Что такое печатный узел
Лекция 7. Печатные платы и узлы
Лекция 7. Печатные платы и узлы.
· Понятие печатной платы.
· Электрические параметры печатных плат
· Материал для изготовления печатных плат
· Особенности конструкции печатных плат
7.1. Понятие печатной платы
Изоляционное основание с нанесенным на него печатным монтажом, образует печатную плату. Применение печатных плат дает возможность использования и автоматизации процессов сборки радиоэлектронной аппаратуры, повышает её надёжность, обеспечивает повторяемость параметров схем (емкости, индуктивности) от образца к образцу.
Простейшим элементом любой печатной платы является печатный проводник – участок токопроводящего покрытия, нанесенного на изоляционное основание.
Иногда непосредственно на печатной плате, используя технологические процессы нанесения токопроводящего или изоляционного покрытия, получают отдельные радиоэлементы (индуктивные катушки, контакты разъемов переключателей и др.). Такие элементы также называют печатными. Система печатных проводников и радиоэлементов, нанесенных на изоляционное основание, образует печатную схему.
По конструкции печатные платы подразделяют на однослойные и многослойные.
Однослойные печатные платы (ОПП) всегда имеют один изоляционный слой, на котором находятся печатные проводники. Если они расположены на одной стороне изоляционного основания, то такую плату называют односторонней печатной платой, а если с двух сторон – двусторонней печатной платой.
Многослойная печатная плата состоит из нескольких печатных слоев, изолированных склеивающими прокладками. Многослойные печатные платы имеют соединения между проводниками, расположенными в различных слоях, или открытый доступ к отдельным участкам проводников внутренних слоев для припайки к ним радиоэлементов.
Процесс изготовления изоляционной платы с печатным монтажом состоит из двух основных операций: 1) создание изображения печатных проводников (копирования изображения с негатива на светочувствительный слой; нанесение (печать) изображения защитной краской через сетчатый трафарет или офсетным способом. 2) Создание токопроводящего слоя на изоляционном основании.
Чтобы к печатному проводнику можно было припаять объемный проводник или вывод навесного радиоэлемента, на печатном проводнике делают контактную площадку в виде участка с увеличенной шириной (площадью). Металлизированное отверстие иногда может быть использовано для соединения двух и более проводников, расположенных на разных слоях многослойной платы. Обычно химический метод изготовления печатных плат используют для получения односторонней печатной платы бытовой аппаратуры.
7.2. Электрические параметры печатных плат
Большая поверхность и хороший тепловой контакт с изоляционным основанием обеспечивают интенсивную отдачу тепла от проводника изоляционной платы в окружающее пространство, что позволяет пропускать через печатные проводники значительные токи. Для печатных проводников, расположенных на наружних слоях, допускается плотность тока до 20 А/мм2, а для внутренних слоев – до 15 А/мм2. В бытовой аппаратуре допускается ток I ≤ 30 А/мм2. Допустимое рабочее напряжение между двумя расположенными рядом печатными проводниками зависит от минимального зазора между ними (табл. 7.1)
Для многослойных печатных плат допустимое напряжение не должно превышать 250 В. Сопротивление печатных проводников на платах можно рассчитать по формуле
Между двумя параллельно расположенными проводниками могут появиться гальванические связи за счет утечек по изоляции, и емкостные связи.
7.3. Материал для изготовления печатных плат.
Для изготовления печатных плат химическим и комбинированным методами необходимо иметь листовой материал в виде изоляционного основания с приклеенной к нему металлической фольгой (табл. 7.2).
В зависимости от назначения печатной платы в качестве изоляционного снования используют в основном гетинакс и стеклотекстолит различной толщины. Фольгу делают из меди, так она обладает хорошими проводящими свойствами. Для многослойных печатных плат кроме фольгированногo материала применяют изоляционные прокладки из лакоткани и медную фольгу. Номенклатура наиболее широко применяемых материалов приведена в табл. 7.2. Обычно применяют фольгированный гетинакс с толщиной 1,5 – 3 мм, марки ГФ-1-35.
Фольгированный гетинакс уступает по электрическим и механическим свойствам стеклотекстолиту и используется в настоящее время (иногда) в аппаратуре нормальной влажности.
7.4. Особенности конструкции печатных плат
Для основных классов конструкций руководствуются приведенными в табл.7.3 соотношениями ширин печатных проводников и расстояний между ними
Табл. 7.3. Номинальные размеры в мм проводников и расстояний между ними (рис.7.1)
Что такое печатный узел
ГОСТ Р МЭК 61192-1-2010
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПЕЧАТНЫЕ УЗЛЫ. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ
Общие технические требования
Soldered electronic assemblies. Workmanship requirements. Part 1. General technical requirements
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует
Дата введения 2011-07-01
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией «Измерительно-информационные технологии» (АНО «Изинтех») на основе аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4. Перевод выполнен российской комиссией экспертов МЭК/ТК 91
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 420 «Базовые несущие конструкции, печатные платы, сборка и монтаж электронных модулей», подкомитетом ПК-3 «Технология сборки и монтажа радиоэлектронных модулей»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 декабря 2010 г. N 1086-ст
Настоящий стандарт, являющийся одной из частей стандарта ГОСТ Р МЭК 61192 под общим названием «Печатные узлы. Требования к качеству», рекомендуется применять совместно с остальными, перечисленными ниже частями:
В справочном приложении ДA настоящего стандарта приведены сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам Российской Федерации, которые рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов.
Настоящая часть стандарта ГОСТ Р МЭК 61192 содержит общие требования к качеству изготовления печатных узлов, которые могут включать в себя требования стандарта ГОСТ Р МЭК 61191-1 и связанных с ним технических требований. Требования к поверхностному монтажу, а также к монтажу в сквозные отверстия и к монтажу контактов изложены в стандартах ГОСТ Р МЭК 61192-2, ГОСТ Р МЭК 61192-3 и ГОСТ Р МЭК 61192-4, представляющих собой отдельные, но связанные между собой части стандарта.
1 Область применения и цель
Настоящая часть стандарта ГОСТ Р МЭК 61192 устанавливает общие требования к качеству изготовления печатных узлов на печатных платах или на аналогичных монтажных основаниях.
Стандарт не распространяется на гибридные схемы, в которых металлизация проводников наносится прямо на керамическое основание или на керамическое покрытие металлического основания. Он распространяется на многокристальные модули, смонтированные на органических монтажных основаниях, но исключает их, если они монтируются на неорганических основаниях, таких как керамика или полупроводниковый материал.
Целью настоящих стандартов являются:
a) определение требований и руководящих принципов для обеспечения хорошего качества и надлежащего режима работы при подготовке, пайке, контроле и испытании электронных и электрических печатных узлов;
b) достижение высокого уровня выхода годных высококачественных изделий с помощью управления технологическими процессами при изготовлении;
c) предоставление правовых оснований для оптимального производства печатных узлов в соответствующих контрактах изготовителей и заказчиков.
2 Нормативные ссылки
Следующие нормативно-справочные документы являются важными для применения данного стандарта. Для датированных стандартов используется только указанное издание. Для недатированных стандартов используется последняя их редакция (включая любые поправки).
МЭК 61249 (все части) Материалы для печатных плат и других соединяющих структур (IEC 61249 (all parts), Materials for printed boards and other interconnecting structures.)
3 Термины и определения
В данной части ГОСТ Р МЭК 61192 применяются термины и определения из МЭК 60194 и следующее определение.
3.1 Новая конструкция (new design): Конструкция, которая ранее не монтировалась изготовителем.
4 Общие требования
4.1 Приоритеты
Если заказчик не устанавливает обязательность соблюдения всех требований (или конкретных пунктов) данного стандарта, например, в контракте на поставку, то соответствующие обязательные разделы и подразделы данного стандарта рекомендуется принимать к руководству. Контурные рисунки в данном стандарте предназначены для облегчения понимания текстовых требований. Текстовые требования имеют преимущественное значение.
4.1.1 Разрешение противоречий
Если заказчик предпочитает устанавливать соблюдение всех или некоторых обязательных требований данного стандарта, то:
a) в случае противоречия между текстом данного стандарта и применяемыми документами, приводимыми в данном стандарте, необходимо обратиться к стандарту ГОСТ Р МЭК 61191-1 для выбора надлежащих приоритетов и к стандартам ГОСТ Р МЭК 61191-2, ГОСТ Р МЭК 61191-3 и ГОСТ Р МЭК 61191-4 для технических требований. Однако ничто в данном стандарте не отменяет применяемых законов и норм;
b) в случае противоречия между требованиями данного стандарта и разработанными заказчиком чертежом (чертежами) и требованиями изготовитель должен руководствоваться последними. Если существует противоречие между требованиями данного стандарта и чертежом (чертежами) или требованиями, которые не были утверждены заказчиком, последние должны быть представлены заказчику для утверждения. После их утверждения решение о принятии (или изменениях) должно быть подтверждено документально, например примечанием должностного лица об исправлении или равносильной пометкой на чертеже (чертежах) или требованиях, которыми в последующем руководствуются;
c) если требования применяемой заказчиком документации менее строгие, чем применяемые обязательные пункты в стандартах ГОСТ Р МЭК 61191-1, ГОСТ Р МЭК 61191-2, ГОСТ Р МЭК 61191-3 и ГОСТ Р МЭК 61191-4 или пункты данного стандарта, ни поставщик, ни заказчик не должны требовать соблюдения данного стандарта или любых стандартов, приведенных в данном разделе, без обозначения конкретных разделов и относящихся к ним понижений в каждом требовании и в каждой такой претензии.
4.1.2 Интерпретация требований
Если пользователь задает соблюдение обязательных требований данного стандарта, то:
a) если заказчиком не указано иное, то слова «должен», «следует» означают, что требование является обязательным. Отклонение от любого «обязательного» требования требует письменного принятия данного отклонения заказчиком, например зафиксированного на сборочном чертеже, в требованиях или в положении контракта;
b) слова «рекомендуется», «допускается» отражают рекомендации и руководство соответственно и используются всякий раз, когда предназначены для выражения необязательных положений.
Введение классификации изделий позволяет заказчику выбирать требования к рабочим характеристикам в соответствии с конечной областью применения.
Данный документ устанавливает классификацию электронных и электрических печатных узлов в соответствии с их назначением в используемой аппаратуре. Подраздел 4.3 ГОСТ Р МЭК 61191-1 определяет три основных класса, отражающие работоспособность, требования к эксплуатационным характеристикам и периодичность проверок (контроля/испытаний). Следует признать, что печатные узлы могут одновременно относиться к разным классам.
Заказчик печатных узлов является ответственным за определение класса, к которому принадлежит изделие. В контракте, где необходимо, следует задавать требуемый класс и должны быть указаны любые исключения или дополнительные требования к параметрам.
Класс A: Электронные изделия общего назначения
Включает в себя товары широкого потребления, персональные компьютеры и периферийные устройства, электронные модули и блоки, функционирующие в составе общих комплексов.
Класс B: Специализированная электронная аппаратура
Включает в себя коммуникационную аппаратуру, сложные вычислительные средства и электронную аппаратуру, для которых требуется высокое качество и длительный срок службы и для которых желательна, но не обязательна, бесперебойная эксплуатация. Эксплуатация в условиях внешних воздействий, определенных заказчиком, не должна приводить к отказам.
Класс C: Электронная аппаратура ответственного назначения
Включает в себя все виды аппаратуры, для которых требования к надежности функционирования являются обязательными. Отказ аппаратуры недопустим, условия эксплуатации, заданные заказчиком, могут быть исключительно жесткими, аппаратура должна функционировать в любое время включения. К таким, например, относятся системы жизнеобеспечения или другие ответственные системы.
Состояние изделия каждого класса подразделяется на следующие три состояния качества изготовления.
Что такое печатный узел
ГОСТ Р МЭК 61192-5-2010
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПЕЧАТНЫЕ УЗЛЫ. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ
Доработка, модификация и ремонт
Soldered electronic assemblies. Workmanship requirements. Part 5: Rework, modification and repair
Примечание изготовителя базы данных.
Дата введения 2011-07-01
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией «Измерительно-информационные технологии» (АНО «Изинтех») на основе аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4. Перевод выполнен российской комиссией экспертов МЭК/ТК 91
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 420 «Базовые несущие конструкции, печатные платы, сборка и монтаж электронных модулей», подкомитетом ПК-3 «Технология сборки и монтажа радиоэлектронных модулей»
Настоящий стандарт, являющийся одной из частей стандарта ГОСТ Р МЭК 61192 под общим названием «Печатные узлы. Требования к качеству», рекомендуется применять совместно с остальными перечисленными ниже частями:
Часть 1 Общие технические требования.
Часть 2 Поверхностный монтаж.
Часть 3 Монтаж в сквозные отверстия.
Часть 4 Монтаж контактов.
В справочном приложении ДА настоящего стандарта приведены сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам Российской Федерации, которые рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов
1 Область применения
В настоящей части стандарта ГОСТ Р МЭК 61192 приведены информация и требования, которые применяются к процедурам модификации, доработки и ремонта печатных узлов. Она распространяется на конкретные процессы, используемые для изготовления печатных узлов, в которых компоненты монтируются на печатные платы и к соответствующим деталям полученных изделий. Настоящий стандарт распространяется также на операции, которые являются частью процесса монтажа изделий комбинированными технологиями.
Настоящая часть стандарта ГОСТ Р МЭК 61192 содержит также руководство по вопросам проектирования, для которых существенной частью является доработка.
2 Нормативные ссылки
Следующие стандарты* являются важными для применения настоящего стандарта. Для датированных стандартов используется только указанное издание. Для недатированных стандартов используется последняя их редакция (включая любые поправки).
МЭК 60194 Печатные платы. Проектирование, изготовление и сборка. Термины и определения (IEC 60194, Printed board design, manufacture and assembly. Terms and definitions)
МЭК 61190-1-1 Материалы для монтажа в электронных модулях. Часть 1-1. Требования к паяльным флюсам для высококачественных соединений в электронных сборках (IEC 61190-1-1, Attachment materials for electronic assembly. Part 1-1: Requirements for soldering fluxes for high-quality interconnections in electronic assembly)
МЭК 61249 (все части) Материалы для печатных плат и других соединяющих структур (IEC 61249 (all parts), Materials for printed boards and other interconnecting structures).
3 Термины, определения, обозначения и сокращения
3.1 Термины и определения
Для целей настоящего стандарта применяются определения стандарта МЭК 60194, некоторые из них (помеченные звездочкой) повторно приведены для удобства. Кроме того, применены следующие термины с соответствующими определениями.
3.1.1 встроенный компонент (embedded component): Электронный компонент, который является неотъемлемой частью печатной платы, например встроенные резисторы, емкостные слои, печатные катушки индуктивности.
3.1.2 добавленный компонент (added component): Электронный компонент, который монтируется на печатную плату с помощью пайки или другими методами крепления.
3.1.3 доработка* (rework): Процесс доработки изделий, не отвечающих техническим требованиям, путем использования обычных или альтернативных процессов обработки, которые гарантируют соответствие изделия требованиям чертежа или технических условий.
3.1.4 копии отклонений (anomaly chart): Копия сборочного чертежа (или реального печатного узла), которая используется для записи установленных дефектов или индикаторов процесса, применяемых для анализа совершенства процесса.
3.1.5 модернизация* (modification): Пересмотр функциональной возможности изделия, чтобы соответствовать новым критериям приемки.
3.1.6 ремонт* (repair): Действие, направленное на восстановление функциональной способности дефектных изделий таким образом, что устраняется несоответствие изделия действующим чертежам и техническим условиям.
3.2 Сокращения
Нижеперечисленные сокращения в виде аббревиатур являются общеупотребительными применительно к печатным узлам. Некоторые аббревиатуры включены только для информации.
— заказная интегральная схема;
— компонент поверхностного монтажа, в котором шариковые выводы сформированы в узлах координатной сетки снизу корпуса;
— керамический корпус BGA;
— керамический корпус с матрицей столбиковых выводов;
— квадратный керамический корпус микросхемы с металлическими контактными площадками;
— керамический выводной кристаллодержатель;
— безвыводной керамический кристаллодержатель;
— компонент поверхностного монтажа с торцевыми металлическими контактами цилиндрической формы;
— пластмассовый квадратный корпус (кристаллодержатель) для поверхностного монтажа с контактами по всем его сторонам;
Что такое печатный узел
ГОСТ Р МЭК 61192-3-2010
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПЕЧАТНЫЕ УЗЛЫ. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ
Монтаж в сквозные отверстия
Soldered electronic assemblies. Workmanship requirements. Part 3: Through-hole mount assemblies
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать:
Дата введения 2011-07-01
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией «Измерительно-информационные технологии» (АНО «Изинтех») на основе аутентичного перевода на русский язык международного стандарта, указанного в пункте 4. Перевод выполнен российской комиссией экспертов МЭК/ТК 91
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 420 «Базовые несущие конструкции, печатные платы, сборка и монтаж электронных модулей», подкомитетом ПК-3 «Технология сборки и монтажа радиоэлектронных модулей»
Настоящий стандарт, являющийся одной из частей стандарта ГОСТ Р МЭК 61192 под общим названием «Печатные узлы. Требования к качеству», рекомендуется применять совместно с остальными, перечисленными ниже частями:
В справочном приложении ДA настоящего стандарта приведены сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам Российской Федерации, которые рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов
Настоящий стандарт устанавливает совместно со стандартом ГОСТ Р МЭК 61192-1 требования и рекомендации к обеспечению качества печатных узлов в соответствии с требованиями, установленными стандартами ГОСТ Р МЭК 61191-1 и ГОСТ Р МЭК 61191-3.
Поставщики и потребители печатных узлов с использованием монтажа в сквозные отверстия могут использовать данный стандарт в качестве исходной информации по вопросам качества изготовления в соответствующих контрактах.
Соответствующие требования и руководящие указания по поверхностному монтажу и установке контактов включены в отдельные, но взаимосвязанные части стандарта ГОСТ Р МЭК 61192.
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает общие требования к качеству изготовления печатных узлов с монтажом в сквозные отверстия на органических основаниях, на печатных платах и на подобных слоистых материалах, установленных на поверхности неорганических оснований.
Стандарт распространяется как на технологии монтажа в сквозные отверстия печатных узлов, так и в целом на печатные узлы на основе технологии поверхностного монтажа или других сопутствующих технологий монтажа, например монтажа контактов или проводов.
2 Нормативные ссылки
Нижеперечисленные нормативно-ссылочные документы являются обязательными для применения данного стандарта. Для датированных стандартов используется только указанное издание. Для недатированных стандартов используется последняя их редакция (включая любые поправки).
3 Термины и определения
Для целей настоящего стандарта применяются определения МЭК 60194.
4 Общие требования
Требования ГОСТ Р МЭК 61192-1 являются обязательными для данного стандарта.
4.1 Классификация
a) заданное состояние;
b) допустимое состояние;
c) недопустимое состояние.
4.2 Разрешение противоречий
Решения должны приниматься и/или отвергаться на основании используемой документации, такой, как контракты, чертежи, технические требования и справочные документы.
В случае противоречия должен применяться нижеприведенный порядок приоритета:
a) документ на поставку продукции по договоренности между потребителем и поставщиком;
b) основной сборочный чертеж;
d) настоящий стандарт;
e) другие документы в той части, в какой они заданы в настоящем стандарте.
4.3 Методы контроля
Для визуального контроля над выполнением отдельных технических требований могут предусматриваться вспомогательные средства увеличения. Рекомендуется использовать бинокулярную систему технического зрения, ее допускается использовать с единичным пространственным (полевым) увеличителем. Увеличение сильнее десятикратного ( 10) практически не применяется для обычного контроля с высокой скоростью просмотра. Оно может быть иногда востребовано для детальной диагностики или для функций «третейского судьи».
4.4 Интерпретация требований
Если потребителем не задано иное, то слово «должен» указывает, что требование является обязательным. Отклонение от любого обязательного требования с глаголом «должен» требует письменного разрешения данного отклонения заказчиком, например в сборочном чертеже, технических требованиях или в контракте.
Слова «рекомендуется» и «допускается» отражают рекомендации и руководящие указания соответственно и применяются в тех случаях, когда они предназначены для выражения необязательных положений.
5 Подготовка компонентов
Подготовка компонента должна проводиться в соответствии с требованиями МЭК 61192-1, раздел 6 с помощью методов, описанных в указанном стандарте.
5.1 Формовка вывода
Допустимое состояние для печатных узлов классов A, B, C
Длина прямой части должна составлять не менее диаметра или толщины вывода на расстоянии не менее чем на 0,8 мм от корпуса компонента (а), от границы наплавленного валика (b) или от границы сварки вывода (c).
Допустимое состояние для печатных узлов классов A, B, C
1 Вывод не надломлен и не перекручен.
В таблице 1 приведены размерные требования к изгибу вывода.