Раздел 11. Разработка платы

Печатная плата является монтажной плата для размещения пассивных и активных элементов. Изготавливаются печатные платы на основе диэлектрика или металла, на который наносится диэлектрический слой. Рисунок на диэлектрическом слое платы содержит токоведущие дорожки, контактные площадки, соединительные отверстия, монтажные отверстия, пробельные места. В разрабатываемых печатных платах в рисунок могут входить пассивные элементы: R - сопротивление, C-емкость, L-индуктивность.

По конструктивным признакам печатные платы можно разделить на:

- однослойные, которые бывают односторонними и двухсторонними.

- многослойные.

Изготовление и монтаж печатных плат начинается с разработки схемы соединений, которая определяет, как компоненты будут связаны между собой. Этот этап также включает в себя определение размеров и формы «ПП», а также выбор материалов, которые будут использоваться. Следующий этап создание фотошаблона. Он представляет собой негатив изображения будущей «ПП» и используется для нанесения изображения на слой фотоэмульсии на поверхности печатной платы. Данный фотошаблон создается с использованием проектированных данных и проходит через процесс экспонирования, чтобы создать изображение на фотоэмульсии.

На этапе фолитографии на поверхность «ПП» наносится светочувствительная фотоэмульсия, после чего шаблон помещается поверх фотоэмульсии. После экспонирования образуется изображение, которое позднее будет использовано для создания металлических проводников [7].

После этапа фотолитографии «ПП» подвергается процессу травления, в результате которого удаляются лишние металлические материалы, не покрытые фотоэмульсией. Затем следует этап металлизации, на котором проводники покрываются металлическими слоями для обеспечения электрической связи между компонентами. После металлизации проводники необходимо соединить между собой и с компонентами. Для этого сверлятся отверстия, через которые будут проходить проводники. Этот процесс выполняется с высокой точностью, чтобы обеспечить правильное соединение. Для защиты от внешних факторов, таких как коррозия и влага, на изделия наносятся защитные слои. Также применяются термостойкие покрытия, которые: предотвращают случайные контакты, обеспечивают точное соединение компонентов, продлевают срок службы продукции.

На этапе окончательной обработки на изделия могут быть нанесены обозначения, помогающие в идентификации компонентов. Затем «ПП» проходит тестирование для проверки правильности соединений и работоспособности. После завершения процесса производства «ПП» они могут быть интегрированы в электронное устройство на этапе итоговой сборки. Двухсторонние печатные платы имеют больше пространства для размещения компонентов. Это особенно полезно в сложных электронных устройствах, где требуется большое количество компонентов. Эти платы позволяют создавать более сложные схемы, поскольку проводники могут пересекаться без необходимости использования перемычек или дополнительных соединений. Они обеспечивают лучшую электромагнитную совместимость благодаря возможности размещения заземляющих плоскостей на обеих сторонах платы. Двухсторонние платы обычно более прочные и надежные, поскольку компоненты могут быть равномерно распределены по обеим сторонам платы, что уменьшает механическое напряжение. Однако стоит отметить, что изготовление двухсторонних плат может быть более сложным и дорогим процессом по сравнению с односторонними платами. Тем не менее, преимущества, которые они предлагают, оправдывают дополнительные затраты и усилия [8].

При разработке устройства в САПР Altium Designer используется следующая последовательность действий:

- создается проект;

- в созданный проект добавляется файл, в котором будет создана схема, при этом может быть использована форматка предлагаемая Altium Designer, так же можно воспользоваться форматкой, соответствующей отечественной ЕСКД;

- далее синтезируется схема, УГО элементов находятся в интегрированной библиотеке элементов.

- далее схема экспортируется в редактор печатных плат. При этом соответствующий файл должен быть создан;

- после экспорта компонентов в поле редактора печатных плат, размещаем компоненты оптимальным образом и производим трассировку в соответствии с правилами проекта;

- после завершения трассировки можно проверить проект на ошибки, выполнив команду «Design Rule Check»;

Рисунок 11.1 – Экспорт элементов

Рисунок 11.2 – Размещение элементов трехмерный вид

Рисунок 11.3 – Размещение элементов двух мерный вид

В данном разделе было практическое применение навыков работы в программе Altium Designer. Разработали печатную плату удовлетворяющую параметрам и заданию курсового проекта.