Печатные платы. Основные понятия и терминология печатных плат

Что представляет из себя печатная плата?

     Печатная плата или плата, представляет собой пластину или панель состоящее из одного или двух проводящих рисунков, расположенных на поверхности диэлектрического основания, или из системы проводящих рисунков, расположенных в объеме и на поверхности диэлектрического основания, соединенных между собой в соответствии с принципиальной электрической схемой, предназначенное для электрического соединения и механического крепления устанавливаемых на нем изделий электронной техники, квантовой электроники и электротехнических изделий — пассивных и активных электронных компонентов.

Самый простой печатной платой является плата, которая содержит медные проводники на одной из сторон печатной платы и связывает элементы проводящего рисунка только на одной из ее поверхностей. Такие платы известны как однослойные печатной платы или односторонние печатные платы (сокращенно — ОПП). На сегодняшний день, самые популярные в производстве и наиболее распространенные печатные платы, которые содержат два слоя, то есть, содержащие проводящий рисунок с обеих сторон платы – двухсторонни (двухслойные) печатные платы (сокращённо ДПП). Для соединения проводников между слоями используются сквозные монтажные и переходные металлизированные отверстия. Тем не менее, в зависимости от физической сложности конструкции печатной платы, когда разводка проводников на двусторонней плате становится слишком сложной, на производстве заказывается многослойные печатные платы (сокращённо МПП), где проводящий рисунок формируется не только на двух внешних сторонах платы, но и во внутренних слоях диэлектрика. В зависимости от сложности, многослойные печатные платы могут быть изготовлены из 4,6, ….24 или более слоев.

Рис 1. Пример двухслойной печатной платы с защитной паяльной маской и маркировкой.

        Для монтажа электронных компонентов на печатные платы, необходима технологическая операция — пайка, применяемая для получения неразъёмного соединения деталей из различных металлов путём введения между контактами деталей расплавленного металла — припоя, имеющего более низкую температуру плавления, чем материалы соединяемых деталей. Спаиваемые контакты деталей, а также припой и флюс вводятся в соприкосновение и подвергаются нагреву с температурой выше температуры плавления припоя, но ниже температуры плавления спаиваемых деталей. В результате, припой переходит в жидкое состояние и смачивает поверхности деталей. После этого нагрев прекращается, и припой переходит в твёрдую фазу, образуя соединение. Этот процесс можно сделать вручную или с помощью специализированной техники. Перед пайкой, компоненты размещаются на печатной плате выводами компонентов в сквозные отверстия платы и припаиваются к контактным площадкам и/или металлизированной внутренней поверхности отверстия – т.н. технология монтажа в отверстия (THT Through Hole Technology — технология монтажа в отверстия или др. словами — штыревой монтаж или DIP-монтаж).

         Так же, все большее распространение, в особенности, в массовом и крупносерийном производстве, получила более прогрессивная технология поверхностного монтажа — также называемая ТМП (технология монтажа на поверхность) или SMT (surface mount technology) или SMD-технология (от surface mount device – прибор, монтируемый на поверхность). Основным ее отличием от «традиционной» технологии монтажа в отверстия является то, что компоненты монтируются и паяются на контактные площадки (англ. land), являющиеся частью проводящего рисунка на поверхности печатной платы. В технологии поверхностного монтажа, как правило, применяются два метода пайки: пайка оплавлением припойной пасты и пайка волной. Основное преимущество метода пайки волной – возможность одновременной пайки компонентов, монтируемых как на поверхность платы, так и в отверстия. При этом пайка волной является самым производительным методом пайки при монтаже в отверстия. Пайка оплавлением основана на применении специального технологического материала – паяльной пасты. Она содержит три основных составляющих: припой, флюс (активаторы) и органические наполнители. Паяльная паста наносится на контактные площадки либо с помощью дозатора, либо через трафарет, затем устанавливаются электронные компоненты выводами на паяльную пасту и далее, процесс оплавления припоя, содержащегося в паяльной пасте, выполняется в специальных печах путем нагрева печатной платы с компонентами.

       Для избежания и/или предотвращения случайного короткого замыкания проводников из разных цепей в процессе пайки, производители печатных плат применяют защитную паяльную маску (англ. solder mask; она же «зеленка») – слой прочного полимерного материала, предназначенного для защиты проводников от попадания припоя и флюса при пайке, а также от перегрева. Паяльная маска закрывает проводники и оставляет открытыми контактные площадки и ножевые разъемы. Наиболее распространенные цвета паяльной маски, используемые в печатных платах — зеленый, затем красный и синий.

         Следует иметь в виду, что паяльная маска не защищает плату от влаги в процессе эксплуатации платы и для влагозащиты используются специальные органические покрытия. В наиболее популярных программах систем автоматизированного проектирования печатных плат и электронных приборов (сокращённо САПР — CAM350, P-CAD, Protel DXP, SPECCTRA, OrCAD, Allegro , Expedition PCB, Genesis), как правило, существуют правила, связанные с паяльной маской. Эти правила определяют расстояние/отступ, которое необходимо соблюсти, между краем паяемой площадки и границей паяльной маски. Эта концепция иллюстрируется на рисунке 2 (а).

Рис 2. Расстояние от площадки до маски (а) и маркировка (b)

Шелкография или маркировка.

              Маркировка (англ. Silkscreen, legend) является процессом, в котором производитель наносит информацию о электронных компонентах и которая способствует облегчить процесс сборки, проверки и ремонта. Как правило, маркировка наносится для обозначения контрольных точек, а также положения, ориентации и номинала электронных компонентов.

             Также она может быть использована для любых целей конструктора печатных плат, например, указать название компании, инструкцию по настройке (это широко используется в старых материнских платах персональных компьютеров) и др. Маркировку можно наносить на обе стороны платы и ее, как правило, наносят методом сеткографии(шелкография) специальной краской (с термическим или УФ отверждением) белого, желтого или черного цвета. На рисунке 2 (b) показаны обозначение и область расположения компонентов, выполненные маркировкой белого цвета.

Структура слоев в САПР

            Как уже отмечалось в начале этой статьи, печатные платы могут быть сделаны из нескольких слоев. Когда печатная плата разработана с помощью САПР, часто можно увидеть в структуре печатной платы несколько слоев, которые не соответствуют необходимым слоям с разводкой из проводящего материала (меди). Например, слои с маркировкой и паяльной маской являются непроводящими слоями. Наличие проводящих и непроводящих слоев может привести к путанице, так как производители используют термин слой, когда они имеют в виду только токопроводящие слои. С этого момента, мы будем использовать термин «слои» без «САПР», только когда речь идет о проводящих слоях. Если мы используем термин «слои САПР» мы имеем в виду все виды слоев, то есть проводящие и непроводящие слои.

Структура слоев в САПР:

1 —  Top silkscreen — верхний слой маркировки (непроводящий)

2 — Top soldermask – верхний слой паяльной маски (непроводящий)

3 — Top paste mask – верхний слой паяльной пасты (непроводящий)

4 — Top Layer 1 – первый/верхний слой (проводящий)

5 — Substrate — базовый диэлектрик (непроводящий)

6 — Int Layer 2 – второй/внутренний слой (проводящий)

…

n      — Bottom Layer n — нижний слой(проводящие)

n-1   — Substrate — базовый диэлектрик (непроводящий)

n +1  — Bottom paste mask — Нижний слой паяльной пасты (непроводящий)

n +2  — Bottom soldermask Нижний слой паяльной маски (непроводящий)

n +3  — Bottom silkscreen Нижний слой маркировки (непроводящий)

На рисунке 3. показаны три различных структур слоев. Оранжевый цвет подчеркивает проводящие слои в каждой структуре. Высота структуры или толщина печатной платы может варьироваться в зависимости от назначения, однако наиболее часто используется толщина 1,5мм.

Рис 3. Пример 3 различных структур печатных плат: 2-х слойная(а), 4-х слойная (b) и 6-и слойная(с)

 

Типы корпусов электронных компонентов

          Сегодня на рынке присутствует большое разнообразие типов корпусов электронных компонентов. Обычно, для одного пассивного или активного элемента существует несколько типов корпусов. Например, вы можете найти одну и ту же микросхему и в корпусе QFP (от англ. Quad Flat Package — семейство корпусов микросхем, имеющих планарные выводы, расположенные по всем четырём сторонам) и в корпусе LCC (от англ. Leadless Chip Carrier — представляет собой низкопрофильный квадратный керамический корпус с расположенными на его нижней части контактами).

В основном существует 3 больших семейств электронных корпусов:

 

Thru-Hole — корпуса для монтажа в отверстия, которые имеют контакты, предназначенные для сквозной установки через монтажные отверстие в печатной плате. Такие компоненты паяются на противоположной стороне платы, где был вставлен компонент. Как правило, эти компоненты смонтированы только на одной стороне печатной платы.

SMD / SMT — корпуса для поверхностного монтажа, которые паяются на одну сторону платы, где помещен компонент. Преимущество этого вида компоновки корпуса является то, что он может быть установлен на обе стороны печатной платы и кроме того, эти компоненты меньше чем корпуса для монтажа в отверстия и позволяют проектировать платы меньших габаритов и с более плотной разводкой проводников на печатных платах.

BGA  (Ball Grid Array- массив шариков) -тип корпуса поверхностно-монтируемых интегральных микросхем). BGA выводы представляют собой, шарики из припоя, нанесённые на контактные площадки с обратной стороны микросхемы. Микросхему располагают на печатной плате и нагревают с помощью паяльной станции или инфракрасного источника, так что шарики начинают плавиться. Поверхностное натяжение заставляет расплавленный припой зафиксировать микросхему ровно над тем местом, где она должна находиться на плате. У BGA длина проводника очень мала, и определяется расстоянием между платой и микросхемой, таким образом, применение BGA позволяет увеличить диапазон рабочих частот и увеличить скорость обработки информации. Так же технология BGA имеет лучший тепловой контакт между микросхемой и платой, что в большинстве случаев избавляет от установки теплоотводов, поскольку тепло уходит от кристалла на плату более эффективно. Чаще всего BGA используется в компьютерных мобильных процессорах, чипсетах и современных графических процессорах.

 

Контактная площадка печатной платы (англ. land)

           Контактная площадка печатной платы — часть проводящего рисунка печатной платы, используемая для электрического подсоединения устанавливаемых изделий электронной техники. Контактная площадка печатной платы представляет собой открытые от паяльной маски части медного проводника, куда и припаиваются выводы компонентов. Есть два типа площадок – контактные площадки монтажных отверстий для монтажа в отверстия и планарные площадки для поверхностного монтажа — SMD площадки. Иногда, SMD площадки с переходным отверстием очень похожи на площадки для монтажа в отверстия. На рисунке 4 представлены контактные площадки для 4х разных электронных компонентов. Восемь для IC1 и две для R1 SMD площадки, соответственно, а так же три площадки с отверстиями для Q1 и PW электронных компонентов.

Рис 4. Площадки для поверхностного монтажа (IC1, R1) и контактные площадки для монтажа в отверстия (Q1, PW).

 

Медные проводники

           Медные проводники используется для подключения двух точек на печатной плате -например, для подключения между двумя SMD площадками (рисунок 5.), или для подключения SMD площадки к площадке монтажного отверстия или для соединения двух переходных отверстия. Проводники могут иметь разную, рассчитанную ширину в зависимости от токов, протекающих через них. Так же, на высоких частотах, необходимо рассчитывать ширину проводников и зазоры между ними, так как сопротивление, емкость и индуктивность системы проводников зависит от их длинны, ширины и их взаимного расположения.

Рисунок 5. Соединение двумя проводниками двух SMD микросхем.

 

Сквозные металлизированные переходные отверстие печатной платы

          Когда надо соединить компонент, который находится на верхнем слое печатной платы с компонентом, который находится на нижнем слое, применяются сквозные металлизированные переходные отверстия, которые соединяют элементы проводящего рисунка на разных слоях печатной платы. Эти отверстия, позволяют току проходить сквозь печатную плату. На рисунке 6 показаны два проводника, которые начинаются на площадках компонентов на верхнем слое и заканчивается на площадках другого компонента на нижнем слое. Для каждого проводника установлено свое переходное отверстие, проводящее ток из верхнего слоя на нижний слой.

Рисунок 6. Соединение двух микросхем через проводники и переходные металлизированные отверстия на разных сторонах печатной платыНа рисунке 7 более детально дано представление о поперечном сечении 4-слойных печатных плат. Рисунок 7. Проводник из верхнего слоя, проходящий через печатную плату и продолжающий свой путь на нижнем слое.Здесь цветами обозначены следующие слои:зеленый — Верхняя и нижняя паяльная маска красный — Верхний проводящий слой фиолетовый — Второй слой — обычно этот слой используется в качестве питания или земли (то есть Vcc и Gnd) желтый -Третий слой – так же может использоваться в качестве питания или земли синий — Нижний проводящий слой На модели печатной платы, на рисунке 7 показан проводник (красный), который принадлежит к верхнему проводящему слою , и который проходит сквозь плату с помощью сквозного переходного отверстия, а затем продолжает свой путь по нижнему слою(синий).

 

«Глухое» металлизированное отверстие печатной платы

В HDI (High Density Interconnect — высокая плотность соединений) печатных платах, необходимо использовать более чем два слоя, как это показано на рисунке 7. Как правило, в многослойных конструкциях печатной платы, на которых устанавливаются много интегральных микросхем, используются отдельные слои для питания и земли (Vcc или GND), и таким образом, наружные сигнальные слои освобождаются от шин питания, что облегчает разводку сигнальных проводников. Также бывают случаи, что сигнальные проводники должны переходить от внешнего слоя (сверху или снизу) по наименьшему пути, что бы обеспечить необходимое волновое сопротивление, требования по гальванической развязке и заканчивая требованиями на устойчивость к электростатическому разряду. Для таких видов соединений используются глухие металлизированные отверстие (Blind via — «глухие» или «слепые»). Имеются в виду отверстия, соединяющие наружный слой с одним или несколькими внутренними, что позволяет сделать подключение минимальным по высоте. Глухое отверстие начинается на внешнем слое и заканчивается на внутреннем слое, поэтому оно имеет префикс «глухое».

Чтобы узнать, какое отверстие присутствует на плате, вы можете поместить печатную плату над источником света и посмотреть — если вы видите свет, идущий от источника через отверстие, то это переходное отверстие, в противном случае глухое.

Глухие переходные отверстия полезно использовать в конструкции платы, когда вы ограничены в размерах и имеете слишком мало места для размещения компонентов и разводки сигнальных проводников. Вы можете разместить электронные компоненты с обеих сторон и максимально увеличить пространство под разводку и другие компоненты. Если переходы сделаны через сквозные отверстие, а не глухие, понадобиться дополнительное пространство для отверстий т.к. отверстие занимает место с обеих сторон. В то же время глухие отверстия могут находиться под корпусом микросхемы – например для разводки больших и сложных BGA компонентов.

На рисунке 8 показаны три отверстия, которые являются частью четырехслойной печатной платы. Если смотреть слева направо, то первое мы увидим сквозное отверстие через все слои. Второе отверстие начинается в верхнем слое и заканчивается на втором внутреннем слое — глухое переходное отверстия L1-L2. Наконец, третье отверстие, начинается в нижнем слое и заканчивается в третьем слое, поэтому мы говорим, что это глухое переходное отверстия L3-L4.

Основным недостатком этого типа отверстия, является более высокая цена изготовления печатной платы с глухими отверстиями, по сравнению с альтернативными сквозными отверстиями.

Рис 8. Сравнение переходного сквозного отверстие и глухих переходных отверстий.

 

Скрытые переходные отверстия

Англ. Buried via — «скрытые», «погребенные», «встроенные». Эти переходные отверстия похожи на глухие, с той разницей, что они начинаются и заканчиваются на внутренних слоях. Если мы посмотрим на рисунок 9 слева направо, мы увидим, что первое отверстие сквозное через все слои. Второе представляет собой глухое переходное отверстия L1-L2, а последнее является, скрытое переходное отверстие L2-L3, которое начинается на втором слое и заканчивается на третьем слое.

Рисунок 9. Сравнение переходного сквозного отверстие, глухого отверстия и скрытого отверстия.

 

Технология изготовления глухих и скрытых переходных отверстий

Технология изготовления таких отверстий может быть различной, в зависимости от той конструкции, которую заложил разработчик, и в зависимости от возможностей завода-изготовителя. Мы будем выделять два основных вида:

1. Отверстие сверлится в двусторонней заготовке ДПП, металлизируется, травиться и затем эта заготовка, по сути готовая двухслойная печатная плата, прессуется через препрег в составе многослойной заготовки печатной платы. Если эта заготовка находиться сверху «пирога» МПП, то мы получаем глухие отверстия, если в середине, то — скрытые переходные отверстия.
2. Отверстие сверлится в спрессованной заготовке МПП, глубина сверления контролируется, что бы точно попасть в площадки внутренних слоев, и затем происходит металлизация отверстия. Таким образом мы получаем только глухие отверстия.

В сложных конструкциях МПП могут применяться комбинации вышеперечисленных видов отверстий – рисунок 10.

Рисунок 10. Пример типовой комбинации видов переходных отверстий.

        Заметим, что применение глухих отверстий иногда может привести к удешевлению проекта в целом, за счет экономии на общем количестве слоев, лучшей трассируемости, уменьшения размера печатной платы, а также возможности применить компоненты с более мелким шагом. Однако в каждом конкретном случае решение об их применении следует принимать индивидуально и обоснованно. Однако не следует злоупотреблять сложностью и многообразием видов глухих и скрытых отверстий. Опыт показывает, что при выборе между добавлением в проект еще одного вида несквозных отверстий и добавлением еще одной пары слоев правильнее будет добавить пару слоев. В любом случае, конструкция МПП должна быть спроектирована с учетом того, как именно она будет реализована в производстве.

 

Финишные металлические защитные покрытия

        Получение правильных и надежных паяных соединений в электронном оборудовании зависит от многих конструктивных и технологических факторов, включая должный уровень паяемости соединяемых элементов, таких как компоненты и печатные проводники. Для сохранения паяемости печатных плат до монтажа электронных компонентов, обеспечения плоскостности покрытия и для надежного монтажа паяных соединений необходимо защищать медную поверхность контактных площадок печатной платы от окисления, так называемым финишным металлическим защитным покрытием. При взгляде на разные печатные платы, можно заметить, что контактные площадки почти не когда не имеют цвет меди, зачастую и в основном это серебристые цвета, блестящий золотой или матовый серый. Эти цвета и определяют типы финишных металлических защитных покрытий.

          Наиболее распространенным методом защиты паяемых поверхностей печатных плат является покрытие медных контактных площадок слоем серебристого сплава олово-свинеца (ПОС-63) — HASL. Большинство изготавливаемых печатных плат защищены методом HASL.

— Горячее лужение HASL — процесс горячего облуживания платы, методом погружения на ограниченное время в ванну с расплавленным припоем и при быстрой выемке обдувкой струей горячего воздуха, убирающей излишки припоя и выравнивающей покрытие. Это покрытие доминирует в течение нескольких последних лет, несмотря на его серьезные технические ограничения. Платы, выпущенные таким способом, хотя и хорошо сохраняют паяемость в течение всего периода хранения, непригодны для некоторых применений. Высокоинтегрированные элементы, используемые в SMT технологиях монтажа, требуют идеальной планарности (плоскостности) контактных площадок печатных плат. Традиционные покрытия HASL не соответствуют требованиям планарности. Технологии нанесения покрытий, соответствующие требованиям планарности, это наносимое химическими методами покрытия:

— иммерсионное золочение (Electroless Nickel / Immersion Gold — ENIG), представляющее собой тонкую золотую пленку, наносимую поверх подслоя никеля. Функция золота — обеспечивать хорошую паяемость и защищать никель от окисления, а сам никель служит барьером, предотвращающим взаимную диффузию золота и меди. Это покрытие гарантирует превосходную планарность контактных площадок без повреждения печатных плат, обеспечивает достаточную прочность паяных соединений, выполненных припоями на основе олова. Их главный недостаток — высокая себестоимость производства.

— иммерсионное олово (Immersion Tin — ISn) – серое матовое химическое покрытие, обеспечивающее высокую плоскостность печатных площадок платы и совместимое со всеми способами пайки, нежели ENIG. Процесс нанесения иммерсионного олова, схож с процессом нанесения иммерсионного золота. Иммерсионное олово обеспечивает хорошую паяемость после длительного хранения, которое обеспечивается введением подслоя органометалла в качестве барьера между медью контактных площадок и непосредственно оловом. Однако, платы, покрытые иммерсионным оловом, требуют осторожного обращения, должны хранится в вакуумной упаковке в шкафах сухого хранения и платы с этим покрытием не пригодны для производства клавиатур/сенсорных панелей.

     При эксплуатации компьютеров, устройств с ножевыми разъемами, контакты ножевых разъемов, подвергаются трению при эксплуатации платы, поэтому, концевые контакты, гальваническим способом покрывают более толстым и более жестким слоем золота.

— Гальваническое золочение ножевых разъёмов (Gold Fingers) — покрытие семейства Ni/Au, толщина покрытия: 5 -6 Ni; 1,5 – 3 мкм Au. Покрытие наносится электрохимическим осаждением (гальваника) и используется в основном для нанесения на концевые контакты и ламели. Толстое, золотое покрытие имеет высокую механическую прочность, стойкость к истиранию и неблагоприятному воздействию окружающей среды. Незаменимо там, где важно обеспечить надежный и долговечный электрический контакт.

 

Рисунок 11. Примеры металлических защитных покрытий — олово-свинец, иммерсионное золочение, иммерсионное олово, гальваническое золочение ножевых разъёмов.

(c) pselectro.ru

Урок 2.1 — Печатная плата

Печатная плата

Печатная плата — пластина из диэлектрика, на поверхности и/или в объёме которой сформированы электропроводящие цепи электронной схемы. Печатная плата является основой любой современной радиолюбительской конструкции и предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов. Электронные компоненты на печатной плате соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка обычно пайкой. Цвет печатной платы может быть любой: зелёный (по умолчанию), синий, красный. чёрный, на другие характеристики платы он не влияет.

Печатная плата имеет две стороны. Условно их можно назвать лицевой стороной и стороной печатных проводников. В отличие от навесного монтажа, на печатной плате электропроводящий рисунок выполнен из фольги, целиком расположенной на твердой изолирующей основе. Печатная плата содержит монтажные отверстия и контактные площадки к которым и припаиваются выводы радиодеталей. Кроме того, в печатных платах имеются переходные отверстия для электрического соединения участков фольги, расположенных на разных слоях платы. С лицевой стороны наносится маркировка (вспомогательный рисунок и текст согласно конструкторской документации), чтобы можно было разобраться, куда и в какой полярности установить ту или иную деталь.

На картинках ниже показана одна и та же печатная плата с разных сторон.

 

В зависимости от количества слоёв с электропроводящим рисунком печатные платы подразделяют на:

• односторонние (ОПП): имеется только один слой фольги, наклеенной на одну сторону листа диэлектрика
• двухсторонние (ДПП): два слоя фольги
• многослойные (МПП): фольга не только на двух сторонах платы, но и во внутренних слоях диэлектрика. Многослойные печатные платы получаются склеиванием нескольких односторонних или двухсторонних плат

 

По свойствам материала основы:

Жёсткие
Гибкие

Печатные платы могут иметь свои особенности в связи с их назначением и требованиями к особым условиям эксплуатации (например, расширенный диапазон температур) или особенности применения (например, платы для приборов, работающих на высоких частотах).

Основой печатной платы служит диэлектрик, наиболее часто используются такие материалы, как стеклотекстолит, гетинакс.

Также основой печатных плат может служить металлическое основание, покрытое диэлектриком (например, анодированный алюминий), поверх диэлектрика наносится медная фольга дорожек. Такие печатные платы применяются в силовой электронике для эффективного теплоотвода от электронных компонентов. При этом металлическое основание платы крепится к радиатору.

В качестве материала для печатных плат, работающих в диапазоне СВЧ и при температурах до 260 °C, применяется фторопласт, армированный стеклотканью (например, ФАФ-4Д)[2], и керамика.

Гибкие платы делают из полиимидных материалов, таких как каптон.

Токопроводящие дорожки обычно покрыты слоем изолирующего лака (так называемой «маской»), и только контактные площадки открыты от маски и готовы к пайке. Контактные площадки подавляющего большинства плат Мастер Кит серебристые и блестящие, так как покрыты слоем олова, что защищает их от преждевременного окисления при длительном хранении. Такие платы легко паяются с помощью самого обычного припоя с каналом канифоли, и вам не потребуется приобретать дополнительно канифоль или флюс.

Если же вам встретится плата, контактные площадки которой не покрыты защитным слоем олова, а медные (характерного жёлтого цвета), то для снятия окислов и качественной пайки бывает необходимо применять канифоль и флюс. В запущенных случаях помогает шлифовка контактных площадок тонкой наждачной бумагой («нулёвкой»).

Иногда на печатной плате размещены отверстия для её крепежа в корпусе. Если таких отверстий не предусмотрено, можно самостоятельно просверлить их обычным сверлом в свободном от компонентов месте. Разумеется, нужно убедиться, что новое отверстие не нарушит какой-нибудь печатный проводник или контактную площадку.

Если печатная плата чуть-чуть не влезает в планируемый для её размещения корпус, плату можно подточить с торцов напильником. Но следите за тем, чтобы напильник не нарушил токопроводящие дорожки платы.

Испортить печатную плату сложно, но, если постараться, всё-таки возможно. Во-первых, не следует чрезмерно сильно сгибать её — плата может сломаться! И не допускайте перегрева платы при пайке! Хотя токопроводящие дорожки и контактные площадки из фольги приклеены к основе платы очень качественным клеем, устойчивым к воздействию высоких температур, чрезмерно долгое непрерывное воздействие (более нескольких секунд) горячего жала паяльника на контактную площадку может привести к её отрыву от основы. Если это всё же произошло, можно приклеить оторвавшуюся дорожку. Если же дорожка не просто отклеилась, а оторвалась, для восстановления целостности электрической цепи можно применить отрезок провода.

Промывать печатную плату от остатков паяльных материалов можно с помощью спиртового раствора (спирта).

Скачать урок в формате PDF

Как устроена плата Arduino

Arduino — это микрокомпьютер размером меньше ладони. На базе МК с частотой 16МГц и памятью 32Кб.

На мой взгляд Arduino — это прекрасный мостик в мир микроконтроллеров для начинающих. Воспользовавшись этим мостиком можно затем легко перейти на тот берег, где Arduino будет уже не нужна и где программируют «голые» микроконтроллеры внутри собственных устройств. 

Arduino для начинающих — это лучший выбор, на мой взгляд. Плата предназначена в первую очередь для обучения программированию микроконтроллеров и созданию микроконтроллерных устройств людьми без суровой инженерной подготовки. Arduino — это плата + среда разработки, с помощью которой можно написать, скомпилировать и загрузить в память платы готовую программу. Причем загрузка программы также проста как копирование файла на флешку. 

На борту у Arduino 28 выводов для связи с внешним миром. К ним можно подключать лампочки, датчики, моторы, чайники, роутеры, магнитные дверные замки и множетсво других электрических штучек какие только взбредут в голову. 

Стартануть с этой платформой достаточно легко. Надо только купить плату. Можно купить китайскую копию, а можно купить оригинальную (которая произведена всё в том же Китае=) ). 

Давай поссмотрим изкаких блоков и деталей состоит, к примеру, Arduino UNO.

Часть выводов я подписал на схеме, а часть обозначил цифрами. Прежде всего хочу обратить внимание на то, что на плате мало деталей. Она действительно состоит из примерно 2-х десятков компонентов. Такую, кстати можно легко собрать самому, если есть навык прошивки МК.  Как я уже писал выше на плате имеется 28 выводов для общения с внешним миром и управления Arduino. Рассмотрим их попорядку:

1. МК AVR ATMega328P-PU
2. МК AVR ATMega8U2
3. Встроенный керамический резонатор на 16 МГц
4. ISP разъем для внутрисхемного программирования
5. USB порт для подключения к PC и загрузки программ
6. Разъем для подключения внешнего питания (может питаться от USB)

Внутренности платформы

• Платформа построена на базе микроконтроллера Atmel ATmega328(datasheet).
• Arduino UNO имеет 14 цифровых выводов (могут использовать и как входы) 6 из которых PWM, 6 аналогвых выходов,
• Встроенный керамический резонатор на 16 МГц, 
• USB разъем для подключения питания и программирования
• Разъём для подключения внешнего питания
• ISP разъем
• Кнопку сброса

Аналоговые I/O выводы

У Arduino UNO их всего 6: А0-А5. На плате они отмечены соответственно. Для чего их можно использовать? Например для того, чтобы считывать аналоговые величины. Как это работает? Ну так у нас же в МК AVR есть встроенный 10 битный АЦП. 

Каждый вывод А0-А6 может быть сконфигурирован как запись, так и на чтение. Это значит, что можно указать конкретно что он должен делать: считывать значения аналоговой величны, подающиеся на него или наоборот выдавать их во внешних мир. (Подсказка. Всё это связано с портами ввода/вывода в AVR)

Кстати, несмотря на всё выше сказанное, эти выводы могут конфигурироваться как цифровые I/O выводы. Вот что говорит об этом документация:

It is important to note that vast majority of Arduino (Atmega) analog pins, may be configured, and used, in exactly the same manner as digital pins.

Вывод AREF

Этот контакт служит для подачи опорного напряжения для аналогово-цифрового преобразователя. Его можно использовать, чтобы подать опорное напряжение отличное от 5В, которое используется по умолчанию для верхней границы значений АЦП.
Это значит, что если хочется использовать АЦП для обработки сигнала, амплитуда болтается в промежутке от 0 до 1.2В, то чтобы получить полномасштабный результат, можно подать 1.2В на AREF.

Кстати, больше 5 вольт напрямую на AREF подавать нельзя. 

Вообще, Arduino поддерживает несколько режимов работы этого вывода:

• DEFAULT
• INTERNAL
• INTERNAL1V1
• INTERNAL2V56
• EXTERNAL

О различиях между режимами можно прочитать здесь 

Кстати, следует помнить, что так как у нас имеется на борту 10 битный АЦП, который преобразует аналоговую величину в промежутке между 0В и 5В в целые числа между 0 и 1023, то разрешение получаемых величин получается примерно 4.8 мВ.

Цифровые I/O выводы

Выше я упоминал, что Arduinno имеет 14 цифровых выводов 6 из которых являются выводами с функцией PWM (pulse width modulation или по-русски ШИМ). Эти 6 особенно полезны, так как позволяют управлять мощной нагрузкой. Конечно, напрямую подключить к ним какой-нибудь двигетель или нагреватель не получится, но зато это можно сделать, в самом простом варианте, через транзистор. В итоге получим средство для регулировки отдаваемой нагрузкой мощности. Подключим двигатель — сможем управлять скоростью его вращения. Удобно. 

Выводы без ШИМ-режима как и другие могут настраиваться как на вход, так и на выход. При этом используется положительная логика, т.е. когда HIGH (высокий уровень) отвечает за 1, а LOW (низкий уровень) за 0. Другими словами HIGH=истина (True), LOW=ложь (False).

Память

Arduino вооружена 32 КБ flash-памяти.Данные в этой памяти нельзя изменять во время работы устройства. Она хранит только статичные данные: программу и ресурсы. Из них 0,5 КБ зарезервировано под загрузчик.Это благодаря ему Arduino UNO можно прошить с обычного компьютера через USB. 

Память в микронотроллерах AVR имеет гарвардскую архитектуру. Она разделена на память программ и память данных. В памяти программ хранятся программы и константы, которые зашиваются в неё при программировании МК, а память данных служит хранилищем данных во время работы МК. 

Преимуществом такого подхода является невозможность испортить саму программу во время её исполнения. Но и минусы у такой архитектуры также есть.

Защита USB

Практически все современные компьютеры оснащены защитой USB, но платформа Arduino имеет дополнительную защиту USB в виде встроенного предохранителя, который обрывает соединение с компьютером, если ток через USB-порт превысит 500 мА.

Взаимодействие с другими устройствами

С внешним миров Arduino UNO умеет общаться как штатными средствами (через USB кабель) с помощью последовательного соединения (Serial UART). На плате установлен дополнительный чип, который представляет USB-соединение компьютеру как последовательное. Именно поэтому соединение с Arduino определяется компьютером как последовательное.

Существует отдельная библиотека, которая позволяет организовать последовательное соединение с использованием любых пинов МК, а благодаря множеству плат расширения можно организовать взаимодействие с помощью ethernet, радиоканала, Wi-Fi, bluetooth и т.д.

Сводная таблица характеристик

Микроконтроллер	ATmega328
Рабочее напряжение	5V
Входное напряжение (recommended)	7-12V
Входное напряжение (limits)	6-20V
Цифровые I/O пины	14 (6 пинов умеют PWM )
Аналоговые пины	6
Постоянный ток через 1 I/O пин	40 mA
Постоянный ток через 3.3V пин	50 mA
Флэш память	32 KB (ATmega328) из них 0.5 KB используется загрузчиком
SRAM	2 KB (ATmega328)
EEPROM	1 KB (ATmega328)
Частота	16 MHz

Позже я расскажу про устройство AVR, на базе которого строится Arduino, так что есть смысл подписаться на рассылку =)

Как изготовить печатную плату в домашних условиях

Печатная плата – это диэлектрическое основание, на поверхности и в объеме которого нанесены токопроводящие дорожки в соответствии с электрической схемой. Печатная плата предназначена для механического крепления и электрического соединения между собой методом пайки выводов, установленных на нее электронных и электротехнических изделий.

Операции по вырезанию заготовки из стеклотекстолита, сверлению отверстий и травление печатной платы для получения токоведущих дорожек в независимости от способа нанесения рисунка на печатную плату выполняются по одинаковой технологии.

Технология ручного способа нанесения

дорожек печатной платы

Подготовка шаблона

Бумага, на которой рисуется разводка печатной платы обычно тонкая и для более точного сверления отверстий, особенно в случае использования ручной самодельной дрели, чтобы сверло не вело в сторону, требуется сделать ее более плотной. Для этого нужно приклеить рисунок печатной платы на более плотную бумагу или тонкий плотный картон с помощью любого клея, например ПВА или Момент.

Далее плотная бумага вырезается по контуру приклеенного рисунка и шаблон для сверления готов.

Вырезание заготовки

Подбирается заготовка фольгированного стеклотекстолита подходящего размера, шаблон печатной платы прикладывается к заготовке и обрисовывается по периметру маркером, мягким простым карандашом или нанесением риски острым предметом.

Далее стеклотекстолит режется по нанесенным линиям с помощью ножниц по металлу или выпиливается ножовкой по металлу. Ножницами отрезать быстрее, и нет пыли. Но надо учесть, что при резке ножницами стеклотекстолит сильно изгибается, что несколько ухудшает прочность приклейки медной фольги и если потребуется перепайка элементов, то дорожки могут отслоиться. Поэтому если плата большая и с очень тонкими дорожками, то лучше отрезать с помощью ножовки по металлу.

Приклеивается шаблон рисунка печатной платы на вырезанную заготовку с помощью клея Момент, четыре капли которого наносятся по углам заготовки.

Так как клей схватывается всего за несколько минут, то сразу можно приступать к сверлению отверстий под радиодетали.

Сверление отверстий

Сверлить отверстия лучше всего с помощью специального мини сверлильного станка твердосплавным сверлом диаметром 0,7-0,8 мм. Если мини сверлильного станка в наличии нет, то можно просверлить отверстия маломощной дрелью простым сверлом. Но при работе универсальной ручной дрелью количество переломанных сверл будет зависеть от твердости Вашей руки. Одним сверлом точно не обойдетесь.

Если сверло зажать не удается, то можно его хвостовик обернуть несколькими слоями бумаги или одним слоем наждачной шкурки. Можно на хвостовик намотать плотно виток к витку тонкой металлической проволочки.

После окончания сверления проверяется, все ли просверлены отверстия. Это хорошо видно, если посмотреть на печатную плату на просвет. Как видно, пропущенных отверстий нет.

Нанесение топографического рисунка

Для того, чтобы места фольги на стеклотекстолите, которые будут токопроводящими дорожками, защитить при травлении от разрушения, их необходимо покрыть маской, устойчивой к растворению в водном растворе. Для удобства рисования дорожек, их лучше предварительно наметить с помощью мягкого простого карандаша или маркера.

Перед нанесением разметки нужно обязательно удалить следы клея Момент, которым приклеивался шаблон печатной платы. Так как клей не сильно затвердел, то его легко можно удалить, скатав пальцем. Поверхность фольги также нужно обязательно обезжирить с помощью ветоши любым средством, например ацетоном или уайт-спиртом (так называется очищенный бензин), можно и любым моющим средством для мытья посуды, например Ферри.

После разметки дорожек печатной платы можно приступать к нанесению их рисунка. Для рисования дорожек хорошо подходит любая водостойкая эмаль, например алкидная эмаль серии ПФ, разведенная до подходящей консистенции растворителем уайт-спиртом. Рисовать дорожки можно разными инструментами – стеклянным или металлическим рейсфедером, медицинской иглой и даже зубочисткой. В этой статье я расскажу, как рисовать дорожки печатных плат с помощью чертежного рейсфедера и балеринки, которые предназначены для черчения на бумаге тушью.

Раньше компьютеров не было и все чертежи чертили простыми карандашами на ватмане и затем переводили тушью на кальку, с которой с помощью копировальных аппаратов делали копии.

Нанесение рисунка начинают с контактных площадок, которые рисуют балеринкой. Для этого нужно отрегулировать зазор раздвижных губок рейсфедера балеринки до требуемой ширины линии и для установки диаметра круга выполнить регулировку вторым винтом отодвинув рейсфедер от оси вращения.

Далее рейсфедер балеринки на длину 5-10 мм наполняется с помощью кисточки краской. Для нанесения защитного слоя на печатную плату лучше всего подходит краска марки ПФ или ГФ, так как она медленно высыхает и позволяет спокойно работать. Краску марки НЦ тоже можно применять, но работать с ней сложно, так как она быстро сохнет. Краска должна хорошо ложиться и не растекаться. Перед рисованием краску нужно развести до жидкой консистенции, добавляя в нее понемногу при интенсивном перемешивании подходящий растворитель и пробуя рисовать на обрезках стеклотекстолита. Для работы с краской удобнее всего ее налить во флакон от маникюрного лака, в закрутке которого установлена кисточка, устойчивая к растворителям.

После регулировки рейсфедера балеринки и получения требуемых параметров линий можно приступить к нанесению контактных площадок. Для этого острая часть оси вставляется в отверстие и основание балеринки проворачивается по кругу.

При правильной настройке рейсфедера и нужной консистенции краски вокруг отверстий на печатной плате получаются окружности идеально круглой формы. Когда балеринка начинает плохо рисовать, из зазора рейсфедера тканью удаляются остатки подсохшей краски и рейсфедер заполняется свежей. чтобы обрисовать все отверстия на этой печатной плате окружностями понадобилось всего две заправки рейсфедера и не более двух минут времени.

Когда круглые контактные площадки на плате нарисованы, можно приступать к рисованию токопроводящих дорожек с помощью ручного рейсфедера. Подготовка и регулировка ручного рейсфедера не отличается от подготовки балеринки.

Единственное, что дополнительно понадобится, так это плоская линейка, с приклеенными на одной из ее сторон по краям кусочками резины, толщиной 2,5-3 мм, чтобы линейка при работе не скользила и стеклотекстолит, не касаясь линейки, мог свободно проходить под ней. Лучше всего подходит в качестве линейки деревянный треугольник, он устойчив и одновременно может служить при рисовании печатной платы опорой для руки.

Чтобы печатная плата при рисовании дорожек не скользила, желательно ее разместить на лист наждачной бумаги, представляющий собой два склепных между собой бумажными сторонами наждачных листа.

Если при рисовании дорожек и окружностей они соприкоснулись, то не стоит принимать никаких мер. Нужно дать краске на печатной плате подсохнуть до состояния, когда она не будет пачкать при прикосновении и с помощью острия ножа удалить лишнюю часть рисунка. Чтобы краска быстрее высохла плату нужно расположить в теплом месте, например в зимнее время на батарею отопления. В летнее время года — под лучи солнца.

Когда рисунок на печатной плате полностью нанесен и исправлены все дефекты можно переходить к ее травлению.

Технология нанесения рисунка печатной платы

с помощью лазерного принтера

При печати на лазерном принтере происходит перенос за счет электростатики образованного тонером изображения с фото барабана, на котором лазерный луч нарисовал изображение, на бумажный носитель. Тонер удерживается на бумаге, сохраняя изображение, только за счет электростатики. Для закрепления тонера бумага прокатывается между валиками, один из которых является термопечкой, разогретой до температуры 180-220°C. Тонер расплавляется и проникает в текстуру бумаги. После остывания тонер отвердевает и прочно удерживается на бумаге. Если бумагу опять нагреть до 180-220°C, то тонер опять станет жидким. Это свойство тонера и используется для переноса изображения токоведущих дорожек на печатную плату в домашних условиях.

После того, как файл с рисунком печатной платы готов, необходимо его распечатать с помощью лазерного принтера на бумажный носитель. Обратите внимание, изображение рисунка печатной платы для данной технологии должно иметь вид со стороны установки деталей! Струйный принтер для этих целей не подходит, так как работает на другом принципе.

Подготовка бумажного шаблона для переноса рисунка на печатную плату

Если напечатать рисунок печатной платы на обыкновенной бумаге для офисной техники, то из-за пористой ее структуры, тонер глубоко проникнет в тело бумаги и при переносе тонера на печатную плату, большая часть его останется в бумаге. В дополнение будут сложности с удалением бумаги с печатной платы. Придется ее долго размачивать в воде. Поэтому для подготовки фотошаблона необходима бумага, не имеющая пористую структуру, например фотобумага, подложка от самоклеящихся пленок и этикеток, калька, страницы от глянцевых журналов.

В качестве бумаги для печати рисунка печатной платы я использую кальку из старых запасов. Калька очень тонкая и печатать шаблон непосредственно на ней невозможно, она в принтере заминается. Для решения этой проблемы, нужно перед печатью на кусок кальки требуемого размера по углам нанести по капельке любого клея и приклеить на лист офисной бумаги А4.

Такой прием позволяет распечатывать рисунок печатной платы даже на самой тонкой бумаге или пленке. Для того, чтобы толщина тонера рисунка была максимальной, перед печатью, нужно выполнить настройку «Свойств принтера», отключив режим экономной печати, а если такая функция не доступна, то выбрать самый грубый тип бумаги, например картон или что то подобное. Вполне возможно с первого раза хороший отпечаток не получится, и придется немного поэкспериментировать, подобрав наилучший режим печати лазерного принтера. В полученном отпечатке рисунка дорожки и контактные площадки печатной платы должны быть плотными без пропусков и смазывания, так как ретушь на данном технологическом этапе бесполезна.

Осталось обрезать кальку по контуру и шаблон для изготовления печатной платы будет готов и можно приступать к следующему шагу, переносу изображения на стеклотекстолит.

Перенос рисунка с бумаги на стеклотекстолит

Перенос рисунка печатной платы является самым ответственным этапом. Суть технологии проста, бумага, стороной напечатанного рисунка дорожек печатной платы прикладывается к медной фольге стеклотекстолита и с большим усилием прижимается. Далее этот бутерброд разогревается до температуры 180-220°C и затем охлаждается до комнатной. Бумага отдирается, а рисунок остается на печатной плате.

Некоторые умельцы предлагают переносить рисунок с бумаги на печатную плату, используя электроутюг. Я пробовал такой способ, но результат получался нестабильным. Сложно обеспечить одновременно нагрев тонера до нужной температуры и равномерный прижим бумаги ко всей поверхности печатной платы при затвердевании тонера. В результате рисунок переносится не полностью и остаются пробелы в рисунке дорожек печатной платы. Возможно, утюг недостаточно нагревался, хотя регулятор был выставлен на максимальный нагрев утюга. Вскрывать утюг и перенастраивать терморегулятор не хотелось. Поэтому я воспользовался другой технологией, менее трудоемкой и обеспечивающей стопроцентный результат.

На вырезанную в размер печатной платы и обезжиренную ацетоном заготовку фольгированного стеклотекстолита приклеил по углам кальку с напечатанным на ней рисунком. На кальку сверху положил, для более равномерного прижима, пяток листиков офисной бумаги. Полученный пакет положил на лист фанеры и сверху накрыл листом такого же размера. Весь этот бутерброд зажал с максимальной силой в струбцинах.

Осталось нагреть сделанный бутерброд до температуры 200°C и остудить. Для нагрева идеально подходит электродуховка с регулятором температуры. Достаточно поместить сотворенную конструкцию в шкаф, дождаться набора заданной температуры и через полчаса извлечь плату для остывания.

Если электродуховки в распоряжении нет, то можно воспользоваться и газовой духовкой, отрегулировав температуру ручкой подачи газа по встроенному термометру. Если термометра нет или он неисправен, то могут помочь женщины, подойдет положение ручки регулятора, при котором пекут пироги.

Так как концы фанеры покоробило, на всякий случай зажал их дополнительными струбцинами. чтобы избежать подобного явления, лучше печатную плату зажимать между металлическими листами толщиной 5-6 мм. Можно просверлить в их углах отверстия и зажимать печатные платы, стягивать пластины с помощью винтов с гайками. М10 будет достаточно.

Через полчаса конструкция остыла достаточно, чтобы тонер затвердел, плату можно извлекать. При первом же взгляде на извлеченную печатную плату становится понятно, что тонер перешел с кальки на плату отлично. Калька плотно и равномерно прилегала по линиям печатных дорожек, кольцам контактных площадок и буквам маркировки.

Калька легко оторвалась практически от всех дорожек печатной платы, остатки кальки были удалены с помощью влажной ткани. Но все, же не обошлось без пробелов в нескольких местах на печатных дорожках. Такое может случиться в результате неравномерности печати принтера или оставшейся грязи или коррозии на фольге стеклотекстолита. Пробелы можно закрасить любой водостойкой краской, маникюрным лаком или заретушировать маркером.

Для проверки пригодности маркера для ретуши печатной платы, нужно нарисовать ним на бумаге линии и бумагу смочить водой. Если линии не расплывутся, значит, маркер для ретуши подходит.

Травить печатную плату в домашних условиях лучше всего в растворе хлорного железа или перекиси водорода с лимонной кислотой. После травления тонер с печатных дорожек легко удаляется тампоном, смоченным в ацетоне.

Затем сверлятся отверстия, лудятся токопроводящие дорожки и контактные площадки, запаиваются радиоэлементы.

Такой вид приняла печатная плата с установленными на ней радиодеталями. Получился блок питания и коммутации для электронной системы, дополняющий обыкновенный унитаз функцией биде.

Травление печатной платы

Для удаления медной фольги с незащищенных участков фольгированного стеклотекстолита при изготовлении печатных плат в домашних условиях радиолюбители обычно используют химический способ. Печатная плата помещается в травильный раствор и за счет химической реакции медь, незащищенная маской, растворяется.

Рецепты травильных растворов

В зависимости от доступности компонентов радиолюбители применяют один из растворов, приведенных в таблице ниже. Травильные растворы расположены в порядке популярности их применения радиолюбителями в домашних условиях.

Травить печатные платы в металлической посуде не допускается. Для этого нужно использовать емкость из стекла, керамики или пластика. Утилизировать отработанный травильный раствор допускается в канализацию.

Травильный раствор из перекиси водорода и лимонной кислоты

Раствор на основе перекиси водорода с растворенной в ней лимонной кислотой является самым безопасным, доступным и быстро работающим. Из всех перечисленных растворов по всем критериям это лучший.

Перекись водорода можно приобрести в любой аптеке. Продается в виде жидкого 3% раствора или таблеток под названием гидроперит. Для получения жидкого 3% раствора перекиси водорода из гидроперита нужно в 100 мл воды растворить 6 таблеток весом 1,5 грамма.

Лимонная кислота в виде кристаллов продается в любом продуктовом магазине, расфасованная в пакетиках весом 30 или 50 грамм. Поваренная соль найдется в любом доме. 100 мл травильного раствора хватит на удаление медной фольги толщиной 35 мкм с печатной платы площадью 100 см². Отработанный раствор не хранится и повторному использованию не подлежит. Кстати, лимонную кислоту можно заменить уксусной, но из-за ее едкого запаха травить печатную плату придется на открытом воздухе.

Травильный раствор на основе хлорного железа

Вторым по популярности травильным раствором является водный раствор хлорного железа. Ранее он был самым популярным, так как на любом промышленном предприятии хлорное железо было легко достать.

Травильный раствор не требователен к температуре, травит достаточно быстро, но скорость травления снижается по мере расходования хлорного железа в растворе.

Хлорное железо очень гигроскопично и поэтому из воздуха быстро впитывает воду. В результате на дне банки появляется желтая жидкость. Это не влияет на качество компонента и такое хлорное железо пригодно для приготовления травильного раствора.

Если использованный раствор хлорного железа хранить в герметичной таре, то его можно использовать многократно. Подлежит регенерации, достаточно в раствор насыпать железных гвоздей (они сразу покроются рыхлым слоем меди). При попадании на любые поверхности оставляет трудноудаляемые желтые пятна. В настоящее время раствор хлорного железа для изготовления печатных плат применяют реже в связи с его дороговизной.

Травильный раствор на основе перекиси водорода и соляной кислоты

Отличный травильный раствор, обеспечивает высокую скорость травления. Соляную кислоту при интенсивном помешивании вливают в 3% водный раствор перекиси водорода тоненькой струйкой. Вливать перекись водорода в кислоту недопустимо! Но из-за наличия в травильном растворе соляной кислоты при травлении платы нужно соблюдать большую осторожность, так как раствор разъедает кожу рук и портит все, на что попадает. По этой причине травильный раствор с соляной кислотой в домашних условиях использовать не рекомендуется.

Травильный раствор на основе медного купороса

Метод изготовления печатных плат с применение медного купороса обычно используют в случае невозможности изготовления травильного раствора на основе других компонентов из-за их недоступности. Медный купорос является ядохимикатом и широко применяется для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве. В дополнение время травления печатной платы составляет до 4 часов, при этом необходимо поддерживать температуру раствора 50-80°С и обеспечить постоянную смену раствора у стравливаемой поверхности.

Технология травления печатных плат

Для травления платы в любом из вышеперечисленных травильных растворов подойдет стеклянная, керамическая или пластиковая посуда, например от молочных продуктов питания. Если под рукой подходящего размера емкости не оказалось, то можно взять любую коробку из плотной бумаги или картона подходящего размера и выстелить ее внутренность полиэтиленовой пленкой. В емкость наливается травильный раствор и на его поверхность аккуратно рисунком вниз кладется печатная плата. За счет сил поверхностного натяжения жидкости и небольшого веса плата будет плавать.

Для удобства к центру платы клеем момент можно приклеить пробку от пластиковой бутылки. Пробка одновременно будет служить ручкой и поплавком. Но тут есть опасность, что на плате образуются пузырьки воздуха и в этих местах медь не вытравится.

Чтобы обеспечить равномерное вытравливание меди можно положить печатную плату на дно емкости вверх рисунком и периодически покачивать ванночку рукой. Через некоторое время, в зависимости от травильного раствора, начнут появляться участки без меди, а затем медь растворится полностью на всей поверхности печатной платы.

После окончательного растворения меди в травильном растворе печатную плату извлекают из ванночки и тщательно промывают под струей проточной воды. Тонер удаляется с дорожек ветошью, смоченной в ацетоне, а краска хорошо удаляется ветошью, смоченной в растворителе, который добавлялся в краску для получения нужной ее консистенции.

Подготовка печатной платы к монтажу радиодеталей

Следующий шаг, это подготовка печатной платы к монтажу радиоэлементов. После снятия с платы краски, дорожки нужно обработать круговыми движениями мелкой наждачной бумагой. Увлекаться не нужно, потому что медные дорожки тонкие и можно легко их сточить. Достаточно всего нескольких проходов абразивом со слабым прижимом.

Далее токоведущие дорожки и контактные площадки печатной платы покрываются спирто-канифольным флюсом и лудятся мягким припоем эклектрическим паяльником. чтобы отверстия на печатной плате, не затягивались припоем, его на жало паяльника нужно брать немного.

После завершения изготовления печатной платы, останется только вставить в предназначенные позиции радиодетали и запаять их выводы к площадкам. Перед пайкой ножки деталей нужно обязательно смочить спирто-канифольным флюсом. Если ножки радиодеталей длинные, то их нужно перед пайкой обрезать бокорезами до длины выступания над поверхностью печатной платы 1-1,5 мм. После окончания монтажа деталей нужно удалить остатки канифоли с помощью любого растворителя — спирта, уайт-спирта или ацетона. Они все успешно растворяют канифоль.

Подробно о технологии пайки на примерах пайки деталей, о марках припоев и флюсов, устройстве и ремонте паяльников Вы можете узнать из цикла статей раздела «Как паять паяльником».

На воплощение этой простой схемы емкостного реле от разводки дорожек для изготовления печатной платы до создания действующего образца ушло не более пяти часов, гораздо меньше, чем на верстку этой страницы.

Современное изготовление печатных плат: материалы

Печатная плата — современное устройство для электрического и механического соединения различных электронных элементов. В самом начале 20 века немецким инженером Альбертом Паркером Хансеном было разработано устройство для телефонии, которое считается пра-родителем настоящих печатных плат. Оно представляло собой штамповку или вырезание изображения (топологии) на медной фольге. Элементы топологии приклеивались к диэлектрику, в качестве которого применялась пропарафиненная бумага. Прошло больше века и теперь изготовление печатных плат происходит по усовершенствованным современным технологиям. А сама плата является сложной, чаще многослойной конструкцией, состоящей из пластин диэлектрика и внешних слоев токопроводящих медных слоев. Они соединяются между собой сквозными или внутренними металлизированными отверстиями.

А-Контракт — один из крупнейших производителей электроники — осуществляет изготовление печатных плат всех видов сложности в кратчайшие сроки. Здесь возможно получение дополнительных услуг:

1. влагозащита печатных плат
2. лазерная маркировка
3. настройка электронных блоков корпусирование и пр.

Виды печатных плат

Изготовление печатных плат происходит определенным образом, в зависимости от вида устройства:

• Односторонняя печатная плата, простая пластина из диэлектрика, на которую наносится токопроводящий рисунок только с одной стороны
• Двусторонняя печатная плата, тоже что и однослойная, но с нанесением токопроводящего рисунка с двух сторон диэлектрика
• Многослойная печатная плата. Такая конструкция платы включает несколько чередующихся слоев диэлектрика и токопроводящего топологического рисунка. Многослойная плата нового уровня и применяется для производства сложных приборов. Число слоев может доходить до 32, которые скрепляются с помощью прессования
• СВЧ печатная плата. Изготовление печатных плат СВЧ происходит при использовании высокочастотных материалов. К ним относятся высокочастотные ламинаты, армированные стекловолокном; политетрафторэтиленовые (PTFE), гидрокарбонатные или керамические термоактивные ламинаты, с малым тангенсом угла диэлектрических потерь
• Печатная плата, на алюминиевом основании. Такой вид плат применяется для работы в мощных тепловых режимах. Поскольку металлическое основание, изготовленное из алюминия и его сплавов, имеет высокую теплопроводность
• Гибкая печатная плата. Данный вид платы отличается от многослойной материалом изготовления: полиимидная пленка, которая может гнуться
• Гибко-жесткая печатная плата. Это сложный вид, который состоит как из жесткой, так и из гибкой части. Такая комбинация материалов обеспечивает небольшие габариты и малый вес устройства. А также повышает надежность соединения и упрощает процесс обслуживания. Гибко-жесткие платы применяются в медицине, автомобильной технике и сложных бытовых устройствах.

Современная печатная плата

Изготовление печатных плат: материалы

Изготовление печатных плат различных видов производится из следующих материалов:

• FR4, FR4 HiTg, FR4 Isola DE104 — односторонние и двусторонние печатные платы
• Rogers, Arlon, FR4, FR4 HiTg — многослойные печатные платы
• Arlon, Rogers — СВЧ печатные платы
• Алюминий, (Huazheng, Totking) — печатные платы на металлическом основании
• Полиимиды, Taiflex, Shengyi Dupont Pyralux — гибкие печатные платы
• FR4 HiTg, Rogers 4000 серии, полиимиды Taiflex, Shengyi, Dupont Pyralux, Arlon 49N — гибко-жесткие печатные платы

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Макетные платы: описание, подключение, схема, характеристики

Содержание:

• Введение
• Макетные платы для монтажа в гнезда
• Сборка схемы на беспаечных макетных платах
• Макетные платы с монтажом радиодеталей посредством пайки
• Универсальные макетные платы для пайки
• Узкопрофильные макетные платы для пайки
• Комбинированные макетные платы для пайки
• Макетные платы для монтажа накруткой
• Самодельные макетные платы

---

Введение

При проектировании электронных устройств очень часто возникает потребность проверить работоспособность тех или иных узлов будущего проекта, а сборка прототипа позволит путём ряда экспериментов довести ваше изобретение до совершенства. Вполне очевидно, что на начальных этапах нет смысла с головой погружаться в процесс проектирования печатной платы для последующей сдачи её в производство. На этапе отладки, скорее всего, потребуются некоторые модификации и доработки, и если каждый раз переделывать печатную плату, то можно пробить немаленькую дыру в бюджете и быстро потерять интерес к своему изобретению.
Чтобы облегчить жизнь разработчика электроники, были придуманы так называемые макетные платы. В зависимости от потребностей они делятся на три основных категории: для монтажа радиодеталей в гнёзда (беспаечные), для монтажа радиокомпонентов посредством пайки и для монтажа накруткой. Каждая из этих категорий имеет несколько подвидов, о которых будет рассказано в этой статье. Макетные платы позволяют быстро собрать прототип электронного устройства и также быстро его модифицировать без прикладывания особых усилий.

---

Макетные платы для монтажа в гнёзда

Данный вид макетных плат представляет собой пластиковую доску с множеством отверстий, в которые вставляются ножки радиодеталей. Каждое отверстие ведёт к самозажимному металлическому контакту. В свою очередь, эти контакты соединены между собой таким образом, чтобы образовывать сигнальные и питающие шины. На рисунке №1 показаны несколько вариантов подобных плат.

Рисунок №1 – варианты макетных плат для монтажа в гнёзда

На сегодняшний день радиомагазины предоставляют пользователю широкий ассортимент макетных плат разных размеров и цветовых гамм, что крайне положительно сказывается на их популярности. Вы всегда сможете подобрать для себя оптимальный вариант, обусловленный индивидуальными потребностями. Ведь где-то хватит и самой маленькой платки, а где-то необходим более серьёзный подход с множеством схемных узлов.
На рисунке №2 показана внутренняя структура «беспаечной» макетной платы. Иллюстрация даст более детальное представление о способе крепления радиокомпонентов в самозажимных контактах.

Рисунок №2 – контакты беспаечной макетной платы.

При проектировании электронного макета следует учитывать схематехнику построения самой «беспаечной» платы, так как контакты внутри неё соединены особым образом, и неправильное понимание процессов может вызвать в будущем ряд неприятных моментов. Все «беспаечные» макетные платы, вне зависимости от их размеров, выполнены по одному стандарту. Отличие только может быть в присутствии или отсутствии отдельных контактов шины питания. Обычно, на маленьких макетках, подобные шины не предусмотрены. На рисунке №3 можно наглядно увидеть схему соединения самозажимных контактов под пластиковым покрытием платы.

Рисунок №3 – схема соединения контактов

Как видно из вышеприведенного рисунка, у данной платы имеется две группы питающих и две группы сигнальных линий. Сигнальные линии первой группы обозначены буквами A, B, C, D, E. Сигнальные линии второй группы обозначены буквами F, G, H, I, J. Каждая группа имеет по 31 сигнальной шине. Цифробуквенное обозначение удобно для быстрого ориентирования на макетных платах среднего и выше размеров. Например, ножка радиодетали, которая будет вставлена в отверстие по адресу 1А, будет доступна по адресам 1B, 1C, 1D и 1Е. А ножка, вставленная по адресу 1J, будет соединена с отверстиями 1I, 1H, 1G и 1F.
Красными и синими линиями показаны шины питания. Например, к первой группе можно подключить питание 5В, а ко второй 3,3В. Обе питающие группы, как и сигнальные, между собой никак не связаны.

Где приобрести? Макетные платы купить можно в нашем магазине 3DIY с доставкой по России.

---

Сборка схемы на беспаечных макетных платах

Чтобы собрать мало-мальски рабочий макет, одних радиодеталей будет недостаточно. В большинстве случаев для соединения необходимых отверстий макетной платы используют различного рода перемычки. Некоторые радиолюбители для этих целей берут обычные куски проводов, а некоторые специально изготовленные перемычки для беспаечных макетных плат, которые выпускаются в большом ассортименте. Перемычки могут быть жёсткими или гибкими в зависимости от конкретной ситуации. На рисунке №4 показано несколько примеров.

Рисунок №4 – виды перемычек для беспаечных макетных плат

При сборке макета схемы следует учитывать, что гибкие провода в некоторых случаях могут работать как антенны и создавать помехи. Это может стать причиной непонятных явлений, например таких, как внезапные артефакты на жидкокристаллическом дисплее или фантомный сброс микроконтроллера во время переключения реле. В общем, вариантов множество. Также, неясность в работу схемы может внести плохой контакт между радиодеталью и зажимным контактом макетной платы. Понимание этих моментов поможет избежать лишней траты времени на поиск непонятно чего непонятно где.
Чтобы окончательно закрепить понимание принципов работы с беспаечной макетной платой, на рисунке №5 приведена небольшая электрическая схема с последующей сборкой её на макете.

Рисунок №5 – макет схемы мостового управления двигателем

---

Макетные платы с монтажом радиодеталей посредством пайки

Универсальные макетные платы для пайки Данный вид макетных плат зачастую представляет собой обычный кусок стеклотекстолита с насверленными отверстиями. Вокруг каждого такого отверстия расположена лужённая контактная площадка, к которой предполагается припаивать радиодетали или перемычки. Так как монтаж производится посредством пайки, то такие платы, по сути, являются одноразовыми. На них удобно собирать демонстрационные модели каких-либо проектов перед запуском основного производства. Примеры вышеуказанных плат приведены на рисунке №6.

Рисунок №6 – Макетные платы с монтажом посредством пайки

Как видно из вышеприведенного рисунка, все контактные площадки разделены между собой. Радиолюбитель сам решает, что и с чем будет соединено. Некоторые умельцы вообще предпочитают не заморачиваться изготовлением печатных плат, и пользуются только подобными макетками. При определённом навыке и аккуратности можно и здесь добиться неплохих результатов. В качестве примера, на рисунке №7 приведены два варианта организации токоведущих дорожек для макеток под пайку. Первый вариант быстрый, но выглядит так себе – на любителя. Второй вариант требует больше времени, но и результат налицо.

Рисунок №7 – Варианты исполнения токоведущих дорожек

Удобнее всего формировать токоведущие дорожки лужённым медным проводом, а в местах пересечения использовать изолированные перемычки.

Узкопрофильные макетные платы для пайки Бывают случаи, когда в каком-либо узле схемы используется радиодеталь нестандартных размеров или с малым шагом между выводами. Это затрудняет быстрый доступ к её контактам и сводит на нет весь процесс быстрой макетной отладки. А если таких узлов требуется множество, то ситуация ещё больше усугубляется. Такими деталями могут быть процессоры, радио-модули, специализированные микросхемы и т.п. Очень непросто будет перекинуть проводки с одного вывода на другой при каких-либо изменениях в схеме. Чтобы облегчить работу с вышеуказанными компонентами, некоторые фирмы разрабатывают специализированные макетные платы под конкретный корпус радиодетали. На рисунке №8 приведён один из примеров для микросхемы в корпусе TQFP32.

Рисунок №8 – специализированная макетная плата под корпус TQFP32

Думаю, очевидно, что работать с такой платой будет намного приятнее, чем подпаиваться напрямую к микросхеме.

Комбинированные макетные платы для пайки Такой подвид макетных плат удобно использовать, когда одна часть схемы всё-время идентичная (например, узел блока питания и т.п.), а другая – произвольная. Или возможен вариант для работы с микросхемами в разных корпусах. На просторах Интернета можно найти платы практически на все случаи жизни. Рисунок №9 наглядно отображает вышенаписанное.

Рисунок №9 – пример комбинированной макетной платы для пайки

---

Макетные платы для монтажа накруткой

Монтаж накруткой – это отдельный вид макетирования. Сами платы вместо отверстий имеют многочисленные штыревые контакты, на которые наматываются концы соединительных проводов. Главным правилам правильного монтажа таким способом является 7 оборотов оголённого участка провода вокруг штырька и полтора оборота изоляции. Наглядно этот процесс показан на рисунке №10.

Рисунок №10 – пример монтажа накруткой

Несмотря на кажущуюся примитивность данного способа, он может не уступать в надёжности паечному монтажу. Зачастую подобную работу выполняет автоматизированная система по указанным данным, а человек в дальнейшем корректирует соединения вручную. На рисунке №11 показан пример макетной платы с выполненным монтажом путём накрутки.

Рисунок №11 – макетная плата и монтаж накруткой

---

Самодельные макетные платы

Самодельные макетные платы сейчас явление довольно редкое. Эта тема широко была распространена ранее, когда подобную плату невозможно было купить в магазине, или они стоили заоблачных денег. Но и в наше время некоторые умельцы не изменяют дедовским традициям и штампуют свои макетки «на коленке». На рисунке №12 показано несколько примеров такого народного творчества.

 

Рисунок №12 – примеры самодельных макетных плат

Подведя итог можно сказать, что в плане макетирования следует придерживаться золотой середины, так как порой проще и быстрее изготовить печатную плату, а порой требуется вносить множество изменений и в таком случае без макетной платы никуда. То же касается и способа макетирования. Перед разработкой проекта следует определиться с видом платы и методом соединений при отладке будущего устройства.

7 правил проектирования печатных плат / Хабр

Приветствую! В процессе обсуждения

статьи

товарища

KSVl

была озвучена необходимость небольшого пособия по проектированию печатных плат. Очень часто на хабре я вижу статьи в стиле «5 правил оформления кода» или «5 шагов к успешному проекту», то есть очень удобные собрания тезисов по определенной теме. К сожалению подобных статей по разработке электроники мало и это плохо…

Я обещал пользователю KSVl и некоторым другим читателям, статью с базовыми принципами проектирования печатных плат (ПП), так же приглашаю к ознакомлению всех любителей попаять за чашечкой кофе!

Пролог

Все описанные в статье правила, являются самыми базовыми и ориентированы исключительно на совсем начинающих разработчиков для которых электроника просто хобби. Сразу хочу отметить, что данная статья не претендует на абсолютную истину и все объяснения даны в вольной форме.

Наверняка найдутся люди, которые скажут: «Да и так ведь работает, зачем что-то менять?». И вот тут увы, я не готов тратить силы и переубеждать вас. Одни хотят все делать хорошо, качественно и надежно, другим же не дано понять этого желания.

Источники информации на которых базируются описанные в статье правила:

1. Курс общей физики и электротехники. Все в пределах 1-го курса ВУЗа
2. Книги Говарда Джонса «Конструирование высокоскоростных цифровых устройств: начальный курс черной магии» и «Высокоскоростная передача цифровых данных: высший курс черной магии»
3. Стандарты IPC, например, IPC-2221A. Бывает перевод на русском (старая версия) и оригинал последних версий на английском
4. Собственный опыт

Правило №1 — Ширина проводника

Ошибка

— очень часто начинающие разработчики используют ту ширину проводников (дорожек), которая стоит по умолчанию в используемой САПР. В упомянутой ранее статье, автор использовал EasyEDA и там базовое значение ширины стоит 6 mils, то есть около 0.15 мм. Данная ширина проводников использована практически везде и это плохо, ибо ведет к ряду проблем.

Проблема №1 — падение напряжения. Все мы помни закон Ома из которого следует, что чем меньше площадь сечения проводника, тем больше его сопротивление. Чем больше сопротивление проводника, тем больше на нем упадет напряжение.

Проблема №2 — нагрев проводника. Тут все тот же закон Ома, мощность выделяемая на проводнике пропорциональна его сопротивлению, то есть чем больше сопротивление, тем больше тепла выделится на проводнике. Дорогу 0.15 мм ток в 5-10А легко испарит.

Проблема №3 — паразитная индуктивность. Этот момент к базовым вряд ли уже относится, но знать про него надо. Чем меньше сечение проводника, тем больше его индуктивность. То есть любой проводник на самом деле не просто «кусок меди», это составной компонент из активного сопротивления, индуктивности и паразитной емкости. Если эти параметры слишком высоки, то они начинают негативно отражаться на работе схемы. Чаще они проявляются частотах больше 10 МГц, например, при работе с SPI.

Проблема №4 — низкая механическая прочность. Думаю не надо объяснять, что дорожка шириной 2 мм более прочно прикреплена к текстолитовой основе, чем дорожка 0.15 мм. Ради интереса возьмите заводскую ненужную плату и поковыряйте ее.

Решение — используйте максимально возможную ширину проводников. Если проводник можно провести с шириной 0.6 мм, то это лучше, чем провести его шириной 0.15 мм.

Пример:

1) Плохо

2) Хорошо

Правило №2 — Подключение к выводам

Под выводами подразумевается контактная площадка компонента (pad), переходные отверстия (via) и прочие объекты, которые на плате мы соединяем с помощью проводников (дорожек).

Ошибка — бывают две крайности. В одной, разработчик совершает ошибку из правила №1 и подключает дорожку 0.15 мм к выводу smd резистора 1206. В другом случае наоборот, использует проводник ширина которого равна ширине контактной площадки. Оба варианта плохие.

Проблема №1 — низкая механическая прочность. При нескольких попытках перепайки компонента, площадка или дорожка просто отслоятся от текстолитовой основы печатной платы.

Проблема №2 — технологические проблемы с монтажом платы. Хотя это станет проблемой, если вы начнете заказывать в Китае не только платы, но и сборку. Вам конечно соберут, но % брака вырастает.

Решение — ширина проводника, подключаемого к контактной площадке, должна составлять примерно 80% от ширины этой площадки.

Пример:

1) Плохо

2) Хорошо

Размер площадки конденсатора 1206 в данном случае составляет 1.6 х 1 мм. Соответственно для подведения сигнала снизу используется дорожка равная 80% от ширины площадки, то есть 0.8 мм (80% от 1 мм). Для подведения сигнала справа используется дорожка толщиной 1.2 мм (примерно 80% от 1.6 мм). Ширина площадки у микросхемы в корпусе SOIC-8 равна 0.6 мм, поэтому подводить нужно сигнал с помощью дорожки около 0.5 мм.

Стоит понимать, что данный вариант является идеальным. Переход из 1.2 мм в 0.5 мм вам наверняка не понравится — лишняя возня. Его можно избежать. Для этого обычно принимают ширину дорожки относительно минимального pad-а (площадки), то есть в данном случае можно сделать вот так:

Как видите, я выбрал ширину проводника по минимальной площадке, то есть по площадке вывода микросхемы в корпусе SOIC-8. Такой упрощение допустимо, но его стоит применять с умом.

Правило №3 — Цепи питания

Теперь рассмотрим случай, когда упрощение в отношение правила №2 просто недопустимо, а именно — проектирование цепей питания. Данной правило опирается на два предыдущих и является частным, но пожалуй самым критичным случаем.

Ошибка — пренебрежение правилами №1 и №2 при проектирование цепей питания.

Проблема №1 — на выходе вашего стабилизатора напряжения строго +3.3В. Вы включаете устройство и наблюдаете, что микросхема ведет себя неадекватно, АЦП измеряет не точно и периодически выключается. Вы измеряете напряжение на ногах потребителя (микросхемы) и обнаруживаете вместо +3.3В всего лишь +2.6В.

Проблема №2 — ваш DC-DC преобразователь не запускается, либо на выходе имеет большие пульсации.

Проблема №3 — в попытках найти неисправность, вы ставите щуп осциллографа на линию +3.3В и обнаруживаете там вместо постоянного напряжения какие-то страшные пульсации и помехи.

Решение — соблюдаем особо строго и фанатично правила №1 и №2. Дорожки максимально широкие. Питание должно приходить на микросхему через керамический конденсатор, который по возможности ставят ближе к выводу этой микросхемы.

Пример:

1) Плохо

2) Хорошо

Что я сделал чтобы стало хорошо:

1) Дорожка питания VCC3V3 теперь подходит не в обход конденсатора, а через него. То есть сначала на конденсатор, а затем уже на вывод микросхемы

2) Переходное отверстие (via) я использовал размером 1.2/0.6 мм. Да, согласно требованиям для 4 класса точности (стандартного), я могу использовать переходное отверстие размером 0.7/0.3 мм, но делать этого не стал и применил более габаритный переход. Это позволило уменьшить его сопротивление и пропустить больший ток

3) Шина питания, которая приходит от стабилизатора у меня теперь не 0.3 мм, а 2 мм! Не бойтесь делать широкие проводники. Такой подход минимизирует падение напряжения в цепи и уменьшит индуктивность проводника

Правило №4 — Земля

О влияние качества проектирование земляной шины (GND) можно говорить вечно, но любой разговор сводится к простой сути:

стабильно и работоспособность устройства в наибольшей степени зависит именно от проектирование земли

. Данная проблема очень объемная и требует глубокого изучения, поэтому я дам самые базовые рекомендации.

Ошибка — трассировка цепи GND (земли) обычным проводником, да еще и минимальной ширины. Это просто к-к-к-комбо!

Проблема №1 — нестабильность работы устройства и сильные помехи в цепях, особенно в цепях питания.

Проблема №2 — нагрев и часто обрыв тонкого проводника, т.к. в нем действует большой ток.

Решение — использовать полигон для разводки цепи GND, а в идеале отдельный слой, который полностью выделен для данной цепи, например, нижний слой.

Пример:

1) Плохой

2) Хороший

Как видите, вместо обычного проводника я применил заливку сплошным полигоном. Такое решение обеспечило мне огромную площадь сечения, ведь полигон это просто очень большой проводник. Только иногда такое решение имеет недостаток, например, когда плотность монтажа высокая и другие проводники разрывают сплошной полигон, как тут цепи LED1..3 разрывают кратчайший путь между выводом микросхемы и конденсатора (GND):

Тут нам поможет, упомянутый ранее, отдельный слой GND. В двухслойной плате в идеале под него выделить нижний слой, а в многослойной плате — один из внутренних слоев:

Таким образом мы восстановили кратчайший путь для тока по цепи GND, а помог в данном случае нижний слой (синий цвет), который из себя полностью представляет земляной полигон. Переходные отверстия (via) около контактных площадок обеспечили для них максимально короткое соединение с нижним слоем земли.

Конечно это идеальный случай и иногда не получится его реализовать без удорожания платы, поэтому тут решение за вами. Порой «супер» надежность и не нужна, тут важно найти для своей задачи золотую середину между стоимостью и качеством.

Правило №5 — Ширина зазора

Минимальное значение зазора между медными проводниками на печатной плате, нам диктуют технологические требования. Для 4-го (стандартного) класса значение составляет 0.15/0.15 мм или 6/6 mils. Максимальная ширина ограничена лишь вашей фантазией, габаритами платы и здравым смыслом.

Ошибка — зазор недостаточно большой, обычно оставляют значение по умолчанию около 0.15 мм.

Проблема №1 — электрический пробой. Короткое замыкание возникает, когда 2 проводника с разным потенциалом замыкают, например, металлическим предметом и ток резко возрастает. К сожалению идеальных диэлектрических материалов не бывает и в какой-то момент любой материал начинает проводить ток. Пример тому — изоляторы на ЛЭП, иногда и их пробивает. Данное явление происходит, когда превышено значение критического напряжения пробоя. По этой же причине и стеклотекстолит, являющийся основной большинства печатных плат, в какой-то момент может начать пропускать ток.

Решение — увеличение расстояния между проводниками. Напряжение пробоя зависит от типа материала и от толщины/ширины изолятора. В случае печатных плат — расстояние (зазор) между проводниками как раз является тем параметром, который влияет на критического значение напряжения пробоя. Чем больше расстояние между проводниками, тем большее напряжение необходимо чтобы пробить его.

Так же хочется сказать, что пробой по стеклотекстолиту не всегда самая актуальная проблема. Воздух, который окружает плату, тоже является диэлектриком, но при определенных условиях становится проводником, вспомните грозу. Воздушный электрический пробой большая проблема в электронике, особенно если учитывать, что воздух может быть сухой, а может и иметь влажность 90-100%, например, в тропиках или на Севере.

Пример:

Условимся, что в данном примере есть 3 проводника: выпрямленное сетевое напряжение +310В, низковольтная линия питания для микроконтроллера +3.3В и шина земли (GND).

1) Плохой

2) Хороший

Почему 0.3 мм плохо, а 0.8 мм уже хорошо спросите вы и в качестве ответа приведу вам 2 источника:

1) Обычные физика и электротехника. Данные в них разнятся из-за различных методик измерений и прочего, но наиболее реалистичная цифра для сухого воздуха составляет 2 кВ/мм. Тут многие испугаются цифры и подумают: «У меня же нет таких напряжений» и это будет ошибкой. Данное значение характерно лишь для сухого воздуха, который встретить в реальных условиях удается редко. И тут цифры уже куда скромнее, например, при влажности 100% напряжение пробоя воздуха составляет всего 250 В/мм! А еще на значение напряжения пробоя влияет запыленность воздуха и платы, а так же атмосферное давление (кривая и закон Пашена).

2) Стандарт IPC-2221, ссылку на который я давал в начале. Интересует нас таблица 6-1, которая выглядит вот так:

Как видите в таблице для большое количество значений даже для нашего конкретного случая 301-500В. Если посмотрим, то увидим значение 0.25 мм для закрытых проводников на внутренних слоях, то есть в «идеальных» условиях без доступа пыли, грязи и влаги. Если устройство будет работать где-то в горах и проводник находится на внешних слоях (все проводники в случае 2-х слойной платы) на высоте до 3000 метров, то там минимальный зазор уже 2,5 мм, то есть в 10 раза больше. Если же мы эксплуатируем устройство на большей высоте, то зазор необходим уже в 12.5 мм! Стоит сделать замечание — такой большой зазор требуется если наша плата не покрыта защитными составами, например, лаком или компаундом. Как только появляется защитное покрытие, то мы видим уже более адекватные значения: 0.8 и 1.5 мм.

Поэтому в «хорошем» примере по мимо обеспечения зазора 0.8 мм, необходимо так же покрыть плату защитных составом, например, лаком после завершения монтажа устройства, его отмывки и сушки. В противном случае необходимо увеличить зазор!

Правило №6 — Гальванический зазор

Ошибка

— приравнивание диэлектрического зазора к гальваническому. По сути они очень похожи, но по требованиям все строже, когда дело доходит до гальванической развязки. Ярким случаем является развязка схемы управления и силовой части с помощью реле или оптрона, когда зазор между развязанными сторонами выбирается так же 0.8 или 1,5 мм.

Проблема №1 — пробой изоляции, выход из строя системы управления и прочего дорогого оборудования.

Решение — увеличение порога электрического пробоя. Стандартными значениями обычно являются напряжения 1,5 кВ, 2,5 кВ и 4 кВ. Если ваше устройство работает с сетевым напряжением, но человек напрямую с ним не взаимодействует, то напряжение развязки в 1,5 кВ будет достаточным. Если предполагается взаимодействие человека с устройством, например, через кнопки и прочие органы управления, то рекомендую применить изоляцию с напряжением 2,5 кВ и более.

Пример:

1) Плохой

Что плохого спросите вы, ведь зазоры на плате есть, их можно сделать и 1,5 мм. Дело в том, что даже если сделать зазор 2 мм, то этого будет недостаточным для обеспечения изоляции. Самым «слабым» местом должно быть расстояние между выводами управления реле (1-2) и выводами силовыми (3-8). Так же надо учитывать, что пробой может быть не только между проводниками на одном слое, но и на разных — насквозь плату через стеклотекстолит.

2) Хороший

Что было сделано для улучшения ситуации:

а) Появилась четкая граница между низковольтной и высоковольтной частью. Теперь проводник +3.3В не проходит в высоковольтной области +310В, полигон GND не выходит за границу низковольтной часть, соответственно и пробоя не будет. Так же в зоне/границе гальванической развязки не должно быть вообще ничего.

б) Изолирующая зона освобождена от паяльной маски. Маска — тоже слабое место и в зависимости от качества ее пробьет раньше, чем стеклотекстолит. Это делать не обязательно в общем случае, но если с устройством взаимодействуют люди, то настоятельно рекомендую.

в) Как я выше писал, слабое место — расстояние между управляющими и силовыми выводами реле. Везде я смог сделать изолирующую зону 4 мм, а тут только 2.5 мм. От маски мы очистили, от проводников тоже и единственное через что может произойти пробой по плате — стеклотекстолит. Поэтому убираем и его, я сделал вырез под реле шириной 2.5 мм и убрал весть текстолит между выводами. Данная операция тоже не обязательна, но существенно повышает надежность и безопасность вашего устройства.

Правило №7 — Переходные отверстия

Ошибка

— очень часто наблюдаю картину, когда на 2-х слойной печатной плате для того, чтобы соединить 2 контактные площадки, использую 3..4… или даже 5 переходных отверстий.

Проблема №1 — переходных отверстий (via) становится слишком много на плате и это ограничивает место под проводники, что приводит к удлинению цепей, а следовательно и к увеличению их сопротивления. Уменьшает устойчивость цепей и сигналов к помехам.

Решение — используйте минимальное количество переходных отверстий: если вам нужно соединить 2 контакта на разных слоях, то не используйте более 1-го переходного отверстия. Если 2 контакта находятся на одном слое и вы не можете соединить их напрямую, то используйте максимум 2 переходных отверстия. Если вам нужно больше переходов для соединения, то что-то вы делаете не так — тренируйте логику и переразводите участок платы, который привел к проблеме.

Пример:

1) Плохо

2) Хорошо

Для соединения использовано минимальное количество переходных отверстий (via), что дает больше свободного места для других проводников и обеспечивает минимальные паразитные параметры проводника.

Несколько общих советов

• Не используйте автотрассировщики! В «сыром» не настроенном виде они выдают ужасный результат, который даже самую светлую идею превратит в гуано. Для того, чтобы автотрассировщик работал хорошо, ему необходимо прописать определённые правила, которые скажут ему, что дороги надо не 0.15, а 1 мм и так далее. Для адекватного результат даже на простых платах приходится прописывать сотню, а то и две, этих самих правил. В Altium Designer под них выделен целый раздел, например. Если вы любитель и у вас не стоит задачи спроектировать свою плату для ноутбука, то разводите плату руками — выйдет быстрее и качество будет на высоте
• Не ленитесь переделывать плату. Часто бывает, что вы сделали плату на 90%, но дальше все стало туго и вы начинаете нарушать «правила» и лепить гуано. Откатитесь назад, иногда приходится откатываться в самое начало, сделайте работу качественно и на этапе отладки устройства вы сэкономите очень много времени и нервов
• Перед тем как начать проектировать плату, посмотрите несколько open source проектов, например, на хабре или hackaday. Главное не копируйте оттуда чужие очевидные ошибки
• Если у вас есть знакомые разработчики электроники, пускай тоже любители — дайте им на проверку. Свежий взгляд на ваш проект позволит избежать очень много ошибок

Заключение

Надеюсь данная статья станет полезной для начинающих электронщиков и избавит их хотя бы от самых простых ошибок. Думаю не мало людей в данных правилах увидят и свои недочеты, но не стоит от этого правила слепо копировать. Всегда думайте головой и ищите лучший вариант, иногда и 4 переходных отверстия для 1-й цепи допустимы, если это позволяет вам улучшить конечный результат.

Те, кому данного материала мало — предлагаю ознакомиться со стандартами IPC по диагонали, сильно вчитываться смысла нет, а так же прочитать начальный курс «черной магии» от Говарда Джонса. В ней разобраны и физические принципы проектирования, а так же приводится множество рекомендаций по проектированию стандартных цепей и интерфейсов. Это раньше высокоскоростные цифровые цепи были чем-то магическим и возвышенным, но сегодня на дворе 2018 и с ними сталкиваются даже совсем новички, например, при подключение датчиков и памяти по SPI или дисплеев.

Как работают советы директоров: и как они могут работать лучше в хаотичном мире: 9781541619425: Мойо, Дамбиса: Книги

«Очень поучительно для начинающих неисполнительных директоров… содержит вдумчивый анализ и реформы». — Financial Times

«» Как работают советы директоров — это подробное объяснение того, как работают советы директоров листинговых компаний, с описанием того, как часто они встречаются и как выбираются генеральные директора ».
— Reuters

«Очень полезный учебник как для инвесторов, так и для членов совета директоров.”- Kirkus

“ Как работают советы директоров предлагает тщательный и детальный взгляд на постоянно развивающуюся роль корпоративных советов директоров сегодня. Мойо откровенно оценивает проблемы и возможности, с которыми сталкиваются директора, и мудро предупреждает об опасностях застоя. Эта книга не только обязательна к прочтению для наиболее опытных и опытных членов совета директоров, но и предоставляет важный контекст для тех, кто когда-нибудь надеется сесть за стол переговоров ». — Меллоди Хобсон, со-генеральный директор, Ариэль Инвестиции; председатель совета директоров Starbucks; член правления, JP Morgan; бывший председатель совета директоров Dreamworks; и бывший член совета директоров Estée Lauder

«Советы обладают невероятной властью влиять на то, как компании и их заинтересованные стороны решают задачи современности.Но доски — это сложные живые организмы, которым требуется нечто большее, чем просто размещение умных людей в комнате. Книгу Дамбиса Мойо, основанную на реальном опыте ведения переговоров в сложных ситуациях, следует обязательно прочитать любому правлению, которое хочет преуспеть и оказать влияние сегодня ». — Дэн Лоэб, основатель и генеральный директор, Thirdpoint и бывший совет директоров член, Sotheby’s

« Как работают советы директоров — это именно то, что нужно любому потенциальному — или сидящему — члену совета директоров, чтобы понять истинную суровость и реалии жизни совета директоров.Увидев все это, Мойо предлагает ценные советы о том, как советам директоров лучше всего сосредоточить свое время и энергию, решая социальные, корпоративные и экологические проблемы ». — Арианна Хаффингтон, основатель и генеральный директор Thrive Global и бывший член совета директоров Uber.

«Опираясь на свое прямое участие в нескольких советах директоров компаний, принимающих сложные решения, а также на свой глобальный экономический опыт, Мойо написала незаменимое руководство о том, как советы директоров работают, работают с ошибками и, что наиболее важно, должны работать лучше.”- Мохамед А. Эль-Эриан, президент Куинс-колледжа Кембриджского университета; член правления Under Armour; и автор книги «Единственная игра в городе и когда рынки сталкиваются»

Как работают доски, Дамбиса Мойо

«Очень полезный букварь как для инвесторов, так и для членов совета директоров» — Киркус

« Как работают советы директоров предлагает тщательный и детальный взгляд на постоянно меняющуюся роль советов директоров сегодня. Мойо откровенно оценивает проблемы и возможности, с которыми сталкиваются директора, и мудро предупреждает об опасностях застоя.Эта книга не только обязательна к прочтению для наиболее опытных и опытных членов совета директоров, но и предоставляет важный контекст для тех, кто когда-нибудь надеется сесть за стол переговоров ». — Меллоди Хобсон, со-генеральный директор, Ариэль Инвестиции; председатель совета директоров Starbucks; член правления, JP Morgan; бывший председатель совета директоров Dreamworks; и бывший член правления, Estée Lauder

«Советы директоров обладают невероятной силой влиять на то, как компании и их заинтересованные стороны решают задачи современности.Но доски — это сложные живые организмы, которым требуется нечто большее, чем просто размещение умных людей в комнате. Книгу Дамбиса Мойо, основанную на реальном опыте ведения переговоров в сложных ситуациях, следует обязательно прочитать любому правлению, которое хочет преуспеть и оказать влияние сегодня ». — Дэн Лоэб, основатель и генеральный директор, Thirdpoint и бывший совет директоров участник, Sotheby’s

« Как работают советы директоров — это именно то, что нужно любому потенциальному или действующему члену совета директоров, чтобы понимать истинную суровость и реалии жизни совета директоров.Увидев все это, Мойо предлагает ценные советы о том, как советам директоров лучше всего сосредоточить свое время и энергию, решая социальные, корпоративные и экологические проблемы ». — Арианна Хаффингтон, основатель и генеральный директор Thrive Global и бывший член совета директоров Uber.

«Опираясь на свое прямое участие в нескольких советах директоров компаний, принимающих сложные решения, а также на свой глобальный экономический опыт, Мойо написала незаменимое руководство о том, как советы директоров функционируют, работают со сбоями и, что наиболее важно, должны работать лучше.”- Мохамед А. Эль-Эриан, президент Куинс-колледжа Кембриджского университета; член правления Under Armour; и автор книги «Единственная игра в городе» и «Когда рынки сталкиваются»

Как работают корпоративные советы директоров | McKinsey

В этом выпуске из Author Talks Астрид Сандовал из McKinsey беседует с глобальным экономистом и членом правления нескольких крупных глобальных организаций Дамбисой Мойо о своей новой книге Как работают советы директоров: и как они могут работать лучше в хаотической обстановке. Мир (Основные книги, 2021 г.).Мойо предлагает краткое описание роли, которую играют советы директоров, и растущих проблем, с которыми они сталкиваются, чтобы соответствовать более высоким социальным и культурным запросам. Отредактированный отрывок беседы следует ниже.

Видео

Дамбиса Мойо о том, как доски могут работать лучше

Почему эта книга и почему именно сейчас?

Я присоединился к своему первому правлению чуть более десяти лет назад, и, по правде говоря, во многих отношениях я не был обычным членом правления.Мне было 39 лет, и я был относительно молод по сравнению со средним возрастом совета директоров. Я черный. Я из Африки, и я женщина. Другой аспект, который был действительно важен, это то, что я пришел не из высшего руководства. Очень часто советы директоров ищут людей, которые имеют колоссальный опыт работы в качестве генеральных директоров или финансовых директоров крупных, глобальных и сложных организаций. В этом отношении председатели различных компаний, в советы директоров которых я входил, действительно рисковали.

С тех пор у меня было десятилетие невероятных впечатлений.У меня была травма, когда председатель генерального директора умер в офисе. В 2016 году у меня была приобретена компания за 100 миллиардов долларов, что стало самой крупной сделкой того года. У меня были активисты в запасе, где я был в совете директоров, что может быть невероятно разрушительным. Мне приходилось увольнять нескольких генеральных директоров очень часто, хотя и не всегда, но очень часто за этические нарушения. И у меня также была ситуация, когда у нас цена акций упала с почти 60 долларов до 7 долларов, что вызвало серьезные опасения, что компания не выживет.К счастью, могу заверить вас, что компания все еще существует.

Итак, десять лет это была безумная гонка. Я многому научился и был очень благодарен за предоставленную возможность. Но это действительно улучшило мои представления о том, насколько сложны организации и как нам нужны все за столом — правительство, корпорации и гражданское общество — для решения некоторых из самых больших проблем, с которыми сегодня сталкивается мир.

Какую проблему вы пытались решить с помощью этой книги?

Пытался решить две задачи.Первая проблема — это макропроблема о том, какова и должна быть роль корпораций в 21 веке. В книге рассказывается о проблемах, с которыми советы директоров и корпорации сталкиваются, пытаясь изменить и подтвердить важность корпораций в то время, когда предъявляются более высокие требования к тому, что на самом деле представляют собой совет директоров и корпоративный мандат.

Вторая проблема, о которой я обращаюсь в этой книге, — это отсутствие информации о том, что именно делает плата. И это было правдой, и мне стало очень ясно в разговорах со студентами на курсах MBA, сотрудниками компаний, в совете которых я работаю, а также, в более общем плане, с друзьями и семьей.Был негативный рассказ о досках, которые описывались как группа людей, которые просто играли в гольф и пили прекрасные вина. Я хотел быть очень ясным не только в отношении мандата, но и объяснить, почему так сложно и сложно делать многие вещи, которые, по мнению людей, должны быть простыми и понятными, например, увольнение генерального директора или выполнение некоторых важных задач. Вопросы повестки дня ESG [экологические, социальные и управленческие] очень распространены в наши дни.

Что вас больше всего удивило в написании этой книги — в исследовании, написании или ответе?

По-настоящему удивительной для меня была попытка сформулировать компромиссы, с которыми члены совета директоров и корпорации сталкиваются ежедневно.Определенно есть смысл говорить с людьми о том, что советы директоров и корпорации не соответствуют общественным потребностям и что советам директоров относительно легко определять, какими должны быть обязанности компании. Попытка привести людей с собой, чтобы помочь им понять, что это на самом деле очень сложная, очень трудная работа, которая чревата ошибками и сопряжена с большим риском, была областью, которая была довольно удивительной.

Победа во всех средах

Даже до пандемии мы жили в более хаотичном мире.Как это повлияло на доски?

Совершенно верно, что в мире все большей оцифровки и большего давления со стороны общества становится гораздо сложнее для советов директоров думать о своих полномочиях и о том, как проводить корпорации через эти сложные периоды. Однако, и я думаю, что COVID-19 является отличным примером этого, лучшие корпорации управляют своим бизнесом, и под этим я имею в виду основополагающие аспекты наличия хорошего контроля, сильных балансов и хорошо организованных операций с точки зрения люди, оперативный персонал и т. д.Эти аспекты, когда они лежат в основе, будут работать независимо от более широкой экономической среды.

Совершенно верно, что в мире все большей оцифровки и большего давления со стороны общества становится намного сложнее для советов директоров.

Один из моих руководителей часто использует термин «победа во всех условиях», и мне это нравится, потому что мы не знаем, какие проблемы — экономические, макроэкономические, пандемические или геополитические — могут возникнуть.Но наша ответственность как правление и как высшие руководители бизнеса — убедиться, что мы не только снизили риски в том, как работают компании, но и постоянно следим за тем, чтобы независимо от того, что нам навязывают, компании могут продолжать работать.

Насколько важно иметь разные точки зрения в зале заседаний, особенно во время кризиса?

Совершенно очевидно, что речь идет не только о расовом или гендерном разнообразии, но и о разнообразии в более широком смысле.Я считаю, что присутствие людей с разными взглядами — будь то из геополитических и общественных кругов, академических кругов или ученых — в зал совета директоров, чтобы это не отражало только деловых людей, — это явно то, что, по моему мнению, полезно для организации.

Лучшие корпорации будут продолжать думать о добавлении различных голосов и точек зрения в зал заседаний. Мне также совершенно очевидно, что вы хотите, чтобы зал заседаний совета директоров был заполнен людьми, которые ранее занимали пост генерального директора, по крайней мере на 40 процентов.Ясно то, что руководители крупных, сложных, глобальных организаций, в частности, должны иметь возможность находить совет, поддержку и объективные точки зрения от людей, которые, по сути, ранее занимали эту конкретную роль и место.

Правление

Сборник идей для советов директоров, генеральных директоров и руководителей, которые помогут повысить эффективность совета директоров, включая: состав и разнообразие совета директоров, процессы совета директоров, стратегию совета директоров, управление талантами и рисками, устойчивость и цель.

Знай свой мандат

Какой совет вы бы дали существующим членам совета директоров и тем, кто рассматривает возможность вступить в совет впервые?

Я бы сказал существующим членам совета директоров, что мы не должны обольщаться. У других советов до нас, я бы сказал, были еще более серьезные проблемы. Подумайте на мгновение о попытке вести бизнес в разгар гражданской войны или даже в Первую и Вторую мировые войны.Это было бы невероятно сложно. Мы находимся в сложной среде, но я очень оптимистичен в отношении того, что мы действительно сможем сделать что-то, что будет способствовать улучшению бизнеса в течение более длительного периода времени.

Что касается новых членов совета директоров, то я думаю, что для них важно понять полномочия совета и рычаги, которые есть у совета для осуществления изменений. Полномочия совета директоров включают три ключевых аспекта. Один из них — контролировать стратегию компании, и мы делаем это, проводя полный рабочий день стратегии.Обычно это два-три дня. Но также мы делаем это посредством регулярного краткосрочного, среднесрочного и долгосрочного стратегического планирования.

Второй — нанять или, в некоторых случаях, уволить генерального директора. Это очень важный аспект, потому что отношения между генеральным директором и советом директоров имеют решающее значение, а генеральный директор определяет культурные аспекты того, как работает компания. Традиционно советы директоров сосредотачиваются на финансовом, производственном и прошлом опыте. Но нам также нужно гораздо больше взглянуть на этическую историю генеральных директоров, когда мы думаем о них как о кандидатах.На нас возложена большая ответственность и есть прекрасная возможность внести изменения в организацию не только за счет того, кого мы нанимаем, но и за счет компенсации. И все больше и больше я рад видеть, что многие советы директоров теперь добавляют социальные аспекты, которые способствуют компенсации.

Присоединяясь к доске, вы присоединяетесь к середине фильма. Доски существуют давно. Есть много возможностей для улучшения.

Третья роль совета — это культурный рубеж, который я разделил в книге на две части: часть о непереговорных вещах, таких как превосходство, профессионализм и новый аспект культурных границ, намного сложнее и имеет целый ряд компромиссов, связанных с ними.

Присоединяясь к доске, вы присоединяетесь к середине фильма. Доски существуют давно. Есть много возможностей для улучшения, но, по сути, доски сыграли, играют и будут играть важную роль. И лучшие новые члены совета директоров — это те, кто несут свежий взгляд на вещи, но при этом понимают тонкости и более тонкие проблемы, с которыми сталкиваются корпорации и советы директоров.

Посетите Author Talks , чтобы увидеть полную серию.

Как работает доска

После того, как ваша доска создана, пора решить, как она будет работать. Подумайте, как часто вы будете встречаться, как будут выглядеть документы совета и как вы будете планировать рабочую нагрузку совета.

Заседания Совета директоров

Несмотря на то, что степень формальности может различаться в разных организациях, общий формат собрания часто очень похож, независимо от того, являетесь ли вы стартапом или компанией, акции которой котируются на NZX. Встречи обычно проводятся раз в месяц, хотя это зависит от проблем, стоящих перед организацией, и в результате может увеличиваться или уменьшаться.

Если вы только начинаете работать с доской, стоит с самого начала ввести определенные формальности, такие как составление повестки дня и запись результатов. Время драгоценно, и хорошо организованные собрания позволят вам извлечь максимальную пользу от совета директоров.

Что отличает хорошую встречу?

Сильная культура лежит в основе проведения эффективных и результативных заседаний совета директоров. Это начинается с твердого, но справедливого стула и включает уважаемых и способствующих работе директоров.Лучшие собрания — это те встречи, где каждый участник чувствует себя комфортно, выражая свои взгляды, и его уважают за эти взгляды, независимо от того, насколько они расходятся. Открытые дебаты помогут совету директоров принять оптимальное решение для продвижения организации.

Подготовка к собранию

Поскольку у совета директоров каждый месяц есть лишь небольшое окно возможностей для встреч и принятия важных решений, жизненно важно, чтобы каждый директор появлялся хорошо подготовленным и в курсе текущих вопросов.Соответствующее уведомление о времени проведения собраний, месте, повестке дня и необходимых информационных материалах должно быть передано директорам, чтобы все были подготовлены.

Документы Совета директоров

Документы Совета директоров играют важную роль в стимулировании обсуждения и информировании директоров о текущих проблемах, стоящих перед вашим бизнесом. Часто цель состоит в том, чтобы выявить и понять важные проблемы, связанные с будущим организации, чтобы можно было принимать правильные решения.

Не существует универсального способа производства картона, и поэтому лучше, если каждый картон сам решает, как должны быть представлены подготовка, формат и содержание бумаги.Некоторые основные документы считаются необходимыми:

• протокол предыдущего собрания
• Операционный отчет генерального директора
• финансовый отчет
• Регулярное раскрытие реестра интересов
• других документа подготовлено руководством.

Имейте в виду, что статья должна быть краткой, удобоваримой и содержать достаточно подробностей и данных, чтобы полностью раскрыть ее потенциал.

В начале статьи следует указать, является ли ее цель:

• только для информации
• к обсуждению
• для принятия решения.

Документ должен быть посвящен стратегическим вопросам и быть подписан генеральным директором, прежде чем он будет передан совету директоров. Также убедитесь, что директорам предоставлено достаточно времени для ознакомления с бумагой перед посещением собрания, чтобы они могли быть готовы обсудить и обсудить ее.

Если результаты работы картона имеют какие-либо последствия для бюджета, они должны быть четко изложены для рассмотрения советом.

Документы совета директоров должны быть распространены по крайней мере за неделю до собрания, чтобы у членов совета было достаточно времени для их внимательного прочтения.

Конфиденциальность и безопасность

Документы совета директоров часто содержат конфиденциальную информацию об организации, поэтому директорам следует позаботиться о том, чтобы они были в безопасности.

Планирование рабочей нагрузки

Полезным инструментом повышения эффективности совета директоров является годовой план работы, который дает директорам план на год вперед. План работы позволяет директорам знать, какими будут их обязательства на год, и обеспечивает уделение должного внимания различным функциям совета директоров, которые в противном случае могли бы быть отложены или упущены.

Ожидания

Ожидается, что председатель инициирует рабочий план в сотрудничестве с генеральным директором и секретарем компании.

Что должен включать план работы?

План работы совета директоров может включать:

• даты заседаний на год, включая их местонахождение
• вопроса для рассмотрения на каждом заседании
• Утверждение периодической, квартальной и полугодовой отчетности, отчетов акционерам и публичных объявлений
• отзыва о фактической и плановой производительности
• получение сертификатов соответствия от руководства
• Обзор результатов деятельности и вознаграждения генерального директора
• полный обзор операционной среды
• Обзор стратегического плана, бизнес-плана и заявления о миссии
• утверждение годового бюджета и годового отчета
• объявление о рекомендации дивидендов
• Проверка требований к аудиту
• обзор полномочий комитета совета директоров
• оценки совета директоров и отдельных директоров
• обзор вознаграждения директоров
• Обзор политики и практики вознаграждения в целом, включая пенсионные планы и планы покупки акций
• обзор политик оценки рисков, средств контроля и соответствия
• Проверка взаимоотношений с акционерами, клиентами и поставщиками
• свиданий и презентаций по природопользованию в течение года и задействованный персонал
• Сведения о гостях, приглашенных на встречи в течение года
• сведения о любых отступлениях и мероприятиях
• контактных данных сотрудников, которые распространяют документы совета директоров, организуют поездки, занимаются оплатой и расходами директора, а также являются секретарскими сотрудниками для высшего руководства.

На основе материалов курса «Основы корпоративного управления».

Как работает консультативный совет

Консультативные советы часто менее формальны, чем совет директоров. Но независимо от того, собирается ли ваш консультативный совет в формальном или непринужденном стиле, важным отличием является то, что консультативный совет дает только рекомендации. Он не может указывать вам действовать. Как владелец бизнеса или его представитель вы должны иметь полное право принимать или игнорировать любые рекомендации, сделанные вашим консультативным советом.Члены консультативного совета не должны невольно подвергаться ответственности в качестве полноправных директоров. Это должно быть отражено в условиях взаимодействия и любой документации встреч. В противном случае закон может истолковать, что члены вашего консультативного совета считаются директорами.

Каждый консультативный совет выбирает подходящий стиль для встреч. Некоторые будут иметь такую ​​же формальность, что и совет директоров, в то время как для других встречи больше похожи на семинары, которые включают коллективное решение проблем и мозговой штурм.

Консультативный совет может иметь план работы, чтобы определить, как он будет достигать своих целей в течение определенного периода. План работы обеспечивает фокус для консультативного совета и помогает свести к минимуму возможности получения рекомендаций, выходящих за рамки плана. План работы следует регулярно пересматривать, чтобы подтверждать его актуальность.

Инсайдер объясняет, чем на самом деле занимаются советы директоров.

Главный исполнительный директор является центральной фигурой наиболее интенсивных дискуссий в наши дни об ответственности и поведении корпораций.Например, именно генеральные директора подписали клятвы Круглого стола деловых кругов в отношении капитализма заинтересованных сторон и расового равенства, а также генеральные директора, которые наиболее активно высказывались о правах избирателей.

Один из видных членов совета директоров, Дамбиса Мойо, утверждает, что директора компаний должны играть более активную роль в таких решениях, в реформировании корпораций в более широком смысле и в подтверждении их важности для общества. Во-первых, генеральный директор подчиняется директорам, 12 из которых входят в средний совет директоров.Помимо этого, основная работа совета директоров заключается в выработке суждений для решения сложных вопросов, ориентируясь на долгосрочную судьбу бизнеса.

«Доски станут еще более важными в мире взаимосвязанных и противоречащих друг другу культурных ценностей», — пишет Мойо в своей новой книге « Как работают доски », вышедшей на этой неделе. Мойо, экономист, является членом совета директоров 3M, Chevron и Conde Nast, а ранее входил в советы директоров Barclays, Barrick Gold, Seagate и SABMiller.

(Вы можете прочитать все наши книжные брифинги здесь.Подпишитесь, чтобы получать эти брифинги по электронной почте бесплатно здесь.) »И, к сожалению, она придерживается этого. В нем отсутствуют какие-либо подробные цвета или повествование внутри зала заседаний, в том числе из эпизодов, в которых участвовала сама Мойо. Вместо этого книга — большая часть которой, как и ее название, посвящена объяснению механики того, что на самом деле делают доски — опирается на Анализ Мойо того, что делает доску эффективной, основан на ее собственном обширном опыте.

Ее повестка дня с книгой начинается с защиты современного капитализма от любого антикорпоративного духа. «Сильные и успешные корпорации в лучших интересах общества», — пишет Мойо. «В самом деле, центральную роль корпораций в человеческом прогрессе невозможно переоценить». (стр. 3)

Ее наиболее своевременный и интересный анализ сосредоточен на ролях советов директоров на фоне того, что Мойо считает «культурной революцией», с которой в настоящее время сталкиваются предприятия, требуя прогресса в вопросах гендерного и расового равенства, устойчивости и других социальных проблем.Мойо выражает озабоченность по поводу того, что возложение на сотрудников ответственности за разработку стратегии компании или неправильное решение таких вопросов, как разнообразие, может помешать эффективности бизнеса. Она предостерегает от поспешных действий в решении социальных проблем и желает, чтобы правительства более эффективно их разрешали.

Но в конечном итоге она готова реформировать методы работы — хотя бы по той причине, что клиенты, сотрудники и инвесторы в противном случае покинут корпорацию. Одна из рекомендаций Мойо состоит в том, чтобы советы директоров компаний создавали комитеты по этике для надзора за такими вопросами, как равенство в оплате труда, гендерный и расовый паритет, конфиденциальность данных, искусственный интеллект и биоинженерия.Другой — для советов директоров оказать давление на руководство, чтобы лучше отслеживать данные и оценивать прогресс в таких областях, как разнообразие персонала.

Итак, что на самом деле делают платы? Мойо объясняет, что у них есть три основные обязанности:

• Совет директоров определяет стратегию компании. Они делают это совместно со своей управленческой командой, уделяя особое внимание таким соображениям, как наилучшее распределение капитала для долгосрочного успеха бизнеса.
• Они выбирают его руководителей, включая генерального директора и других членов совета директоров.
• Совет директоров защищает культуру, этику и ценности компании. К ним относятся уважение, порядочность, честность, высокое качество, обслуживание, подотчетность, ответственность, профессионализм, командная работа, права человека, а также воздействие на общество и окружающую среду.

Другие рекомендации Мойо по обновлению корпоративных советов директоров:

• Сосредоточьтесь на долгосрочной стратегии, сделав долгосрочные риски регулярным пунктом повестки дня совета директоров. Подумайте о том, чтобы совет директоров разработал стратегию компании параллельно с руководством, а затем собрался для проработки подходов.
• Нанимайте руководителей по вопросам этики и ценностей, а также по финансовым показателям. Мойо рекомендует спрашивать кандидатов: «Что самое худшее, что вы сделали с другим человеком?» понять их точку зрения на добро и зло.
• Набор новых членов совета директоров с геополитическими и технологическими знаниями.
• Назначьте старшего директора для взаимодействия с акционерами.

• Изменения в среде инвесторов, включая более активных институциональных инвесторов и активистов.
• Технологические достижения, сколько и где в них инвестировать, а также взлом и конфиденциальность данных.
• Глобальная война за таланты, особенно в таких областях, как математика, наука и технологии.
• Краткосрочное мышление, такое как выкуп акций вместо инвестирования в исследования и разработки.

Чтобы убедиться…

• Группировка Мойо таких вопросов, как равенство в оплате труда, разнообразие и воздействие на окружающую среду в главе о «культурной революции» в компаниях, рискует объединить вопросы элементарной справедливости с более нечеткой «самоадвокацией сотрудников» , »Придавая недостаточный вес некоторым фундаментальным моральным вопросам.
• Мойо противопоставляет китайскую культуру переутомления стартапов усилиям США по обеспечению баланса между работой и личной жизнью и подразумевает, что у китайского подхода есть преимущества, предупреждая, что «растущие потребности общества внутри страны могут подорвать конкурентоспособность американских компаний во всем мире».
• Мойо — в конечном итоге сдержанный взгляд. Она выступает против поспешности в решении социальных проблем и отмечает сложность вопросов, с которыми советы директоров уже решают, напоминая читателям, что корпорации «действительно приносят существенную пользу обществу.»

Цитаты Choice:

• « Особенно во времена беспорядков, корпоративные советы директоров несут ответственность как хранители не только одной организации, но и нашего экономического благосостояния в целом ». (стр. xiv)
• «Корпоративные поглощения — это, так сказать, перетягивание каната между двумя советами директоров». (стр. 52)
• «Разумно спросить, является ли глобальная корпорация структурой, наиболее подходящей для успеха в деглобализирующемся мире». (стр. 177)
• «Обычно советы директоров сосредотачивают свое внимание на неотложных и видимых рисках.К ним относятся проблемы, связанные с геополитикой, репутацией, экспроприацией активов и устойчивой волатильностью рынка. Но риски, которые, скорее всего, приведут к гибели компаний, представляют собой долгосрочные проблемы, которые не входят в непосредственную компетенцию совета директоров, включая устаревание технологий, ослабление конкурентоспособности, снижение уровня компетенции, приверженность неправильной стратегии и влияние регулирования ». (стр. 209)
  

Суть в том, что Как работают советы директоров предоставляет умный анализ Мойо динамики корпоративных советов директоров и основных рычагов, которые они используют — достойное чтение для людей, ищущих введение в то, что делают корпоративные директора от инсайдера. Ее идеи реформирования идут не так далеко, как другие, например недавнее предложение сосредоточить комитеты совета директоров по вознаграждению за экономическое неравенство. И менее очевидно, что ее подход полностью демистифицирует работу доски, как если бы она имела цвет внутри комнаты.

Вы можете заказать Как работают доски на Bookshop.org или Amazon. (Мы можем взимать комиссию при покупке книги.) Все указанные выше номера страниц относятся к изданию в твердом переплете.

Вы можете послушать мой разговор 2018 года с Мойо на Фестивале идей в Аспене о ее предыдущей книге Edge of Chaos .

Вы также можете прочитать все наши книжные брифинги здесь .

---

Справочника для этой новой эры бизнеса не существует. По ходу дела мы все составляем свой собственный проект — и теперь мы хотели бы начать делать это вместе. Вы можете подписаться здесь, чтобы получать этот брифинг по электронной почте.

КАК РАБОТАЮТ ПЛАТЫ | Kirkus Обзоры

к Джин Сперлинг ‧ ДАТА ВЫПУСКА: 5 мая 2020 г.

Известный вычислитель чисел Сперлинг отвечает на возражение экономиста к жизни, свободе и стремлению к счастью.

Бывший директор Национального экономического совета в администрациях президентов Билла Клинтона и Барака Обамы, автор долгое время смотрел на мрачную науку, которая полностью принимает экономическую справедливость в учетную запись. Наряду со всеми метриками, оценками и расчетами ВВП, инфляции и кривой предложения, он считает главной целью экономической политики быть продвижением человеческого достоинства, концепция достаточно нематериальная, чтобы преследовать эконометристы прочь.Рост, священная мантра большинства экономических политик, «Никогда не следует рассматривать в качестве подходящей конечной конечной цели», — сказал он. советники. Хотя 4% — это магическое число для ежегодного роста. здоровый, он полезен только в том случае, если все получают пользу, а не только сверхбогатых, которые сегодня убирают трофеи. Определяя достоинство, — признает Сперлинг, — это может быть своего рода проблема «Я знаю, когда вижу», но это не существует там, где люди получают зарплату вдали от бездомности; факт, однако тот факт, что люди широко разделяют мнение о унижении достоинства, предполагает «интуитивное универсальность »своей противоположности.При этом автор выделяет три квалификации, одна из которых — «способность осмысленно участвовать в экономия с уважением, а не с доминированием и унижением ». Хотя эти последние термины также по существу не поддаются количественной оценке, Сперлинг считает, что это уважение — отсутствие оскорблений, другими словами, — может быть получено с помощью жестких рынок труда и денежно-кредитная и фискальная политика, которая способствует полной занятости. В Другими словами, там, где руководство должно искать рабочих, рабочие скорее всего, с ним будут обращаться лучше, чем при обратном.Другими словами, как пишет автор, достоинство отчасти является функцией «бери эту работу и толкай это сила », за которую стоит бороться.

Декларация, которую стоит выслушать во время роста неравенство — и унижение.

Дата публикации: 5 мая 2020 г.

ISBN: 978-1-9848-7987-5

Количество страниц: 384

Издатель: Penguin Press

Обзор Опубликовано онлайн: фев.26 февраля 2020 г.

Обзоры Киркуса Выпуск: 15 марта 2020 г.

Поделитесь своим мнением об этой книге

Вам понравилась эта книга?

Что делает Great Boards великими

Вкратце об идее

Крах некогда великих компаний, таких как Enron, Tyco и WorldCom, привлек внимание к их советам директоров.Режиссеры спали за рулем? В сговоре с коррумпированными командами менеджеров? Сами отъявленные преступники?

Ничего из вышеперечисленного. И вот что так страшно: как и на большинстве досок, доски падших гигантов следовали всем правилам. Члены регулярно посещали собрания, вложили в компанию много личных денег и не были слишком старыми, молодыми или многочисленными. У этих советов даже были комитеты по аудиту, комитеты по вознаграждениям и кодексы этики.

Однако хорошие советы директоров делают гораздо больше, чем просто следуют правилам хорошего управления.Это надежная социальная система.

Идея на практике

Чтобы улучшить совет директоров, генеральные директора, ведущие директора и члены совета директоров сами могут работать над:

Создайте атмосферу доверия и откровенности. Если вы генеральный директор, делитесь важной и сложной информацией с директорами вовремя, чтобы они ее усвоили, а не за ночь до собрания.Если вы являетесь участником, настаивайте на получении адекватной информации. Чтобы отговорить участников от создания обратных каналов связи с линейными менеджерами для достижения политических целей, дайте им доступ к персоналу и сайтам компании, а затем доверьте им, чтобы они не вмешивались в повседневные операции.

Поддерживать открытое несогласие. Готовность оспаривать предположения и убеждения друг друга может быть самой важной характеристикой великих советов директоров, указывающей на узы, достаточно прочные, чтобы противостоять противоречащим точкам зрения.Не наказывайте несогласных и не запрещайте обсуждение любых тем. Проверяйте молчаливых членов правления на предмет их мнений и идей, лежащих в основе их позиций.

Если вас просят присоединиться к доске, скажите «нет», если вы чувствуете давление, чтобы соответствовать. Слепое послушание ставит под угрозу ваше богатство и репутацию и репутацию вашей компании. Идеальный член совета директоров, председатель Home Depot Берни Маркус сказал: «Я не думаю, что вы хотите, чтобы я был в вашем совете. Я спорный. Я задаю много вопросов и, если не получаю ответов, не сажусь.”

Используйте гибкий портфель ролей. Не позволяйте директорам попадать в ловушку на позициях типичных людей — миротворца, чертовски сложного человека с большой картиной, безжалостного сокращателя затрат. Подталкивайте всех, включая генерального директора, к оспариванию своих ролей и предположений. Требуйте от человека с широкой картиной, который должен глубоко копаться в деталях конкретного бизнеса, или миротворца, который играет адвоката дьявола. Полученные результаты? Более широкий взгляд на бизнес и его доступные альтернативы.

Обеспечение индивидуальной ответственности. Самый эффективный механизм принуждения — давление со стороны сверстников. Поручите директорам задачи — например, встречи с клиентами, поставщиками и дистрибьюторами, или посещение заводов или магазинов на местах — и потребуйте, чтобы они проинформировали остальной совет директоров о стратегических и операционных вопросах компании.

Оцените производительность платы. Ни одна группа не оценивается менее строго, чем доски объявлений, но ни одна группа не учится без обратной связи. Для проведения полного обзора совета директоров комитет по управлению может оценить понимание и развитие стратегии советом директоров, качество обсуждений на заседаниях совета директоров, уровень откровенности и использования противоречий, а также достоверность отчетов.Он может оценивать людей, исследуя инициативу, подготовку к обсуждениям и участие в них, а также уровни энергии.

После краха таких некогда великих компаний, как Adelphia, Enron, Tyco и WorldCom, огромное внимание было уделено советам директоров компаний. Режиссеры спали за рулем? В сговоре с коррумпированными командами менеджеров? Просто некомпетентный? Кажется невероятным, чтобы бизнес-катастрофы такого масштаба могли произойти без грубой или даже преступной халатности со стороны членов совета директоров.И все же внимательное изучение этих советов не выявляет общих признаков некомпетентности или коррупции. Фактически, советы директоров следовали большинству принятых стандартов работы советов: члены приходили на собрания; в компанию вложено много личных денег; действовали комитеты по аудиту, комитеты по вознаграждениям и кодексы этики; доски не были слишком маленькими, слишком большими, слишком старыми или слишком молодыми. Наконец, в то время как у некоторых компаний были проблемы с независимостью директоров из-за большого количества инсайдеров в их советах, это не относилось ко всем несостоявшимся советам, и состав советов в целом был одинаковым для компаний с несостоявшимися советами директоров и компаний с хорошо управляемыми. .

Другими словами, они прошли тесты, которые обычно применялись бы для определения того, будет ли совет директоров выполнять свою работу хорошо. И именно это так страшно в этих событиях. Рассмотрение разбивки через призму моего 25-летнего опыта изучения работы совета директоров и лидерства генерального директора приводит меня к одному выводу: пришло время для некоторых принципиально новых размышлений о том, как корпоративные советы директоров должны работать и оцениваться. Нам необходимо учитывать не только то, как мы структурируем работу совета директоров, но и то, как мы управляем социальной системой, которой на самом деле является доска.Мы будем вести неправильную войну, если просто ужесточим процедурные правила для советов директоров и проигнорируем их более насущную потребность — быть сильными, хорошо функционирующими рабочими группами, члены которых доверяют друг другу, бросают вызов друг другу и напрямую взаимодействуют с высшим руководством по критическим вопросам, с которыми сталкиваются корпорации. .

Неадекватность общепринятого мнения

Со временем сторонники надлежащего управления не обнаружили недостатка в средствах правовой защиты от сбоев в управлении. Большинство этих средств правовой защиты являются структурными: они связаны с правилами, процедурами, составом комитетов и т.Однако как хорошие, так и плохие компании уже переняли большую часть этих практик. Давайте посмотрим на некоторые из наиболее распространенных.

Регулярное посещение собраний.

Регулярное посещение собраний считается признаком добросовестного директора. Это очень важно, и, тем не менее, как отмечает активистка акционеров Нелл Миноу: «Некоторые громкие имена в советах директоров… почти не появляются из-за других обязательств, а когда они появляются, они не готовы». Действительно, некоторые директора WorldCom входили в более чем десять советов директоров, так насколько хорошо они могли быть подготовлены? Fortune ‘ s 2001 список самых уважаемых У.S. Companies не обнаруживает разницы в посещаемости членов советов директоров компаний, вызывающих наибольшее и наименьшее восхищение. Данные из корпоративной библиотеки, веб-сайта корпоративного управления и базы данных, созданной Minow, показывают одинаковые «приемлемые» записи о посещаемости в обоих типах компаний. Хорошая посещаемость важна для отдельных членов совета директоров, но сама по себе, кажется, не имеет большого влияния на успех компании.

Участие в капитале.

Предполагается, что

членов совета директоров будут более бдительными, если они владеют крупными пакетами акций компании, но данные из Корпоративной библиотеки также не предполагают, что этот показатель сам по себе отделяет хорошие советы от плохих.Несколько членов совета директоров GE, корпорации, которой больше всего восхищаются в 2001 году, имели менее 100 000 долларов, в то время как все члены совета директоров наименее уважаемых компаний владели значительными пакетами акций. Мало того, что все, кроме одного из членов совета директоров Enron, владели внушительными долями в капитале компании, некоторые из них все еще покупали, поскольку акции рухнули.

Навыки членов Правления.

Патрик МакГурн из Institutional Shareholder Services, как и другие эксперты-наблюдатели, часто ставил под сомнение финансовую грамотность членов аудиторского комитета проблемных компаний.Конечно, это правда, что многие члены совета директоров имеют свою работу, потому что они известны, богаты, имеют хорошие связи, но не имеют финансовой грамотности. Но точно так же многие члены совета директоров имеют образование и сообразительность, чтобы обнаруживать проблемы и в любом случае почему-то не справляются со своей работой. Во время их краха, например, у Kmart было шесть нынешних или недавних руководителей Fortune 500 в своем правлении, а у Warnaco было несколько видных финансистов, известного аналитика розничной торговли и генерального директора высшего уровня; все эти отличные полномочия мало что изменили.По этому показателю мы снова обнаруживаем, что компаний из списка Fortune , вызывающие наибольшее и наименьшее восхищение, имели членов совета директоров, обладающих подготовкой и опытом для анализа сложных финансовых вопросов и понимания того, какие риски принимает на себя компания.

Несмотря на катастрофически сложные финансовые схемы Enron, ни одна корпорация не могла бы иметь в своем совете директоров более подходящие финансовые знания и опыт. В список вошли бывший декан Стэнфордского университета, профессор бухгалтерского учета, бывший генеральный директор страховой компании, бывший генеральный директор международного банка, менеджер хедж-фонда, видный азиатский финансист и экономист, бывший глава Великобритании. .Комиссия по торговле товарными фьючерсами правительства S. Однако члены этого совета утверждали, что их сбили с толку финансовые операции Enron.

Возраст члена правления.

По словам одного эксперта по корпоративному управлению, «Enron расплавилась, потому что у нее нет независимых директоров, а некоторые из них уже давно в зубах». Его замечания отражают общее убеждение в том, что советы директоров становятся менее эффективными по мере увеличения среднего возраста их членов. Мое исследование руководителей за последние два десятилетия показало, что, наоборот, возраст часто является преимуществом, и этот общий вывод подтверждается данными совета директоров из Корпоративной библиотеки.У Чарльза Шваба, Cisco и Home Depot было несколько членов совета директоров, которым уже за шестьдесят. Майкл Делл (Dell Computer занял десятое место в списке Fortune s 2001 г.) сказал мне, что, когда он зарегистрировался в 1987 году, будучи 21-летним бросившим колледж, он счел бесценным наличие 70-летнего -старый Джордж Козмецкий, дальновидный основатель Teledyne и бывший декан Школы бизнеса Маккомбса в Остине, штат Техас, входит в совет директоров; Козьмецкий пробыл здесь более десяти лет.

Присутствие бывшего генерального директора.

Сложная реальность такова, что иногда присутствие бывшего генерального директора полезно, а иногда нет. В те годы, когда я работал и даже возглавлял комиссии Национальной ассоциации корпоративных директоров (NACD), некоторые члены комиссии регулярно очерняли «старых драконов», которые преследовали преемников, работая в советах директоров. В некоторых случаях это может быть проблемой; можно только представить себе заседания совета директоров Warnaco, где свергнутый генеральный директор Линда Вахнер проголосовала за свои 9% капитала компании в течение нескольких месяцев после ее увольнения в ноябре 2001 года.С другой стороны, вышедший на пенсию генеральный директор может играть неоценимую внутреннюю роль в качестве наставника, совета директоров и связи с критически важными внешними сторонами. Трудно представить, чтобы кто-то утверждал, что Intel, Southwest Airlines или Home Depot были бы лучше, если бы их легендарные генеральные директора на пенсии Энди Гроув, Херб Келлехер или Берни Маркус только что пошли домой, чтобы поиграть в гольф.

Независимость.

Сторонники надлежащего управления и тяжеловесы фондовой биржи утверждали, что советы директоров, в которых слишком много инсайдеров, менее чисты и менее подотчетны.Некоторые утверждают, что запутанная спираль приобретений Tyco и очевидное самоуправство генерального директора Adelphia Communications были бы менее вероятными, если бы в их советах директоров не доминировали инсайдеры. Действительно, Комитет по корпоративной отчетности и стандартам Нью-Йоркской фондовой биржи недавно предложил потребовать, чтобы большинство директоров корпорации, зарегистрированной на NYSE, были независимыми — это в ответ на недавние проблемы с корпоративным управлением. Предложения по реформе управления также разрабатываются такими бизнес-группами, как Conference Board и Business Roundtable.Опять же, если вы сравните с этим стандартом самые и наименее уважаемые компании из списка Fortune s 2001 года, значимого различия не обнаружится. Наименее уважаемые компании, такие как LTV Steel, CKE Restaurants, Kmart, Warnaco, Trump Hotels and Casino Resorts, Federal-Mogul и US Airways, имели в своих советах только одного или двух внутренних директоров; У Enron было только два. Напротив, в разное время в их истории Home Depot было пять инсайдерских директоров в совете из 11 человек, Intel — три из девяти человек, а Southwest Airlines — три из восьми человек.Обычно половина совета директоров Microsoft — инсайдеры. В настоящее время трое из семи членов совета директоров Berkshire Hathaway Уоррена Баффета носят имя Баффетт, а еще один является его постоянным заместителем председателя.

United Parcel Service заняла первое место в списке Fortune компаний, которым больше всего восхищаются с момента его создания, и половина комитета управления UPS входит в его правление. Три внешних члена совета директоров рассказали мне, насколько хорошо они себя чувствовали за эти годы, потому что внутренние члены очень откровенны и хорошо информированы.Судя по тому, что видели внешние директора, никто из инсайдеров никогда не боялся обсуждать какую-либо точку зрения с начальником, генеральным директором.

Состав Совета и комитеты.

Множество других вопросов, которые предлагают сторонники надлежащего управления, оказываются либо не совсем важными, либо уже существуют как в хороших, так и в плохих компаниях. Возьмем размер доски. Маленький считается хорошим, большой — плохим. Но большие правления существуют у некоторых великих и уважаемых компаний — GE, Wal-Mart и Schwab — наряду с некоторыми плохо работающими компаниями, такими как US Airways и AT&T.В то же время небольшие платы являются частью ландшафта хороших компаний, таких как Berkshire Hathaway и Microsoft, и некоторых не очень хороших компаний, таких как Трамп.

Еще одна область, в которой хорошие компании не обязательно подчиняются советам сторонников надлежащего управления: исполнительные заседания, которые дают советам директоров возможность беспрепятственно оценивать своих руководителей. Исполнительные сессии также иногда сопровождаются назначенным ведущим директором. Но GE, компания, которой больше всего восхищались в стране в 2001 году, не допускала заседаний руководителей во времена Джека Уэлча.Как сказал Кен Лангоне, который является членом совета директоров GE и Home Depot: «Джек даст вам все время в мире, чтобы поднять любой вопрос, который вы захотите, но он хочет присутствовать при обсуждении». GE не одинока; многие хорошие советы директоров никогда не проводят собрания без участия генерального директора.

Другая предполагаемая гарантия хорошего управления — комитеты по аудиту и компенсации — оказывается почти универсальной. Опрос, проведенный в 2001 г. NACD и Службой институциональных акционеров 5 000 советов директоров публичных компаний, показывает, что 99% имеют комитеты по аудиту, а 91% — комитеты по вознаграждениям.Sunbeam, Enron, Cendant, McKessonHBOC и Waste Management имели необходимое количество комитетов и руководств, но бухгалтерские скандалы все же проникали через этот щит управления. Не будем также забывать, что с комитетом по аудиту Enron проконсультировались по поводу приостановления действия руководства по конфликту интересов, и он охотно согласился с этим.

Важность человеческого фактора

Итак, если следование нормативным рецептам надлежащего управления не дает хороших советов директоров, что дает? Ключ не структурный, а социальный.Наиболее вовлеченные, прилежные и целеустремленные советы директоров могут следовать, а могут и не следовать всем рекомендациям, содержащимся в справочнике по надлежащему управлению. Образцовые советы отличает то, что они являются надежными и эффективными социальными системами. Посмотрим, что это значит.

Образцовые советы отличает то, что они являются надежными и эффективными социальными системами.

Добродетельный цикл уважения, доверия и искренности.

Трудно выделить факторы, которые делают одну группу людей эффективной, а другую, одинаково талантливую группу людей — дисфункциональной; В хорошо функционирующих, успешных командах обычно есть химия, которую невозможно измерить.Кажется, что они попадают в благоприятный круговорот, в котором одно хорошее качество основывается на другом. Члены команды развивают взаимное уважение; поскольку они уважают друг друга, они развивают доверие; поскольку они доверяют друг другу, они делятся сложной информацией; поскольку все они обладают одинаковой, достаточно полной информацией, они могут согласованно оспаривать выводы друг друга; Поскольку энергичные уступки становятся нормой, они учатся корректировать свои собственные интерпретации в ответ на разумные вопросы.

В совете директоров UPS существует именно такая химия, и в результате его члены годами открыто и конструктивно обсуждают стратегические решения.Переезд компании в 1991 году из Коннектикута в Джорджию горячо обсуждался, например, в управленческом комитете, но как только план переезда был согласован, правление единогласно выбрало новое место и больше не оглядывалось. В середине 1980-х годов, после налаживания партнерских отношений с компаниями по доставке по всему миру, что было революционной концепцией в то время, компания решила изменить курс и стать по-настоящему глобальной. Всего за два года UPS провела операции в большем количестве стран, чем члены Организации Объединенных Наций.Этот стратегический поворот обычно считается блестящим ходом, которого никогда бы не произошло, если бы члены совета директоров не уважали и не доверяли друг другу настолько, чтобы считать, что умный ход может быть превзойден еще более умным. Правление даже допустило открытые дебаты в 1992 году под руководством бывшего генерального директора по поводу широко известного корпоративного цвета компании — коричневого — отличительной черты нынешней рекламной кампании UPS.

Добродетельный круг уважения, доверия и откровенности можно разорвать в любой момент.Один из самых распространенных сбоев происходит, когда генеральный директор не доверяет совету директоров настолько, чтобы делиться информацией. Что за генеральный директор ждет накануне заседания совета директоров, чтобы вывалить на директоров отчет размером с телефонную книгу, который включает в себя, заваленный множеством подпунктов и сносок, новости о том, что доходы падают второй квартал подряд? Конечно, это не генеральный директор, который доверяет своему совету директоров. Однако этот разрушительный и опасный паттерн происходит постоянно. Иногда недоверие генерального директора принимает еще более драматические формы.Поразительно, что председатель и главный исполнительный директор Enron никогда не говорил совету директоров о том, что разоблачитель Шеррон Уоткинс поднял серьезные вопросы о финансовых нарушениях. Правление не может контролировать деятельность и контролировать компанию, если правлению не предоставляется полная и своевременная информация.

Я должен отметить, что совет директоров обязан настаивать на получении адекватной информации. Поразительно, насколько этого не происходит. Рассмотрим Tyco. В последние кварталы компания пережила худшую стратегическую путаницу, которую я когда-либо видел: казалось, каждое публичное заявление высшего руководства компании опровергалось последующими заявлениями.Например, в январе 2002 года тогдашний генеральный директор Деннис Козловски объявил о плане разделить компанию на четыре части, чтобы изменить этот план несколько месяцев спустя. За один день старшие менеджеры объявили, что сначала финансовое подразделение будет выведено на IPO, затем, что оно будет продано инвестиционному дому, и, наконец, ни то, ни другое не произойдет. Где была доска? Почему директора не потребовали более точного учета руководства и благополучия компании? То, что в конечном итоге привело к свержению генерального директора, было, по всей видимости, частным финансовым делом — совет директоров, казалось, был доволен тем, что он оставался на работе на неопределенный срок.

Еще одним признаком отсутствия доверия является то, что члены совета директоров начинают развивать обратные каналы связи с линейными менеджерами внутри компании. Это может произойти из-за того, что генеральный директор не предоставил достаточно своевременной информации, но также может произойти из-за того, что члены совета директоров чрезмерно политизированы и преследуют цели, о которых они не хотят, чтобы генеральный директор знал. Если совет директоров здоров, генеральный директор своевременно предоставляет достаточно информации и надеется, что совет не вмешивается в повседневные операции. Он или она также предоставляет членам совета директоров свободный доступ к людям, которые могут ответить на их вопросы, устраняя необходимость в дополнительных каналах связи.

Еще одна распространенная точка распада происходит, когда на доске появляются политические фракции. Иногда это происходит потому, что генеральный директор видит в правлении препятствие, которым нужно управлять, и поощряет фракции к развитию, а затем настраивает их друг против друга. Основатель Pan Am Хуан Триппе был известен этим. Еще в 1939 году правление вынудило его уйти с должности генерального директора, но он нашел способы достаточно запугать старших менеджеров компании и одну группу членов правления, чтобы его вернули в офис.Когда его снова уволили из-за огромного перерасхода средств на Boeing 747, о которых позаботилась компания, он вынудил директоров назвать смертельно больного преемника.

Большинство генеральных директоров не так манипулируют, как Трипп, и на самом деле их часто разочаровывают вызывающие разногласия, казалось бы, несговорчивые клики, складывающиеся в советах директоров. Неспособность нейтрализовать такие фракции может быть фатальной. Несколько членов правления American Express Джима Робинсона были готовы предоставить ему необходимые советы, поддержку и связи, но правление также было пронизано сложными политическими программами.В конце концов дальновидный генеральный директор был вытеснен во время экономического спада бывшим председателем, который хотел вернуть трон, и бывшим топ-менеджером другой компании, который, по мнению многих, просто упустил из виду.

Генеральный директор, председатель и другие члены совета директоров могут предпринять шаги для создания атмосферы уважения, доверия и откровенности. Первое и самое главное, руководители могут завоевать доверие, вовремя рассылая отчеты и открыто делясь сложной информацией. Кроме того, они могут разбивать фракции, разделяя политических союзников при назначении членов для таких действий, как посещение объектов, внешние встречи и исследовательские проекты.Также полезно время от времени опрашивать отдельных членов совета директоров: анонимный опрос может выявить, формируются ли фракции или чувствуют ли члены дискомфорт с автократическим генеральным директором или председателем. Другие разоблачения могут включать недоверие членов совета директоров к внешним аудиторам, внутренним отчетам компании или компетентности руководства. Эти опросы могут проводить внешние консультанты, ведущий директор или профессиональные сотрудники компании.

Культура открытого инакомыслия.

Возможно, наиболее важным звеном в добродетельном круговороте является способность бросать вызов предположениям и убеждениям друг друга.Уважение и доверие не подразумевают бесконечной приветливости или отсутствия разногласий. Скорее, они подразумевают узы между членами совета директоров, которые достаточно сильны, чтобы противостоять противоречивым точкам зрения и сложным вопросам.

Меня всегда удивляло, насколько распространено групповое мышление в корпоративных залах заседаний. Почти все без исключения директора умны, опытны и чувствуют себя комфортно с властью. Но если вы поместите их в группу, которая препятствует инакомыслию, они почти всегда начинают подчиняться. Те, которые не часто выбирают самостоятельно.Финансист Кен Лангоне рассказывает историю об уважаемом генеральном директоре, которого пригласили войти в совет директоров известной корпорации, которая сегодня переживает большие трудности. Ему сказали, что по обычаю новые директора должны были ничего не говорить в течение первых 12 месяцев. Кандидат сказал: «Хорошо, увидимся через год», но, конечно, не получил назначения. Лангоне объяснил, что директора обычно чувствуют, что на них оказывают давление, чтобы они соответствовали требованиям, поэтому они будут повторно назначены. Как он выразился: «Почти никто не хочет быть скунсом на вечеринке на лужайке.”

Даже один несогласный может иметь огромное значение на доске. Билл Джордж, бывший генеральный директор и председатель правления Medtronic, сообщил, что одинокий несогласный несколько раз заставлял его компанию пересматривать почти единогласные решения. Один фармацевтический директор выступил против приобретения Medtronic компании Alza, производителя систем доставки лекарств, заявив, что это приведет Medtronic в область, о которой он ничего не знал. Он был настолько убедителен, что от приобретения отказались, и, оглядываясь назад, можно сказать, что это было правильное решение.Другой инакомыслящий убедил Джорджа и правление изменить себя и не отказываться от ангиопластики — и, действительно, усилить эти услуги — и этот сдвиг хорошо окупился.

Часто руководители рекрутеров, которые ищут потенциальных клиентов во время поиска кандидатов в совет директоров, спрашивают: «Этот парень работает в команде?» что означает: «Соответствует ли этот человек требованиям или он создает проблемы?» Если член совета директоров оспаривает важные решения, компания иногда идет на все, чтобы дискредитировать этого человека.Рассмотрим Уолтера Хьюлетта — академика; сын соучредителя, контролировавший 18% акций Hewlett-Packard; и кто-то с глубоким пониманием компьютерного бизнеса — у которого хватило смелости поставить под сомнение предложенное HP слияние с Compaq осенью 2001 года. Несмотря на то, что технологические слияния редко работают, его точка зрения была сразу отвергнута внутри компании. Когда его заставили публично заявить о своих возражениях, его публично высмеяли в ходе клеветнической кампании.

руководителей, которые не приветствуют инакомыслие, пытаются уложить суд, и опасность такого действия сейчас особенно очевидна.Напомним, что члены совета директоров Enron Ребекка Марк и Клиффорд Бакстер подали в отставку, как сообщается, потому, что им не нравился путь, по которому пошла компания. И можно представить себе более счастливый конец у Артура Андерсена, если бы кто-то сказал: «Подожди минутку», когда началось уничтожение документов, или в Tyco, когда совет директоров узнал о миллионах нераскрытых ссуд генеральному директору и не стал их подвергать сомнению.

Генеральный директор, председатель, ведущий директор и правление в целом должны своими действиями продемонстрировать, что они понимают разницу между инакомыслием и нелояльностью.Это различие не может быть законодательно закреплено посредством правил комитета по назначению и руководящих принципов для резюме директора; это должно быть то, во что верят и во что моделируют лидеры. Председатель Home Depot Берни Маркус отмечает, что по одной простой причине он никогда не стал бы членом совета, где не поощрялось инакомыслие: когда он работает в совете, на кону его репутация и его состояние. Утраченную репутацию невозможно восстановить, и страховка директора не обязательно защитит чье-либо состояние, потому что всегда есть оговорки об освобождении от ответственности.Маркус заметил: «Я часто говорю:« Я не думаю, что вы хотите, чтобы я был на вашей доске ». Потому что я спорный. Я задаю много вопросов, и если не получу ответов, не сяду ». Именно таких членов совета я хочу в свой совет… потому что нашей компании нужна помощь. Мы думаем, что мы умные, но не самые умные люди в мире ». Кен Лангоне подтверждает эту точку зрения на доску Home Depot. И он, и Маркус описывают случаи, когда совет директоров не соглашался с руководством по стратегическим вопросам — например, при переформулировке концепции небольших магазинов и при пересмотре экспансии в Латинскую Америку.Результат заключался не в том, что правление выиграло, а руководство проиграло, а в том, что после того, как были озвучены острые разногласия, они вместе пришли к новым выводам.

Согласно данным, собранным Кэтлин Эйзенхардт и L.J. Bourgeois, у наиболее эффективных компаний есть чрезвычайно спорные советы, которые рассматривают инакомыслие как обязательство и не рассматривают ни один предмет как не подлежащий обсуждению. Директора этих компаний издеваются над некоторыми приемами, которые используют более робкие компании для поощрения инакомыслия, например, когда внешние директора просят руководство уйти, пока они обсуждают результаты деятельности компании.Они спрашивают, какой смысл критиковать руководство, если руководство не готово ответить на критику? Следует отметить, что скептицизм и несогласие не представляют собой разногласия сами по себе, а, скорее, являются побочными продуктами постоянно меняющегося взгляда на бизнес и мир.

В самых успешных компаниях правление крайне спорно, считает инакомыслие обязательством и не рассматривает никакие темы как не подлежащие обсуждению.

Гибкий портфель ролей.

Когда члены совета директоров не оспаривают друг друга, роли отдельных директоров — безжалостного сокращателя расходов, чертовски детализированного парня общей картины, миротворца, разделяющего различия — могут стать стереотипными или жесткими. Эффективные советы директоров требуют, чтобы их члены играли различные роли, в одних случаях они углублялись в детали конкретного бизнеса, в других выступали в роли адвоката дьявола, а в третьих — в качестве менеджера проекта. Выполнение различных ролей дает директорам более широкий взгляд на бизнес и доступные ему альтернативы.

Иногда члены правления могут настолько полностью выйти за рамки своих обычных ролей, что могут изменить свое мнение о том, на чем они когда-то строили свою жизнь. Это произошло в PepsiCo в 1997 году, когда совет директоров решил продать различные компоненты своей хорошо управляемой ресторанной группы. Генеральный директор Роджер Энрико ранее изменил подразделение, которое было детищем двух предшественников Энрико, Дона Кендалла и Уэйна Кэллоуэя, и, должно быть, чувствовал большую гордость за владение им. Тем не менее, в конце концов он убедил всех, что ресторанное подразделение следует продать, чтобы оно могло свободно процветать вне контроля материнской компании.Это блестящее решение.

Индивидуальная ответственность.

Подотчетность совета директоров — сложная проблема для руководителей, как подчеркивается в исследовании 2002 года, проведенном Йельской школой менеджмента и организацией Gallup. В этом опросе 25% генеральных директоров заявили, что члены их советов не осознают сложность бизнеса, за которым они наблюдают. Кроме того, все мы видели случаи, когда индивидуальная ответственность распадалась на большие группы. Похоже, что это, безусловно, произошло в Enron: практически все участники обвиняли других или объявляли свое невежество знаком чести.Тот факт, что многие члены совета директоров были опытными в финансовом отношении, казалось, побудил других членов совета полагаться на их опыт.

Существуют различные методы обеспечения ответственности. Ожидается, что члены совета директоров Home Depot посетят не менее восьми магазинов за пределами своего штата в периоды между заседаниями совета директоров; Члены совета директоров GE обедают с крупнейшими поставщиками и дистрибьюторами компании накануне ежегодного собрания. Однако, возможно, наиболее эффективным механизмом принуждения является старомодное давление со стороны сверстников.Директора, которые серьезно относятся к своим обязанностям и сообщают своим коллегам-директорам, что от них ожидают того же, — лучшая страховка от совета, чей первый вопрос после получения квартального отчета о прибылях и убытках: «Когда обед?»

Оценка производительности.

Я не могу представить себе одну рабочую группу, эффективность которой оценивается менее строго, чем корпоративное правление. В 2001 году NACD опросил 200 генеральных директоров, являющихся внешними директорами государственных компаний. Шестьдесят три процента заявили, что эти советы никогда не подвергались оценке производительности.42% признали, что их собственные компании никогда не проводили оценку совета директоров. Исследование совета директоров компании Korn / Ferry в 2001 году показало, что только 42% регулярно оценивают работу совета и только 67% регулярно оценивают работу генерального директора.

Отсутствие обратной связи саморазрушительно. Поведенческие психологи и эксперты по организационному обучению согласны с тем, что люди и организации не могут учиться без обратной связи. Независимо от того, насколько хороша доска, она обязательно станет лучше, если ее рассмотрит грамотно.

Обзор эффективности может включать в себя оценку всего совета директоров, самооценку отдельных директоров и коллегиальные обзоры директоров друг друга. Чаще всего эту оценку проводит комитет по назначениям или руководящий комитет. Полный обзор совета директоров может включать оценку таких параметров, как понимание и развитие стратегии, ее состав, доступ к информации, а также уровень откровенности и энергии. В ходе индивидуальной самооценки члены совета директоров могут проанализировать использование своего времени, правильное использование своих навыков, свои знания о компании и ее отрасли, свою осведомленность о ключевых кадрах и общий уровень их подготовки.

Экспертная проверка может учитывать конструктивные и менее конструктивные роли, которые отдельные директора играют в обсуждениях, ценность и использование различных навыков членов совета директоров, стилей межличностного общения, готовность и доступность отдельных лиц, а также инициативу директоров и связи с важными заинтересованными сторонами. Этот процесс часто лучше всего управляется комитетом совета директоров, например комитетом по назначениям или руководящим комитетом, на который возлагаются обязанности по исполнению и контролю за этим процессом.

Ежегодные оценки привели к тому, что PepsiCo и Target изменили свои процессы пересмотра стратегии с советами директоров. Вместо ошеломляющих, непрерывных шоу с собаками и пони бизнес-подразделения, которые часто страдают советы директоров, каждая компания решила проводить полный день каждого заседания совета директоров, подробно рассматривая стратегические задачи отдельного бизнес-подразделения. • • •

Мы все в долгу перед акционерами-активистами, бухгалтерами, юристами и аналитиками, изучающими корпоративное управление: в 1980-х и 1990-х годах они предупреждали нас о важности независимых директоров, комитетов по аудиту, этических принципов и других структурных элементов, которые могут помочь убедиться, что корпоративный совет выполняет свою работу.Несомненно, эти руководящие принципы надлежащего управления помогли компаниям избежать больших и малых проблем. Но это не вся история и даже не самая длинная глава в истории. Если правление действительно должно выполнять свою миссию — контролировать производительность, давать советы генеральному директору и обеспечивать связи с более широким миром, — оно должно стать крепкой командой, члены которой знают, как узнавать правду, бросать вызов друг другу и даже Хорошего боя время от времени.