Что такое печатные платы

Печатные платы являются основой любого электронного устройства. Они объединяют электронные компоненты в единую электрическую цепь, обеспечивают жесткость и прочность конечного изделия. Современные печатные платы представляют собой технологически сложную продукцию, в производстве которой используются передовые научные и инженерные достижения.

Что такое печатная плата?

Печатная плата (ПП) представляет собой твердую или гибкую диэлектрическую подложку с одним или несколькими токопроводящими слоями, на которой размещены и электрически соединены электронные компоненты. ПП используются в конструкции подавляющего большинства электронных устройств - от мобильных телефонов и компьютеров до бытовой техники и автомобильной электроники. Общая структура печатных плат включает:

• Диэлектрическую основу. В качестве нее используются изолирующие материалы, такие как фенол-формальдегидные смолы, стеклотекстолиты (FR4 – самый распространенный), керамика, а также гибкие пластики для создания эластичных печатных плат. Основа придает плате и устройству в целом необходимую жесткость и механическую прочность, а также изолирует проводящие слои и дорожки с элементами друг от друга.
• Проводящий слой. На изолирующую базу наносят токопроводящие пути из меди или другого металла (например, серебра или золота), которые формируются методом фотолитографии и травления. Они соединяют размещенные на плате компоненты, такие как резисторы, конденсаторы, микропроцессоры и другие. Сложность и плотность размещения токопроводящих путей могут сильно варьироваться в зависимости от назначения и сложности платы.
• Паяльная маска. Служит для защиты проводящих дорожек от окисления и коррозии, а также облегчения пайки компонентов на печатные платы. Представляет собой слой лака, обычно зеленого цвета, который покрывает всю поверхность ПП, за исключением контактных площадок, к которым будут припаиваться компоненты. Поверх паяльной маски на плату методом шелкографии, струйной или лазерной печати наносится маркировка из символов и логотипов, содержащая информацию о производителе, версии платы и других технических данных.

Виды печатных плат

В зависимости от количества и расположения токопроводящих слоев печатные платы бывают следующих типов:

• Односторонняя. Эти платы имеют проводящие дорожки только на одной стороне подложки. Они наиболее просты в производстве и имеют сравнительно невысокую стоимость, что делает их популярными для несложных устройств. Компоненты монтируются на стороне с токопроводящими дорожками через отверстия или с помощью технологии поверхностного монтажа.
• Двусторонняя. Эти платы имеют проводящие слои на обеих сторонах подложки, что позволяет создавать более сложные схемы на том же объеме что и на односторонних ПП. Компоненты могут монтироваться с обеих сторон платы. Для соединения дорожек между сторонами используются сквозные (переходные) отверстия, внутренняя поверхность которых металлизируется в процессе изготовления.
• Многослойная. Многослойные платы состоят из трех и более слоев проводящих дорожек, разделённых слоями изоляционного материала. Токопроводящие слои соединены между собой сквозными и несквозными отверстиями. Такие платы используются в высокотехнологичных устройствах, таких как компьютеры и мобильные телефоны, где требуется максимальная функциональность на минимальном пространстве. Но из-за высокой сложности своей структуры их изготовление требует применения специального проектировочного ПО и оборудования для выравнивания и прессования слоев.

Также в электронной промышленности используются следующие виды печатных плат:

• Гибкие. Изготавливаются на эластичной пластиковой подложке, что позволяет им складываться или гнуться во время использования. Это идеально подходит для устройств с ограниченным пространством или там, где компоненты должны двигаться или изгибаться, например, в складных смартфонах или носимой электронике.
• Жестко-гибкие. Комбинируют элементы жестких и гибких печатных плат. Они могут содержать один или несколько гибких элементов, соединенных с жесткими областями, что обеспечивает дополнительную гибкость в конструкции при сохранении прочности и надежности жестких областей.
• Металлосодержащие. Включают дополнительный металлический слой (обычно алюминий или медь), который служит отличным рассеивателем тепла. Они преимущественно используются в светодиодной технике и в устройствах, где важно эффективное теплоотведение.

Методы и технологии изготовления печатных плат

В настоящее время существует два основных методы к изготовлению печатных плат:

• Субтрактивный. Основан на удалении части сплошного токопроводящего слоя и подложки для формирования дорожек в соответствии с электрической схемой. Сначала используется основа, обычно ламинат с медной фольгой, покрывающей один или обе стороны. На медное покрытие наносится слой фоторезиста, который чувствителен к свету. Он экспонируется через предварительно разработанную для данной схемы фотомаску. Неэкспонированный фоторезист удаляется, оставляя защищённые медные участки. Медь в них химически вытравливается, остаются только токопроводящие трассы. Оставшийся фоторезист удаляется, оставляя чистую медную печатную плату с требуемым узором.
• Аддитивный. Этот метод становятся все более популярными за счет развития 3D-печати и химического осаждения. Он основан на послойном построении структур печатной платы. Базовый слой (подложка), обычно из непроводящего материала, подготавливается для нанесения токопроводящего покрытия. Металл, чаще всего медь, наносится непосредственно на подложку с помощью процессов электролитического или безэлектролитного осаждения. Таким образом, медь осаждается только там, где это необходимо для создания трасс.

В процессе производства печатных плат применяются следующие технологии:

• Фотолитография. Представляет собой химическое вытравливание участков токопроводящего слоя с помощью предварительно нанесенного слоя фоторезиста.Фотолитография сегодня является наиболее распространенным способом производства печатных плат.
• Механическая обработка. Сверление используются для создания отверстий под компоненты и соединительные переходы между слоями. Фрезерование позволяет сформировать внешний контур платы и прорези любой формы.
• Лазерная обработка. Заключается в точечном тепловом воздействии на материалы платы высокоинтенсивным лазерным излучением. Используется для создания мелких отверстий, резки ПП, нанесения нестираемой маркировки, удаления участков металлизированного слоя и т. д.
• Прямое металлизирование. В этом процессе используется химическое осаждение для создания тонкого слоя меди на поверхностях отверстий и платы прямо на диэлектрик, что улучшает адгезию последующих слоев металлического покрытия.
• Ламинация. Используется в производстве многослойных печатных плат. Заключается в соединении нескольких слоев диэлектрика и металла под воздействием давления и высокой температуры.

Компания «СМТ Технологии» - официальный поставщик печатных плат, компонентов, припоев, а также оборудования для микроэлектроники от ведущих производителей. Мы также предлагаем полный комплекс услуг по выбору подходящих материалов, техники и инструментов, доставки, внедрению в технологический процесс и т. д. За дополнительной информацией обращайтесь к нашим менеджерам по телефонам или отправьте запрос на e-mail.