ПЕЧАТНАЯ СХЕМА
— монтажный узел электронной аппаратуры, в котором соединения между элементами схемы выполнены в виде плоских проводников, нанесенных на изоляционное основание. Печатным способом изготавливают конденсаторы, сопротивления, индуктивности, контакты переключателей, но чаще всего — электрические соединения между элементами схемы, а сами элементы устанавливают на платах (см. рис.), пропуская их выводы в отверстия, просверленные в точках соединения или накладывая планарные выводы элементов на контактные площадки плат. Идеи создания П. с. высказывались в России еще в 1904, однако их практическое осуществление стало возможным после того, как были созданы новые материалы, малогабаритные детали и разработана специальная технология таких схем.
Известно более 40 различных технологических методов изготовления П. с.: травление, гальванический, переноса, вакуумное напыление и др. Все эти способы можно разбить на два класса: в первом — сплошной металлический слой наносят на изоляционное основание, затем те места, в которых должны остаться проводники, покрывают защитным слоем, а остальную металлическую пленку удаляют; во втором — металл наносят только на те области изоляционного основания, которые должны стать проводниками. При изготовлении П. с. способом травления исходным материалом служат фольгированные диэлектрич. пластины. Те участки металлической фольги, которые должны выполнять роль проводников, покрывают химически стойким слоем, незащищенные участки удаляют в травильной ванне. При гальваническом методе исходным материалом является изоляционная плата с отверстиями, вся поверхность которой покрыта тонким химически осажденным проводящим слоем. Участки платы, где не должно быть проводников, покрывают защитной маской, на участки, соответствующие будущим проводникам, в гальванической ванне наращивают металлический слой, затем тонкий первоначальный слой проводника вытравливают. При изготовлении П. с. методом переноса проводники получают на отполированной металлической поверхности осаждением в электролитической ванне, затем их переносят на изоляционное основание. Для нанесения рисунка используют метод шелкографии, фотометод, офсетный, электроннолучевой литографии, напыления через трафарет и др. Фотоспособ обеспечивает точное воспроизведение рисунка схемы и применяется в мелкосерийном производстве. Для массового производства применяют шелкографию — нанесение защитного слоя с помощью эластичной лопаточки через отверстия мелкой шелковой или металлической сетки на участки, подлежащие защите. Перспективной является электронно- и светолучевая технология получения рисунка печатного монтажа с использованием электронных управляющих вычислительных машин. В качестве токопроводящих материалов применяют медную, никелевую или алюминиевую фольгу. Материал основания должен иметь хорошие изоляционные свойства, малую диэлектрическую проницаемость, хорошую влагостойкость и достаточную термостойкость. Этим требованиям отвечают гетинакс, полиэтилен, фторопласт, лавсан и др.
Навесные детали устанавливают на печатную плату вручную или на автоматической линии. Печатные платы позволяют автоматизировать процесс пайки, если все навесные детали расположены с одной стороны, а выводы — с другой.
Печатная схема: а — вид со стороны навесных деталей; б — вид со стороны печатного монтажа.
Групповую пайку выполняют несколькими методами: погружением в расплавленный припой, избирательной пайкой через фильеры, волной припоя, которая образуется с помощью электромагнитного нагнетателя, и др. В случае пайки волной припоя на поверхности припоя отсутствует окис-ная пленка, он постоянно перемешивается и хорошо смачивает места пайки. Припой выбирают с температурой плавления, позволяющей производить групповую пайку без отслаивания проводников и. нарушения структуры изоляционного основания. Возможность автоматической сборки П. с. предусматривается при разработке печатного монтажа. Детали располагают во взаимно перпендикулярных направлениях, выводы деталей помещают в узлах координатной сетки, шаг которой выбирается в зависимости от шага автоматической линии. Толщину и ширину печатных проводников и расстояния между ними выбирают в зависимости от материала, плотности тока, допустимых падения напряжения, паразитной емкости и индуктивности, требуемой механической прочности соединения с изоляционным основанием и технологией нанесения проводников. За счет хорошего теплоотвода плоские печатные проводники допускают большую плотность тока, чем круглые того же сечения. Для уменьшения паразитных емкостей используют плоские печатные экраны. В зависимости от ширины плоского экрана, расстояния от экрана до проводников и ширины проводников паразитная емкость уменьшается в 2—10 раз, что существенно в высокочастотных схемах. Проводники, находящиеся под
потенциалом «земли», выполняют широкими для уменьшения паразитных связей за счет уравнительных токов. Для предотвращения вспучивания и отслаивания проводников при групповой пайке на участках фольги шириной более 4 мм делают щелевидные разрывы или окна.
Применение интегральных схем выдвигает ряд новых требований к печатному монтажу. Корпусы элементов занимают значительно меньшую площадь, чем требуется для размещения печатных проводников при обычном методе одно- или двухслойного монтажа, поэтому соединительные проводники получаются длинными, растут распределенные индуктивности и емкости. Применение многослойного печатного монтажа позволяет значительно укоротить проводники, т. к. монтаж становится объемным. В результате лучше используется пространство, значительно облегчается конструирование схемы, повышается общая надежность устройства. При изготовлении многослойных печатных плат основными являются методы послойного наращивания, сквозной металлизации и «открытых контактных площадок».
П. с. имеют ряд существенных достоинств перед схемами с навесным монтажом: повышается механическая прочность блоков (т. к. элементы схемы прочно связаны с изоляционным основанием), степень стабильности и идентичности паразитных электр. параметров монтажа, упрощается настройка и регулировка, уменьшаются габариты блоков.
Методы машинного проектирования П. с. позволяют автоматизировать их проектирование и производство.
Лит.: Майоров С. А. Технология производства вычислительных машин. М.- Л., 1965 [библиогр. с. 406—408]; Фадеев Н. И. Технология производства узлов электронных вычислительных машин. М.. 1967 [библиогр. с 305—306]. И. В. Медведев.
