لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) هي لوحة معظم الأجهزة الإلكترونية الحديثة التي تحتوي على خطوط ووسادات تربط النقاط المختلفة معا. حتى لو كانت لوحا صغيرا، فإن عملية إنتاجها معقدة وحساسة للغاية. هنا سيكون مقدمة خطوة بخطوة لعملية تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة مع صور وفيديوهات.
الخطوة 1. ملف CAD PCB
الخطوة الأولى في إنتاج لوحات الدوائر هي تنظيم وفحص تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة. يقوم مصنعو لوحات الدوائر المطبوعة بأخذ ملفات CAD من شركات تصميم لوحات الدوائر المطبوعة ويحولونها إلى صيغة موحدة - Gerber RS-274X الممتدة أو Gerber X2، حيث أن لكل برنامج CAD تنسيق ملف فريد خاص به. بعد ذلك، سيتحقق مهندس الإلكترونيات مما إذا كان تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة يتوافق مع عملية التصنيع، أو وجود عيوب، وما إلى ذلك.
عند صنع لوحات الدوائر المطبوعة في المنزل، يمكن طباعة تخطيط لوحة المطبوعات المطبوعة على ورق باستخدام طابعة ليزر ثم نقلها إلى طبقة نحاسية. أثناء عملية الطباعة، وبسبب ميل الطابعة لنقص الحبر ونقاط التوقف (التوقعات)، من الضروري تعبئة الحبر يدويا باستخدام قلم زيتي.
ومع ذلك، تستخدم المصانع عادة النسخ الضوئي لطباعة تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة على الفيلم. إذا كان الدوائر متعدد الطبقات، فسيتم ترتيب فيلم التخطيط المطبوع لكل طبقة بالترتيب.
ثم يتم ثقب ثقوب المحاذاة في الفيلم. محاذاة الفتحات أمر مهم جدا، ومن الضروري محاذاة طبقات مادة لوحة الدوائر المطبوعة.
الخطوة 2. صناعة الألواح
نظف اللوحة النحاسية. إذا كان هناك غبار، فقد يسبب دائرة قصيرة أو مفتوحة في الدائرة النهائية.
الصورة أدناه هي مثال على لوحة دوائر مطبوعة مكونة من 8 طبقات، تتكون فعليا من 3 طبقات مغلفة بالنحاس بالإضافة إلى فيلمين نحاسيين، يتم ربطهما معا مع مادة ما قبل التحضير. يبدأ تسلسل الإنتاج باللوحات الوسيطة (الدوائر من الطبقة 4 و5)، ثم تتكدس معا على التوالي، ثم تثبته. إنتاج لوحة الدوائر المطبوعة ذات الطبقات الأربع مشابه، بما في ذلك لوحة النواة وفيلمين نحاسيين.
الخطوة 3. طبقات الدوائر الداخلية للدوائر المطبوعة
أولا، قم بعمل دائرة ذات طبقتين للوحة النواة الوسطى. بعد تنظيف CCL، سيتم تغطية السطح بفيلم حساس للضوء. يتم تجفيف الفيلم بالضوء لتشكيل طبقة واقية على ورق النحاس.
أدخل فيلم الأتتبع ذو الطبقتين من لوحة الدوائر المطبوعة بالطبقتين والمغطاة بالنحاس في طبقة الأعلى لضمان تكديس دقيق لأغشية الأرسام العلوية والسفلية.
تقوم الآلة بإشعاع الفيلم الحساس للضوء على ورق النحاس بواسطة مصباح UV. يتم معالجة الفيلم الشفاف تحت الضوء ولا يزال لا يوجد فيلم حساس للضوء معالج. الورق النحاسي المغطى تحت الفيلم المعالج مطلوب لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة، وهو ما يعادل دور حبر طابعة الليزر في الطباعة اليدوية. بالإضافة إلى ذلك، سيتم تآكل رقائق النحاس المغطاة بالفيلم الأسود، وسيتم الحفاظ على الفيلم الشفاف المعالج.
اشطف الفيلم غير الحساس للضوء باستخدام القاوي الكاوي، حيث سيغطي الفيلم المعالج دائرة رقائق النحاس المطلوبة.
ثم استخدم قاعدة قوية، مثل NaOH، لنقش رقائق النحاس غير المرغوب فيها.
قم بإزالة الفيلم الحساس للضوء المعالج لكشف ورق النحاس لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة المطلوبة.
الخطوة 4. اللوحة والفحص
تم إنتاج اللوحة الأساسية بنجاح. ثم قم بثقب محاذاة فيه لتسهيل الوصول إلى مواد أخرى.
بمجرد تغليف اللوحة الأساسية بألواح أخرى، لا يمكن تعديلها. لذا فإن فحص لوحة المطبوعات أمر مهم جدا. الجهاز يقارن تلقائيا مع تخطيط لوحة الدوائر للعثور على الأخطاء.
تم تصنيع أول طبقتين من لوحات لوحات الدوائر المطبوعة.
الخطوة 5. التلميح
تم تقديم مادة خام جديدة تسمى Prepreg، وهي مادة لاصقة بين لوح النواة (طبقات PCB > 4) وبين اللوح الأساسي ورقاع النحاس الخارجي، وتعمل أيضا كعزل.
تم تثبيت ورق النحاس السفلي وطبقتين من التبريد المسبق عبر فتحة الأسلاك ولوحة الحديد السفلية، ثم يتم وضع لوح النواة النهائية أيضا في فتحة الأسلاك، وأخيرا تغطي طبقتين من التحضير المسبق، وطبقة واحدة من رقائق النحاس، وطبقة واحدة من صفيحة ألمنيوم مضغوطة تحمل الصفيحة الأساسية.
لتحسين كفاءة العمل، يقوم المصنع بتكديس ثلاث لوحات لوحات PCB مختلفة معا قبل إصلاحها. يتم جذب الصفيحة الحديدية العلوية مغناطيسيا لتسهيل محاذاتها مع الصفيحة الحديدية السفلية. بعد محاذاة طبقتي الصفائح الحديدية بنجاح عن طريق إدخال دبابيس الوضع، تقوم الآلة بضغط المسافة بين الصفائح الحديدية قدر الإمكان، ثم تثبيتها بالمسامير.
يوضع لوح لوحة الدوائر المطبوعة المثبتة بواسطة لوحة الحديد على الحامل، ثم يرسل إلى مكبس الحرارة الفراغي للتغلغل. درجة الحرارة العالية تذيب الإيبوكسي في التحضير المسبق وتثبت اللب ورقائق النحاس معا تحت الضغط.
بعد الربط، قم بإزالة لوحة الحديد العلوية التي تضغط على لوحة الدوائر المطبوعة. ثم أزل صفيحة الألمنيوم التحمل للضغط. تلعب لوح الألمنيوم أيضا دور عزل لوحات الدوائر المطبوعة المختلفة لضمان استواء رقائق النحاس على الطبقة الخارجية من لوحة الفينين. وأخيرا، سيتم تغطية لوحة الدوائر المطبوعة التي تم إزالتها في هذا الوقت بورق نحاسي أملس.
الخطوة 6. احفر الثقوب
فكيف أربط الطبقات الأربع من رقائق النحاس في لوحة الدائرة التي لا تلامس بعضها البعض؟ أولا يتم عمل ثقوب عبر الفتحات في لوحة المطبوعات المطبوعة، ثم يتم تعزيب جدران الثقوب لتوصيل الكهرباء.
ضع طبقة من الألمنيوم على المثقب وضع لوحة الدوائر عليه. نظرا لأن الحفر عملية بطيئة نسبيا، لتحسين الكفاءة، يتم تكديس من 1 إلى 3 ألواح متطابقة فوق بعضها البعض لحفر ثقوب، حسب عدد طبقات لوحة الدوائر المطبوعة. وأخيرا، غط اللوحة العلوية بطبقة من الألمنيوم. تستخدم ألواح الألمنيوم العلوية والسفلية لمنع تمزق ورق النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة أثناء الحفر.
بعد ذلك، عليك فقط اختيار برنامج الحفر الصحيح على الكمبيوتر، والباقي يتم تلقائيا بواسطة آلة الحفر. يتم تشغيل رأس الحفر بواسطة ضغط الهواء، ويمكن أن تصل السرعة القصوى إلى 150,000 دورة في الدقيقة. لأن هذه السرعة العالية كافية لضمان استواء جدار الثقب.
يتم استبدال رأس الحفر تلقائيا بواسطة الآلة وفقا للبرنامج. أصغر رؤوس الحفر يمكن أن تصل إلى قطر 100 ميكرون، بينما قطر شعرة الإنسان هو 150 ميكرون.
في العملية السابقة، كان يتم إخراج الإيبوكسي المنصهر من لوحة الدوائر المطبوعة، لذا كان يجب قطعه. هنا، تقوم آلة الطباعة بقطع محيط لوحة الدوائر وفقا لإحداثيات XY الصحيحة.
الخطوة 7. ترسيبات النحاس الكيميائية على الثقوب
نظرا لأن معظم تصاميم لوحات الدوائر المطبوعة تستخدم ثقوبا لربط الخطوط على طبقات مختلفة، يتطلب الاتصال الجيد طبقة نحاسية بحجم 25 ميكرون على جدران الفتحات. يجب تحقيق سمك الفيلم النحاسي عن طريق الطلاء الكهربائي، لكن جدران الثقوب تتكون من راتنج الإيبوكسي غير الموصل وألواح الألياف الزجاجية. لذا فإن الخطوة الأولى هي وضع طبقة من المادة الموصلة على جدار الثقب لتشكيل طبقة نحاسية بحجم 1 ميكرون على كامل سطح لوحة الدوائر المطبوعة عن طريق الترسيب الكيميائي. يتم التحكم في العملية الكاملة للمعالجة الكيميائية والتنظيف وما إلى ذلك بواسطة الجهاز.
بعد ذلك، انقل الطبقة الخارجية من لوحة الدائرة إلى رقائق النحاس. تشبه العملية مبدأ النقل في لوحة النواة الداخلية السابقة للوحة الدوائر المطبوعة. يتم نقل تخطيط لوحة المطبوعات إلى رقائق النحاس بواسطة فيلم الطباعة الضوئية والأفلام الحساسة للضوء. الفرق الوحيد هو أن الإيجابيات ستستخدم كلوحات.
نقل تصميم لوحة الدوائر الداخلية الموضح أعلاه يستخدم الطرح، مع وجود السالب كلوحة. تغطي الدوائر المطبوعة المطبوعة الدوائر المطبوعة بطبقة حساسة للضوء كدائرة كهربائية، ويتم تنظيف الفيلم غير المعالج. بعد نقش رقائق النحاس المكشوفة، يتم حماية دائرة تخطيط لوحة اللوحة بواسطة الفيلم المجلا. نقل تخطيط الطبقة الخارجية للدائرة المطبوعة يعتمد الطريقة العادية، والفيلم الموجب هو اللوحة. تغطي المنطقة غير الدائرة الكهربائية طبقة حساسة للضوء تم معالجتها على لوحة الدوائر المطبوعة. بعد تنظيف الطبقة غير المعالجة، يتم إجراء الطلاء الكهربائي. الأماكن التي تحتوي على أفلام لا يمكن طلاءها كهربائيا، والأماكن التي لا تحتوي على أفلام تطلى بالنحاس ثم تغلب. بعد إزالة الفيلم، يتم إجراء نقش قلوي وتزال القصدير أخيرا.
ضع لوحة الدوائر المطبوعة على جانبي ورق النحاس داخل المغلف، واضغط القالب الحساس للضوء على رقائق النحاس.
يتم تثبيت الأفلام المطبوعة لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة في الجزء العلوي والسفلي، وتوضع لوحة لوحة الدوائر في المنتصف. ثم يتم معالجة الفيلم الحساس للضوء تحت الفيلم الناقل للضوء بواسطة إشعاع المصباح فوق البنفسجي، وهو الدائرة التي يجب حفظها.
بعد تنظيف الفيلم غير المرغوب فيه وغير المعالج، افحص لوحة لوحة الدوائر المطبوعة.
يتم تثبيت لوحة المطبوعات المطبوعة بمشابك ومطلية بالنحاس. كما ذكر سابقا، لضمان توصيل كاف للثقب، يجب أن يكون سمك الفيلم النحاسي المطلي على جدار الثقب 25 ميكرون، لذا سيتم التحكم تلقائيا في النظام بالكامل بواسطة الحاسوب لضمان دقته.
بعد أن يتم طلاء طبقة النحاس بالكهرباء، يعطي الحاسوب تعليمات لطلاء طبقة رقيقة من القصدير. ثم تحقق من أن طبقة النحاس والقصدير بسماكة صحيحة.
بعد ذلك، يكمل خط التجميع الآلي الكامل عملية الحفر. ثم نظف الفيلم الحساس للضوء المعالج على لوحة الدوائر المطبوعة.
ثم استخدم قلويا قويا لتنظيف ورق النحاس غير المرغوب فيه الذي يغطيه.
وأخيرا، قم بإزالة الطبقة المعلبة من ورق النحاس في تصميم لوحة الدوائر باستخدام سائل إزالة القصدير. بعد التنظيف، يكتمل تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة ذات الطبقات الأربع (4 طبقات).
