מדוע משתמשים בנייר נחושת בייצור PCB?

מעגלים מודפסים הם רכיבים הכרחיים ברוב המכשירים החשמליים. למעגלים מודפסים של ימינו יש מספר שכבות: המצע, המסלולים, מסכת הלחמה והדפס משי. אחד החומרים החשובים ביותר במעגל מודפס הוא נחושת, וישנן מספר סיבות מדוע נחושת משמשת במקום סגסוגות אחרות כמו אלומיניום או פח.

ממה עשויים לוחות מעגלים מודפסים (PCBs)?

חברת הרכבת מעגלים מודפסים מצהירה כי מעגלים מודפסים עשויים מחומר הנקרא מצע, העשוי מסיבי זכוכית מחוזקים בשרף אפוקסי. מעל המצע יש שכבה של נייר נחושת שניתן לחבר משני צידיו או רק מאחד. לאחר ייצור המצע, היצרנים מניחים עליו את הרכיבים. הם משתמשים במסכת הלחמה והדפס משי יחד עם נגדים, קבלים, טרנזיסטורים, דיודות, שבבי מעגל ורכיבים מיוחדים אחרים.

מדוע משתמשים בנייר נחושת במעגלים מודפסים (PCBs)?

יצרני מעגלים מודפסים משתמשים בנחושת מכיוון שיש לה מוליכות חשמלית ותרמית מעולה. כאשר הזרם החשמלי נע יחד עם המעגל המודפס, הנחושת מונעת מהחום נזק ולחץ על שאר המעגל המודפס. עם סגסוגות אחרות - כמו אלומיניום או פח - המעגל המודפס עלול להתחמם בצורה לא אחידה ולא לתפקד כראוי.

נחושת היא הסגסוגת המועדפת מכיוון שהיא יכולה לשלוח את האותות החשמליים על פני הלוח ללא כל בעיה של אובדן או האטת החשמל. יעילות העברת החום מאפשרת ליצרנים להתקין גופי קירור קלאסיים על פני השטח. הנחושת עצמה יעילה, שכן אונקיה של נחושת יכולה לכסות רגל מרובע של מצע PCB בעובי של 1.4 אלפיות האינץ' או 35 מיקרומטר.

נחושת מוליכה מאוד מכיוון שיש לה אלקטרון חופשי שיכול לנוע מאטום אחד למשנהו מבלי להאט. מכיוון שהיא נשארת יעילה באותה מידה ברמה הדקה להפליא כמו ברמות עבות יותר, מעט נחושת מספיקה רבות.

נחושת ומתכות יקרות אחרות המשמשות במעגלים מודפסים (PCBs)
רוב האנשים מזהים מעגלים מודפסים (PCBs) כירוקים. אבל, בדרך כלל יש להם שלושה צבעים בשכבה החיצונית: זהב, כסף ואדום. יש להם גם נחושת טהורה בתוך ומחוץ למעגל המודפס. המתכות האחרות בלוח המעגלים מופיעות בצבעים שונים. שכבת הזהב היא היקרה ביותר, שכבת הכסף היא השנייה בגובהה, והאדום היא השכבה הזולה ביותר.

שימוש בזהב טבילה במעגלים מודפסים (PCBs)
נחושת על מעגל מודפס

השכבה המצופה זהב משמשת לרסיסי מחברים ולפדי רכיבים. שכבת הזהב הטבולה קיימת כדי למנוע תזוזה של אטומים על פני השטח. השכבה אינה רק בצבע זהב, אלא עשויה מזהב אמיתי. הזהב דק להפליא אך מספיק כדי להאריך את תוחלת החיים של הרכיבים שיש להלחים. הזהב מונע מחלקי ההלחמה להישחק עם הזמן.

שימוש בכסף טבילה במעגלים מודפסים (PCBs)
כסף הוא מתכת נוספת המשמשת בייצור מעגלים מודפסים (PCB). הוא זול משמעותית מטבילה בזהב. ניתן להשתמש בטבילה בכסף במקום טבילה בזהב מכיוון שהוא גם מסייע בקישוריות, והוא מפחית את העלות הכוללת של הלוח. טבילה בכסף משמשת לעתים קרובות במעגלים מודפסים המשמשים במכוניות ובציוד היקפי למחשב.

למינציה מצופה נחושת במעגלים מודפסים
במקום להשתמש בשכבת טבילה, משתמשים בנחושת בצורה מצופה. זוהי השכבה האדומה של המעגל המודפס (PCB), והיא המתכת הנפוצה ביותר. המעגל המודפס עשוי מנחושת כמתכת בסיס, ויש צורך לגרום למעגלים להתחבר ולדבר זה עם זה בצורה יעילה.

כיצד משתמשים בנייר נחושת במעגלים מודפסים (PCBs)?

לנחושת מספר שימושים במעגלים מודפסים (PCB), החל מלמינציה מצופה נחושת ועד לטרסים. נחושת חיונית לתפקוד תקין של מעגלים מודפסים.

מה זה מעקב PCB?
עקבת PCB היא, כפי שזה נשמע, נתיב שהמעגל צריך לעקוב אחריו. העקבה כוללת את רשת הנחושת, החיווט והבידוד, כמו גם את הנתיכים והרכיבים המשמשים על הלוח.

הדרך הקלה ביותר להבין עקבה היא לחשוב עליה ככביש או גשר. כדי להכיל כלי רכב, העקבה צריכה להיות רחבה מספיק כדי להכיל לפחות שניים מהם. היא צריכה להיות עבה מספיק כדי לא לקרוס תחת לחץ. הם גם צריכים להיות עשויים מחומרים שיעמדו במשקל כלי הרכב שנוסעים עליה. אבל, עקבות עושות את כל זה במידה קטנה בהרבה כדי להזיז חשמל מאשר מכוניות.

רכיבי עקבות PCB
ישנם מספר רכיבים המרכיבים את עקבות המעגל המודפס (PCB). יש להם תפקידים שונים שצריך לעשות כדי שהלוח יעשה את עבודתו כראוי. יש להשתמש בנחושת כדי לעזור לעקבות לבצע את עבודתם, ובלי המעגל המודפס, לא היו לנו מכשירים חשמליים. דמיינו עולם ללא סמארטפונים, מחשבים ניידים, מכונות קפה ומכוניות. זה מה שהיה לנו אם לוחות מודפסים לא היו משתמשים בנחושת.

עובי עקבות המעגל המודפס
עיצוב המעגל המודפס תלוי בעובי הלוח. העובי ישפיע על האיזון וישמור על הרכיבים מחוברים.

רוחב עקבות המעגל המודפס
רוחב המסלול חשוב גם כן. זה לא משפיע על האיזון או על חיבור הרכיבים, אבל זה כן שומר על העברת הזרם מבלי להתחמם יתר על המידה או לפגוע בלוח.

זרם עקבות PCB
זרם העקיבה של המעגל המודפס (PCB) נחוץ משום שזהו מה שהלוח משתמש בו כדי להעביר חשמל דרך הרכיבים והחוטים. נחושת עוזרת לכך, והאלקטרון החופשי על כל אטום גורם לזרם לנוע בצורה חלקה על פני הלוח.

מדוע נייר נחושת נמצא על מעגלים מודפסים (PCBs)

תהליך ייצור מעגלים מודפסים (PCBs)
תהליך ייצור המעגל המודפס (PCB) זהה. יש חברות שעושות זאת מהר יותר מאחרות, אך כולן משתמשות באותו תהליך ובחומרים יחסית זהים. אלו השלבים:

בנה בסיס מפיברגלס ושרפים
הניחו את שכבות הנחושת על היסודות
זהה וקבע את דפוסי הנחושת
שטפו את הלוח באמבטיה
הוסף את מסכת הלחמה כדי להגן על המעגל המודפס
הדביקו את הדפס המשי על המעגל המודפס
הצבת והלחמת נגדים, מעגלים משולבים, קבלים ורכיבים אחרים
בדוק את המעגל המודפס

לוחות מודפסים (PCBs) זקוקים לרכיבים מיוחדים ביותר כדי לתפקד כראוי. אחד המרכיבים החשובים ביותר של לוח מודפס הוא נחושת. סגסוגת זו נחוצה להולכת חשמל על המכשירים שבהם יותקנו המעגלים. ללא נחושת, המכשירים לא יעבדו מכיוון שלא יהיה לחשמל סגסוגת לעבור דרכה.