1

Лекция 4.

Общие сведения о ПП, их элементы и назначение.

Печатная плата – это конструктив электронного устройства (ЭУ), представляющий собой жесткую или гибкую пластинку из диэлектрика (или металла, покрытого диэлектриком), содержащую на поверхности пленочные проводники, служащие в дальнейшем для электрического соединения выводов различных изделий электронной техники (ИЭТ) (например, ИС, диодов, транзисторов, резисторов, конденсаторов и др.), устанавливаемых на пластинке. Таким образом, основным назначением ПП является обеспечение электрического соединения (т.е. коммутации) ИЭТ в процессе их монтажа на ПП, поэтому не случайно в качестве более общего термина для определения ПП часто используют термин – коммута-ционная плата (КП). Термин КП отражает не только замену монтажных проводов на пленочные проводники (которые в простейшем случае для изготовления ПП формировались с применением переносной печати), но и возрастающие сложность и разнообразие технологий, используемых в настоящее время для создания (иногда и без применения печати) проводников на поверхности и в объеме плат (например, лазерная, некоторые разновидности рельефной технологии и др.). Следовательно, термин ПП не всегда означает, что получение необходимой формы, размеров и расположения проводников осуществляются с применением какой – либо разновидности печати, скорее его употребляют по традиции, так как большинство хорошо освоенных технологий изготовления плат включают тот или иной вид печати при формировании рисунка (топологии) проводников, что следует учитывать при выборе термина.

Кроме выполнения коммутирующих функций, ПП выполняет и другие не менее важные функции. Так ПП выполняет функции несущего основания, обеспечивая надежное механическое крепление на ней (с использованием отверстий или прямо на поверхности) ИЭТ, требуемый теплоотвод, а при необходимости – экранирование и другие виды защиты от влияния внешних и внутренних негативных воздействий на электрические параметры функциональных узлов, создаваемых на основе ПП. Наконец, с появлением ПП стал возможен с их применением печатный монтаж функциональных узлов ЭВС, который в отличие от проводного позволяет:

автоматизировать сборочно-монтажные операции при создании ЭУ, включая при этом возможность разработки групповых технологий (в т.ч. безинструментальных);

стандартизацию модулей ЭУ и технологий их изготовления;

автоматизировать контроль и управление технологическими процессами при изготовлении модулей ЭУ;

существенно увеличить плотность монтажа;

минимизировать число паянных (или сварных) соединений, а также паразитные параметры ЭУ;

значительно повысить эксплутационную надежность ЭУ;

существенно повысить технологичность ЭВС.

Конструктивно ПП состоит из диэлектрического основания и неразъемно с ним связанных элементов (которые нельзя удалить, не повредив конструкцию ПП).

Элементы ПП разделяют на функциональные и технологические.

Функциональные элементы – те, которые участвуют в функционировании устройства (пригодные для токопрохождения). Примеры функциональных элементов: проводящие дорожки, знакоместа, контактные площадки, металлизированные отверстия, ламели и др.

2

(рис.4.1). Знакоместо - это группа контактных площадок или металлизированных отверстий, предназначенных для посадки и монтажа на них (в них) навесных компонентов. Отдельные контактные площадки могут использоваться для монтажа перемычек, шлейфов, объемных соединителей и т.д. Ламели - это группа контактных площадок, служащих для соединения устройства с другими модулями РЭА, т.е. – это плоский соединитель вилочного типа. К функциональным элементам можно отнести и термокомпенсационные слои (медь – инвар – медь), которые часто используют в ПП сложной конструкции в качестве шин питания и заземления, и др.

Рис.4.1. Эскиз фрагмента ПП с функциональными элементами: 1 – проводящая дорожка; 2 – знакоместо; 3 – контактная площадка; 4 – металлизированное отверстие; 5 – ламель.

Технологическими элементами называются такие, которые не участвуют в токопрохождении, т.е. в работе устройства, но служат для контроля качества выполнения отдельных операций технологических процессов, в качестве указателей (ориентиров) разного назначения, для крепежа деталей, для теплоотвода и др. целей (рис.4.2).

Ключ необходим для ориентации платы при автоматизированных сборке и монтаже ячеек. Если плата содержит ламели, то ключ указывает первую контактную площадку. Базовые отверстия используются для определения местонахождения всех отверстий на плате и оценки погрешностей их размещения. Обозначение мест посадки компонентов, либо обозначение уже смонтированных компонентов часто выполняются белой краской (эмалью). Фигуры совмещения нужны для совмещения трафаретов или фотошаблонов при получении рисунков в проводящих и диэлектрических слоях, формируемых на диэлектрическом основании платы. Технологические отверстия, полностью заполненные пропоем, служат для выравнивания температуры по объему ПП и располагаются в зонах повышенного тепловыделения. Фальш-площадки, находящиеся посередине знакомест (см. рис.4.2),

3

Рис.4.2. Эскиз фрагмента ПП с технологическими элементами: 1 – тестовое металлизированное отверстие; 2 – набор контактных площадок для контроля электрических параметров; 3 – ключ; 4 – базовое отверстие (неметаллизированное); 5

– обозначение места посадки компонента; 6 – фигуры совмещения; 7 – тестовый элемент для контроля качества очистки ПП и смонтированной на ней ячейки по токам утечки; 8 – технологическое отверстие, заполненное припоем; 9 – фальш-площадки для приклейки ИЭТ; 10 – контрольная площадка для оценки адгезии (либо паяемости); 11 - крепежное неметаллизированное отверстие.

используются для фиксации (механического крепления) дискретных компонентов, а расположенные в конце знакомест под корпуса (с двухрядными выводами) поверхностно-монти- руемых компонентов, нужны для избежания затекания припоя и образования перемычек между функциональными элементами во время пайки двойной волной припоя и т.п.

Таким образом, на основании выше изложенного следует отметить, что отверстия в платах могут иметь большее разнообразие применений, чем другие элементы ПП, в частности, монтажные (обычно сквозные, металлизированные) отверстия служат для установки выводов и монтажа в них навесных компонентов; переходные (всегда металлизированные, сквозные, глухие и внутренние) предназначены для межслойной коммутации (межуровневой разводки); ориентирующие (или фиксирующие, сквозные, неметаллизированные) – для ориентации и фиксации плат в технологической оснастке или оборудовании, для сборки заготовок в пакет и др.; монтажные и переходные (сквозные, металлизированные) отверстия могут выполнять совмещенные функции (то есть использоваться для межслойной коммутации и для монтажа в них навесных компонентов и др.); тестовые отверстия (металлизированные и чаще всего сквозные) служат для контроля электрических параметров ПП и узлов на их основе, а также для оценки качества изготовления и металлизации самих отверстий; крепежные (неметаллизированные, сквозные) используют для закрепления плат с компонентами (то есть ячеек) в устройствах, либо плат (или заготовок для них) в оснастке, оборудовании, либо для закрепления различных деталей на ПП; теплоотводящие (металлизированные) отверстия всегда заполняют припоем и используют при высокоплотном монтаже вблизи теплонагруженных элементов и компонентов; базовые отверстия (неметалли-