roboforum.ru
я в детстве делал по другому. (когда думал что у нас в городе нельзя купить текстолит и незнал где продаются деталюшки )
берется кусок любого листового материала (500х500)и серлятся в нем дырочки на расстоянии примерно дето 25х25
берется банка от пепси-колы и режется на полосочи шириной как диаметр просверленных отверстий и длинной дето 50мм
теперь эти полоски облуживаются.
и вставляются как скобы в соседние отверстия.
если листовой материал что-то вроде гетинакса или текстолита то мона макетировать очень даже мощные устройства
Обсуждение выдернуто из Макетная плата — простая и удобная. В первом посте той темы представлен еще один "самодельный" способ макетирования.
<Digit>
Печатные платы. История создания
В следующем 2022 году печатной плате исполнится 120 лет. Вспомним основные даты и имена, связанные с изобретением и совершенствованием этого важнейшего элемента РЭА, без которого уже немыслима современная электроника.
Создание печатных плат (ПП) основывалось на предшествующих важнейших открытиях и изобретениях. Главные задачи: оптимизировать производственные процессы, сделать более дешёвой, удобной и быстрой сборку деталей и уменьшить размер изделий.
В 1902 году Альберту Паркеру Хансону (Германия) был выдан патент на изобретение устройства, которое послужило прототипом современных ПП. Инженер Хансон занимался разработками по улучшению работы телефонных станций. Для этих целей он придумал наносить рисунок на медную или бронзовую фольгу методом штамповки или вырезанием, затем приклеивать в несколько слоёв на основу из пропарафиненной бумаги с отверстиями для электрического соединения. Поскольку он наклеивал фольгу на бумагу с двух сторон, то в итоге получалось нечто подобное двухсторонней ПП. Хансон также описал, как при помощи гальваники создать проводники. Но он опередил время. Его труды не получили практического применения.
Подобные идеи посещали и Томаса Эдисона. В своих письмах он перечислил три возможных способа нанесения на бумагу проводника. Многие из его идей применяются и сегодня.
Первые ПП создавались по аддитивным технологиям, при которых на диэлектрическую основу наносился готовый рисунок способом наклеивания или напыления материала.
В 1913 году был зарегистрирован патент на субтрактивный метод для создания рисунка путём удаления лишних участков материала с поверхности основы. Подобную технологию применяют в полиграфическом производстве. Артур Берри, автор идеи, предложил покрыть резистом металлическую основу и затем травлением избавляться от ненужного. Его патент также не смогли в то время оценить и использовать. Подобный метод описал также Литлфилд.
В современном технологическом процессе при производстве ПП применяются оба метода: аддитивный и субтрактивный.
В 1918 году Макс Скуп (Швейцария) выдвинул идею о газоплазменном напылении, но его также не применили ввиду высокой себестоимости производства.
В 1923 году для радиоприёмников стали использовать гибкие платы с проводящим слоем из графитовой пасты. Автором идеи был учёный Сеймур.
В 1925 году Чарльз Дукас (США) запатентовал метод добавления на диэлектрик проводящих чернил. Для этого в воске или другом мягком изоляционном материале прочерчивались бороздки, которые заполнялись проводящими электрический ток металлизированными пастами.
Именно Дукас начал прорабатывать вопросы, связанные с созданием многослойных плат, и нашёл несколько способов межслойных соединений.
В 1926 году Цезарь Паролини (Франция) усовершенствовал аддитивную технологию, нанося рисунок на основу клеящим веществом с напылением порошком из меди и нагревая их. Он же впервые применил для полимеризации проволочные перемычки.
Первые печатные платы использовали в 1920-х годах в граммофонах и радиоприёмниках. Интересно, что в качестве диэлектрика использовали не только мазонит или бакелит, но даже тонкие деревянные пластины или слоистый картон. В них делали отверстия и латунные «проводки» привинчивали к основе маленькими болтами.
Изданные в 1933 году работы учёного Эрвина Франца (США) стали началом разработки современных методов производства гибких плат. В качестве пластичной основы он применил целлофановую плёнку, а для нанесения рисунка использовал жидкий полимер с графитовым наполнением.
Во время Второй Мировой войны ПП активно использовались для военных целей: в авиации, в радиоаппаратуре, для производства радиовзрывателей для подрыва боеприпасов противников бесконтактным способом.
Подлинным создателем современных плат считают Пауля Эйслера. Именно он сумел применить технологии полиграфической промышленности для автоматизации и улучшения их качества, а затем и запуска в массовое производство. Это позволило так широко внедрить их во все сферы применения радиоэлектроники и способствовать тем самым техническому прогрессу в целом. Само название printing plate (в переводе с англ. – «печатная плата») является профессиональным термином, отражающим технологический метод их выпуска.
Если прежде все компоненты соединяли вручную при помощи пайки, то Пауль Эйслер существенно усовершенствовал технологию и реализовал на практике принципы полиграфии. Он решил сперва печатать на основе провода, а уже после этого крепить остальные элементы.
Эйслер зарегистрировал около 50 патентов в США и Великобритании, но конкуренты сумели оспорить часть из них. Они аргументировали это тем, что главным его достижением было только расширение области применения. Однако Эйслер сумел сделать многое для усовершенствования технологии и автоматизации производства плат.
В 1948 году Эйслер основал собственное предприятие по выпуску печатных плат – Technograph Printed Circuits.
Начиная с середины 1950-х годов эти маленькие устройства прочно вошли в нашу жизнь и, постоянно совершенствуясь, уверенно занимают одно из важнейших мест в мире электроники.
Наше предприятие – АО «Кварц» – является одним из флагманов российской промышленности по производству печатных плат и внедрению инноваций в эту сферу. Мы выпускаем высокоточные изделия для разных отраслей. Огромный опыт, высококвалифицированный персонал и современное оборудование позволяют нам выполнять самые сложные и объёмные заказы всегда с безупречным качеством и точно в срок. Мы изготавливаем печатные платы любого вида. Предварительную стоимость заказа вам поможет рассчитать калькулятор на нашем сайте. Более точный расчёт можно получить, обратившись с запросом по адресу: pcb-plata.k@yandex.ru.
SONY DSC
Макетная плата
Все люди в мире от мала до велика знают, что перед тем, как создать что-либо , надо сначала создать макет этого «что-либо», будь это макет здания, стадиона или даже небольшого сельского туалета. В электротехнике это называют прототипом. Прототип — это работающая модель устройства. Поэтому опытные электронщики, перед тем собрать устройство по схеме в интернете, выложенной не пойми кем и не пойми зачем, должны убедиться, что эта схема реально заработает. Поэтому, схему надо быстренько тяп-наляп собрать и убедиться в ее работоспособности, то есть собрать макет. Ну а для того, чтобы его собрать нам то как раз и понадобится макетная плата.
Виды макетных плат
Толстый картон
Давным-давно, когда еще вас не было даже и в планах, наши дедушки, а может быть и бабушки, мало ли :-), использовали толстый картон. Это самый быстрый и дешевый способ проверки схем. В картоне прорезались дырочки под выводы радиоэлементов и с другой стороны они соединялись с помощью проводов и других элементов, если те не влезали на лицевую сторону. Выглядело это примерно как-то так:
А — типа лицевая сторона, В — обратная сторона.
Все бы хорошо, но приходилось паять выводы, смотреть, чтобы ничего нигде не замкнуло, да и пока «лепишь» эту схемку можно даже ненароком растеряться :-). Да и не красиво как-то.
Самодельные макетные платы
Эти времена я еще застал на радиокружке. Тогда мы делали макетные платы сами. Брали острый резец и нарезали квадратики на фольгированном текстолите. Далее покрывали их припоем.
Если надо где-то было соединить дорожки, мы просто делали перемычки между квадратиками каплей припоя. Получалось качественно и красиво. Если было лень перепаивать радиоэлементы на нормально-разведенную плату с дорожками, просто оставляли как есть и пользовались устройством.
Одноразовые макетные платы
Производители все-таки это дело «чухнули», или как говорится в экономике, спрос рождает предложение. Стали появляться готовые макетные платки односторонние и даже двухсторонние на любой размер и вкус.
Кстати, их можно найти на Али сразу целым набором .
Отверстия очень удобно подобраны по размерам выводов микросхем, а также других радиоэлементов. Поэтому очень удобно на таких макетных платах собирать и проверять радиоэлектронное устройство. Да и стоят они недорого.
Обратная сторона таких макетных плат уже с готовыми устройствами будет выглядеть приблизительно вот так:
В чем же минусы этих макетных плат? Лучше все-таки их использовать единожды, так как при многоразовом использовании у них могут отлетать пятачки, что приведет к ее непригодности.
Беспаечные макетные платы
Прогресс шагает своим уверенным шагом по нашему миру, и вот на рынке появились беспаечные макетные платы.
Стоят они чуть подороже, чем простые одноразовые макетные платы, но честно говоря, оно того стоит.
Они очень удобны в плане установки деталей, а также их связи между собой. В такие макетные платы можно вставлять провода не более, чем 0,7 мм и не менее, чем 0,4 мм в диаметре. Чтобы узнать, какие отверстия и дорожки между собой звонятся, проверяем все это дело мультиметром. Для конструирования больших схем (вдруг вы будете разрабатывать какой-нибудь блок управления адронным коллайдером) можно добавлять такие же макетные платы впритык. Для этого есть специальные ушки. Одно движение, и макетная плата станет чуток больше.
Если Вы собираете крупногабаритную схему и в ней присутствуют высокие частоты, то могут возникнуть помехи и различного рода наводки, так как все радиоэлементы обладают паразитными параметрами. Поэтому, чтобы схемка работала как полагается, общий провод соединяют с металлической пластиной сзади макетной платки. Общий провод на схеме может быть или минусом или назван как GND, что в сокращенном английском варианте означает «земля». Кстати, у меня макетная плата шла с этой железной пластиной в комплекте. Я просто приклеил ее к задней части макетной платы.
Ну какая же макетная плата может быть без соединительных проводов? Соединительные провода, или джамперы (от английского — прыгать), нужны для соединения радиодеталей на самой макетной плате.
Чуть позже с Алиэкспресса я купил вот такие джамперы. Они намного удобнее, чем проволочные:
.JPG?is-pending-load=1)
Здесь все просто, берем джампер и вставляем его легким движением руки
Давайте соберем простейшую схемку включения светодиода через кнопочку на макетной плате
Вот так она будет выглядеть
Выставляем на Блоке питания 5 Вольт и нажимаем на кнопочку. Светодиод загорается ярко-зеленым цветом. Значит схема работоспособная, и мы ее можем использовать по своему усмотрению.
Заключение
Беспаечные макетные платы завоевывают мир. Любую схему на них можно собрать и разобрать за считанные минуты. После сборки и проверки схемы на макетной плате, можно смело приступать к ее сборке в чистом виде. Думаю, у каждого уважаемого себя электронщика должна быть такая макетная. Но имейте ввиду, схемы с большим током в цепи лучше все таки на ней не проверять, так как контакты макетные платки могут просто-напросто выгореть — закон Джоуля-Ленца. Удачи вам в разработке и конструировании радиоэлектронных устройств!
Где купить макетную плату
Макетную плату с гибкими джамперами и даже с готовым блоком питания 5 Вольт можно сразу купить набором на Алиэкспрессе. Выбирайте на ваш вкус и цвет!
Если же не хотите травить плату, то проще всего будет купить одноразовую макетную плату и собрать на ней готовое устройство:
Макетная плата история создания кто создал
Макетная плата — универсальная печатная плата для сборки и моделирования прототипов электронных устройств. Макетные платы подразделяются на два типа: для монтажа посредством пайки и без таковой.
Содержание
Потребность в макетных платах
При создании прототипов электронных устройств приходится сталкиваться с рядом проблем.
- Плату необходимо конструировать и изготавливать, а при ошибке в схеме, возможно, переделывать.
- Для создания единственного экземпляра макетного устройства часто печатную плату делать невыгодно.
- Если схемы на аналоговых элементах и микросхемах низкой степени интеграции можно было делать навесным монтажом, микропроцессорные устройства выполнять таким образом сложно.
Особенно страдают радиолюбители: не имея особых навыков в проектировании схем, они больше вынуждены полагаться на «метод тыка». Чтобы разрешить это противоречие, промышленность выпускает широкий диапазон макетных плат — плат с проведёнными на них короткими дорожками. Соединяя дорожки проводниками, радиолюбитель получает нужную ему схему.
Разновидности
Есть несколько различных типов макетных плат:
- Универсальные — имеют исключительно металлизированные отверстия, которые разработчик должен соединять перемычками.
- Для цифровых устройств — намечены возможные места для микросхем, по всей плате проведены шины питания.
- Специализированные — для устройств на микросхеме конкретной модели. На таких платах есть как заранее разведённые стандартные цепи, так и матрица отверстий и дорожек для нестандартных. Например, для микроконтроллерных устройств стандартными цепями будут посадочное место для микросхемы, питание, «земля», кварцевый резонатор и линии внутрисхемного программирования.
Макетные платы для монтажа в гнёзда
В таких макетных платах имеются тысячи отверстий, электрически связанных между собой, например, с помощью металлических полосок. Выводы радиодеталей и микросхем вставляются в эти отверстия, а затем соединяются перемычками — кусочками зачищенных проводов. Длинные ряды контактов вверху, посередине и внизу платы — шины питания. Они служат для соединения многочисленных точек схемы с источником питания и «землёй». Под каждым отверстием расположены упругие контакты специальной формы, обычно из никелевых сплавов для обеспечения высокой проводимости и долговечности соединений. Каждый контакт макетной платы может выдерживать более 10 тыс. циклов установки и удаления компонентов с выводами диаметром от 0,3 до 0,8 мм. [1] Расстояние между отверстиями составляет 2,54 мм, что является стандартным расстоянием между выводами большинства транзисторов и микросхем в DIP-корпусах (резисторы, конденсаторы и другие радиодетали обычно имеют гибкие длинные выводы, которые можно установить куда угодно). Для некоторых микросхем в миниатюрных корпусах для поверхностного монтажа производятся платы-модули, позволяющие устанавливать их без пайки в предназначенные для DIP-компонентов макетные платы [2] . На многих платах для удобства работы нанесена координатная сетка.
Макетные платы могут быть наращиваемыми: на их боковых гранях расположены пазы для соединения нескольких плат в более крупную.
Макетная плата — Breadboard
Макетирования или печатная плата, является строительной базой для прототипирования в электронике . Первоначально это слово обозначало буквальную макетную доску, полированный кусок дерева, используемый для нарезки хлеба. В 1970 — е годы разьемное макетирования ( ака коммутационная панель, терминал доска массив) стал доступен и в настоящее время термин «макетная» обычно используется для обозначения их.
Поскольку беспаечный макет не требует пайки, он многоразовый. Это упрощает использование для создания временных прототипов и экспериментов с схемотехникой. По этой причине беспаечные макеты также популярны среди студентов и в технологическом образовании. У более старых типов макетов этого свойства не было. Stripboard ( Veroboard ) и аналогичные макетные платы печатного, которые используются для создания полупостоянных паяных прототипов или один-офф, не могут быть легко использованы повторно. С помощью макетов можно создавать прототипы различных электронных систем, от небольших аналоговых и цифровых схем до законченных центральных процессоров (ЦП).
По сравнению с более постоянными методами подключения схемы, современные макеты имеют высокую паразитную емкость, относительно высокое сопротивление и менее надежные соединения, которые подвержены толчкам и физической деградации. Сигнал ограничен примерно 10 МГц, и не все работает должным образом даже ниже этой частоты.
Обычное использование в эпоху систем на кристалле (SoC) — получение микроконтроллера (MCU) на предварительно собранной печатной плате (PCB), которая предоставляет массив контактов ввода / вывода (IO) в заголовке, подходящем для подключения в макете, а затем к прототипу схему, которая эксплуатирует одну или несколько периферийных устройств в MCU, таких как входной общего назначения / вывода (GPIO), UART / USART последовательных приемопередатчиков, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифро аналого-аналоговый преобразователь (DAC), широтно-импульсная модуляция (PWM; используется в управлении двигателем ), последовательный периферийный интерфейс (SPI) или I²C .
Затем разрабатывается микропрограммное обеспечение для MCU для тестирования, отладки и взаимодействия с прототипом схемы. В этом случае высокочастотная работа в основном ограничивается печатной платой SoC. В случае высокоскоростных межсоединений, таких как SPI и I²C, они могут быть отлажены на более низкой скорости, а затем перемонтированы, используя другую методологию сборки схем, чтобы использовать работу на полной скорости. Одна небольшая SoC часто предоставляет большинство этих вариантов электрического интерфейса в форм-факторе, едва превышающем большую почтовую марку, доступную на американском рынке хобби (и в других местах) за несколько долларов, что позволяет создавать довольно сложные макетные проекты при умеренных затратах. .
СОДЕРЖАНИЕ
Эволюция
На заре развития радио любители прибивали голые медные провода или клеммные колодки к деревянной плате (часто буквально к плате, на которой можно нарезать хлеб) и припаивали к ним электронные компоненты. Иногда бумажная схематическая диаграмма сначала приклеивалась к плате в качестве ориентира для размещения клемм, а затем компоненты и провода устанавливались поверх их обозначений на схеме. Также обычным явлением было использование канцелярских кнопок или маленьких гвоздей в качестве монтажных столбов.
Макетные платы со временем эволюционировали, и теперь этот термин используется для обозначения всех видов прототипов электронных устройств. Например, патент США 3145483 был подан в 1961 году и описывает макет из деревянных пластин с установленными пружинами и другими приспособлениями. В патенте США 3496419, был подан в 1967 году и относится к конкретному печатным платам макета в качестве печатной схемы, Макета . Оба примера относятся к другим типам макетов и описывают их как к предшествующему уровню техники .
Макетная плата, наиболее часто используемая сегодня, обычно изготавливается из белого пластика и представляет собой съемную (беспаечную) макетную плату. Его спроектировал Рональд Дж. Португалия в 1971 году.
Альтернативы
Альтернативные методы создания прототипов — это двухточечная конструкция (напоминающая оригинальные деревянные макеты), проволочная обмотка, монтажный карандаш и доски, такие как картон. Сложные системы, такие как современные компьютеры, состоящие из миллионов транзисторов, диодов и резисторов, не поддаются созданию прототипов с использованием макетов, поскольку их сложные конструкции могут быть трудными для компоновки и отладки на макетной плате.
Современные схемы обычно разрабатываются с использованием системы схематического ввода и моделирования и тестируются в программном моделировании до того, как первые прототипы схем будут построены на печатной плате . Проектирование интегральных схем является более экстремальной версией того же процесса: поскольку производство прототипа кремния является дорогостоящим, перед изготовлением первых прототипов выполняется обширное программное моделирование. Тем не менее, методы прототипирования все еще используются для некоторых приложений, таких как радиочастотные схемы, или в тех случаях, когда программные модели компонентов неточны или неполны.
Также можно использовать квадратную сетку пар отверстий, где одно отверстие на пару соединяется со своим рядом, а другое — со своим столбцом. Эта же форма может быть в круге с рядами и столбцами, каждая спираль которых спиралью противоположна по часовой стрелке / против часовой стрелки.
Макетная плата без пайки
Типовые характеристики
Современная макетная розетка без пайки (изобретенная Рональдом Дж. Португалия для E&L Instruments, Derby CT) состоит из перфорированного блока из пластика с многочисленными пружинными зажимами из оловянной фосфорной бронзы или никель-серебряного сплава под перфорацией. Зажимы часто называют связующими точками или точками контакта . Количество связующих точек часто указывается в спецификации макета.
Расстояние между зажимами (шаг выводов) обычно составляет 0,1 дюйма (2,54 мм). Интегральные схемы (ИС) в двухрядных корпусах (DIP) могут быть вставлены так, чтобы охватить центральную линию блока. Соединительные провода и выводы дискретных компонентов (например, конденсаторов, резисторов и катушек индуктивности ) можно вставить в оставшиеся свободные отверстия, чтобы замкнуть цепь. Если микросхемы не используются, дискретные компоненты и соединительные провода могут использовать любые отверстия. Обычно пружинные зажимы рассчитаны на 1 ампер при 5 вольт и 0,333 ампера при 15 вольт (5 Вт ). Кромка платы имеет выемки типа «ласточкин хвост» с наружной и внутренней стороны, поэтому доски можно соединить вместе, образуя большую макетную плату.
Автобусы и клеммные колодки
Макетные платы без пайки соединяют контакт с контактом с помощью металлических полос внутри макета. Компоновка типичной беспаечной макетной платы состоит из двух типов участков, называемых полосами. Полосы состоят из соединенных между собой электрических клемм.
Некоторые производители предоставляют отдельные шины и клеммные колодки. Другие просто предоставляют макетные блоки, которые содержат оба в одном блоке. Часто полосы или блоки макета одной марки можно соединить вместе, чтобы получилась макетная плата большего размера.
В более прочном варианте одна или несколько планок монтажной платы устанавливаются на листе металла. Как правило, на этом листе-подложке также находится несколько переплетных столбов . Эти стойки обеспечивают удобный способ подключения внешнего источника питания. С этим типом макетной платы может быть немного проще работать. На нескольких изображениях в этой статье показаны такие беспаечные макеты.
Диаграмма
Полноразмерная клеммная колодка обычно состоит из примерно 56–65 рядов разъемов, каждый ряд содержит два вышеупомянутых набора соединенных зажимов (от A до E и от F до J). Вместе с шинными полосками с каждой стороны это составляет типичную беспаечную макетную плату от 784 до 910 точек соединения. Полоски «маленького размера» обычно состоят из 30 рядов. Можно найти миниатюрные беспаечные макеты размером всего 17 рядов (без шинных шин, 170 точек привязки), но они подходят только для небольших и простых конструкций.
Соединительные провода
Быстрый переход провод (также называемые перемычками) для пайки макетирования может быть получен в виде готовых к употреблению наборов скачка проволоки или может быть изготовлен вручную. Последнее может стать утомительной работой для больших схем. Готовые к использованию соединительные провода бывают разного качества, некоторые даже с крошечными заглушками, прикрепленными к концам проводов. Материал перемычки для готовых или самодельных проводов обычно должен быть сплошным медным луженым проводом 22 AWG (0,33 мм 2 ) — при условии, что к концам проводов не нужно прикреплять крошечные заглушки. Концы проводов должны быть зачищены 3 / 16 до 5 / 16 в ( от 4,8 до 7,9 мм). Более короткие зачищенные провода могут привести к плохому контакту с пружинными зажимами платы (изоляция будет зажата пружинами). Более длинные зачищенные провода увеличивают вероятность короткого замыкания на плате. Плоскогубцы и пинцет полезны при вставке или удалении проводов, особенно на переполненных досках.
Для единообразия часто соблюдаются разные цвета проводов и цветовое кодирование . Однако количество доступных цветов обычно намного меньше, чем количество типов сигналов или путей. Обычно несколько цветов проводов зарезервированы для напряжений питания и земли (например, красный, синий, черный), некоторые — для основных сигналов, а остальные просто используются там, где это удобно. В некоторых готовых к использованию наборах соединительных проводов цвет используется для обозначения длины проводов, но эти наборы не позволяют использовать осмысленную схему цветового кодирования.
Усовершенствованные беспаечные макеты
Некоторые производители предоставляют высококачественные версии беспаечных макетов. Обычно это высококачественные макетные модули, установленные на плоском корпусе. Корпус содержит дополнительное оборудование для макетирования, такое как источник питания, один или несколько генераторов сигналов, последовательные интерфейсы, светодиодный дисплей или ЖК-модули, а также логические датчики .
Макетные модули без пайки также можно найти установленными на таких устройствах, как оценочные платы микроконтроллеров . Они обеспечивают простой способ добавления дополнительных периферийных схем к оценочной плате.
Высокие частоты и мертвые ошибки
Для высокочастотной разработки металлическая макетная плата представляет собой желаемую поддающуюся пайке заземляющую пластину, часто являющуюся неотравленной частью печатной платы; интегральные схемы иногда приклеивают вверх ногами к макетной плате и припаивают к ней напрямую, метод, который иногда называют конструкцией « мертвого жука » из-за его внешнего вида. Примеры мертвой ошибки с конструкцией заземляющего слоя проиллюстрированы в примечании к приложению Linear Technologies.
Ограничения
Из-за относительно большой паразитной емкости по сравнению с правильно размещенной печатной платой (примерно 2 пФ между соседними контактными столбцами), высокой индуктивности некоторых соединений и относительно высокого и не очень воспроизводимого контактного сопротивления, беспаечные макеты ограничены работой на относительно низких частотах. обычно менее 10 МГц, в зависимости от типа схемы. Относительно высокое контактное сопротивление уже может быть проблемой для некоторых цепей постоянного тока и очень низкочастотных цепей. Беспаечные макеты дополнительно ограничены номинальными значениями напряжения и тока.
Макетные платы без пайки обычно не подходят для устройств поверхностного монтажа (SMD) или компонентов с шагом сетки, отличным от 0,1 дюйма (2,54 мм). Кроме того, они не могут вместить компоненты с несколькими рядами разъемов, если эти разъемы не соответствуют двухрядному расположению — невозможно обеспечить правильное электрическое соединение. Иногда для установки компонента на плату можно использовать небольшие переходники для печатных плат, называемые «переходными переходниками». Такие адаптеры содержат один или несколько компонентов и имеют разнесенные на 0,1 дюйма (2,54 мм) штыри разъема в одинарной или двойной линейной схеме для вставки в макетную плату без пайки. Компоненты большего размера обычно подключаются к разъему адаптера, тогда как компоненты меньшего размера (например, резисторы SMD) обычно припаиваются непосредственно к адаптеру. Затем адаптер подключается к макетной плате через разъемы 0,1 дюйма (2,54 мм). Однако необходимость пайки компонентов на адаптер сводит на нет некоторые преимущества использования беспаечной макетной платы.
Очень сложные схемы могут стать неуправляемыми на макетной плате без пайки из-за большого количества необходимых проводов. Само удобство простого подключения и отключения соединений также делает слишком легким случайное нарушение соединения, и система становится ненадежной. Можно создать прототип системы с тысячами точек подключения, но при тщательной сборке необходимо соблюдать особую осторожность, и такая система становится ненадежной, поскольку сопротивление контакта со временем увеличивается. В какой-то момент очень сложные системы должны быть реализованы в более надежной технологии межсетевого взаимодействия, чтобы иметь возможность работать в течение приемлемого периода времени.
История печатных плат
Разобрав любое современное электронное устройство, вы обнаружите в нем печатную плату. А ведь для создания этого элемента используются различные технологии, историю появления которых хотелось бы проследить. Благо далеко зарываться в пески времени не придется, ведь печатной плате исполнилось немного больше ста лет.
Гениальный немец Хансен
В начале XX века немецким инженером Альбертом Паркером Хансоном, занимавшимся разработками в области телефонии, было создано устройство, считающееся прототипом всех известных сегодня видов печатных плат. «Днем рождения» печатных плат считается 1902 год, когда изобретатель подал заявку в патентное ведомство родной страны.
Печатная плата Хансена представляла собой штамповку или вырезание изображения на бронзовой (или медной) фольге. Получившийся проводящий слой наклеивался на диэлектрик – бумагу, пропитанную парафином. Уже тогда заботясь о большей плотности размещения проводников, Хансен наклеивал фольгу с двух сторон, создавая двустороннюю печатную плату. Изобретатель также использовал идущие насквозь печатной платы соединительные отверстия. В работах Хансена есть описания создания проводников при помощи гальваники или проводящих чернил, представляющих собой измельченный в порошок металл в смеси с клеящим носителем.
Идеи Томаса Эдисона
Известно, что великого Эдисона тоже посещали подобные идеи. Сохранилось его письмо Франку Спрагу (основавшему корпорацию Sprague Electric), где Эдисон описывает три способа рисования проводника на бумаге.
- Рисунок формируется при помощи адгезивных полимеров путём нанесения на их не застывшую поверхность измельченного в пыль графита или бронзы.
- Рисунок формируется непосредственно на диэлектрике. Для нанесения изображения используется ляпис (нитрат серебра), после чего серебро просто восстанавливается из соли.
- Проводником является золотая фольга с нанесенным на нее рисунком.
Естественно, Эдисон не употреблял термина «печатные платы», но практически все названные выше идеи нашли применение в сегодняшних технологических процессах. На основе первой из них сформировались тонкопленочные технологии сегодняшнего дня, а второй метод широко применяется для нанесения покрытий путем восстановления металлов из соли.
От аддитивного к субтрактивному методу производства печатных плат
Изначально для изготовления печатных плат применялись исключительно аддитивные технологии, то есть рисунок наносился на диэлектрик наклеиваемым или напыляемым материалом.
Субтрактивные методы, широко применяемые в области полиграфии, стали использоваться и для производства печатных плат. Суть субтрактивных методик в том, что рисунок получается после удаления ненужных частей.
В 1913 году Артур Берри получил патент на субтрактивный метод изготовления печатных плат. Разработчик предлагал покрывать металлическую основу слоем резистного материала и травлением убирать незащищенные части c поверхности. В 1922 году проживающий в США Эллис Бассит изобрел и запатентовал методику использования светочувствительных материалов при производстве печатных плат.
От примитивного — к совершенному: основные вехи истории печатных плат
Еще в 1918 году швейцарцем Максом Скупом была предложена технология газопламенного напыления металла. Методика осталась не востребованной из-за затратности производства и неравномерного осаждения металла.
Другое дело — методики американца Чарльза Дукласа. Он запатентовал технологию металлизации проводников, суть которой, заключалась в том, что в мягком диэлектрике (например, воске) прочерчивались каналы, заполняемые впоследствии металлизируемыми токопроводящими пастами при помощи электрохимического воздействия.
Так же в патент была включена технология травления, подразумевающая электролитическое осаждение металла (серебра, золота или меди) через контактную маску на пластину из низкотемпературного сплава. Пластина с осажденным рисунком нагревается, и все неприкрытые серебром части сплава удаляются. Чарльз Дукас располагал проводники с обеих сторон диэлектрической основы.
Первые разработки были ориентированы на формирование простых устройств, то есть не создавалось ничего сложнее отдельного узла схемы. Но прошло совсем немного времени, и тот же Дукас приступил к разработке многослойных печатных плат и предложил несколько интересных решений для межслойных соединений.
Спустя время появились гибкие печатные платы. На диэлектрик (лощеная бумага) наносили токопроводящий слой из графитовой пасты. Позже в обиход вошли токопроводящие пасты из меди и свинца.
Француз Цезарь Паролини реанимировал аддитивный метод создания токопроводящего слоя. В 1926 году он наносил на диэлектрик изображение посредством клеящего материала с напылением на него медного порошка и полимеризовал под воздействием высокой температуры. Именно Паролини начал применять в печатных платах проволочные перемычки, устанавливаемые до полимеризации материала.
В 1933 году были изданы работы Эрвина Франца, на которых базируются все существующие сегодня методики производства гибких печатных плат. Американскому разработчику удалось нанести токопроводящий рисунок на целлофановую пленку, для чего использовался жидкий полимер с графитовым наполнением.
Печатные платы завоевывают область радиоэлектроники.
Внедрению технологии печатных плат в область радиоэлектроники мы обязаны переселившемуся из Австрии в Великобританию инженеру Паулю Эйслеру. Во время второй мировой войны он успешно работал над поиском технологических решений для запуска печатных плат в массовое производство, широко используя полиграфические методы. После войны, в 1948 год, у Эйслер основал предприятие по изготовлению печатных плат — Technograph Printed Circuits.
Инженеру удалось получить пять десятков патентов в США и Великобритании, но конкурирующей американской фирме Bendix удалось доказать в суде неправомерность их выдачи Эйслеру. По мнению Bendix в технологии Эйслера не было ничего принципиально нового кроме области применения печатных плат. Во многом Bendix правы: над печатными платами с начала века работали инженеры со всего мира, и не стоит преуменьшать их заслуги в данной области. С другой стороны, сегодня уже никто не станет оспаривать очевидное – Эйслер многое усовершенствовал в технологии печатных плат. Без него мир электроники был бы несколько другим.
Послевоенное время стало эпохой внедрения печатных плат во все электрические приборы. Сначала печатные платы пришли в авиацию, а затем, в 50-х годах, стали основой всей бытовой электроники. Сегодня печатные платы практически не имеют конкуренции в качестве основы электронной аппаратуры, входя в состав компьютеров, сотовых телефонов и военной техники.