Разработка лабораторных работ в программной среде Sprint-Layout. Преимущества автоматизированного подхода при формировании макетов печатных плат, разработка методики построения макетов печатных плат

Сравнение полученных работ с имеющимися аналогами и выявление преимуществ и недостатков проделанной работы

Выводы: Разработанные лабораторные работы  в среде Sprint-Layout 5 являются новшеством, по результатам поиска аналогичных работ в Интернете. Данные работы разрабатывались для студентов и могут быть использованы в качестве лабораторных работ в учебных курсах, предполагающих использование программных средств для разработки макетов печатных плат.

ВВЕДЕНИЕ

С  помощью  классических методов  и  средств «ручного» проектирования  в настоящее время невозможно качественно и в установленные сроки выполнить  работы  по  проектированию  и  технической  подготовке  производства, особая сложность проектируемых объектов делает невозможным выдачу достаточно  качественной  проектно-конструкторской  документации  в  приемлемые сроки. Система  автоматизации  проектирования  призвана  осуществлять  процесс проектирования  с  оптимальным  распределением  функций  между  разработчиком и ПК и обеспечивать максимальную автоматизацию всех процедур проектирования.

Существует ряд программ, таких как Circuit Maker 6.0, Sprint – Layout 5, пакет OrCAD, AutoCAD. Но многие из них тяжелы для освоения, особенно студентами. Поэтому для ознакомления с основными принципами и методами автоматизации нами  была  выбрана  программа Sprint – Layout 5, как  самая  легко  осваиваемая, имеющая  простой и интуитивно понятный пользовательский  интерфейс, и в тоже время оснащенная достаточно мощными инструментами для проектирования макетов печатных плат.

1.Методы создания печатных плат и характерные размеры элементов

1.1 Субтрактивный метод

Субтрактивный метод наиболее освоен и распространен для простых и очень сложных конструкций печатных плат. В качестве исходного материала используются фольгированные (в основном медью) изоляционные материалы. После переноса рисунка печатных проводников в виде стойкой к растворам травления пленки на фольгированную основу, незащищенные ею места химически стравливаются.

Схема стандартного субтрактивного (химического) метода изготовления односторонних печатных плат (негативный способ):

1.  Резка и рихтовка заготовок;

2.  Зачистка поверхности;

3.  Получение защитного рельефа на проводниках;

4.  Травление меди;

5.  Удаление защитного рельефа;

6.  Сверление или штамповка отверстий;

7.  Обработка контура;

8.  Маркировка;

9.  Нанесение защитной маски;

10. Консервация;

Данный вариант назван негативным потому, что для получения защитного рельефа методом фотопечати в качестве фотошаблона используется негативное изображение проводящего рисунка платы, т. е. пробельные места черные, а проводники — оптически прозрачные. Таким образом, проходящий через светлые участки поток ультрафиолетовых лучей при экспонировании полимеризует фоторезист, нанесенный на поверхность заготовки, образуя защитный рельеф

     1.2 Аддитивные методы

Эти методы предполагают использование нефольгированных диэлектрических оснований, на которые тем или другим способом, избирательно (там, где нужно) наносят токопроводяший рисунок. Разновидности метода определяются способами металлизации и избирательностью металлизации.

Токопроводящие элементы рисунка можно создать:

-  химическим восстановлением металлов на катализированных участках диэлектрического основания (толстослойная химическая металлизация – ТХМ);

-  переносом рисунка, предварительно сформированного на металлическом листе, на диэлектрическую подложку (метод переноса);

-  нанесением токопроводяших красок или паст или другим способом печати;

-  восстановительным вжиганием металлических паст в поверхность термостойкого диэлектрического основания из керамики и ей подобных материалов;

-  вакуумным или ионно-плазменным напылением;

-  выштамповыванием проводников.

           1.3 Полуаддитивные методы

Полуаддитивные методы придуманы, чтобы избавиться от длительных и неустойчивых процессов ТХМ, заменив их на высокопроизводительные надежные электрохимические (гальванические) методы металлизации. Но для электрохимических методов металлизации электроизоляционных оснований нужен токопроводящий подслой. Его создают любым способом, удовлетворяющим требованиям по проводимости и прочности сцепления с подложкой:

•   химическим осаждением тонкого слоя (до 1 мкм) металла. Процесс тонкослойной металлизации длится не более 15 мин и не требует высокой технологической надежности;

•  вакуумным напылением металла, в том числе магнетронным;

•  процессами газотермической металлизации;

•  процессами термолиза металлоорганических соединений.

Для полуаддитивных методов неприемлемы процессы прямой металлизации, так как их использование связано с большим расходом катализатора, и возникают проблемы удаления проводящего подслоя из пробельных мест.

   1.4 Комбинированные методы

Комбинированные методы объединяют в себе все приемы изготовления печатных плат, необходимые для изготовления печатных проводников и металлизированных отверстий. Поэтому они называются комбинированными. В зависимости от последовательности операций формирования печатных проводников и металлизированных отверстий различают комбинированный позитивный метод (используются фотошаблоны – позитивы) и комбинированный негативный (используются фотошаблоны – негативы).

             1.5 Размеры проводников при изготовлении печатных плат

Уменьшение ширины проводников позволяет увеличить количество трасс на каждом слое платы, но уменьшать их ширину бесконечно не возможно. Уменьшение ограниченно токонесущими свойствами проводников и их омическим сопротивлением. Имеются также ограничения на уменьшение расстояний между проводниками