Содержание
Что такое печатная плата и зачем она нужна
Сейчас у каждого дома найдется множество различной
электроники и бытовой техники, различных девайсов и мелких устройств, которые
работают от электричества. Практически все такие современные устройства нуждаются
в схеме управления, которая собирается на печатной плате. Термин печатная плата
для многих людей знаком, но что это такое на самом деле, мало кто себе
представляет. В этой статье мы попробуем разобраться в этом вопросе.
Печатная плата представляет из себя лист диэлектрического
материала, на поверхности которого нанесен токопроводящий слой металла в виде
дорожек в соответствии со схемой электрической принципиальной, предназначенный
для соединения между собой электрических компонентов методом пайки. В качестве
диэлектрического материала для изготовления печатных плат чаще всего применяют
стеклотекстолит и гетинакс, а в качестве токопроводящего металла используется
медь. Радиодетали надежно фиксируются на печатной плате, что придает прочности
даже всей конструкции изделия.
Для изготовления всех промышленных изделий всегда создается
печатная плата для размещения радиокомпонентов. Радиолюбители для своих
собственных несложных разработок могут использовать и навесной монтаж деталей,
но для более сложных изделий им также приходится изготавливать печатные платы в
домашних условиях. Если раньше изготовление печатных плат было доступно только
крупным производителям различных устройство, то сейчас любой желающий может
заказать себе через интернет изготовление печатной платы по собственной
присланной схеме.
Доступность изготовления печатных плат позволила обычным разработчикам производить собственные устройства, но при этом и собирать их им приходится самостоятельно. Заниматься пайкой SMD компонентов, которые сейчас используют достаточно часто, не так уж и просто, но на этот случай также придумали соответствующий сервис. Сейчас также просто можно заказать SMD монтаж печатных плат, подробнее можно ознакомится по ссылке solderpoint.ru/montazh-pechatnyx-plat-smd.
Там практически вся работа будет выполняться автоматически. На контактные площадки нанесется дозатором паяльная паста, затем разместятся smd компоненты, после чего плату разместят в печи для запекания.
На печатной плате может производиться SMD и DIP монтаж. При монтаже SMD компонентов монтаж производится на медные контактные
площадки, которые являются продолжением токоведущих дорожек. При DIP монтаже элементы
размещаются своими ножками в сквозные отверстия, вокруг которых с одной стороны
платы или даже с обеих имеется медная контактная площадка, соединенная с токовой
дорожкой. Иногда такие отверстия делают с внутренней металлизацией.
Самые распространенные печатные платы имеют одностороннее и
двухстороннее размещение медных токовых дорожек и компонентов. Для сложных
микропроцессорных устройств изготавливаются многослойные печатные платы, количество
слоев в которых может насчитывать несколько десятков.
В основном все печатные платы изготавливаются из
жесткого материала стеклотекстолита, иногда платы также делают из
теплопроводного материала, например, анодированного алюминия.
Также платы могут
изготавливать из различных гибких материалов.
Найти:
Интернет
Общение в Интернете
Компьютер
Обработка видео
Обработка фотографий
Работа с VirtualDub
Работа с PDF
Microsoft Word
Microsoft Excel
AutoCAD
Видео уроки
Создание сайта
Hi Tech
Разное
Обучающие материалы
Покупки на AliExpress
Покупки на GearBest
Мобильные телефоны
Содержание
Типы печатных плат — А-КОНТРАКТ
Гибкая печатная плата – печатная плата, имеющая гибкое основание или печатную плату, использующие гибкий базовый материал. Гибкая печатная плата является аналогом жесткой печатной платы по расположению печатных проводников, контактных площадок и других элементов печатного монтажа, по размещению электрорадиоизделия (преимущественно бескорпусных и поверхностно-монтируемых компонентов), при этом она имеет гибкое основание толщиной 0,1…0,5 мм., может изгибаться, работать на перегибы и принимать разную форму.
Гибкие печатные платы применяются в случаях когда плата в процессе эксплуатации подвергается многократным изгибам, вибрациям или когда ей необходимо придать для работы изогнутую компактную форму (поместить в небольшой объем). При помощи гибкой печатной платы можно соединять различные элементы электронной аппаратуры, используя ответвления от общего основания гибкой печатной платы. Основным отличием гибкой печатной платы от жесткой является возможность монтажа в трехмерном пространстве и огибания углов других блоков. Гибкие печатные платы могут изготавливаться в комбинации с жесткими печатными платами или гибкими печатными кабелями. Однако многослойные гибкие печатные платы не являются аналогом жестких многослойных печатных плат, так как каждый из слоев может быть продолжен в любую сторону и использоваться как гибкий печатный кабель для соединения с другими модулями электронной аппаратуры.
Гибкий печатный кабель – имеет тонкое изоляционное основание длиной до нескольких метров с с расположенными параллельно друг другу печатными проводниками, ширина и шаг которых соответствуют стандартным соединителям.
Гибко-жесткие платы — являются сложными соединительными структурами в электронной аппаратуре. Простая гибко-жесткая печатная плата имеет один жесткий и один гибкий слой. Сложные гибко-жесткие печатные платы могут иметь 20 и более соединительных наборов из односторонних и двусторонних гибких печатных плат между жесткими внешними печатными платами.
Двусторонняя печатная плата – печатная плата, на обеих сторонах которой выполнены элементы проводящего рисунка и все требуемые соединения, в соответствии с электрической принципиальной схемой. Электрическая связь между сторонами осуществляется с помощью металлизированных отверстий. Размещать электрорадиоизделие можно как на одной, так и на двух сторонах печатной платы. Двусторонние печатные платы используются в измерительной технике, системах управления, автоматического регулирования и пр.
Кластер – группа контактных площадок для установки и пайки (сварки), например, микросхем.
Узкое место печатной платы – участок печатной платы, на котором элементы печатного проводящего рисунка и расстояния между ними могут быть выполнены только с минимально допустимыми значениями.
Контактная площадка – часть проводящего рисунка, используемая для соединения токопроводящего рисунка схемы (печатных проводников с металлизацией монтажных отверстий) и для установки и пайки (сварки) электрорадиоизделия. Не допускаются разрывы контактных площадок, т.к. при этом уменьшается токонесущая способность проводников и адгезия к диэлектрику.
Координатная сетка – ортогональная сетка, определяющая места расположений соединений электрорадиоизделия с печатной платой.
Микроотверстия (microvia) или микропереходы – отверстия диаметром менее 0,15 мм и/или плотностью более 1 000 переходов/дм. кв. Обычно служат для соединения двух-трёх последовательных слоёв.
Многослойная печатная плата – печатная плата, состоящая из чередующихся слоев изоляционного материала с проводящими рисунками на двух или более слоях, между которыми выполнены требуемые соединения.
Электрическая связь между проводящими слоями может быть выполнена специальными объемными деталями, печатными элементами или химико-гальванической металлизацией отверстий. Многослойные печатные платы характеризуются повышенной надежностью и плотностью монтажа, устойчивостью к климатическим и механическим воздействиям, уменьшенными размерами и меньшим числом контактов.
Односторонняя печатная плата – печатная плата, на одной стороне которой выполнены элементы проводящего рисунка. Они просты по конструкции и экономичны в изготовлении. Их применяют для монтажа бытовой аппаратуры, блоков питания и других несложных изделий.
Переходные отверстия – отверстия для электрической связи между слоями или сторонами печатной платы. Различают:
- Сквозные металлизированные отверстия, обеспечивающие электрическую связь между сторонами печатной платы и внутренними слоями многослойной печатной платы.
- Несквозные металлизированные (скрытые или межслойные переходы) отверстия, обеспечивающие контакт между внутренними слоями.
- Несквозные («глухие») отверстия, создающие контакт между наружным и одним из внутренних слоев.
- Несквозные (скрытые) микропереходные отверстия, в т.ч. многоуровневые микропереходы.
Печатная плата – изделие, состоящее из плоского изоляционного основания с отверстиями, пазами, вырезами и системой токопроводящих полосок металла (проводников), которое используют для установки и коммутации электрорадиоизделия и функциональных узлов в соответствии с электрической принципиальной схемой.
Проводная печатная плата – печатная плата, на диэлектрическом основании которой размещены отдельные элементы печатного рисунка (контактные площадки, шины земли и питания и др.), а электрические соединения вместо печатных проводников выполнены изолированными проводами. Контактные соединения на печатной плате могут быть получены пайкой, сваркой или химико-гальванической металлизацией. Проводные печатные платы применяют при макетировании, разработке опытных образцов и в мелкосерийном производстве.
Топология – чертеж, определяющий размеры, форму и взаимное расположение элементов печатного монтажа и отверстий на наружных или внутренних слоях печатной платы.
Ширина печатного проводника – поперечный размер печатного проводника в любой его точке, видимый в плане.
Введение в печатные платы | Блог Advanced PCB Design
Электронные устройства насыщают современный мир. Будь то устройство, которое бесшумно следит за жизненно важными функциями, или смартфон с бесконечным потоком уведомлений, все они содержат печатную плату в основе своей конструкции. С годами производство печатных плат продолжало расти, чтобы не отставать от растущих потребностей в новых, более быстрых и сложных электронных схемах. Обсуждения процессов, связанных с разработкой и проектированием печатной платы, могли бы заполнить целую библиотеку, но здесь мы предоставим поверхностное введение в основы.
Что такое печатная плата?
Печатная плата представляет собой жесткую конструкцию, содержащую электрические схемы, состоящие из встроенных металлических поверхностей, называемых дорожками, и больших металлических участков, называемых плоскостями.
Компоненты припаяны к плате на металлических контактных площадках, которые соединены с схемой платы. Это позволяет соединять компоненты между собой. Плата может состоять из одного, двух или нескольких слоев схем.
Печатные платы изготавливаются из диэлектрического материала сердцевины с плохими электропроводными свойствами для обеспечения чистой передачи цепей и при необходимости покрываются дополнительными слоями металла и диэлектрика. Стандартный диэлектрический материал, используемый для печатных плат, представляет собой огнестойкий композит из тканого стекловолокна и эпоксидной смолы, известный как FR-4, в то время как металлические дорожки и плоскости для схем обычно состоят из меди.
Класс платы
Печатные платы используются для различных целей. Одной из отличительных характеристик печатных плат является их класс — 1, 2 или 3. Класс печатной платы указывает на ее общую надежность и качество конструкции.
Платы класса 1 обозначают бытовую электронику.
Платы класса 2 используются в устройствах, где высокая надежность важна, но не критична. Эти устройства пытаются свести к минимуму отказ.
Платы класса 3 представляют собой самые строгие стандарты производства печатных плат. Проще говоря, если доска класса 3 выходит из строя, на карту сразу же ставится жизнь — например, доски в самолете.
Типы печатных плат
В целом, платы можно разделить на одну из трех категорий: жесткие, гибкие или платы с металлическим сердечником.
Жесткие платы часто представляют собой подавляющее большинство плат, с которыми сталкивается дизайнер, где макет платы содержится в жесткой подложке, созданной в процессе ламинирования при высокой температуре и давлении. Обычным материалом для этих плит является FR-4, но в зависимости от конкретных требований дизайна его можно модифицировать, чтобы подчеркнуть или иным образом улучшить определенные характеристики плиты.
Гибкие доски изготовлены из менее жесткого материала, который допускает гораздо большее отклонение. Материал тактильно напоминает рулон пленки, а толщина доски обычно намного меньше стандартной жесткой доски. Несмотря на то, что они уже получили некоторое применение, есть надежда, что гибкие платы станут следующим шагом в развитии носимых технологий и устранят существующие плоские ограничения, присущие устройствам с жесткими платами.
Печатные платы с металлическим сердечником являются чем-то вроде ответвления от конструкций жестких плат с повышенной способностью рассеивать тепло по всей плате для защиты чувствительных схем. Этот стиль может быть вариантом для сильноточных конструкций для предотвращения теплового износа и выхода из строя.
Везде, где существует управляемый электромагнетизм, печатные платы формируют инфраструктуру для его поддержания. Конечно, печатные платы не возникают из ничего — их проектирование и производство само по себе является огромным инженерным делом.
Процесс проектирования печатной платы
Перед изготовлением печатной платы ее необходимо спроектировать. Это достигается с помощью инструментов САПР для проектирования печатных плат. Проектирование печатной платы разбито на две основные категории: схематический захват для создания соединения схем на схеме, а затем компоновка печатной платы для проектирования фактической физической печатной платы.
Разработка библиотечных CAD-деталей
Первым шагом является разработка библиотечных CAD-деталей, необходимых для проектирования. Это будет включать в себя схематические символы, имитационные модели, посадочные места для компоновки печатных плат и пошаговые модели для 3D-отображения печатной платы. Когда библиотеки будут готовы, следующим шагом будет создание логического представления схемы на схеме. Инструменты САПР используются для размещения символов на листе схемы, а затем их соединения для формирования схемы.
В то же время выполняется моделирование схемы, чтобы убедиться, что конструкция будет работать электрически так, как задумано. Как только эти задачи будут выполнены, инструменты схемы отправят свои данные о связности инструментам компоновки.
Компоновка
На стороне топологии проектирования печатной платы схемные соединения получаются и обрабатываются в виде цепей, которые соединяют вместе два или более контакта компонента. Имея на экране контур предполагаемой формы платы, дизайнер компоновки размещает посадочные места компонентов в правильных местах. Как только эти компоненты будут оптимально организованы, следующим шагом будет соединение цепей с выводами путем рисования дорожек и плоскостей между выводами. Инструменты САПР будут иметь встроенные в них правила проектирования, которые предотвращают соприкосновение следов одной цепи с другой цепью, а также определяют многие другие значения ширины и пространства, необходимые для полного проектирования.
После завершения разводки инструменты проектирования снова используются для создания производственных чертежей и выходных файлов, которые производитель будет использовать для сборки платы.
Проектирование и изготовление печатной платы представляет собой пошаговый процесс: создание схемы и моделирование, настройка расчетных сеток печатной платы и DRC, размещение компонентов, трассировка печатной платы, силовые плоскости и, наконец, сборка спецификации и сборка платы. . Следующий этап проектирования будет сосредоточен на этих шагах.
Как сделать печатную плату
Хотя проектирование и изготовление печатной платы можно описать в виде схемы, компоновки печатной платы, изготовления и сборки печатной платы, детали каждого шага очень сложны. Здесь мы рассмотрим некоторые из более конкретных аспектов каждого из этих шагов.
Создание схемы
Прежде чем приступить к проектированию платы с помощью инструментов САПР, необходимо убедиться, что проектирование библиотечных деталей завершено.
Для схемы это означает создание логических символов для частей, которые будут реализованы; резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, разъемы и интегральные схемы (ИС).
Когда эти детали готовы к использованию, начните с организации их на схематических листах в инструментах САПР. После того, как детали примерно размещены, можно начертить провода, представляющие связь между выводами схемных символов. Эти линии известны как цепи, и они могут представлять отдельные цепи или группы цепей для цепей памяти или данных. Во время захвата схемы части процесса должны перемещаться по мере необходимости, чтобы схема была разборчивой и четкой.
Моделирование схемы
После организации частей и цепей на схеме следующим шагом будет проверка того, что схема будет работать должным образом. Чтобы убедиться в этом, используйте моделирование схемы в программе моделирования с помощью инструмента Integrated Circuit Emphasis, также известного как SPICE.
Эти инструменты позволяют инженерам по печатным платам тестировать схемы, которые они проектируют, прежде чем создавать реальное оборудование. Таким образом, они могут сэкономить время и деньги, что делает эти инструменты неотъемлемой частью процесса проектирования печатных плат.
Настройка CAD-инструмента
Инструменты проектирования, используемые проектировщиками печатных плат, имеют множество различных возможностей, включая возможность установки правил проектирования и ограничений, которые предотвратят перекрытие отдельных цепей, сохраняя при этом правильное расстояние до различных объектов. Разработчику доступно множество дополнительных вспомогательных средств, таких как проектные сетки, которые помогают аккуратно и упорядоченно размещать компоненты и трассировать трассы.
Пример схемы, созданной с помощью OrCAD Capture
Компоненты компоновки
После правильной настройки базы данных проекта и информации о подключении к сети, импортированной из схемы, следующей задачей является физическая компоновка печатной платы.
Первым шагом является размещение посадочных мест компонентов на контуре платы в системе САПР. Каждое посадочное место будет иметь сетевые соединения, отображаемые в виде изображения «призрачной линии», чтобы показать дизайнеру, к каким частям они подключаются. Размещение этих деталей для обеспечения их наилучшей производительности с учетом возможности подключения, зон чрезмерного нагрева и электрических помех, а также других физических препятствий, таких как разъемы, кабели и монтажное оборудование, — задача, которую проектировщики приобретут с опытом. Требования к схеме сами по себе не являются единственным сдерживающим фактором: разработчики должны продумать размещение компонентов таким образом, чтобы изготовитель мог их наилучшим образом собрать.
Проложите печатную плату
После размещения компонентов (хотя их можно перемещать по мере необходимости) пришло время соединить цепи вместе. Это делается путем преобразования соединений резиновой сетки в нарисованные дорожки и плоскости.
Инструменты САПР содержат множество функций, которые позволяют проектировщику делать это, в том числе некоторые функции автоматической трассировки, которые значительно экономят время. При прокладке необходимо соблюдать большую осторожность, чтобы убедиться, что цепи имеют правильную длину для сигналов, которые они проводят, а также убедиться, что они не пересекают области с чрезмерным шумом. Это может привести к перекрестным помехам или другим проблемам с целостностью сигнала, которые могут ухудшить работу встроенной платы.
Обеспечить свободный путь обратного тока печатной платы
Обычно каждый активный компонент на плате (ИС и другие связанные компоненты) должен быть подключен к цепям питания и заземления. Этого легко добиться путем заливки областей или слоев твердыми плоскостями, к которым могут подключаться эти компоненты. Но проектирование силовых и заземляющих плоскостей не так просто, как кажется. Эти плоскости также выполняют важную работу по возвращению сигналов, маршрутизируемых с помощью трасс.
Если в плоскостях слишком много отверстий, вырезов или расщеплений, это может привести к тому, что эти обратные пути будут создавать много шума и ухудшать производительность печатной платы.
Окончательная проверка правил
Когда размещение компонентов, трассировка трасс, а также силовые и заземляющие слои завершены, проектирование вашей печатной платы почти завершено. Следующим шагом является запуск окончательной проверки правил и настройка другого текста и маркировки, которые будут нанесены шелкографией на внешние слои. Это поможет другим найти компоненты и пометить плату именами, датами и информацией об авторских правах. В то же время необходимо будет вывести чертежи, которые будут использоваться во время производства как для изготовления, так и для сборки окончательной платы. Разработчики печатных плат также будут использовать свои инструменты для оценки стоимости сборки платы.
Вот пример печатной платы, созданной с помощью OrCAD PCB Designer файлы данных на объект для изготовления.
Этот процесс включает в себя травление всех дорожек и плоскостей на различных металлических слоях и их сжатие вместе, в результате чего получается голая плата, готовая к сборке.
На сборочном предприятии плата загружается необходимыми компонентами и проходит различные процессы пайки в зависимости от типа используемых компонентов. Затем плата проверяется и тестируется, и конечный продукт готов к отправке.
Используйте инструменты для проектирования печатных плат
Процесс изготовления и сборки печатных плат является точным и требовательным. Чтобы построить плату так, чтобы ее схемы обеспечивали требуемую производительность, производителям нужны точные проектные данные для работы.
Инструменты для проектирования печатных плат должны иметь характеристики и функциональные возможности, необходимые для создания сложных конструкций. Это включает в себя специальные функции, которые помогают прокладывать сложные трассы для высокоскоростных цепей, и правила проектирования, которые можно легко настроить для зазоров в определенных областях.
Это также включает в себя наличие лучших инструментов моделирования, доступных для оптимизации процесса создания схемы, а также предоставление множества библиотечных деталей для работы. Хорошей новостью является то, что вам уже доступны инструменты для проектирования печатных плат, способные справиться с тем уровнем проектирования, о котором мы говорили. Рассмотрите систему проектирования печатных плат от Cadence для всех ваших потребностей в инструментах проектирования.
Ведущие поставщики электроники полагаются на продукты Cadence для оптимизации потребностей в мощности, пространстве и энергии для широкого спектра рыночных приложений. Если вы хотите узнать больше о наших инновационных решениях, поговорите с нашей командой экспертов или подпишитесь на наш канал YouTube.
Запросить оценку
Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты.
Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.
Подпишитесь на Linkedin
Посетите вебсайт
Больше контента от Cadence PCB Solutions
УЧИТЬ БОЛЬШЕ
Компания по производству печатных плат Quick Turn
Услуги
Наш комплексный процесс производства печатных плат — проектирование, изготовление и сборка — обеспечивает лучшие в своем классе решения для каждого проекта, обеспечивая непревзойденную ценность и качество для наших клиентов. Наш проверенный подход был тщательно отработан в течение 45 лет, чтобы постоянно обеспечивать своевременную доставку и абсолютную целостность продукта. Мы воплотим в жизнь ваше представление о быстрой разработке печатных плат — часто с круглосуточным обслуживанием. Независимо от того, предпочитаете ли вы использовать нашу систему онлайн-заказов или иметь специального представителя, который будет сопровождать вас на каждом этапе, наша команда экспертов превзойдет ваши ожидания.
Дизайн
Компания BAC обладает уникальной квалификацией для выполнения ваших проектов проектирования и компоновки печатных плат. Вы получаете выгоду от нашего многолетнего опыта проектирования и производства электрических печатных плат в различных отраслях с компаниями любого размера — от стартапов до предприятий из списка Fortune 500.
Подробнее
Производство
Мы устанавливаем стандарты инновационного, точного и качественного производства печатных плат. Наше предприятие площадью 30 000 квадратных футов в Инновационном районе Фремонт в Силиконовой долине производит печатные платы с высокой точностью и быстрой доставкой.
Читать далее
Сборка
Наслаждайтесь изготовлением и сборкой печатных плат «под ключ» в одном месте. Мы управляем всем процессом, поэтому вам не нужно. Изготовление печатных плат осуществляется собственными силами и посредством интегрированного рабочего процесса с нашими доверенными партнерами EMS, чтобы предоставить комплексное решение.
Подробнее
Ресурсы
Используйте наши стандартные и расширенные возможности для настройки базовых проверок конструкции, чтобы максимально повысить эффективность процесса производства печатных плат.
Подробнее
Получите максимум от вашей печатной платы. Легко оптимизируйте свой дизайн с помощью нашего онлайн-инструмента Panelizer и калькулятора массивов.
Подробнее
Мы превосходим ожидания отрасли и демонстрируем нашу приверженность самым высоким стандартам контроля качества и соответствию требованиям.
Подробнее
Выявляйте потенциальные производственные проблемы до того, как они возникнут, с помощью нашего БЕСПЛАТНОГО инструмента DFM Check. Просто загрузите файлы проекта печатной платы, чтобы получить мгновенный отчет DFM.
Узнать больше
Наше БЕСПЛАТНОЕ программное обеспечение для проектирования помогает производителям печатных плат быстро создавать индивидуальные схемы печатных плат.
Экспертиза не требуется! Просто следуйте простому пошаговому руководству.
Подробнее
Хотите знать, какая толщина подходит для вашего проекта? Ознакомьтесь с нашим руководством по 4- и 6-слойным стекам печатных плат.
Подробнее
Последние новости
Последние новости
Выбор подходящего производителя прототипа печатной платы для вашего электронного устройства
- 0 комментариев
Как выбрать производителя прототипа печатной платы для вашего электронного устройства Прототипирование является ключевым этапом в каждой крупной отрасли, и электронные устройства, безусловно, не являются исключением. Эффективный прототип действительно может помочь ускорить разработку продукции и снизить затраты. Читать…
Читать дальше
Спонсорство: автомобиль Illini Solar Car
- 0 комментариев
Bay Area Circuits верит в важность образования STEM и ценностей, поддерживающих ученых, инженеров и математиков завтрашнего дня. Мы стремимся помочь студентам расти профессионально в своей отрасли. Для этого мы спонсируем несколько коллегиальных клубов на основе проектов, …
Подробнее
Маршрутизация сигналов между слоями печатных плат
- 0 комментариев
Часть 1: Пример протекания тока сигнала электростатического разряда при переходе между слоями Аннотация: Печатная плата, печатная плата, сигнальные пути должны часто менять слои в стеке платы. При некоторых условиях это может вызвать проблемы. Пример ESD используется для…
Подробнее
Обзор Soldermak LPI и процесса производства печатной платы
- 4 Комментарии
