Os sensores, como componentes-chave para detectar informações externas, são amplamente utilizados em vários campos, como controle industrial, equipamentos médicos, eletrônica automotiva e Internet das Coisas. A produção deplacas de circuito impresso de{0}}alta precisãopara sensores é o elo principal para garantir que os sensores possam funcionar com precisão e estabilidade, e seu processo de fabricação integra conceitos de design avançados e processos de produção de precisão.
Design: estabelecendo uma base de{0}}alta precisão
Projeto de integridade de sinal
Os sensores geralmente processam sinais extremamente fracos e complexos, que vão desde temperatura, pressão até sinais bioelétricos. Para evitar atenuação, distorção ou interferência do sinal durante a transmissão, o layout do circuito é considerado com extremo cuidado no projeto de PCB de alta-precisão. Por exemplo, ao projetar uma placa de sensor para detecção de sinais bioelétricos, o circuito deve ser o mais curto e reto possível para reduzir a capacitância e a indutância parasitas no caminho de transmissão do sinal. Ao mesmo tempo, a adoção de métodos de fiação especiais, como fiação de pares de sinais diferenciais, usando duas linhas de sinal fortemente acopladas para transmitir sinais de tamanho igual e polaridade oposta, pode efetivamente suprimir a interferência de modo comum, melhorar significativamente a capacidade anti-interferência dos sinais e garantir a precisão da detecção.
Otimização de layout
Os sensores geralmente exigem a integração de vários módulos funcionais, como módulos de aquisição, amplificação, processamento e transmissão de sinais. O layout razoável desses módulos é crucial dentro do espaço limitado do PCB. Aproxime os componentes da seção de aquisição de sinal da sonda do sensor para encurtar a distância de transmissão do sinal e reduzir a perda de sinal. Para processar chips com alta geração de calor, espaço suficiente para dissipação de calor deve ser reservado e o caminho de dissipação de calor deve ser projetado razoavelmente, como aumentar a dissipação de calor através de orifícios, colocar folha de cobre de dissipação de calor de grande área, etc., para garantir que o chip funcione em um ambiente de temperatura estável e evitar afetar a precisão e estabilidade do sensor devido à alta temperatura.
Projeto de gerenciamento de energia
Uma fonte de alimentação estável é a garantia do funcionamento normal dos sensores. No projeto de PCB de alta-precisão, circuitos independentes de estabilização de energia são usados para atender aos requisitos de energia de diferentes módulos. Por exemplo, para módulos de amplificação de sinal que são sensíveis ao ruído de energia, uma fonte de alimentação de regulador linear de baixo-ruído é usada e vários capacitores de desacoplamento com diferentes valores de capacitância são adicionados na entrada de energia e nos pinos de alimentação do chip para formar um circuito de filtragem do tipo π -, filtrando efetivamente ruído de alta-frequência e ondulação na fonte de alimentação, fornecendo energia pura e estável para o sensor e garantindo processamento de sinal de alta precisão.
Processo de fabricação: esculpindo circuitos finos
Tecnologia de fotolitografia de alta precisão
A fotolitografia é um processo fundamental para transferir padrões de circuitos projetados para laminados-revestidos de cobre. Na produção de placas de circuito impresso de alta-precisão para sensores, há uma grande demanda por precisão de fotolitografia. Ao usar equipamentos avançados de litografia, sua resolução pode atingir o nível micrométrico ou até mesmo submicrométrico, permitindo a replicação precisa de linhas extremamente finas e pequenas vias. Por exemplo, a largura da linha e o espaçamento de algumas placas de circuito impresso de sensores de última geração podem ser controlados abaixo de 50 μm e o diâmetro da via é inferior a 100 μm. Ao controlar com precisão o tempo de exposição, a intensidade da exposição e os parâmetros de revelação durante o processo de fotolitografia, a clareza e a precisão do padrão do circuito são garantidas, estabelecendo uma base sólida para processos subsequentes de gravação e galvanoplastia.
Processo de gravação fina
O processo de gravação é usado para remover folhas de cobre indesejadas após a fotolitografia, preservando linhas precisas do circuito. Na gravação de alta-precisão, é usada uma solução de gravação de alta-pureza, e a temperatura, a concentração e o tempo de gravação da solução de gravação são estritamente controlados. Adotando tecnologia avançada de gravação em spray, a solução de gravação é pulverizada uniformemente na superfície para garantir a uniformidade da gravação. Ao otimizar os parâmetros de gravação, é possível obter uma gravação precisa de linhas extremamente finas, evitando situações de gravação excessiva ou insuficiente das linhas, garantindo bordas nítidas e suaves das linhas e atendendo aos requisitos rigorosos dos sensores para precisão do circuito.
Tecnologia de processamento de microfuros
Para obter conexões elétricas entre as camadas de uma placa de circuito impresso multi-camadas, é necessário o processamento de microfuros. Em sensores PCB de alta-precisão, a abertura dos microporos geralmente é pequena, geralmente abaixo de 0,2 mm. Usando a tecnologia de perfuração a laser, um feixe de laser de alta{5}}densidade de energia é usado para derreter ou vaporizar instantaneamente folhas e substratos de cobre, formando microporos de alta{6}}precisão. A perfuração a laser pode conseguir uma distribuição arbitrária de microporos com danos mínimos à parede dos poros. Após a perfuração, uma camada uniforme de cobre é depositada na parede do furo através de processos químicos de revestimento de cobre e galvanoplastia para garantir boa condutividade dos microporos e conexões elétricas confiáveis entre as camadas.
Tecnologia avançada de tratamento de superfície
O tratamento de superfície de sensores PCB de alta-precisão afeta diretamente sua soldabilidade e confiabilidade-de longo prazo. Os processos comuns de tratamento de superfície incluem revestimento de níquel-ouro sem eletrólito (ENIG), máscara de solda orgânica (OSP) e revestimento de prata sem eletrólito. O processo de revestimento de níquel-ouro sem eletrólito forma uma camada uniforme de liga de níquel-ouro na superfície da placa de circuito impresso. A camada de níquel pode bloquear efetivamente a difusão do cobre, enquanto a camada de ouro tem boa condutividade e soldabilidade, garantindo a confiabilidade-de longo prazo das juntas de solda. É amplamente utilizado na produção de sensores pcb. O processo de máscara de solda orgânica forma uma camada de película protetora orgânica na superfície do cobre, que apresenta as vantagens de baixo custo e processo simples. Pode proteger a camada de cobre da oxidação até certo ponto e melhorar a soldabilidade.
Controle de qualidade: siga rigorosamente os padrões de qualidade
Teste de desempenho elétrico
Usando equipamentos de testes elétricos de alta{0}precisão, realize testes abrangentes de desempenho elétrico em placas de circuito impresso. Usando uma máquina de teste de agulha voadora, a condutividade, o curto-circuito e o circuito aberto do circuito são verificados para garantir que a conexão do circuito esteja correta e livre de erros. Para linhas de sinal de alta-frequência, use um analisador de impedância profissional para medir a impedância característica da linha, garantindo que seu desvio do valor de projeto esteja dentro de uma faixa muito pequena, atendendo aos requisitos de alta-precisão do sensor para transmissão de sinal. Ao mesmo tempo, são realizados testes de integridade de energia para detectar flutuações de tensão, ruído de energia e outros parâmetros na camada de energia, garantindo um fornecimento de energia estável e confiável.
Inspeção de aparência e tamanho
Use microscópios ópticos e eletrônicos para realizar uma inspeção detalhada da aparência da placa de circuito impresso, verificando defeitos no circuito, arranhões na folha de cobre e anormalidades nas paredes do furo. Por meio da tecnologia de reconhecimento de imagem de alta-precisão, defeitos no nível do micrômetro podem ser detectados. Os instrumentos de medição anime e terciários são usados para medir com precisão o tamanho da placa de circuito impresso, incluindo dimensões importantes, como comprimento e largura da placa, largura da linha, espaçamento entre linhas e diâmetro do furo, de modo a garantir que o tamanho da placa de circuito impresso atenda aos requisitos dos desenhos de projeto e aos requisitos de alta-precisão dos processos subsequentes de montagem do sensor.
teste de confiabilidade
Simule diversas condições ambientais de sensores em uso real e realize testes de confiabilidade em placas de circuito impresso. Incluindo testes de envelhecimento em alta-temperatura, colocando a placa em um ambiente de-alta temperatura (como 85 graus -125 graus) por um determinado período de tempo para testar sua estabilidade de desempenho elétrico sob condições de alta-temperatura; Testes de baixa temperatura, avaliando o desempenho de placas de circuito impresso em ambientes-de baixa temperatura (como -40 graus -20 graus); Teste de calor úmido, colocando o pcb em um ambiente de alta temperatura e alta umidade para testar seu desempenho de resistência à umidade e mofo; Teste de vibração, que simula vibrações de diferentes frequências e amplitudes para verificar a confiabilidade de placas de circuito impresso em ambientes vibratórios. Esses testes de confiabilidade podem detectar antecipadamente possíveis riscos de qualidade das placas de circuito impresso, garantindo a operação estável de longo prazo dos sensores em ambientes complexos.