Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Синтез комбинационной схемы.docx
Скачиваний:
12
Добавлен:
16.12.2018
Размер:
152.16 Кб
Скачать
  1. Конструкторско-технологический раздел

    1. Выбор и обоснование способа изготовления печатной платы

      1. Появление печатных плат (ПП) в их современном виде совпадает с началом использования полупроводниковых приборов в качестве элементной базы электроники. Переход на печатный монтаж даже на уровне одно- и двухсторонние плат стал в свое время важнейшим этапом в развитии конструирования и технологии электронной аппаратуры.

Разработка очередных поколений элементной базы (интегральная, затем функциональная микроэлектроника), ужесточение требований к электронным устройствам, потребовали развития техники печатного монтажа и привели к созданию многослойных печатных плат (МПП), появлению гибких, рельефных печатных плат.

Печатная плата это элемент конструкции, представляющий собой диэлектрическое основание с системой печатных проводников и контактных площадок в виде металлизированного покрытия, обеспечивающих электрическое соединение элементов цепи.

В зависимости от числа проводящих слоев печатные платы подразделяются на:

  1. Односторонние;

  2. Двухсторонние;

  3. Многосторонние.

Односторонняя ПП - это печатная плата, выполненная на слоистом прессованном или рельефном литом основании, на одной стороне которого располагается проводящий рисунок с металлизированными или не металлизированными монтажными отверстиями.

Двухсторонняя ПП - это печатная плата, имеющая проводящий рисунок на обеих сторонах диэлектрического или металлического основания, необходимые соединения слоев в которых чаще всего выполняются с помощью металлизированных отверстий.

Многосторонняя ПП - это печатная плата, представляющая собой совокупность слоев изоляционного материала и проводящего рисунка, соединенных клеевыми прокладками в монолитную структуру путем прессования.

МПП классифицируются по методу создания электрических соединений между проводниками, расположенными на различных слоях платы.

По данному признаку методы изготовления МПП делятся на четыре группы:

а) В первой группе методов соединение осуществляется с помощью механических деталей (штифтов, заклепок, пистонов, упругих лепестков):

1) метод соединения механическими деталями.

б) Соединение с помощью печатных проводников:

1) метод выступающих выводов.

в) Соединение с помощью химико-гальванической метализации:

  1. метод металлизации сквозных отверстий;

  2. метод попарного прессования;

  3. метод послойного наращивания.

г) Соединение выводами ЭРЭ:

  1. метод открытых контактных площадок.

Основные элементы печатных плат:

  1. Диэлектрическое основание;

  2. Металлическое покрытие в виде рисунка печатных проводников и контактных площадок;

  3. Фиксирующие отверстия;

  4. Монтажные отверстия.

Для определения расположения отверстий и проводников на печатную плату условно накладывается прямоугольная сетка из параллельных сторонам печатной платы равно относящихся линий, называемая координатной. Центры отверстий должны располагаться в узлах координатной сетки, т.е. в точках пересечения линии сетки.

ГОСТ 10317-79 устанавливает следующие требования к размерам ПП:

а) Предельный размер стороны 470 мм;

б) Размеры сторон должны быть кратны:

  1. 2,5 мм при длине стороны не более 100 мм;

  2. 5,0 мм при длине стороны не более 350 мм;

  3. 10,0 мм при длине стороны не более 350 мм.

в) Соотношение сторон не более 3:1;

г) Шаг координатной сетки должен составлять 0,5 мм; 1,25 мм; 2,5 мм.

      1. В качестве основания для печатной платы могут использоваться:

а) Слоистые пластики:

  1. Гетинакс - это спрессованные слои электроизоляционной бумаги, пропитанные фенольной смолой. Достоинством является: легкость в механической обработке, низкая стоимость. Недостатка: уступает другим материалам по физико­механическим и изоляционным свойствам.

  2. Стеклотекстолит - это спрессованные слои стеклоткани, пропитанные эпоксифенольной смолой. Достоинства: широкий диапазон рабочих температур, малое влагопоглощение, высокое значение объемного и поверхностного сопротивления, стойкость к короблению. Недостатки: возможность отслаивания фольги при термоударах, наволакивание смолы при сверлении отверстий.

б) Керамические материалы. Достоинства: высокая механическая прочность, хорошая теплопроводность, низкое влагопоглощение, стабильность электрических и геометрических параметров. Недостатки: хрупкость при обработке, высокая стоимость.

в) Металлические материалы (сталь, алюминий). Достоинства: лучшая теплопроводность. Недостатки: сложны в изготовлении, т.к. требуют нанесения изоляционной пленки.

      1. Классификация методов изготовления печатных плат

Название и метода изготовления печатной платы состоит из двух составляющих: метода получения рисунка схемы (защитного рельефа для осуществления процесса металлизации травления) и метода получения проводящего слоя.

Все методы изготовления печатных плат разделяют на две группы:

  1. Субтрактивные (химический метод) - проводящий рисунок образуется путем удаления фольги с незащищенных участков поверхности. Для этого на фольгированный диэлектрик наносится рисунок схемы, а незащищенные участки фольги стравливаются. Травление меди сложный окислительно­восстановительный процесс, в котором окислителем является травительный раствор, переводящий медь из металлического состояния в ионное. Используются травительные растворы на основе хлорного железа, хлорной меди, хлорида натрия и др. Наибольшее применение получили травительные растворы на основе хлорного железа, благодаря высокой и равномерной скорости травления, малой величине бокового подтравливания, низкой токсичности. Недостатки данных методов:

значительный расход меди, наличие бокового подтравливания.

  1. Аддитивные(химический и химико-гальванический метод). Аддитивные методы основаны на избирательном осаждении химической меди на нефольгированный диэлектрик. При этом использую диэлектрик с введенным в его состав катализатором и адгезивным слоем.

Различают химическую и гальваническую металлизацию.

Химическая металлизация используется в качестве основного слоя токопроводящего рисунка при изготовлении плат химическим ад дитивным способом или подслоя при изготовления плат химико-гальваническим способом.

Толщина слоя химической меди составляет 0.25 - 1 мкм. Гальваническая металлизация применяется для увеличения тонкого слоя химической меди для токопроводящего рисунка схемы с толщиной меди в отверстиях не менее 25мкм и для нанесения металлического резиста толщиной 10 - 20мкм (например, олово, свинец)

Достоинства: высокая надежность, устраняется боковое подтравливание.

Недостатки: низкая производительность процесса химической металлизации, интенсивное воздействие электролита на диэлектрик, недостаточная адгезия проводников.

Комбинированный метод. Химическое травление фольгированного диэлектрика и последующая химико-гальваническая гальванизация сквозных отверстий (аддитивный метод) при изготовлении двухсторонних печатных плат привела к использованию комбинированного метода.

      1. Способы формирования рисунков схемы

Сеткографический способ заключается в нанесении на плату специальной кислотостойкой краски путем продавливания ее резиновой лопаткой (ракелем) через сетчатый трафарет, в котором необходимый рисунок образован открытыми ячейками сетки.

Для изготовления трафарета используются металлические сетки из нержавеющей стали с толщиной проволоки 30 - 50 мкм или нейлонового волокна, имеющего лучшую эластичность с толщиной нити 40 мкм, а также из полиэфирных волокон и капрона. Изображение на сетке получают с помощью экспонирования фоторезита после проявления которого образуется в свободной ячейке сетки.

После нанесения рисунка плату просушивают, контролируют качество и при необходимости подвергают ретуши.

Способ офсетной печати. Суть заключается в изготовлении печатной формы на поверхности которой формируется рисунок платы. Форма покрывается офсетной краской с помощью валиков, а затем цилиндром, покрытым слоем резины переносят краску с формы на подготовленную поверхность печатной платы.

Фоторезистивный способ - основан на использовании светочувствительных композиций — фоторезитов, негативных и позитивных. Негативные фоторезисты под действием излучения образуют защитные участки рельефа в результате фотополимеризации и задубливаются. Освещенные участки перестают растворяться и остаются на поверхности печатной платы. Позитивные фоторезисты передают рисунок фотошаблона без изменений. При световой обработке экспонированные участки разрушаются и вымываются. На настоящее время используются жидкие и сухие фоторезисты. Из негативных жидких фоторезистов широко распространен фоторезист из поливинилового спирта, который проявляется в теплой воде. Его достоинствами являются низкая токсичность и низкая пожароопастность.

      1. Механическая обработка печатных плат

Механическая обработка печатной платы включает в себя:

  1. Входной контроль диэлектрика, который заключается в проверке размеров листа, состояние поверхности на наличие царапин, пузырей и других повреждений. Также производится проверка прочности сцепления (фольги и диэлектрика).

  2. Получение заготовок. Заготовку отрезают с припуском по контуру на одну или несколько плат. Групповые заготовки применяются для небольших по размерам плат и обеспечивают лучшее использование материала. Ширина технологического припуска для одиночной заготовки - 10 мм, для групповых - 30 мм. Срезка материала чаще всего производится гильятинными ножницами и штамповкой.

  3. Выполнение отверстий в плате. Для установки печатной платы в оборудование при выполнении отдельных операций технологического процесса предусматриваются базовые фиксирующие отверстия. В групповой заготовке предусматривается два отверстия на всю заготовку или для каждой платы. Фиксирующие отверстия изготавливаются пробивкой или сверлением. Пробивку обычно применяют при толщине материала до 0,5 мм. Монтажные отверстия предусматриваются для установки ЭРЭ на плату или соединения металлизированных слоев. Пробивку монтажных отверстий можно использовать, если отверстия в дальнейшем не будет подвергаться металлизации. Пробивка имеет массу недостатков: разрывы фольги, расплющивание торцов контактных площадок и т.д. Сверление монтажных отверстий обеспечивает необходимое качество и высокую точность. Основные проблемы при сверлении: повышение долговечности сверл, борьба с наволакиванием смолы на сверла. Для решения данных проблем применяются охлаждающие среды в зоне сверления, сверление под водой, гидроабразивная очистка поверхности отверстий после сверления.

Окончательная обработка плат по контуру. Окончательный контур платы получают вырубкой или фрезерованием после изготовления печатных проводников. Такое построение технологического процесса объясняется тем, что травитель, используемый при производстве печатных плат, может проникать в диэлектрик и вызывать короткое замыкание.