Автор: Пользователь скрыл имя, 04 Апреля 2013 в 16:10, курсовая работа
В данной курсовой работе рассматриваются типологии печатных плат, их виды, а также методы вычерчивания электрических и печатных плат.
В настоящее время печатные платы получили самое широкое применение в современной технике. Они применяются в самой разнообразной аппаратуре — приемниках, телевизорах и т. д., но особенно широко они используются в малогабаритных конструкциях, в том числе и изготовляемых радиолюбителями. Печатные платы являются основой электронного модуля аппаратуры любого назначения, от сотового телефона до крупного вычислительного центра.
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………3
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………...29
— для конденсаторов: от 0 до 9999·10-12Ф - в пикофарадах без указания единицы измерения; от 1·10-8 до 9999·10-6 Ф - в микрофарадах с обозначением единицы измерения мкФ.[3]
Печатная плата — пластина, выполненная из диэлектрика, на которой сформирована (обычно печатным методом) хотя бы одна электропроводящая цепь. Печатная плата (ПП) предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов или соединения отдельных электронных узлов. Электронные компоненты на ПП соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка, обычно пайкой, или накруткой, или склёпкой, или впрессовыванием, в результате чего собирается электронный модуль (или смонтированная печатная плата) (рис.10).
В зависимости от количества слоёв с электропроводящим рисунком, печатные платы подразделяют на односторонние, двухсторонние и многослойные.
В отличие от навесного монтажа, на печатной плате электропроводящий рисунок выполнен из фольги аддитивным или субтрактивным методом.
В аддитивном методе проводящий рисунок формируется на нефольгированном материале, обычно путём химического меднения через предварительно нанесённую на материал защитную маску. В субтрактивном методе проводящий рисунок формируется на фольгированном материале, путём удаления ненужных участков фольги, при этом обычно используется химическое травление.
Печатная плата обычно содержит монтажные отверстия и контактные площадки, которые могут быть дополнительно покрыты защитным покрытием: сплавом олова и свинца, оловом, золотом, серебром, органическим защитным покрытием. Кроме того в печатных платах имеются переходные отверстия для электрического соединения слоёв платы, внешнее изоляционное покрытие («защитная маска») которое закрывает изоляционным слоем неиспользуемую для контакта поверхность платы, маркировка обычно наносится с помощью шелкографии, реже — струйным методом или лазером.[2]
Рис. 10 - Печатная плата с монтированными на ней
компонентами
Виды печатных плат
По количеству слоёв проводящего материала:
- Односторонние
Рис. 11 - Односторонняя печатная плата
- Двусторонние
Рис. 12 - Двусторонние печатные платы
- Многослойные (МПП)
По гибкости:
- Жёсткие
- Гибкие
Рис. 13- Гибкая печатная плата
По технологии монтажа:
- Для монтажа в отверстия
- Для поверхностного монтажа.
Каждый вид печатной платы может иметь свои особенности, в связи с требованиями к особым условиям эксплуатации (например, расширенный диапазон температур) или особенности применения (например, в приборах, работающих на высоких частотах).
Материалы
Основой печатной платы служит диэлектрик, наиболее часто используются такие материалы, как текстолит, стеклотекстолит, гетинакс, так же основой ПП может служить металлическое основание, покрытое диэлектриком (например, анодированный алюминий).
В качестве материала для печатных плат, работающих в диапазоне СВЧ и при температурах до 260 °C, применяется фторопласт, армированный стеклотканью (например, ФАФ-4Д) и керамика. Гибкие платы делают из полиамидных материалов, таких как каптон.
Односторонние платы по-прежнему составляют значительную долю выпускаемых в мире печатных плат. В предыдущем десятилетии в США они составляли около 70% объема выпуска плат в количественном исчислении, однако, лишь около 10 % в стоимостном исчислении. В Великобритании такие платы составляют около четверти от объема всего производства.
Маршрут изготовления односторонних плат традиционно включает сверление, фотолитографию, травление медной фольги, защиту поверхности и подготовку к пайке, разделение заготовок. Стоимость односторонних плат составляет 0,1 - 0,2 от стоимости двухсторонних плат, это делает их вполне конкурентными, особенно в сфере бытовой электроники. Для современных электронных устройств, даже бытового назначения, односторонние платы часто требуют контурного фрезерования, нанесения защитных маскирующих покрытий, их сборка ведется с посадкой кристаллов непосредственно на плату или поверхностным монтажом.
Типовые параметры плат:
Альтернативой фотохимическому способу изготовления односторонних плат является фрезерование проводящего слоя в медной фольге на двухкоординатных фрезерных станках с ЧПУ. Этот метод наиболее эффективен при изготовлении прототипов плат, он позволяет получить опытный образец за 1,5 - 2 часа.
Двухсторонние платы
составляют в настоящее время
значительную долю объема выпуска плат, например, в Великобритании
до 47 %. Не претендуя на однозначность оценок,
а опираясь лишь на собственную статистику
последних трех лет, можно оценить долю
двухсторонних плат в российском производстве
в 65 - 75%.
Столь значительное внимание разработчиков
к этому виду плат объясняется своеобразным
компромиссом между их относительно малой
стоимостью и достаточно высокими возможностями.
Технологический процесс изготовления
двухсторонних плат, также как односторонних,
является частью более общего процесса
изготовления многослойных ПП. Однако
для двухсторонних плат не требуется применять
прессования слоев, значительно проще
выполняется очистка отверстий после
сверления.
Вместе с тем, для большинства двухсторонних
плат за рубежом проектные нормы "проводник
/ зазор" составляют 0,25 / 0,25 мм (40% от объема
выпуска), 0,2 / 0,2 мм (18%) и 0,15 / 0,15 мм (18%). Это
позволяет использовать такие платы для
изготовления широкого круга современных
изделий, они вполне пригодны как для монтажа
в отверстия, так и для поверхностного
монтажа.
Типовые параметры двухсторонних плат:
Многослойные печатные платы
Многослойные печатные платы (сокращённо МПП) применяются в случаях, когда разводка соединений на двусторонней плате становится слишком сложной. По мере роста сложности проектируемых устройств и плотности монтажа увеличивается количество слоёв на платах.
В многослойных платах внешние слои (а также сквозные отверстия) используются для установки компонентов, а внутренние слои содержат межсоединения либо сплошные планы (полигоны) питания. Для обеспечения коммутации между слоями МПП применяются межслойные переходы и микро-переходы.
Межслойные переходы могут выполняться в виде сквозных отверстий, соединяющих внешние слои между собой и с внутренними слоями, применяются также глухие и скрытые переходы.
Глухой переход - это соединительный металлизированный канал, видимый только с верхней или нижней стороны платы. Скрытые же переходы используются для соединения между собой внутренних слоев платы. Их применение позволяет значительно упростить разводку плат, например, 12-слойную конструкцию МПП можно свести к эквивалентной 8-слойной коммутации.
Рис. 14
Специально для поверхностного монтажа разработаны микро-переходы, соединяющие между собой контактные площадки и сигнальные слои.
При изготовлении МПП сначала изготавливаются внутренние слои, которые затем склеиваются через специальные клеящие прокладки (препреги). Далее выполняется прессование, сверление и металлизация переходных отверстий.
Рис. 15 - Структура многослойной печатной платы
Использование гибких диэлектрических материалов для изготовления печатных плат дает как разработчику, так и пользователю электронных устройств ряд уникальных возможностей. Это, прежде всего - уменьшение размеров и веса конструкции, повышение эффективности сборки, повышение электрических характеристик, теплоотдачи и в целом надежности.
Если учесть основное свойство таких плат - динамическую гибкость - становится понятным все возрастающий объем применения таких плат в автомобилях, бытовой технике, медицине, в оборонной и аэрокосмической технике, компьютерах, в системах промышленного контроля и бортовых системах.
Гибкие печатные платы (ГПП) изготавливаются на полиимидной или лавсановой пленке и поэтому могут легко деформироваться даже после формирования проводящего рисунка. Большая часть конструкций гибких ПП аналогична конструкциям печатных плат на жесткой основе.
Существует несколько видов ГПП:
Односторонние ГПП. Наиболее распространены в этом классе плат, поскольку проявляют наилучшую динамическую гибкость. Контактные площадки таких плат расположены с одной стороны, в качестве материала проводящей фольги чаще всего используется медь.
Односторонние ГПП с двухсторонним доступом. Имеют один проводящий слой, контактные площадки к которому выполнены с обеих сторон платы.
Двухсторонние ГПП. Имеют два проводящих слоя, которые могут быть соединены сквозными металлизированными переходами. Платы этого типа обеспечивают высокую плотность монтажа, часто применяются в электронных устройствах с контролируемым полным сопротивлением (импедансом) плат.
Многослойные ГПП. Содержат не менее трех проводящих слоев, соединенных металлизированными отверстиями, которые обеспечивают межслойное соединение. В таких платах проще реализовывать высокую плотность монтажа, поскольку не требуется обеспечивать большие значения соотношений "высота/диаметр отверстия". Прогнозируется применение таких ГПП для сборки на них многокристальных интегральных схем.
Жестко-гибкие ПП. Являются гибридными конструкциями и содержат как жесткие, так и гибкие основания, скрепленные между собой в единую сборку и электрически соединенные металлизированными отверстиями. Наиболее распространены в изделиях оборонной техники, однако расширяется их применение и в промышленной электронике.
ГПП с местным ужесточением (укреплением). В таких платах возможно размещение внутри гибкой основы жестких металлических деталей. Получаются многоэтапным процессом фотолитографии и травления.
Разработка
Рассмотрим типичный процесс разработки 1-2-х слойной платы:
Рис. 16 - Чертеж платы в CAD-программе и готовая плата
Согласно ГОСТ – 2.417 – 91 чертежи печатных плат должны быть выполнены в соответствии с требованиями стандартов Единой системы конструкторской документации и настоящего стандарта. Чертежи односторонней, двусторонней и многослойной печатных плат должны иметь наименование «Плата печатная». Гибкий печатный кабель должен иметь наименование «Кабель печатный гибкий». На многослойные печатные платы выпускается сборочный чертеж: изображение каждого слоя многослойной печатной платы размещают на отдельных листах сборочного чертежа с указанием порядкового номера слоя. Материал печатных слоев следует записывать в спецификации в раздел «Материалы» с указанием их размеров и количества слоев или в раздел «Детали», как детали без чертежа. Чертежи односторонних печатных плат предварительно выполнять по ГОСТ 2.113 с учетом требований настоящего стандарта. На чертеже печатной платы размеры должны быть указаны одним из следующих способов в соответствии с требованиями ГОСТ 2.307: