Изготовление печатных плат

Печатная плата — это специальное изделие плоской формы, имеющее специальные токопроводящие дорожки из металла, которые располагаются на изделии в соответствии со схемой монтажа радиодеталей.

Такие изделия используются в качестве основы для установки радиоэлектронных элементов и деталей. Для этих целей используются полуавтоматические или автоматические установки специального назначения, позволяющие производить одновременную пайку всех электрорадиоэлементов путем опускания в расплавленный припой или используя жидкий ПОС-60. На плате также имеются специальные отверстия для установки выводов деталей перед пайкой. Отверстия, имеющие металлизированную поверхность и используемые для состыковки проводников, располагающихся на плате с обеих сторон, носят название переходные.

Применение печатных основ позволяет минимизировать ошибки при установке деталей, а также упростить процесс настройки и отладки аппаратуры. Благодаря применению унифицированных плат, обеспечивается сохранение монтажной схемы при серийном производстве аппаратуры, уменьшает размеры готовых приборов, обеспечиваются различные конструктивно-технологические преимущества в отличие от объемного способа монтирования.

Производство печатных плат

При изготовлении печатных основ руководствуются положениями ГОСТ 20406-75. Работа может производиться с использованием разных технологий — электрохимическим, химическим способом или комбинацией обеих технологий. Изготовление печатных плат также выполняется аддитивным методом, который считается более современный и эффективный.

• Электрохимический метод (полуаддитивный) — рисунок схемы на плате создается с использованием технологии осаждения металла электрохимическим способом. В данной технологии сохраняется вытравливание минимального металлического слоя, который получается в процессе химической металлизации.
  Исходным материалом для такого способа служат листы не фольгированного диэлектрика. Защитное покрытие на лист наносится в местах, где не будет происходить процесс металлизации с целью получения токопроводящих дорожек. Данный способ предполагает параллельное изготовление металлизированных отверстий, токопроводящих дорожек и контактных площадок.
• Химический метод — при изготовлении печатных плат этим способом, используется предварительно фольгированные листы диэлектрика (гетинакс, текстолит и т. п.). Фольгирование может быть на одной или на двух сторонах. Толщина токопроводящего слоя составляет 35 ... 50 мкм. На металлизированный слой наносится защитный состав, который в точности повторяет рисунок будущей схемы. Защита наносится с целью сохранения слоя фольги при последующем удалении меди.
  Все необходимые технологические отверстия для монтажа элементов платы проделываются после процесса травления. Для этих целей используются специальные сверлильные или штамповочные устройства. Металлизация отверстий не выполняется. Припаивание ножек радиодеталей выполняется к контактным местам. Данная технология производства печатных плат получил свое широкое распространение при изготовлении аппаратуры для вещания (телевизоры, радиоприемники и т.д.).
• Комбинированный способ заключается в одновременном использовании сразу двух технологий. При таком производстве используется диэлектрик с обоюдосторонним фольгированием. Токопроводящую схему получают путем удаления меди с помощью химических веществ, а металлизацию технологических отверстий выполняется путем наращивания с помощью гальваники.
  Фиксация ножек деталей схемы выполняется путем заполнения отверстий нужным припоем. С помощью данной технологии производятся многослойные печатные платы или платы, имеющие двухстороннюю токопроводящую схему.
• Аддитивный метод — исключает использование гальванического нанесения металла и травление меди. Токопроводящий рисунок платы наносится путем металлизации на листы не фольгированного диэлектрика. Слой наносимой меди имеет толщину 25 ... 35 мкм.
  Использование аддитивного способа изготовления позволяет добиться минимальных размеров дорожек и сократить расстояние между ними, что уменьшает габариты готовых изделий, и увеличивает плотность установки деталей. Разработка электроники новых поколений базируется на аддитивном способе производства печатных плат.

Виды печатных плат

Такие изделия являются достаточно широко распространенными в самых разных сферах, где используется электроника. Учитывая их востребованность, существуют различные виды:

• платы односторонние;
• платы двухсторонние;
• многослойные печатные платы;
• платы гибкие;
• платы рельефные;
• платы односторонние высокой плотности.

Односторонние основы

Наиболее распространенный тип, выпускаются во многих странах. Изготовление односторонних печатных плат включает операции по сверлению, фотолитографии, травление металлизированного слоя, нанесение защитных материалов на поверхность и подготовку платы к пайке. Учитывая тот факт, что стоимость односторонних плат достаточно низка и составляет 10 ... 20 % от цены плат с двухсторонней схемой, они часто используются в бытовых приборах и другой несложной аппаратуре.

Типовые характеристики односторонних плат:

• наибольшие размеры заготовок — 400x330 мм;
• наименьшая ширина токопроводящей дорожки — 0,15 мм;
• наименьший диаметр отверстий — 0,6 мм;
• наименьший зазор — 0,15 мм;
• толщина токопроводящей фольги — 36 мкм;
• толщина диэлектрика — 0,4 ... 1,6 мм.

Двухсторонние платы

В изделиях такого типа дорожки электронной схемы и площадки контактные имеются на обеих поверхностях. Изготовление плат такого вида производится по такому же алгоритму, как и односторонние.

Многослойные печатные платы

Такие платы в денежном расчете составляют почти 2/3 мирового производства, но их количество сильно уступает одно- и двухсторонним изделиям. Разработка электроники новых типов базируется на использовании многослойных плат, так как их применение позволяет в значительной степени уменьшить габаритные размеры готовых приборов или другой аппаратуры.

Конструкционно такие изделия значительно сложнее остальных видов печатных плат. Они имеют ряд дополнительных токопроводящих слоев, а также определенное количество дополнительных схем для проведения сигналов. Для надежной передачи сигнала между отдельными слоями, имеются микропереходы в необходимом количестве и межслойные переходы. Переходы между отдельными слоями имеют вид сквозных отверстий, которые коммутируют наружные токопроводящие слои. Микропереходы могут быть скрытого типа или глухие. Использование такой коммутации позволяет упростить процесс разводки и уменьшить геометрические размеры изделий.

При изготовлении печатных плат с несколькими слоями выполняется соединение определенного количества диэлектрических листов имеющих фольгирование. Для этих целей используются препреги — специальные склеивающие прокладки. К примеру, толщина платы, имеющей 8 слоев, составляет всего 3,25 ±0,03 мм.

Многослойные печатные платы позволяют производить как поверхностный монтаж всех типов интегральных схем, так и устанавливать бескорпусные схемы, которые заливаются компаундом после распайки.

Платы гибкие

Использование таких плат имеет ряд уникальных характеристик. Гибкие платы повышают эффективность сборки, имеют повышенную теплоотдачу и высокую надежность. Изготовление гибких печатных плат производится на основе из лавсановой пленки или полиамида. Даже после нанесения токопроводящей схемы они могут легко изгибаться без нарушения токопроводящих дорожек. Конструкция таких плат в целом имеет аналогичное устройство с обычными печатными платами, которые производятся на жесткой основе.

По своей конструкции ГПП могут быть односторонними, двухсторонними, многослойными (содержат три и более слоя).

Рельефные платы

Это многослойные платы, имеющие в разных местах разное количество слоев. Такая компоновка позволяет добиться высоких коммутирующих характеристик. При этом снижается расход сырья используемого для производства плат.

SMD монтаж

В настоящее время промышленность производит достаточно много различных деталей электроники, которые имеют вид небольших прямоугольных "кирпичиков", у которых отсутствуют традиционные проволочные выводы. Такие детали имеют слой припоя по торцам и краям и припаиваются на плату к контактным площадкам.

Изготовление печатных плат под монтаж smd исключает выполнение некоторых операций, что сказывается на стоимости производства.

• В печатных платах, предназначенных для SMD монтажа, нет необходимости проделывать монтажные отверстия, заниматься формированием и обрезкой выводов.
• Компоненты SMD имеют меньшие размеры, чем обычные радиодетали. Поэтому печатные платы производятся меньших размеров.
• Монтаж таких элементов может производиться с обеих сторон печатной платы, это в значительной степени увеличивает плотность монтажа.
• Устройство или прибор, смонтированный на основе SMD элементов, отличается более высокими электрическими характеристиками. Это достигается за счет того, что в таких схемах меньшие паразитные емкости и индуктивность.

Монтаж smd имеет также и свои недостатки, которые заключаются в том, что требуется применение специального оборудования и современных технологий. Но если учитывать тот факт, что все электронные платы монтируются специальными автоматизированными комплексами, этот недостаток можно считать несущественным.

Выбор печатных плат

Приобретая печатную плату необходимо учитывать ряд характеристик:

• Размеры платы. Зависят от числа элементов, которые будут установлены.
• Число слоев.
• Наличие металлизированных вставок в отверстиях для монтажа элементов.
• Двух или односторонний рисунок.
• Жесткость основания.

Печатные платы являются основой любого электронного прибора или устройства. Без них невозможно создать компактную электрическую схему, поэтому изготовление печатных плат остается востребованным направлением в современном мире.