Печатная плата (ПП) – элемент радиоэлектронных устройств, предназначенный для электрического и механического соединения электронных компонентов.
ПП представляет собой пластину из диэлектрического материала с нанесенными на ней токопроводящими рисунками из медной фольги.
Виды печатных плат
Печатные платы подразделяются на три основных вида:
- Однослойные;
- Двухслойные;
- Многослойные.
Отдельным видом выступают гибкие и полугибкие печатные платы. От количества токопроводящих слоев зависит возможность создания электронных конструкций разной сложности.
Рисунок 1
В однослойных платах на диэлектрическое основание (обычно текстолит или гетинакс) приклеивается медная фольга. На ней методом травления наносится рисунок токопроводящих дорожек и контактов, к которым припаиваются элементы электронной конструкции.
Фрагмент реальной печатной платы
Двухслойные ПП имеют два слоя фольги. Многослойные ПП могут иметь более 30 токопроводящих слоев (см. рис. 1).
Области применения печатных плат
ПП используются во всех отраслях народного хозяйства, где применяются электронные устройства.
Простые платы широко применяются в бытовой электронике – смартфоны, ноутбуки, пульты дистанционного управления (телевизором, освещением, климатической техникой), в бытовых приборах (холодильники, стиральные машины, микроволновые печи).
Печатная плата микроволновой печи
Автомобильная электроника – навигационные системы, блоки управления двигателем, системы помощи водителю (ADAS).
Индустриальная автоматизация (робототехника, датчики и устройства мониторинга, системы контроля).
Медицина – носимые устройства (кардиостимуляторы и т. п.), оборудование для обработки изображений (рентгенотехника, аппаратура УЗИ и др.).
Печатная плата монитора ЭКГ
Оборонная промышленность – системы управления огнем, системы наведения на цель и пр.
Оборудование безопасности – камеры наблюдения, детекторы дыма, газосигнализаторы, электронные дверные замки.
Без применения ПП невозможно представить авиацию и космонавтику, радио, телевидение, морские и речные суда.
Таким образом, ПП обеспечивают создание сложных электронных систем, способствуют развитию новых технологий (интернет, искусственный интеллект и т. п.), сочетающих надежность, производительность и точность.
Испытания печатных плат
Определение качества продукции проводится методами испытаний ПП, перечисленными ниже:
Визуальный осмотр. Включает следующие виды контроля и оценки параметров:
- контроль поверхности нефольгированных и фольгированных материалов;
- контроль глубины царапин на поверхности;
- контроль гибких материалов для ПП на наличие и размеры раковин и включений;
- контроль поверхности металлической фольги;
- оценка качества готовых ПП;
- оценка структуры сквозных металлизированных отверстий.
Контроль размеров. Приводятся методы определения выдерживания размеров элементов плат:
- механический контроль размеров;
- оптический контроль размеров;
- контроль размеров микрошлифами;
- измерение размеров просверленных отверстий;
- измерение металлизированных отверстий;
- контроль расположения отверстий;
- контроль расположения отверстий и проводников;
- контроль толщины гальванического покрытия в металлизированных отверстиях.
Механические испытания. Применяются методы испытаний для определения механических параметров ПП:
- определение предела прочности при растяжении и удлинении медного покрытия;
- определение прочности на отслаивание проводников;
- определение прочности на отрыв контактных площадок;
- определение прочности на вырыв покрытий из металлизированного отверстия;
- контроль адгезии металлического покрытия;
- определение обрабатываемости паяльной маски;
- плоскостность;
- усталость от изгиба гибких ПП;
- испытания на виброустойчивость;
- испытания на ударную устойчивость.
Испытания на паяемость и перепайку. Раскрываются методы испытаний:
- испытания паяемости;
- испытание на перепайку.
Электрические испытания. Комплекс данного вида испытаний включает:
- контроль сопротивления сквозного металлизированного отверстия;
- контроль сопротивления межслойного соединения;
- контроль сопротивления проводников;
- испытание током сквозных металлизированных отверстий;
- испытание током проводников;
- контроль целостности электрической цепи;
- контроль коротких замыканий;
- электрическая прочность изоляции между слоями ПП;
- сопротивление изоляции на наружных слоях ПП;
- сопротивление изоляции между слоями;
- импеданс (мера сопротивления электротоку, предотвращает искажение сигнала при передаче по проводникам).
Качество изделий контролируется в строгом соответствии требованиям руководящих документов. С этой целью в России разработан ряд стандартов, определяющих методы испытаний электронной продукции, например:
- ГОСТ Р 55744-2013 «Платы печатные. Методы испытаний физических параметров»;
- ГОСТ Р 56252-2014 «Платы печатные. Контроль влияния химических факторов и воздействия окружающей среды»;
- ГОСТ Р 55693-2013 «Платы печатные жесткие. Технические требования»;
- ГОСТ 23752.1-92 «Платы печатные. Методы испытаний»;
- ГОСТ Р МЭК 62326-20-2019 «Печатные платы. Часть 20. Печатные платы для ярких светодиодов»;
- ГОСТ IEC 61189-3-2013 «Методы испытаний электрических материалов, печатных плат и других структур межсоединений и печатных узлов. Часть 3. Методы испытаний материалов для структур межсоединений (печатных плат)»;
- ГОСТ 23752-79 «Платы печатные. Общие технические условия»;
- ГОСТ Р 50626-93 «Платы печатные. Основные положения построения технических условий»;
- ГОСТ 23770-79 «Платы печатные. Типовые технологические процессы химической и гальванической металлизации».
Перечислить все стандарты не представляется возможным, поскольку в печатных платах контролируется множество параметров и характеристик. Для каждого конкретного случая проверки ПП разработан свой стандарт.