Из чего делают печатные платы

Из Чего Сделаны Печатные Платы

Из Чего Сделаны Печатные Платы, ПП являются частью любого гаджета, который может быть у нас под рукой. Неважно, смартфон это или простой калькулятор, их функционирование напрямую зависит от ПП.

Знаете ли вы из чего сделаны печатные платы? В чем разница между ПП и СПП? Открывали ли свой iPhone хотя бы раз, чтобы увидеть, что внутри? Вы найдете лишь пару компонентов: от цифрового преобразователя и аккумулятора, до пайки и, конечно же, ПП. Плата – это то, что заставляет ваш iPhone работать и любое повреждение может стать причиной того, что телефон просто-напросто не включится снова. Компактная конструкция печатной платы iPhone X, к примеру, поразила многих аналитиков и технических специалистов. Это инженерный подвиг, превзойти который многие компании не способны до сих пор.

Итак, что же делает печатные платы такими уникальными? Что отличает одну плату от другой? Из чего они состоят?

Мы подготовили для вас это руководство, которое поможет вам узнать больше о материалах, из которых производят ПП. Вы также сможете увидеть этот процесс своими глазами. Давайте начнем с того, что посмотрим, из чего сделаны эти платы. Далее же мы узнаем, как можно собрать печатную плату самостоятельно.

1、Из Чего Сделаны Печатные Платы

Печатные платы также известны как ПП. Они приводят в действие различные электронные устройства и электрическое оборудование, которым мы пользуемся ежедневно. Большинство ПП состоят из двух или более слоев, в зависимости от сложности и характера устройства, в котором они будут использоваться.

В сборке ПП используются разнообразные материалы. Один слой может быть сделан из стекловолокна или смолы, полученной из бумаги. Другие материалы вроде меди, паяльной маски и слоев шелкографии, также успешно применяются в производстве.

В следующем разделе мы непосредственно узнаем о материалах, из которых изготавливают ПП.

Изображение 1: ПП

2、Из Каких Материалов Сделаны Печатные Платы

ПП обычно состоит из четырех слоев, которые соединены с помощью нагрева, давления или других способов. Эти слои состоят из подложки, меди, паяльной маски и шелкографии.

Подложка обычно изготавливается из стекловолокна, также известного как FR4. FR относится к антипирену и служит основой ПП. Подложка – самый толстый слой любой ПП несмотря на то, что толщина каждой платы уникальна. Этот слой обеспечивает ПП необходимую жесткость.

Однако иногда её могут делать из гибких материалов. В последнее время для создания подложки используется много инновационных материалов, некоторые из них на растительной основе.

Также для её создания могут использовать эпоксидные и фенольные смолы. Платы из эпоксидной смолы термочувствительны, а некоторых случаях могут вовсе лишиться ламинации. Вы с легкостью можете опознать такие дешевые платы благодаря их специфическому запаху. Также к материалу необходимо припаять компоненты.

Изображение 2: Материал ПП

Вы можете найти такие материалы в дешевых устройствах и электронике. Подложки, изготовленные из низкокачественных материалов, вроде фенольной смолы, имеют низкое термическое разложение, а потому часто расслаиваются. Они также могут выделять дым и обугливаться, если долго держать на них паяльник.

Следующий слой, который необходимо нанести – медь, которую покрывают промышленным клеем или подвергают термообработке. Слой меди может находиться как с одной стороны ПП, так и по обе стороны от подложки. Простые устройства используют ПП, где слой меди расположен только на одной стороне. Слои меди гораздо тоньше и нежнее подложки.

Вес используемой в ПП меди измеряется в унциях. Стандартный вес меди для ПП составляет 1 унцию.

Количество меди на ПП определяет количество обмениваемой платой энергии.

Верхний зеленый слой ПП, также известный как паяльная маска, наносится поверх слоя меди и служит для контакта с другими электрическими компонентами. Сверху слоя меди находится слой шелкографии, который нужен для создания меток и этикеток, которые помогают размещать компоненты на плате.

Далее мы узнаем, как создать свою печатную плату с помощью специального программного обеспечения.

3、Печатные Платы на Заказ

Мы знаем, что ПП это сложная конструкция и что новичкам может быть непросто спроектировать её самостоятельно. Поэтому первое, что вам понадобится в этом деле – надежное ПО для создания чертежа платы.

В качестве такой программы вы можете использовать Eagle от Cadsoft Computer, она прекрасно подойдет для такого рода задач.

Подготовьте Схематический Рисунок

Для создания ПП вам необходимо подготовить схематический рисунок. Воспользуйтесь библиотекой компонентов в программе и разместите их на холсте. Теперь вам нужно соединить контакты вместе с линиями, которые символизируют электрические соединения.

Один и тот же номер детали может слегка запутать вас, хоть и у вас и будет несколько вариантов на выбор. Различные пакеты могут включать чип для поверхностного монтажа или корпус DIP. Если вы любитель или делаете проект своими руками, есть смысл выбрать корпус типа SIP или DIP.

Вы сможете легко их найти, и они гораздо удобнее, чем устройства для поверхностного монтажа, предназначенные для коммерческого применения.

В режиме схемы некоторые опции могут выглядеть похоже. Однако все будет выглядеть иначе, если вы переключитесь на режим макета, чтобы начать проектирование.

Вам нужно будет обеспечить необходимые сигналы заземления и питания помимо размещения ваших соединений и компонентов. Для работы вы можете использовать такие функции, как GND, VDD и VCC из библиотеки Eagle.

Не стоит забывать и о разъемах, которые позволят подключить к плате заземление и источник питания. На этом этапе можно добавить стороннее устройство на ваше усмотрение, такое как потенциометр или светодиоды.

После этого ваш дизайн должен пройти проверку электрических правил или ERC. Тест нужен, чтобы убедиться, что нет никаких серьезных ошибок, которые бы могли повлиять на работу платы.

Некоторые из проблем, с которыми вы можете столкнуться, — подключенные провода, которые таковыми на самом деле не являются. В Eagle можно проверить наличие маленьких точек, обозначающих точки пересечения проводов.

Кроме того, может отсутствовать подключение с заземлением или источником питания. Вам следует помнить, что автоматические тесты не помогут вам понять сможет ли плата выполнять свои функции, но всегда подтвердят правильность дизайна электрических свойств.

Изображение 3: Принципиальная Схема и Вид Макета

Активация Режима Макета

После того, как вы закончили со схематическим рисунком, можно переходить в режим макета. После того, как вы переключитесь, то заметите, что все компоненты расположились случайным образом. Вы также увидите, что провода подведены непосредственно к контактам.

Чтобы придать картине смысла, передвигайте компоненты, пока они не станут на свои места. К примеру, вы можете переместить разъемы к границам, что довольно очевидно. Тем не менее, у вас все еще много работы впереди. Итак, вы должны назначить сигналы к слоям, но помните, что слои не должны соприкасаться друг с другом.

Версия Eagle для профессионалов имеет функцию авто-раскладки, что позволяет направить все сигналы, сделав лишь один клик.

Однако для пользователей со стандартной версий, все настройки придется проводить вручную. Вы также можете воспользоваться советами производителя ПП, чтобы разобраться во всем.

После того, как вы назначили все сигналы, самое время переходить к DRC или проверке дизайна схемы. Проверка позволяет убедиться в том, что отверстия будут находиться рядом с сигнальной линией. Также это позволит вам узнать, правильно ли расположены дорожки относительно друг друга и границ платы.

Вы можете настроить правила или запросить у поставщика ПП файл, который можно интегрировать с Eagle с указанными значениями DRC. Далее вы можете выгружать файлы дизайна, если ваш проект успешно пройдет DRC.

Вы должны использовать отдельный слой, чтобы добавить надписи шелкографии. Распечатка поможет вам узнать, какой компонент, где располагается, благодаря номерам деталей и схемам. Это позволит вам избежать ошибок вроде размещения резистора 100 кОм вместо 1 кОм.

Файл Gerber расшифрует язык проектирования ПП, кроме того, у каждой платы может быть несколько исходных файлов. У вас будет отдельный файл со спецификациями контактных площадок и разные файлы для каждого слоя. Файлы сверления также будут содержать рекомендации этого процесса.

Далее вы можете отправить дизайн-файлы производителю, а он с помощью другой программы представит конечный вид слоев. Кроме того, вы сможете выяснить, соответствуют ли компоненты размерам отверстий.

Таким образом вы подошли к финальной стадии создания печатной платы с помощью специального ПО. В следующем разделе мы поговорим о том, как производители изготавливают ПП.

Изображение 4: Вид Макета

4、Как Делаются Печатные Платы

Теперь, когда вы прочли предыдущий раздел, вы знаете, каким образом спроектировать ПП. Технология создания ПП довольно непростая и требует выполнения большого количества шагов. Кроме того, вам следует выбрать производителя, у которого есть все необходимое для производства оборудование. Мы в деталях разберем процесс сборки ПП.

1. Создание Подложки

Представьте, что ПП – это что-то на подобии сэндвича, который состоит из нескольких слоев. Основной материал в середине платы – это подложка. Он также отвечает за ширину ПП. Вы можете посмотреть на ПП под углом и заметите, что подложка является самым толстым слоем.

Обычно подложка ПП делалась из стекловолокна, что обеспечивало нужный уровень жесткости. Но теперь можно найти подложки из гибких материалов. Они могут быть совершенно разными, но стандартным вариантом является специальный пластик, способный выдерживать высокие температуры.

Обычно материал для подложки находится в развернутом виде, а затем производитель окунает или опрыскивает его эпоксидной смолой. Далее, материал раскатывают до нужной толщины, словно скалкой.

Когда желаемая толщина получена, подложку отправляют в печь, чтобы отвердить её. После этого шага вы можете перейти к созданию первого слоя вашей ПП.

2. Слои Меди

Медные слои необходимы для передачи электричества по ПП. В зависимости от предназначения дизайн ПП может быть как простым, так и сложным. Медные слои также являются важными компонентами, помимо слоя подложки.

Ваша ПП может только один слой меди либо два, по обе стороны подложки. ПП также может иметь множество слоев с другой медью и подложкой. Некоторые ПП в продвинутых устройствах или смартфонах могут содержать более 12 или 16 слоев меди.

Слои меди гораздо тоньше, чем слои подложки и если их не будет, то электричество не сможет протекать по цепи.

Производитель может использовать несколько методов, чтобы связать медные слои с подложкой. Любые стандартные методы, которые помогают прочно закрепить слои меди на подложке включают использование тепла, давления и клея. После того, как слой меди закреплен, можно переходить к сверлению отверстий на ПП.

Чтобы ваше устройство функционировало, ПП должна передавать заряд с одной точки на другую. Поэтому вам потребуется проделать так называемые переходные отверстия. Для сверления производитель может использовать CO2-лазер, УФ-лазер или другое оборудование.

Точность и эффективность сверлильного станка определяют конечную сложность ПП.

Вы должны очистить отверстия от мусора, который мог остаться после процесса сверления. С них также можно удалить заусенцы, чтобы улучшить связь с материалом. После этого внутренние стороны переходных отверстий покрывают медью, которая будет перемещать заряд между слоями платы.

Далее вам необходимо напечатать рисунок схемы на ПП. Производитель может расположить медь в точном соответствии с дизайном. Либо компания может нанести медь на всю поверхность платы, а затем вытравить рисунок схемы.

Для удаления лишней меди ПП можно погрузить в щелочную ванну.

Теперь же вам нужно разместить на ПП такие компоненты как транзисторы, конденсаторы или светодиоды. Вы можете припаять их с помощью паяльника. Перед добавлением функций ПП проходит серию электрических испытаний с использованием тестера сети или летающего зонда, чтобы убедиться в отсутствии коротких замыканий или обрывов.

Производитель также может использовать специальное оборудование для удаления деталей с ПП.

Изображение 5: Медные Рисунки

3. Паяльная Маска

Металлы, которые остаются на поверхности часто подвергаются повреждениям. Природа меди такова, что она подвергается коррозии и есть шанс, что ПП станет бесполезной. Вы сможете защитить медный слой и другие компоненты платы, нанеся дополнительный защитный слой.

Обычно для покрытия уязвимых деталей ПП используется золото, никель или сплав олова со свинцом. В довершение производитель наносит ещё один слой, называемый паяльной маской.

Зеленый цвет, который вы видите на ПП, связан с нанесением паяльной маски. Помимо функции защиты компонентов, паяльная маска также обеспечивает течение тока в нужных направлениях.

Иногда вы также можете заметить слой шелкографии поверх паяльной маски, который наносят для проставления меток на важных деталях.

В заключении производитель обрежет и уберет остаточный материал или ненужные детали, которые остались на поверхности ПП.

Изображение 6: Зеленая Паяльная Маска

5、Заключение

Поскольку процесс создания печатных плат зависит от множества факторов, это может стать настоящим испытанием. Прежде всего необходимо убедится, что вы используете подходящую медь и метод пайки. Зная, из чего состоят печатные платы, вы сможете определиться с итоговым продуктом для вашего бизнеса.

Создание ПП требует экспертных знаний и точного оборудования. Кроме того, будет не лишним обратиться к надежному и проверенному производителю, который сможет создать ПП, учитывая все пожелания и требования клиента. Если вы хотите изготовить плату на заказ, свяжитесь с нами и мы поможем реализовать ваш проект!

Hommer Zhao

Привет, я Хоммер, основатель WellPCB. На сегодняшний день у нас более 4000 клиентов по всему миру. Если у вас возникнут какие-либо вопросы, вы можете связаться со мной. Заранее спасибо.

Производство печатных плат

Пластины различают по сфере применения, температуре, которую они могут выдерживать, и количеству слоев.

По числу слоев выделяют:

• односторонние – фольгированный слой имеется только на одной стороне;
• двухсторонние – слой фольги есть на двух сторонах пластины;
• многослойные – содержат более двух слоев, каждый из которых имеет фольгированное покрытие.

При производстве электронной техники возможны трудности с работоспособностью диэлектрической основы. Так, если диэлектрик не слишком прочный, он не подойдет для гаджетов с гибким дисплеем. А для использования при высоких температурах не подойдет диэлектрик из обычного материала (нужно термостойкое сырье).

Растущий ассортимент электронной продукции способствует созданию более прогрессивных решений. Это привело к тому, что появилась еще одна классификация, по типу основы диэлектрика. Возникло разграничение печатных плат на гибкие и жесткие.

Кроме того, есть отдельные решения, которые учитывают особенности использования плат в разных отраслях (например, по типу частоты – высокая или низкая).

Производство печатных плат

Процесс изготовления пластин включает несколько стадий, каждая из которых содержит свой набор работ. Но на любой стадии производства используется профессиональное оборудование, а все процедуры выполняются в подготовленных для этого условиях. Также, до старта производственных мероприятий необходимо подготовить весь материал.

Есть два способа изготовления плат для печати

• субтрактивный – узор выполняется методом удаления лишних частиц фольги;
• аддитивный – медь наносится на подготовленную маску (химическим способом).

Для масштабного производства обычно используется первый метод, который является более простым и экономически выгодным.

1. Создание заготовки платы

Пластина выполняется из диэлектрика, покрытого фольгой. В качестве основы чаще всего используется стеклотекстолит. Другой вариант, менее востребованный, текстолит на бумажной или тканой основе.

Толщина выбирается с учетом назначения платы. Чем более прочное требуется изделие, тем больше будет толщина пластины. Также от толщины зависит электрическая проводимость.

Если платы производятся без ориентира на конкретную задачу, применяется среднее значение – 13-14 мм.

Заготовка подготавливается таким образом:

1. Сначала нужная форма вырезается с помощью специального оборудования;
2. Затем выполняется подготовка листов фольги из алюминия;
3. Далее на вырезанный сегмент наносится фольгированное покрытие. Толщина слоя тоже выбирается в зависимости от назначения пластины.

Есть также категория печатных плат из алюминия, которые используются в осветительной технике. Они необходимы для пропускания электрического тока через всю поверхность пластины.

Платы из алюминия бывают двух видов:

• С наружным оксидированием. Это цельная алюминиевая пластина с оксидированием, по краям которой размещается медная фольга. Возможно использование других металлов, но тогда им требуется дополнительное нанесение слоя диэлектрического материала.
• С полным оксидированием. Узор располагается в структуре пластины почти на всю глубину. Точные параметры определяются электронной техникой с учетом заданных характеристик.

В производстве обычно используется первый вариант алюминиевых плат, которые проще в изготовлении.

2. Создание рисунка для пропускания тока

Для формирования узора применяется три основных метода, которые могут сочетаться друг с другом:

• Химический. Способ состоит из двух стадий: укладки маски на основу со слоем фольги и удаления лишних сегментов методом бомбардировки химическими элементами. Для выполнения работы требуется фоторезист, источник УФ излучения и фотошаблон. Фоторезист может быть жидким или пленочным. Он необходим для обработки всей плоскости заготовки. Затем берется подготовленный шаблон и рисунок вырезается при подсвечивании узоров ультрафиолетом. Поверхности, на которых фольга не нужна, затем обрабатываются химическим составом, а слой материала аккуратно удаляется. Так на плате остается только электропроводящий рисунок.
• Механический. Для создания рисунка применяется специальное устройство, которое воздействует на поверхность пластины механическим способом. С помощью шаблона оборудование удаляет части фольги, формируя рисунок.
• Лазерный. Раньше этот метод почти не применялся по причине высоких отражающих качеств алюминия и меди. Но современные лазерные приборы могут с большой точностью настраивать длину волны, благодаря чему их можно использовать для материалов с высокими отражающими свойствами.

Самый популярный метод нанесения узора на печатные платы – механический. Лазерные технологии используются меньше из-за высокой стоимости оборудования.

Создание рисунка – это лишь предварительная стадия в подготовке заготовки пластины. Затем проводится еще четыре процедуры, после чего изделие приобретает требуемый вид.

3. Металлизация отверстий

Для формирования отверстий используется механический или лазерный инструмент. Лазер применяется там, где важна тонкая обработка и качественно выполнить процедуру механическим способом практически невозможно.

Процесс нанесения металла проводится двумя способами:

• Механически. Для этого метода применяется установка большой точности и специальный материал (токопроводящий клей или заклепки). Технология отличается высокой стоимостью, поэтому используется только для производства плат, которым важна повышенная точность.
• Химически. Более востребованный способ, при котором покрытие металлом происходит накапливанием частиц меди на пластине.

4. Прессование пластин

Данный этап применяется только для плат, которые состоят из нескольких слоев (более одного). Процедура выполняется перед металлизацией, так как затем покрытие повредится от давления.

Прессование выполняется следующим образом:

1. Сначала подготавливаются слои, которые будут находиться в середине, и наносится узор;
2. Затем пластины располагаются в печи под давлением. В роли прокладочных элементов выступают специальные препреги;
3. После этого в пластине создаются отверстия;
4. Далее выполняется металлизация;
5. Следующий шаг – травление фольгированного покрытия.

Промежуточные отверстия могут создаваться и до помещения платы в печь для пресса. Это позволяет расширить функционал пластин, но также увеличивает их стоимость.

5. Нанесение покрытия

Это важная процедура, так как без нее платы будет легко повредить механически.

Способы создания покрытия:

• При помощи лака. Защита выполняет не только основную функцию, а также обладает декоративными свойствами. Традиционный цвет печатной платы, зеленый, достигается именно таким методом.
• С использованием маркировки. Сочетает декоративность с информационной составляющей. Применяется при изготовлении больших партий плат. Для нанесения покрытия используется метод шелкографии. Также может применяться лазер или струйное устройство.
• Лужением проводников. Так наносится вспомогательный слой, который располагается на основном слое, выполненном из меди. Для нанесения используется химический метод – применяется специальная ванна с припоем. Преимущество технологии – высокий уровень защиты. Минус – толщина изделия, которая уменьшает его монтажные качества.
• С помощью инертных металлов. Для этих целей применяется олово, золото, платина или палладий.
• Лакировкой пропускающим ток составом. Улучшаются токопроводящие качества элемента.

После установки плат на производстве поверхность может оформляться дополнительным слоем, который снижает действие на изделие факторов окружающей среды.

6. Обработка механическим способом

Изготовление плат на производстве включает получение большого количества копий пластин на одном листе диэлектрика. Все озвученные выше стадии это полотно проходит без разрезания на отдельные компоненты. Отделение плат происходит в конце производственного цикла, посредством механического устройства. Естественно, сам процесс автоматизирован.

Обработка пластин механическим способом выполняется таким образом:

1. Элемент фрезеруется частично или полностью (вариант зависит от формы изделия). Если элемент прямоугольной или квадратной формы фреза выполняет надрезы, которые упростят разделение компонентов. Если элемент нестандартной формы, фреза создает сквозные линии. При этом в некоторых местах материал остается, чтобы деталь оставалась пока на месте. Затем в этом месте плата отламывается.
2. Выполняется формирование отверстий для крепления пластины. Их число и размер выбираются по шаблону, который используется на производстве.
3. Затем пластины разделяются на отдельные компоненты.

Все особенности процедуры указаны в ГОСТ 23665-79, где есть основные рекомендации и нормы по механической обработке плат.

Данная стадия является финальной в производстве печатной пластины. Но пока товар не является готовым к использованию. Затем плату необходимо дополнить микросхемами и протестировать.

7. Установка компонентов

Чаще всего установка платы в электронном устройстве производится методом пайки. При масштабном производстве применяется специальное оборудование, которое упрощает выполнение процедуры.

Различают два способа пайки:

• Волновой. Применяется для выводных частей пластин. В качестве средства используются активаторы на механической основе, формирующие единую полосу для припаивания. Установка направляет комплект пластин над волной, при этом к волне они повернуты нижней частью. Припаивание происходит мгновенно, за счет нанесенного заранее флюса.
• Пайка с помощью печи. Сначала пластина обрабатывается специальной пастой. Далее элемент направляется в печь. Под действием температуры пасты активируется и обеспечивает качественное припаивание. Для массивных элементов используется несколько капель паяльного клея.

После припаивания пластины обрабатываются растворителями для удаления частичек паяльных материалов.

Затем на плату наносится еще один раствор, который может быстро застывать (лак, гидрофобизаторы и т. д.). Если пластина будет использоваться под действием вибрации, производится ее заливка составом высокой вязкости.

8. Проведение тестов

Есть несколько вариантов для проверки работоспособности печатной платы. Самые популярные методы – с помощью электричества и оптическим устройством.

При использовании электричества оценивается наличие замыканий и целостность всей электроцепи. Оптическая оценка позволяет увидеть механические недостатки, если они имеются.

При выполнении оптической проверки камеры высокого размещения располагают:

• при создании узора на элементе и формировании контура с отверстиями;
• во время пайки, когда нужно подавать пасту для паяния частями;
• при креплении дополнительных элементов на пластину;
• на выходе с устройства для паяния – выполняется оценка корректности установки элементов.

Оптическая проверка определяет такие недочеты: коробление, смещение, излишек или недостаток паяльной пасты. Из-за этих недостатков крепление может повредиться при высоких нагрузках.

Стандартные ошибки при изготовлении печатных плат:

• Неправильный выбор размеров отверстий для установки элементов. При расчетах не учитывается такой важный параметр, как металлизация. После нее размер отверстий уменьшается примерно на 5%. Затем с такими недочетами довольно сложно крепить изделие, иногда и вовсе монтаж невозможно выполнить.
• Отсутствие припуска на контур. На финальной стадии производства во время использования механического оборудования размеры изделия могут уменьшиться на 2-3% (например, при создании канавок). При неправильном определении припуска габариты готового изделия будут больше или меньше, что усложнит его установку.
• Неточное расположение дорожек и точек для припаивания. Из-за этого может возникнуть коробление после температурного воздействия в печи.
• Избыток меди в месте пайки. В результате контакт может залиться некачественно, так как медь хорошо отводит тепло. Чтобы исключить такой дефект, необходимо создавать термический зазор.
• Пластины, которые будут покрываться лаком, могут содержать элементы, которые не предназначены для такой обработки. При использовании лака для некоторых чувствительных элементов или разъемов пластина может выйти из строя.

Технология производства и монтажа печатных плат

В данном разделе представлена справочная информация по базовым материалам, используемым в производстве печатных плат – типы материалов, краткое описание, рекомендации по применению. С базовыми материалами, используемыми на производстве Резонит вы можете ознакомиться по ссылке.

Исходный материал – диэлектрическое основание

Исходный материал — диэлектрическое основание, ламинированное с одной или двух сторон медной фольгой.

В качестве диэлектрика могут выступать:

• листы, изготовленные на основе стеклотканей, пропитанных связующим на основе эпоксидных смол — стеклотекстолит (СФ, СТФ, СТАП, FR4 и т.п.)
• листы с керамическим наполнителем, армированные стекловолокном — Rogers RO5603, RO4350
• листы фторопласта (PTFE), также армированные — Arlon AD 250 и 255, Arlon (AD и AR),
• ламинаты на металлическом основании (алюминий, медь, нержавеющая сталь)
• плёнки из полиимида, полиэтилентерефталата (PET, ПЭТФ, лавсан)

Материалы для стандартных односторонних, двусторонних и многослойных печатных плат

Фольгированный стеклотекстолит FR4 с температурой стеклования 135ºС, 150ºС и 170ºС является наиболее распространенным материалом для производства односторонних и двухсторонних печатных плат. Толщина стеклотекстолита обычно варьируется от 0,5 до 3,0 мм.

Достоинства FR4: хорошие диэлектрические свойства, стабильность характеристик и размеров, высокая устойчивость к воздействию неблагоприятных климатических условий.

Во многих случаях, где требуются достаточно простые печатные платы (при производстве бытовой аппаратуры, различных датчиков, некоторых комплектующих к автомобилям и т.п.) превосходные свойства стеклотекстолита оказываются избыточными, и на первый план выходят показатели технологичности и стоимости. В таких случаях обычно используют следующие материалы:

• XPC, FR1, FR2 — фольгированные гетинаксы (основа из целлюлозной бумаги, пропитанной фенольной смолой), широко применяется при изготовлении печатных плат для бытовой электроники, аудио-, видео техники, в автомобилестроении (расположены в порядке возрастания показателей свойств, и, соответственно, цены). Прекрасно штампуются.
• CEM-1 — ламинат на основе композиции целлюлозной бумаги и стеклоткани с эпоксидной смолой. Прекрасно штампуется.

Материалы для плат с повышенной теплоотдачей

Платы с металлическим основанием находят широкое применение в устройствах с мощными светодиодами, источниках питания, преобразователях тока, модулях управления двигателями.

Основанием платы служит металлическая пластина. В зависимости от требуемых характеристик выбирается материал. Наиболее часто используются алюминиевые сплавы:

• 1100 (отечественный аналог сплав АД) — из-за небольшого количества примесей материал обладает хорошей теплопроводностью (220 W/mK), пластичен, недостатками являются: невысокая механическая прочность и вязкость, что затрудняет механическую обработку контура печатных плат;
• 5052 (отечественный аналог сплав АМг2.5) — наиболее употребительны, несмотря на относительно не очень высокую теплопроводность (порядка 140 W/mK), хорошо обрабатываются, относительно дешевы;
• 6061 (отечественный аналог сплав АДЗЗ) — применяется, когда требуется повышенная коррозионная стойкость, помимо этого обладает повышенной механической прочностью. К недостаткам можно отнести более высокую цену по сравнению с вышеперечисленными сплавами.

В случаях, когда требуется очень высокая теплопроводность, в качестве металлического основания используется медь. Теплопроводность меди 390 W/mK, к недостаткам можно отнести высокую стоимость и затрудненность механической обработки фрезерованием вследствие высокой вязкости. Когда требуется высокая коррозионная стойкость и механическая прочность, в качестве металлического основания используется нержавеющая сталь.

Материалы для СВЧ печатных плат

При производстве СВЧ печатных плат применяются специальные диэлектрические материалы, характеризующиеся повышенной (в сравнении со стандартным FR4) стабильностью величины диэлектрической проницаемости и низкими потерями в широком диапазоне рабочих частот (от единиц МГц до десятков ГГц).

Спектр материалов для производства СВЧ печатных плат весьма широк: в качестве диэлектрика, как в чистом виде, так и в различных комбинациях (для придания необходимых характеристик, например термостабильности) применяют различные полимеры, керамику. В основном, диэлектрик армируется стекловолокном (различного плетения, что так же влияет на результирующие параметры материала). Неармированные материалы используются редко и, как правило, являются наиболее дорогостоящими и сложно обрабатываемыми (очень мягкие, либо очень хрупкие).

Многослойные конструкции СВЧ печатных плат выполняют как с применением только специализированных материалов, так и с применением стандартных материалов FR4. Например, с целью снижения стоимости, СВЧ диэлектрик используют только для разделения одного или двух внешних сигнальных слоёв, а для остальных — используют обычный FR4 (такие конструкции МПП называются гибридными).

Материалы для гибких печатных плат

Доминирующим базовым материалом для производства гибких ПП является полиимид. Хотя полиэтилентерефталат существенно дешевле, его применяют значительно реже в виду более узкого диапазона рабочих температур и недостаточной размерной стабильности. Несмотря на недостатки полиэтилентерефталата, он всё же обладает рядом преимуществ, таких, например, как хорошая химическая стойкость и низкое влагопоглощение, а также он легко формуется (низкотемпературный термопласт). Наибольшее применение находит для изготовления односторонних гибких плат для узлов автомобильной промышленности.

Проводящий материал – фольга

В качестве проводящих слоёв используют как обычную электросаждённую гальваностойкую медную фольгу, так и катанную отоженную, или специально обработанную для минимизации шероховатости. Так же существует фольга со специальным резистивным подслоем (NiCr) для изготовления встроенных тонкоплёночных резисторов.

Катаная фольга обладает более высокими механическими свойствами, чем электроосаждённая, поэтому применяется в основном для производства ПП, рассчитанных на динамическую нагрузку и ПП с последующей формовкой контактов. Материалы с алюминиевой фольгой встречаются реже, в основном, в экранирующих материалах.

Распространенные толщины фольги: 12, 18, 35, 70, 105 мкм.

Связующий материал – адгезив, препрег (акриловые, эпоксидные полимеры)

Адгезивы используются как для соединения медной фольги с базовой плёнкой, объединения слоёв многослойных конструкций, приклеивания защитных слоёв и ужесточителей, так и создания клеящих областей на поверхности ПП.

Препреги FR4 с температурой стеклования 135ºС, 140ºС и 170ºС используются для прессования МПП.

Защитное покрытие (покрывной материал)

Защитное покрытие — это диэлектрический материал, защищающий внешние проводящие слои от воздействия окружающей среды. Может быть как в виде полиимидной или ПЭТФ плёнки с нанесённом с одной стороны слоем адгезива, так и в виде жидкой фотопроявляемой композиции. Плёночные материалы в основном применяются при изготовлении гибких печатных плат, характеризуются хорошо согласованной гибкостью с базовыми материалами, высокой электрической и механической прочностью, но обрабатываются, в основном, механическими способами, поэтому топология защитных слоёв имеет низкое разрешение. Жидкие фотопроявляемые покрытия лишены этого недостатка, но также в большинстве своём лишены и описанных выше преимуществ плёночных покрытий.

Защитная паяльная маска служит для защиты участков печатных плат от воздействия припоя. Существует два типа масок — сухая пленочная и жидкая.

Сухая пленочная паяльная маска обеспечивает хорошие результаты по тентированию переходных отверстий, наносится методом ламинирования, но в настоящее время используется редко, т.к. не подходит для печатных плат выше 3 класса точности. Жидкая паяльная маска наносится методом сеткографии через сетчатый трафарет, причем существует два варианта нанесения. Через готовый трафарет, когда в сетке уже сформированы все окна вскрытия, и маска наносится только на защищаемые участки печатной платы (такой вариант имеет невысокое разрешение и применяется, как правило, на односторонних печатных платах ниже 3 класса точности), и сплошное нанесение маски с использованием фотошаблонов и последующим проявлением.

Требования к совмещению фотошаблонов маски ниже, чем к фотошаблонам топологии, поэтому окна вскрытия должны быть шире контактных площадок. Это нужно учитывать при создании компонентов, особенно в САПР, где этот параметр задается непосредственно в компоненте (например, Altium Designer). Как правило, размер вскрытия задается на 0,1 мм больше размера контактной площадки. Следует также отметить, что разрешение (мостики в маске) маски составляет не менее 0,10 мм, и это нужно учитывать для компонентов с шагом выводов 0,5 мм.

Следует подчеркнуть, что паяльная маска не должна играть роль диэлектрика, поскольку в покрытии маской допускаются сколы.

При выборе расстояния между элементами проводящего рисунка, с точки зрения электрической прочности, следует руководствоваться нормами ГОСТ 53429-2009.

Из чего делаются печатные платы?

Печатные платы (ПП) являются основой электронных устройств и широко применяются в различных сферах, включая медицину, телекоммуникации, автомобильную промышленность и прочие. Изготовление печатных плат – это сложный и технически продвинутый процесс, требующий специализированного оборудования, материалов и опыта. Позвольте рассказать вам, из чего делаются эти платы и как их можно заказать в интернет-магазине Электроника+.

Материалы использования:

• Основным материалом, из которого изготавливаются печатные платы, является стеклотекстолит. Это прочный и негорючий материал, созданный на основе стекловолокна и эпоксидной смолы. Стеклотекстолит обеспечивает изолирующие свойства платы и служит основой для монтажа электронных компонентов.
• Другим важным элементом печатной платы является медный фольгированный слой. Медь является отличным проводником электричества, а тонкие слои меди наносятся на стеклотекстолит и образуют трассы, соединяющие различные компоненты на плате. Качество меди и толщина слоя влияют на эффективность проводимости сигналов и электрическую стабильность платы./li>
• Процесс изготовления печатных плат полон технических этапов. На первом этапе чертеж печатной платы создается с использованием специализированного CAD-пакета (Computer-Aided Design). Затем, на основе этого чертежа, создается маска, которая будет использоваться для нанесения трасс и медного слоя на стеклотекстолит. После этого, слои материалов комплектуются и заготовка платы помещается на специальный пресс с нагревом, где происходит процесс ламинации – соединение всех слоев в итоговую структуру платы. Затем, плата обрабатывается для удаления маски и предварительной подготовке для монтажа компонентов.
• По завершении процесса изготовления печатной платы, она готова для монтажа электронных компонентов. Это может включать наложение паяльной пасты на места пайки, монтаж компонентов и последующую пайку. Все этапы проводятся с высокой точностью и требуют специализированного оборудования и навыков.

Заказать печатную плату от Электроники+ прямо сейчас!

Заказ печатной платы в Электроника+ проходит через простой и понятный процесс. Вам необходимо выбрать нужный тип и размер платы, указать количество и предоставить чертеж или требования к плате. Затем, наши эксперты обработают ваш заказ и подготовят индивидуальное предложение. После согласования всех деталей, производство будет запущено, и вы получите свою печатную плату в оговоренные сроки.