Технология многослойных печатных плат

Компоновочные характеристики

функциональная цепь располагалась на отдельном проводящем слое (например, проводящий слой цепей питания, проводящий слой сигнальных цепей и т. д.). Перньим проводящим слоем МПП принято считать слой со стороны установи компонентов. Число слоев МПП зависит от числа устанавливаемых на ней ИС. Для

новки МПП возникает вопрос о том, сколько отверстий для вы­ водов устанавливаемых компонентов целесообразно предусматри­ вать в конструкции. Норма около 5...8 отверстий на 1 см2 близка к сегодняшим технологическим возможностям. Необхо­ димо также стремиться свести к минимуму число диаметров от­ верстий на одной ПП (не более трех), чтобы уменьшить вариа­ ции при металлизации. Следует учитывать отношение толщины платы к диаметру отверстия, так как оно определяет возмож­ ность равномерной металлизации стенок сквозных отверстий. Рекомендуется принимать это Отношение равным 3:1. Платы с ко­ эффициентами 4 1 и 5: 1 можно изготавливать, но при этом сложнее обеспечить необходимое качество, и стоимость плат по-

типа ДИП с 16 выводами. Основные размеры (мм) МПП или ТЭЗ и элементов печатного монтажа:

В настоящее время при металлизации отверстий МПП обыч­ но соблюдается условие H ^ .d 0, где Н — толщина МПП; d0 — диаметр металлизированных отверстий. Поскольку диаметр ме­

ка схемы, где H/d0> 3, используются экраны из диэлектрических материалов, например из оргстекла или винипласта.

Каждая пара логических слоев экранирована друг от друга потенциальными слоями. Все логические цепи трассируются по принципу последовательного обхода контактов ИС, начиная от контакта-источника. При последовательном обходе контактов до­ пускаются отводы от линии. Чтобы помехи в линиях связи не превышали допустимых, длина отводов не должна превышать 15... 20 мм. В процессе трассировки соединений на каждой паре логических слоев могут образоваться теневые участки проводни­ ков, идущие друг под другом. Длинные теневые участки провод­ ников в двух смежных логических слоях способны вызвать поме­ ху (наводку) в одной из этих линий связи. Для исключения та­ ких помех длина теневых участков проводников не должна пре­ вышать 30 40 мм.

Вдвое уменьшить число слоев в МПП, ее -толщину и массу позволяет конструкция с вертикальными проводниками [5]. В МПП современной конструкции имеются следующие виды вер­ тикальных проводников: металлизированные сквозные отверстия,, в которые ничего не вставляется и которые служат для электри­ ческого соединения всех слоев, включая наружные; глухие пере­ мычки, соединяющие наружный проводящий слой с внутренней структурой; внутренние перемычки, обеспечивающие электриче­ скую связь только между внутренними слоями); сквозные пере­ мычки, соединяющие между собой только наружные слои.

Процесс изготовления таких МПП несколько сложнее, так как требуется дополнительное сверление и гальваническая обра­ ботка внутренних слоев. Диаметр отверстий, служащих только для создания проводящего пути, может быть резко уменьшен (до

этим был предложен метод встречной волны, использование кото­ рого дает выигрыш во времени в 2 раза. По алгоритму встречной волны обе ячейки, которые необходимо соединить, являются ис­ точниками распространения волны. Каждой из двух соединяемых точек присваивается номер: одной — номер 1, а другой — боль­ ший номер, например 100. Начиная с точки 1, делается первый шаг (шаг — это участок пути проводника по направлению ко всем близлежащим участкам ортогональной матрицы). Если установлено, что близлежащие участки свободны, им присваи­ вается номер 2. При движении от точки 2 продолжается анализ смежных участков; если они свободны, то получают номер 3 и т. д. В то же время аналогичные операции проводят в обрат­ ном направлении от точки 100 к точкам 99, 98, 97 и т. д. Про­ сматривая всю плату, ЭВМ наносит при первом сканировании номера 2 и 99, при втором — 3 и 98 и т. д. В результате наруж­ ные участки счетных площадей получают сближающиеся номера.

Когда обе счетные площадки пересекаются, заканчивается про­ кладка пути. Затем ЭВМ переходит к обработке информации для следующей группы точек, которые нужно соединить.

На рис. 2.4 показана последовательность шагов при проклад­ ке печатных проводников. Здесь в качестве примера упрощенно показан один из общих принципов решения задачи машинного проектирования ПП. На практике эта задача значительно слож­ нее.

Для решения задачи трассировки МПП предлагаются сред­ ства ускоренной трассировки, в которых используются алгорит­ мы, обеспечивающие выполнение различных требований к трас­ сировке [6]. К числу наиболее распространенных типов трасси­ ровщиков относится программа волновой трассировки, трассиров­ ка плат памяти и трассировка с разрывом связей и повторной трассировкой. Первые три типа трассировщиков разводят 90...

95% соединений на плате, остальные соединения разводит трас­ сировщик четвертого типа. Канальные трассировщики выполняют быструю трассировку через вертикальные и горизонтальные ка­ налы на печатной плате. Трассировщик памяти представляет со­ бой канальный трассировщик, позволяющий плотно размещать проводники и проводить в матрицах памяти соединения под углом в 45° Алгоритм с разрывом связей и повторной трассировкой

представляет собой именно то средство, на базе которого боль­ шинство поставщиков средств автоматизированного проектирова­ ния рассчитывают обеспечить 100%-ную автоматическую трасси­ ровку. Он обычно вводится в действие после того, как все остальные алгоритмы трассировки исчерпают свои возможности, и работает таким образом, что удаляет соединения, препятствую­ щие прокладке других соединений, а затем выполняет повторную трассировку. Большинство алгоритмов трассировки в каждый мо­ мент времени работает с двумя слоями платы, начиная от внеш­ них слоев и постоянно двигаясь вглубь.

3. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Качество исходных материалов имеет определяющее значение при изго­

это основа для обеспечения качества ПП. Для изготовления ПП используются, главным образом, фольгированные диэлектрики.

3.1. МЕДНАЯ ФОЛЬГА

Для фольгирования, как правило, попользуются медь (99% общего количества плат), алюминий и никель. Алюминий усту­ пает меди из-за плохой паяемости; основным недостатком ни­ келя является его высокая стоимость. Толщина слоя меди для одно- и многослойных ПП может быть 2,5 ... 180 мкм.

Медную фольгу изготавливают двумя способами: прокаткой и электролитическим осаждением. Механические свойства ката­ ной и электролитической медной фольги приведены в табл. 3.1.

Несмотря на высокие механические свойства катаной фольги, для изготовления фольшрованных диэлектриков используется ис­ ключительно электролитическая фольга. Катаная фольга имеет ряд существенных недостатков: ширина фольги составляет лишь 150 ...300 мм (в зависимости от толщины); при прокате медь местами выгорает из-за перегрева, листовая прокатанная медь может содержать следы других металлов, что влияет на точность воспроизведения рисунка при травлении и препятствует получе­ нию тонких проводников.

Катаная фольга используется лишь при изготовлении МПП методом выступающих выводов, где важное значение имеют вы­ сокие механические свойства меди. Приклеивание фольги к ди­ электрическому основанию производится в этом случае преднриятиемчизготовителем МПП. Для обеспечения хорошей адгезии