Давайте разберёмся просто и по делу: как сегодня делают печатные платы и чем новые технологии отличаются от «старой школы».
Когда слышишь слово «печатная плата», обычно представляешь зелёный кусочек фольгированного стеклотекстолита с дорожками и компонентами. Но за этой зелёной красотой стоит целый комплекс процессов — от компьютерного проектирования до химических и механических операций.
Сегодня производство печатных плат ушло далеко вперёд. Если раньше всё ограничивалось односторонними или двухслойными решениями для простых схем, то сейчас никого не удивишь:
- Многослойными платами (до десятков слоёв).
- HDI-технологиями (blind/buried vias, микроотверстия).
- Гибко-жёсткими конструкциями.
- Специальными материалами (например, для ВЧ и радиочастотной электроники).
Всё это нужно для того, чтобы современные устройства были компактными, надёжными и быстрыми.
Немного о процессе — без занудства
Производство платы обычно начинается с твоего проекта — Gerber-файлов. Дальше всё примерно так:
- Подготовка материалов
Используют разные типы ламинатов — стеклотекстолит, полиимид и даже керамику для особых задач. - Травление слоёв
На медной фольге создают рисунок проводников. Фоторезист, экспонирование, травление — ничего сверхъестественного, но точность выросла в разы. Сейчас дорожки могут быть толщиной в десятки микрон. - Ламинирование
Слои складывают в «сэндвич» и спрессовывают под давлением и температурой. Так получается многослойная структура. - Сверловка и металлизация отверстий
Вот тут начинаются чудеса — микроотверстия лазером, металлизация, чтобы соединить слои электрически. - Покрытия и защитные слои
Наносят паяльную маску, шелкографию и защитные покрытия. - Электрическое тестирование
Без этого никак — проверяют, нет ли обрывов или коротких замыканий.
Новые технологии — зачем они?
А теперь к сути: зачем всё это усложнение?
- Устройства становятся меньше. Значит, дорожки и отверстия должны быть тоньше, а слоёв — больше.
- Нужна высокая частота передачи данных — приходится учитывать импедансы и делать платы с точным контролем геометрии.
- Автоматизация сборки требует идеально ровных, качественных поверхностей и точных отверстий.
В итоге современные производители инвестируют в оборудование: лазерные сверлилки, автоматические линии металлизации, оптические инспекторы. Это не просто красивые игрушки — это способ делать платы лучше и дешевле в большом объёме.
Старые vs. новые технологии: в чём разница?
Давай на пальцах. Раньше плата выглядела просто:
- пара слоёв меди,
- крупные дорожки,
- сквозные отверстия.
Это подходило для телевизоров, стиралок и простых контроллеров. Проблем не было — всё работало, и никто не думал, что это станет узким местом.
Но как только появились смартфоны, быстрые компьютеры, интернет вещей — начались требования:
- Тонкие линии (50–75 микрон и меньше),
- Микроотверстия (микровия) и глухие отверстия (blind/buried vias),
- Возможность гибко соединять платы в корпусе (гибко-жёсткие платы).
HDI-технология — хит последних лет
HDI (High Density Interconnect) — это платы высокой плотности монтажа.
Зачем они нужны? Чтобы разместить кучу компонентов на минимальной площади.
Ключевые фишки HDI:
- Микроотверстия, просверленные лазером — меньше повреждений, выше точность.
- Послойное наращивание (Sequential Lamination) — можно проектировать сложнейшие структуры.
- Улучшенный контроль импеданса — важно для высоких частот.
Типичный пример — мобильный телефон. На маленькой плате приходится размещать процессор, память, радио-модуль, антенны, питание. Без HDI это просто невозможно.
Гибкие и гибко-жёсткие платы
Отдельная тема — гибкие платы (flex) и гибко-жёсткие (rigid-flex).
Их производят на полиимидной основе — материал гнётся, не ломаясь.
Для чего это нужно?
- Чтобы платы повторяли форму устройства (умные часы, камеры, медицинские датчики).
- Чтобы убрать лишние разъёмы и провода.
- Чтобы повысить надёжность — меньше соединений, меньше точек отказа.
Производство таких плат требует своего подхода:
- Тонкие слои меди.
- Особый ламинат.
- Ламинирование под давлением и температурой без пузырей и расслоений.
Контроль качества — без него никак
Раньше тестировали платы выборочно. Сейчас почти каждая плата проходит тест:
- Электрические проверки (continuity, isolation).
- Автоматическая оптическая инспекция (AOI) — камера «видит» дефекты на этапе травления.
- Рентген-контроль — важен для многослойных плат.
Зачем всё это?
Чтобы не было обрывов, замыканий, смещений. Особенно критично, когда платы стоят дорого и идут в ответственные системы.
Тренды на ближайшее будущее
Куда всё движется?
- Ещё больше слоёв. 16, 24 и более — уже норма для серверов и телеком-оборудования.
- Тонкие материалы для лучшего теплоотвода.
- Встраиваемые компоненты (Embedded) прямо в слои платы.
- Экологичные процессы — меньше химии, замкнутые циклы травления и гальваники.
Вывод
Современные технологии производства печатных плат — это не просто медь и травление. Это целая наука и высокоточная индустрия, которая идёт в ногу с требованиями электроники.
От прототипа для стартапа до серийной партии для автопрома — везде нужны разные подходы, материалы и процессы.
Если хотите получить качественную плату под свои задачи — всегда стоит обсудить все детали с производителем: количество слоёв, тип отверстий, требования по частотам, температуре, механическим нагрузкам. Это экономит время, деньги и нервы на этапе сборки и эксплуатации. Успехов!
С уважением, Андрей Зимин 04.07.2022
