Классификация конструкций печатных плат

Под печатной платой понимается конструкция электрических межсоединений на изолированном основании.

Печатная плата с установленными и смонтированными на ней электронными компонентами представляет собой печатный узел.

Способ формирования печатного узла называется печатным монтажом. Проводники, лежащие в одной плоскости, называют печатным рисунком или слоем.

По функциональному назначению различают:

1) сигнальные (информационные);

2) потенциальные (заземление, питание);

3) экранирующие и технологические

слои проводников.

По расположению различают узлы:

1) внутренние;

2) внешние.

Кроме проводников платы содержат:

1) присоединительные элементы монтажа: контактные площадки и монтажные отверстия;

2) фиксирующие (базовые) элементы для совмещения выводов корпусов электронных компонентов с контактными площадками или монтажными отверстиями на печатной плате;

3) печатные ламели для контактирования с разъемами;

4) теплоотводящие и тепловыравнивающие участки;

5) маркированные слои;

6) технологические контактные площадки;

7) паяльные маски – термостойкое электроизоляционное пленочное покрытие;

8) элементы схем, выполняемые методами печати: индуктивности, емкости, сопротивления.

В зависимости от назначения и возможностей производства печатные платы выполняют:

1.1) односторонними;

1.2) двухсторонними;

1.3) многослойными;

2.1) на жестком основании;

2.2) на гибком основании.

Односторонние печатные платы представляют собой изоляционное основание, на одной стороне которого выполнен проводящий рисунок. Для механической фиксации проводов штыревых компонентов в плате служат сквозные неметаллизированные отверстия, а для присоединения – контактные площадки, которыми заканчиваются все печатные проводники. Трассировка проводников на одной поверхности (в одном слое, одном уровне) не позволяет разрешить конфликт пересекающихся трасс иначе, как установкой навесных проводных перемычек.

Двусторонняя печатная плата имеет одно основание, на обеих сторонах которого выполнены проводящие рисунки, и все требуемые электрические соединения двух сторон соединяются преимущественно сквозными металлизированными отверстиями. Конфликты пересекающихся соединений здесь решаются возможностью переноса конфликтующей трассы в обход на другую сторону печатной платы с использованием металлизированных отверстий. Такое отверстие для переноса трассы называют переходным, в отличие от монтажного. При этом конструкция переходного отверстия может быть произвольной, а монтажного – по нормам формирования паяного узла.

В сложных проектах полностью конфликтность трасс не разрешается: цепи питания и земли, монтажное поля для присоединения выводов многовыводных компонентов (микросхем) мешают свободному размещению сигнальных трасс. Эта конфликтность частично разрешается в четырех слоях межсоединений.

Четырехслойные печатные платы содержат на внутренних слоях потенциальные цепи (питания и земли), а на внешних (наружных) слоях сигнальные трассы и монтажное поле присоединения компонентов. Конструкции четырехслойных печатных плат выгодно выполнять так, чтобы их можно было изготавливать по технологии двусторонних.

Многослойные печатные платы (МПП) содержат чередующиеся слои тонких изоляционных подложек с нанесенными на них проводящими рисунками, физически соединенными в одно многослойное основание. Электрические соединения в многослойной структуре МПП осуществляются сквозными (преимущественно) или глухими отверстиями. Каждый из внутренних слоев может представлять собой одностороннюю плату или двустороннюю с межслойными переходами.

Слои в МПП имеют определенное функциональное назначение:

1) наружные монтажные слои конструируются и используются для монтажа электронных компонентов;

2) сигнальные слои несут в себе топологическую схему сигнальных межсоединений;

3) слои земли и питания выполняют, как правило, большими полигонами с минимальным омическим и индуктивным сопротивлениями, они одновременно служат электрическими экранами, заземленными по высокой частоте развязывающими емкостями;

4) теплоотводящие или тепловыравнивающие слои.

Рисунок 9.1 – Многоуровневые межсоединения в МПП

Увеличение плотности компоновки, связанное с этим увеличение количества межсоединений обычно решалось количеством слоев. Существуют примеры создания 40 и более слойных МПП. Сегодня преимущественное направление увеличения количества межсоединений:

1) увеличение плотности трасс за счет уменьшения шага трассировки с одновременным уменьшением ширины проводников;

2) выполнение межслойных переходов в шаге трасс, то есть в размерах тонких проводников;

3) выполнение многоуровневых межсоединений в многослойных структурах: сквозных, слепых, глухих (см. рисунок 9.1).

Основные технологические принципы изготовления печатных плат:

- субтрактивный;

- аддитивный;

- полуаддитивный;

- комбинированный.