Далеко не каждый пользователь ПК ответит на вопросы о том, какие бывают печатные платы, это что за приспособление, как изготавливается и для чего применяется.

Этим термином называют монтажные площадки для различных радиодеталей – резисторов, диодов, конденсаторов и микросхем.

Встретить их можно внутри любого компьютера, радиоприёмника, мобильного телефона, зарядного устройства или измерительного прибора, ни один из которых не сможет работать без одной или целого набора плат.


История появления названия


Современный вид и название печатные платы получили около сотни лет назад, благодаря применению специальной полиграфической технологии.

На английском языке их называют printing plate – «отпечатанная пластина». Производство плат, действительно, представляет собой печать рисунка на специальных пластинах – когда-то для этого использовались огромные полиграфические машины, сейчас всё делается с помощью лазерных принтеров.

Сначала платы применялись только в военной промышленности, но в середине прошлого века их начинают использовать и для создания бытовой электроники. Одним из первых приборов, созданных с использованием этих деталей, стал приемник «Дорожный», который представлял собой небольшой чемодан с печатной платой внутри.

Рис. 2. Приёмник «Дорожный» с одной из первых бытовых печатных плат.

Рис. 2. Приёмник «Дорожный» с одной из первых бытовых печатных плат.

Устройство платы

Стандартная печатная плата представляет собой основание из диэлектрика, на котором выполняется электропроводящий рисунок из фольги.

Здесь же располагаются контактные площадки и отверстия, с помощью которых монтируются выводные компоненты.

Есть на платах и переходные отверстия, с помощью которых происходит соединение отдельных участков рисунка, внешние стороны защищаются «паяльной маской», а для удобства использования на поверхность наносится вспомогательная маркировка.

В качестве основания платы применяется либо диэлектрик типа текстолита, стеклотекстолита или гетинакса. Иногда рисунок наносится даже на металл, но покрытый диэлектрическим слоем – это делает изделия более прочными и увеличивает их теплопроводность (их используют для теплоотвода электронных деталей, обеспечив контакт с радиатором). Платы, работающие в условиях высоких температур, изготавливаются из керамики и стеклоткани, а гибкие варианты – из таких материалов как каптон.

Рис. 3. Гибкие печатные платы.

Рис. 3. Гибкие печатные платы.

Основные разновидности

Классификация печатных плат производится по нескольким признакам, в том числе и по количеству и расположению слоёв:

  • ОПП или односторонние варианты имеют только один слой наклеенной на лист фольги;
  • ДПП или двухсторонние платы отличаются наличием слоёв с каждой стороны;
  • МПП или многослойные модели плат получили не только по одному слою с двух сторон, но и несколько дополнительных – внутри диэлектрика.

Многослойные варианты плат получают путём склеивания целого набора ОПП и ДПП.

Применяют такие модели в сложных устройствах.

Чем сложнее техника, тем больше плотность монтажа деталей и количество слоёв.

Рис. 4. Слои печатной платы.

Рис. 4. Слои печатной платы.

Ещё один вид классификации плат – по свойствам основания, которое может быть твёрдым, гибким или теплопроводящим (металлическим). Делят их и по условиям эксплуатации, и по особенностям использования. Существует и деление по классу (уровню) точности – параметру, определяющему расстояние между элементами рисунка и ширину проводников.

Проектирование и изготовление


Проект будущей платы некоторое время назад создавался вручную, а готовые варианты рисунков печатались в специализированных журналах – сейчас для этого применяют специальное программное обеспечение.

Проектировать карты можно в таких редакторах как TopoR, Proteus и KiCad.

Процесс проектирования расположения линий рисунка называется «разводкой».

Рис. 5. Проектирование платы с помощью специального ПО.

Рис. 5. Проектирование платы с помощью специального ПО.

В домашних условиях рисунки печатных плат печатаются на бумаге с помощью лазерных принтеров – при этом рекомендуется отключать все экономные режимы для получения максимально толстого слоя тонера. Такую технологию называют ещё «лазерно-утюжной», потому что бумажный лист с изображением прикладывается к текстолиту (или другому выбранному материалу) с фольгой и приглаживается утюгом. Расплавляясь, тонер попадает на плату, оставляя следы разводки, после чего процесс нанесения изображений завершается травлением в растворе хлорного железа.

Промышленное производство плат предполагает использование специального оборудования и специальных методик.

Практически не отличается от кустарного способа создания только вытравливание ненужных участков металлического покрытия – его оставляют только в тех местах, где проходят дорожки.

Результатом этих действий становится плата с контактными площадками и рисунком.

Рис. 6. Фрезерование дорожек печатной платы на станке.

Рис. 6. Фрезерование дорожек печатной платы на станке.

Процесс травления продолжается высверливанием переходных отверстий, в которые будут устанавливаться навесные компоненты – их делают по центру контактных площадок.

Монтаж деталей выполняется с помощью пайки:

  • контакты вводятся в соприкосновение с флюсом и припоем, после чего подвергаются нагреву с помощью специального оборудования;
  • припой становится жидким и смачивает поверхности спаиваемых элементов;
  • после прекращения нагрева материал переходит в твёрдую форму, обеспечивая прочное соединение деталей с платой.

Следует знать: Пайка выполняется на станках или, если плата создаётся в домашних условиях, паяльником. Перед началом процесса детали следует разместить выводами в сквозные отверстия.

Правила обращения с платами

Фольга приклеивается к основанию достаточно прочно – но со временем выполненные из фольги дорожки могут отслаиваться – особенно, если менять на них отдельные детали.

При обращении с печатными платами следует соблюдать несколько простых правил:

  • на платы не должна попадать жидкость, которая может привести к их выходу из строя;
  • при попадании воды устройство следует отключить от питания (извлечь аккумулятор), извлечь плату, почистить (например, изопропиловым спиртом) и попытаться высушить – после этого деталь может работать без проблем, но иногда для ремонта приходится обращаться в сервис;
  • ремонтом плат следует заниматься только специалистам или людям, имеющим опыт пайки – попытка сэкономить на ремонте может привести к ещё большим повреждениям;
  • если вода попала на плату мобильного телефона (прочность которой обычно заметно ниже, чем у аналогичных деталей другой техники), в сервис стоит обратиться как можно быстрее.

Рис. 7 .платы мобильных телефонов.

Рис. 7 .платы мобильных телефонов.

Телефонные платы следует особенно тщательно беречь от попадания внутрь жидкости.

Во время дождя нежелательно общаться по телефону на улице – вода может повредить не только экран, но и расположенные внутри дорожки. А для того чтобы меньше беспокоиться о таких ситуациях, стоит приобрести специальный водонепроницаемый смартфон – подходящее устройство для туристов и любителей экстремального спорта.

Аккуратно следует обращаться и с печатными платами клавиатуры ПК и ноутбуков.

Как правило, именно эти детали чаще всего страдают от пролитой жидкости.

А при соединении плат (которые могут называться ещё картами – например, звуковой или видеокартой) друг с другом обязательно отключать их от сети.

Выводы

Знакомство с процессом изготовления печатных плат, особенностями их конструкции и обращения вряд ли поможет неопытному пользователю электроники самостоятельно создать их или отремонтировать.

Однако такие знания позволяют понять, что сделать эту деталь можно и своими руками, а для того чтобы продлить эксплуатационный срок, рекомендуется беречь её и от нагрева, и от механического воздействия, и от влаги.

Источник