در دنیای امروزی که توسط دستگاههای الکترونیکی، از تلفنهای هوشمند گرفته تا فضاپیما، هدایت میشود، «قلب» هر دستگاه هوشمند یک برد مدار است که با مدارهای پیچیده پوشیده شده است. مانند نقشه یک شهر، اجزای مختلف الکترونیکی را به هم متصل می کند و یک "بزرگراه" برای جریان اطلاعات ایجاد می کند. تولید برد مدار یک فرآیند مدرن{2}}فناوری پیشرفته است که علم مواد، شیمی، اپتیک، و مکانیک دقیق را با هم ادغام میکند. فرآیند دقیق و پیچیده آن یک هنر واقعی در تولید صنعتی است.
تولید تخته مدار با بستر اصلی آن-لمینیت پوشیده از مس- (CCL) آغاز میشود. یک تخته عایق مسطح، که معمولاً از رزین اپوکسی فایبرگلاس ساخته می شود، دارای یک لایه نازک از فویل مس است که به طور محکم به سطح آن چسبیده است. این فویل مسی نمونه اولیه تمام مدارهای آینده را تشکیل خواهد داد.
مرحله اول: انتقال گرافیکی-نقاط طرح روی مس
ابتدا، مهندسان از نرمافزار طراحی به کمک رایانه برای ایجاد نمودارهای مداری استفاده میکنند، که سپس با استفاده از پلاتر لیزری به صورت فیلمهایی با دقت{1} بالا خروجی میشوند. در اتاق تمیز، سطح CCL با یک مقاوم در برابر نور UV{3}}حساس پوشیده شده است. سپس فیلم مانند فیلم عکاسی روی تخته قرار می گیرد و در معرض نور UV قرار می گیرد. نواحی در معرض نور تحت یک واکنش شیمیایی قرار می گیرند. پس از شستن با محلول در حال توسعه، نمودار مدار به وضوح روی برد-مناطقی که فویل مسی باید نگه داشته شود، توسط فوتوریست محافظت میشوند، در حالی که مناطقی که قرار است حکاکی شوند در معرض دید قرار میگیرند. این فرآیند مانند عکاسی است که در یک اتاق تاریک عکسی را توسعه می دهد و طرح ناملموس را به یک لایه محافظ ملموس تبدیل می کند.
مرحله دوم: اچ شیمیایی-پیچیدگی های مدار
سپس برد وارد خط تولید اچ می شود. تحت کنترل دقیق، تخته از یک مخزن حکاکی عبور می کند که در آن مواد شیمیایی قوی تمام فویل های مسی را که توسط نور مقاوم نیستند، به طور دقیق حل می کنند. پس از این فرآیند، الگوهای مدار نازک مو{2}}پیچیده از فویل مسی دست نخورده بیرون میآیند. سپس، محافظ نوری حذف میشود و یک مدار نمونه اولیه که تجسم خرد طراح است متولد میشود. دقت اچینگ به طور مستقیم عملکرد برد مدار را تعیین می کند. باید خطوط یکنواخت، بدون فرز و مس باقیمانده را تضمین کند.
مرحله سوم: لمینیت و حفاری-ساخت یک جهان سه بعدی به هم پیوسته-
برای تخته های چند لایه پیچیده، فرآیند ساخت حتی پیچیده تر است. تختههای هستهای چندگانه با مدارهای لایه داخلی حکاکی شده بهطور متناوب با پیشآبسازی روی هم چیده میشوند، دقیقاً مانند ایجاد کیک میل-. در یک دستگاه لمینیت-در حرارت بالا-فشار بالا، آنها به هم فشرده شده و به صورت یک کل جامد در می آیند. سپس، یک دستگاه حفاری CNC با دقت بالا، طبق یک فایل برنامه، هزاران سوراخ میکرو-روی تخته ایجاد میکند. این سوراخ ها برای اتصال مدارها بین لایه های مختلف استفاده خواهند شد.
دیوارهای سوراخ پس از حفاری عایق هستند و باید رسانا باشند. این امر از طریق فرآیند آبکاری مس شیمیایی حاصل می شود: یک لایه نازک از مس شیمیایی روی دیواره سوراخ ها قرار می گیرد تا آنها را فلزی کند. متعاقباً، لایه مسی روی دیوارههای سوراخ و مدارهای سطحی با آبکاری ضخیم میشود تا از اتصالات قابل اعتماد و ظرفیت حمل جریان اطمینان حاصل شود.
مرحله چهارم: چاپ ماسک لحیم و صفحه ابریشم - حفاظت و شناسایی نهایی
برای محافظت از مدار ظریف در برابر اکسیداسیون، آلودگی و آسیب فیزیکی، و برای جلوگیری از اتصال کوتاه در حین لحیم کاری، برد مدار باید با یک لایه جوهر ماسک لحیم پوشانده شود. معمولاً به رنگ سبز، این جوهر از طریق یک فرآیند نوردهی و توسعه اعمال می شود و تنها لنت هایی را که نیاز به لحیم کاری دارند در معرض دید قرار می دهد. در نهایت، یک لایه ابریشمی سفید روی سطح برد چاپ میشود تا مشخصکنندههای مرجع، قطبیتها و اطلاعات سازنده اجزا را علامتگذاری کند و راهنمایی روشنی را برای مونتاژ اجزای بعدی ارائه دهد.
نتیجه گیری
از یک طراحی طراحی گرفته تا یک برد مدار کاملاً کاربردی، فرآیند تولید یک رقص دقیق شامل فیزیک و شیمی است. هر مرحله نیاز به تمیزی بسیار بالا، کنترل دقیق فرآیند و بازرسی کیفیت دقیق دارد. این هنر تقریباً سخت ساخت است که به وسایل الکترونیکی سبک وزن و در عین حال قدرتمند در دستان ما حیات و هوش می بخشد و بی صدا از عملکرد سریع جامعه مدرن پشتیبانی می کند.