artikel leest, wordt u omringd door PCB's; je hebt er meerdere op je pc, monitor, muis en ook op je mobiel. Elk elektronisch element is gebouwd met behulp van een printplaat, of in ieder geval de "interne organen".

Inhoudsindex

Het gebruik van PCB's was een enorme stap in de evolutie van elektronische apparaten, omdat het een innovatieve methode bood om elementen te verbinden zonder elektrische kabels te gebruiken. De wereld van vandaag zou niet hetzelfde zijn zonder de uitvinding van PCB's, dus laten we eens kijken wat ze zijn en hoe ze zijn gemaakt

Wat is een printplaat

PCB is de afkorting voor Printed Circuit Board, maar we gebruiken de Engelse afkorting (Printed Circuit Board) om het niet te verwarren met bijvoorbeeld de PCI-slots van onze pc.

Welnu, een printplaat is in feite een fysieke ondersteuning waar elektronische en elektrische componenten zijn geïnstalleerd en onderling met elkaar zijn verbonden. Deze componenten kunnen zijn: chips, condensatoren, diodes, weerstanden, connectoren, enz. Als je naar een computer kijkt, zie je dat er meerdere platte borden zijn met veel componenten erop gelijmd, het is een moederbord en het is opgebouwd uit een printplaat en de componenten die we hebben genoemd

Om elk element op een printplaat aan te sluiten, gebruiken we een reeks extreem dunne koperen geleidende sporen die een rail, geleider, genereren alsof het een kabel is. In de eenvoudigste circuits hebben we alleen geleidende sporen aan één of beide zijden van de printplaat, maar in meer complete hebben we elektrische sporen en zelfs componenten gestapeld in meerdere lagen ervan.

De belangrijkste ondersteuning voor deze sporen en componenten is een combinatie van glasvezel versterkt met keramische materialen, harsen, plastic en andere niet-geleidende elementen. Hoewel componenten zoals celluloid en geleidende verfsporen momenteel worden gebruikt om flexibele PCB's te vervaardigen.

De eerste geïntegreerde printplaat werd in 1936 met de hand gebouwd door ingenieur Paul Eisler om te worden gebruikt door een radio. Van daaruit werden de processen geautomatiseerd voor grootschalige productie, eerst met radio's en daarna met allerlei componenten.

Wat zit er in een printplaat?

Gedrukte schakelingen bestaan ​​uit een reeks geleidende lagen, althans de meest complexe. Elk van deze geleidende lagen wordt gescheiden door een isolerend materiaal dat een substraat wordt genoemd. Gaten genaamd via's worden gebruikt om sporen met meerdere lagen aan te sluiten , die volledig door de printplaat kunnen gaan of slechts tot een bepaalde diepte kunnen gaan.

Het substraat kan van verschillende samenstelling zijn, maar altijd van niet-geleidende materialen, zodat elk van de elektrische sporen zijn eigen signaal en spanning draagt. De meest gebruikte momenteel heet Pértinax, wat in feite een met hars bedekt papier is, zeer gemakkelijk te hanteren en te bewerken. Maar in hoogwaardige apparatuur wordt een verbinding met de naam FR-4 gebruikt, een vuurvast, met hars bekleed glasvezelmateriaal.

De elektronische componenten, van hun kant, zullen bijna altijd in het externe gebied van de printplaten gaan en aan beide zijden worden geïnstalleerd om volledig te profiteren van hun verlenging. Voordat de elektrische sporen worden gemaakt, worden de verschillende lagen van de printplaat alleen gevormd door het substraat en enkele zeer dunne platen koper of ander geleidend materiaal, en het zal via een machine die lijkt op een printer dat deze worden gemaakt en via een redelijk proces lang en complex.

PCB-creatieproces

We weten al waar geïntegreerde printplaten van gemaakt zijn, maar het zou erg interessant zijn om te weten hoe ze gemaakt zijn. Bovendien kunnen we zelf een eenvoudig geïntegreerd circuit creëren door een van deze kaarten te kopen, maar het proces zal natuurlijk heel anders zijn dan wat daadwerkelijk wordt gebruikt.

PCB-ontwerp met behulp van software

Het begint allemaal met het ontwerpen van de printplaat, het traceren van de elektrische sporen die nodig zijn om de componenten aan te sluiten, en het opsommen van hoeveel lagen nodig zijn om alle verbindingen te kunnen maken die nodig zijn voor de componenten.

Dit proces wordt uitgevoerd met behulp van CAM- computersoftware zoals TinyCAD of DesignSpark PCB, die veel wordt gebruikt in technische carrières. Niet alleen zijn elektrische rails ontworpen, maar er worden ook verschillende labels gemaakt om de geïnstalleerde componenten weer te geven en elke connector te identificeren.

Alle noodzakelijke stappen in het ontwikkelingsproces worden gedocumenteerd, zodat de fabrikant precies weet wat hij moet doen wanneer het project naar u wordt verzonden.

Zeefdruk en fotografische lay-out

Eenmaal ontworpen, geven we het project nu rechtstreeks door aan de fabrikant en begint de fysieke creatie van een PCB. Het volgende proces wordt fotografische tracering genoemd, waarbij een printerachtige machine (fotoplotter) laser een grafiek volgt met de verbindingsmaskers van de elektronische elementen.

Dit wordt gedaan door een dunne laag geleidend metaal te gebruiken van ongeveer 7 duizendste inch. Deze maskers zullen later dienen om te bepalen waar de elektronische componenten worden gelijmd. Bij meer geavanceerde processen gebeurt dit proces rechtstreeks op de printplaat met een printer die de verbindingsmaskers met dit metaal graveert.

Binnenlaag bedrukken

Het volgende dat gedaan wordt is het printen op de print van de verschillende interne elektrische sporen, met een speciale compound. Hierbij wordt een negatief van de elektrische sporen op het vel “geschilderd” om een ​​geleidend patroon te creëren met een lichtgevoelig of droog filmmateriaal. Welnu, deze film die is gemaakt, wordt blootgesteld aan een laser of ultraviolet licht om het overtollige materiaal te verwijderen en zo een negatief van het uiteindelijke circuit te creëren.

Dit proces wordt uitgevoerd als de PCB interne lagen heeft met geleidende sporen. Bovendien wordt dit proces vervolgens herhaald op de buitenste lagen van de PCB om de uiteindelijke kopersporen te creëren en volgens het circuitontwerp.

Inspectie en verificatie (AOI)

Zodra de verschillende lagen geleidende sporen zijn gemaakt, zal een machine controleren of ze allemaal correct zijn en goed werken. Dit wordt automatisch gedaan door het originele ontwerp te vergelijken met de fysieke print, om te zoeken naar korte broeken of gebroken tracks.

Roestfilm en laminering

Elk van de met de geleidende sporen bedrukte vellen ondergaat een oxidebehandeling om de mogelijkheden en duurzaamheid van de koperen sporen van elke laag te verbeteren.

Dankzij het proces wordt delaminatie van de verschillende geleidende lagen en sporen op bijzonder gevoelige printplaten of met een groot aantal componenten zoals die van computers voorkomen.

Het volgende dat u moet doen, is de uiteindelijke printplaat bouwen, hiervoor worden alle circuitlagen verbonden door middel van glasvezelplaten met epoxyhars, Pértinax of een andere gebruikte methode. Dit alles wordt perfect verlijmd door middel van een hydraulische pers en zo komen we aan de geïntegreerde printplaat.

Gaten boren

Bij alle gelegenheden zullen we een reeks gaten in de printplaten moeten maken door te boren om de verschillende koperlagen en -sporen te kunnen verbinden. We hebben ook volledige perforaties nodig om elektronische elementen of verschillende connectoren of uitbreidingssleuven te kunnen bevatten.

Het boorproces moet uiterst nauwkeurig zijn om de integriteit van de printplaat te behouden, daarom worden hardmetalen koppen gebruikt voor het hardste materiaal dat er bestaat.

Metalen gaten

Om ervoor te zorgen dat deze gaten communicatie tot stand brengen met de verschillende interne sporen, is een bekledingsproces met een dunne koperen film nodig om de nodige geleiding te bieden. Deze fineren zullen tussen de 40 en 60 miljoenste inch zijn.

De printplaat is nu klaar om de koperen sporen aan de buitenzijde ervan te volgen.

Outdoor track film en galvaniseren

Nu zullen we de buitenste geleidende sporen maken en hiervoor volgen we dezelfde procedure als voor het maken van de interne sporen. Eerst maken we de droge film als negatief van het laatste circuit. Vervolgens worden met behulp van een laser de ruimtes waar het koper wordt afgezet gecreëerd om de geleidende sporen te creëren.

En dan zal de printplaat een galvaniseerproces ondergaan, dat bestaat uit het verlijmen van het koper in de gebieden zonder droge folie en zo de elektrische sporen van de printplaat vormen. De printplaat wordt in een koperen bad geplaatst en wordt elektrolytisch aan de geleidende patronen gehecht om sporen te creëren die zo klein zijn als 0, 001 inch.

Vervolgens wordt er nog een laag tin bovenop het koper toegevoegd om deze chemische aanval te beschermen wanneer we naar het SES-proces of " strip-etch-strip " gaan

Strip etsstrip

Dit is de voorlaatste stap, het overtollige koper zal van de printplaat worden verwijderd, het overschot zal degene zijn die we niet in tin hebben gedompeld. Op deze manier blijft alleen het tin-beschermde koper over.

Vervolgens moeten we het blik ook door middel van een chemische behandeling verwijderen om uiteindelijk alleen de koperen sporen achter te laten die uiteindelijk de componenten zullen verbinden en de elektriciteit zullen transporteren.

Nu zal een ander AOI-proces controleren of alles correct is om uiteindelijk het masker en de legenda op te nemen.

Soldeermasker en legende

Ten slotte wordt een soldeermasker op de elektronische printplaat aangebracht, zodat het later mogelijk is om de componenten correct en precies op de sporen te solderen.

Vervolgens wordt ook de samengestelde legenda afgedrukt, de informatie die de ontwerper op de print wilde geven, zoals de naam van de connectoren, de elementcode, etc. Daarnaast wordt het uiteindelijke ontwerp van de print ook gemaakt met de kleuren die de fabrikant hem wil geven, zoals we zien bij de gaming moederborden, etc.

Onderdelenlassen en eindtests

De print is klaar en alleen de componenten worden toegevoegd door middel van zeer nauwkeurige robotarmen en de bijbehorende slots. Op deze manier is het bord klaar om elektrisch getest te worden en te controleren of het correct werkt.

We zullen ook de verbindingsmaskers toevoegen om deze elementen correct te lassen.

Conclusie en laatste woorden

Dit gaat allemaal over wat een PCB is en hoe ze worden vervaardigd. Zoals u kunt zien, is het proces vrij complex en vereist het vele stappen, we moeten er rekening mee houden dat de precisie maximaal moet zijn, zodat het later naar verwachting werkt.

PCB's worden complexer, met dunnere en dichtere sporen, om in een zeer kleine ruimte een groot aantal componenten te kunnen huisvesten.

We raden u ook aan onze gids voor de beste moederborden op de markt te bezoeken

En je zult deze tutorials ook interessant vinden:

Als je vragen hebt of een correctie wilt maken, schrijf ons dan in de comments. We hopen dat de informatie interessant is.