Откройте свой телефон, компьютер или бытовой прибор, и вы увидите зеленую плату, заполненную сложными схемами внутри, — это «нервный центр», поддерживающий работу электронных устройств - печатная плата.
Шаг 1: Предварительная обработка основания
Основой печатной платы является «ламинат с медным покрытием-», который служит своего рода «фундаментом» для строительства дома. Этот тип плит изготовлен из стеклоткани на основе эпоксидной смолы с отличными изоляционными характеристиками в качестве сердцевины, покрыт с обеих сторон тонким слоем чистой медной фольги и сформирован в плоскую плиту посредством высоко-прессования при высоких температурах. Перед формальной обработкой рабочие сначала разрезают плату с медным покрытием-на небольшие кусочки в зависимости от размера, а затем с помощью специального оборудования полируют поверхность платы, удаляя оксидный слой и пятна с медной фольги -. Этот шаг похож на «подкладку» стены, которая может лучше прилегать к последующим рисункам схемы.
Далее доска будет отправлена в чистящую машину для глубокой очистки химическим раствором, а затем высушена, чтобы поверхность была сухой и свободной от загрязнений. В этот момент плата с медным-покрытием похожа на чистый «медный холст», ожидающий последующего рисования схем.
Шаг 2: Линейное изображение
Чтобы сформировать сложные линии схемы на медной фольге, первым делом необходимо «перенести» заданный рисунок схемы на плату. В настоящее время основным методом является более точная и эффективная технология LDI. Сначала рабочие равномерно наносят слой светочувствительной смолы на поверхность плиты,-облицованной медью. Этот материал подвергнется химической реакции под воздействием лазерного излучения определенной длины волны, превращаясь из растворимого в нерастворимый.
Впоследствии плата с покрытием будет отправлена на машину для экспонирования LDI. В отличие от традиционных методов, LDI напрямую считывает файлы цифровых схем и отображает их по точкам на поверхности платы с помощью высокоточных-лазерных лучей. Лазер будет воздействовать точно на область, где необходимо сформировать схему, позволяя этой части светочувствительного клея затвердеть; Области, не требующие образования линий, не облучаются лазером, а светочувствительный клей остается растворимым. После завершения экспонирования плата помещается в проявляющий раствор, а неотвержденный светочувствительный клей растворяется и смывается, обнажая область медной фольги, первоначально покрытую клеевым слоем. На этом этапе «контур» схемы четко представлен, и по сравнению с традиционными процессами технология LDI позволяет добиться более высокой точности схемы и избежать ошибок и потерь, вызванных физической пленкой.
Шаг 3: Травление и удаление пленки
Разработанная плата имеет на своей поверхности как отвержденный светочувствительный клей, так и открытую медную фольгу. Следующий процесс «травления» — удаление ненужной медной фольги. Рабочие погружают плату в кислотный раствор для травления, и открытая медная фольга вступает в химическую реакцию с раствором для травления, постепенно растворяясь; Медная фольга, покрытая затвердевшим светочувствительным клеем, будет хорошо защищена.
Когда травление завершено, на плате остается только схема, покрытая светочувствительным клеем. На этом этапе необходимо выполнить процесс «зачистки пленки»: поместите плату в раствор для снятия пленки, и ранее затвердевший светочувствительный клей растворится и удаляется, обнажая блестящий медный провод внизу. На этом этапе ядро печатной платы -, проводящие линии - было официально сформировано, и первоначально полная поверхность медной фольги превратилась в перекрещивающуюся, точную и упорядоченную сеть цепей.
Шаг 4: Бурение и проходка меди
Для печатных плат, для которых требуется несколько слоев (например, обычно используемые 4-- и 6-слойные платы в мобильных телефонах и компьютерах), также необходимо соединить схемы между различными слоями. Во-первых, рабочие будут использовать высокоточные сверлильные станки для сверления в доске небольших отверстий в соответствии с требованиями, которые называются «сквозными отверстиями».
После завершения сверления стенка отверстия представляет собой изолирующую подложку и не может проводить электричество. Поэтому необходимо провести обработку «осаждением меди»: поместить плату в раствор химического осаждения меди и посредством химических реакций позволить тонкому слою меди равномерно прилипнуть к стенке отверстия, превратив изначально изолированную стенку отверстия в проводящий «канал». Таким образом, верхняя и нижняя цепи могут быть электрически соединены через переходные отверстия, образуя полную трехмерную схемную систему.
Шаг 5: Паяльная маска и шелкография.
После формирования схемы необходимо надеть на плату «защитную одежду», чтобы предотвратить окисление, царапины или короткое замыкание схемы при последующем использовании. Этот этап представляет собой обработку «паяльной маски»: рабочие равномерно наносят слой зеленых чернил паяльной маски на поверхность печатной платы (за исключением области «паяльной площадки», где необходимо паять компоненты), а затем удаляют чернила паяльной маски в области паяльной маски посредством процессов экспонирования и проявления, обнажая медные площадки припоя и покрывая остальную часть чернилами паяльной маски.
После завершения паяльной маски также требуется процесс «трафаретной печати»: использование трафаретной печати для печати текста, символов и номеров компонентов на поверхности печатной платы, например «R1» для резисторов и «C2» для конденсаторов. Эти этикетки подобны «руководству по эксплуатации» печатной платы, которое может помочь работникам быстро определить местоположение при последующей сборке компонентов и облегчить поиск неисправностей во время технического обслуживания.
Шаг 6: Обработка поверхности и тестирование
Наконец, для улучшения сварочных характеристик и стойкости к окислению контактных площадок необходима обработка поверхности. Распространенные методы обработки включают «напыление олова» и «осаждение золота», среди которых процесс осаждения золота может улучшить проводимость и стабильность площадок для пайки и обычно используется в печатных платах высокой-прецизионной точности.
После завершения всех процессов печатная плата вступит в стадию строгой проверки: рабочие будут использовать специальное оборудование, чтобы проверить, нет ли в цепи коротких замыканий или обрывов, являются ли переходные отверстия проводящими, не повреждена ли паяльная маска и чиста ли шелкография. Только печатные платы, прошедшие все испытания, могут считаться квалифицированной продукцией и в конечном итоге покидают завод, ожидая сборки с резисторами, конденсаторами, микросхемами и другими компонентами, которые станут основными компонентами электронных устройств.