Печатные платы - невидимые герои нашей технологичной жизни. Без этих тонких пластинок схемотехники не работало бы практически ни одно электронное устройство вокруг нас. Давайте разберемся, что представляют собой печатные платы и почему они так важны.
Что такое печатная плата (PCB) и зачем она нужна
Печатная плата или PCB (printed circuit board) - это основа большинства современных электронных устройств. Это плата из изоляционного материала, на поверхности которой специальным образом нанесены проводники и контактные площадки для компонентов. Печатные платы служат для соединения электронных компонентов - микросхем, резисторов, конденсаторов и др. - и создания законченных электрических схем.
Изобретение печатных плат в 50-х годах XX века стало настоящей революцией в развитии радиоэлектроники. До этого электронные схемы собирали на монтажных панелях - громоздких основаниях с отверстиями, в которые вставлялись ламповые панели и провода. Появление компактных печатных плат позволило значительно уменьшить размеры электронных устройств.
Печатная плата является фундаментом, на котором строится вся современная электроника.
Сегодня практически ни одно электронное устройство не обходится без печатной платы или нескольких плат. Они используются в компьютерах, телефонах, телевизорах, бытовой технике, автомобилях, военной технике и т.д. Печатные платы выполняют следующие функции:
- Электрически соединяют компоненты схемы
- Распределяют питание по схеме
- Отводят тепло от компонентов
- Предохраняют схему от внешних воздействий
По сравнению с монтажом компонентов на отдельных проводах, печатные платы имеют ряд преимуществ:
- Компактность конструкции
- Высокая механическая прочность
- Возможность автоматизированного производства
- Удобство монтажа и демонтажа компонентов
- Надежность электрических соединений
- Простота диагностики неисправностей
Без этого важного изобретения современная радиоэлектроника просто не смогла бы развиваться. Печатные платы позволили сделать электронные устройства компактнее, дешевле и надежнее.
Основные компоненты и материалы для производства печатных плат
Любая печатная плата состоит из нескольких основных компонентов:
- Диэлектрическая подложка (основание платы)
- Проводники (дорожки и контактные площадки)
- Диэлектрическое покрытие проводников (маскировка)
- Контактные площадки под компоненты
- Монтажные и переходные отверстия
- Паяльная маска
Рассмотрим подробнее, из каких материалов изготавливаются эти основные составляющие печатной платы.
Подложка
В качестве материала подложки чаще всего используется стеклотекстолит - стекловолокно, пропитанное эпоксидной смолой. Стеклотекстолит обладает рядом ценных свойств: тепло- и влагостойкость, механическая прочность, стабильность размеров при нагреве. Кроме того, применяются подложки из гетинакса, керамики, стеклопластика и других материалов. Выбор зависит от требований к электрическим параметрам платы и условий ее эксплуатации.
Проводники
В качестве материала для проводников чаще всего используется медь. Медь обладает хорошей электропроводностью и технологичностью. В некоторых случаях применяются проводники из алюминия, серебра, золота.
Толщина проводников зависит от максимального тока, который будет протекать по ним. Чем выше ток, тем толще должны быть проводники, чтобы не перегреваться. Типовые толщины медных проводников составляют 35-70 микрон.
Диэлектрическое покрытие
Проводники печатной платы покрывают специальным лаком или краской, чтобы изолировать их друг от друга. В качестве покрытия используются различные материалы: эпоксидные, акриловые, полиуретановые смолы. Толщина покрытия - от 25 до 75 микрон.
Остальная часть статьи будет дописана позже.
Продолжаем рассматривать основные компоненты печатной платы.
Контактные площадки
Контактные площадки предназначены для пайки выводов электронных компонентов. Их форма и размер подбираются исходя из типа устанавливаемых компонентов. Например, для чип-компонентов используются мелкие квадратные площадки, а для крупных силовых элементов - большие прямоугольные.
Материал площадок обычно медный, покрытый сверху слоем припоя (олово, свинец, серебро) для лучшего смачивания и пайки.
Монтажные и переходные отверстия
Отверстия на печатной плате бывают двух типов:
- Монтажные - для установки и пайки выводных компонентов
- Переходные (металлизированные) - для электрических соединений между слоями многослойной платы
Диаметр отверстий обычно составляет 0,3-2 мм. Металлизированные отверстия по внутренней поверхности покрыты проводящим материалом.
Паяльная маска
Для качественной пайки печатной платы на медные контактные площадки наносится тонкий слой припоя. Это делается с помощью специальных паяльных масок из воска или фоторезиста.
Паяльная маска защищает участки платы, куда не должен попадать припой. Она наносится по определенному рисунку, соответствующему расположению площадок.
Маркировка печатной платы
На готовую печатную плату наносится маркировка, которая включает:
- Название, логотип или код производителя
- Название изделия, товарный знак
- Серийный номер
- Дату производства
Маркировка наносится шелкотрафаретной печатью. Она позволяет идентифицировать плату при монтаже и эксплуатации.
