Введение

Основой любого современного электронного прибора, независимо от его размеров и сложности, является печатная плата. Она служит подложкой для размещенными электронных компонентов и печатных проводников (трассировки). Последние, обеспечивают электрические связи между компонентами, используются в качестве теплоотводящих элементов, согласующих цепей и др.

Печатная плата без компонентов (процессорный модуль на процессоре NXP iMX7)

Виды печатных плат

Классифицируя печатные платы, можно выделить несколько основных видов:

• Односторонние/Двухсторонние

В зависимости от типа платы трассировка на диэлектрическом основании выполнена с одной или с двух сторон. В первом случае достигается наименьшая стоимость основания и производства, во втором – плотность компоновки элементов и минимизация габаритов (присущи большинству сложных электронных изделий).

• Многослойные

Количество слоев в составе платы определяется наличием нескольких диэлектрических оснований, между которыми располагаются проводящие слои.


Изображение слоев печатной платы (Altium Designer). Стрелками слева обозначены токопроводящие слои, справа – диэлектрические. Некоторые производства способны изготавливать печатные платы с 40 проводящими слоями.

• Гибкие/Жесткие

Различаются по типу и толщине материала диэлектрика. Широко используются такие материалы, как текстолит и алюминий. Также, бывают комбинированные, гибко-жесткие платы, которые включают в себя одну или более печатных плат, соединенных между собой или имеющих гибкие ответвления (чаще всего в виде шлейфов).

• СВЧ

Основанием для таких плат служит композитный материал с керамическим наполнителем. Используются в СВЧ электронных устройствах, где особую роль играет диэлектрическая проницаемость материала.

Разработка печатной платы

Существует несколько систем автоматизированного проектирования (САПР) для разработки печатных платы, такие как: Altium Designer, Mentor Graphics, P-CAD, EAGLE, KiCad и др. Наша компания осуществляет проектирование в среде Altium Designer, которая позволяет проводить весь цикл разработки, начиная от схемы, трассировкой платы и заканчивая выгрузкой КД (Gerber, bill of materials, pick and place, сборочный чертеж, STEP 3D и т.д.).

Разработка печатных плат состоит из нескольких основных этапов:

• Разработка принципиальной схемы

Так как плата служит для электрических соединений компонентов, перед началом ее проектирования необходимо составить принципиальную схему, которая будет связана с PCB (Printed Circuit Board). Благодаря этому, после окончания трассировки, можно проверить все ли компоненты правильно соединены между собой (в соответствии со схемой).

• Перенос компонентов со схемы на PCB

Библиотеки компонентов в Altium Designer состоят из двух основных частей: файлы условно-графических обозначений компонентов и файлы топологических посадочных мест компонентов. При переносе компонентов на плату электрические связи между компонентами остаются.

• Обрисовка контура платы с учетом особенностей корпуса
• Расстановка компонентов

Процесс, при котором необходимо разместить все компоненты схемы на печатной плате, и исключить взаимное влияние компонентов и блоков между собой. Также, оптимальным образом, рассредоточить элементы на плате для обеспечения равномерного нагрева и теплоотвода. Основной задачей расстановки является дальнейшая возможность выполнения трассировки с соблюдением всех рекомендаций по проектированию печатных плат.

• Разработка топологии печатной платы (трассировка)

Процесс непосредственного соединения компонентов между собой, подведение питающих напряжений к элементам с учетом требований, предъявляемых к конкретным узлам схемы, называется проектированием топологии печатной платы. Встроенный инструмент Altium Designer, Design Rule Check (DRC), позволяет автоматизировать процесс проверки печатной платы на предмет соединения компонентов в соответствии со схемой и согласованности с установленными правилами трассировки. После проектирования топологии платы необходимо получить файлы в формате gerber – чертеж печатной платы для производства. Это делается встроенным средствами среды разработки. По этим файлам происходит изготовление печатных плат на заводе.

• Тестирование и монтаж печатных плат

После производства печатных плат они проходят тестирование, которое называется электрический контроль. Оно позволяет выявить дефекты производства, если такие имеются, и отбраковать заведомо неисправные платы, чтобы они не попали на сборочный участок.
Пайка плат – это процесс установки компонентов на печатное основание. Распространен как автоматизированный, так и ручной монтаж. Выбор процесса зависит от нескольких факторов, таких как: объем партии и количество компонентов на плате, типоразмеры и виды корпусов использованных элементов и др.

Печатная плата с установленными компонентами (процессорный модуль на процессоре NXP iMX7)

Заключение

Процесс разработки конечных устройств включает в себя несколько основных этапов, таких как: составление технического задания, разработки программного и аппаратного обеспечения, разработка корпуса изделия, тестирование на предмет соответствия техническому заданию, разработка конструкторской документации и др. Количество и проработка этапов зависит от типа оборудования, условий эксплуатации, сложности интеграции модуля в систему и др. Данная статья позволила познакомиться с этапами разработки печатных плат и понять всю важность и сложность этого процесса.

АДАКТА - разработка печатных плат любой сложности на заказ
+7 812 6803010