для чего нужны печатные платы
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.
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.
События, связанные с этим
«Союз» с комплектующими Ростеха доставил космонавтов на МКС
КРЭТ создаст энергетический комплекс инновационного самолета
Печатная плата – основа современной электроники
КРЭТ приступил к формированию портфеля своих активов
Для чего нужны печатные платы?
Зачем они нужны?
На сегодня создание печатных плат и их применение обусловлено рядом преимуществ в работе с электроникой.
Назначение печатных плат – установление контакта межсоединений между собой. Благодаря платам можно добиться уменьшения габаритов устройства.
Разновидностей печатных плат много. В частности, если говорить о гибких типах, то они активно используются в космической отрасли, вытеснив другие соединения для электроники.
Также стоит отметить, что такой тип соединений сокращает количество контактов в электронной системе устройства. Любой электротехник подтвердит тот факт, что чем меньше в гаджете соединений, тем он более надежный. В этом случае платы могут полностью заменить проводной монтаж, если площадь покрытия позволяет это выполнить.
С точки зрения рентабельности, проводной монтаж намного сложнее и дороже, чем использование печатных плат.
Требования к платам
Печатные платы
Никогда не думал, что могут понадобиться печатные платы, но однажды пришлось с этим столкнуться на объекте в Санкт-Петербурге. К сожалению, проект изобиловал нестандартными электронными панелями на терминалах. Благо, обеспечение легло не наши плечи, но кое-что усвоил. Даже немного удивило, что где-то требуется индивидуальный заказ на проработку электроники, а не покупка готового оборудования, но ладно.
На объекте оказалась индивидуально проработанная система защиты. Простите, не могу сказать где, и сбросить фотографии, но часто требования бывают такими. То бишь, чтобы не было распространенных методов обхода защиты. Намек дам, этим славятся банки.
В первую очередь выполняется проектировка печатных плат, создается разводка, потом оформляется заказ на выпуск. Так как требования к качеству пластин из диэлектрика оказались довольно высокими, заказали здесь: https://a-contract.ru
Сначала небольшой экскурс. Печатные платы изготавливаются из диэлектрических материалов, например, текстолита. Их вы можете увидеть в материнской плате, на задней стороне процессора, на видеокартах. Практически в любом устройстве, будь то телевизор, мышка, клавиатура, наушники или смартфон, есть плата.
Соответственно, чем выше требования к оборудованию, тем серьезнее требования к производству плат. Потому, есть классы точности:
Класс точности с соответствующими параметрами
Ширина печатного проводника t ( мм)
Расстояние между краями составляющих проводящего рисунка (мм)
Минимальный диаметр отверстия для текстолита с толщиной 1,5 мм. (мм)
Итак, чем выше требования к печатной плате, темы выше будет класс. Ведь с увеличением функционала должно увеличиваться количество проводящих элементов на оной, значит, придется уменьшать зазоры, увеличивать плотность размещения, что сделать довольно тяжело. Соответственно, приходится серьезно подходить к техпроцессу производства.
Как видите, понять, что такое печатные платы довольно легко. Мы сталкиваемся с ними постоянно. Видим, держим в руках, но редко задумываемся о том, насколько сложно их делать.
Сферы применения
Я удивлялся, почему бы не купить готовое оборудование. Но приходится смириться. В банках требования к безопасности на порядок выше. Введенный с панели пароль должен сразу же фиксироваться на сервер безопасности банка. Любое действие либо его отсутствие должны быть зафиксированы. Потому, весь техпроцесс проектируется с нуля самим банком. Впрочем, ничего удивительного.
Под терминалы, настенные кодовые панели и прочие элементы разрабатывается индивидуальный проект, заказываются электронные элементы. После их проработки следует обращение к разработчикам печатных плат, которые прорабатывают проект и размещают все элементы на проработанном диэлектрике.
Готово. Выглядит просто, на самом деле проработка подобного проекта и полная его реализация может занять много времени. Впрочем, изготовление печатных плат при налаженном техпроцессе происходит быстро. Большая часть времени — создание проекта, спецификаций и модификации на основе результатов работы опытного образца.
Точнее сказать довольно трудно. В данной сфере специалистом не являюсь. Но тема довольно интересная и стоило бы посвятить ей чуть больше внимания. Спасибо, надеюсь, вам было интересно ознакомиться. На сайте выше вы сможете найти гораздо больше информации по данному вопросу.
Где применяются печатные платы?
Печатная плата – это основа всей современной электроники. Эта деталь есть в каждом устройстве.
Смартфоны, клавиатуры и мыши, ноутбуки и компьютеры – внутри каждого из этих устройств есть одна или несколько печатных плат.
Устройство
Печатная плата состоит из основы, которая не проводит электричество, и электропроводящих схем. К этим схемам прикрепляются различные электронные компоненты. Метод крепления зависит от устройства. Наиболее распространенный метод соединения – пайка. Существуют также другие варианты соединения. Например, на поверхность материнской платы компьютеров крепятся порты, в которые вставляются, так называемые, платы расширений. К ним относится оперативная память. Она также является печатной платой.
Существует множество видов печатных плат, и все они создаются для разных целей. Отличия касаются материала, из которого сделана плата, и её толщины. Вы можете узнать дополнительную информацию на сайте компании А-Контракт.
Изготовление
Компания А-Контракт пользуется в работе стандартами ГОСТ Р 55490 и спецификациями IPC-A-600. Это позволяет контролировать качество продукции на каждом этапе производства. После изготовления сотрудники проверяют плату на наличие всех отверстий и правильность электропроводящих схем.
Собственное производство позволяет инженерам проводить весь спектр тестов. На производстве компании А-Контракт установлено современное оборудование, которое позволяет делать разные виды плат. Ознакомиться с техническими возможностями можно на сайте a-contract.ru.
Сроки и стоимость
Цена и срок изготовления рассчитывается индивидуально в зависимости от того, какую партию вы хотите заказать. Сотрудники компании А-Контракт выполняют заказы любой степени срочности. Чтобы отправить заявку, заполните форму на сайте, или скачайте бланк и отправьте его менеджеру по электронной почте.
Печатные платы и сферы их применения
Современный мир электроники немыслим без печатных плат (ПП). Они являются необходимым элементом практически любых приборов, начиная от холодильников и смартфонов и заканчивая космической и военной техникой. Использование ПП позволяет минимизировать ошибки при сборке, упростить и ускорить монтаж, повысить производительность, улучшить теплоотвод внутри приборов, обеспечить стабильное качество и заданную точность аппаратуры, снизить её вес и габариты.
Что такое печатная плата
Печатная плата объединяет отдельные электронные компоненты в единое устройство, обеспечивая электрическое соединение между ними. Детали крепятся к подложке (основанию) с нанесённым на неё рисунком (электронной схемой) из печатных проводников в виде тонких линий. Выводы элементов припаиваются. На основании имеются также переходные монтажные и металлизируемые отверстия и контактные площадки, ламели и др.
Подложка представляет собой пластину из диэлектрика. Свойства этого материала во многом определяют вид и сферу применения платы.
Название является переводом с английского словосочетания «printing plate», обозначающего типографскую печатную форму. При изготовлении ПП длительное время пользовались схожей технологией. Но современные платы проектируют с помощью компьютерной техники и создают путём вытравливания или нанесения схемы на медную фольгу, закреплённую на подложке.
При производстве ПП необходимо соблюдать: точность нанесения схемы, заданную величину сопротивления проводников и изоляции. Эти детали должны также отвечать требованиям механической прочности, паяемости, вибропрочности.
В России действует несколько ГОСТов, относящихся к ПП. Основные понятия и термины в области производства печатных плат определены в ГОСТ Р 53386-2009. Отдельные ГОСТЫ приняты для конструкторской документации на платы. ГОСТ 23752-79 устанавливает технические требования и правила испытания и приёмки ПП. ГОСТ Р 53429-2009 – классы точности и другие характеристики.
Виды плат и их применение
По количеству используемых слоёв фольги с нанесённым рисунком-схемой выделяют три вида плат:
Материал подложки влияет на степень пластичности ПП. Если в этом качестве применяется гетинакс, стеклотекстолит или иной подобный диэлектрик, то деталь будет жёсткой, а если особый полиамидный или лавсановый тонкий электроизоляционный материал, например, каптон – гибкой. Такие платы также могут иметь различное количество слоёв.
Жёсткие платы (ЖПП) получили наибольшее распространение. Твёрдая подложка не деформируется и не скручивается. Самый простой пример применения – материнская плата компьютера.
Гибкие печатные платы (ГПП) имеют ряд несомненных преимуществ: ниже стоимость, меньше межсоединений, лучше теплообмен, меньше размеры, их удобно монтировать, они могут быть основой для трёхмерных блоков.
Используются для антенн и катушек индуктивности, гибких светодиодных лент, соединения отдельных частей электронной аппаратуры, приборов и т. п. Их разновидностью можно считать гибкие печатные кабели, которыми вместо жгута объединяют печатные платы.
Гибко-жёсткие печатные платы (ГЖПП) являются не простым гибридом первых двух видов, как может показаться. Они сложны в изготовлении и имеют разные модификации.
Часто гибкую плату усиливают в определённом месте для повышения надёжности электрического соединения. Для этого к гибкой плате крепят жёсткий слой (стеклотекстолит или полиимид) со стороны, противоположной контактным площадкам.
Популярен вариант, когда гибкая часть служит шлейфом, соединяющим жёсткие печатные платы.
Такие платы также могут быть многослойными.
Преимущества: малый вес и размеры, надёжность, долговечность, возможность создания объёмных блоков и встраивания в конструкцию сложной конфигурации, простота сборки.
Гибкие и гибко-жёсткие печатные платы применяют:
Последнее время спрос на эти виды печатных плат неуклонно растёт.
В печатных платах на алюминиевой основе в качестве подложки используется металлическая пластина, покрытая электроизоляционным веществом. Сверху приклеивается фольга. Применяется для теплоотвода в силовой электронике.
В зависимости от назначения и условий эксплуатации создаются ПП со специальными характеристиками. Например, устойчивые к значительным перепадам и подъёму температуры до 260 °C, при работе в ВЧ и СВЧ-диапазоне. Для их производства используют фторопласт, армированный стеклотканью, и керамику.
АО «Кварц» более 40 лет занимается производством печатных плат. Наша организация первой в стране в 1987 году освоила разработку и выпуск многослойных печатных плат.
Принимаем заказы на изготовление печатных плат гибких, гибко-жёстких, многослойных и других видов по 4-5 классу точности.
Высокое качество и короткие сроки обеспечивают высококвалифицированный опытный персонал, инновационные технологии, высокоточное оборудование и современные станки, тщательный контроль качества исходных материалов, применение нескольких методов тестирования и испытания готовых изделий.