Производство печатных плат.
Типы печатных плат

Печатная плата (PWB или PCB) ― конструктивный элемент электроаппаратуры, обеспечивающий работоспособность оборудования и предназначенный для электронной коммутации, механического крепления электронных компонентов. Представляет собой пластину из вещества-изолятора. Для передачи сигналов на поверхности или внутри, то есть в объеме расположен токопроводящий рисунок (один или несколько). Электропроводящие цепи, наносимые на твердую изолирующую основу, формируются методом медного фольгирования. Внешняя сторона печатной платы обычно покрывается так называемой паяльной маской, которая защищает токопроводящий рисунок. Помимо этого, на диэлектрическую основу наносится маркировка, представляющая собой текст и вспомогательный рисунок, создаваемый на базе конструкторских документов. Плата также может содержать транзисторы, диоды и микропроцессоры. Ее точный состав и конфигурация зависят от технических потребностей и функционала конечного изделия.

• компьютеры;
• планшеты;
• мобильные телефоны;
• бытовая техника (СВЧ, кухонные комбайны, стиральные машины, фены, утюги и т.д.);
• магнитофоны, приемники;
• диктофоны;
• датчики движения;
• различные преобразователи;
• фотоаппараты;
• видеокамеры, и многое другое.

Печатные платы могут эксплуатироваться в широком диапазоне температур, а также в высокочастотных устройствах. Для построения подобных PWB/PCB применяются специальные материалы, помогающие создавать пластины со стабильными характеристиками пригодными для использования при частоте от нескольких десятков до нескольких сотен МГц. Эти платы совместимы с обычными FR4, отличаются высоким согласованием линий передач.

Сегодня сложно найти ту область, в которой можно было бы обойтись без PWB/PCB. Они отвечают за работу медицинского оборудования разного назначения (от переносных кардиостимуляторов и камер для малоинвазивной хирургии до томографов и рентгенов), а также входя в состав промышленной аппаратуры, осветительных приборов. Печатные платы находят применение даже в оборонной отрасли, становясь частью средств связи, транспорта и машин спецназначения. Встречаются они и в аэрокосмической отрасли, которая нуждается в качественной авионике для работы самолетов, дронов, спутников.

Разработка PWB/PCB всех типов подразумевает прохождение следующих процедур.

• Производство заготовки, ее обработка с целью получения того механического и электрического вида, который предусмотрен конструкторской документацией.
• Размещение электронных компонентов на площади, указанной в техническом задании.
• Подготовка, согласование 3D-модели.
• Проведение трасс между компонентами ПП.
• Проверка качества передачи сигналов.
• Завершение разработки, демонстрация заказчику.

Обработка фольгированного материала также подразумевает отдельный комплекс работ. В него входит подготовка переходных отверстий, создание токопроводящего рисунка методом удаления лишних участков медной фольги (субтрактивный способ), металлизация отверстий, покрытие защитным слоем, лужение, маркировка. Если же речь идет о МПП, то в производственный процесс добавляется этап прессования отдельных заготовок.

Печатная плата (PWB/PCB) ― важный конструктивный элемент электронной аппаратуры. Представляет собой диэлектрическую пластину с одним или несколькими токопроводящими рисунками, которые соединяются между собой в соответствии с принципиальной электрической схемой. ПП нужна для механической фиксации, а также электронного соединения активных и пассивных электронных компонентов, квантовой электроники, электротехнических изделий.

Печатные платы представлены в разных типах бытовой техники, промышленного оборудования. На их основе создаются медицинские приборы, средства связи, осветительные устройства, аппаратура для военно-промышленного комплекса, авиа-, машиностроения.

На базе задач, стоящих перед готовым оборудованием, формируется список требований к самой плате. Она может быть:

• односторонней;
• двусторонней;
• жесткой;
• гибкой;
• гибко-жесткой;
• на алюминиевой основе;

Каждый из вариантов обладает своими характеристиками, а также сильными и слабыми сторонами, о которых расскажем ниже.

Так называются платы, у которых фольгированная часть с токопроводящим рисунком, расположена по одной стороне диэлектрической пластины. Эти PWB/PCB просты в производстве, поддерживают широкий спектр приложений и обходятся дешевле более сложных аналогов. Все компоненты, расположенные на односторонних платах, размещаются на правильном расстоянии друг от друга, что сводит к нулю риск короткого замыкания. Вообще, любые неполадки, происходящие в работе таких плат, легко отследить и устранить.

К этой категории относятся PWB/PCB с двумя фольгированными слоями, которые размещаются по обеим плоскостям диэлектрической подложки. Они интегрируются в торговые автоматы, светодиодное освещение, системы промышленного контроля, другие приложения, требующие задействования сложных схем. Хотя стоимость со сроками изготовления выше, чем у ОПП, двусторонние подложки часто задействуются в разработке электронных приборов. Этот тип PWB/PCB предоставляет достаточное количество места для фиксации нужных компонентов, а также позволяет продумывать разные варианты дизайна.

Они состоят из трех и более фольгированных слоев, совмещенных путем прессования одно- и двусторонних подложек. Такой способ производства обеспечивает гибкость готового компонента, его прочность, что считается одним из важных преимуществ подложек. Вместе с этим МПП обеспечивают хорошее экранирование цепи переменного тока, а также оптимальный теплоотвод. Это повышает стабильность работы элементов, размещенных на подложке.
Многослойные PWB/PCB пригодны для создания приложений и оборудования с высокими требованиями к электричеству (хранилища данных, медицинские приборы, модули, задействующие технологию GPS и другое). Высокая плотность размещения проводников с компонентами позитивно влияет на габариты самого элемента, а также корпуса готового устройства.
Есть у многослойных плат и ряд недостатков. Все они связаны со сложностью производства таких PWB/PCB. Работать с многослойными ПП может высококвалифицированный персонал, а сама разработка с последующим ремонтом получаются более трудоемкими, чем работа с одно- или двусторонними аналогами.

Они задействованы преимущественно в автомобилестроении, в подготовке авионики. Подложка, обладающая минимальной гибкостью, увеличивает срок службы размещенных на ней компонентов, а также минимизирует электронный шум. Создаются жесткие ПП из стекловолокна или керамики.

В основу этих пластин обычно входят полиимиды и адгезивные слои. Особый состав позволяет формировать подложку, которая легко загибается под разными углами, заменяя собой несколько жестких плат. При проектировании гибкие ПП можно делать противоударными, водостойкими, устойчивыми к коррозии. Эти подложки позволяют повышать надежность соединений за счет отказа от дополнительных разъемов, а также обеспечивают динамическую гибкость готовых изделий.

Сочетают плюсы гибких и жестких плат, создаются путем совмещения полиимидных пленок и оснований из FR-4 подобных материалов. Жестко-гибкие PWB/PCB содержат относительно небольшое количество электронных компонентов, за счет чего снижаются габариты корпуса, уменьшается вес прибора. Гибридные пластины обладают низкой теплопроводностью, невысокой температурой стеклования, а еще они отличаются увеличенным коэффициентом теплового расширения, что считается недостатком подобных конструкций.

Большая часть плат производится из стекловолокна, но есть и те, в основу которых входит прочная алюминиевая подложка. Она нетоксична, легко перерабатывается. Алюминий мало весит, а также обладает хорошей теплопередачей. Это позволяет быстро отводить избытки тепла от контура даже при долгой эксплуатации. Также алюминиевые PWB/PCB отличаются большей прочностью, нежели классические подложки из стекловолокна. Все это позитивно сказывается на продолжительности общего срока службы, а также делает данные пластины пригодными для внедрения в сложные проекты. Чаще всего такие PWB/PCB задействуются в освещении, а также при разработке преобразователей энергии.