Печатная плата ( PCB ) — важный электронный компонент, служащий опорной структурой для электронных компонентов и носителем для электрических соединений. Она называется «печатной» платой, потому что изготавливается с использованием технологий электронной печати. Печатные платы являются одним из важнейших компонентов в электронной промышленности. Практически каждое электронное устройство, от небольших предметов, таких как цифровые часы и калькуляторы, до крупных систем, таких как компьютеры, средства связи и военные системы вооружения, использует печатные платы для электрического соединения интегральных схем и других электронных компонентов.
Печатная плата состоит из изолирующей подложки, соединительных проводов и контактных площадок для сборки и пайки электронных компонентов, выступая одновременно в качестве проводящих путей и изолирующей основы. Она может заменить сложную проводку для обеспечения электрических соединений между различными компонентами, упрощая процессы сборки и пайки, снижая трудозатраты, связанные с традиционными методами проводки, и значительно уменьшая трудозатраты. Кроме того, печатные платы помогают уменьшить габариты устройств, снизить себестоимость продукции и повысить качество и надежность электронного оборудования. Они обеспечивают хорошую стабильность качества продукции и могут быть стандартизированы по конструкции, что облегчает механизацию и автоматизацию производства. Более того, полностью собранная и протестированная печатная плата может служить независимой запасной частью, упрощая замену и обслуживание целых изделий.
Первоначально печатные платы изготавливались из бумажных ламинатов с медным покрытием. С появлением полупроводниковых транзисторов в 1950-х годах спрос на печатные платы резко возрос. Быстрое развитие и широкое применение интегральных схем привели к уменьшению размеров электронных устройств с увеличением плотности и сложности схем, что потребовало постоянных инноваций в области печатных плат. В настоящее время разновидности печатных плат эволюционировали от односторонних до двухсторонних, многослойных и гибких. Их структура и качество улучшились, достигнув сверхвысокой плотности, миниатюризации и высокой надежности. Постоянно появляются новые методы проектирования, материалы и производственные процессы. В последние годы в отрасли получили широкое распространение различные программы автоматизированного проектирования (САПР) для печатных плат , а механизированное и автоматизированное производство полностью заменило ручные процессы на специализированных предприятиях по производству печатных плат.
Классификация по количеству слоев
В зависимости от количества слоев печатные платы можно классифицировать на односторонние , двухсторонние и многослойные. Обычные многослойные платы, как правило, имеют четыре или шесть слоев, в то время как более сложные платы могут иметь десятки слоев. Три основных типа классификации печатных плат:
Односторонние доски
Односторонние печатные платы (Single-Sided Boards) имеют компоненты, сконцентрированные на одной стороне, и проводящие дорожки на противоположной стороне (или и дорожки, и компоненты поверхностного монтажа на одной стороне, а компоненты сквозного монтажа — на другой). Поскольку дорожки расположены только на одной стороне, этот тип печатной платы называется односторонней. Из-за строгих ограничений в проектировании схем (дорожки не могут пересекаться и должны проходить по отдельным путям), односторонние платы обычно используются только на ранних этапах проектирования схем.
Двусторонние доски
Двусторонние печатные платы (Double-Sided Boards) имеют проводку с обеих сторон, что требует надлежащего электрического соединения между двумя сторонами. Эти соединения, известные как переходные отверстия (via), представляют собой небольшие отверстия, заполненные или покрытые металлом, которые позволяют дорожкам с обеих сторон соединяться. Двусторонние платы, имеющие вдвое большую площадь поверхности, чем односторонние, решают проблему чередования проводников, характерную для односторонних конструкций (позволяя осуществлять соединения через переходные отверстия). Они больше подходят для схем, более сложных, чем те, которые обычно обрабатываются на односторонних платах.
Гибкая доска, Жестко-гибкая доска
Многослойные печатные платы (Multi-Layer Boards) увеличивают доступную площадь для проводки за счет использования нескольких односторонних или двухсторонних плат. Например, четырехслойная печатная плата может состоять из двухсторонней платы в качестве внутреннего слоя, окруженной двумя односторонними платами в качестве внешних слоев, или из двух двухсторонних плат в качестве внутренних слоев и двух односторонних плат в качестве внешних слоев. Эти печатные платы чередуются с помощью изоляционных клеевых материалов и соединяются в соответствии с требованиями проекта. Количество слоев не обязательно указывает на количество независимых слоев проводки; в особых случаях могут быть добавлены пустые слои для контроля толщины платы, при этом количество слоев обычно является четным и включает два самых внешних слоя. Большинство материнских плат состоят из 4–8 слоев, хотя технически печатная плата может иметь почти 100 слоев. Высокопроизводительные суперкомпьютеры часто используют многослойные материнские платы, но поскольку кластеры стандартных компьютеров теперь могут заменить такие системы, сверхмногослойные платы становятся все менее распространенными. Каждый слой на печатной плате имеет очень плотную интеграцию, поэтому определить фактическое количество слоев сложно, хотя внимательное изучение материнской платы может выявить эту информацию.
Гибкая доска, Жестко-гибкая доска
Гибкие платы, жестко-гибкие платы подразделяются на жесткие печатные платы и гибкие печатные платы. Как правило, печатная плата, показанная на первом изображении, называется жесткой печатной платой, в то время как желтые соединения на втором изображении называются гибкой печатной платой. Интуитивное различие заключается в том, что гибкую печатную плату можно сгибать. Обычные толщины для жестких печатных плат включают 0.2 мм, 0.4 мм, 0.6 мм, 0.8 мм, 1.0 мм, 1.2 мм, 1.6 мм и 2.0 мм. Обычная толщина для гибких печатных плат составляет 0.2 мм, с более толстыми слоями, добавленными на обратной стороне для пайки компонентов, которые могут варьироваться от 0.2 мм до 0.4 мм. Понимание этих деталей дает инженерам-строителям пространственную ссылку во время проектирования. Обычные материалы для жестких печатных плат включают фенольные бумажные ламинаты, эпоксидные бумажные ламинаты, полиэфирные стекловолоконные ламинаты и эпоксидные стекловолоконные ламинаты; Распространенными материалами для гибких печатных плат являются полиэфирная пленка, полиимидная пленка и фторированная этиленпропиленовая пленка.
