PCB מוליך פחמן

מהם לוחות מעגלים מודפסים בדיו פחמן? 

PCB של דיו פחמן, הנקרא גם PCB מוליך פחמן, הם לוחות מעגלים עם דיו פחמן המוחל על כרית הנחושת, ומחליפים חלק מציפוי ההלחמה הנפוצים יותר כגון Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG) או פילוס הלחמה באוויר חם – ללא עופרת (HASL). 

הפחמן משמש כמוליך לחיבור שני עקבות על לוח PCB, ונגד בין העקבות או העקבות והרכיבים. גורם המפתח בייצור PCB של דיו פחמן הוא לשלוט על בקרת ההדפסה, האפייה וההתנגדות. ניתן להדפיס את דיו הפחמן על גבי מעגל גמיש, לוח קשיח-גמיש ו-PCB קשיח, כגון למינציה של פוליאמיד, פוליאסטר, FR-4, FR-5 ו-PTFE. דיו פחמן יכול להציע רזולוציות עד 100 מיקרומטר רוחב ומרווח. 

כעת דרישות השוק עבור עלויות ייצור לוחות PCB ירדו שוב ושוב, וזו מגמה כללית להשתמש במפתחות שמן פחמן כדי להחליף את מפתחות הזהב היקרים הנוכחיים. לוח שמן פחמן הוא שיטת טיפול משטח נפוצה יחסית עבור PCB בודדים וכפולים. באמצעות סדרה של בדיקות, בדיקות ובדיקות יישון ותהליכים טכניים אחרים, ה-PCB יכול לעבוד בצורה אמינה לאורך זמן. 

שימושים נפוצים של לוח מעגלים מודפסים בדיו פחמן

לוחות פחמן דיו נמצאים בשימוש נרחב עבור מעגלים מודפסים הנפרסים ביישומים הבאים: 

• מיגון RF 

• לוח מקשים

• מִקלֶדֶת

• שלט רחוק

• כלי רכב

• בקרת מנוע תעשייתי

• ציוד ריתוך
  

תחום מסוים שבו מצטיינים לוחות דיו פחמן הוא היישום של לוח מקשים גומי, המצוי בדרך כלל בבקרי טלוויזיה מרחוק, בקרי דלתות מוסך וכו’. לוח מקשים גומי מוליך טיפוסי כולל יצירת קורות זוויתיות סביב מרכז מתג. כאשר המתג נלחץ, הרצועה מתעוותת ומייצרת תגובה מישוש. ברגע שהמתג כבר אינו בלחץ, הרצועה חוזרת למצבו הנייטרלי. 

מפתח מישוש הפחמן נכנס לפעולה בעת ביצוע מתגים אלקטרוניים, שכן גלולת פחמן מונחת בבסיס מרכז המתגים. אם אי פעם פירקתם (או שברתם) שלט רחוק של הטלוויזיה, ייתכן שתבחינו במעגלים המודפסים, מתחת לכל גומי שהשתמשתם ללחוץ על נקודה עגולה קטנה שניתן ללחוץ עליה מעט. מפתח מישוש פחמן זה יוצר קשר עם ה-PCB כאשר הרשת נלחצת; פתרון פשוט וגאוני שהוא גם עמיד וגם חסכוני. 

מדוע להשתמש במסכות הלחמה מתקלפות בייצור PCB? 

• הרכב שמן הפחמן
  

  שמן פחמן מורכב בעיקר משרף סינטטי, מקשה ואבקת פחמן. 

  השרף הסינטטי ממלא תפקיד בהדבקה (שווה ערך לנשא). 

  המקשה ממלא את תפקיד הריפוי. 

  אבקת פחמן ממלאת תפקיד מוליך (ניתן להוסיף אבקת גרפיט, אך בעלות גבוהה). 

  חלק מהספקים מוסיפים מעט שמן כסף לתוך שמן הפחמן כדי להשיג התנגדות נמוכה יותר ומוליכות גבוהה יותר. 

• ההתנגדות של דיו פחמן
  
  ההתנגדות של שמן פחמן מתבטאת בדרך כלל בהתנגדות מרובעת. חלקם משתמשים באוהם לסנטימטר רבוע (Ω/cm²), וחלקם משתמשים באוהם לסנטימטר רבוע (Ω/□). רוב הספקים מסכימים כעת להשתמש ב-Ω/□. 
  התנגדות מרובעת מתייחסת לערך ההתנגדות של כל סרט פחמן מרובע בצד הנגדי, הקשור לעובי ולהרכב שמן הפחמן. (ניתן לנתח אותו מהאיור למטה). 
  לפי חוק אוהם: 
  R=ρ*L/S (R=התנגדות בריבוע, ρ=התנגדות, L=אורך שמן פחמן, S=שטח צד=עובי*רוחב=r*m) אז R=ρ*L/r*m（אם L=m）אז R=ρ*r 
  ניתן לראות מהנוסחה לעיל שכאשר עכבת פני השטח היא L=W (כאשר האורך והרוחב שווים, כל ריבוע "□"), ניתן לבטא אותה ב-"Ω/□". אבל יש לציין באיזה עובי הוא הערך "Ω/□". בדרך כלל, הספק יציין ≤ 30Ω/□ ב-15um או 25um. 
• בקרת ההתנגדות של שמן פחמן
  
  העמידות של שמן פחמן קשורה רק להרכבו ולעוביו. לכן, כדי לקבל דרישת התנגדות מספקת, עלינו לעקוב אחר שלושה היבטים. 
  שמן פחמן בעל עמידות מרובעת סבירה העונה על דרישות התהליך. 
  יש להשיג עובי סביר (0.01-0.025 מ"מ) לאחר ההדפסה. 
  אפוי מלא (תנור: 150℃ עד 170℃, למשך 30-60 דקות; תנור אינפרא אדום: 150℃, למשך 15 דקות). 
  בתהליך הפעולה בפועל, הטמפרטורה גבוהה, הזמן ארוך וההתנגדות הריבועית נמוכה. חשוב לבחור טמפרטורה וזמן סבירים מבלי להשפיע על המצע. 

  
  

המאפיינים והשימושים של דיו פחמן PCB 

לדיו הפחמן הידבקות חזקה, עמידות לקילוף ועמידות בפני שחיקה חזקה, שיכולה להגיע ל-≥ פי מיליון, וקצב שינוי ההתנגדות הוא ≤ 10%. ההתנגדות הריבועית של משחה מוליכה גדולה יחסית למתכות אחרות. בדרך כלל ניתן לשלוט בהתנגדות הריבועית של לוח שמן הפחמן הנוכחי ב-≤ 20 אוהם, אך העלות נמוכה עם יחס עלות בעל ביצועים גבוהים. המשחה המוליך היא חומר חיוני לאריזת רכיבים אלקטרוניים, אלקטרודות וחיבור בין רכיבים אלקטרוניים. הוא כולל בעיקר שני סוגים: משחה מוליך צריבה ודבק מוליך מרפא (דיו מוליך). 

שימוש בלוח דיו פחמן: 

לוח שמן פחמן משמש בעיקר במעגלי סרטים, מעגלים רכים לטלפונים ניידים, מכשירים רפואיים, ציוד תקשורת, אלקטרוניקה לרכב, תווית חכמה RFID ותעשיות רבות אחרות. בתעשיית המעגלים הוא משמש בעיקר עבור מחשבונים ושלטים רחוקים. זה יכול להחליף חורים מצופים נחושת, סתימות חורי תמיסת כסף ותהליך מילוי חורי תמיסת נחושת. הגנת הסביבה והעלות הנמוכה של מילוי חורי פחמן היא המגמה המרכזית של פיתוח לוחות מעגלים. נכון לעכשיו, מיקרוסופט משתמשת בחורי מילוי שמן פחמן על לוח אספקת החשמל, שיכולים להחליף לחלוטין את הלוח הדו-שכבתי עם חורים מצופים נחושת.