Плата электронная. Электронные платы: виды, структура и особенности производства

        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.

Сколько стоит печатная плата (PCB)?

Печатные платы могут стоить от 50 центов до 500 долларов за производство . Есть несколько факторов, которые производитель учитывает при определении стоимости печатных плат. Если вы собираетесь проектировать печатную плату, в этом руководстве приводятся факторы, которые могут увеличить или уменьшить стоимость печатной платы.

Какие факторы повлияют на стоимость печатных плат?

Материал (стоимость материала печатной платы)

Материалы, используемые при производстве печатных плат, определяют цену печатных плат. В зависимости от печатных плат они изготавливаются из различных композитных материалов, что потенциально увеличивает или снижает стоимость печатных плат. На рынке доступны три типа печатных плат: жесткие, гибкие и жестко-гибкие печатные платы.

Кроме того, размер платы может определять количество материалов, необходимых для проектирования печатной платы. Работа с меньшим количеством материалов может сократить материальные затраты. Другие факторы, которые следует учитывать при выборе материалов, включают температурную надежность, тепловые характеристики, механические свойства и характеристики сигнала. Все эти факторы являются неотъемлемой частью производительности и надежности печатных плат в экстремальных условиях.

Layer Amount

Существует общее мнение, что чем больше слоев на печатной плате, тем выше стоимость печатной платы. Увеличение количества слоев будет означать большее количество этапов производства, больше используемых материалов и больше времени на проектирование и производство, например, печатных плат.

Однако добавление двух слоев печатной платы не обязательно означает, что стоимость печатной платы удвоится. Вместо этого произойдет незначительное увеличение цены (обычно от 30% до 40%). Кроме того, дополнительные слои на уже многослойных печатных платах не обязательно могут привести к незначительному увеличению цены. Фактор стоимости, связанный с количеством слоев, зависит от сложности конструкции и от производителя к производителю.

В обратных ситуациях уменьшение количества слоев не означает снижения затрат на печатные платы, так как это может включать в себя сложные технологии и методы проектирования. Тем не менее, сложность и дизайн печатных плат остаются неизменными. Изменение стоимости печатной платы линейно зависит от количества слоев.

Размер

Размер печатной платы определяет ее стоимость. Больший размер означает больше места для добавления компонентов и схем по назначению. Большие печатные платы обычно дороги, поскольку они применимы в средних и крупных устройствах, например, печатной плате ноутбука или печатной плате промышленного оборудования.

Меньшие печатные платы часто дешевле и требуют меньшего количества компонентов для выполнения их предполагаемого варианта использования. Печатные платы меньшего размера используются в цифровых наручных часах. Размеры печатных плат отличаются от производителя, но вот три общих размера, используемых при производстве печатных плат:

• 457 x 610 мм (18 x 24 дюйма)
• 457 x 533 мм (18 x 21 дюйм)
• 533 x 610 мм (21 x 24 дюйма)

Важно отметить, что хотя размеры печатных плат различаются по цене, на стоимость печатной платы также влияет пространство, занимаемое каждым компонентом. Хотя производители признают размеры печатных плат, они основывают свои расходы на печатные платы на этих размерах. Таким образом, печатная плата небольшого, но большого объема (из-за большего количества компонентов на плате) будет дешевле, чем печатная плата большого объема, но небольшого объема.

Переходные отверстия

В зависимости от конструкции и технических требований для электронной платы могут потребоваться переходные отверстия, проходящие через все слои печатной платы. Переходные отверстия означают электрические соединения между различными слоями печатной платы. Via может быть относительно небольшим отверстием, проделанным в печатной плате, которое пересекает два или более соседних слоя.

Некоторые типы переходных отверстий основаны на количестве слоев, через которые они проходят. Это сквозные сквозные отверстия (которые проходят через все слои печатной платы), заглубленные переходные отверстия (которые находятся внутри печатной платы и, следовательно, не влияют на внешние слои) и переходные переходные отверстия (которые начинаются на одном внешнем конце и могут пересекать один слой или два без присоединения противоположной стороны печатной платы).

Переходные отверстия не влияют напрямую на стоимость печатных плат, поскольку они зависят от количества слоев на печатной плате и используемых переходных отверстий (как объяснялось выше).

Реле

Реле на печатных платах — это электрический переключатель, обеспечивающий правильное функционирование печатных плат и устройств. Схемы реле на печатных платах варьируются от электромагнитных реле до гибридных, тепловых и полупроводниковых реле.

Электромагнитные реле содержат электромагнит, который принимает электрические сигналы и преобразует их в механическое действие замыкания и размыкания цепи. Работа электромагнитного реле на печатной плате включает индукцию электромагнитного поля при проектировании печатной платы.

Когда на катушку реле подается электроэнергия, якорь перемещается, обеспечивая размыкание или замыкание контактов. Наконец, работа реле в цепи печатной платы может повлиять на стоимость печатной платы. Если для печатной платы требуется более одного реле, она будет рассчитана на большую мощность, что сделает ее более дорогой.

Трафареты

Стандартный трафарет печатной платы состоит из рамки трафарета, проволочной сетки и стальных листов. Трафареты для печатных плат часто называют стальной сеткой. Его основная функция заключается в нанесении паяльной пасты в нужном количестве на печатные платы.

Многие отверстия в трафарете соответствуют позициям, которые должны быть напечатаны на печатной плате. При использовании печатная плата помещается под трафарет, затем паяльная паста аккуратно заливается в печатную плату через специальное отверстие в трафарете. Если отверстия не препятствуют отложению пасты, на печатной плате будет откладываться больше пасты.

Существуют различные виды трафаретов для печатных плат, включая лазерные трафареты, трафареты для электрополировки, ступенчатые трафареты, трафареты для склеивания, трафареты для никелирования, гальванопластики и трафареты для травления. У них разные режимы работы, и ваш выбор трафарета печатной платы может увеличить или уменьшить ваши затраты на печатную плату.

Шелкография

Шелкография — это дополнительный процесс в производстве печатных плат. Это слои чернильных следов, используемые для идентификации компонентов схемы, контрольных точек, предупреждающих символов, меток и т. д. Подробная шелкография печатных плат может помочь производителям и потребителям идентифицировать конкретные компоненты печатных плат.

Однако использование шелкографии на печатных платах необязательно. Если вы не выберете шелкографию в процессе проектирования печатной платы, затраты на печатную плату снизятся. Основываясь на потребностях клиентов в добавлении шелкографии, различные бренды потенциально могут увеличить стоимость печатных плат. Тем не менее, многие производители предоставляют шелкографию бесплатно.

Электрические компоненты

Количество электронных компонентов на печатной плате может как увеличить, так и уменьшить стоимость печатной платы. Это пригодится при проектировании печатной платы; на печатной плате применяется меньше компонентов. Меньшее количество компонентов означает меньшую стоимость производства таких печатных плат и наоборот.

При определении стоимости печатных плат необходимо понимать цепочку спроса и предложения конкретных электрических компонентов. Дефицит сырья или дефицит компонентов на рынке может сделать такие детали дорогими и увеличить стоимость печатной платы.

Испытание

Испытание печатных плат — это важный процесс, который должны выполнять производители печатных плат, чтобы предотвратить отгрузку ненадежных или недостаточных печатных плат. Есть несколько тестов, которые производители проводят, чтобы убедиться, что они отправляют печатные платы потребителям. Однако наиболее продвинутым тестом является внутрисхемное тестирование (ICT).

ICT нацелен на покрытие почти всех компонентов на печатных платах, включая резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы, транзисторы, предохранители, переключатели и диоды. Обширный тест, такой как ICT, стоит дорого, но если вы производите массивные печатные платы, цена таких тестов оправдана. Тест ICT занимает менее минуты, что быстрее, чем традиционные тесты.

Рабочая сила

Стоимость производства печатных плат имеет важное значение при рассмотрении вида рабочей силы. Выбор высококвалифицированной рабочей силы увеличит ваши затраты на рабочую силу и затраты на печатные платы.

В зависимости от количества слоев или материала, необходимого для проектирования вашей печатной платы, стоимость рабочей силы, квалифицированной или неквалифицированной, будет зависеть. Если вы хотите, чтобы ваш труд по проектированию и сборке печатных плат был рентабельным, вы можете использовать низкоквалифицированную рабочую силу и накладные расходы.

Ожидаемое время оборота

Время оборота включает время, необходимое для завершения производственного процесса и удовлетворения запроса покупателя.

Существует обратная зависимость между ожидаемым временем выполнения работ и затратами на печатные платы. Если печатные платы требуются в более короткие сроки, затраты будут увеличиваться, так как больше труда и дизайнеров привлекаются для обеспечения проектирования, производства и доставки печатных плат клиентам в сокращенные сроки.

Однако, если ожидаемое время оборота не является фиксированным или стандартным, стоимость печатных плат останется неизменной или станет дешевле. Обратите внимание, что время заказа и доставки влияет на цену вашей печатной платы. Вы должны платить больше, если хотите, чтобы ваша печатная плата была доставлена ​​как можно скорее.

Количество

Простая экономическая теория показывает, что чем больше заказано товаров (особенно оптовых заказов), тем ниже стоимость единицы товара. При стандартном проектировании и производстве печатных плат производители имеют фиксированную цену за квадратный дюйм для каждого заказанного количества.

Однако, когда клиенту нужны оптовые заказы печатных плат, производитель может предложить переменную стоимость за квадратный дюйм. Другие факторы, такие как сложность конструкции, используемый материал и компоненты, могут повлиять на цену печатной платы независимо от количества.

Упаковка

Упаковка печатных плат может быть верным способом увеличить срок службы продукта. Кроме того, упаковка, используемая в печатных платах, может обеспечить некоторую защиту. Крайне важно разрабатывать и использовать упаковку только для определенных целей.

Упаковочные материалы должны быть дешевыми, прочными и долговечными для вашего проекта. Если вы используете дорогой упаковочный материал, вы можете превысить свой бюджет и, следовательно, увеличить затраты на печатные платы.

Гибкая печатная плата Стоимость

Сырьем для гибких печатных плат является полиэфирная пленка или полиэфирамид; Их характеристики включают в себя тонкость, высокую плотность сборки, более высокую гибкость, а также способность сгибаться и складываться, что необычно для жестких печатных плат.

Они могут выдерживать многократное скручивание, изгибы и сгибы, сохраняя при этом свою работоспособность, обеспечивая хорошее рассеивание тепла. На стоимость гибких печатных плат влияет множество факторов.

• Гибкие материалы для печатных плат: Используемые материалы включают ПЭТ и ПИ. Их толщина колеблется от 0,0125 мм до 0,10 мм, а толщина меди колеблется от одной трети до трех унций. У них
• Слои: гибкие печатные платы делятся на односторонние, двусторонние и многослойные гибкие. Односторонняя гибкая печатная плата проста в проектировании и производстве, за ней следуют двусторонние гибкие печатные платы. Многослойная гибкая печатная плата является самой дорогой и требует большего количества производственных процессов.
• Ожидаемое время выполнения работ: чем более срочно необходимо произвести гибкие печатные платы, тем выше затраты.

Прочие факторы включают использование панелей, размер и объем гибких печатных плат, различия в географических регионах и отделку поверхности, влияющие на цену гибких печатных плат.

Жесткая гибкая печатная плата Стоимость

Жестко-гибкие печатные платы представляют собой гибридные платы, состоящие из внутреннего гибкого и внешнего жесткого слоев. Жестко-гибкие печатные платы примерно в семь раз дороже, чем традиционные жесткие печатные платы. Диапазон цен Эта цена определяется типом требуемого сырья.

Несмотря на то, что в печатных платах Rigid-Flex используются материалы, общие для жестких и гибких печатных плат, такие как многослойная сердцевина, медная фольга, ламинаты (гибкие), препрег, связующие слои и покровные слои, в процессе проектирования существуют явные различия.

Нетекучие препреги являются жизненно важным компонентом для успешного проектирования печатных плат Rigid-Flex. Препреги без текучести обычно стоят дороже, чем традиционные препреги из FR4 и полиимида (до десяти раз дороже).

Нетекучие препреги представлены в двух вариантах (106 и 1080) и представляют собой тонкие стеклоткани. Это ограничение мешает производителям гибко-жестких печатных плат использовать более дешевые и более толстые ткани, чем традиционные утилиты для жестких печатных плат.

Кроме того, гибко-жесткие печатные платы разделяют отдельные компоненты перед окончательной сборкой частей в последнюю плату. Этот процесс еще больше увеличивает сложность процесса проектирования и схемы, тем самым увеличивая стоимость.

Производительность гибко-жестких печатных плат увеличивает общую стоимость. Комбинирование разнородных материалов с разными характеристиками стабильности требует опыта, специализированного оборудования и программных инструментов. В результате производительность гибко-жестких схем снижается по сравнению с традиционными жесткими или гибкими схемами.

Как снизить стоимость печатных плат на печатных платах

Как производитель, снижение затрат на печатные платы на печатных платах при сохранении оптимальной производительности имеет важное значение. Как потребители, необходимо учитывать факторы, которые могут минимизировать конечные затраты на печатные платы, чтобы не разориться.

• Количество несушек: чтобы снизить затраты, уменьшите количество несушек, где это возможно
• Выбор материала: у некоторых материалов есть заменители с такими же характеристиками, которые дешевле и помогают снизить стоимость печатных плат, например, CEM-3 вместо FR-4.\
• Выбор отделки: выбирайте более доступные альтернативы для снижения затрат на печатные платы. Например, используйте оловянно-свинцовое покрытие вместо SMOBC и химическую золотую пластину вместо селективной золотой пластины.
• Конструктивные допуски: жесткие допуски часто увеличивают стоимость печатных плат. Так, размеры и допуск должны быть максимальными.
Формат панели
• : дизайн печатной платы может увеличить или уменьшить стоимость печатной платы. Убедитесь, что все печатные платы имеют формат панели. Кроме того, используйте прямые линии и выберите пуансон там, где это необходимо.

Сколько стоит печатная плата за квадратный дюйм?

Средняя цена печатной платы колеблется от 0,02 до 0,05 доллара за квадратный дюйм. На стоимость печатной платы могут повлиять десятки факторов. Все эти факторы имеют линейную зависимость от стоимости печатных плат.

Стоимость квадратного дюйма печатной платы напрямую зависит от размера платы, объема, количества слоев и сложности платы. Кроме того, необходимо уменьшить количество электрических компонентов на печатной плате, чтобы свести к минимуму затраты на печатные платы.

Оптовая стоимость печатных плат

Стоимость оптовых плат колеблется от 1 до 500 долларов. Хотя эти затраты варьируются от производителя к производителю, оптовые цены на печатные платы относительно дешевле. Однако покупка печатных плат по оптовой цене выгодна, если вы планируете купить значительное количество печатных плат.

Заключение

Печатные платы являются основой электроники. Несмотря на их сложность и дизайн, необходимо знать, сколько они стоят. В этом руководстве представлены факторы, которые следует учитывать при покупке или изготовлении печатной платы.

Очень важно учитывать эти факторы, поскольку вы можете оптимизировать свои проекты печатных плат в соответствии с вашим бюджетом. Кроме того, в этом руководстве подробно описаны различные типы печатных плат и их стоимость для потребителей, которые хотят знать, какие виды печатных плат доступны на рынке.

Вы ищете определенный тип печатной платы? Или есть факторы, которые вы хотите определить, влияют ли они на стоимость печатных плат? Пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте или в службу поддержки, и мы с радостью дадим вам квалифицированный ответ.

Что такое печатная плата? | Altium

Что такое печатная плата? Печатная плата (PCB) — это электронная сборка, в которой используются медные проводники для создания электрических соединений между компонентами. Печатные платы обеспечивают механическую опору для электронных компонентов, так что устройство может быть установлено в корпусе. Проект печатной платы должен включать в себя определенный набор шагов, которые соответствуют производственному процессу, упаковке интегральной схемы и структуре чистой печатной платы.

Проводящие элементы на печатных платах включают медные дорожки, контактные площадки и проводящие плоскости. Механическая структура состоит из изоляционного материала, ламинированного между слоями проводников. Вся конструкция покрыта непроводящей маской для пайки, а поверх маски для пайки нанесен шелкографический материал, чтобы обеспечить легенду для электронных компонентов. После того, как эти этапы изготовления завершены, голая плата отправляется в сборку печатной платы, где компоненты припаяны к плате, и PCBA может быть протестирована.

Дизайн печатных плат превратился в отдельную вертикаль в электронной промышленности. Печатные платы играют важную роль, поскольку они обеспечивают электрические соединения между компонентами, жесткую опору для крепления компонентов и компактный корпус, который можно интегрировать в конечный продукт. Даже самая простая печатная плата должна быть тщательно спроектирована с использованием специализированных пакетов программного обеспечения, а лучшее программное обеспечение может помочь довести проект от концепции до производства. В этой статье мы более подробно рассмотрим значение печатной платы, описание ее конструкции и некоторые важные моменты, которые необходимо понимать при проектировании печатных плат.

ALTIUM DESIGNER

Самый мощный, современный и простой в использовании инструмент для проектирования печатных плат для профессионального использования.

Все печатные платы состоят из чередующихся слоев проводящей меди со слоями электроизоляционного материала. В процессе производства внутренние медные слои протравливаются, оставляя следы меди, предназначенные для соединения компонентов на печатной плате. Несколько вытравленных слоев ламинируются последовательно до тех пор, пока не будет завершена сборка печатной платы. Это общий процесс, используемый при изготовлении печатных плат, при котором голая плата формируется перед прохождением через процесс сборки печатной платы.

Прежде чем мы сможем объяснить конструкцию печатной платы, лучше понять, откуда взялись печатные платы. В прошлом электроника проектировалась и собиралась из небольших интегральных схем и дискретных компонентов, которые соединялись вместе с помощью проводов. Сегодня стандартные конструкции могут иметь компоненты с большим количеством выводов с множеством интегральных схем и очень маленькими пассивными компонентами, что делает невозможным ручное соединение компонентов вместе припаянными проводами. Вместо этого медные соединения наносятся непосредственно на изолирующие подложки для формирования электрических соединений, а процессы производства печатных плат развивались вместе со структурными требованиями к электронным блокам и межсоединениям. Многие из современных устройств представляют собой усовершенствованные конструкции HDI с тысячами подключений и несколькими электрическими интерфейсами, которые питают все, от смартфонов до мониторов сердечного ритма и ракет.

До появления печатных плат компоненты упаковывались путем прикрепления отдельных проводов к компонентам и путем крепления компонентов к жесткой подложке. Первоначально эта оригинальная подложка представляла собой материал, называемый бакелит, который использовался для замены верхнего слоя на листе фанеры. Токопроводящие дорожки были образованы путем припайки металлических компонентов к проводам, а более крупные схемы могли содержать множество электронных компонентов с большим количеством проводов. Количество проводов было настолько велико, что они могли запутаться или занимать большое пространство внутри конструкции. Отладка была сложной, а надежность страдала. Производство также было медленным, когда несколько компонентов и их проводные соединения спаивались вручную.

Типы печатных плат

В предыдущем разделе я сосредоточился на типичных печатных платах, которые собираются на жестких подложках, поскольку они наиболее распространены. Однако существуют и другие типы печатных плат, которые изготавливаются из различных материалов. Наиболее распространены следующие типы:

• Односторонняя — Компоненты этой платы установлены только на одной поверхности. Задняя поверхность обычно полностью медная (шлифованная) и покрыта паяльной маской.
• Двусторонний — Этот тип печатной платы имеет компоненты, установленные на обеих поверхностях. Каждая поверхность определяется как сигнальный слой в стеке печатной платы, поэтому поверхности будут содержать дорожки, передающие сигналы между компонентами.
• Многослойные печатные платы — Эти платы имеют проводники на внутренних слоях, которые передают электрические сигналы между компонентами, или внутренние слои могут быть проводящими плоскими слоями. Многослойные печатные платы могут быть односторонними или двусторонними.
• Жесткие печатные платы — Эти платы изготовлены и собраны на основе жесткого ламината, такого как стекловолокно, пропитанное эпоксидной смолой класса FR4. Также доступны другие типы жестких ламинированных материалов, которые обеспечивают различные свойства материала для использования в некоторых специализированных приложениях.
• Жестко-гибкие печатные платы — Жестко-гибкие печатные платы используют гибкую полиимидную ленту, которая соединяет две или более жестких секций в сборке печатной платы. Гибко-жесткая плата может использоваться, когда в конструкции должен быть какой-либо подвижный элемент, например, складной или гнущийся корпус.
• Гибкие печатные платы — Полностью гибкие печатные платы не содержат жестких материалов и полностью изготовлены из гибких полиимидных лент. На этих платах могут быть установлены и припаяны компоненты, как на жестких и гибко-жестких печатных платах.
• Печатные платы с металлическим сердечником — в этих платах используется металлическая пластина в основном слое (обычно из алюминия), чтобы обеспечить гораздо большую жесткость и рассеивание тепла, чем в обычных жестких печатных платах. Процесс изготовления печатной платы с металлическим сердечником сильно отличается от стандартного процесса изготовления жесткой печатной платы, и есть несколько моментов проектирования, которые необходимо учитывать для обеспечения решаемости. Эти платы распространены в мощном освещении и некоторых промышленных приложениях.
• Керамические печатные платы — эти платы менее распространены и используются в приложениях, требующих очень высокой теплопроводности, чтобы плата могла рассеивать большое количество тепла от компонентов.

Процессы изготовления и сборки этих типов печатных плат различаются, но современное программное обеспечение ECAD может помочь разработчикам создать любую из этих плат, если в программном обеспечении применяются правильные правила проектирования печатных плат.

На изображении выше у нас есть более старая печатная плата, в которой для обеспечения требуемой функциональности в основном используются сквозные компоненты. Современные печатные платы перешли на компоненты, в основном для поверхностного монтажа (SMD), поскольку они более полезны в двухслойных конструкциях с высокой плотностью. Компоненты SMD в настоящее время являются стандартным типом компонентов, используемым в большинстве приложений, требующих небольшого форм-фактора, низкой мощности и низкой стоимости. Однако в некоторых приложениях по-прежнему используются сквозные компоненты, поскольку они более надежны и их проще собирать, в том числе вручную. На изображении ниже показан пример современной печатной платы с компонентами SMD высокой плотности.

Структура и применение печатных плат

Многие важные рабочие характеристики печатной платы определяются компоновкой или расположением слоев в печатной плате. Набор слоев состоит из чередующихся слоев проводящего и изоляционного материала, а также чередующихся слоев сердечника и препрега (два типа диэлектриков, используемых в наборе слоев). Диэлектрические и механические свойства сердечника и препрега будут определять надежность и целостность сигнала/мощности в конструкции, и их следует тщательно выбирать при проектировании приложений с высокой надежностью. Например, военные и медицинские приложения нуждаются в высоконадежных конструкциях, которые могут быть развернуты в суровых условиях, а печатная плата для телекоммуникационной системы может потребовать ламинированного ПТФЭ с низкими потерями в небольшом корпусе.

Пример стека печатной платы показан ниже. В этом примере стек реализует 4-уровневую структуру с двумя внутренними плоскими слоями (L02_GND для земли и L03_PWR для питания). Этот тип стека подходит для устройств IoT, облегченных встроенных систем и многих других конструкций, использующих высокоскоростные протоколы. Расположение внутренней плоскости помогает обеспечить целостность питания, а также обеспечивает некоторую защиту от внешних электромагнитных помех. Слои внутренней плоскости также обеспечивают согласованную опорную точку для сигналов с регулируемым импедансом. Этот тип стека типичен для многих конструкций и часто является отправной точкой для многих современных печатных плат.

Пример совмещенного чертежа, созданного с помощью Draftsman в Altium Designer.

Определение топологии печатной платы

Прежде чем двигаться дальше, важно определить, что такое топология печатной платы, с этим термином вы будете часто сталкиваться. Это чертеж САПР, показывающий расположение всех элементов, которые появятся на собранных печатных платах. Это включает в себя все компоненты и медь, которые появятся на обеих сторонах печатной платы. В следующем разделе мы шаг за шагом рассмотрим создание макета печатной платы.

Это не следует путать с конструкцией печатной платы, которая похожа на компоновку печатной платы, но представляет собой простую версию, разработанную без добавления электрических компонентов.

Когда приходит время начинать новый дизайн, печатные платы проходят несколько этапов. Печатные платы производственного уровня разрабатываются с использованием программного обеспечения ECAD или приложения САПР, которое включает в себя множество утилит, предназначенных для проектирования и компоновки печатных плат. Программное обеспечение ECAD создано, чтобы помочь проектировщикам выполнить определенный процесс проектирования печатной платы, начиная с основных электрических чертежей и заканчивая подготовкой производственного файла. Разработка печатной платы следует основному процессу:

1. Начальная разработка — На этом этапе выбираются основные компоненты и обычно создаются некоторые базовые принципиальные схемы, чтобы можно было спроектировать функциональность платы.
2. Сбор схем — На этом этапе программное обеспечение ECAD используется для преобразования простых принципиальных схем в электронные чертежи, определяющие электрические соединения между компонентами. Схемные символы используются для обозначения компонентов в конструкции.
3. Выбор материала и проектирование компоновки печатной платы — На этом этапе выбираются многослойные материалы, и компоновка разрабатывается с учетом потребности в плоских слоях, сигнальных слоях, выделенных каналах маршрутизации и конкретных свойствах материалов.
4. Размещение компонентов — После задания формы платы и импорта компонентов в новую топологию печатной платы компоненты размещаются в топологии в соответствии с механическими требованиями проекта.
5. Маршрутизация — После того, как размещение компонентов утверждено, пришло время проложить трассы между компонентами. Инструменты маршрутизации в программном обеспечении ECAD используются для установки геометрии трассы, которая может быть определена на этом этапе с целью обеспечения контроля импеданса (для высокоскоростных сигналов).
6. Обзор и проверка проекта — После завершения трассировки рекомендуется проверить и оценить проект, чтобы убедиться в отсутствии ошибок или нерешенных проблем. Это можно сделать с помощью ручной проверки или с помощью инструментов моделирования после компоновки.
7. Подготовка к производству — После завершения проектирования наступает время подготовки к производству путем создания стандартных производственных файлов. Эти файлы используются в автоматизированном производственном и сборочном оборудовании.

Если вы хотите легко пройти все эти этапы процесса проектирования печатных плат с электроникой, вам необходимо использовать лучшее программное обеспечение для проектирования с интуитивно понятным пользовательским интерфейсом и полным набором функций проектирования печатных плат.

Используйте Altium Designer для создания печатных плат

Лучшее в отрасли программное обеспечение ECAD должно быть простым в использовании и освоении, а также должно включать в себя полный набор функций проектирования. Altium Designer — единственное приложение, которое включает в себя все в одной программе, для завершения проектирования и подготовки его к производству не требуются внешние программы.

• Altium Designer предоставляет все необходимое для воплощения ваших идей в жизнь. В Altium Designer вы можете создавать что угодно, от простых односторонних плат до сложной электроники высокой плотности.
  Узнайте больше об интегрированных инструментах Altium Designer для проектирования печатных плат.
Пользовательский интерфейс
• Altium Designer построен на интегрированном механизме правил проектирования, который обеспечивает совместную работу ваших проектных функций в одной программе.
  Узнайте больше об интерфейсе проектирования печатных плат в Altium Designer.