технология РАЗРАБОТКи (пректирования )ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ и контроль при изготовлении

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про технология разработки пректирования печатной платы, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое технология разработки пректирования печатной платы, контроль при изготовлении , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Конструирование и проектирование электронной аппаратуры.

АЗРАБОТКА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ

    Файл, используемый в производстве платы, создается разработчиком на основе электрической схемы модуля, требований к конструкции платы и других пунктов технического задания. Разработка платы выполняется в специализированных пакетах программ и производится на персональном компьютере.

    Размеры платы должны соответствовать следующим требованиям ГОСТ: кратность длины и ширины 2,5 мм при длине платы до 100 мм, кратность длины и ширины платы 5 мм при длине платы до 350 мм, кратность длины и ширины при длине более 350 мм, максимальный размер любой из сторон не более 470 мм, отношение длины к ширине не более 3:1. Если печатная плата имеет непрямоугольную форму, то длина каждой стороны должна соответствовать изложенным выше требованиям. В соответствии с выбранными размерами контур будущей платы изображается в специализированном графическом редакторе, входящем в пакет разработки плат и записывается в файл разрабатываемой платы.

    Электрическая схема проводимой разработки может трансформироваться в проводящий рисунок платы разными способами. Если схема, размещаемая на плате, содержит 3-5 компонентов, то удобней используя графические средства редактора печатных плат соединить компоненты проводниками в ручном режиме. При таком подходе можно сэкономить время разработчика, затрачиваемое на вычерчивание электрической схемы в редакторе схем, входящем в пакет разработки плат.

Схема и плата фильтра питания, разработанная в ручном режиме.

    Если схема более сложная, то ее нужно трансформировать в проводящий рисунок платы в полуавтоматическом режиме. Для этого схему придется полностью начертить в редакторе схем и перевести в специальной программе в совокупность электрических проводников.

Схема, требующая полуавтоматического режима разработки платы.

    Файл платы перед началом перевода информации из электрической схемы содержит контур платы в соответствии с требуемыми размерами. Сразу после перевода данных из схемы в плату разработчик видит корпуса элементов, выводы которых соединены линиями, обозначающие электрические связи.

Результат преобразования схемы в информацию для разработки платы.

    Заменяя линии проводящими дорожками, разработчик формирует проводящий рисунок платы. От мастерства разработчика зависит оптимальное расположение компонентов на плате, исключающее пересечение и обеспечивающее наименьшую длину проводящих дорожек. При разработке платы используются данные о компонентах. Условное графическое обозначение компонента схемы, чертеж корпуса и информация о выводах, сведения о типе корпуса элемента: выводной или планарный, диаметры отверстий для установки компонента и размеры контактной площадки для монтажа входят в группу данных о компоненте. Если в одном корпусе несколько элементов, например резисторная матрица, сдвоенный операционный усилитель, логические элементы в одной микросхеме, то эти сведения вносятся в группу данных. В соответствии с типом компонента группе данных присваивается наименование. Информация о каждом компоненте может храниться в отдельном файле, имя которого соответствует типу компонента или объединяться в несколько баз: база микросхем, база конденсаторов и другие.

    Часто при разработке применяется несколько новейших компонентов. Для них конструктор самостоятельно создает новые группы данных. Базы компонентов, предоставляемые в интернете или распространяемые зарубежными производителями компонентов, содержат обозначения, не соответствуют требованиям ГОСТ. Создание комплекта документации, используя заимствованные данные о компонентах для разработки схем и плат невозможно. Преимущество пакета программ для разработки плат перед чертежными пакетами состоит в том, что можно получить не только файл печатной платы для производства, но и электрическую схему, включаемую в комплект конструкторской документации. Графическую информацию для чертежей платы можно получить в черновике, требующем дальнейшего оформления по чертежным правилам. Поэтому разработчик постоянно расширяет собственную базу данных компонентов, работая над правильностью и полнотой накопленной информации, что позволяет действительно автоматизировать процесс разработки. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Жесткая связь между всей информацией, входящей в группу данных об одном компоненте позволяет исключить ошибки, редактировать, экономить время разработчика при повторном применении компонентов.

Сторона компонентов разработанной платы.

    Элементы проводящего рисунка, кроме экранов, шин земли, концевых печатных контактов и технологических печатных проводников рекомендуется располагать на расстоянии от края не меньше толщины печатной платы с учетом допуска на размеры сторон. Рекомендуется применять не более трех типоразмеров монтажных и переходных отверстий. Площадки, обозначающие первый вывод компонента, делают другой формы, отличной от остальных. Для медного проводника толщиной 35 микрон и шириной 1 мм при перегреве на 20 градусов предельная нагрузочная способность ток 3 ампер. Максимальный ток следует уменьшить на 15% для расстояния между проводниками равном или меньше их ширины.

Сторона пайки разработанной платы.

    Две стороны платы, расположение отверстий и размеры платы входят в один файл, используемый в производстве фотошаблона, сверловке отверстий и фрезеровке контура платы.

КЛАССЫ ТОЧНОСТИ

    Интеграция, производительность и функциональность электронных систем постоянно растет. Снижение цены и повышение потребительских свойств приводит к усилению миниатюризации элементной базы и увеличению плотности монтажа на платах. Это возможно благодаря непрерывному развитию технологии производства плат. Все чаще монтируются микросхемы в корпусах с большим количеством выводов и уменьшенным шагом между выводами. В практику производства электроники почти повсеместно вошла технология поверхностного монтажа. Все это привело к формулировке новых требований к точности изготовления плат. Наряду с самыми прогрессивными изделиями электроники продолжается производство приборов освоенных много лет назад из-за отсутствия возможности у заказчика профинансировать глубокую модернизацию устаревшей техники. Промышленность производит электронику, относящуюся к разным эпохам, а иногда прогрессивные современные решения на одном предприятии соседствуют с разработками прошлых десятилетий. Это приводит к существованию различных требований к точности изготовления плат, получивших название классы.

    Чем старше номер класса, тем выше точность изготовления. В класс входят описания требований к размерам проводящего рисунка. Ширина проводника подразумевает минимальную гарантированную ширину, которую производитель обязуется реализовать в проводящем рисунке с гарантией качества.

Ширина минимального проводника в соответствии с классом точности.

   Также в описание класса входит требование к наименее возможному расстоянию между проводниками без замыканий. Плата производимая по требуемому классу благодаря технологиям производителя гарантированно не имеет замыканий, несмотря на близость расположения проводников, например при производстве платы по классу 5 при расстояниях между проводниками от 0,1 мм и более замыкания исключены.

   Минимально допустимое расстояние между соседними элементами проводящего рисунка в соответствии с классом точности.

   Эти требования в соответствии с ГОСТ изложены в руководящем документе 50-708-91. Другие конструктивные характеристики рисунка печатных плат являются производными от этих и свойств применяемого фольгированного материала.

   С увеличением номера класса растет цена изготовления платы. Далеко не всегда оправдано выдвигать требование изготовить плату по классу точности старше первого. Требования первого класса позволяют производить огромное количество плат на достаточно высоком уровне. При снижении ширины проводников приходится применять фольгированные материалы с низкой толщиной фольги. При высокой толщине фольги увеличивается время травления заготовки платы, обеспечить одинаковую степень травления по всей площади платы трудно. Начинает все больше сказываться явление боковых подтравов. Для обеспечения соответствия высоким классам производителю приходится применять более дорогие технологии, что увеличивает цену платы. От мастерства разработчика платы зависит, в какой класс войдет плата. Если удается избежать высоких требований к изготовлению платы, потратив больше времени на разводку проводников в дальнейшем затраты на разработку электроники окупятся при производстве. Платы сделанные по низким классам более надежны, благодаря широким проводникам и возможности применять более толстую фольгу, что позволяет допускать более сильные механические, токовые и температурные нагрузки. При увеличении толщины фольги возрастает надежность контакта между металлизацией отверстий и фольгой проводника.

ПОДГОТОВКА ДАННЫХ ИЗГОТОВИТЕЛЮ ПЛАТЫ

   При заказе платы у производителя следует выбирать материал исходя из прогнозируемой температуры эксплуатации основания платы, ориентируясь на температуру стеклования материалов. Чем выше температура стеклования материала, тем больший нагрев платы допускается, но более термостойкие материалы требуют увеличения затрат. Толщина материала выбирается по механическим нагрузкам на плату. Чаще всего толщина бывает 0,8 мм, 1 мм, 1,2 мм, 1,5 мм, 2 мм. При изготовлении платы из материала толщиной 2 мм возможны осложнения при металлизации отверстий. Чем толще основание платы, тем сильнее сказывается увеличение толщины при нагревании. Критическое температурное расширение материала может вызвать такое увеличение толщины, что будет повреждена металлизация переходных отверстий.

Обрыв металлизации при нагреве платы.

   Толщина наращиваемой меди на проводниках и в отверстиях составляет примерно 35 микрон. Наиболее часто употребляемый материал для плат это стеклотекстолит марки FR-4, все большую популярность набирает стеклотекстолит CEM-3.

   Для изготовления разработанной платы недостаточно передать производителю файл платы. Необходимо предоставить исчерпывающую информацию производителю о материалах, конструктивных размерах и другую. К какому классу точности относится плата, производитель определяет сам. Заказчик видит лишь цену изготовления. Достаточно в файле платы одну линию указать толщиной 0,1 мм и вся плата будет выполнена по классу 5 и завышенная цена заказчику платы обеспечена.

   Дополнительные данные передаются в виде файла, содержащего таблицу или набор строк. 
Указывается:

   Вид платы: односторонняя, двухсторонняя или многослойная.

   Материал изготовления чаще всего это стеклотекстолит FR-4.

   Толщина фольги. Типовая толщина медной фольги – 35 или 18 микрон.

   Толщина материала платы.

   Информация о отверстиях. При разработке в файл платы вместе с корпусом выводного элемента вносится информация о отверстиях для установки компонента. Тип отверстия кодируется номером. Изготовителю необходимо сообщить, какой номер соответствует какому диаметру отверстия после металлизации. Диаметр сверла производитель определяет сам. Общее количество видов диаметров отверстий рекомендуется использовать не более трех.

   Минимальная толщина проводника, встречающегося на плате.

   Минимальное расстояние между проводниками на плате. Эти два параметра определяют класс платы.

   Наносить или нет защитную маску. Повлияет на цену.

   Проводить или нет электроконтроль. Повлияет на цену. Некоторые производители могут выполнять электроконтроль только для двусторонних и многослойных плат.

   Грамотно определив все требования, их кратко излагают во втором файле сопровождающем файл платы и передают изготовителю плат.

   Требования к платам для установки планарных компонентов, виды и особенности крепежных отверстий, подробный рассказ о гибких платах и многое другое выходят за рамки этой статьи.

   Литература: 
ГОСТ 10316-78 
ГОСТ 20406-75 
ГОСТ 23751 
РД 50-708-91 
ТУ 16-303-204-80 
ТУ 16-503.161-83 
ТУ 2296-012-00213060-2006

Статью про технология разработки пректирования печатной платы я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развитие теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое технология разработки пректирования печатной платы, контроль при изготовлении и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Конструирование и проектирование электронной аппаратуры