Печатные платы. Основные понятия и терминология печатных плат
Что представляет из себя печатная плата?
Печатная плата или плата, представляет собой пластину или панель состоящее из одного или двух проводящих рисунков, расположенных на поверхности диэлектрического основания, или из системы проводящих рисунков, расположенных в объеме и на поверхности диэлектрического основания, соединенных между собой в соответствии с принципиальной электрической схемой, предназначенное для электрического соединения и механического крепления устанавливаемых на нем изделий электронной техники, квантовой электроники и электротехнических изделий — пассивных и активных электронных компонентов.
Самый простой печатной платой является плата, которая содержит медные проводники на одной из сторон печатной платы и связывает элементы проводящего рисунка только на одной из ее поверхностей. Такие платы известны как однослойные печатной платы или односторонние печатные платы (сокращенно — ОПП).
Для монтажа электронных компонентов на печатные платы, необходима технологическая операция — пайка, применяемая для получения неразъёмного соединения деталей из различных металлов путём введения между контактами деталей расплавленного металла — припоя, имеющего более низкую температуру плавления, чем материалы соединяемых деталей.
Так же, все большее распространение, в особенности, в массовом и крупносерийном производстве, получила более прогрессивная технология поверхностного монтажа — также называемая ТМП (технология монтажа на поверхность) или SMT (surface mount technology) или SMD-технология (от surface mount device – прибор, монтируемый на поверхность).
Основным ее отличием от «традиционной» технологии монтажа в отверстия является то, что компоненты монтируются и паяются на контактные площадки (англ. land), являющиеся частью проводящего рисунка на поверхности печатной платы. В технологии поверхностного монтажа, как правило, применяются два метода пайки: пайка оплавлением припойной пасты и пайка волной. Основное преимущество метода пайки волной – возможность одновременной пайки компонентов, монтируемых как на поверхность платы, так и в отверстия. При этом пайка волной является самым производительным методом пайки при монтаже в отверстия. Пайка оплавлением основана на применении специального технологического материала – паяльной пасты. Она содержит три основных составляющих: припой, флюс (активаторы) и органические наполнители. Паяльная паста наносится на контактные площадки либо с помощью дозатора, либо через трафарет, затем устанавливаются электронные компоненты выводами на паяльную пасту и далее, процесс оплавления припоя, содержащегося в паяльной пасте, выполняется в специальных печах путем нагрева печатной платы с компонентами.
Для избежания и/или предотвращения случайного короткого замыкания проводников из разных цепей в процессе пайки, производители печатных плат применяют защитную паяльную маску (англ. solder mask; она же «зеленка») – слой прочного полимерного материала, предназначенного для защиты проводников от попадания припоя и флюса при пайке, а также от перегрева. Паяльная маска закрывает проводники и оставляет открытыми контактные площадки и ножевые разъемы. Наиболее распространенные цвета паяльной маски, используемые в печатных платах — зеленый, затем красный и синий.
Следует иметь в виду, что паяльная маска не защищает плату от влаги в процессе эксплуатации платы и для влагозащиты используются специальные органические покрытия. В наиболее популярных программах систем автоматизированного проектирования печатных плат и электронных приборов (сокращённо САПР — CAM350, P-CAD, Protel DXP, SPECCTRA, OrCAD, Allegro , Expedition PCB, Genesis), как правило, существуют правила, связанные с паяльной маской.
Эти правила определяют расстояние/отступ, которое необходимо соблюсти, между краем паяемой площадки и границей паяльной маски. Эта концепция иллюстрируется на рисунке 2 (а).
Рис 2. Расстояние от площадки до маски (а) и маркировка (b)
Шелкография или маркировка.
Маркировка (англ. Silkscreen, legend) является процессом, в котором производитель наносит информацию о электронных компонентах и которая способствует облегчить процесс сборки, проверки и ремонта. Как правило, маркировка наносится для обозначения контрольных точек, а также положения, ориентации и номинала электронных компонентов.
Также она может быть использована для любых целей конструктора печатных плат, например, указать название компании, инструкцию по настройке (это широко используется в старых материнских платах персональных компьютеров) и др. Маркировку можно наносить на обе стороны платы и ее, как правило, наносят методом сеткографии(шелкография) специальной краской (с термическим или УФ отверждением) белого, желтого или черного цвета.
Структура слоев в САПР
Как уже отмечалось в начале этой статьи, печатные платы могут быть сделаны из нескольких слоев. Когда печатная плата разработана с помощью САПР, часто можно увидеть в структуре печатной платы несколько слоев, которые не соответствуют необходимым слоям с разводкой из проводящего материала (меди). Например, слои с маркировкой и паяльной маской являются непроводящими слоями. Наличие проводящих и непроводящих слоев может привести к путанице, так как производители используют термин слой, когда они имеют в виду только токопроводящие слои. С этого момента, мы будем использовать термин «слои» без «САПР», только когда речь идет о проводящих слоях. Если мы используем термин «слои САПР» мы имеем в виду все виды слоев, то есть проводящие и непроводящие слои.
Структура слоев в САПР:
1 — Top silkscreen — верхний слой маркировки (непроводящий)
2 — Top soldermask – верхний слой паяльной маски (непроводящий)
3 — Top paste mask – верхний слой паяльной пасты (непроводящий)
4 — Top Layer 1 – первый/верхний слой (проводящий)
5 — Substrate — базовый диэлектрик (непроводящий)
6 — Int Layer 2 – второй/внутренний слой (проводящий)
.
..
n — Bottom Layer n — нижний слой(проводящие)
n-1 — Substrate — базовый диэлектрик (непроводящий)
n +1 — Bottom paste mask — Нижний слой паяльной пасты (непроводящий)
n +2 — Bottom soldermask Нижний слой паяльной маски (непроводящий)
n +3 — Bottom silkscreen Нижний слой маркировки (непроводящий)
На рисунке 3. показаны три различных структур слоев. Оранжевый цвет подчеркивает проводящие слои в каждой структуре. Высота структуры или толщина печатной платы может варьироваться в зависимости от назначения, однако наиболее часто используется толщина 1,5мм.
Типы корпусов электронных компонентов
Сегодня на рынке присутствует большое разнообразие типов корпусов электронных компонентов. Обычно, для одного пассивного или активного элемента существует несколько типов корпусов. Например, вы можете найти одну и ту же микросхему и в корпусе QFP (от англ.
Quad Flat Package — семейство корпусов микросхем, имеющих планарные выводы, расположенные по всем четырём сторонам) и в корпусе LCC (от англ. Leadless Chip Carrier — представляет собой низкопрофильный квадратный керамический корпус с расположенными на его нижней части контактами).
В основном существует 3 больших семейств электронных корпусов:
Thru-Hole — корпуса для монтажа в отверстия, которые имеют контакты, предназначенные для сквозной установки через монтажные отверстие в печатной плате. Такие компоненты паяются на противоположной стороне платы, где был вставлен компонент. Как правило, эти компоненты смонтированы только на одной стороне печатной платы.
SMD / SMT — корпуса для поверхностного монтажа, которые паяются на одну сторону платы, где помещен компонент. Преимущество этого вида компоновки корпуса является то, что он может быть установлен на обе стороны печатной платы и кроме того, эти компоненты меньше чем корпуса для монтажа в отверстия и позволяют проектировать платы меньших габаритов и с более плотной разводкой проводников на печатных платах.
BGA (Ball Grid Array- массив шариков)
Контактная площадка печатной платы (англ. land)
Контактная площадка печатной платы — часть проводящего рисунка печатной платы, используемая для электрического подсоединения устанавливаемых изделий электронной техники. Контактная площадка печатной платы представляет собой открытые от паяльной маски части медного проводника, куда и припаиваются выводы компонентов. Есть два типа площадок – контактные площадки монтажных отверстий для монтажа в отверстия и планарные площадки для поверхностного монтажа — SMD площадки. Иногда, SMD площадки с переходным отверстием очень похожи на площадки для монтажа в отверстия. На рисунке 4 представлены контактные площадки для 4х разных электронных компонентов. Восемь для IC1 и две для R1 SMD площадки, соответственно, а так же три площадки с отверстиями для Q1 и PW электронных компонентов.
Рис 4. Площадки для поверхностного монтажа (IC1, R1) и контактные площадки для монтажа в отверстия (Q1, PW).Медные проводники
Медные проводники используется для подключения двух точек на печатной плате -например, для подключения между двумя SMD площадками (рисунок 5.
), или для подключения SMD площадки к площадке монтажного отверстия или для соединения двух переходных отверстия. Проводники могут иметь разную, рассчитанную ширину в зависимости от токов, протекающих через них. Так же, на высоких частотах, необходимо рассчитывать ширину проводников и зазоры между ними, так как сопротивление, емкость и индуктивность системы проводников зависит от их длинны, ширины и их взаимного расположения.
Сквозные металлизированные переходные отверстие печатной платы
Когда надо соединить компонент, который находится на верхнем слое печатной платы с компонентом, который находится на нижнем слое, применяются сквозные металлизированные переходные отверстия, которые соединяют элементы проводящего рисунка на разных слоях печатной платы. Эти отверстия, позволяют току проходить сквозь печатную плату. На рисунке 6 показаны два проводника, которые начинаются на площадках компонентов на верхнем слое и заканчивается на площадках другого компонента на нижнем слое.
Для каждого проводника установлено свое переходное отверстие, проводящее ток из верхнего слоя на нижний слой.
Рисунок 6. Соединение двух микросхем через проводники и переходные металлизированные отверстия на разных сторонах печатной платыНа рисунке 7 более детально дано представление о поперечном сечении 4-слойных печатных плат. Рисунок 7. Проводник из верхнего слоя, проходящий через печатную плату и продолжающий свой путь на нижнем слое.Здесь цветами обозначены следующие слои:зеленый — Верхняя и нижняя паяльная маска красный — Верхний проводящий слой фиолетовый — Второй слой — обычно этот слой используется в качестве питания или земли (то есть Vcc и Gnd) желтый -Третий слой – так же может использоваться в качестве питания или земли синий — Нижний проводящий слой На модели печатной платы, на рисунке 7 показан проводник (красный), который принадлежит к верхнему проводящему слою , и который проходит сквозь плату с помощью сквозного переходного отверстия, а затем продолжает свой путь по нижнему слою(синий).
«Глухое» металлизированное отверстие печатной платы
В HDI (High Density Interconnect — высокая плотность соединений) печатных платах, необходимо использовать более чем два слоя, как это показано на рисунке 7. Как правило, в многослойных конструкциях печатной платы, на которых устанавливаются много интегральных микросхем, используются отдельные слои для питания и земли (Vcc или GND), и таким образом, наружные сигнальные слои освобождаются от шин питания, что облегчает разводку сигнальных проводников. Также бывают случаи, что сигнальные проводники должны переходить от внешнего слоя (сверху или снизу) по наименьшему пути, что бы обеспечить необходимое волновое сопротивление, требования по гальванической развязке и заканчивая требованиями на устойчивость к электростатическому разряду. Для таких видов соединений используются глухие металлизированные отверстие (Blind via — «глухие» или «слепые»). Имеются в виду отверстия, соединяющие наружный слой с одним или несколькими внутренними, что позволяет сделать подключение минимальным по высоте.
Глухое отверстие начинается на внешнем слое и заканчивается на внутреннем слое, поэтому оно имеет префикс «глухое».
Чтобы узнать, какое отверстие присутствует на плате, вы можете поместить печатную плату над источником света и посмотреть — если вы видите свет, идущий от источника через отверстие, то это переходное отверстие, в противном случае глухое.
Глухие переходные отверстия полезно использовать в конструкции платы, когда вы ограничены в размерах и имеете слишком мало места для размещения компонентов и разводки сигнальных проводников. Вы можете разместить электронные компоненты с обеих сторон и максимально увеличить пространство под разводку и другие компоненты. Если переходы сделаны через сквозные отверстие, а не глухие, понадобиться дополнительное пространство для отверстий т.к. отверстие занимает место с обеих сторон. В то же время глухие отверстия могут находиться под корпусом микросхемы – например для разводки больших и сложных BGA компонентов.
На рисунке 8 показаны три отверстия, которые являются частью четырехслойной печатной платы. Если смотреть слева направо, то первое мы увидим сквозное отверстие через все слои. Второе отверстие начинается в верхнем слое и заканчивается на втором внутреннем слое — глухое переходное отверстия L1-L2. Наконец, третье отверстие, начинается в нижнем слое и заканчивается в третьем слое, поэтому мы говорим, что это глухое переходное отверстия L3-L4.
Основным недостатком этого типа отверстия, является более высокая цена изготовления печатной платы с глухими отверстиями, по сравнению с альтернативными сквозными отверстиями.
Рис 8. Сравнение переходного сквозного отверстие и глухих переходных отверстий.
Скрытые переходные отверстия
Англ. Buried via — «скрытые», «погребенные», «встроенные». Эти переходные отверстия похожи на глухие, с той разницей, что они начинаются и заканчиваются на внутренних слоях.
Если мы посмотрим на рисунок 9 слева направо, мы увидим, что первое отверстие сквозное через все слои. Второе представляет собой глухое переходное отверстия L1-L2, а последнее является, скрытое переходное отверстие L2-L3, которое начинается на втором слое и заканчивается на третьем слое.
Рисунок 9. Сравнение переходного сквозного отверстие, глухого отверстия и скрытого отверстия.
Технология изготовления глухих и скрытых переходных отверстий
Технология изготовления таких отверстий может быть различной, в зависимости от той конструкции, которую заложил разработчик, и в зависимости от возможностей завода-изготовителя. Мы будем выделять два основных вида:
- Отверстие сверлится в двусторонней заготовке ДПП, металлизируется, травиться и затем эта заготовка, по сути готовая двухслойная печатная плата, прессуется через препрег в составе многослойной заготовки печатной платы. Если эта заготовка находиться сверху «пирога» МПП, то мы получаем глухие отверстия, если в середине, то — скрытые переходные отверстия.
- Отверстие сверлится в спрессованной заготовке МПП, глубина сверления контролируется, что бы точно попасть в площадки внутренних слоев, и затем происходит металлизация отверстия. Таким образом мы получаем только глухие отверстия.
В сложных конструкциях МПП могут применяться комбинации вышеперечисленных видов отверстий – рисунок 10.
Рисунок 10. Пример типовой комбинации видов переходных отверстий.
Заметим, что применение глухих отверстий иногда может привести к удешевлению проекта в целом, за счет экономии на общем количестве слоев, лучшей трассируемости, уменьшения размера печатной платы, а также возможности применить компоненты с более мелким шагом. Однако в каждом конкретном случае решение об их применении следует принимать индивидуально и обоснованно. Однако не следует злоупотреблять сложностью и многообразием видов глухих и скрытых отверстий. Опыт показывает, что при выборе между добавлением в проект еще одного вида несквозных отверстий и добавлением еще одной пары слоев правильнее будет добавить пару слоев.
В любом случае, конструкция МПП должна быть спроектирована с учетом того, как именно она будет реализована в производстве.
Финишные металлические защитные покрытия
Получение правильных и надежных паяных соединений в электронном оборудовании зависит от многих конструктивных и технологических факторов, включая должный уровень паяемости соединяемых элементов, таких как компоненты и печатные проводники. Для сохранения паяемости печатных плат до монтажа электронных компонентов, обеспечения плоскостности покрытия и для надежного монтажа паяных соединений необходимо защищать медную поверхность контактных площадок печатной платы от окисления, так называемым финишным металлическим защитным покрытием. При взгляде на разные печатные платы, можно заметить, что контактные площадки почти не когда не имеют цвет меди, зачастую и в основном это серебристые цвета, блестящий золотой или матовый серый. Эти цвета и определяют типы финишных металлических защитных покрытий.
Наиболее распространенным методом защиты паяемых поверхностей печатных плат является покрытие медных контактных площадок слоем серебристого сплава олово-свинеца (ПОС-63) — HASL. Большинство изготавливаемых печатных плат защищены методом HASL.
— Горячее лужение HASL — процесс горячего облуживания платы, методом погружения на ограниченное время в ванну с расплавленным припоем и при быстрой выемке обдувкой струей горячего воздуха, убирающей излишки припоя и выравнивающей покрытие. Это покрытие доминирует в течение нескольких последних лет, несмотря на его серьезные технические ограничения. Платы, выпущенные таким способом, хотя и хорошо сохраняют паяемость в течение всего периода хранения, непригодны для некоторых применений. Высокоинтегрированные элементы, используемые в SMT технологиях монтажа, требуют идеальной планарности (плоскостности) контактных площадок печатных плат. Традиционные покрытия HASL не соответствуют требованиям планарности.
Технологии нанесения покрытий, соответствующие требованиям планарности, это наносимое химическими методами покрытия:
— иммерсионное золочение (Electroless Nickel / Immersion Gold — ENIG), представляющее собой тонкую золотую пленку, наносимую поверх подслоя никеля. Функция золота — обеспечивать хорошую паяемость и защищать никель от окисления, а сам никель служит барьером, предотвращающим взаимную диффузию золота и меди. Это покрытие гарантирует превосходную планарность контактных площадок без повреждения печатных плат, обеспечивает достаточную прочность паяных соединений, выполненных припоями на основе олова. Их главный недостаток — высокая себестоимость производства.
— иммерсионное олово (Immersion Tin — ISn) – серое матовое химическое покрытие, обеспечивающее высокую плоскостность печатных площадок платы и совместимое со всеми способами пайки, нежели ENIG. Процесс нанесения иммерсионного олова, схож с процессом нанесения иммерсионного золота.
Иммерсионное олово обеспечивает хорошую паяемость после длительного хранения, которое обеспечивается введением подслоя органометалла в качестве барьера между медью контактных площадок и непосредственно оловом. Однако, платы, покрытые иммерсионным оловом, требуют осторожного обращения, должны хранится в вакуумной упаковке в шкафах сухого хранения и платы с этим покрытием не пригодны для производства клавиатур/сенсорных панелей.
При эксплуатации компьютеров, устройств с ножевыми разъемами, контакты ножевых разъемов, подвергаются трению при эксплуатации платы, поэтому, концевые контакты, гальваническим способом покрывают более толстым и более жестким слоем золота.
— Гальваническое золочение ножевых разъёмов (Gold Fingers) — покрытие семейства Ni/Au, толщина покрытия: 5 -6 Ni; 1,5 – 3 мкм Au. Покрытие наносится электрохимическим осаждением (гальваника) и используется в основном для нанесения на концевые контакты и ламели. Толстое, золотое покрытие имеет высокую механическую прочность, стойкость к истиранию и неблагоприятному воздействию окружающей среды.
Незаменимо там, где важно обеспечить надежный и долговечный электрический контакт.
Рисунок 11. Примеры металлических защитных покрытий — олово-свинец, иммерсионное золочение, иммерсионное олово, гальваническое золочение ножевых разъёмов.
(c) pselectro.ru
Печатная плата – основа современной электроники
Печатная плата составляет основу любого электронного изделия, входя в состав компьютеров, сотовых телефонов и военной техники. Появившись более 100 лет назад, это маленькое устройство ознаменовало огромный скачок в развитии радиоэлектронной аппаратуры. В России одним из крупнейших производителей современных плат является КРЭТ.
Что же представляет собой печатная плата и зачем она называется «печатной»?
Немного истории
Считается, что прообраз всех видов печатных плат был создан немецким инженером Альбертом Хансоном.
Еще в начале прошлого столетия он предложил формировать рисунок печатной платы на медной фольге вырезанием или штамповкой. Элементы рисунка приклеивались к диэлектрику, которым служила пропарафиненная бумага.
Таким образом, «днем рождения» печатных плат считается 1902 год, когда Хансон подал свою заявку в патентное ведомство.
За более чем столетие конструкции и технологии изготовления печатных плат постоянно совершенствовались. В их эволюции принимало участие большое множество изобретателей, в числе которых и всемирно известный Томас Эдисон. В свое время он предложил формировать токопроводящий рисунок посредством адгезивного материала, содержащего графитовый или бронзовый порошки.
И хотя Эдисон даже не употреблял термина «печатные платы», многие его идеи применяются при их создании и в наши дни.
Первые печатные платы, созданные в 1920-х годах, были сделаны из таких материалов, как бакелит, мазонит, а также слоистого картона и даже тонких деревянных досок.
В материале просверливались отверстия, а затем «провода» из плоской латуни привинчивались к плате. Причем иногда для этого использовались даже небольшие гайки и болты. Такие печатные платы были использованы в первых радио и граммофонах.
И почему она «печатная»
В своем современном виде печатная плата появилась благодаря использованию технологий полиграфической промышленности. И своим названием она обязана полиграфии: печатная плата – прямой перевод с английского полиграфического термина printing plate.
Поэтому подлинным «отцом печатных плат» считается австрийский инженер Пауль Эйслер, который первым пришел к выводу, что технологии полиграфии могут быть использованы для серийного производства печатных плат.
Уже во время Второй мировой войны технологии массового производства печатных плат оказались очень востребованными, в первую очередь для радиоаппаратуры военного назначения, авиации. А с середины 1950-х годов печатная плата стала основой всей бытовой электроники.
В СССР одной из первых подобных разработок в 1953 году был радиоприемник «Дорожный», выполненный в виде небольшого чемодана, в котором помещалась одна печатная плата. Конечно, по сравнению с современными, эта печатная плата была весьма примитивной: несколько широких проводников (4-5 мм) с пилообразными кромками, расположенных на обеих сторонах платы, соединялись через металлизированные отверстия. А уже в 1954 году с применением печатных плат началось производство советского телевизора «Старт».
Сегодня печатные платы практически не имеют конкуренции в качестве основы электронной аппаратуры, входя в состав компьютеров, сотовых телефонов и военной техники.
От линии к плоскости
Что же собой представляют печатные платы?
Если коротко, то это конструкция электрических межсоединений на изоляционном основании. Таким образом, ее основные элементы – основание (подложка) и проводники.
Электронные компоненты на печатной плате обычно соединяются при помощи пайки. Эти элементы необходимы и достаточны для того, чтобы печатная плата была печатной платой.
Кстати, самым дальним предшественником печатных плат можно считать обычный провод, чаще всего изолированный. Таким образом, в развитии этого радиоустройства, можно сказать, был осуществлен переход от линии к плоскости.
Односторонняя печатная плата – это пластина, на одной стороне которой размещены проводники, выполненные печатным способом. В двухсторонних печатных платах проводники заняли и изнаночную сторону этой пластины.
Переход от односторонних печатных плат к двухсторонним был первым шагом на пути от плоскости к объему. Окончательный переход к объему произошел с появлением в 1961 году многослойных печатных плат.
К примеру, сегодня предприятия КРЭТ выпускают многослойные печатные платы, содержащие до 25 слоев.
Такие платы позволили в первую очередь миниатюризировать электронику. Этим преимуществом сохранения пространства быстро воспользовались аэрокосмическая техника, авиация, компьютеры, а также ракетные комплексы и оружие.
Переход на микроуровень
Все большая миниатюризация электронных устройств потребовала и перехода печатных плат на микроуровень.
Если на первых печатных платах ширина проводников и зазоры между проводниками измерялись миллиметрами, то развитие электронной техники потребовало создания печатных плат с размерами элементов, измеряемых десятыми долями миллиметра. В современной радиоэлектронной аппаратуре такие печатные платы стали уже обыденностью.
На предприятиях КРЭТ сегодня выпускаются платы с точностью воспроизведения рисунка 2 мкм, а толщина подложки таких плат составляет от 0,25 до 1 мм. При этом надежность внутренних соединений многослойных плат контролируется с помощью рентгеновской установки.
Развитие таких направлений, как нанотехнологии, делает вполне реальными любые самые нереальные прогнозы относительно развития электронной базы. Можно говорить уже не просто о микро-, а даже о наноминиатюризации печатных плат. Уже сегодня отдельные элементы печатных плат находятся на подступах к нанометрам.
«Печатные» инновации
Для большинства людей печатная плата – это просто всего лишь жесткая пластинка. Действительно, жесткие платы – самый массовый продукт, используемый в радиоэлектронике, но сегодня пользуются большой популярностью и гибкие печатные платы.
В России одним из крупнейших производителей таких плат является Государственный Рязанский приборный завод, входящий в КРЭТ.
Так, одним из преимуществ гибких печатных плат называют возможность придания им различных форм объектов, в которые их можно поместить. Гибкие платы делают из полиимидных материалов, таким образом, их «подложка» находится в высокоэластическом состоянии. В результате существенно экономится внутренний объем изделий.
Последние инновации в области производства печатных плат коснулись и материалов.
Как известно, в качестве основы печатной платы наиболее часто используются такие материалы, как стеклотекстолит, гетинакс, керамика. Также основой печатных плат может служить металлическое основание, покрытое диэлектриком (например, анодированный алюминий), поверх диэлектрика наносится медная фольга дорожек.
Отдельную группу материалов составляют алюминиевые металлические печатные платы. И здесь особое значение имеют алюмооксидные платы. Эта технология основана на инновационной концепции создания нанопористого материала для построения многоуровневых слоев коммутации, которые комбинируют алюминий и оксид алюминия в своей структуре.
Выполненные по алюмооксидной технологии печатные платы и модули обеспечивают более быстрый теплоотвод в сравнении с аналогичными изделиями, выполненными на основе «классической» технологии, что увеличивает надежность работы и срок службы.
Самым главным достоинством этой технологии является возможность переплавки отслуживших свой срок печатных плат. Получаемый в результате этого алюминий может быть использован многократно.
Недавно КРЭТ приступил к испытаниям сборочных узлов и модулей, построенных на основе инновационных алюмооксидных плат.
Концерн оценит целесообразность их использования при производстве перспективных систем радиолокации гражданского и военного назначения, а также средств радиоэлектронной борьбы.
По материалам официального сайта КРЭТ
Изготовление печатных плат простым языком
Она как бутерброд! Производство печатных плат простыми и доступными словами
Вам любопытно, как печатная плата, которую вы только что спроектировали, на самом деле создается? Мне было, пока не нашел кучу видео от производителей на Youtube и чуть не заснул, пытаясь разобраться во всех технических деталях. Дело не в том, что процесс производства печатных плат сам по себе скучен, там есть тонна увлекательного оборудования, а также много человеческого труда и любви, которые входят во все эти процессы.
Просто, то как об этом рассказывают, очень сухо и не интересно. Так что, если вы когда-нибудь чувствовали себя немного не в своей тарелке после завершения разработки и отправки печатной платы в производство с размышлениями о том, что же там происходит с печатной платой и как это все делается, то это статья именно для вас. Давайте узнаем, как изготавливается ваша печатная плата на простом и доступном языке с помощью всем нами известного и любимого бутерброда.
Какое отношение к этому имеют бутерброды?
Честно говоря, аналогия с бутербродами не совсем идеальна, но чем больше я пытался придумать идеальное физическое представление о том, как изготавливается печатная плата, тем больше подходил именно бутерброд. У вас есть верхние и нижние слои (это хлеб), ваши внутренние слои (это мясо, сыр и приправы), и все это в итоге объединяется в единое целое.
Типичный набор слоев печатной платы выглядит своего род как бутерброд (картинка слева)
Прежде чем мы начнем, важно знать, что печатные платы производятся на больших панелях, которые содержат
множество других печатных плат. Может быть, они все ваши, а иногда несколько разработок объединяют в одну панель, чтобы сэкономить деньги. Процесс, о котором мы поговорим ниже, заключается в создании полноценной многослойной платы, а если вы просто имеете дело с 1-2 слойными платами, тогда этапов будет меньше.
Шаг 1 — Список покупок
Первый шаг в создании печатной платы начинается непосредственно с вас. Подобно составлению списка покупок для вашего следующего идеального бутерброда, для плат, вам нужно собрать все свои конструкторские файлы, чтобы потом передать их производителю. Файлы включают в себя следующее:
Файл Gerber — этот файл предоставляет всю информацию, которую должен знать ваш производитель о ваших слоях меди, маске припоя и шелкографии.
Файл Drill — этот файл поможет вашему производителю понять размеры и расположение каждого отверстия на вашей плате.
Файл Netlist — этот удобный файл поможет вашему производителю понять, как все ваши компоненты будут соединены вместе.
Как только вы передадите все свои конструкторские файлы своему производителю, тогда начнется самое интересное!
Шаг 2 — Выбор мяса и сыра
На шаге 2 ваш производитель создаст всю внутреннюю работу для вашей печатной платы. Начинается это с гигантской пленочной печатной машины, которая создает изображение верхних и нижних внутренних слоев вашей печатной платы.
Создание изображения верхнего и нижнего слоя с помощью фото плоттера. (картинка сверху)
Небольшое примечание — большинство производителей уже не используют фото плоттеры. Технология усовершенствована, теперь лазеры могут создавать изображения непосредственно на печатной плате, исключая фото плоттеры.
Лазерный плоттер за работой. (картинка слева)
Шаг 3 — Смешайте мясо и сыр вместе
Созданные изображения для ваших внутренних слоев печатной платы ламинируются на медную панель с помощью некоторого количества смолы (в основном, промышленного клея). Эта панель затем покрывается слоем светочувствительной пленки.
В этот момент реальный человек на производстве возьмет медную панель, направит на нее ультрафиолетовый свет и позволит уже науке сделать всю дальнейшую работу. Этот метод сделает прочнее светочувствительную пленку и создать ваши медные узоры.
Изображения печатных плат ламинируются на медный слой, чтобы выявить ваши шаблоны дизайна. (картинка сверху).
Шаг 4 — П
ожалуйста, расплавьте сырТеперь, когда ваш дизайн изображен на панели, настало время для успокаивающей щелочной ванны! Этот процесс удаляет лишнюю медь, оставленную вокруг и оставляет только оригинальные узоры, которые вы создали в процессе проектирования.
Успокаивающая щелочная ванна для удаления лишней меди на печатной плате. (картинка сверху)
Шаг 5 — Пусть все остынет
На текущем шаге пришло время взглянуть и убедиться, что все выглядит хорошо. Современное программное обеспечение будет использовано для проверки с целью сравнения созданной медной панели с вашими исходными проектными данными, чтобы убедиться, что все верно.
Шаг 6 — Сойти с ума с приправами
Затем пришло время добавить некоторые из вкусных приправ в ваш бутерброд. На этой стадии процесса еще один сертифицированный человек возьмет вашу медную панель, добавит к ней несколько слоев фольги и покроет ее слоями препрега (в основном это лист стекловолокна с небольшим количеством смешанного клея).
Затем, сформированный набор слоев соединят благодаря сильному нагреву и давлению. При извлечении из печи эти комбинированные слои образуют внешние слои вашей печатной платы!
Ваша новая склеенная печатная плата со слоями меди, фольги и препрега.(картинка слева)
Шаг 7 — Надеюсь, что вы хотели швейцарский сыр
Теперь ваша медная панель будет перенесена на сверлильный станок, который просверлит отверстия для ваших сквозных компонентов и переходных отверстий. Эти сверлильные станки очень современные и могут самостоятельно менять сверла.
Вот сверлильный станок с ЧПУ, добавляющий несколько новых отверстий в печатную плату для компонентов и переходных отверстий. (картинка справа)
Шаг 8 — Все замариновать
После добавления ваших приправ, пришло время оставить все вместе мариноваться. На этой стадии процесса, вашей медной панели из печатных плат предоставляется расслабляющая медная ванна, которая покрывает каждую поверхность, включая отверстия, тонким слоем меди.
Огромные медные дорожки покрывают поверхность печатной платы тонким слоем меди. (картинка слева)
Шаг 9 — Время хлеба
Время хлеба! Этот процесс заключается в создании медных узоров на внешних слоях панели печатной платы. Когда вы нарезаете кусочек свежеиспеченного
хлеба, чтобы закончить свой бутерброд, производитель в это время будет создавать изображения для верхнего и нижнего слоя вашей печатной платы. Это точно такой же процесс, который мы видели в шаге 2.
Здесь мы снова, на этот раз создаем изображения для внешних слоев нашей печатной платы (картинка сверху)
Как и ранее, эти изображения накладываются на вашу медную панель, покрываются другой фоторезистивной пленкой и дают немного ультрафиолетового света, чтобы чтобы выявить ваши шаблоны дизайна.
Шаг 10 — Хлеб в тостер
Теперь, когда медные узоры внешнего слоя раскрыты, вся ваша панель очищается в другой расслабляющей медной ванне. У этих печатных плат все слишком просто в жизни!
Шаг 11 — Добавьте немного майонеза и горчицы
Мы приближаемся к концу производственного процесса, когда все наши слои полностью собраны. На этом этапе специальное оборудование нанесет хороший слой паяльной маской на верхний и нижний слой панели печатной платы. Это поможет защитить от ржавчины и непреднамеренных электрических соединений. Паяльную маску очень легко распознать — обычно это традиционный зеленый цвет, который есть на большинстве печатных плат (или синий, как у Arduino).
Этот фирменный зеленый цвет сохраняет печатную плату защищенной с помощью паяльной маски. (картинка справа)
Шаг 12 — Авокадо делает все лучше
Авокадо делает все лучше, также как и шелкография, нанесенная на ваши печатные платы. Ваша медная панель теперь пройдет через гигантский струйный принтер, который добавит обозначения в белом шрифте, чтобы помочь с размещением электронных компонентов.
Крупный план всех мелких деталей, которая шелкография добавляет к вашей почти завершенной плате. (картинка слева)
Шаг 13 — Соберите этот бутерброд вместе
Отлично, пришло время собрать ваш бутерброд в единое целое. Ваша печатная плата готова и теперь необходим монтаж компонентов. Главное, не допустить 10 главных ошибок прим монтаже печатных плат. Перед добавлением каких-либо элементов, панель вашей печатной платы сначала проходит серию электрических испытаний с помощью летающего щупа или электро-контроля, чтобы убедиться в отсутствии обрывов или коротких замыканий.
Один из двух способов электрического испытания печатной платы — летающий щуп. (картинка сверху)
Шаг 14 — Обрежьте все лишние продукты
Мы здесь все инженеры и никому не понравится непрезентабельный бутерброд, так что давайте вырежем лишнее мясо и сыр и отдадим его собаке. Гигантская панель, которая содержит все ваши печатные платы, теперь проходит через фрезерный станок, который вырезает все печатные платы по отдельности.
Эта панель печатной платы пройдет через фрезерный станок, чтобы сделать платы одиночными. (картинка справа)
Шаг 15 — Осмотрите свой шедевр
Прежде чем будут добавлены
компоненты на вашу печатную плату, ваша плата пройдет финальную проверку, проводимую сертифицированным человеком. Этот человек будет искать любые косметические проблемы, включая царапины и неправильные размеры отверстий, а также сравнивать ваши механические чертежи с произведенной платой.
Шаг 16 — Добавьте финальные штрихи
Пришло время добавить некоторые штрихи к вашему великолепному бутерброду, чтобы сформировать окончательны вид продукта! Теперь ваш контрактный производитель электроники осуществит монтаж печатных плат всех ваших электронных компонентов. В этом процессе используется распределитель компонентов, похожий на пулемет, который может устанавливать более 230 000 элементов в час. Затем ваша плата будет пропущена через печь, где паяльная паста будет разжижаться и скреплять поверхность печатной платы.
Оборудование для подбора и расстановки SMD компонентов. (картинка слева)
Затем ваша плата будет передана другому специалисту, который осуществит монтаж всех сквозных компонентов вручную, включая любые конденсаторы и катушки.
Шаг 17 — Теперь все съешьте
Наконец, ваш бутерброд и готовая печатная плата готовы к использованию! На этом этапе производственного процесса ваша плата будет проходить окончательное электрическое тестирование на слое контактных штырей. Если все в порядке, пришло время придать вашей разработке последний защитный слой, защищающий от пыли и влаги.
Шаг 18 — Очистить все
Вот мы наконец и закончили. Вы можете приступить к уборке всех этих крошек, которые оставили после себя из недавно переваренного бутерброда. Что касается производства, ваша печатная плата вакуумно запечатывается, упаковывается и доставляется к вашей двери в офис.
Готовая печатная плата, наконец, со всеми ее компонентами! (картинка справа)
Вот это обертка, ребята!
Вот и все, полный процесс изготовления многослойной печатной платы за 18 шагов на простом и понятном языке. Изготовление печатной платы — это невероятное, управляемое процессами производство, которое включает в себя массу человеческого труда, оборудования и науки. Поэтому в следующий раз, когда вы изготовите свою печатную плату, мы надеемся, что вы сможете лучше оценить всю любовь и труд, вложенный в преобразование ваших цифровых битов и байтов в законченную физическую плату.
В следующий раз, когда вам понадобится изготовление печатных плат, наша компания «Сити Электроникс» с радостью приглашает к сотрудничеству всех клиентов, которые хотели бы заказать производство многослойных печатных плат. Мы готовы поставить для вас печатные платы по приемлемым ценам, начиная с тиража в 1 шт. В нашем распоряжении имеется самое современное оборудование для производства печатных плат, позволяющее нам производить большие объемы качественных многослойных печатных плат под заказ. Своим клиентам мы можем предложить весь комплекс услуг в данном направлении. Обращение к нам гарантирует высочайшую надёжность получаемой продукции, точность заявленных характеристик в конструкторской документации, а также стабильные своевременные поставки и чёткое соблюдение взятых на себя обязательств.
Как изготовить печатную плату в домашних условиях
Печатная плата – это диэлектрическое основание, на поверхности и в объеме которого нанесены токопроводящие дорожки в соответствии с электрической схемой. Печатная плата предназначена для механического крепления и электрического соединения между собой методом пайки выводов, установленных на нее электронных и электротехнических изделий.
Операции по вырезанию заготовки из стеклотекстолита, сверлению отверстий и травление печатной платы для получения токоведущих дорожек в независимости от способа нанесения рисунка на печатную плату выполняются по одинаковой технологии.
Технология ручного способа нанесения
дорожек печатной платы
Подготовка шаблона
Бумага, на которой рисуется разводка печатной платы обычно тонкая и для более точного сверления отверстий, особенно в случае использования ручной самодельной дрели, чтобы сверло не вело в сторону, требуется сделать ее более плотной. Для этого нужно приклеить рисунок печатной платы на более плотную бумагу или тонкий плотный картон с помощью любого клея, например ПВА или Момент.
Далее плотная бумага вырезается по контуру приклеенного рисунка и шаблон для сверления готов.
Вырезание заготовки
Подбирается заготовка фольгированного стеклотекстолита подходящего размера, шаблон печатной платы прикладывается к заготовке и обрисовывается по периметру маркером, мягким простым карандашом или нанесением риски острым предметом.
Далее стеклотекстолит режется по нанесенным линиям с помощью ножниц по металлу или выпиливается ножовкой по металлу. Ножницами отрезать быстрее, и нет пыли. Но надо учесть, что при резке ножницами стеклотекстолит сильно изгибается, что несколько ухудшает прочность приклейки медной фольги и если потребуется перепайка элементов, то дорожки могут отслоиться. Поэтому если плата большая и с очень тонкими дорожками, то лучше отрезать с помощью ножовки по металлу.
Приклеивается шаблон рисунка печатной платы на вырезанную заготовку с помощью клея Момент, четыре капли которого наносятся по углам заготовки.
Так как клей схватывается всего за несколько минут, то сразу можно приступать к сверлению отверстий под радиодетали.
Сверление отверстий
Сверлить отверстия лучше всего с помощью специального мини сверлильного станка твердосплавным сверлом диаметром 0,7-0,8 мм. Если мини сверлильного станка в наличии нет, то можно просверлить отверстия маломощной дрелью простым сверлом. Но при работе универсальной ручной дрелью количество переломанных сверл будет зависеть от твердости Вашей руки. Одним сверлом точно не обойдетесь.
Если сверло зажать не удается, то можно его хвостовик обернуть несколькими слоями бумаги или одним слоем наждачной шкурки. Можно на хвостовик намотать плотно виток к витку тонкой металлической проволочки.
После окончания сверления проверяется, все ли просверлены отверстия. Это хорошо видно, если посмотреть на печатную плату на просвет. Как видно, пропущенных отверстий нет.
Нанесение топографического рисунка
Для того, чтобы места фольги на стеклотекстолите, которые будут токопроводящими дорожками, защитить при травлении от разрушения, их необходимо покрыть маской, устойчивой к растворению в водном растворе. Для удобства рисования дорожек, их лучше предварительно наметить с помощью мягкого простого карандаша или маркера.
Перед нанесением разметки нужно обязательно удалить следы клея Момент, которым приклеивался шаблон печатной платы. Так как клей не сильно затвердел, то его легко можно удалить, скатав пальцем. Поверхность фольги также нужно обязательно обезжирить с помощью ветоши любым средством, например ацетоном или уайт-спиртом (так называется очищенный бензин), можно и любым моющим средством для мытья посуды, например Ферри.
После разметки дорожек печатной платы можно приступать к нанесению их рисунка. Для рисования дорожек хорошо подходит любая водостойкая эмаль, например алкидная эмаль серии ПФ, разведенная до подходящей консистенции растворителем уайт-спиртом. Рисовать дорожки можно разными инструментами – стеклянным или металлическим рейсфедером, медицинской иглой и даже зубочисткой. В этой статье я расскажу, как рисовать дорожки печатных плат с помощью чертежного рейсфедера и балеринки, которые предназначены для черчения на бумаге тушью.
Раньше компьютеров не было и все чертежи чертили простыми карандашами на ватмане и затем переводили тушью на кальку, с которой с помощью копировальных аппаратов делали копии.
Нанесение рисунка начинают с контактных площадок, которые рисуют балеринкой. Для этого нужно отрегулировать зазор раздвижных губок рейсфедера балеринки до требуемой ширины линии и для установки диаметра круга выполнить регулировку вторым винтом отодвинув рейсфедер от оси вращения.
Далее рейсфедер балеринки на длину 5-10 мм наполняется с помощью кисточки краской. Для нанесения защитного слоя на печатную плату лучше всего подходит краска марки ПФ или ГФ, так как она медленно высыхает и позволяет спокойно работать. Краску марки НЦ тоже можно применять, но работать с ней сложно, так как она быстро сохнет. Краска должна хорошо ложиться и не растекаться. Перед рисованием краску нужно развести до жидкой консистенции, добавляя в нее понемногу при интенсивном перемешивании подходящий растворитель и пробуя рисовать на обрезках стеклотекстолита. Для работы с краской удобнее всего ее налить во флакон от маникюрного лака, в закрутке которого установлена кисточка, устойчивая к растворителям.
После регулировки рейсфедера балеринки и получения требуемых параметров линий можно приступить к нанесению контактных площадок. Для этого острая часть оси вставляется в отверстие и основание балеринки проворачивается по кругу.
При правильной настройке рейсфедера и нужной консистенции краски вокруг отверстий на печатной плате получаются окружности идеально круглой формы. Когда балеринка начинает плохо рисовать, из зазора рейсфедера тканью удаляются остатки подсохшей краски и рейсфедер заполняется свежей. чтобы обрисовать все отверстия на этой печатной плате окружностями понадобилось всего две заправки рейсфедера и не более двух минут времени.
Когда круглые контактные площадки на плате нарисованы, можно приступать к рисованию токопроводящих дорожек с помощью ручного рейсфедера. Подготовка и регулировка ручного рейсфедера не отличается от подготовки балеринки.
Единственное, что дополнительно понадобится, так это плоская линейка, с приклеенными на одной из ее сторон по краям кусочками резины, толщиной 2,5-3 мм, чтобы линейка при работе не скользила и стеклотекстолит, не касаясь линейки, мог свободно проходить под ней. Лучше всего подходит в качестве линейки деревянный треугольник, он устойчив и одновременно может служить при рисовании печатной платы опорой для руки.
Чтобы печатная плата при рисовании дорожек не скользила, желательно ее разместить на лист наждачной бумаги, представляющий собой два склепных между собой бумажными сторонами наждачных листа.
Если при рисовании дорожек и окружностей они соприкоснулись, то не стоит принимать никаких мер. Нужно дать краске на печатной плате подсохнуть до состояния, когда она не будет пачкать при прикосновении и с помощью острия ножа удалить лишнюю часть рисунка. Чтобы краска быстрее высохла плату нужно расположить в теплом месте, например в зимнее время на батарею отопления. В летнее время года — под лучи солнца.
Когда рисунок на печатной плате полностью нанесен и исправлены все дефекты можно переходить к ее травлению.
Технология нанесения рисунка печатной платы
с помощью лазерного принтера
При печати на лазерном принтере происходит перенос за счет электростатики образованного тонером изображения с фото барабана, на котором лазерный луч нарисовал изображение, на бумажный носитель. Тонер удерживается на бумаге, сохраняя изображение, только за счет электростатики. Для закрепления тонера бумага прокатывается между валиками, один из которых является термопечкой, разогретой до температуры 180-220°C. Тонер расплавляется и проникает в текстуру бумаги. После остывания тонер отвердевает и прочно удерживается на бумаге. Если бумагу опять нагреть до 180-220°C, то тонер опять станет жидким. Это свойство тонера и используется для переноса изображения токоведущих дорожек на печатную плату в домашних условиях.
После того, как файл с рисунком печатной платы готов, необходимо его распечатать с помощью лазерного принтера на бумажный носитель. Обратите внимание, изображение рисунка печатной платы для данной технологии должно иметь вид со стороны установки деталей! Струйный принтер для этих целей не подходит, так как работает на другом принципе.
Подготовка бумажного шаблона для переноса рисунка на печатную плату
Если напечатать рисунок печатной платы на обыкновенной бумаге для офисной техники, то из-за пористой ее структуры, тонер глубоко проникнет в тело бумаги и при переносе тонера на печатную плату, большая часть его останется в бумаге. В дополнение будут сложности с удалением бумаги с печатной платы. Придется ее долго размачивать в воде. Поэтому для подготовки фотошаблона необходима бумага, не имеющая пористую структуру, например фотобумага, подложка от самоклеящихся пленок и этикеток, калька, страницы от глянцевых журналов.
В качестве бумаги для печати рисунка печатной платы я использую кальку из старых запасов. Калька очень тонкая и печатать шаблон непосредственно на ней невозможно, она в принтере заминается. Для решения этой проблемы, нужно перед печатью на кусок кальки требуемого размера по углам нанести по капельке любого клея и приклеить на лист офисной бумаги А4.
Такой прием позволяет распечатывать рисунок печатной платы даже на самой тонкой бумаге или пленке. Для того, чтобы толщина тонера рисунка была максимальной, перед печатью, нужно выполнить настройку «Свойств принтера», отключив режим экономной печати, а если такая функция не доступна, то выбрать самый грубый тип бумаги, например картон или что то подобное. Вполне возможно с первого раза хороший отпечаток не получится, и придется немного поэкспериментировать, подобрав наилучший режим печати лазерного принтера. В полученном отпечатке рисунка дорожки и контактные площадки печатной платы должны быть плотными без пропусков и смазывания, так как ретушь на данном технологическом этапе бесполезна.
Осталось обрезать кальку по контуру и шаблон для изготовления печатной платы будет готов и можно приступать к следующему шагу, переносу изображения на стеклотекстолит.
Перенос рисунка с бумаги на стеклотекстолит
Перенос рисунка печатной платы является самым ответственным этапом. Суть технологии проста, бумага, стороной напечатанного рисунка дорожек печатной платы прикладывается к медной фольге стеклотекстолита и с большим усилием прижимается. Далее этот бутерброд разогревается до температуры 180-220°C и затем охлаждается до комнатной. Бумага отдирается, а рисунок остается на печатной плате.
Некоторые умельцы предлагают переносить рисунок с бумаги на печатную плату, используя электроутюг. Я пробовал такой способ, но результат получался нестабильным. Сложно обеспечить одновременно нагрев тонера до нужной температуры и равномерный прижим бумаги ко всей поверхности печатной платы при затвердевании тонера. В результате рисунок переносится не полностью и остаются пробелы в рисунке дорожек печатной платы. Возможно, утюг недостаточно нагревался, хотя регулятор был выставлен на максимальный нагрев утюга. Вскрывать утюг и перенастраивать терморегулятор не хотелось. Поэтому я воспользовался другой технологией, менее трудоемкой и обеспечивающей стопроцентный результат.
На вырезанную в размер печатной платы и обезжиренную ацетоном заготовку фольгированного стеклотекстолита приклеил по углам кальку с напечатанным на ней рисунком. На кальку сверху положил, для более равномерного прижима, пяток листиков офисной бумаги. Полученный пакет положил на лист фанеры и сверху накрыл листом такого же размера. Весь этот бутерброд зажал с максимальной силой в струбцинах.
Осталось нагреть сделанный бутерброд до температуры 200°C и остудить. Для нагрева идеально подходит электродуховка с регулятором температуры. Достаточно поместить сотворенную конструкцию в шкаф, дождаться набора заданной температуры и через полчаса извлечь плату для остывания.
Если электродуховки в распоряжении нет, то можно воспользоваться и газовой духовкой, отрегулировав температуру ручкой подачи газа по встроенному термометру. Если термометра нет или он неисправен, то могут помочь женщины, подойдет положение ручки регулятора, при котором пекут пироги.
Так как концы фанеры покоробило, на всякий случай зажал их дополнительными струбцинами. чтобы избежать подобного явления, лучше печатную плату зажимать между металлическими листами толщиной 5-6 мм. Можно просверлить в их углах отверстия и зажимать печатные платы, стягивать пластины с помощью винтов с гайками. М10 будет достаточно.
Через полчаса конструкция остыла достаточно, чтобы тонер затвердел, плату можно извлекать. При первом же взгляде на извлеченную печатную плату становится понятно, что тонер перешел с кальки на плату отлично. Калька плотно и равномерно прилегала по линиям печатных дорожек, кольцам контактных площадок и буквам маркировки.
Калька легко оторвалась практически от всех дорожек печатной платы, остатки кальки были удалены с помощью влажной ткани. Но все, же не обошлось без пробелов в нескольких местах на печатных дорожках. Такое может случиться в результате неравномерности печати принтера или оставшейся грязи или коррозии на фольге стеклотекстолита. Пробелы можно закрасить любой водостойкой краской, маникюрным лаком или заретушировать маркером.
Для проверки пригодности маркера для ретуши печатной платы, нужно нарисовать ним на бумаге линии и бумагу смочить водой. Если линии не расплывутся, значит, маркер для ретуши подходит.
Травить печатную плату в домашних условиях лучше всего в растворе хлорного железа или перекиси водорода с лимонной кислотой. После травления тонер с печатных дорожек легко удаляется тампоном, смоченным в ацетоне.
Затем сверлятся отверстия, лудятся токопроводящие дорожки и контактные площадки, запаиваются радиоэлементы.
Такой вид приняла печатная плата с установленными на ней радиодеталями. Получился блок питания и коммутации для электронной системы, дополняющий обыкновенный унитаз функцией биде.
Травление печатной платы
Для удаления медной фольги с незащищенных участков фольгированного стеклотекстолита при изготовлении печатных плат в домашних условиях радиолюбители обычно используют химический способ. Печатная плата помещается в травильный раствор и за счет химической реакции медь, незащищенная маской, растворяется.
Рецепты травильных растворов
В зависимости от доступности компонентов радиолюбители применяют один из растворов, приведенных в таблице ниже. Травильные растворы расположены в порядке популярности их применения радиолюбителями в домашних условиях.
Травить печатные платы в металлической посуде не допускается. Для этого нужно использовать емкость из стекла, керамики или пластика. Утилизировать отработанный травильный раствор допускается в канализацию.
Травильный раствор из перекиси водорода и лимонной кислоты
Раствор на основе перекиси водорода с растворенной в ней лимонной кислотой является самым безопасным, доступным и быстро работающим. Из всех перечисленных растворов по всем критериям это лучший.
Перекись водорода можно приобрести в любой аптеке. Продается в виде жидкого 3% раствора или таблеток под названием гидроперит. Для получения жидкого 3% раствора перекиси водорода из гидроперита нужно в 100 мл воды растворить 6 таблеток весом 1,5 грамма.
Лимонная кислота в виде кристаллов продается в любом продуктовом магазине, расфасованная в пакетиках весом 30 или 50 грамм. Поваренная соль найдется в любом доме. 100 мл травильного раствора хватит на удаление медной фольги толщиной 35 мкм с печатной платы площадью 100 см2. Отработанный раствор не хранится и повторному использованию не подлежит. Кстати, лимонную кислоту можно заменить уксусной, но из-за ее едкого запаха травить печатную плату придется на открытом воздухе.
Травильный раствор на основе хлорного железа
Вторым по популярности травильным раствором является водный раствор хлорного железа. Ранее он был самым популярным, так как на любом промышленном предприятии хлорное железо было легко достать.
Травильный раствор не требователен к температуре, травит достаточно быстро, но скорость травления снижается по мере расходования хлорного железа в растворе.
Хлорное железо очень гигроскопично и поэтому из воздуха быстро впитывает воду. В результате на дне банки появляется желтая жидкость. Это не влияет на качество компонента и такое хлорное железо пригодно для приготовления травильного раствора.
Если использованный раствор хлорного железа хранить в герметичной таре, то его можно использовать многократно. Подлежит регенерации, достаточно в раствор насыпать железных гвоздей (они сразу покроются рыхлым слоем меди). При попадании на любые поверхности оставляет трудноудаляемые желтые пятна. В настоящее время раствор хлорного железа для изготовления печатных плат применяют реже в связи с его дороговизной.
Травильный раствор на основе перекиси водорода и соляной кислоты
Отличный травильный раствор, обеспечивает высокую скорость травления. Соляную кислоту при интенсивном помешивании вливают в 3% водный раствор перекиси водорода тоненькой струйкой. Вливать перекись водорода в кислоту недопустимо! Но из-за наличия в травильном растворе соляной кислоты при травлении платы нужно соблюдать большую осторожность, так как раствор разъедает кожу рук и портит все, на что попадает. По этой причине травильный раствор с соляной кислотой в домашних условиях использовать не рекомендуется.
Травильный раствор на основе медного купороса
Метод изготовления печатных плат с применение медного купороса обычно используют в случае невозможности изготовления травильного раствора на основе других компонентов из-за их недоступности. Медный купорос является ядохимикатом и широко применяется для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве. В дополнение время травления печатной платы составляет до 4 часов, при этом необходимо поддерживать температуру раствора 50-80°С и обеспечить постоянную смену раствора у стравливаемой поверхности.
Технология травления печатных плат
Для травления платы в любом из вышеперечисленных травильных растворов подойдет стеклянная, керамическая или пластиковая посуда, например от молочных продуктов питания. Если под рукой подходящего размера емкости не оказалось, то можно взять любую коробку из плотной бумаги или картона подходящего размера и выстелить ее внутренность полиэтиленовой пленкой. В емкость наливается травильный раствор и на его поверхность аккуратно рисунком вниз кладется печатная плата. За счет сил поверхностного натяжения жидкости и небольшого веса плата будет плавать.
Для удобства к центру платы клеем момент можно приклеить пробку от пластиковой бутылки. Пробка одновременно будет служить ручкой и поплавком. Но тут есть опасность, что на плате образуются пузырьки воздуха и в этих местах медь не вытравится.
Чтобы обеспечить равномерное вытравливание меди можно положить печатную плату на дно емкости вверх рисунком и периодически покачивать ванночку рукой. Через некоторое время, в зависимости от травильного раствора, начнут появляться участки без меди, а затем медь растворится полностью на всей поверхности печатной платы.
После окончательного растворения меди в травильном растворе печатную плату извлекают из ванночки и тщательно промывают под струей проточной воды. Тонер удаляется с дорожек ветошью, смоченной в ацетоне, а краска хорошо удаляется ветошью, смоченной в растворителе, который добавлялся в краску для получения нужной ее консистенции.
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 спирто-канифольным флюсом 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.
Светодиоды. Печатные платы на металлическом основании
Платы на металлической основе применяются в первую очередь для изделий, в которых необходимо рассеивать большую тепловую мощность: для устройств с мощными SMD светодиодами, в твердотельных реле, источниках питания, в схемах управления двигателями.
В зарубежной литературе для таких плат используют аббревиатуры: IMS (Insulated Metal Substrate), MCS (Metal Core Substrate).
Печатные платы с металлическим основанием имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными платами:
- Более низкая рабочая температура за счет прессования с теплостоком
- Минимальные потери тепла при максимальном теплоотводе
- Высокая надежность: высоковольтная, температурная, влажностойкость
- Максимальная проводимость, особенно во внутренних слоях
Металлическое основание
В качестве металлической основы печатных плат используются различные сплавы алюминия, а также медь, железо и нержавеющая сталь. Каждый из этих материалов имеет как свои плюсы, так и минусы.
Сплавы на основе алюминия обладают хорошей теплопроводностью (140-220 Вт/(м·К)). Необходимо только выбрать оптимальный вариант сплава, которые отличаются между собой теплопроводностью, простотой механической обработки и стоимостью. Чем выше теплопроводность сплава тем материал вязче и хуже подвергается фрезерованию, более коррозионностойкие сплавы существенно дороже.
Помимо алюминиевых сплавов широко распространены медные основания. Но медь из-за своей вязкости плохо поддается фрезеровке, легко корродирует и дорого стоит. Правда все эти недостатки с лихвой компенсирует отличная теплопроводность меди – 390 Вт/(м·К), что часто является решающим преимуществом при выборе материала подложки.
Иногда в качестве оснований теплопроводящих печатных плат используют и нержавеющую сталь. Ее явные достоинства – высокая коррозионная стойкость и механическая прочность, существенно превосходящие алюминиевые и медные аналоги. Однако у стали низкая теплопроводность и относительно высокая цена. Кроме того для ее обработки требуется специальное фрезерное оборудование.
В конструкции плат с металлическим основанием важную роль играет коэффициент температурного расширения (КТР). Использование материалов с большим КТР при высоких температурах приводит к внутренним структурным механическим напряжениям. Поэтому для высокотемпературных применений, где данный параметр критичен, используют материалы с подложкой из низкоуглеродистой стали с малым КТР.
Медная фольга
Используется стандартная медная фольга толщиной 35-350 мкм.
Диэлектрик
Самый важный элемент печатных плат, наиболее серьезно влияющий на их свойства и стоимость, – это диэлектрик. Обычно в качестве диэлектрика используются препреги FR4 (стеклоткань с эпоксидным связующим), препреги на основе стеклоткани и эпоксидной смолы с различными теплопроводящими наполнителями, также препреги из композитных материалов — смеси полимера со специальной керамикой. Полимер выбирается исходя из его диэлектрических свойств, тогда как керамический наполнитель предназначен для улучшения теплопроводности, благодаря чему материал имеет и отличные диэлектрические свойства, и очень низкое тепловое сопротивление.
Законодателями мод в области материалов для печатных плат с металлическим основанием выступают компании CCAF, Bergquist, Laird, Ventec, ShenYi, ITEQ, Rogers, ISOLA.
Большинство технологических процессов изготовления печатных плат с металлическим основанием, таких как травление, нанесение защитной маски и финишного покрытия, маркировка, аналогичны процессам изготовления традиционных плат из FR-4 и отличаются только режимами механической обработки контура и сверловки.
Юрий Суркис1 | Автоматизация в проектировании и производстве печатных плат радиоэлектронной аппаратуры | Скачать файл | 1979 | |
2 | Гальванические покрытия диэлектриков. Минск: Беларусь, 1987. – 180 с. | Скачать файл | 1987 | |
3 | Гибкие печатные платы | Скачать файл | 2008 | |
4 | Конструирование и технология печатных плат. Учебное пособие для радиотехнических специальностей вузов. – М.: Высшая школа, 1973. – 216 с. | Скачать файл | 1973 | |
5 | Гормаков А.Н., Воронина Н.А. | Конструирование и технология электронных устройств приборов. Печатные платы | Скачать файл | 2006 |
6 | Коррозионная стойкость радиоэлектронных модулей. – М.: Радио и связь, 1991. – 192 с. | Скачать файл | 1991 | |
7 | Краткий справочник радио-монтажника. Градиль А.В. 1974 г. | Скачать файл | 1974 | |
8 | Металлизация диэлектриков. Под ред. Вячеславова П.М. – Л.: Машиностроение, 1977. – 80 с. | Скачать файл | 1977 | |
9 | Шалкаускас М.И | Металлизация пластмасс. – М.: Знание, 1983. – 64 с. | Скачать файл | 1983 |
10 | Механическая обработка печатных плат | Скачать файл | 1986 | |
11 | Федулова А.А., Котов Е.П., Явич Э.Р. | Многослойные печатные платы. Под ред. Е.П. Котова. Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Сов. радио, 1977. – 248 с. | Скачать файл | 1977 |
12 | Надежность и контроль качества печатного монтажа | Скачать файл | 1986 | |
13 | Основы производства радиоэлектронной аппаратуры. Учебное пособие | Скачать файл | 2007 | |
14 | Печатные платы. Конструкции и материалы | Скачать файл | 2005 | |
15 | Прецизионные печатные платы. Конструирование и производство (Лунд П.) | Скачать файл | 1983 | |
16 | Проектирование и технология печатных плат. Учебник. – М.: Форум—Инфра-М, 2005. – 560 с. | Скачать файл | 2005 | |
17 | Сеточно-химическая технология изготовления печатных плат А.А.Федулова 1984-600M | Скачать файл | 1984 | |
18 | Технологии и подготовка производства печатных плат | Скачать файл | 2006 | |
19 | Технология и применение серебряных и окиснооловянных тонкослойных покрытий В.П.Рюмин 1979-600M | Скачать файл | 1979 | |
20 | Л. А. Брусницына Е. И. Степановских | Технология изготовления печатных плат. Учебное пособие | Скачать файл | 2015 |
21 | Технология изготовления печатных плат. – Л.: Машиностроение, 1984. – 77 с. | Скачать файл | 1984 | |
22 | Технология производства печатных плат | Скачать файл | 2005 | |
23 | Иванов-Есипович Н.К | Физико-химические основы производства радиоэлектронной аппаратуры. Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 1979. – 205 с. | Скачать файл | 1979 |
24 | Шалкаускас М.И., Вашкялис А.И. | Химическая металлизация пластмасс. 3-е издание, перераб. – Л.: Химия, 1985. – 144 с. | Скачать файл | 1985 |
25 | Химические процессы в технологии изготовления печатных плат | Скачать файл | 1981 | |
26 | Электрохимическая обработка в технологии производства РЭА Ф.В.Седыкин 1980-600M | Скачать файл | 1980 |
Производим печатные платы на металлической основе
Платы на металлической основе применяются для изделий, в которых необходимо рассеивать большую тепловую мощность. Самым популярным направлением являются платы с мощными SMD светодиодами.
Внешне печатная плата на металлической основе представляет собой обычную печатную плату, с одной стороны которой располагается металлическая (алюминиевая или медная) пластина. Металлическая пластина соединяется с печатной платой при помощи изолирующей прокладки (препрега) с хорошей теплопроводностью. Обычные значения теплопроводности для таких препрегов составляют единицы (1-5) Вт/(м*к) ВАТТ/(МЕТР*градус кельвина или цельсия).
Таким образом, общими ограничениями для таких плат являются:
- Монтаж только односторонний
- Монтаж выводных компонентов невозможен, т.к. нет сквозных (через плату и пластину) металлизированных отверстий.
Платы могут быть односторонними и многослойными:
Односторонние
В мире выпускается ряд материалов, состоящих из металлической пластины, слоя диэлектрика и медной фольги. В остальном отличий от обычной однослойной платы практически нет.
Многослойные (от 2-х и выше)
Конструктивно представляют собой «сэндвич» из металлической пластины, теплопроводящего препрега и обычной печатной платы. В настоящее время наши возможности позволяют делать ПП на металлической основе с числом слоев не более 4-х.
Изготовление на производстве — ограничения
- Обработка контура — только фрезеровка (скрайбирование по металлу делать сложно). В случае панели, ширина фрезеровки между платами составляет не менее 2 мм, т.к. фрезы меньшего диаметра крайне быстро изнашиваются.
- Финишные покрытия
— Иммерсионное золото применять, в настоящее время, мы не можем из-за особенностей электрохимического процесса.
— Горячее лужение (HASL) не желательно применять для многослойных плат из-за повышенного риска деформации.
— Остальные покрытия (иммерсионное олово, иммерсионное серебро, OSP) применять можно.
Использование маски и шелкографии не отличается от обычных печатных плат.
Толщины металлических пластин:
Алюминий — 0.51, 1.02, 1.57, 2.03, 3.18
Медь — 0.81, 1.02, 2.03, 3.18
Что такое печатная плата (PCB)?
Печатные платы (PCB) являются основополагающим строительным блоком большинства современных электронных устройств. От простых однослойных плат, используемых в механизме открывания гаражных ворот, до шестислойных плат в ваших умных часах, до 60-слойных высокоплотных и высокоскоростных печатных плат, используемых в суперкомпьютерах и серверах, печатные платы являются основой на котором собраны все остальные электронные компоненты.
Полупроводники, соединители, резисторы, диоды, конденсаторы и радиоустройства монтируются и «общаются» друг с другом через печатную плату.
Печатные платыобладают механическими и электрическими характеристиками, которые делают их идеальными для этих приложений. Большинство печатных плат, производимых в мире, являются жесткими, примерно 90% производимых сегодня печатных плат — это жесткие платы. Некоторые печатные платы являются гибкими, что позволяет схемам изгибаться и складывать форму, или иногда они используются там, где гибкая схема выдерживает сотни тысяч циклов изгиба без каких-либо разрывов в схемах. Эти гибкие печатные платы составляют примерно 10% рынка. Небольшое подмножество этих типов схем называется жесткими гибкими схемами, где одна часть платы является жесткой — идеально подходит для монтажа и соединения компонентов, а одна или несколько частей являются гибкими, обеспечивая преимущества гибких схем, перечисленных выше.
Быстро развивающаяся технология печатных плат, отдельная от вышеперечисленных, называется печатной электроникой — обычно очень простые и очень недорогие схемы, которые сокращают расходы на электронную упаковку до уровня, при котором электронные решения могут быть разработаны для решения проблем, о которых раньше не задумывались. Они часто используются в электронике для носимых устройств или в одноразовых электронных устройствах, что открывает множество возможностей для творческих дизайнеров электротехники.
Обычные печатные платы могут состоять из одного слоя схемы или состоять из пятидесяти или более слоев.Они состоят из электрических компонентов и соединителей, соединенных токопроводящими цепями, обычно из меди, с целью передачи электрических сигналов и мощности внутри устройств и между ними.
Печатные платыбыли разработаны в начале 20-го, 9-го, 19-го, 900-го века, но с тех пор непрерывно развивались. Развитие и широкое распространение технологии изготовления печатных плат сопровождалось быстрым развитием технологии упаковки полупроводников и позволило профессионалам отрасли инвестировать в более компактную и более эффективную электронику.
Основанная в 1977 году компания Printed Circuits LLC с тех пор стала новаторским производителем печатных плат. Первоначально производя все типы печатных плат, в середине 1990-х они начали специализироваться на производстве жестких гибких и гибких схем. Наш широкий выбор конструкций печатных плат позволяет нам обслуживать широкий спектр отраслей промышленности по всему миру, включая военную, медицинскую, аэрокосмическую, компьютерную, телекоммуникационную и контрольно-измерительную аппаратуру. Здесь мы предоставляем исчерпывающий обзор печатных плат, чтобы предоставить соответствующую справочную информацию о том, что мы делаем.
Почему используются печатные платы?
По сравнению с традиционными проводными схемами печатные платы обладают рядом преимуществ. Их небольшая и легкая конструкция подходит для использования во многих современных устройствах, а их надежность и простота обслуживания подходят для интеграции в сложные системы. Кроме того, их низкая стоимость производства делает их очень экономичным вариантом.
Эти качества являются одной из причин, по которым печатные платы находят применение в различных отраслях, в том числе на следующих рынках:
Медицинский
Медицинская электроника значительно выиграла от внедрения печатных плат.Электроника в компьютерах, системах визуализации, аппаратах МРТ и радиационном оборудовании — все продолжает развиваться, начиная с электронных возможностей печатных плат.
Более тонкие и компактные гибкие и жесткие гибкие печатные платы позволяют изготавливать более компактные и легкие медицинские устройства, такие как слуховые аппараты, кардиостимуляторы, имплантируемые устройства и действительно крошечные камеры для минимально инвазивных процедур. Жестко-гибкие печатные платы являются особенно идеальным решением, если необходимо уменьшить размер сложных медицинских устройств, поскольку они устраняют необходимость в гибких кабелях и разъемах, которые занимают ценное пространство в более сложных системах.
Аэрокосмическая промышленность
Жесткие, гибкие и жесткие гибкие печатные платы обычно используются в аэрокосмической промышленности для приборных панелей, приборных панелей, средств управления полетом, систем управления полетом и безопасности. Растущее число достижений в аэрокосмической технологии увеличило потребность в более мелких и более сложных печатных платах для использования в самолетах, спутниках, дронах и другой аэрокосмической электронике. Гибкие и жесткие гибкие схемы обеспечивают исключительную надежность и живучесть благодаря отсутствию разъемов.Это делает их пригодными для использования в условиях высокой вибрации, а их небольшая и легкая конструкция снижает общий вес оборудования и, как следствие, снижает требования к расходу топлива. Для приложений, где надежность имеет первостепенное значение, они служат высоконадежным решением.
Военный
В военном секторе печатные платы используются в оборудовании, которое часто подвергается сильным ударам, ударам и вибрации, например, в военных транспортных средствах, защищенных компьютерах, современном оружии и электронных системах (например.g., робототехника, системы наведения и наведения). По мере того, как военные технологии развиваются для удовлетворения меняющегося спроса клиентов, все больше оборудования объединяет передовые компьютеризированные технологии, требующие как электрических, так и механических характеристик, присущих гибкой и жесткой гибкой упаковке. Эти типы электронных упаковок могут без сбоев выдерживать перегрузки в несколько тысяч фунтов.
Промышленное и торговое
Использование печатных плат в промышленной и коммерческой электронике произвело революцию во всем, от производства до управления цепочками поставок, увеличивая информацию, автоматизацию и эффективность.В целом, они являются надежным средством управления оборудованием на все более автоматизированных предприятиях, увеличения производства при одновременном снижении затрат на рабочую силу. Гибкие и жесткие гибкие печатные платы позволяют производителям производить все более мелкие и легкие продукты с большей функциональностью и гораздо большей надежностью, такие как дроны, камеры, мобильная электроника и защищенные компьютеры.
Печатные платы на заказ
Почти все печатные платы спроектированы специально для своего применения. Будь то простые однослойные жесткие платы, сложные многослойные гибкие или жесткие гибкие схемы, печатные платы проектируются с использованием специального программного обеспечения, называемого САПР, для автоматизированного проектирования.Разработчик использует это программное обеспечение для размещения всех цепей и точек подключения, называемых переходными отверстиями, по всей плате. Программное обеспечение знает, как каждый из компонентов должен взаимодействовать друг с другом, а также знает любые конкретные требования, например, как их нужно припаять к печатной плате.
Когда конструктор закончил, программа экспортирует два важных компонента, из которых мы будем строить их платы. Первый называется Gerber-файлами, представляющими собой файлы электронных изображений, которые показывают каждую отдельную схему на печатной плате, где именно она находится, на каждом отдельном слое платы.Файлы gerber также будут содержать файлы сверления, показывающие нам, где именно просверлить отверстия, чтобы сделать все переходные соединения, которые мы обсуждали ранее. Они также будут содержать файлы паяльной маски и номенклатуры, которые обсуждаются позже, а также файл, который показывает нам, как именно вырезать периметр их платы.
Все разработчики печатных плат — жестких, гибких или жестких — используют эти файлы, чтобы сообщить производителям печатных плат, как именно они хотят строить свои платы. В их число входит еще один элемент, который имеет решающее значение для изготовителя печатных плат — производственная печать.На заводском принте подробно описаны все требования к платам, которых нет в файлах gerber. На заводской распечатке, например, будет подробно описано, какие материалы мы должны использовать для изготовления их платы, просверленные отверстия какого размера они хотели бы, любые специальные производственные инструкции или спецификации, которым мы должны соответствовать, а также различную информацию, такую как цвет паяльной маски или номенклатура, которые они хотели бы.
С помощью этих двух компонентов мы можем создать индивидуальную плату, которая точно соответствует требованиям заказчика.Поскольку печатные платы обладают широкими возможностями настройки, они могут быть спроектированы и изготовлены с различной гибкостью, размерами и конфигурациями, чтобы соответствовать практически любому приложению.
Материалы для печатных плат
Основными материалами, используемыми при производстве печатных плат, являются стекловолокно или пластмассовые подложки, медь, паяльная маска и номенклатурные чернила.
(Нажмите для увеличения)
Основы из стекловолокна и пластмассы
Печатные платымогут быть построены на жестких или гибких базовых материалах в зависимости от предполагаемой конструкции печатной платы.В жестких печатных платах часто используется FR4 или полиимидное стекловолокно, а в гибких схемах и жестко-гибких гибких слоях обычно используются высокотемпературные полиимидные пленки.
Обычные пластиковые подложки для гибких схем включают полиимид (PI), жидкокристаллический полимер (LCP), полиэстер (PET) и полиэтиленнафталат (PEN). Назначение подложки — обеспечить непроводящее основание, на котором могут быть построены проводящие цепи и изолированы друг от друга. Полиимид и ламинаты LCP обычно используются в приложениях с высокой надежностью или высокой скоростью передачи сигнала.Полиэфирные и полиэтиленнафталатные ламинаты в первую очередь выбираются из-за их низкой стоимости и обычно представляют собой однослойные схемы.
Медь
Из-за своей высокой электропроводности медь является наиболее часто используемым проводящим материалом для схем на печатных платах. Все описанные выше ламинаты состоят из тонких листов медной фольги, ламинированных с одной или обеих сторон пластика. Затем производитель использует файлы gerber, предоставленные разработчиком, для изображения и травления схем в соответствии с требованиями заказчика.Толщина и количество требуемых слоев в значительной степени зависят от приложения, для которого будет использоваться печатная плата. Многослойные печатные платы состоят из чередующихся слоев медных схем и изоляционных материалов для завершения печатной платы.
Паяльная маска
Паяльная маска — это жидкость, обычно эпоксидный материал, который наносится на внешние слои жестких печатных плат. Он также обычно используется на жестких участках жестких гибких печатных плат. Паяльная маска в первую очередь предназначена для изоляции медных цепей на внешних слоях от окисления окружающей среды.Паяльная маска также предназначена для контроля и удержания потока припоя при сборке компонентов на печатной плате. Без паяльной маски жидкий припой мог вытечь на поверхность печатной платы, соединяя две соседние цепи и закорачивая плату. Самый распространенный цвет для паяльной маски — зеленый, но также существуют синий, черный, красный, янтарный, прозрачный, белый и многие другие цвета.
Номенклатура
После завершения слоев паяльной маски идентификационная информация, метки и иногда штрих-коды печатаются на паяльной маске.Эти метки называются номенклатурой, и они также будут определяться файлами, которые были включены в другие слои гербера. Они напечатаны на паяльной маске, чтобы обеспечить точную сборку печатной платы.
Дизайн печатной платы
Печатные платыбывают разных конструкций, поэтому важно иметь полное представление о процессе проектирования. Некоторые из ключевых элементов, которые следует учитывать при разработке печатной платы, включают:
- Приложение, для которого будет использоваться печатная плата
- Среда, в которой будет работать печатная плата
- Размер и конфигурация, необходимые для установки
- Гибкость печатной платы
- Установка и монтаж
Выбор правильной конструкции печатной платы в соответствии с этими соображениями значительно влияет на технологичность, скорость производства, выход продукции, эксплуатационные расходы и время выполнения заказа.
Чтобы получить более подробное представление о процессе проектирования — особенно жестких гибких систем, которые мы опишем ниже на этой странице, — загрузите наше бесплатное руководство по применению и проектированию жестких гибких печатных плат.
Загрузите нашу бесплатную электронную книгу
Узнайте все, что вам нужно знать о проектировании, сборке и установке жестких гибких печатных плат, в нашем официальном руководстве «Применение и проектирование жестких гибких печатных плат».
Загрузите наше бесплатное руководство!Выбирая производителя печатных плат, убедитесь, что у него есть соответствующая аккредитация, чтобы гарантировать, что у него есть система качества, опыт, отраслевое признание и рейтинги, чтобы гарантировать успех вашего проекта.Компания Printed Circuits ставит своей целью соответствовать отраслевым стандартам и превосходить их, и для этого мы получили широкий спектр сертификатов и аккредитаций, в том числе:
Мы также получили квалификацию UL 94 V-0 для жестко-гибких и гибких цепей, с самым большим списком рейтингов UL для жестких гибких схем в мире. Таким образом, ваши платы могут быть сертифицированы 94 V-0 без дополнительных испытаний (что ускоряет изготовление и доставку наших печатных плат). Дополнительную информацию о важности сертификации UL для жестко-гибких печатных плат см. В нашем техническом документе «Проблема с утверждением UL жестко-гибких схем».
Изготовление печатных плат
Конструкция и изготовление печатных плат включает следующие этапы:
- Химическое изображение и травление медных слоев с дорожками для подключения электронных компонентов
- Ламинирование слоев вместе с использованием связующего материала, который также действует как электрическая изоляция, для создания печатной платы
- Просверливание и покрытие отверстий в печатной плате для электрического соединения всех слоев вместе
- Визуализация и нанесение покрытий на внешние слои платы
- Покрытие обеих сторон платы паяльной маской и нанесение номенклатурной маркировки на печатную плату
- Затем доски обрабатываются до размеров, указанных в файле герберов по периметру дизайнера.
После завершения плата PCB готова для сборки компонентов.Чаще всего компоненты прикрепляются к печатной плате путем пайки компонентов непосредственно на открытые дорожки — так называемые контактные площадки — и отверстия в печатной плате. Пайка может выполняться вручную, но чаще всего выполняется на очень высокоскоростных автоматизированных сборочных машинах.
Двумя наиболее распространенными методами сборки печатных плат являются устройство поверхностного монтажа (SMD) или технология сквозного монтажа (THT). Использование любого из них зависит от размера компонентов и конфигурации печатной платы. SMD полезен для непосредственного монтажа небольших компонентов на внешней стороне печатной платы, в то время как THT идеально подходит для монтажа крупных компонентов через большие предварительно просверленные отверстия в плате.
Типы печатных плат
Хотя все печатные платы преследуют одну и ту же основную цель, они доступны в широком диапазоне конструкций и конфигураций для удовлетворения потребностей различных приложений. Некоторые из различных типов, доступных на рынке, включают:
- Односторонний жесткий
- Двусторонний жесткий
- Многослойный жесткий
- Однослойные гибкие схемы
- Двухсторонние гибкие схемы
- Многослойные гибкие схемы
- Жестко-гибкий
- Высокая частота
- на алюминиевой основе
Три наиболее распространенных типа:
1.Жесткие печатные платы
Жесткие печатные платы состоят из жесткой подложки из стекловолокна, что делает их практичными и недорогими, но негибкими. Их проще и дешевле производить, чем их более гибкие аналоги, но они гораздо менее универсальны и их трудно вписать в необычную геометрию или небольшие участки.
2. Гибкие печатные платы
Гибкие печатные платыобладают относительно хорошей способностью изгибаться и складываться, чтобы вписаться в ограниченное пространство и пространство необычной формы. Это качество делает их очень универсальными и позволяет использовать их для упаковки небольших электронных устройств.Кроме того, поскольку они легко адаптируются, продукт не обязательно должен соответствовать ограничениям печатной платы. По сравнению с жесткими печатными платами они обладают большей термостойкостью.
3. Жесткие гибкие печатные платы
Жесткие и гибкие печатные платы сочетают в себе самые привлекательные качества как жестких, так и гибких печатных плат. В отличие от двух других типов печатных плат, эти печатные платы содержат все электронные соединения, скрытые внутри платы, тем самым уменьшая вес и общий размер платы.Они являются отличным выбором, когда ключевым требованием является сверхлегкая упаковка. Кроме того, они более прочные и надежные, сохраняя при этом большую прочность и гибкость.
Качественные печатные платы от ООО «Печатные схемы»
Печатные платыпозволяют профессионалам из самых разных отраслей оптимизировать производительность и производство своих электронных систем. Путем тщательного выбора материалов и изготовителя печатных плат можно создать упаковку для вашего электронного устройства, оптимизированную для его конечного применения.
Компания Printed Circuits LLC является ведущим производителем гибких и жестких гибких печатных плат. Мы гордимся своими инновационными решениями, и мы регулярно обновляем и расширяем наши продукты, чтобы соответствовать уникальным спецификациям наших клиентов. Наш многолетний опыт и приверженность качеству делают нас подходящими для удовлетворения потребностей каждого клиента с помощью высококачественных решений для печатных плат.
Для получения дополнительной информации о наших возможностях печатных плат свяжитесь с нами сегодня.
PCB Basics — изучайте.sparkfun.com
Обзор
Одно из ключевых понятий в электронике — это печатная плата или печатная плата. Это настолько фундаментально, что люди часто забывают объяснить, что такое PCB . В этом руководстве мы разберем, из чего состоит печатная плата, и разберем некоторые общие термины, используемые в мире печатных плат.
На следующих нескольких страницах мы обсудим состав печатной платы, рассмотрим некоторую терминологию, взглянем на методы сборки и кратко обсудим процесс проектирования, лежащий в основе создания новой печатной платы.
Рекомендуемая литература
Перед тем, как начать, вы можете ознакомиться с некоторыми концепциями, которые мы используем в этом руководстве:
Переводы
Минь Туун любезно перевел этот учебник на вьетнамский язык. Посмотреть перевод можно здесь.
Что такое печатная плата?
Печатная плата — наиболее распространенное название, но ее также можно назвать «печатными монтажными платами» или «печатными монтажными платами». До появления печатных плат схемы создавались посредством трудоемкого процесса двухточечной проводки.Это приводило к частым отказам в местах соединения проводов и коротким замыканиям, когда изоляция проводов начинала стареть и трескаться.
->
любезно предоставлено пользователем Википедии Wikinaut <-
Значительным достижением стала разработка обмотки проводов, при которой провод небольшого калибра буквально наматывается на столб в каждой точке соединения, создавая газонепроницаемое соединение, которое является очень прочным и легко заменяемым.
По мере того, как электроника перешла от электронных ламп и реле к кремниевым и интегральным схемам, размер и стоимость электронных компонентов начали уменьшаться.Электроника стала более распространенной в потребительских товарах, и давление, направленное на уменьшение размеров и затрат на производство электронной продукции, побудило производителей искать лучшие решения. Так родилась печатная плата.
PCB — это аббревиатура от печатной платы . Это доска, на которой есть линии и контактные площадки, соединяющие различные точки вместе. На изображении выше есть следы, которые электрически соединяют различные разъемы и компоненты друг с другом. Печатная плата позволяет передавать сигналы и питание между физическими устройствами.Припой — это металл, который обеспечивает электрические соединения между поверхностью печатной платы и электронными компонентами. Припой, являясь металлом, также служит прочным механическим клеем.
Композиция
Печатная плата похожа на слоеный пирог или лазанью — есть чередующиеся слои разных материалов, которые ламинируются вместе с помощью тепла и клея, так что в результате получается единый объект.
Давайте начнем с середины и продолжим работу.
FR4
Основным материалом или подложкой обычно является стекловолокно. Исторически наиболее распространенным обозначением для этого стекловолокна является «FR4». Этот прочный сердечник придает печатной плате жесткость и толщину. Существуют также гибкие печатные платы, построенные на гибком жаропрочном пластике (каптон или аналог).
Вы найдете много печатных плат разной толщины; наиболее распространенная толщина продуктов SparkFun — 1,6 мм (0,063 дюйма). В некоторых наших продуктах — платах LilyPad и Arudino Pro Micro — используется 0.Доска толщиной 8мм.
Более дешевые печатные платы и перфорированные платы (показанные выше) будут изготавливаться из других материалов, таких как эпоксидные смолы или фенолы, которые не обладают долговечностью FR4, но намного дешевле. Вы поймете, что работаете с этим типом печатной платы, когда припаяете к ней — они имеют очень неприятный запах. Эти типы подложек также обычно встречаются в бытовой электронике низкого уровня. Фенольные смолы имеют низкую температуру термического разложения, что приводит к их расслаиванию, дымлению и обугливанию, когда паяльник слишком долго удерживается на плате.
Медь
Следующий слой представляет собой тонкую медную фольгу, которую ламинируют на плату с помощью тепла и клея. На обычных двусторонних печатных платах медь наносится на обе стороны подложки. В более дешевых электронных устройствах печатная плата может иметь медь только с одной стороны. Когда мы говорим о двухсторонней плате или двухслойной плате , мы имеем в виду количество медных слоев (2) в нашей лазаньи. Это может быть всего лишь 1 слой или целых 16 или более слоев.
Печатная плата с открытой медью, без паяльной маски и шелкографии.
Толщина меди может варьироваться и указывается по весу в унциях на квадратный фут. Подавляющее большинство печатных плат содержат 1 унцию меди на квадратный фут, но некоторые печатные платы, которые работают с очень высокой мощностью, могут использовать 2 или 3 унции меди. Каждая унция на квадрат соответствует примерно 35 микрометрам или 1,4 тысячным дюйма толщины меди.
Паяльная маска
Слой поверх медной фольги называется слоем паяльной маски. Этот слой придает печатной плате зеленый (или, в SparkFun, красный) цвет.Он накладывается на медный слой, чтобы изолировать медные следы от случайного контакта с другим металлом, припоем или токопроводящими насадками. Этот слой помогает пользователю паять в правильных местах и предотвращает возникновение перемычек.
В приведенном ниже примере зеленая паяльная маска применяется к большей части печатной платы, закрывая небольшие следы, но оставляя серебряные кольца и контактные площадки SMD открытыми, чтобы их можно было припаять.
Паяльная маска чаще всего зеленого цвета, но возможен почти любой цвет.Мы используем красный почти для всех плат SparkFun, белый для платы IOIO и фиолетовый для плат LilyPad.
Шелкография
Белый слой шелкографии наносится поверх слоя паяльной маски. Шелкография добавляет к печатной плате буквы, числа и символы, которые упрощают сборку, и индикаторы для лучшего понимания платы людьми. Мы часто используем шелкографические метки, чтобы указать, какова функция каждого контакта или светодиода.
Шелкография чаще всего белая, но можно использовать чернила любого цвета.Широко доступны черный, серый, красный и даже желтый цвета шелкографии; Однако редко можно увидеть более одного цвета на одной доске.
Терминология
Теперь, когда у вас есть представление о структуре печатной платы, давайте определим некоторые термины, которые вы можете услышать при работе с печатными платами:
- Кольцевое кольцо — кольцо из меди вокруг металлического сквозного отверстия в печатной плате.
Примеры кольцевых колец.
- DRC — проверка правил проектирования.Программная проверка вашего дизайна, чтобы убедиться, что он не содержит ошибок, таких как неправильно соприкасающиеся следы, слишком тонкие следы или просверливание слишком маленьких отверстий.
- Drill hit — места на конструкции, в которых следует просверлить отверстия или где они действительно были просверлены на доске. Неточные удары сверла, вызванные затупившимися долотами, являются частой производственной проблемой.
Не очень точные, но функциональные попадания сверла.
- Палец — открытые металлические площадки по краю платы, используемые для соединения двух печатных плат.Распространенные примеры — по краям компьютерных плат расширения или памяти, а также старых видеоигр на основе картриджей.
- Мышиные укусы — альтернатива v-score для отделения досок от панелей. Несколько ударов сверла сгруппированы близко друг к другу, создавая слабое место, где доску можно легко сломать. См. Хороший пример на досках SparkFun Protosnap.
- Контактная площадка — участок обнаженного металла на поверхности платы, к которому припаян компонент.
Контактные площадки PTH (сквозное отверстие) слева, контактные площадки SMD (устройство для поверхностного монтажа) справа.
- Панель — большая печатная плата, состоящая из множества меньших плат, которые перед использованием будут разобраны. У автоматизированного оборудования для работы с печатными платами часто возникают проблемы с меньшими платами, и, объединяя несколько плат одновременно, процесс можно значительно ускорить.
- Трафарет для пасты — тонкий металлический (или иногда пластиковый) трафарет, который накладывается на плату и позволяет наносить паяльную пасту на определенные участки во время сборки.
ReplaceMeOpen
ReplaceMeClose
Abe быстро демонстрирует, как выровнять трафарет с пастой и нанести паяльную пасту.
- Самовывоз — машина или процесс, с помощью которого компоненты размещаются на печатной плате.
ReplaceMeOpen
ReplaceMeClose
Боб показывает нам машину SparkFun MyData Pick and Place. Это довольно круто.
- Плоскость — сплошной медный блок на печатной плате, обозначенный границами, а не дорожкой. Также обычно называют «заливкой».
Различные части печатной платы, на которых нет следов, но вместо них нанесен грунт.
- Металлическое сквозное отверстие — отверстие на плате, имеющее кольцевое кольцо и покрытое металлической пластиной на всем протяжении доски.Может быть точкой соединения для компонента со сквозным отверстием, переходным отверстием для прохождения сигнала или монтажным отверстием.
- Pogo pin — подпружиненный контакт, используемый для временного подключения в целях тестирования или программирования.
- Reflow — плавление припоя для создания стыков между контактными площадками и выводами компонентов.
- Silkscreen — буквы, цифры, символы и изображения на печатной плате. Обычно доступен только один цвет и разрешение обычно довольно низкое.
Шелкография, идентифицирующая этот светодиод как светодиод питания.
- Паз — любое отверстие в плате, которое не является круглым.Слоты могут быть покрыты, а могут и не быть. Слоты иногда увеличивают стоимость платы, поскольку требуют дополнительного времени на вырезку.
- Паяльная паста — маленькие шарики припоя, взвешенные в гелевой среде, которые с помощью трафарета для пасты наносятся на контактные площадки для поверхностного монтажа на печатной плате перед размещением компонентов.Во время оплавления припой в пасте плавится, создавая электрические и механические соединения между контактными площадками и компонентом.
Паяльная паста на печатной плате незадолго до установки компонентов. Обязательно ознакомьтесь с описанием * пасты трафарета выше. *
- Горшок для припоя — горшок, используемый для быстрой пайки плат со сквозными отверстиями. Обычно содержит небольшое количество расплавленного припоя, в который плата быстро погружается, оставляя паяные соединения на всех открытых площадках.
- Soldermask — слой защитного материала, нанесенный на металл для предотвращения коротких замыканий, коррозии и других проблем. Часто зеленый, хотя возможны и другие цвета (красный SparkFun, синий Arduino или черный Apple). Иногда упоминается как «сопротивляться».
Паяльная маска закрывает сигнальные дорожки, но оставляет контактные площадки для пайки.
- Паяльная перемычка — небольшая капля припоя, соединяющая два соседних контакта на компоненте на печатной плате.В зависимости от конструкции, паяльная перемычка может использоваться для соединения двух контактных площадок или контактов. Это также может стать причиной нежелательных коротких замыканий.
- Крепление на поверхность — метод конструкции, позволяющий просто устанавливать компоненты на плату, не требуя, чтобы провода проходили через отверстия в плате. Сегодня это преобладающий метод сборки, который позволяет быстро и легко устанавливать платы.
- Thermal — небольшой след, используемый для соединения контактной площадки с плоскостью. Если контактная площадка не подвергается термической разгрузке, становится трудно нагреть контактную площадку до достаточно высокой температуры для создания хорошего паяного соединения.Контактная площадка с неправильной термической разгрузкой будет казаться «липкой» при попытке припаять ее, и для ее оплавления потребуется слишком много времени.
Слева паяльная площадка с двумя небольшими дорожками (термиками), соединяющими контакт с заземляющей пластиной. Справа переходное отверстие без термиков, полностью соединяющее его с заземляющей пластиной.
- Воровство — штриховка, линии сетки или точки из меди, оставленные в областях платы, где нет плоскости или следов.Снижает сложность травления, поскольку для удаления ненужной меди требуется меньше времени в ванне.
- Trace — непрерывный путь меди на печатной плате.
-> Небольшая дорожка, соединяющая площадку Reset с другим местом на плате. Более крупная и толстая дорожка подключается к выводу питания 5V . <-
- V-образная метка — частичный разрез доски, позволяющий легко защелкнуть доску вдоль линии.
- Через — отверстие в плате, используемое для передачи сигнала от одного уровня к другому. Переходные отверстия с тенями закрыты паяльной маской для защиты от припаивания. Переходные отверстия, к которым должны быть прикреплены разъемы и компоненты, часто открыты (открыты), поэтому их можно легко припаять.
Передняя и задняя часть одной и той же печатной платы со сквозным отверстием. Это переходное отверстие передает сигнал с передней стороны печатной платы через ее середину на заднюю сторону.
- Волновой припой — метод пайки, используемый на платах с компонентами со сквозными отверстиями, когда плата пропускается над стоячей волной расплавленного припоя, который прилипает к открытым контактным площадкам и выводам компонентов.
Создайте свой собственный!
Как вы подходите к разработке своей собственной печатной платы? Все тонкости проектирования печатных плат слишком подробны, чтобы здесь углубляться, но если вы действительно хотите начать, вот несколько советов:
- Найдите пакет САПР: на рынке существует множество недорогих или бесплатных вариантов проектирования печатных плат.На что следует обратить внимание при выборе пакета:
- Поддержка сообщества: много ли людей используют этот пакет? Чем больше людей будет им пользоваться, тем больше у вас шансов найти готовые библиотеки с нужными вам частями.
- Простота использования: если пользоваться им больно, не откажитесь.
- Возможности: некоторые программы накладывают ограничения на ваш проект — количество слоев, количество компонентов, размер платы и т. Д. Большинство из них позволяют вам платить за лицензию для обновления их возможностей.
- Переносимость: некоторые бесплатные программы не позволяют экспортировать или преобразовывать ваши проекты, ограничивая вас только одним поставщиком.Может быть, это разумная цена за удобство и цену, а может, и нет.
- Посмотрите на макеты других людей, чтобы увидеть, что они сделали. Оборудование с открытым исходным кодом делает это проще, чем когда-либо.
- Практика, практика, практика.
- Сохраняйте низкие ожидания. У вашего первого дизайна доски будет много проблем. У вашего 20-го дизайна доски будет меньше, но все равно будет. Вы никогда не избавитесь от них всех.
- Схемы важны. Пытаться сначала спроектировать плату без хорошей схемы — бесполезное занятие.
Наконец, несколько слов о полезности разработки собственных печатных плат. Если вы планируете реализовать более одного или двух проектов в рамках одного проекта, окупаемость разработки платы будет довольно хорошей — схемы подключения точка-точка на прототипной плате доставляют хлопот, и они, как правило, менее надежны, чем специально разработанные. доски. Это также позволяет вам продавать свой дизайн, если он окажется популярным.
Как читать схему
Добавлено в избранное Любимый 98Обзор
Схемы— это наша карта для проектирования, создания и устранения неисправностей схем.Понимание того, как читать схемы и следовать им, — важный навык для любого инженера-электронщика.
Это руководство должно превратить вас в полностью грамотного читателя схем! Мы рассмотрим все основные символы схемы:
Затем мы поговорим о том, как эти символы связаны на схемах, чтобы создать модель цепи. Мы также рассмотрим несколько советов и рекомендаций, на которые следует обратить внимание.
Рекомендуемая литература
Понимание схем — довольно базовый навык работы с электроникой, но есть несколько вещей, которые вы должны знать, прежде чем читать это руководство.Посмотрите эти уроки, если они звучат как пробелы в вашем растущем мозгу:
Условные обозначения на схеме (часть 1)
Готовы ли вы к шквалу компонентов схемы? Вот некоторые из стандартизованных основных схематических символов для различных компонентов.
Резисторы
Самые основные компоненты схем и символы! Резисторы на схеме обычно представлены несколькими зигзагообразными линиями, с двумя выводами , выходящими наружу.В схемах, использующих международные символы, вместо волнистых линий может использоваться безликий прямоугольник.
Потенциометры и переменные резисторы
Переменные резисторы и потенциометры дополняют обозначение стандартного резистора стрелкой. Переменный резистор остается устройством с двумя выводами, поэтому стрелка просто расположена по диагонали посередине. Потенциометр — это трехконтактное устройство, поэтому стрелка становится третьей клеммой (дворником).
Конденсаторы
Обычно используются два символа конденсатора.Один символ представляет поляризованный (обычно электролитический или танталовый) конденсатор, а другой — неполяризованные колпачки. В каждом случае есть две клеммы, перпендикулярно входящие в пластины.
Символ с одной изогнутой пластиной указывает на то, что конденсатор поляризован. Изогнутая пластина обычно представляет собой катод конденсатора, который должен иметь более низкое напряжение, чем положительный анодный вывод. Знак плюс также должен быть добавлен к положительному выводу символа поляризованного конденсатора.
Катушки индуктивности
Катушки индуктивности обычно представлены сериями изогнутых выступов или петлевых катушек. Международные символы могут просто обозначать катушку индуктивности как закрашенный прямоугольник.
Переключатели
Коммутаторы существуют во многих различных формах. Самый простой переключатель, однополюсный / однопозиционный (SPST), представляет собой две клеммы с полусоединенной линией, представляющей исполнительный механизм (часть, которая соединяет клеммы вместе).
Переключатели с более чем одним ходом, такие как SPDT и SP3T ниже, добавляют больше точек посадки для привода.
Многополюсные переключатели обычно имеют несколько одинаковых переключателей с пунктирной линией, пересекающей средний привод.
Источники энергии
Так же, как существует множество вариантов питания вашего проекта, существует большое количество символов схем источника питания, которые помогают указать источник питания.
Источники постоянного или переменного напряжения
В большинстве случаев при работе с электроникой вы будете использовать источники постоянного напряжения. Мы можем использовать любой из этих двух символов, чтобы определить, подает ли источник постоянный ток (DC) или переменный ток (AC):
Батареи
Батарейки, будь то цилиндрические, щелочные AA или литий-полимерные аккумуляторные батареи, обычно выглядят как пара непропорциональных параллельных линий:
Чем больше пар линий, тем больше ячеек в батарее.Кроме того, более длинная линия обычно используется для обозначения положительной клеммы, а более короткая линия соединяется с отрицательной клеммой.
Узлы напряжения
Иногда — особенно на очень загруженных схемах — вы можете назначить специальные символы для узловых напряжений. Вы можете подключать устройства к этим символам с одной клеммой , и они будут напрямую связаны с 5 В, 3,3 В, VCC или GND (землей). Узлы положительного напряжения обычно обозначаются стрелкой, направленной вверх, в то время как узлы заземления обычно включают от одной до трех плоских линий (или иногда стрелку или треугольник, направленную вниз).
Условные обозначения на схеме (часть 2)
Диоды
Базовые диоды обычно представляют собой треугольник, прижатый к линии. Диоды также поляризованы, поэтому для каждого из двух выводов требуются отличительные идентификаторы. Положительный анод — это вывод, входящий в плоский край треугольника. Отрицательный катод выходит за линию символа (воспринимайте его как знак -).
Существует множество различных типов диодов, каждый из которых имеет специальный рифф на стандартном символе диода. Светодиоды (LED) дополняют символ диода парой линий, направленных в сторону. Фотодиоды , которые генерируют энергию из света (в основном, крошечные солнечные элементы), переворачивают стрелки и направляют их в сторону диода.
Другие специальные типы диодов, такие как диоды Шоттки или стабилитроны, имеют свои собственные символы с небольшими вариациями на штриховой части символа.
Транзисторы
Транзисторы, будь то биполярные транзисторы или полевые МОП-транзисторы, могут существовать в двух конфигурациях: положительно легированные или отрицательно легированные.Итак, для каждого из этих типов транзисторов есть как минимум два способа его нарисовать.
Биполярные переходные транзисторы (БЮТ)
БЮТ — трехполюсные устройства; у них есть коллектор (C), эмиттер (E) и база (B). Существует два типа BJT — NPN и PNP, и каждый имеет свой уникальный символ.
Контакты коллектора (C) и эмиттера (E) расположены на одной линии друг с другом, но на эмиттере всегда должна быть стрелка. Если стрелка указывает внутрь, это PNP, а если стрелка указывает наружу, это NPN.Мнемоника для запоминания: «NPN: n ot p ointing i n ».
Металлооксидные полевые транзисторы (МОП-транзисторы)
Как и BJT, полевые МОП-транзисторы имеют три терминала, но на этот раз они названы исток (S), сток (D) и затвор (G). И снова, есть две разные версии символа, в зависимости от того, какой у вас полевой МОП-транзистор с n-каналом или p-каналом. Для каждого типа полевого МОП-транзистора существует ряд часто используемых символов:
Стрелка в середине символа (называемая основной частью) определяет, является ли полевой МОП-транзистор n-канальным или p-канальным.Если стрелка указывает внутрь, это означает, что это n-канальный MOSFET, а если он указывает, это p-канал. Помните: «n is in» (своего рода противоположность мнемонике NPN).
Цифровые логические ворота
Наши стандартные логические функции — И, ИЛИ, НЕ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ — имеют уникальные условные обозначения:
Добавление пузыря к выходу отменяет функцию, создавая NAND, NOR и XNOR:
У них может быть более двух входов, но формы должны оставаться такими же (ну, может быть, немного больше), и все равно должен быть только один выход.
Интегральные схемы
Интегральные схемырешают такие уникальные задачи, и их так много, что на самом деле они не получают уникального символа схемы. Обычно интегральная схема представляет собой прямоугольник с выступающими по бокам выводами. Каждый вывод должен иметь номер и функцию.
Схематические символы для микроконтроллера ATmega328 (обычно присутствующего на Arduinos), микросхемы шифрования ATSHA204 и микроконтроллера ATtiny45. Как видите, эти компоненты сильно различаются по размеру и количеству выводов.Поскольку микросхемы имеют такой общий символ схемы, имена, значения и метки становятся очень важными. Каждая микросхема должна иметь значение, точно идентифицирующее имя микросхемы.
Уникальные ИС: операционные усилители, регуляторы напряжения
Некоторые из наиболее распространенных интегральных схем получают уникальный символ схемы. Обычно вы увидите операционные усилители, расположенные, как показано ниже, с 5 выводами: неинвертирующий вход (+), инвертирующий вход (-), выход и два входа питания.
Часто в один корпус интегральной схемы встроено два операционных усилителя, для которых требуется только один вывод для питания и один для заземления, поэтому тот, что справа, имеет только три контакта.
Простые регуляторы напряжения обычно представляют собой трехконтактные компоненты с входными, выходными и заземляющими (или регулирующими) контактами. Обычно они имеют форму прямоугольника с выводами слева (вход), справа (выход) и внизу (заземление / регулировка).
Разное
Кристаллы и резонаторы
Кристаллы или резонаторы обычно являются важной частью схем микроконтроллера. Они помогают обеспечить тактовый сигнал. Кристаллические символы обычно имеют два вывода, в то время как резонаторы, которые добавляют два конденсатора к кристаллу, обычно имеют три вывода.
Заголовки и соединители
Будь то обеспечение питания или отправка информации, разъемы необходимы для большинства цепей. Эти символы различаются в зависимости от того, как выглядит разъем, вот пример:
Двигатели, трансформаторы, динамики и реле
Мы объединим их вместе, так как они (в основном) все так или иначе используют катушки. Трансформаторы (не самые очевидные) обычно включают две катушки, прижатые друг к другу, с парой линий, разделяющих их:
Реле обычно соединяют катушку с переключателем:
Динамики и зуммеры обычно имеют форму, аналогичную их реальным аналогам:
Двигателии обычно имеют обведенную буквой «М», иногда с небольшим количеством украшений вокруг клемм:
Предохранители и PTC
Предохранители и PTC — устройства, которые обычно используются для ограничения значительных скачков тока — каждое имеет свой уникальный символ:
Символ PTC на самом деле является общим символом для термистора , резистора, зависящего от температуры (обратите внимание на международный символ резистора там?).
Без сомнения, многие символы схем не включены в этот список, но те, что указаны выше, должны дать вам 90% грамотности в чтении схем. В общем, символы должны иметь довольно много общего с реальными компонентами, которые они моделируют. Помимо символа, каждый компонент на схеме должен иметь уникальное имя и значение, которое в дальнейшем помогает его идентифицировать.
Обозначения имен и значения
Один из важнейших ключей к схематической грамотности — это способность распознавать, какие компоненты какие.Компонентные символы рассказывают половину истории, но для завершения каждый символ должен сочетаться с именем и значением.
Имена и значения
Значения помогают точно определить, что такое компонент. Для схемных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, значение говорит нам, сколько у них Ом, фарад или генри. Для других компонентов, таких как интегральные схемы, значением может быть просто название микросхемы. Кристаллы могут указывать свою частоту колебаний как свою ценность.По сути, значение компонента схемы вызывает его наиболее важную характеристику .
Имена компонентов обычно представляют собой комбинацию одной или двух букв и числа. Буквенная часть имени определяет тип компонента — R для резисторов, C для конденсаторов, U для интегральных схем и т. Д. Каждое имя компонента на схеме должно быть уникальным; если в цепи несколько резисторов, например, они должны называться R 1 , R 2 , R 3 и т. д.Имена компонентов помогают нам ссылаться на определенные точки на схемах.
Префиксы имен довольно хорошо стандартизированы. Для некоторых компонентов, таких как резисторы, префикс — это просто первая буква компонента. Другие префиксы имен не столь буквальны; индукторы, например, L (потому что ток уже взял I [но он начинается с C … электроника — глупое место]). Вот краткая таблица общих компонентов и их префиксов:
| Имя Идентификатор | Компонент | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| R | Резисторы | ||||||||
| C | Конденсаторы | ||||||||
| L | Дроссели | Переключатели | |||||||
| Q | Транзисторы | ||||||||
| U | Интегральные схемы | ||||||||
| Y | Кристаллы и генераторы |
Хотя эти термины являются «стандартизированными» названиями для обозначений компонентов, они не всегда соблюдаются.Вы можете увидеть интегральные схемы с префиксом IC вместо U , например, или кристаллы с маркировкой XTAL вместо Y . Используйте свой здравый смысл при диагностике, какая часть есть какая. Символ обычно должен передавать достаточно информации.
Чтение схемы
Понимание того, какие компоненты есть на схеме, — это более чем полдела на пути к ее пониманию. Теперь все, что осталось, — это определить, как все символы связаны друг с другом.
Сети, узлы и метки
Схематические цепи показывают, как компоненты соединяются в цепи. Цепи представлены в виде линий между клеммами компонентов. Иногда (но не всегда) они имеют уникальный цвет, например, зеленые линии на этой схеме:
Соединения и узлы
Провода могут соединять две клеммы вместе, или их можно соединять десятки. Когда провод разделяется на два направления, образуется соединение . На схемах изображаем стыки с узлами , маленькие точки размещены на пересечении проводов.
Узлы дают нам возможность сказать, что «провода, пересекающие этот переход , соединены ». Отсутствие узла на стыке означает, что два отдельных провода просто проходят мимо, не образуя никакого соединения. (При разработке схем обычно рекомендуется избегать этих несвязанных перекрытий везде, где это возможно, но иногда это неизбежно).
Сетевые имена
Иногда, чтобы схема была более разборчивой, мы даем цепи имя и маркируем ее, а не прокладываем провод по всей схеме.Предполагается, что цепи с таким же именем подключены, даже если нет видимого провода, соединяющего их. Имена могут быть написаны прямо поверх сети, или они могут быть «тегами», свисающими с провода.
Каждая цепь с таким же именем подключена, как на этой схеме для коммутационной платы FT231X. Имена и метки помогают сохранить схемы от слишком хаотичного (представьте, если бы все эти цепи были действительно соединены проводами). Цепямобычно дается имя, в котором конкретно указывается назначение сигналов на этом проводе.Например, цепи питания могут быть обозначены «VCC» или «5V», а цепи последовательной связи — «RX» или «TX».
Советы по чтению схем
Идентифицировать блоки
Действительно обширные схемы следует разбивать на функциональные блоки. Это может быть раздел для ввода мощности и регулирования напряжения, или раздел микроконтроллера, или раздел, посвященный разъемам. Попытайтесь распознать, какие секции какие, и проследить за цепочкой от входа к выходу. По-настоящему хорошие разработчики схем могут даже выложить схему в виде книги: входы слева, выходы — справа.
Если ящик схемы действительно хорош (например, инженер, который разработал эту схему для RedBoard), они могут разделить части схемы на логические помеченные блоки.Распознать узлы напряжения
Узлы напряжения — это одноконтактные компоненты схемы, к которым мы можем подключать клеммы компонентов, чтобы назначить им определенный уровень напряжения. Это специальное приложение имен цепей, означающее, что все клеммы, подключенные к узлу напряжения с одинаковым именем, соединены вместе.
Узлы напряжения с одинаковыми названиями — например, GND, 5 В и 3,3 В — все подключены к своим аналогам, даже если между ними нет проводов.
Узел заземления особенно полезен, потому что очень многие компоненты нуждаются в заземлении.
Справочные материалы по компонентам
Если в схеме есть что-то, что не имеет смысла, попробуйте найти таблицу для наиболее важного компонента. Обычно компонент, выполняющий большую часть работы со схемой, — это интегральная схема, такая как микроконтроллер или датчик.Обычно это самый крупный компонент, часто расположенный в центре схемы.
Ресурсы и дальнейшее развитие
Вот и все, что нужно для чтения схем! Знание символов компонентов, отслеживание цепей и определение общих меток. Понимание того, как работает схема, открывает вам целый мир электроники! Ознакомьтесь с некоторыми из этих руководств, чтобы попрактиковаться в новых знаниях схемотехники:
- Делители напряжения — это одна из самых основных принципиальных схем.Узнайте, как с помощью всего двух резисторов превратить большое напряжение в меньшее!
- Как использовать макетную плату — Теперь, когда вы знаете, как читать схемы, почему бы не сделать ее! Макетные платы — отличный способ создавать временные функциональные прототипы схем.
- Работа с проводом — Или пропустите макет и сразу начните с проводки. Умение разрезать, зачищать и подключать провода — важный навык электроники. Последовательные и параллельные схемы
- — Построение последовательных или параллельных схем требует хорошего понимания схем.
- Шитье с токопроводящей нитью — Если вы не хотите работать с проволокой, как насчет создания схемы электронного текстиля с токопроводящей нитью? В этом прелесть схематических схем, одна и та же схематическая схема может быть построена множеством различных способов с использованием различных носителей.
Как паять: Пайка через отверстие
Добавлено в избранное Любимый 61Введение
Пайка — один из самых фундаментальных навыков, необходимых для работы в мире электроники.Они сочетаются друг с другом, как горох и морковь. И хотя можно изучать и создавать электронику без необходимости брать в руки паяльник, вы скоро обнаружите, что с помощью этого простого навыка открывается целый новый мир. Мы в SparkFun считаем, что пайка должна быть в арсенале каждого. Мы считаем, что в мире растущего технологического окружения важно, чтобы люди повсюду могли не только понимать технологии, которые они используют каждый день, но также иметь возможность создавать, изменять и исправлять их.Пайка — один из многих навыков, которые помогут вам в этом.
В этом руководстве мы рассмотрим основы пайки через сквозные отверстия — также известной как пайка со сквозными отверстиями (PTH), обсудим необходимые инструменты, рассмотрим методы правильной пайки и покажем вам, куда вы можете пойти. оттуда. Мы также обсудим переделку, связанную с пайкой через отверстие, и дадим вам несколько советов и приемов, которые сделают починку любой части электроники легким делом. Это руководство предназначено как для новичков, так и для экспертов.Если вы никогда раньше не прикасались к утюгу или хотите немного освежиться, в этом руководстве каждый найдет что-то для себя.
Рекомендуемая литература
Как уже говорилось ранее, вы можете изучать и собирать электронику, не касаясь паяльника. Если вы хотите узнать больше о теории электроники перед тем, как научиться паять, мы рекомендуем начать с некоторых из этих руководств:
Что такое схема?
Каждый электрический проект начинается со схемы.Не знаю, что такое схема? Мы здесь, чтобы помочь.
Что такое электричество?
Мы можем видеть электричество в действии на наших компьютерах, освещающее наши дома, как удары молнии во время грозы, но что это такое? Это непростой вопрос, но этот урок прольет на него некоторый свет!
Если вы хотите узнать больше о создании схем, не прибегая к паяльнику, ознакомьтесь с нашим руководством по созданию макетов без пайки:
Как использовать макетную плату
Добро пожаловать в чудесный мир макетов.Здесь мы узнаем, что такое макетная плата и как с ее помощью построить вашу самую первую схему.
Наконец, мы будем опираться на некоторые предыдущие руководства, поэтому рекомендуется, чтобы вы прочитали и поняли эти предметы, прежде чем двигаться дальше в этом руководстве:
Основы печатной платы
Что такое печатная плата? В этом руководстве мы разберем, из чего состоит печатная плата, и разберем некоторые общие термины, используемые в мире печатных плат.
Полярность
Введение в полярность электронных компонентов. Узнайте, что такое полярность, в каких частях она есть и как ее идентифицировать.
Если вы все заинтересовались приведенным выше чтением, давайте приступим прямо к делу!
Что такое припой?
Перед тем, как научиться паять, всегда полезно узнать немного о припое, его истории и терминологии, которая будет использоваться при его обсуждении.
Припой , как слово, можно использовать двумя разными способами. Припой, , существительное , относится к сплаву (веществу, состоящему из двух или более металлов), который обычно представляет собой длинную тонкую проволоку в катушках или трубках. Припой, глагол , означает соединение двух металлических частей в так называемое паяное соединение . Итак, паяем припоем!
Проволока для припоя продается в катушке (слева) и в трубке (справа). Они бывают как свинцовыми, так и бессвинцовыми.Свинцовый припой против бессвинцового припоя — краткая история
Одна из самых важных вещей, о которых нужно знать, когда дело доходит до припоя, заключается в том, что традиционно припой состоял в основном из свинца (Pb), олова (Sn) и нескольких других металлов. Этот припой известен как припой с выводами . Как стало известно, свинец вреден для человека и может привести к отравлению свинцом при воздействии больших количеств. К сожалению, свинец также является очень полезным металлом, и он был выбран в качестве основного металла для пайки из-за его низкой температуры плавления и способности создавать отличные паяные соединения.
Поскольку известно о вредных последствиях пайки с выводами свинца, некоторые ключевые лица и страны решили, что лучше больше не использовать этилированные припои. В 2006 году Европейский Союз принял Директиву об ограничении использования опасных веществ ( RoHS ). Эта директива, сформулированная просто, ограничивает использование свинцового припоя (среди других материалов) в электронике и электрическом оборудовании. При этом использование бессвинцового припоя стало нормой в производстве электроники.
Бессвинцовый припой очень похож на свинцовый аналог, за исключением того, что, как следует из названия, он не содержит свинца.Вместо этого он состоит в основном из олова и других металлов в следовых количествах, таких как серебро и медь. Этот припой обычно помечается символом RoHS, чтобы потенциальные покупатели знали, что он соответствует стандарту.
Выбор подходящего припоя для работы
Когда дело доходит до производства электроники, лучше всего использовать бессвинцовый припой, чтобы обеспечить безопасность ваших продуктов. Однако, когда дело касается вас и вашей электроники, выбор припоя остается за вами. Многие люди по-прежнему предпочитают использовать этилированный припой из-за его превосходной способности действовать как соединительный агент.Тем не менее, другие предпочитают безопасность функциональности и выбирают бессвинцовые. SparkFun продает обе разновидности, чтобы люди могли сделать этот выбор самостоятельно.
Бессвинцовый припой не лишен недостатков. Как уже упоминалось, свинец был выбран потому, что он лучше всего подходит для таких ситуаций, как пайка. Когда вы убираете свинец, вы также лишаетесь некоторых свойств припоя, которые делают его идеальным для того, для чего он был предназначен — для соединения двух металлических частей. Одно из таких свойств — температура плавления.Олово имеет более высокую температуру плавления, чем свинец, поэтому для достижения текучести требуется больше тепла. И хотя олово выполняет свою работу, иногда ему требуется небольшая помощь. Многие варианты бессвинцовых припоев имеют так называемый сердечник из флюса . А пока просто знайте, что флюс — это химический агент, который способствует растеканию бессвинцового припоя. Хотя можно использовать бессвинцовый припой без флюса, это значительно упрощает достижение тех же эффектов, что и при использовании свинцового припоя. Кроме того, из-за дополнительных затрат на изготовление бессвинцового припоя он иногда может быть дороже, чем свинцовый припой.
Помимо свинцового или бессвинцового припоя, при выборе припоя следует учитывать ряд других факторов. Во-первых, помимо свинца и олова существует множество других составов припоя. Посетите страницу пайки в Википедии, чтобы ознакомиться с обширным списком различных типов. Во-вторых, припой бывает разной толщины или ширины. При работе с небольшими компонентами часто лучше использовать очень тонкий кусок припоя — чем больше число, тем меньше калибр. Для крупных компонентов рекомендуется использовать более толстую проволоку.Наконец, припой, помимо проволоки, бывает и в других формах. Приступая к пайке на поверхности, вы увидите, что паяльная паста является предпочтительной формой. Однако, поскольку это руководство по пайке через отверстие, паяльная паста не рассматривается подробно.
Покупка припоя
SparkFun предлагает катушки с припоем разных размеров, как со свинцовыми, так и бессвинцовыми припоями. Если вам нужно достаточно для одного проекта или запасы на предстоящую зиму, у SparkFun есть то, что вам нужно. Вы также можете посетить категорию пайки каталога SparkFun, чтобы узнать о других вариантах пайки.
Бессвинцовый
свинцовый
Теперь, когда вы знаете, как выбрать лучший припой для работы, давайте перейдем к инструментам и дополнительной терминологии.
Паяльники
Есть много инструментов, которые помогают при пайке, но ни один из них не является более важным, чем паяльник. По крайней мере, вам понадобится хотя бы утюг и немного припоя для выполнения поставленной задачи. Паяльники бывают разных факторов, от простых до сложных, но все они работают примерно одинаково.Здесь мы обсудим детали утюга и различные типы утюгов.
Анатомия паяльника
Вот основные части, из которых состоит паяльник.
- Жала для паяльника — Ни один утюг не обходится без жала. Наконечник — это часть железа, которая нагревается и позволяет припою течь вокруг двух соединяемых компонентов. Хотя припой будет прилипать к наконечнику при нанесении, распространенное заблуждение состоит в том, что наконечник переносит припой.Наконечник фактически передает тепло, повышая температуру металлических компонентов до точки плавления припоя, и припой соответственно плавится. Большинство утюгов дают вам возможность поменять наконечник, если вам нужно заменить старый наконечник или если вам нужно перейти на другой тип наконечника. Наконечники бывают разных размеров и форм, чтобы соответствовать любому компоненту.
Несколько типов насадок. Слева направо: кончик конуса (также известный как кончик копыта), два конических кончика разной ширины и кончик долота.
Замена наконечника — это простой процесс, который состоит из либо отвинчивания палочки, либо простого надавливания и вытягивания наконечника.
Наконечник: Эффективность передачи тепла от жала к стыку зависит от размера жала паяльника, которое вы используете. Обычно вам нужно иметь паяльное жало примерно такой же ширины, как и паяльная площадка, к которой вы паяете. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с этой статьей Hakko.- Жезл — Жезл — это часть утюга, которая удерживает наконечник.Это тоже часть, которой занимается пользователь. Палочки обычно изготавливаются из различных изоляционных материалов (таких как резина), чтобы предотвратить передачу тепла наконечника наружу палочки, но они также содержат провода и металлические контакты, которые передают тепло от основания или выхода к наконечнику. . Эта двойная роль нагрева и предотвращения ожогов делает высококачественные палочки очень ценными.
Две разновидности жезлов. Обратите внимание, как наконечники ввинчиваются в палочку, обеспечивая взаимозаменяемость.У некоторых жезлов есть наконечники, которые просто вдавливаются и вынимаются без каких-либо крепежных механизмов.
Некоторые утюги состоят только из палочки, которая подключается к розетке. Эти утюги настолько просты, насколько это возможно, и в них нет никаких элементов управления для изменения температуры. В этих утюгах нагревательный элемент встроен прямо в трубку.
Простой паяльник, состоящий только из палочки. Некоторые из этих утюгов не имеют сменных наконечников.- База — Основа паяльника — это блок управления, который позволяет регулировать температуру.Палочка прикрепляется к основанию и получает тепло от внутренней электроники. Существуют аналоговые базы, на которых есть циферблат, который контролирует температуру, и есть цифровые базы, на которых есть кнопки для установки температуры и дисплей, который сообщает вам текущую температуру. Некоторые основания даже имеют дополнительные функции, такие как тепловые профили, которые позволяют быстро изменять количество тепла, подаваемого на наконечник для пайки различных компонентов.
Два варианта основания паяльника.Слева цифровая база с кнопками управления и цифровым дисплеем. Справа аналоговая база, которая использует циферблат для контроля температуры.
База обычно состоит из большого трансформатора и нескольких других управляющих электронных устройств, которые позволяют безопасно изменять температуру наконечника.
Внутренности основания паяльника
- Подставка (подставка) — подставка для утюга (часто называемая подставкой) — это то место, где находится утюг, когда он не используется.Подставка может показаться тривиальной, но оставлять без присмотра утюг на столе или верстаке представляет собой потенциальную опасность: он может вас обжечь или, что еще хуже, обжечь стол и вызвать пожар. Опять же, они могут быть такими же простыми, как металлическая подставка, или могут быть сложными, предлагая функцию автоматического отключения, которая снижает температуру наконечника, когда палочка помещается в подставку. Это поможет предотвратить износ насадки со временем.
Различные типы железных опор. Обратите внимание, что некоторые позволяют использовать обычную губку, а другие — латунную.
- Латунная губка — Во время пайки ваш наконечник будет склонен к окислению , что означает, что он станет черным и не захочет принимать припой. В припоях, особенно бессвинцовых, в припое есть примеси, которые имеют тенденцию накапливаться на кончике вашего железа, вызывая это окисление. Вот тут-то и пригодится губка. Время от времени следует тщательно очищать наконечник, удаляя этот налет. Традиционно для этого использовалась настоящая влажная губка.Однако использование влажной губки может значительно сократить срок службы наконечника. Если протереть наконечник прохладной влажной губкой, наконечник имеет тенденцию расширяться и сжиматься при изменении температуры. Это расширение и сжатие приведет к износу наконечника и иногда к образованию отверстия сбоку наконечника. Если в наконечнике есть отверстие, его нельзя паять. Таким образом, латунные губки стали стандартом для очистки наконечников. Латунные губки вытягивают излишки припоя с наконечника, позволяя наконечнику сохранять текущий уровень нагрева.Если у вас нет латунной губки, лучше использовать обычную губку, чем ничего.
Покупка паяльника
Независимо от того, новичок вы или опытный профессионал, у нас есть паяльник для вас!
Наши рекомендации:
Ищете другие варианты паяльника? Нажмите на кнопку ниже, чтобы увидеть дополнительные опции в каталоге!
Щелкните здесь, чтобы увидеть больше паяльников и станцийПринадлежности для пайки
Теперь, когда вы знаете все тонкости паяльника, пришло время обсудить другие инструменты, которые помогут вам в вашем приключении по пайке.
- Solder Wick — ластик для паяльного карандаша. При решении таких вопросов, как перемычки или снятие деталей (распайка), фитиль для припоя очень удобен. Фитиль для припоя, также известный как оплетка для распайки, состоит из тонкой медной проволоки, сплетенной вместе. Припой пропитан медью, что позволяет «стереть» лишние капли припоя.
- Tip Tinner — это химическая паста, используемая для очистки жала паяльника.Он состоит из слабой кислоты, которая помогает удалить пригорелые остатки (например, когда вы случайно расплавили жало на компоненте) и помогает предотвратить окисление (неприятный черный материал), который накапливается на жале паяльника, когда он не используется.
- Вакуумный припой (Solder Sucker) — отличный инструмент для удаления припоя, оставшегося в сквозных отверстиях при делении компонентов. Мы рассмотрим, как использовать этот инструмент немного позже в этом руководстве.
Припой Вакуумный
В наличии TOL-13203Пылесос для пайки, отличный (а иногда и недооцененный) маленький инструмент для доработки припоя.Позволяет вытягивать расплав…
7- Водорастворимая ручка для флюса — Флюс — это химическое вещество, которое способствует растеканию бессвинцового припоя. Ручки для флюса позволяют наносить жидкий флюс на устойчивые детали, чтобы улучшить внешний вид паяных соединений. Рекомендуется очистить и удалить остатки водорастворимого флюса на доске.
- No Clean Flux Pen — Флюс — еще один химический агент, который способствует растеканию бессвинцового припоя.Ручки для флюса позволяют наносить жидкий флюс на устойчивые детали, чтобы улучшить внешний вид паяных соединений. Очистка и удаление флюса не требуется. Тем, кто заинтересован в удалении остатков флюса, необходим изопропиловый спирт (IPA).
Другие предлагаемые инструменты
В этих инструментах нет необходимости, но они, несомненно, иногда облегчают пайку.
- Третья рука (третья рука) — Третья рука отлично подходит для удержания печатных плат, проводов и компонентов на месте во время пайки.
Третья рука
В наличии ТОЛ-09317Это лучший помощник паяльщика, третья рука. Поставляется с тяжелым основанием, двумя зажимами типа «крокодил», держателем паяльника и…
11Комплект для третьих рук SparkFun
Нет на складе TOL-11784Вы разочарованы отсутствием ловкости у большинства третьих рук? SparkFun Third Hand дает вам возможность держать…
60- Panavise Jr.- Vacuum Base — еще один отличный инструмент для удержания печатных плат, проводов и компонентов на месте во время пайки и переделки платы.
- Тиски Stickvise для печатных плат — Эти низкопрофильные тиски для печатных плат идеально подходят для плоского удерживания печатной платы во время пайки, тестирования и подключения проводов на столе. Они также легко помещаются под микроскопом, чтобы всегда держать печатную плату в фокусе. Обеспокоены случайным расплавлением стандартных нейлоновых губок с помощью Stickvise? Возможно, вы захотите модернизировать, взяв пару высокотемпературных губок из ПТФЭ.Они не расплавятся и не повредятся при случайном контакте с паяльником.
Stickvise Тиски для печатных плат
Осталось всего 9! TOL-17235Эти плоские держатели для печатных плат хороши тем, что ваши руки могут лежать прямо на столе для точной пайки и измерения.
- Плоскогубцы с иглами — Мини-плоскогубцы необходимы любому любителю или инженеру-электрику.Очень важно для вставки устройств в макеты и сгибания штифтов.
Плоскогубцы для иглы
В наличии TOL-08793Мини-плоскогубцы. Это отличные маленькие плоскогубцы! Незаменим для любого любителя или инженера-электрика. Решающее значение для вставки устройства…
1Электронные снипперы
В наличии TOL-10447Хотя наши маленькие диагональные фрезы отлично подходят для хобби, иногда вам нужно что-то с чуть большей режущей способностью.Эти электро…
6Диагональные фрезы
В наличии TOL-08794Мини-диагональные фрезы. Это отличные маленькие резаки! Незаменим для обрезки выводов и дополнительных хвостовиков для припоя.4 дюйма в длину.
3- Резаки для заподлицо — Позволяют обрезать провода очень чисто и близко к паяному соединению. Диагональные резаки хороши, но если вам действительно нужно подойти поближе и лично, то резаки заподлицо — лучший вариант.
Фрезы заподлицо — Xcelite
В наличии TOL-14782Это простые резаки заподлицо от Excelite, которые позволяют очень аккуратно отрезать провода и близко к паяному соединению.
2Защитные очки SparkFun
В наличии SWG-11046С этими защитными очками SparkFun у вас будет пара легких, экономичных и стильных линз для защиты вашего драгоценного…
3- Monocle — полезен для проверки паяных соединений и компонентов SMD на печатной плате.Светодиод обеспечивает достаточное освещение на рабочем расстоянии.
Набор сумок для инструментов SparkFun
Нет на складе TOL-14683Этот набор инструментов отлично подходит для тех из вас, кому нужен портативный инструмент для сборки с большим количеством места, чтобы добавить свой собственный.
Пайка первого компонента
Давайте применим все эти инструменты в действии. В этом первом видео рассказывается об основах пайки вашего первого компонента — заголовков!
Ознакомьтесь с версией для Vimeo здесь.
Обзор
Это действительно так просто! Следуйте простым правилам Дэйва, чтобы каждое паяное соединение было надежным.
- Будьте осторожны при обращении с горячим утюгом
- Используйте третьи руки или тиски, чтобы удерживать платы во время пайки
- Поставьте утюг на хороший средний огонь (325-375 градусов C)
- Если вы видите дым от припоя, уменьшите нагрев.
- Лужите наконечник припоем перед каждым соединением, чтобы подготовить соединение
- Используйте сторону наконечника (также известную как золотая середина), а не самый наконечник утюга
- Нагрейте площадку и деталь, которую вы хотите припаять, равномерно и одновременно
- Снимаем припой, потом утюг
- Хорошее паяное соединение должно быть похоже на вулкан или поцелуй Херси, а не на клубок или комок
Мы также составили эту биграмму, чтобы помочь вам лучше понять, что делает хорошее паяное соединение.
Щелкните, чтобы увеличить изображение.
Когда вы закончите, залудите жало, чтобы продлить срок его службы, прежде чем выключать паяльник.
Расширенные методы и устранение неполадок
Расширенный PTH
Когда вы освоите основы создания хороших паяных соединений, пора изучить некоторые из более продвинутых методов PTH, которые вы можете использовать. В этом видео рассматривается использование флюса, снятие перемычек припоя, демонтаж компонентов, а также некоторые другие советы и рекомендации.
Вот еще несколько советов по пайке PTH:
Распайка часто может быть лучшим способом научиться паять. Есть много причин для демонтажа детали: ремонт, модернизация, утилизация и т. Д. Многие методы, используемые в видео, помогают в процессе демонтажа.
Существует еще один метод удаления припоя из сквозных отверстий, который мы называем методом щелчка.
Если вы не уверены, что созданное паяное соединение обеспечивает электрическое соединение, вы можете использовать мультиметр для проверки целостности цепи.
Удерживание заголовков напротив платы
Для тех, у кого есть ловкость, вы можете установить ряд заголовков, удерживая штифты у доски! Вы можете попробовать использовать ленту и липкую ленту, как упоминалось ранее. Ниже приведен пример установки женских заголовков на ProtoShield. Тем не менее, вы можете использовать штыревые разъемы или использовать эту технику для пайки разъемов на любой плате.
Возьмите штабелируемый жаток с внутренней резьбой и сдвиньте его с верхней стороны щита.Рукой для пайки потяните головку указательным и большим пальцами к краю платы. Другой рукой нажмите указательным пальцем на жатку и большим пальцем возьмитесь за доску. Удерживайте заголовок средним пальцем. Старайтесь не прикасаться к контактам разъема в местах соприкосновения паяльника.
Возьмите паяльник рукой и закрепите один штифт. Повторите для каждого заголовка.Прикрепив по одному штырю к каждому заголовку, убедитесь, что штифты прямые и перпендикулярны вашей доске. Если это не так, вы можете попытаться разогреть штифт жатки и отрегулировать выравнивание жатки.
Если заголовки выровнены, вы можете припаять остальные штырьки на плате, чтобы завершить установку заголовков на плату!
Продвинутый SMD
Ищете другие советы и рекомендации, используя только свой паяльник? По словам Пита, ознакомьтесь с этими передовыми методами переделки SMD-компонентов.
Очистка остатков флюса
При работе с бессвинцовым припоем флюс имеет тенденцию попадать повсюду, будь то флюс в припое или внешний флюс, нанесенный пользователем. Определенные типы флюса могут со временем разъедать печатную плату и компоненты, поэтому полезно знать, как очистить печатные платы, чтобы на них не было остатков флюса. Это также может вызвать короткое замыкание между контактами из-за влажности воздуха и образования крошечных дендритов.Общие проблемы могут варьироваться от загрузки кода в Arduino с помощью преобразователя последовательного интерфейса в USB до ошибок при отправке данных через I 2 C.
Как они выглядят? Что ж, давайте посмотрим на изображения ниже. На изображении слева видны остатки водорастворимого флюса на паяных соединениях. Они могут проявляться в виде желтого или коричневого налета на паяных соединениях или вокруг них. На изображении справа нет чистого потока, который использовался на SparkFun Edge. Они могут казаться на доске грубоватыми и белыми.Он непроводящий, поэтому его можно оставить на плате.
Если у вас есть остатки водорастворимого флюса на плате, вы захотите удалить их с платы. Никакого чистого флюса, удалять его не нужно. Самый простой способ удалить водорастворимый флюс с доски — использовать маленькую щетку с жесткой щетиной (зубные щетки отлично подходят) или ватную палочку. Затем протрите паяное соединение горячей деионизированной водой, чтобы удалить водорастворимый флюс. Изопропиловый спирт можно использовать вместо воды. Если вам необходимо удалить с плиты флюс, не требующий очистки, лучше всего использовать изопропиловый спирт, а не воду.Имейте в виду, что вам нужно будет проверить документацию на свой припой, чтобы узнать о правильной методике очистки, поскольку для других типов флюсов может потребоваться ацетон.
| Удаление водорастворимого флюса кистью | Удаление водорастворимого флюса с помощью ватной палочки | Удаление чистого флюса с помощью ватной палочки |
Если вы паяете несколько плат, возможно, придется чистить их партиями.Для этого мы рекомендуем мультиварку, наполненную дистиллированной водой. Дистиллированная вода защищает ваш контур от других загрязнений и загрязнений. Ниже показано изображение очищаемых держателей батарей. Не все доски можно так окунуть в воду. Поэтому может потребоваться очистка паяных соединений вручную. Если наполнить мультиварку горячей деионизированной водой, процесс ускорится.
| Макать доски в мультиварке | Очистка паяных соединений светодиодной ленты вручную |
Избегайте попадания датчиков воды или компонентов, которые могут удерживать воду.Некоторые компоненты чувствительны к воде, поэтому вам следует избегать погружения этих плат в воду и не допускать намокания этих компонентов. Вот краткий список компонентов, которым следует избегать контакта с водой. Если в них попадет вода и вы включите плату, это, вероятно, повредит компонент.
- Символьные ЖК-дисплеи
- 7-сегментные светодиодные дисплеи
- Батареи
- Модули GPS
- Беспроводные модули
- Датчики атмосферного давления
- Потенциометры ползунковые
- Микрофоны
- Динамики
- ИС для монитора сердечного ритма
Когда вы закончите чистку доски, удалите с нее лишнюю воду.Сжатый воздух творит чудеса, так что вам не нужно ждать, пока он испарится. Вы также можете высушить доску бумажными полотенцами, но при этом могут остаться ворсинки. Таким образом, для сушки доски лучше использовать салфетки с низким содержанием ворса. Если у вас есть термофен, вы также можете использовать его для нагрева доски. Только убедитесь, что на доске ничего не расплавлено.
| Сжатый воздух для сушки картона | Салфетки с низким содержанием ворса для сушки доски |
Чистить плату не обязательно на 100%, однако это значительно увеличит срок службы вашей схемы.Кроме того, данные, передаваемые через последовательный порт, будут надежными, когда плата чистая. Для получения дополнительной информации о чистке печатной платы щелкните ниже.
Сборка электроники: мойкаПроверка и устранение неисправностей паяных соединений
После того, как вы закончите чистку, не стесняйтесь проверять паяные соединения с помощью мультиметра, установленного в режим непрерывности, как указано ранее. Это полезно, если вы столкнулись с проблемами и вам нужно проверить, правильно ли припаян штырь к плате. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашим руководством по использованию мультиметра.
Ищете советы по устранению неполадок? Ознакомьтесь с контрольным списком оборудования в нашем руководстве для получения дополнительной информации!
Ресурсы и дальнейшее развитие
Мы только начали спускаться по кроличьей норе для пайки. После того, как вы освоите пайку PTH, вы можете попробовать свои силы в этих других навыках и учебных пособиях.
Для получения дополнительной информации о пайке корончатых монтажных отверстий на контактных площадках ознакомьтесь с нашим руководством по пайке зубчатых отверстий.
Как паять: зубчатые монтажные отверстия
12 мая 2015 г.
Учебное пособие, показывающее, как паять зубчатые отверстия (или зубцы). Это может пригодиться, если вам нужно припаять модуль или плату к другой плате. Эти звенья становятся популярными благодаря встроенным модулям Wi-Fi и Bluetooth.
Или ознакомьтесь со следующими руководствами, чтобы припаять компонент поверхностного монтажа (SMD) к коммутационной плате.
Ищете другие руководства по пайке? Попробуйте взглянуть на любой учебник, посвященный пайке!
Руководство по подключению неадресной светодиодной ленты RGB
Добавьте красок в свои проекты с помощью неадресных светодиодных лент! Они идеально подходят, если вы хотите контролировать и заряжать всю полосу одним цветом для вашего реквизита, автомобиля, аквариума, комнаты, стены или, возможно, освещения шкафа в вашем доме.
Руководство по подключению большого пальца к джойстику
Подрываете ли вы инопланетян, управляете роботом или пишете классическую аркадную игру для Arduino, аналоговый джойстик для большого пальца станет очень полезным дополнением к вашим проектам!
И, конечно, какая инструкция по пайке без чего припаять.SparkFun продает множество наборов, которые отлично подходят для оттачивания ваших навыков пайки. Есть даже серия наборов «Научиться паять», в которых есть все инструменты, необходимые для начала работы.
Комплект для пайки ночника
На пенсии КОМПЛЕКТ-14638Night Light — это промежуточный комплект, который дает хорошие уроки тем, кто хочет расширить свои знания в области пайки…
2 На пенсииЗвуковой комплект SparkFun SparkPunk
На пенсии КОМПЛЕКТ-11177SparkFun SparkPunk Kit — это звуковой генератор, выполненный в духе Atari Punk Console.Вместо того, чтобы просто воссоздать t…
6 На пенсииИли посмотрите эти сообщения в блоге, связанные с пайкой и инструментами!
Согласно Питу: Пайка точка-точка
27 февраля 2017 г.
2017 Приглашение для припоя Rocky Mountain
20 декабря 2017 г.
Friday Product Post: Где припой? Припой там!
30 марта 2018 г.
Распечатанные на 3D-принтере руки помощи
16 апреля 2018 г.
Enginursday: в центре внимания поставщиков Weller Tools
4 октября 2018 г.
Технологии и искусство
15 января 2019 г.,
Крепление печатной платы для скрытой прокладки
18 ноября 2019 г.,
Работа на дому в области электроники
1 апреля 2020 г.
Reflow Toaster Oven — взлом Qwiic!
25 июня 2020 г.
Контурные скульптуры как новое хобби
11 августа 2020 г.
Что такое печатная плата?
Базовые знания — PCB Что такое печатная плата (PCB)?
Редактор: Эрика Гранат
Многие технологии, которые мы используем ежедневно, были бы невозможны без изобретения печатной платы (PCB). Печатная плата не только позволила уменьшить размеры электронного оборудования, но и сделала производство мощных схем более рентабельным. Сегодня печатные платы можно найти повсюду, и, хотя их физические характеристики сильно различаются, они по-прежнему соответствуют нескольким основным принципам проектирования.
Связанные компании
Печатная плата — наиболее распространенное название, но ее также можно назвать «печатными монтажными платами» или «печатными монтажными платами».Что такое печатная плата (PCB)?
Печатные платы используются для механической поддержки и электрического соединения электронных компонентов. В печатных платах используются токопроводящие дорожки, дорожки или сигнальные дорожки, вытравленные из медных листов, ламинированных на непроводящую основу, которая не проводит электричество. Затем на плату добавляются электронные компоненты, и на ее поверхности наносятся травления, которые позволяют току проходить через медь от компонента к компоненту.
Хотя сегодня печатная плата является ключевым понятием в электронике, важно помнить, что так было не всегда. Печатная плата произвела революцию в электротехнике, когда она была изобретена еще в 1936 году. Проще говоря, печатная плата впервые позволила массовое производство электронных устройств.
Печатная плата — наиболее распространенное название, но ее также можно называть «печатными монтажными платами» или «печатными монтажными платами».
PCB: Печатная плата, которая изменила мир
До 1936 года электронные схемы были подключены «точка-точка» к шасси (часто в деревянном ящике).Каждый компонент был соединен с другими медным проводом в рамках долгого и трудоемкого процесса. Печатные платы все изменили. Возможность печатать в огромных количествах на машинах, это значительно ускорило производство и сделало их достаточно дешевыми для использования во всех видах продукции.
Первые печатные платы использовались для радиоприемников и других военных приложений. После окончания Второй мировой войны они нашли свой путь в промышленность и, в конечном итоге, на молодой рынок бытовой электроники. Сегодня печатные платы можно найти везде, от материнских плат ПК и карт памяти до мобильных устройств и контроллеров в бытовой технике.В качестве основы современной электроники печатные платы присутствуют в медицинских устройствах, таких как сканирующее оборудование и цифровые измерительные устройства. Они используются в производственном оборудовании, от переключателей и контроллеров до оборудования для мониторинга, и даже в машинах, используемых для проектирования и изготовления дополнительных печатных плат. От бытовой электроники и бытовой техники до автомобильных и аэрокосмических приложений невозможно представить современный мир без печатных плат.
Различные типы печатных плат
Самым основным типом печатных плат является оригинальная однослойная плата, которая, как следует из названия, включает установку одного слоя меди на подложку.Более поздние разработки привели к созданию двухслойных и многослойных печатных плат, в которых несколько слоев меди были нанесены на два или более слоев подложки. Это позволило добавить к печатной плате гораздо более высокую плотность компонентов и использовать их для создания более мощных устройств. Хотя многослойные платы действительно затрудняли обслуживание, вскоре они стали настолько дешевыми в производстве, что теперь часто бывает более экономически выгоднее заменить всю плату, чем ремонтировать ее.
Сегодня наиболее распространенной подложкой является эпоксидное стекло FR-4, хотя по мере роста популярности печатных плат появились и новые материалы.Примеры конфигураций печатных плат включают жесткие печатные платы, гибкие печатные платы, жестко-гибкие печатные платы и высокочастотные печатные платы. В разных конфигурациях часто используются разные подложки.
Применение печатных плат
Алюминий в основном используется в платах, известных как изолированные металлические подложки (IMS) или печатные платы с алюминиевой основой. Эти платы часто используются в приложениях, где важен отвод тепла, например, в переключателях питания или светодиодных системах. Альтернативой является использование более стандартной подложки, известной как тяжелый медный слой.Увеличение толщины меди до более чем трех унций на квадратный фут значительно улучшает рассеивание тепла, и схема способна выдерживать более высокие токи.
Печатная плата часто имеет жесткую конструкцию, но если требуется гибкость (например, в носимом устройстве), медный слой можно закрепить на таких материалах, как фольга Pyralux или каптон, гибкий материал, который также устойчив к высоким температурам. Фактически, сейчас существует почти столько же материалов для подложек, сколько для печатных плат.
Рынок, который продолжает расти
Прошло более 80 лет с момента изобретения печатной платы, но мировой рынок продолжает расти. Согласно отчету Lucintel о рынке печатных плат (PCB) за 2019 год, прогнозируется, что к 2024 году мировой рынок печатных плат достигнет 89,7 млрд долларов США, что будет обусловлено среднегодовым темпом роста (CAGR) в 4,3% в ближайшие годы.
Поскольку робототехника, искусственный интеллект и Интернет вещей продолжают преобразовывать нашу жизнь, спрос на цифровые электронные устройства будет продолжать расти, что предполагает светлое будущее для печатных плат.Можно с уверенностью предположить, что эта почтенная технология будет еще много лет эксплуатироваться.
(ID: 46300264)
Производитель печатных плат — Высокотехнологичные решения для печатных плат
Наша цель — от сложной многослойной платы до двухсторонней конструкции для поверхностного монтажа — предоставить вам качественный продукт, который соответствует вашим требованиям и является наиболее экономичным в производстве. Наш опыт в области стандартов IPC Class III, очень строгие требования к чистоте, тяжелая медь и производственные допуски позволяют нам предоставлять нашим клиентам именно то, что им нужно для их конечного продукта.
Рекомендуемые решения для продуктов
Поставка качественных печатных плат с 1952 г.
Более 65 лет компания Epec продолжает свои традиции совершенствования в разработке и производстве печатных плат. Наша надежность и финансовая стабильность сделали нас ведущим поставщиком высокопроизводительных решений для печатных плат, требующих срочного решения. Мы поддерживаем более 5000 активных клиентов, которые представляют широкий спектр ведущих производителей оригинального оборудования (OEM) и компаний по производству электроники (EMS) в автомобильной, коммуникационной, медицинской, военной, аэрокосмической отраслях и отраслях портативных устройств.
Наши печатные платы изготавливаются по индивидуальному заказу и производятся с соблюдением высочайшего качества. Наша команда инженеров может работать с вами, чтобы проанализировать ваш проект, чтобы убедиться, что печатные платы могут быть изготовлены с высочайшим качеством при оптимальных общих затратах.
См. Сообщение в нашем блоге «Печатные платы в нашей крови», чтобы узнать больше о нашей приверженности индустрии печатных плат.
NetVia Group — компания Epec
NetVia Group была основана более 35 лет назад и является надежным производителем высокотехнологичных печатных плат, чувствительных к срокам, для OEM-производителей в самых требовательных отраслях промышленности с производственным центром в Ирвинге, штат Техас.
Почему важен 65-летний опыт производства печатных плат
Истинное понимание новейших технологий в проектировании и производстве печатных плат гарантирует, что наши клиенты получат то, что они хотят, когда они этого хотят, и без промедления. Будь то быстрая доставка, надежное и стабильное производство высокотехнологичных печатных плат или конкурентоспособная цена, мы можем помочь вам в достижении ваших целей.
Каждый выбор конструкции печатной платы будет влиять на вашу цену и доставку, поэтому наша цель всегда состоит в том, чтобы определить приоритеты клиентов, а затем создать решение на основе этих приоритетов. Предлагая такие вещи, как бесплатные обзоры файлов печатных плат DFM (Design for Manufacturing), техническая поддержка 24/7, покрытия Electrolytic Hard Gold / Soft Gold / ENIG, сертификация MIL-PRF / AS9100 и многие другие, Epec Engineered Technologies имеет опыт, чтобы удовлетворить твои нужды.
Advanced HDI, Stacked Microvias, Multilayer Advanced RF / Microwave, лазерные просверленные микропереходы, платы резонаторов, тяжелая / экстремальная медь, переходные отверстия в контактных площадках, DOD / ITAR и многое другое в рамках наших стандартных возможностей позволяет нам быстро предоставить нашим клиентам печатные платы высочайшей технологии.
Посмотреть наш недавний веб-семинар
Печатные платы Quick Turn — Почему важна опытная цепочка поставок
Посмотреть слайд-колоду можно здесь.
Цитируйте и заказывайте свои печатные платы в Интернете с помощью InstantPCBQuote
InstantPCBQuote, наш онлайн-инструмент для расчета цен и заказа как жестких печатных плат, так и гибких схем, предлагает более высокотехнологичные варианты, доступные онлайн. Мы предоставим вам 16-слойную конструкцию с управляемым импедансом с внешним грузом из меди 4 унции или глухие и заглубленные переходные отверстия.
Наш онлайн-инструмент для расчета цен и заказа позволяет вам получить высокотехнологичную печатную плату, необходимую как для прототипа, так и для серийного производства.
Начните расценки на свои печатные платы в Интернете
×InstantPCB
Предложение ™СКИДКА 20% на 1-й и 2-й заказ
с бесплатными инструментами и тестированием для печатных плат навсегда
Зарегистрируйтесь сегодня Печатные платы— обзор
Глава Введение
Печатные платы (ПП) на сегодняшний день являются наиболее распространенным методом сборки современных электронных схем.Они состоят из одного или нескольких изолирующих слоев и одного или нескольких медных слоев, которые содержат сигнальные дорожки, а также источники питания и заземления; дизайн компоновки печатных плат может быть столь же требовательным, как и конструкция электрической схемы.
Большинство современных систем состоят из многослойных плат, содержащих до восьми слоев (а иногда и больше). Традиционно компоненты устанавливались на верхнем слое в отверстия, проходящие через все слои. Они называются компонентами со сквозным отверстием.В последнее время, с почти повсеместным использованием компонентов для поверхностного монтажа, вы обычно найдете компоненты, монтируемые как на верхнем, так и на нижнем уровнях.
Дизайн печатной платы может иметь такое же значение, как и схема, для общей производительности конечной системы. В этой главе мы обсудим разделение схемы, проблему соединения трасс, паразитные компоненты, схемы заземления и развязку. Все это важно для успеха общего дизайна.
Эффекты печатной платы, вредные для работы прецизионных схем, включают сопротивление утечки, падение напряжения ИК-излучения в фольгах проводов, переходных отверстиях и плоскостях заземления, влияние паразитной емкости и диэлектрическое поглощение (DA). Кроме того, тенденция ПХД поглощать атмосферную влагу (гигроскопичность , ) означает, что изменения влажности часто приводят к тому, что вклад некоторых паразитических эффектов меняется изо дня в день.
В целом эффекты печатной платы можно разделить на две большие категории — те, которые наиболее заметно влияют на статическую работу цепи или работу постоянного тока, и те, которые наиболее заметно влияют на динамическую работу или работу цепи переменного тока, особенно на высоких частотах.
Еще одна очень обширная область проектирования печатных плат — это заземление. Заземление само по себе является проблемной областью для всех аналоговых и смешанных схем, и можно сказать, что простая реализация схемы на печатной плате не меняет того факта, что требуются надлежащие методы. К счастью, определенные принципы качественного заземления, а именно использование заземляющих пластин, являются неотъемлемой частью окружающей среды печатных плат. Этот фактор является одним из наиболее значительных преимуществ аналоговых схем на печатных платах, и существенное обсуждение в этом разделе сосредоточено на этой проблеме.
Некоторые другие аспекты заземления, которыми необходимо управлять, включают контроль паразитного заземления и возвратных напряжений сигнала, которые могут ухудшить характеристики. Эти напряжения могут возникать из-за связи внешнего сигнала, общих токов или просто чрезмерных падений ИК-излучения в заземляющих проводниках. Правильная прокладка и размер проводов, а также методы обработки дифференциальных сигналов и изоляции заземления позволяют контролировать такие паразитные напряжения.
Последняя область заземления, которую необходимо обсудить, — это заземление, подходящее для аналогово-цифровой среды со смешанными сигналами.Действительно, единственный вопрос, связанный с качественным заземлением, может повлиять на всю философию компоновки высокопроизводительной печатной платы со смешанными сигналами — как и должно быть.