Печатные платы — история и современное состояние

Современную электронику невозможно представить без печатных плат. Кем и когда были изобретены платы? Какие они бывают? И каково происхождение самого термина «печатная плата»?

Онлайн словарь электротехнических терминов дает следующее определение термина «печатная плата»: это «изделие, состоящее из одного или двух проводящих рисунков, расположенных на поверхности основания, или из системы проводящих рисунков, расположенных в объеме и на поверхности основания, соединенных между собой в соответствии с электрической схемой печатного узла, предназначенное для электрического соединения и механического крепления устанавливаемых на нем изделий электронной техники, квантовой электроники и электротехнических изделий». В этом же словаре можно найти перевод и определения иных терминов, относящихся к печатному монтажу. Печатная плата может представлять собой жесткую конструкцию, выполненную из твердого материала, например, стеклотекстолита, или же выполняться на гибком основании.

Сам термин «печатная плата» происходит от английского printing plate — «печатная форма». Это типографский термин, который был в свое время взят на вооружение в связи с тем, что для изготовления плат применялись методы, позаимствованные у типографий. Однако современные платы выполняются иным способом – из фольгированного материала, который подвергается травлению с получением нужного проводящего рисунка. При этом плата часто бывает многослойной, т.е. состоящей из нескольких слоев диэлектрика. В многослойных платах отдельные слои электрически соединяются друг с другом через металлизированные отверстия. Топология печатной платы обычно разрабатывается с применением ЭВМ, поскольку это значительно сокращает трудозатраты.

Первые платы были описаны немецким инженером Альбертом Хансоном, которые представляли собой плоские проводники, нанесенные на изолирующее основание. Далее за дело взялся Томас Эдисон, который использовал для нанесения проводников на бумаг различные химические методы. В итоге уже в 30-е годы ХХ века печатные платы стали весьма похожи на их современные аналоги.

Производство плат – довольно сложный технологический процесс. Рассмотрим его на примере обычной двухсторонней платы. Сначала сверлятся отверстия под радиокомпоненты и переходные отверстия. Затем платы (еще без рисунка) подвергаются электрохимическому меднению для металлизации отверстий, что нужно для получения электрического контакта между слоями платы. Далее фотографическим методом (путем экспозиции с последующими «проявлением» изображения) наносится рисунок. После этого производится травление, удаление защитной пленки и промывка плат. Кроме того, на поверхность обычно наносятся покрыватия, улучшающие паяемость платы, а также паяльные маски, исключающие растекание припоя по поверхности в местах пайки. Описанная технология позволяет реализовать процесс группового изготовления плат, что очень удобно при промышленных масштабах производства.

Электронные блоки, выполненные методом печатного монтажа, применяются практически во всех отраслях техники. Однако существовали и альтернативные решения задачи о соединении электронных компонентов между собой, тем более, что у печатных плат существуют свои технологические проблемы, типа бокового подтравливания проводников, миграции металла по поверхности, неэкологичности производства и др. В одном из способов было предложено… ткать платы из проводников и диэлектрических нитей на жаккардовом станке с пришиванием радиокомпонентов на манер пуговиц. Как ни странно, единственным существенным недостатком такого способа была проблематиченость размещения сверхминиатюрных компонентов с шагом выводов менее 0.25 мм. Однако не исключено, что описанный способ найдет применение в силовой электронике, где компоненты никогда не бывают слишком мелкими.