5 печатная плата как основа материнской платы

Обновлено: 14.01.2025

Современный мир электроники немыслим без печатных плат (ПП). Они являются необходимым элементом практически любых приборов, начиная от холодильников и смартфонов и заканчивая космической и военной техникой. Использование ПП позволяет минимизировать ошибки при сборке, упростить и ускорить монтаж, повысить производительность, улучшить теплоотвод внутри приборов, обеспечить стабильное качество и заданную точность аппаратуры, снизить её вес и габариты.

Что такое печатная плата

Печатная плата объединяет отдельные электронные компоненты в единое устройство, обеспечивая электрическое соединение между ними. Детали крепятся к подложке (основанию) с нанесённым на неё рисунком (электронной схемой) из печатных проводников в виде тонких линий. Выводы элементов припаиваются. На основании имеются также переходные монтажные и металлизируемые отверстия и контактные площадки, ламели и др.

Подложка представляет собой пластину из диэлектрика. Свойства этого материала во многом определяют вид и сферу применения платы.

Название является переводом с английского словосочетания «printing plate», обозначающего типографскую печатную форму. При изготовлении ПП длительное время пользовались схожей технологией. Но современные платы проектируют с помощью компьютерной техники и создают путём вытравливания или нанесения схемы на медную фольгу, закреплённую на подложке.

При производстве ПП необходимо соблюдать: точность нанесения схемы, заданную величину сопротивления проводников и изоляции. Эти детали должны также отвечать требованиям механической прочности, паяемости, вибропрочности.

В России действует несколько ГОСТов, относящихся к ПП. Основные понятия и термины в области производства печатных плат определены в ГОСТ Р 53386-2009. Отдельные ГОСТЫ приняты для конструкторской документации на платы. ГОСТ 23752-79 устанавливает технические требования и правила испытания и приёмки ПП. ГОСТ Р 53429-2009 – классы точности и другие характеристики.

Виды плат и их применение

По количеству используемых слоёв фольги с нанесённым рисунком-схемой выделяют три вида плат:

Однослойные (ОПП) – фольга с проводниками имеется только с одной стороны пластины. Это самый простой и дешевый вариант. Встречается в бытовых приборах, любительском конструировании, различных макетах.
Двухслойные (ДПП) – соответственно имеют покрытие из фольги с обеих сторон. Обладают большей плотностью монтажа и прочностью креплений. Изготавливаются с металлизацией или без неё. Доля в общем выпуске ПП в нашей стране составляет 65 -75%. Используются: в любых радиоэлектронных приборах, в системах сигнализации и средствах телекоммуникации, бытовой технике, измерительном и промышленном оборудовании, военной промышленности.
Многослойные (МПП) – состоят из нескольких слоёв изоляционных пластин, соединённых через металлизированные отверстия в электрическую цепь. Фольга и печатные проводники имеются во всех слоях. Такие платы создаются путём склеивания одно- и двухслойных либо способом послойного наращивания. Количество слоёв может достигать 40. МПП обладают более высокими эксплуатационными характеристиками, но и более высокой стоимостью, сложностью разработки и изготовления. Применяются в высокоточных приборах, ракетных комплексах, космической, авиационной и компьютерной технике.

Материал подложки влияет на степень пластичности ПП. Если в этом качестве применяется гетинакс, стеклотекстолит или иной подобный диэлектрик, то деталь будет жёсткой, а если особый полиамидный или лавсановый тонкий электроизоляционный материал, например, каптон – гибкой. Такие платы также могут иметь различное количество слоёв.

Жёсткие платы (ЖПП) получили наибольшее распространение. Твёрдая подложка не деформируется и не скручивается. Самый простой пример применения – материнская плата компьютера.

Гибкие печатные платы (ГПП) имеют ряд несомненных преимуществ: ниже стоимость, меньше межсоединений, лучше теплообмен, меньше размеры, их удобно монтировать, они могут быть основой для трёхмерных блоков.

Используются для антенн и катушек индуктивности, гибких светодиодных лент, соединения отдельных частей электронной аппаратуры, приборов и т. п. Их разновидностью можно считать гибкие печатные кабели, которыми вместо жгута объединяют печатные платы.

Гибко-жёсткие печатные платы (ГЖПП) являются не простым гибридом первых двух видов, как может показаться. Они сложны в изготовлении и имеют разные модификации.

Часто гибкую плату усиливают в определённом месте для повышения надёжности электрического соединения. Для этого к гибкой плате крепят жёсткий слой (стеклотекстолит или полиимид) со стороны, противоположной контактным площадкам.

Популярен вариант, когда гибкая часть служит шлейфом, соединяющим жёсткие печатные платы.

Такие платы также могут быть многослойными.

Преимущества: малый вес и размеры, надёжность, долговечность, возможность создания объёмных блоков и встраивания в конструкцию сложной конфигурации, простота сборки.

Гибкие и гибко-жёсткие печатные платы применяют:

в бытовой электронной технике (видео- и фотокамеры, калькуляторы и т. п.);
компьютерной технике и гаджетах;
медицине (кардиостимуляторы, рентгеновские аппараты, слуховые аппараты и др.);
военной технике, авиационной и космической отраслях (различное оружие, торпеды, радары, системы ночного видения, спутники, панели управления и т. П.);
производстве автомобилей;
в сфере телекоммуникаций и других областях.

Последнее время спрос на эти виды печатных плат неуклонно растёт.

В печатных платах на алюминиевой основе в качестве подложки используется металлическая пластина, покрытая электроизоляционным веществом. Сверху приклеивается фольга. Применяется для теплоотвода в силовой электронике.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации создаются ПП со специальными характеристиками. Например, устойчивые к значительным перепадам и подъёму температуры до 260 °C, при работе в ВЧ и СВЧ-диапазоне. Для их производства используют фторопласт, армированный стеклотканью, и керамику.

АО «Кварц» более 40 лет занимается производством печатных плат. Наша организация первой в стране в 1987 году освоила разработку и выпуск многослойных печатных плат.

Принимаем заказы на изготовление печатных плат гибких, гибко-жёстких, многослойных и других видов по 4-5 классу точности.

Высокое качество и короткие сроки обеспечивают высококвалифицированный опытный персонал, инновационные технологии, высокоточное оборудование и современные станки, тщательный контроль качества исходных материалов, применение нескольких методов тестирования и испытания готовых изделий.

Печатная плата составляет основу любого электронного изделия, входя в состав компьютеров, сотовых телефонов и военной техники. Появившись более 100 лет назад, это маленькое устройство ознаменовало огромный скачок в развитии радиоэлектронной аппаратуры. В России одним из крупнейших производителей современных плат является КРЭТ.

Что же представляет собой печатная плата и зачем она называется «печатной»?

Немного истории

Считается, что прообраз всех видов печатных плат был создан немецким инженером Альбертом Хансоном. Еще в начале прошлого столетия он предложил формировать рисунок печатной платы на медной фольге вырезанием или штамповкой. Элементы рисунка приклеивались к диэлектрику, которым служила пропарафиненная бумага.

Таким образом, «днем рождения» печатных плат считается 1902 год, когда Хансон подал свою заявку в патентное ведомство.

За более чем столетие конструкции и технологии изготовления печатных плат постоянно совершенствовались. В их эволюции принимало участие большое множество изобретателей, в числе которых и всемирно известный Томас Эдисон. В свое время он предложил формировать токопроводящий рисунок посредством адгезивного материала, содержащего графитовый или бронзовый порошки.

И хотя Эдисон даже не употреблял термина «печатные платы», многие его идеи применяются при их создании и в наши дни.

Первые печатные платы, созданные в 1920-х годах, были сделаны из таких материалов, как бакелит, мазонит, а также слоистого картона и даже тонких деревянных досок. В материале просверливались отверстия, а затем «провода» из плоской латуни привинчивались к плате. Причем иногда для этого использовались даже небольшие гайки и болты. Такие печатные платы были использованы в первых радио и граммофонах.

И почему она «печатная»

В своем современном виде печатная плата появилась благодаря использованию технологий полиграфической промышленности. И своим названием она обязана полиграфии: печатная плата – прямой перевод с английского полиграфического термина printing plate.

Поэтому подлинным «отцом печатных плат» считается австрийский инженер Пауль Эйслер, который первым пришел к выводу, что технологии полиграфии могут быть использованы для серийного производства печатных плат.

Уже во время Второй мировой войны технологии массового производства печатных плат оказались очень востребованными, в первую очередь для радиоаппаратуры военного назначения, авиации. А с середины 1950-х годов печатная плата стала основой всей бытовой электроники.

В СССР одной из первых подобных разработок в 1953 году был радиоприемник «Дорожный», выполненный в виде небольшого чемодана, в котором помещалась одна печатная плата. Конечно, по сравнению с современными, эта печатная плата была весьма примитивной: несколько широких проводников (4-5 мм) с пилообразными кромками, расположенных на обеих сторонах платы, соединялись через металлизированные отверстия. А уже в 1954 году с применением печатных плат началось производство советского телевизора «Старт».

Сегодня печатные платы практически не имеют конкуренции в качестве основы электронной аппаратуры, входя в состав компьютеров, сотовых телефонов и военной техники.

От линии к плоскости

Что же собой представляют печатные платы?

Если коротко, то это конструкция электрических межсоединений на изоляционном основании. Таким образом, ее основные элементы – основание (подложка) и проводники.

Электронные компоненты на печатной плате обычно соединяются при помощи пайки. Эти элементы необходимы и достаточны для того, чтобы печатная плата была печатной платой.

Кстати, самым дальним предшественником печатных плат можно считать обычный провод, чаще всего изолированный. Таким образом, в развитии этого радиоустройства, можно сказать, был осуществлен переход от линии к плоскости.

Односторонняя печатная плата – это пластина, на одной стороне которой размещены проводники, выполненные печатным способом. В двухсторонних печатных платах проводники заняли и изнаночную сторону этой пластины.

Переход от односторонних печатных плат к двухсторонним был первым шагом на пути от плоскости к объему. Окончательный переход к объему произошел с появлением в 1961 году многослойных печатных плат.

К примеру, сегодня предприятия КРЭТ выпускают многослойные печатные платы, содержащие до 25 слоев.

Такие платы позволили в первую очередь миниатюризировать электронику. Этим преимуществом сохранения пространства быстро воспользовались аэрокосмическая техника, авиация, компьютеры, а также ракетные комплексы и оружие.

Переход на микроуровень

Все большая миниатюризация электронных устройств потребовала и перехода печатных плат на микроуровень.

Если на первых печатных платах ширина проводников и зазоры между проводниками измерялись миллиметрами, то развитие электронной техники потребовало создания печатных плат с размерами элементов, измеряемых десятыми долями миллиметра. В современной радиоэлектронной аппаратуре такие печатные платы стали уже обыденностью.

На предприятиях КРЭТ сегодня выпускаются платы с точностью воспроизведения рисунка 2 мкм, а толщина подложки таких плат составляет от 0,25 до 1 мм. При этом надежность внутренних соединений многослойных плат контролируется с помощью рентгеновской установки.

Развитие таких направлений, как нанотехнологии, делает вполне реальными любые самые нереальные прогнозы относительно развития электронной базы. Можно говорить уже не просто о микро-, а даже о наноминиатюризации печатных плат. Уже сегодня отдельные элементы печатных плат находятся на подступах к нанометрам.

«Печатные» инновации

Для большинства людей печатная плата – это просто всего лишь жесткая пластинка. Действительно, жесткие платы – самый массовый продукт, используемый в радиоэлектронике, но сегодня пользуются большой популярностью и гибкие печатные платы.

В России одним из крупнейших производителей таких плат является Государственный Рязанский приборный завод, входящий в КРЭТ.

Так, одним из преимуществ гибких печатных плат называют возможность придания им различных форм объектов, в которые их можно поместить. Гибкие платы делают из полиимидных материалов, таким образом, их «подложка» находится в высокоэластическом состоянии. В результате существенно экономится внутренний объем изделий.

Последние инновации в области производства печатных плат коснулись и материалов.

Как известно, в качестве основы печатной платы наиболее часто используются такие материалы, как стеклотекстолит, гетинакс, керамика. Также основой печатных плат может служить металлическое основание, покрытое диэлектриком (например, анодированный алюминий), поверх диэлектрика наносится медная фольга дорожек.

Отдельную группу материалов составляют алюминиевые металлические печатные платы. И здесь особое значение имеют алюмооксидные платы. Эта технология основана на инновационной концепции создания нанопористого материала для построения многоуровневых слоев коммутации, которые комбинируют алюминий и оксид алюминия в своей структуре.

Выполненные по алюмооксидной технологии печатные платы и модули обеспечивают более быстрый теплоотвод в сравнении с аналогичными изделиями, выполненными на основе «классической» технологии, что увеличивает надежность работы и срок службы.

Самым главным достоинством этой технологии является возможность переплавки отслуживших свой срок печатных плат. Получаемый в результате этого алюминий может быть использован многократно.

Недавно КРЭТ приступил к испытаниям сборочных узлов и модулей, построенных на основе инновационных алюмооксидных плат.

Концерн оценит целесообразность их использования при производстве перспективных систем радиолокации гражданского и военного назначения, а также средств радиоэлектронной борьбы.

Главным компонентом компьютера можно с уверенностью назвать материнскую плату. Она объединяет между собой абсолютно все устройства, входящие в состав компьютера, и выполняет большую часть общей работы. Материнской плате можно дать следующее определение: «Материнская плата – центральная комплексная печатная плата, предоставляющая электронную и логическую связь между всеми устройствами, входящими в состав персонального компьютера».

Оговоримся сразу, что мы будем рассматривать только стандартные материнские платы для настольных компьютеров. Дело в том, что производители ноутбуков сами разрабатывают платы для своих устройств, стараясь спроектировать их как можно более компактными, удобными и надёжными. То же и в случае с серверами, только там зачастую на первом месте не размер, а большое число разъёмов.

Материнские платы, кроме функциональности, отличаются друг от друга размерами. Эти размеры стандартизированы и называются формфакторами.

Формфактор	Размеры платы	Разработчик, год	Назначение, актуальность
XT	8,5х11" (216х279 мм)	IBM, 1983	IBM PC XT, устарел
AT	12х11–13" (305х279–330 мм)	IBM, 1984	IBM PC AT, устарел
Baby-AT	8,5х10–13" (216х254-330 мм)	IBM, 1990	IBM PC AT, устарел с 1996 года
ATX	12х9,6" (305х244 мм)	Intel, 1995	Архитектура PC, актуален
eATX	12х13" (305х330 мм)	Архитектура PC, актуален
Mini-ATX	11,2х8,2" (284х208 мм)	Архитектура PC, актуален, для малых корпусов
microATX	9,6х9,6" (244х244 мм)	Intel, 1997	Архитектура PC, актуален, для малых корпусов
LPX	9х11–13" (229х279–330 мм)	Western Digital, 1987	Для тонких ПК, устарел
Mini-LPX	8–9х10–11" (203–229х254–279 мм)	Western Digital, 1987	Для тонких ПК, устарел
NLX	8–9х10-13,6" (203–229х254–345 мм)	Intel, 1997	Развитие LPX, актуален, но малоприменим
FlexATX	9,6х7,5-9.6" (244х?-244 мм)	Intel, 1999	Замена microATX, актуален, но не получил популярности
Mini-ITX	6,7х6,7" (170х170 мм)	VIA Technologies, 2003	Для сверхмалых ПК, актуален и перспективен
Nano-ITX	(120х120 мм)	VIA Technologies, 2004	Для сверхмалых ПК, актуален и перспективен
BTX	12,8х10,5" (325х267 мм)	Intel, 2004	Разработан на замену ATX, не получил популярности. В 2006 году Intel отказалась от дальнейшей поддержки
MicroBTX	10,4х10,5" (264х267 мм)	Intel, 2004	Разработан на замену ATX, не получил популярности. В 2006 году Intel отказалась от дальнейшей поддержки
PicoBTX	8,0х10,5" (203х267 мм)	Intel, 2004	Разработан на замену ATX, не получил популярности. В 2006 году Intel отказалась от дальнейшей поддержки
WTX	14х16,75" (355,6х425,4 мм)	1999	Для серверов и рабочих станций, актуален
ETX и PC-104	Для встраиваемых систем, актуален

Сравнение размеров формфакторов с размером листа A4

Очень часто встречается мнение, что главное в компьютере – процессор. Это мнение, в общем-то, обоснованно, так как центральный процессор выполняет все вычисления, управляет работой компьютера. А материнская плата предоставляет ему возможность «общаться» с другими подсистемами, выполняя как бы «обслуживающую» работу. Если проводить аналогию с автомобилем, центральный процессор – это двигатель, а материнская плата – это шасси. Двигатель без кузова, подвески и прочего – бесполезен, ехать всё равно невозможно. Шасси без двигателя – куча металла. Так и в ситуации с материнской платой и процессором.

Итак, вернёмся к теме. Примером нам будет служить точная копия эталонной материнской платы NVIDIA nForce 680i SLI – EliteGroup PN2 SLI2+.

Материнская плата EliteGroup PN2 SLI2+

Материнская плата, как уже говорилось, – это прежде всего сложная печатная плата. На неё нанесено огромное количество проводящих дорожек, объединяющих компоненты и разъёмы, и контактных площадок для микроконтроллеров и электронных компонентов. Причём плата состоит из нескольких слоев, изготовленных из диэлектрика текстолита, и каждый слой содержит такие дорожки. Выводы для установки компонентов, естественно, находятся только на верхнем слое. Сверху плата покрыта диэлектрическим лаком, чтобы предотвратить короткое замыкание и хоть немного защитить её от непредвиденных обстоятельств. Тем не менее это не означает, что плату можно класть на металлическую или иную проводящую поверхность: на обратной стороне находится огромное количество окончаний контактов, которые могут быть замкнуты, что приведёт к повреждению платы.

Проводящие дорожки объединяют между собой несколько ключевых подсистем, блоков материнской платы. Этими блоками являются: разъём (сокет) процессора и система его питания, подсистема памяти и разъёмы для установки модулей с собственной системой питания, разъёмы для установки карт расширения функциональности, разъёмы для подключения накопителей. Каждый набор таких дорожек может работать по собственному принципу (стандарту) и называется шиной. О современных шинах вы можете почитать тут.

Основой любой материнской платы является набор ключевых микросхем, также называемый набором логики или чипсетом. Разработкой таких наборов занимаются несколько крупнейших мировых компаний: Intel, NVIDIA, AMD, VIA, SIS. То, какой чипсет положен в основу материнской платы, определяет, какой процессор, какую оперативную память и в каком объёме можно установить, сколько устройств можно подключить и как быстро всё это будет работать.

Диаграмма чипсета NVIDIA nForce 680i SLI

Чипсет состоит из интегральных микросхем, называемых мостами. Чаще всего встречаются двухкомпонентные чипсеты, состоящие из северного и южного мостов. Своё «географическое» название они получили потому, что если материнскую плату поставить на ребро в том положении, в котором она устанавливается в системный блок, то северный мост будет выше южного, как бы «на север от него». Кроме того, если представить материнскую плату как блок-схему, то северный мост будет выше южного.

Северный мост NVIDIA nForce 680i SLI

Северный мост (Northbridge или MCH, Memory Controller Hub) обеспечивает взаимосвязь между процессором, оперативной памятью и специализированными шинами (PCI, PCI Express и т.п.). Именно возможности северного моста определяют, какую оперативную память (SDRAM, DDR, DDR2, DDR3) можно установить в материнскую плату, какой максимальный объём можно установить, в каких режимах она может работать. В прошлом северный мост в обязательном порядке обеспечивал работу специальной шины AGP, по которой подключалась видеокарта. На сегодняшний день AGP практически отмерла, а её место заняла более универсальная шина PCI Express. Так как при скоростной передаче данных мост испытывает немалую нагрузку, он выделяет немало тепла и требует качественного охлаждения, поэтому на материнских платах мы часто видим замысловатые кулеры.

Южный мост NVIDIA nForce 680i SLI

Северный мост соединён с южным мостом посредством специальной шины или через несколько каналов из шины PCI Express. Задачей южного моста является предоставление интерфейсов ввода-вывода для устройств компьютера. Поэтому по-английски он официально называется I/O Controller Hub (ICH) – контроллер-концентратор ввода-вывода. Он обеспечивает поддержку материнской платой низкоскоростных, но тем не менее важных шин. К таким устройствам, встроенным в южный мост, относятся контроллер DMA (Direct Memory Access), контроллер прерываний, контроллеры устройств хранения данных (IDE и SATA-жёстких дисков и оптических приводов), контроллер питания и другие. Кроме того, современные южные мосты чаще всего содержат встроенные звуковые, сетевые, USB, RAID-контроллеры. К функциям южного моста также относится работа часов (Real Time Clock, RTC), специальной шины I2C, позволяющей оперативное управление настройками платы, доступ к информации BIOS – базовой системы ввода-вывода. BIOS фактически является микропрограммой, позволяющей материнской плате обращаться к своим подсистемам и работать так, как нужно.

Интерфейсы для подключения Floppy, мыши и клавиатуры чаще всего не включаются в состав южного моста, эти функции осуществляются специальным контроллером, называемым SuperI/O. Кроме того, он следит за температурами, напряжениями и скоростями вращения вентиляторов.

История печатных плат. От XIX века до современности

Хронология ключевых событий истории печатных плат, от момента их появления более 100 лет назад до современности, и возможные тенденции развития печатных плат в будущем.

Как и многие другие великие изобретения, печатные платы были созданы на основе множества предыдущих достижений. Их история началась более 130 лет назад, когда великая промышленная машина мира только начинала приходить в движение.

Предисловие. Большой квест

Печатная плата калькулятора 1960-х гг.

В калькуляторе, наверное, всего 30 с небольшим транзисторов, тогда как на одной только микросхеме материнской платы их более миллиона. Да, скорость развития технологий и дизайна печатных плат впечатляет. Всё, что есть на плате калькулятора, теперь может уместиться в одном современном чипе.

Тенденции в производстве печатных плат очевидны:

В 80-х мы играли в “Морской бой” на игровых автоматах, а сейчас требуем от видеоигр фотореалистичной графики.

Морской бой, 80-е

Прежде мы покупали калькулятор, чтобы считать; часы, чтобы следить за временем; магнитофон, чтобы слушать музыку; а теперь всё это и многое другое есть в наших небольших смартфонах.

И началась эта гонка ещё в XIX веке.

XIX век

Позапрошлый век был отмечен быстрым развитием технологий. Всё ускоряющийся прогресс начинал набирать обороты. Паровозы позволили путешествовать через всю страну не за 5-7 месяцев, а за 5-7 дней; электричество пришло на смену углю, дереву, маслу. Изобретение телеграфа, а затем и телефона обеспечило быструю связь, не доступную никогда прежде.

Бензиновый двигатель и автомобиль, фотография, граммофон-фонограф, электронно-лучевые трубки и паяльные лампы, трансформаторы и перфокарты, радио и кино, эскалаторы и посудомоечные машины – большинство вещей, которыми мы пользуемся до сих пор, или которые оказали непосредственное влияние на современную электронику, были созданы или запатентованы в XIX веке.

Речи о печатных платах тогда ещё не шло, но без промышленных достижений того времени и широкого распространения электричества платы никогда не стали бы тем, чем они являются сегодня.

1900-1920 годы

Первый патент на то, что мы сейчас назвали бы печатной платой, был получен в 1903 году. С её помощью изобретатель Альберт Хансон (Albert Hanson) планировал улучшить работу телефонных станций. Процесс изготовления этой “платы”, конечно, был далек от того, что используется сейчас, однако всё же позволял создать проводящие металлические рисунки на диэлектрической подложке.

Хансон предложил вырезать или выштамповывать элементы из медной фольги, а затем наносить их в несколько слоёв на пропарафиненную бумагу или другой подобный “носитель”. Для обеспечения электрического соединения между проводниками на разных слоях предусматривались сквозные отверстия. Звучит знакомо, правда?

Конец той эпохи ознаменовался Первой мировой войной. Это был последний глобальный конфликт, основанный исключительно на использовании механических устройств и окопных боёв. Печатные платы и даже базовая электроника еще не получили военного применения, но вскоре это изменится.

Двадцатые годы прошлого века известны как “Ревущие” или “Бурные двадцатые”. США и крупные страны Европы переживали культурный и экономический бум. Люди возвращались к мирной жизни, менялись мода и стиль, кинематограф становился массовым видом досуга, совершались открытия и изобретения, оказавшие большое влияние на всю последующую историю.

Впервые в истории больше людей проживало в городах, а не в деревне. Появление бензиновых двигателей, а за ними и автомобилей потребовало строительства дорог и создания необходимой инфраструктуры: от заправок до СТО. В домах появились пылесосы и холодильники.

Вторая мировая война (1939 -1945 годы)

Радио Пауля Эйслера. Источник

Ещё одной разработкой того времени, в которой использовались печатные платы, стал радиовзрыватель, необходимый для подрыва боеприпасов без контакта с целью. Это означало, что снаряд, выпущенный, например, во вражеский самолёт, даже в случае промаха мог нанести урон, просто взорвавшись рядом с машиной. Эксперименты со взрывателем вели сперва британцы, а затем передали наработки американцам, которые смогли усовершенствовать взрыватель. Точность орудий союзников значительно возросла, потери немецких самолётов увеличились более чем на 50%.

Прототип транзистора Бреттейна и Бардина

В эти же годы многие разработчики радиоэлектронной аппаратуры и технологические институты отрабатывали различные технологии производства печатных плат. В 1954-м на Московском радиотехническом заводе начали собирать телевизор “Старт”, в котором применялись печатные платы оригинального изготовления. Их подложки прессовали из карболита или подобного материала, причём так, чтобы на пластинах при этом образовывались канавки. После металлизации эти канавки и служили проводниками.

Не менее интенсивная работа шла и в Соединённых Штатах. Мо Абрамсон (Moe Abramson) и Станислаус Ф. Данко (Stanislaus F. Danko), служившие в корпусе связи армии США, ещё в конце 40-х годов разработали процесс автоматической сборки платы, при котором элементы устанавливались на платы и паялись погружением.

С развитием технологий ламинирования и травления платы этот метод стал стандартным процессом изготовления печатных плат. В 1956 году Абрамсон и Данко получили патент на свою разработку, который передали армии.

В 60-х компания Hazeltyne Corporation получила патент на технологию сквозного монтажа, при котором выводные компоненты и электронные узлы монтируются в сквозные отверстия печатной платы. Это позволило располагать компоненты очень близко друг от друга, не опасаясь перекрытия.

В то же время компания IBM разработала технологию поверхностного монтажа, при которой компоненты монтируются на поверхность платы со стороны токопроводящих дорожек, и отверстия в плате не требуются. Эти новые разработки нашли первое практическое применение в ракетах “Сатурн-5”, которые использовались для космической программы “Аполлон”, в том числе и для запуска на Луну “Аполлона-11”.

1970-е – эра микропроцессоров

Джек Килби с первой интегральной микросхемой

Применение интегральных микросхем при производстве электроники началось в 70-х. К этому времени использование печатных плат стало необходимостью: припаивать провода к резисторам и конденсаторам во всё усложняющихся устройствах с большим количеством компонентов было уже слишком сложно.

1980-е – цифровой век

“Цифровой век” 80-х принёс множество перемен; в том числе и в процесс производства печатных плат. Если до сих пор платы рисовались вручную, с помощью световых столов и трафаретов, то к концу этого десятилетия всё делалось уже с помощью компьютеров.

Рабочее место проектировщика плат в 80-е. До появления программ автоматизированного проектирования

1990-е

Теперь разработчики должны применять стратегии DFT (тестопригодное проектирование). И дело не только в тестировании на наличие дефектов, присутствия всех указанных элементов, их работоспособности и правильности подключения. Инженерам приходится разрабатывать свои проекты с учётом будущих переделок и изменений, с учётом следующего поколения оборудования.

Этот период, пожалуй, можно назвать Гибридным веком. Прежде у нас было множество разнообразных устройств для наших разнообразных потребностей. Теперь же можно купить один смартфон и получить десятки функций: от часов до фотокамеры, от фонарика до навигатора, от аудио- и видео-плеера до автоответчика.

Мы живём в эпоху объединения устройств. Печатные платы прочно заняли своё место; созданы процедуры и процессы практически для всего; высокоскоростные приложения становятся нормой. Но что дальше?

Будущее

Читайте также: