به عنوان تجهیزات اصلی برای اندازه گیری، کنترل و تجزیه و تحلیل دقیق، عملکرد ابزارها و مترها ارتباط نزدیکی با دقت ماشینکاری بردهای مدار چاپی داخلی دارد. پردازش بردهای مدار چاپی دقیق برای ابزار و کنتورها نیازمند الزامات خاصی مانند پایداری بالا، نویز کم و طول عمر طولانی است. در ادامه نقاط پردازش را از ابعاد مختلف تجزیه و تحلیل میکند.
خواص مواد مناسب برای اندازه گیری دقیق
ابزارها و مترها اغلب نیاز به کنترل سیگنال های الکتریکی ضعیف دارند، بنابراین عملکرد عایق و توانایی ضد تداخل{0}}مواد PCB بسیار مهم است. بسترهای با مقاومت عایق بالا باید انتخاب شوند تا از نشت سیگنال یا تداخل خارجی که بر دقت اندازه گیری تأثیر می گذارد جلوگیری شود. در عین حال، پایداری ثابت دی الکتریک مواد به ویژه در محیط هایی با تغییرات دمایی زیاد باید به شدت کنترل شود. حتی نوسانات کوچک در ثابت دی الکتریک می تواند باعث تأخیر در انتقال سیگنال شود و بر دقت اندازه گیری دستگاه تأثیر بگذارد. بعلاوه، برخی از ابزار دقیق{5} دارای الزامات خاصی برای ضریب انبساط حرارتی بردهای مدار چاپی هستند، که نیازمند انتخاب بسترهای منطبق برای کاهش تغییر شکل pcb ناشی از تغییرات دما و جلوگیری از تماس ضعیف اجزاء یا آسیب به مدارها به دلیل تغییر شکل ساختاری است.
طرح ساختاری که عملکردهای پیچیده را برآورده می کند
طرح پارتیشن انواع مختلف سیگنال
تختههای مدار چاپی ابزار دقیق اغلب انواع سیگنالهای متعددی را ادغام میکنند، مانند سیگنالهای آنالوگ ضعیف، سیگنالهای دیجیتالی با سرعت بالا، سیگنالهای درایو قدرت{{1} بالا، و غیره. طراحی طرحبندی دقیق پارتیشن در طول پردازش لازم است تا به وضوح نواحی مدار انواع مختلف سیگنالها را جدا کند. برای مثال، یک باند جداسازی زمین بین ناحیه سیگنال آنالوگ و ناحیه سیگنال دیجیتال تنظیم میشود تا از تداخل{4} صدای فرکانس بالای سیگنال دیجیتال با دقت اندازهگیری سیگنال آنالوگ جلوگیری کند. نواحی مدار با توان بالا باید از مدارهای اندازه گیری دقیق دور نگه داشته شوند تا از تأثیر گرما و تشعشعات الکترومغناطیسی بر مدارهای حساس جلوگیری شود.
سیم کشی با چگالی بالا و تصفیه شده
با غنی سازی مداوم توابع ابزار، درجه یکپارچگی PCB در حال افزایش است و تراکم سیم کشی تا حد زیادی بهبود می یابد. در طول پردازش، لازم است به سیم کشی خوب، با عرض خط و فاصله قابل کنترل در یک محدوده کوچک برای برآورده کردن نیازهای نصب اجزای چند پین دست یافت. در عین حال، برای خطوطی که سیگنالهای ضعیفی دارند، باید از خطوط توزیع دیفرانسیل برای جبران تداخل خارجی از طریق طراحی خط متقارن استفاده کرد و از یکپارچگی سیگنال اطمینان حاصل کرد. مسیر سیمکشی باید تا حد امکان کوتاه شود تا تلفات و تأخیرها در طول انتقال سیگنال کاهش یابد، بهویژه برای سیگنالهای ساعت فرکانس بالا و سیگنالهای همگامسازی، کنترل دقیق طول سیمکشی و ثبات امپدانس مورد نیاز است.
از کنترل دقت ماشینکاری پایدار در بلندمدت اطمینان حاصل کنید
میکرو سوراخ و پردازش مدار خوب
بردهای مدار چاپی دقیق برای ابزار دقیق اغلب نیاز به نصب تعداد زیادی از قطعات کوچک شده، مانند مقاومت ها و خازن های بسته بندی شده در 01005 دارند، که نیازهای بسیار بالایی را برای دقت پردازش میکرو سوراخ PCB ایجاد می کند. قطر حفاری باید در محدوده تحمل کوچکی کنترل شود و زبری دیواره سوراخ باید کم باشد تا از اتصال قابل اعتماد بین پینهای اجزا و دیواره سوراخ اطمینان حاصل شود. پردازش مدار مستلزم حصول اطمینان از دقت عرض خط در ± 5 میکرومتر، لبههای صاف بدون فرز، و اجتناب از اعوجاج سیگنال یا خطرات اتصال کوتاه ناشی از نقص مدار است. علاوه بر این، برای مدارهایی که نیاز به ظرفیت حمل جریان بالایی دارند، لازم است ضخامت فویل مسی به طور دقیق کنترل شود تا اطمینان حاصل شود که ظرفیت حمل جریان آن مطابق با الزامات طراحی است و در عین حال از مشکلات اتلاف گرما ناشی از ضخامت بیش از حد فویل مس جلوگیری شود.
تضمین قابلیت اطمینان اتصال بین لایه ها
کیفیت اتصال بین لایههای pcb دقیق چند لایه مستقیماً بر پایداری ابزار تأثیر میگذارد. فناوری لمینیت با دقت بالا در طول پردازش مورد نیاز است تا اطمینان حاصل شود که خطای تراز بین هر لایه در محدوده بسیار کوچکی کنترل میشود و از اتصالات سوراخ کور ضعیف ناشی از ناهماهنگی بین لایهها جلوگیری میشود. یکنواختی ضخامت لایه عایق بین لایه ای نیز باید به شدت کنترل شود تا از شکست عایق ناشی از قدرت میدان الکتریکی بیش از حد موضعی جلوگیری شود. برای اتصالات بین لایهای سیگنالهای حیاتی، ترکیبی از سوراخهای پلکانی یا سوراخهای مدفون کور میتواند برای کاهش گذرای امپدانس در مسیر انتقال سیگنال و اطمینان از انتقال سیگنال پایدار استفاده شود.
اقدامات حفاظتی برای برخورد با محیط های پیچیده
درمان ضد خوردگی و ضد پیری-
برخی از ابزارها و کنتورها باید در محیط های مرطوب، گرد و غبار یا حاوی گازهای خورنده کار کنند، بنابراین عملیات حفاظتی PCB ضروری است. علاوه بر فرآیندهای معمولی پوشش سطحی، میتوان از پوششهای ضد خوردگی خاصی مانند پوششهای پلیآمید استفاده کرد که نه تنها میتوانند بخار آب و مواد خورنده را جدا کنند، بلکه دامنه خاصی از تغییرات دما را نیز تحمل میکنند و عملکرد پایدار طولانیمدت بردهای مدار چاپی در محیطهای سخت را تضمین میکنند. برای استفاده طولانیمدت از ابزار دقیق، مقاومت در برابر پیری لایههای PCB باید به شدت غربال شود تا از تخریب عملکرد ناشی از پیری مواد جلوگیری شود و عمر مفید ابزار افزایش یابد.
بهینه سازی و پردازش ساختار اتلاف حرارت
در طول کارکرد طولانی مدت، برخی از اجزای ابزار و کنتورها ممکن است گرما تولید کنند. اگر گرمای بیش از حد انباشته شود، ممکن است بر عملکرد PCB و اجزای اطراف آن تأثیر بگذارد. در طول پردازش، کانالهای اختصاصی اتلاف گرما را میتوان طراحی کرد، مانند قرار دادن مناطق وسیعی از فویل مسی در زیر اجزای{3}قدرت بالا یا استفاده از بلوکهای اتلاف حرارت تعبیهشده، برای افزایش رسانش و انتشار گرما. برای ابزارهای اندازهگیری دما با دقت بالا، طراحی اتلاف حرارت PCB نیز برای کاهش تأثیر خودگرم شدن بر حسگر دما و اطمینان از دقت اندازهگیری ضروری است.
کالیبراسیون و اعتبارسنجی دقیق عملکرد
کالیبراسیون دقیق پارامترهای الکتریکی
پس از تکمیل پردازش pcb دقیق ابزارها و مترها، کالیبراسیون پارامترهای الکتریکی جامع مورد نیاز است. با استفاده از تجهیزات تخصصی تست دقیق، بهره، پهنای باند، خطی بودن و سایر پارامترهای هر مدول مدار به دقت اندازه گیری و تنظیم می شود تا اطمینان حاصل شود که مشخصات طراحی دستگاه را برآورده می کنند. برای مدارهایی که شامل تقویت سیگنال ضعیف هستند، باید روی آزمایش ضریب نویز آنها تمرکز کرد. با بهینه سازی زمین و محافظ، می توان نویز را در سطح بسیار پایینی کنترل کرد تا از توانایی دستگاه برای تشخیص سیگنال های کوچک اطمینان حاصل شود.
تست پایداری طولانی مدت
برخلاف بردهای مدار چاپی معمولی، بردهای مدار چاپی دقیق برای ابزار دقیق نیاز به تست پایداری طولانی مدت برای تأیید قابلیت اطمینان آنها دارند. تحت شرایط محیط کاری شبیهسازیشده، PCB برای صدها یا حتی هزاران ساعت تحت آزمایشهای مداوم در حال اجرا قرار میگیرد تا روند تغییرات پارامترهای عملکرد الکتریکی آن را کنترل کند. اگر رانش پارامتر از محدوده مجاز فراتر رفت، لازم است دلایل را تجزیه و تحلیل کرد و فناوری پردازش را بهینه کرد تا اطمینان حاصل شود که PCB عملکرد ثابتی را در طول عمر مفید دستگاه حفظ می کند.