Многослойные, гибкие печатные платы и их производство

Принципы выбора готовых плат: цены и производители

Магазины радиоэлектроники предлагают покупателям широкий ассортимент печатных плат для изготовления электроники. Технологические возможности позволят изготовить печатные платы любой сложности на https://nanotech.by/pechatnye-platy/.

При покупке важно учитывать некоторые факторы:

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

2. Количество слоёв, используемых при изготовлении плитки.

3. Наличие металлических вставок на отверстиях для закрепления радиоэлементов.

4. Двухсторонний или односторонний рисунок.

5. Гибкое или жёсткое основание.

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

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

Подготовка заготовки и сверление отверстий

Прежде всего необходимо вырезать кусок текстолита с заданными размерами. Обработать края напильником. Закрепить чертеж на плате. Подготовить инструмент для сверления. Сверлить прямо по чертежу. Сверло должно быть хорошего качества и соответствовать диаметру наименьшего отверстия. Если есть возможность, нужно использовать сверлильный станок.

Сделав все необходимые отверстия, снять чертеж и рассверлить каждое отверстие до заданного диаметра. Зачистить мелкой шкуркой поверхность платы. Это необходимо для устранения заусениц и для улучшения сцепления краски с платой. Для удаления следов жира провести обработку платы спиртом.

XIX век

Позапрошлый век был отмечен быстрым развитием технологий. Всё ускоряющийся прогресс начинал набирать обороты. Паровозы позволили путешествовать через всю страну не за 5-7 месяцев, а за 5-7 дней; электричество пришло на смену углю, дереву, маслу. Изобретение телеграфа, а затем и телефона обеспечило быструю связь, не доступную никогда прежде.

Бензиновый двигатель и автомобиль, фотография, граммофон-фонограф, электронно-лучевые трубки и паяльные лампы, трансформаторы и перфокарты, радио и кино, эскалаторы и посудомоечные машины – большинство вещей, которыми мы пользуемся до сих пор, или которые оказали непосредственное влияние на современную электронику, были созданы или запатентованы в XIX веке.

Речи о печатных платах тогда ещё не шло, но без промышленных достижений того времени и широкого распространения электричества платы никогда не стали бы тем, чем они являются сегодня.

Подготовка печатной платы к монтажу радиодеталей

Следующий шаг, это подготовка печатной платы к монтажу радиоэлементов. После снятия с платы краски, дорожки нужно обработать круговыми движениями мелкой наждачной бумагой. Увлекаться не нужно, потому что медные дорожки тонкие и можно легко их сточить. Достаточно всего нескольких проходов абразивом со слабым прижимом.

Далее токоведущие дорожки и контактные площадки печатной платы покрываются и лудятся мягким припоем эклектрическим паяльником. чтобы отверстия на печатной плате, не затягивались припоем, его на жало паяльника нужно брать немного.

После завершения изготовления печатной платы, останется только вставить в предназначенные позиции радиодетали и запаять их выводы к площадкам. Перед пайкой ножки деталей нужно обязательно смочить спирто-канифольным флюсом. Если ножки радиодеталей длинные, то их нужно перед пайкой обрезать бокорезами до длины выступания над поверхностью печатной платы 1-1,5 мм. После окончания монтажа деталей нужно удалить остатки канифоли с помощью любого растворителя — спирта, уайт-спирта или ацетона. Они все успешно растворяют канифоль.

Подробно о технологии пайки на примерах пайки деталей, о марках припоев и флюсов, устройстве и ремонте паяльников Вы можете узнать из цикла статей раздела «Как паять паяльником».

На воплощение этой простой схемы емкостного реле от разводки дорожек для изготовления печатной платы до создания действующего образца ушло не более пяти часов, гораздо меньше, чем на верстку этой страницы.

Промышленное изготовление печатных плат электроники

Технологии изготовления печатных плат электроники предусматривают условия производства с чистой средой. Атмосфера и объекты производственных помещений контролируются автоматикой на присутствие загрязнений.

Структура гибкой ПП: 1, 8 — полиимидная плёнка; 2, 9 — связывающее 1; 3 -связывающее 2; 4 — шаблон; 5 — базовая полиимидная плёнка; 6 — клейкая плёнка; 7 — шаблон

Многие компании-производители электронных печатных плат практикуют уникальные производства. А в стандартном виде изготовление двухсторонней печатной электронной платы традиционно предусматривает следующие шаги:

Изготовление основания

1. Берётся стекловолокно и пропускается через технологический модуль.
2. Пропитывается эпоксидной смолой (погружением, распылением).
3. Стекловолокно прокатывают на станке до желаемой толщины подложки
4. Сушка подложки в печи и раз на крупные панели.
5. Панели располагаются стопками, чередуясь с медной фольгой и подложкой, покрытой клеем.

Наконец, стопки помещают под пресс, где при температуре170°C и давлении 700 кг/мм2, прессуют 1-2 часа. Эпоксидная смола твердеет, медная фольга связывается под прессом с материалом подложки.

Сверление и лужение отверстий

1. Берутся несколько панелей подложки, укладываются одна на другую, жёстко закрепляются.
2. Сложенная стопка помещается в станок с ЧПУ, где высверливаются отверстия по схемному рисунку.
3. Сделанные отверстия очищаются от излишков материала.
4. Внутренние поверхности токопроводящих отверстий покрываются медью.
5. Непроводящие отверстия остаются без покрытия.

Производство рисунка схемы печатной электронной платы

Образец схемы печатной платы создаётся посредством аддитивного либо субтрактивного принципа. В случае аддитивного варианта, подложка покрывается медью по желаемой схеме. При этом необработанной остаётся часть вне схемы.

Технология получения отпечатка схемного рисунка: 1 — фоторезистивная панель; 2 — маска электронной печатной платы; 3 — чувствительная сторона платы

Субтрактивным процессом, прежде всего, покрывается общая поверхность подложки. Затем отдельные участки, не входящие в рисунок схемы, вытравливаются либо вырезаются.

Как проходит аддитивный процесс?

Фольгированная поверхность подложки предварительно обезжиривается. Панели проходят вакуумную камеру. За счёт вакуума слой положительного фоторезистивного материала плотно обжимается по всей фольгированной площади.

Положительным материалом для фоторезиста выступает полимер, обладающий способностью растворимости под излучением ультрафиолета. Условия вакуума исключают возможный остаток воздуха между фольгой и фоторезистом.

Шаблон схемы укладывается поверх фоторезиста, после чего панели подвергаются интенсивному воздействию ультрафиолета. Поскольку маска оставляет прозрачными области схемы, фоторезист в этих точках попадает под УФ излучение и растворяется.

Затем маска снимается, а панели опыляются щелочным раствором. Этот, своего рода проявитель, помогает растворить облучённый фоторезист по границам областей рисунка схемы. Так, медная фольга остаётся открытой на поверхности подложки.

Далее панели гальванируются медью. Медная фольга выступает катодом в процессе гальванизации. Открытые участки гальванируются до толщины 0,02-0,05 мм. Области, остающиеся под фоторезистом, не гальванируются.

Медные разводы покрывают дополнительно оловянно-свинцовым составом или иным защитным покрытием. Этими действиями предотвращается окисление меди и создаётся резист на следующую стадию производства.

Ненужный фоторезист удаляется с подложки с помощью кислотного растворителя. Медная фольга между рисунком схемы и покрытием обнажается. Так как медь схемы печатной платы защищена оловянно-свинцовым составом, здесь проводник не подвержен воздействию кислоты.

Виды печатных плат

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

1. Односторонние — конструкции представляющие собой диэлектрические пластинки, на которые с одной стороны нанесён токопроводящий рисунок. Для соединения отдельных контактов на верхнем диэлектрическом слое закрепляются металлические перемычки. Односторонние основания используются при изготовлении недорогой бытовой техники. Связано это с их малой надёжностью, недолговечностью, хрупкой конструкцией.

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

пластинки считаются наиболее популярными при изготовлении бытовой электроники, компьютеров.

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

4. Многослойные — сложные конструкции, которые используются при изготовлении сложных приборов, механизмов. Несколько слоёв, расположенных в определённой последовательности, позволяют надёжно закреплять основные компоненты. Количество слоёв выбирается зависимо от требуемых характеристик. Максимальное количество — 40. У многослойных оснований есть ряд недостатков. Это сложности во время изготовления, сложный процесс починки, дороговизна расходных материалов.

Будет интересно Как измерить аккумуляторную батарею, мультимер в измерении емкости аккумулятора

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

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

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

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

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

Я удивлялся, почему бы не купить готовое оборудование. Но приходится смириться. В банках требования к безопасности на порядок выше. Введенный с панели пароль должен сразу же фиксироваться на сервер безопасности банка. Любое действие либо его отсутствие должны быть зафиксированы. Потому, весь техпроцесс проектируется с нуля самим банком. Впрочем, ничего удивительного.

Под терминалы, настенные кодовые панели и прочие элементы разрабатывается индивидуальный проект, заказываются электронные элементы. После их проработки следует обращение к разработчикам печатных плат, которые прорабатывают проект и размещают все элементы на проработанном диэлектрике.

Готово. Выглядит просто, на самом деле проработка подобного проекта и полная его реализация может занять много времени. Впрочем, изготовление печатных плат при налаженном техпроцессе происходит быстро. Большая часть времени — создание проекта, спецификаций и модификации на основе результатов работы опытного образца.

Точнее сказать довольно трудно. В данной сфере специалистом не являюсь. Но тема довольно интересная и стоило бы посвятить ей чуть больше внимания. Спасибо, надеюсь, вам было интересно ознакомиться. На сайте выше вы сможете найти гораздо больше информации по данному вопросу.

Печатные платы при помощи лазерного принтера.

Всё большую популярность у радиолюбителей приобретает способ изготовления единичных печатных плат с переносом рисунка с распечатки на лазерном принтере. Печатать лучше всего на тонкую мелованную бумагу – в ней меньше ворс, хороший результат получается на листах журнала “Стерео&Video”, а также подложках “самоклеек” и термобумаге для факсов (сторону подобрать экспериментально). В лазерных принтерах следует включить режим максимальной подачи тонера (отключить “экономичный” режим, если он был включен, контраст – на максимум и т.д.), а также использовать тракт с минимальным изгибом бумаги (такая опция есть в старых моделях HP LJ 2, LJ4 и др.). Рисунок платы должен быть “отзеркален”, такая опция имеется в меню печати многих графических программ, например Corel Draw, Corel Photo Paint, а при печати из программ, не умеющих “зеркалить”, необходимо применять вывод на Postscript принтеры, опция отзеркаливания у которых имеется в драйвере.

Вместо вывода на лазерном принтере можно использовать ксерокопирование, но также в режиме с максимальной контрастностью и на термобумагу от факсов. При изготовлении двухслойных печатных плат для уменьшения термоусадки бумаги последнюю рекомендуется перед печатью изображения “прогнать” через принтер вхолостую (без печати рисунка). Кроме того, обе стороны должны быть на одном листе во избежание сильного рассогласования из-за разной термоусадки бумаги. Обезжиренная плата ложится медью вверх на ровную поверхность, сверху полученный отпечаток тонером вниз. Этот “бутерброд” со стороны бумаги прижимается утюгом (секунд на 20 – 30), разогретым до температуры глажения крепдешина (спросите у дам). Утюг должен расплавлять изображение, сделанное лазерным принтером, не сразу. То есть тонер при такой температуре должен стать из твердого вязким, но не жидким.

Когда плата остынет, её нужно опустить в теплую воду, подержать там несколько минут. Как бумага раскиснет (будет видно), всё легко сдерется, остальное просто скатать пальцем. Вместо воды удалить бумагу можно серной кислотой. Если дорожки смазанные, вы неаккуратно снимали утюг или ставили холодный груз. Если дорожки где-то отсутствуют, утюг слишком холодный. Если дорожки стали широкими, утюг слишком горячий, или слишком долго грели плату.

Если плата двухсторонняя, то сначала на просвет совмещаются бумажные распечатки обеих сторон, в любых свободных противоположных местах иголкой прокалываются два технологических отверстия, первая сторона платы “гладится” как обычно, потом сверлится по технологическим отверстиям тонким сверлом, а с другой стороны по ним же на просвет совмещается с бумажной распечаткой другой стороны. Травить можно и хлорным железом (для ускорения немного подогреть), и солянкой с гидропиритом. Всё это применялось даже на гетинаксе, никаких отслоений дорожек нет, нормально выполняются дорожки шириной до 0,8 мм, а при некотором опыте и до 0,5 мм. После травления тонер удаляется ацетоном, смывкой лака для ногтей или аэрозолем Flux Off. Сверлится, обрезается и так далее, как обычно…

Материал основания ПП

Выбор материала основания (табл.) производят с учетом обеспечения физико-механических и электрических параметров ПП после воздействия механических нагрузок (ГОСТ 10316-78).

Для изготовления ПП с металлизированными отверстиями следует использовать материалы с гальваностойкой фольгой. Для ПП, предназначенных для эксплуатации в условиях 1 и 2-й групп жесткости по ГОСТ 23752-79, рекомендуется применять материалы на основе бумаги, для 3 и 4-й групп жесткости – на основе стеклоткани.

Таблица – Некоторые материалы, применяемые для изготовления ПП

Виды плат и их применение

По количеству используемых слоёв фольги с нанесённым рисунком-схемой выделяют три вида плат:

• Однослойные (ОПП) – фольга с проводниками имеется только с одной стороны пластины. Это самый простой и дешевый вариант. Встречается в бытовых приборах, любительском конструировании, различных макетах.
• Двухслойные (ДПП) – соответственно имеют покрытие из фольги с обеих сторон. Обладают большей плотностью монтажа и прочностью креплений. Изготавливаются с металлизацией или без неё. Доля в общем выпуске ПП в нашей стране составляет 65 -75%. Используются: в любых радиоэлектронных приборах, в системах сигнализации и средствах телекоммуникации, бытовой технике, измерительном и промышленном оборудовании, военной промышленности.
• Многослойные (МПП) – состоят из нескольких слоёв изоляционных пластин, соединённых через металлизированные отверстия в электрическую цепь. Фольга и печатные проводники имеются во всех слоях. Такие платы создаются путём склеивания одно- и двухслойных либо способом послойного наращивания. Количество слоёв может достигать 40. МПП обладают более высокими эксплуатационными характеристиками, но и более высокой стоимостью, сложностью разработки и изготовления. Применяются в высокоточных приборах, ракетных комплексах, космической, авиационной и компьютерной технике.

Материал подложки влияет на степень пластичности ПП. Если в этом качестве применяется гетинакс, стеклотекстолит или иной подобный диэлектрик, то деталь будет жёсткой, а если особый полиамидный или лавсановый тонкий электроизоляционный материал, например, каптон – гибкой. Такие платы также могут иметь различное количество слоёв.

Жёсткие платы (ЖПП) получили наибольшее распространение. Твёрдая подложка не деформируется и не скручивается. Самый простой пример применения – материнская плата компьютера.

Гибкие печатные платы (ГПП) имеют ряд несомненных преимуществ: ниже стоимость, меньше межсоединений, лучше теплообмен, меньше размеры, их удобно монтировать, они могут быть основой для трёхмерных блоков.

Используются для антенн и катушек индуктивности, гибких светодиодных лент, соединения отдельных частей электронной аппаратуры, приборов и т. п. Их разновидностью можно считать гибкие печатные кабели, которыми вместо жгута объединяют печатные платы.

Гибко-жёсткие печатные платы (ГЖПП) являются не простым гибридом первых двух видов, как может показаться. Они сложны в изготовлении и имеют разные модификации.

Часто гибкую плату усиливают в определённом месте для повышения надёжности электрического соединения. Для этого к гибкой плате крепят жёсткий слой (стеклотекстолит или полиимид) со стороны, противоположной контактным площадкам.

Популярен вариант, когда гибкая часть служит шлейфом, соединяющим жёсткие печатные платы.

Такие платы также могут быть многослойными.

Преимущества: малый вес и размеры, надёжность, долговечность, возможность создания объёмных блоков и встраивания в конструкцию сложной конфигурации, простота сборки.

Гибкие и гибко-жёсткие печатные платы применяют:

• в бытовой электронной технике (видео- и фотокамеры, калькуляторы и т. п.);
• компьютерной технике и гаджетах;
• медицине (кардиостимуляторы, рентгеновские аппараты, слуховые аппараты и др.);
• военной технике, авиационной и космической отраслях (различное оружие, торпеды, радары, системы ночного видения, спутники, панели управления и т. П.);
• производстве автомобилей;
• в сфере телекоммуникаций и других областях.

Последнее время спрос на эти виды печатных плат неуклонно растёт.

В печатных платах на алюминиевой основе в качестве подложки используется металлическая пластина, покрытая электроизоляционным веществом. Сверху приклеивается фольга. Применяется для теплоотвода в силовой электронике.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации создаются ПП со специальными характеристиками. Например, устойчивые к значительным перепадам и подъёму температуры до 260 °C, при работе в ВЧ и СВЧ-диапазоне. Для их производства используют фторопласт, армированный стеклотканью, и керамику.

АО «Кварц» более 40 лет занимается производством печатных плат. Наша организация первой в стране в 1987 году освоила разработку и выпуск многослойных печатных плат.

Принимаем заказы на изготовление печатных плат гибких, гибко-жёстких, многослойных и других видов по 4-5 классу точности.

Высокое качество и короткие сроки обеспечивают высококвалифицированный опытный персонал, инновационные технологии, высокоточное оборудование и современные станки, тщательный контроль качества исходных материалов, применение нескольких методов тестирования и испытания готовых изделий.

Печать рисунка платы

Печать рисунка на термотрансферной бумаге. Купить такую бумагу можно, например, на Алиэкспресс, там она стоит сущие копейки – по 10 рублей за лист формата А4. Вместо неё можно использовать любую другую глянцевую бумагу, например, из журналов. Однако качество переноса тонера с такой бумаги может оказаться гораздо хуже. Некоторые используют глянцевую фотобумагу «Ломонд», хороший вариант, если бы не цена – стоит такая фотобумага куда дороже. Рекомендую попробовать распечатать рисунок на разных бумагах, а затем сравнить, с какой из них получится самый лучший результат.

Ещё один важный момент при печати рисунка – настройки принтера. В обязательном порядке нужно отключить экономию тонера, плотность же стоит выставить максимальную, ведь чем толще слой тонера, тем лучше для наших целей.

Также нужно учитывать такой момент, что на текстолит рисунок переведётся в зеркальном отображении, поэтому нужно заранее предусмотреть, нужно или не нужно отзеркалить рисунок перед печатью. Особенно критично это на платах с микросхемами, ведь другой стороной их поставить не удастся.

Как исправить микротрещины в пайке

Исправить микротрещины в припое чаще всего очень легко – нужно провести качественную пайку с хорошим флюсом.

Контакты DIP-корпусов микросхем и выводов радиодеталей можно пропаивать с твердым, гелевым или жидким флюсом. В любом случае он смачивает спаиваемые поверхности и способствует растеканию припоя. Также выводит примеси и воздух из полостей на поверхность припоя. После пайки лучше смыть.

Многие дефекты пайки SMD компонентов устраняются быстро и просто. Контакты SMD элементов лучше пропаять с гелевым или жидким флюсом, избегая образования лишнего скопления припоя. Жидкий или легче смыть после пайки.

Дефекты контактов BGA микросхем очень плохо поддаются исправлению без снятия микросхем с платы. Известна популярная методика прожарки и шатания микрочипов с гелевым или жидким флюсом. Однако такая процедура помогает ненадолго. Дело в том, что примеси и воздух из полостей в припое не может выйти при тех силах поверхностного натяжения, которые есть в шариках припоя. Даже с учетом повышения текучести за счет флюса.

Поэтому опытные мастера рекомендуют снимать микросхемы, удалять дефектные шарики припоя и формировать . После подготовки контактов к пайке, монтаж осуществлять лучше всего на с соблюдением термопрофиля.