Как печатают платы на заводе?

Стремительное развитие технологий в современном мире подразумевает изобретение новых электронных устройств. В их основе лежат печатные платы. Технология изготовления печатных плат определяет корректность функционирования электроники. Плата объединяет все электронные элементы устройства в сеть, гарантируя его функциональность и работоспособность.

Создание печатных плат – сложная и высокотехнологичная операция, которая включает в себя несколько этапов:

Проектирование платы: перед началом производства разрабатывается дизайн платы, включая размещение компонентов, соединительные дорожки и другие элементы. На этом этапе используются специализированные программы для проектирования электронных схем;
Изготовление шаблона: с помощью фотолитографических методов создается фотошаблон, который используется для нанесения медных дорожек на плату;
Печать медных дорожек: нанесение слоя меди на поверхность платы одним из нескольких способов, включая гальваническое осаждение, процесс фототравления и металлизацию;
Фрезерование и обработка платы: после нанесения медных дорожек плата подвергается фрезерованию или обработке для удаления излишков меди для придания требуемой формы;
Нанесение компонентов: размещение и припайка электронных терморегуляторов, микросхем, резисторов, конденсаторов и другие. Выполняется вручную или автоматически с использованием специализированных машин для монтажа поверхностного монтажа (SMT) или традиционного монтажа с отверстиями (THM).
Пайка: после размещения компонентов они должны быть надежно припаяны к плате с использованием паяльной пасты и печи для пайки.
Тестирование и контроль качества: после сборки плата подвергается тестированию для обнаружения дефектов и проверки корректности работы всех компонентов.
Упаковка и доставка: после успешного тестирования платы упаковываются и готовятся к доставке или установке в устройство.

Разные заводы придерживаться различных технологий и методов в зависимости от объемов производства и требований заказчика, приобретающего электронику на заказ. Процесс изготовления печатных плат требует высокой степени автоматизации и точности, чтобы обеспечить высокое качество и надежность электронных устройств.

Разновидности печатных плат

Существуют несколько разновидностей печатных плат, каждая из которых предназначена для конкретных целей. К наиболее распространенным видам относятся:

Однослойные: имеют один слой медных дорожек, расположенных на лицевой стороне пластины. Используются в простейших устройствах с низкой плотностью компонентов и невысокими требованиями к техническим характеристикам.
Двухслойные: имеют два слоя медных дорожек, расположенных на обеих сторонах платы. Допускают обустройство более сложных схем с повышенной плотностью компонентов.
Многослойные: в них используются три или более слоев меди, разделенных диэлектриками. Позволяют создавать сложные и высокоплотные схемы с большим количеством компонентов. Используются в электронике высоких технологий, такой как компьютеры и смартфоны.
Гибкие: изготавливаются из гибких материалов, таких как полиимид или полиэфир, что позволяет им принимать сложные формы. Используются в медицинской и авиационной технике, а также в устройствах, которые требуют гибкости.
Металлокерамические: медные дорожки в них размещаются на специальных металлических подложках, что обеспечивает хороший теплоотвод. Они используются в высокомощных электронных устройствах, таких как светодиодные светильники.
Высокочастотные платы применяются при производстве радио- и микроволновой техники. Они имеют специальную структуру и материалы для минимизации потерь сигнала.

Выбор конкретной разновидности платы зависит от требований к устройству, размером бюджета и техническими характеристиками. Каждая из перечисленных разновидностей имеет свои уникальные преимущества и ограничения, что делает их подходящими для различных видов электроники.

Из чего изготавливают печатные платы?

Печатные платы изготавливаются из диэлектрических материалов. К наиболее распространенным основам для создания печатных плат относят:

Фенольная бумага: наиболее дешевый материал, состоит из слоев фенольной бумаги, пропитанных смолой. Обладает хорошей электроизоляцией, но его механические характеристики и теплоотвод ограничены.
Стеклотекстолит: самый распространенный материал, состоит из слоев стеклоткани, пропитанных эпоксидной смолой. Он обладает отличными электроизоляционными и механическими характеристиками, а также хорошей теплоотводностью. Может быть двухслойным, многослойным или гибким;
Полиимид: используется для гибких плат, обладает высокой теплоустойчивостью и гибкостью, что делает его подходящим для производства электроники, где требуется гибкость и высокая температурная стойкость.
Металлокерамика: применяется при изготовлении плат для LED-светильников. Медные дорожки располагаются на керамической подложке, что обеспечивает хорошую теплоотводность.
Политетрафторэтилен: обладает химической стойкостью и низким коэффициентом диэлектрической проницаемости. Используется при производстве высокочастотных плат.
Керамика: алюминиевые нитриды или боронитриды обеспечивают высокую теплоотводность и используются в производстве высокочастотных плат.

Выбор материала зависит от требований к плате, ожидаемых механических свойств, теплоотводности и бюджета проекта.

Методы изготовления

Методы производства печатных плат:

комбинированный позитивный метод;
полуаддитивный метод с дифференциальным травлением;
метод попарного прессования;
метод металлизации сквозных отверстий;
методом послойного наращивания.

Этапы изготовления

Создание печатных плат – это многоэтапный процесс, который включает в себя:

проектирование: подразумевает создание схемы и макета с использованием специализированных программ для проектирования электронных схем;
подготовка шаблона: после завершения проектирования создается шаблон с описанием количества слоев платы, местоположения компонентов, дорожек и других деталей;
изготовление фотошаблона: создается маска или фотошаблон, который используется для передачи дизайна на плату;
производство основы из различных материалов: она подвергается ламинации и нарезке, чтобы создать базу нужной формы и размера;
печать медных слоев: нанесение слоев производится химическим осаждением меди или ламинированием медной фольги на поверхность;
фотоэкспонирование и проявление: в процессе создается образ дорожек и контуров на медном слое, плата проявляется, удаляется нереактивный фоторезист;
травление: медные слои травятся химическим методом, травля удаляет медь в местах, где фоторезист был удален, оставляя только нужные дорожки и контуры;
сверление: высверливаются отверстия для монтажа компонентов и соединения слоев, что реализуется механически или лазером;
нанесение защитного слоя для предотвращения окисления меди и обеспечения легкости припайки компонентов;
нанесение паяльной маски, которая покрывает все, кроме областей, где должны быть припаяны компоненты;
печать и монтаж компонентов;
тестирование и контроль качества для подтверждения корректной работы электронного элемента и исключения дефектов.

Процесс изготовления печатных плат – сложная многоэтапная задача. Платы используются во множестве областей, включая электронику, медицину, авиацию и другие отрасли, и их качество играет ключевую роль в надежности и производительности современной техники. Точность, автоматизация и строгий контроль качества являются важными аспектами в процессе создания печатных плат.