Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
САПР_УМК.pdf
Скачиваний:
295
Добавлен:
16.02.2016
Размер:
4.33 Mб
Скачать

91

10.Выбор САПР;

11.Поверочные расчеты;

12.Подготовка разработанного проекта к производству ПП.

6.1. Конструкторское проектирование печатных плат

Печатные платы (ПП) применяются практически во всех отраслях народного хозяйства, и потребность в них постоянно возрастает. Опережающие темпы развития микроэлектроники требуют непрерывного повышения их технического уровня, который определяется ростом плотности монтажа электрорадиоизделий (ЭРИ), повышением требований к надежности, увеличением частоты следования импульсов, обеспечением помехозащищенности и др. Реализация этих требований зависит от достижений в области конструирования и развития технологии производства ПП. Это, в свою очередь, приводит к необходимости разработки новых конструкций и технологических процессов их изготовления.

Печатные платы являются основным элементом электронной аппаратуры (ЭА), выполняя функции несущей конструкции и коммутационного устройства на различных уровнях разукрупнения аппаратуры:

1)в микросборках (рис. 6.2);

2)в ячейках (рис. 6.3);

3)в коммутационных (монтажных) панелях (рис. 6.4).

Печатные платы широко применяются в бытовой технике; аппаратуре средств связи; вычислительной технике; в системах автоматизации; контроль- но-измерительной аппаратуре; в медицинском приборостроении; в автомобильной промышленности; в других областях промышленной электроники; в авиационной, космической промышленности; в спецтехнике; в городском коммунальном хозяйстве (для средств контроля расхода воды, газа, электричества, топлива и пр.; экологического контроля воды, воздуха, земли по радиационным, физическим, механическим и химическим параметрам).

Рис. 6.2. Микросборка

92

Рис. 6.3. Ячейка: 1 — соединитель; 2 — ЭРИ; 3 — ПП

Одними из проблем в настоящее время являются разработка и производст-

Рис. 6.4. Блок панели: 1 — МПП (электромонтажная панель); 2— соединители; 3 — ячейка

во ПП, соответствующих мировому современному уровню для обеспечения конкурентоспособности ПП, которая определяется их качеством, надежностью и безопасностью эксплуатации.

93

Проблемы осложняются постоянным ростом функциональной и конструктивной сложности электрорадиоизделий (ЭРИ), устанавливаемых на ПП (например, увеличение на 1—2 порядка числа выводов ЭРИ), а также процессом миниатюризации ЭА, отставанием технологических возможностей межэлементной коммутации, в частности ПП, от уровня интеграции ЭРИ, что требует повышения трассировочных возможностей ПП за счет повышения плотности монтажа, уменьшения ширины печатных проводников и расстояний между ними, увеличения числа слоев многослойных печатных плат (МПП), уменьшения габаритов и масс ЭА и соответственно ПП. Таким образом, конструкция и технология сборки электронных модулей на ПП — «электронная сборка» (elektronic assembly) — требуют от производителя ПП постоянного совершенствования конструкции и технологии.

Основными тенденциями развития схемотехнических и конструктивных решений в ЭА являются:

использование более высоких тактовых частот;

увеличение степени интеграции ЭРИ (более высокая интеграция функций на кремнии), которая приводит к увеличению числа выводов вход/выход (1/10) — до 1000 и более выводов на корпус ЭРИ и поверхностномонтируемых компонентов (ПМК);

рост применения ЭРИ в корпусах BGA (матрица шариковых выводов), CSP (корпус в размер кристалла), FC (перевернутый кристалл), MBGA (матрица микрошариковых выводов);

уменьшение шага расположения выводов ЭРИ до 0,3...0,5 мм;

увеличение тепловыделения ЭРИ в связи с повышением их функциональной сложности и др.

Все это привело к тому, что в конструировании и технологии ПП основными тенденциями стали:

значительное увеличение объема производства МПП с микроотверстиями («глухими» отверстиями — microvia) для повышения коммутационной способности ПП;

необходимость кондуктивного теплоотвода в связи с увеличением плотности компоновки и рабочих частот;

уменьшение размеров контактных площадок и увеличение плотности трасс проводников;

94

уменьшение ширины проводников до 0,025...0,050 мм;

применение материалов с малым температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР), совместимых с ТКЛР корпусов и выводов ЭРИ и ПМК;

уменьшение размеров ПП для снижения затрат;

увеличение применения разъемов с запрессовкой выводов в отверстия

ПП(Pressfit) и сочетание нанесения паяльной пасты с запрессовкой (Pin-in- Paste);

изъятие из производства свинца в связи с проектом ЕС о применении бессвинцовых припоев, что требует от ПП большей нагревостойкости (примерно на 20...30 °С), необходимой при лужении и пайке модулей и применения материалов с более высокой температурой стеклования Tg и меньшим ТКЛР по оси Z (по толщине ПП);

применение негорючих фольгированных диэлектриков и др. Прогресс в области создания новых технологий межсоединений идет двумя путями:

совершенствование процессов изготовления многослойных ПП;

создание двусторонних ПП, эквивалентных МПП с повышенной плотностью межсоединений в слое.

Оба направления считаются перспективными.

В зависимости от объема выпускаемых ПП, который исчисляется в тысячах квадратных метров, возможны мелкосерийное, серийное, крупносерийное и единичное производства, для каждого из которых характерна различная степень автоматизации операций.

Функционирование ЭА обусловлено не только схемотехническими решениями, функциональной точностью, надежностью, но и влиянием внешней среды, конструкторскими и эксплуатационными требованиями, многофакторностью процесса изготовления ПП и т. п. Это делает необходимым обеспечение взаимосвязи и согласования проектирования, конструирования и технологии изготовления ПП.

К печатным платам предъявляют те же требования, что и к конструкции ЭА, в состав которых она входит, поэтому исходными данными для проектирования ПП являются:

назначение ЭА;

95

область применения;

объект установки;

условия эксплуатации и группы жесткости;

схема электрическая принципиальная модуля 1-го уровня;

перечень элементов и пр.

Исходные данные оформляются техническим заданием (ТЗ) на разработку ПП в соответствии с ГОСТ 25123—82.

Последовательность этапов проектирования, конструирования и изготовления ПП можно представить в виде следующей схемы:

оформление ТЗ;

конструкторско-технологические расчеты ПП;

разработка чертежей ПП с помощью САПР;

размещение ЭРИ и трассировка проводников наружных и внутренних слоев (МПП);

изготовление оригиналов рисунков всех слоев;

изготовление фотошаблонов (ФШ);

изготовление оригинала паяльной маски;

поверочные расчеты: на помехоустойчивость, тепловые и пр.;

технологический процесс изготовления ПП;

контроль;

испытания.

В качестве материала основания ПП применяются слоистые диэлектрики (например, спрессованная стеклоткань), с одной или двух сторон фольгированные медной фольгой, или нефольгированные диэлектрики (рис. 6.5).

Рис. 6.5. Базовые материалы ПП с одной (а), двух (б) сторон фольгированные и нефольгированные диэлектрики (в)

Существуют два вида технологии получения проводящего рисунка ПП и слоев МПП:

на основе субтрактивных методов;

96

на основе аддитивного метода.

Всубтрактивных методах процесс получения проводящего рисунка заключается в избирательном травлении участков фольги фольгированного материала с пробельных мест (места, не закрытые защитной маской).

Вкачестве примера субтрактивного метода на рис. 6.6, а представлена последовательность химического негативного метода изготовления ПП:

получение заготовки из одностороннего фольгированного диэлек-

трика;

нанесение защитного рельефа на участки расположения проводников, контактных площадок и пр. через трафарет;

избирательное травление меди с незащищенных участков заготовки (с пробельных мест);

получение отверстия.

В аддитивном методе процесс получения проводящего рисунка заключается в избирательном осаждении проводникового материала на нефольгированный материал основания ПП (на диэлектрик).

Рис. 6.6. Методы получения проводящего рисунка ПП: а — субтрактивный; б — аддитивный

В аддитивном методе отсутствует операция травления меди. На рис. 6.6, б представлена последовательность операций данного метода:

97

получение заготовки из нефольгированного диэлектрика;

сверление отверстия;

нанесение защитного рельефа (маски);

получение проводников, контактных площадок и пр. путем избирательного (селективного) осаждения меди на диэлектрик в соответствии с рисунком схемы;

удаление маски.

Технологический процесс изготовления ПП — сложный многооперационный процесс (порядка 50 операций) с использованием большого количества оборудования (до 40—50 единиц), производственных площадей, требующий не только узкоспециализированных специалистов в области химии, физики, схемотехники, программирования, конструирования ЭА, организации производства, но и специалистов широкого профиля, представляющих все проблемы и пути комплексного решения вопросов, стоящих в настоящее время в производстве ПП.

6.1.1. Основные определения

Печатная плата (ПП) — изделие, состоящее из плоского изоляционного основания с отверстиями, пазами, вырезами и системой токопроводящих полосок металла (проводников), которое используют для установки и коммутации электрорадиоизделия (ЭРИ) и функциональных узлов в соответствии с электрической принципиальной схемой (рис. 6.7).

Рис. 6.7. Печатная плата: 1 — крепежные отверстия; 2 — концевые печатные контакты; 3 — монтажное отверстие; 4 — место маркировки ПП; 5

— печатный проводник; 6 ориентирующий паз

98

Рисунок печатной платы — конфигурация проводникового и (или) диэлектрического материала на печатной плате.

Проводящий рисунок — конфигурация проводящего материала. Проводящий рисунок ПП должен быть четким, с ровными краями, без вздутий, подтравливания, разрывов, отслоений, следов инструмента и остатков технологических материалов. Для улучшения паяемости и повышения коррозионной стойкости на поверхность проводящего рисунка наносят электролитическое, химическое или органическое покрытие, которое должно быть сплошным, без разрывов и отслоений.

Непроводящий рисунок — конфигурация диэлектрического материала (пробельные места ПП).

На рис. 6.7 представлены некоторые элементы конструкции ПП. Печатный проводник (дорожка) — одна проводящая полоска в проводя-

щем рисунке.

Крепежные отверстия — отверстия для крепления ПП в модулях более высокого конструктивного уровня (панелях, блоках).

Монтажные отверстия — отверстия для установки и пайки ЭРИ. На внутреннюю поверхность металлизированных монтажных отверстий наносят медное покрытие толщиной не менее 25 мкм и покрытие для обеспечения паяемости, которые должны быть сплошными, без пор и включений, пластичными, с мелкокристаллической структурой, быть прочно сцепленными с диэлектриком, иметь определенное сопротивление, выдерживать токовую нагрузку 250 А/мм2 в течение 3 секунд при нагрузке на контакты 1... 1,5 Н и четыре (для многослойных ПП — три) перепайке выводов ЭРИ.

Концевые печатные контакты — ряд печатных контактов, расположенных на краю ПП и предназначенных для сопряжения с соединителем прямого сочленения.

Ориентирующий паз — паз на краю ПП, который используют для ее правильной установки и ориентации в ЭА.

Маркировка ПП — совокупность знаков и символов на ПП, необходимая для ее идентификации и контроля.

Основание ПП — элемент конструкции ПП на поверхности или в объеме которого выполняется проводящий рисунок. Диэлектрическое основание ПП должно быть однородным по цвету, монолитным по структуре, не иметь посторонних включений.

99

Рис. 6.8. Типы печатных плат: а — односторонняя ПП; б — двухсторонняя ПП, в

— многослойная ПП; г — гибкий печатный кабель; д — схема гибкожесткой платы, l— ши-

100

рина проводника; S — расстояние между проводниками, Q — расстояние от края печатной платы, выреза, паза до элементов проводящего рисунка, b — расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки (поясок), D — диаметр контактной площадки, d

диаметр отверстия, — толщина фольги, НM — толщина материала основания ПП, Hпс

суммарная толщина ПП с химическим или гальваническим покрытием, l— расстояние между центрами (осями) элементов конструкции ПП, у — отношение диаметра наименьшего из металлизированных отверстий (d) к толщине ПП или ГПК; Нп — толщина ПП Нм — толщина материала основания ПП (фольгированного или нефольгированного), включая проводящий рисунок без дополнительного химического или гальванического покрытия

Материал основания ПП — материал (диэлектрик), на котором выполняют рисунок ПП.

Печатный монтаж — способ монтажа, при котором электрическое соединение ЭРИ, экранов, функциональных узлов между собой выполнено с помощью элементов печатного рисунка - проводников, контактных площадок и т. п.

По ГОСТ 23751—86 предусмотрены следующие типы печатных плат (см.

рис. 6.8).

Односторонняя печатная плата (ОПП) — ПП, на одной стороне которой выполнены элементы проводящего рисунка (рис. 6.8, а). Они просты по конструкции и экономичны в изготовлении. Их применяют для монтажа бытовой радиоаппаратуры, блоков питания и устройств техники связи.

Двусторонняя печатная плата (ДПП) — ПП, на обеих сторонах которой выполнены элементы проводящего рисунка и все требуемые соединения в соответствии с электрической принципиальной схемой (рис. 6.8, б). Электрическая связь между сторонами осуществляется с помощью металлизированных отверстий. Размещать ЭРИ можно как на одной, так и на двух сторонах ПП. Двусторонние ПП используются в измерительной технике, системах управления, автоматического регулирования и др.

Многослойная печатная плата (МПП) — ПП, состоящая из чередующихся слоев изоляционного материала с проводящими рисунками на двух или более слоях, между которыми выполнены требуемые соединения (рис. 6.8, в). Электрическая связь между проводящими слоями может быть выполнена специальными объемными деталями, печатными элементами или гальванической металлизацией отверстий. Многослойные ПП характеризуются повышенной надежностью и плотностью монтажа, устойчивостью к климатическим и механиче-

101

ским воздействиям, уменьшенными размерами и меньшим числом контактов. Вследствие большой трудоемкости их изготовления, сложности получения высокой точности рисунка и совмещения слоев, высокой стоимости и сложности технологического оборудования, контроля на всех операциях технологического процесса (ТП), низкой ремонтопригодности МПП применяют для уже отработанных конструкций электронно-вычислительной, авиационной и космической аппаратуры.

Гибкая печатная плата (ГПП), гибкий печатный кабель (ГПК) (рис. 6.8, г),

гибкожесткие платы (ГЖП) (рис. 6.8, д) — качественно новые несущие конструкции и системы межсоединений, которые применяются взамен громоздких и тяжелых жестких ПП, плоских ленточных проводов, жгутов и объемных проводников.

Гибкая печатная плата (ГПП) — ПП, имеющая гибкое основание или ПП, использующие гибкий базовый материал. Гибкая ПП является аналогом жесткой ПП по расположению печатных проводников, контактных площадок и других элементов печатного монтажа; по размещению ЭРИ (преимущественно бескорпусных и поверхностно монтируемых компонентов (ПМК)), при этом она имеет гибкое основание толщиной 0,1...0,5 мм, может изгибаться, работать на перегибы и принимать разную форму. Гибкие ПП применяются в случаях, когда плата в процессе эксплуатации подвергается многократным изгибам, вибрациям или когда ей необходимо придать для работы изогнутую компактную форму (поместить в небольшой объем). При помощи ГПП можно соединять различные элементы ЭА, используя ответвления от общего основания ГПП. Основным отличием ГПП от жесткой ПП является возможность монтажа в трехмерном пространстве и огибания углов других блоков.

Гибкие ПП могут изготавливаться в комбинации с жесткими ПП или с ГПК.

Многослойные ГПП не являются аналогами жестких МПП, так как каждый из слоев может быть продолжен в любую сторону и использоваться как ГПК для соединения с другими модулями ЭА.

Гибкий печатный кабель (ГПК) имеет тонкое изоляционное основание длиной до нескольких метров с расположенными параллельно друг другу печатными проводниками, ширина и шаг которых соответствует стандартным соединителям. Толщина ГПК составляет 0,06...0,3 мм.

102

Гибкожесткие платы являются самыми сложными соединительными структурами в ЭА. Простая ГЖП имеет один жесткий и один гибкий слой.

Сложные ГЖП могут иметь 20 и более соединительных наборов из односторонних и двусторонних ГПП между жесткими внешними ПП. Создание ГПП, ГПК и ГЖП обусловлено:

необходимостью миниатюризации ЭА;диспропорцией между объемом и массой ЭРИ (бескорпусных и поверх-

ностно монтируемых компонентов — ПМК), размещаемых на жестких ПП; и объемом, и массой жестких ПП;

необходимостью высокой надежности при реализации уникальных и сложных технических решений, например, в бортовой ЭА, радарных системах, в имплантируемых стимуляторах работы сердца, слуховых аппаратах, видеокамерах, фотоаппаратах.

Проводная печатная плата (ППП) — ПП, на диэлектрическом основании которой размещены отдельные элементы печатного рисунка (контактные площадки, шины земли и питания и др.), а электрические соединения вместо печатных проводников выполнены изолированными проводами диаметром 0,1

...0,2 мм. Контактные соединения на ПП могут быть получены пайкой, сваркой или химико-гальванической металлизацией. Проводные ПП применяют при макетировании, разработке опытных образцов и в мелкосерийном производстве вместо трудоемких в изготовлении МПП, так как эквивалентны по трассировочной способности 5-, 8- и 11-слойным МПП.

Ширина печатного проводника — поперечный размер печатного проводника в любой его точке, видимый в плане (рис. 6.8, б и 6.9).

Контактная площадка — часть проводящего рисунка, используемая для соединения токопроводящего рисунка схемы (печатных проводников с металлизацией монтажных отверстий) и для установки и пайки (сварки) ЭРИ (см. рис. 6.9). Контактные площадки монтажных отверстий должны равномерно смачиваться припоем в течение 3...5 секунд и выдерживать не менее трех (для МПП — двух) перепаек без расслоения диэлектрика, отслаивания и вздутий. Не допускаются разрывы контактных площадок, так как при этом уменьшаются токонесущая способность проводников и адгезия к диэлектрику.

Кластер — группа контактных площадок для установки и пайки (сварки), например, микросхем.

103

Рис. 6.9. Печатные проводники и контактные площадки: 1 — печатные проводники; 2 — контактные площадки

6.1.2. Конструкторские требования и характеристики ПП

Конструкторские требования к ПП как к несущей конструкции, на которой смонтированы ЭРИ, определяют:

механическую прочность ПП в заданных условиях эксплуатации;

сохранение характеристик ПП.

ГОСТ 23751—86 ПП устанавливает пять классов точности выполнения элементов конструкции (проводников, контактных площадок, отверстий и пр.) и предельных отклонений, наименьшие номинальные размеры для узкого места.

Узкое место ПП — участок ПП, на котором элементы печатного проводящего рисунка и расстояния между ними могут быть выполнены только с минимально допустимыми значениями.

Класс точности ПП указывают в конструкторской документации на ПП. Выбор класса точности всегда связан с конкретным производством, так как он обусловлен уровнем технологического оснащения производства.

Ширину проводника t (см. рис. 6.8) рассчитывают и выбирают в зависимости от допустимой токовой нагрузки, свойств токопроводящего материала, температуры окружающей среды при эксплуатации и пр. Края проводников должны быть ровными, проводники — без вздутий, отслоений, разрывов, протравов, пор, крупнозернистости и трещин, так как эти дефекты влияют на сопротивление проводников, плотность тока, волновое сопротивление и скорость распространения сигналов.

Расстояние (зазор) между элементами проводящего рисунка S (например,

между проводниками) (см. рис. 6.8), расположенными на наружных или в со-

104

седних слоях ПП, зависит от допустимого рабочего напряжения, свойств диэлектрика, условий эксплуатации и связано с помехоустойчивостью, искажением сигналов и короткими замыканиями.

Шаг координатной сетки — расстояние между двумя соседними параллельными линиями координатной сетки (рис. 6.10).

Координатная сетка — ортогональная сетка, определяющая места расположения соединений ЭРИ с ПП.

Рис. 6.10. Координатная сетка чертежа

Узел координатной сетки — пересечение линий координатной сетки. Шаг координатной сетки гарантирует совместимость ПП; изделий элек-

тронной техники (ИЭТ), квантовой электроники; электрорадиоэлементов (ЭРЭ); электротехнических изделий, т. е. всех ЭРИ, которые монтируют в узлах координатной сетки на ПП.

Основным шагом координатной сетки до 1 января 1998 г. был шаг 2,5 мм; дополнительными — 1,25; 0,625 мм. С 1 января 1998 г. для размещения соединений на ПП основным шагом координатной сетки является шаг 0,50 мм в обоих направлениях. Если координатная сетка с номинальным шагом 0,50 мм не удовлетворяет требованиям конкретной конструкции, то должна применяться координатная сетка с основным шагом 0,05 мм. Для конкретных конструкций, использующих элементную базу с шагом 0,625 мм, допускается применение шага координатной сетки 0,625 мм. Шаг координатной сетки выбирают в соответствии с шагом большинства ЭРИ, устанавливаемых на ПП. Если есть необходимость применить шаг координатной сетки, который отличается от основных шагов, то он должен быть кратным основным шагам.

Предпочтительными являются следующие шаги координатной сетки:

n х 0,05 мм, где n = 5, 10, 15, 20, 25;. n х 0,50 мм, где n = 1, 2, 5, 6, 10.

допустимые шаги координатной сетки — дюймовые шаги, которые применяют в конструкции ПП, использующих ЭРИ с шагом, кратным 2,54 мм:

105

n х 2,54 мм;

n х 0,635 мм.

За рубежом классификация ПП по точности регламентирует не только конструктивные параметры, но также и шаг трассировки, что связывает уровень производства с конструктивными параметрами ПП и шагом расположения выводов ЭРИ.

Диаметры монтажных и переходных отверстий (металлизированных и неметаллизированных) должны соответствовать ГОСТ 10317—79, который уста-

навливает следующий ряд: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4;2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0 мм.

Монтажные отверстия — отверстия для установки ЭРИ.

Переходные отверстия — отверстия для электрической связи между слоями или сторонами ПП. Различают:

сквозные металлизированные отверстия, обеспечивающие электрическую связь между сторонами ПП и внутренними слоями МПП;

сквозные металлизированные (скрытые или межслойные переходы) отверстия, обеспечивающие контакт между внутренними слоями (см. рис. 6.8, в и рис. 6.11);

Рис. 6.11. МПП с микроотверстиями: А — сквозные скрытые переходные отверстия; Б — сквозное металлизированное отверстие; В— глухой микропереход; Г— скрытый микропереход

несквозные («слепые», или «глухие») отверстия, создающие контакт между наружным и одним из внутренних слоев;

несквозные (скрытые) микропереходные отверстия, в том числе многоуровневые микропереходы.

Микроотверстия (microvia), или микропереходы, — отверстия диаметром менее 0,15 мм и/или плотностью более 1000 переходов/дм2.

106

Микроотверстия используют для увеличения плотности рисунка проводников и для уменьшения числа слоев МПП, что снижает себестоимость МПП.

формой выводов ЭРИ (круглое или прямоугольное сечение выводов, шариковые выводы, безвыводные компоненты и др.);

элементной базой (традиционные или поверхностно монтируемые компоненты);

характером расположения выводов (радиально-перпендикулярно к плоскости монтажа, аксиально-параллельно плоскости монтажа);

жесткостью выводов;

способом соединения выводов ЭРИ с контактными площадками (в отверстия пайкой, внахлест к контактным площадкам пайкой или сваркой);

методом изготовления ПП.

Размеры, формы, количество и шаги размещения сквозных и скрытых (внутренних) переходных отверстий влияют на топологию проводников, контактных площадок и межслойных переходов в наружных и внутренних слоях.

Топология — чертеж, определяющий форму, размеры и взаимное расположение элементов печатного монтажа и отверстий на наружных или внутренних слоях ПП.

Многослойные МПП со «слепыми» и «скрытыми» отверстиями позволяют реализовать гораздо более плотную разводку схемы, но они имеют значительно более высокую стоимость.

Размеры ПП, если они не оговорены в ТЗ, определяют с учетом количества устанавливаемых ЭРИ, установочных площадей ЭРИ, шага установки, зон установки соединителя и пр. Линейные размеры выбираются по ГОСТ 10317—79. Соотношение линейных размеров сторон ПП должно быть 1: 1; 2: 1, но не более 3:1. Габариты (формат) ПП согласуют с размерами технологического оборудования, используемого для изготовления ПП и сборки модулей 1-го уровня (ячеек): с размерами ванн химической и гальванической металлизации; шириной рабочей зоны установки для нанесения фоторезиста, экспонирования, пайки волной припоя, а также с размерами поставляемых материалов ПП для уменьшения отхода при раскрое материала и получении заготовок. Таким образом, конструктор должен знать технологические ограничения габаритов ПП каждого конкретного изготовителя.

107

Стабильность размеров ПП при воздействии температуры и влажности в процессе изготовления зависит от типа диэлектрика (структуры основы и смолы) и фольги. Нестабильность размеров связана с различными ТКЛР и усадкой материала в продольном и поперечном направлениях.

Предельные отклонения на сопрягаемые размеры контура ПП должны быть не выше 12-го квалитета. Предельные отклонения на несопрягаемые размеры контура ПП— не более 14-го квалитета.

Толщина ПП выбирается в зависимости от элементной базы и внешних воздействующих факторов (ударов, вибрации и пр.).

Толщина ОПП, ДПП, ТПП и ГПК определяется толщиной материала основания с учетом толщины фольги. Толщину МПП рассчитывают по соответствующей формуле.

Число слоев МПП зависит от количества слоев:

проводников;

сигнальных проводников;

экранных слоев;

земли и питания.

6.1.3.Электрические требования и характеристики ПП

Основными электрическими требованиями к ПП как к коммутационному устройству являются: максимальная электропроводность печатных проводников; минимальные токи утечки между проводниками.

Электропроводность печатного проводника зависит:

от характеристик проводникового материала (электропроводности; теплопроводности; коррозионной стойкости; способности к пайке, к нанесению покрытий), поэтому наиболее широко для изготовления печатных проводников используют медь;

способа получения покрытий (химическое, вакуумное или гальваническое осаждение):

1) химически осажденные покрытия имеют более высокое удельное сопротивление, которое увеличивается при повышении влажности и при пониженном давлении;

2) покрытия, полученные вакуумной металлизацией, имеют лучшие характеристики по сравнению с химическим покрытием, но зависят от его толщины;

108

3) гальванические покрытия имеют кристаллическую структуру, благодаря которой они обладают наилучшими характеристиками из всех приведенных выше покрытий;

площади поперечного сечения печатного проводника (рассчитывает конструктор, исходя из электрической принципиальной схемы и удельного сопротивления материала печатного проводника);

режима токовой нагрузки;

внешних воздействий.

От токов утечки между печатными проводниками зависят сопротивление изоляции между ними и взаимные наводки; они определяются материалом диэлектрика и расположением печатных проводников.

Изоляционные характеристики диэлектрика зависят от частотного диапазона работы электрической принципиальной схемы.

Для низкочастотной ЭА наибольшее значение имеют: сопротивление изоляции, стабильность поверхностного сопротивления изоляции при воздействии высоких температур и электрического поля, напряжение пробоя.

Допустимые рабочие напряжения между элементами проводящего рисунка, находящимися на наружном слое ПП, зависят от расстояния между элементами печатного монтажа, материала основания ПП, от условий эксплуатации и не должны превышать требуемых значений.

Сопротивление печатного проводника зависит от его длины, поперечного сечения, удельного сопротивления, а также температуры, частоты и др. Величина удельного сопротивления печатных проводников зависит от технологии их изготовления и различается в значительной степени при химическом, электрохимическом, вакуумном осаждении и для катаной фольги.

Сопротивление изоляции характеризует величину тока утечки через участок диэлектрика, к которому приложено определенное постоянное напряжение.

Поверхностное сопротивление изоляции, (Ом), между параллельными печатными проводниками, расположенными в одной плоскости определяется: удельным поверхностным сопротивлением диэлектрика; расстоянием между проводниками; длиной совместного прохождения проводников.

Значительное снижение сопротивления изоляции наблюдается в условиях повышенной влажности и температуры. Уменьшение поверхностного сопро-