Основные компоненты печатных плат

Материалы для конструирования печатных плат

Стеклотекстолит чаще других материалов применяется для изготовления основания жесткой платы. Стеклотекстолит обладает хорошими диэлектрическими свойствами, механической прочностью и химической стойкостью, долговечностью и безопасностью, допускается эксплуатация стеклотекстолита в условиях повышенной влажности.

Наиболее важные характеристики материала – электроизолирующие свойства и вторая по значимости характеристика – температура стеклования Tg, ограничивающая область применения. Температура перехода материала из твердого состояния в пластичное состояние – температура стеклования.

Чем выше температура стеклования смолы, тем меньше коэффициент линейного расширения диэлектрика, приводящего к разрушению проводников платы. Значение температуры стеклования зависит от молекулярного веса молекул смолы, используемой при изготовлении материала. Появление и увеличение эластичности происходит в некотором диапазоне температур.

Центральная величина внутри этого диапазона называется температурой стеклования. Увеличение температуры стеклования возможно при совершенствовании технологии производства стеклотекстолита.

Стеклотекстолит – материал, изготавливаемый методом горячего прессования нескольких слоев стеклоткани, пропитанных связующим составом – эпоксидной или фенолформальдегидной смолой. Существует множество марок выпускающихся для различных условий эксплуатации. Выработаны различные требования к технологии изготовления.

Температура воспламенения различных марок стеклотекстолита от 300 до 500 °С. СТЭФ распространенная отечественная марка стеклотекстолита расшифровывается как стеклотекстолит эпоксиднофенольный. СТЭФ-1 отличается от СТЭФ только технологией изготовления делающей его более пригодным для механической обработки.

Разновидностью этого материала является фольгированный стеклотекстолит, использующийся в производстве плат.

Фольгированным материалом называют материал основания платы, имеющий с одной или двух сторон проводящую фольгу – листовой проводниковый материал, предназначенный для образования проводящего рисунка платы. От качества и параметров применяемого материала зависит успех производства плат и надежность изготавливаемого прибора.

Фольгированный стеклотекстолит имеет множество марок.

Для производства плат используются отечественные марки в соответствии с ГОСТ выпускающиеся нашими производителями: СФ, СОНФ-У, СТФ, СТНФ, СНФ, ДФМ-59, СФВН и марки импортных стеклотекстолитов FR-4, FR-5, CEM-3 имеющие множество модификаций. Для изготовления плат предназначенных для работы в условиях нормальной и повышенной влажности при температуре от -60 до +85 °С применяется марка СФ, имеющая множество типов, один из них СФ-1-35Г.

Обозначения в наименовании СФ-1-35Г:

• СФ – стеклотекстолит фольгированный
• 1 – односторонний
• 35 – Толщина фольги 35 микрон
• Г – гальваностойкая фольга

Для производства большинства электронных приборов можно применять марку СОНФ-У, ее температура эксплуатации от -60 до +155 °С.

Обозначения в наименовании: С и Ф – стеклотекстолит фольгированный, ОН – общего назначения, У – содержит бромсодержащую добавку и относится к классу негорючих пластиков.

Толщина фольги размещенной на основании имеет значения из ряда 18, 35, 50, 70, 105 микрон. Толщина фольгированного стеклотекстолита находится в диапазоне от 0,5 до 3 мм.

FR-4 огнеупорный (Fire Retardent) импортный фольгированный стеклотекстолит. FR-4 на сегодня самая распространенная марка материала для производства печатных плат. Высокие технологические и эксплуатационные характеристики обусловили популярность этого материала.

FR-4 имеет номинальную толщину 1,6 мм, облицованный медной фольгой толщиной 35 мкм с одной или двух сторон. Стандартный FR-4 толщиной 1,6 мм состоит из восьми слоев (“препрегов”) стеклотекстолита.

На центральном слое обычно находится логотип производителя, цвет его отражает класс горючести данного материала (красный – UL94-VO, синий – UL94-HB).

Обычно, FR-4 – прозрачен, стандартный зелёный цвет определяется цветом паяльной маски, нанесённой на законченную печатную плату

• объемное электрическое сопротивление после кондиционирования и восстановления (Ом х м): 9,2 х 1013;
• поверхностное электрическое сопротивление (Ом): 1,4 х1012;
• прочность на отслаивание фольги после воздействия гальванического раствора (Н/мм): 2,2;
• горючесть (вертикальный метод испытания): класс Vо.

Односторонний фольгированный стеклотекстолит CEM-3. CEM-3 – импортный материал (Composite Epoxy Material), наиболее соответствующий фольгированному стеклотекстолиту марки FR-4, при цене на 10-15 % меньше.

Представляет собой стекловолокнистое основание между двумя наружными слоями стеклоткани. Подходит для металлизации отверстий. CEM-3 молочно-белого цвета или прозрачный материал, очень гладкий. Материал легко сверлится и штампуется.

Кроме фольгированного текстолита для изготовления плат используется множество различных материалов.

Гетинакс

Односторонний фольгированный гетинакс.

Фольгированный гетинакс предназначен для изготовления плат предназначенных для работы при обычной влажности воздуха с одно- или двухсторонним монтажом деталей без металлизации отверстий.

Технологическое отличие гетинакса от стеклотекстолита состоит в использовании при его производстве бумаги, а не стеклоткани. Материал является дешевым и легко штампуемым. Имеет хорошие электрические характеристики в нормальных условиях.

Материал обладает недостатками: плохая химическая стойкость и плохая теплостойкость, гигроскопичность.

Отечественный фольгированный гетинакс марок ГФ-1-35, ГФ-2-35, ГФ-1-50 и ГФ-2-50 рассчитан на работу при относительной влажности 45 – 76 % и температуре 15 – 35 С°, материал основания имеет коричневый цвет. XPC, FR-1, FR-2 – импортные фольгированные гетинаксы. Эти материалы имеют основание из бумаги с фенольным наполнителем, материалы хорошо штампуются.

– FR-3 – модификация FR-2, но в качестве наполнителя вместо фенольной смолы используется эпоксидная смола. Материал предназначен для производства плат без металлизации отверстий.

– CEM-1 – материал, состоящий из эпоксидной смолы (Composite Epoxy Material) на бумажной основе с одним слоем стеклоткани. Предназначен для производства плат без металлизации отверстий, материал хорошо штампуется. Обычно молочно-белого или молочно-желтого цвета.

Прочие фольгированные материалы применяются для более жестких условий эксплуатации, но имеют более высокую цену. Их основание выполнено на основе химических соединений, позволяющих улучшить свойства плат: керамика, арамид, полиэстер, полиимидная смола, бисмалеинимид-триазин, эфир цианат, фторопласт.

Покрытия площадок печатной платы

Рассмотрим, какие бывают покрытия медных площадок. Наиболее часто площадки покрываются сплавом олово-свинец, или ПОС. Способ нанесения и выравнивания поверхности припоя называют HAL или HASL (от английского Hot Air Solder Leveling — выравнивание припоя горячим воздухом).

Это покрытие обеспечивает наилучшую паяемость площадок. Однако на смену ему приходят более современные покрытия, как правило, совместимые с требованиями международной директивы RoHS. Эта директива требует запретить присутствие вредных веществ, в том числе свинца, в продукции.

Пока что действие RoHS не распространяется на территорию нашей страны, однако помнить о ее существовании небесполезно. HASL применяется повсеместно, если нет иных требований.

Органическое покрытие, или OSP, защищает поверхность меди от окисления. Его недостаток — малый срок сохранения паяемости (менее 6 месяцев). Иммерсионное олово обеспечивает ровную поверхность и хорошую паяемость, хотя тоже имеет ограниченный срок пригодности для пайки.

Бессвинцовый HAL имеет те же свойства, что и свинец-содержащий, но состав припоя — примерно 99,8% олова и 0,2% добавок. Контакты ножевых разъемов, подвергающихся трению при эксплуатации платы, гальваническим способом покрывают более толстым и более жестким слоем золота. Для обоих видов золочения применяется никелевый подслой для предотвращения диффузии золота.

Защитные и другие виды покрытий печатной платы

Для полноты картины рассмотрим функциональное назначение и материалы покрытий печатной платы.

– Паяльная маска — наносится на поверхность платы для защиты проводников от случайного замыкания и грязи, а также для защиты стеклотекстолита от термоударов при пайке. Маска не несет другой функциональной нагрузки и не может служить защитой от влаги, плесени, пробоя и т. д. (за исключением случаев применения специальных видов масок).

– Маркировка — наносится на плату краской поверх маски для упрощения идентификации самой платы и расположенных на ней компонентов.

– Отслаиваемая маска — наносится на заданные участки платы, которые надо временно защитить, например, от пайки. В дальнейшем ее легко удалить, так как она представляет собой резиноподобный компаунд и просто отслаивается.

– Карбоновое контактное покрытие — наносится в определенные места платы как контактные поля для клавиатур. Покрытие имеет хорошую проводимость, не окисляется и износостойко.

– Графитовые резистивные элементы — могут наноситься на поверхность платы для выполнения функции резисторов. К сожалению, точность выполнения номиналов невысока — не точнее ±20% (с лазерной подгонкой— до 5%).

– Серебряные контактные перемычки — могут наноситься как дополнительные проводники, создавая еще один проводящий слой при недостатке места для трассировки. Применяются в основном для однослойных и двусторонних печатных плат.

Источник: http://kpe.hww.ru/cms/page/materialy-dlja-konstruirovanija-pechatnyh-plat

Печатные платы. Классификация и самостоятельное изготовление

Warning: file(http://www.radioingener.ru/wp-content/uploads/Книга1.txt): failed to open stream: HTTP request failed! HTTP/1.1 404 Not Found in /home/host1754796/radioingener.

ru/htdocs/www/wp-content/plugins/shortcodes-ultimate/inc/core/tools.php on line 3

Warning: Invalid argument supplied for foreach() in /home/host1754796/radioingener.

ru/htdocs/www/wp-content/plugins/shortcodes-ultimate/inc/core/tools.php on line 57

Warning: array_shift() expects parameter 1 to be array, null given in /home/host1754796/radioingener.ru/htdocs/www/wp-content/plugins/shortcodes-ultimate/inc/core/tools.php on line 59

Warning: Invalid argument supplied for foreach() in /home/host1754796/radioingener.ru/htdocs/www/wp-content/plugins/shortcodes-ultimate/inc/core/tools.php on line 60

Современный мир невозможно представить без электроники. Основой любых сложных механизмов являются печатные платы. На них устанавливаются элементы радиоэлектроники, которые отвечают за различные функции, выполняют определённые задачи. Начинающим радиолюбителям нужно знать какие виды оснований существуют, как их можно сделать самостоятельно.

Что такое печатная плата?

Плата представляет собой один или несколько слоев диэлектрика, на которых нанесён токопроводящих рисунок. Проводящих рисунков может быть два или из них составлена сеть. Она является основанием для закрепления отдельных элементов радиоэлектроники, чтобы соединить их вместе. Чтобы соединять отдельные детали с токопроводящим рисунком используется припой или паяльная паста.

Технические характеристики

Чтобы иметь общее представление о возможностях, конструкции, предназначении оснований для создания электроники, необходимо знать их технические характеристики:

* тип — многослойные, однослойные, гибкие, жёсткие;

* проводящие слои — до 18 штук;

* максимальные габариты — для многослойных 610х470 мм, односторонние 1200х457 мм, гибкие 5000х340 мм;

* максимальная плотность — 3,2 мм;

* ширина токопроводящих дорожек — от 25 до 75 мкм;

* максимальная плотность наружных слоёв фольги — 400 мкм;

* максимальная плотность внутренних слоёв фольги — 105 мкм;

* допустимый диаметр для сверления — 6.35 мм.

Существует несколько видов финишных покрытий, которые выбираются зависимо от предназначения основания, требуемых характеристик. К ним относятся:

* лужение свинцом;

* лужение без свинца;

* иммерсионное серебро;

* органическое покрытие;

* иммерсионное золочение;

* иммерсионное олово.

Контакты покрываются гальваническим золотом.

Виды печатных плат

Основания для изготовления электроники разделяются на несколько видов. Они отличаются по конструкции, характеристикам, предназначению. Разновидности плат:

1. Односторонние — конструкции представляющие собой диэлектрические пластинки, на которые с одной стороны нанесён токопроводящий рисунок.

Для соединения отдельных контактов на верхнем диэлектрическом слое закрепляются металлические перемычки. Односторонние основания используются при изготовлении недорогой бытовой техники.

Связано это с их малой надёжностью, недолговечностью, хрупкой конструкцией.

2. Двухсторонние — на диэлектрическим слое с двух сторон наносятся токопроводящие рисунки, что позволяет устанавливать на основание большее количество электрических элементов, расширить функционал, технические характеристики платы. Отверстия имеют металлизированные вставки. Благодаря им прочность скрепления отдельных деталей с основанием становится надёжнее. Двухсторонние

пластинки считаются наиболее популярными при изготовлении бытовой электроники, компьютеров.

3. Однослойные — элементарная конструкция, состоящая из одной пластинки, прослойки покрытой металлом.

4. Многослойные — сложные конструкции, которые используются при изготовлении сложных приборов, механизмов. Несколько слоёв, расположенных в определённой последовательности, позволяют надёжно закреплять основные компоненты.

Это сложности во время изготовления, сложный процесс починки, дороговизна расходных материалов.

5. Гибкие — могут быть односторонними, двухсторонними, иметь несколько слоев. Изготавливаются на гибком основании. Предназначены для соединения отдельных элементов электрического оборудования. Могут заменять собой кабеля.

6. Гибко-жесткие — конструкция представляет собой шлейф, на котором в определённых местах закрепляются жесткие пластинки, с нанесёнными на них токопроводящими рисунками. Используются для соединение жестких плат между собой. Обеспечивают надёжную связку.

7. Жёсткие — плитки, выполненные из жёстких слоев, которые не дают платам деформироваться. Простой пример жёсткого основания — материнская плата, устанавливаемая в компьютерах.

8. Теплопроводные — другие названия этих пластинок ВЧ, СВЧ. Во время изготовления основания используется керамика, чтобы оно выдерживало воздействие высоких температур. Дополнительно керамика повышает жёсткость конструкции.

Зависимо от вида плат изменяются их характеристики, внешний вид, размер, возможности.

Принципы выбора готовых плат: цены и производители

Магазины радиоэлектроники предлагают покупателям широкий ассортимент печатных плат для изготовления электроники. При покупке важно учитывать некоторые факторы:

1. Размеры основания. Зависит от количества элементов, устанавливаемых на него.

2. Количество слоёв, используемых при изготовлении плитки.

3. Наличие металлических вставок на отверстиях для закрепления радиоэлементов.

4. Двухсторонний или односторонний рисунок.

5. Гибкое или жёсткое основание.

Платы нужны для всех устройств. Ниже представлены усредненная стоимость и производители на примере материнских плат для компьютера:

Нет смысла переплачивать за известный бренд, если собрать нужно простой электроприбор. Однако самая дешёвая плата быстро выйдет из строя и может привести к появлению возгорания. При выборе нужно проверять работоспособность электрических дорожек, целостность конструкции.

Материалы для изготовления плат

Существует несколько видов материалов, которые используют при изготовлении оснований для электроники:

1. часть конструкции должна изготавливаться из диэлектрического материала. Это может быть стеклотекстолит, гетинакс.

2. Второй вариант изготовления плат — металлическое основание, на которое наносится диэлектрический слой. Чаще всего используется анодированный алюминий.

4. Чтобы сделать гибкую плитку, применяется каптон.

Материалы можно купить в любом магазине радиоэлектроники.

Изготовление печатной платы своими руками

Самостоятельно изготовить основание для электроприборов легко. Для этого нужно изучить теорию, подготовить расходные материалы, инструменты, выполнить определённый порядок действий. Для изготовления понадобятся:

1. Текстолит — должен иметь слой фольги. Может быть двухсторонним или односторонним. Изготовление фольгированного материала займёт много времени, лучше купить готовую плитку.

2. Утюг, промышленный фен с регулятором температур.

3. 3-д принтер.

4. Ножницы по металлу.

5. Фотобумага с глянцевым покрытием.

6. Зубная щётка.

7. Медицинский спирт.

8. Наждачная бумага мелкой фракции.

9. Скотч, маркер.

10.Сверлильный станок, бормашинка, гравер.

11.Хлорное железо.

К дополнительным инструментам можно отнести паяльник, припой и флюс для монтажа электронных компонентов.

Этапы изготовления платы:

1. На листе текстолита отметить размеры будущей пластинки. Ножницами по металлу вырезать её.

2. Использую наждачную бумагу мелкой фракции, зашкурить стороны текстолита до появления блеска. Обработать торцы, чтобы избавиться от неровностей.

3. Намочить отрезок ткани спиртом, протереть пластинку. Работать нужно в резиновых перчатках, чтобы не пачкать жирными пальцами рабочие поверхности.

4. Заранее нарисовать на компьютере рисунок будущих токопроводящих дорожек. Просчитать соединительные узлы, места стыковки дополнительных компонентов, перемычки.

5. Получившийся рисунок проводников распечатать на фотобумагу.

7. Отнести плату с припаянной бумагой к умывальнику. Опустить под струю воды. Зубной щёткой оттереть остатки бумаги.

8. Расположить пластинку под ярким светом чтобы она просохла.

9. Подготовка состава для травления. Понадобится хлорное железо, которое продаётся порошком в магазинах радиоэлектроники. Взять ёмкость из пластика, налить в неё три части воды, добавить одну часть хлорного железа. Тщательно перемешать раствор.

10.Сухую плату опустить в готовую смесь для травления. На скорость обработки платы влияет качество реактивов, температура состава, толщина фольгированного слоя. Для ускорения процесса жидкость можно разогреть. Однако слишком высокая температура повредит рисунок. Чтобы ускорить процесс безопасно, можно присоединить к ёмкости моторчик от телефона. Лёгкие вибрации воздействуют на травление.

11.После травления, плату нужно промыть под проточной водой. Протереть тряпочкой, смоченной в спирте.

12.Следующий процесс обработки — сверление. Для этого желательно использовать специальный станок, гравер или бормашинку. Инструмент закрепляется неподвижно с помощью тисков, чтобы можно было делать точные отверстия. По рисунку происходит сверление. После изготовления отверстий, по поверхности платы нужно пройти наждачной бумагой, удалив заусенцы.

13.Лужение основания. Плата смачивается медицинским спиртом. Его нужно нанести тряпкой лёгкими движениями без прижимов. Смочить другую тряпку в растворе для травления. Смазать стороны платы. Нагреть паяльником припой, быстрыми движениями нанести его на электрические каналы.

14.Наждачной бумагой с мелкой фракцией пройтись по сторонам плитки.

Лужение считается необязательным этапом при изготовления плат. Однако его делают из-за нескольких преимуществ:

1. Увеличивается показатель устойчивости к коррозии.

3. Проще припаивать радиодетали.

При соблюдении правил проведения работы сборка самодельной платы не покажется сложным процессом. Перед закреплением других деталей важно провести проверку токопроводящих рисунков.

Типичные ошибки при конструировании плат

При сборке самодельных оснований люди допускают различные ошибки. К наиболее часто встречаемым относятся:

1. Неправильно выбранная ширина токопроводящих дорожек. Это приводит к потере напряжения, перегреву проводников, низкой механической прочности. Чтобы не столкнуться с такими проблемами, необходимо делать максимально допустимую ширину токопроводящих дорожек.

2. Неправильное проектирование цепей питания. Приводит к снижению выходящего напряжения, большие пульсации на выходе, помехам

вместо постоянного напряжения. Решение проблемы — максимальная ширина дорожек, подающий конденсатор из керамики.

3. Проблемы заземления. Использование обычного проводника минимальной ширины. Приводит к нестабильности рабочего процесса, перегреву основания. Решение — использование отдельного слоя изоляции для разводки.

4. Небольшой зазор между медными проводниками, нанесёнными на плату. Приводит к нарушению целостности основания. Необходимо увеличить расстояние между проводниками, чтобы справиться с проблемой.

5. Большое количество соединительных отверстий на одной пластинке. Это приводит к увеличения токопроводящих дорожек, повышению сопротивления. Использовать максимум два отверстия на пластинках малого размера.

Существуют и другие проблемы. Однако они менее популярны и требуют вмешательства специалистов.

Печатные платы являются основанием электрических приборов, механизмов. На них напаиваются ключевые элементы, которые выполняют определённые функции. Собрать основание можно своими руками. Для этого нужно определиться с тем, где оно будет использоваться, нарисовать чертёж, подобрать рисунок, выполнить определённую последовательность действий.

Но печатные платы это лишь основа для изделий на нее припаиваются диоды или стабилитроны или транзисторы или другие элементы радиоэлектронных схем, о который вы можете прочесть на нашем сайте — ссылка на оглавление.

Источник: https://www.radioingener.ru/pechaynye_platy/

Основные компоненты печатных плат

Исторически, технология изготовления печатных плат, как и все в технике, развивалась от простого к сложному, постепенно усложняясь с увеличением требований к параметрам плат. Так, один из первых аналогов печатной платы изготавливался способом выдалбливания канавок на мраморной плите с последующей заливкой их оловом.

Последующие изменения касались как материала изоляционного основания (подложки) или способов нанесения и материала проводников, так и особенностей технологического процесса изготовления печатной платы.

Подложки

В связи с использованием высокотемпературных способов формирования проводящего покрытия  подложки  для  первых  печатных  плат  выполнялись  из  керамики.

  Однако последующее  увеличение  габаритных  размеров  подложек  заставило  технологов  искать материалы более устойчивые к механическим воздействиям и более легко обрабатываемые механическим путем.

Таковыми оказались полимерные (пластмассовые) материалы, которые в процессе развития также претерпевали изменения.

В других вариантах этот процесс
совмещали  с  процессом  металлизации  поверхности  подложки  путем  использования металлических  порошков,  металлической  фольги  или  солей  металла,  впоследствии химически  восстанавливаемых  до  металлического  состояния.

  В  качестве  материала подложки  использовали  полимерные  материалы  с  различными  наполнителями –  от

древесных опилок до стекловолокна.

В дальнейшем подложки стали изготовлять средствами механической обработки из листовых пластмасс, в качестве которых на первых порах широко использовались гетинакс (материал на основе бумаги, пропитанной фенолформальдегидной смолой и спрессованной в лист определенной толщины) и текстолит  (материал на основе хлопчатобумажной ткани, пропитанной той же смолой и спрессованной в форме листа). Подложки из этих материалов обходились дешевле, что и обусловило их широкое применение.

В   настоящее   время   номенклатура   листовых   изоляционных   материалов   для изготовления печатных плат значительно расширена за счет применения полиэфирных смол и композиций из фенольных, креозольных и эпоксидных смол, а также наполнителей с улучшенными  механическими  и  изоляционными  характеристиками (стеклоткань или полимерные пленочные материалы).

В процессах производства печатных плат широкое распространение нашел листовой изоляционный материал (фольгированный диэлектрик), при изготовлении которого методом прямого  прессования  к  нему  одновременно  приклеивается  и  металлическая  фольга. Производство  различных  разновидностей  фольгированных  материалов  в  промышленно
развитых странах организовано в массовом масштабе на специализированных предприятиях.

Пленочные проводники

Процессы  получения  пленочного  токопроводящего  покрытия,  применяемые  при изготовлении  печатных  схем  и  печатных  плат,  еще  более  разнообразны,  чем  процессы изготовления подложек.

Способ вжигания серебросодержащих паст на поверхность керамики первоначально нашел широкое применение, что обусловлено прежде всего простотой процесса, высокой прочностью   сцепления   покрытия   с   поверхностью   подложки,   его   достаточной электропроводностью.

  Для  изготовления  печатных  схем,  содержащих  проводники  ирезисторы этот процесс в наибольшей степени отвечал требованиям массового производства. Пасты наносились через металлические сетчатые трафареты, несущие рисунок проводников и  резисторов.

  Затем  платы  подвергались  высокотемпературному  обжигу  в  специальных печах. Впоследствии, при развитии техники изготовления микросхем, этот процесс назвали

“технологией толстых пленок” и стали широко использовать при изготовлении гибридных интегральных схем.

В технологии печатных плат он использовался лишь первое время и был вытеснен другими способами.

Способ вакуумной металлизации, заимствованный из технологии вакуумных приборов и технологии пленочных сопротивлений, заключается в испарении металла в вакууме и конденсации его на поверхности подложки. Он позволяет получить тонкие и равномерные покрытия с заданной электропроводностью.

Однако использование сложного оборудования, высокие  требования  к  качеству  и  чистоте  поверхности  подложки,  высокая  температура нагрева подложки ограничили использование этого способа в технологии печатных плат.

Способ  шоопирования  заключается  в  распылении  частиц  расплавленного  металла воздухом или инертным газом и нанесении его на изоляционную подложку с канавками для проводников с последующим удалением излишков металла с поверхности платы шлифовкой или каким-либо другим способом.

Он достаточно широко обсуждался как возможный способ получения токопроводящих покрытий при изготовлении печатных плат как на керамических, так  и  на  пластмассовых  подложках.

  Однако  практического  применения  этот  способ  не получил, так как не обеспечивал равномерности покрытия по толщине, а следовательно, и по электропроводности.

Способы  металлизации  с  помощью  металлических  порошков  предлагались  как  на начальном  этапе  освоения  техники  печатных  плат,  так  и  предлагаются  в  различных вариантах  до  настоящего  времени.

  Эти  способы  представляют  различные  варианты закрепления  металлического  порошка  на  поверхности  изоляционного  материала  либо  в процессе  изготовления  подложки  из  конструкционных  или  листовых  пластмасс,  либо  в процессе металлизации готовых подложек путем напыления порошка на покрытую клеевым составом поверхность подложки, путем тиснения специальным пуансоном рисунка схемы на подложку с порошковым покрытием или введением порошка в полимерное связующее и нанесением  его  через  трафарет.  Наибольшее  распространение  этот  способ  нашел  при изготовлении различных композиций для резисторов. В технике изготовления печатных плат он имеет ограниченное применение.

Способ  химической  металлизации  заключается  в  осаждении  на  предварительно обработанной  изоляционной  поверхности  металлического  покрытия  путем  химического восстановления металла из раствора его соли. В результате на поверхности платы осаждается тонкий и достаточно равномерный слой металла.

В силу специфических условий осаждения он  имеет  повышенное  электросопротивление,  но  по  нему  может  быть  дополнительно проведено  гальваническое  осаждение  металла.

  В  технике  печатных  плат  химические способы  металлизации  получили  широкое  распространение,  их  развитию  и  разработке уделялось и уделяется в настоящее время очень большое внимание в силу того, что способ не требует высоких температур обработки и позволяет металлизировать любые изоляционные поверхности.

Способ металлизации путем приклеивания к изоляционной поверхности металлической фольги получил наибольшее распространение при изготовлении печатных плат. Основные преимущества данного способа заключаются в следующем:

– возможность использования металлов, выпускаемых промышленностью  в  виде фольги  определенного  состава  и  стандартной  толщины;

–  возможность  изготовления  и поставок по кооперации специального фольгированного материала в виде листов, которые
можно разрезать и обработать обычными механическими способами;

– обеспечение высокой прочности сцепления фольги с диэлектриком за счет клеевого соединения;

– совмещение процесса изготовления изоляционной подложки для будущей печатной платы с процессом ее металлизации;

–  отсутствие  химических  воздействий  на  материал  подложки  в  процессе металлизации.

Развитие   этого   способа   металлизации   привело   к   созданию   целой   отрасли промышленности  по  производству  фольгированных  диэлектриков,  применение  которых вышло  за  пределы  области  собственно  печатных  плат.

  В  настоящее  время  для  их изготовления применяют фольгу из меди, никеля, алюминия, нихрома и других металлов. Фольгу наклеивают на полимерные пленки, слоистые материалы типа гетинакса, текстолита и стеклотекстолита и т.д.

Формирование рисунка проводников

Процессы создания рисунка из токопроводящего или защитного покрытия в форме, определенной конструкторским чертежом, или процессы печати, используемые в технологии изготовления печатных плат, заимствованы в основном из области полиграфической техники и  развивались  в  соответствии  с  требованиями,  предъявляемыми  к  геометрическим характеристикам  печатных  проводников.

  Применение  того  или  иного  процесса  печати является характерным признаком способа изготовления печатных плат, в связи с чем в запатентованных способах изготовления печатных плат были поданы заявки практически на все известные процессы печати. Однако лишь некоторые из них получили применение в промышленной  практике.

  Основные  требования,  предъявляемые  к  процессу  печати, следующие:

– совместимость процесса печати с процессом металлизации; – высокая разрешающаяспособность

– минимальная  трудоемкость;

– печать  на  площади  больших  размеров;

– возможность механизации и автоматизации.

Способ офсетной печати применялся на первых этапах освоения техники печатных плат. Процесс заключается в переносе краски с формы, имеющей определенный рисунок, на поверхность подложки с помощью цилиндра покрытого эластичной резиной.

Применение способа  было  обусловлено  наличием  в  полиграфическом  машиностроении  налаженного
производства плоскопечатных машин, применение которых позволяло без особого труда наладить  изготовление  печатных плат.

  Однако  недостаточная толщина наносимого слоя краски и ее свойства не обеспечивают достаточных защитных свойств, а дополнительные операции по припудриванию канифолью и тальком с последующим оплавлением снижают и без того невысокую разрешающую способность процесса.

Тем не менее способ используется на некоторых предприятиях до настоящего времени. С его помощью удобно проводить маркировку печатных плат.

Печать   через   трафарет (шелкография и сеткография) получила   широкое распространение  в  технике  печатных  плат  для  нанесения  защитных  рисунков,  так  как позволяет применять самые разнообразные краски и составы на основе полимерных смол с высокими  защитными  свойствами.

  За  долгие  годы  развития  этого  процесса  создановысокопроизводительное оборудование, позволяющее автоматизировать процесс печати. До мелочей  отработаны  технологические  операции,  созданы  специальные  материалы  для изготовления трафаретов большой площади.

Трафарет представляет собой металлическую

или  шелковую  сетку  с  мелкой  ячейкой,  на  которой  с  помощью  специального  состава закрываются  места  свободные  от  проводников  (“пробельные”).

  Трафарет  помещается  в специальную рамку, накладывается на заготовку и с помощью ракеля (плоской пластины) кислотоупорная  краска  продавливается  сквозь  незакрытые  ячейки  сетки  на  поверхность заготовки,  формируя  требуемый  рисунок  проводников,  затем  трафарет  переносится  на следующую заготовку и процесс повторяется. Таким способом удается получать проводники шириной не менее,1-0,2 мм с разрешающей способностью0-50 мкм.

Для получения рисунка светочувствительный слой экспонируется(засвечивается)  через  специальный  пленочный  или  стеклянный  шаблон,  изготовленный фотографическим  путем  и  несущий  рисунок  проводников.  Таким  образом  удается формировать необходимое защитное покрытие для проводников шириной менее  ,1 мм с

разрешающей  способностью 0-20  мкм.

  Несмотря  на  более  высокую  трудоемкость и необходимость использования специального   оборудования и специфических технологических операций способ фотохимической печати находит наибольшее применение при производстве печатных плат.

Из  других  известных  способов  печати  рисунка  для  изготовления  печатных  плат патентовались  способы  электрографии (ксерокопирования),  декалькомании,  различные способы  тиснения,  прессования,  групповой  штамповки,  ручного  и  автоматического гравирования  и  фрезерования.  Все  эти  и  другие  способы,  обладая  теми  или  иными достоинствами  в  конкретном  случае  их  применения,  не  выдерживают  сравнения  по разрешающей  способности  и  трудоемкости  процесса  с  печатью  через  трафарет  и фотохимической печатью.

Литература по теме

Многослойный печатный монтаж в приборостроении, автоматике и вычислительной технике/ Под ред. А.Т. Белевцева. -М.: Машиностроение,978. -64 с.

Источник: http://kursak.net/osnovnye-komponenty-pechatnyx-plat/

19. Двусторонние печатные платы. Основные монтажные характеристики. Область применения. Основные конструкционные характеристики. Требования к пп

Двухсторонниепечатные платы имеют проводящий рисунокна обеих сторонах.

Электрическаясвязь осуществляется с помощьюметаллических отверстий.

Основныемонтажные характеристики двухслойныхпечатных плат:

• количество монтируемых микросхем, разъемных соедини­телей, резисторов, конденсаторов и т.д.;

• количество объединяемых выводов электронных и электри­ческих компонентов;

• площадь посадочного места микросхем;

• шаг контактных площадок для присоединения выводов микросхем;

• вид монтажа выводов компонентов (поверхностный мон­таж, монтаж в отверстия);

• размещение контактных площадок для монтажа ремонтных проводников;

• размещение и форма специальных реперных знаков для ав­томатизированного совмещения выводов микросхем и кон­тактных площадок;

• размещение компонентов на одной или обеих сторонах.

Основныеконструкционные характеристикидвухслойных пе­чатных плат

• размер рабочего поля платы;

• толщина платы;

• величина взаимного рассовмещения слоев;

• шаг сквозных переходных отверстий;

• размер сквозных переходных отверстий;

• размеры проводников и зазоров;

• толщина проводников;

• топология проводников и межслойных переходов;

• топология контактных площадок;

• материал проводников;

• материал изоляции;

• форма контактных площадок для поверхностного монтажа компонентов;

• отношение толщины платы к диаметру сквозного отверстия;

• уровень сложности.

(требования- см предыдущий вопрос, ибо требованияв одном госте!)

Применяютдвухсторонние печатные платы дляширокого круга современных изделийбытовой техники, приборостроения,специального назначения. Столь широкоераспространение объясняется меньшимитрудозатратами при проектировании иразводке печатных плат и более простой,по сравнению с многослойными печатнымиплатами, технологией изготовления.

20. Многослойные печатные платы. Область применения. Структура. Требования к пп

Многослойныепечатные применяются в случаях, когдаразводка соединений на двустороннейплате становится слишком сложной. Помере роста сложности проектируемыхустройств и плотности монтажа увеличиваетсяколичество слоёв на платах.

Вмногослойных платах внешние слои (атакже сквозные отверстия) используютсядля установки компонентов, а внутренниеслои содержат межсоединения либосплошные планы (полигоны) питания. Длясоединения проводников между слоямииспользуются переходные металлизированныеотверстия

Многослойныепечатные платы состоят из чередующихсяслоёв изоляционного материала ипроводящего рисунка, соединённыхклеевыми прокладками монолитнойструктуры путём прессования. Электрическаясвязь между проводящими слоями выполняетсяспециальными объёмными деталями,печатными элементами или химико-гальваническойметаллизацией.

(требования- см 18 вопрос, ибо требования в одномгосте!)

21. Технология изготовления многослойных печатных плат. Основные методы. Технологические операции изготовления слоев и пакетов мпп

Основныеметоды:

1) Методпопарного прессования – основан навыполнении межслойного соединенияпосредством металлизации отверстий.

Дляизготовления МПП используются 2 заготовкииз двухстороннего фольгированногодиэлектрика. На одной стороне каждойзаготовки фотохимическим способомизготавливаются схемы внутренних слоев– второго и третьего, затем сверлятсяи металлизируются отверстия межслойныхпереходов со второго на первый и стретьего на четвертый.

При электрохимическойметаллизации переходных отверстий, дляэлектрического соединения с катодомванны используется целиковая фольганаружных слоев. Заготовки с готовымивнутренними слоями платы спрессовываются.Выдавленная при прессовании смолазаполняет переходные отверстия.

2) Методоткрытых контактных площадок –используются полученные травлениемотдельные печатные слои. Соединениявыводов навесных элементов с контактнымиплощадками других слоев осуществляетсячерез перфорированные окна вышележащихслоев.

1 – окнодля пайки штыревого вывода

2 –проводник внешнего слоя

3 –проводник внутреннего слоя

4 –соединение монтажных площадок в одномслое

5 – окнодля монтажа планарного вывода компонента

3) Методвыступающих выводов. Тут фольгированиеперфорированной стеклоткани внутреннихслоев осуществляется самим изготовителемплаты, т.е. выступающие выводы являютсяпродолжением печатных проводников ивыходят из внутренних слоев перфорированногоокна.

После склеивания пакета выступающиев окна выводы отгибают на наружнуюповерхность платы и формируют либо подкрепящую колодку, либо подпаивают. Окнапредназначены для размещения микросхем.

Из каждого окна должны выходить выводы,в количестве, равном количеству ножекмикросхем.

1 –переход печатного проводника внутрислоя в монтажную площадку

2 –крепящая колодка

3 –компонент с планарными выводами

4 – окноплаты

5 –проводник внутри слоя.

4)послойное наращивание – последовательноечередование слоя изоляции иметаллизированного слоя. Соединениеслоев – с помощью гальваническогонаращивания меди в отверстиях слояизоляции.

5) Методметаллизации сквозных отверстий. Состоитв изготовлении отдельных слоев печатнойплаты, прессовании слоев в монолитныйпакет, сверлении сквозных отверстий иих металлизации. Очень распространен.

Источник: https://StudFiles.net/preview/1198029/page:6/