От чертежа к устройству: как делают печатные платы?

В основе практически каждого электронного прибора – от смартфона до космического аппарата – лежит печатная плата. Этот тонкий лист из диэлектрика с медными дорожками, связывающими электронные компоненты, играет ключевую роль в работе любого устройства. Но как создается эта основа современной электроники?

Этапы производства печатных плат

Процесс изготовления плат можно условно разделить на несколько этапов:

1. Проектирование и подготовка данных

Всё начинается с идеи и ее реализации в виде схемы электрической принципиальной, на основе которой с помощью специализированного программного обеспечения разрабатывается чертеж будущей платы. На этом этапе определяется расположение компонентов, трассируются проводящие дорожки, учитываются будущие нагрузки и другие важные параметры. Результат – Gerber-файлы, содержащие всю необходимую информацию для производства.

2. Изготовление заготовки

Изготовление платы начинается с создания основы – диэлектрической заготовки из гетинакса, текстолита или более современных материалов на основе стеклоткани, пропитанной эпоксидной смолой (FR-4).

3. Нанесение рисунка проводящих дорожек

Существует несколько методов формирования токопроводящих дорожек на плате:

• Метод фотолитографии: На заготовку наносится фоторезист – светочувствительный материал. Затем на него экспонируется Gerber-файл с помощью фотошаблона или лазера. После проявления на поверхности остаются только области, защищенные от света. Далее плата травлением освобождается от меди в незащищенных участках.
• Лазерно-утюжная технология (LUT): Более доступный в домашних условиях метод, где вместо фотошаблона используется распечатанный на лазерном принтере рисунок дорожек, переводящийся на плату с помощью утюга.
• Механическая фрезеровка: В этом методе специальный фрезерный станок вырезает необходимые дорожки в медном слое заготовки.

4. Нанесение паяльной маски и маркировки

Для предотвращения замыканий и коррозии на поверхность наносится паяльная маска – тонкий слой полимера, оставляющий открытыми только контактные площадки. Для удобства монтажа также наносится маркировка – графические символы, указывающие на типы и полярность компонентов.

5. Сверление отверстий

Для установки компонентов в плате просверливаются отверстия необходимого диаметра. В случае многослойных плат отверстия используются для последующего соединения слоев.

6. Соединение слоев (для многослойных плат)

Многослойные платы состоят из нескольких двусторонних плат, соединенных между собой с помощью прессования и специальных препрегов – связующих материалов с адгезивными свойствами.

7. Нанесение финишного покрытия

Для защиты от коррозии, улучшения пайки и обеспечения долгого срока службы на контактные площадки наносится финишное покрытие. Это может быть олово, золото, серебро, никель или другие материалы.

8. Тестирование и контроль качества

Перед отправкой заказчику готовые платы проходят тщательное тестирование на соответствие заданным параметрам, отсутствие замыканий и другие дефекты.

Изготовление печатных плат – сложный и многоэтапный процесс, требующий специализированного оборудования и высокой квалификации персонала. Развитие технологий позволяет сегодня создавать все более миниатюрные и сложные платы, делая возможным развитие всех отраслей электроники.