Печатная плата

Печатная плата ( PCB ), также называемая печатной платой ( PWB ), представляет собой среду, используемую для соединения или «соединения» компонентов друг с другом в схеме . Он имеет форму ламинированной сэндвич-структуры из проводящих и изолирующих слоев: каждый из проводящих слоев имеет рисунок из дорожек, плоскостей и других элементов (похожих на провода на плоской поверхности), вытравленных из одного или нескольких слоев медного листа . ламинированные на листовые слои непроводящей подложки или между ними. ^{[ 1 ]} Электрические компоненты могут быть прикреплены к проводящим площадкам на внешних слоях, как правило, с помощью пайки , которая одновременно электрически соединяет и механически закрепляет компоненты на плате. Другой производственный процесс добавляет переходные отверстия, которые обеспечивают электрические соединения между проводящими слоями.

Печатные платы используются практически во всех электронных продуктах. Альтернативы печатным платам включают в себя намотку проводов и конструкцию «точка-точка» , которые когда-то были популярны, но сейчас используются редко. Печатные платы требуют дополнительных усилий по проектированию схемы, но производство и сборку можно автоматизировать. Доступно программное обеспечение для автоматизации электронного проектирования, позволяющее выполнить большую часть работы по макетированию. Массовое производство схем на печатных платах обходится дешевле и быстрее, чем при использовании других методов подключения, поскольку компоненты монтируются и подключаются за одну операцию. Одновременно можно изготавливать большое количество печатных плат, а разводку необходимо выполнять только один раз. Печатные платы также можно производить вручную в небольших количествах, но с меньшими преимуществами. ^{[ 2 ]}

Печатные платы могут быть односторонними (один медный слой), двухсторонними (два медных слоя с обеих сторон одного слоя подложки) или многослойными (внешний и внутренний слои меди, чередующиеся со слоями подложки). Многослойные печатные платы допускают гораздо более высокую плотность компонентов, поскольку в противном случае дорожки цепей на внутренних слоях заняли бы поверхностное пространство между компонентами. Рост популярности многослойных печатных плат с более чем двумя, а особенно с более чем четырьмя медными пластинами совпал с внедрением технологии поверхностного монтажа . Однако многослойные печатные платы значительно усложняют ремонт, анализ и модификацию схем в полевых условиях и обычно непрактичны.

Мировой рынок голых печатных плат в 2014 году превысил $60,2 млрд. ^{[ 3 ]} и, по оценкам, достигнет 79 миллиардов долларов к 2024 году. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

История

Предшественники

До разработки печатных плат электрические и электронные схемы были подключены по принципу «точка-точка» на шасси. Обычно шасси представляло собой раму или поддон из листового металла, иногда с деревянным дном. Компоненты прикреплялись к шасси, обычно с помощью изоляторов, когда точка соединения на шасси была металлической, а затем их выводы соединялись напрямую или с помощью перемычек путем пайки , а иногда и с использованием обжимных разъемов, наконечников разъемов проводов на винтовых клеммах или других методов. . Схемы были большими, громоздкими, тяжелыми и относительно хрупкими (даже если не учитывать бьющиеся стеклянные оболочки электронных ламп, которые часто включались в схемы), а производство было трудоемким, поэтому продукция была дорогой.

Разработка методов, используемых в современных печатных платах, началась в начале 20 века. В 1903 году немецкий изобретатель Альберт Хансон описал плоские проводники из фольги, ламинированные на изоляционную плиту в несколько слоев. Томас Эдисон экспериментировал с химическими методами нанесения проводников на льняную бумагу в 1904 году. Артур Берри в 1913 году запатентовал метод печати и травления в Великобритании, а в США Макс Шуп получил патент. ^{[ 6 ]} распылить металл на доску через узорчатую маску. Шарль Дюка в 1925 году запатентовал метод нанесения гальванических схем. ^{[ 7 ]}

Предшествующим изобретению печатных плат и похожим по духу было оборудование для изготовления электронных схем (ECME) Джона Саргроува 1936–1947 годов, которое напыляло металл на пластиковую плату из бакелита . ECME мог производить три радиоплаты в минуту.

Ранние печатные платы

Линия производства неконтактного взрывателя Mark 53, 1944 г.

Австрийский инженер Пауль Эйслер изобрел печатную схему как часть радиоприемника, работая в Великобритании примерно в 1936 году. В 1941 году многослойная печатная схема была использована в немецких военно-морских минах магнитного воздействия .

Примерно в 1943 году США начали широко использовать эту технологию для изготовления неконтактных взрывателей для использования во Второй мировой войне. ^{[ 7 ]} Для таких взрывателей требовалась электронная схема, которая могла бы выдержать выстрел из пистолета и могла бы производиться в больших количествах. Подразделение Centralab компании Globe Union представило предложение, отвечающее требованиям: на керамическую пластину будет нанесена трафаретная печать металлической краской для проводников и углеродным материалом для резисторов , с припаянными на месте керамическими дисковыми конденсаторами и сверхминиатюрными электронными лампами. ^{[ 8 ]} Технология оказалась жизнеспособной, и полученный патент на процесс, который был засекречен армией США, был передан Globe Union. Лишь в 1984 году Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) наградил Гарри Рубинштейна премией Кледо Брунетти за первый важный вклад в разработку печатных компонентов и проводников на общей изолирующей подложке. В 1984 году Рубинштейн был удостоен награды своей альма-матер, Университета Висконсин-Мэдисон , за инновации в технологии печатных электронных схем и производстве конденсаторов. ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]} Это изобретение также представляет собой шаг в развитии технологии интегральных схем , поскольку на керамической подложке были изготовлены не только проводка, но и пассивные компоненты.

Послевоенные события

В 1948 году США выпустили изобретение в коммерческое использование. Печатные схемы не стали обычным явлением в бытовой электронике до середины 1950-х годов, после того как автоматической сборки в армии США был разработан процесс . Примерно в то же время в Великобритании работу по аналогичному принципу проводил Джеффри Даммер , тогда работавший в RRDE .

Motorola была одним из первых лидеров внедрения этого процесса в бытовую электронику, объявив в августе 1952 года о внедрении «металлических схем» в домашних радиоприемниках после шести лет исследований и инвестиций в 1 миллион долларов. ^{[ 11 ]} Вскоре Motorola начала использовать термин PLAcir, являющийся торговой маркой для этого процесса, в своей потребительской радиорекламе. ^{[ 12 ]} 1 ноября 1952 года компания Hallicrafters выпустила свой первый печатный продукт с фототравлением — радиочасы. ^{[ 13 ]}

Даже когда печатные платы стали доступны, метод построения шасси «точка-точка» продолжал широко использоваться в промышленности (например, в телевизорах и стереосистемах), по крайней мере, до конца 1960-х годов. Печатные платы были введены для уменьшения размера, веса и стоимости частей схемы. В 1960 году небольшой бытовой радиоприемник мог быть собран со всеми схемами на одной плате, но телевизор, вероятно, содержал бы одну или несколько плат.

Первоначально каждый электронный компонент имел выводы для проводов , а в печатной плате были просверлены отверстия для каждого провода каждого компонента. Затем выводы компонентов были вставлены в отверстия и припаяны к медным дорожкам печатной платы. Такой метод сборки называется сквозной конструкцией . В 1949 году Мо Абрамсон и Станислав Ф. Данко из Корпуса связи армии США разработали процесс автоматической сборки , при котором выводы компонентов вставлялись в схему соединений из медной фольги и паялись погружением . Патент, полученный ими в 1956 году, был передан армии США. ^{[ 14 ]} С развитием технологий ламинирования и травления плат эта концепция превратилась в стандартный процесс изготовления печатных плат, который используется сегодня. Пайку можно было производить автоматически, пропуская плату через волну расплавленного припоя в машине для пайки волной . Однако использование проволок и отверстий неэффективно, поскольку сверление отверстий обходится дорого и требует использования сверл, а выступающие проволоки отрезаются и выбрасываются.

Начиная с 1980-х годов вместо компонентов для сквозного монтажа все чаще используются небольшие детали для поверхностного монтажа; это привело к уменьшению размеров плат с заданной функциональностью и снижению производственных затрат, но с некоторыми дополнительными трудностями при обслуживании неисправных плат.

В 1990-е годы использование многослойных плит стало более частым. В результате размер был еще больше минимизирован, а в различные устройства были включены как гибкие, так и жесткие печатные платы. В 1995 году производители печатных плат начали использовать технологию микропереходов для производства печатных плат высокой плотности межсоединений (HDI). ^{[ 15 ]}

Последние достижения

Недавние достижения в области 3D-печати привели к появлению нескольких новых методов создания печатных плат. 3D-печатная электроника (ПЭ) может использоваться для печати предметов слой за слоем, а затем предмет можно напечатать жидкими чернилами, содержащими электронные функции.

Технология HDI (High Density Interconnect) обеспечивает более плотную конструкцию печатной платы и, следовательно, потенциально меньшие по размеру печатные платы с большим количеством дорожек и компонентов в заданной области. В результате пути между компонентами могут быть короче. В HDI используются слепые/скрытые переходные отверстия или их комбинация, включающая микроотверстия. С помощью многослойных печатных плат HDI соединение нескольких переходных отверстий, расположенных друг над другом (сложенные переходные отверстия вместо одного глубоко заглубленного отверстия), можно сделать более прочным, тем самым повышая надежность в любых условиях. Наиболее распространенными приложениями технологии HDI являются компоненты компьютеров и мобильных телефонов, а также медицинское оборудование и военное оборудование связи. 4-слойная печатная плата HDI с микропереходными отверстиями по качеству эквивалентна 8-слойной печатной плате со сквозными отверстиями, поэтому технология HDI может снизить затраты. Печатные платы HDI часто изготавливаются с использованием наплавочной пленки, такой как наплавочная пленка ajinomoto, которая также используется при производстве корпусов с перевернутыми микросхемами . ^{[ 16 ]}^{[ 17 ]} Некоторые печатные платы имеют оптические волноводы, аналогичные оптическим волокнам, встроенным в печатную плату. ^{[ 18 ]}

Состав

Базовая печатная плата состоит из плоского листа изоляционного материала и слоя медной фольги , ламинированного на подложку. Химическое травление делит медь на отдельные проводящие линии, называемые дорожками или дорожками цепи , площадки для соединений, переходные отверстия для прохождения соединений между слоями меди, а также такие элементы, как сплошные проводящие области для электромагнитного экранирования или других целей. Дорожки функционируют как закрепленные на месте провода и изолированы друг от друга воздухом и материалом подложки платы. Поверхность печатной платы может иметь покрытие, которое защищает медь от коррозии и снижает вероятность короткого замыкания между дорожками или нежелательного электрического контакта с случайными оголенными проводами. За свою функцию предотвращения короткого замыкания припоя это покрытие называется паяльным резистом или паяльной маской .

Рисунок, который выгравирован на каждом медном слое печатной платы, называется «художественным произведением». Травление обычно выполняется с использованием фоторезиста , который наносится на печатную плату, а затем подвергается воздействию света, проецируемого на рисунок произведения искусства. Резист защищает медь от растворения в травильном растворе. Затем протравленную плату очищают. Дизайн печатной платы можно массово тиражировать аналогично тому, как фотографии можно массово тиражировать с негативов пленки с помощью фотопринтера .

FR-4 Эпоксидное стекло является наиболее распространенной изоляционной подложкой. Другой материал-подложка — хлопчатобумажная бумага, пропитанная фенольной смолой , часто желтовато-коричневая или коричневая.

Когда на печатной плате не установлены никакие компоненты, ее менее двусмысленно называют печатной монтажной платой ( PWB ) или травленой монтажной платой . ^{[ 19 ]} Однако термин «печатная плата» вышел из употребления. Печатная плата, заполненная электронными компонентами, называется сборкой печатной схемы ( PCA ), сборкой печатной платы или сборкой печатной платы ( PCBA ). В неофициальном использовании термин «печатная плата» чаще всего означает «печатный узел» (с компонентами). Предпочтительный термин IPC CCA для собранной платы — сборка печатной платы ( ) . ^{[ 20 ]} а для собранной объединительной платы — это сборка объединительной платы . «Карта» — еще один широко используемый неофициальный термин для обозначения «сборки печатных плат». Например, карта расширения .

На печатной плате может быть напечатана легенда, обозначающая компоненты, контрольные точки или идентифицирующий текст. Первоначально шелкография для этой цели использовалась , но сегодня обычно используются другие, более качественные методы печати. Обычно легенда не влияет на работу печатной платы.

Слои

Печатная плата может иметь несколько слоев меди, которые почти всегда расположены попарно. Количество слоев и спроектированное между ними соединение (переходные отверстия, PTH) дают общую оценку сложности платы. Использование большего количества слоев обеспечивает больше возможностей маршрутизации и лучший контроль целостности сигнала, но также требует много времени и затрат в производстве. Аналогичным образом, выбор переходных отверстий для платы также позволяет точно настроить размер платы, исключить сигналы от сложных микросхем, маршрутизировать и обеспечить долговременную надежность, но тесно связан со сложностью производства и стоимостью.

Одной из самых простых в производстве досок является двухслойная плата. Он имеет медь с обеих сторон, которые называются внешними слоями; Многослойные платы состоят из дополнительных внутренних слоев меди и изоляции. После двухслойных печатных плат следующим шагом является четырехслойная. Четырехслойная плата добавляет значительно больше возможностей маршрутизации во внутренних слоях по сравнению с двухслойной платой, и часто некоторая часть внутренних слоев используется в качестве плоскости заземления или плоскости питания, чтобы добиться лучшей целостности сигнала, более высоких частот передачи сигналов и снижения электромагнитных помех. и лучшая развязка источника питания.

В многослойных платах слои материала ламинируются в чередующийся сэндвич: медь, подложка, медь, подложка, медь и т. д.; каждая медная плоскость травится, а все внутренние переходы (которые не доходят до обеих внешних поверхностей готовой многослойной платы) покрываются металлическим покрытием перед ламинированием слоев. Покрывать необходимо только внешние слои; внутренние медные слои защищены соседними слоями подложки.

Монтаж компонентов

Компоненты «сквозного отверстия» монтируются с помощью выводов проводов, проходящих через плату и припаиваемых к дорожкам на другой стороне. Компоненты «поверхностного монтажа» прикрепляются своими выводами к медным дорожкам на той же стороне платы. Плата может использовать оба метода монтажа компонентов. Печатные платы с компонентами, монтируемыми только через сквозные отверстия, сейчас встречаются редко. Поверхностный монтаж используется для транзисторов , диодов , микросхем , резисторов и конденсаторов. Монтаж через отверстие может использоваться для некоторых крупных компонентов, таких как электролитические конденсаторы и разъемы.

В первых печатных платах использовалась технология сквозных отверстий , при которой электронные компоненты монтировались с помощью выводов , вставленных в отверстия на одной стороне платы и припаянных к медным дорожкам на другой стороне. Платы могут быть односторонними, с непокрытой стороной компонентов, или более компактными двухсторонними платами, с компонентами, припаянными с обеих сторон. Горизонтальная установка сквозных деталей с двумя осевыми выводами (например, резисторов, конденсаторов и диодов) производится путем сгибания выводов на 90 градусов в одном направлении, вставляя деталь в плату (часто загибая выводы, расположенные с обратной стороны платы). плату в противоположных направлениях для повышения механической прочности детали), пайку выводов и обрезку концов. Выводы можно припаивать вручную или с помощью аппарата для пайки волной . ^{[ 21 ]} Изготовление сквозных отверстий увеличивает стоимость платы, поскольку требует точного сверления большого количества отверстий, и ограничивает доступную область трассировки сигнальных дорожек на слоях, расположенных непосредственно под верхним слоем на многослойных платах, поскольку отверстия должны проходить через все слои до самого верхнего слоя. противоположная сторона. Когда стал использоваться поверхностный монтаж, там, где это было возможно, использовались SMD-компоненты небольшого размера, при этом через отверстия монтировались только те компоненты, которые были непригодны для поверхностного монтажа из-за требований к питанию или механических ограничений или подвергались механическим нагрузкам, которые могли повредить печатную плату. (например, подняв медь с поверхности платы). ^{[ нужна ссылка ]}

Технология поверхностного монтажа появилась в 1960-х годах, получила распространение в начале 1980-х годов и стала широко использоваться к середине 1990-х годов. Компоненты были механически переработаны, чтобы иметь небольшие металлические выступы или торцевые заглушки, которые можно было припаивать непосредственно к поверхности печатной платы, вместо проводов, проходящих через отверстия. Компоненты стали намного меньше, а размещение компонентов на обеих сторонах платы стало более распространенным, чем при монтаже через отверстия, что позволило создавать печатные платы гораздо меньшего размера с гораздо более высокой плотностью цепей. Поверхностный монтаж обеспечивает высокую степень автоматизации, что снижает затраты на рабочую силу и значительно увеличивает производительность по сравнению с печатными платами со сквозными отверстиями. Компоненты могут поставляться смонтированными на несущих лентах. Компоненты для поверхностного монтажа могут составлять от одной четверти до одной десятой размера и веса компонентов для сквозного монтажа, а пассивные компоненты намного дешевле. Однако цены на полупроводниковые устройства поверхностного монтажа (SMD) определяются больше самим чипом, чем корпусом, с небольшим ценовым преимуществом по сравнению с более крупными корпусами, а также некоторыми компонентами с проводным соединением, такими как 1N4148 Малосигнальные переключающие диоды на самом деле значительно дешевле, чем эквиваленты SMD.

Электрические свойства

Каждый след состоит из плоской узкой части медной фольги, оставшейся после травления. Его сопротивление , определяемое его шириной, толщиной и длиной, должно быть достаточно низким для тока, который будет проходить по проводнику. Трассы питания и заземления могут быть шире, чем трассы сигнала. В многослойной плате один весь слой может состоять в основном из сплошной меди, выполняя роль заземления для экранирования и возврата мощности. В СВЧ- схемах линии передачи могут быть проложены в плоской форме, например полосковой или микрополосковой, с тщательно контролируемыми размерами для обеспечения постоянного импеданса . В радиочастотных и быстродействующих схемах индуктивность и емкость проводников печатной платы становятся важными элементами схемы, обычно нежелательными; и наоборот, их можно использовать как целенаправленную часть схемотехники, например, в фильтрах с распределенными элементами , антеннах и предохранителях , устраняя необходимость в дополнительных дискретных компонентах. Платы межсоединений высокой плотности (HDI) имеют дорожки или переходные отверстия шириной или диаметром менее 152 микрометров. ^{[ 22 ]}

Материалы

Ламинат

Ламинат изготавливается путем отверждения слоев ткани или бумаги термореактивной смолой под давлением и нагреванием с образованием цельного конечного куска одинаковой толщины. Они могут быть до 4 на 8 футов (1,2 на 2,4 м) в ширину и длину. различные переплетения ткани (нити на дюйм или см), толщина ткани и процентное содержание смолы используются Для достижения желаемой конечной толщины и диэлектрических характеристик . Доступная стандартная толщина ламината указана в АНСИ/МПК-Д-275. ^{[ 23 ]}

Используемый материал ткани или волокна, материал смолы и соотношение ткани и смолы определяют обозначение типа ламината (FR-4, CEM -1, G-10 и т. д.) и, следовательно, характеристики производимого ламината. Важными характеристиками являются уровень огнестойкости ламината , диэлектрическая проницаемость ( _er ), тангенс угла потерь (tan δ), прочность на разрыв , прочность на сдвиг , температура стеклования (T _g ) и Z- по оси коэффициент расширения (насколько меняется толщина с температурой).

Существует довольно много различных диэлектриков, которые можно выбрать для обеспечения различных изоляционных свойств в зависимости от требований схемы. Некоторые из этих диэлектриков — политетрафторэтилен (тефлон), FR-4, FR-1, CEM-1 или CEM-3. Хорошо известными препреговыми материалами, используемыми в производстве печатных плат, являются FR-2 (фенольно-хлопковая бумага), FR-3 (хлопковая бумага и эпоксидная смола), FR-4 (тканое стекло и эпоксидная смола), FR-5 (тканое стекло и эпоксидная смола). , ФР-6 (матовое стекло и полиэстер), Г-10 (тканое стекло и эпоксидная смола), СЕМ-1 (хлопковая бумага и эпоксидная смола), СЕМ-2 (хлопковая бумага и эпоксидная смола), СЕМ-3 (нетканое стекло и эпоксидная смола). эпоксидная смола), СЕМ-4 (тканое стекло и эпоксидная смола), СЕМ-5 (тканое стекло и полиэстер). Тепловое расширение является важным фактором, особенно при использовании шариковых решеток (BGA) и технологий с голой матрицей, а стекловолокно обеспечивает наилучшую стабильность размеров.

FR-4, безусловно, является наиболее распространенным материалом, используемым сегодня. Плата с нетравленной медью называется «ламинатом с медным покрытием».

С уменьшением размера элементов платы и увеличением частоты все большее значение приобретают небольшие неоднородности, такие как неравномерное распределение стекловолокна или другого наполнителя, изменения толщины и пузырьки в матрице смолы, а также связанные с этим локальные изменения диэлектрической проницаемости.

Ключевые параметры подложки

Подложки печатных плат обычно представляют собой диэлектрические композитные материалы. Композиты содержат матрицу (обычно эпоксидную смолу ) и армирующий слой (обычно тканые, иногда нетканые, стекловолокна, иногда даже бумагу), а в некоторых случаях к смоле добавляют наполнитель (например, керамику; можно использовать титанатную керамику). для увеличения диэлектрической проницаемости).

Тип армирования определяет два основных класса материалов: тканые и нетканые. Тканое армирование дешевле, но высокая диэлектрическая проницаемость стекла может оказаться неподходящей для многих высокочастотных применений. Пространственно-неоднородная структура также приводит к локальным изменениям электрических параметров из-за различного соотношения смола/стекло в разных областях рисунка переплетения. Нетканое армирование или материалы с низким армированием или без него более дороги, но более подходят для некоторых радиочастотных/аналоговых приложений.

Подложки характеризуются несколькими ключевыми параметрами, в основном термомеханическими ( температура стеклования , прочность на разрыв , прочность на сдвиг , тепловое расширение ), электрическими ( диэлектрическая проницаемость , тангенс потерь , напряжение пробоя диэлектрика , ток утечки , сопротивление слежения ...) и другими. (например, поглощение влаги ).

При температуре стеклования смола в композите размягчается и значительно увеличивает тепловое расширение; превышение T _g вызывает механическую перегрузку компонентов платы, например соединений и переходных отверстий. Ниже T _g тепловое расширение смолы примерно соответствует меди и стеклу, выше оно становится значительно выше. Поскольку армирование и медь удерживают плату вдоль плоскости, практически все объемные расширения выступают на толщину и создают нагрузку на сквозные металлизированные отверстия. Повторная пайка или другое воздействие более высоких температур может привести к выходу из строя покрытия, особенно на более толстых платах; поэтому для толстых досок требуется матрица с высокой T _g .

подложки Используемые материалы определяют диэлектрическую проницаемость . Эта константа также зависит от частоты и обычно уменьшается с частотой. Поскольку эта константа определяет скорость распространения сигнала , частотная зависимость вносит фазовые искажения в широкополосных приложениях; Здесь важна настолько плоская зависимость диэлектрической проницаемости от частотных характеристик, насколько это достижимо. Импеданс линий передачи уменьшается с увеличением частоты, поэтому более быстрые фронты сигналов отражают больше, чем более медленные.

Напряжение пробоя диэлектрика определяет максимальный градиент напряжения, которому может подвергнуться материал, прежде чем произойдет пробой (проводимость или искрение через диэлектрик).

Трекинговое сопротивление определяет, насколько материал противостоит электрическим разрядам высокого напряжения, распространяющимся по поверхности платы.

Тангенс потерь определяет, какая часть электромагнитной энергии сигналов в проводниках поглощается материалом платы. Этот фактор важен для высоких частот. Материалы с низкими потерями стоят дороже. Выбор неоправданно материала с низкими потерями является распространенной инженерной ошибкой в высокочастотном цифровом проектировании; это увеличивает стоимость плат без соответствующей выгоды. Ухудшение сигнала по тангенсу потерь и диэлектрической проницаемости можно легко оценить по глазковой диаграмме .

Впитывание влаги происходит, когда материал подвергается воздействию повышенной влажности или воды. И смола, и арматура могут впитывать воду; вода также может впитываться под действием капиллярных сил через пустоты в материалах и вдоль арматуры. Эпоксидные смолы материалов FR-4 не слишком восприимчивы, их впитываемость составляет всего 0,15%. Тефлон имеет очень низкое поглощение - 0,01%. Полиимиды и цианатные эфиры, с другой стороны, страдают от высокого водопоглощения. Поглощенная вода может привести к значительному ухудшению основных параметров; это ухудшает сопротивление отслеживания, напряжение пробоя и диэлектрические параметры. Относительная диэлектрическая проницаемость воды составляет около 73 по сравнению с примерно 4 для обычных материалов печатных плат. Поглощенная влага также может испаряться при нагревании, например, при пайке , и вызывать растрескивание и расслоение . ^{[ 24 ]} тот же эффект приводит к повреждению «попкорна» на влажной упаковке электронных деталей. Может потребоваться тщательный прогрев подложек, чтобы высушить их перед пайкой. ^{[ 25 ]}

Общие субстраты

Часто встречающиеся материалы:

ФР-2 , фенольная бумага или фенольно-хлопковая бумага, бумага, пропитанная фенолформальдегидной смолой . Обычно встречается в бытовой электронике с односторонними платами. Электрические свойства уступают ФР-4. Плохая устойчивость к дуге. Обычно рассчитан на температуру 105 °C.
ФР-4 — тканое стекловолокно , пропитанное эпоксидной смолой . Низкое водопоглощение (около 0,15%), хорошие изоляционные свойства, хорошая дугостойкость. Очень распространено. Доступны несколько сортов с несколько разными свойствами. Обычно рассчитан на температуру 130 °C.
Алюминиевая или металлическая сердцевинная плата , или изолированная металлическая подложка (IMS), плакированная теплопроводящим тонким диэлектриком, используется для деталей, требующих значительного охлаждения, — силовые выключатели, светодиоды. Состоит из обычно однослойной, иногда двухслойной тонкой печатной платы на основе, например, FR-4, ламинированной на алюминиевый лист, обычно толщиной 0,8, 1, 1,5, 2 или 3 мм. Более толстые ламинаты иногда имеют более толстую медную металлизацию. ^{[ 26 ]}^{[ 27 ]}
Гибкие подложки — могут представлять собой отдельную фольгу, плакированную медью, или могут быть ламинированы с тонким элементом жесткости, например, 50–130 мкм.
- Каптон или УПИЛЕКС , ^{[ 28 ]} полиимидная . фольга Используется для гибких печатных плат , в этой форме распространен в бытовой электронике малого форм-фактора или для гибких межсоединений. Устойчив к высоким температурам.
- Pyralux — композитная фольга из полиимида и фторполимера. ^{[ 29 ]} Медный слой может расслаиваться во время пайки.

Реже встречающиеся материалы:

FR-1, как и FR-2, обычно рассчитан на температуру 105 °C, некоторые марки рассчитаны на температуру 130 °C. Перфорируемый при комнатной температуре. Похоже на картон. Плохая влагостойкость. Низкое сопротивление дуги.
ФР-3, хлопчатобумажная бумага, пропитанная эпоксидной смолой. Обычно рассчитан на температуру 105 °C.
FR-5, плетеное стекловолокно и эпоксидная смола, высокая прочность при более высоких температурах, обычно до 170 °C.
FR-6, матовое стекло и полиэстер.
G-10 , тканое стекло и эпоксидная смола – высокая изоляционная стойкость, низкое влагопоглощение, очень высокая прочность сцепления. Обычно рассчитан на температуру 130 °C.
G-11, тканое стекло и эпоксидная смола – высокая стойкость к растворителям, высокое сохранение прочности на изгиб при высоких температурах. ^{[ 30 ]} Обычно рассчитан на температуру 170 °C.
СЕМ-1, хлопчатобумажная бумага и эпоксидная смола.
СЕМ-2, хлопчатобумажная бумага и эпоксидная смола.
СЕМ-3, нетканое стекло и эпоксидная смола
СЕМ-4, тканое стекло и эпоксидная смола
СЕМ-5, тканое стекло и полиэстер
ПТФЭ , («Тефлон») — дорогой, низкие диэлектрические потери, для высокочастотного применения, очень низкое влагопоглощение (0,01%), механически мягкий. Трудно ламинируется, редко используется в многослойных покрытиях.
ПТФЭ, с керамическим наполнителем — дорогой, с низкими диэлектрическими потерями, для высокочастотных применений. Изменение соотношения керамика/ПТФЭ позволяет регулировать диэлектрическую проницаемость и тепловое расширение.
RF-35, армированная стекловолокном керамика с наполнителем из ПТФЭ. Сравнительно дешевле, хорошие механические свойства, хорошие высокочастотные свойства. ^{[ 31 ]}^{[ 32 ]}
Глинозем , керамика. Твердый, хрупкий, очень дорогой, очень высокие характеристики, хорошая теплопроводность.
Полиимид , высокотемпературный полимер. Дорогой, высокопроизводительный. Более высокое водопоглощение (0,4%). Может использоваться от криогенных температур до более 260 °C.

Толщина меди

Толщина меди на печатных платах может быть указана напрямую или как вес меди на площадь (в унциях на квадратный фут), который легче измерить. Одна унция на квадратный фут составляет 1,344 мила или 34 микрометра. Тяжелая медь — это слой, превышающий три унции меди на фут. ², или приблизительно 0,0042 дюйма (4,2 мила, 105 мкм). Толстые медные слои используются для обеспечения высокого тока или для рассеивания тепла.

На обычных подложках FR-4: 1 унция меди на фут. ² (35 мкм) — наиболее распространенная толщина; Часто возможна толщина 2 унции (70 мкм) и 0,5 унции (17,5 мкм). Реже встречаются 12 и 105 мкм, на некоторых подложках иногда встречается 9 мкм. Гибкие подложки обычно имеют более тонкую металлизацию. В платах с металлическим сердечником для устройств высокой мощности обычно используется более толстая медь; Обычно используется 35 мкм, но также встречаются 140 и 400 мкм.

В США толщина медной фольги указывается в унциях на квадратный фут (oz/ft). ²), обычно называемый просто унцией . Обычная толщина составляет 1/2 унции/фут. ² (150 г/м ²), 1 унция/фут ² (300 г/м ²), 2 унции/фут ² (600 г/м ²) и 3 унции/фут ² (900 г/м ²). Они достигают толщины 17,05 мкм (0,67 тыс. ), 34,1 мкм (1,34 тыс. ), 68,2 мкм (2,68 тыс.) и 102,3 мкм (4,02 тыс.) соответственно.

унция/фут ²	г/м ²	мкм	ты
1/2 унции/фута ²	150 г/м ²	17,05 мкм	0,67 тыс.
1 унция/фут ²	300 г/м ²	34,1 мкм	1,34 тыс.
2 унции/фут ²	600 г/м ²	68,2 мкм	2,68 тыс.
3 унции/фут ²	900 г/м ²	102,3 мкм	4,02 тыс.

1/2 унции/фута ² Фольга не широко используется в качестве готового медного груза, но используется для внешних слоев, когда покрытие сквозных отверстий увеличивает вес готовой меди. Некоторые производители печатных плат указывают на 1 унцию/фут. ² медная фольга толщиной 35 мкм (также может называться толщиной 35 мкм, 35 мкм или 35 мкм).

1/0 – обозначает 1 унцию/фут ² медь с одной стороны, без меди с другой стороны.
1/1 – обозначает 1 унцию/фут ² медь с обеих сторон.
H/0 или H/H – обозначает 0,5 унции/фут. ² медь с одной или обеих сторон соответственно.
2/0 или 2/2 – обозначает 2 унции/фут. ² медь с одной или обеих сторон соответственно.

Строительство

Дизайн

Производство начинается с производственных данных, полученных с помощью компьютерного проектирования , и информации о компонентах. Данные изготовления считываются в программное обеспечение CAM (компьютерное производство). CAM выполняет следующие функции:

Ввод данных изготовления.
Проверка данных
Компенсация отклонений в производственных процессах (например, масштабирование для компенсации искажений при ламинировании)
Панельизация
Вывод цифровых инструментов (шаблоны меди, файлы сверления, проверка и др.)

Первоначально печатные платы проектировались вручную путем создания фотомаски на прозрачном майларовом листе, обычно в два или четыре раза превышающего истинный размер. На основе принципиальной схемы на майларе были расположены контактные площадки компонентов, а затем были проложены дорожки для соединения контактных площадок. Втирание сухих переносов следов общих компонентов повысило эффективность. Следы были сделаны с помощью самоклеящейся ленты. Предварительно напечатанные невоспроизводимые сетки на майларе облегчали компоновку. Готовая фотошаблон фотолитографически воспроизводилась на фоторезистном покрытии пустых омедненных плат.

Современные печатные платы проектируются с помощью специального программного обеспечения для компоновки, как правило, в следующие этапы: ^{[ 33 ]}^{[ 34 ]}

Сбор схем с помощью инструмента автоматизации электронного проектирования ( EDA ).
Размеры и шаблон карты определяются на основе требуемой схемы и корпуса печатной платы.
положения компонентов и радиаторов . Определены
Набор слоев печатной платы определяется от одного до десятков слоев в зависимости от сложности. наземные и силовые плоскости Определены . Плоскость питания является аналогом заземляющей плоскости и ведет себя как земля сигнала переменного тока , обеспечивая при этом питание постоянного тока для цепей, установленных на печатной плате. Взаимосвязь сигналов прослеживается на сигнальных плоскостях. Сигнальные плоскости могут находиться как на внешних, так и на внутренних слоях. Для достижения оптимальных характеристик электромагнитных помех высокочастотные сигналы направляются во внутренних слоях между плоскостями питания и заземления. ^{[ 35 ]}
Импеданс линии определяется с учетом толщины диэлектрического слоя, толщины медной трассы и ширины трассы. Разделение трасс также учитывается в случае дифференциальных сигналов. микрополосковую , полосковую или двойную полосковую линию. Для маршрутизации сигналов можно использовать
Компоненты размещены. Учитываются тепловые соображения и геометрия. переходы и площадки. Отмечены
сигнала проложены Трассы . Средства автоматизации электронного проектирования обычно автоматически создают зазоры и соединения в плоскостях питания и заземления.
Данные изготовления состоят из набора файлов Gerber , файла детализации и файла выбора и размещения. ^{[ 34 ]}

Панельизация

Несколько небольших печатных плат можно сгруппировать для обработки в виде панели. Панель, состоящая из дизайна, дублированного n раз, также называется n -панелью, тогда как мультипанель объединяет несколько разных дизайнов на одной панели. Внешняя инструментальная полоса часто включает в себя отверстия для инструментов , набор контрольных точек панели , тестовый образец и может включать заштрихованную медную заливку или аналогичные узоры для равномерного распределения меди по всей панели во избежание изгиба. Сборщики часто монтируют компоненты на панелях, а не на отдельных печатных платах, потому что это эффективно. Панельизация также может потребоваться для плат, компоненты которых расположены вблизи края платы, поскольку в противном случае плату невозможно будет установить во время сборки. В большинстве сборочных цехов вокруг платы требуется свободная зона не менее 10 мм.

Депанелирование

Со временем панель разбивается на отдельные печатные платы вдоль перфорации или канавок на панели. ^{[ 36 ]} путем фрезерования или резки. Для фрезерованных панелей обычное расстояние между отдельными досками составляет 2–3 мм. Сегодня депанельирование часто выполняется с помощью лазеров, которые разрезают плату бесконтактно. Лазерное удаление панелей снижает нагрузку на хрупкие схемы, повышая выход бездефектных устройств.

Медный узор

Первым шагом является копирование рисунка в CAM-системе производителя на защитной маске на слоях печатной платы из медной фольги. Последующее травление удаляет нежелательную медь, незащищенную маской. (В качестве альтернативы проводящие чернила можно наносить струйной печатью на чистую (непроводящую) плату. Этот метод также используется при изготовлении гибридных схем .)

В шелкографии для создания защитной маски используются устойчивые к травлению чернила.
При фотогравировке используется фотомаска и проявитель для выборочного удаления чувствительного к УФ-излучению покрытия фоторезиста и, таким образом, создания маски фоторезиста, которая защитит медь под ней. Методы прямой визуализации иногда используются для требований высокого разрешения. Были проведены эксперименты с терморезистом. ^{[ 37 ]} Вместо фотомаски можно использовать лазер. Это известно как безмасочная литография или прямое изображение.
При фрезеровании печатных плат используется двух- или трехосная механическая система фрезерования для отделения медной фольги от подложки. Фрезерный станок для печатных плат (называемый «прототипом печатной платы») работает аналогично плоттеру , получая команды от главного программного обеспечения, которые управляют положением фрезерной головки по осям x, y и (если применимо) z. .
Лазерная резистивная абляция включает распыление черной краски на ламинат с медным покрытием, а затем помещение платы в с ЧПУ лазерный плоттер . Лазер растрово сканирует печатную плату и удаляет (испаряет) краску там, где резист не нужен. (Примечание: лазерная абляция меди используется редко и считается экспериментальной. ^{[ нужны разъяснения ]})
Лазерное травление , при котором медь может быть удалена непосредственно лазером с ЧПУ. Как и фрезерование печатных плат, описанное выше, этот метод используется в основном для прототипирования.
При электроэрозионном травлении используется электрический разряд для удаления металла с подложки, погруженной в диэлектрическую жидкость .

Выбор метода зависит от количества изготавливаемых плат и требуемого разрешения.

Большой объем

Шелкография – используется для печатных плат с большими характеристиками.
Фотогравировка – используется, когда требуются более тонкие детали.

Малый объем

Распечатайте на прозрачной пленке и используйте в качестве фотошаблона вместе с фотосенсибилизированными панелями, а затем протравите. (В качестве альтернативы можно использовать пленочный фотоплоттер.)
Лазерная резистивная абляция
Фрезерование печатных плат
Лазерное травление

Любитель

Резист с лазерной печатью: лазерная печать на бумаге для переноса тонера, термоперенос утюгом или модифицированным ламинатором на чистый ламинат, замачивание в водяной бане, подкраска маркером, затем протравливание.
Виниловая пленка и резист, несмываемый маркер, некоторые другие методы. Трудоёмкий, подходит только для одиночных досок.

Офорт

Процесс нанесения медных следов на поверхность известен как травление после субтрактивного метода процесса, хотя существуют также аддитивные и полуаддитивные методы.

Субтрактивные методы удаляют медь с полностью покрытой медью платы, оставляя только желаемый медный рисунок. Самый простой метод, используемый в мелкосерийном производстве и часто любителями, — это иммерсионное травление, при котором плата погружается в травильный раствор, например, хлорид железа . По сравнению с методами, используемыми для массового производства, время травления велико. В ванну можно нагреть и перемешать, чтобы ускорить скорость травления. При пузырьковом травлении через ванну травления пропускают воздух для перемешивания раствора и ускорения травления. При травлении брызгами используется лопасть с приводом от двигателя, которая распыляет на платы травитель; этот процесс коммерчески устарел, поскольку он не такой быстрый, как травление распылением. При травлении распылением раствор травителя распределяется по плате с помощью форсунок и рециркулируется насосами. Регулировка формы сопла, скорости потока, температуры и состава травителя обеспечивает предсказуемый контроль скорости травления и высокую производительность. ^{[ 38 ]} По мере того, как из плат расходуется больше меди, травитель становится насыщенным и менее эффективным; разные травители имеют разную емкость по меди: некоторые из них достигают 150 граммов меди на литр раствора. При коммерческом использовании травители можно регенерировать для восстановления их активности, а растворенную медь восстанавливать и продавать. Мелкомасштабное травление требует внимания к утилизации использованного травителя, который является коррозионным и токсичным из-за содержания металлов. ^{[ 39 ]} Травитель удаляет медь со всех поверхностей, не защищенных резистом. «Подрез» возникает, когда травитель воздействует на тонкий край меди под резистом; это может уменьшить ширину проводника и вызвать обрыв цепи. Для предотвращения подрезов необходим тщательный контроль времени травления. Если в качестве резиста используется металлическое покрытие, оно может «нависать», что может вызвать короткое замыкание между соседними дорожками при близком расположении. Выступ можно удалить, очистив плату проволочной щеткой после травления. ^{[ 38 ]}

В аддитивных методах рисунок наносится гальваническим способом на голую подложку с использованием сложного процесса. Преимущество аддитивного метода заключается в том, что требуется меньше материала и образуется меньше отходов. При полном аддитивном процессе голый ламинат покрывается светочувствительной пленкой, на которой происходит изображение (экспонируется светом через маску, а затем проявляется, удаляя неэкспонированную пленку). Открытые участки сенсибилизируют в химической ванне, обычно содержащей палладий и аналогичной той, которая используется для покрытия сквозных отверстий, что делает открытые участки способными связывать ионы металлов. Затем ламинат покрывается медью в чувствительных зонах. Когда маска снята, печатная плата готова.

Полуаддитивный процесс — наиболее распространенный процесс: на неузорчатой плате уже имеется тонкий слой меди. Затем применяется обратная маска (в отличие от маски субтрактивной обработки, эта маска обнажает те части подложки, которые в конечном итоге станут следами). Затем на плату в незамаскированных областях наносится дополнительное количество меди; медь может быть покрыта металлом до любого желаемого веса. Затем на поверхность наносится оловянно-свинцовое или другое покрытие. Маска снимается, и короткий этап травления удаляет с платы обнаженный исходный медный ламинат, изолируя отдельные дорожки. Таким способом изготавливаются некоторые односторонние платы со сквозными металлическими отверстиями. General Electric производила потребительские радиоприемники в конце 1960-х годов с использованием аддитивных плат. (Полу)аддитивный процесс обычно используется для многослойных плат, поскольку он облегчает сквозное покрытие отверстий для создания проводящих переходных отверстий в печатной плате.

Промышленное травление обычно проводят персульфатом аммония или хлоридом железа . Для PTH (сквозные отверстия с покрытием) после сверления отверстий выполняются дополнительные этапы химического осаждения , затем наносится гальваническое покрытие меди для увеличения толщины, платы экранируются и покрываются оловом/свинцом. Олово/свинец становится резистом, оставляя голую медь вытравленной. ^{[ 40 ]}

Ламинирование

Многослойные печатные платы имеют внутри платы следовые слои. Это достигается путем ламинирования стопки материалов в прессе путем приложения давления и тепла в течение определенного периода времени. В результате получается неделимый цельный продукт. Например, четырехслойную печатную плату можно изготовить, начиная с двустороннего ламината, покрытого медью, протравливая схему с обеих сторон, затем ламинируя верхний и нижний препрег и медную фольгу. Затем его сверлят, наносят покрытие и снова травят, чтобы получить следы на верхнем и нижнем слоях. ^{[ 41 ]}

Перед ламинированием внутренние слои проходят полную машинную проверку, поскольку впоследствии ошибки исправить невозможно. Машины автоматического оптического контроля (AOI) сравнивают изображение платы с цифровым изображением, созданным на основе исходных проектных данных. Машины автоматической оптической формовки (AOS) могут затем добавлять недостающую медь или удалять излишки меди с помощью лазера, сокращая количество печатных плат, которые необходимо выбросить. ^{[ 42 ]}^{[ 43 ]}^{[ 44 ]} Дорожки печатной платы могут иметь ширину всего 10 микрометров.

Бурение

Отверстия в печатной плате обычно сверлятся с помощью сверл, покрытых карбидом вольфрама . Используется карбид вольфрама с покрытием, поскольку материалы плит являются абразивными. Сверла из быстрорежущей стали быстро затуплялись, разрывая медь и разрушая плату. Сверление осуществляется сверлильными станками с компьютерным управлением с использованием сверлильного файла или файла Excellon , в котором описывается расположение и размер каждого просверленного отверстия.

Способы

Отверстия можно сделать проводящими с помощью гальваники или вставив полые металлические проушины для соединения слоев платы. Некоторые токопроводящие отверстия предназначены для ввода выводов сквозных компонентов. Другие, используемые для соединения слоев платы, называются переходными отверстиями .

Микроотверстия

Когда требуются переходные отверстия диаметром менее 76,2 микрометра, сверление механическими сверлами невозможно из-за высокой скорости износа и поломок. В этом случае переходные отверстия могут быть просверлены лазером и испарены лазером . Просверленные лазером переходные отверстия обычно имеют некачественную поверхность внутри отверстия. Эти отверстия называются микроотверстиями и могут иметь диаметр всего 10 микрометров. ^{[ 45 ]}^{[ 46 ]}

Слепые и заглубленные переходные отверстия

Также возможно с помощью сверления с контролируемой глубиной , лазерного сверления или предварительного сверления отдельных листов печатной платы перед ламинированием создать отверстия, которые соединяют только некоторые медные слои, а не проходят через всю плату. Эти отверстия называются глухими переходными отверстиями , когда они соединяют внутренний медный слой с внешним слоем, или скрытыми переходными отверстиями , когда они соединяют два или более внутренних медных слоя и не содержат внешних слоев. Лазерные сверлильные станки могут сверлить тысячи отверстий в секунду и могут использовать либо УФ-лазеры, либо CO2 _- лазеры. ^{[ 47 ]}^{[ 48 ]}

Стенки отверстий для плат с двумя или более слоями можно сделать проводящими, а затем нанести гальваническое покрытие медью для образования сквозных отверстий . Эти отверстия электрически соединяют проводящие слои печатной платы.

Мазок

Для многослойных плит, имеющих три и более слоев, сверление обычно приводит к образованию пятен продуктов высокотемпературного разложения связующего вещества в ламинированной системе. Прежде чем можно будет заделать отверстия, этот налет необходимо удалить с помощью химического процесса удаления смазывания или плазменного травления . Процесс удаления размазывания гарантирует хорошее соединение медных слоев при металлизации отверстия. На платах высокой надежности процесс, называемый обратным травлением, выполняется химическим способом с использованием травителя на основе перманганата калия или плазменного травления. При обратном травлении удаляется смола и стекловолокна, так что слои меди проникают в отверстие и по мере покрытия отверстия становятся единым целым с осажденной медью.

Гальваника и покрытие

Правильный выбор покрытия или отделки поверхности может иметь решающее значение для производительности процесса, количества доработок, частоты отказов на месте и надежности. ^{[ 49 ]}

Печатные платы могут быть покрыты припоем, оловом или золотом поверх никеля. ^{[ 50 ]}^{[ 51 ]}

После того, как печатные платы протравлены и затем промыты водой, наносится паяльная маска , а затем вся оголенная медь покрывается припоем, никелем/золотом или каким-либо другим антикоррозионным покрытием. ^{[ 52 ]}

Важно использовать припой, совместимый как с печатной платой, так и с используемыми деталями. Примером может служить массив шариковых решеток (BGA), в котором используются шарики припоя из олова и свинца для соединений, теряющих шарики на голых медных дорожках, или используется паяльная паста, не содержащая свинца.

Другими используемыми покрытиями являются органический консервант для пайки (OSP), иммерсионное серебро (IAg), иммерсионное олово (ISn), покрытие иммерсионным золотом методом химического никелирования (ENIG), иммерсионное золото палладия методом химического химического восстановления (ENEPIG) и прямое золочение (поверх никеля). . Краевые разъемы , расположенные вдоль одного края некоторых плат, часто никелируются, а затем позолочиваются с использованием ENIG. Еще одним фактором, который следует учитывать при нанесении покрытия, является быстрая диффузия металла покрытия в оловянный припой. Олово образует интерметаллиды, такие как Cu ₆ Sn ₅ и Ag ₃ Cu, которые растворяются в ликвидусе или солидусе олова (при 50 °C), снимая поверхностное покрытие или оставляя пустоты.

Электрохимическая миграция (ECM) — это рост проводящих металлических нитей на или внутри печатной платы (PCB) под воздействием смещения постоянного напряжения. ^{[ 53 ]}^{[ 54 ]} Известно, что серебро, цинк и алюминий отращивают усы под воздействием электрического поля. Серебро также увеличивает проводящие пути на поверхности в присутствии галогенидов и других ионов, что делает его плохим выбором для использования в электронике. У олова отрастут «усы» из-за напряжения на покрытой поверхности. При оловянно-свинцовом покрытии или припое также растут усы, количество которых уменьшается только за счет уменьшения процентного содержания олова. Оплавление с целью расплавления припоя или жести для снятия поверхностного напряжения и уменьшения падения усов. Еще одна проблема покрытия — оловянная чума , превращение олова в порошкообразный аллотроп при низкой температуре. ^{[ 55 ]}

Применение паяльного резиста

Печатная плата с красной паяльной маской и белой шелкографией.

Области, которые не следует паять, можно покрыть паяльным резистом ( паяльной маской ). Паяльная маска придает печатным платам характерный зеленый цвет, хотя она также доступна в нескольких других цветах, таких как красный, синий, фиолетовый, желтый, черный и белый. Один из наиболее распространенных паяльных резистов, используемых сегодня, называется «LPI» ( жидкая паяльная маска, которую можно фотографировать ). ^{[ 56 ]} Фоточувствительное покрытие наносится на поверхность печатной платы, затем подвергается воздействию света через пленку паяльной маски и, наконец, проявляется, когда неэкспонированные участки смываются. Паяльная маска из сухой пленки аналогична сухой пленке, используемой для изображения печатной платы при нанесении покрытия или травлении. После ламинирования на поверхность печатной платы она отображается и проявляется как LPI. Когда-то, но уже не широко использовавшийся из-за его низкой точности и разрешения, использовались эпоксидные чернила для трафаретной печати. Помимо отталкивания припоя, паяльный резист также обеспечивает защиту меди от окружающей среды, которая в противном случае была бы открыта.

Легенда / шелкография

Легенда (также известная как шелкография или шелкография ) часто печатается на одной или обеих сторонах печатной платы. Он содержит обозначения компонентов , настройки переключателей, контрольные точки и другие указания, полезные при сборке, тестировании, обслуживании и иногда использовании печатной платы.

Существует три способа печати легенды:

Эпоксидные краски для шелкографии были общепринятым методом, в результате чего появилось альтернативное название.
Жидкостное фотоизображение является более точным методом, чем трафаретная печать.
Все большее распространение получает струйная печать. На струйной печати можно печатать переменные данные, уникальные для каждого блока печатной платы, например текст или штрих-код с серийным номером .

Тест голой платы

Платы без установленных компонентов обычно проверяются на отсутствие «коротких замыканий» и «обрывов». Это называется электрическим испытанием или электронным испытанием печатной платы . Короткое замыкание — это соединение между двумя точками, которые не должны быть соединены. Обрыв – это отсутствующее соединение между точками, которые должны быть соединены. При крупносерийном производстве приспособление, такое как «гвоздь» в жестком игольчатом адаптере, контактирует с медными площадками на плате. Приспособление или адаптер требуют значительных фиксированных затрат, и этот метод экономически выгоден только для крупносерийного или дорогостоящего производства. Для производства малых и средних объемов с летающими щупами используются тестеры , в которых тестовые щупы перемещаются по плате с помощью XY-привода для контакта с медными контактами. Нет необходимости в приспособлении, и, следовательно, фиксированные затраты намного ниже. Система CAM дает команду электрическому тестеру подать напряжение на каждую точку контакта по мере необходимости и проверить, что это напряжение появляется на соответствующих точках контакта и только на них.

Сборка

При сборке голая плата заполняется (или «наполняется») электронными компонентами, образуя функциональный печатный узел (PCA), иногда называемый «узлом печатной платы» (PCBA). ^{[ 57 ]}^{[ 58 ]} В технологии сквозного монтажа выводы компонентов вставляются в отверстия, окруженные проводящими площадками ; отверстия удерживают компоненты на месте. При технологии поверхностного монтажа (SMT) компонент размещается на печатной плате так, чтобы контакты совпадали с проводящими площадками или приземлялись на поверхности печатной платы; паяльная паста, которая ранее была нанесена на площадки, временно удерживает компоненты на месте; если компоненты для поверхностного монтажа применяются к обеим сторонам платы, компоненты нижней стороны приклеиваются к плате. Как при сквозном, так и при поверхностном монтаже компоненты затем паяются ; После охлаждения и затвердевания припой постоянно удерживает компоненты на месте и электрически соединяет их с платой.

различные методы пайки Для крепления компонентов к печатной плате используются . Крупносерийное производство обычно осуществляется с помощью машин для захвата и пайки объемной волновой пайкой деталей со сквозными отверстиями или печей оплавления для компонентов SMT или деталей со сквозными отверстиями, но квалифицированные специалисты могут паять очень мелкие детали вручную (например, 0201 упаковки размером 0,02 на 0,01 дюйма.) ^{[ 59 ]} под микроскопом с тонким жалом , используя пинцет и паяльник , для прототипов небольшого объема. Селективную пайку можно использовать для деликатных деталей. Некоторые детали SMT нельзя паять вручную, например корпуса BGA . Все компоненты со сквозными отверстиями можно припаивать вручную, что делает их предпочтительными для прототипирования, когда размер, вес и использование именно тех компонентов, которые будут использоваться в крупносерийном производстве, не имеют значения.

Часто конструкции для сквозного и поверхностного монтажа приходится объединять в одном блоке, поскольку некоторые необходимые компоненты доступны только в корпусах для поверхностного монтажа, а другие доступны только в корпусах для сквозного монтажа. Или, даже если все компоненты доступны в корпусах со сквозными отверстиями, может быть желательно воспользоваться преимуществами снижения размера, веса и стоимости, которые можно получить за счет использования некоторых доступных устройств для поверхностного монтажа. Еще одна причина использовать оба метода заключается в том, что монтаж через отверстие может обеспечить необходимую прочность компонентов, которые могут выдерживать физические нагрузки (например, разъемы, которые часто соединяются и разъединяются или которые подключаются к кабелям, которые, как ожидается, будут оказывать значительную нагрузку на печатную плату и разъем). интерфейс), в то время как компоненты, которые, как ожидается, останутся нетронутыми, будут занимать меньше места при использовании методов поверхностного монтажа. Для дальнейшего сравнения смотрите страницу SMT .

После заполнения платы ее можно протестировать различными способами:

При выключенном питании визуальный осмотр , автоматический оптический осмотр . Рекомендации JEDEC по размещению, пайке и проверке компонентов печатной платы обычно используются для поддержания контроля качества на этом этапе производства печатных плат.
При выключенном питании анализ аналоговых сигнатур , тестирование при выключении питания .
При включенном питании можно выполнить внутрисхемное тестирование , при котором можно выполнить физические измерения (например, напряжения).
При включенном питании можно провести функциональную проверку , просто проверяя, выполняет ли печатная плата то, для чего она была разработана.

Чтобы облегчить эти испытания, на печатных платах могут быть предусмотрены дополнительные площадки для временных соединений. Иногда эти площадки необходимо изолировать резисторами. Внутрисхемное тестирование также может выполнять функции проверки граничного сканирования некоторых компонентов. Системы внутрисхемного тестирования также можно использовать для программирования компонентов энергонезависимой памяти на плате.

При тестировании с граничным сканированием тестовые схемы, встроенные в различные микросхемы на плате, образуют временные соединения между дорожками печатной платы, чтобы проверить правильность установки микросхем. Тестирование с граничным сканированием требует, чтобы все тестируемые микросхемы использовали стандартную процедуру настройки тестирования, наиболее распространенной из которых является стандарт Joint Test Action Group ( JTAG ). Архитектура тестирования JTAG предоставляет средства для тестирования межсоединений между интегральными схемами на плате без использования физических тестовых пробников, используя схемы в микросхемах, чтобы использовать сами выводы микросхемы в качестве тестовых пробников. Поставщики инструментов JTAG предоставляют различные типы стимулов и сложные алгоритмы не только для обнаружения неисправных цепей, но и для изоляции неисправностей конкретных цепей, устройств и выводов.

Если платы не проходят тест, технические специалисты могут распаять и заменить вышедшие из строя компоненты — задача, известная как доработка .

Защита и упаковка

Печатные платы, предназначенные для экстремальных условий эксплуатации, часто имеют конформное покрытие , которое наносится путем погружения или распыления после пайки компонентов. Покрытие предотвращает коррозию и токи утечки, а также короткое замыкание из-за конденсации. Самые ранние конформные покрытия были восковыми ; современные конформные покрытия обычно представляют собой пропитку разбавленными растворами силиконовой резины, полиуретана, акрила или эпоксидной смолы. Другой метод нанесения конформного покрытия заключается в напылении пластика на печатную плату в вакуумной камере. Главный недостаток защитных покрытий состоит в том, что обслуживание платы крайне затруднено. ^{[ 60 ]}

Многие собранные печатные платы чувствительны к статическому электричеству , поэтому при транспортировке их необходимо помещать в антистатические пакеты . При работе с этими платами пользователь должен быть заземлен . Неправильные методы обращения могут привести к передаче накопленного статического заряда через плату, что приведет к повреждению или разрушению компонентов. Повреждение может не сразу повлиять на работу, но может привести к преждевременному отказу в дальнейшем, вызвать периодические сбои в работе или вызвать сужение диапазона условий окружающей среды и электрических условий, при которых плата работает должным образом. Даже голые платы иногда чувствительны к статическому электричеству: дорожки стали настолько тонкими, что их можно взорвать (или изменить их характеристики) статическим разрядом. Это особенно актуально для нетрадиционных печатных плат, таких как MCM и микроволновые печатные платы.

Кордвудная конструкция

Конструкция из кордвуда может сэкономить значительное пространство и часто использовалась с проводными компонентами в приложениях, где пространство было ограничено (например, взрыватели , системы наведения ракет и системы телеметрии), а также в высокоскоростных компьютерах , где были важны короткие следы. В конструкции из кордовой древесины компоненты с осевыми выводами монтировались между двумя параллельными плоскостями. Название происходит от того, как компоненты с осевыми выводами (конденсаторы, резисторы, катушки и диоды) уложены параллельными рядами и столбцами, как стопка дров. Компоненты либо спаивались вместе с помощью перемычки, либо соединялись с другими компонентами тонкой никелевой лентой, приваренной под прямым углом к выводам компонентов. ^{[ 61 ]} Чтобы избежать короткого замыкания разных слоев межсоединений, между ними были помещены тонкие изолирующие платы. Перфорация или отверстия в платах позволяют выводам компонентов выступать на следующий уровень межсоединений. Одним из недостатков этой системы было то, что никелевым для обеспечения надежных соединительных сварных швов приходилось использовать специальные компоненты с содержанием свинца. Дифференциальное тепловое расширение компонента может оказать давление на выводы компонентов и дорожки печатной платы и вызвать механические повреждения (как это было замечено в нескольких модулях программы Apollo). Кроме того, компоненты, расположенные внутри, сложно заменить. В некоторых версиях конструкции из кордвуда в качестве метода соединения использовались паяные односторонние печатные платы (как показано на рисунке), что позволяло использовать компоненты с нормальными выводами за счет затруднений при снятии плат или замене любого компонента, который не находится на краю.

До появления интегральных схем этот метод обеспечивал максимально возможную плотность упаковки компонентов; из-за этого его использовали ряд поставщиков компьютеров, включая Control Data Corporation . После того, как печатные платы получили широкое распространение, метод изготовления из кордовой древесины использовался лишь изредка, в основном в аэрокосмической отрасли или другой электронике с чрезвычайно высокой плотностью размещения.

Типы

Промежуточные доски

Минимальная печатная плата для одного компонента, используемая для прототипирования , называется монтажной платой . Назначение коммутационной платы — «вывести» выводы компонента на отдельные клеммы, чтобы можно было легко подключить их вручную. Коммутационные платы особенно используются для компонентов поверхностного монтажа или любых компонентов с мелким шагом выводов.

Усовершенствованные печатные платы могут содержать компоненты, встроенные в подложку, такие как конденсаторы и интегральные схемы, чтобы уменьшить объем места, занимаемого компонентами на поверхности печатной платы, и одновременно улучшить электрические характеристики. ^{[ 62 ]}

Многопроводные платы

Multiwire — это запатентованная технология межсоединения, в которой используются изолированные провода, проложенные машинной разводкой и заключенные в непроводящую матрицу (часто пластиковую смолу). ^{[ 63 ]} Его использовали в 1980-х и 1990-х годах. По состоянию на 2010 год Multiwire все еще был доступен через Hitachi.

Поскольку было довольно легко складывать межсоединения (провода) внутри матрицы внедрения, этот подход позволил дизайнерам полностью забыть о прокладке проводов (обычно это трудоемкая операция при проектировании печатной платы): Везде, где разработчику нужно соединение, машина будет проведите провод по прямой линии от одного места/контакта к другому. Это привело к очень короткому времени проектирования (не нужно было использовать сложные алгоритмы даже для проектов с высокой плотностью размещения), а также к уменьшению перекрестных помех (что хуже, когда провода идут параллельно друг другу, чего почти никогда не происходит в многопроводных системах), хотя стоимость слишком высока. чтобы конкурировать с более дешевыми технологиями печатных плат, когда необходимы большие количества.

Исправления в разводку многопроводной платы вносить легче, чем в разводку печатной платы. ^{[ 64 ]}

Использование

Печатные платы использовались в качестве альтернативы их обычному использованию в электронной и биомедицинской технике благодаря универсальности их слоев, особенно медного слоя. Слои печатной платы использовались для изготовления датчиков, таких как емкостные датчики давления и акселерометры, исполнительных механизмов, таких как микроклапаны и микронагреватели, а также платформ датчиков и исполнительных механизмов для «Лаборатории на чипе» (LoC), например, для выполнения полимеразной цепи. реакция (ПЦР) и топливные элементы, и это лишь некоторые из них. ^{[ 65 ]}

Ремонт

Производители могут не поддерживать ремонт печатных плат на уровне компонентов из-за относительно низкой стоимости замены по сравнению со временем и стоимостью устранения неисправностей на уровне компонентов. При ремонте на уровне платы техник идентифицирует плату (PCA), на которой возникла неисправность, и заменяет ее. Этот переход экономически эффективен с точки зрения производителя, но также является расточительным с материальной точки зрения, поскольку печатная плата с сотнями функциональных компонентов может быть выброшена и заменена из-за выхода из строя одной незначительной и недорогой детали, такой как резистор или конденсатор. Эта практика вносит значительный вклад в проблему электронных отходов . ^{[ 66 ]}

Законодательство

Во многих странах (включая всех единого европейского рынка ) участников ^{[ 67 ]} Соединенное Королевство , ^{[ 68 ]} Турция и Китай ) законодательство ограничивает использование свинца , кадмия и ртути в электрооборудовании. Поэтому для печатных плат, продаваемых в таких странах, должны использоваться бессвинцовые производственные процессы и бессвинцовый припой, а присоединенные компоненты сами должны соответствовать требованиям. ^{[ 69 ]}^{[ 70 ]}

Стандарт безопасности UL 796 охватывает требования безопасности компонентов печатных плат, используемых в качестве компонентов устройств или приборов. При испытаниях анализируются такие характеристики, как воспламеняемость, максимальная рабочая температура , электрическое слежение, тепловое отклонение и непосредственная поддержка находящихся под напряжением электрических частей.

См. также

Макет
Сертифицированный проектировщик межсоединений - квалификация для проектировщиков печатных плат.
Процесс Оккама – метод изготовления печатных плат без пайки
BT-Epoxy - смола, используемая в печатных платах.

Ссылки

^ «Что такое печатная плата (PCB)? — Технические статьи» . AllAboutCircuits.com . Проверено 24 июня 2021 г.
^ «Печатная плата – обзор» . НаукаДирект . Проверено 24 июня 2021 г.
^ «Мировое производство печатных плат в 2014 году оценивается в 60,2 миллиарда долларов» . iconnect007 . 28 сентября 2015 года . Проверено 12 апреля 2016 г.
^ Исследования, Рынок Энергияс. «Средовой темп роста мирового рынка печатных плат (PCB) составит 3,1% в 2018-2024 годах» . Информационный центр GlobeNewswire . Проверено 26 августа 2018 г.
^ «Глобальный рынок односторонних печатных плат – рост, будущие перспективы, конкурентный анализ и прогноз на 2018–2023 годы – Вестник отрасли» . Промышленный вестник . 21 августа 2018 г. Архивировано из оригинала 02 марта 2022 г. Проверено 26 августа 2018 г.
^ США 1256599 , Шуп, Макс Ульрих, «Процесс и механизм производства электронагревателей», опубликовано 19 февраля 1918 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Харпер, Чарльз А. (2003). Электронный справочник материалов и процессов . МакГроу-Хилл. стр. 7.3, 7.4. ISBN 0071402144 .
^ Брунетти, Кледо (22 ноября 1948 г.). Новые достижения в области печатных плат . Вашингтон, округ Колумбия: Национальное бюро стандартов.
^ День инженеров, лауреаты премии 1984 года , Инженерный колледж, Университет Висконсин-Мэдисон
^ «Получатели премии IEEE CLEDO BRUNETTI» (PDF) . ИИЭЭ . Архивировано из оригинала (PDF) 4 августа 2018 г. Проверено 4 августа 2018 г.
^ «Новый процесс, усовершенствованный для радиопроводки». Чикаго Трибьюн, 1 августа 1952 года.
^ Реклама журнала LIFE «Путешествуйте и играйте с Motorola», 24 мая 1954 г., стр. 14.
^ «Темы и тенденции телевизионной торговли». Телевизионный дайджест 8:44 (1 ноября 1952 г.), 10.
^ США 2756485 , Абрамсон, Мо и Данко, Станислав Ф., «Процесс сборки электрических схем», опубликовано 31 июля 1956 г., передано министру армии США.
^ патент США 5434751 , Коул-младший, Герберт С.; Ситник-Нитерс, Тереза А. и Войнаровски, Роберт Дж. и др., «Перерабатываемая структура межсоединений высокой плотности, включающая разделительный слой», выпущено 18 июля 1995 г.
^ Остманн, Андреас; Шейн, Фридрих-Леонхард; Диттерле, Майкл; Кунц, Марк; Ланг, Клаус-Дитер (2018). «Процессы межсоединений высокой плотности для упаковки на уровне панели» . 2018 7-я конференция по технологиям электронной системной интеграции (ESTC) . стр. 1–5. дои : 10.1109/ESTC.2018.8546431 . ISBN 978-1-5386-6814-6 . S2CID 54214952 .
^ Материалы для усовершенствованной упаковки . Спрингер. 18 ноября 2016 г. ISBN 978-3-319-45098-8 .
^ «Достижения в области оптических коммуникаций: изготовление оптических печатных плат в промышленных масштабах» . Октябрь 2019.
^ 6 причин, почему выбирают печатные платы
^ МПК-14.38
^ Бушоу, К.Х., изд. (2001). «Электронная упаковка: технологии пайки». Энциклопедия материалов: наука и технологии . Эльзевир. стр. 2708–9. ISBN 0-08-043152-6 .
^ «Зачем использовать межсоединение высокой плотности?» . 21 августа 2018 г.
^ IPC-D-275: Стандарт проектирования жестких печатных плат и сборок жестких печатных плат . МПК. Сентябрь 1991 года.
^ Суд, Б. и Пехт, М. 2011. Ламинаты для печатных плат. Энциклопедия композитов Wiley. 1–11.
^ Ли В. Ричи, Speeding Edge (ноябрь 1999 г.). «ОБЗОР И ОБУЧЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ» (PDF) . Журнал Circuitree .
^ Фьелстад, Йозеф. «Метод изготовления печатной платы на алюминиевой подложке и его преимущества» (PDF) . Circuitinsight.com . Проверено 17 января 2024 г.
^ Юнг, Винко КС (2007). «Использование печатной платы с металлическим сердечником (MCPCB) в качестве решения для управления температурным режимом» (PDF) . Журнал HKPCA (24): 12–16.
^ «Применение | Жаропрочные полиимидные материалы UBE» . UBE, upilex.jp.
^ «Материалы для гибких схем Pyralux® — DuPont — DuPont USA» . Дюпон.
^ Картер, Брюс (19 марта 2009 г.). Операционные усилители для всех . Ньюнес. ISBN 9780080949482 – через Google Книги.
^ «Высокоэффективная и экономичная ВЧ/СВЧ-подложка» . Микроволновой журнал.
^ «Техническое описание RF-35» (PDF) . Taconic – через Multi-CB.
^ «Методология проектирования печатных плат» .
^ Перейти обратно: ^а ^б Линиг, Дж.; Шайбл, Дж. (2020). «§1.3.3: Физический дизайн печатных плат». Основы топологии электронных схем . Спрингер. стр. 26–27. дои : 10.1007/978-3-030-39284-0 . ISBN 978-3-030-39284-0 . S2CID 215840278 .
^ «См. приложение D к IPC-2251» (PDF) .
^ Мицнер, Крейг (2011). Полный проект печатной платы с использованием OrCad Capture и Layout . Ньюнес. стр. 443–6. ISBN 9780080943541 .
^ Тафф, Ицхак; Бенрон, Хай (октябрь 1999 г.). Жидкие фоторезисты для прямой термовизуализации . Полномочия Совета.
^ Перейти обратно: ^а ^б Кхандпур, RS (2005). Печатные платы: проектирование, изготовление, сборка и испытания . Тата-МакГроу Хилл. стр. 373–8. ISBN 0-07-058814-7 .
^ Боссхарт (1 января 1983 г.). Печатные платы: проектирование и технология . Тата МакГроу-Хилл Образование. п. 298. ИСБН 9780074515495 .
^ Райли, Фрэнк; Электронная упаковка и производство (2013). Руководство по сборке электроники . Спрингер. п. 285. ИСБН 9783662131619 .
^ «Разметка печатной платы» . Проверено 17 мая 2018 г.
^ «Ремонт печатной электропроводки» .
^ «Печать 3D-структур методом лазерного прямого переноса» .
^ «Система создания проводящей дорожки на подложке» .
^ «Лазерное сверление печатных плат высокой плотности» . Промышленные лазерные решения . 1 сентября 2012 г.
^ «Нетрадиционные методы изготовления маленьких отверстий» . MMSOnline.com . 15 июня 2002 г.
^ «Лазерные сверлильные станки серии GTW5 (на английском языке) Видео» . Митсубиси Электрик.
^ «Серия GTW5-UVF20 Лазерный сверлильный станок Станки лазерной обработки MELLASER» . Митсубиси Электрик.
^ «Соображения по выбору отделки поверхности печатной платы» (PDF) . 8 октября 2013 г.
^ «Приложение F. Пример последовательности изготовления стандартной печатной платы» . Связи: производственные тенденции в области технологий межсетевого соединения электроники . Национальная академия наук. 2005. дои : 10.17226/11515 . ISBN 978-0-309-10034-2 .
^ «Методы производства и материалы 3.1 Общие сведения» . Отчет о проекте печатной монтажной платы – Содержание, Дизайн для окружающей среды (DfE) . Агентство по охране окружающей среды.
^ Милад, Джордж; Гудечаускас, Дон. «Надежность паяных соединений с золотой отделкой поверхности (ENIG, ENEPIG и DIG) для печатных плат, собранных из бессвинцового сплава SAC» .
^ Публикация IPC IPC-TR-476A, «Электрохимическая миграция: электрически вызванные отказы в печатных монтажных узлах», Нортбрук, Иллинойс, май 1997 г.
^ Жан, С.; Азарян, М.Х.; Пехт, М. (2005). «Проблемы надежности технологии без очистки флюса с использованием бессвинцового припоя для печатных плат высокой плотности» . 38-й Международный симпозиум по микроэлектронике . стр. 367–375.
^ Кумбс, Клайд Ф. (2007). Справочник по печатным схемам . МакГроу-Хилл Профессионал. стр. 45–19. ISBN 978-0-07-146734-6 .
^ «Жидкие паяльные маски для фотоизображения» (PDF) . Продукты цепи Коутса. Архивировано из оригинала (PDF) 11 июля 2017 года.
^ Айоб, М.; Кендалл, Г. (2008). «Обзор оптимизации машин для размещения устройств поверхностного монтажа: классификация машин». Европейский журнал операционных исследований . 186 (3): 893–914. CiteSeerX 10.1.1.486.8305 . дои : 10.1016/j.ejor.2007.03.042 .
^ Айоб, М.; Кендалл, Г. (2005). «Тройная целевая функция с использованием динамического определения точки Чебышева для оптимизации устройства для поверхностного монтажа» (PDF) . Европейский журнал операционных исследований . 164 (3): 609–626. дои : 10.1016/j.ejor.2003.09.034 .
^ Боркс, Том. «Сборник SMTA TechScan: 0201 Проектирование, сборка и процесс» (PDF) . Ассоциация технологий поверхностного монтажа . Проверено 11 января 2010 г.
^ Сибу. Введение во встраиваемые системы 1E . Мистер МакГроу-Хилл. п. 293. ИСБН 978-0-07-014589-4 .
^ Вагнер, Г. Дональд (1999). «История электронных корпусов в APL: от взрывателя VT до космического корабля NEAR» (PDF) . Технический дайджест Johns Hopkins APL . 20 (1). Архивировано из оригинала (PDF) 10 мая 2017 г. Проверено 19 декабря 2016 г.
^ «СтекПуть» . 11 февраля 2014 г.
^ US 4175816 , Берр, Роберт П.; Морино, Рональд и Кио, Раймонд Дж., «Многопроводной электрический соединительный элемент, имеющий многопроводную матрицу из изолированных проводов, механически закрепленных на нем», опубликовано 27 ноября 1979 г., передано Kollmorgen Technologies Corp.
^ Вайсберг, Дэвид Э. (2008). «14: Интерграф» (PDF) . стр. 14–8.
^ Пердигонес, Франциско; Керо, Хосе Мануэль (2022). «Печатные платы: функции слоев в электронной и биомедицинской инженерии» . Микромашины . 13 (3). MDPI : 460. doi : 10.3390/mi13030460 . ПМЦ 8952574 . ПМИД 35334752 .
^ Браун, Марк; Равтани, Джавахар; Патил, Динеш (2004). «Приложение Б – Устранение неисправностей». Практическая диагностика неисправностей электрооборудования и цепей управления . Эльзевир. стр. 196–212. дои : 10.1016/b978-075066278-9/50009-3 . ISBN 978-0-7506-6278-9 .
^ «EURLex – 02011L0065-20140129 – RU – EUR-Lex» . Eur-lex.europa.eu. Архивировано из оригинала 7 января 2016 г. Проверено 3 июля 2015 г.
^ «Правила об ограничении использования некоторых опасных веществ в электрическом и электронном оборудовании 2012 г.» . законодательство.gov.uk . 4 декабря 2012 года . Проверено 31 марта 2022 г.
^ «Как свинец влияет на нашу окружающую среду?» . Загрязнители и токсиканты: экологический свинец (Pb) . Департамент качества окружающей среды, штат Мичиган. 2019. Архивировано из оригинала 19 апреля 2019 г. 1. «Вы здесь. DEQ. Загрязнители и токсиканты. Экологический свинец (Pb)». DEQ – Как свинец влияет на нашу окружающую среду?, Агентство: Качество окружающей среды, www.michigan.gov/deq/0,4561,7-135-3307_29693_30031-90418--,00.html.
^ «Часто задаваемые вопросы о соответствии RoHS» . Руководство по соблюдению RoHS .

Дальнейшее чтение

Тавернье, Карел (сентябрь 2015 г.). «Данные для изготовления печатной платы — передача данных от проектирования к изготовлению» (PDF) . В6. Архивировано (PDF) из оригинала 8 марта 2022 г. Проверено 9 мая 2022 г. (45 страниц)
Колотти, Джеймс (2022). «Аспекты аналоговых сигналов, радиочастот и электромагнитной совместимости при проектировании печатных монтажных плат (PWB)» (PDF) . Редакция 5. IEEE , секция Лонг-Айленда. Архивировано (PDF) из оригинала 8 мая 2022 г. Проверено 9 мая 2022 г. (81 страница)

СМИ, связанные с печатными платами, на Викискладе?

[1] «Что такое печатная плата (PCB)? — Технические статьи» . AllAboutCircuits.com . Проверено 24 июня 2021 г.

[2] «Печатная плата – обзор» . НаукаДирект . Проверено 24 июня 2021 г.

[3] «Мировое производство печатных плат в 2014 году оценивается в 60,2 миллиарда долларов» . iconnect007 . 28 сентября 2015 года . Проверено 12 апреля 2016 г.

[4] Исследования, Рынок Энергияс. «Средовой темп роста мирового рынка печатных плат (PCB) составит 3,1% в 2018-2024 годах» . Информационный центр GlobeNewswire . Проверено 26 августа 2018 г.

[5] «Глобальный рынок односторонних печатных плат – рост, будущие перспективы, конкурентный анализ и прогноз на 2018–2023 годы – Вестник отрасли» . Промышленный вестник . 21 августа 2018 г. Архивировано из оригинала 02 марта 2022 г. Проверено 26 августа 2018 г.

[6] США 1256599 , Шуп, Макс Ульрих, «Процесс и механизм производства электронагревателей», опубликовано 19 февраля 1918 г.

[Harper03-7] Перейти обратно: ^а ^б Харпер, Чарльз А. (2003). Электронный справочник материалов и процессов . МакГроу-Хилл. стр. 7.3, 7.4. ISBN 0071402144 .

[8] Брунетти, Кледо (22 ноября 1948 г.). Новые достижения в области печатных плат . Вашингтон, округ Колумбия: Национальное бюро стандартов.

[9] День инженеров, лауреаты премии 1984 года , Инженерный колледж, Университет Висконсин-Мэдисон

[IEEE_Recipient_list-10] «Получатели премии IEEE CLEDO BRUNETTI» (PDF) . ИИЭЭ . Архивировано из оригинала (PDF) 4 августа 2018 г. Проверено 4 августа 2018 г.

[11] «Новый процесс, усовершенствованный для радиопроводки». Чикаго Трибьюн, 1 августа 1952 года.

[12] Реклама журнала LIFE «Путешествуйте и играйте с Motorola», 24 мая 1954 г., стр. 14.

[13] «Темы и тенденции телевизионной торговли». Телевизионный дайджест 8:44 (1 ноября 1952 г.), 10.

[14] США 2756485 , Абрамсон, Мо и Данко, Станислав Ф., «Процесс сборки электрических схем», опубликовано 31 июля 1956 г., передано министру армии США.

[15] патент США 5434751 , Коул-младший, Герберт С.; Ситник-Нитерс, Тереза А. и Войнаровски, Роберт Дж. и др., «Перерабатываемая структура межсоединений высокой плотности, включающая разделительный слой», выпущено 18 июля 1995 г.

[16] Остманн, Андреас; Шейн, Фридрих-Леонхард; Диттерле, Майкл; Кунц, Марк; Ланг, Клаус-Дитер (2018). «Процессы межсоединений высокой плотности для упаковки на уровне панели» . 2018 7-я конференция по технологиям электронной системной интеграции (ESTC) . стр. 1–5. дои : 10.1109/ESTC.2018.8546431 . ISBN 978-1-5386-6814-6 . S2CID 54214952 .

[17] Материалы для усовершенствованной упаковки . Спрингер. 18 ноября 2016 г. ISBN 978-3-319-45098-8 .

[18] «Достижения в области оптических коммуникаций: изготовление оптических печатных плат в промышленных масштабах» . Октябрь 2019.

[19] 6 причин, почему выбирают печатные платы

[20] МПК-14.38

[MAT2001-21] Бушоу, К.Х., изд. (2001). «Электронная упаковка: технологии пайки». Энциклопедия материалов: наука и технологии . Эльзевир. стр. 2708–9. ISBN 0-08-043152-6 .

[22] «Зачем использовать межсоединение высокой плотности?» . 21 августа 2018 г.

[23] IPC-D-275: Стандарт проектирования жестких печатных плат и сборок жестких печатных плат . МПК. Сентябрь 1991 года.

[24] Суд, Б. и Пехт, М. 2011. Ламинаты для печатных плат. Энциклопедия композитов Wiley. 1–11.

[25] Ли В. Ричи, Speeding Edge (ноябрь 1999 г.). «ОБЗОР И ОБУЧЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ» (PDF) . Журнал Circuitree .

[26] Фьелстад, Йозеф. «Метод изготовления печатной платы на алюминиевой подложке и его преимущества» (PDF) . Circuitinsight.com . Проверено 17 января 2024 г.

[27] Юнг, Винко КС (2007). «Использование печатной платы с металлическим сердечником (MCPCB) в качестве решения для управления температурным режимом» (PDF) . Журнал HKPCA (24): 12–16.

[28] «Применение | Жаропрочные полиимидные материалы UBE» . UBE, upilex.jp.

[29] «Материалы для гибких схем Pyralux® — DuPont — DuPont USA» . Дюпон.

[30] Картер, Брюс (19 марта 2009 г.). Операционные усилители для всех . Ньюнес. ISBN 9780080949482 – через Google Книги.

[31] «Высокоэффективная и экономичная ВЧ/СВЧ-подложка» . Микроволновой журнал.

[32] «Техническое описание RF-35» (PDF) . Taconic – через Multi-CB.

[33] «Методология проектирования печатных плат» .

[Layout_book-34] Перейти обратно: ^а ^б Линиг, Дж.; Шайбл, Дж. (2020). «§1.3.3: Физический дизайн печатных плат». Основы топологии электронных схем . Спрингер. стр. 26–27. дои : 10.1007/978-3-030-39284-0 . ISBN 978-3-030-39284-0 . S2CID 215840278 .

[35] «См. приложение D к IPC-2251» (PDF) .

[36] Мицнер, Крейг (2011). Полный проект печатной платы с использованием OrCad Capture и Layout . Ньюнес. стр. 443–6. ISBN 9780080943541 .

[Thermal_DI-37] Тафф, Ицхак; Бенрон, Хай (октябрь 1999 г.). Жидкие фоторезисты для прямой термовизуализации . Полномочия Совета.

[Khandpur05-38] Перейти обратно: ^а ^б Кхандпур, RS (2005). Печатные платы: проектирование, изготовление, сборка и испытания . Тата-МакГроу Хилл. стр. 373–8. ISBN 0-07-058814-7 .

[39] Боссхарт (1 января 1983 г.). Печатные платы: проектирование и технология . Тата МакГроу-Хилл Образование. п. 298. ИСБН 9780074515495 .

[40] Райли, Фрэнк; Электронная упаковка и производство (2013). Руководство по сборке электроники . Спрингер. п. 285. ИСБН 9783662131619 .

[41] «Разметка печатной платы» . Проверено 17 мая 2018 г.

[42] «Ремонт печатной электропроводки» .

[43] «Печать 3D-структур методом лазерного прямого переноса» .

[44] «Система создания проводящей дорожки на подложке» .

[45] «Лазерное сверление печатных плат высокой плотности» . Промышленные лазерные решения . 1 сентября 2012 г.

[46] «Нетрадиционные методы изготовления маленьких отверстий» . MMSOnline.com . 15 июня 2002 г.

[47] «Лазерные сверлильные станки серии GTW5 (на английском языке) Видео» . Митсубиси Электрик.

[48] «Серия GTW5-UVF20 Лазерный сверлильный станок Станки лазерной обработки MELLASER» . Митсубиси Электрик.

[49] «Соображения по выбору отделки поверхности печатной платы» (PDF) . 8 октября 2013 г.

[50] «Приложение F. Пример последовательности изготовления стандартной печатной платы» . Связи: производственные тенденции в области технологий межсетевого соединения электроники . Национальная академия наук. 2005. дои : 10.17226/11515 . ISBN 978-0-309-10034-2 .

[51] «Методы производства и материалы 3.1 Общие сведения» . Отчет о проекте печатной монтажной платы – Содержание, Дизайн для окружающей среды (DfE) . Агентство по охране окружающей среды.

[52] Милад, Джордж; Гудечаускас, Дон. «Надежность паяных соединений с золотой отделкой поверхности (ENIG, ENEPIG и DIG) для печатных плат, собранных из бессвинцового сплава SAC» .

[53] Публикация IPC IPC-TR-476A, «Электрохимическая миграция: электрически вызванные отказы в печатных монтажных узлах», Нортбрук, Иллинойс, май 1997 г.

[54] Жан, С.; Азарян, М.Х.; Пехт, М. (2005). «Проблемы надежности технологии без очистки флюса с использованием бессвинцового припоя для печатных плат высокой плотности» . 38-й Международный симпозиум по микроэлектронике . стр. 367–375.

[55] Кумбс, Клайд Ф. (2007). Справочник по печатным схемам . МакГроу-Хилл Профессионал. стр. 45–19. ISBN 978-0-07-146734-6 .

[56] «Жидкие паяльные маски для фотоизображения» (PDF) . Продукты цепи Коутса. Архивировано из оригинала (PDF) 11 июля 2017 года.

[57] Айоб, М.; Кендалл, Г. (2008). «Обзор оптимизации машин для размещения устройств поверхностного монтажа: классификация машин». Европейский журнал операционных исследований . 186 (3): 893–914. CiteSeerX 10.1.1.486.8305 . дои : 10.1016/j.ejor.2007.03.042 .

[58] Айоб, М.; Кендалл, Г. (2005). «Тройная целевая функция с использованием динамического определения точки Чебышева для оптимизации устройства для поверхностного монтажа» (PDF) . Европейский журнал операционных исследований . 164 (3): 609–626. дои : 10.1016/j.ejor.2003.09.034 .

[59] Боркс, Том. «Сборник SMTA TechScan: 0201 Проектирование, сборка и процесс» (PDF) . Ассоциация технологий поверхностного монтажа . Проверено 11 января 2010 г.

[60] Сибу. Введение во встраиваемые системы 1E . Мистер МакГроу-Хилл. п. 293. ИСБН 978-0-07-014589-4 .

[61] Вагнер, Г. Дональд (1999). «История электронных корпусов в APL: от взрывателя VT до космического корабля NEAR» (PDF) . Технический дайджест Johns Hopkins APL . 20 (1). Архивировано из оригинала (PDF) 10 мая 2017 г. Проверено 19 декабря 2016 г.

[62] «СтекПуть» . 11 февраля 2014 г.

[63] US 4175816 , Берр, Роберт П.; Морино, Рональд и Кио, Раймонд Дж., «Многопроводной электрический соединительный элемент, имеющий многопроводную матрицу из изолированных проводов, механически закрепленных на нем», опубликовано 27 ноября 1979 г., передано Kollmorgen Technologies Corp.

[64] Вайсберг, Дэвид Э. (2008). «14: Интерграф» (PDF) . стр. 14–8.

[65] Пердигонес, Франциско; Керо, Хосе Мануэль (2022). «Печатные платы: функции слоев в электронной и биомедицинской инженерии» . Микромашины . 13 (3). MDPI : 460. doi : 10.3390/mi13030460 . ПМЦ 8952574 . ПМИД 35334752 .

[66] Браун, Марк; Равтани, Джавахар; Патил, Динеш (2004). «Приложение Б – Устранение неисправностей». Практическая диагностика неисправностей электрооборудования и цепей управления . Эльзевир. стр. 196–212. дои : 10.1016/b978-075066278-9/50009-3 . ISBN 978-0-7506-6278-9 .

[67] «EURLex – 02011L0065-20140129 – RU – EUR-Lex» . Eur-lex.europa.eu. Архивировано из оригинала 7 января 2016 г. Проверено 3 июля 2015 г.

[68] «Правила об ограничении использования некоторых опасных веществ в электрическом и электронном оборудовании 2012 г.» . законодательство.gov.uk . 4 декабря 2012 года . Проверено 31 марта 2022 г.

[69] «Как свинец влияет на нашу окружающую среду?» . Загрязнители и токсиканты: экологический свинец (Pb) . Департамент качества окружающей среды, штат Мичиган. 2019. Архивировано из оригинала 19 апреля 2019 г. 1. «Вы здесь. DEQ. Загрязнители и токсиканты. Экологический свинец (Pb)». DEQ – Как свинец влияет на нашу окружающую среду?, Агентство: Качество окружающей среды, www.michigan.gov/deq/0,4561,7-135-3307_29693_30031-90418--,00.html.

[70] «Часто задаваемые вопросы о соответствии RoHS» . Руководство по соблюдению RoHS .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]

[ 27 ]

[ 28 ]

[ 29 ]

[ 30 ]

[ 31 ]

[ 32 ]

[ 33 ]

[ 34 ]

[ 35 ]

[ 36 ]

[ 37 ]

[ 38 ]

[ 39 ]

[ 40 ]

[ 41 ]

[ 42 ]

[ 43 ]

[ 44 ]

[ 45 ]

[ 46 ]

[ 47 ]

[ 48 ]

[ 49 ]

[ 50 ]

[ 51 ]

[ 52 ]

[ 53 ]

[ 54 ]

[ 55 ]

[ 56 ]

[ 57 ]

[ 58 ]

[ 59 ]

[ 60 ]

[ 61 ]

[ 62 ]

[ 63 ]

[ 64 ]

[ 65 ]

[ 66 ]

[ 67 ]

[ 68 ]

[ 69 ]

[ 70 ]

v т и Цифровая электроника
Components	Transistor Resistor Inductor Capacitor Printed electronics Printed circuit board Electronic circuit Flip-flop Memory cell Combinational logic Sequential logic Logic gate Boolean circuit Integrated circuit (IC) Hybrid integrated circuit (HIC) Mixed-signal integrated circuit Three-dimensional integrated circuit (3D IC) Emitter-coupled logic (ECL) Erasable programmable logic device (EPLD) Macrocell array Programmable logic array (PLA) Programmable logic device (PLD) Programmable Array Logic (PAL) Generic Array Logic (GAL) Complex programmable logic device (CPLD) Field-programmable gate array (FPGA) Field-programmable object array (FPOA) Application-specific integrated circuit (ASIC) Tensor Processing Unit (TPU)
Theory	Digital signal Boolean algebra Logic synthesis Logic in computer science Computer architecture Digital signal Digital signal processing Circuit minimization Switching circuit theory Gate equivalent
Design	Logic synthesis Place and route Placement Routing Transaction-level modeling Register-transfer level Hardware description language High-level synthesis Formal equivalence checking Synchronous logic Asynchronous logic Finite-state machine Hierarchical state machine
Applications	Computer hardware Hardware acceleration Digital audio radio Digital photography Digital telephone Digital video cinematography television Electronic literature
Design issues	Metastability Runt pulse

v т и Информатика
Note: This template roughly follows the 2012 ACM Computing Classification System.
Hardware	Printed circuit board Peripheral Integrated circuit Very Large Scale Integration Systems on Chip (SoCs) Energy consumption (Green computing) Electronic design automation Hardware acceleration Processor Size / Form
Computer systems organization	Computer architecture Computational complexity Dependability Embedded system Real-time computing
Networks	Network architecture Network protocol Network components Network scheduler Network performance evaluation Network service
Software organization	Interpreter Middleware Virtual machine Operating system Software quality
Software notations and tools	Programming paradigm Programming language Compiler Domain-specific language Modeling language Software framework Integrated development environment Software configuration management Software library Software repository
Software development	Control variable Software development process Requirements analysis Software design Software construction Software deployment Software engineering Software maintenance Programming team Open-source model
Theory of computation	Model of computation Formal language Automata theory Computability theory Computational complexity theory Logic Semantics
Algorithms	Algorithm design Analysis of algorithms Algorithmic efficiency Randomized algorithm Computational geometry
Mathematics of computing	Discrete mathematics Probability Statistics Mathematical software Information theory Mathematical analysis Numerical analysis Theoretical computer science
Information systems	Database management system Information storage systems Enterprise information system Social information systems Geographic information system Decision support system Process control system Multimedia information system Data mining Digital library Computing platform Digital marketing World Wide Web Information retrieval
Security	Cryptography Formal methods Security hacker Security services Intrusion detection system Hardware security Network security Information security Application security
Human–computer interaction	Interaction design Social computing Ubiquitous computing Visualization Accessibility
Concurrency	Concurrent computing Parallel computing Distributed computing Multithreading Multiprocessing
Artificial intelligence	Natural language processing Knowledge representation and reasoning Computer vision Automated planning and scheduling Search methodology Control method Philosophy of artificial intelligence Distributed artificial intelligence
Machine learning	Supervised learning Unsupervised learning Reinforcement learning Multi-task learning Cross-validation
Graphics	Animation Rendering Photograph manipulation Graphics processing unit Mixed reality Virtual reality Image compression Solid modeling
Applied computing	Quantum Computing E-commerce Enterprise software Computational mathematics Computational physics Computational chemistry Computational biology Computational social science Computational engineering Differentiable computing Computational healthcare Digital art Electronic publishing Cyberwarfare Electronic voting Video games Word processing Operations research Educational technology Document management
Category Outline Glossaries