Изготовление микросхем на заказ – Микросхема на заказ | Defence.Ru

Содержание

Микросхема на заказ | Defence.Ru

А теперь видео интервью с Mark Scrivener, Director SMS Sales, eSilicon

SMS — это Semiconductor Manufacturing Services — сервисы по производству полупроводниковых изделий

eSilicon — компания, которая в начале XXI века стала пионером новой модели бизнеса — сервисы по разным физическим аспектам проектирования микросхем, интеграция с блоками от различных проектировщиков и взаимодействие с фабриками. Эта компания стала знаментой после того, как они сделали ASIC для iPad.

Короче, если вы спроектировали на логическом уровне новый микропроцессор или DSP, отверифицировали его функциональность на симуляторе, определили что он вписывается в бюджет тайминга после синтеза, и при этом вы не хотите возиться с физическими аспектами проектирования микросхемы (place & route, parasitics extraction, design rule check), а также если вам хочется минимизировать разбирательство с юристами в других странах, как лицензировать разные IP блоки, и если вы не очень любите общение с фабриками на Тайване или в Дрездене напрямую — то eSilicon для вас.

На видео Марк демонстрирует, как любой российский школьник может зарегистрироваться у них на сайте и ввести параметры чипа, который он собирается произвести ( на сколько нанометров, какого размера, есть ли на нем SRAM и аналоговая часть ), какой тестер на фабрике использовать и время тестирования, а также планы по выпуску в разные годы — 100,000 в первый год, 500,000 во второй и т.д.

После этого вебсайт подумает и сгенерирует PDF файл на много страниц, где подробно расписываются все расходы и себестоимость чипа. В частности вы можете прикинуть себестоимости, с которыми можно произвести некоторые гипотетические будущие российские чипы.

И самое интересное — этот PDF файл является legally binding quote, т.е. если у школьника, играющегося с сайтом, найдется пара миллионов долларов карманных денег на начальный взнос и желание произвести чип, то eSilicon имеет юридическое обязательство предоставить ему такую возможность по опубликованной цене.

defence.ru

Как работает микроэлектронное производство и что нам стоит дом построить? / Habr

Многие наверняка не раз задавались вопросом, почему процессоры, видеокарты и материнские платы которые мы покупаем в магазинах — разработаны и сделаны где угодно, только не в России? Почему так получается, неужели мы только нефть качать можем?

Сколько стоит запуск производства микросхемы, и почему при наличии 22нм фабрик, бОльшая часть микросхем по всему миру до сих пор делается на «устаревшем» 180нм-500нм оборудовании?

Ответы на эти и многие другие вопросы под катом.

Транзисторы на кремниевой пластине рисуются с помощью фотолитографии, с помощью аппаратов называемых степперами или сканерами. Степпер — рисует кадр (до 26×33мм) целиком, затем переходит на новую позицию. Сканер — одновременно сдвигает маску и пластину таким образом, чтобы в каждый момент рисовать только одну узкую «строку» в центре кадра, таким образом аберрации оптической системы меньше влияют на изображение.

Основные характеристики степперов/сканеров — длина волны света, на которой они работают (на ртутных лампах i-line — 365nm, затем на эксимерных лазерах — 248nm и 193nm), и численная апертура объектива. Чем короче длина волны, и чем больше апертура — тем меньшие детали могут быть нарисованы объективом в соответствии с дифракционным пределом:

Например, для одного из самых совершенных сканеров ASML NXT 1950i с длиной волны 193нм и численной апертурой 1.35, и k1=0.4(обычное значение для фотолитографии без «хитростей») получаем теоретическое разрешение 57нм. Применяя хитрости вроде фазовых масок, многократной экспозиции, оптической коррекции близости, off-axis illumination, поляризации света — получают минимальные элементы до 22нм.

Другие параметры степперов/сканеров — производительность (сколько пластин в час они могут обработать, до 220 пластин), и ошибка совмещения (на сколько нанометров в штуках промахивается позиционирование пластины относительно заданной позиции. На современных сканерах — до 3-5нм).

Степперы/сканеры печатают уменьшенное в 4–5 раз изображение вот такой маски (стеклянной пластинки с рисунком микросхемы, размер примерно 15×15см) в точно заданных местах.

Операцию печати рисунка (с разными масками) нужно повторить от ~10 (для самых простых и старых микросхем) до ~40 раз чтобы сформировать все нужные слои на микросхеме (начиная от самих транзисторов, и заканчивая 2–10 слоями металлических соединений). Между операциями фотолитографии пластины подвергаются различной обработке — их греют в печке до 1100 градусов, травят в растворах и плазме. На выходе остаётся пластину разрезать на отдельные кристаллы, протестировать и поместить в корпус.

«Крутость» технологии измеряют размером минимального рисуемого элемента (отдельные части транзистора, например затвор — могут быть как меньше так и больше этой цифры — т.е. это величина достаточно условная). Понятно что чем меньше транзисторы — тем быстрее работает микросхема, и больше кристаллов влезет на пластину (но не везде нужна максимальная скорость).

Сейчас начинается медленный и мучительный переход на EUV-литографию, с длиной волны 13.5nm и зеркальной оптикой. EUV сканеры пока дороже и медленнее обычных 193нм, и только-только начинают превосходить их по достижимому разрешению.

Цифры — грубые оценки, точных нигде не скажут без NDA.

Лицензия софта на одно рабочее место разработчика микросхем — от 20’000 до 100’000$ в год и выше. Можно конечно и воровать, но за этим все вокруг следят.

Далее — изготовление масок. Они не должны иметь ни одного повреждения, и их изготовление обходится очень дорого: от ~7’000$ за комплект для микросхем на 1000нм, ~100’000$ для микросхем на 180нм и до ~5’000’000$ для микросхем на 32нм. А ведь микросхема с первого раза скорее всего не заработает — и после нахождения ошибки маски придётся переделывать. Частично с этой проблемой можно бороться размещая тестовые микросхемы от многих заказчиков на одном наборе масок — тогда все получат по чуть–чуть тестовых микросхем за 1/3–1/10 цены полного набора масок (это называют Shuttle или MPW — multi project wafer).

Каждая произведённая пластина стоит от 100–400$ для старых технологий на 1000нм, ~1000$ на 180нм и до ~5000$ для самых современных (помимо нанометров тут оказывает влияние и сложность технологии — простая логика дешевле, флеш память дороже, но не в разы). Тут также важно помнить и о размере пластин: самые современные производства сейчас работают с пластинами диаметром 300мм — они по площади примерно вдвое больше пластин на 200мм (которые сейчас используются в России на Микроне, Интеграле и в туманном будущем на Ангстрем-Т), а последние примерно вдвое больше ещё более старых 150мм. Пластины бОльшего размера позволяют получать микросхемы меньшей стоимости при большИх заказах т.к. количество телодвижений для изготовления 100 пластин примерно одинаковое, независимо от диаметра (это одна из причин планируемого перехода передовых производств на пластины диаметром 450мм в 2018 году по оптимистичным оценкам).

Допустим мы хотим разработать x86-совместимый процессор (или любую другую относительно сложную микросхему), по более-менее современной коммерчески доступной технологии 28/32нм (22нм хоть и существует, но коммерческие заказы пока не разместить — так что доступ к технологиям иногда как любовь: за деньги не продается). Вопрос со стоимостью патентов опустим, это вообще очень печальная тема. Предположим, для разработки нужно 200 мифических человеко-лет (это если мы делаем скромный процессор, не претендующий на первое место).

Лицензии на софт — 50k$*100 = 5 млн$ (грубая оценка, не всем нужны лицензии).

Зарплата разработчиков — допустим 3k$*1,5(налоги)*12*200 = 10.8 млн$

Тестовые запуски в MPW — 2*1.5 млн$

Изготовление масок для серийного производства 2*5млн$ = 10 млн$ (2 — потому что как ни старайся — с первого раза не выйдет)

Итого — 28.8 млн$

Это было то, что называется Non-recurring engineering (NRE) — единоразовые затраты, которые не зависят от объема производства, и успеха всего мероприятия.

Если процессор у нас получился площадью 200мм2, пластины по технологии 32нм диаметром 300мм стоят 5000$, то с пластины у нас получится 70690/200 = 350 кристаллов (оценка сверху), из которых работать допустим будет 300. Т.е. себестоимость кристалла — 16.6$, 20$ после корпусировки. За сколько теперь такой процессор можно будет продавать? 50$? 100$? Отнимем налоги и наценку магазинов…

И вот теперь вопрос — сколько же нужно продать таких процессоров, чтобы окупить наши NRE, проценты по кредитам, налоги и проч? Миллион? 5 миллионов? А главный вопрос — есть ли какие-то гарантии, что эти 5 миллионов процессоров удастся продать, учитывая что конкурентам ничего не стоит произвести на 5 миллионов больше их уже готового продукта?

Вот такой вот адский бизнес получается — огромные капитальные расходы, огромные риски и умеренная прибыль в лучшем случае.

Китай — решил проблему по своему, они решили во все школы поставить компьютеры со своими процессорами и Linux — и проблема с объёмами производства решена ((1) (2)).

Таким образом, главный вопрос при создании микросхем — это не как и где произвести, а как разработать и кому потом продать миллионы штук получившейся продукции?

Стоимость современного завода подбирается к отметке 5 млрд$ и выше. Такая сумма получается потому, что стоимость лицензий и некоторых других фиксированных расходов не сильно зависит от объёмов производства — и выгодно иметь большие производства, чтобы затраты «размазывались» по бОльшему объёму продукции. А каждый современный сканер (который собственно рисует эти 22–32нм детали) стоит 60–100млн $ (на большом заводе их может быть пара десятков). В принципе, 5млрд — не такие большие деньги в масштабах страны. Но естественно, никто не потратит 5 млрд без чёткого плана по возврату инвестиций. А ситуация там такая — несмотря на всю сложность индустрии, только монополисты работают с видимой прибылью (TSMC, Intel, Samsung и немногие другие), остальные еле сводят концы с концами.

Это просто не укладывалось у меня в голове — как же так, вкладывать миллиарды, и едва–едва их отбивать? Оказалось, все просто — по всему миру микроэлектроника жесточайше дотируемая отрасль — заводы постоянно выклянчивают освобождение от налогов, льготные кредиты и демпингуют (в Китае пошли ещё дальше — SMIC заводы строит за государственный счёт, и потом ими «управляет» — это у них называется Reverse Build-Operate-Transfer). После появления каждой новой технологии (45нм, 32нм…) — первые заводы-монополисты обладающие ей и рубят основную прибыль, а те, кто приходят на 2-5-10 лет позже старта — вынуждены работать практически по себестоимости. В результате денег тут заработать крайне сложно (без монополии и без дотаций).

Это похоже поняли и в России — и проекты больших микроэлектронных заводов пока отложили, и строят маленькие производства — чтобы если и терять деньги, то терять их мало. А даже 3000 пластин в месяц, производимых на Микроне — это с головой покрывает объёмы потребления билетов Метрополитена и оборонки (кристалл билета метро имеет размеры 0.6×0.6мм, на одной 200мм пластине получается 87’000 билетов в метро — но о грустной истории с билетами метро я расскажу в одной из следующих статей).

Вопреки расхожему мнению, особых ограничений на продажу оборудования для микроэлектроники в Россию нет — на поправку Джексона — Вэника в США ежегодно накладывается президентский мораторий, и нужно только получать обычное разрешение на экспорт. Сами производители оборудования кровно заинтересованы заработать побольше денег, и сами пинают со своей стороны выдачу разрешений. Но естественно, без денег никто ничего не делает. Так что за ваши деньги — любой каприз.

Но нужно помнить и о том, что свой завод не гарантирует полной независимости производства, и не дешевле производства за рубежом: основную стоимость составляют технологии/лицензии и стоимость закупаемого оборудования — а если своих технологий и оборудования нет, и все импортировать — то и дешевле получится не может. Многие расходные материалы также в любом случае придется импортировать. Отдельный больной вопрос — производство масок, только очень крупные фабрики могут иметь «своё» производство масок.

Многим кажется — вот, у Intel–а 22нм, а у нас 90нм — как мы безнадежно отстали, подайте трактор… Но есть и другая сторона медали: посмотрите например на ту же материнскую плату: там сотни полупроводниковых приборов — MOSFET–ы, драйверы, микросхемы питания, всякая вспомогательная мелочь — почти для всех из них хватает и 1000нм технологии. Вся промышленная электроника, и микросхемы для космоса и военных — это практически в 100% случаев технологии 180нм и толще. Таким образом, самые последние технологии нужны лишь для центральных процессоров (которые делать очень сложно/дорого из–за высоких рисков и высокого порога выхода на рынок), и различных «жопогреек» (айфонов и проч). Если вдруг случится война, и Россия лишится импорта — без «жопогреек» прожить можно будет, а вот без промышленной, космической и военной электроники — нет. Т.е. по факту мы видим, что критичные для страны вещи по возможности делают в России (или закупают впрок), а то, без чего можно будет прожить в крайнем случае — импортируем.

Есть и другие факторы — та же стоимость масок. Если нам нужно сделать простую микросхему, то делать для её изготовления по 32нм маски стоимостью 5 млн $ — может быть выгодно если эту микросхему потом производить тиражом в десятки и сотни миллионов копий. А если нам нужно всего 100’000 микросхем — выгоднее экономить на масках, и выпускать микросхему по самой «толстой» технологии. Кроме этого, на микросхеме есть контактные площадки, к которым подсоединяются выводы микросхем — их уменьшать некуда, и следовательно, если площадь микросхемы сравнима с площадью контактных площадок — то делать микросхему по более тонкой технологии также нет смысла (если конечно «толстые нормы» удовлетворяют требованиям по скорости и энергопотреблению).

В результате — подавляющее большинство микросхем в мире делается по «толстым» технологиям (350–500нм и толще), и миллиарды микросхем уходящие на экспорт с Российских заводов (правда в основном в виде пластин) — вполне себе востребованы и продаются (так что в материнских платах и сотовых телефонах есть наши микросхемы и силовые транзисторы — но под зарубежными именами).

Ну и наконец, американский F–22 Raptor до недавнего времени летал на процессоре Intel 960mx, разработанном в 1984–м году, производство в США тогда было по нормам 1000–1500nm — никто особо не жужжал о том, что американцы ставят в самолеты отсталую электронику (хотя ладно, немного жужжали). Главное ведь не нанометры, а соответствие конечного продукта техзаданию.

Рыночная экономика эльфов и микроэлектронное производство — слабо совместимые вещи. Чем больше копаешься — тем меньше видно рынка, больше дотаций, картельных сговоров, патентных ограничений и прочих радостей «свободного рынка». Бизнес в этой отрасли — это одна большая головная боль, с огромными рисками, постоянными кризисами перепроизводства и прибылью только у монополистов.

Не удивительно, что в России стараются иметь маленькое, но своё производство, чтобы сохраняя независимость, терять меньше денег. Ни о какой прибыли на рыночных условиях говорить не приходится.

Ну и не для всех микросхем нужно 22-32нм производство, подавляющее большинство микросхем выгоднее производить на более старом 180-500нм оборудовании из-за стоимости масок и объемов производства.

В следующих статьях — расскажу об особенностях космической и военной микроэлектроники, и о текущем состоянии микроэлектроники в России.

habr.com

Оборудование для производства микросхем. Технология их создания :: BusinessMan.ru

Без чего сложно представить существование современного человека? Конечно, без современной техники. Некоторые вещи так вошли в нашу жизнь, так приелись. Интернет, телевизор, микроволновки, холодильники, стиральные машины – без этого сложно представить современный мир и, конечно, себя в нем.

Что делает практически всю сегодняшнюю технику по-настоящему полезной и нужной?

Какое изобретение предоставило прогрессу широчайшие возможности?

Одно из самых незаменимых открытий человека — технология производства микросхем.

Благодаря ей современная техника имеет такие небольшие размеры. Она компактна и удобна.

Все мы знаем, что в доме может уместиться огромное количество вещей, состоящих из микросхем. Многие из них помещаются в кармане брюк и имеют незначительный вес.

Тернистый путь

Чтобы добиться результата и получить микросхему, ученые трудились долгие годы. Начальные схемы имели огромнейшие по нынешним меркам размеры, они были больше и тяжелее холодильника, при ом что современный холодильник не состоит сплошь из сложных и запутанных схем. Ничего подобного! В нем есть одна маленькая, но превосходящая по своей полезности старые и громоздкие. Открытие произвело фурор, дав толчок дальнейшему развитию науки и техники, прорыв был сделан. Оборудование для производства микросхем выпущено.

Оборудование

Производство микросхем является непростой задачей, но благо у человека имеются те технологии, которые максимально упрощают задачу производства. Несмотря на сложность, ежедневно выпускается огромное количество микросхем по всему миру. Они постоянно совершенствуются, приобретают новые особенности и повышенные характеристики. Как же появляются эти маленькие, но умные системы? В этом помогает оборудование для производства микросхем, о котором, собственно, говорится далее.

При создании микросхем используются системы электрохимического осаждения, камеры отмывки, лабораторные окислительные камеры, системы электроосаждения меди, фотолитографическое и другое технологическое оборудование.

Фотолитографическое оборудование является самым дорогим и точным в машиностроении. Оно отвечает за создание изображений на кремниевой подложке для выработки намеченной топологии микросхемы. На тонкий слой материала наносится фоторезист, впоследствии подвергающийся облучению фотошаблоном и оптической системой. В процессе работы оборудования идет уменьшение размеров элементов рисунка.

В системах позиционирования ведущую роль играет линейный электродвигатель и лазерный интерферометр, имеющие часто обратную связь. Но, например, в технологии, разработанной московской лабораторией «Амфора», такая связь отсутствует. Это отечественное оборудование имеет более точное перемещение и плавное повторение с обеих сторон, что исключает возможность люфта.

Специальные фильтры защищают маску от нагревания, исходящего от области глубокого ультрафиолета, перенося температуру за 1000 градусов на протяжении долгих месяцев работы.

Низкоэнергетичные ионы осваивают в нанесении на многослойные покрытия. Ранее эта работа выполнялась исключительно методом магнетронного распыления.

Технология производства микросхем

Начинается весь процесс создания с подбора полупроводниковых кристаллов. Самым актуальным является кремний. Тонкую полупроводниковую пластину начищают до возникновения зеркального отображения в ней. В дальнейшем обязательным этапом создания будет фотолитография с применением ультрафиолета при нанесении рисунка. В этом помогает станок для производства микросхем.

Что такое микросхема? Это такой многослойный пирожок из тонких кремниевых пластин. На каждую из них нанесен определенный рисунок. Этот самый рисунок и создается на этапе фотолитографии. Пластины осторожно помещают в специальное оборудование с температурой свыше 700 градусов. После обжига их промывают водой.

Процесс создания многослойной пластины занимает до двух недель. Фотолитографию проводят многочисленное количество раз вплоть до достижения необходимого результата.

Создание микросхем в России

Отечественные ученые в этой отрасли также имеют собственные технологии производства цифровых микросхем. По всей стране функционируют заводы соответствующего профиля. На выходе технические характеристики мало чем уступают конкурентам из других стран. Отдают предпочтение российским микросхемам в нескольких государствах. Все благодаря зафиксированной цене, которая меньше, чем у западных производителей.

Необходимые составляющие выпуска качественных микросхем

Микросхемы создаются в помещениях, оборудованных системами, контролирующими чистоту воздуха. На всем этапе создания специальные фильтры собирают информацию и обрабатывают воздух, тем самым делая его чище, чем в операционных. Работники на производстве носят специальные защитные комбинезоны, которые часто оборудованы системой внутренней подачи кислорода.

Производство микросхем является прибыльным бизнесом. Хорошие специалисты в этой области всегда востребованы. Практически вся электроника функционирует за счет микросхем. Ими оснащаются современные автомобили. Космические аппараты не смогли бы функционировать без наличия в них микросхем. Процесс получения регулярно совершенствуется, качество улучшается, возможности расширяются, срок пригодности растет. Микросхемы будут актуальны на протяжении долгих десятков, а то и сотен лет. Главная их задача — приносить пользу на Земле и вне ее.

businessman.ru

«Производство микросхем» в блоге «Производство»

Все мы в той или иной степени пользуемся банковскими,
социальными, а также SIM-картами, не говоря уже
о проездных на метро. Все эти вещи объединяет
одно — в основе их функционирования лежит
микрочип. Микроэлектронка является одной из самых
высокотехнологичных и наукоемких отраслей промышленности.
Более 90% инноваций, которые появляются в мире, созданы
за счет развития микроэлектроники. 

Все микрочипы, используемые в России, рождаются в одном
месте — на зеленоградском заводе «НИИМЭ и Микрон»,
входящему в группу компаний «СИТРОНИКС Микроэлектроника».

В основе любой микросхемы или чипа — кремний.

Кремний обрабатывается в монокристалл. Режется
на пластины толщиной в два бумажных листа
и диаметром 750 микрон. В таком виде его
и закупает завод.

Дальше, на производстве, исходя из дальнейшего
предназначения, пластина обрабатывается (порядка 200–300
операций) и разрезается на маленькие кусочки равного
размера. На одной пластине помещается несколько десятков
тысяч чипов с трехмерной структурой.

Сначала пластину очищают от пыли в ионизированной воде
и обрабатывают специальными реактивами. Затем
ее подвергают термической обработке.

Дальше происходит процедура фотолитографии, которой
в процессе обработки пластина подвергается несколько раз.
Годная часть чипов как правило составляет не менее
95 процентов.

Пластины с микрочипами переносятся в smif-контейнере.
Контейнер защищает пластины от внешних воздействий
и грязи. SMIF-контейнер — это маленькая «особо чистая
комната». Там создан класс чистоты фактически 0.00 единиц
на кубический метр.

Сердце микроэлектронного производства – чистая комната.
Производственный процесс в ней идет круглосуточно,
не останавливаясь даже ночью. Почти весь процесс
изготовления микрочипов автоматизирован, что сокращается
потребность в людских ресурсах.

Важнейшим и основообразующим элементом на заводе
является чистота. Для микрочипа любая пылинка — то же,
что и булыжник для человека. Работать можно только
в специальном костюме, пронизанном углеродной нитью
и обладающим пылеотталкивающими свойствами. Сотрудникам,
работающим в чистой комнате, запрещено пользоваться
косметикой. Количество микрочастиц в воздухе контролируется
при помощи четырехуровневой системы фильтрации.

Чистая комната (участок фотолитографии)

На заводе существует два технологических процесса
производства микросхемы: 90 нанометров и 180. Это
означает, что минимальный размер элемента на чипе составляет
90 нанометров. Один нанометр равен одной миллиардной метра.
Структура 90нм является более быстродейственной, энергоемкой
и надежной. Ее запустили в феврале этого года при
содействии «Роснано». Загруженность линии 90нм пока всего лишь
25%, тогда как 180 — 80%.

В проекте разработки производства чипов 90 и 180
нанометров приняло участие более 70 компаний
из 17 стран мира. Все оборудование, все материалы
поставляются на завод из-за рубежа.

Компании,
сотрудничающие с «СИТРОНИКС Микроэлектроника»

На момент запуска производства 90нм лишь 7 стран
в мире обладало схожей технологией. Однако в Европе уже
идет выпуск структур 65, 43 и 32 нм, тогда как
у нас пока лишь 90. Но и это, безусловно, прорыв.
Запустив производство чипов с топологическим уровнем 90нм,
мы сократили отставание от мировых лидеров
на 5 технологических поколений, что равняется десяти
обычным годам. Также СИТРОНИКС Микроэлектроника с 2013 года
планирует приступить в разработке отечественных технологий
уровня 65нм.

Производство для России действительно важное и одно
из немногих, где мы можем составить конкуренцию
западным производителям на внутреннем рынке. Однако, как
признаются сотрудники завода, процесс разработки новых технологий
сильно зависит от государственной поддержки, поэтому
остается надеяться на лучшее и ждать.

sdelanounas.ru

Заказ производства печатных плат на заводе — step by step / Habr

Как получить разработанную вами плату не вставая из-за компьютера, используя только мышь и клавиатуру. Получить плату без химикатов, растворов, утюгов, ультрафиолетовых ламп, пленок, и вредных испарений — разве это не прекрасно?

Многие начинающие радиолюбители не заказывают платы на заводе, а изготавливают их дома. В случае если задача состоит в том, чтобы сделать одну единственную плату, то это решение оправданно, а если нужно сделать 5, 10, 20 плат? Или же Вы не можете заняться процессом травления из-за того, что Ваша вторая половинка не разрешает вам устраивать дома лабораторию в миниатюре? Или Вашей платой \ устройством кто-то заинтересовался, и Вы желаете её продать? — ведь намного красивее и более солидно выглядит плата, сделанная на заводе — с маской и шелкографией.

В этом посте я хотел бы рассказать, как заказать плату на заводе, на что следует обратить внимание и дать некоторые рекомендации для разработки печатной платы.


Пошаговая инструкция с комментариями

Первым делом

Первым делом нужно определиться с заводом, который будет производить ваши печатные платы, и узнать технологические нормы производителя.

Общие параметры

Чтобы правильно подготовить платы, нужно знать минимальную толщину проводника / зазора, минимальные и максимальные значения диаметра переходного отверстия, минимальный размер контактной площадки металлизированного отверстия, расстояние от края платы до элементов. В теории — это минимум, который Вам нужно знать, чтобы правильно развести печатную плату. Этот список только звучит так устрашающе, на самом деле, более половины из этого вы запомните уже после первой разведенной платы.

Категории печатных плат

Слоистые материалы, из которых делаются печатные платы, обозначаются индексами FR (flame resistant, сопротивляемость к воспламенению). FR-1 — самый плохой, FR-5 — самый лучший.
FR-1, FR-2, FR-3 — это бумага, пропитанная специальными растворами; платы категории FR-1 — сильно гигроскопичны, так что никогда не используйте печатную плату категории FR-1.
FR-4, FR-5 — стеклоткань с эпоксидной композицией.
FR-4 часто используется при изготовлении промышленного оборудования, в то время как FR-2 используется в производстве бытовой техники. Эти две категории стандартизованы в промышленности, платы FR-2 и FR-4 подходят для большинства приложений. Если вы не гонитесь за сверхнизкой ценой, то рекомендую использовать FR-4.

Толщина медной фольги

Особое внимание хотелось бы уделить толщине медной фольги, от этого параметра напрямую зависит все вышеперечисленные параметры. Стандартная толщина — 18 и 35 мкм.
18 мкм используют для цифровой электроники, в которых нет больших токов, и присутствуют высокие требования к минимальной толщине дорожек, а 35 мкм используют в платах, по дорожкам (шинам) которых течет большой ток, и нужно учитывать сечение, то есть ширину дорожки (шины). Как пример: аудио-усилители большой мощности, схемы коммутирующие 220 вольт с приличным током (5 или 10 А, где из-за необходимого зазора сложно сделать широкую — с большим сечением, токопроводящую шину)
При этом на плате с толщиной 35 мкм спокойно могут находиться и мелкие цифровые элементы — микроконтроллеры, ПЛИС, и так далее.
Для 35 мкм минимальный зазор/ширина дорожки — 0.24 мм — не является очень большим, но для 18 мкм минимальный зазор/ширина дорожки — 0.1 мм.
Нестандартная толщина — 70 мкм и/или 105 (100) мкм — применяется на сугубо силовых платах. На такой плате из-за зазора 0.31мм не разместишь многие поверхностные микросхемы, к примеру, atmega в корпусе QFT, но без проблем можно разместить выводные элементы. А при одинаковом токе на плате с 105 мкм ширина дорожки будет в 3 раза меньше, чем на плате в 35 мкм.
Основным правилом, которым я бы рекомендовал пользоваться, берите максимально допустимую толщину. Но не жертвуйте компонентами, я всегда заказываю 35 мкм по причине использования поверхностных микросхем.

Общие рекомендации

Разводка любой платы начинается с определения габаритных размеров платы — они определяются корпусом, или креплением, или «свободным местом» в котором будет стоять ваша плата.

Используйте полигоны земли и питания, чем больше полигон, тем лучше, по возможности и необходимости разделяйте аналоговые и цифровые полигоны. Если вы планируете что ваша плата когда-нибудь, при каких-либо обстоятельствах может собираться не вручную, а автоматом, то используйте не сплошные полигоны, а сетчатые, сплошные используйте лишь для экранирования определенных мест на плате.

Для печатных плат с более чем четырьмя слоями, существует общее правило располагать высокоскоростные сигнальные проводники между полигонами земли и питания, а низкочастотным отводить внешние слои. Иногда аудио-любители делают два полигона земли с обеих сторон платы для экранирования, если вопрос цены не стоит, то это вполне оправданный шаг.

Старайтесь как можно дальше размещать измерительные и силовые элементы, старайтесь экранировать измерительные элементы. Пример силовых элементов, которые являются основными источниками электрического и магнитного шума — прерыватели, трансформаторы, моторы, тиристоры, симисторы, рэле и т.п.

Макетируйте, экспериментируйте — старайтесь все сложные моменты симулировать на компьютере_или собирать на макетных платах, проверенное решение — надежное решение.

Делайте 3D версии ваших плат, многие современные редакторы это позволяют, это поможет вам представить, как будет выглядеть ваше изделие до его сборки, а так, можно будет проверить, помещается ли ваша плата с компонентами в выбранный Вами корпус.

Ваша плата готова, пора отправлять

У любого завода-изготовителя есть свои требования к формату данных, в котором вы присылаете им файлы. Многие заводы, которые специализируются на опытных партиях (партия перед началом производство выпускается в малом количестве для проверки правильности разводки, испытаний, сертификации и демонстраций, в нашем же случае просто для работы), стали принимать платы в файлах проекта разработки. Но такое пока редкость, да и отдавать целиком ваш проект кому-то на стороне рискованно, по этой причине рекомендую отдавать на завод Gerber файлы и файл сверловки.
Для удобства работы рекомендую программу CAM350, которая объединяет файлы, и на выходе у Вас не целая папка с кучей файлов, а всего 1 файл со всеми слоями и сверловкой.

Отправка платы

Следующий этап — это заполнение бланка заказа и/или написание пояснительной записки к вашей плате, где Вы должны указать материал, толщину материала, толщину фольги, количество слоев, наличие маски, шелкографии, имя файла платы.
На многих заводах бланк заказа типовой, к примеру, «Резонит». Также нужно указать способ получения платы. Вам могут отправить её по почте, а могут и курьером до дома. К примеру, у «Резонита» платы изготавливаются в течение 3 дней, через 1-2 дня они в Питере и на этот или следующий день они у Вас, итого 5-6 дней. На выходных заказали — в следующие выходные получили.

Оплата счета

Большинство заводов выставляют счета, которые можно оплатить в сбербанке. Некоторые, как выше упомянутый «Резонит», сделали возможность оплаты через интернет, существуют варианты оплаты через банковскую карту или яндекс деньги.

Мини Бонус

При заказе срочного производства завод делает небольшое количество плат. Иногда на листе текстолита, который использует завод. Для Вашей платы ещё есть место, и там размещают другие платы, к примеру, заказав 10 плат, Вы можете получить 12 — дополнительные 2 бесплатно, но хотелось бы уточнить, что это происходит не всегда и рассчитывать на это не надо.

P.s.

Заранее хочу извиниться, если в статье содержатся ошибки или неточности. Напишите мне лично, я постараюсь исправить все максимально быстро.

Update: Нашел полезный материл для начинающих разработчиков — Справочник инженера-разработчика

habr.com

Изготовление прототипов печатной платы и PCB монтаж производителей

Служба прототипов на основе данных.


  • Покрытые страны



  • Зарегистрированные (включая CN)



  • Успешная оплата



  • Ежедневные заказы



  • Скорость доставки по времени



  • Экономия времени



  • Глобальный рынок



  • Ежемесячное производство



  • Спонсорские проекты


www.pcbway.ru

Поставка печатных плат любой степени сложности

Компания «Макро Групп» поставляет печатные платы любой степени сложности.

Получив входную документацию, наши инженеры проводят анализ платы на наличие ошибок и подготавливают файл панели оптимальным образом исходя из требуемого количества плат, их стоимости и удобства монтажа.

Отправить заявку на оценку

Односторонние, двусторонние жёсткие, гибкие и гибкожёсткие печатные платы:

  • максимальный размер 1092×660 мм
  • материал CEM-1, CEM-3, FR2, FR4, FR4 HiTg,Polyimide (в т.ч. производства фирм ISOLA, NELCO)
  • глянцевая или матовая зелёная, жёлтая, белая, чёрная, голубая и красная паяльная маска
  • финишное покрытие  — HASL, Lead free HASL,  Immersion Tin, Immersion silver, Immersion gold, Soft gold, Hard gold, OSP
  • минимальные ширина проводника/зазор — 0,1/0,1 мм
  • минимальный диаметр переходного отверстия — 0,2 мм
  • минимальная ширина линии маркировки — 0,15 мм
  • 100% электроконтроль

Многослойные жёсткие, гибкие и гибкожёсткие печатные платы с количеством слоев до 64:

  • максимальный размер платы 1092×660 мм
  • максимальная толщина платы до 10 мм
  • материал CEM-1, CEM-3, FR2, FR4, FR4 HiTg,Polyimide, в том числе производства фирм ISOLA, NELCO
  • глянцевая или матовая зелёная, жёлтая, белая, чёрная, голубая и красная паяльная маска
  • финишное покрытие  — HASL, Lead free HASL, Immersion Tin, Immersion silver, Immersion gold, Soft gold, Hard gold, OSP
  • минимальные ширина проводника/зазор — 0,075/0,075 мм
  • толщина медной фольги — 18, 35, 70, 100, 150 и 200 мкм
  • изготовление плат со слепыми/глухими отверстиями
  • минимальный диаметр сквозного отверстия — 0,1 мм
  • минимальный диаметр лазерного отверстия — 0,075 мм
  • минимальный поясок металлизации — 0,1 мм
  • максимальное отношение диаметра минимального металлизированного отверстия к толщине печатной платы (Aspect ratio) — 1:18
  • заполнение отверстий паяльной маской, эпоксидной смолой, эпоксидной смолой с восстановлением медной площадки, теплопроводящей пастой, медью
  • выполнение контроля волнового сопротивления
  • 100% электроконтроль с предоставлением сертификата качества и отчета о проведении «Micro section» анализа

СВЧ платы:

  • материалы производства фирм Rogers, Taconic, Arlon
  • возможны комбинации СВЧ-материалов с FR4
  • изготовление плат со слепыми/глухими отверстиями
  • заполнение отверстий паяльной маской, эпоксидной смолой, эпоксидной смолой с восстановлением медной площадки, теплопроводящей пастой, медью
  • финишное покрытие — HASL, Lead free HASL, Immersion Tin, Immersion silver, Immersion gold, Soft gold, Hard gold, OSP

Все платы проходят выборочный входной контроль. Действует система менеджмента качества, сертифицированная на соответствие требованиям МС ISO 9001:2008 и ГОСТ ISO 9001–2011. Процесс изготовления плат контролируется в соответствии с международным стандартом IPC.

Для оформления заказа заполните бланк, прикрепите проект печатной платы и отправьте нам по адресу [email protected], либо воспользуйтесь формой заказа услуги.

www.macrogroup.ru