Что такое печатные платы: Печатные платы: понятие, разновидности, преимущества

        Заметим, что применение глухих отверстий иногда может привести к удешевлению проекта в целом, за счет экономии на общем количестве слоев, лучшей трассируемости, уменьшения размера печатной платы, а также возможности применить компоненты с более мелким шагом. Однако в каждом конкретном случае решение об их применении следует принимать индивидуально и обоснованно. Однако не следует злоупотреблять сложностью и многообразием видов глухих и скрытых отверстий. Опыт показывает, что при выборе между добавлением в проект еще одного вида несквозных отверстий и добавлением еще одной пары слоев правильнее будет добавить пару слоев. В любом случае, конструкция МПП должна быть спроектирована с учетом того, как именно она будет реализована в производстве.

Финишные металлические защитные покрытия

        Получение правильных и надежных паяных соединений в электронном оборудовании зависит от многих конструктивных и технологических факторов, включая должный уровень паяемости соединяемых элементов, таких как компоненты и печатные проводники. Для сохранения паяемости печатных плат до монтажа электронных компонентов, обеспечения плоскостности покрытия и для надежного монтажа паяных соединений необходимо защищать медную поверхность контактных площадок печатной платы от окисления, так называемым финишным металлическим защитным покрытием. При взгляде на разные печатные платы, можно заметить, что контактные площадки почти не когда не имеют цвет меди, зачастую и в основном это серебристые цвета, блестящий золотой или матовый серый. Эти цвета и определяют типы финишных металлических защитных покрытий.

          Наиболее распространенным методом защиты паяемых поверхностей печатных плат является покрытие медных контактных площадок слоем серебристого сплава олово-свинеца (ПОС-63) – HASL. Большинство изготавливаемых печатных плат защищены методом HASL.

– Горячее лужение HASL – процесс горячего облуживания платы, методом погружения на ограниченное время в ванну с расплавленным припоем и при быстрой выемке обдувкой струей горячего воздуха, убирающей излишки припоя и выравнивающей покрытие. Это покрытие доминирует в течение нескольких последних лет, несмотря на его серьезные технические ограничения. Платы, выпущенные таким способом, хотя и хорошо сохраняют паяемость в течение всего периода хранения, непригодны для некоторых применений. Высокоинтегрированные элементы, используемые в SMT технологиях монтажа, требуют идеальной планарности (плоскостности) контактных площадок печатных плат. Традиционные покрытия HASL не соответствуют требованиям планарности.

– иммерсионное золочение (Electroless Nickel / Immersion Gold – ENIG), представляющее собой тонкую золотую пленку, наносимую поверх подслоя никеля. Функция золота — обеспечивать хорошую паяемость и защищать никель от окисления, а сам никель служит барьером, предотвращающим взаимную диффузию золота и меди. Это покрытие гарантирует превосходную планарность контактных площадок без повреждения печатных плат, обеспечивает достаточную прочность паяных соединений, выполненных припоями на основе олова. Их главный недостаток – высокая себестоимость производства.

– иммерсионное олово (Immersion Tin – ISn) – серое матовое химическое покрытие, обеспечивающее высокую плоскостность печатных площадок платы и совместимое со всеми способами пайки, нежели ENIG. Процесс нанесения иммерсионного олова, схож с процессом нанесения иммерсионного золота.

     При эксплуатации компьютеров, устройств с ножевыми разъемами, контакты ножевых разъемов, подвергаются трению при эксплуатации платы, поэтому, концевые контакты, гальваническим способом покрывают более толстым и более жестким слоем золота.

– Гальваническое золочение ножевых разъёмов (Gold Fingers)

Печатная плата – основа современной электроники

Печатная плата составляет основу любого электронного изделия, входя в состав компьютеров, сотовых телефонов и военной техники. Появившись более 100 лет назад, это маленькое устройство ознаменовало огромный скачок в развитии радиоэлектронной аппаратуры. В России одним из крупнейших производителей современных плат является КРЭТ.

Что же представляет собой печатная плата и зачем она называется «печатной»? 

Немного истории

Считается, что прообраз всех видов печатных плат был создан немецким инженером Альбертом Хансоном. Еще в начале прошлого столетия он предложил формировать рисунок печатной платы на медной фольге вырезанием или штамповкой. Элементы рисунка приклеивались к диэлектрику, которым служила пропарафиненная бумага.

Таким образом, «днем рождения» печатных плат считается 1902 год, когда Хансон подал свою заявку в патентное ведомство.

За более чем столетие конструкции и технологии изготовления печатных плат постоянно совершенствовались. В их эволюции принимало участие большое множество изобретателей, в числе которых и всемирно известный Томас Эдисон. В свое время он предложил формировать токопроводящий рисунок посредством адгезивного материала, содержащего графитовый или бронзовый порошки.

И хотя Эдисон даже не употреблял термина «печатные платы», многие его идеи применяются при их создании и в наши дни.

Первые печатные платы, созданные в 1920-х годах, были сделаны из таких материалов, как бакелит, мазонит, а также слоистого картона и даже тонких деревянных досок. В материале просверливались отверстия, а затем «провода» из плоской латуни привинчивались к плате. Причем иногда для этого использовались даже небольшие гайки и болты. Такие печатные платы были использованы в первых радио и граммофонах.

И почему она «печатная»

В своем современном виде печатная плата появилась благодаря использованию технологий полиграфической промышленности. И своим названием она обязана полиграфии: печатная плата – прямой перевод с английского полиграфического термина printing plate.

Поэтому подлинным «отцом печатных плат» считается австрийский инженер Пауль Эйслер, который первым пришел к выводу, что технологии полиграфии могут быть использованы для серийного производства печатных плат.

Уже во время Второй мировой войны технологии массового производства печатных плат оказались очень востребованными, в первую очередь для радиоаппаратуры военного назначения, авиации. А с середины 1950-х годов печатная плата стала основой всей бытовой электроники.

В СССР одной из первых подобных разработок в 1953 году был радиоприемник «Дорожный», выполненный в виде небольшого чемодана, в котором помещалась одна печатная плата. Конечно, по сравнению с современными, эта печатная плата была весьма примитивной: несколько широких проводников (4-5 мм) с пилообразными кромками, расположенных на обеих сторонах платы, соединялись через металлизированные отверстия. А уже в 1954 году с применением печатных плат началось производство советского телевизора «Старт».

Сегодня печатные платы практически не имеют конкуренции в качестве основы электронной аппаратуры, входя в состав компьютеров, сотовых телефонов и военной техники.

От линии к плоскости

Что же собой представляют печатные платы?

Если коротко, то это конструкция электрических межсоединений на изоляционном основании. Таким образом, ее основные элементы – основание (подложка) и проводники.

Электронные компоненты на печатной плате обычно соединяются при помощи пайки. Эти элементы необходимы и достаточны для того, чтобы печатная плата была печатной платой.

Кстати, самым дальним предшественником печатных плат можно считать обычный провод, чаще всего изолированный. Таким образом, в развитии этого радиоустройства, можно сказать, был осуществлен переход от линии к плоскости.

Односторонняя печатная плата – это пластина, на одной стороне которой размещены проводники, выполненные печатным способом. В двухсторонних печатных платах проводники заняли и изнаночную сторону этой пластины.

Переход от односторонних печатных плат к двухсторонним был первым шагом на пути от плоскости к объему. Окончательный переход к объему произошел с появлением в 1961 году многослойных печатных плат.

К примеру, сегодня предприятия КРЭТ выпускают многослойные печатные платы, содержащие до 25 слоев.

Такие платы позволили в первую очередь миниатюризировать электронику. Этим преимуществом сохранения пространства быстро воспользовались аэрокосмическая техника, авиация, компьютеры, а также ракетные комплексы и оружие.

Переход на микроуровень

Все большая миниатюризация электронных устройств потребовала и перехода печатных плат на микроуровень.

Если на первых печатных платах ширина проводников и зазоры между проводниками измерялись миллиметрами, то развитие электронной техники потребовало создания печатных плат с размерами элементов, измеряемых десятыми долями миллиметра. В современной радиоэлектронной аппаратуре такие печатные платы стали уже обыденностью.

На предприятиях КРЭТ сегодня выпускаются платы с точностью воспроизведения рисунка 2 мкм, а толщина подложки таких плат составляет от 0,25 до 1 мм. При этом надежность внутренних соединений многослойных плат контролируется с помощью рентгеновской установки.

Развитие таких направлений, как нанотехнологии, делает вполне реальными любые самые нереальные прогнозы относительно развития электронной базы. Можно говорить уже не просто о микро-, а даже о наноминиатюризации печатных плат. Уже сегодня отдельные элементы печатных плат находятся на подступах к нанометрам.

«Печатные» инновации

Для большинства людей печатная плата – это просто всего лишь жесткая пластинка. Действительно, жесткие платы – самый массовый продукт, используемый в радиоэлектронике, но сегодня пользуются большой популярностью и гибкие печатные платы.

В России одним из крупнейших производителей таких плат является Государственный Рязанский приборный завод, входящий в КРЭТ.

Так, одним из преимуществ гибких печатных плат называют возможность придания им различных форм объектов, в которые их можно поместить. Гибкие платы делают из полиимидных материалов, таким образом, их «подложка» находится в высокоэластическом состоянии. В результате существенно экономится внутренний объем изделий.

Последние инновации в области производства печатных плат коснулись и материалов.

Как известно, в качестве основы печатной платы наиболее часто используются такие материалы, как стеклотекстолит, гетинакс, керамика. Также основой печатных плат может служить металлическое основание, покрытое диэлектриком (например, анодированный алюминий), поверх диэлектрика наносится медная фольга дорожек.

Отдельную группу материалов составляют алюминиевые металлические печатные платы. И здесь особое значение имеют алюмооксидные платы. Эта технология основана на инновационной концепции создания нанопористого материала для построения многоуровневых слоев коммутации, которые комбинируют алюминий и оксид алюминия в своей структуре.

Выполненные по алюмооксидной технологии печатные платы и модули обеспечивают более быстрый теплоотвод в сравнении с аналогичными изделиями, выполненными на основе «классической» технологии, что увеличивает надежность работы и срок службы.

Самым главным достоинством этой технологии является возможность переплавки отслуживших свой срок печатных плат. Получаемый в результате этого алюминий может быть использован многократно.

Недавно КРЭТ приступил к испытаниям сборочных узлов и модулей, построенных на основе инновационных алюмооксидных плат.

Концерн оценит целесообразность их использования при производстве перспективных систем радиолокации гражданского и военного назначения, а также средств радиоэлектронной борьбы.

По материалам официального сайта КРЭТ

Что такое печатная плата (PCB)?

Печатные платы (ПП) являются основным строительным блоком большинства современных электронных устройств. Будь то простые однослойные платы, используемые в устройстве открывания гаражных ворот, шестислойные платы в смарт-часах, 60-слойные высокоплотные и высокоскоростные печатные платы, используемые в суперкомпьютерах и серверах, печатные платы являются основой на котором собраны все остальные электронные компоненты.

Полупроводники, соединители, резисторы, диоды, конденсаторы и радиоустройства монтируются на печатную плату и «общаются» друг с другом через печатную плату.

Печатные платы обладают механическими и электрическими характеристиками, которые делают их идеальными для этих приложений. Большинство печатных плат, производимых в мире, являются жесткими, примерно 90% печатных плат, производимых сегодня, представляют собой жесткие платы. Некоторые печатные платы являются гибкими, что позволяет сгибать и сгибать схемы, а иногда они используются там, где гибкая схема выдерживает сотни тысяч циклов изгиба без каких-либо разрывов в цепях. Эти гибкие печатные платы составляют примерно 10% рынка. Небольшое подмножество этих типов схем называется жесткими гибкими схемами, в которых одна часть платы является жесткой, что идеально подходит для монтажа и соединения компонентов, а одна или несколько частей являются гибкими, обеспечивая перечисленные выше преимущества гибких схем.

Быстро развивающаяся технология печатных плат, отдельная от вышеперечисленных, называется печатной электроникой. Как правило, это очень простые и недорогие схемы, которые сокращают расходы на электронную упаковку до уровня, при котором электронные решения могут быть разработаны для решения проблем, которые раньше не рассматривались. Они часто используются в электронике для носимых приложений или одноразовых электронных устройств, что открывает множество возможностей для творческих дизайнеров электротехники.

Обычные печатные платы могут состоять из одного уровня схемы или состоять из пятидесяти и более слоев. Они состоят из электрических компонентов и разъемов, соединенных токопроводящими цепями, обычно медными, с целью маршрутизации электрических сигналов и питания внутри и между устройствами.

Печатные платы были разработаны в начале 20 ^го века, но с тех пор их технология постоянно развивалась. Прогресс и широкое внедрение технологий в области печатных плат шло параллельно с быстрым развитием технологии изготовления полупроводниковых корпусов и позволило профессионалам отрасли инвестировать в более компактную и более эффективную электронику.

Компания Printed Circuits LLC, основанная в 1977 году, с тех пор стала новаторским производителем печатных плат. Первоначально производя все типы печатных плат, в середине 1990-х годов они стали специализироваться на производстве жестких и гибких схем. Наш широкий выбор конструкций печатных плат позволяет нам обслуживать широкий спектр отраслей по всему миру, включая военную, медицинскую, аэрокосмическую, компьютерную, телекоммуникационную и приборостроительную. Здесь мы предоставляем исчерпывающий обзор печатных плат, чтобы предоставить соответствующую справочную информацию о том, что мы делаем.

Для чего используются печатные платы?

По сравнению с традиционными проводными схемами печатные платы обладают рядом преимуществ. Их небольшая и легкая конструкция подходит для использования во многих современных устройствах, а их надежность и простота обслуживания подходят для интеграции в сложные системы. Кроме того, их низкая стоимость производства делает их очень рентабельным вариантом.

Эти качества являются одной из причин, по которым ПХД находят применение в различных отраслях, в том числе на следующих рынках:

Медицина

Медицинская электроника значительно выиграла от внедрения ПХД. Электроника в компьютерах, системах визуализации, аппаратах МРТ и радиационном оборудовании продолжает развиваться в области технологий благодаря электронным возможностям печатных плат.

Более тонкие и меньшие размеры гибких и жестких гибких печатных плат позволяют производить более компактные и легкие медицинские устройства, такие как слуховые аппараты, кардиостимуляторы, имплантируемые устройства и действительно крошечные камеры для минимально инвазивных процедур. Жестко-гибкие печатные платы являются особенно идеальным решением для уменьшения размера сложных медицинских устройств, поскольку они устраняют необходимость в гибких кабелях и разъемах, которые занимают ценное место в более сложных системах.

Аэрокосмическая промышленность

Жесткие, гибкие и жесткие гибкие печатные платы обычно используются в аэрокосмической промышленности для приборных панелей, приборных панелей, органов управления полетом, систем управления полетом и безопасности. Растущее число достижений в области аэрокосмических технологий увеличило потребность в более мелких и сложных печатных платах для использования в самолетах, спутниках, дронах и другой аэрокосмической электронике. Гибкие и жесткие гибкие схемы обеспечивают исключительную долговечность и живучесть благодаря отсутствию разъемов. Это делает их пригодными для использования в условиях высокой вибрации, а их небольшая и легкая конструкция снижает общий вес оборудования и, следовательно, требования к расходу топлива. Для приложений, где надежность имеет первостепенное значение, они служат высоконадежным решением.

Военный

В военном секторе ПХД используются в оборудовании, часто подвергающемся сильным ударам, ударам и вибрации, таком как военные транспортные средства, защищенные компьютеры, современное оружие и электронные системы (например, робототехника, системы наведения и наведения). ). По мере того, как военные технологии совершенствуются, чтобы удовлетворить изменяющийся спрос клиентов, все больше оборудования объединяет передовые компьютеризированные технологии, требующие как электрических, так и механических характеристик, присущих гибкой и жесткой гибкой упаковке. Эти типы электронных корпусов могут безотказно выдерживать тысячи фунтов перегрузки.

Промышленная и коммерческая

Использование печатных плат в промышленной и коммерческой электронике произвело революцию во всем, от производства до управления цепочками поставок, увеличив информацию, автоматизацию и эффективность. В целом, они являются надежным средством управления оборудованием на все более автоматизированных объектах, повышая производительность при одновременном снижении затрат на оплату труда. Гибкие и жесткие гибкие печатные платы позволяют производителям производить все более мелкие и легкие продукты с большей функциональностью и гораздо более высокой надежностью, такие как дроны, камеры, мобильная электроника и защищенные компьютеры.

Печатные платы на заказ

Почти все печатные платы изготавливаются на заказ для своего применения. Будь то простые однослойные жесткие платы или очень сложные многослойные гибкие или жесткие гибкие схемы, печатные платы проектируются с использованием специального программного обеспечения, называемого САПР, для автоматизированного проектирования. Разработчик использует это программное обеспечение для размещения всех цепей и точек соединения, называемых переходными отверстиями, по всей плате. Программное обеспечение знает, как каждый из компонентов должен взаимодействовать друг с другом, а также любые конкретные требования, например, как их нужно припаять к печатной плате.

Когда конструктор готов, программа экспортирует два важных компонента, с помощью которых мы будем собирать их платы. Первый называется файлами gerber, которые представляют собой файлы электронных рисунков, которые показывают каждую отдельную схему на печатной плате, где именно она находится, на каждом отдельном слое платы. Файлы gerber также будут содержать файлы сверления, показывающие нам, где именно нужно просверлить отверстия, чтобы сделать все сквозные соединения, которые мы обсуждали ранее. Они также будут содержать файлы паяльной маски и номенклатуры, которые будут рассмотрены позже, а также файл, который показывает нам, как именно вырезать периметр их платы.

Все разработчики печатных плат — будь то жесткие, гибкие или жесткие гибкие — используют эти файлы, чтобы сообщить производителям печатных плат, как именно они хотят построить свои платы. Они включают в себя еще один элемент, который имеет решающее значение для производителя печатных плат, — производственную печать. В распечатке производителя подробно описаны все требования к платам, которых нет в файлах gerber. Например, в распечатке для изготовления будет подробно указано, какие материалы мы должны использовать для изготовления их платы, какого размера просверленные отверстия они хотели бы, какие-либо специальные производственные инструкции или спецификации, которым мы должны соответствовать, и различная информация, такая как цвет паяльной маски или номенклатура, которую они хотели бы.

С помощью этих двух компонентов мы можем создать индивидуальную плату, которая точно соответствует требованиям заказчика. Поскольку печатные платы легко настраиваются, они могут быть спроектированы и изготовлены с различной гибкостью, размерами и конфигурациями, чтобы соответствовать практически любому применению.

Материалы для печатных плат

Основными материалами, используемыми при производстве печатных плат, являются подложки из стекловолокна или пластика, медь, паяльная маска и номенклатурные чернила.

(Нажмите, чтобы увеличить)

Подложки из стекловолокна и пластика

Печатные платы могут изготавливаться на основе жестких или гибких материалов в зависимости от предполагаемой конструкции печатной платы. В жестких печатных платах часто используется FR4 или полиимидное стекловолокно, в то время как в гибких схемах и гибко-жестких слоях обычно используются высокотемпературные полиимидные пленки.

Обычные пластиковые подложки для гибких схем включают полиимид (PI), жидкокристаллический полимер (LCP), полиэстер (PET) и полиэтиленнафталат (PEN). Назначение подложки состоит в том, чтобы обеспечить непроводящую основу, на которой могут быть построены и изолированы друг от друга проводящие цепи. Ламинаты из полиимида и LCP обычно используются в приложениях с высокой надежностью или высокой скоростью передачи данных. Ламинаты из полиэстера и полиэтиленнафталата в первую очередь выбираются из-за их низкой стоимости и обычно представляют собой всего лишь один слой схемы.

Медь

Из-за своей высокой электропроводности медь является наиболее часто используемым проводящим материалом для печатных плат. Все ламинаты, описанные выше, поставляются с тонкими листами медной фольги, ламинированными с одной или обеих сторон пластика. Затем производитель использует файлы gerber, предоставленные разработчиком, для изображения и травления схем в соответствии с требованиями заказчика. Толщина и количество необходимых слоев во многом зависят от области применения, для которой будет использоваться печатная плата. многослойные печатные платы состоят из чередующихся слоев медных схем и изоляционных материалов для завершения печатной платы.

Soldermask

Soldermask представляет собой жидкость, обычно эпоксидный материал, который наносится на внешние слои жестких печатных плат. Он также широко используется на жестких участках жестких гибких печатных плат. Soldermask в первую очередь предназначен для изоляции медных цепей на внешних слоях от окисления окружающей средой. Soldermask также предназначен для контроля и удержания потока припоя при сборке компонентов на печатной плате. Без паяльной маски жидкий припой может вытечь на поверхность печатной платы, соединив две соседние цепи и закоротив плату. Наиболее распространенный цвет паяльной маски — зеленый, но также существуют синий, черный, красный, янтарный, прозрачный, белый и многие другие цвета.

Номенклатура

После того, как слои паяльной маски завершены, на паяльную маску печатаются идентифицирующая информация, метки и иногда штрих-коды. Эти метки называются номенклатурой, и они также будут определяться файлами, включенными в другие слои gerber. Они напечатаны на маске припоя, чтобы обеспечить точную сборку печатной платы.

Проектирование печатной платы

Печатные платы бывают различных конструкций, поэтому важно иметь полное представление о процессе проектирования. Некоторые из ключевых элементов, которые следует учитывать при проектировании печатной платы, включают:

• Применение, для которого будет использоваться печатная плата
• Среда, в которой будет работать печатная плата
• Объем места и конфигурация, необходимые для установки
• Гибкость печатной платы
• Установка и сборка

Выбор правильной конструкции печатной платы с учетом этих соображений существенно влияет на технологичность, скорость производства, выход продукции, эксплуатационные расходы и время выполнения заказа.

Чтобы получить больше информации о процессе проектирования, особенно для жестких гибких систем, которые мы описываем ниже на этой странице, загрузите наше бесплатное Руководство по применению и проектированию печатных плат Rigid-Flex.

Загрузите нашу бесплатную электронную книгу

Узнайте все, что вам нужно знать о проектировании, сборке и установке жестких гибких печатных плат, в нашем официальном руководстве «Применение и проектирование жестких гибких печатных плат».

Загрузите наш бесплатный путеводитель!

При выборе производителя печатных плат убедитесь, что он имеет соответствующие аккредитации, чтобы убедиться, что у него есть система качества, опыт, признание в отрасли и рейтинги, которые гарантируют успех вашего проекта. В Printed Circuits мы ставим перед собой цель соответствовать отраслевым стандартам и превосходить их, и для этого мы получили широкий спектр сертификатов и аккредитаций, в том числе:

• Регистрация ИТАР
• Печатные схемы Сертификация ISO 9001:2015

Мы также получили квалификацию UL 94 V-0 для жестко-гибких и гибких цепей с самым большим в мире списком рейтингов UL для жестко-гибких цепей. Таким образом, ваши платы могут быть сертифицированы по стандарту 94 V-0 без дополнительных испытаний (что ускоряет изготовление и доставку наших печатных плат). Дополнительную информацию о важности сертификации UL для гибко-жестких печатных плат см. в нашем техническом документе «Проблема с одобрением UL для гибко-жестких схем».

Изготовление печатных плат

Конструирование и изготовление печатных плат включает следующие этапы:

1. Химическое изображение и травление медных слоев с дорожками для соединения электронных компонентов
2. Склеивание слоев вместе с использованием связующего материала, который также действует как электрическая изоляция, для создания печатной платы
3. Сверление и покрытие отверстий в печатной плате для электрического соединения всех слоев
4. Отображение и нанесение схем на внешние слои платы
5. Покрытие обеих сторон платы паяльной маской и печать номенклатурной маркировки на печатной плате
6. Затем доски обрабатываются по размерам, указанным в gerber-файле периметра дизайнера

После сборки печатная плата готова для установки на нее компонентов. Чаще всего компоненты прикрепляются к печатной плате путем пайки компонентов непосредственно на открытые дорожки, называемые контактными площадками, и отверстия в печатной плате. Пайка может выполняться вручную, но чаще всего выполняется на очень высокоскоростных автоматизированных сборочных машинах.

Двумя наиболее распространенными методами сборки печатных плат являются поверхностный монтаж (SMD) или технология сквозного монтажа (THT). Использование любого из них зависит от размера компонентов и конфигурации печатной платы. SMD полезен для непосредственного монтажа небольших компонентов на внешней стороне печатной платы, в то время как THT идеально подходит для монтажа крупных компонентов через большие предварительно просверленные отверстия в плате.

Типы печатных плат

Хотя все печатные платы имеют одну и ту же основную цель, они доступны в широком диапазоне конструкций и конфигураций для удовлетворения потребностей различных приложений. Некоторые из различных типов, доступных на рынке, включают:

• Односторонний жесткий
• Двусторонняя жесткая
• Многослойный жесткий
• Однослойные гибкие схемы
• Двусторонние гибкие схемы
• Многослойные гибкие схемы
• Жестко-гибкий
• Высокая частота
• Алюминиевая основа

Три наиболее распространенных типа:

1.

Жесткие печатные платы состоят из жестких подложек из стекловолокна, что делает их практичными и недорогими, но негибкими. Их проще и дешевле производить, чем их более гибкие аналоги, но они гораздо менее универсальны и их трудно вписать в необычную геометрию или небольшие площади.

2. Гибкие печатные платы

Гибкие печатные платы обладают относительно хорошей способностью к изгибу и складыванию, что позволяет устанавливать их в ограниченном пространстве и пространстве необычной формы. Это качество делает их очень универсальными и позволяет использовать их для упаковки небольших электронных устройств. Кроме того, поскольку они легко адаптируются, продукт не обязательно должен соответствовать ограничениям печатной платы. По сравнению с жесткими печатными платами они обладают большей теплостойкостью.

3. Жестко-гибкие печатные платы

Жестко-гибкие печатные платы сочетают в себе наиболее привлекательные качества как жестких, так и гибких печатных плат. В отличие от двух других типов печатных плат, эти печатные платы содержат все электронные соединения, спрятанные внутри платы, что снижает вес и общий размер платы. Это отличный выбор, когда сверхлегкая упаковка является ключевым требованием. Кроме того, они более долговечны и надежны, сохраняя при этом большую прочность и гибкость.

Качественные печатные платы от Printed Circuits LLC

Печатные платы позволяют профессионалам в различных отраслях оптимизировать производительность и производство своих электронных систем. Благодаря тщательному выбору материалов и производителей печатных плат можно создать упаковку для вашего электронного устройства, оптимизированную для его конечного применения.

Компания Printed Circuits LLC является ведущим производителем гибких и жестких гибких печатных плат. Мы гордимся нашими инновационными решениями, и мы регулярно обновляем и расширяем наши предложения продуктов, чтобы удовлетворить уникальные требования наших клиентов. Наш многолетний опыт и приверженность качеству делают нас подходящими для удовлетворения потребностей каждого клиента с помощью высококачественных решений для печатных плат.

Для получения дополнительной информации о возможностях наших печатных плат свяжитесь с нами сегодня.

Хотите узнать больше?

Свяжитесь с нами

Знакомство с печатными платами | Блог Advanced PCB Design

Электронные устройства насыщают современный мир. Будь то устройство, которое бесшумно следит за жизненно важными функциями, или смартфон с бесконечным потоком уведомлений, все они содержат печатную плату в основе своей конструкции. С годами производство печатных плат продолжало расти, чтобы не отставать от растущих потребностей в новых, более быстрых и сложных электронных схемах. Обсуждения процессов, связанных с разработкой и проектированием печатной платы, могли бы заполнить целую библиотеку, но здесь мы предоставим поверхностное введение в основы.

Что такое печатная плата?

Печатная плата представляет собой жесткую конструкцию, содержащую электрические схемы, состоящие из встроенных металлических поверхностей, называемых дорожками, и больших областей металла, называемых плоскостями. Компоненты припаяны к плате на металлических контактных площадках, которые соединены с схемой платы. Это позволяет соединять компоненты между собой. Плата может состоять из одного, двух или нескольких слоев схем.

Печатные платы изготавливаются из диэлектрического материала сердцевины с плохими электропроводящими свойствами для обеспечения чистой передачи цепей и при необходимости покрываются дополнительными слоями металла и диэлектрика. Стандартный диэлектрический материал, используемый для печатных плат, представляет собой огнестойкий композит из тканого стекловолокна и эпоксидной смолы, известный как FR-4, в то время как металлические дорожки и плоскости для схем обычно состоят из меди.

Класс плат

Печатные платы используются для различных целей. Одной из отличительных характеристик печатных плат является их класс — 1, 2 или 3. Класс печатной платы указывает на ее общую надежность и качество конструкции.

Платы класса 1 обозначают бытовую электронику.

Платы класса 2 используются в устройствах, где высокая надежность важна, но не критична. Эти устройства пытаются свести к минимуму отказ.

Платы класса 3 представляют собой самые строгие стандарты производства печатных плат. Проще говоря, если доска класса 3 выходит из строя, на карту сразу же ставится жизнь — например, доски в самолете.

Типы печатных плат

В целом, платы можно разделить на одну из трех категорий: жесткие, гибкие или платы с металлическим сердечником.

Жесткие платы часто представляют собой подавляющее большинство плат, с которыми сталкивается дизайнер, где макет платы содержится в жесткой подложке, созданной в процессе ламинирования при высокой температуре и давлении. Обычным материалом для этих плит является FR-4, но в зависимости от конкретных потребностей конструкции его можно модифицировать, чтобы подчеркнуть или иным образом улучшить определенные характеристики плиты.

Гибкие доски состоят из менее жесткого материала, который обеспечивает гораздо большую деформацию. Материал тактильно напоминает рулон пленки, а толщина доски обычно намного меньше стандартной жесткой доски. Несмотря на то, что они уже получили некоторое применение, есть надежда, что гибкие платы станут следующим шагом в развитии носимых технологий и устранят существующие плоские ограничения, присущие устройствам с жесткими платами.

Печатные платы с металлическим сердечником являются чем-то вроде ответвления от конструкций жестких плат с повышенной способностью рассеивать тепло по всей плате для защиты чувствительных схем. Этот стиль может быть вариантом для сильноточных конструкций для предотвращения теплового износа и выхода из строя.

Везде, где существует управляемый электромагнетизм, печатные платы образуют инфраструктуру для его поддержания. Конечно, печатные платы не возникают из ничего — их проектирование и производство само по себе является огромным инженерным делом.

Процесс проектирования печатной платы

Перед изготовлением печатной платы ее необходимо спроектировать. Это достигается с помощью инструментов САПР для проектирования печатных плат. Проектирование печатной платы разбито на две основные категории: схематическое изображение для создания соединения схем на схеме, а затем компоновка печатной платы для проектирования фактической физической печатной платы.

Разработка библиотечных CAD-деталей

Первым шагом является разработка библиотечных CAD-деталей, необходимых для проектирования. Это будет включать в себя схематические символы, имитационные модели, посадочные места для компоновки печатных плат и пошаговые модели для 3D-отображения печатной платы. Когда библиотеки будут готовы, следующим шагом будет создание логического представления схемы на схеме. Инструменты САПР используются для размещения символов на листе схемы, а затем их соединения для формирования схемы.

В то же время выполняется моделирование схемы, чтобы убедиться, что конструкция будет работать электрически так, как задумано. Как только эти задачи будут выполнены, инструменты схемы отправят свои данные о связности инструментам компоновки.

Компоновка

На стороне топологии проектирования печатной платы схемные соединения получаются и обрабатываются в виде цепей, которые соединяют вместе два или более контакта компонента. Имея на экране контур предполагаемой формы платы, дизайнер компоновки размещает посадочные места компонентов в правильных местах. Как только эти компоненты будут оптимально организованы, следующим шагом будет соединение цепей с выводами путем рисования дорожек и плоскостей между выводами. Инструменты САПР будут иметь встроенные в них правила проектирования, которые предотвращают соприкосновение следов одной цепи с другой цепью, а также определяют многие другие значения ширины и пространства, необходимые для полного проектирования. После завершения разводки инструменты проектирования снова используются для создания производственных чертежей и выходных файлов, которые производитель будет использовать для сборки платы.

Проектирование и изготовление печатной платы представляет собой пошаговый процесс: создание схемы и моделирование, настройка расчетных сеток печатной платы и DRC, размещение компонентов, трассировка печатной платы, силовые плоскости и, наконец, сборка спецификации и сборка платы. . Следующий этап проектирования будет сосредоточен на этих шагах.

Как сделать печатную плату 

Хотя проектирование и изготовление печатной платы можно описать в виде схемы, компоновки печатной платы, изготовления и сборки печатной платы, детали каждого этапа очень сложны. Здесь мы рассмотрим некоторые из более конкретных аспектов каждого из этих шагов.

Создание схемы

Прежде чем приступить к проектированию платы с помощью инструментов САПР, необходимо убедиться, что проектирование библиотечных деталей завершено. Для схемы это означает создание логических символов для частей, которые будут реализованы; резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, разъемы и интегральные схемы (ИС).

Когда эти детали готовы к использованию, начните с организации их на схематических листах в инструментах САПР. После того, как детали примерно размещены, можно начертить провода, представляющие связь между выводами схемных символов. Эти линии известны как цепи, и они могут представлять отдельные цепи или группы цепей для цепей памяти или данных. Во время захвата схемы части процесса должны перемещаться по мере необходимости, чтобы схема была разборчивой и четкой.

Моделирование схемы

После организации частей и цепей на схеме следующим шагом будет проверка того, что схема будет работать должным образом. Чтобы убедиться в этом, используйте моделирование схемы в программе моделирования с помощью инструмента Integrated Circuit Emphasis, также известного как SPICE. Эти инструменты позволяют инженерам по печатным платам тестировать схемы, которые они проектируют, прежде чем создавать реальное оборудование. Таким образом, они могут сэкономить время и деньги, что делает эти инструменты неотъемлемой частью процесса проектирования печатных плат.

Настройка CAD-инструмента

Инструменты проектирования, используемые проектировщиками печатных плат, имеют множество различных возможностей, включая возможность установки правил проектирования и ограничений, которые предотвратят перекрытие отдельных цепей, сохраняя при этом правильное расстояние до различных объектов. Разработчику доступно множество дополнительных вспомогательных средств, таких как проектные сетки, которые помогают аккуратно и упорядоченно размещать компоненты и трассировать трассы.

Пример схемы, созданной с помощью OrCAD Capture

Компоненты компоновки 

После правильной настройки базы данных проекта и информации о подключении к сети, импортированной из схемы, следующей задачей является физическая компоновка печатной платы. Первым шагом является размещение посадочных мест компонентов на контуре платы в системе САПР. Каждое посадочное место будет иметь сетевые соединения, отображаемые в виде изображения «призрачной линии», чтобы показать дизайнеру, к каким частям они подключаются. Размещение этих деталей для обеспечения их наилучшей производительности с учетом возможности подключения, зон чрезмерного нагрева и электрических помех, а также других физических препятствий, таких как разъемы, кабели и монтажное оборудование, — задача, которую проектировщики приобретут с опытом. Требования к схеме сами по себе не являются единственным сдерживающим фактором: разработчики должны продумать размещение компонентов таким образом, чтобы изготовитель мог их наилучшим образом собрать.

Проложите печатную плату 

Разместив компоненты (хотя их можно перемещать по мере необходимости), пришло время соединить цепи вместе. Это делается путем преобразования соединений резиновой сетки в нарисованные дорожки и плоскости. Инструменты САПР содержат множество функций, которые позволяют проектировщику делать это, в том числе некоторые функции автоматической трассировки, которые значительно экономят время. При прокладке необходимо соблюдать большую осторожность, чтобы убедиться, что цепи имеют правильную длину для сигналов, которые они проводят, а также убедиться, что они не пересекают области с чрезмерным шумом. Это может привести к перекрестным помехам или другим проблемам с целостностью сигнала, которые могут ухудшить работу встроенной платы.

Обеспечить свободный путь обратного тока печатной платы

Обычно каждый активный компонент на плате (ИС и другие связанные компоненты) должен быть подключен к цепям питания и заземления. Этого легко добиться путем заливки областей или слоев твердыми плоскостями, к которым могут подключаться эти компоненты. Но проектирование силовых и заземляющих плоскостей не так просто, как кажется. Эти плоскости также выполняют важную работу по возвращению сигналов, маршрутизируемых с помощью трасс. Если в плоскостях слишком много отверстий, вырезов или расщеплений, это может привести к тому, что эти обратные пути будут создавать много шума и ухудшать производительность печатной платы.

Окончательная проверка правил

Когда размещение компонентов, трассировка трасс, силовые и заземляющие слои завершены, проектирование вашей печатной платы почти завершено. Следующим шагом является запуск окончательной проверки правил и настройка другого текста и маркировки, которые будут нанесены шелкографией на внешние слои. Это поможет другим найти компоненты и пометить плату именами, датами и информацией об авторских правах. В то же время необходимо будет вывести чертежи, которые будут использоваться во время производства как для изготовления, так и для сборки окончательной платы. Разработчики печатных плат также будут использовать свои инструменты для оценки стоимости сборки платы.

Вот пример печатной платы, созданной с помощью OrCAD PCB Designer. файлы данных на объект для изготовления. Этот процесс включает в себя травление всех дорожек и плоскостей на различных металлических слоях и их сжатие вместе, в результате чего получается голая плата, готовая к сборке.

На сборочном предприятии плата загружается необходимыми компонентами и проходит различные процессы пайки в зависимости от типа используемых компонентов. Затем плата проверяется и тестируется, и конечный продукт готов к отправке.

Используйте инструменты для проектирования печатных плат

Процесс изготовления и сборки печатных плат является точным и требовательным. Чтобы построить плату так, чтобы ее схемы обеспечивали требуемую производительность, производителям нужны точные проектные данные для работы.

Инструменты для проектирования печатных плат должны обладать характеристиками и функциями, необходимыми для создания сложных конструкций. Это включает в себя специальные функции, которые помогают прокладывать сложные трассы для высокоскоростных цепей, и правила проектирования, которые можно легко настроить для зазоров в определенных областях. Это также включает в себя наличие лучших инструментов моделирования, доступных для оптимизации процесса создания схемы, а также предоставление множества библиотечных деталей для работы. Хорошей новостью является то, что вам уже доступны инструменты для проектирования печатных плат, способные справиться с тем уровнем проектирования, о котором мы говорили. Рассмотрите систему проектирования печатных плат от Cadence для всех ваших потребностей в инструментах проектирования.

Ведущие поставщики электроники полагаются на продукты Cadence для оптимизации потребностей в мощности, пространстве и энергии для широкого спектра рыночных приложений. Если вы хотите узнать больше о наших инновационных решениях, поговорите с нашей командой экспертов или подпишитесь на наш канал YouTube.

Запросить оценку

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты.