كيف تُصنع لوحات الدوائر المطبوعة خلال عمليات تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة؟

الكلمات المفتاحية: مصنع لوحات الدوائر المطبوعة، مصنع لوحات الدوائر المطبوعة، تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة

على الرغم من أن لوحات الدوائر المطبوعة هي أساس جميع الدوائر الكهربائية تقريبًا اليوم، إلا أنها غالبًا ما يتم التقليل من شأنها. ومع ذلك، فإن الابتكار في هذا المجال من الأجهزة يتطور باستمرار. لاستيعاب التعقيد المتزايد المطلوب، تصبح أحجام المسارات أصغر، وتكتسب اللوحات المزيد من الطبقات، وتتحسن معايير التصميم. هذه التطورات تجعل من الممكن التعامل مع أجهزة التركيب السطحي الأصغر ودعم تقنيات اللحام المستخدمة في التصنيع.

هناك عدة طرق وتنويعات لإتمام عملية تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة. الخطوات الأساسية في عملية تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة تظل كما هي على الرغم من الاختلافات الطفيفة المختلفة.

مكونات لوحة الدوائر المطبوعة

يمكن استخدام مجموعة واسعة من المواد لصنع لوحات الدوائر المطبوعة. الأكثر شيوعًا هي تلك الموجودة في FR4، وهو نوع من اللوحات القائمة على الألياف الزجاجية. هذا يوفر درجة جيدة من المتانة مع تغير درجة الحرارة، ولا يتدهور كثيرًا، وليس مكلفًا للغاية. بالنسبة للوحات الدوائر المطبوعة في المنتجات التجارية منخفضة التكلفة، تتوفر مواد أخرى أرخص. يمكن استخدام لوحات الدوائر المطبوعة القائمة على PTFE لتصاميم الترددات الراديوية عالية الأداء، لكن التعامل معها أكثر صعوبة بكثير وتتطلب مستويات منخفضة من الفقدان وأن يكون ثابت العزل الكهربائي للركيزة حاسمًا.

أولاً، يجب الحصول على لوحة مطلية بالنحاس لصنع لوحة دوائر مطبوعة ذات مسارات للمكونات.

هذا يحتوي على مادة الركيزة، عادة FR4، مع طلاء نحاسي عادة على الجانبين. طبقة رقيقة من صفائح النحاس الملتصقة باللوحة تشكل هذا الطلاء النحاسي. بالنسبة لـ FR4، يكون هذا الالتصاق غالبًا قويًا جدًا، لأن مادة PTFE يصعب بطبيعتها الالتصاق بها، مما يجعل إنتاج لوحات PTFE المطبوعة أمرًا صعبًا للغاية.

عملية تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة الأساسية

الخطوة التالية هي إنشاء المسارات الأساسية على اللوحة وإزالة أي نحاس إضافي بعد اختيار لوحات الدوائر المطبوعة العارية وجعلها جاهزة. عادةً ما يستخدم النقش الكيميائي في صنع لوحات الدوائر المطبوعة أثناء الإنتاج من قبل مصنع لوحات الدوائر المطبوعة. كلوريد الحديديك هو نوع الحمض الذي تتعرض له لوحات الدوائر المطبوعة في أغلب الأحيان.

يتم الحصول على النمط الصحيح للمسارات عن طريق تقنية التصوير الضوئي. عادةً، يتم استخدام طلاء رقيق من المادة الحساسة للضوء لتغطية النحاس على لوحات الدوائر المطبوعة العارية. ثم يتم تفصيل المسارات المناسبة على فيلم بصري أو قناع ضوئي، والذي يُعرَّض بعد ذلك للضوء. وبعبارة أخرى، يتم نقل صورة المسارات إلى المادة الحساسة للضوء. عند القيام بذلك، توضع المادة الحساسة للضوء في محلول تطوير لضمان أنها تغطي فقط مناطق المسارات الضرورية على اللوحة.

ثم تُغمر لوحات الدوائر المطبوعة في كلوريد الحديديك خلال المرحلة اللاحقة لإزالة أي نحاس أو مسارات غير ضرورية. الفترة الزمنية المطلوبة للنقش تُحددها تركيز كلوريد الحديديك وسُمك النحاس على اللوحة. تميل المادة الحساسة للضوء إلى التآكل بواسطة كلوريد الحديديك إذا تُركت لوحات الدوائر المطبوعة في الحمض لفترة طويلة بشكل مفرط.

على الرغم من استخدام المعالجة الضوئية لتصنيع غالبية لوحات الدوائر المطبوعة من قبل مصنع لوحات الدوائر المطبوعة، هناك خيارات بديلة. أحدها هو استخدام آلة طحن متخصصة ودقيقة للغاية. بعد ذلك، تتم برمجة الآلة لإزالة النحاس من الأجزاء التي لا يكون مطلوبًا فيها. التحكم يكون آليًا بلا شك ويعمل بواسطة ملفات مخرجة من برنامج تصميم لوحات الدوائر المطبوعة.

لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات

لا يمكن عمومًا تصور توفير جميع الشبكات المطلوبة باستخدام جانبي لوحة الدوائر المطبوعة فقط بسبب التعقيد المتزايد للدوائر الإلكترونية. عند بناء الرقائق الدقيقة السميكة والألواح المماثلة الأخرى، يحدث هذا بشكل متكرر إلى حد ما. في هذه الحالة، تكون الألواح متعددة الطبقات ضرورية.

على الرغم من أن عملية تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات تتبع طرقًا مشابهة لتصنيع الألواح أحادية الطبقة، إلا أنها تتطلب مستوى أعلى بكثير من الدقة والتحكم في عملية التصنيع.

يتم صنع لوحة كل طبقة من لوحة فردية أرق بكثير، ويتم دمجها جميعًا لتشكيل لوحة الدوائر المطبوعة. لمنع اللوحة النهائية من أن تكون سميكة بشكل مفرط، يجب أن تصبح الألواح الفردية أرق مع زيادة عدد الطبقات. لضمان محاذاة أي فتحات، يجب أن يكون التسجيل بين الطبقات دقيقًا للغاية أيضًا.

يتم تسخين اللوحة لتثبيت مادة الربط، التي تربط الطبقات القليلة معًا. وهذا قد يتسبب في مشاكل محددة متعلقة بالالتواء. في حالة عدم بناء الألواح متعددة الطبقات الكبيرة كما هو متوقع، فقد تلتوي. من المرجح أن يحدث هذا إذا كانت إحدى الطبقات الداخلية هي مستوى أرضي أو مستوى طاقة، على سبيل المثال.

فتحات لوحات الدوائر المطبوعة والفتحات الموصلة

تحتاج لوحة الدوائر المطبوعة إلى فتحات، تُعرف أيضًا باسم الفتحات النافذة أو الفتحات الموصلة، لربط الطبقات المختلفة في مواقع مختلفة. علاوة على ذلك، قد تكون الفتحات مطلوبة للسماح بتركيب المكونات ذات الأسلاك الرصاصية على اللوحة. قد تكون هناك أيضًا فتحات تحتاج إلى أن تُسد.

لربط طبقات اللوحة كهربائيًا، تحتوي الفتحات غالبًا على طبقات نحاسية على أسطحها الداخلية. تُستخدم عملية الطلاء لصنع هذه "الفتحات المطلية بالنحاس". يمكن ربط طبقات اللوحة بهذه الطريقة.

عند ربط الطبقات الداخلية للوحة، على سبيل المثال، قد يكون من المتوقع أن تكون بعض الفتحات موجودة في مركز اللوحة فقط. قبل لصق طبقات لوحة الدوائر المطبوعة معًا، يتم حفر ما يسمى "الفتحات الموصلة العمياء" هذه في الطبقات المناسبة.

طلاء اللحام ومقاومة اللحام للوحات الدوائر المطبوعة

عند لحام لوحة الدوائر المطبوعة، من الضروري حماية الأجزاء التي لا ينبغي لحامها عن طريق إضافة طبقة من مقاومة اللحام. يساعد تضمين هذه الطبقة في منع الدوائر القصيرة العرضية على ألواح لوحة الدوائر المطبوعة الناجمة عن اللحام. تحمي اللوحة من اللحام والملوثات الأخرى بواسطة مقاومة اللحام، التي تتكون عادةً من طبقة بوليمر. عادةً، يكون لمقاومة اللحام لون أخضر داكن أو أحمر.

يتم عادةً "تطيين" أو "طلاء" أجزاء اللوحة المكشوفة باللحام لتسهيل لحام المكونات المضافة إلى اللوحة - سواء كانت ذات أسلاك رصاصية أو تقنية التركيب السطحي - باللوحة.

الطباعة الحريرية للوحات الدوائر المطبوعة

على لوحة الدوائر المطبوعة، غالبًا ما تكون هناك حاجة لطباعة نص وإضافة نقرات مطبوعة دقيقة إضافية. يمكن أن يساعد هذا في تحديد هوية اللوحة وتعيين مواقع الأجزاء لتسهيل اكتشاف العيوب، بالإضافة إلى أمور أخرى. بعد اكتمال عمليات التصنيع المختلفة للوحة المكشوفة، تتم إضافة العلامات إلى اللوحة باستخدام طباعة حريرية تنتجها برنامج تصميم لوحة الدوائر المطبوعة.

عملية تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة هي مرحلة حاسمة في دورة حياة التصنيع الإلكتروني. أدى اعتماد عدة تطورات تكنولوجية حديثة في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة إلى تحقيق تقدم كبير في متانة الألواح وكذلك تقليل أحجام المكونات والمسارات.