Печатные платы  – это основа современной электроники. Они делают больше, чем просто обеспечивают электрические соединения между компонентами. Некоторые из них имеют внутреннюю заземляющую пластину для изоляции сигнала, предотвращающую емкостную связь между соседними проводниками. Заземляющий слой также помогает рассеивать тепло. Печатные платы могут быть жесткими или гибкими, гибкие версии используются во многих автомобилях и цифровых камерах.

Что было раньше

В ранней электронике использовалась двухточечная проводка, которую должен был устанавливать квалифицированный специалист паяльником, но концепция печатной схемы началась с Томаса Эдисона. Он экспериментировал с бумагой в качестве подложки, однако идея так и не была реализована.

Сначала проводники были напечатаны на одной стороне, а компоненты были установлены на противоположной. Выводы компонентов проходили через отверстия в плате и припаивались к проводникам. Двусторонние платы были немного более сложными: проводники были напечатаны с обеих сторон и соединены сквозными отверстиями, называемыми переходными отверстиями.

Увеличение количества слоев

Многослойные платы являются текущим стандартом в электронике, хотя старые односторонние и двусторонние версии все еще используются для простых схем. Многослойная плата — это сэндвич, состоящий из тонких уложенных друг на друга печатных схем с переходными отверстиями, соединяющими различные слои. Сложность дизайна требует использования автоматизации электронного проектирования (EDA), также известного как электронное компьютерное проектирование (ECAD). Более старые версии часто рисовались вручную, но уровень сложности современной электроники требует помощи компьютера. Еще одно преимущество этого подхода – возможность тестировать схемы в виртуальной среде до создания каких-либо прототипов.

Монтаж компонентов

Компоненты на многослойных платах могут быть монтируемыми на поверхность или в сквозные отверстия. Нет ничего необычного в том, чтобы найти и то, и другое на одной компоновке. Детали могут быть впаяны в плату горячим воздухом, в печи или с помощью волной пайки припоя, причем все они выполняются с помощью автоматизированного оборудования. Когда последующее тестирование выявляет дефект, плата направляется монтажнику для ремонта.

Бессвинцовый припой

Из-за проблем с окружающей средой традиционный припой на основе олова и свинца постепенно заменяется бессвинцовым припоем, состоящим из олова и серебра. Этот тренд быстро охватил бытовую электронику, но надежность и долговечность бессвинцового припоя еще не известны для использования в критических медицинских, аэрокосмических и военных приложениях. Проводящая эпоксидная смола – еще один бессвинцовый соединительный материал, который может заменить припой. Он включает серебро с обычной эпоксидной смолой и предлагает преимущество отверждения при комнатной или низкой температуре в печи.

Миниатюризация

Теоретический предел миниатюризации компонентов определяется длиной волны света, используемого для травления схем. Маски должны включать проводники шириной не менее одной длины волны, чтобы процесс травления работал. Печатные платы сталкиваются с теми же ограничениями, и по мере увеличения их плотности и сложности новые технологии производства и ремонта потребуют передовой автоматизации, а не вмешательства человека.