Печатные схемы

Печатный монтаж представляет собой систему печатных проводников, обеспечивающих электрическое соединение элементов цепи. Он позволяет в значительной степени меха­низировать и автоматизировать процесс производства радио­аппаратуры, уменьшить габариты и массу, повысить экс­плуатационную надежность и обеспечить взаимозаменя­емость блоков.

Совокупность печатного монтажа и печатных элементов, нанесенных на общее изоляционное основание, называется печатной схемой. По конструкции печатная схема представ­ляет собой схему из тонкого слоя электропроводящего ма­териала, которая крепится на поверхность изоляционного основания. Тонкие слои металла толщиной 30...50 мкм на платах заменяют обычные монтажные провода. Печатные платы представляют собой изоляционное основание с печат­ным контактом или печатной схемой. Они бывают квадрат­ной или прямоугольной формы размером, не превышающим 220x380 мм. На печатных платах устанавливаются все функциональные элементы (полупроводниковые приборы, резисторы, конденсаторы и др.), закрепляются они пайкой. Отдельные функциональные радиоэлементы схем (напри­мер, катушки индуктивности, емкости, резисторы) могут вы­полняться методом печатного монтажа и иметь плоскостную конструкцию.

Печатный монтаж обладает следующими особенно­стями:

- исключительно плоскостное расположение печатных про­водников на плате, позволяет осуществлять переход с одной платы на другую только с помощью перемычек, переходных колодок или разъемов;

- удельная проводимость печатных проводников должна; быть близка по своей величине к удельной проводимости медных проводников;

- площадь поперечного сечения печатных проводников должна соответствовать величине тока, а также допустимому падению напряжения;

- минимальная ширина проводников определяется механи­ческой прочностью сцепления с поверхностью изоляцион­ного основания.

Способы изготовления печатных схем

Для оснований плат используют гетинакс, текстолит, стеклотексто- лит, а также полиэтилен, полистирол, фторо­пласт и керамику.

Печатные проводники выполняют из меди, а в ряде слу­- чаев из серебра. Они могут быть расположены на одной или обеих сторонах изоляционного основания. Двухстороннее расположение используют при большом числе пересека­ющихся проводников.

Токопроводящие покрытия выполняют: химическим травлением, электрохимическим осаждением, способом пе­реноса, вжиганием или нанесением токопроводящих паст (красок), комбинированным способом.

Химическим травлением изготавливают платы из фоль- гированного гетинакса или стеклотекстолита. Сущность химического травления заключается в том, что на фольгиро- ванный гетинакс наносят защитными пастами схему и затем незащищенные участки фольги травят раствором хлорного железа. После травления платы промывают в проточной во­ де, чтобы очистить от хлорного железа, и сушат в сушиль­- ных шкафах или на воздухе.

При электрохимическом осаждении на определенные участки платы наносят слой металла, а затем эти участки наращивают до требуемой толщины в электролитических ваннах. Применяется данный способ в опытном и серийном производстве.

Способ переноса заключается в том, что на металличе­скую подложку-матрицу предварительно наносят защитный слой, воспроизводящий рисунок схемы, а затем при элек­тролизе на пробельных местах матрицы оседает медь. При наложении такой матрицы на изоляционное основание, куда нанесен слой клея, даже при небольшом да.влении провод­ники схемы с матрицы переходят на плату.

Вжигание токопроводящих паст (красок), содержащих углекислое серебро, осуществляют на керамическое основание, на которое через трафарет наносят изображение схемы. При последующей термической обработке таких оснований при температуре свыше 600 °С металлическое серебро вос­производит печатную схему.

Комбинированный способ включает операцию электрохимического осаждения и химического травления. Вначале на« носится кислотостойкое покрытие на всю печатную плату, за исключением мест, подлежащих металлизации (зенковки и монтажные отверстия). В зенкованных монтажных отверстиях химическим способом осаждают серебро или медь, а затем гальваническим наращивают медь до заданной тол­щины.

Способы нанесения изображений схемы на плату

Печатные схемы изготавливаются с помощью приспособ­лений — трафаретов, которые несут на себе изображение не только соединительных проводников, но и некоторых эле­ментов схемы: резисторов, конденсаторов, катушек индук­тивности, трансформаторов и дросселей.

Трафаретом могут служить фотодиапозитив или негатив, офсетная печатная форма, сетка с изображением схемы, пресс-форма, штамп, шаблон и другие приспособления.

В зависимости от применяемого трафарета существуют следующие способы нанесения изображения схемы на осно­вание: фотографический, офсетный, сеточно-графический и тиснения. Выбор способа зависит также от материала осно­вания и способа металлизации проводников?

Фотографический способ позволяет копировать рисунок-схему с прозрачного фотоснимка на основание, покрытое светочувствительной эмульсией. Прозрачный фотоснимок получают с фотооригинала, который вычерчивают черной тушью на ватмане в масштабе 2:1 или 4:1.

Фотооригинал может быть в негативном и позитивном изображении. Пози­тив схемы получают с негатива обычным контактным спо­собом. После нанесения на плату слоя светочувствительной эмульсии её устанавливают вместе с позитивом в светокопи­ровальное устройство и выполняют изображение схемы. Места, не подвергавшиеся облучению, вымываются, а оставшиеся участки задубливаются под действием теплой воды.

Офсетный способ заключается в том, что изображение схемы наносят кислото-щелочеупориой краской или токо-проводящей пастой на основание, помещенное на плоскопе­чатную машину. Большая производительность такого спо­соба находит применение в массовом производстве.

При сеточно-графическом способе изображение схемы наносят с помощью сеточного трафарета, который представ­ляет собой шелковую, металлическую или нейлоновую сет­ку, покрытую светочувствительной эмульсией. Изображение схемы копируют с фотонегатива контактным путем и прояв­ляют в теплой воде. Участки, находившиеся под прозрачным слоем негатива, задубливаются, а под непрозрачным — смы­ваются. Защитный слой краски наносят шпателем через трафарет с последующей сушкой в термостате. Этот способ применяется в серийном производстве.

Способ тиснения применяют в серийном и массовом про­изводстве. Тиснение выполняется двумя способами. При первом платы изготовляют из пресс-порошка, рисунок схе­мы образуется углублением, а наружная поверхность, по­крытая кислотоупорной краской, представляет негативное изображение схемы. При другом способе защитный слой наносится горячим тиснением бумажной красочной фольги, поверхность которой покрывают бакелитовым лаком. Тис­нение выполняют на прессе при помощи нагретого латунно­го рельефного штампа и пленочной краски. Краска при этом легко отделяется от бумаги и плотно прижимается к плате. После тиснения плату очищают от остатков фольги и сушат;

Радиоэлементы, изготовляемые способом печатания

Способом печатания могут быть выполнены многие эле­менты схемы: резисторы, конденсаторы, катушки индуктив­ности, многовитковые катушки трансформаторов и дроссе­лей, переключатели и штепсельные разъемы.

Рис. 3 Радиоэлементы, выполненные печатным способом

Печатные резисторы изготавливают нанесением на поверхность

платы тонких лакосажевых пленок. Конфигура­ция их (рис. 3, а) бывает самая разнообразная и зависит от возможности обеспечения механической прочности и условий теплоотдачи. Печатным способом выполняют и переменные резисторы, которые состоят из токопроводя- щего углеродистого или металлического слоя дугообразной фор­мы и контактного ползуна, скользящего по поверхности токопроводящего элемента. Величина сопротивления печат­ного резистора зависит от состава суспензии, формы рисун­ка и толщины пленки.

Широкое применение получили пленочные композицион­ные резисторы типа С3-4. Эти резисторы изготовляют непо­средственно на поверхности микроплаты. Они могут исполь­зоваться в температурном диапазоне от -60 до 4-125°С, а мощность, рассеиваемая микрорезисторами, не превышает 0,25 Вт.

Печатные конденсаторы выполняются нанесением двух токопроводящих обкладок на обе стороны изоляционного основания (рис. 35,б). Емкость конденсатора определяется площадью его обкладок и толщиной диэлектрика (платы). На рис. 35, в показан полупеременный печатный конденса-­ тор, у которого пластина статора нанесена непосредственно на изолирующее основание платы, а пластина ротора-на керамический диск, который может поворачиваться вокруг оси параллельно плоскости платы, изменяя величину емко-­ сти. Применение керамических материалов позволяет полу-­ чать стабильные конденсаторы с номиналами от единиц до нескольких сотен пикофарад и рабочим напряжением 100 В и более. .

Печатные катушки индуктивности (рис. 35, г) изготав­ливают в виде плоских спиральных металлизированных ли­ний круглой, овальной, квадратной или другой формы, на­несенных на плату. Величина индуктивности таких катушек зависит от числа витков катушки, расстояния между ними и их диаметра, Для увеличения индуктивности печатных кату­шек их выполняют многослойными, при этом одну катушку отделяют от другой изоляционным слоем лака, а концы катушек соединяют между собой последовательно. В отдельных случаях увеличение индуктивности достигается введе­нием в центр спирали магнитодиэлектрических сердечников или нанесением слоя магнитной краски в поле катушки. На печатных схемах можно создавать и переменную индуктив­ность, для чего над напечатанной катушкой устанавливают медную или алюминиевую пластинку, которую можно пе­ремещать.

Для увеличения добротности катушек на них наращивают

гальваническим способом слой серебра толщиной 20.,.50 мкм.

Печатные трансформаторы и дроссели выполняются на­несением отдельных спиральных катушек на гибкое основа­ние из фторопласта, лакоткани, бакелизированной бумаги или других изоляционных материалов. Печатные обмотки соединяют между собой последовательно и помещают в специальный корпус или опрессовывают в пластмассовую оболочку.

Печатные переключатели и штепсельные разъемы могут быть изготовлены или непосредственно на плате с печатной схемой радиоприемника, или на отдельных платах. Печат­ный переключатель даже самой высокой сложности дешев­ле, чем изготовленный любым другим способом. Для повы­шения стойкости контактов печатного переключателя к истиранию их покрывают серебром, что обеспечивает на­дежность в работе до нескольких сотен тысяч переключе­ний. Для обеспечения повышенной стойкости медные кон­такты переключателей покрывают слоем родия толщиной 5...10 мкм.

Печатные элементы при необходимости экранируют, на­нося на поверхность рисунка слой изоляционного лака, ко­торый затем покрывается слоем магнитного материала. Экранирование проводников выполняют не сплошным, а сетчатым или щелевидным,