Как производят платы и микросхемы
Перейти к содержимому

Как производят платы и микросхемы

  • автор:

Как разработать печатную плату: особенности и нюансы

Как известно, печатная плата используется для электрического и механического соединения различных электронных компонентов. Процесс разработки платы также называют «разводкой». В данной статье мы рассмотрим этапы и особенности производственного процесса печатных плат.

Программы для моделирования

  • P-CAD
  • OrCAD
  • TopoR
  • Altium Designer
  • Specctra
  • Proteus
  • gEDA
  • KiCad

Основные этапы разработки

Выделяют следующие 3 этапа разработки печатных плат

  1. Подготовительный
  2. Конструирование
  3. Создание выходной документации

Рассмотрим их подробнее.

Подготовительный

  • Импорт принципиальной электросхемы в базу данных САПР
  • Добавление в САПР компонентов (схемы каждого компонента, расположение и предназначение выводов)
  • Получение информации об условиях будущего производства платы (типы материалов, кол-во слоев, класс точности, диаметры отверстий и т.д.), подбор материалов на основе полученной информации

Электросхема печатной платы

Конструирование

  • Создание формы конструкции платы – контур, размеры, отверстия для крепежа, предельно допустимая высота компонентов
  • Размещение всех компонентов – автоматическое или вручную
  • Трассировка платы – так называется отрисовывание дорожек
  • Проверка на ошибки – зазоры, замыкания, наложение одного компонента на другой и т.д.
  • Расчет механических свойств будущей платы

Создание выходной конструкторской документации

Файл для платы переводится в формат, по которому будет работать изготовитель. Вся необходимая конструкторская документация оформляется по стандартам. В ней указываются:

Разработка ПП

  • Тип материала основания платы
  • Диаметры сверления отверстий
  • Тип переходных отверстий – закрытые паяльной маской, открытые, луженые
  • Кол-во областей гальванических покрытий и их тип
  • Цвет и тип паяльной маски
  • Необходимость/отсутствие необходимости в маркировке
  • Способ обработки контура (фрезеровка, скрайбирование)

Далее мы рассмотрим материалы для производства и ряд других нюансов, которые учитываются в ходе разработки плат.

Материалы

Для изготовления базы платы применяется сплошной непроводящий материал. Чаще всего это стеклотекстолит (FR-4). Для придания ему проводящих свойств (создание проводящего слоя) он покрывается слоем меди или другого металла. Если требования к производительности схемы платы высокие, то тогда применяют керамику или PTFE.

Слои

Имеется в виду, будет ли ПП 1- или 2-х сторонней. Если плата односторонняя, то это самый экономичный вариант, так как надо использовать только 1 слой меди. Но такая ПП не подойдет для реализации каких-либо сложных проектов, например, коммерческих. Для больших задач потребуется плата с двумя слоями.

Отметим, что чем сложнее конструкция, чем сложнее стоящие перед нею задачи, тем больше дополнительных слоев металлизации требуется для платы.

Медные дорожки

Под этим названием скрывается один из самых важных компонентов ПП – электрические соединения. Они создаются посредством удаления лишней меди с металлизированного слоя.

Переходные отверстия

Это тоже один из важных элементов платы. Такие отверстия применяются в платах с двумя и более слоями для обеспечения электрического соединения одного металлизированного слоя с другим.

4 разновидности отверстий

  1. Сквозные – самые популярные, когда отверстие просверливается через всю плату и покрывается металлом для формирования электрического контакта со слоями.
  2. Глухие – соединяют наружный слой с одним или несколькими внутренними.
  3. Скрытые – отверстия переходного назначения, которые не выходят наружу и соединяют сигналы на внутренних слоях.
  4. Микро-отверстия – отверстия малых диаметра и глубины, которые проделываются либо лазером, либо высверливаются с тщательным контролем глубины (соединяют внешний слой с внутренним).

Другие важные нюансы

Далее мы разъясним значения ещё нескольких ключевых компонентов ПП.

  • Паяльная маска – защитный зеленый слой, который у многих и ассоциируется собственно с самой платой (зеленый – самый популярный цвет, но может быть и другой).
  • Реперные точки – небольшие окружности, не закрытые маской, которые рассчитаны на системы автоматического монтажа компонентов для калибровки и правильной установки элементов на плату
  • Шелкография – дополнительный слой в виде рисунков, необходимый для визуального ориентирования в схеме платы
  • Медные полигоны – участки меди, подсоединенные путем электрического соединения к земле или питанию, необходимые для снижения шумов устройства и отведения излишков тепла от мощных и активных компонентов

Что нужно учесть при разработке ПП?

Конструкция печатных плат

Самое главное, что требуется решить на стадии подготовки к созданию платы – это выбор типа схемы. Все просто – он должен соответствовать требованиям в зависимости от того, на каком оборудовании ПП будет использоваться и какие задачи решать.

Если цели и задачи определены, если вам ясно, как будет функционировать устройство на основе будущей печатной платы, то можно приступать к её проектированию. А здесь появляется не менее важная задача – выбор материалов и компонентов для будущей платы. Для этого стоит руководствоваться следующими пунктами:

  • Наличие в продаже – это определяет, насколько быстро будет изготовлена ПП
  • Цикл производства компонентов – стоит учесть риск снятия выбранного компонента с производства
  • Использование оптимальных фильтров по компонентам
  • Выбор правильного корпуса – в противном случае могут возникнуть проблемы с впаиванием подходящего компонента

И перед тем как начинать проектировать ПП в одной из выбранных компьютерных программ, лучше набросать эскиз платы на бумаге. А лучше – более детально расписать работу каждого блока по отдельности, на отдельных листах.

Когда же подготовительный этап создания ПП будет завершен, то вы можете передавать все на производство. Для специалистов нашей компании вам достаточно будет подготовить файл будущего проекта в любом из форматов – PCAD, Gerber, CAM350, ACCEL EDA. После этого необходимо лишь заполнить бланк заказа на изготовление (его вы можете скачать у нас с сайта) или оформить онлайн-заявку.

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+.

Печатные платы на заказ

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.

Изготовление печатных плат

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.

Многослойные печатные платы

Многослойная печатная плата является изделием, которое обладает сложной структурой. Ее применяют при изготовлении сложных в техническом плане устройств, имеющих высокую плотность монтажа электронных элементов.

Производство многослойных печатных плат подразумевает установку электронных элементов с двух сторон. А наличие внутренних слоев позволяет обеспечить между ними связь. Многослойная плата может включать в себя до 40 слоев. В связи с чем такое изделия обладает довольно широкими возможностями при производстве и проектировании современной электронной техники.

Производство многослойных печатных плат

Изготовление многослойных печатных плат требует использования современных технологий и станков с ЧПУ, как при любом технически сложном производстве. Особенности создания таких плат и применяемые при этом технологии зависят от способов процесса производства.

При производстве многослойных плат применяют методы сквозной металлизации и попарного прессования. В том и другом случае используют несколько заготовок.

В заготовках имеется три слоя:

  • Основание из диэлектрика. Обычно это стеклотекстолит.
  • Фольга из меди, обеспечивающая электрическую проводимость для каждого слоя платы.
  • Гальваническая металлизация. Проводят за несколько шагов, применяя металлорезист и фоторезист.

Также при создании сложной многослойной платы применяют и маркировку, и паяльную маску. Правда технологический алгоритм производства этого типа плат несколько иной.

Методы изготовления многослойных печатных плат

Сквозная металлизация

Основная особенность технологии создания многослойных плат в том, что сквозные отверстия сверлят всего один раз, после того, как создали внутренние токопроводящие слои.

Вначале наносят токопроводящий рисунок – процесс создания контактных площадок, состоящий из нескольких из нескольких этапов, включающих металлорезист и фоторезист. Далее формируют саму многослойную печатную плату, состоящую из нескольких элементов:

  • фольга наружного слоя;
  • препрега;
  • заготовки с готовым рисунком токопроводящих дорожек;
  • препрега;
  • фольга наружного слоя.

Слои соединяют при помощи вакуумного горячего пресса и после этого охлаждают в холодном прессе. Только после этих манипуляций сверлят сквозные отверстия в практически готовой печатной плате.

Следующим шагом идет металлизация просверленных отверстий. Гальваническая и химическая металлизация создает условия для надежной электропроводности созданным отверстиям.

По завершению металлизации на внешних слоях создается рисунок токопроводящих дорожек. Технология аналогична нанесению рисунка на внутренние слои. Отличие только в том, что на внешнем слое применяется паяльная маска и финишная металлизация, для того чтобы улучшить процесс пайки. Плату маркируют исходя из области использования.

Попарное прессование

Благодаря попарному прессованию создается специальная структура многослойных печатных плат с переходами между слоями.

Данный метод производства печатных плат подразумевает на начальном этапе создание сквозных отверстий, обеспечивающими соединение с другими слоями. После этого наносят рисунок токопроводящих дорожек на каждую заготовку.

Используется горячее прессование в вакууме и последующее охлаждение в холодном прессе. На следующем шаге сверлятся отверстия в практически готовом изделии, с последующей гальванической металлизацией.

Токопроводящий рисунок на наружной стороне многослойной печатной платы наносят так же, как на внутренних сторонах. Этот процесс подразумевает выполнение нескольких последовательных этапов гальванического и химического нанесения меди на поверхность заготовки с использованием металлорезиста и фоторезиста.

На финальном этапе наносят паяльную маску и финишный слой металлизации и производят маркировку платы в соответствии с ее назначением.

Преимущества многослойных печатных плат

Изготовление многослойных печатных плат

Многослойные печатные платы несколькими характерными особенностями, которые могут повлиять на выбор изделия для какой-то области применения.

  • Обеспечивает высокую плотность монтажа электронных компонентов, что существенно уменьшает размеры печатной платы и, соответственно, габариты устройств, в которых она используется.
  • Проводники имеют небольшую длину, что повышает стабильность и эффективность работы изделия в целом.
  • Благодаря разнородности компонентов усилились свойства многослойной платы.
  • Стабильная работа. Плата работает без сбоев даже при неблагоприятных условиях.
  • Высокая прочность. При создании платы применяются современные технологии сборки.

Недостатков у многослойной печатной платы немного, они несущественны и касаются организации этапов технологического процесса. Имеет большое значение квалификация сотрудников, участвующих в изготовлении и настройке изделия.

Изготовление многослойных печатных плат сложный технологический процесс, требующий использования дорогого оборудования и больших трудозатрат. Это заметно отражается на стоимости многослойной печатной платы, и цена напрямую зависит от методов ее изготовления. Это определяется на этапе проектирования многослойной печатной платы.

Наша компания предлагает многослойные платы высокого качества, так мы осуществляем контроль на каждом этапе технологического процесса. Если есть необходимость, то готовы заняться улучшением качества платы конкретно по вашему запросу.

Как делать качественные печатные платы в домашних условиях.

Любой электронный девайс требует соединения воедино кучи деталей. Конечно, можно спаять девайс на монтажной плате, но при этом велик риск наделать кучу ошибок, да и сам девайс будет выглядеть весьма стремно. Торчащие во все стороны провода оценят только любители трешдизайна. Поэтому, будем делать печатную плату!

А чтобы тебе было проще, я сделал видео урок на тему изготовления печатных плат методом Лазерного Утюга ака ЛУТ.

Полный цикл, от подготовки платы с куска текстолита, до сверления и лужения.

Что требуется:
0) Рисунок печатной платы в электронном виде.
1) Лазерный принтер, для печати оттиска будущей платы. Желательно чтобы принтер имел возможность прямого тракта — печать с минимальным изгибом бумаги. У меня Samsung ML1520. Печать на максимум, без всякой экономии тонера!
2) Фольгированный текстолит.
3) Фотобумага для струйной печати Lomond 120г/м глянцевая, односторонняя с улучшеным покрытием. Также неплохие результаты на бумаге Lomond 230г/м глянцевая.
4) Щетка для замши с металлическим+пластиковым ворсом (опционально)
5) Ацетон
6) Шкурка нулевка

Весь процесс был порезан на операции для удобства просмотра, обработки и закачки в инет. При изготовлении платы, между операциями, период времени составлял считанные минуты. В основном оно тратилось на поиск какой-нибудь ваты, ацетона или пинцета, чтобы ухватить горячую плату. Так что можете считать, что они идут без перерыва во времени, чтобы оценить скорость изготовления плат.

1. Подготовка платы.

2. Накатываем рисунок.
Наша цель сделать на печатной плате защитный рисунок, который предохранит дорожки от вытравливания в агрессивном к металлам растворе хлорного железа.

3. Удаляем бумагу:
Отмачивание и срыв бумаги, зачистка глянцевого слоя.

4. Травление.
В качестве травильного раствора юзается хлорное железо — адская вещь, сжирающая моментом почти все металлы. Раствор делается из соотношения 250гр хлорного железа на литр воды. Точность тут не важна особо.

5. Удаление тонера
Мавр сделал дело, мавр должен уйти.

6. Сверление отверстий.

7. Лужение платы.

8. Что, в итоге, получилось.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *