Ушаков_ТПЭВМ (Л2-Ушаков - Технология производства ЭВМ (в ворде)), страница 16

Односторонняя печатная плата (рис. 12.1, а) представляет собой основание, на одной стороне которого выполнен проводя­щий рисунок, а на другой стороне размещаются электрорадиоэле­менты и интегральные микросхемы. Для соединения выводов на­весных элементов с печатными проводниками служат монтажные отверстия. Металлизированные контактные отверстия обеспечи­вают более надежное соединение. Однако ОПП с неметаллизиро­ванными отверстиями более просты в изготовлении.

Двусторонняя печатная плата (рис. 12.1, б) имеет одно основа­ние, на обеих сторонах которого выполнены проводящие рисунки и все требуемые соединения. Переход токопроводящих линий с одной стороны платы на другую осуществляется металлизиро­ванными монтажными отверстиями. С помощью такой платы можно выполнять сложные схемы.

Многослойная печатная плата (рис. 12.1, в) состоит из чере­дующихся слоев изоляционного материала с проводящими рисунками на двух (и более) слоях, между которыми выполнены тре­буемые соединения.

Многослойный печатный монтаж позволяет уменьшить габаритные размеры вследствие повышения плотности монтажа и трудоемкость выполнения монтажных соединений. При этом хорошо решается задача пересечения и распределения проводников. Однако технологический процесс изготовления МПП является трудоемким.

Рис. 12.1. Сечения печатных плат:

а - односторонней; б - двусторонней;

в - много­слойной; 1 - медные проводники;

2 - диэлек­трик; 3 - отверстие; 4 - межслойная изоляция

Гибкая печатная плата (рис. 12.2, а) имеет гибкое основание. По расположению проводников она аналогична обычной двусторонней печатной плате.

Гибкий печатный кабель (рис. 12.2, б) состоит из тонких полосок 1 проводящего материа­ла (обычно меди), расположенных параллельно и заклеенных между двумя пленками 2 изоляционного материала (стеклоэпоксид и др.). Число проводников может быть от 2 до 50; их ширина и межцентровые расстояния подходят под стандартные разъемы.

Рис. 12.2. Гибкий печатный монтаж:

а - гибкая печатная плата; б - гибкий печатный кабель

Печатные платы выполняют прямоугольной формы. Макси­мальный размер любой из сторон не должен превышать 470 мм. При увеличении размеров плат снижается их жесткость и вибро­устойчивость.

Основания печатных плат изготовляют из изоляционного ма­териала, который должен хорошо сцепляться с металлом провод­ников; иметь диэлектрическую проницаемость не более 7 (во из­бежание возникновения значительных паразитных емкостей меж­ду печатными проводниками) и малый тангенс угла диэлектриче­ских потерь; обладать достаточно высокой механической и элек­трической прочностью; допускать возможность обработки резанием и штамповкой; сохранять свои свойства при воздействии кли­матических факторов, а также в процессе создания рисунка схе­мы и пайки. Таким требованиям удовлетворяют гетинакс, стеклотекстолит и некоторые другие фольгированные и нефольгированные материалы.

Фольгированные материалы представляют собой слоистые прессованные пластики, пропитанные искусственной смолой и облицованные с одной или двух сторон медной электролитиче­ской фольгой толщиной 18, 35, 50 мкм. К таким материалам от­носится фольгированный стеклотекстолит, выпускаемый листами с размерами не менее 400 х 660 при толщине листа до 1 мм и не менее 600 х 700 мм при толщине листа более 1,5 мм.

Фольгированные диэлектрики марок СФ (СФ-1-35, СФ-2-35 и др.) рекомендуются для изготовления печатных плат, эксплуати­руемых при t до 120°С. Более высокими физико-механическими свойствами и теплостойкостью обладает стеклотекстолит марок СФПН-1-50; СФПН-2-50. Диэлектрик слофодит имеет медную фольгу толщиной 5 мкм, которую получают испарением меди в вакууме на медном или алюминиевом протекторе толщиной 70 мкм. В дальнейшем протектор снимается механическим спосо­бом при незначительном усилии. Для МПП и ГПП применяют теплостойкий диэлектрик марок СТФ-1, СТФ-2 и травящийся сте­клотекстолит марок ФТС-1; ФТС-2.. Диэлектрик СТЭФ.1-2ЛК. нефольгированный. В процессе изготовления печатной платы его поверхность металлизируется слоем меди.

В качестве материала для печатных проводников используют медь с содержанием примесей не свыше 0,05%. Этот материал обладает высокой электрической проводимостью, относительно стоек по отношению к коррозии, хотя и требует защитного покры­тия. При печатном монтаже допустимую токовую нагрузку на элементы проводящего рисунка в зависимости от допустимого превышения температуры проводника относительно температуры окружающей среды выбирают: для фольги—от 100 до 250 А/мм², а для гальванической меди - 60 ... 100 А/мм² (ГОСТ 23751—86), что значительно больше плотности тока, допустимой для круглых проводников.

Благодаря малой массе и развитой поверхности печатного про­водника сила сцепления его с основанием оказывается достаточ­ной, чтобы выдержать воздействующие на проводник знакопере­менные механические перегрузки до 40 g в диапазоне частот от 4 до 200 Гц. Толщина проводника принимается 18, 35, 50 мкм. Наименьшая ширина проводников и расстояние между ними (пробельные участки) выбираются в зависимости от класса пе­чатной платы (ГОСТ 23751—86). По плотности проводящего ри­сунка печатные платы и ГПК делятся на пять классов: первый класс характеризуется наименьшей плотностью проводящего ри­сунка, а пятый - наиболее высокой плотностью рисунка. Наименьшие номинальные значения ширины печатных проводников и пробельных участков для плат первого класса плотности составля­ют 0,75 мм, а для пятого - 0,10 мм. В широких частях проводни­ка (свыше 2,5 мм) необходимо делать круглые точечные, кольце­вые или щелевидные разрывы (рис. 12.3, а), которые предотвра­щают вспучивание фольги при пайке погружением, так как эти отверстия обеспечивают выход газов.

Рис. 12.3. Конструктивное выполнение элементов пе­чатных плат:

а - проводники со щелевидными разрывами; б - перемыч­ка;

в - переходы в печатных проводниках; г - контактные площадки

При одностороннем монтаже соединение пересекающихся про­водников выполняют путем установки перемычек 1 из медного луженого провода (рис. 12.3, б). Перемычку ставят со стороны навесных элементов. Форма, протяженность и расположение пе­чатных проводников могут быть произвольными в зависимости от конструктивных особенностей схемы. Однако во всех случаях не допускаются резкие перегибы, острые углы и переходы (рис. 12.3, в). Радиус закругления в местах перехода должен быть не менее 1 мм. Резкое изменение ширины и острые углы снижают механическую прочность сцепления проводников с основанием, и в процессе нагрева при пайке возможно отслаивание. Плавный переход устраняет местные перенапряжения и тем самым компен­сирует разницу в тепловых деформациях фольги и диэлектрика.

Соединение печатного проводника с навесными элементами осуществляется контактными площадками круглой, прямоуголь­ной и другой формы (рис. 12.3, г). Для образования контактной площадки проводник в местах пайки расширяется до диаметра на 2,5 ... 3 мм больше диаметра отверстия. Если расстояние меж­ду соседними проводниками небольшое, то можно сделать срез. Размер контактного отверстия берется больше диаметра вывода (или диагонали сечения для прямоугольного вывода) на 0,4 мм и округляется до ближайшего большего значения из ряда реко­мендуемых: от 0,4 до 3 мм через 0,1 мм, кроме размеров 1,9 и 2,9 (ГОСТ 10317—79).

На одной плате нецелесообразно иметь более трех значений разных диаметров отверстий, так как это затрудняет их обработ­ку в связи с необходимостью частой смены инструмента.

В каждое монтажное отверстие платы вставляется только один вывод от навесного элемента. Многоконтактные элементы с рас­положением выводов по окружности ставят геометрическим центром на пересечении линий координатной сетки. При этом центр хотя бы одного отверстия должен быть расположен на од­ной из вертикальных или горизонтальных линий координатной сетки.

Размеры печатных проводников и монтажных отверстий на чертежах печатных плат указывают с помощью координатной сетки в прямоугольной системе координат. Правила выполнения чертежей печатных плат (ГОСТ 2.417—78) предусматривают также нанесение координатной сетки в полярной системе коорди­нат и указание размеров при помощи размерных и выносных ли­ний. Допускается комбинированный способ указания размеров. Основной шаг координатной сетки в двух взаимно перпендикуляр­ных направлениях принимается равным 2,5 мм. При использова­нии шага координатной сетки менее основного следует применять шаг, равный 1,25; 0,625 и (0,5) мм (ГОСТ 10317—79). Координат­ную сетку наносят сплошными тонкими линиями.

За начало координат принимают центр крайнего левого нижне­го конструктивного или технологического отверстия (рис. 12.4, а - б). Допускается за начало координат принимать левый нижний угол платы (рис. 12.4, г) или точку, образованную линиями по­строения плат. Центры монтажных отверстий 1 - 8 располагаются в точках пересечения координатной сетки и задаются следующи­ми способами: нумерацией отверстий с занесением размеров их координат в таблицу (рис. 12-4, а), нумерацией линий координат­ной сетки (рис. 12.4, б), указанием размеров координат в мм (рис. 12.4, в).

Проводники на чертеже изображаются одной линией, являю­щейся осью симметрии проводника. При ширине проводника бо­лее 2,5 мм они могут изображаться двумя линиями и выделяться зачернением или штриховкой (рис. 12.4, в).

12.2. Механическая обработка печатных плат

Механическая обработка является весьма ответственным этапом изготовления печатных плат и должна выполняться с большой тщательностью. Механические повреждения заготовки платы (царапины, вмятины и др.) могут явиться причиной брака на по следующих операциях. Например, большие усилия при закреплении платы могут вызвать расслаивание материала и печатные проводники могут частично отделяться от материала.

Основными этапами механической обработки являются входной контроль материала, получение заготовки, сверление монтажных отверстий, обработка по контуру.

Входной контроль фольгированного диэлектрика заключается в проверке размеров листа, состояния поверхности со стороны фольги и диэлектрика, прочности сцепления фольги в исходном состоянии и при воздействии расплавленного припоя, гальваниче­ских растворов и других факторов, способности материала к ме­ханической обработке, поверхностного

Рис. 12.4. Способы указания начала координат монтажных отверстий

сопротивления и некоторых Других параметров (ГОСТ 10316—78). При визуальном осмотре листов устанавливается наличие царапин, проколов, пузырей и Других повреждений.

Рис. 12.5. Образец для оценки штампуемости материала

Коробление и изгиб диэлектрика проверяют путем погружения материала в расплавленный припой. При этом выявляются трещи­ны на поверхности и дефекты сцепления между слоями

Прочность сцепления фольги с диэлектриком характеризуется усилием, необходимым для отрыва полоски фольги от ос­нования.

Штампуемость материала определяется его способностью под­вергаться обработке без образования сколов по граням отверстий и трещин в перемычках между отверстиями. Для проведения испыта­нии на штампуемость из листа фольгированного материала выреза­ют образцы в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В каждом из них пробивают по 7 пар квадратных или ромбических отверстии (рис. 12.5) с постепенно уменьшающимися расстояниями между ними. Высшей оценкой штампуемости является степень 7 соответствующая расстоянию между отверстиями 0,5 мм, а низ­шей - степень 1 соответствующая расстоянию 3,5 мм.

Фольгированные стеклотекстолиты при толщине 1,5 мм имеют степень штампуемости не ниже 5, а гетинаксы - не ниже 4.

Способность материала к сверлению определяется пробной обработкой. Изготовление шлифа просверленного отверстия позволя­ет установить наличие прожигания при сверлении и оплавления поверхности отверстия или наличие шероховатости из торчащих во­локон, затрудняющих проведение металлизации отверстий.

Получение за готовки. Заготовку отрезают с припуском по контуру на одну или несколько плат (рис. 12.6, а). Групповые заготовки применяют для небольших по размерам плат (рис. 12.6, б). Они обеспечивают лучшее использование материала и повышение производительности при выполнении ряда операций. Ширина технологического поля (припуска) составляет 10 мм для ОПП и 30 мм для МПП.