Печатная схема (printed circuit, ПС) — это конфигурация из токопроводящих и, возможно, диэлектрических материалов, нанесённая методом печати (printing) или его аналогами на изолирующую подложку (substrate) для формирования электрических цепей и соединений. Этот термин является обобщающим и может обозначать как законченное изделие (печатную плату), так и сам проводящий рисунок. Концепция печатной схемы, предложенная и запатентованная австрийским инженером Паулем Эйслером (Paul Eisler) в 1943 году, со временем заменила громоздкий и ненадёжный монтаж проводами, что стало ключевым фактором миниатюризации электроники.
Конструктивные элементы печатной схемы
К элементам печатной схемы согласно стандарту ГОСТ Р МЭК 60194-2-2019 относятся.
-
Печатный проводник (printed conductor). Тонкий слой проводящего материала (обычно меди толщиной 5–105 мкм), сформированный в виде линии на поверхности диэлектрика.
-
Печатный элемент (printed component). Резистор, конденсатор или индуктивность, сформированный непосредственно на подложке в процессе производства схемы методом нанесения резистивных или диэлектрических паст (технологии толстоплёночных и тонкоплёночных гибридных схем).
-
Контактная площадка (land). Участок проводящего материала, используемый для присоединения вывода компонента.
-
Монтажная площадка (terminal area). Участок для механического крепления и электрического соединения элемента дискретного монтажа.
-
Металлизированное отверстие (plated-through hole). Отверстие в подложке с проводящим покрытием, обеспечивающее электрическое соединение между слоями.
Классификация и методы изготовления
Печатные схемы классифицируют по типу подложки (жёсткие на основе FR-4, гибкие на полиимиде, керамические), количеству проводящих слоёв и технологии формирования рисунка. Два основных метода:
-
Аддитивный (additive process). Основан на селективном осаждении меди на незащищённые участки диэлектрика. Позволяет создавать более тонкие линии (до 25 мкм).
-
Субтрактивный (subtractive process). Основан на травлении меди с защищённых участков с предварительно нанесённым рисунком. Это наиболее распространённый метод, использующий фотолитографию (photolithography) с фоторезистом (photoresist). Типичная минимальная ширина проводника в массовом производстве — 75–100 мкм (3–4 mil).
Эволюция и значение
Печатная схема эволюционировала от простых односторонних плат радиоприёмников 1950-х годов до современных высокоплотных многослойных структур с десятками слоёв, содержащих микроскопические проводники. Именно печатная схема как технология лежит в основе всех современных печатных плат (printed boards), гибридных интегральных схем (hybrid integrated circuits) и является технологическим фундаментом контрактного производства электроники. Требования к проектированию и качеству печатных схем устанавливаются стандартами серии IPC-2220 и IPC-A-600.
Источники: Определения и терминология установлены в ГОСТ Р МЭК 60194-2-2019 и ГОСТ Р 53386-2009. Историческая справка основана на патенте Paul Eisler (GB 639178, 1943). Технологические процессы и требования к качеству регламентированы стандартами IPC-2221, IPC-A-600 и IPC-6012.