PCB — learn.sparkfun.com

Обзор

Одно из ключевых понятий в электронике — это печатная плата или печатная плата. Это настолько фундаментально, что люди часто забывают объяснить, что такое PCB . В этом руководстве мы разберем, из чего состоит печатная плата, и разберем некоторые общие термины, используемые в мире печатных плат.

На следующих нескольких страницах мы обсудим состав печатной платы, рассмотрим некоторую терминологию, взглянем на методы сборки и кратко обсудим процесс проектирования, лежащий в основе создания новой печатной платы.

Рекомендуемая литература

Перед тем, как начать, вы можете ознакомиться с некоторыми концепциями, которые мы используем в этом руководстве:

Переводы

Минь Туун любезно перевел этот учебник на вьетнамский язык. Посмотреть перевод можно здесь.

Что такое печатная плата?

Печатная плата — наиболее распространенное название, но также может называться «печатными монтажными платами» или «печатными монтажными платами». До появления печатных плат схемы создавались посредством трудоемкого процесса двухточечной проводки.Это приводило к частым отказам в местах соединения проводов и коротким замыканиям, когда изоляция проводов начинала стареть и трескаться.

->
любезно предоставлено пользователем Википедии Wikinaut <-

Значительным достижением стала разработка обмотки проводов, при которой провод небольшого калибра буквально наматывается на столб в каждой точке соединения, создавая газонепроницаемое соединение, которое является очень прочным и легко заменяемым.

По мере того как электроника перешла от электронных ламп и реле к кремниевым и интегральным схемам, размер и стоимость электронных компонентов начали уменьшаться.Электроника стала более распространенной в потребительских товарах, и давление, направленное на уменьшение размеров и затрат на производство электронной продукции, побудило производителей искать лучшие решения. Так родилась печатная плата.

PCB — это аббревиатура от печатной платы . Это доска, на которой есть линии и контактные площадки, соединяющие различные точки вместе. На изображении выше есть следы, которые электрически соединяют различные разъемы и компоненты друг с другом. Печатная плата позволяет передавать сигналы и питание между физическими устройствами.Припой — это металл, который обеспечивает электрические соединения между поверхностью печатной платы и электронными компонентами. Припой, являясь металлом, также служит прочным механическим клеем.

Состав

Печатная плата похожа на слоеный пирог или лазанью — есть чередующиеся слои разных материалов, которые ламинируются вместе с помощью тепла и клея, так что в результате получается единый объект.

Давайте начнем с середины и продолжим работу.

FR4

Основным материалом или подложкой обычно является стекловолокно. Исторически наиболее распространенным обозначением для этого стекловолокна является «FR4». Этот прочный сердечник придает печатной плате жесткость и толщину. Существуют также гибкие печатные платы, построенные на гибком жаропрочном пластике (каптон или аналог).

Вы найдете много печатных плат разной толщины; наиболее распространенная толщина продуктов SparkFun — 1,6 мм (0,063 дюйма). В некоторых наших продуктах — платах LilyPad и Arudino Pro Micro — используется 0.Доска толщиной 8мм.

Более дешевые печатные платы и перфорированные платы (показанные выше) будут изготавливаться из других материалов, таких как эпоксидные смолы или фенолы, которые не обладают долговечностью FR4, но намного дешевле. Вы поймете, что работаете с этим типом печатной платы, когда припаяете к ней — они имеют очень неприятный запах. Эти типы подложек также обычно встречаются в бытовой электронике низкого уровня. Фенольные смолы имеют низкую температуру термического разложения, что приводит к их расслаиванию, дыму и обугливанию, когда паяльник слишком долго удерживается на плате.

Медь

Следующий слой представляет собой тонкую медную фольгу, которую ламинируют на плату с помощью тепла и клея. На обычных двусторонних печатных платах медь наносится на обе стороны подложки. В более дешевых электронных устройствах печатная плата может иметь медь только с одной стороны. Когда мы говорим о двухсторонней плате или двухслойной плате , мы имеем в виду количество слоев меди (2) в нашей лазанье. Это может быть всего лишь 1 слой или целых 16 или более слоев.

Печатная плата с открытой медью, без паяльной маски и шелкографии.

Толщина меди может варьироваться и указывается по весу в унциях на квадратный фут. Подавляющее большинство печатных плат содержат 1 унцию меди на квадратный фут, но некоторые печатные платы, которые работают с очень высокой мощностью, могут использовать 2 или 3 унции меди. Каждая унция на квадрат соответствует примерно 35 микрометрам или 1,4 тысячным дюйма толщины меди.

Паяльная маска

Слой поверх медной фольги называется слоем паяльной маски. Этот слой придает печатной плате зеленый (или, в SparkFun, красный) цвет.Он накладывается на медный слой, чтобы изолировать медные следы от случайного контакта с другим металлом, припоем или токопроводящими насадками. Этот слой помогает пользователю паять в правильных местах и ​​предотвращает возникновение перемычек.

В приведенном ниже примере зеленая паяльная маска применяется к большей части печатной платы, закрывая небольшие следы, но оставляя серебряные кольца и контактные площадки SMD открытыми, чтобы их можно было припаять.

Паяльная маска чаще всего зеленого цвета, но возможен почти любой цвет.Мы используем красный почти для всех плат SparkFun, белый для платы IOIO и фиолетовый для плат LilyPad.

Шелкография

Белый слой шелкографии наносится поверх слоя паяльной маски. Шелкография добавляет к печатной плате буквы, числа и символы, которые упрощают сборку, и индикаторы для лучшего понимания платы людьми. Мы часто используем шелкографические метки, чтобы указать, какова функция каждого контакта или светодиода.

Шелкография чаще всего белая, но можно использовать чернила любого цвета.Широко доступны черный, серый, красный и даже желтый цвета шелкографии; Однако редко можно увидеть более одного цвета на одной доске.

Терминология

Теперь, когда у вас есть представление о структуре печатной платы, давайте определим некоторые термины, которые вы можете услышать при работе с печатными платами:

• Кольцевое кольцо — кольцо из меди вокруг металлического сквозного отверстия в печатной плате.

Примеры кольцевых колец.

• DRC — проверка правил проектирования.Программная проверка вашего дизайна, чтобы убедиться, что он не содержит ошибок, таких как неправильно соприкасающиеся следы, слишком тонкие следы или просверливание слишком маленьких отверстий.
• Удар сверла — места на конструкции, в которых следует просверлить отверстия или где они действительно просверливались на доске. Неточные удары сверла, вызванные затупившимися сверлами, являются распространенной производственной проблемой.

Не очень точные, но функциональные попадания сверла.

• Палец — открытые металлические площадки по краю платы, используемые для соединения двух печатных плат.Распространенные примеры — по краям компьютерных плат расширения или памяти, а также старых видеоигр на картриджах.
• Мышиные укусы — альтернатива v-score для отделения досок от панелей. Несколько ударов сверла сгруппированы близко друг к другу, создавая слабое место, где доску можно легко сломать. См. Хороший пример на досках SparkFun Protosnap.

• Контактная площадка — участок обнаженного металла на поверхности платы, к которому припаян компонент.

Контактные площадки PTH (сквозное отверстие) слева, контактные площадки SMD (устройство для поверхностного монтажа) справа.

• Панель — большая печатная плата, состоящая из множества меньших плат, которые перед использованием будут разобраны. У автоматизированного оборудования для работы с печатными платами часто возникают проблемы с меньшими платами, и, объединяя несколько плат одновременно, процесс можно значительно ускорить.
• Трафарет для пасты — тонкий металлический (или иногда пластиковый) трафарет, который накладывается на плату и позволяет наносить паяльную пасту на определенные участки во время сборки.

ReplaceMeOpen

ReplaceMeClose

Abe быстро демонстрирует, как выровнять трафарет с пастой и нанести паяльную пасту.

• Самовывоз — машина или процесс, с помощью которого компоненты размещаются на печатной плате.

ReplaceMeOpen

ReplaceMeClose

Боб показывает нам машину SparkFun MyData Pick and Place. Это довольно круто.

• Плоскость — сплошной медный блок на печатной плате, обозначенный границами, а не дорожкой. Также обычно называют «заливкой».

Различные части печатной платы, которые не имеют следов, но вместо них залиты грунтом.

• Металлическое сквозное отверстие — отверстие на плате, имеющее кольцевое кольцо и покрытое металлической пластиной на всем протяжении доски.Может быть точкой соединения для компонента со сквозным отверстием, переходным отверстием для прохождения сигнала или монтажным отверстием.

• Pogo pin — подпружиненный контакт, используемый для временного подключения в целях тестирования или программирования.

• Reflow — плавление припоя для создания стыков между контактными площадками и выводами компонентов.
• Silkscreen — буквы, цифры, символы и изображения на печатной плате. Обычно доступен только один цвет и разрешение обычно довольно низкое.

Шелкография, идентифицирующая этот светодиод как светодиод питания.

• Слот — любое отверстие в плате, которое не является круглым.Слоты могут быть покрыты, а могут и не быть. Слоты иногда увеличивают стоимость платы, потому что они требуют дополнительного времени на вырезку.

• Паяльная паста — маленькие шарики припоя, суспендированные в гелевой среде, которые с помощью пасты наносятся на контактные площадки для поверхностного монтажа на печатной плате перед размещением компонентов.Во время оплавления припой в пасте плавится, создавая электрические и механические соединения между контактными площадками и компонентом.

Паяльная паста на печатной плате незадолго до установки компонентов. Обязательно ознакомьтесь с описанием * пасты трафарета выше. *

• Горшок для припоя — горшок, используемый для быстрой ручной пайки плат со сквозными отверстиями. Обычно содержит небольшое количество расплавленного припоя, в который плата быстро погружается, оставляя паяные соединения на всех открытых площадках.
• Soldermask — слой защитного материала, нанесенный на металл для предотвращения коротких замыканий, коррозии и других проблем. Часто зеленый, хотя возможны и другие цвета (красный SparkFun, синий Arduino или черный Apple). Иногда упоминается как «сопротивляться».

Паяльная маска закрывает сигнальные дорожки, но оставляет контактные площадки для пайки.

• Перемычка припоя — небольшая капля припоя, соединяющая два соседних контакта на компоненте на печатной плате.В зависимости от конструкции, для соединения двух контактных площадок или контактов вместе можно использовать паяльную перемычку. Это также может стать причиной нежелательных коротких замыканий.
• Поверхностный монтаж — метод конструкции, который позволяет просто устанавливать компоненты на плату, не требуя, чтобы провода проходили через отверстия в плате. Сегодня это преобладающий метод сборки, который позволяет быстро и легко устанавливать платы.
• Thermal — небольшой след, используемый для соединения контактной площадки с плоскостью. Если контактная площадка не подвергается термической разгрузке, становится трудно нагреть контактную площадку до достаточно высокой температуры для создания хорошего паяного соединения.Контактная площадка с неправильной термической разгрузкой будет казаться «липкой» при попытке припаять ее, и на ее оплавление уйдет слишком много времени.

Слева паяльная площадка с двумя небольшими дорожками (термиками), соединяющими контакт с заземляющей пластиной. Справа — переходное отверстие без термиков, полностью соединяющее его с заземляющей пластиной.

• Воровство — штриховка, линии сетки или точки из меди, оставленные в областях платы, где нет плоскости или следов.Снижает сложность травления, поскольку для удаления ненужной меди требуется меньше времени в ванне.
• Trace — непрерывный путь меди на печатной плате.

-> Небольшая дорожка, соединяющая площадку Reset с другим местом на плате. Более крупная и толстая дорожка подключается к выводу питания 5V . <-

• V-образный разрез — частичный разрез доски, позволяющий легко защелкнуть доску вдоль линии.
• Via — отверстие в плате, используемое для передачи сигнала от одного уровня к другому. Шатровые переходные отверстия закрыты паяльной маской для защиты от припаивания. Переходные отверстия, к которым должны быть прикреплены разъемы и компоненты, часто открыты (открыты), чтобы их можно было легко припаять.

Лицевая и задняя части одной и той же печатной платы со сквозным соединением. Это переходное отверстие передает сигнал с передней стороны печатной платы через ее середину на заднюю сторону.

• Волновой припой — метод пайки, используемый на платах с компонентами со сквозными отверстиями, когда плата пропускается над стоячей волной расплавленного припоя, который прилипает к открытым контактным площадкам и выводам компонентов.

Создай свой собственный!

Как вы подходите к разработке своей собственной печатной платы? Все тонкости проектирования печатных плат слишком подробны, чтобы здесь углубляться, но если вы действительно хотите начать, вот несколько советов:

1. Найдите пакет САПР: на рынке существует множество недорогих или бесплатных вариантов проектирования печатных плат.На что следует обратить внимание при выборе пакета:
   • Поддержка сообщества: много ли людей используют этот пакет? Чем больше людей будет им пользоваться, тем больше у вас шансов найти готовые библиотеки с нужными вам частями.
   • Простота использования: если пользоваться им больно, не откажитесь.
   • Возможности: некоторые программы накладывают ограничения на ваш дизайн — количество слоев, количество компонентов, размер платы и т. Д. Большинство из них позволяют вам платить за лицензию для обновления их возможностей.
   • Переносимость: некоторые бесплатные программы не позволяют экспортировать или преобразовывать ваши проекты, ограничивая вас только одним поставщиком.Может быть, это справедливая цена за удобство и цену, а может, и нет.
2. Посмотрите на макеты других людей, чтобы увидеть, что они сделали. Оборудование с открытым исходным кодом делает это проще, чем когда-либо.
3. Практика, практика, практика.
4. Сохраняйте низкие ожидания. У вашего первого дизайна доски будет много проблем. У вашего 20-го дизайна доски будет меньше, но все равно будет. Вы никогда не избавитесь от них всех.
5. Схемы важны. Пытаться сначала спроектировать плату без хорошей схемы — бесполезное занятие.

Наконец, несколько слов о полезности разработки собственных печатных плат. Если вы планируете выполнить более одного или двух проектов в рамках одного проекта, окупаемость разработки платы будет довольно хорошей — схемы двухточечной проводки на прототипной плате доставляют хлопоты, и они, как правило, менее надежны, чем специально разработанные. доски. Это также позволяет вам продавать свой дизайн, если он окажется популярным.

Что такое печатная плата (PCB)?

Печатные платы (PCB) являются основополагающим строительным блоком большинства современных электронных устройств.От простых однослойных плат, используемых в механизме открывания гаражных ворот, до шестислойной платы в ваших умных часах, до 60-слойных плат с очень высокой плотностью и быстродействием, используемых в суперкомпьютерах и серверах, печатные платы являются основой на котором собраны все остальные электронные компоненты.

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

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

Быстро развивающаяся технология печатных плат, отдельная от вышеперечисленных, называется печатной электроникой — обычно очень простые и очень недорогие схемы, которые сокращают расходы на электронную упаковку до уровня, при котором электронные решения могут быть разработаны для решения проблем, о которых раньше не задумывались. Они часто используются в электронике для носимых устройств или в одноразовых электронных устройствах, открывая множество возможностей для творческих дизайнеров электротехники.

Обычные печатные платы могут состоять из одного слоя схемы или состоять из пятидесяти или более слоев.Они состоят из электрических компонентов и соединителей, соединенных токопроводящими цепями, обычно из меди, с целью передачи электрических сигналов и мощности внутри устройств и между ними.

были разработаны в начале ^-го -го века, но с тех пор их технологии постоянно развивались. Развитие и широкое распространение технологии изготовления печатных плат сопровождалось быстрым развитием технологии упаковки полупроводников и позволило профессионалам отрасли инвестировать в более компактную и более эффективную электронику.

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

Почему 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 экономичным вариантом.

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

Медицинский

Медицинская электроника значительно выиграла от внедрения печатных плат.Электроника в компьютерах, системах визуализации, аппаратах МРТ и радиационном оборудовании продолжает развиваться, начиная с электронных возможностей печатных плат.

Более тонкие и меньшие размеры гибких и жестких гибких печатных плат позволяют изготавливать 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, если необходимо уменьшить размер сложных медицинских устройств, поскольку они устраняют необходимость в гибких кабелях и разъемах, которые занимают ценное пространство в более сложных системах.

Аэрокосмическая промышленность

Жесткие, гибкие и жесткие гибкие печатные платы обычно используются в аэрокосмической промышленности для приборных панелей, приборных панелей, средств управления полетом, управления полетом и систем безопасности. Растущее число достижений в аэрокосмической технологии увеличило потребность в более мелких и более 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, как следствие, снижает требования к расходу топлива. Для приложений, где надежность имеет первостепенное значение, они служат высоконадежным решением.

Военный

В военном секторе печатные платы используются в оборудовании, которое часто подвергается сильным ударам, ударам и вибрации, например, в военных транспортных средствах, защищенных компьютерах, современном оружии и электронных системах (например,g., робототехника, системы наведения и наведения). По мере того, как военные технологии развиваются для удовлетворения меняющегося спроса клиентов, все больше оборудования объединяет передовые компьютеризированные технологии, требующие как электрических, так и механических характеристик, присущих гибкой и жесткой гибкой упаковке. Эти типы электронных упаковок могут без сбоев выдерживать перегрузки в несколько тысяч фунтов.

Промышленно-коммерческий

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

Печатные платы на заказ

Почти все печатные платы спроектированы специально для своего применения. Будь то простые однослойные жесткие платы, 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 подключения, называемых переходными отверстиями, по всей плате. Программное обеспечение знает, как каждый из компонентов должен взаимодействовать друг с другом, а также знает любые конкретные требования, например, как их нужно припаять к печатной плате.

Когда конструктор закончил, программа экспортирует два важных компонента, из которых мы будем строить их платы. Первый называется Gerber-файлами, представляющими собой файлы электронных изображений, 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 просверлить отверстия, чтобы выполнить все переходные соединения, которые мы обсуждали ранее. Они также будут содержать файлы паяльной маски и номенклатуры, которые обсуждаются позже, а также файл, который показывает нам, как именно вырезать периметр их платы.

Все разработчики печатных плат — жестких, гибких или жестких — используют эти файлы, чтобы сообщить производителям печатных плат, как именно они хотят строить свои платы. В их число входит еще один элемент, который имеет решающее значение для изготовителя печатных плат — производственная печать.На заводском принте подробно описаны все требования к платам, которых нет в файлах gerber. На заводской распечатке, например, будет подробно описано, какие материалы мы должны использовать для изготовления их платы, просверленные отверстия какого размера они хотели бы, любые специальные производственные инструкции или спецификации, которым мы должны соответствовать, а также различную информацию, такую ​​как цвет паяльной маски или номенклатура, которые им нужны.

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 приложению.

Материалы для печатных плат

Основными материалами, используемыми при производстве печатных плат, являются стекловолокно или пластмассовые подложки, медь, паяльная маска и номенклатурные чернила.

(Нажмите для увеличения)

Подложки из стекловолокна и пластика

могут быть построены на жестких или гибких базовых материалах в зависимости от предполагаемой конструкции печатной платы.В жестких печатных платах часто используется FR4 или полиимидное стекловолокно, а в гибких схемах и жестко-гибких гибких 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 — обеспечить непроводящее основание, на котором могут быть построены проводящие цепи и изолированы друг от друга. Полиимид и ламинаты LCP обычно используются в приложениях с высокой надежностью или высокой скоростью передачи сигнала.Полиэфирные и полиэтиленнафталатные ламинаты в первую очередь выбираются из-за их низкой стоимости и обычно представляют собой однослойные схемы.

Медь

Из-за своей высокой электропроводности медь является наиболее часто используемым проводящим материалом для схем на печатных платах. Все описанные выше ламинаты состоят из тонких листов медной фольги, ламинированных 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 требуемых слоев в значительной степени зависят от приложения, для которого будет использоваться печатная плата. Многослойные печатные платы состоят из чередующихся слоев медных схем и изоляционных материалов для завершения печатной платы.

Паяльная маска

Soldermask — это жидкость, обычно эпоксидный материал, который наносится на внешние слои жестких печатных плат. Он также обычно используется на жестких участках жестких гибких печатных плат. Паяльная маска в первую очередь предназначена для изоляции медных цепей на внешних слоях от окисления окружающей среды.Паяльная маска также предназначена для контроля и удержания потока припоя при сборке компонентов на печатной плате. Без паяльной маски жидкий припой мог вытечь на поверхность печатной платы, соединяя две соседние цепи и закорачивая плату. Самый распространенный цвет паяльной маски — зеленый, но также существуют синий, черный, красный, янтарный, прозрачный, белый и многие другие цвета.

Номенклатура

После завершения слоев паяльной маски идентификационная информация, метки и иногда штрих-коды печатаются на паяльной маске.Эти метки называются номенклатурой, и они также будут определяться файлами, которые были включены в другие слои гербера. Они напечатаны на паяльной маске, чтобы обеспечить точную сборку печатной платы.

Дизайн печатных плат

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

• Приложение, для которого будет использоваться печатная плата
• Среда, в которой будет работать печатная плата
• Размер и конфигурация, необходимые для установки
• Гибкость печатной платы
• Установка и монтаж

Выбор правильной конструкции печатной платы в соответствии с этими соображениями значительно влияет на технологичность, скорость производства, выход продукции, эксплуатационные расходы и время выполнения заказа.

Чтобы получить более подробное представление о процессе проектирования, особенно жестких гибких систем, которые мы опишем ниже на этой странице, загрузите наше бесплатное руководство по применению и проектированию жестких гибких печатных плат.

Загрузите нашу бесплатную электронную книгу

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

Выбирая производителя печатных плат, убедитесь, что он имеет соответствующую аккредитацию, чтобы гарантировать, что у него есть система качества, опыт, отраслевое признание и рейтинги, чтобы гарантировать успех вашего проекта.Компания Printed Circuits ставит своей целью соответствовать отраслевым стандартам и превосходить их, и для этого мы получили широкий спектр сертификатов и аккредитаций, в том числе:

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

Изготовление печатных плат

Строительство и изготовление печатных плат включает следующие этапы:

1. Химическое изображение и травление медных слоев с дорожками для соединения электронных компонентов
2. Ламинирование слоев вместе с использованием связующего материала, который также действует как электрическая изоляция, для создания печатной платы
3. Просверливание и металлизация отверстий в печатной плате для электрического соединения всех слоев вместе
4. Отображение и нанесение покрытий на внешние слои платы
5. Покрытие обеих сторон платы паяльной маской и нанесение номенклатурной маркировки на печатную плату
6. Затем доски обрабатываются до размеров, указанных в файле Gerber по периметру дизайнера.

После завершения плата PCB готова для сборки компонентов.Чаще всего компоненты прикрепляются к печатной плате путем пайки компонентов непосредственно на открытые дорожки — так называемые контактные площадки — 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 устройство поверхностного монтажа (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 преследуют 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:

• Жесткий односторонний
• Двусторонний жесткий
• Многослойный жесткий
• Однослойные гибкие схемы
• Двухсторонние гибкие схемы
• Многослойные гибкие схемы
• Жестко-гибкий
• Высокая частота
• на алюминиевой основе

Три наиболее распространенных типа:

1.Жесткие печатные платы

Жесткие печатные платы состоят из жестких стекловолоконных подложек, 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 участки.

2. Гибкие печатные платы

обладают относительно хорошей способностью изгибаться и складываться, чтобы вписаться в ограниченное пространство и пространство 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 термостойкостью.

3. Жесткие гибкие печатные платы

Жесткие гибкие печатные платы сочетают в себе самые привлекательные качества как жестких, так и гибких печатных плат. В отличие от двух других типов печатных плат, эти печатные платы содержат все электронные соединения, скрытые внутри платы, тем самым уменьшая вес и общий размер платы.Они являются отличным выбором, когда ключевым требованием является сверхлегкая упаковка. Кроме того, они более прочные и надежные, сохраняя при этом большую прочность и гибкость.

Качественные печатные платы от ООО «Печатные схемы»

позволяют профессионалам в самых разных отраслях промышленности оптимизировать производительность и производство своих электронных систем. Путем тщательного выбора материалов и изготовителя 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 своими инновационными решениями, и мы регулярно обновляем и расширяем наши продукты, чтобы соответствовать уникальным спецификациям 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 наших возможностях печатных плат свяжитесь с нами сегодня.

Общие сведения о печатных платах (PCB)

Что такое печатная плата?

Любой, кто когда-либо открывал электронное оборудование, видел печатную плату, также известную как PCB.Это тонкие, плоские и часто зеленые прямоугольные подложки, покрытые лабиринтом тонких медных линий и серебряных подушечек, и являются сердцем и душой большинства электронного оборудования. Для понимания печатных плат необходимо знать, что они собой представляют, о различных типах существующих печатных плат, компонентах, используемых на этих печатных платах, а также о методах или процессах производства печатных плат. Отправной точкой является понимание того, как развивались печатные платы.

Печатные платы заменили двухточечную конструкцию в большинстве электронных устройств в 1950-х годах.В конструкции «точка-точка» используются провода, припаянные к клеммным колодкам, платы с металлическими петлями. В устройстве с двухточечным управлением небольшие электронные компоненты и их провода были припаяны непосредственно к клеммам, как и провода от более крупных устройств, таких как трансформаторы. Как вы могли догадаться, эта система включала запутанный клубок проводов. Его также было трудно использовать в массовом производстве, поскольку каждый провод и часть приходилось скручивать и припаять к нужной части на клеммной колодке.

Еще одним популярным в 1960-х годах методом изготовления печатных плат была намотка проволоки. Электронные компоненты были установлены на изолирующей плате и соединены между собой проводами, при этом провод несколько раз наматывался вокруг выводов или контактов гнезда.

Enter the PCB, которая устранила почти всю проводку, которая использовалась в конструкции точка-точка и намотке проводов, и тем самым облегчила массовое производство. Процесс производства печатных плат можно в значительной степени автоматизировать, что снижает риск инженерных недостатков, которые могут привести к отказу прототипов или неисправных плат.Изготовитель печатной платы может ввести спецификации в программное обеспечение, которое выполняет обширные проверки конструкции, чтобы гарантировать оптимальную производительность платы еще до того, как она будет изготовлена. Автоматизированное производство также означает более низкие затраты, чем другие методы строительства.

В этой статье рассматриваются типы печатных плат, компоненты, используемые на платах, различные методы производства печатных плат и соображения по изготовлению печатных плат.

Изображение предоставлено: DMSU / Shutterstock.ком

Типы печатных плат

Сегодня используется несколько типов печатных плат. Печатные платы могут быть охарактеризованы методологией их построения, которая включает односторонние, двусторонние и многослойные конфигурации плат.

Односторонние печатные платы

Односторонние печатные платы имеют только один слой подложки. Подложка с одной стороны покрыта тонким слоем металла. Обычно медь используется из-за ее высокой электропроводности.Этот слой создает токопроводящий путь для питания и сигналов между различными электронными компонентами. Затем следует слой защитной паяльной маски, и в качестве последнего слоя для маркировки частей платы может быть добавлено шелкографическое покрытие. Односторонние печатные платы используются для простой электроники и производятся серийно по более низкой цене, чем другие типы печатных плат.

Двусторонние печатные платы

Двусторонние печатные платы используются гораздо чаще, чем односторонние, потому что две стороны позволяют вводить более сложные схемы.Как и односторонние печатные платы, они имеют только один слой подложки, но обе стороны покрыты проводящим металлом и компонентами схемы. Затем для соединения компонентов используется либо монтаж в сквозное отверстие, либо поверхностный монтаж.

• Технология сквозных отверстий, , иногда называемая «сквозным отверстием», использует небольшие провода, называемые выводами, которые проходят через отверстия в плате для соединения компонентов. Выводы припаяны на каждом конце к конкретному компоненту или цепи. Это делается вручную или с помощью автоматических установочных машин.Монтаж в сквозное отверстие по-прежнему используется для схем, которые должны выдерживать большие нагрузки, потому что комбинация выводов, проходящих через плату, и пайка создает более безопасное соединение. Печатные платы со сквозными отверстиями обычно используются в военной и аэрокосмической продукции.
• Монтаж на поверхность не требует сверления отверстий в плате. Компоненты устанавливаются непосредственно на печатную плату. Этот метод использует лиды меньшего размера или вообще не использует лиды. Печатные платы для поверхностного монтажа стали более популярными, чем печатные платы для сквозного монтажа, потому что стоимость обращения и обработки намного ниже.Компоненты можно припаивать к плате навалом или вручную.

Многослойные печатные платы

Многослойные печатные платы имеют несколько слоев подложки с изоляционными материалами, разделяющими слои. В них используется та же технология, что и в двусторонних печатных платах, при этом компоненты на многослойных платах соединяются посредством сквозного или поверхностного монтажа. Многослойные плиты обычно имеют от четырех до десяти слоев, но могут иметь и больше, если того требует продукт. Они обычно используются для компьютеров, серверов и часто используются в специализированных приложениях, таких как медицинские спецификации печатных плат.

Методы пайки

могут включать ручную пайку , при которой используется утюг, припой, фитиль для пайки и флюс для нагрева легкоплавкого сплава, обычно сплава олова или свинца, который служит для механического соединения компонента с печатной платой, в то же время обеспечивая электрически проводящий путь между контактами или выводами компонента и контактными площадками или дорожками на плате. Волновая пайка — это процесс объемной пайки. На нижнюю сторону платы наносится слой флюса, который затем медленно нагревается для предотвращения теплового удара.Затем печатные платы пропускают через поддон с расплавленным припоем. Помпа в поддоне смывает припой над платой, чтобы сплавить все компоненты на плату. Селективная пайка похожа на пайку волной, но флюс наносится только на определенные компоненты, которые необходимо паять. Вместо того, чтобы промывать платы волной припоя, для плавления определенных компонентов используется небольшой пузырек или фонтан припоя.

Компоненты печатной платы

Соединительные устройства

Interconnect обычно используются для соединения одной печатной платы с другой или иногда для соединения платы с электронным устройством.Их также можно использовать для подключения микросхемы интегральной схемы, набора электронных схем на одной маленькой плоской детали (или микросхеме) к печатной плате.

• Edge Connectors используются на краю печатной платы и подключаются к соответствующему разъему устройства. Крайние разъемы имеют металлические дорожки по бокам или дорожки, которые передают электрические сигналы от дорожек на печатной плате к гнезду разъема. Розетки содержат пластиковую коробку, которая открыта с одной стороны и содержит различное количество выводов внутри, в зависимости от конкретных потребностей схемы ввода-вывода.Разъемы обычно имеют ключ и могут содержать выступы или выемки, обеспечивающие правильную полярность и гарантирующие, что может быть вставлен только правильный ответный разъем.
• D-соединители , также называемые D-субминиатюрными, получили свое название от их примерно D-образных металлических экранов. Они состоят из двух или более параллельных рядов розеток или контактов, окруженных D-образным металлическим экраном, который поддерживает разъем и экранирует от электромагнитных помех. При использовании с печатной платой контакты припаяны непосредственно к печатной плате, а не к проводу.D-разъемы часто устанавливаются под прямым углом к ​​печатной плате, чтобы кабель можно было подключить к краю сборки печатной платы.
• Разъемы для плоских кабелей — это плоские тонкие кабели, состоящие из нескольких кабелей меньшего размера, расположенных параллельно друг другу. Такое расположение нескольких кабелей позволяет легко прикрепить разъем смещения изоляции, также известный как IDC, к одному концу с рядом острых разветвленных контактов. Заделка чаще всего выполняется на обоих концах разъема ленточного кабеля, хотя иногда только один конец имеет оконечную нагрузку IDC.
• Прямоугольные соединители , как следует из их названия, имеют прямоугольную форму. Обычно они состоят из штыревого разъема, установленного на печатной плате, который может вместить гнездовое гнездо или корпус.
• Гнезда для микросхем используются в тех случаях, когда микросхема интегральной схемы должна быть съемной частью печатной платы. Обычно эти микросхемы припаяны к плате, но для таких приложений, как прототипы, где микросхемы необходимо быстро удалить и перепрограммировать без необходимости распайки и перепайки соединений, используется гнездо IC.Несколько видов разъемов для микросхем — это двойные линейные разъемы, двойные линейные разъемы с поворотными штырями и разъемы с нулевым усилием вставки.

Изображение предоставлено: matej_z / Shutterstock.com

Компоненты цепи

Печатные платы могут быть заполнены широким спектром электронных и электрических компонентов, которые используются для реализации желаемой функции схемы. Вообще говоря, эти устройства и результирующие конструкции плат могут быть классифицированы как аналоговые схемы, цифровые схемы или RF (радиочастоты).Ниже перечислены некоторые из наиболее часто используемых компонентов.

• Батарейки — основной компонент любой схемы. Они обеспечивают постоянное напряжение, необходимое для функционирования цепи или для поддержания питания в цепи в условиях, когда источники питания не работают. Тип используемой батареи зависит от области применения печатной платы и схемы.
• Резисторы — один из ключевых элементов печатной платы. Это небольшие электронные устройства с двумя выводами, которые можно использовать для регулирования потока электрического тока или для создания падения напряжения.Резисторы ограничивают протекание тока и обычно имеют цветовую маркировку с полосами для обозначения их сопротивления и уровней допуска или имеют напечатанное на них значение сопротивления в Ом.
• Конденсаторы — это электронные устройства, которые по существу накапливают энергию в виде электростатического поля и состоят из изоляционного материала, помещенного между двумя проводящими пластинами. В печатных платах они могут блокировать прохождение постоянного тока, позволяя протекать переменному или изменяющемуся во времени току.Когда на конденсатор подается постоянное напряжение, электрический заряд накапливается каждой проводящей пластиной. Ток течет, пока конденсатор накапливает энергию — когда конденсатор полностью заряжен, ток перестает течь. Тип материала, используемого в качестве изоляционного материала (диэлектрический материал), определяет тип конденсатора. Обычные изоляционные материалы включают керамику, поликарбонат и серебряную слюду. В печатных платах сама плата часто создает конденсатор с чередующимися слоями металлических проводящих областей, заземляющего проводника и проводника питания, что создает стабильный конденсатор.В печатных платах можно найти развязывающие конденсаторы, которые служат для уменьшения или фильтрации шума и обеспечения изоляции, направляя такой шум через конденсатор или шунтируя его на землю.
• Диоды — это электрические устройства, которые передают ток только в одном направлении и состоят из полупроводникового материала между двумя выводами (полупроводниковый материал p-типа и n-типа на каждом конце). Включая ток в одном направлении, диоды блокируют ток в противоположном направлении. Светодиоды — это светодиоды.Они генерируют видимый свет, когда через них протекает электрический ток.
• Транзисторы — это полупроводниковые устройства, которые могут усиливать или переключать ток. Транзисторы имеют три вывода, которые подключаются к цепи. Ток, приложенный к одной паре клемм, управляет тем, как ток проходит через другую пару клемм, либо изменяя его направление, либо усиливая его.

Изображение предоставлено: MPS Industries

• Катушки индуктивности , также называемые катушками, дросселями или реакторами, состоят из катушки с проволокой, обычно намотанной на сердечник из ферромагнитного материала.Ток проходит через провод и создает магнитное поле, которое затем накапливает энергию и препятствует любым изменениям тока. Они используются, чтобы противостоять изменениям переменного тока, когда через них протекает постоянный ток.
• Выключатели либо пропускают ток, либо блокируют его, в зависимости от того, разомкнуты они или замкнуты.

Стили упаковки компонентов схемы

Существует много различных типов корпусов интегральных схем, и используемый тип зависит как от ИС, так и от типа печатной платы.Один из основных способов их разграничения — способ их монтажа на печатной плате, сквозного монтажа, поверхностного монтажа или розеток. Вот некоторые из наиболее распространенных типов:

• Двухрядные корпуса , или DIP, являются наиболее распространенной упаковкой для сквозных отверстий для ИС, но также могут использоваться с гнездами. Они имеют два параллельных ряда электрических соединительных штырей, прикрепленных к прямоугольному корпусу.

• Одиночные линейные блоки или SIP имеют один ряд соединительных контактов.Они не так распространены, как DIP, но часто используются для микросхем RAM и нескольких резисторов с общим выводом.

• Пакеты для поверхностного монтажа или пакеты SMD / SMT, бывают разных видов. Три наиболее популярных типа — это корпуса микросхем с малыми габаритами, плоские корпуса с четырьмя плоскими корпусами и небольшие сеточные массивы. Компактные корпуса IC (SOIC) похожи на DIP меньшего размера с загнутыми наружу контактами. Они считаются одними из самых простых для пайки. Плоские корпуса с четырьмя плоскими корпусами имеют выводы микросхемы, выступающие на каждой из четырех сторон, и чаще всего используются для упаковки микропроцессоров, датчиков и других современных микросхем.Массивы шариковых решеток представляют собой сложные корпуса с шариками припоя, расположенными в виде сетки на дне ИС.

Методы производства печатных плат

Хотя разработка и производство печатных плат часто передаются на аутсорсинг, знание средств производства может помочь при выборе производителя. Хотя изготовление печатных плат — это развивающийся процесс, производство печатных плат обычно опирается на набор основных методов, которые включают в себя механическую обработку, формирование изображения, нанесение покрытия, травление и ламинирование.Каждый из этих методов имеет свои преимущества и ограничения, а их функции частично совпадают.

Проект

относительно недороги в производстве, особенно при длительных тиражах. Как и следовало ожидать, самой дорогостоящей и сложной частью печатной платы является не ее изготовление, а дизайн печатной платы. На создание лабиринта, то есть на разработку печатных плат, влияют многие факторы. Компоненты должны быть правильно сопоставлены, соотношение между медью и платой должно поддерживаться даже для уменьшения потерь и предотвращения деформации, расстояния между дорожками и компонентами, размещенными во избежание перекрестных помех или стыков, а ширина дорожек должна соответствовать частоте сигнала и току.Другими словами, разработка печатных плат — это узкоспециализированная функция, а компоновка печатных плат часто является самым дорогостоящим аспектом производства печатных плат. Когда в конструкции платы используются ВЧ (радиочастотные) компоненты, размещение становится чрезвычайно важным, так как производительность ВЧ сборок может быть серьезно нарушена, если устройства будут размещены неправильно по отношению к длине волны сигналов.

Обработка

Этапы обработки при производстве печатных плат связаны со способностью точно и в больших объемах сверлить небольшие отверстия с диаметрами, измеряемыми в сотых и тысячных долях дюйма.Раньше такие небольшие размеры предотвращали укладку нескольких досок в стопку из-за риска поломки или деформации стенок отверстий, но современные технологии позволяют просверливать несколько уложенных друг на друга досок одновременно без повреждений. При диаметре менее 0,0135 дюйма буровые долота имеют тенденцию быть более дорогими и менее устойчивыми к эксплуатационному износу. Кроме того, когда отношение толщины платы к диаметру отверстия увеличивается, надежность покрытия может ухудшаться. Для создания отверстий обычно используется механическое или лазерное сверление, а более тонкие доски легче просверлить до жестких допусков.Для небольших и более чувствительных печатных плат простота точной лазерной резки сделала печатные платы с лазерной резкой более популярными.

Изображение предоставлено: Benson HE / Shutterstock.com

Изображения

Трафаретная печать была одной из первых технологий, разработанных для создания изображений на печатных платах, и до сих пор используется из-за низких требований к материалам, относительно низких капитальных вложений и возможности крупносерийного производства. Однако его эффективность снижается при меньшем пространстве и размерах линий, когда требуются специальные экраны для работы с более короткими линиями и более плотными пределами интервала.Фотовизуализация является более распространенной техникой для применения в многослойных схемах и схемах с тонкими линиями, и она включает в себя производство пленок с помощью нанесения жидкого валика, нанесения покрытия погружением или центрифугированием, ламинирования горячим валиком и электрофореза. Это высокоточный процесс регистрации изображений схем на плате, который упрощается, поскольку одна и та же система инструментов отвечает как за формирование изображений, так и за выравнивание между отверстиями. Несмотря на свои преимущества, несколько факторов могут привести к дефектам фотоизображения, в том числе:

• Релаксация напряжений, , которая может происходить во внутреннем слое, что вызывает непреднамеренное перемещение внутри панели устройства и между отдельными панелями.

• Износ инструмента происходит, когда инструментальная система изнашивается в результате многократного использования. Изношенные инструменты могут образовывать слишком большие отверстия для штифтов, что приводит к ослаблению компонентов и угрозе целостности печатной платы.

• Отслаивание циклов, когда повышенные температуры и термоциклирование могут увеличить риск вытравливания вытравленных деталей из отведенных для них областей на плате.

• Подготовка внутреннего слоя важна, потому что приложение слишком большого давления во время процесса механической чистки может привести к растяжению или растяжению ламината.

• Полиэфирная пленка может расширяться или сжиматься в зависимости от температуры и влажности в производственных условиях.

Можно предпринять шаги для снижения риска, который представляют эти переменные. Микромодификация, которая увеличивает аспекты пленки для улучшения совмещения изображений, и растяжение пленки, которое увеличивает напечатанные изображения для компенсации будущей усадки, являются двумя распространенными методами поддержания точности печати. Кроме того, работа в чистой комнате может снизить вероятность воздействия загрязнителей на качество изображения.

Ламинирование

Методы ламинирования используются как для проектирования многослойных схем, так и для изготовления самих печатных плат. Гидравлическое ламинирование горячим прессом было одним из наиболее распространенных методов, которые изначально использовались, но недавно разработанные альтернативы, такие как варианты гидравлического пресса, которые включают горячие или холодные процессы и вакуумную поддержку, используются в широком диапазоне приложений из-за их способности к производству. многослойные доски. Эти методы также позволяют лучше контролировать диэлектрическую проницаемость и импеданс материала печатной платы.Автоклавное ламинирование обеспечивает управляемую компьютером точность и больший контроль над уровнями нагрева, используемыми в ламинатной смоле, и позволяет создавать трехмерные формы.

Покрытие

Покрытие печатной платы включает нанесение металлической отделки на печатную плату, и существует несколько распространенных методов прикрепления металла к подложке платы, в том числе:

• Электролитическое покрытие часто используется для крупномасштабных отделочных работ, поскольку обеспечивает относительно высокую скорость работы.Электролитический процесс основан на подаче электрического тока на металлические пластины из раствора и обычно использует ванну для нанесения покрытия для выполнения осаждения.

• Электролитическое нанесение покрытия использует комбинацию катализаторов и ванн для самовосстановления покрытия или реакции гальванических элементов для достижения отделки без использования источника электроэнергии. Он часто используется для литых схем, особенно для металлизации трехмерных цепей.

• Плазменное покрытие , также известное как сухое покрытие, осаждает металл в частичном вакууме, используя плазму инертного газа для удаления металлических частиц с заряженной мишени для повторного осаждения на подложке.Этот метод обычно используется в производстве схем тонкой линии и дает относительно мало отходов.

Офорт

Травление — это удаление лишнего металла с поверхности печатной платы для обеспечения однородности, что имеет решающее значение для некоторых типов схемных устройств, таких как схемы с тонкими линиями. Стандартные методы травления различаются по возможностям от погружных резервуаров до вертикальных и горизонтальных процессов, но большинство методов вписываются в последовательность печатной пластины-травления, обычно применяемую при производстве печатных плат.Обычные химические вещества для травления включают азотную кислоту, перекись кислоты и хлорид меди, размер которых ограничен в зависимости от толщины меди. Такие технологии, как добавки и связующие вещества, могут использоваться для уменьшения этих ограничений и улучшения травления тонких линий.

Конформное покрытие

Конформное покрытие — это тонкая пленка, защищающая компоненты печатной платы. Полимерная пленка повторяет контуры доски для защиты от пыли, влаги, экстремальных температур и других раздражителей.Традиционные конформные покрытия обычно имеют полимерную основу и являются полупроницаемыми. Их можно наносить разными способами, включая кисть, ручное или автоматическое распыление и окунание. Покрытие обычно очень тонкое, чтобы не увеличивать вес печатной платы и минимизировать улавливание тепла.

Изображение предоставлено: Science Photo / Shutterstock.com

Соображения по изготовлению

могут быть чрезвычайно полезны в процессе производства печатных плат, поскольку они предоставляют средства для тестирования различных аспектов разработанного компонента перед его массовым производством.Поиск мастерской с возможностью создания прототипов поможет с полной сборкой печатной платы.

При выборе контрактного производителя для изготовления и сборки печатных плат убедитесь, что производственный цех может соответствовать срокам выполнения работ и технологическим ожиданиям. Магазины часто специализируются на одном типе печатных плат или на одном типе монтажа, поэтому важно найти магазин, который подходит для вашего производственного цикла.

Например, когда дело доходит до изготовления печатных плат малых размеров, требуются сверла меньшего размера или лазерная технология.Другие специальные процедуры для печатных плат, такие как глубокое сверление и последовательное ламинирование, могут быть предложены производственным цехом, но если требуются специальные процессы, обязательно проверьте их заранее. Последовательное ламинирование требует, чтобы плиты ламинировались по два за раз, а не одной большой партией. Глубинное сверление используется, когда необходимо просверлить отверстия на определенную глубину, не пробивая другую сторону печатной платы. В зависимости от области применения для печатной платы также могут потребоваться специальные материалы, поэтому важно найти производителя, который сможет приобрести эти материалы.В гибких и жестко-гибких печатных платах используются такие материалы, как пластик, который может сгибаться и перемещаться, чтобы уменьшить вес, а также печатные платы для аэрокосмических и медицинских приложений. Производители также могут специализироваться в определенной отрасли.

Сводка

В этой статье представлено понимание печатных плат. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:

1. https://www.wellpcb.com/special/identifying-circuit-board-parts.html
2. https://www.pcbtrain.co.uk/blog/the-basics-of-printed-circuit-boards-design-components-and-construction
3. https://www.ecmweb.com/content/basics-capacitance-0
4. https://technick.net
5. https://blog.mide.com/how-electronic-components-work#inductor
6. http://streamlinecircuits.com/2016/06/introduction-types-printed-circuit-boards/
7. https: // www.theengineeringprojects.com/2018/03/single-sided-pcb.html
8. http://blog.optimumdesign.com/through-hole-vs-surface-mount
9. https://www.pcbcart.com/article/content/wave-soldering-vs-reflow-soldering.html
10. https://www.techopedia.com/definition/2192/edge-connector
11. https://sciencing.com/ic-socket-10029906.html
12. https://www.techspray.com/the-essential-guide-to-conformal-coating
13. https://learn.sparkfun.com/tutorials/integrated-circuits/all
14. http: // streamlinecircuits.ru / 2017/10/5-преимущества-оф-печатных плат /
15. http://www.interfacebus.com
16. https://www.pcbcart.com/article/content/PCB-introduction.html
17. https://www.printedcircuits.com/blog/the-differences-between-rigid-flex-and-rigid-flex-printed-circuit-boards/
18. https://www.syscomtechusa.com/simple-technology-driven-pcb-quality-control-methods/
19. https://redstarworldwide.com/printed-circuit-boards-guide/
20. https://cckautomations.com/printed-circuit-board-assemblies/
21. https: // ustek.ru / продукты / печатные платы /
22. https://www.pgftech.com/services/pcb-assembly/
23. https://www.printedcircuits.com/glossary/
24. https://www.electroprep.com/idc-connector-assemblies/

Печатные платы прочие изделия

Больше от Automation & Electronics

Производитель печатных плат — Электрические испытания печатных плат

Возможности электрических испытаний неизолированной печатной платы

Advanced Circuits, как регулярная часть процесса производства печатных плат, выполняет электрические испытания ваших печатных плат, чтобы гарантировать их качество.Ниже вы найдете полное объяснение того, как мы проводим эти тесты и что они означают. Как ведущий производитель печатных плат, мы заверяем вас, что мы следим за качеством здесь, на наших собственных предприятиях, где мы производим ваши печатные платы; мы не брокер. Ваш заказ на печатную плату изготовлен нами и протестирован нами, чтобы вы знали, что ваши печатные платы не имеют дефектов и соответствуют ожидаемым вами стандартам.

В настоящее время у нас есть два различных типа испытательного оборудования для тестирования ваших печатных плат; у нас есть несколько испытательных машин Everett Charles ATG, которые представляют собой летающие зонды, тестеры без приспособлений, а также у нас есть возможность универсального сетевого тестирования.В этих машинах используются приспособления, созданные специально для вашей печатной платы.

Тестирование неизолированной платы

Тестирование неизолированной платы включает в себя тесты емкости и сопротивления; каждая из наших машин использует комбинацию того и другого. Тестирование емкости для пустой платы включает в себя тестирование на обрыв и короткое замыкание путем «зарядки» цепи или плоскости, а затем зондирования каждой цепи для измерения наведенной емкости. При использовании этого метода возникают неточности из-за присущей вариативности изготовления печатных плат. Однако полевые измерения или полевые испытания для коротких замыканий используют очень похожий подход.

Испытания на сопротивление

Тестирование сопротивления измеряет сопротивление, обнаруженное в сети. Когда электрический ток течет по проводнику, столкновения электронов и атомов мешают потоку электронов. Это называется сопротивлением и измеряется в омах.

Хороший проводник имеет НИЗКОЕ сопротивление — при обычных температурах лучшим проводником является серебро, а на втором месте — медь. Величина сопротивления зависит от длины проводника и его площади поперечного сечения.Если у вас есть две цепи из одного материала и одинакового поперечного сечения, и одна из них в два раза длиннее другой — более длинная имеет ВДВОЕ большее сопротивление. Если у вас есть две цепи из одного материала и одинаковой длины, но одна в два раза толще другой — более толстый проводник будет иметь ПОЛОВИНУ сопротивления.

Таким образом, сопротивление пропорционально длине и обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника и рассеивает мощность в виде тепла.

Использование данных CAD / CAM

Advanced Circuits используют данные CAD / CAM для ВСЕХ тестовых программ и оптимизируют тестовые программы ATG и Trace, отвечая требованиям класса 2.Мы следуем рекомендациям спецификации IPC 9252 для процессов тестирования класса 2, что означает, что мы тестируем 100% сетей на плате на непрерывность и изоляцию (то есть на обрыв и замыкание) с помощью тестовой программы, созданной на основе ваших данных Gerber. Мы не тестируем 100% точек — мы оптимизируем средние точки сетей в соответствии со стандартом. Мы не используем ваши оригинальные данные Gerber — это не гарантирует 100% -ный тест.

Терминология электрических испытаний

• Тест 100% списка цепей: Проверка каждого «узла» в каждой цепи на плате.

• Тест на смежность: Тип теста для проверки изоляции между проводниками — тест на короткое замыкание. Программа, созданная с помощью программного обеспечения, которая проверяет сети, которые находятся в пределах допуска, установленного пользователем. Используются два метода — близость соседства и линия смежности сайта.

• Clam Shell Test: Обеспечивает одновременное тестирование обеих сторон платы одновременно. Эти типы приспособлений используются в тестерах с одной сеткой и тестерами с двумя сетками.Очень надежный метод тестирования пустой платы, потому что все точки тестируются одновременно.

• Комбинированное тестирование сетки / датчика : Использование тестовой последовательности с летающим датчиком для покрытия областей платы с мелким шагом и точками с высокой плотностью, в то время как тест сетки проверяет разделение питания на землю, сквозные отверстия и контактные площадки компонентов с более широким шагом.

• Сравнительный тест или тест золотой доски: Метод, использующий «основную» или заведомо исправную плату (KGB) для изучения программы и последующего тестирования других плат на соответствие программе изученного списка цепей.Плохой выбор с точки зрения точности теста — возможно, вы учите «плохую» доску.

• Проверка целостности цепи: Проверка того, что сопротивление между контрольными точками ниже указанного предела или максимального сопротивления непрерывности. Смотрите короткие и открытые тесты.

• Конец сети: Элемент, который является либо источником, либо завершением проводящей сети.

• Конечная точка: Контрольная точка или узел, которые необходимо протестировать для обеспечения 100% непрерывности и проверки изоляции.

• Полевой эффект и тест полевых измерений : относится к типу теста, в котором в качестве антенн используются большие сети для передачи определенного высокочастотного переменного тока с определенным напряжением. Остальные цепи проверяются, и те, которые имеют одинаковое напряжение для всех антенн, считаются закороченными, а затем повторно тестируются с использованием сопротивления закона Ома для проверки короткого замыкания.

• Flip Test: Состоит из двух отдельных независимых односторонних тестов на универсальной сетке.Тестирование одной стороны, затем другой. Если во время обоих тестов не будет проверено значительное количество точек, это может быть очень неточным методом.

• Тест с высоким потенциалом: Относится к тестированию высокого напряжения для проверки целостности цепи с высоким сопротивлением или утечки между плоскостями заземления и питания. Напряжения постоянного тока в диапазоне от 500 до 1000 вольт используются в течение определенного времени выдержки.

• Импеданс: Конструкция цепи и частота проходящего по ней тока по-разному влияют на проходящий через нее переменный ток.Сочетание этих эффектов и сопротивления проводника называется импедансом.

• Тест контроля импеданса: Устройство, называемое TDR (рефлектометр временной области), используется для проверки цепей, чтобы определить, находятся ли они в пределах ожидаемых допусков. Длина, расстояние между проводниками, ширина, высота и расстояние между проводниками влияют на импеданс.

• Тест в цепи: Тест выполняется после установки компонентов — проверка на короткое замыкание или разрыв, вызванных во время сборочных операций.

• Изолированная земля: Контрольная точка, не подключенная к какой-либо другой контрольной точке или сети. Также называется одноточечной сетью, синглетной сетью или без соединения.

• Сопротивление изоляции: Допуск сопротивления между неподключенными дорожками и / или контактами печатной платы.

• Земля: Часть проводящего рисунка, обычно используемая для соединения, присоединения компонентов или того и другого. Подушечки для поверхностного монтажа, контактные площадки для компонентов, золотые пальцы и т. Д.

• Утечка: Движение тока между двумя несоединенными проводниками, которые должны быть изолированы минимальным сопротивлением. Вызывает значительный «шум» в свойствах печатной платы.

• Средняя точка сети: Функция, которая не является ни завершением, ни источником взаимосвязанной сети

• Сеть: Полная строка точек или соединений от первой исходной точки до последней целевой точки, включая площадки и переходные отверстия.

• Net List: Список буквенно-цифровых местоположений, используемый для описания группы из двух или более точек, которые являются электрически общими

• Узел: Точка соединения между сетью и внешним устройством, например, компонентом или тестовым датчиком. См. Участок

• Тест открытия: Убедитесь, что ток течет от одного «узла» к следующему для каждой цепи на плате, снова путем измерения величины сопротивления проводника.

• Тест оптимизированного списка цепей: Проверьте каждый «конец цепи» для всех цепей на плате и выбранных промежуточных узлов на плате.

• Тест на короткое замыкание: Убедитесь, что ток НЕ течет между отдельными цепями, измерив величину сопротивления между ними.

IPC-9252 Рекомендации и требования к электрическим испытаниям незаполненных печатных плат

Раздел 4.4 гласит: Электрическое испытание на стопроцентную целостность и изоляцию — это подтверждение того, что фактическое электрическое соединение проводящих узлов соответствует проверенному эталонному источнику, включая, помимо прочего, цифровые данные CAD / CAM, эскизы эталонных образцов или выпущенные чертежи.

Раздел 4.4.6 Параграф Два Состояния: Вместо того, чтобы объявлять единственный метод правильным… эта спецификация определяет возрастающие уровни уверенности, основанные на увеличении количества электрических измерений… См. Таблицу 4.1.

Что такое печатная плата? Описание печатной схемы

Определение печатной платы и история печатной платы

Что такое печатная плата? Когда впервые появились печатные платы?

Мы создали эту страницу, чтобы помочь определить, что такое печатные платы, и проследить их историю до наших дней.Печатные платы, несомненно, прошли долгий путь с тех самых первых дней в 1942 году. Сегодня Advanced Circuits производит печатные платы с использованием новейших материалов, которые позволяют инженерам-разработчикам электроники миниатюризировать свои продукты и создавать их, способные выдерживать жесткие условия окружающей среды.

Чтобы достичь сегодняшнего положения, которое мы являемся третьим по величине производителем печатных плат в стране, с выдающейся надежностью и эксклюзивными услугами (бесплатное программное обеспечение для проектирования макетов печатных плат, PCB Artist и бесплатная проверка файлов, FreeDFM.com) должно было быть изобретение и история печатной платы. Мы приглашаем вас прочитать о происхождении печатных плат и о том, как они использовались на протяжении 20 и 21 веков.

Описание и история печатных плат

Чтобы определить, что такое печатная плата, мы должны оглянуться на историю, которая прослеживает эволюцию печатных плат до начала 20-го века. Первые патенты на печатные платы для «печатной проволоки» были выданы в начале 1900-х годов, но печатные платы, которые мы узнаем, впервые начали использоваться после Второй мировой войны.В 1925 году Чарльз Дукас из США подал заявку на патент на метод создания электрического пути непосредственно на изолированной поверхности путем печати через трафарет электропроводящими чернилами. Отсюда и название «печатная проводка» или «печатная схема». Австрийскому ученому доктору Полу Эйслеру приписывают создание первой действующей печатной платы в 1943 году. Она использовалась в качестве замены громоздкой проводки радиоламп.

Щелкните здесь , чтобы загрузить презентацию «Как построить печатную плату.»

Щелкните здесь , чтобы загрузить руководство по производству печатных плат.

Печатная плата — использовалась в 1920-х годах

Самые ранние печатные платы (печатные платы) изготавливались из таких материалов, как бакелит, масонит, многослойный картон и даже тонкие деревянные доски. Отверстия просверливались в материале, а затем к плате приклепывались или прикручивались плоские латунные «провода». Соединения с компонентами обычно выполнялись путем прижимания конца латунного следа к полой заклепке, а выводы компонента просто вдавливались в открытый конец заклепка.Иногда вместо заклепок использовались маленькие гайки и болты. Эти типы печатных плат использовались в ранних ламповых радиоприемниках и граммофонах в 1920-х годах.

К 50-м и началу 60-х годов стали появляться ламинаты, в которых использовались различные типы смол, смешанные со всеми видами различных материалов, но печатные платы все еще оставались односторонними. Схема была на одной стороне платы, а компоненты — на другой. Преимущества печатной платы над громоздкой проводкой и кабелями сделали ее лучшим выбором для новых продуктов, выводимых на рынок.Но наибольшее влияние на эволюцию печатной монтажной платы оказали правительственные учреждения, отвечающие за новое оружие и коммуникационное оборудование. В некоторых приложениях использовались компоненты с проволочным концом. Вначале выводы компонентов удерживались на плате с помощью небольших никелевых пластин, приваренных к выводу после того, как он был пропущен через отверстие.

Печатная плата — эволюция производственного процесса

Со временем были разработаны процессы, позволяющие наносить медь на стенки просверленных отверстий.Это позволило электрически соединить цепи с обеих сторон платы. Медь заменила латунь в качестве предпочтительного металла из-за ее способности проводить электрический ток, относительно низкой стоимости и простоты производства. В 1956 году Патентное ведомство США выдало патент на «Процесс сборки электрических цепей», который был запрошен небольшой группой ученых, представленных армией США. Запатентованный процесс включал использование основного материала, такого как меламин, на который был надежно ламинирован слой медной фольги.Схема разводки была сделана, а затем сфотографирована на цинковую пластину. Пластина использовалась для создания печатной формы для офсетной печатной машины. Кислотостойкие чернила были напечатаны на стороне платы с медной фольгой, которая была протравлена ​​для удаления обнаженной меди, оставив «печатную проволоку» позади. Другие методы, такие как использование трафаретов, растрирование, ручная печать и штамповка, также были предложены для нанесения рисунка чернилами. Затем с помощью штампов пробивались отверстия по шаблону, чтобы соответствовать положению выводов или клемм компонентных проводов.Выводы вставлялись в отверстия без покрытия в слоистом материале, а затем карта погружалась или плавала в ванне с расплавленным припоем. Припой покрывает дорожки, а также соединяет выводы компонентов с дорожками.

Они также использовали луженые люверсы, заклепки и шайбы для крепления различных типов компонентов к плате. В их патенте даже есть рисунок, на котором показаны две односторонние доски, уложенные друг на друга с зазором, удерживающим их друг от друга. На верхней стороне каждой платы есть компоненты, и один компонент показан с выводами, проходящими через верхнюю плату в отверстия на нижней плате, соединяющими их вместе, грубая попытка сделать первый многослойный.

С тех пор многое изменилось. С появлением процессов гальваники, которые позволили покрыть стены отверстий, появились первые двухсторонние доски. Технология контактных площадок для поверхностного монтажа, которую мы ассоциируем с 1980-ми годами, фактически изучалась двадцатью годами ранее, в 60-х годах. Паяльные маски применялись еще в 1950 году, чтобы уменьшить коррозию следов и компонентов. На поверхность собранных плат были нанесены эпоксидные компаунды, аналогичные тому, что мы теперь знаем как конформное покрытие.В конце концов, перед сборкой плат на панели наносили трафаретную печать. Участки, предназначенные для пайки, на экранах были заблокированы. Это помогло сохранить платы в чистоте, уменьшить коррозию и окисление, но оловянно-свинцовое покрытие, используемое для покрытия следов, плавится во время процесса пайки, вызывая отслаивание маски. Из-за большого расстояния между следами это считалось скорее косметической проблемой, чем функциональной проблемой. К 1970-м годам схема и промежутки становились все меньше и меньше, а покрытие из олова / свинца, которое все еще использовалось для покрытия дорожек на платах, начало сплавлять дорожки во время процесса пайки.

Способы пайки горячим воздухом начали применяться в конце 70-х, позволяя удалять олово / свинец после травления, что устраняет проблему. После этого на медные цепи без покрытия можно было нанести паяльную маску, оставив свободными только отверстия и контактные площадки для покрытия припоем. По мере того, как отверстия продолжали уменьшаться, а следы становились более плотными, растекание паяльной маски и проблемы с регистрацией вызывали проблемы с масками из сухой пленки. В основном они использовались в США, в то время как первые фото-маски разрабатывались в Европе и Японии.В Европе чернила «Probimer» на основе растворителя наносились методом шторного покрытия всей панели. Японцы сосредоточились на экранных процессах с использованием различных LPI, проявленных на водной основе. Все три типа масок использовали стандартные блоки УФ-экспонирования и фотоинструменты для определения рисунка на панели. К середине 1990-х годов жидкие фотоизображающие маски на водной основе доминировали в отрасли со специализированным оборудованием, разработанным специально для их применения.

Повышенная сложность и плотность, которые привели к развитию паяльной маски, также вынудили появление слоев медных дорожек, наложенных между слоями диэлектрических материалов.1961 год ознаменовал первое использование многослойных печатных плат в Соединенных Штатах. Развитие транзистора и миниатюризация других компонентов привлекали все больше и больше производителей к использованию печатных плат для растущего числа потребительских товаров. Аэрокосмическое оборудование, летная аппаратура, компьютеры и телекоммуникационная продукция, а также системы защиты и вооружение — все стало пользоваться преимуществом экономии места, обеспечиваемой многослойной печатной платой. Устройства для поверхностного монтажа разрабатывались с учетом размера и веса сравнимых компонентов со сквозными отверстиями.После изобретения интегральных схем печатная плата продолжала сокращаться почти во всех смыслах. На смену жестким платам и кабелям пришли гибкие печатные платы или комбинации жестких и гибких печатных плат. Эти и другие достижения сохранят производство печатных плат в динамичной области на долгие годы.

Почему паяльная маска зеленого цвета для печатных плат?

Вы когда-нибудь задумывались, почему паяльная маска почти на каждой печатной плате зеленого цвета? Что ж, кажется, есть множество необоснованных причин.Все, от участия правительства США в разработке и использовании первых печатных плат до того, насколько легко это было для ваших глаз в течение долгих часов ручной сборки первых плат.

Вот самое правдоподобное объяснение, которое я слышал. В оригинальных масках использовалась базовая смола «коричневато-желтого цвета» и отвердитель более глубокого мутно-коричневого цвета. Когда они были смешаны вместе, они получили медово-коричневый цвет, который, по-видимому, не очень аппетитный. Они попытались добавить красные пигменты, но они стали ржавого цвета самана, а использование синего просто сделало его более темно-коричневым.Ни один из них не был очень привлекательным цветом. Поскольку в то время ламинат имел зеленый оттенок, они попытались добавить больше желтого и немного синего, и в итоге получили приемлемый зеленый цвет. Он стал стандартным цветом, который мы используем до сих пор.

Как работают печатные платы

Технологии — одно из самых глубоких изобретений человечества, преобразующих наше существование во всех аспектах нашей жизни. История — прекрасное тому подтверждение. От начала «Старого каменного века» до сегодняшнего «Нового века» мы прошли долгий путь.«Эволюция технологий» — это путь нашего социального и культурного роста с момента открытия огня, который стал важным катализатором в формировании того, как мы живем, действуем и думаем. В нашей технологической эволюции было много этапов, которые привели нас к нынешнему состоянию комфорта и удобства.

Но если вернуться к истории, то этот комфортный образ жизни, возможно, был бы невозможен без печатных плат. Это означает, что без печатных плат наша жизнь была бы совсем другой.От средств связи до развлекательных технологий, от обороны до транспорта, здравоохранения, образования и во всех сферах нашей жизни печатные платы играют жизненно важную роль в современной жизни. Эти небольшие платы не только лежат в основе каждого электронного устройства, но и играют динамичную роль в каждой отрасли, которая опирается на технологии или определяется технологиями.

Что такое монтажная плата?

Проще говоря, печатная плата — это печатная плата, имеющая электропроводящие пути, называемые «дорожками», которые соединяют электронные компоненты друг с другом.Печатные платы — одно из важнейших изобретений, ознаменовавших появление электронных технологий. С развитием технологий сложность этих плат также изменилась, но основная концепция осталась прежней.

в том виде, в каком мы их знаем сегодня, являются результатом многих изобретений, открытий и усовершенствований, которые ознаменовали собой развитие современных технологий.

Упростите процесс

значительно упрощают процесс электромонтажа, заменяя многие компоненты, которые когда-то приходилось соединять с помощью припоя или кабеля, на более простые и легкие в сборке печатные платы.Печатные платы состоят из множества компонентов и сами стали сложными и сложными, иногда с 30 или более слоями. Слои печатной платы связаны между собой дорожками, при этом некоторые слои предназначены, например, для обеспечения питания, а другие — для усиления электронных сигналов.

Эти компоненты могут быть простым транзистором или такими сложными, как микропроцессор, который представляет собой сложную интегральную схему с миллиардами транзисторов. Следы на печатных платах должны быть как можно короче, чтобы предотвратить потери энергии, поэтому печатные платы построены на плоской поверхности, покрытой медью для обеспечения проводящих путей.Эти дорожки находятся либо сверху, либо снизу платы, в зависимости от того, как нужно сократить длину дорожки. Важным преимуществом печатных плат является то, что они обеспечивают простой способ добавления и замены компонентов без особых хлопот. Это достигается за счет использования разъемов на печатных платах, которые обеспечивают среду, в которой печатные платы могут быть вставлены в материнскую плату. Точно так же в печатные платы можно вставить несколько печатных плат. Печатные платы — основа всей электроники.Работа балансировщиков нагрузки, источников питания, принтеров, лифтов, телефонов, фонарей и почти всего электронного оборудования зависит от печатных плат.

Подробная история печатной платы

Как работают печатные платы

Платы с фиксированными контактами существуют примерно с 1800-х годов. Одна из самых первых известных печатных плат была произведена Владимиром Зворыкиным еще в 1924 году. Однако он не запатентовал ее, поэтому она стала общественным достоянием. Другие изобретатели также разработали печатные платы.

Примерно в 1927 году была разработана концепция «сварки»; сварка соединений на печатной плате считалась более простой, дешевой и имела более высокий стандарт качества, чем ручная двухточечная разводка. Примерно в 1940 году производители радио, такие как RCA и Philco, увидели коммерческий потенциал печатных плат и начали использовать их в своих схемах.

Между 1940 и 1970 годами признание печатных плат возросло, особенно в военных приложениях, компании, занимающиеся электроникой, производили свои собственные печатные платы в соответствии с потребностями своих клиентов.Примерно в 1971 году печатные платы использовались более чем в 80% всех радиоприемников и телевизоров. Интересно отметить, что клавиатура пишущей машинки IBM Selectric была сделана на печатных платах, а затем припаяна и установлена ​​на место. В ходе этого процесса было обнаружено, что технология защелкивающейся сборки позволяет производить печатные платы гораздо дешевле и с жесткими допусками. В 1974 году Бревет Хевнеру было предоставлено право на разработку и производство «технологической печати», а в 1976 году С. Филип Вуд изобрел технологию «поверхностного монтажа».Эти изменения привели к тому, что к 1990 году технология печатных плат (ПП) была обнаружена в большинстве бытовых электронных товаров, компьютеров и телекоммуникационных продуктов.

Современные печатные платы

Сегодня существуют технологии, которые позволяют производителям изготавливать печатные платы даже меньшего размера с значительно увеличенной вычислительной мощностью и электронными деталями. Миллиарды долларов вкладываются в новые виды схемных плат, многие по-прежнему основаны на проверенных технологиях, но отрасль прогрессирует.Индустрия беспроводных, миллиметровых волн и микроволновых плат сейчас работает на гигабитных скоростях, и многие такие разработки возможны.

Таким образом, печатные платы со временем эволюционировали от простых к сложным, но их важность в нашей повседневной жизни нельзя недооценивать, поскольку они сыграли важную роль в формировании нашей сегодняшней жизни. До изобретения печатных плат все электронные машины были автономными, и несколько электронных машин были собраны вместе и затем соединены друг с другом с помощью того, что сейчас называется «патчем» или «кабелем».Но сегодня, благодаря развитию печатных плат, электроника стала дешевле, меньше, эффективнее, проще в производстве и даже быстрее в использовании. А с ускорением темпов технологического развития и продвижением технологических знаний, инноваций и прогресса в ближайшие годы будет наблюдаться все больше и больше таких изменений.

Как работают схемы?

родилась в эпоху пара и никогда не оказывала большего влияния на человеческую жизнь, чем сегодня.

Схема может показаться сложной, но, говоря простым языком, схемы переводят электронные инструкции в механическое действие — например, двигатель или свет. На начальных этапах нашего технологического существования схемы были очень простыми. Однако по мере развития науки и изобретений все изменилось. Наш технологический словарь расширился, и мы научились использовать многие другие слова, такие как «оборудование», «программное обеспечение», «кэш-память», «аналоговый» и, что наиболее важно, «электроника».Работа электроники заключается в переводе информации из одной формы в другую и в упрощении процесса одновременного использования множества точек для выполнения одной функции. Со временем печатные платы позволят нам это сделать.

Общие сведения об электронных схемах

Чтобы понять электронные схемы, нам нужно вкратце понять, как они работают. Все, что знают электрики, все их правила (основанные на теории) сводятся к четырем фундаментальным законам переноса заряда.

Прежде всего, это принцип непрерывности — поток энергии между двумя точками.

Во-вторых, у нас есть принцип сохранения заряда — общее количество электричества постоянно.

В-третьих, у нас есть принцип свободы заряда — электрические заряды могут добавляться и удаляться с материалов. Наконец, у нас есть принцип передачи энергии — электрические заряды могут передавать энергию. Эти основные законы являются основой каждой известной нам цепи, а также объясняют простые принципы, которые мы обсуждали ранее.

Любая схема состоит из трех частей.Есть источник питания, и от этого источника идут два провода. Следуйте за проводами, и вы придете к резистивной нагрузке; эта нагрузка — это то, что мы обычно видим в цепях питания — двигатели, освещение и т. д. По сути, цепь состоит из проводников, которые являются либо проводами в случае меди, либо медью и пластиком в случае печатной платы, нагрузки, и переключатель. Кроме того, в силовой цепи есть еще и выключатель.

Первый закон электричества — принцип непрерывности. Электричество следует по пути наименьшего сопротивления; если есть единственный провод, нет более легкого пути для электричества, скажем, кроме пути.Это означает, что электричество проходит через весь провод и выходит на другом конце. Это называется «непрерывным» или «фиксированным» контуром.

В более сложных цепях электричество проходит по нескольким путям, и именно здесь законы электричества становятся очень важными. Можно ограничить поток электроэнергии в любой цепи, чтобы передавалась только определенная сумма.

Принцип сохранения говорит нам простой ответ на этот вопрос — провод должен выдержать такое количество, чтобы возникло продолжительное короткое замыкание.Это называется «делением напряжения». Мы также можем помещать в металл примеси, которые действуют как резисторы. Это позволяет напряжению проходить, но только до определенной точки, и когда примеси не позволяют электричеству достигать конца провода, создается «замкнутая» цепь. В замкнутой цепи ток меняет направление, но напряжение остается прежним.

могут использоваться для передачи большого количества энергии. Процесс «деления напряжения» делает это безопасным, так как только часть мощности проходит через провод в любой момент времени.Кроме того, при обрыве цепи питание нагрузки не поступает. Также важно отметить, что во всех типах цепей ток ограничен. Это ограничивает продолжительность подключения схемы, а схемы, которые предназначены для жесткой проводки, имеют максимальную длину, которую можно подключать.

Последний процесс — это создание замкнутого цикла. Это называется принципом передачи энергии и представляет собой незначительную вариацию принципа непрерывности. Если петля из проволоки сформирована правильно, ток будет непрерывно течь через петлю.Можно преобразовать энергию в тепло и другие коммунальные услуги, как в электрическом тостере, чтобы сам провод мог удерживать большое количество энергии.

Этот принцип также объясняет, почему эту энергию можно передавать обратно по проводу. Это происходит по принципу непрерывности. До сих пор мы обсуждали только сопротивление в металлической проволоке, но также можно использовать резисторы из твердых материалов, таких как стекло. Сопротивление у каждого разное, и при соблюдении принципа непрерывности ток может проходить по проводу.Даже если провод может не выполнять желаемую задачу, при правильных условиях он потенциально может быть использован для получения другого эффекта. Изобретение графита и углеродных волокон произвело революцию в способах передачи энергии из одного места в другое, и теперь они используются в компьютерных платах.

8 типов печатных плат

имеют печатные платы и предназначены для использования в электронике. Самые первые печатные платы, когда они были изобретены, производились для военных целей.Но теперь они встречаются повсюду: в радиоприемниках, хитроумных устройствах, машинах и даже в наших телефонах и компьютерах. Чтобы понять, как работают эти печатные платы, нужно понимать, как они сделаны. Сырьем, используемым для производства некоторых печатных плат, является материал G10 или эпоксидная смола, армированная стекловолокном класса FR4. Однако обратите внимание, что не все типы печатных плат используются во всех вышеупомянутых приложениях. Существует восемь различных типов печатных плат, которые различаются по своему применению в электронной промышленности.Давай обсудим их.

1. Односторонние печатные платы:

Эти типы печатных плат очень универсальны. Односторонняя печатная плата — это, вероятно, то, к чему большинство из нас привыкло. Он очень распространен и используется практически в любых электронных схемах. В односторонней печатной плате есть два слоя проводящего материала, которые проложены взад и вперед для соединения с электронными частями используемого устройства. Толщина печатной платы играет большую роль в определении электронных компонентов, которые могут быть в ней использованы.Затем на эти два слоя накладывается изоляция, которая затем помещается в фрезерный станок для печатных плат. Фрезерный станок для печатных плат вырезает необходимые отверстия и формы в печатной плате, создавая электронную плату, которую можно использовать в любом устройстве или машине, в которой пользователь хочет, чтобы она находилась.

2. Двусторонние печатные платы:

Двусторонние печатные платы представляют собой печатные платы с обеих сторон, что означает, что на обеих сторонах печатной платы имеются одинаковые компоненты. Процесс изготовления односторонней печатной платы также может быть адаптирован для двусторонней платы.Материалы, используемые для этого типа платы, немного дороже, но они более эффективны в своем применении, чем простая плата, поскольку ее можно использовать в более сложных схемах. Такие технологии, как технология сквозных отверстий и технология поверхностного монтажа, широко используются в двусторонних печатных платах, чтобы соответствовать всем компонентам с двух сторон.

3. Многослойные печатные платы:

Многослойная печатная плата (PCB) изготавливается путем объединения двух или более двухсторонних схем на одной печатной плате.Имея 4L, 6L, 8L и даже 12L, эти печатные платы имеют разные компоненты на всех уровнях и выглядят очень иначе, чем обычная двусторонняя печатная плата. Состоящие из нескольких слоев изоляционного материала и меди, многослойные печатные платы чаще всего используются в реальном мире и встречаются практически во всех типах электронных устройств. В этих печатных платах используются технологии как поверхностного монтажа, так и сквозные отверстия для соединения компонентов с металлическими слоями.

4. Жесткие печатные платы:

Печатные платы такого типа являются наиболее прочными печатными платами.Они используются во многих различных приложениях. Жесткие печатные платы, обычно изготовленные из термопласта, используются для обеспечения прочности и долговечности. Эти печатные платы используются в аэрокосмической промышленности и в некоторых из самых передовых военных технологий. Они также используются на коммерческих предприятиях и используются для выполнения многих задач.

5. Гибкие цепи:

Flex похожи на печатные платы, но они сделаны из другого материала, который более гибок, чем другие типы печатных плат.Эти схемы используются в небольших сборках и обычно используются для соединения с простым электронным устройством. Эти типы печатных плат очень гибкие и могут выдерживать даже очень высокие температуры.

6. Жесткие гибкие печатные платы:

Эти печатные платы представляют собой гибрид жестких и гибких печатных плат. По прочности они не уступают жесткой печатной плате, а также очень гибкие, как гибкие печатные платы. Таким образом, они используются в схемах, требующих гибкости и долговечности. Эти печатные платы с жестким сердечником и гибкой полиимидной пленкой предназначены для использования в определенных технологических приложениях, требующих обоих вариантов.

7. Высокочастотные печатные платы:

Эти типы печатных плат используются в схемах с очень быстрыми микропроцессорами, работающими на очень высоких скоростях. Эти печатные платы могут работать на частоте до 2 ГГц, что очень быстро для печатной платы и часто используется в высокопроизводительных компьютерах, предназначенных для быстрых вычислений и многого другого. Они используются во многих сетевых приложениях, поскольку используются для максимально быстрого доступа в Интернет.

8. Печатные платы с алюминиевой основой:

Эти печатные платы предназначены для использования в конструкциях, использующих большое количество электромагнитной энергии.Алюминиевая основа в печатных платах этого типа является причиной их прочности. Они очень распространены и используются во многих приложениях. Их можно использовать даже при очень высоких температурах, и они очень прочные. Есть также несколько сборников сэндвич-панелей с алюминиевой подложкой, которые используются для придания еще большей прочности этим типам печатных плат.

Как сделать печатную плату?

Печатная плата или печатная плата является сердцем электронной схемы, которая управляет схемой устройства и обеспечивает питание устройства.Теперь вы можете подумать, что две токопроводящие пластины или квадраты металла, обрезанные до определенного размера, с определенным количеством меди в каждой, звучат как печатная плата. Но причина, по которой печатные платы называются печатными платами, заключается в их сложности и точности. Печатные платы — это сложные научные творения, на которых собрано множество электронных компонентов. Хотя точное количество слоев печатной платы варьируется, факт остается фактом: всегда есть несколько слоев. Перечислены шаги, для которых необходимо выполнить монтажную плату:

Первый шаг:

Выбор количества слоев и размера печатной платы — это первый шаг.Студия дизайна печатных плат — идеальное место для начала, если вы хотите создать дизайн своей печатной платы.

Второй шаг:

Вы должны выбрать желаемый тип платы, а также стиль монтажных отверстий и пассивов. На доску наносится металлическая обшивка. Он обладает высокой проводимостью, а также блокирует электромагнитное поле даже над отверстиями.

Третий этап:

Подготовка платы для компонентов, после чего начинается разводка и установка печатной платы.Этот процесс продолжается до завершения маршрутизации.

Четвертый шаг:

После завершения компоновки голая плата протравливается, что подразумевает удаление деталей, которые не нужны в почти пустой печатной плате. Каждое отверстие проделывается с помощью лазерного сверла. Эти отверстия предназначены для размещения электронных компонентов. Просверленные отверстия снова протравливаются химикатами, и нежелательный резистивный материал растворяется.

Пятый шаг:

Затем плата моется и сушится, после чего компоненты припаиваются к плате в автоматическом режиме.Затем он проверяется, чтобы убедиться, что он работает должным образом. Как только это будет сделано, ваша печатная плата будет готова.

Помните, что это лишь верхушка айсберга, поскольку одна из жизненно важных функций печатной платы — это возможность легко соединять различные части устройства. Все, что воспринимается людьми, является продуктом их мыслей. Итак, если мы будем думать, исследовать и искать больше, мы обязательно найдем новые и улучшенные способы создания все более и более совершенных вещей, включая печатные платы.А с развитием технологий схемотехнике не будет конца.

Вывод:

представляют собой сложные специализированные платы массового производства, которые имеют множество известных и регулярно используемых разновидностей. Печатные платы используются практически во всех известных нам электронных устройствах. Именно по ним работают наши электронные устройства, и они позволяют нам использовать те удивительные технологии, которые есть сегодня.

Позвоните нам сегодня, чтобы получить БЕСПЛАТНУЮ консультацию по вашему проекту. У нас есть команда опытных инженеров, способных разработать проект для решения вашей следующей сложной производственной задачи.

Производитель печатных плат — Высокотехнологичные решения для печатных плат

Наша цель — от сложной многослойной платы до двухсторонней конструкции для поверхностного монтажа — предоставить вам качественный продукт, который соответствует вашим требованиям и является наиболее экономичным в производстве. Наш опыт в области стандартов IPC Class III, очень строгие требования к чистоте, тяжелая медь и производственные допуски позволяют нам предоставлять нашим клиентам именно то, что им нужно для их конечного продукта.

Рекомендуемые решения для продуктов

Поставка качественных печатных плат с 1952 года

Более 65 лет Epec продолжает свои традиции совершенствования в разработке и производстве печатных плат. Наша надежность и финансовая стабильность сделали нас ведущим поставщиком высокопроизводительных решений для печатных плат, требующих срочного решения. Мы поддерживаем более 5000 активных клиентов, которые представляют широкий спектр ведущих производителей оригинального оборудования (OEM) и компаний по производству электроники (EMS) в автомобильной, коммуникационной, медицинской, военной, аэрокосмической отраслях и отраслях портативных устройств.

Наши изготовленные на заказ печатные платы производятся с высочайшим качеством. Наша команда инженеров может работать с вами, чтобы проанализировать ваш проект, чтобы убедиться, что печатные платы могут быть изготовлены с высочайшим качеством при оптимальных общих затратах.

См. Сообщение в нашем блоге «Печатные платы в нашей крови», чтобы узнать больше о нашей приверженности индустрии печатных плат.

NetVia Group — компания Epec

NetVia Group была основана более 35 лет назад и является надежным производителем высокотехнологичных печатных плат, чувствительных к срокам, для OEM-производителей в самых требовательных отраслях промышленности с производственным центром в Ирвинге, штат Техас.

Почему 65 лет опыта производства печатных плат имеют значение

Истинное понимание новейших технологий в разработке и производстве печатных плат гарантирует, что наши клиенты получат то, что они хотят, когда они этого хотят, и без промедления. Будь то быстрая доставка, надежное и стабильное производство высокотехнологичных печатных плат или конкурентоспособная цена, мы можем помочь вам достичь ваших целей.

Каждый выбор конструкции печатной платы будет влиять на вашу цену и поставку, поэтому наша цель всегда состоит в том, чтобы определить приоритеты клиентов, а затем создать решение на основе этих приоритетов. Предлагая такие вещи, как бесплатные обзоры файлов печатных плат DFM (Design for Manufacturing), техническая поддержка 24/7, покрытия Electrolytic Hard Gold / Soft Gold / ENIG, сертификация MIL-PRF / AS9100 и многие другие, Epec Engineered Technologies имеет опыт, чтобы удовлетворить твои нужды.

Advanced HDI, Stacked Microvias, Multilayer Advanced RF / Microwave, лазерные просверленные микропереходы, платы резонаторов, тяжелая / экстремальная медь, переходные отверстия в контактных площадках, DOD / ITAR и многое другое в рамках наших стандартных возможностей позволяет нам быстро предоставить нашим клиентам печатные платы высочайшей технологии.

Посмотреть наш недавний вебинар

Quick Turn PCBs — Почему опытная цепочка поставок имеет значение

Посмотреть слайд-колоду можно здесь.

Цитируйте и заказывайте свои печатные платы в Интернете с помощью InstantPCBQuote

InstantPCBQuote, наш онлайн-инструмент для расчета цен и заказа как жестких печатных плат, так и гибких схем, предлагает варианты более высоких технологий, доступные онлайн. У нас есть 16-слойная конструкция с управляемым импедансом с внешним грузом из меди 4 унции или глухие и заглубленные переходные отверстия.

Наш онлайн-инструмент для расчета цен и заказа позволяет вам получить высокотехнологичную печатную плату, которая вам нужна как для прототипа, так и для серийного производства.

Начните расценки на свои печатные платы в Интернете

InstantPCB

СКИДКА 20% на 1-й и 2-й заказ

с бесплатными инструментами и тестированием для печатных плат навсегда