26. Методы изготовления многослойных печатных плат (послойного наращивания, с микропереходами, со встроенными пассивными компонентами).

МЕТОД ПОСЛОЙНОГО НАРАЩИВАНИЯ

• в данном методе чередование слоев печатных рисунков и изоляционного материала

• межслойные переходы формируются путем гальванического осаждения меди в отверстия в изоляционном слое

• используется для изготовления уникальных мпп в лабораторных условиях

ПОРЯДОК ИЗГОТОВЛЕНИЯ МПП ПРИ ПОСЛОЙНОМ НАРАЩИВАНИИ

• к фольге для формирования наружного слоя приклеивают первый изоляционный слой с заранее перфорированными отверстиями для переходов во внутренние слои

• в отверстия осуществляется гальваническое осаждение меди

• на поверхности изоляционного слоя полуаддитивным методом формируется печатный рисунок внутреннего слоя и напрессовывается следующий слой изоляционного материала

КОНСТРУКЦИЯ МПП ПРИ ПОСЛОЙНОМ НАРАЩИВАНИИ

ОСОБЕННОСТИ МЕТОДА ПОСЛОЙНОГО НАРАЩИВАНИЯ

Преимущество- возможность создания переходов между любыми слоями

Недостатки:

• многократные термические и химические воздействия при формировании структуры мпп

• низкая технологичность из-за необходимости контроля гальванического осаждения меди, совмещения слоев, предотвращения затеков клея в отверстия при прессовании, шлифования столбиков осажденной меди в отверстиях

МЕТОД МЕТАЛЛИЗАЦИИ СКВОЗНЫХ ОТВЕРСТИЙ

Базовый вариант метода предполагает:

• изготовление отдельных внутренних слоев химическим методом

• прессование их в монолитный пакет с чередованием со слоями изолирующего материала

• сверление и гальваническая металлизация сквозных отверстий. при сверлении на стенки отверстий выходят контактные площадки внутренних слоев

НЕДОСТАТКИ МЕТОДА МЕТАЛЛИЗАЦИИ СКВОЗНЫХ ОТВЕРСТИЙ

• потеря полезной площади слоев из-за необходимости использования только сквозных отверстий

• сложность обеспечения качественного механического и электрического соединения гальванически осаждаемой меди в сквозные отверстиями с контактными площадками внутренних слоев

• в модификациях метода используются сквозные отверстия групп слоев

КОНСТРУКЦИЯ МПП СО СКВОЗНЫМИ МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫМИ ОТВЕРСТИЯМИ

МПП С МИКРОПЕРЕХОДАМИ

• к МПП с микропереходами (микроотверстиями) относят платы с переходными отверстиями, диаметр которых менее 0.15 мм, а плотность их размещения составляет более 1000 на 1 дм²

• микропереходы предназначены для связи наружных и внутренних слоев (глухие микропереходы), а также внутренних слоев (скрытые микропереходы)

КОНСТРУКЦИЯ МПП С МИКРОПЕРЕХОДАМИ

ОСОБЕННОСТИ МПП С МИКРОПЕРЕХОДАМИ

• использование микропереходов позволяет повысить плотность расположения элементов печатного рисунка за счет совмещения контактной площадки и микроперехода (технология vip – via in pad)

• для мпп со сквозными металлизированными отверстиями для их соединения с контактной площадкой используется тепловой поясок

• наличие пояска препятствует затеканию припоя в отверстие при пайке выводов компонента

• при использовании глухих микропереходов такой опасности не существует, поэтому возможно расположить микропереход в пределах контактной площадки, уменьшив тем самым размер посадочного места компонента и повысив плотность размещения компонентов

УМЕНЬШЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОСАДОЧНЫХ МЕСТ КОМПОНЕНТОВ

ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МПП С МИКРОПЕРЕХОДАМИ

• микропереходы формируются на спрессованном пакете мпп лазерным выжиганием или механическим сверлением с контролем их глубины

• глубина отверстий не должна превышать диаметр (требование формирования качественной металлизации отверстий)

• в качестве изолирующих прокладок используют смолистые материалы без содержания волокнистых материалов, которые при сверлении дают неровную поверхность с разрывами волокон, что может приводить к дефектам металлизации

• для повышения устойчивости мпп с большой плотностью расположения микроотверстий к термоударам целесообразно применять термостойкие изоляционные материалы

ПАРАМЕТРЫ МИКРОПЕРЕХОДОВ

ВЫСОКОПЛОТНЫЕ МПП СО ВСТРОЕННЫМИ ПАССИВНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ (фильтрующие конденсаторы, согласующие резисторы)

• перенос фильтрующих конденсаторов с поверхности во внутренние слои пп повышает эффективность их использования за счет уменьшения паразитной индуктивности соединения с выводами питания ИС

• переход к вертикальной компоновке фильтрующих конденсаторов освобождает площадь на наружных слоях ПП, которая может использоваться для размещения дополнительных СБИС и улучшения качества топологии печатных проводников

• существенное сокращение числа сквозных отверстий обеспечивает повышение технологичности плат за счет снижения доли операций механического сверления

• за счет сокращения длин линий связи улучшается качество передачи сигналов на высоких частотах, повышается помехозащищенность

• сокращение числа навесных компонентов упрощает сборку ПП

КОНСТРУКЦИЯ МПП СО ВСТРОЕННЫМИ ПАССИВНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ

27. Требования, предъявляемые к многослойным печатным платам при проектировании. Основные конструктивные параметры МПП. Выбор класса точности МПП. Особенности организации производства МПП различных классов точности.

ТРЕБОВАНИЯ К МПП ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ

1. конструкторские (обеспечивают механическую прочность и сохранение характеристик МПП в заданных условиях Эксплуатации)

2. электрические (обеспечивают максимальное значение электропроводности элементов печатного рисунка и минимальные токи утечки)

3. технологические (обеспечивают условия для бездефектной сборки конструкций на основе МПП)

4. климатические и механические (определяют условия обеспечения работоспособности МПП в составе электронной аппаратуры заданного класса (наземной, бортовой, морской) при воздействии факторов внешней среды)

ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МПП

• ширина проводника - зависит от протекаемого тока, материала и толщины фольги, температуры окружающей среды. проводники должны иметь стабильные параметры как по форме, так и по проводящим свойствам

• зазор между элементами печатного рисунка - определяется рабочими напряжениями, свойствами диэлектрика, и условиями обеспечения помехоустойчивости

• диаметры монтажных и переходных отверстий – определяются формой и размерами штыревых выводов компонентов, токовыми нагрузками и толщиной изоляционного материала

• размеры и формы контактных площадок – определяются формой и размером выводов компонентов (штыревые выводы, поверхностный монтаж, круглое или прямоугольное сечение, шариковые выводы и т.д.)

• размеры ПП – в ряде случаев определяются соответствующими стандартами (PCI, cPCI, VME и т.д.). В противном случае при выборе размеров руководствуются количеством и габаритами компонентов, принимая во внимание необходимость обеспечения тепловых режимов. Линейные размеры выбираются по ГОСТ10317-79. Соотношение линейных размеров должно быть не более 3:1.

• количество слоев ПП – зависит от сложности схемы, требований к качеству передачи сигналов, помехозащищенности, отводу тепла и стоимости.

• толщина ПП – выбирается с учетом массо-габаритных характеристик устанавливаемых компонент и внешних факторов (ударные и вибрационные нагрузки). Толщина ПП в основном определяется толщиной изоляционного основания, а для МПП рассчитывается по специальным методикам.

УЧЕТ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ВЫБОРЕ РАЗМЕРОВ МПП

• максимально допустимые размеры фотошаблонов, обеспечивающие требуемое качество фотолитографии

• возможности сверлильных станков

• размеры гальванических ванн

• характеристики прессового оборудования

ВЫВОД: при выборе размеров МПП в общем случае необходимо учитывать характеристики технологического оборудования конкретного производства.

ВЫБОР КЛАССА ТОЧНОСТИ МПП НА ОСНОВЕ КОМПЛЕСНОГО УЧЕТА ТРЕБОВАНИЙ

ВЫБОР КЛАССА ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ:

• сложностью схемы и предполагаемой плотностью трассировки соединений

• размерами электронных компонентов

• технологическими возможностями производства

• ограничениями по стоимости (из-за высоких требований по точности воспроизведения печатного рисунка уменьшается процент выхода годных)

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕМЕНТОВ ПЕЧАТНОГО РИСУНКА ДЛЯ МПП РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ ТОЧНОСТИ

ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА МПП РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ

• для МПП 5-го класса требуется уникальное высокоточное оборудование, специальные дорогие материалы, безусадочная фотопленка для фотошаблонов, создание в производственных помещениях «чистой зоны» с термостатированием

• печатные платы четвертого класса выпускаются на высокоточном оборудовании, но требования к материалам, оборудованию и производственным помещениям ниже, чем для пятого класса.

• ПП 3-класса – наиболее распространенные, обеспечивают высокую плотность трассировки и монтажа и не требуют уникального оборудования

ПП 2-го и 1-го классов осуществляется на рядовом оборудовании, а иногда даже на оборудовании, не специализированном для изготовления печатных плат (платы с низкими конструктивными параметрами)